KR100304765B1 - 액정디스플레이장치 - Google Patents

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미네소타 마이닝 앤드 매뉴팩춰링 캄파니
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Abstract

쌍안정 강유전성 액정 디스플레이 장치를 제공한다. 상기 장치는 제 1 기판과 이 제 1 기판에 대향된 제 2 기판을 포함하며, 이들 기판들이 그 사이에 배치된 불화 꼬리 부분을 갖는 화합물을 포함하는 강유전성 액정 혼합물의 비-나선형 정렬을 제공하도록, 또한 하나 또는 다수의 화소(pixel)를 정하는 전극들이 상기 기판들 상에 제공되도록 배치되며, 상기 전극 함유 제 1 기판이 그위에 지방족 폴리아미드 또는 폴리에스테르 정렬 코팅물을 가지며, 상기 전극 함유 제2 기판이 그위에 오가노실세스퀴옥산 중합체 코팅물을 가지며, 다만 상기 기판들중 적어도 하나의 기판이 투명하다. 또한, 정렬된 강유전성 액정 디스플레이 장치를 제공하기 위한 방법을 제공한다.

Description

액정 디스플레이 장치
본 발명은 향상된 정렬(alignment)을 갖는 강유전성, 또는 경사진 키랄 스멕틱, 액정 디스플레이 장치에 관한 것이다.
쌍안정 액정을 혼입시킨 광 변조 소자에 목적하는 구동 특성을 얻기 위해, 한 쌍의 평행 기판 사이에 삽입된 액정은 2개의 안정한 상태가 전기장의 인가 상태에 관계없이 효과적으로 가역 변화하도록 하는 분자 정렬을 갖는 것이 필수적이다. 상기 분자 배향을 얻으려는 각종 방법들이 제안되어 왔다.
미합중국 특허 제4,561,726호(굳비 등)에는 2개의 기준을 충족시키는 특정 규칙배열 물질, 예를 들면, 폴리이미드, 폴리아미드 및 폴리에스테르를 사용하는 강유전성 액정 디스플레이 장치의 정렬을 개시하고 있다. 이들은 균열전에 50% 이상 신장된 벌크 형태가 가능해야 하고, 50% 이상 신장된 후 이들은 신장전 초기 길이보다 20% 이상의 길이를 유지해야 한다.
미합중국 특허제4,367,924호(클라크등)는 폴레이트에, 평행한 분자 배향을강화하기 위해 예를 들면 폴리(n-메틸-3-아미노프로필-트리메톡시실란)으로 처리한, 편평한 플레이트 사이에 배치된 키랄 스멕틱 C 또는 H 액정을 포함하는 전광 장치를 개시하고 있다. 플레이트들을 스메틱 C 또는 H 물질의 벌크에 전형적인 나선형을 풀기에 충분히 작은 거리로 떨어뜨려 2개의 안정한 상태의 배향장을 형성한다.
미합중국 특허 제4,563,059호(클라크등)는 플레이트에 대해 특정 강유전성 분자 배향을 강화하기 위해 예를 들어 문지름 또는 경사의 SiO 증발에 의해 처리한 플레이트 사이에 배치된 강유전성 액정을 포함하는 액정 장치를 개시하고 있다. 상기 장치는 단독으로 사용하거나 또는 비평판형 경계 조건, 극성 경계 조건, 다수의 물리적 상태를 갖는 경계, 편광 배향 장의 고유의 자연 스플레이 변형, 강유전성과 절연성이 혼합된 토오크(torque), 및 플레이트에 대해 경사진층을 단독으로 또는 조합하여 사용한다.
미합중국 특허 제5,109,293호(매추나가 등)는 SiO의 경사 정렬층이 기판 표면에 대해 경사져 있고, 투명 전극을 갖는 한쌍의 기판의 대향 표면상에 형성되는 대향 경사 방향을 갖는 강유전성 액정 디스플레이 소자를 개시하고 있다. 강유전성 액정은 경사 정렬층의 경사 방향에 반대 방향으로만 기판 사이 공간에 주입된다.
유럽 특허 공보 제 0 450 549 A1 호(캐논)는 불소-함유 지방족 폴리이미드 또는 불소-함유 지환족 폴리이미드의 배향 조절용 필름과 한 쌍의 기판을 갖는 강유전성 액정 장치 및 기기를 개시하고 있다. 상기 불소 함유 지방족 폴리이미드 또는 지환족 폴리이미드는 하기 일반식으로 나타나는 구조 단위를 갖는다.
상기 식에서,
R1은 4가 유리 잔기이고,
R2는 2가 유기 잔기이고,
R1및 R2중 적어도 하나는 불소를 함유한 지환족 또는 지방족 유기 잔기이고,
n은 0 또는 1이다.
캐니쓰 엘. 마쉘의 문헌["Laser Damage Reistant Polysiloxane Polymers as Homeotropic Alignment Layers for Liquid Crystal Sevices", Mol. Cryst. Liq. Cryst. Letter, Vol.(5), pp. 133-138]에는 167μ 만큼 큰 셀 공간에서 고광질 및 시아노바이페닐 즉 네마틱 액정을 갖는 액정 장치에 대해 레이저 손상 내성인 호메오트로픽 정렬 층을 제조하는데 사용할 수 있는, 상업적으로 구입가능한 폴리실록산 수지, 즉, "유리 수지" 부류를 개시하고 있다.
한 태양으로, 본 발명은 제1 기판과 이 제1 기판에 대향된 제2 기판 및 하나 또는 다수의 화소(pixel)를 한정하는 상기 기판들 상의 전극을 포함하며, 이들 기판들이 그 사이에 배치된 불화 꼬리 부분을 갖는 화합물을 포함하는 강유전성 액정 혼합물의 비-나선형 정렬을 제공하도록 배치되고, 상기 전극 함유 제1 기판이 그위에 지방족 폴리아미드 또는 폴리에스테르 정렬 코팅물을 가지며, 상기 전극 함유 제2 기판이 그위에 오가노실세스퀴옥산 중합체 코팅물을 가지며, 다만 상기 기판들 중 적어도 하나의 기판이 투명한, 쌍안정 강유전성 액정 디스플레이 장치에 관한것이다.
본 발명의 장치는 불화 꼬리 부분을 갖는 화합물을 포함하는 혼합물에 고품질의 균일한 정렬을 제공한다.
다른 양태의 본 발명은
1) 하나 이상의 전극을 함유한 제1 기판을 지방족 폴리아미드 또는 폴리에스테르 물질 용액으로 코팅하고,
2) 상기 코팅된 제1 기판을 경화시키고,
3) 상기 코팅물을 문질러 상기 폴리아미드 또는 폴리에스테르를 정렬시키고,
4) 하나 이상의 전극을 함유하는 제2 기판을 오가노실세스퀴옥산 중합체 용액으로 코팅하고,
5) 상기 코팅된 제2 기판을 경화시키고,
6) 코팅된 면을 갖는 상기 기판들을 대향 위치로 놓아, 강유전성 액정 물질을 상기 코팅된 기판들 사이에 놓을 때 상기 액정 물질의 비-나선형 정렬을 제공하도록 배치하고,
7) 그렇게 배치된 기판들을 고정함을 포함하고, 상기 기판들 중 적어도 하나의 기판이 투명한
정렬된 강유전성 액정 디스플레이 장치를 제공하는 방법을 제공한다.
클라크 등의 미합중국 특허 제4,363,059호 및 제4,367,924호에 기재된 강유전성 액정 장치는 일반적으로 쌍안정이거나 또는 2 수준의 장치이다. 2 수준의 장치는 본질적으로 이진적(binnary)이고 각각의 화소는 모두 투과하거나 또는 흡수한다.
표면 안정화된 장치에서, 액정 분자는 가장 낮은 에너지 배치의 2가지 상태 중 하나로 존재하고 두 상태 모두는 인가된 전기장의 극성에 의해 억세스될 수 있다. 적어도 하나의 기판(또는 경계면) 상에 정렬 층을 사용하고 셀의 기판 공간을 액정 분자의 키랄 피치 길이보다 작게 함으로써 표면장력은 분자 키랄 나선형을 완전히 풀 수 있다.
고정된 분자 경사각 및 기판의 경계면은 2개의 가능한 분자 배치가 존재하도록 한다. 한 배치에서, 편광 벡터는 한 경계면을 향하고, 다른 배치에서, 편광 벡터는 다른 경계면을 향한다. 상기 두상태는 장치의 쌍안정 상태이다. 장치에 전기장의 인가는 액정 분자를 한 상태에서 다른 상태로 변화시키지만, 상기 분자는 항상 최적 에너지 배치를 구할 것이다. 분자 나선형이 풀리면서 한 상태에서 또다른 상태로의 분자 이동은 표준 스멕틱 층에 평행한 정점 및 중심선을 가진 원뿔에 기재된 경로에 따른다. 분자의 2개의 안정한 상태는 상기 원뿔 상의 낮은 에너지 부위중 하나이다.
임의의 액정 장치에 전압을 인가할 때, 장치내의 액정 물질은 2개의 공급원으로부터 전기장력을 경험한다. 자연 편광으로부터의 힘은에 비례하고, 전기장에 대해 선형이고, 전기장에 따라 4차원적으로 변하는 절연 투과도, △εE2의 이방성으로부터 제2의 힘이 생긴다. 상기에서, P는 편광이고, △E는 액정 물질의 절연 이방성이고 E는 인가된 전압으로 인해 장치에 생긴 전기장이다. 상기 강유전성 장치에서,항은 0이 아니고(non-zero), 우위(dominating)항이고 쌍안정 변화가 일어난다.
본 발명에 사용하기에 가장 유리한 것으로 알려진 액정 물질은 예를 들어 본원에서 참고로 인용되는 미합중국 특허 제4,886,619호(재눌리스) 및 미합중국 특허 제5,082,587호(재눌리스)와 같은 문헌에 기재된 불소화 키랄 액정 물질이다. 상기 물질은 그 자체로 또는 다른 불소화 키랄 또는 비키랄 물질 또는 탄화수소 물질과 혼합하여 사용할 수 있다.
도면에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 장치(10)는 2개의 대향 기판들(11, 11'), (이들중 적어도 하나의 광학적으로 투명하다)을 포함한다. 각각의 기판(11, 11')의 안쪽 면은 투명한 기판위에 목적하는 패턴의 전극(12, 12')을 생산하기 위한 형태로 전기 전도성 전극(12, 12')을 함유한다. 전극(12, 12')은 임의의, 전기 전도성 물질일 수 있으며, 일반적으로 인듐 주석 산화물일 수 있고, 본 기술분야에 통상적으로 공지된 방법에 의해 적용할 수 있다. 기판(11)은 그 위에 러빙한 지방족 폴리아미드 또는 폴리에스테르 물질의 정렬 코팅물 또는 층(16)을 가지며 기판(11')은 그위에 오가노실세스퀴옥산 중합체층(14)을 갖는다. 대향된 기판(11, 11')은 스페이서(18)에 의해 조금 떨어져 위치하며, 정렬층과 함께 거리는 포함된 액정 물질(20)의 비-나선형 정렬을 허용한다. 이어서, 그렇게 생산된 장치를 앞서 기재한 바와 같이 액정 물질(20)으로 충전시키고, 전극을 적합한 전기 구동원과 접속시킨다.
지방족 폴리아미드 물질 또는 폴리에스테르 물질은 정렬 또는 배열하는 물질로 작용한다. 상기 폴리아미드 물질은 예를 들면 하기와 같은 각종 나일론 중 임의의 것을 포함한다.
또한, ELVAMID 8064(듀퐁 캄파니에서 시판하고 있는 삼원 공중합체)와 같은 나일론 공중합체를 정렬층으로서 사용할 수 있다. 폴리아미드 물질의 혼합물을 또한 사용할 수 있다.
본 발명에 유용한 폴리에스테르 물질은 예를 들면 폴리(에틸렌테레프탈레이트,, 폴리(부틸렌 테레부탈레이트) 및 폴리(헥실렌 테레프탈레이트)를 포함함다.
폴리에스테르 또는 폴리아미드 정렬 층의 두께는 바람직하게는 100 내지 10,000Å, 더욱 바람직하게는 200 내지 1000Å, 가장 바람직하게는 400 내지 600Å이다. 정렬층의 두께가 균일한 것이 바람직하다. 상기 층은 방사 코팅, 침지 코팅, 롤러 코팅 또는 분무와 같은 통상적인 기법에 의해 부착시킬 수 있다.
폴리에스테르 또는 폴리아미드 정렬 층은 플라스틱 변형 및 중합체 쇄의 재정렬 대역을 전개하기 위해 셀에 사용하기 전에 직물로 러빙하는 것과 같은 본 기술분야에 숙련된 자들에게 잘 알려진 기법에 의해 정렬된다.
본 발명의 오가노실세스퀴옥산 중합체 층은 문지르거나 문지르지 않을 수 있다. 전형적인 오가노실세스퀴옥산 중합체는 예를 들면 수소원자, C1내지 C4알킬기(예: 메틸 또는 에틸기). 페닐 또는 치환된 페닐기(예: 크실렌 또는 톨릴기) 또는 비닐기와 같은 펜던트 잔기를 가지며, 예를 들어, 하이드록시, 메톡시, 에톡시 또는 클로로기와 같은 작용기를 갖는다. 바람직한 오가노실세스퀴옥산 중합체는메틸실세스퀴옥산 중합체(오웬즈-일리노이즈, 인코포레이티드에서 시판하고 있는 Resin GR-65IL) 및 메틸-페닐 실세스퀴옥산 중합체(오웬즈-일리노이즈, 인코포레이티드에 서 시판하고 있는 Resin GR-100 및 CR-150)가 바람직하다. 하기 이상적인 일반식으로 표시할 수 있는 메틸실세스퀴옥산 중합체가 특히 바람직하다:
오가노실세스퀴옥산 정렬 층의 두께는 바람직하게 100 내지 10,000Å, 더욱 바람직하게는 200 내지 1000Å, 가장 바람직하게는 300 내지 600Å이다. 정렬층의 두께가 균일한 것이 바람직하다. 상기 층은 방사 코팅, 침지 코팅, 롤러 코팅 또는 분무와 같은 통상적인 기법에 의해 부착시킬 수 있다.
또한 부가적인 임의의 층이 존재할 수도 있다. 상기 층은 정렬층을 적용하기 전에 전극 함유 기판상에 코팅된 접착 촉진 층 및/또는 절연층을 포함할 수 있다. 상업적으로 구입가능한 접착 촉진 물질은 예를 들어 비스[3-(트리에톡시실릴)-프로필]아민 및 VM651, γ-아미노프로필트리에톡시실란(듀퐁 캄파니에서 구입)을 포함한다. 전형적인 절연층은 약 200 내지 1000Å의 두께로 SiO2, TiO2또는 Ta2O5로부터 제조할 수 있다.
본 발명의 장치는 예를 들어, 대향 기판이 투명한 투과 장치, 대향 기판이 반사적인 반사 장치 및 게스트-호스트 효과(guest-host effect)를 나타내는 강유전성 액정 물질과 혼합된 염료를 사용하는 장치 형태일 수 있고, 상기 모든 장치들은 본 기술 분야에 숙력된 자들에게 잘 알려져 있다.
하기 비 제한적인 실시예에서, 모든 온도는 섭씨 온도이고, 모든 부 및 백분율은 달리 언급이 없는 한 중량기준이다. 각각의 실시예예서, 셀의 전극들은 다양한 출력 전압을 가진 임의의 파형 발생기에 접속되었다. 광학적 투과는 셀을 약 1mW 강도 및 약 5mm 직경의 조준된 광원과 실리콘 광검출기사이에 위치한 편광기/셀 조합을 가진 2개의 엇갈린 편광기 사이의 회전단 위에 놓아 측정하고, 그의 출력을 오실로스코프로 모니터하였다. 백열원으로부터 얻은 빛을 필터에 통과시켜 450 내지 700mm 범위의 파장 스펙트럼으로 한정하였다.
본 실시예에 사용된 5-헥실-2-(4-(1,1-디하이드로퍼플루오로-2-(2-부톡시에톡시)에톡시)페닐)피리미드는 부톡시에톡시에틸 아세테이트를 불소화 및 메탄올화하여 메틸 퍼플루오로-2-(부톡시에톡시)아세테이트를 얻고, 이어서 수소화 붕소 나트륨으로 환원시켜 1,1-디하이드로퍼플루오로-2-(부톡시에톡시)에탄올을 생성함으로써 제조하였다. 이어서 1,1-디하이드로퍼플루오로-(부톡시에톡시)애탄올을 트리플산 무수물 및 트리에틸아민과의 반응에 의해 그의 트리플레이트로 진환시켰다. 수득한 트리플레이트를 트리플레이트 치환 반응에 의해 5-헥실-2-(4-하이드록시페닐)피리미딘과 결합반응시켰다. 5-옥틸-2-(4-1,1-디하이드로퍼플루오로-2-(2-부톡시에톡시)에톡시)페닐)피리미딘은, 5-헥실-2-(4-하이드록시페닐)피리미딘 대신 5-옥틸-2-(4-하이드록시페닐)피리미딘을 사용한 것을 제외하곤 5-헥실-2-(4-(1,1-디하이드로퍼플루오로-2-(2-부톡시에톡시)메톡시)페닐)피리미드와 동일한 방식으로제조하였다.
각각의 실시예의 셀들을 하기 방법을 사용하여 시험하였다.
메모리 각
30mS 그 간격으로 떨어진 20V/㎛ 진폭의 교류 쌍극 펄스의 전압 파형으로 셀을 구동하였다. 방형파의 음성 반주기중에 최상의 소멸을 얻기 위해 엇갈린 편광기사이에 셀을 정렬하였다. 이어서 방형파의 양성 반주기중에 최상의 소멸을 얻기 위해 셀을 정렬하였다. 두 개의 메모리 상태의 소멸 지점을 분리하는 각도를 메모리 각, 2Φm이라 한다.
Φm/Φt
20V/㎛ 진폭의 30Hz 방형파로 셀을 구동하였다. 파형의 음성 반주기중에 최상의 소멸을 얻기 위해 엇갈린 편광기사이에 셀을 정렬하였다. 이어서 방형파의 양성 반주기 중에 최상의 소멸을 얻기 위헤 셀을 정렬하였다. 2개의 구동 상태의 소멸 지점을 분리하는 각도가 경사각, 2Φt이다. 메모리 각/경사각의 비 2Φm/Φt를 기록한다.
래칭 시간(Latching Time)
30mS 간격으로 떨어진 20V/㎛ 진폭의 교류 쌍극 펄스의 전압 파형으로 셀을 구동하였다. 파형의 음성 반주기중에 최상의 소멸을 얻기 위해 엇갈린 편광기 사이에서 셀을 정렬하였다. 이어서 30mS 폭 및 6.7V/㎛ 진폭의 방형파 펄스의 트레인에 의해 30 mS 간격으로 떨어진 20 V/㎛ 진폭의 쌍극 펄스의 파형으로 셀을 구동하였다. 2개의 안정하고 포화된 메모리 상태를 관찰하는데 필요한 최소 펄스폭이 래칭시간이다.
콘트라스트 비(Contrast Ratio)
20V 진폭의 30Hz 방형파로 셀을 구동하였다. 방형파의 음성 반주기중에 최상의 소멸을 얻기 위해 엇갈린 편광기 사이에 셀을 정렬하였다. 방형파의 양성 및 음성 반주기중 투과된 광도의 비를 구하였다. 이어서 방형파의 양성 반주기중 최상의 소멸을 얻기 위해 셀을 정렬하였고, 투과된 광 비를 재측정하었다. 두 비의 평균을 콘트라스트 비로 기록한다.
바이어스 콘트라스트 비
30mS 폭 및 6.7V/㎛ 진폭 방형 펄스의 트레인에 의해 30mS 간격으로 떨어진 20V/㎛ 진폭의 교류 쌍극 펄스의 파형으로 셀을 구동하였다. 최상의 소멸상태를 얻기 위해 엇갈린 편광기 사이에 셀을 정렬하였다. 제1 각을 고정시키고 30mS 폭 및 6.7V/㎛ 진폭의 방향파 펄스의 트레인에 의해 30mS 간격으로 떨어진 20V/㎛ 진폭의 쌍극 펄스의 파형으로 셀을 구동하였다. 투과된 광도를 측정하였다. 이어서 쌍극 펄스 장의 신호를 전환시키고 투과된 광도를 측정하였다. 상기 콘트라스트 비를 다른 각도 메모리 상태에 대해 얻은 유사한 값과 평균하여 바이어스 콘트라스트 비를 얻는다.
실시예 1
초음하 세정한 패턴화된 인듐 주석 산화물 코팅된 유리 기판(폭: 2.85cm, 길이: 3.5cm, 두께: 0.1cm, 도넬리 코포레이션(Donnelly Corp.)사에서 시판하고 있는PD-5005로부터 절단)상에 포름산중 나일론 6/6[폴리(헥사메틸렌 아디프아미드), No. 18, 112-9, 알드리치 케미칼 캄파니 인코포레이티드에서 구입] 0.52 중량% 용액 몇 방울을 떨어뜨렸다. 상기 기판을 40초 동안 1200rpm으로 회전시키고 75℃에서 16시간동안 경화시켜 약 400Å 두께의 코팅물을 제공하였다. 상기 기판상에 배향된 정렬 층을 제공하기 위해 파일이 측면 밖으로 나오도록한 면빌로드 직물(#5100 마티니, 65/35 면/레이온, J.B. 마틴 캄파니에서 구입)로 주위를 단단히 묶은 러빙 바(bar)(직경이 2.5cm, 길이가 10cm인 유리봉) 115g을 사용하여 코팅된 기판을 한 방향으로 20 스트로크로 문질렀다.
높이가 1.5μ인 스페이서 기둥을 가지며 초음파 세정한 인듐 주석 산화물 코팅된 유리 기판(폭이 2.85cm, 길이가 3.5cm, 두께가 0.1cm인 도넬리 코포레이션에서 시판하고 있는 PD5005)상에 부틸알콜중 메틸실세스퀴옥산 중합체(5.6% GR-65IL, 오웬즈-일리노이즈 인코포레이티드에서 구입)의 1.5 중량% 용액 몇 방울을 떨어뜨렸다. 상기 기판을 20초 동안 8000rpm으로 회진시키고 75℃에서 16시간 동안 경화시켜 약 200 내지 300Å 두께의 정렬 코팅물을 제공하였다.
UV 경화성 접착제(Norland 61 Optical Adhesive, 노랜드 프러덕츠 인코포레이티드에서 구입)를 사용하여 정렬층이 안쪽으로 향하도록 기판을 조립하여 셀을 만들었다. 이어서 상기 셀을 100℃로 가열함으로써 진공하에서 모세관 충전에 의해 액정 혼합물을 충전시켰다. 상기 혼합물은 하기 성분들을 함유하고 있다:
등방성 상태(I)에서 결정성 상태(K)로 냉각시 전이온도는 ISmA: 73℃, SmA-SmC*: 30℃ 및 SmC*-K: <-10℃이었다.
액정 구조를 편광 현미경으로 관찰하여 측정했을 때 셀은 액정 혼합물의 정렬이 우수한 것으로 나타났고, 래칭 속도, 메모리 각, Φm/Φt, 콘트라스트 비 및 바이어스 콘트라스트 비를 측정하였다.
그 결과를 하기 표 1에 나타냈다. 전극이 모두 단락되었을 때 셀은 분열되지 않고 오랫동안 안정한 스위치 상태를 나타냈다.
실시예 2
액정 혼합물이 하기 성분들을 함유하는 것을 제외하곤 실시예 1에서와 같이 액정 디스플레이 장치를 제조하였다.
등방성 상태(I)에서 결정성 상태(K)로 냉각시 전이온도는 I-SmA: 78℃, SmA-SmC*: 59℃ 및 SmCs*-K: 12℃이었다.
액정 구조를 편광 현미경으로 측정했을 때 셀은 액정 혼합물의, 매우 양호한 정렬을 나타냈고 래칭속도, 메모리 각, Φm/Φt, 콘트라스트비 및 바이어스 콘트라스트비에 대해 평가하였다. 그 결과를 하기 표 1에 나타냈다.
실시예 3
액정 혼합물이 하기 성분들을 함유하는 것을 제외하곤 실시예 1에서와 같이 액정 디스플레이 장치를 제조하였다.
등방성 상태(I)에서 결정성 상태(K)로 냉각시 전이온도는 I-SmA: 81℃, SmA-SmC*: 54℃ 및 SmCs*-K: 10℃이었다.
액정 구조를 편광 현미경으로 측정했을 때 셀은 액정 혼합물의 매우 양호하고, 매우 균일한 정렬을 나타냈고 래칭속도, 메모리 각, Φm/Φt, 콘트라스트비 및 바이어스 콘트라스트비에 대해 평가하였다. 그 결과를 하기 표 1에 나타냈다.
실시예 4
폴리아미드 삼원 공중합체(ELVAMIDE 8064, 듀퐁 캄파니에서 구입)를 나일론 6/6 대신에 사용한 것을 제외하곤 실시예 3에서와 같이 액정 디스플레이 장치를 제조하였다.
액정 구조를 편광 현미경으로 측정했을 때 셀은 액정 혼합물의 매우 양호한 정렬을 나타냈고 래칭속도, 메모리 각, Φm/Φt, 콘트라스트비 및 바이어스 콘트라스트비에 대해 평가하였다. 그 결과를 하기 표 1에 나타냈다.
비교예 C1
폴리트리메틸 헥사메틸렌 테레프탈아미드(#331, 사이언티픽 폴리머 프러덕츠에서 시판하고 있는 방향족 폴리아미드)를 나일론 6/6 대신 사용하고, 사용하는 용매는 60:40의 m-크레졸:메탄올이고 경화 온도가 65℃인 것을 제외하곤, 실시예 3에서와 같이 액정 디스플레이 장치를 제조하였다.
액정 구조를 편광 현미경으로 측정했을 때 셀은 때때로 액정 혼합물중 불규칙 배열된 포컬 콘형(local conic) 영역의 핵 형성으로 인해 정렬 품질이 불량한 것으로 나타났다. 상기 장치를 래핑 속도, 메모리 각, Φm/Φt, 및 콘트라스트비에 대해 평가하였다. 그 결과를 하기 표 1에 나타냈다.
비교예 C2
ZYTEL FE-3303(듀퐁 캄파니에서 시판하고 있는 Tg가 높은 방향족 폴리아미드 공중합체)를 나일론 6/6 대신 사용하고, 사용하는 용매는 60:40의 m-크레졸:메탄올인 것을 제외하곤 실시예 3에서와 같이 액정 디스플레이 장치를 제조하였다.
액정 구조를 편광 현미경으로 측정했을 때 셀은 액정 혼합물 중 불규칙 배열된 포컬 콘형 영역의 핵 형성으로 인해 정렬 품질이 불량한 것으로 나타났다. 상기장치를 래칭 속도, 메모리 각, Φm/Φt, 및 콘트라스트비에 대해 평가하였다. 그 결과를 하기 표 1에 나타냈다.
실시예 5
액정 혼합물이 하기 성분들을 함유하는 것을 제외하곤 실시예 1에서와 같이 액정 디스플레이 장치를 제조하였다.
등방성 상태(I)에서 결정성 상태(K)로 냉각시 전이온도는 ISmA: 76℃, SmA-SmC*: 30℃ 및 SmC*-K: <-10℃이었다.
액정 구조를 편광 현미경으로 관찰하여 측정했을 때 셀은 액정 혼합물의 매우 양호한 정렬을 나타냈다. 상기 장치는 실시예 1에서와 같이 평가하였다. 그 결과를 하기 표 1에 나타냈다. 전극이 모두 단락되었을 때, 셀은 분열되지 않고 오랜 기간 안정한 스위치 상태를 나타냈다.
비교예 C3
나일론 6/6 대신에 메틸실세스퀴옥산 중합체를 사용한 것을 제외하곤 실시예 5에서와 같이 액정 디스플레이 장치를 제조하였다. 코팅된 기판들 모두를, 평행한정렬 배향을 발생시키기 위해 문질렀다.
액정 구조를 편광 현미경으로 측정한 결과 셀은 액정 혼합물의 불량한 정렬을 나타냈다. 장치를 실시예 1에서와 같이 평가하였다. 그 결과를 하기 표 1에 나타냈다.
비교예 C4
나일론 6/6 및 메틸실세스퀴옥산 중합체 대신 공급한 용매로 초기 농도의 50%로 희석한 폴리이미드(닛산 케미칼 인더스트리즈 리미티드에서 시판하고 있는 RN-779)를 사용한 것을 제외하곤 실시예 5에서와 같이 액정 디스플레이 장치를 제조하였다. 폴리이미드 용액을 적용하기 전에 95% 에탄올중 0.05%의 PYRALIN VM-651, 실란 접착 촉진제(듀퐁사에서 시판)을 기판에 코팅하였다. 기판을 30초동안 6000rpm으로 회전하고, 1시간 동안 180℃에서 경화하였다. 필름 모두를 문질러 평행한 정렬 배향을 발생시켰다.
액정 구조를 편광 현미경으로 측정했을 때, 셀은 점, 줄 및 지그-재그 밴드가 있는 액정 혼합물의 그저그런 정렬을 나타냈다.
장치를 실시예 1에서와 같이 평가하였다. 그 결과를 표 1에 나타냈다.
비교예 C5
나일론 6/6 대신 공급한 용매로 초기 농도의 50% 로 희석한 폴리이미드(닛산 케미칼 인더스트리즈 리미티드에서 시판하고 있는 RN-779)를 사용한 것을 제외하곤 실시예 5에서와 같이 액정 디스플레이 장치를 제조하였다. 폴리이미드 용액을 적용하기 전에 95% 에탄올중 0.05 %의 PYRALIN VM-651, 실란 접착 촉진제(듀퐁사에서시판)을 기판에 코팅하였다. 기판을 30초 동안 6000rpm으로 회전하고 1시간 동만 180℃에서 경화하였다.
액정 구조를 편광 현미경으로 측정한 결과, 셀은 액정 혼합물의 불량한 즉, 포컬 콘형 정렬을 나타냈다.
비교예 C6
메틸실세스퀴옥산 중합체 대신 폴리스티렌을 사용한 것을 제외하곤 실시예 5에서와 같이 액정 디스플레이 장치를 제조하였다.
액정 구조를 편광 현미경으로 측정한 결과 셀은 액정 혼합물의 불량한, 즉, 포컬 콘형 정렬을 나타냈다.
비교예 C7
나일론 6/6 대신 폴리아미드 삼원 공중합체(듀퐁 캄파니에서 시판하고 있는 ELVAMIDE 8064)를 사용하고 1.5μ 높이의 메틸실세스퀴옥산 코팅된 인듐-주석 산화물(ITO) 유리 대신 1.5μ 높이의 ITO 코팅된 유리를 사용하고, 액정 혼합물은 하기 성분들을 함유 하는 것을 제외하고, 실시예 1 에서와 같이 액정 디스플레이 장치를 제조하였다.
등방성 상태(I)에서 결정성 상태(K)로 냉각시 전이온도는 I-SmA: 81℃, SmA-SmC*: 54℃ 및 SmC*-K: >10℃이었다.
액정 구조를 편광 현미경으로 측정했을 때 셀은 몇몇의 영역 경계 벽이 존재하는 혼합물의 양호한 그저그런 정렬을 나타냈다. 상기 장치는 래칭 속도, 메모리 각, 콘트라스트비 및 Φm/Φt에 대해 평가하였다. 그 결과를 하기 표 1에 나타냈다.
실시예 6
정렬 층을 적용하기 전에 실란 접착 촉진제(95% 에탄올 중 0.05%, 듀퐁에서 시판하고 있는 PYRALIN VM-651)를 기판에 코팅하는 것을 제외하곤 실시예 1 에서와 같이 액정 디스플레이 장치를 제조하였다. 나일론 6/6 대신 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)(알드리치 케미칼 캄파니, 인코포레이티드에서 시판하고 있는 PET, Cat. No. 20,025-5)를 사용하고, 사용한 용매는 o-클로로페놀이었다. 기판을 30 초 동안 2000rpm 으로 회전하고 75℃에서 16시간동안 경화하였다.
액정 구조를 편광 현미경으로 측정했을 때, 셀은 양호한 정렬을 나타냈다. 장치를 실시예 1에서와 같이 평가하였다.
그 결과를 표 1에 나타냈다.
실시예 7
메틸실세스퀴옥산 대신 부탄올중 3% 인 2:1의 메틸-페닐 실세스퀴옥산(오웬즈-일리노이즈, 인코포레이티드에서 시판하고 있는 GR-100)을 사용한 것을 제외하곤 실시예 1에서와 같이 액정 디스플레이 장치를 제조하였다. 정렬층을 적용하기 전에 95% 에탄올중 0.05% PYRALIN VM-651 실란 접착 촉진제를 기판상에 코팅하였다. 기판을 20초 동안 6000rpm으로 회전하고 250℃에서 30분 동안 경화하였다.
액정 구조를 편광 현미경으로 측정했을 때, 셀은 양호한 정렬을 나타냈다. 장치를 실시예 1에서와 같이 평가하였다. 그 결과를 하기 표 1에 나타냈다.
실시예 8
메틸실세스퀴옥산 대신 부탄올 중 3%인 1:1의 메틸-페닐실세스퀴옥산(오웬즈 일리노이즈, 인코포레이티드에서 시판하고 있는 GR-150)을 사용한 것을 제외하곤 실시예 1에서와 같이 액정 디스플레이 장치를 제조하였다. 정렬층을 적용하기 전에 95% 에탄올 중 0.05% PYRALIN VM-651 실란 접착 촉진제를 기판상에 코팅하였다. 기판을 20초 동안 6000rpm으로 회전하고 250℃에서 30분동안 경화하였다.
액정 구조를 편광 현미경으로 측정했을 때, 셀은 양호한 정렬을 나타냈다. 장치를 실시예 1에서와 같이 평가하였다. 그 결과를 하기 표 1에 나타냈다.
비교예 C8
ELVAMIDE 대신 폴리디메틸페닐렌 옥사이드를 사용하고 사용한 용매가 1-글로로나프탈렌인 것을 제외하곤 비교예 C7에서와 같이 액정 디스플레이 장치를 제조하였다. 기판을 2분 동안 1200rpm 으로 회전하고 1시간 동안 70 ℃에서 경화하였다.
장치를 편광 현미경을 사용하여 정렬균일성에 대해 조사하였다. 정렬이 관측되지 않았다.
비교예 C9
ELVAMIDE 대신 사이클로헥사논으로 초기 농도의 10%로 희석한 폴리이미드(닛산 케미칼 인더스트리즈, 리미티드에서 시판하고 있는 RN-715)를 사용함을 제외하곤 비교예 C7에서와 같이 액정 디스플레이 장치를 제조하였다. 기판을 2분 동안 1200rpm으로 회전하고 16시간 동안 80 ℃에서 경화하였다.
장치를 편광 현미경을 사용하여 정렬균일성에 대해 조사하였다. 정렬이 관즉되지 않았다.
실시예 9
액정 혼합물이 ZLI-4237(메르크, 이엠 인더스트리즈에서 시판) 20% 및 실시예 3의 혼합물 80%를 함유함을 제외하곤 실시예 1에서와 같이 액정 디스플레이 장치를 제조하였다. 등방성 상태(I)에서 결정성 상태(K)로 냉각시 전이 온도는 I=SmA: 87℃, SmA-SmC: 35 및 SmC-K: <-10℃이었다.
액정 구조를 편광 현미경으로 측정한 결과, 셀은 액정 혼합물의 양호한 정렬을 나타냈다.
비교예 C10
폴리이미드 대신, 4부의 γ-부티로락톤 및 1부의 부틸 셀로솔브로 초기 농도의 50%로 희석한 또 다른 폴리이미드(닛산 케미칼 인더스트리즈 리미티드에서 시판하고 있는 RN-763)을 사용함을 제외하곤 비교예 4에서와 같이 액정 디스플레이 장치를 제조하였고 액정 혼합물은 실시예 9와 동일하였다. 폴리이미드 용액을 적용하기 전에 95% 에탄올중 0.05% PYRALIN VM-651, 실란 접착 촉진제(듀퐁에서 시판)를 기판상에 코팅하였다. 기판을 60초 동안 6000rpm으로 회전시키고 80℃에서 15분 동안 및 120℃에서 1시간 동안 경화하였다.
정렬된 구조를 편광 현미경으로 측정한 결과, 셀은 액정 혼합물의 불량한, 즉, 포컬 콘형 정렬을 나타냈다.
비교예 C11
비교예 10에서와 같이 액정 디스플레이 장치를 제조하였고 액정 혼합물은 실시예 3과 동일하였다.
정렬된 구조를 편광 현미경으로 측정한 결과, 셀은 액정 혼합물의 불량한 즉 포컬 콘형 정렬을 나타냈다.
비교예 C12
나일론 6/6 대신, 4부의 γ-부티로락톤 및 1부의 부틸 셀로솔브로 초기 농도의 50%로 희석한 또 다른 폴리이미드(닛산 케미칼 인더스트리즈 리미티드에서 시판하고 있는 RN-763)을 사용함을 제외하곤 실시예 3에서와 같이 액정 디스플레이 장치를 제조하였다. 폴리이미드 용액을 적용하기 전에 95% 에탄올 중 0.05% PYRALIN VM-651, 접착 촉진제(듀퐁에서 시판)를 기판상에 코팅하였다. 기판을 60초 동안6000rpm으로 회전시키고 80℃에서 15분 동안 및 120℃에서 1시간동안 경화하였다.
정렬된 구조를 편광 현미경으로 측정한 결과, 셀은 액정 혼합물의 불량한, 즉, 포컬 콘형 정렬을 나타냈다.
표 1
본 기술분야에 숙련된 자들에게는 본 발명의 정신 및 범주에 벗어남 없이 본 발명의 각종 변형 및 변화가 명백하며 본 발명이 본원에 설명한 실시 태양에 의해 과도하게 제한되지 않음은 물론이다.
도면은 본 발명에 따른 액정 장치의 개략적인 단면도이다.

Claims (6)

  1. 제1 기판. 이 제1 기판에 대향된 제2 기판 및 상기 기판상의 하나 또는 다수의 화소(plxel)를 한정하는 전극을 포함하며, 상기 기판들이 그 사이에 배치된 불화 꼬리 부분을 갖는 화합물을 포함하는 강유전성 액정 혼합물의 비-나선형 정렬을 제공하도록 배치되고, 상기 전극 함유 제1 기판이 그위에 지방족 폴리아미드 또는 폴리에스테르 정렬 코팅물을 가지며, 상기 전극 함유 제2기판이 그위에 오가노실세스퀴옥산 중합체 코팅물을 가지며, 다만 상기 기판들중 적어도 하나의 기판이 투명한, 쌍안정 강유전성 액정 디스플레이 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 폴리아미드 코팅물이 나일론인 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 폴리에스테르 코팅물이 폴리(에틸렌 테레프탈레이트), 폴리(부틸렌 테레프탈레이트) 또는 폴리(헥실렌테레프탈레이트)인 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 오가노실세스퀴옥산 중합체가 수소원자, C1내지 C4알킬기, 페닐기, 치화된 페닐기 또는 비닐기중에서 선택되는 펜던트 잔기 및 하이드록시, 메톡시, 에톡시 또는 클로로기중에서 선택된 작용기 또는 이들의 혼합 기를 갖는 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판 모두가 투명한 장치.
  6. 1) 하나 이상의 전극을 함유한 제1 기판을 지방족 폴리아미드 또는 폴리에스테르 물질 용액으로 코팅하고,
    2) 상기 코팅된 제1 기판을 경화시키고,
    3) 상기 코팅물을 문질러 상기 폴리아미드 또는 폴리에스테르를 정렬시키고,
    4) 하나 이상의 전극을 함유하는 제2 기판을 오가노실세스퀴옥산 중합체 용액으로 코팅하고,
    5) 상기 코팅된 제2 기판을 경화시키고,
    6) 코팅 면을 갖는 상기 기판들을 대향 위치로 놓아, 강유전성 액정 물질이 상기 코팅된 기판들 사이에 위치할 때 상기 액정 물질의 비-나선형 정렬이 제공되도록 배치하고,
    7) 그렇게 배치된 기판들을 고정함을 포함하며, 단 상기 기판들중 적어도 하나의 기판이 투명한,
    정렬된 강유전성 액정 디스플레이 장치를 제공하는 방법.
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