KR100430739B1 - 액정 디바이스 및 디스플레이 - Google Patents

Abstract

예를 들어, pi 셀 타입의 표면 모드 액정 디바이스는 배향층(4, 9) 사이에 배치된 네마틱 액정층(10) 및 전극 구성(3, 8)을 포함한다. 네마틱 액정은또는가 되도록 하는 점도 계수,및

Description

액정 디바이스 및 디스플레이{LIQUID CRYSTAL DEVICE AND DISPLAY}

본 발명은 액정 표시 디바이스 및 이러한 디바이스를 포함하는 디스플레이에 관한 것이다. 이러한 디스플레이는 예를 들어 텔레비젼, 컴퓨터 모니터, 평면 스크린 디바이스 및 화상 처리 디바이스 분야에서 이용될 수도 있다.

액정은 이방성(즉, 비구형) 형상의 분자에 의해 부분적으로 특징화되는 재료이다. 액체 상태에서는, 분자들이 배열(ordering)을 갖지 않는다. 액정 상태에서는, 분자들이 배향 및 위치상으로 배열된다. 액정 상태에서는, 분자들이 액체의 배열과 순수 결정의 배열 사이의 중간 배열을 나타낸다. 다양한 여러 액정 상(liquid crystals phases)이 존재한다. 네마틱 액정상은 어느 정도의 배향 정렬을 나타내지만 상대적 위치 배열은 없는 이방성 분자에 의해 특징화된다. 스멕틱(smectic) 액정 상에서는, 분자들은 약간의 배향 배열 및 약간의 위치적 배열, 그러나 제한된 수의 공간 방향성을 보여준다.

액정 재료에 발생되는 실제 상은 온도에 좌우된다. 고온(표시 디바이스에서 사용되는 많은 재료의 경우 대략 100℃ 이상)에서는, 모든 배열을 잃게 되며 재료는 이방성 액체가 된다. 온도가 저감됨에 따라, 표시 디바이스에 통상 사용되는 재료는 네마틱 상으로 전이되게 된다. 온도가 다시 저감됨에 따라, 저온에서 스멕틱 상 또는 순수 결정상으로의 전이가 발생될 수 있다.

예를 들어, US 4,566,758호 및 US 4,635,051호에 개시되어 있는 공지된 종류의 디스플레이는 "pi-셀"을 포함한다. 네마틱 액정층은 평행 정렬 및 통상 10°미만의 낮은 프리틸트(pre-tilt)를 제공하는 배향층들 사이에 배치된다. 네마틱 액정은 포지티브 유전 이방성을 갖는다. 층 내의 액정 디렉터의 상태는 예를 들어 픽셀형 활성 매트릭스 어드레스 타입의 전극 구조에 의해 제어된다.

그러한 액정 디스플레이에서, 각 픽셀은 소정 전압 범위에 걸쳐 동작된다. 액정층의 중앙 영역의 액정 디렉터는 동작 범위 내의 모든 전압에서 배향층 면에 실질적으로 수직인 상태를 유지하지만, 배향층에 인접한 표면 영역의 액정 디렉터는 인가 전압이 변화함에 따라 재배향되게 된다. 이러한 디바이스는, 배향층에 인접한 표면 영역에서 전환이 발생되고 액정의 벌크에서는 전환이 적거나 발생되지 않기 때문에 "표면 모드 디바이스(surface mode device)"라 공지되어 있다.

공지되어 있는 바와 같이, 액정은 광학적으로 이방성("복굴절")이기 때문에, 액정층을 통과하는 편광빔은 일반적으로 그 편광 상태가 약간 변화하게 된다. 따라서, 광학 편광자(optical polarizer)와 함께 액정을 사용하면 광학 셔터 구성이 되어 광학 디스플레이 시스템 기반을 형성할 수 있다. 표면 모드 디바이스의 경우, 액정층의 두께는 통상, 시스템의 광도차(optical retardation)가 투과 모드 디스플레이의 경우의 디스플레이의 동작 전압 범위에서 1/2 파형 또는 반사 모드 디바이스 경우의 1/4 파형만큼 변하도록 선택된다.

다른 공지된 형태의 표면 모드 디바이스는 WO 97/12275호에 개시되어 있다. 이러한 디바이스에서는, 통상 80°이상의 매우 높은 프리틸트를 제공하는 배향층들간에 네거티브 유전 이방성 네마틱 액정층이 배치된다. 층의 벌크에서의 액정은 액정 디렉터가 배향층에 실질적으로 평행하도록 정렬된다. 액정 디렉터의 전환은, 인가 전계가 2개의 소정 값들 사이에서 전환될 때 디바이스의 근접면 영역(near-surface region)에서 주로 발생된다. 인가 전계의 범위의 변화로 인해 근접면 영역에서 디렉터의 스프레이 왜곡량(splay distortion)이 변화된다. 따라서, 이러한 디바이스는 pi-셀의 경우와 마찬가지로 가변 억제제(retarder)로서 동작한다.

본 발명의 제1 형태에 따라,또는가 되도록 하는 점도 계수,및을 갖는 네마틱 액정층을 포함하는 표면 모드 액정 디바이스가 제공된다.

본 발명의 제2 형태에 따라, 액정이 다른 상으로 전이되지 않는 적어도 5℃인 온도에서또는가 되도록 하는 점도 계수,및을 갖는 네마틱 액정층을 포함하는 액정 디바이스가 제공된다.

다른 상은 스멕틱 상일 수도 있다.

액정은 0-60℃ 범위에서의 적어도 하나의 온도에서 네마틱 상을 나타낼 수도 있다.

소정 온도에서의 점도가 하나의 숫자로 결정되는 종래의 액체와는 달리, 네마틱 액정의 다이내믹 동작을 설명하려면 5개의 점도 계수가 지정될 필요가 있다. 이들 점도 계수는 일반적으로,,,및이라 부르며, F. M. Leslie, Quart. J. Mech. Appl. Math. 19, pp.357(1966); F. M. Leslie, Arch. Ratio.Mech. Anal. 28, pp. 265(1968); 및 M. Miesowicz, Bull. Intern. Acad. Polon. Ser. A, 228, 1936에 기술되어 있으며, 그 내용은 본 명세서에 참고로 사용되었다. 첨부된 도면중 도 1을 참조하면, 점도,,,및의 특성을 물리적으로 이해할 수 있게 된다.

2개의 평행 판 사이에 균일하게 정렬된 네마틱이 배치되는 이상적인 실험을 고려한다. 이들 판은 평행을 유지하면서 전단되어 있다(즉, 서로에 대해 배치됨). 판을 전단하는 것에 대한 용이함 여부는, 판들 사이의 네마틱의 점도에 분명 관련되며, 판들 사이의 네마틱 디렉터의 배향에 좌우된다. 판면에 수직으로 흐름 점도의 변화가 생긴다. 전단 처리중에 네마틱 배향이 변경되지 않는 상황을 고려하면, 각각이 점도 계수, 즉

점도 경사도에 평행한 디렉터 :

흐름 방향에 평행한 디렉터 :

전단면(shear plane)에 수직인 디렉터 :

를 포함하는 여러가지 기본 상태(도 1 참조)가 분명히 존재한다.

보다 수학적으로 엄격한 방법에서는, 본 발명자들이 또한 스트레치 타입의 변형을 기술하는 제4 점도를 포함해야 하는 것을 보여 준다.

마지막으로, 본 발명자들은 네마틱 배향이 일정하지 않은 대신에 시스템의 나머지 부분에 대해 영역이 회전하는 상황들을 기술하는 점도()를 도입해야 한다.

이들 5개의 점도 계수에 대해서는 네마틱의 어떠한 동적 움직임이라도 기술될 수 있다. 이들 점도들은 1973년 발행된 Molecular Crystals and Liquid Crystals의 Vol. 20, pp. 301-318에 Ch. Gaehwiller에 의한 "Direct Determination of the Five Independent Viscosity Coefficients of Nematic Liquid Crystals"에서 기술된 바와 같은 실험을 통해 실험적으로 정해질 수 있다. 일단 네마틱에 대해 계수가 정해지면, Leslie의 이론에서 이들 계수를 사용함으로써 네마틱 액정의 움직임 및 인가 전압에 대한 응답에 대해 상세히 이해할 수 있다.

5개의 계수 중 3개의 계수들 간에서의 특정의 불명료한 관계가 WO 97/12275에 기술된 아날로그 디바이스 및 pi-셀 등의 특정 액정 디바이스의 속도 응답에 유리하다는 것을 알게 되었다.

"The pi-cell: A fast liquid-crystal optical switching device", P. J. Bos 및 K. R. Koehler/Beran", Mol. Cryst. Liq. Cryst., 1984, Vol. 113, pp. 329-339에서, 저자들은 pi-셀(프리틸트가 양 표면 상에서 동일 방향으로 지시되는 디바이스)이 양 표면에서 반대 방향으로 프리틸트되는 디바이스에 비해 속도면에서 유리하다고 기술하였다. 첨부된 도면 중 도 2에서 이러한 것을 도시하고 있다.

도 2의 상부 행에서 도시된 바와 같이, 역평행 프리틸트를 갖는 디바이스로부터 전압을 제거하면, 디렉터의 후속 완화에 의해 셀의 중심부에서 디렉터에 "후향" 토크가 발생된다. 이 토크에 의해 셀 완화의 속도가 느려진다.

도 2의 하부 행에서 도시된 바와 같이, 평행 프리틸트를 갖는 pi-셀에서는, 셀의 중심부에서 이러한 "후향" 토크가 발생되지 않으므로, 이 디바이스는 보다 신속하게 완화된다.

Bos 등은 점도 계수에 대한 정확한 선택이 어떻게 pi-셀의 속도를 극대화시킬 수 있는지에 대해 교시하고 있지 않다. 상세한 분석에 의해, 본 발명자들은 파라미터이 1에서 상당히 벗어난 값을 가지면 pi-셀에 대해 최대 속도를 얻을 수 있다는 것을 보여 줄 수 있다.

네마틱 액정의 파라미터은 1.0이거나 그에 근사한 값을 갖는 것으로 알려져 있다. 이 파라미터는 이론적으로는 1.0인 값을 갖는 것으로 추정되며, 이는, 예를 들어, D. Armitage 및 J. Larimer, SID 96 Digest, pp. 584(1996)에 개시된 바와 같이 광범위한 네마틱 액정 재료를 통한 실험에 의해 증명되었다. 이 파라미터를 1과는 사실상 다르게 되도록 선택함으로써 표면 모드 액정 디바이스의 전환 속도와 온도에 대한 응답성이 변화하여, 예를 들어, 비디오 디스플레이 패널 또는 필드-순차 비디오 디스플레이 패널에 보다 신속한 전환 속도를 제공할 수 있다는 것을 발견하였다. 또한, 이와 같은 파라미터의 선택에 의해, 디바이스들은 차내 디스플레이 디바이스 및 휴대용 옥외 디스플레이 디바이스(예를 들어, 개인용 기구) 등의 광범위한 온도에 걸친 동작을 행할 수 있다. 종래 기술에서는 표면 모드 디바이스 전환에서 네마틱 점도의 역할에 대해서는 개시되어 있지 않다.

네마틱 액정은 상부 스멕틱 상을 가질 수 있다.

액정층은 중합가능한 재료의 중합에 의해 형성된 중합체 네트워크를 구비할 수 있으며, 이 액정층은 네마틱 액정이 스멕틱 상을 갖는 온도까지 냉각된다.

액정은 포지티브 유전 이방성을 가질 수 있으며, 거의 평행 배향과 45° 이하의 프리틸트를 제공하는 제1 배향층과 제2 배향층 간에 배치될 수 있다. 이 프리틸트는 10° 미만일 수 있다.

액정은, 네거티브 유전 이방성을 갖고, 거의 평행한 배향과 45°이상의 프리틸트, 바람직하게는 80°이상의 프리틸트를 제공하는 제1 및 제2 배향층 사이에 배치된다.

은 제로 이하일 수 있다.

본 발명의 제3 특징에 따르면, 본 발명의 제1 또는 제2 특징에 따른 디바이스를 포함하는 디스플레이가 제공된다.

본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 이하 상세히 설명된다.

도 1은 원래의 액정 점도를 도시하는 도면.

도 2는 상이한 배향(alignment)을 갖는 2개의 액정 셀의 완화(relaxation)를 나타내는 도면.

도 3은 본 발명의 실시예를 구성하는 표면 모드 액정 디스플레이의 일부의 단면 개략도.

도 4는 도 3의 디스플레이의 다양한 축 배향을 도시하는 도면.

도 5는 높게 인가된 전계로부터 낮게 인가된 전계로 완화될 때, 도 3에 도시된 종류의 디바이스으 투과율 대 시간의 그래프.

도 6은 본 발명의 다른 실시예를 구성하는 또 다른 표면 모드 액정 디스플레이의 단면 개략도.

도 7은 도 6의 디스플레의 다양한 축 배향을 도시하는 도면.

도 8은 적절한 액정 재료의 상(phase) 도면.

도면에서 동일한 참조 번호는 동일한 부분을 나타낸다.

도 3은 pi-셀 타입 투과 모드 액정 디스플레이를 도시한다. 디스플레이는 예를 들면, 유리와 같이, 기판(2)의 외부 표면 상에 배치된 편광자(1)를 포함한다. 전극층(3)이 기판(2)의 내부 표면 상에 형성되어, 예를 들면, 인듐 주석 산화물(ITO)의 투명 전극을 포함하는 활성 매트릭스 어드레스 구조의 일부를 형성한다. 예를 들면, 러빙된 폴리이미드와 같은 배향층(4)이 전극층(3) 상에 형성된다.

기판(7)의 외부 표면 상에는 편광자(5) 및 억제제(6)가 배치되어 있고, 기판(7)의 내부 표면에는 전극층(3)과 협력하여 디스플레이의 적당한 화소(픽셀) 어드레싱을 제공하는 전극층(8)이 있다. 예를 들면, 러빙된 폴리이미드와 같은 배향층(9)이 전극층(8) 상에 형성된다.

배향층(4, 9)은 스페이서(도시되지 않음)에 의해 서로 이격되고, 이들 사이의 갭은 네마틱 액정층(10)으로 충전된다. 액정층(10)은 포지티브 유전 이방성을 갖고, 배향층(4, 9)은 예를 들면, 약 5°의 낮은 프리틸트각을 갖는 평행 배향을 제공하도록 배향된다. 전형적인 디스플레이의 일례에서는, 액정층(10)은 7㎛의 두께를 갖고, 네마틱 액정은 ε||=14.1, ε┻=4.1의 유전 상수, n_Q=1.4895, n_ζ=1.6122의 굴절율, 및 K11=K22=K33=10pn의 탄성 계수를 갖는다.

도 4에 도시된 바와 같이, 편광자(1)는 수직 편광축(11, 즉 0°로 배향됨)을 가지고, 액정층(10)은 +45°로 배향된 광축(12, 액정층의 배향 방향과 평행임)을 가지며, 억제제(6)는 45°로 배향된 광축(13)을 가지고, 편광자(5)는 90°로 배향된, 즉 편광자(1)의 편광축(11)에 수직인 편광축(14)을 갖는다. 전극층(3, 8)은, 배향층(4, 9)과 액정층(10) 양단에 8V 와 2V 사이에서 서로 전환 가능한 전압을 인가하여 어두운 상태 또는 높은 감쇠 상태와 밝은 상태 또는 높은 투과 상태 사이에서 디스플레이 화소를 전환하도록 구성된다.

액정층(10) 상의 8V 전계 효과가 15에 도시된다. 대부분의 액정 재료는, 디렉터가 배향층(4, 9)들과 거의 수직인 상태로 되어 있다. 액정층(10)은 비교적 작은 잔여 억제(retardation)를 가능하게 한다. 억제제(6)의 억제는 잔여 억제는 실질적으로 동일하도록 선택되고, 액정층(10)의 광축(12)과 억제제(6)의 광축(13)이 서로 수직이므로, 억제제(6)는 액정층(10)의 잔여 억제를 효과적으로 상쇄하게 되어, 디바이스는 판광자(1, 5)사이에서 실질적으로 제로 억제를 가능하게 한다. 따라서, 화소가 이러한 상태일 때, 이는 크로스된 편광자와 같이 동작하여, 실질적으로 불투명하게 되고 따라서 화소는 흑색 상태가 된다.

액정층(10) 상에 낮게 인가된 전계 효과가 16에서 도시된다. 배향층(4, 9)에 인접한 표면 액정의 디렉터가 층(10)의 벌크의 디렉터으로부터 90°기울어진다.따라서, 층(10)의 억제가 실질적으로 높고, 억제제(6)의 억제와 결합하여 실질적으로 억제의 반파장, 예를 들면 가시 스펙트럼의 중앙에서 대략 550㎚의 파장 길이를 갖는 광을 제공한다. 이에 따라, 편광축(11, 14)에 대하여 45°배향된 광 축을 갖는 크로스된 편광자(1, 5) 사이에서 반파장 억제제를 형성한다. 따라서, 편광자(1)로부터의 광의 편광 벡터는 90°로 전환되어 최소 감쇠를 갖고 편광자(5)에 의해 통과된다. 따라서, 이러한 상태에서의 화소는 백색으로 나타나게 된다.

도 5는 화소가 흑색 상태로부터 백색 상태로 전환될 때(즉, 인가된 전계가 8V로부터 2V로 감소할 때), 밀리초 단위의 시간에 대해, 퍼센트로서 도 3 및 도 4의 디바이스의 화소를 통과하는 투과율을 도시한다. 상이한 값의 파라미터에 대해 수개의 "전자-광학 완화 곡선"이 도시된다. 이들 각각의 곡선의 경우, 비율은 0.25와 동일하고, 비율은 0.1과 동일하다.

1의 파라미터 값에 대한 곡선은 공지된 pi-셀 배열에 대응하고, 대략적으로 90%의 투과율에 도달하기 위해 대략적으로 10 밀리초의 "완화" 방향에서의 전환 시간을 나타내고, 액정층(10)의 표면층 내의 액정 디렉터의 완화에 대응한다. 다른 곡선은 상이한 파라미터 값을 나타내고, 이는 본 발명에 따르면 1.15 이상 또는 0.9 이하이다. 이러한 모든 경우에는, 완화 시간이 감소되어, 전환 속도가 증가하게 된다. 예를 들면, 0.1의 파라미터값에 대해, 전환 시간은 대략적으로 5밀리초로 감소하여, 대략적으로 90%의 투과율에 도달한다. 따라서, 표면 모드 디스플레이의 리프레시 속도를 실질적으로 증가시키는 것이 가능하고, 이로 인해 예를 들면표준 프레임 또는 제공되거나 향상된 성능을 제공하는 전계 속도에서 동작하는 비디오 속도 디스플레이 및 컬러 시퀀스 디스플레이를 가능하게 한다.

상술한 바와 같이, 다수의 네마틱 재료에서 파라미터는 동일하거나 실질적으로 1과 동일하다. 그러나, 네마틱 재료가 예를 들면 H.-H.Graf, H.Kneppe, F.Schneider, Mol.Phys.65, pp23-38, 1981에 개시된 바와 같이 스멕틱 상으로의 상 전이에 근접한 온도일 때에는 예외가 발생한다. 따라서, 하부 스멕틱 상을 갖는 네마틱 재료는 특히 도 3 및 도 4에 도시된 디스플레이에서 사용하는데 적절하다. 예를 들면, M.J.Bradshaw, E.P.Raynes, Mol. Cryst. Liq. Cryst. 99, pp.107(1983)에 개시된 바와 같이, 소위 "주입형 스멕틱 상"라 불리우는 재료에 특별한 관심이 주목된다. 이러한 재료를 사용하는 도 3 및 도 4에 도시된 유형의 Pi-셀은, 비조화와 파라미터의 값 등과 같은 이점을 통해, 이들의 점도의 유일한 온도 의존성을 나타내는 것이 기대된다.

도 6 및 도 7은 도 3 및 도 4에 각각 대응하나, 비조화 파라미터을 갖는 네마틱 액정층(10)을 갖는 WO 97/12275에 개시된 표면 모드 디바이스를 도시한다 . 액정층(10)을 통과하는 액정 디렉터 프로파일 상의 효과는 17에서 상대적으로 높게 인가된 전계 및 18에서 상대적으로 낮게 인가된 전계에 대해 도시된다. 도 6의 디스플레이와 도 3의 디스플레이는. 네마틱 액정이 네거티브 유전 이방성이고, 배향층(4, 9)이 상대적으로 높은 프리틸트각, 예를 들면 80°이상의 프리틸트각을 제공한다는 점에서 상이하다.

화소가 17로 표시된 높은 전계 상태로부터 18로 표시된 낮은 전계 상태로 전환될 때, 액정층(10)의 표면층에서의 디렉터가 완화되어, 흑색 상태로부터 백색 상태로 화소를 전환한다. 1과는 실질적으로 상이한 파라미터를 갖도록 액정층(10)의 네마틱 액정 재료를 선택함으로써, 완화 시간이 감소하게 되고 전환 속도는 증가하게 된다.

상술한 바와 같이, 대부분의 네마틱 재료는 그 파라미터가 동일하거나 실질적으로 1과 동일하다는 것을 경험적으로 발견하였다. 이와 관련된 주장은 다음과 같이 제공된다.

도 1로부터은 속도 변화도와 평행인 분자의 전단 동작에 대한 점도를 나타내고,는 흐름 방향에 평행인 분자에 대한 점도를 나타내므로, 그 차분가 상식적으로 네마틱 분자(분자가 구형이라는 것에 대해 제한하면서, 즉 분명하게)의 형태 이방성(즉, 타원율)의 측정치라는 것이 명확하다. 상술한 바와 같이,은 네마틱 분자의 작은 영역이 얼마나 용이하게 그들이 이웃에 대해 회전하는지의 측정치이다. 따라서,은 또한 분자의 타원율의 측정치이다(간략하게, 다른 로드 중에서 길고 얇은 로드를 회전하는 것에 비해, 이웃 중에서 제한된 하나의 구형을 회전하는 것이 용이함). 따라서, 상식적으로과는 네마틱 액정의 동일한 하부 특성의 측정치, 즉 상의 타원 성질이므로, 비율는 배열 단위인 경향이 있다.

따라서,인 네마틱 재료에 대한 탐색은 명백하지 않다(또한, 이들은 pi-셀에서 사용됨). 이러한 재료를 달성하기 위한 방법은 통상적이지 않은 분자의 형태 또는 분자 배열을 탐색하기 위한 것이다. 기술되지는 않았지만, H.-H.graf, H.Kneppe, F.Schneider, Mol. Phys. 65, pp.23-28, 1981의 최후 연구 결과에서는 스멕틱 상으로의 상 전이에 근접한 온도에서의 네마틱 재료는를 디스플레이할 수 있다는 것을 나타낸다. 따라서, 하부 또는 상부 스멕틱 상을 갖는 네마틱 재료는 요구되는 변칙동작을 디스플레이할 수 있다.

가능한 한 광범위한 온도 범위에 결처 스멕틱 재료로 상 전이하기 쉬운 네마틱 재료를 갖는 것이 바람직하다. 이러한 재료를 이용하여 도면에 도시된 종류의 Pi-셀은 그들의 이점, 즉 파리미터의 비단일성(non-unity), 값을 통해 점도의 통상적이지 않은 온도 의존도를 나타낼 것으로 예상된다. 광범위한 온도 범위 양단에 걸쳐 스멕틱 재료로의 상 전이가 쉬운 네마틱 재료를 얻는 방법이 C.S.Oh, "Induced Smectic Mesomorphism by Incompatible Nematogens", Mol. Cryst. Liq. Cryst.1977, Vol. 42, pp. 1-4, 및 M.J.Bradshaw, E.P.Raynes "The Bend and Splay Elastic Constants on Approaching an Injected Smectic Phase". Mo. Cryst.Liq. Cryst., 1983,Vol.99, pp.107-116에 개시되어 있다. 도 8은 이러한 참고 문헌에 논의되어 있는 종류의 상 도면을 도시한다. (4-시안-4'-n- 페틸비페닐-비페닐 등의) 극성 네마틱 분자와 (4'-헥실록시페닐-4n-부틸-벤조에이트 등의) 비극성 네마틱 분자와의 혼합물에 의해 어느 정도의 농도(즉, 도 8의 농도 'a'와 'b' 사이)로 스멕틱 상이 나타날 수 있다. 혼합물은 'c'에서 광범위한 온도 범위에 걸쳐 순수한 네마틱 상을 도시한다. 그러나, 'a'(또는 'b')에서는, 혼합물은 광범위한 온도 범위에 걸쳐 스멕틱 상으로의 전이가 용이하다.

일부 결함이 있는 스멕틱을 다른 네마틱 계통으로 배열하는 다른 가능한 기술은, 예를 들면, 다음과 같은 중합체 네트워크를 사용하는 것을 수반한다고 믿어진다. 네마틱 액정과 반응성 메소겐(mesogen)과의 혼합이 형성된다. 네마틱 액정은 디바이스의 정상 동작 범위 아래의 온도에서 하부 스멕틱 상을 갖는다. 혼합물을 냉각하여 액정을 스멕틱 상으로 전이시키고, 그런 다음 반응성 메소겐을 자외선 광에 노출시켜, 중합화를 유도하고, 이방성 중합체 네트워크를 생성한다.그러면, 중합체 네트워크의 이방성 배열은 스멕틱 액정에 영구적인 배향 기록을 형성한다. 그런 다음, 디바이스는, 액정이 네마틱 상으로 되돌아감에 따라 대기 온도로 되돌아간다. 대기 온도에서는, 디바이스가 어느 정도의 스멕틱 배열을 갖는 중합체 네트워크를 갖는 네마틱 액정을 포함한다. 따라서, 이러한 계통은 어느 정도의 스멕틱 배열을 표시하는 원하는 네마틱 액정 계통을 생성하기 위한 기술을 제공할 수 있다.

본 발명의 범주 내에서 다양한 변형이 있을 수 있다. 예를 들면, 편광자(1 및 5)는, 그들의 편광축(11 및 14)이 평행하게 되도록 배향될 수 있다. 이 경우, 화소의 블랙 및 화이트 상태가 반전될 수 있다. 또한, 도 3 및 도 6은 투과 모드 디바이스를 도시하고 있지만, 반사 모드 디바이스도 제공될 수 있다. 이 경우, 편광자(5)는 미러로 교체될 수 있고, 액정층(10) 및 억제제(6)의 억제는, 디바이스가전환가능 1/4 파형 억제제로서 동작하도록 선택될수 있다.

Claims (12)

1. 표면 모드 액정 디바이스에 있어서,

   또는가 되도록 하는 점도 계수,및을 갖는 네마틱 액정층을 포함하는 표면 모드 액정 디바이스.
2. 표면 모드 액정 디바이스에 있어서,

   액정이 다른 상(phase)으로 전이되지 않는 적어도 5℃의 온도에서또는가 되도록 하는 점도 계수,및을을 갖는 네마틱 액정층을 포함하는 표면 모드 액정 디바이스.
3. 제2항에 있어서, 상기 다른 상은 스멕틱 상(smectic phase)인 표면 모드 액정 디바이스.
4. 제1항에 있어서, 상기 액정은 0℃ 내지 60℃ 범위의 적어도 한 온도에서 네마틱 상을 나타내는 표면 모드 액정 디바이스.
5. 제1항에 있어서, 상기 네마틱 액정은 하부 스멕틱 상을 갖는 표면 모드 액정 디바이스.
6. 제1항에 있어서, 상기 액정층은 중합가능한 재료의 중합에 의해 형성된 중합체 네트워크를 포함하며, 상기 액정층은 상기 네마틱 액정이 상기 스멕틱 상을 갖는 온도까지 냉각되는 표면 모드 액정 디바이스.
7. 제1항에 있어서, 상기 액정은 포지티브 유전 이방성을 갖고, 거의 평행 배향과 45°이하의 프리틸트(pretilt)를 제공하는 제1 배향층과 제2 배향층 사이에 배치되는 표면 모드 액정 디바이스.
8. 제7항에 있어서, 프리틸트가 10°이하인 표면 모드 액정 디바이스.
9. 제1항에 있어서, 상기 액정은 네거티브 유전 이방성을 갖고, 거의 평행한 배향 및 45°이상의 프리틸트를 제공하는 제1 배향층과 제2 배향층 사이에 배치되는 표면 모드 액정 디바이스.
10. 제9항에 있어서, 상기 프리틸트는 80°이상인 표면 모드 액정 디바이스.
11. 제9항에 있어서,인 표면 모드 액정 디바이스.
12. 제1항에 청구된 표면 모드 액정 디바이스를 포함한 디스플레이.