KR100302553B1 - 스멕틱액정조성물 - Google Patents

스멕틱액정조성물 Download PDF

Info

Publication number
KR100302553B1
KR100302553B1 KR1019970708657A KR19970708657A KR100302553B1 KR 100302553 B1 KR100302553 B1 KR 100302553B1 KR 1019970708657 A KR1019970708657 A KR 1019970708657A KR 19970708657 A KR19970708657 A KR 19970708657A KR 100302553 B1 KR100302553 B1 KR 100302553B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
liquid crystal
group
formula
voltage
compound
Prior art date
Application number
KR1019970708657A
Other languages
English (en)
Other versions
KR19990022178A (ko
Inventor
신이찌 니시야마
유이찌로우 타쓰끼
타까히로 후지야마
찌호 히라노
히데오 하마
토오루 야마나까
Original Assignee
나까니시 히로유끼
미쓰이 가가쿠 가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from JP21783395A external-priority patent/JPH0959624A/ja
Priority claimed from JP24681295A external-priority patent/JP3844371B2/ja
Application filed by 나까니시 히로유끼, 미쓰이 가가쿠 가부시키가이샤 filed Critical 나까니시 히로유끼
Publication of KR19990022178A publication Critical patent/KR19990022178A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100302553B1 publication Critical patent/KR100302553B1/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00—Liquid crystal materials
    • C09K19/02—Liquid crystal materials characterised by optical, electrical or physical properties of the components, in general
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00—Liquid crystal materials
    • C09K19/02—Liquid crystal materials characterised by optical, electrical or physical properties of the components, in general
    • C09K19/0266—Antiferroelectrics
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00—Liquid crystal materials
    • C09K19/02—Liquid crystal materials characterised by optical, electrical or physical properties of the components, in general
    • C09K19/0225—Ferroelectric
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00—Liquid crystal materials
    • C09K19/04—Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit
    • C09K19/06—Non-steroidal liquid crystal compounds
    • C09K19/08—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings
    • C09K19/30—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings containing saturated or unsaturated non-aromatic rings, e.g. cyclohexane rings

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Liquid Crystal Substances (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)

Abstract

본 발명은 0.6 보다 작은 전압 계조 파라미터(L)를 갖되, 상기 파라미터가 액정 조성물로 충전된 액정 셀이 교차된 니콜수 상태내에 배치된 1 쌍의 평판간에 배치되고; 전압이 액정 셀에 인가되어 전압과 투과율간의 상호 관계를 나타내는 이력 곡선을 형성하고; 투과율이 가파르게 증가하는 영역내의 이력 곡선의 접선(IR)이 고전압측의 전압 급상승 영역에 인접한 영역내의 접선(IF)에 교차점(P)에서 교차하는 것을 조건으로 식 L = SH/ SO에 의해 정의되는 것이 특징인 제 1 스멕틱상 액정 조성물에 관한 것이다. 상기 식에서, SO는 양단으로 교차점(P)과 세로좌표축(V = 0) 및 이력 곡선의 교차점(Q)을 갖는 직선(PQ)을 사선으로 갖는 직각 삼각형의 면적이고; SH는 직선(PQ), 이력 곡선 및 교차점(P)을 통과하는 일정 전압 직선으로 둘러싸인 영역의 면적이다. 본 발명은 또한 0 ~ 0.3의 파라미터(G)를 갖고, 상기 파라미터(G)는 전압(V)의 절대치(|V|)가 소정의 값(|V|min)으로 증가할 경우, 광량(T)이 최대치(TMAX)로 되는 것을 조건으로 하기 식
Figure kpo00121
에 의해 정의되는 것을 특징으로 하는 제 2 액정 조성물이다. 상기 식 중, S는 이력 곡선으로 둘러싸인 면적이고; Tmin은 투과율의 최소치이고; TO는 전압이 인가되지 않을 경우에 주어지는 투과율이다.

Description

[발명의 명칭]
스멕틱 액정 조성물
[기술분야]
발명은 강유전성 또는 반강유전성 액정 조성물과 스멕틱(smectic) 액정 조성물에 관한 것이고, 특히 활성 매트릭스 구동 시스템(active matrix driving system)에 적합하게 사용되는 액정 조성물에 관한 것이다. 더 구체적으로 본 발명은 액정 소자에 전압 계조(gradation)(전압의 변화에 의해 주어지는 계조) 특성을 부여하는 액정 조성물에 관한 것이다.
[배경기술]
금까지 움직이는 사물의 순간적인 상(동상(動像))에 대한 디스플레이(display) 장치의 디스플레이 소자로서 트위스트 네마틱(TN) 액정상(이하 "TN 액정 소자"라 하기도 한다)의 전기 광학 효과를 이용하는 액정 소자를 사용하려는 시도가 있었다.
TN 액정 소자로는 트위스트 네마틱(TN) 액정상을 나타낼 수 있는 액정 재료를 셀(cell) 갭(gap)내에 충전시킨 액정 셀(상기 셀은 "TN 액정 셀"이라 하기도 한다)을 들 수 있다.
동화상용 전색상(full color) 디스플레이 장치에 사용되는 최근의 TN 액정셀의 대부분은 TFT(thin film transistor) 또는 MTM(metal insulator metal)을 사용하는 활성 매트릭스 구동 시스템상에서 구동된다.
상술한 바와 같은 액정 셀을 갖는 TN 액정 소자는 우수한 계조 특성의 영상을 표시할 수 있어, 전색상 영상을 표시하는데 적합하게 사용할 수 있다. "계조 특성"이라는 용어는 최대 광도(흰색)와 최소 광도(흑색)간의 광도를 계단식으로 구별할 수 있는 특성을 의미한다. 예컨대 "16-계조"란 용어는 최대 광도와 최소 광도간에서 16 단계의 광도를 서로 구별할 수 있다는 것을 의미한다. 광도 단계를 구별할 수 있는 수가 증가함에 따라, 계조 특성도 향상하게 된다.
그러나, TN 액정 소자는 수십초의 긴(느린) 전기 광학 응답 시간을 갖는다. 그러므로, TN 액정 소자를 사용한 디스플레이 소자는 빠른 영상을 따라갈 수 없다. 또한 TN 액정 소자를 사용하여 표시된 영상을 볼 수 있는 각의 범위가 좁고, TN 액정 소자에 의해 표시된 영상을 특정 범위의 각의 최대치로 관찰할 경우 반대의 계조를 갖는 영상의 문제 또는 영상의 색조 변화의 문제가 발생한다.
상술한 바와 같이 디스플레이 소자를 활성 매트릭스 시스템에서 구동할 경우, 영상 디스플레이의 프레임(frame) 주파수는 예컨대 60 Hz 이상으로 설정할 수 있지만, 전기 광학적 스위칭(switching) 시간은 통상 적어도 수십 msec가 되고, 때때로 약 200 msec가 된다. 그러므로, TN 액정 소자를 사용하여 영상을 이동시키기 위한 디스플레이 장치에 의해 동화상을 매끄럽게 표시하기는 어렵다.
이것과 대조적으로, 강유전성 액정상(이하 "강유전성 액정 소자"라 한다)의 전기 광학적 효과를 이용한 액정 소자와, 반강유전성 액정상(이하 "반강유전성 액정 소자"라 한다)의 전기 광학적 효과를 이용한 액정 소자는 TN 액정 소자 보다 극히 짧은 전기 광학적 응답 시간을 갖고, 이들 소자는 소자에 의해 표시된 영상을 볼 수 있는 각의 범위가 넓다는 이점을 갖고 있다.
강유전성 액정상은 예컨대 도 47(a) ~ 도 47(c)에 나타낸 층 구조를 나타낸다.
도 47(a)는 액정 셀의 각 기판(106, 106′)상에 구비된 극판(102, 102′)간의 반강유전성 액정상을 형성하는 액정 분자(101)의 배향 상태를 개략적으로 설명한다. 일반적으로, 전극(102)과 전극(102′)은 각각 기판(106)의 일 표면상 및 기판(106′)의 일 표면상에 형성된다. 액정 분자(101)가 배향결정될 경우 액정 분자(101)의 주된 축은 실질상 전극(102, 102′)과 평행하고, 서로 평행한 액정 분자의 주된 축이 모여서 전극(102, 102')에 수직인 액정 층(103)을 형성한다. 액정 분자(101)의 배향 방향을 제어하기 위한 배향 필름(film)(나타내지 않음)을 전극(102, 102′)의 하나 또는 둘 모두의 표면상에 구비할 경우, 액정 층(103)은 도 47(b) 또는 도 47(c)에 나타낸 바와 같은 상태를 유지하면서 배향 필름과 접촉하게 된다. 즉, 액정 층(103)을 형성하는 액정 분자(101)의 주된 축은 인접한 액정 층(103)간의 경계에 수직인 선에 대해 고정된 경사각을 갖는다. 각 액정 분자(101)의 자발 분극의 방향은 전극(102, 102′)의 표면에 수직이지만, 도 47(b)에 나타낸 자발 분극의 방향(104)과 도 47(c)에 나타낸 자발 분극의 방향(105)은 서로 반대이다. 도 47(b) 및 도 47(c)에 나타낸 액정 분자의 배향 상태는 둘 다 안정하다.
강유전성 액정 소자는 도 47(b) 및 도 47(c)에 나타낸 액정 분자의 배향 상태에 대응하는 2 종류의 전기 광학적 안정 상태를 갖고 있다.
이것은 클러크(Clerk) 등등에 의해 보고된 바 있고, 그들은 디스플레이 장치로서 강유전성 액정 소자의 사용을 제안한 바 있다.
강유전성 액정 소자로서, 수십 μsec 의 펄스 폭을 갖는 펄스 전압을 액정 셀의 전극(102, 102′)간에 인가할 경우, 도 47(b) 및 도 47(c)에 나타낸 쌍안정 상태의 하나를 선택하여 광을 조절한다. 이렇게 선택된 상태는 전압의 적용이 정지한 후에도 유지된다. 따라서, 강유전성 액정 소자는 기억 용도의 용량을 갖는다.
액정 셀의 전극(102, 102′)간에 전압을 인가할 경우, 강유전성 액정 소자는 전압-광량 관계에서 분명한 임계치를 나타내지 않지만, 펄스 전압을 인가할 경우, 강유전성 액정 소자는 전압-광량 관계에서 분명한 임계치를 나타낼 뿐만 아니라 기억 용도의 용량을 갖는다. 이러한 이유로, 단순한 매트릭스 시스템상에서 강유전성 액정 소자의 액정 셀의 구동에 대해 연구되었다.
강유전성 액정 소자와는 달리, 찬다니(Chandany) 등등에 의해 발견된 반강유전성 액정 소자로는 반강유전성 액정상(이하 "반강유전성 액정 재료"라 한다)을 나타낼 수 있는 액정 재료를 셀 갭내에 충전한 액정 셀을 들 수 있다.
반강유전성 액정 소자에 관한 한, 반강유전성 액정 소자가 전기 광학적으로 변화할 경우에 액정 셀의 셀 갭내에 충전된 반강유전성 액정 재료는 반강유전성 액정상이다.
반강유전성 액정상은 도 48(a) ~ 도 48(d)에 나타낸 층 구조를 나타낸다.
도 48(a)에 나타낸 액정 분자의 배향 상태(201)는 도 47(a)에 나타낸 액정 분자의 상태(101)와 같고; 도 48(b)에 나타낸 액정 분자의 배향 상태(201)는 도 47(b)에 나타낸 액정 분자의 상태(101)와 같고, 도 48(d)에 나타낸 액정 분자의 배향 상태는(201)는 도 47(c)에 나타낸 액정 분자의 상태(101)와 같다.
도 48(c)에 나타낸 반강유전성 액정 상태에서, 하나의 액정 층(103)에서의 액정 분자의 자발 분극(104)의 방향과 인접한 액정 층(103)에서의 액정 분자의 자발 분극의 방향(105)은 서로 반대이고, 자발 분극의 강도는 전체로서 0 이 된다.
만약 액정 셀의 전극(102, 102′)이 투명 전극이고, 또한 전극(102, 102′)간에 약 0.1 Hz의 저주파 삼각파 전압이 인가된다면, 반강유전성 액정 소자로부터 방출된(출력된)투과 광량은 도 49에 나타낸 2 중의 이력 곡선을 형성한다. 또한 만약 전극(102, 102′)간에 직류가 인가된다면, 반강유전성 액정 소자는 전압-광량 관계에 있어서 분명한 임계치를 나타낸다. 이러한 이유로, 단순한 매트릭스 시스템상에서 반강유전성 액정 소자의 액정 셀의 구동에 관하여 연구하여 왔다.
상술한 강유전성 액정 소자와 반강유전성 액정 소자는 빠른 전기 광학적 응답 시간을 가지므로, 동화상을 표시하기 위한 단순 매트릭스 시스템상에서 이들 소자의 액정 셀을 구동할 수 있다. 또한, 이렇게 표시된 영상을 볼 수 있는 각의 범위가 TN 액정 소자에 의해 표시된 영상에 비하여 극히 넓어, 강유전성 또는 반강유전성 액정 소자를 사용하여 표시한 영상은 영상을 비록 비스듬히 관측하더라도 TN 액정 소자에서 심각한 문제점인 콘트래스트(contrast)의 저하가 거의 없다.
"Jpn. J. Appl. Phys." L107(1990), 29권을 참조하면, 조노(Jono) 등등이 설명한 바와 같이 반강유전성 액정상의 전기 광학적 효과를 이용하는 액정 소자(이하 "반강유전성 액정 소자"라 한다)는 투과된 광의 광도를 전기 광학적으로 제어할 수 있고, 전기 광학적 스위칭 시간은 수십 μsec ~ 수백 μsec 이므로, 전기 광학적 스위칭을 TN 액정 소자 보다도 고속으로 할 수 있다.
1993년 국제 강유전성 액정 회의(International Ferrolectric Liquid Crystal Conference)(동경)에서, 일본 덴소(Nippon Denso)(주)와 시티즌(주)은 상술한 특성을 사용하여 단순한 매트릭스 시스템상에서 구동할 수 있는 강유전성 액정 소자의 시제품을 공개하였다. 시제품으로부터 반강유전성 액정의 이력 현상을 사용함으로써 단순한 매트릭스 시스템상에서 다중 주사선 디스플레이 시스템의 디스플레이 소자를 구동할 수 있음을 입증하였다.
반강유전성 액정 소자의 액정 셀을 단순한 매트릭스 시스템상에서 구동하여 상술한 바와 같은 계조를 갖는 영상을 표시할 수 있지만, 현재 상황에서는 우수한 전색상의 영상을 형성하기에 충분한 계조는 얻기 어렵다.
즉, 반강유전성 액정 소자를 사용한 디스플레이 장치의 전기 광학적 응답 속도는 불충분하기 때문에, 영상 디스플레이에서의 프레임 주파수는 60 Hz 이상으로 상승시킬 수 없고, 따라서 자연스러운 움직임의 동화상을 표시할 수 없다. 종래의 반강유전성 액정 소자를 활성 매트릭스 시스템상에서 구동할 경우에 있어서, 만약 액정 셀의 전극간에 전압을 인가하면, 액정 셀을 갖는 액정 소자로부터 출력된 광의 양(예컨대 편광 방향으로 편광의 양)은 특정한 강도의 전압(임계치 전압)에서 가파르게 변화한다. 그러므로, 지금까지 반강유전성 액정 소자에서는 출력된 광의 명암간의 단순한 전기 광학적 식별이 기본적으로 가능했으며, 반강유전성 액정 소자는 명암에 대응하는 두 종류의 광량을 갖는 광만을 출력한다고 생각했다.
일본 특개평 6-194626호에서는 소자의 액정 셀을 활성 매트릭스 시스템상에서 구동할 경우, 액정 셀의 전극(102, 102′)간에 전압을 인가하면, 광량이 인가된 전압에 대응하여 변화하여 도 50에 나타낸 바와 같이 적은 이력폭을 갖는 이중 이력 곡선을 형성하는 특성을 갖는 반강유전성 액정 소자를 제시하고 있다.
상술한 바와 같은 상황하에서, 본 발명가들은 또한 스멕틱 액정 조성물에 관해 연구해 왔고, 그 결과 만약 특정 스멕틱 액정 조성물을 전극간에 충전한 액정 셀을 사용하여 액정 소자를 제조한 다음 액정 셀의 전극간에 전압을 인가하면, 주어진 편광 방향으로 액정 소자로부터 출력된 편광의 양은 넓은 전압 범위에 걸쳐 계속 변화함을 밝혀냈다. 또한 본 발명가들은 상기 특성을 갖는 액정 소자를 디스플레이 소자로 사용할 경우, 단순히 액정 셀의 전극간에 인가된 전압의 강도를 제어함으로써 우수한 계조의 영상을 얻을 수 있고, 따라서 그 액정소자를 동화상을 나타내는데 유익하게 사용할 수 있음을 발견하였다. 또한 본 발명가들은 활성 매트릭스 시스템상에서 반강유전성 액정 소자의 액정 셀을 구동함으로써 고계조의 영상을 나타내기 위해서는, 적은 이력으로는 반드시 충분하지는 않고, 부가적으로 하기에 정의된 특정 파라미터(g)를 가능한한 작게 만들어야 한다는 것을 발견했다. 특정 파라미터(g)는 반강유전성 액정 소자로부터 출력된 광의 최대 광량(Tmax) 및 최소 광량(Tmin), 액정 셀의 전극간에 전압이 인가되지 않을 경우의 반강유전성 액정 소자로부터 출력된 광의 광량(To), 액정 셀의 전극간에 양 또는 음의 전압이 인가될 경우에 형성된 이중 이력 곡선으로 둘러싸인 면적(s), 및 광량(Tmax)을 얻을 때의 최소 전압(|V|min)에 의해 정의된다.
본 발명의 목적은 액정 소자에 전압 계조 특성을 부여할 수 있는 스멕틱 액정 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 액정 소자에 우수한 전압 계조 특성을 부여할 수 있는 액정 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 액정 조성물 및 상기 조성물을 사용하여 소자들을 활성 매트릭스 시스템상에 구동할 경우 우수한 계조의 영상을 표시하는 데 사용할 수 있는 스멕틱 액정 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 액정 조성물의 어느 하나로 된 액정 소자와 그 소자의 구동 방법을 제공하는 것이다.
[발명의 상세한 설명]
본 발명에 의한 제 1 스멕틱 액정 조성물은 0.6 보다 작은 전압 계조 파라미터(L)를 갖고, 상기 전압 계조 파라미터(L)는 다음과 같이 측정한다.
즉, 전압 계조 파라미터(L)는
(a) 스멕틱 액정 조성물을 액정 셀내에 구비된 1 쌍의 투명 전극간에 충전하고;
(b) 액정 셀의 양측상에 1 쌍의 편광 방향 제어 수단을 교차 니콜스 상태로 배치하고;
(b2) 또한 편광 방향 제어 수단의 하나, 액정 셀 및 편광 방향 제어 수단의 다른 하나를 이 순서로 광이 투과하도록 상기 편광 방향 제어 수단과 상기 액정 셀을 배치하고;
(c) 또한 1 쌍의 전극간에 인가된 전압(V)에 따라 상기 순서로 투과된 광의 투과율(Tr)이 증가하도록 상기 편광 방향 제어 수단과 상기 액정 셀을 배치하고;
(d) 전압(V) - 광 투과율(Tr) 관계를 측정하여 전압(V)과 광 투과율(Tr)간에 형성된 이력 곡선을 얻을 경우, 전압(V)의 증가에 따라 광 투과율(Tr)이 가파르게 증가하는 영역내의 이력 곡선의 접선(IR)이 상기 전압 급상승 영역에 인접한 고압측 영역내의 이력 곡선의 접선(IF)의 교차점(P)에서 교차하는 것을 조건으로 하기식(A)으로 정의된다.
L = SH/ SO(A)
식(A) 중, SO는 교차점(P)과 세로좌표축(V = 0) 및 이력 곡선의 교차점(Q)을 양단으로 갖는 직선(PQ)을 사선으로 갖는 직각 삼각형의 면적이고; SH는 직선(PQ), 광 투과율(Tr)이 가파르게 증가하는 영역내의 이력 곡선 및 교차점(P)을 통과하는 일정 전압 직선으로 둘러싸인 영역의 면적이다.
상기 조성물은 하기 식(I)
Figure kpo00001
(식(I) 중, Z는
Figure kpo00002
으로 된 군으로부터 선택된 기이고;
E는
Figure kpo00003
으로 된 군으로부터 선택된 기이다.
RI은 알킬기내의 수소 원자가 할로겐 원자로 치환되어도 좋고, 알킬기내의 메틸렌기 및/또는 할로메틸렌기의 일부가 -0- 기로 치환되어도 좋고, 알킬기내의 메틸렌기 및/또는 할로메틸렌기가 복수의 -0- 기로 치환될 경우 이들 복수의 -0- 기가 서로 인접하지 않는 탄소수 6 ~ 16의 알킬기이다.
R4는 4, 6 및 8로부터 선택된 짝수의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알킬기 또는 상기 직쇄 알킬기내의 하나의 메틸렌기가 -0-기로 치환된 기이다.
X는 -CH3기, -CH2F 기, -CHF2기 및 -CF3기로 된 군으로부터 선택된 기이다.
Y는 -COO-, -CH2O-, - CH2CH2- 및 -OCH2- 로 된 군으로부터 선택된 기이다.
m은 0 또는 1의 정수이다.
k는 0 또는 1의 정수이다.
본 발명에 의한 제 2 액정 조성물은 하기와 같이 측정한 파라미터(g)가 0 ~ 0.3인 액정 조성물이다.
즉, 상기 파라미터(g)는 액정 조성물을 액정 셀에 구비된 1쌍의 투명 전극간에 충전하고; 한 편광판으로부터 출력된 편광이 액정 셀을 투과하고, 광 각에서 사기 편광의 방향과 교차하는 편광 방향을 갖는 편광이 다른 편광판으로부터 출력되도록 액정 셀의 표면상에 두 편광판을 배치하고; 액정 셀의 투명 전극간에 전압(V)을 인가할 경우 다른 편광판으로부터 출력된 광의 광량(T)이 0 전압(V = 0)을 경계로 양전압 영역과 음전압 영역으로 실질상 대칭인 이력 곡선을 형성하게 변화하도록 액정 셀을 배치하여, 전압(V)의 절대치(|V|)가 소정의 값(|V|min)으로 증가할 경우, 광량(T)이 최대치(Tmax)로 되는 것을 조건으로 하기 식(B)
Figure kpo00004
(식 중, |V|min및 Tmax는 상술한 바와 같은 의미를 갖고; S는 양 또는 음전압 영역에 나타낸 V-T 이력 곡선으로 둘러싸인 면적이고; Tmin은 광향(T)의 최소치이고; TO는 전압이 인가되지 않을 경우에 주어지는 광량(T)이다)
에 의해 정의된다.
본 발명의 액정 조성물을 사용하는 액정 소자의 예로는 각각 투명 전극을 구비한 1 쌍의 기판을 갖고, 전극간에 충전된 상기 특성의 액정 재료(액정 조성물)를 함유하는 액정 셀을 들 수 있다. 이 액정 소자는 전극간에 인가된 전압의 강도에 따른 계조는 나타낸다.
또한 본 발명의 액정 조성물을 사용한 액정 소자에 의해 주어지는 계조는 액정 소자내의 액정 셀의 투명 전극간에 인가된 전압의 강도를 변화시킴으로써 연속식으로 또는 계단식으로 제어할 수 있다.
[도면의 간단한 설명]
제1도는 본 발명의 액정 조성물을 사용한 액정 소자의 일실시예의 개략 단면도.
제2도는 본 발명의 액정 조성물을 사용한 액정 소자의 다른 실시예의 개략 단면도.
제3도는 본 발명의 액정 조성물을 사용한 액정 소자의 기본 구조를 나타내는 개략도.
1 : 액정 소자, 10: 액정 셀, 11a, 11b: 투명 전극, 12a, 12b: 투명전극, 13: 스멕틱 액정 조성물, 14: 셀 갭, 15: 간격부재(spacer), 16: 봉합 부재, 20: 편광판
제4도는 액정 소자내의 액정 셀의 전극간에 전압을 인가함으로써 전극간에 충전된 반강유전성 상태를 나타낼 수 있는 스멕틱 액정 조성물을 반강유전성 상태로부터 강유전성으로 변화시키는데 필요한 임계 전압을 구하는 방법을 설명하는 도면.
제5도는 액정 소자의 계조 특성을 구하는 방법을 설명하는 도면.
제6도는 액정 소자내의 반강유전성을 나타내는 스멕틱 액정으로 충전된 셀의 전극간에 인가되는 전압에 의해 형성된 이의 이력 폭과, 액정 소자에 의해 투과된 광의 투과율을 구하는 방법을 설명하는 도면.
제7도 내지 제12도는 각각 본 발명의 제 1 스멕틱 액정 조성물의 일례를 액정 셀의 전극간에 충전한다는 것을 조건으로 하여, 액정 소자의 액정 셀의 전극간에 인가된 전압과, 액정 소자에 의해 투과된 광의 투과율에 의해 형성된 이력 곡선을 묘사하는 도면.
제13도는 비교를 위해 제조한 반강유전성 액정 조성물을 액정 셀간에 충전한다는 것을 조건으로 하여, 반강유전성 액정 소자의 액정 셀의 전극간에 인가된 전압과, 반강유전성 액정 소자에 의해 투과된 광의 투과율에 의해 형성된 이력 곡선을 묘사하는 도면.
제14도 내지 제43도는 본 발명의 제 1 스멕틱 액정 조성물의 일례를 액정 셀의 전극간에 충전한다는 것을 조건으로 하여, 액정 소자의 액정 셀의 전극간에 인가된 전압과, 액정 소자에 의해 투과된 광의 투과율에 의해 형성된 이력 곡선을 묘사하는 도면.
제44도는 본 발명에 의한 액정 조성물의 액정 분자의 배향 상태를 설명하는 도면.
제45도는 본 발명의 실시예에서 사용된 반강유전성 액정 화합물과 강유전성 액정 화합물의 혼합물내의 반강유전성 액정 화합물의 양, 상기 혼합물내의 강유전성 액정 화합물의 양, 및 액정 셀의 전극간에 인가된 전압에 따라 액정 셀의 전극간에 충전된 혼합물을 함유하는 액정 소자로부터 출력된 특정 편광의 양에 의해 주어지는 이력 곡선의 형태간의 관계를 나타내는 도면.
제46도는 본 발명의 실시예에서 사용된 반강유전성 액정 화합물과 강유전성 액정 화합물의 혼합물내의 반강유전성 액정 화합물의 양, 상기 혼합물내의 강유전성 액정 화합물의 양, 및 상기 혼합물로 충전된 액정 셀을 갖는 액정 소자에 의해 표시된 영상의 계조는 평가하는 파라미터(g)의 값간의 관계를 나타내는 도면.
제47도는 액정 셀내의 강유전성 액정 재료의 배향 상태를 설명하는 도면.
제48도는 액정 셀내의 종래의 반강유전성 액정 재료의 배향 상태를 설명하는 도면.
101, 210: 액정 분자, 102, 102′: 전극, 103: 액정 층, 104, 105: 자발분극, 106, 106′: 기판
제49도는 액정 셀의 전극간에 인가된 전압에 따라 액정 셀을 갖는 액정 소자로부터 출력된 특정 편광의 양에 의해 형성된 이력 곡선을 나타내는 도면.
제50도는 제49도에 나타낸 이력 곡선의 개선된 형태를 나타내는 도면
[본 발명을 행하는 최적의 태양]
[스멕틱 액정 조성물]
먼저, 본 발명에 의한 제 1 스멕틱 액정 조성물에 대해 상세히 설명한다. 여기서 사용하는 "스멕틱 액정 조성물"이란 용어는 스멕틱 액정상을 나타낼 수 있는 조성물을 의미한다.
본 발명의 제 1 스멕틱 액정 조성물의 전압 계조 파라미터(L)는 0.6 보다 작다.
상기 전압 계조 파라미터(L)는 하기 방법으로 측정하고 계산한다.
(a) 스멕틱 액정 조성물을 액정 셀내에 구비된 1쌍의 투명 전극에 충전한다.
(b1) 스멕틱 액정 조성물로 충전한 액정 셀의 양측상에 교차 니콜스 상태로 1쌍의 편광 방향 제어 수단을 배치한다.
(b2) 또한 편광 방향 제어 수단의 하나, 액정 셀 및 편광 방향 제어 수단의 다른 하나에 의해 이 순서로 광이 투과하도록 액정 셀과 편광 방향 제어 수단을 배치한다.
(c) 또한 투명 전극 쌍간에 전압(V)을 인가할 경우, 전압(V)의 강도에 따라 상기 순서로 투과된 광의 투과율(Tr)이 증가하도록 상기 편광 방향 제어 수단과 상기 액정 셀을 배치한다.
(d) 전압(V) - 광 투과율(Tr) 관계를 측정할 경우 이력 곡선이 전압(V)과 광 투과율(Tr)간에 형성된다. 즉, 같은 전압(V)에서도 전압(V)이 증가할 경우에 주어지는 광 투과율(Tr)은 전압(V)이 감소할 경우에 주어지는 광 투과율(Tr)과는 다르다. 예컨대 도 5에 나타낸 이력 곡선은 스멕틱 액정 조성물이 반강유전성을 나타낼 경우에 얻은 것이다.
직각 삼각형의 면적(SO)을 측정하며, 상기 직각 삼각형은 양단으로 전압(V)의 상승에 따라 광 투과율(Tr)이 가파르게 증가하는 영역내 이력 곡선의 접선(IR)이 고전압측의 전압 급상승 영역에 인접한 영역내 이력 곡선의 접선(IF)과 교차하도록 만들어진 교차점(P)과, 세로좌표축(V = 0)과 이력 곡선의 교차점(Q)을 갖는 직선(PQ); 세로 좌표축에 평행하고 교차점(P)(즉, 일정 전압선)을 통과하는 직선; 및 횡좌표축에 평행하고 교차점(Q)(즉, 일정 투과율선)을 통과하는 직선으로 형성된다.
개별적으로, 영역(예컨대 도 5의 선영부)의 면적을 측정하며, 상기 영역은 직선(PQ); 광 투과율(Tr)이 가파르게 증가하는 영역내의 이력 곡선; 및 교차점(P)을 통과하는 일정 전압 직선으로 둘러 싸인다.
이렇게 측정한 면적(SH) 및 면적(SO)을 사용하여, 전압 계조 파라미터(L)를 하기 식으로 계산한다.
L = SH/ SO
도 5로부터 알 수 있듯이, 영역(SH)이 0 일 경우 이력 곡선은 양단으로 교차점(P) 및 교차점(Q)을 갖는 직선(PQ)과 일치한다. 영역(SO)이 커짐에 따라, 즉 교차점(P)에서의 전압(V)의 절대값(|V|)과 광 투과율(Tr)이 커짐에 따라, 액정 소자로부터 출력된 특정 편광의 양도 또한 스멕틱 액정 조성물로 충전된 액정 셀의 전극간에 인가된 전압(V)의 강도에 대응하여 크게 변화될 수 있다.
따라서, 작은 전압 계조 파라미터(L)를 갖는 스멕틱 액정 조성물은 스멕틱 액정 조성물로 충전된 액정 셀을 갖는 액정 소자에 우수한 전압 계조 특성을 부여할 수 있다.
반강유전성 액정상을 나타낼 수 있는 종래의 재료("반강유전성 액정 재료"라 한다)로서는, 반강유전성 액정 화합물은 말할 것도 없고 심지어 반강유전성 액정 조성물을 액정 재료로 사용하여도, 전압 계조 파라미터(L)가 0.9를 넘게 되므로, 반강유전성 액정 재료로 충전된 액정 셀을 갖는 액정 소자에 우수한 전압 계조 특성을 부여하기 어렵다.
이것과 대조하여, 본 발명의 제 1 스멕틱 액정 조성물의 전압 계조 파라미터(L)가 0.6 보다 작아, 액정 소자에 종래의 반강유전성 액정 조성물로의 예상을 넘어서는 우수한 전압 계조 특성을 부여할 수 있다. 본 발명의 제 1 스멕틱 액정 조성물의 전압 계조 파라미터(L)과 종래의 반강유전성 액정 조성물의 전압 계조 파라미터(L)간의 차이에 대해 이하 실시예에서 설명한다.
본 발명의 제 1 스멕틱 액정 조성물은 특히 제한되지 않고, 조성물의 전압 계조 파라미터(L)가 0.6 보다 작은 한은, 각종 화합물을 함유하고 또 스멕틱 액정상, 바람직하게는 반강유전성 액정상일 수 있는 조성물을 사용할 수 있다.
본 발명의 제 1 스멕틱 액정 조성물에서는, 일반적으로 분자내의 키랄부(비대칭 탄소 원자)를 갖는 스멕틱 액정 조성물을 사용하지만, 필요하다면 분자내에 키랄부를 갖지 않는 스멕틱 액정 조성물을 사용하여도 좋다.
반강유전성 액정 화합물을 함유하고 전압 계조 파라미터(L)가 0.6 보다 작은 스멕틱 액정 조성물은 특히 하기 식(I)으로 표시되는 반강유전성 액정 화합물을 함유하는 반강유전성 액정 조성물이다.
Figure kpo00005
식(I) 중, 실온 또는 실온 근방의 온도에서 반강유전성 액정상인 스멕틱 액정 조성물을 얻는다는 관점에서,
Z는
Figure kpo00006
으로 된 군으로부터 선택된 기이고;
E는
Figure kpo00007
으로 된 군으로부터 선택된 기이고; 바람직하게는
Figure kpo00008
특히 바람직하게는
Figure kpo00009
이다.
스멕틱 액정 조성물이 실은 또는 실온 근방의 온도에서 반강유전성 액정상으로 존재할 경우, 액정 조성물이 액정 셀의 전극간에 충전된 스멕틱 액정 소자는 액정 셀을 거의 또는 전혀 가열하지 않더라도 구동할 수 있다.
식(I) 중, R1은 탄소수 6 ~ 16의 알킬기이다. 이 알킬기 중의 수소 원자는 할로겐 원자로 치환되어 있어도 좋다. 알킬기를 할로겐 원자로 치환하여 얻은 할로알킬기내의 알킬기 및/또는 할로메틸렌기내의 메틸렌기의 일부가 -0- 기로 치환되어 있어도 좋다. 할로메틸렌기는 메틸렌기내의 수소 원자 1개, 메틸렌기내의 수소 원자 2개가 할로겐 원자로 치환된 할로메틸렌기이어도 좋다. 알킬기 및/또는 할로메틸렌기내의 메틸렌기의 일부가 복수의 -0- 기로 치환된 경우, 이 복수의 -0- 기는 서로 인접하지 않는다.
R1의 예로는 탄소수 6 ~16의 알킬기, 탄소수 6 ~ 16의 할로알킬기, 탄소수 5 ~ 15의 알콕시기, 탄소수 5~15의 할로알콕시기, 탄소수 15 이하의 알킬록시알킬렌기, 탄소수 15 이하의 할로알킬록시알킬렌기, 탄소수 15 이하의 알킬록시할로알킬렌기 및 탄소수 15 이하의 할로알킬록시할로알킬렌기를 들 수 있다.
R1이 탄소수 6 ~ 16의 알킬기 또는 탄소수 6 ~ 16의 할로알킬기일 경우, 이 기들이 광학 활성을 가져도 좋다.
넓은 온도 범위에 걸쳐 반강유전성 액정상인 스멕틱 액정 조성물을 얻는다는 관점에서, R1는 바람직하게는 알킬기내의 하나의 메틸렌기가 -0- 기로 치환된 기 또는 직쇄 알킬기이다. 특히 R1가 알킬기내의 하나의 메틸렌기가 -0- 기로 치환된 기일 경우, 알킬기의 최종 탄소로부터의 두 번째 또는 세 번째 메틸렌기가 -0- 기로 치환되는 것이 바람직하다.
식(I) 중, R4는 4, 6 및 8로부터 선택된 짝수의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알킬기 또는 짝수의 탄소 원자를 갖는 상기 알킬기내의 하나의 메틸렌기가 -0-기로 치환된 기이다. 넓은 온도 범위에 걸쳐 반강유전성 액정상인 스멕틱 액정 조성물을 얻는다는 관점에서 볼 때, R4는 직쇄 알킬기인 것이 좋다. 얻어지는 액정 소자의 전기 광학적 응답 속도를 더 크게 만든다는 관점으로 볼 때는, R4는 상기 알킬기내의 하나의 메틸렌기가 -0- 기로 치환된 기인 것이 좋다. 그러므로, R4로서 직쇄 알킬기내의 하나의 메틸렌기가 -0- 기로 치환된 기 또는 직쇄 알킬기 중의 선택은 얻어지는 액정 소자의 최종 목적에 따라 결정한다.
식(I) 중의 X는 -CH3기, -CH2F 기, -CHF2기 및 -CF3기로 된 군으로부터 선택된 기이다. 넓은 온도 범위에 걸쳐 반강유전성 액정상인 스멕틱 액정 조성물을 얻는다는 관점으로 볼 때, X는 바람직하게는 -CH3기 또는 -CF3기인 것이 좋고, 특히 바람직하게는 -CF3기인 것이 좋다.
식(I) 중의 Y는 -COO-, -CH2O-, -CH2CH2- 및 -OCH2- 로 된 군으로부터 선택된 기이다.
m은 0 또는 1의 정수이다. 넓은 온도 범위에 걸쳐 반강유전성 액정상인 스멕틱 액정 조성물을 얻는다는 관점으로 볼 때, m은 1인 것이 좋다. 그러나, 얻어지는 키랄 스멕틱 소자의 전기 광학적 응답 속도를 더 크게 만든다는 관점으로 볼 때는, m은 0인 것이 좋다. 그러므로, m으로서 0 또는 1 중의 선택은 얻어지는 액정 소자의 최종 목적에 따라 결정된다.
식(I) 중의 E가 2가의 테트라린 환일 경우, 본 발명의 제 1 스멕틱 액정 조성물은 m이 0이라 할지라도, 실시예 1 ~ 12에 후술하는 바와 같이 충분히 넓은 온도 범위에 걸쳐 반강유전성 액정상으로 존재할 수 있다. 따라서, m은 얻어지는 액정 소자의 전기 광학적 응답 속도를 더 크게 만든다는 관점으로 볼 때 0인 것이 좋다.
식(I) 중, k는 0 또는 1 이다.
Z가인 식(I)으로 표시되는 반강유전성 액정 화합물의 몇몇 예는 하기와 같다.
하기 식(Ia)으로 표시되는 반강유전성 액정 화합물:
Figure kpo00011
(식 중, R1은 탄소수 6 ~ 16의 직쇄 알킬기이고,
n은 4, 6 및 8로부터 선택된 정수이고,
X는 -CH3기 또는 -CF3이고,
m은 0 또는 1의 정수이다)
하기 식(Ib)로 표시되는 반강유전성 액정 화합물:
Figure kpo00012
(식 중, R1은 식(I)에서의 R1과 같은 기이고,
n은 4, 6 및 8로부터 선택된 정수이고,
X는 -CH3기 또는 -CF3기이고,
m은 0 또는 1의 정수이다)
하기 식(Ic)으로 표시되는 반강유전성 액정 화합물:
Figure kpo00013
(식 중, R1, Y, R4는 식(I) 중의 대응하는 기호와 같은 의미이고, R4는 4 ~ 8간의 짝수의 탄소 원자를 갖는 알킬기인 것이 좋고, Y는 -COO-, -CH2O- 및 -CH2CH2-로 된 군으로부터 선택된 기인 것이 좋고,
X는 -CH3기 또는 -CF3기이다)
하기 식(Id)으로 표시되는 반강유전성 액정 화합물:
Figure kpo00014
(식 중, R1, Y 및 m은 식(I) 중의 대응하는 기호와 같은 의미이고,
X는 -CH3기 또는 -CF3기이고,
n은 4, 6 및 8로부터 선택된 정수이다)
만약 액정 조성물내에 식(I)의 반강유전성 액정 화합물의 양이 너무 적다면, 조성물이 종종 반강유전성 액정상으로 존재할 수 없다. 이 때문에, 식(I)의 반강유전성 액정 화합물을 함유하는 액정 조성물을 사용할 경우, 조성물내에 식(I)의 반강유전성 액정 화합물의 10 중량% 이상이 함유되는 것이 좋다.
다른 성분과 액정 조성물의 주성분으로서 함유된 스멕틱 액정 화합물(예컨대 식(I)으로 표시되는 반강유전성 액정 화합물)간의 상호 작용에 의해 본 발명의 제 1 스멕틱 액정 조성물의 전압 계조 파라미터(L)는 0.6 보다 작다.
식(I)의 반강유전성 액정 화합물과 함께 상호 작용을 하는 다른 화합물의 예로는 식(I)의 반강유전성 액정 화합물과 구조적으로 유사한 화합물을 들 수 있다. 식(I)의 반강유전성 액정 화합물과 구조적으로 유사한 화합물은 예컨대 서로 동일 또는 상이하여도 좋은 2개의 2가 환상기(예컨대 페닐렌기, 모노플루오로페닐렌기, 시클로헥실렌기, 테트라히드로나트틸렌기)가 주쇄(예컨대 -COO-, -CH2O-, -CH2CH2-, COCH2-)를 형성하는 두 개의 원자를 갖는 2가 직쇄 기를 거쳐서 결합하여, 1개의 2가 환상기가 주쇄(예컨대 -COO-기)를 형성하는 두 개의 원자를 갖는 2가 직쇄기를 거쳐서 결합하여 분자 골격을 형성하고, 분자 골격의 2가 환상기에 직접 결합되는 하나의 말단 기가 원자수 16 이하의 직쇄 기이고, 다른 말단 기는 광학적 활성 기라는 점에서 식(I)의 화합물과 공통인 화합물이지만; 상기 유사한 화합물은 두 개의 2가 환상 기와 광학 활성 기 중의 적어도 하나인 점에서 식(I)의 반강유전성 액정 화합물과 구조적으로 다르다.
실시예에서 후술하는 바와 같이, 단지 R1이 서로 다른 식(I)의 복수의 화합물을 함유하는 액정 조성물의 경우, 전압 계조 파라미터(L)는 0.6 보다 작게 되지 않지만(참조예 2 참조), Z, E 및 R4중 적어도 하나가 서로 다른 식(I)의 복수의 화합물을 함유하는 조성물의 경우, 전압 계조 파라미터(L)가 0.6 보다 작게 된다(실시예 13 ~ 16, 18, 19, 21, 22 및 24 ~ 36 참조).
Figure kpo00015
(식 중, X′는 -CH3기, -CH2F 기, -CHF2기 및 CF3기로 된 군으로부터 선택된 기이고, R3는 3, 5, 7 및 9로부터 선택된 홀수의 원자를 갖는 직쇄기이다)의 식으로 표시되는 광학 활성기를 갖는 것을 제외하고는 식(I)의 화합물과 구조적으로 동일한 화합물 및 식(I)의 반강유전성 액정 화합물을 함유하는 액정 조성물의 경우, 전압 계조 파라미터(L)는 0.6 보다 작게 된다(실시예 1 ~ 12 참조). 이 경우, 이 광학 활성기는 R3의 원자수가 R4의 원자수와 다르다는 점에서, 식(I)의 반강유전성 액정 화합물의 광학 활성기(
Figure kpo00016
)와 구조적으로 다르다.
상술한 바와 같은 광학 활성기를 가지므로 식(I)의 반강유전성 액정 화합물과 구조적으로 다른 화합물은 예컨대 하기 식(II)으로 표시되는 액정 화합물이다.
Figure kpo00017
식(II) 중, Z′는
Figure kpo00018
으로 된 군으로부터 선택된 기이고;
Figure kpo00019
또는 단일 결합으로 된 군으로부터 선택된 기이고,
바람직하게는
Figure kpo00020
이다.
제 1 스멕틱 액정 조성물이 식(I)으로 표시되는 반강유전성 액정 화합물을 함유하고 반강유전성을 나타낼 경우, 제 1 스멕틱 액정 조성물로 충전된 액정 소자는 실시예에서 후술하는 바와 같이, 특정의 2중 이력 곡선으로 표현된 전압-투과율 관계를 갖는다.
활성 매트릭스 방식 액정 소자를 구동하는 방법으로서는, 반강유전성 상태로부터 강유전성 상태로 액정을 변화시키기 위해 전압의 절대치를 상승시키고, 강유전성 상태로의 변화에서 관측된 전이 곡선을 따라 광 투과율을 변화시켜 소자를 구동시키는 방법과; 상술한 바와 같이 강유전성 상태로 변화된 액정 소자를 그 후 전압의 절대치를 하강시킴으로써 강유전성 상태로부터 반강유전성 상태로 변화시키고, 반강유전성 상태로의 변화에서 관측된 전이 곡선을 따라 광 투과율을 변화시켜 소자를 구동하는 방법이 있다.
소자를 상기 양 방법을 사용하여 구동할 경우, 두 천이 곡선에 의해 형성된 이력폭은 가능한한 작은 것이 좋고, 이상적으로는 0인 것이 좋다.
식(II)중의 A가
Figure kpo00021
일 경우, 식(I)의 반강유전성 액정 화합물과 식(II)의 액정 화합물로 된 액정 조성물을 액정 셀의 갭(셀 갭)내에 충전한 액정 소자는, 상기 액정 조성물을 셀 갭내에 충전한 액정 소자의 이력폭보다 이력폭이 작다는 점에 특징이 있다.
식(II)에서, B는 식(I)의 E와 같은 기이다.
식(II)의 A가 일
Figure kpo00022
경우,
B는
Figure kpo00023
인 것이 특히 좋다.
식(II)에서, R2는 식(I)의 R1과 같은 기이다. 식(I)에 대해 설명한 바와 같은 이유로, R2는 식(I)에서의 R1과 마찬가지로, 알킬기내의 최종 탄소로부터의 두번째 또는 세 번째 메틸렌기가 -0- 기로 치환된 기 또는 직쇄 알킬기인 것이 좋다.
식(II)에서, R3는 3, 5, 7 및 9로부터 선택된 홀수의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알킬기이다. 알킬기내의 하나의 -C-C- 결합은 -COO 기에 의해 중단되어도 좋다. 또한 이 알킬기내의 수소 원자는 요오드 원자 이외에 다른 할로겐 원자로 치환되어도 좋고, 알킬기내의 에틸렌기의 일부가 각각 -CH=CH- 또는 -C
Figure kpo00024
C- 이어도 좋다. R3는 바람직하게는 하나의 상기 직쇄 알킬기내의 -C-C 결합이 -COO- 기에 의해 중단되어도 좋은 기이고, 특히 바람직하게는 -CH2-COO-C2H5- 기이다.
식(II)에서, X′는 -CH3기, -CH2F 기, -CHF2기 및 -CF3기로 된 군으로부터 선택된 기이고, 바람직하게는 -CH3기 또는 -CF3기이다.
식(II)에서, Y′는 -COO- 기, -CH2O- 기, -CH2CH2- 기 및 -OCH2- 기로 된 군으로부터 선택된 기이다.
m′은 0 또는 1의 정수이고, 1인 것이 좋다.
Z′이 인
Figure kpo00025
식(II)으로 표시되는 액정 화합물의 몇몇 예는 하기와 같다.
하기 식(IIa)으로 표시되는 액정 화합물:
Figure kpo00026
(식 중, B는
Figure kpo00027
으로 된 군으로부터 선택된 기이고,
R2는 탄소수 6 ~ 16의 직쇄 알킬기이고,
X′는 -CH3기 또는 -CF3기이고,
m′는 0 또는 1의 정수이다)
하기 식(IIb)으로 표시되는 액정 화합물:
Figure kpo00028
(식 중, R2는 식(I)에서의 R2와 같은 기이고,
n′는 3, 5, 7 및 9로부터 선택된 정수이고,
X′는 -CH3기 또는 -CF3기이고,
m′는 0 또는 1의 정수이다)
하기 식(IIc)으로 표시되는 액정 화합물:
Figure kpo00029
(식 중, A, B, R2및 m′는 식(II)에서의 대응하는 기호와 같은 의미이고,
X′는 -CH3기 또는 -CF3기이다)
하기 식(IId)으로 표시되는 액정 화합물:
Figure kpo00030
(식 중, A, B, R2및 m′는 식(II)에서의 대응하는 기호와 같은 의미이고,
R3는 탄화수소기내의 수소 원자가 요오드 원자 이외의 다른 할로겐 원자로 치환되어도 좋은 탄소수 4 ~ 8의 직쇄 탄화수소기이고,
X′는 -CH3기 또는 -CF3기이다)
실시예에서 후술하는 바와 같이, 식(I)의 반강유전성 액정 화합물을 함유하는 스멕틱 액정 조성물의 전압 계조 파라미터(L)를 0.6 보다 작게 하기 위해서는, 식(I)의 반강유전성 액정 화합물과 작용하여 변화를 일으키는 다른 성분(예컨대 식(II)으로 표시되는 화합물)이 15 중량% 이상의 양으로 조성물내에 함유되는 것이 좋다. 본 발명의 제 1 조성물의 반강유전성을 악화시키지 않기 위해서는, 다른 성분(예컨대 식(II)으로 표시되는 화합물)을 55 중량% 이하의 양으로 함유하는 것이 좋다. 본 발명의 제 1 조성물내의 다른 성분의 양은 조성물내에 함유된 식(I)의 반강유전성 액정 화합물의 종류, 다른 성분의 종류 및 그 조합에 따라 변화한다. 그것의 양은 상기 범위 밖이어도 좋다.
본 발명의 제 1 스멕틱 액정 조성물이 z이
Figure kpo00031
인 식(I)의 반강유전성 액정 화합물 및 Z′가
Figure kpo00032
인 식(II)의 액정 화합물로 된 액정 조성물일 경우, 이들 화합물의 바람직한 조합으로 된 조성물 몇몇 예로는 다음과 같다.
(1) 식(Ia)으로 표시되는 반강유전성 액정 화합물 및 식(IIa)으로 표시되는 액정 화합물로 된 조성물;
(2) 식(Ib)으로 표시되는 반강유전성 액정 화합물 및 식(IIa)으로 표시되는 액정 화합물로 된 조성물;
(3) 식(Ic)으로 표시되는 반강유전성 액정 화합물 및 식(IIc)으로 표시되는 액정 화합물로 된 조성물;
(4) 식(Id)으로 표시되는 반강유전성 액정 화합물 및 식(IId)으로 표시되는 액정 화합물로 된 조성물.
당연하듯이, 전압 계조 파라미터(L)가 0.6 보다 작은 액정 조성물을 형성하기 위한 식(I)으로 표시되는 반강유전성 액정 화합물과 식(II)으로 표시되는 화합물의 조합은 상기 예에 한정되지는 않고, 예컨대 후술하는 실시예 17 ~ 20은 다른 조합도 또한 액정 조성물의 전압 계조 파라미터(L)를 0.6 보다 작은 범위로 만든다는 것을 나타낸다.
본 발명의 제 1 스멕틱 액정 조성물에, 액정 셀의 전극간의 거리를 유지시키기 위해서 필요에 따라서 구형 실리카 입자 등의 균일한 직경을 갖는 구형 입자 또는 유리 단섬유(glass short fiber) 등의 균일한 직경을 갖는 단섬유를 첨가하여도 좋다. 또한 도전성 부여제 및 수명 연장제 등의 주지의 첨가제를, 스멕틱 액정 조성물의 전압 계조 파라미터(L)의 값을 0.6 보다 작게 유지할 수 있도록 하는 양으로 첨가하여도 좋다.
실시예에서 후술하는 바와 같이, 본 발명의 제 1 스멕틱 액정 조성물은 주성분으로서 식(I)으로 표시되는 2종 이상의 반강유전성 액정 화합물의 혼합물 등의 복수의 스멕틱 액정 조성물의 혼합물을 사용하여 제조하여도 좋고, 주성분과 혼합하는 성분으로서 식(II)으로 표시되는 2종 이상의 액정 화합물의 혼합물 등의 복수의 화합물의 혼합물을 사용하여 제조하여 얻어지는 스멕틱 액정 조성물의 전압 계조 파라미터(L)를 0.6 보다 작게 하여도 좋다.
스멕틱 액정 조성물로 충전한 액정 셀을 갖는 액정 소자를 하기 방법으로 구동할 경우, 액정 소자의 편광의 양에 의해 생성되는 계조는 연속식으로 또는 계단식으로 제어한다.
액정 소자의 편광의 양에 의해 생성되는 계조는 액정 셀의 전극간에 인가된 전압의 강도를 변화시킴으로써 연속식 또는 계단식으로 제어함으로써, 1 쌍의 전극간에 충전된 스멕틱 액정 조성물을 함유하는 액정 셀을 갖는 액정 소자를 구동하는 방법은 이하 "본 발명에 의한 제 1 액정 소자 구동 방법"이라 한다.
예컨대 본 발명에 의한 제 1 액정 소자 구동 방법에서 사용하는 액정 소자가 1 쌍의 전극간에 충전된 본 발명의 제 1 스멕틱 액정 조성물을 함유하는 액정 셀을 가질 경우, 전압-투과율(V-Tr) 관계는 도 6에 나타낸 바와 같은 특정한 이중 이력 곡선을 형성한다. 이 곡선의 이력폭은 이력 곡선의 최대 광 투과율(TrMAX)과 최소 광 투과율(TrMIN)의 합의 1/2에 대응하는 광 투과율(TRHALF{= 1/2(TrMAX+ TrMIN)})을 얻기 위해 인가된 두 양전압(VH1및 VH2)간의 차(△V (= VH1- VH2))로서 구해진다. 본 발명에 의한 제 1 액정 소자 구동 방법에서, 값(△V (= VH1- VH2))은 가능한한 작은 것이 좋고, 이상적으로는 0인 것이 좋다.
스멕틱 액정 재료로서 전압 계조 파라미터(L)가 0.6 보다 작고,바람직하게는 0.4 보다 작은 본 발명의 스멕틱 액정 조성물을 사용함으로써, 액정 소자는 액정 셀의 전극간에 인가된 전압의 강도에 따라 계조는 나타내게 된다.
상술한 바와 같이 낮은 전압 계조 파라미터(L)를 갖는 스멕틱 액정 조성물을 액정 셀의 전극간에 충전한 액정 소자를 디스플레이 소자로서 사용할 경우, 표시된 영상의 계조는 단지 액정 셀에 인가된 전압의 강도를 변화시킴으로써 제어할 수 있다.
다음에 본 발명의 제 2 액정 조성물에 대해 상세히 설명한다.
[액정 조성물]
본 발명에 의한 제 2 액정 조성물은 후술하는 바와 같이 측정하는 파라미터인 파라미터(g)가 0 ~ 0.3인 것에 특징이 있다.
즉, 상기 파라미터(g)는 액정 조성물을 액정 셀에 구비된 1 쌍의 투명 전극간에 충전하고; 한 편광판으로부터 출력된 편광이 액정 셀에 의해 투과되고, 광각에서 상기 편광의 방향과 교차하는 편광 방향을 갖는 편광이 다른 편광판으로부터 출력되도록 두 편광판을 배치하고; 액정 셀의 투명 전극간에 전압(V)을 인가할 경우, 다른 편광판으로부터 출력된 광의 광량(T)이 변화하도록 액정 셀을 배치하여, 양전압 영역과 음전압 영역간의 0 전압(V = 0)에 대해 실질상 대칭인 이력 곡선을 형성하고; 전압(V)의 절대치(|V|)가 소정의 값(|V|min)으로 증가할 경우, 광량(T)이 최대치(Tmax)로 되는 것을 조건으로 하기 식(B)
Figure kpo00033
(식 중, |V|min및 Tmax상술한 바와 같은 의미를 갖고; S는 양 또는 음전압 영역에 나타낸 V-T 이력 곡선으로 둘러싸인 면적이고; Tmin은 광량(T)의 최소치이고; T0는 전압이 인가되지 않을 경우에 주어지는 광량(T)이다)
으로 정의된다.
식(B)과 관련하여, 하기 식(C)으로 정의되는 파라미터(G1)는 1 이상이고, V = 0인 경우의 어둠의 강도를 나타낸다.
Figure kpo00034
G1의 값이 작아짐에 따라, Tmin및 Tmax가 각각 일정하다는 것을 조건으로 어둠의 강도가 낮아지게 된다. 즉, 액정 조성물을 함유하는 액정 셀을 갖는 액정 소자를 사용함으로써 고콘트래스트의 디스플레이를 만들 수 있다.
식(C)으로부터, T0의 값이 작아짐에 따라 G1의 값이 작아지게 되고, 또한 G1은 1인 것이 가장 좋다.
식(B)과 관련하여, 하기 식(D)로 정의되는 파라미터(G2)는 상기 이력의 크기를 나타낸다.
Figure kpo00035
S의 값이 작아짐에 따라, G2(이력)의 값이 작아지게 된다. 즉, 만약 액정셀을 활성 매트릭스 시스템상에서 구동한다면, 액정 조성물을 함유하는 액정 셀을 갖는 액정 소자를 사용하므로써 제조가 우수한 영상을 표시할 수 있다.
상술한 바와 같이, G1및 G2는 작은 것이 좋으므로, G1및 G2의 적인 G의 값이 작아짐에 따라, 활성 매트릭스 시스템상에서 액정 셀을 구동함으로써 액정 소자로 보다 우수한 계조의 영상을 표시할 수 있다.
액정 조성물을 함유하는 액정 셀을 갖는 액정 소자에 의해 표시된 영상을 볼 수 있는 각을 넓게 하고 또한 높은 응답 속도를 얻는다는 관점으로 볼 때, 파라미터(g)가 0 ~ 0.3인 본 발명의 제 2 액정 조성물은 키랄 스멕틱 액정 조성물인 것이 좋다.
상술한 전기 광학적 특성을 갖는 본 발명의 제 2 액정 조성물은 예컨대 1 이상의 반강유전성 액정 화합물 40 ~ 99 중량%와 1 이상의 강유전성 액정 화합물 60 ~ 1 중량%로 된 액정 조성물이다.
액정 조성물내에서, 반강유전성 액정 화합물들은 단독으로 또는 2 종 이상의 혼합물로서 사용하는 상태에서 통상 온도를 포함하여 넓은 온도 범위에 걸쳐, 각각 반강유전성 액정상, 바람직하게는 스멕틱 CA *상으로 존재할 수 있는 것이 가장 좋다.
본 발명의 제 2 액정 조성물을 형성하는데 적합하게 사용하는 반강유전성 액정 화합물은 하기 식(III)으로 표시되며 반강유전성을 나타내는 화합물로부터 선택할 수 있다.
Figure kpo00036
식(III) 중, R1은 탄소수 6 ~ 16의 알킬기 또는 탄소수 6 ~ 16의 할로겐화 알킬기이고, 이 알킬기 및 할로겐화 알킬기내의 -CH2-, -CHL- 및 -CL2-(L은 할로겐 원자)는 -0-기로 치환되어도 좋고, 알킬기 또는 할로겐화 알킬기는 비대칭 탄소 원자를 가져도 좋다.
R2는 4, 6 또는 8개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알킬기 또는 상기 직쇄 알킬기 내의 하나의 -CH2- 가 -0- 기로 치환된 기이다.
X는 -CH3또는 -CF3이다.
Y는 -COO-, -CH2O-, -CH2CH2- 및 -OCH2-로 된 군으로부터 선택된 기이다.
A는
Figure kpo00037
로 된 군으로부터 선택된 기이다.
m은 0 또는 1이다.
식(III)을 표시되며 반강유전성을 나타내는 화합물의 몇몇 예는 이하와 같다.
Figure kpo00038
Figure kpo00039
본 발명의 제 2 액정 조성물은 1종 이상의 강유전성 액정 화합물과 1종 이상의 반강유전성 액정 화합물을 특정 혼합비로 혼합함으로써 얻을 수 있다.
본 발명의 제 2 액정 조성물을 형성하는 강유전성 액정 화합물들은 단독으로 또는 조합하여 반강유전성 액정상, 바람직하게는 키랄 스멕틱 C*상에 존재할 수 있는 것이 좋다.
제 2 액정 조성물을 형성하는데 적합하게 사용되는 강유전성 액정 화합물은 하기 식(IV)으로 표시되며 강유전성을 나타내는 화합물로부터 선택할 수 있다.
Figure kpo00040
(식 중, R1, R2, X, Y. A 및 m은 상술한 바와 같은 의미이고; E는
Figure kpo00041
또는 단일결합으로 된 군으로부터 선택된 기이다)
식(IV)으로 표시되며 강유전성을 나타내는 화합물의 몇몇 예는 이하와 같다.
Figure kpo00042
반강유전성 액정 화합물과 강유전성 액정 화합물로부터 본 발명의 제 2 액정 조성물을 제조하기 위해서는, 사용된 반강유전성 액정 화합물의 (총)양은 40 ~ 99 중량%, 바람직하게는 40 ~ 90 중량%의 범위이고; 사용된 강유전성 액정 화합물의 (총)양은 60 ~ 1 중량%, 바람직하게는 60 ~ 10 중량%의 범위이다.
반강유전성 액정 화합물의 양이 99 중량%를 넘어서고 또 강유전성 액정 화합물의 양이 1 중량% 보다 적은 경우, 반강유전성 액정 화합물과 강유전성 액정 화합물로 된 조성물로 셀 갭을 충전한 액정 셀을 갖는 액정 소자는 비록 활성 매트릭스 시스템상에서 구동할지라도 계조가 우수한 영상을 표시하기 어렵다. 강유전성 액정 조성물의 양이 60 중량%를 넘어서는 경우, 강유전성 액정 화합물과 반강유전성 액정 화합물로 된 조성물은 강유전성상을 나타낸다. 즉, 강유전성 액정 화합물의 양이 60 중량 %를 넘어선다면, 액정 조성물로 충전한 액정 셀을 갖는 액정 소자에 의해 영상을 표시할 경우 명확한 계조를 제공하는 액정 조성물을 얻을 수 없다. 즉, 강유전성 화합물의 양이 60 중량%를 넘어서면, T0및 G2의 값이 극히 커지게 되며, G의 값은 강유전성 액정 화합물의 양에 따라 변화한다.
[액정 소자 및 액정 소자의 구동 방법]
셀 갭을 특정 양의 반강유전성 액정 화합물 및 강유전성 액정 화합물로 된 액정 조성물로 충전한 액정 셀을 갖는 액정 소자에 있어서, 액정 셀을 활성 매트릭스 시스템상에서 구동함으로써 계조가 우수한 영상을 표시할 수 있다.
생각컨대 그 이유는 이하와 같다.
특정 양의 반강유전성 액정 화합물 및 강유전성 액정 화합물로 된 액정 조성물에 관하여는, 한 층내의 액정 분자의 자발 분극의 방향이 인접 층내의 자발 분극의 방향과 반대인 액정 층내에서, 각각 액정 분자의 자발 분극의 방향으로 복수의 서로 동일한 액정 층으로 형성된 블록(강유전성 액정 층)은, 하나의 블록내의 액정 분자의 자발 분극의 방향이 인접 블록내의 액정 분자의 자발 분극의 방향과 반대가 되도록 적당히 단주가 간격으로 나타난다. 또는, 반강유전성 액정 상태로 각각 액정 층을 형성하는 액정 분자의 자발 분극 방향은 수개 층의 간격 만큼 다르다. 그 결과 각 경우에 있어서, 자발 분극 강도는 전체로서 0이 된다. 예컨대 도 44에 나타낸 반강유전성 액정 상태에서, 액정 분자의 자발 분극의 방향은 2 층 간격 만큼 다르다. 그러나, 액정 분자의 자발 분극 방향이 서로 같은 하나의 블록을 형성하는 액정 층(강유전성 액정 개별 층)은 액정 조성물내에 함유된 강유전성 액정 화합물의 양에 따라 변화한다고 생각된다.
반강유전성 액정 화합물 및 강유전성 액정 화합물로 된 조성물내의 강유전성 액정 화합물의 양이 너무 작다면, 한 층내의 액정 분자의 자발 분극의 방향이 인접 층내의 액정 분자의 자발 분극의 방향과 반대인 액정 층에서, 강유전성 액정층은 하나의 강유전성 액정 층내의 액정 분자의 자발 분극 방향이 인접하는 강유전성 액정 층내의 액정 분자의 자발 분극 방향과 반대가 되도록 장주기 간격으로 나타난다. 또한, 각각 강유전성 액정 층을 형성하는 강유전성 액정 개별 층의 수가 작으므로, 강유전성 액정 층의 폭이 가시광의 파장 보다 더 작게 된다. 강유전성 액정 화합물의 양이 너무 적은 경우에 있어서, 반강유전성 액정 화합물 및 강유전성 액정 화합물로 된 조성물을 갭 내에 충전한 전송형 액정 셀의 내부를 광원으로서의 할로겐 램프와 교차 니콜스(Nicols) 상태로 배치된 두 편광판을 구비한 편광 현미경으로 관측할 경우, 흡광 위치는 종래의 반강유전성 액정상의 방향 즉, 스멕틱층의 법선 방향과 같은 방향으로 관측할 수 있다.
이와 반대로, 강유전성 액정 화합물의 양이 예컨대 60 중량% 이상 정도로 너무 많을 경우, 반강유전성 액정 화합물 및 강유전성 액정 화합물로 된 조성물은 강유전성 액상을 나타낸다.
특정 양의 반강유전성 액정 화합물 및 강유전성 액정 화합물로 된 액정 조성물에서, 생각건대 하기의 현상이 발생한다. 즉, 강유전성 화합물의 양이 적을 경우, 한 층내의 액정 분자의 자발 분극 방향이 인접 층내의 액정 분자의 자발 분극 방향과 반대인 액정 층내에서, 강유전성 액정 층은 하나의 강유전성 액정 층내의 액정 분자의 자발 분극 방향이 인접하는 강유전성 액정 층내의 액정 분자의 자발 분극 방향과 반대가 되도록 적당히 단주기 간격으로 나타난다. 강유전성 액정 화합물의 양을 증가시킬 경우, 강유전성 액정 층은 하나의 강유전성 액정 층내의 액정 분자의 자발 분극 방향이 인접하는 강유전성 액정 층내의 액정 분자의 자발 분극 방향과 반대가 되도록 나타나고, 각각의 강유전성 액정 층의 폭 즉, 각각의 강유전성 액정 층을 형성하는 강유전성 액정 개별 층의 수가 커지게 된다.
본 발명의 배경 기술에서 상술한 바와 같이, 강유전성 액정 셀은 액정 셀의 전극간에 직류 전압을 인가할 경우 전기 광학적 임계치를 갖지 않는 것으로 알려져 있다. 강유전성 액정 소자의 이러한 특징은 강유전성 액정 소자내에 구비된 액정셀 내부의 강유전성 액정상으로부터 유래된 것이다. 이것과 대조하여, 종래의 반강유전성 액정 소자는 액정 셀의 전극간에 직류 전압을 인가할 경우 전기 광학적적으로 명확한 임계치를 가지며, 투과된 광의 양은 인가된 전압에 따라 도 49에 나타낸 바와 같이 큰 이력을 갖는 이중 이력 곡선을 형성한다.
그러므로, 특정 양의 반강유전성 액정 화합물 및 강유전성 애정 화합물로 된 액정 조성물을 셀 갭내에 충전한 액정 셀을 갖는 액정 소자에 있어서, 액정 셀의 전극간에 직류 전압을 인가할 경우 생각컨대 이하의 현상이 발생할 것이다. 액정 조성물은 적당한 양의 강유전성 액정 화합물을 함유하므로, 액정 셀의 셀 갭내에 충전된 액정 조성물을 반강유전성 액정상내에 존재하도록 한다면, 반강유전성 액정상내에 적당한 양의 강유전성 액정 층이 형성된다. 강유전성 액정 층 때문에, 애정 소자는 전기 광학적으로 명확한 임계치를 나타내지 않고, 투가된 광의 양은 인가된 전압에 따라 도 50에 나타낸 바와 같이 적은 이력을 갖는 이중 이력 곡선을 형성한다.
본 발명의 액정 조성물에, 상기 성분 외에 액정 셀의 전극간으 거리를 유지시키기 위해, 구형 실리카 입자 등의 일정한 직경을 갖는 구형 입자, 또는 유리단섬유 등의 일정한 직경을 갖는 단섬유를 필요에 따라서 첨가하여도 좋다. 또한, 도전성 부여제 및 수명 연장제 등의 주지의 첨가제를, 본 발명의 목적을 손상시키지 않는 양으로 첨가하여도 좋다.
본 발명의 액정 조성물을 사용하는 액정 소자는, 전압 계조 파라미터(L) 만큼 낮은 값을 갖는 제 1 스멕틱 액정 조성물과 파라미터(g)와 같은 특정한 값을 갖는 제 2 액정 조성물을 액정 셀의 전극간에 충전하는 것을 제외하고는, 종래의 액정 소자의 경우와 같은 방법으로 제조할 수 있다.
이하, 본 발명의 액정 조성물을 사용한 액정 소자에 대해 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1 및 도 2는 각각 본 발명의 액정 조성물을 사용한 액정 소자에 사용된 액정 셀의 일실시예를 나타낸다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 액정 셀(10)은 전극(12a)을 구비한 기판(11a)과 전극(12b)을 구비한 기판(11b)을 포함하고, 전극(12a)과 전극(12b)간에 액정 재료(스멕틱 액정 재료)(13)를 충전한다.
전극(12a)을 구비한 기판(11a)과 전극(12b)을 구비한 기판(11b) 중, 하나는 투명하고, 다른 하나는 투명하거나 불투명하여도 좋다. 다른 기판이 불투명할 경우, 액정 셀(10)을 갖는 액정 소자는 액정 디스플레이 소자 등의 반사형 액정 소자로서 사용할 수 있다. 두 기판이 투명할 경우, 액정 셀(10)을 갖는 액정 소자는 광학 스위칭 소자 또는 광학 변조 소자 등의 전송형 액정 소자로서 사용할 수 있다.
배향 필름(나타내지 않음)은 적어도 하나의 기판의 전극 측면상에 구비하여도 좋다. 배향 필름은 액정 셀내의 상기 필름과 주어진 방향으로 접촉하는 액정 화합물 또는 액정 조성물의 배향을 맞추는데 도움이 되는 중이다. 예컨대 배향 필름은 기판상에 구비된 전극상에 폴리이미르 필름을 형성하고 이 폴리이미드 필름의 표면을 주어진 방향으로 마찰시킴으로써 얻을 수 있다.
액정 셀(10)내에, 액정 셀내에서 전극간의 거리를 일정하게 유지하기 위해 전극간에 간격부재(15)를 더 구비한다.
도 1에 나타낸 액정 셀(10)내에는, 고정 두께를 갖는 필름을 간격부재(15)로 사용하며, 도 2에 나타낸 액정 셀(10)내에는, 일정 직경을 갖는 구형 입자를 간격부재(15)로 사용한다. 일정 직경을 갖는 섬유 조각을 간격부재(15)로 사용할 수도 있다. 고정 두께의 필름을 간격부재로 사용할 경우, 간격부재는 액정 셀내의 전극의 외주에 구비된다. 일정 직경을 갖는 섬유 조각 또는 구형 입자를 사용할 경우, 이들은 스멕틱 액정 재료(13)와의 혼합물로서 사용한다.
만약 액정 셀의 기판이 알칼리 금속 등의 불순물을 함유한다면, 알칼리 패시베이션(passivation) 필름(나타내지 않음)을 기판과 전극간에 구비하여 스멕틱 액정 재료(13)가 전극 또는 전극을 구비한 기판을 통하는 불순물에 의해 나빠지지 않도록 한다.
본 발명의 액정 조성물을 사용한 액정 소자에 있어서, 액정 셀 내부에 충전된 스멕틱 액정 재료(13)를 소정의 액정상 예컨대, 반강유전성 액정상으로 유지하면서 액정 셀의 전극간에 전압을 인가하는 경우, 전압의 강도와 극성에 따라 액정상의 배향 상태가 변화한다. 배향 상태의 변화와 함께, 액정 셀상의 입사광의 편광 방향이 변화하고, 최종적으로 액정 소자로부터 주어진 방향으로 출력된 편광의 양이 도 7에 나타낸 바와 같이 액정 셀의 전극(12a, 12b)간에 인가된 전압의 강도에 따라 계속 변화한다.
본 발명의 액정 조성물을 사용하는 액정 소자에 있어서, 영상 디스플레이, 광학 스위칭 또는 광학 변조는 주어진 방향으로 편광된 광의 변화를 이용하여 행한다.
도 3은 본 발명의 액정 조성물을 사용한 액정 소자의 일실시에를 나타낸다.
도 3에 나타낸 액정 소자(1)는 전송형 액정 소자이고, 이 소자는 편광판, 편광 분광기 또는 1/4 파장판 등의 1 쌍의 편광 수단(20, 20)과 액정 셀(10)을 포함한다. 액정 셀(1)내에는, 하나의 편광 수단(20), 액정 셀 및 다른 하나의 편광 수단(20)에 의해 이 순서로 광이 투과되도록 액정 셀(10)과 1 쌍의 편광 수단(20, 20)을 배치한다. 1 쌍의 편광 수단(20, 20)을 평생 니콜스 상태 또는 교차 니콜스 상태로 더 배치하고, 최대 투과율(TrMAX)과 최소 투과율(TrMINS)간의 차(Tr)(= TrMAX- TrMIN)가 최대가 되도록 편광 수단(20, 20)과 액정 셀의 위치를 맞춘다. 그러나, 입사각이 수직 편광 성분 또는 수평 편광 성분 등의 특정의 편광 성분만으로 된 경우, 광의 입구측상(도 3의 좌측)에 배치된 편광 제어 수단(20)은 생략할 수 있고, 액정 소자로부터 출력된 광을 분광 유리를 갖춘 관측기로 관찰할 경우, 광의 출구측상(도 3의 우측)에 배치된 편광 제어 수단(20)은 생략할 수 있다.
본 발명의 액정 조성물을 사용한 액정 소자가 반사형 액정 소자일 경우, 편광 제어 수단(20)은 관측기와 액정 셀(10)간에 배치한다. 만약 입사각이 수직 편광 성분 또는 수평 편광 성분 등의 특정의 편광 성분으로만 된 경우, 이 편광 제어 수단(20)은 생략할 수 있다.
본 발명의 액정 조성물을 사용한 액정 소자는 상술한 바와 같이 전극간에 충전된 스멕틱 액정 재료와 1 쌍의 전극으로 된 액정 셀을 가지며 전극간에 인가된 전압의 강도에 따라 계조를 나타내는 한은 소자의 목적에 따라 다양하게 변화시킬 수 있다.
본 발명의 액정 조성물을 사용한 액정 소자는 소자에 구비된 액정 셀의 전극간에 인가된 전압의 강도를 변화시킴으로써 구동할 수 있고, 그것에 의해 소자에 의해 주어진 계조를 연속식 또는 계단식으로 제어할 수 있다.
전기 액정 소자에 의해 주어진 계조는 액정 셀의 전극간에 인가된 전압의 강도에 따라 연속식 또는 계단식으로 제어하는 경우, 스멕틱 액정상의 전기 광학적 특성에 따라 계조의 제어를 행하므로, 종래의 네마틱 액정 소자를 사용한 것과 비교하여 더 고속으로 계조의 연속식 또는 계단식 제어를 행할 수 있다.
액정 셀의 전극간에 전압을 인가할 경우 소자로부터 출력된 광량이 임계치에서 가파르게 변화하는 성질을 갖는 종래의 반강유전성 액정 소자에 의하면, 표시된 영상의 계조는 화소 밀도를 변화시킴으로써 나타낼 필요가 있다. 그러므로, 계조가 우수한 영상을 표시하기 위해서는, 화소의 수를 증가시켜야 하고, 화소의 수가 증가한다면, 영상 디스플레이용 프레임 주파수를 감소시켜야 한다.
이것과 대조하여, 본 발명의 액정 조성물을 사용한 액정 소자의 구동 방법에 있어서, 소자로부터 주어진 방향으로 출력된 편광의 양은 액정 셀의 전극간에 인가된 전압의 강도에 따라 연속식 또는 계단식으로 변화한다. 그러므로, 계조가 우수한 영상을 표시하기 위해서 화소의 수를 증가시킬 필요가 없고, 당연히 화소의 수의 증가와 관련된 프레임 주파수도 감소시킬 필요가 없다.
따라서, 본 발명의 액정 조성물을 사용한 액정 소자의 구동 방법은, 고계조가 요구되는 사진 영상을 표시하는 액정 소자의 구동 방법으로서 또는 자연 동작의 동화상을 표시하는 액정 소자의 구동방법으로서 적합하다.
[발명의 효과]
본 발명의 제 1 및 제 2 조성물에 의하면, 액정 소자(특히 스멕틱 액정 소자)내에 구비된 액정 셀의 전극간에 인가된 전압의 변화만으로, 전압의 강도에 따라 액정 소자로부터 출력된 광의 양을 연속식 또는 계단식으로 변화시키므로, 계조가 우수한 영상을 활성 매트릭스 시스템에 의해 고속으로 표시할 수 있다.
본 발명의 제 2 액정 조성물에 의하면, 반강유전성 액정 소자로부터 출력된 광의 양은 액정 셀의 전극간에 인가된 전압에 따라 반강유전성 이력을 형성하며, 반강유전성 이력은 적게 할 수 있다.
본 발명의 제 2 액정 조성물로 충전한 액정 셀을 활성 매트릭스 시스템상에서 구동함으로써, 액정 셀을 갖는 액정 소자는 계조가 우수한 영상을 표시할 수 있고, 표시된 영상은 영상을 볼 수 있는 각의 범위가 넓다. 그러므로, 이 구동 방법은 전색 영상을 표시하기에 적합하다.
[실시예]
본 발명을 하기 실시예를 참조하여 더 설명하지만, 본 발명이 이 실시예에 한정되는 것을 의미하는 것은 아니다.
하기 실시예에서, 각각의 액정 재료의 상전이온도는 DSC 방법으로 측정했다. 상의 식별은 하기 방법으로 하였다. 각각 액정 재료를 함유하는 액정 셀을 갖는 액정 소자를 제조하고, 액정 재료를 전기 광학적으로 변화시킨 후 주어진 액정 재료의 배향 상태를 편광 현미경으로 관측하였다.
하기 표에 나타낸 상전이온도(TAF-F, TAC 및 TISO)는 각각 온도 상승 중에, 액정 재료가 반강유전성 액정상으로부터 강유전성 액정상으로 변화하는 상전이온도(TAF-F), 액정 재료가 강유전성 액정상으로부터 SmA 상으로 변화하는 상전이온도(TAC) 및 액정 재료가 SmA 상으로부터 등방성 액상으로 변화하는 상전이 온도(TISO)를 의미한다.
[실시예 1 - 6, 참조예 1 및 2]
유리판으로 된 투명 기판(11a, 11b)상에, 각각 ITO로 된 투명 전극(12a, 12b)을 형성하고, 각각의 전극상에 폴리이미드로 된 배향 필름을 형성한다. 그 후, 필름고 접촉하는 액정 화합물의 분자가 주어진 방향으로 방향을 맞추도록 배향 필름의 마찰 처리를 행한다. 배향 필름의 배향 제어 방향이 반대가 되고 실질상 서로 평행하도록 배향 필름을 갖춘 전극을 배치하여, 도 1에 나타낸 액정 셀(10)을 형성한다. 셀 갭(14)의 폭은 간격부재(15)에 의해 2 ㎛로 설정한다.
셀 갭(14)에 상기 식(I)으로 표시되는 하기 화합물(I-1 ~ I-4) 모두와 상기식(II)으로 표시되는 하기 화합물(II-1)을 표 1에 나타낸 혼합비로 구성하고 등방성 액정상인 액정 조성물을 따른다. 그 후, 액정 셀(10)을 봉합 재료(16)로 봉합하고, 1
Figure kpo00043
C/분의 냉각 속도로 실온까지 천천히 냉각시킨다.
Figure kpo00044
액정 셀(10)을 사용하여, 도 3에 나타낸 액정 소자(1)를 제조하였다. 편광 제어 수단(20)으로서는 편광판을 사용하였고, 편광판의 편광 방향이 서로 직각이 되도록 편광판을 배치하였다. 또한 하나의 편광 제어 수단(20), 액정 셀(10) 및 다른 하나의 편광 제어 수단(20)에 의해 이 순서로 투가된 광의 양(이하 "액정 소자(1)의 투과된 광량"이라 한다)이 전극(12a, 12b)간에 전압을 인가하지 않았다는 조건하에서 최소가 되어 암흑 상태(Tr0)를 형성하도록 액정 셀(10)을 편광 제어 수단(20)간에 배치하였다.
그 후, 도 3에 나타낸 액정 소자(1)의 액정 셀(10)의 투명 전극(12a, 12b)간에 삼각파 전압(주파수: 0.01 Hz, 피크 전압: 30 V/㎛)을 실온에서 인가하고, 액정 소자(1)의 투과된 광량(광 투과율(Tr))을 측정하였다.
얻어진 V -Tr 곡선은 도 7 ~ 도 13에 나타냈다.
표 1에 제시한 실시예 1 ~ 6의 조성물을 사용한 각각의 액정 소자(1)에 의해 주어진 V - Tr 곡선은 이 순서로 도 7 ~ 12에 나타내고, 참조예 2의 조성물을 사용한 액정 소자(1)에 의해 주어진 V - Tr 곡선은 도 13에 나타냈다.
임계 전압, 이력폭 및 계조 특성은 하기 방법으로 구했다.
(a) 임계 전압
액정 셀(10)의 전극(12a, 12b)간에 인가된 전압(V)이 0으로부터 양의 방향으로 증가할 경우, 조성물의 상태가 반강유전성 상태로부터 강유전성 상태로 변화하고, 액정 소자(1)의 투과율(Tr)은 증가하여 예컨대 도 4에 나타낸 V -Tr 곡선을 형성한다. 도 4의 경우, 강유전성 상태 영역내의 V - Tr 곡선의 접선(IR)과 V - Tr 곡선의 접선(IF)의 교차점(P)을 찾아, 이 교차점(P)에서의 전압(VP)을 임계 전압으로 한다.
(b) 이력폭
도 6에 나타낸 최대 투과율(TrMAX)과 최소 투과율(TrMIN)의 평균 값(TrHALF)은 하기 식으로부터 계산한다.
TrHALF= (TrMAX+ TrMIN)/2
도 6에 나타낸 이력 곡선에서의 TrHALF의 값에 대응하는 전압(VH1)과 전압(VH1)간의 차(VW)(= VH1- VH2)를 이력폭으로 한다.
(c) 계조 특성
도 5를 참조하면, 이력 곡선 및 사선으로 도 5에 따라 평가 방법 a)에서 설명한 접선(IR및 IF)의 교차점(P)과, 세로좌표축의 교차점(Q)을 양단으로 갖는 직선(PQ)으로 된 삼각형의 면적(S0)을 볼 수 있다. 조성물의 상태가 반강유전성 상태로부터 강유전성 상태로 변화할 경우 액정 소자(1)에 의해 주어진 V - Tr 곡선과 직선(PQ)으로 둘러싸인 사선 영역의 면적(SH)을 볼 수 있다.
식 SH/SO으로부터 계산된 값은 전압 계조 파라미터(L)로 한다.
적은 값의 전압 계조 파라미터(L)는 원래 우수한 계조 특성을 나타내지만, L
Figure kpo00045
0.3 의 범위에서는 계조 특성에 큰 차이가 없다.
평가 결과는 표 1에 나타냈다.
[표 1]
Figure kpo00046
표 1에서 알 수 있듯이, 식(I)으로 표시된 화합물을 함유하는 실시예 1 ~ 6의 조성물은 각각 반강유전성 액정상을 나타낼 수 있고, 반강유전성상을 나타낼 수 있는 스멕틱 액정 조성물을 사용한 경우, 전압 계조 파라미터(L)는 0.3 이하였다. 이것과 비교하여, 식(I)으로 표시되는 1종 이상의 화합물의 반강유전성 액정 혼합물을 사용한 경우인 참조예 2에서는, 전압 계조 파라미터(L)가 0.96 이었다.
상기 결과로부터, 식(I)으로 표시되는 화합물과 식(II)으로 표시되는 화합물을 함유하며 반강유전성 액정상을 나타낼 수 있는 스멕틱 액정 조성물을 사용한다면, 이 화합물의 상호 작용에 의하여 액정 소자에 의해 주어진 V - Tr 곡선의 임계 전압과 이력폭이 개선됨을 또한 확인하였다.
실시예 1 ~ 6의 스멕틱 액정 조성물의 각각에 있어서, 식(II-1)으로 표시되는 화합물은 27.9 ~ 50 중량%의 양으로 함유하였다. 이 사실로부터, 식(II-1)으로 표시되는 화합물의 양을 증가함에 따라, 이력폭과 임계 전압이 작아지게 되고 또한 더 개선됨을 확인하였다.
[실시예 7]
식(I)으로 표시되는 하기 화합물(I-5) 및 (I-6)과 식(II)으로 표시되는 화합물(II-1)이 표 2에 나타낸 혼합비로 된 액정 조성물을 스멕틱 액정 재료(13)로 사용한 것을 제외하고는 실시예 1에서와 같은 방법으로 액정 소자(1)를 제조하였다. 액정 조성물의 상전이온도(TAF-F, TAC 및 TISO)와 액정 소자(1)의 V- Tr 곡선을 측정하여 계조 특성(전압 계조 파라미터(L), 이력폭 및 임계 전압을 얻었다.
Figure kpo00047
V - Tr 곡선은 도 14에 나타냈고, 다른 결과는 표 2에 나타냈다.
[표 2]
Figure kpo00048
표 2로부터 분명하듯이, 실시예 7의 조성물은 반강유전성 액정상을 나타낼 수 있고, 반강유전성 액정상을 나타낼 수 있는 스멕틱 액정 조성물의 전압 계조 파라미터(L)는 0.3 이하였다. 이것으로부터 스멕틱 액정 조성물로 충전한 액정 셀(10)을 갖는 액정 소자(1)가 액정 셀(10)의 전극(12a, 12b)간에 인가된 전압의 강도를 변화시킴으로써 계조가 우수한 영상을 용이하게 표시할 수 있다는 것을 알 수 있다.
백정 소자(1)의 V - Tr 곡선이 좁은 이력폭과 낮은 임계 전압을 갖는다는 사실로부터, 액정 소자(1)가 활성 매트릭스 시스템상에서 구동하기에 적합하다는 것을 확인하였다.
[실시예 8]
식(I)으로 표시되는 하기 화합물(I-7) 및 (I-8)과 식(II)으로 표시되는 하기 화합물(II-2)이 표 3에 나타낸 혼합비로 된 액정 조성물을 스멕틱 액정 재료(13)로 사용한 것을 제외하고는 액정 소자(1)를 실시예 1에서와 같은 방법으로 제조하였다. 액정 조성물의 상전이온도(TAF-F, TAC 및 TISO)와 액정 소자(1)의 V - Tr 곡선을 측정하여 계조 특성(전압 계조 파라미터(L)), 이력폭 및 임계 전압을 얻었다.
Figure kpo00049
V - Tr 곡선은 도 15에 나타냈고, 다른 결과는 표 3에 나타냈다.
[표 3]
Figure kpo00050
표 3으로부터 분명하듯이, 실시예 8의 조성물은 반강유전성 액정상을 나타낼 수 있고, 반강유전성 액정상을 나타낼 수 있는 스멕틱 액정 조성무의 전압 계조 파라미터(L)는 0.3 이하였다. 이것으로부터 스멕틱 액정 조성물로 충전한 액정 셀(10)을 갖는 액정 소자(1)가 액정 셀(10)의 전극(12a, 12b)간에 인가된 전압의 강도를 변화시킴으로써 계조가 우수한 영상을 용이하게 표시할 수 있다는 것을 알 수 있다.
액정 소자(1)의 V - Tr 곡선이 좁은 이력폭과 낮은 임계 전압을 갖는다는 사실로부터, 액정 소자(1)가 활성 매트릭스 시스템상에서 구동하기에 적합하다는 것을 확인하였다.
실시예 8의 조성물에 있어서, 식(II-2)의 화합물은 키랄부가 홀수의 탄소 원자를 갖는 알킬기라는 것을 제외하고는 식(I-7) 및 (I-8)의 화합물과 동일하다. 이것으로부터 키랄부가 홀수의 탄소 원자를 갖는 알킬기라는 것을 제외하고는 식(I)의 화합물과 공통된 구조를 갖는 화합물과 식(I)으로 표시되는 화합물의 혼합물을 함유하는 스멕틱 액정 조성물을 사용하여 계조 특성이 우수한 액정 소자를 얻을 수 있다는 것을 알 수 있다.
[실시예 9]
화합물(I-1), 화합물(I-8) 및 화합물(II-1)이 표 4에 나타낸 혼합비로 된 액정 조성물을 스멕틱 액정 재료(13)로 사용한 것을 제외하고는 액정 소자(1)를 실시예 1에서와 같은 방법으로 제조하였다. 액정 조성물의 상전이온도(TAF-F, TAC 및 TISO)와 액정 소자(1)의 V - Tr 곡선을 측정하여 계조 특성(전압 계조 파라미터(L)), 이력폭 및 임계 전압을 얻었다.
V - Tr 곡선은 도 16에 나타냈고, 다른 결과는 표 4에 나타냈다.
[표 4]
Figure kpo00051
표 4로부터 분명하듯이, 실시예 9의 조성물은 반강유전성 액정상을 나타낼 수 있고, 반강유전성 액정상을 나타낼 수 있는 스멕틱 액정 조성물의 전압 계조 파라미터(L)는 0.5 이하였다. 이것으로부터 스멕틱 액정 조성물로 충전한 액정 셀(10)을 갖는 액정 소자(1)가 액정 셀(10)의 전극(12a, 12b)간에 인가된 전압의 강도를 변화시킴으로써 계조이 우수한 영상을 용이하게 표시할 수 있다는 것을 알 수 있다.
액정 소자(1)의 V - Tr 곡선이 좁은 이력폭과 낮은 임계 전압을 갖는다는 사실로부터, 액정 소자(1)가 활성 매트릭스 시스템상에서 구동하기에 적합하다는 것을 확인하였다.
[실시예 10 - 12]
식(1)으로 표시되는 화합물(I-1) ~ (I-4), 식(I)으로 표시되는 하기 화합물(I-9) 및 (Ⅰ-10), 식(II)으로 표시되는 화합물(II-1) 및 식(II)으로 표시되는 하기 화합물(II-3)이 표 5에 나타낸 혼합비로 된 액정 조성물을 스멕틱 액정 재료(13)로 사용한 것을 제외하고는 액정 소자(1)를 실시예 1에서와 같은 방법으로 제조하였다. 액정 조성물의 상전이온도(TAF-F, TAC 및 TISO)와 액정 소자(1)의 V - Tr 곡선을 측정하여 계조 특성(전압 계조 파라미터(L)), 이력폭 및 임계 전압을 얻었다.
Figure kpo00052
V - Tr 곡선은 도 17 ~ 도 19에 나타냈고, 다른 결과는 표 5에 나타냈다. 표 5에 나타낸 실시예 10 ~ 12의 조성물을 사용한 각각의 액정 조성물에 의해 주어진 V - Tr 곡선은 이 순서로 도 17 ~ 도 19에 나타냈다.
[표 5]
Figure kpo00053
표 5로부터 분명하듯이, 실시예 10 ~ 12의 각각의 조성물은 반강유전성 액정상을 나타낼 수 있고, 반강유전성 액정상을 나타낼 수 있는 스멕틱 액정 조성물의 전압 계조 파라미터(L)는 0.3 이하였다. 이것으로부터 스멕틱 액정 조성물로 충전한 액정 셀(10)을 갖는 액정 소자(1)가 액정 셀(10)의 전극 (12a, 12b)간에 인가된 전압의 강도를 변화시킴으로써 계조이 우수한 영상을 용이하게 표시할 수 있다는 것을 알 수 있다.
액정 소자(1)의 V - Tr 곡선이 좁은 이력폭과 낮은 임계 전압을 갖는다는 사실로부터, 액정 소자(1)가 활성 매트릭스 시스템상에서 구동하기에 적합하다는 것을 확인하였다.
실시예 10의 결과로부터, 골격 구조내에 카르보닐록시 결합(-COO-)을 각각 갖는 식(I-1) ~ (I-9)의 화합물과 마찬가지로, 골격 구조내에 메틸렌옥시 결합(-CH2O-)을 갖는 식(I-10)의 화합물도 또한 본 발명의 스멕틱 액정 조성물을 제조하는데 유용하다는 것을 확인하였다.
실시예 11 및 12의 결과로부터, 다음을 확인하였다. 식(II-3)의 화합물과 식(I)의 화합물의 혼합물을 사용한 조성물을 액정 셀(10)의 전극(12a, 12b)간에 충전할 경우, 식(II-1) 또는 (II-2)의 화합물과 식(I)의 화합물의 혼합물을 사용한 조성물과 마찬가지로, 액정 셀(10)을 갖는 액정 소자(I)로부터 출력된 광의 양이 전극(12a, 12b)간의 전압의 인가에 의해 넓은 전압 범위에 걸쳐 변화함으로써, 액정 셀(10)의 전극(12a, 12b)간에 인가된 전압의 강도에 따라 제조를 용이하게 제어할 수 있는 액정 소자를 얻을 수 있다.
[실시예 13]
화합물(I-2) 및 화합물(I-6)이 표 6에 나타낸 혼합비로 된 액정 조성물을 스멕틱 액정 재료(13)로 사용한 것을 제외하고는 액정 소자(1)를 실시예 1에서와 같은 방법으로 제조하였다. 액정 조성물의 상전이온도(TAF-F, TAC 및 TISO)와 액정 소자(1)의 V - Tr 곡선을 측정하여 계조 특성(전압 계조 파라미터(L)), 이력폭 및 임계 전압을 얻었다.
V - Tr 곡선은 도 20에 나타냈고, 다른 결과는 표 6에 나타냈다.
[표 6]
Figure kpo00054
[실시예 14]
화합물(I-20 및 식(I)으로 표시되는 하기 화합물(I-11)이 표 7에 나타낸 혼합비로 된 액정 조성물을 스멕틱 액정 재료(13)로 사용한 것을 제외하고는 액정 소자(1)를 실시예 1에서와 같은 방법으로 제조하였다. 액정 조성물의 상전이온도(TAF-F, TAC 및 TISO)와 액정 소자(1)의 V - Tr 곡선을 측정하여 계조 특성(전압 계조 파라미터(L)), 이력폭 및 임계 전압을 얻었다.
Figure kpo00055
V - Tr 곡선은 도 21에 나타냈고, 다른 결과는 표 7에 나타냈다.
[표 7]
Figure kpo00056
[실시예 15]
화합물(I-6) 및 식(I)으로 표시되는 하기 화합물(I-2)이 표 8에 나타낸 혼합비로 된 액정 조성물을 스멕틱 액정 재료(13)로 사용한 것을 제외하고는 액정 소자(1)를 실시예 1에서와 같은 방법으로 제조하였다. 액정 조성물의 상전이온도(TAF-F, TAC 및 TISO)와 액정 소자(1)의 V - Tr 곡선을 측정하여 계조 특성(전압 계조 파라미터(L)), 이력폭 및 임계 전압을 얻었다.
Figure kpo00057
V - Tr 곡선은 도 22에 나타냈고, 다른 결과는 표 8에 나타냈다.
[표 8]
Figure kpo00058
[실시예 16]
화합물(I-12) 및 하기 화합물(I-13)이 표 9에 나타낸 혼합비로 된 액정 조성물을 스멕틱 액정 재료(13)로 사용한 것을 제외하고는 액정 소자(1)를 실시예 1에서와 같은 방법으로 제조하였다. 액정 조성물의 상전이온도(TAF-F, TAC 및 TISO)와 액정 소자(1)의 V - Tr 곡선을 측정하여 계조 특성(전압 계조 파라미터(L)), 이력폭 및 임계 전압을 얻었다.
Figure kpo00059
V - Tr 곡선은 도 23에 나타냈고, 다른 결과는 표 9에 나타냈다.
[표 9]
Figure kpo00060
[실시예 17]
화합물(I-12) 및 하기 화합물(II-4)이 표 10에 나타낸 혼합비로 된 액정 조성물을 스멕틱 액정 재료(13)로 사용한 것을 제외하고는 액정 소자(1)를 실시예 1에서와 같은 방법으로 제조하였다. 액정 조성물의 상전이온도(TAF-F, TAC 및 TISO)와 액정 소자(1)의 V - Tr 곡선을 측정하여 계조 특성(전압 계조 파라미터(L)), 이력폭 및 임계 전압을 얻었다.
Figure kpo00061
V - Tr 곡선은 도 24에 나타냈고, 다른 결과는 표 10에 나타냈다.
[표 10]
Figure kpo00062
[실시예 18]
화합물(I-12) 및 하기 화합물(I-14)이 표 11에 나타낸 혼합비로 된 액정 조성물을 스멕틱 액정 재료(13)로 사용한 것을 제외하고는 액정 소자(1)를 실시예 1에서와 같은 방법으로 제조하였다. 액정 조성물의 상전이온도(TAF-F, TAC 및 TISO)와 액정 소자(1)의 V - Tr 곡선을 측정하여 계조 특성(전압 계조 파라미터(L)), 이력폭 및 임계 전압을 얻었다.
Figure kpo00063
V - Tr 곡선은 도 25에 나타냈고, 다른 결과는 표 11에 나타냈다.
[표 11]
Figure kpo00064
[실시예 19 및 20]
화합물(I-12) 및 (II-4)과 하기 화합물(I-15), (I-16) 및 (II-5)이 표 12 또는 표 13에 나타낸 혼합비로 된 액정 조성물을 스멕틱 액정 재료(13)로 사용한 것을 제외하고는 애정 소자(1)를 실시예 1에서와 같은 방법으로 제조하였다. 액정 조성물의 상전이온도(TAF-F, TAC 및 TISO)와 액정 소자(1)의 V - Tr 곡선을 측정하여 계조 특성(전압 계조 파라미터(L)), 이력폭 및 임계 전압을 얻었다.
Figure kpo00065
실시예 19의 V - Tr 곡선은 도 26에 나타냈고, 실시예 20의 V - Tr 곡선은 도 27에 나타냈으며, 다른 결과는 표 12 및 표 13에 나타냈다.
[표 12]
Figure kpo00066
[표 13]
Figure kpo00067
[실시예 21 및 22]
화합물(I-12) 및 (I-14)과 하기 화합물(I-17)이 표 14에 나타낸 혼합비로 된 액정 조성물을 스멕틱 액정 재료(13)로 사용한 것을 제외하고는 액정 소자(1)를 실시예 1에서와 같은 방법으로 제조하였다. 액정 조성물의 상전이온도(TAF-F, TAC 및 TISO)와 액정 소자(1)의 V - Tr 곡선을 측정하여 계조 특성(전압 계조 파라미터(L)), 이력폭 및 임계 전압을 얻었다.
Figure kpo00068
실시예 21의 V - Tr 곡선은 도 28에 나타냈고, 실시예 22의 V - Tr 곡선은 도 29에 나타냈으며, 다른 결과는 표 14에 나타냈다.
[표 14]
Figure kpo00069
[실시예 23]
화합물(I-12), (I-14), (I-15) 및 (II-5)이 표 15에 나타낸 혼합비로 된 액정 조성물을 스멕틱 액정 재료(13)로 사용한 것을 제외하고는 액정 소자(1)를 실시예 1에서와 같은 방법으로 제조하였다. 액정 조성물의 상전이온도(TAF-F, TAC 및 TISO)와 액정 소자(1)의 V - Tr 곡선을 측정하여 계조 특성(전압 게조 파라미터(L)), 이력폭 및 임계 전압을 얻었다.
V - Tr 곡선은 도 30에 나타냈고, 다른 결과는 표 15에 나타냈다.
[표 15]
Figure kpo00070
[실시예 24]
화합물(I-7) 및 하기 화합물(I-18)이 표 16에 나타낸 혼합비로 된 액정 조성물을 스멕틱 액정 재료(13)로 사용한 것을 제외하고는 액정 소자(1)를 실시예 1에서와 같은 방법으로 제조하였다. 액정 조성물의 상전이온도(TAF-F, TAC 및 TISO)와 액정 소자(1)의 V - Tr 곡선을 측정하여 계조 특성(전압 계조 파라미터(L)), 이력폭 및 임계 전압을 얻었다.
Figure kpo00071
V - Tr 곡선은 도 31에 나타냈고, 다른 결과는 표 16에 나타냈다.
[표 16]
Figure kpo00072
[실시예 25]
화합물(I-11) 및 하기 화합물(I-19)이 표 17에 나타낸 혼합비로 된 액정 조성물을 스멕틱 액정 재료(13)로 사용한 것을 제외하고는 액정 소자(1)를 실시예 1에서와 같은 방법으로 제조하였다. 액정 조성물의 상전이온도(TAF-F, TAC 및 TISO)와 액정 소자(1) V - Tr 곡선을 측정하여 계조 특성(전압 게조 파라미터(L)), 이력폭 및 임게 전압을 얻었다.
Figure kpo00073
V - Tr 곡선은 도 32에 나타냈고, 다른 결과는 표 17에 나타냈다.
[표 17]
Figure kpo00074
[실시예 26]
화합물(I-19) 및 하기 화합물(I-20)이 표 18에 나타낸 혼합비로 된 액정 조성물을 스멕틱 액정 재료(13)로 사용한 것을 제외하고는 액정 소자(1)를 실시예 1에서와 같은 방법으로 제조하였다. 액정 조성물의 상전이온도(TAF-F, TAC 및 TISO)와 액정 소자(1)의 V - Tr 곡선을 측정하여 계조 특성(전압 계조 파라미터(L)), 이력폭 및 임계 전압을 얻었다.
Figure kpo00075
V - Tr 곡선은 도 33에 나타냈고, 다른 결과는 표 18에 나타냈다.
[표 18]
Figure kpo00076
[실시예 27]
화합물(I-20) 및 하기 화합물(I-21)이 표 19에 나타낸 혼합비로 된 액정 조성물을 스멕틱 액정 재료(13)로 사용한 것을 제외하고는 액정 소자(1)를 실시예 1에서와 같은 방법으로 제조하였다. 액정 조성물의 상전이온도(TAF-F, TAC 및 TISO) 와 액정 소자(1)의 V - Tr 곡선을 측정하여 계조 특성(전압 계조 파라미터(L)), 이력폭 및 임계 전압을 얻었다.
Figure kpo00077
V - Tr 곡선은 도 34에 나타냈고, 다른 결과는 표 19에 나타냈다.
[표 19]
Figure kpo00078
[실시예 28]
화합물(I-19) 및 화합물(I-21)이 표 20에 나타낸 혼합비로 된 액정 조성물을 스멕틱 액정 재료(13)로 사용한 것을 제외하고는 액정 소자(1)를 실시예 1에서와 같은 방법으로 제조하였다. 애정 조성물의 상전이온도(TAF-F, TAC 및 TISO)와 액정 소자(1)의 V-Tr 곡선을 측정하여 계조 특성(전압 계조 파라미터(L)), 이력폭 및 임계 전압을 얻었다.
V - Tr 곡선은 도 35에 나타냈고, 다른 결과는 표 20에 나타냈다.
[표 20]
Figure kpo00079
[실시예 29]
화합물(I-3) 및 화합물(I-21)이 표 21에 나타낸 혼합비로 된 액정 조성물을 스멕틱 액정 재료(13)로 사용한 것을 제외하고는 액정 소자(1)를 실시예 1에서와 같은 방법으로 제조하였다. 액정 조성물의 상전이온도(TAF-F, TAC 및 TISO)와 액정 소자(1)의 V - Tr 곡선을 측정하여 계조 특성(전압 계조 파라미터(L)), 이력폭 및 임계 전압을 얻었다.
V - Tr 곡선은 도 36에 나타냈고, 다른 결과는 표 21에 나타냈다.
[표 21]
Figure kpo00080
[실시예 30]
화합물(I-18) 및 화합물(I-21)이 표 22에 나타낸 혼합비로 된 액정 조성물을 스멕틱 액정 재료(130로 사용한 것을 제외하고는 액정 소자(1)를 실시예 1에서와 같은 방법으로 제조하였다. 액정 조성물의 상전이온도(TAF-F, TAC 및 TISO)와 액정 소자(1)의 V - Tr 곡선을 측정하여 계조 특성(전압 계조 파라미터(L)), 이력폭 및 임계 전압을 얻었다.
V - Tr 곡선은 도 37에 나타냈고, 다른 결과는 표 22에 나타냈다.
[표 22]
Figure kpo00081
[실시예 31]
화합물(I-21) 및 하기 화합물(I-22)이 표 23에 나타낸 혼합비로 된 액정 조성물을 스멕틱 액정 재료(13)로 사용한 것을 제외하고는 액정 소자(1)를 실시예 1에서와 같은 방법으로 제조하였다. 액정 조성물의 상전 이온도(TAF-F, TAC 및 TISO)와 액정 소자(1)의 V - Tr 곡선을 측정하여 계조 특성(전압 계조 파라미터(L)), 이력폭 및 임계 전압을 얻었다.
Figure kpo00082
V - Tr 곡선은 도 38에 나타냈고, 다른 결과는 표 23에 나타냈다.
[표 23]
Figure kpo00083
[실시예 32]
화합물(I-6) 및 화합물(I-21)이 표 24에 나타낸 혼합비로 된 액정 조성물을 스멕틱 액정 재료(13)로 사용한 것을 제외하고는 액정 소자(1)를 실시예 1에서와 같은 방법으로 제조하였다. 액정 조성물의 상전이온도(TAF-F, TAC 및 TISO)와 액정 소자(1)의 V - Tr 곡선을 측정하여 계조 특성(전압 계조 파라미터(L)), 이력폭 및 임계 전압을 얻었다.
V - Tr 곡성은 도 39에 나타냈고, 다른 결과는 표 24에 나타냈다.
[표 24]
Figure kpo00084
[실시예 33]
화합물(I-21) 및 하기 화합물(I-23)이 표 25에 나타낸 혼합비로 된 액정 조성물을 스멕틱 액정 재료(13)로 사용한 것을 제외하고는 액정 소자(1)를 실시예 1에서와 같은 방법으로 제조하였다. 액정 조성물의 상전이온도(TAF-F, TAC 및 TISO)와 액정 소자(1)의 V - Tr 곡선을 측정하여 계조 특성(전압 계조 파라미터(L)), 이력폭 및 임계 전압을 얻었다.
Figure kpo00085
V - Tr 곡선은 도 40에 나타냈고, 다른 결과는 표 25에 나타냈다.
[표 25]
Figure kpo00086
[실시예 34]
화합물(I-21) 및 하기 화합물(I-24)이 표 26에 나타낸 혼합비로 된 액정 조성물을 스멕틱 액정 재료(13)로 사용한 것을 제외하고는 액정 소자(1)를 실시예 1에서와 같은 방법으로 제조하였다. 액정 조성물의 상전이온도(TAF-F, TAC 및 TISO)와 액정 소자(1)의 V - Tr 곡선을 측정하여 계조 특성(전압 계조 파라미터(L)), 이력폭 및 임계 전압을 얻었다.
Figure kpo00087
V - Tr 곡선은 도 41에 나타냈고, 다른 결과는 표 26에 나타냈다.
[표 26]
Figure kpo00088
[실시예 35]
화합물(I-23) 및 하기 화합물(I-25)이 표 27에 나타낸 혼합비로 된 액정 조성물을 스멕틱 액정 재료(13)로 사용한 것을 제외하고는 액정 소자(1)를 실시예 1에서와 같은 방법으로 제조하였다. 액정 조성물의 상전이온도(TAF-F, TAC 및 TISO)와 액정 소자(1)의 V - Tr 곡선을 측정하여 계조 특성(전압 계조 파라미터(L)), 이력폭 및 임계 전압을 얻었다.
Figure kpo00089
V - Tr 곡선은 도 42에 나타냈고, 다른 결과는 표 27에 나타냈다.
[표 27]
Figure kpo00090
[실시예 36]
화합물(I-23) 및 하기 화합물(I-26)이 표 27에 나타낸 혼합비로 된 액정 조성물을 스멕틱 액정 재료(13)로 사용한 것을 제외하고는 액정 소자(1)를 실시예 1에서와 같은 방법으로 제조하였다. 액정 조성물의 상전이온도(TAF-F, TAC 및 TISO)와 액정 소자(1)의 V - Tr 곡선을 측정하여 계조 특성(전압 계조 파라미터(L)), 이력폭 및 임계 전압을 얻었다.
Figure kpo00091
V - Tr 곡선은 도 43에 나타냈고, 다른 결과는 표 28에 나타냈다.
[표 28]
Figure kpo00092
상기 결과로부터 분명하듯이, 실시예 13 ~ 36의 각각의 조성물은 반강유전성 액정상을 나타낼 수 있고, 반강유전성 액정상을 나타낼 수 있는 스멕틱 액정 조성물의 전압 계조 파라미터(L)는 0.6 이하였다. 이것으로부터 스멕틱 액정 조성물로 충전한 액정 셀(10)을 갖는 액정 소자(1)가 액정 셀(10)의 전극(12a, 12b)간에 인가된 전압의 강도를 변화시킴으로써 계조가 우수한 영상을 용이하게 표시할 수 있다는 것을 알 수 있다.
액정 소자(1)의 V - Tr 곡선이 좁은 이력폭과 낮은 임계 전압을 갖는다는 사실로부터, 액정 소자(1)가 활성 매트릭스 시스템상에서 구동하기에 적합하다는 것을 확인하였다.
[실시예 37]
일 표면상에서 ITO(인듐 주석 산화물)로 된 투명 전극을 각각 갖는 두 유리 기판을 제조했다. 각 유리 기판의 ITO 투명 전극상에, 폴리이미드 배향 필름을 형성하고, 폴리이미드 필름의 표면에 주어진 방향으로 마찰 처리를 행하였다. 투명 전극이 약 2 ㎛의 평균 입자 직경을 갖는 구형 간격부재에 의해 서로 대향하도록 셀을 조립하고, 액정 재료에 대한 입구부를 제외하고는 유리 기판의 외주를 모두 접착제로 서로 접합하였다.
셀내로 등방성 액체로서 하기의 반강유전성 액정 화합물(A)과 하기의 강유전성 액정 화합물(B)의 혼합물을 셀의 액정 재료 입구를 통해 주입했다.
Figure kpo00093
그 후, 셀을 서서히 1
Figure kpo00094
C/분의 속도로 실온까지 냉각시키고, 액정 재료 입구를 접착제로 봉합하여 액정 셀을 제조했다.
두 편광판이 교차 니콜스 상태로 배치한 편광 현미경상에, 편광판의 편광축이 액정 셀내에 형성된 폴리이미드 배향 필름의 마찰 방향에 실질상 평행이고 또 편광 축이 -10
Figure kpo00095
C로부터 +10
Figure kpo00096
C까지의 각에서의 마찰 방향과 합치하도록 액정 셀을 놓았다. 그 후, 삼각파 전압(주파수: 0.01 Hz)을 액정 셀에 인가하여 편광 현미경으로 관측한 광량(투과된 광량)을 측정하였다. 인가된 전압의 강도에 따라 광량이 변화하여 이력 곡선을 형성하였다. 양전압내의 이력 곡선과 음전압내의 이력곡선이 비대칭일 경우, 이것들은 관광 현미경의 스테이지(stage)상의 액정 셀을 회전시킴으로써 대칭으로 만들었다.
도 45는 반강유전성 액정 화합물(A)과 강유전성 액정 화합물(B)의 혼합물 중의 반강유전성 액정 화합물(A)의 양과, 이력곡선의 형태간의 관계를 나타낸다.
도 45로부터 혼합물 중의 반강유전성 액정 화합물(A)(또는 강유전성 액정 화합물(B)의 양)의 양에 따라 이력 곡선의 형태가 계속 변화함을 알 수 있다.
혼합물 중의 반강유전성 액정 화합물(A)의 양이 1 ~ 60 중량%, 바람직하게는 5 ~ 50 중량%일 경우, 이력 곡선의 이력폭이 작게 되어, 즉 반강유전성 액정소자에 의해 표시되는 영상의 계조를 향상시킬 수 있다. 한편, 반강유전성 액정화합물(A)의 양이 60 중량%를 넘을 경우, 액정 셀에 전압이 인가되지 않은 상태에서 반강유전성 액정 소자로부터 출력된 광의 양(T0)이 증가하고, 또한 이력 곡선의 이력폭이 크게 됨으로써, 이력 곡선이 강유전성 액정 소자 특유의 형태와 비슷하게 된다.
도 46은 반강유전성 액정 화합물(A)과 강유전성 액정 화합물(B)의 혼합물내의 반강유전성 액정 화합물(B)의 양(p 중량%)과, 식(B)에 의해 정의된 파라미터(G)간의 관계를 나타낸다.
도 46으로부터 혼합물 중의 반강유전성 액정 화합물(B)의 양이 p c 중량%(약 55 중량%) 보다 작을 경우, 파라미터(G)는 양의 값이 되고, 혼합물 중의 강유전성 액정 화합물(B)의 양이 p c 중량%(약 55 중량%)를 넘을 경우, 파라미터(G)는 음의 값이 된다. 파라미터(G)는 혼합물 중의 강유전성 액정 화합물(B)의 p c 중량%(약 55 중량%)에서 분기한다. 본 발명의 액정 조성물을 사용한 액정 소자는 이력폭이 작은 이력 곡선을 나타내고, 계조가 우수한 영상을 나타낼 수 있는 식(B)에 의해 정의된 파라미터(G)는 0 ~ 0.3의 범위에 있다.

Claims (20)

  1. (a) 스멕틱 액정 조성물을 셀내에 구비된 1쌍의 투명 전극간에 충전하고: 액정 셀의 양 측상에 (b1) 1쌍의 편광 방향 제어 수단을 교차 니콜스 상태로 배치하고; (b2) 또한 편광 방향 제어 수단의 하나, 액정 셀 및 편광 방향 제어 수단의 다른 하나를 이 순서로 광이 투과하도록 상기 편광 방향 제어 수단과 상기 액정 셀을 배치하고; (c) 또한 1 쌍의 투명 전극간에 전압(V)을 인가할 경우, 전압(V)의 강도에 따라 상기 순서로 투과된 광의 투과율(Tr)이 증가하도록 상기 편광 방향 제어 수단과 상기 액정 셀을 배치하고; (d) 전압(V) - 광 투과율(Tr) 관계를 측정할 경우 이력 곡선이 전압(V)과 광 투과율(Tr)간에 형성되고, 전압(V)이 증가할 경우 광투과율(Tr)이 가파르게 증가하는 영역내의 이력 곡선의 접선(IR)과 상기 전압 급상승 영역에 인접한 고전압측 영역내의 이력 곡선의 접선(IF)의 교차점(P)에서 교차하는 것을 조건으로 하기 식
    L = SH/ SO
    (식 중, SO는 교차점(P) 및 세로좌표축(V = 0)과 이력 곡선의 교차점(Q)을 양단으로 갖는 직선(PQ)을 사선으로 갖는 직각 삼각형의 면적이고; SH는 직선(PQ), 광 투과율(Tr)이 가파르게 증가하는 영역내의 이력 곡선 및 교차점(P)을 통과하는 일정 전압 직선으로 둘러싸인 영역의 면적이다)
    으로 표시되는 전압 계조 파라미터(L)가 0.6미만인 스멕틱 액정 조성물이며, 상기 스멕틱 액정 조성물은 하기 식(I)
    Figure kpo00097
    (식 중, Z는
    Figure kpo00098
    으로 된 군으로부터 선택된 기이고;
    E는
    Figure kpo00099
    으로 된 군으로부터 선택된 기이고;
    R1은 알킬기내의 수소 원자가 할로겐 원자로 치환되어도 좋고, 알킬기내의 메틸렌기 및/또는 할로메틸렌기의 일부가 -0- 기로 치환되어도 좋고, 알킬기내의 메틸렌기 및/또는 할로메틸렌기가 복수의 -0- 기로 치환될 경우 이들 복수의 -0- 기가 서로 인접하지 않는 탄소수 6 ~ 16의 알킬기이고;
    R4는 4, 6 및 8로부터 선택된 짝수의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알킬기 또는 상기 직쇄 알킬기내의 하나의 메틸렌기가 -0- 기로 치환된 기이고;
    X는 -CH3기, -CH2F 기, -CHF2기 및 -CF3기로 된 군으로부터 선택된 기이고;
    Y는 -COO-, -CH2O-, -CH2CH2- 및 -OCH2- 로 된 군으로부터 선택된 기이고;
    m은 0 또는 1의 정수이고, k는 0 또는 1의 정수이다)
    으로 표시되는 반강유전성 액정 화합물을 함유하는 것이 특징인 스멕틱 액정 조성물.
  2. 제 1 항에 있어서,
    식(I)에서의 Z가
    Figure kpo00100
    인 것이 특징인 스멕틱 액정 조성물.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 조성물은 각각 식(I)으로 표시되고 식(I)에서 Z, E 및 R4의 적어도 하나가 서로 다른 복수의 반강유전성 액정 화합물을 함유하는 것이 특징인 스멕틱 액정 조성물.
  4. 제 1 항에 있어서,
    하기 식(II)
    Figure kpo00101
    (식 중, Z′는
    Figure kpo00102
    으로 된 군으로부터 선택된 기이고;
    A는
    Figure kpo00103
    된 군으로부터 선택된 기 또는 단일결합이고;
    B는
    Figure kpo00104
    로 된 군으로부터 선택된 기이고;
    R2는 알킬기내의 수소 원자가 할로겐 원자로 치환되어도 좋고, 알킬기내의 메틸렌기 및/또는 할로메틸렌기의 일부가 -0- 기로 치환되어도 좋고, 알킬기내의 메틸렌기 및/또는 할로메틸렌기가 복수의 -0- 기로 치환될 경우 이들 복수의 -0-기가 서로 인접하지 않는 탄소수 6 ~ 16의 알킬기이고;
    R3는 알킬기내의 C-C 결합의 하나가 -COO- 기에 의해 중단되어도 좋고, 알킬기내의 수소 원자가 요오드 원자 외의 할로겐 원자로 치환되어도 좋고, 알킬기 내의 에틸렌기의 일부가 각각 -CH=CH- 또는 -C≡C- 이어도 좋은 3, 5 및 7로부터 선택된 홀수의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알킬기이고;
    X′는 -CH3기, -CH2F 기, -CHF2기 및 -CF3기로 된 군으로부터 선택된 기이고;
    Y′는 -COO-, -CH2O-, CH2CH2- 및 -OCH2-로 된 군으로부터 선택된 기이고;
    m′는 0 또는 1의 정수이다)
    로 표시되는 액정 화합물을 더 함유하는 것이 특징인 스멕틱 액정 조성물.
  5. 제 4 항에 있어서,
    식(II)에서 Z′는
    Figure kpo00105
    인 것이 특징인 스멕틱 액정 조성물.
  6. 제 5 항에 있어서,
    반강유전성 애정 화합물은 하기 식(Ia)
    Figure kpo00106
    (식 중, R1은 탄소수 6 ~ 16의 직쇄 알킬기이고,
    n은 4, 6 및 8로부터 선택된 정수이고,
    X는 -CH3기 또는 -CF3기이고,
    m은 0 또는 1의 정수이다)
    으로 표시되는 화합물이고, 액정 화합물은 하기 식(IIa)
    Figure kpo00107
    (식 중 , B는
    Figure kpo00108
    으로 된 군으로부터 선택된 기이고,
    R2는 탄소수 6 ~ 16의 직쇄 알킬기이고,
    X′는 -CH3기 또는 -CF3기이고,
    m′는 0 또는 1의 정수이다)
    으로 표시되는 것이 특징인 스멕틱 액정 조성물.
  7. 제 6 항에 있어서,
    식(Ia)에서, X는 -CH3기이고 n은 6이며, 식(IIa)에서 X′는 -CH3기이고 m′는 1인 것이 특징인 스멕틱 액정 조성물.
  8. 제 5 항에 있어서,
    반강유전성 액정 화합물은 하기 식(Ib)
    Figure kpo00109
    (식 중, R1은 식(I)에서의 R1의 기와 같은 기이고,
    n은 4, 6 및 8로부터 선택된 정수이고,
    m은 0 또는 1의 정수이다)
    으로 표시되는 화합물이고, 액정 화합물은 하기 식(IIb)
    Figure kpo00110
    (식 중, R2는 식(I)에서의 R2의 기와 같은 기이고,
    n은 3, 5, 7 및 9로부터 선택된 정수이고,
    X′는 -CH3기 또는 -CF3기이고,
    m′는 0 또는 1의 정수이다)
    으로 표시되는 것이 특징인 스멕틱 액정 조성물.
  9. 제 5 항에 있어서,
    반강유전성 액정 화합물은 하기 식(Ic)
    Figure kpo00111
    (식 중, R1, Y, R4및 m은 식(I)내의 대응하는 기호의 의미와 같은 의미이고,
    X는 -CH3기 또는 -CF3기이다)
    로 표시되고, 액정 화합물은 하기 식(IIc)
    Figure kpo00112
    (식 중, A, B, R2및 m′는 식(II)내의 대응하는 기호의 의미와 같은 의미이고,
    X는 -CH3기 또는 -CF3기이다)
    으로 표시되는 것이 특징인 스멕틱 액정 조성물.
  10. 제 9 항에 있어서
    식(Ic)에서, R4는 4 ~ 8 의 짝수의 탄소수를 갖는 알킬기이고, Y는 -COO- 기인 것이 특징인 스멕틱 액정 조성물.
  11. 제 9 항에 있어서,
    식(Ic)에서, R4는 4 ~ 8 의 짝수의 탄소수를 갖는 알킬기이고, Y는 -CH2O- 기인 것이 특징인 스멕틱 액정 조성물.
  12. 제 9 항에 있어서,
    식(Ic)에서, R4는 4 ~ 8 의 짝수의 탄소수를 갖는 알킬기이고, Y는 -CH2CH2- 기인 것이 특징인 스멕틱 액정 조성물.
  13. 제 5 항에 있어서,
    반강유전성 액정 화합물은 하기 식(Id)
    Figure kpo00113
    (식 중, R1, Y 및 m은 식(I)내의 대응하는 기호의 의미와 같은 의미이고,
    X는 -CH3기 또는 -CF3기이고,
    n은 4, 6 및 8로부터 선택된 정수이다)
    으로 표시되는 화합물이고, 액정 화합물은 하기 식(IIa)
    Figure kpo00114
    (식 중, A, B, R2및 m′는 식(II)내의 대응하는 기호의 의미와 같은 의미이고,
    R3는 탄화수소기내의 수소 원자가 요오드 원자 이외의 할로겐 원자로 치환되어도 좋은 탄소수 4 ~ 8의 직쇄 탄화수소기이고,
    X는 -CH3기 또는 -CF3기이다)
    으로 표시되는 것이 특징인 스멕틱 액정 조성물.
  14. 제 1 항에 있어서, 상기 스메틱 액정 조성물은 식(I)으로 표시되는 적어도 2개의 반강유전성 액정 화합물을 함유하며, 하나의 식(I)의 반강유전성 액정 화합물의 Z 및 E 중 적어도 하나가
    Figure kpo00115
    이면, 2개의 식(I)의 반강유전성 액정화합물의 R4는 각각 - 0 - 기를 함유하는 알킬기인 스멕틱 액정 조정물.
  15. 제 4 항에 있어서, 식(I)의 반강유전성 액정 화합물의 R4및 식(II)의 액정 화합물의 R3는 각각 - 0 - 기를 갖지 않는 알킬기인 스멕틱 액정 조성물.
  16. 제 5 항에 있어서, 식(I)의 반강유전성 액정 조성물의 R4가 산소 원자를 함유하지 않는 C4또는 C8알킬기 및 메틸렌기가 산소원자로 치환된 산소 원자를 함유하는 C4또는 C6알킬기로 구성된 군에서 선택한 것이 스멕틱 액상 조성물.
  17. 제 1 항에 있어서, 하나의 식(I)의 반강유전성 액정 화합물의 Z 및 E 중의 적어도 하나가
    Figure kpo00116
    이면, 하나의 식(I)의 반강유전성 액정화합물의 R4는 - 0 - 기를 함유하지 않는 알킬기이며, 다른 반강유전성 액정 화합물의 R4는 각각 - 0 - 기를 갖지 않는 C4또는 C8알킬기, - 0 - 기를 갖는 C4또는 C8알킬기 및 -OCH2CH3말단기를 형성하는 - 0 - 기를 갖는 C6알킬기로 구성된 군에서 선택한 기인 스멕틱 액정 조성물.
  18. 제 1 항에 있어서, 하나의 식(I)의 반강유전성 액정 화합물의 Z 및 E중의 하나가
    Figure kpo00117
    이고, 다른 것이
    Figure kpo00118
    이외의 기이면 R4는 - 0 - 기를 함유하는 C4알킬기 및 -OCH2CH3말단기를 형성하는 - 0 - 기를 함유하는 C6알킬기에서 선택한 기인 스멕틱 액정 조성물.
  19. 제 4 항에 있어서, 식(I)의 반강유전성 액정화합물의 R4는 - 0 - 기를 함유하지 않는 C4또는 C8알킬기 및 - 0 - 기를 함유하는 C4또는 C6알킬기로 구성된 군에서 선택한 기인 스멕틱 액정 조성물.
  20. 제 4 항에 있어서, 식(II)의 액정 화합물의 A는
    Figure kpo00119
    또는
    Figure kpo00120
    이고, R3는 -COO - 기를 함유하는 알킬기인 스멕틱 액정 조성물.
KR1019970708657A 1995-06-01 1996-05-31 스멕틱액정조성물 KR100302553B1 (ko)

Applications Claiming Priority (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP13521195 1995-06-01
JP95-135211 1995-06-01
JP95-217833 1995-08-25
JP21783395A JPH0959624A (ja) 1995-08-25 1995-08-25 液晶組成物
JP24681295A JP3844371B2 (ja) 1995-06-01 1995-08-31 スメクチック液晶組成物
JP95-246812 1995-08-31
PCT/JP1996/001478 WO1996038513A1 (fr) 1995-06-01 1996-05-31 Composition a cristaux liquides

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020007004199A Division KR100302551B1 (ko) 1995-08-25 2000-04-19 액정 조성물

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR19990022178A KR19990022178A (ko) 1999-03-25
KR100302553B1 true KR100302553B1 (ko) 2001-11-22

Family

ID=27317041

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1019970708657A KR100302553B1 (ko) 1995-06-01 1996-05-31 스멕틱액정조성물

Country Status (5)

Country Link
US (1) US6007737A (ko)
EP (1) EP0829526A4 (ko)
KR (1) KR100302553B1 (ko)
CA (1) CA2222756A1 (ko)
WO (1) WO1996038513A1 (ko)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW542852B (en) 1997-08-12 2003-07-21 Mitsui Chemicals Inc Liquid crystal compositions
KR100336303B1 (ko) * 1998-09-22 2002-05-13 나까니시 히로유끼 테트라린 화합물, 액정 재료 및 액정 조성물
US6372308B1 (en) * 1999-01-28 2002-04-16 Mitsubishi Gas Chemical Company Inc Liquid crystal composition
US6870163B1 (en) 1999-09-01 2005-03-22 Displaytech, Inc. Ferroelectric liquid crystal devices using materials with a de Vries smectic A phase
US7083832B2 (en) 2000-09-01 2006-08-01 Displaytech, Inc. Partially fluorinated liquid crystal material
US6703082B1 (en) 2001-06-20 2004-03-09 Displaytech, Inc. Bookshelf liquid crystal materials and devices
KR101905119B1 (ko) * 2017-10-11 2018-10-08 주식회사 엔디스 투과율 가변 윈도우 및 이를 구비한 이동수단
CN109943348B (zh) * 2017-12-21 2021-06-04 北京八亿时空液晶科技股份有限公司 一种含有甲氧基桥键化合物的高透过率液晶组合物及其应用

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06329591A (ja) * 1993-03-25 1994-11-29 Mitsui Petrochem Ind Ltd 液晶材料、液晶組成物および液晶素子、ならびにエステル化合物

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04359990A (ja) * 1991-06-06 1992-12-14 Mitsui Petrochem Ind Ltd 液晶組成物、その用途およびその製造方法
CA2093943C (en) * 1992-04-14 2000-03-07 Junichi Kawabata Tetralin compound, liquid crystal material, liquid crystal composition and liquid crystal element
JPH06186518A (ja) * 1992-06-26 1994-07-08 Showa Shell Sekiyu Kk 反強誘電性液晶組成物
DE69319032T2 (de) * 1992-08-05 1998-10-08 Mitsubishi Gas Chemical Co Antiferroelektrische Flüssigkristallzusammensetzung sowie Flüssigkristallanzeigevorrichtung
EP0582519A1 (en) * 1992-08-06 1994-02-09 Showa Shell Sekiyu Kabushiki Kaisha Liquid crystal composition, and element and device using the same
JPH06194626A (ja) * 1992-12-24 1994-07-15 Casio Comput Co Ltd 反強誘電性液晶表示素子
EP0617109B1 (en) * 1993-03-25 1997-09-17 Mitsui Petrochemical Industries, Ltd. Liquid crystal material, liquid crystal composition and liquid crystal element
JP3501866B2 (ja) * 1994-07-19 2004-03-02 株式会社日本自動車部品総合研究所 反強誘電性液晶組成物及びそれを用いた液晶表示素子

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06329591A (ja) * 1993-03-25 1994-11-29 Mitsui Petrochem Ind Ltd 液晶材料、液晶組成物および液晶素子、ならびにエステル化合物

Also Published As

Publication number Publication date
US6007737A (en) 1999-12-28
CA2222756A1 (en) 1996-12-05
EP0829526A1 (en) 1998-03-18
KR19990022178A (ko) 1999-03-25
WO1996038513A1 (fr) 1996-12-05
EP0829526A4 (en) 1999-02-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0548548B1 (en) Liquid crystal composition, liquid crystal device and display apparatus
KR101073722B1 (ko) 액정 표시 소자
KR100302553B1 (ko) 스멕틱액정조성물
JPH09281528A (ja) 強誘電性液晶素子、その製造方法、及び液晶素子の製造方法
Coates Thermotropic Liquid Crystals
US5825447A (en) Liquid crystal device with a bistable chiral smectic liquid crystal having a phase transition series lacking a cholesteric phase #16
JP5367662B2 (ja) 液晶組成物、それを用いた液晶パネル、および液晶シャッターメガネ
KR20080011281A (ko) 액정 소자, 광로 편향 소자, 및 화상 표시 장치
US5773179A (en) Liquid crystal polymers
US6511612B1 (en) Liquid crystal polymers
KR100212414B1 (ko) 액정 장치와 구동 방법
JPH11514683A (ja) 液晶ポリマー
KR100302551B1 (ko) 액정 조성물
KR100354351B1 (ko) 액정조성물및이것을함유한액정소자
JP3844371B2 (ja) スメクチック液晶組成物
JPH08209141A (ja) 液晶組成物、それを有する液晶素子及びそれらを有する液晶装置
US7943209B2 (en) Liquid crystal molecule, liquid crystal display device, and liquid crystal spatial light modulation device
JP5261881B2 (ja) 液晶素子、光路偏向素子及び画像表示装置
JP2953624B2 (ja) 強誘電性液晶組成物
US6372308B1 (en) Liquid crystal composition
JP3168390B2 (ja) 液晶素子及びこれを用いた液晶装置
JP2014025045A (ja) 強誘電性液晶組成物および液晶表示素子
JPH11124579A (ja) 液晶組成物
JPH0836182A (ja) 液晶素子及びそれを用いた液晶装置
JPH08333575A (ja) 反強誘電性液晶組成物

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
A107 Divisional application of patent
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
LAPS Lapse due to unpaid annual fee