KR0171412B1 - 강유전성 액정 조성물 - Google Patents

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KR0171412B1
KR0171412B1 KR1019910006355A KR910006355A KR0171412B1 KR 0171412 B1 KR0171412 B1 KR 0171412B1 KR 1019910006355 A KR1019910006355 A KR 1019910006355A KR 910006355 A KR910006355 A KR 910006355A KR 0171412 B1 KR0171412 B1 KR 0171412B1
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마코토 기쿠치
가네쓰구 데라시마
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노기 사다오
칫소가부시키가이샤
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Abstract

적어도, 일반식(A)로 표시되는 화합물 하나 이상으로 이루어진 성분 A, 일반식(B)로 표시되는 화합물 하나 이상으로 이루어진 성분 B, 및 일반식 (C-1), (C-2) 및 (C-3)으로 표시되는 화합물 중에서 선택된 화합물 하나 이상으로 이루어진 성분 C를 85중량% 이상의 양으로 포함하는 네가티브(negative) 유전 이방성을 갖는 강유전성 액정 조성물.
상기식에서, R1및 R2는 각각 탄소수 1 내지 18의 직쇄 알킬 그룹 또는 알콕시그룹이며, R3, R4, R5, R7및 R9는 각각 탄소수 1 내지 18의 직쇄 또는 측쇄 알킬 그룹 또는 알콕시 그룹이고, R6및 R8은 각각 탄소수 2 내지 18의 직쇄 또는 측쇄 알킬 그룹이며, R10은 탄소수 2 내지 18의 직쇄 또는 측쇄 알킬 그룹 또는 탄소수 1 내지 18의 직쇄 또는 측쇄 알콕시 그룹이고, ℓ, m, n 및 k는 각각 0 또는 1이며, ℓ및 m의 합은 1 또는 2이고,
각각 독립적으로
X, Y, Z 및 W 는 각각 F, Cl, Br 또는 CN 이고, * 는 비대칭 탄소원자를 나타낸다.

Description

강유전성 액정 조성물
제1도는 본 발명의 실시예 1의 액정 조성물과 비교실시예 1의 액정 조성물의 온도 변화에 따르는 응답시간을 도시한 것이다.
제2도는 본 발명에 따르는 조성물의 인가 전압 파형(waveform of applied voltage)을 도시한 것이다.
제3도는 제2도에 도시한 전압 파형에 25KHz에서의 AC파형을 중첩시킨 경우의 광 응답을 도시한 것이다.
본 발명은 강유전성 액정 조성물에 관한 것이다. 더욱 특히, 본 발명은 유전 이방성이 음(negative)인 비키랄성 화합물을 함유하고, 음(-)의 유전 이방성과 응답속도에 대한 탁월한 온도 특성을 갖는 강유전성 액정 조성물 및 당해 조성물을 사용하는 광 개폐 소자에 관한 것이다.
최근 몇 년 동안, 액정 디스플레이는 박형(thinness), 경량 및 적은 전력 소모와 같은 특징이 실용화됨으로써 디스플레이 소자로서 널리 사용되어 왔다. 그러나, 이들 액정 디스플레이의 대부분은 네마틱(nematic) 상을 갖는 액정 물질을 사용하는 TN형 디스플레이 방식을 사용하며, 이들 디스플레이의 응답속도는 빈번한 다중송신이 요구되는 응용 분야에서 여전히 느리다. 따라서, 이러한 종류의 액정 디스플레이를 개선시킬 필요가 대두되었다.
이러한 상황에서, 최근에 문헌에 기재된 바 있는, 강유전성 액정의 광 개폐 현상을 이용하는 디스플레이 시스템이 주목을 받고 있다[참조: N. A. Clark and S. T. Lagerwall, Appl. Phys. Lett., Vol. 36, p.899 (1980).] 기존의 강유전성 액정은 문헌[참조: R. B. Meyer et al., J. de Phys., Vol. 36, p.69 (1975)]을 통해 최초로 발표되었으며, 액정 분류에 따르면, 이들 강유전성 액정은 키랄성 스멕틱(smectic) C상, 키랄성 스멕틱 1상, 키랄성 스멕틱 F상, 키랄성 스멕틱 G상, 키랄성 스멕틱 H상, 키랄성 스멕틱 J상 및 키랄성 스멕틱 K상 (이후, 각각을 SC *상, SI *상, SF *상, SG *상, SH *상, SJ *상 및 SK *상으로 약칭한다 )에 속한다.
강유전성 액정의 광 개폐 효과를 디스플레이 소자에 적용하는 경우, 이러한 종류의 디스플레이 소자는 TN형 디스플레이 방식에 비해, 2가지의 보다 우수한 특징을 갖는다.
첫번째 특징은 응답 속도가 빨라서 응답시간이 TN형 디스플레이 방식의 1/100 이하라는 점이며, 두번째 특징은 기억(memory) 효과가 있고, 위에 언급한 고속 응답 특성과 관련하여 시분할 구동이 용이하다는 것이다.
강유전성 액정을 사용하여 디스플레이 소자에 기억 특성을 제공하는 방법으로서는, 하기의 두 방법이 제안될 수 있다.
첫번째 방법은 셀(cell)의 두께(d)를 나선의 피치(p) 이하로 감소(dp)시킨 뒤 문헌[참조: N.A. Clark, Appl. Phys. Lett., Vol. 36, p. 899 (1980)]에 제안된 바와 같이, 기억 특성을 형성시키기 위해 나선을 푸는 방법이다. 당해 방법으로 기억 특성을 형성시키기 위해서는, 현재 사용되고 있는 대부분의 강유전성 액정 물질의 나선 피치(1 내지 3㎛)가 짧으므로, 셀의 두께를 약 1내지 약 3㎛정도에서 유지시킬 필요가 있다. 그러나, 당해 방법의 실용화는 현행 셀 제조 기술 측면에서, 즉 비용 및 수율 측면에서 바람직하지 않다.
두번째 방법은 기억 특성을 형성시키기 위해 AC 안정화 효과를 이용하는 것이며, 이는 문헌 [참조: Le Piesant et al., Paris Liquid Crystal Conference, p. 217 (1984)]에 발표된 바 있다.
이 방법은 유전 이방성(△ε)이 음인 강유전성 액정 물질에만 효과적이다. 유전 이방성이 음(△εO )인 액정 분자는 전기장이 공급될 때, 기판에 평행한 상태로 되는 특성이 있다.
저주파 전기장을 간헐적으로 공급할 경우, 자발적 분극의 효과가 현저하게 나타나며, 전기장의 극성이 반대로 되어 결과적으로 개폐가 수행된다.
이 경우, 전기장을 공급하지 않은 상태에서는, 분자는 기판에 평행한 상태를 벗어나고(즉, 기억 특성을 상실한다.)콘트라스트가 저하된다. 그러나, 저주파 전기장을 간헐적으로 공급함과 동시에, 고주파 전기장을 계속적으로 공급할 경우, 저주파 전기장을 공급하지 않게 되면, 자발적 분극의 효과가 고주파 전기장을 따라가지 못하게 되어 유전 이방성의 효과가 뚜렷이 나타나게 된다. 결과적으로, 분자는 기판에 평행한 상태를 유지하여(즉, 기억 특성이 형성되어) 높은 콘트라스트가 수득된다.
AC 안정화 효과는, 고주파 전기장을 음의 유전 이방성을 갖는 위에 언급한 액정에 공급할 경우 생성되는 특성을 이용하여 나타낼 수 있으며, AC 안정화 효과에 따라, 두께가 두꺼운(5 내지 7㎛)셀에서도 기억 특성을 형성시킬 수 있다. 이러한 이유로 인해, 두번째 방법은 현행 셀 제조 기술을 활용할 수 있으며, 따라서, 첫번째 방법보다 훨씬 더 실용적이다.
사실상, 이러한 AC 안정화 효과를 이용하는 메트릭스(matrix) 디스플레이는 지어리(Jeary)의 문헌[참조: SID '85, Digest p. 128 (1985)]에 최초로 발표된 바 있으나, 그 이후로는, 이러한 기술과 관련한 사례가 거의 발표된 바 없다. 이러한 이유는 네가티브 유전 이방성을 갖는 강유전성 액정용 물질이 소수인 데 있다. 또한, 지어리의 보고서는 AC 안정화 효과를 이용하여 기억 특성을 형성시키기 위해서는, 약 40V의 전압이 요구됨이 기재되어 있다. 통상적인 IC의 구동 전압 범위를 고려할 때, 낮은 전압(25V 이하)에서 AC 안정화 효과를 형성시키는 것이 바람직하다.
현행 복굴절 방식이 강유전성 액정 소자는 분자의 스플레이(splay) 배열 및 갈짓자 무늬(chevron)구조의 형성에 기인하여 기억 특성을 충분히 제공할 수 없으며, 따라서 콘트라스트가 낮아지므로 이들 액정 소자를 비실용적으로 만든다. 그러므로, 두께가 얇은(1 내지 3㎛)셀의 경우 조차, AC 안정화 효과를 이용해야 하며, 이러한 상황을 충족시킬 수 있는 액정용 물질이 바람직하다.
지어리에 의해 발표된 강유전성 액정용 물질과 관련하여, 이 물질의 응답 시간은 수 msec이며, 실용적 측면에서 여전히 느린 경향이 있다. 강유전성 액정 조성물은 일본국 특허공개공보 제1-168792호 및 제1-306493호에 기술되어 있긴하나, 온도 변화에 따르는 응답 시간이 실용화되기에는 너무 크다. 따라서, 고속 응답, 응답시간에 대한 우수한 온도 특성 및 음의 유전 이방성을 갖는 강유전성 액정의 개발이 요구되고 있다.
본 발명의 첫번째 목적은 음의 유전 이방성, 낮은 전압에서의 AC 안정화 효과, 고속 응답 및 응답 시간에 대한 탁월한 온도 특성을 갖는 강유전성 액정 조성물을 제공하는 것이며, 본 발명의 두번째 목적은 당해 조성물을 사용하는 광 개폐 소자를 제공하는 것이다.
본 발명의 강유전성 액정 조성물은 유전 이방성이 음이고 조성물의 85% 이상을 차지하는 성분 A, B 및 C를 세 성분의 총 중량에 대해 각각 10 내지 25중량%, 45 내지 65중량% 및 10 내지 30중량%의 비율로 함유함에 의해 특징지워진다. 이때, 성분 A는 일반식(A)의 화합물 하나 이상으로 이루어지고, 성분 B는 일반식(B)의 화합물 하나 이상으로 이루어지며, 성분 C는 일반식(C-1), (C-2) 및 (C-3)의 화합물로부터 선택된 화합물 하나 이상으로 이루어진다.
상기식에서, R1및 R2는 동일하거나 상이하고, 이들 그룹은 각각 탄소수 1 내지 18의 직쇄 알킬 그룹 또는 알콕시 그룹이며, R3, R4, R5, R7및 R9는 동일하거나 상이하고, 이들 그룹은 각각 탄소수 1 내지 18의 직쇄 또는 측쇄 알킬 그룹 또는 알콕시 그룹이며, R6및 R8은 각각 탄소수 2 내지 18의 직쇄 또는 측쇄 알킬 그룹이고, R10은 탄소수 2 내지 18의 직쇄 또는 측쇄 알킬 그룹 또는 탄소수 1 내지 18의 직쇄 또는 측쇄 알콕시 그룹이며, ℓ, m, n 및 k 는 각각 0 또는 1이고, ℓ과 m의 합은 1 또는 2이며,
X, Y, Z 및 W는 각각 F, Cl, Br 또는 CN이며, * 는 비대칭 탄소원자를 나타낸다.
본 발명에 따르는 액정 조성물의 성분 A는 일반식(A)의 비키랄성 화합물이다. 당해 화합물은 음의 유전 이방성을 갖고 스멕틱 C 특성이 풍부하므로, 본 발명의 액정 조성물 중에서 기본 Sc 화합물로 작용한다. (즉, 넓은 온도 범위에서 Sc를 나타낸다.)
일반식(A)로 표시되는 성분 A 화합물에서, R1및 R2는 동일하거나 상이하며, 이들 그룹 각각은 탄소수 1 내지 18, 바람직하게는 탄소수 1 내지 10, 더욱 바람직하게는 탄소수 4 내지 10의 직쇄 알킬 그룹 또는 알콕시 그룹이다.
일반식(A)의 화합물의 구체적인 예는 일반식(A-1)의 화합물이다.
상기식에서, R1및 R2의 각각의 탄소수는 위에 언급한 바와 동일하고, 특히 바람직하게는 탄소수 4 내지 10이다.
표 1에 R1및 R2의 구체적인 예를 명시하였다.
일반식(A-1)의 화합물은 비교적 높은 온도 범위에서 Sc상을 나타내며 음의 유전 이방성을 갖는다. 예를 들어, 구조식
의 화합물은 상 전이 온도가 Cr83.6 Sc 138.6 SA158.0 lSO이고 유전 이방성(△ε )이 -7이다.
본 발명의 액정 조성물의 성분 B 중에는, 일반식(B)의 R4가 광학 활성 그룹이고 스멕틱C 특성이 풍부한 비키랄성 화합물인 키랄성 스멕틱 C 특성을 갖는 키랄성 화합물이 있다.
일반식(B)로 표시되는 비키랄성 화합물의 구체적인 예로는 일반식(B-1) 및 (B-2)의 화합물이 있고, 일반식(B)로 표시되는 키랄성 화합물의 구체적인 예로는 일반식(B-3), (B-4), (B-5) 및 (B-6)의 화합물이 있다.
상기식에서, R13및 R14는 동일하거나 상이하고, 이들 그룹은 각각 탄소수 1 내지 18의 직쇄 알킬 그룹이며, R15는 탄소수 1 내지 18의 직쇄 알킬 그룹 또는 알콕시 그룹이고, R16은 탄소수 2 내지 (16-p)의 알킬 그룹(여기서, p는 0 내지 10의 정수이다)이며, * 는 비대칭 탄소 원자를 나타낸다.
또한, R13이 탄소수 6 내지 12의 직쇄 알킬 그룹이고, R15가 탄소수 3 내지 13의 직쇄 알킬 그룹이며, R14가 탄소수 5 내지 13의 직쇄 알킬 그룹이고, R16이 탄소수 2의 직쇄 알킬 그룹인 화합물이 더욱 바람직하다.
위의 일반식(B-3), (B-4), (B-5) 및 (B-6)의 키랄성 화합물의 자발적 분극은 매우 낮아지므로, 비키랄성 화합물과 마찬가지로 키랄성 화합물도 본 발명의 액정 조성물의 기본 화합물로서 작용할 수 있다. R13및 R14의 구체적 예는 표 2 및 3에 명시하였으며, R15및 R16의 구체적인 예는 표 4 및 5에 명시하였다.
일반식(B-1) 내지 (B-6)의 화합물은 비교적 낮은 온도에서 Sc 상 또는 Sc 상을 나타내며, 음의 유전 이방성을 갖는다. 예를 들어, 구조식
의 화합물은 상 전이 온도가 Cr 26.5 SG35 SF48 SC67.5 N 68.7 lSO이고 유전 이방성(△ε)이 -1이다. 구조식
의 화합물은 상 전이 온도가 Cr 26.0 SC46.0 SA53.4 lSO이고 유전 이방성(△ε) 이-2이다.
또한 구조식
의 화합물은 상 전이 온도가 Cr 10.0 SC *33.2 SA43.2 lSO이고 유전 이방성(△ε)이 -0.5이다.
위에 언급한 화합물 이외에, 성분 B로서 바람직한 화합물의 예로는 하기 화합물있다 :
본 발명의 액정 조성물중의 성분 C는 일반식(C-1) 내지 (C-3)의 키랄성 화합물 하나 이상으로 이루어지며, 당해 성분 C는 자발적 분극을 증가시키고 조성물의 응답 속도를 가속화시킨다.
상기식에서, R5, R7및 R9는 동일하거나 상이하며, 이들 그룹은 각각 탄소수 1 내지 18의 직쇄 또는 측쇄 알킬 그룹 또는 알콕시 그룹이며, R6및 R8은 동일하거나 상이하고, 이들 그룹은 각각 탄소수 2 내지 18의 직쇄 또는 측쇄 알킬 그룹이고, R10은 탄소수 2 내지 18의 직쇄 또는 측쇄 알킬 그룹 또는 탄소수 1 내지 18의 직쇄 또는 측쇄 알콕시 그룹이며, k는 0 또는 1이고,
Z 및 W는 각각 F, Cl, Br 또는 CN이고, * 는 비대칭 탄소원자를 나타낸다.
R5, R6, R7, R8, R9및 R10은 각각 바람직하게는 직쇄이다. 일반식(C-3)의 바람직한 화합물에는 일반식
(C-3a)의 화합물 및 일반식
(C-3b)의 화합물이 포함된다.
성분 C 화합물의 바람직한 예에는 (a) R5의 탄소수가 5 내지 12이고, R6의 탄소수가 2 내지 9이며, Z가 F 또는 CN(바람직하게는 F이다)인 일반식(C-1)의 화합물, (b ) R7의 탄소수가 7 내지 12이고, R8의 탄소수가 2 내지 6이며, W가 F 또는 CN(바람직하게는 CN이다)인 일반식(C-2)의 화합물 및 (c )R9가 탄소수 3 내지 10의 알킬 그룹이고, R10이 탄소수 2 내지 8의 알킬 그룹 또는 탄소수 1 내지 18의 알콕시 그룹(바람직하게는 탄소수 2 내지 7의 알콕시 그룹이다)인 일반식 (C-3a) 및 (C-3b)의 화합물이 포함된다.
이들 화합물의 구체적인 예를 하기 표 6, 7, 8 및 9에 명시하였다.
위에 언급한 화합물(a)는 일본국 특허공개공보 제61-43호 및 제61-210056호에 기재되어 있는 화합물이며, 높은 자발적 분극, 콜레스테릭(cholesteric) 특성 및 음의 유전 이방성을 갖는다. 예를 들어, 구조식
의 화합물은 상 전이 온도가 Cr 31.5 SC *62.1 N*74.2 lSO이고 자발적 분극치(T-Tc=-10℃)가 105nCcm-2이며 응답시간(T-Tc=-10℃, E=5V/㎛)이 31μsec이고 유전 이방성(△ε )이 -1이다.
위에 언급한 화합물(b)는 일본국 특허원 제63-298156호에 기재되어 있는 화합물이며, 나선 모양의 피치 조절제이고, 음의 유전 이방성을 갖는다.
예를 들어, 구조식
의 화합물은 상 전이 온도가 Cr 47.5 SC *85.0 SA121.3 N*123.6 lSO이고 자발적 분극치(T-Tc=-10℃)가 23.6nCcm-2이며 응답시간(T-Tc=-10℃, E=5V/㎛)이 108μsec 이고 유전 이방성(△ε )이 -2이다.
위에 언급한 화합물(c)는 일본국 특허원 제26-103977호에 기재되어 있는 화합물이며, 자발적 분극이 높고, 응답 시간을 단축시키는데 기여한다. 그러나, 유전 이방성이 양(+)인 당해 화합물을 과량으로 사용할 경우, 조성물의 유전 이방성을 양으로 만들 수 있으므로 화합물의 함량이 15중량% 이하인 것이 바람직하다.
예를 들어, 일반식(C-3a)의 화합물로서, 구조식
의 화합물은 상 전이 온도가 Cr 67 SC *96 N*107 lSO이고 자발적 분극치(T-Tc=-10℃)가 327nCcm-2이며 응답시간(T-Tc=-10℃, 5V/㎛)이 45μsec 이다.
또한 일반식(C-3b)의 화합물로서, 구조식
의 화합물은 상 전이 온도가 Cr 70 Sc *103 SA108 N*110 lSO이고 자발적 분극치(T-Tc=-10℃)가 243nCcm-2이며 응답시간(T-Tc=-10℃, E=5V/㎛)이 30μsec이다.
일반식(C-3a) 및 (C-3b)의 화합물과 관련하여, 광학 활성부위에서의 절대 배열이 (S.S)또는 (S.R)인 경우 자발적 분극의 극성은 마이너스(minus)가 되며 나선의 비틀림 방향은 반시계 방향이다.[절대 배열이 (R.R) 또는 (R,S)인 경우,극성은 플러스(plus)이며, 비틀림 방향은 시계 방향이다.] 또한, 일반식(C-2)의 화합물과 관련하여, 자발적 분극의 극성은 일반식(C-3a) 및 (C-3b)의 화합물에서와 동일하고(자발적 분극은 상쇄되지 않는다.), 나선의 비틀림 방향은 반대이다. 따라서, 일반식(C-2)의 화합물을 일반식(C-3a) 또는 (C-3b)의 화합물과 합할 경우, 나선 길이는 길어질 수 있다.
본 발명의 조성물 중의 성분 A의 양은 세 성분 A, B 및 C의 총량을 기준으로 하여 10 내지 25중량%이다. 성분 A의 양이 10중량%의 미만일 경우, SC *상의 상한가는 급격히 하락하며 △ε도 또한 감소한다. 성분 A의 양이 25중량%를 초과할 경우, 점도가 너무 높아져 응답속도가 느려지고 N*상이 사라지며, 따라서 배향이 나빠지는 결과가 나타난다.
성분 B의 양은 세 성분 A, B 및 C의 총량을 기준으로 하여 45 내지 65중량%이다. 성분 B의 양이 45중량%의 미만일 경우, 성분 A 및 B의 함량은 상대적으로 증가하여 점도가 과도하게 높아진다. 성분 B의 양이 65중량%를 초과할 경우, SC *상의 상한가는 하락하게 되며, 따라서 N*상은 거의 나타나지 않게되며 배향이 나빠지게 된다.
성분 C의 양은 세 성분의 총 중량을 기준으로 하여 10 내지 30중량%이다. 성분 C의 양이 10중량% 미만일 경우, 자발적 분극이 과도하게 감소되어 응답 속도가 늦어진다. 성분 C의 양이 30중량%를 초과할 경우, 자발적 분극이 과도하게 증가하므로 AC 안정화 효과가 나타나기 어렵다. 따라서, 응답 속도는 자발적 분극에 의해서 보다는 점도에 의해 더 큰 영향을 받으며, 심지어는 자발적 분극이 증가하는 경우에 조차도 응답 속도가 저하된다.
또한, 세 성분 A, B 및 C 이외의 화합물을 본 발명의 조성물에 가하여 lSO→N*→SA→SC *의 상 전이 계열을 실현하고 추가로 음의 유전 이방성을 증가시킬 수도 있다. 기타 화합물의 양은 조성물의 15중량% 미만, 바람직하게는 2 내지 7중량%이다.
성분 A, B 및 C 이외의 다른 화합물은 일반식(D-1) 및 (D-2)의 화합물이다.
기타 화합물의 통상적인 예는 다음과 같다.
본 발명의 액정 조성물은 음의 유전이방성, 우수한 AC 안정화 효과 및 응답 시간에 대한 매우 우수한 온도 특성을 갖는다.
또한, 본 발명의 액정 조성물로 제조된 광 개폐 소자는 응답 속도가 빠르며 빈번한 시분할 및 액정 디스플레이에 적용될 수 있다.
[실시예]
본 발명은 실시예와 관련하여 더욱 상세하게 기술될 것이나. 이들 실시예에 의해 제한되지는 않는다. 실시예의 각종 파라미터는 하기 공정을 통해 측정한다.
자발적 분극치(Ps)은 소여-타워(Sawyer-Tower) 방법으로 측정하고, 경사각(θ)은 먼저 임계 전기장 이상의 충분히 높은 전기장을 균일하게 배향된 셀에 공급하여 나선구조를 소멸시키고, 극성이 반대로 되게한 뒤 직교의 니콜(nicol)하에서 소광(extinction)위치의 이동각(2θ에 상응)을 측정함으로써 결정한다.
응답시간은 각각의 조성물을 전극 간격이 2㎛인 배향된 셀에 부은 다음, 이에 VPP가 20V인 1KHz에서의 직사각형 파형을 공급할 경우의 투과광의 강도 변화를 측정함으로써 결정한다.
SC *피치는 두께가 약 200㎛인 균일하게 배향된 셀을 사용하여 편광 현미경하에서 나선 피치에 상응하는 스트립(strip,탈키랄성화 라인)사이의 간격을 직접 측정하여 결정한다.
N*피치 우선 웨지(wedge)형 셀을 사용하여 편광 현미경하에서 라인 디펙트(defect)[디스클리네이션 라인(disclinationline]의 간격(ℓ )을 측정한 뒤 P(피치)=2ℓ tan θ(여기서, θ는 웨지형 셀의 경사각이다)의 이론식에 따라 계산함으로써 결정한다.
유전 이방성은 1KHz에서 속이 빈 셀의 용량 및 액정을 주입한 셀의 용량으로부터 측정한 유전율로부터 계산한다. 전술한 셀은 사용전에 평형 배열 처리 및 수직 배열 처리되어야 한다.
[실시예 1]
성분 A로서,
포함하고,
성분 B로서,
포함하며,
성분 C로서,
포함하고 기타 성분으로서,
포함하는 조성물을 제조한다.
당해 조성물 C의 상 전이 온도는 Cr 34 SC *66 SA73 N*79 lSO이다. 25℃ 에서, 자발적 분극치는 17nCcm-2이고, 경사각은 28 이며, 응답시간은 269μsec(E=5V/㎛)이고, 유전 이방성(△ε)은 -4이다. 40℃에서, 응답시간은 107μsec이며, τ25℃/τ40℃는 2.52(여기서, τ25℃ 및 τ40℃는 각각 25℃ 및 40℃에서의 응답 시간을 나타낸다)이다.
[비교 실시예1]
성분 B로서,
포함하고,
성분 C로서,
포함하며,
본 발명의 조성물 이외의 성분으로서,
5중량%를 포함하는 강유전성 액정 조성물을 제조한다.(당해 조성물은 일본국 특허원 제62-328717호에 기재되어 있는 조성물이다.)
당해 조성물 d의 상 전이 온도는 Cr 38 SC *64 SA69 N*81 lSO이다. 25℃에서, 자발적 분극치는 16nCcm-2이고, 경사각은 25이며, 응답시간은 340μsec(E=5V/㎛)이고, 유전 이방성(△ε)은 -4이다. 40℃에서 응답시간은 119μsec이고 τ25℃/τ40℃는 2.85이다.
제1도는 실시예 1에서 수득한 조성물 및 비교 실시예 1에서 수득한 조성물의 온도 변화에 따르는 응답 시간을 도시한 것이다. 실시예 1의 조성물을 비교 실시예 1의 조성물과 비교한 바, 이 두 조성물은 자발적 분극 및 유전 이방성이 거의 비슷하나, 조성물 C는 응답 시간이 좀더 짧고 응답 시간에 대한 온도 특성이 훨씬 우수하다. 또한, 본 발명의 조성물은 본 발명의 조성물의 기본 성분인 성분 B 및 C 이외에도, 성분 A, B 및 C 이외의 기타 성분으로서 유전 이방성을 증가시키는 구조식
의 화합물과 같은그룹을 갖는 화합물을 20중량% 포함한다(이들 화합물은 점도를 높이며, 따라서 응답 시간을 느리게 만든다.)
전술한 바로부터 명백해지는 바, 본 발명의 조성물을 구성하는 세 성분 A, B 및 C를 합할 경우, 실온을 포함하는 넓은 온도 범위에서 SC *상을 나타내고 고속 응답을 나타내며 응답 시간에 대한 우수한 온도 특성을 갖는, 음의 유전 이방성을 갖는 강유전성 액정 조성물을 수득할 수 있다.
[실시예 2]
성분 A로서,
포함하고,
성분 B로서,
포함하며,
성분 C로서,
포함하는 조성물을 제조한다.
당해 조성물의 상 전이 온도는 Cr 29 SC *69 SA79 N*82 lSO이다. 25℃에서, 자발적 분극치는 17nCcm-2이고, 경사각은 26이며, 응답시간은 257μsec(E=5V/㎛)이고, 유전 이방성(△ε)은 -2이다. 40℃에서, 응답 시간은 100μsec이고 τ25℃/τ40℃는 2.57이다. 이러한 결과는 음의 유전 이방성을 갖는 제조된 강유전성 액정 조성물이 실온을 포함하는 넓은 온도 범위에서 SC *상을 갖고, 고속 응답을 나타내고 시간에 대한 온도 특성이 우수함을 나타낸다
[실시예 3]
성분 A로서,
포함하고,
성분 B로서,
포함하며,
성분 C로서,
포함하고
기타 성분으로서,
포함하는 조성물을 제조한다.
당해 조성물의 상 전이 온도는 Cr 37 SC *65 SA73N*76 lSO이다. 25℃에서, 유전 이방성(△ε)은 -2이고, 자발적 분극치는 18nCcm-2이며, 경사각은 25°이고, 응답 시간은 207μsec(E=5V/㎛)이다. 40℃에서 응답 시간은 80μsec이고 τ25℃/τ40℃는 2.40이다. 이러한 결과는 제조된 조성물이 실온을 포함하는 넓은 온도 범위에서 SC *상을 가지며, 고속 응답을 나타내고 응답시간에 대한 온도 특성이 우수함을 나타낸다.
[실시예 4]
본 발명에 따라 성분 A로서,
포함하고,
성분 B로서,
포함하며,
성분 C로서,
포함하고,
기타 성분으로서,
포함하는 조성물을 제조한다.
당해 조성물의 상 전이 온도는 Cr 35 SC *66 SA71 N*80 lSO이다. 25℃에서, 유전 이방성(△ε)은 -3이고, 자발적 분극치는 18nCcm-2이며, 경사각은 26℃이고, 응답 시간은 294μsec(E=5V/㎛)이다. 40℃에서, 응답 시간은 125μsec이고, τ25℃/τ40℃는 2.35이며, N*상 피치는 17㎛(25℃)로 길다. 이러한 결과는 제조된 조성물이 실온을 포함하는 넓은 온도 범위에서 SC *상을 갖고, N*상 피치가 길며, 배향이 우수하고, 고속 응답을 나타내며 응답 시간에 대한 온도 특성이 우수함을 나타낸다.
[실시예 5]
실시예 4의 강유전성 액정 조성물을, 폴리아미드와 같은 배향 처리제(aligning agent)로 도포한 뒤, 이의 표면을 마찰시켜 평형 배향 처리를 수행한 다음, 셀 간격이 5㎛이 투명한 전극 한쌍을 장착시킨 셀에 주입시킨다. 이어서, 액정 셀을 직교의 니콜 상태로 배열된 두 개의 편광자 사이에 놓은 뒤 20KHz 및 20V의 AC 파형을 제2도에 도시된 바와 같이 펄스 지속 시간이 400μsec이고 피크 값이 25V인 펄스 파형에 중첩시키면 제3도에 나타낸 바와 같이 우수한 AC 안정화 효과가 관찰된다. 수득된 액체 디스플레이 소자는 기억 특성이 우수하고 콘트라스트 비가 1:20으로서 매우 우수하다.
[실시예 6]
실시예 3의 강유전성 액정 조성물을, 폴리아미드와 같은 배향 처리제로 도포한 뒤 이의 표면을 마찰시켜 평형 배향처리를 수행한 다음, 셀 간격이 2㎛인 투명한 전극 한 쌍을 장착시킨 셀에 주입시킨다. 이어서, 액정 셀을 직교 니콜 상태로 배열된 두 개의 편광자 사이에 놓은 뒤, 20KHz 및 8V의 AC 파형을 제2도에 도시한 바와 같이 펄스 지속 시간이 400μsec이고 피크 값이 10V 인펄스 파형에 중첩시키면, 제3도에 나타나는 바와 같이 우수한 AC 안정화 효과가 관찰된다. 수득된 액체 디스플레이 소자는 기억 특성이 우수하고 콘트라스트 비가 1 : 20으로서 매우 우수하다.

Claims (6)

  1. 적어도 일반식(A)의 화합물 하나 이상으로 이루어진 성분 A. 일반식(B)의 화합물 하나 이상으로 이루어진 성분 B 및 일반식 (C-1),(C-2) 및 (C-3)의 화합물로부터 선택된 화합물 하나 이상으로 이루어진 성분 C(이때, 세 성분 A, B 및 C의 비율은 세 성분의 총 중량에 대해 각각 10 내지 25중량%, 45 내지 65% 중량및 10 내지 30중량%이다)를 85중량% 이상의 양으로 포함하는, 유전 이방성이 음(negative)인 강유전성 액정 조성물.
    상기식에서, R1및 R2동일하거나 상이하고, 이들 그룹은 각각 탄소수 1 내지 18의 직쇄 알킬 그룹 또는 알콕시 그룹이며, R3, R4, R5, R7및 R9는 동일하거나 상이하고, 이들 그룹은 각각 탄소수 1 내지 18의 직쇄 또는 측쇄 알킬 그룹 또는 알콕시 그룹이며, R6및 R8은 각각 탄소수 2 내지 18의 직쇄 또는 측쇄 알킬 그룹이고, R10은 탄소수 2 내지 18의 직쇄 또는 측쇄 알킬 그룹 또는 탄소수 1 내지 18의 직쇄 또는 측쇄 알콕시 그룹이며, ℓ, m, n 및 k는 각가 0 또는 1이고, ℓ과 m의 합은 1 또는 2이며,
    X, Y, Z 및 W는 각각 F, Cl, Br 또는 CN이며, *는 비대칭 탄소원자를 나타낸다.
  2. 제1항에 있어서, 성분 A가 일반식(A-1)의 화합물로부터 선택된 화합물 하나 이상으로 이루어진 강유전성 액정 조성물.
    상기식에서, R1및 R2는 제1항에서 정의한 바와 동일하다.
  3. 제1항에 있어서, 성분 B가 일반식(B-1), (B-2), (B-3), (B-4), (B-5) 및 (B-6)의 화합물로부터 선택된 화합물 하나 이상으로 이루어진 강유전성 액정 조성물.
    상기식에서, R13및 R14는 동일하거나 상이하고. 이들 그룹은 각각 탄소수 1 내지 18의 직쇄 알킬 그룹이며, R15는 탄소수 1 내지 18의 직쇄 알킬 그룹 또는 알콕시 그룹이고, R16은 탄소수 2 내지 (1b-p)의 알킬 그룹(여기서, p는 0 내지 10의 정수이다)이며; *는 비대칭 탄소원자를 나타낸다.
  4. 제1항에 있어서, 일반식(C-3)의 화합물이 일반식(C-3a) 및 (C-3b)의 화합물로부터 선택된 화합물 하나 이상인 강유전성 액정 조성물.
    상기식에서, R9및 R10은 제1항에서 정의한 바와 동일하다.
  5. 제1항 내지 제4항 중의 어느 한 항에 있어서, 일반식(D-1) 및 (D-2)의 화합물로부터 선택된 화합물 하나 이상을 15중량% 미만의 양으로 포함하는 강유전성 액정 조성물.
    상기식에서, R17, R18, R19및 R20은 동일하거나 상이하고, 이들 그룹은 각각 탄소수 3 내지 15의 알킬 그룹이다.
  6. 제1항에 따르는 강유전성 액정 조성물을 함유하는 광 개폐 소자.
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