KR101600501B1 - Liquid crystal device - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것으로, 액정 표시 장치는, 전극 패턴(41; 42)에 의해서 상기 전극 패턴(41; 42)에 인접한 벌크 층(44)의 제1 서브-체적에 걸쳐서 생성되는 불균일한 인-플레인 전기장과, 상기 제1 서브-체적 및/또는 상기 전극 패턴(41; 42)이 적용된 정렬층(43)에 포함된 분극 상태에 있는 액정들 간의 강유전성 및/또는 플렉소유전성 커플링과 같은 선형 커플링에 의해 구동되고, 상기 분극이 (i) 상기 제1 서브-체적 및/또는 상기 제1 정렬층(43)의 외부에서의, 그리고 (ii) 다른 기판 상에 적용된 제2 전극 패턴 또는 제2 정렬층, 또는 상기 다른 기판의 안쪽 표면에 인접한 상기 벌크 층의 제2 서브-체적 외부에서의, 상기 벌크 층(44)의 어떤 가능한 유사 액정 분극보다 더 강하다.The present invention relates to a liquid crystal display device, in which a liquid crystal display device is provided with an electrode pattern (41; 42), which is a nonuniformity generated over a first sub- volume of a bulk layer (44) adjacent to the electrode pattern A ferroelectric and / or flexible dielectric coupling between the in-plane electric field and the liquid crystals in the polarization state included in the alignment layer 43 to which the first sub-volume and / or the electrode pattern 41 (42) , And wherein the polarization is selected from the group consisting of (i) the first sub-volume and / or the second alignment layer (43), and (ii) a second electrode Is stronger than any possible similar liquid crystal polarization of the bulk layer (44) outside the second sub-volume of the bulk layer adjacent the pattern or second alignment layer, or the inner surface of the other substrate.

Description

액정 장치{LIQUID CRYSTAL DEVICE}[0001] LIQUID CRYSTAL DEVICE [0002]

본 발명은 일반적으로 액정들 분야에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은 인가된 인-플레인(in-plane) 전기장과 분극 상태에 있는 액정들 간의 강유전성(ferroelectric) 및/또는 플렉소유전성(flexoelectric) 커플링과 같은 선형 커플링에 의해 구동되는 액정 장치에 관한 것이다.The present invention relates generally to the field of liquid crystals. More particularly, the present invention relates to a liquid crystal device driven by linear coupling, such as ferroelectric and / or flexoelectric coupling between an applied in-plane electric field and liquid crystals in a polarized state, ≪ / RTI >

일반적으로, 네마틱 액정 표시 장치(LCD)들은 유전성 커플링을 기초로 하여 작동하고, 다시 말해서 전기-광학 응답을 결과하는 액정의 유전 이방성(Δε)과 인가된 전기장 간의 커플링을 기초로 하여 작동한다. 이러한 응답은 인가된 전기장에 대하여 2차적이고(quadratic with), 다시 말해서 극성(極性)(polar)이지 아니하고, 전기장에 의해서 액정 분자들의 스위칭으로부터 발생한다. 종래의 네마틱 LCD들에 있어서, 액정 분자들의 스위칭은 인가된 전기장의 방향을 포함하는 평면 내에서 발생하고, 이것은 액정 샌드위치 셀을 가로질러 인가된 전기장이 평면 밖에서(out-of-plane) 다시 말해서 셀 기판들에 수직한 평면에서 분자들을 스위칭할 것임을 의미한다. 그런데 이러한 유형의 스위칭에 의하여 시야각에 강하게 의존하는 명암비를 가지는 전기-광학 응답이 결과된다. 또한, 전체 응답 시간(τ), 즉 상승 시간(τr) 및 하강(전기장-오프) 시간(τf)의 합인 스위칭 시간이 대개는 동영상 표시에 있어서 충분히 짧지 아니하다.Generally, nematic liquid crystal displays (LCDs) operate based on dielectric coupling, i.e., operate based on coupling between the dielectric anisotropy (?) Of the liquid crystal resulting in an electro-optical response and the applied electric field do. This response is quadratic with respect to the applied electric field, in other words not polarity, but from the switching of the liquid crystal molecules by the electric field. In conventional nematic LCDs, the switching of the liquid crystal molecules occurs in a plane that includes the direction of the applied electric field, which means that the applied electric field across the liquid crystal sandwich cell is out-of-plane, And will switch molecules in a plane perpendicular to the cell substrates. This type of switching results in an electro-optic response with a contrast ratio that strongly depends on the viewing angle. Also, the switching time, which is the sum of the total response time?, I.e., the sum of the rise time? R and the fall time (electric field-off) time? F , is usually not short enough for moving picture display.

다른 한편으로, 기판들 중 하나의 안쪽 표면 상에 배치된 (인-플레인 전기장을 생성하는) 서로 맞물린 전극 패턴을 가지는 LCD들은 광학 축의 인-플레인 스위칭(IPS)을 나타내고 이로써 대조비가 시야각에 덜 의존적인 영상을 제공한다. 개선된 버전 S-IPS(super in-plane switching)에서 헤링본(herringbone) 전극 구조가 이용된다. 그럼에도 불구하고, IPS-모드를 동작하는 액정 장치들의 스위칭 시간은 양질의 동영상을 생성하기에 충분히 짧지 아니하다.On the other hand, LCDs having interdigitated electrode patterns disposed on the inner surface of one of the substrates (producing an in-plane electric field) exhibit in-plane switching (IPS) of the optical axis and thereby make the contrast ratio less dependent on viewing angle . A herringbone electrode structure is used in an improved version of super-in-plane switching (S-IPS). Nevertheless, the switching time of the liquid crystal devices operating the IPS-mode is not short enough to produce good quality moving images.

인-플레인 전기장들은 또한 프린지(fringe) 전기장을 생성하는 빗-유사(comb-like) 전극 구조에 의해서 효과적으로 생성될 수 있다. 그런데, 이러한 소위 프린지 전기장 스위칭(FFS) 장치들에서도, 유전성 커플링이 일반적으로 이용되고 따라서 전술한 긴 전기장-오프 시간에 의한 문제가 해결되지 아니한다.The in-plane electric fields can also be effectively generated by a comb-like electrode structure that produces a fringe electric field. However, even in such so-called fringe field switching (FFS) devices, dielectric coupling is generally used and therefore the problem caused by the above-mentioned long electric-off time is not solved.

전술한 예들에 있어서, 상승 시간(τr)과는 달리, 전기장-오프 시간(τf)은 인가된 전기장의 크기에 의존하지 않음이 언급되어져야 한다. 따라서 상승 시간은 전기장에 의해서 효과적으로 제어될 수 있지만, 전기장-오프 시간은 전기장에 독립적이다. 전기장-오프 시간은 단지 셀 갭과 같은 셀 특성들과 점성과 고체 기판들에의 배향 규제 강도와 같은 액정 물질들의 파라미터들에 의존한다.In the above examples, it should be mentioned that, unlike the rise time? R , the electric field-off time? F does not depend on the magnitude of the applied electric field. Thus, the rise time can be effectively controlled by the electric field, but the electric field-off time is independent of the electric field. The electric field-off time depends only on the cell properties such as the cell gap and the parameters of the liquid crystal materials such as viscosity and alignment regulating strength to solid substrates.

다른 광학 상태들 간에서 네마틱 액정을 스위칭하는 다른 알려진 방법은, 인가된 전기장과 초기에 변형된 네마틱 액정의 플렉소유전성 벌크 분극 간의 선형 커플링을 이용한다("Flexoelectrically controlled twist texture in a nematic liquid crystal", Dozov 외, J de Phys Lett, 43 (1982), L-365 내지 L-369); 그리고 "A novel polar electrooptic effect in reversely pretilted nematic liquid crystal layers with weak anchoring", Komitov 외, Proceedings of 3rd International Display Research Conference, October 1983, Kobe, Japan).Another known method of switching nematic liquid crystals between different optical states utilizes a linear coupling between the applied electric field and the flake propulsive bulk polarization of the initially modified nematic liquid crystal ("Flexoelectrically controlled twisted texture in a nematic liquid crystal ", Dozov et al., J de Phys Lett, 43 (1982), L-365 to L-369); "A novel polar electrooptic effect in reversely pretilted nematic liquid crystal layers with weak anchoring ", Komitov et al., Proceedings of 3rd International Display Research Conference, October 1983, Kobe, Japan).

WO 2005/071477는 플렉소유전성 액정 벌크 층을 포함하는 액정 장치를 개시하는데, 여기서 기판들에 서로 맞물린 전극 패턴에 의해서 기판들에 실질적으로 평행한 방향으로 불균일한(inhomogeneous) 전기장이 생성된다. 전기장-오프 상태에서 기판들에 평행한 방향으로의 평균 분극 방향이 전기장이 생성되어야 할 방향과 직교한다면 바람직하다. 이 경우에서, 상승 시간 및 하강 시간은 전기장-의존적이고 이로써 전체 응답 시간이 감소한다.WO 2005/071477 discloses a liquid crystal device comprising a flexible inherent liquid crystal bulk layer in which an inhomogeneous electric field is generated in a direction substantially parallel to the substrates by interdigitated electrode patterns on the substrates. It is desirable if the average polarization direction in the direction parallel to the substrates in the electric field-off state is orthogonal to the direction in which the electric field should be generated. In this case, the rise time and the fall time are electric field-dependent, thereby reducing the overall response time.

US 6 160 600는 두 기판들 중 하나 상에 배치된 공통 전극과 표시 전극들을 구비하는 액정 표시 장치를 개시한다. 액정 물질의 지향은 혼성 정렬 네마틱(HAN; hybrid alignment nematic) 유형의 것이다. 이러한 장치에 있어서, 전극이 제공된 기판 근처의 액정 물질은 전기장에의 유전성 커플링에 의해서 스위칭되고 이로써 고 유전율을 가지는 액정 물질을 필요로 한다. 또한 이러한 스위칭 모드는 스위칭의 방향 제어를 허용하지 아니한다.US 6 160 600 discloses a liquid crystal display having common electrodes and display electrodes disposed on one of two substrates. The orientation of the liquid crystal material is of the hybrid alignment nematic (HAN) type. In such an apparatus, the liquid crystal material near the substrate on which the electrodes are provided is switched by dielectric coupling to an electric field, thereby requiring a liquid crystal material having a high dielectric constant. This switching mode also does not allow directional control of the switching.

빗-유사 전극을 포함하는 강유전성 액정(FLC) 표시 장치가 또한 알려져 있다(JP 10-161128).A ferroelectric liquid crystal (FLC) display device including a comb-like electrode is also known (JP 10-161128).

전기적으로 명령되는 표면(ECS; electrically commanded surface)을 사용하여, 셀 기판들을 가로질러 인가되는 전기장에 의해서 네마틱 액정을 인-플레인 스위칭하는 것이 최근에 실현되었다. 공개된 국제 특허 출원 번호 WO 00/03288은 소위 ECS(Electrically Commanded Surfaces) 원리를 개시한다. BACKGROUND OF THE INVENTION [0002] It has recently been realized to in-plane switch nematic liquid crystals by means of an electric field applied across cell substrates, using an electrically commanded surface (ECS). Published International Patent Application No. WO 00/03288 discloses the so-called Electrically Commanded Surfaces (ECS) principle.

ECS 원리에 따르면, 종래의 샌드위치 셀에서 액정 벌크 물질을 한정하는 기판들의 어느 하나 또는 양자의 안쪽 표면(들) 상에 별도의 얇은 카이랄 스메틱 액정 층, 바람직하게는 강유전성(카이랄 스메틱 C 상, SmC*) 액정 폴리머 층이 배치된다.According to the ECS principle, a separate thin chiral smectic liquid crystal layer, preferably ferroelectric (chiral smectic C), is deposited on the inner surface (s) of either or both of the substrates defining the liquid bulk material in a conventional sandwich cell Phase, SmC * ) liquid crystal polymer layer is disposed.

카이랄 스메틱 액정 폴리머 층은 인접한 액정 벌크 물질에 평면 또는 실질적으로 평면인 배향을 강요하는 표면-방향자 정렬 층처럼 작용한다. 보다 구체적으로, 셀을 가로질러 -그리고 이로써 표면-방향자 정렬 층을 가로질러- 외부 전기장을 인가할 때, 별도의 카이랄 스메틱 액정 층에서의 분자들은 스위칭될 것이다. 전기장에 응답하는 동적 표면-방향자 정렬층의 변화는, "1차 표면 스위칭(primary surface switching)"으로서 지칭된다. 1차 표면 스위칭에 의해서 차례로 탄성력(입체적(steric) 커플링)을 통해서 기판들 사이에 한정된 액정 벌크 물질의 벌크 체적 내에 선취된(preferred) 분자 지향의 스위칭이 결과된다. 이러한 2차 스위칭을 "유도된 벌크 스위칭"으로서 지칭한다. 이러한 유도된 벌크 스위칭은 인-플레인 스위칭이다. 따라서 동적 표면-방향자 정렬층에서의 분자 스위칭은 탄성력을 통해서 별도의 표면-방향자 정렬층과 벌크 층 사이의 경계에서 벌크 체적 내로 전 달될 것이고, 이것은 동적 표면-방향자 정렬층에 의해 개재된(mediated) 벌크 체적 분자들의 상대적으로 빠른 인-플레인 스위칭을 결과한다.The chiral smectic liquid crystal polymer layer acts as a surface-to-orientation alignment layer that forces a planar or substantially planar orientation in adjacent liquid crystal bulk materials. More specifically, when applying an external electric field across the cell - and thus across the surface-direction alignment layer, molecules in a separate chiral smectic liquid crystal layer will be switched. The change in the dynamic surface-director alignment layer in response to an electric field is referred to as "primary surface switching." Primary surface switching results in molecular oriented switching within the bulk volume of the liquid crystal bulk material defined between the substrates in turn via elastic forces (steric coupling). This secondary switching is referred to as "induced bulk switching. &Quot; This derived bulk switching is in-plane switching. Thus, molecular switching in the dynamic surface-director alignment layer will be propagated through the elastic force into the bulk volume at the interface between the separate surface-director alignment layer and the bulk layer, resulting in relatively fast in-plane switching of the mediated bulk-volume molecules.

카이랄 스메틱 액정 층, 다시 말해서 동적 표면-방향자 정렬층은 양쪽에서 서로 경사진(synclinic) 또는 서로 반대쪽으로 경사진(anticlinic) 카이랄 스메틱, 예를 들어, 스메틱 C (SmC* 또는 SmCA *), 물질 또는 카이랄 스메틱 A (SmA*) 물질(이것은 소위 랜덤 SmC*을 포함한다)일 수 있다. 따라서 인가된 전기장에 대한 동적 표면-방향자 정렬층의 응답은 각각 강유전성, 반강유전성 또는 상유전성일 수 있다.The chiral smectic liquid crystal layer, i. E. The dynamic surface-director alignment layer, is either synclinic or anticlinic chiral smectic on both sides, for example Smectic C (SmC * or SmC A * ), a material or a chiral smectic A (SmA * ) material (this includes so-called random SmC * ). Thus, the response of the dynamic surface-director alignment layer to the applied electric field may be ferroelectric, antiferroelectric or paraelectric, respectively.

공개된 국제 특허 출원 번호 WO 2003/081326는 액정 벌크 층과 하나 이상의 표면에 영구적으로 부착된 결과로서 상기 벌크 층에 불균일하게 분포된 카이랄 도펀트들을 포함하는 액정 장치를 개시하는데, 이로써 상기 도펀트들은 상기 표면에 인접한 벌크 층의 서브-체적에서 자발 분극을 유도한다. 벌크 층에 걸쳐서 인가된 전기장에 대한 상기 서브-체적 내 벌크 층의 응답은 강유전성, 반강유전성, 또는 상유전성일 수 있다.Published International Patent Application No. WO 2003/081326 discloses a liquid crystal device comprising a liquid crystal bulk layer and chiral dopants that are non-uniformly distributed in the bulk layer as a result of being permanently attached to one or more surfaces, Induces spontaneous polarization in the sub-volume of the bulk layer adjacent to the surface. The response of the bulk layer in the sub-volume to the applied electric field across the bulk layer may be ferroelectric, antiferroelectric, or paraelectric.

액정 장치에서 ECS 층/서브-체적을 사용하는 것은 상대적으로 빠른 인-플레인 스위칭과 높은 영상 대조비를 제공한다. 그런데 대조비를 훨씬 더 향상시키는 것이 바람직하다. 또한, 요구되는 전압들은 다소 높다.The use of ECS layer / sub-volume in a liquid crystal device provides relatively fast in-plane switching and high image contrast ratio. However, it is desirable to further improve the contrast ratio. Also, the voltages required are somewhat higher.

본 발명의 일반적인 목적은 전술한 문제점들을 경감시키고 개선된 액정 장치를 제공하는 것이다. 특히 본 발명의 목적은 높은 대조비와 광시야각을 생성할 수 있고 빠른 인-플레인 스위칭을 나타낼 수 있는 액정 장치를 제공하는 것이고, 보다 구체적으로는 전기-광학 응답의 하강 시간을 줄여서 동영상의 만족스러운 표시를 가능케 하도록 전체 스위칭 시간을 줄이는 것이다.A general object of the present invention is to alleviate the above-mentioned problems and to provide an improved liquid crystal device. In particular, it is an object of the present invention to provide a liquid crystal device capable of producing a high contrast ratio and a wide viewing angle and exhibiting fast in-plane switching, and more particularly, To reduce the overall switching time.

본 발명의 다른 목적은 액정 벌크의 스위칭을 조정하는 임계 전압의 크기를 줄이는 것이고, 다시 말해서, 액정 장치의 구동 전압을 줄이는 것이다. 이것은 특히 휴대폰과 같은 휴대용 어플리케이션들에서 중요하다.Another object of the present invention is to reduce the magnitude of the threshold voltage adjusting the switching of the liquid crystal bulk, in other words, to reduce the driving voltage of the liquid crystal device. This is especially important in portable applications such as mobile phones.

본 발명은 디스플레이들에만 적용되는 것이 아니고 다른 많은 액정 장치들에도 또한 적용될 수 있다.The present invention is not only applicable to displays but also to many other liquid crystal devices.

본 발명의 제1 태양(aspect)에 따르면, 본 발명이 제공하는 액정 장치는: 제1 및 제2 한정(confining) 기판; 상기 기판들 사이에 배치된 액정 벌크 층; 상기 제1 기판의 안쪽면 상에 적용된 제1 전극 패턴; 및 상기 제1 전극 패턴 상에 적용되고, 벌크 표면에서 상기 벌크 층과 상호 작용하도록 배열된 제1 정렬층;을 포함하고, 상기 제1 전극 패턴은 상기 제1 정렬층에 인접한 상기 벌크 층의 제1 서브-체적에 걸쳐서 불균일한 전기장을 생성하도록 배열되되, 상기 전기장은 전계선들의 방향 및 세기에 대하여 불균일하고, 상기 전기장은 상기 제1 정렬층에 걸쳐서도 생성된다. 상기 액정 장치는, 상기 제1 서브-체적 및/또는 상기 제1 정렬층에 포함된 분극 상태에 있는 액정들로서, 상기 액정들의 분극이 (i) 상기 제1 서브-체적 및/또는 상기 제1 정렬층의 외부에서의, 그리고 (ii) 상기 제2 기판에 인접한 상기 벌크 층의 제2 서브-체적 및/또는 상기 제2 기판 상에 배열된 제2 정렬층 외부에서의, 상기 벌크 층의 어떤 가능한 유사 액정 분극보다 더 강한 액정들을 더 포함하고; 적어도 부분적으로 상기 전기장 및 상기 분극 간의 커플링에 의해서, 상기 제1 서브-체적 및/또는 상기 제1 정렬층에 포함된 분극 상태에 있는 액정들이 스위칭되어서, 탄성력에 의해서 상기 벌크 층의 액정들의 스위칭이 성취된다.According to a first aspect of the present invention, a liquid crystal device provided by the present invention comprises: a first and a second confining substrate; A liquid crystal bulk layer disposed between the substrates; A first electrode pattern applied on an inner surface of the first substrate; And a first alignment layer applied on the first electrode pattern and arranged to interact with the bulk layer at a bulk surface, wherein the first electrode pattern comprises a first electrode layer of the bulk layer adjacent the first alignment layer, 1 sub-volume, wherein the electric field is non-uniform with respect to the direction and intensity of the electric lines, and the electric field is also generated across the first alignment layer. The liquid crystal device according to any one of the preceding claims, wherein the liquid crystal device comprises liquid crystals in a polarized state included in the first sub-volume and / or the first alignment layer, wherein the polarization of the liquid crystals comprises (i) And (ii) a second sub-volume of the bulk layer adjacent to the second substrate and / or a second sub-volume of the bulk layer outside the second alignment layer arranged on the second substrate, Further comprising liquid crystals stronger than quasi liquid crystal polarization; The liquid crystals in the first sub-volume and / or in the polarization state contained in the first alignment layer are switched, at least in part, by coupling between the electric field and the polarization so that the switching of the liquid crystals of the bulk layer Is accomplished.

후술하는 본 발명에 대한 상세한 성명으로부터 본 발명의 다른 태양들, 특징들 및 잇점들이 분명해질 것이다.Other aspects, features, and advantages of the present invention will become apparent from the detailed description of the invention that follows.

도 1은 본 발명에 따른 장치에서 실행을 위한 서로 맞물린 전극 패턴을 나타내는 개략도이다.1 is a schematic diagram showing interdigitated electrode patterns for execution in an apparatus according to the invention;

도 2는 도 1에 도시된 서로 맞물린 전극 패턴에 의해서 생성되는 인-플레인 전기장을 나타내는 개략적인 단면도이다.2 is a schematic cross-sectional view showing an in-plane electric field generated by interdigitated electrode patterns shown in FIG.

도 3은 본 발명에 따른 장치에서 프린지 전기장을 생성하는 빗-유사 전극을 포함하는 전극 구조를 나타내는 개략적인 단면도이다.3 is a schematic cross-sectional view illustrating an electrode structure including a comb-like electrode for generating a fringe electric field in an apparatus according to the present invention.

도 4 내지 도 14, 도 16 및 도 17은 본 발명에 따른 장치에서 정렬층의 배향 규제(anchoring) 특성들 및/또는 표면 지형(topography)에 의해서 기판 표면들의 하나에서 플렉소유전성 분극이 어떻게 유도될 수 있는지를 나타내는 개략적인 단면도들이다.Figures 4 to 14, 16 and 17 illustrate how flexible inherent polarization in one of the substrate surfaces is induced by the anchoring properties of the alignment layer and / or surface topography in the device according to the present invention, ≪ / RTI >

도 15는 본 발명에 따른 장치에서 정렬층들의 배향 규제 특성들 및/또는 표면 지형에 의해서 각각의 기판의 안쪽 표면에서 플렉소유전성 분극이 어떻게 유도될 수 있는지를 나타내는 개략적인 단면도이다.Figure 15 is a schematic cross-sectional view showing how flexion pristine polarization can be induced at the inner surface of each substrate by the alignment control characteristics of the alignment layers and / or the surface topography in an apparatus according to the present invention.

도 18 및 도 19는 본 발명에 따른 장치에서 다수의 셀들에서 장치 간격을 분할하는 벽에 의해서 플렉소유전성 분극이 어떻게 유도될 수 있는지를 나타내는 개략적인 단면도들이다.FIGS. 18 and 19 are schematic cross-sectional views illustrating how the flake inherent polarization can be induced by a wall dividing device spacing in a plurality of cells in an apparatus according to the present invention.

도 20 내지 도 25는 혼성 정렬(HAN; hybrid alignment)을 구비하는 네마틱 벌크 층과 서로 맞물린 전극들을 포함하는 본 발명에 따른 장치의 성능과 구조를 나타낸다.FIGS. 20-25 illustrate the performance and structure of an apparatus according to the present invention comprising a nematic bulk layer with hybrid alignment (HAN) and interdigitated electrodes.

도 26 내지 도 31은 역 혼성 정렬(reversed hybrid alignment)을 구비하는 네마틱 벌크 층과 서로 맞물린 전극들을 포함하는 본 발명에 따른 장치의 성능과 구조를 나타낸다.Figures 26-31 illustrate the performance and structure of an apparatus according to the present invention including electrodes meshed with a nematic bulk layer with reversed hybrid alignment.

도 32 내지 도 36은 강유전성 정렬층과 서로 맞물린 전극들을 포함하는 본 발명에 따른 장치의 성능과 구조를 나타낸다.32 to 36 show the performance and structure of an apparatus according to the present invention including electrodes interdigitating with a ferroelectric alignment layer.

도 37 내지 도 44는 역 혼성 정렬을 구비하는 네마틱 벌크 층과 프린지 전기장을 생성하는 전극 패턴을 포함하는 본 발명에 따른 장치의 성능과 구조를 나타낸다.37-44 illustrate the performance and structure of an apparatus according to the present invention comprising a nematic bulk layer with an inverse hybrid alignment and an electrode pattern generating a fringe field.

도 45 내지 도 50 및 도 53 내지 도 55는 강유전성 정렬층과 프린지 전기장을 생성하는 전극 패턴을 포함하는 본 발명에 따른 장치의 성능과 구조를 나타낸다.FIGS. 45-50 and FIGS. 53-55 illustrate the performance and structure of an apparatus according to the present invention, including an electrode pattern to produce a ferroelectric alignment layer and a fringe field.

도 51 및 도 52는 강유전성 정렬층과 전체 벌크에 걸쳐서 전기장을 생성하는 전극 패턴을 포함하는 본 발명에 따른 장치의 성능과 구조를 나타낸다.Figures 51 and 52 illustrate the performance and structure of an apparatus according to the present invention including an electrode pattern that produces an electric field across the ferroelectric alignment layer and the bulk.

도 56 내지 도 58 및 도 60은 본 발명에 따른 장치에서 프린지 전기장을 생성하는 전극 패턴에서 사용되는 탑 전극 구조들의 실시예들을 나타낸다.56 to 58 and 60 show embodiments of top electrode structures used in an electrode pattern for generating a fringe electric field in an apparatus according to the present invention.

도 59는 기판들에 대하여 수직으로 지향된 네마틱으로 채워진 프린지 전기장을 생성하는 전극 패턴을 포함하는 장치의 실시예를 나타낸다.59 shows an embodiment of an apparatus comprising an electrode pattern for generating a nematic filled fringe field directed perpendicular to the substrates.

본 발명은 액정 장치에 관한 것으로, 상기 액정 장치는,The present invention relates to a liquid crystal device,

유리 또는 플라스틱 기판들과 같은 제1 및 제2 한정(confining) 기판; 상기 기판들 사이에 배치된 액정 벌크 층; 상기 제1 기판의 안쪽면 상에 적용된 제1 전극 패턴; 및 상기 제1 전극 패턴 상에 적용되고, 벌크 표면에서 상기 벌크 층과 상호 작용하도록 배열된 제1 정렬층;을 포함하고,First and second confining substrates, such as glass or plastic substrates; A liquid crystal bulk layer disposed between the substrates; A first electrode pattern applied on an inner surface of the first substrate; And a first alignment layer applied over the first electrode pattern and arranged to interact with the bulk layer at a bulk surface,

상기 제1 전극 패턴은 상기 제1 정렬층에 인접한 상기 벌크 층의 제1 서브-체적에 걸쳐서 불균일한 전기장을 생성하도록 배열되되, 상기 전기장은 전계선들의 방향 및 세기에 대하여 불균일하고, 상기 전기장은 상기 제1 정렬층에 걸쳐서도 생성되고,Wherein the first electrode pattern is arranged to produce a non-uniform electric field over a first sub-volume of the bulk layer adjacent the first alignment layer, the electric field being non-uniform with respect to the direction and intensity of the electric lines, Is also generated over the first alignment layer,

상기 액정 장치는, 상기 제1 서브-체적 및/또는 상기 제1 정렬층에 포함된 분극 상태에 있는 액정들로서, 상기 액정들의 분극(polarization)이 (i) 상기 제1 서브-체적 및/또는 상기 제1 정렬층의 외부에서의, 그리고 (ii) 상기 제2 기판에 인접한 상기 벌크 층의 제2 서브-체적 및/또는 상기 제2 기판 상에 배열된 제2 정 렬층 외부에서의, 상기 벌크 층의 어떤 가능한 유사 액정 분극보다 더 강한 액정들을 더 포함하고; 적어도 부분적으로 상기 전기장 및 상기 분극 간의 커플링에 의해서, 상기 제1 서브-체적 및/또는 상기 제1 정렬층에 포함된 분극 상태에 있는 액정들이 스위칭되어서, 탄성력에 의해서 상기 벌크 층의 액정들의 스위칭이 성취된다.The liquid crystal device according to any one of the preceding claims, wherein the liquid crystal device comprises liquid crystals in a polarization state included in the first sub-volume and / or the first alignment layer, wherein the polarization of the liquid crystals is (i) And (ii) a second sub-volume of the bulk layer adjacent to the second substrate and / or a second sub-volume of the second sub-layer disposed outside the second alignment layer, Further comprising liquid crystals stronger than any possible similar liquid crystal polarization of the liquid crystal; The liquid crystals in the first sub-volume and / or in the polarization state contained in the first alignment layer are switched, at least in part, by coupling between the electric field and the polarization so that the switching of the liquid crystals of the bulk layer Is accomplished.

전술한 액정 장치가 (제1) 전극 패턴 상에 적용된 (제1 ) 정렬층을 포함하는 경우에, 상기 제1 서브-체적이 상기 (제1) 정렬층에 인접함을 유의하여야 한다.It should be noted that in the case where the liquid crystal device described above includes a (first) alignment layer applied on the (first) electrode pattern, the first sub-volume is adjacent to the (first) alignment layer.

전기장이 존재하지 않는 경우(다시 말해서 전기장-프리 조건에서) 상기 서브- 체적의 분극 및/또는 정렬이 존재하는 것이 바람직하다.It is preferred that there is polarization and / or alignment of the sub-volume in the absence of an electric field (i. E. In an electric field-free condition).

본 명세서에서 사용된 용어 "유사 분극(similar polarization)"은, 서브-체적 및/또는 정렬층에서의 분극의 세기 그리고 상기 제1 및 제2 서브-체적들의 및 정렬층의 외부인 상기 벌크 층에서의 분극의 세기를 비교할 때, 동일한 유형의 전기적인 커플링, 다시 말해서 강유전성 또는 플렉소유전성 커플링을 제공하는 분극을 가리킨다.As used herein, the term " similar polarization "refers to the intensity of polarization in sub-volume and / or alignment layers and the intensity of polarization in the bulk layer that is outside of the first and second sub- When comparing the intensities of polarization, it refers to polarization that provides the same type of electrical coupling, i. E., Ferroelectric or flake-inherent coupling.

기판에 인접한 액정 벌크 물질의 서브-체적에서와 같이, 본 명세서에서 사용된 용어 "에 인접한"은 상기 서브-체적이 기판에 가장 가깝게 위치한 벌크 물질의 부분을 포함함을 가리킨다. 이것은 전극 패턴들과 정렬층들과 같은 본 발명에 따른 장치의 부가적인 구성 요소들이 이러한 서브-체적과 기판 사이에 배치되는 가능성을 배제하지 아니한다.As used herein, the term "adjacent to" as in the sub-volume of liquid crystal bulk material adjacent to the substrate indicates that the sub-volume comprises a portion of the bulk material located closest to the substrate. This does not preclude the possibility that additional components of the device according to the invention, such as electrode patterns and alignment layers, are disposed between such sub-volume and the substrate.

상기 정렬층은 수동 정렬층 또는 능동 정렬층 중 하나이다.The alignment layer is one of a passive alignment layer or an active alignment layer.

분극 상태에 있는 상기 액정들이 상기 정렬층에 포함되는 경우에 있어서, 상 기 정렬층운 동적 정렬층으로서 지칭될 수 있는데, 그러면 상기 액정들의 스위칭을 수행하도록 상기 인가된 전기장과 커플링될 것이기 때문이다. 본 발명에 따른 장치는 부가적으로 또는 대안적으로 상기 기판 표면들 중 하나 또는 양자 상에 적용된 수동 정렬층(들)을 포함할 수 있다.In the case where the liquid crystals in a polarized state are included in the alignment layer, they may be referred to as aligned laminar dynamic alignment layers, which will then be coupled with the applied electric field to effect the switching of the liquid crystals. The apparatus according to the present invention may additionally or alternatively comprise a passive alignment layer (s) applied on one or both of the substrate surfaces.

동일한 기판 표면 상에 적용된 전극들을 포함하는 전극 패턴에 의해서 전기장이 생성되기 때문에, 상기 전기장은 전극 패턴을 끼면서(bear) 기판 표면 근처에서 실질적으로 국부화된다. 따라서 전기장은 액정 벌크 층에서 지수함수적으로 약해진다. 또한, 전기장은 기판 표면에 실질적으로 평행한 방향들인 전계선들을 포함하고, 다시 말해서 인-플레인 전기장이 생성된다.Since the electric field is generated by the electrode pattern comprising the electrodes applied on the same substrate surface, the electric field is substantially localized near the substrate surface with the electrode pattern bearing. Therefore, the electric field exponentially weakens in the liquid crystal bulk layer. In addition, the electric field includes electric field lines which are directions substantially parallel to the substrate surface, in other words, an in-plane electric field is generated.

바람직하게는 빗-유사 전극 구조를 포함하는 전극 패턴과 같은, 프린지-전기장 생성 전극들 또는 서로 맞물린 전극들 중 하나를 포함하는 전극 패턴에 의해서 상기 전기장이 생성된다.The electric field is generated by an electrode pattern comprising one of fringe-electric field generating electrodes or interdigitated electrodes, preferably an electrode pattern comprising a comb-like electrode structure.

상기 제1 서브-체적 및/또는 상기 (동적) 정렬층에 포함된 분극 상태에 있는 액정 분자들이 강한 유전율(Δε)을 가지면, 상기 스위칭은 상기 전기장과 상기 분극 간의 커플링에 부가적으로, 전기장에의 유전성 커플링(dielectric coupling) 성분을 (가질 필요는 없지만) 가질 수 있다.If the liquid crystal molecules in the polarization state contained in the first sub-volume and / or the (dynamic) alignment layer have a strong dielectric constant (DELTA epsilon), the switching may be in addition to coupling between the electric field and the polarization, (But need not) have a dielectric coupling component to it.

기판들(3) 중 하나의 안쪽면 상에 적용된 서로 맞물린(interdigitated) 전극들(1 및 2)을 포함하는 전극 패턴이 도 1에 도시되어 있다. 도 2에 도시한 바와 같이, 서로 맞물린 전극들(1 및 2)에 의해서 생성되는 전기장(E)은 전극들(1 및 2) 을 끼면서(bear) 기판 표면에서 실질적으로 국부화된다. 전기장(E)은 상부에 전극들(1 및 2)이 적용된 기판 표면(3)에 실질적으로 평행한 방향인 전계선들을 주로 포함한다. 그러나 전기장(E)은 또한 상부에 전극들(1 및 2)이 적용된 기판 표면(3)에 실질적으로 수직한 것을 포함하는 몇몇 평행하지 않은 방향인 전계선들도 포함한다. 전계선들의 방향은 하나의 전극 갭으로부터 다음의 전극 갭을 지나갈 때 바뀐다. 따라서, 전기장은 전계선들의 방향 (및 그 세기)에 대하여 불균일하다.An electrode pattern comprising interdigitated electrodes 1 and 2 applied on the inner surface of one of the substrates 3 is shown in Fig. As shown in Fig. 2, the electric field E generated by the interdigitated electrodes 1 and 2 is substantially localized at the surface of the substrate bearing the electrodes 1 and 2. The electric field E mainly comprises electric field lines which are in a direction substantially parallel to the substrate surface 3 to which the electrodes 1 and 2 are applied. However, the electric field E also includes some non-parallel directions of the electric field lines, including those substantially perpendicular to the substrate surface 3 to which the electrodes 1 and 2 are applied. The direction of the electric lines change when one electrode gap passes the next electrode gap. Therefore, the electric field is non-uniform with respect to the direction (and intensity thereof) of the electric lines.

본 발명이 속한 기술 분야의 통상의 기술자가 이해할 수 있는 바와 같이, 서로 맞물린 전극들을 포함하는 전극 패턴은 도 1에 도시된 일 형상 외에도 다른 많은 형상들을 가질 수 있다. 서로 맞물린 전극들을 포함하는 모든 전극 패턴들의 공통적인 특징은 전극들이 동일한 기하학적 평면 내에 배치된다는 것이다.As will be appreciated by one of ordinary skill in the art, electrode patterns comprising interdigitated electrodes may have many other shapes besides the shape illustrated in FIG. A common feature of all electrode patterns, including interdigitated electrodes, is that the electrodes are disposed in the same geometric plane.

도 3에는 빗-유사(comb-like) 전극 구조를 포함하는 전극 패턴이 도시되어 있다. 전극 패턴은 기판 표면(5) 상에 배치되고 예를 들어 ITO(indium tin oxide) 층인 제1 전도층(4)(공통 전극 또는 바텀 전극으로도 불린다), 제1 전도층 상에 배치되고 대개 SiOx인 절연층(6), 그리고 절연층의 맨위 상에 배치되고 예를 들어 ITO 층인 제2 전도층(7)(탑 전극으로서도 불린다)을 포함하고, 상기 제2 전도층(7)은 빗-유사 형태를 가진다. 도 3에는 정렬층(8)도 도시되어 있다. 이러한 전극 구조에 의해 생성되는 전기장(플린지 전기장(fringe field))은 전극들(4 및 7)을 끼면서 기판 표면(5) 근처에서 실질적으로 국부화된다. 전기장(E)은 상부에 전극들(4 및 7)이 적용된 기판 표면(5)에 실질적으로 평행한 방향인 전계선(Ex)과 실질 적으로 수직한 방향인 전계선(Ez) 양자를 포함한다(다시 말해서 플린지 전기장은 기판 표면(5)을 따르는 전기장 성분과 기판 표면(5)에 수직한 전기장 성분을 포함한다). 전계선들의 분포와 그 세기는 전극들(4 및 7)의 기하학적 배열과 그 상호 위치에 따라서 달라진다.FIG. 3 shows an electrode pattern including a comb-like electrode structure. The electrode pattern is disposed on the substrate surface 5 and is disposed on the first conductive layer, for example, a first conductive layer 4 (also referred to as a common electrode or a bottom electrode) which is an indium tin oxide (ITO) And a second conductive layer 7 (also referred to as a top electrode) disposed on the top of the insulating layer and being an ITO layer, for example, and the second conductive layer 7 is a comb-like . Alignment layer 8 is also shown in Fig. The electric field (fringe field) produced by this electrode structure is substantially localized near the substrate surface 5 with the electrodes 4 and 7 interposed therebetween. The electric field E includes both the electric line Ez which is a direction substantially perpendicular to the electric line Ex which is a direction substantially parallel to the substrate surface 5 to which the electrodes 4 and 7 are applied (In other words, the fringe electric field includes an electric field component along the substrate surface 5 and an electric field component perpendicular to the substrate surface 5). The distribution of the front lines and their intensity depend on the geometry of the electrodes 4 and 7 and their mutual position.

프린지 전기장을 생성하는 전극 패턴의 다른 유형은 기판 표면 상에 배치된 제1 전도층(바텀 전극)과, 제1 전도층 상에 배치된 절연층과, 그리고 상기 절연층 상에 배치되고 개구들을 구비하는 제2 전도층(탑 전극)을 포함한다. 상기 제2 전도층은 도 56에 도시된 바와 같거나 이와 유사한 구조를 가질 수 있다. 도 56a는 6각형 개구들을 구비하는 탑 전극 구조를 나타낸다. 도 56b는 원형 스팟들 형태의 개구들을 구비하는 탑 전극 구조를 나타내고, 도 56c는 사각형 개구들을 구비하는 탑 전극 구조를 나타낸다. 본 발명이 속한 기술 분야의 통상의 기술자가 이해할 수 있는 바와 같이, 탑 전극은 도 56에 도시된 것들과는 다른 많은 형태들을 취할 수 있다. 이러한 유형의 전극 패턴은 광시야각 영상들을 표시하기에 이롭다. 도 56에 도시된 실시예들 중 어떤 것에 따른 전극 패턴에 의해 얻어지는 전기장은 기판 표면에의 수직선을 따르고 개구의 중심을 거쳐서 연장되는 복수의 대칭축들을 가질 것이다. 전기장의 국부적인 대칭성 때문에, 그리고 이로써 액정 정렬의 국부적인 대칭성 때문에, 이러한 전극 패턴을 가지는 장치는 시야각과 무관한 방향 및 우수한 광시야각을 가질 것이다.Another type of electrode pattern that creates a fringe field is a first conductive layer (a bottom electrode) disposed on a substrate surface, an insulating layer disposed on the first conductive layer, and an insulating layer disposed on the insulating layer and having openings And a second conductive layer (a top electrode). The second conductive layer may have a structure as shown in FIG. 56 or a similar structure. 56A shows a top electrode structure having hexagonal openings. Figure 56b shows a top electrode structure with openings in the form of circular spots and Figure 56c shows a top electrode structure with square openings. As can be appreciated by one of ordinary skill in the art, the top electrode may take many forms other than those shown in FIG. This type of electrode pattern is advantageous for displaying wide viewing angle images. The electric field obtained by the electrode pattern according to any of the embodiments shown in Fig. 56 will have a plurality of symmetry axes extending along the vertical line to the substrate surface and extending through the center of the aperture. Because of the local symmetry of the electric field, and thus due to the local symmetry of the liquid crystal alignment, the device with such an electrode pattern will have an orientation independent of the viewing angle and an excellent viewing angle.

도 57 및 도 58은 각각 전기장-오프 및 전기장-온 상태에서 액정 표시 장치의 하나의 기판 표면(63)에서의 액정 벌크 분자들(62)의 지향을 나타내는데, 여기 서 액정 표시 장치는 수직 배향을 촉진하는 정렬층(미도시)과, 양의 유전 이방성을 나타내는 네마틱 액정 벌크 층(62)과, 프린지-전지장 생성 전극 패턴을 포함하고, 상기 프린지 전기장 생성 전극 패턴은 상기 기판 표면(63) 상에 배치된 바텀 전극(64)과 상기 바텀 전극 상에 배치된 절연층(65)과 원형 스팟들 형태인 개구들을 구비하는 탑 전극(66)을 포함한다.57 and 58 show the orientation of the liquid crystal bulk molecules 62 on one substrate surface 63 of the liquid crystal display device in the electric field-off and electric field-on states, respectively, wherein the liquid crystal display has a vertical orientation A nematic liquid crystal bulk layer 62 exhibiting a positive dielectric anisotropy and a fringe-to-disturbance generating electrode pattern, the fringe field generating electrode pattern comprising an alignment layer (not shown) And a top electrode 66 having an insulating layer 65 disposed on the bottom electrode and openings in the form of circular spots.

도 57 및 도 58에서의 장치 구조는 음의 유전 이방성을 나타내는 네마틱 액정 벌크 층을 구비하는 경우에도 또한 적용될 수 있다.The device structure in Figs. 57 and 58 can also be applied to the case of having a nematic liquid crystal bulk layer exhibiting negative dielectric anisotropy.

도 59a는 도 38의 빗-유사 전극 구조를 이용하는 장치의 측면도를 나타내는데, 액정 벌크 분자들이 수직 배향되어 있다.59A shows a side view of an apparatus using the comb-like electrode structure of FIG. 38, wherein liquid crystal bulk molecules are vertically oriented.

도 59b는 도 38 및 도 58에서의 전극 구조의 측면도를 나타내고 또한 전기장-온 상태에서 전계선들의 불균일한 전기장 분포를 나타낸다.FIG. 59B shows a side view of the electrode structure in FIGS. 38 and 58 and also shows a non-uniform electric field distribution of the electric lines in the electric-on state. FIG.

도 59a는 기판(63)의 안쪽 표면 상에 형성된 전극 구조를 포함하는 장치를 나타낸다. 액정 벌크 층의 분자들은 기판(63 및 69) 상에 배치된 정렬층(70 및 68)에 의하여 기판 표면에 대하여 수직하게 지향된다. 전극 구조는 불균일한 전기장(프린지 전기장)(도 59b)를 생성한다. 만약 액정 물질이 양의 유전 이방성을 가진다면(Δε>0), 전기장이 셀에 적용되었을 때, 액정 벌크의 분자들은 전계선들을 따르도록 지향되려 한다. 그런데, 이것으로 인하여 전극 패턴 부근의 서브-체적에서 주기적인 스플레이-벤드(splay-bend) 탄성 변형들이 결과될 것이고, 액정 벌크 물질이 플렉소유전성 분극성(flexoelectrical polarizability)을 가진다면, 이것은 차례로 플렉소유전성 분극을 발생시킨다. 적용된 전기장이 적절한 형태와 극성을 가진다면, 전기장과 플렉소유전성 분극의 커플링은 셀의 스위칭 시간을 줄일 수 있다.59A shows an apparatus including an electrode structure formed on the inner surface of the substrate 63. Fig. The molecules of the liquid crystal bulk layer are oriented perpendicular to the substrate surface by alignment layers 70 and 68 disposed on the substrates 63 and 69. The electrode structure produces a non-uniform electric field (fringe electric field) (Figure 59b). If the liquid crystal material has a positive dielectric anisotropy (Δε> 0), when the electric field is applied to the cell, the molecules of the liquid crystal bulk will tend to follow the electric field lines. However, this will result in periodic splay-bend elastic deformations in the sub-volume near the electrode pattern, and if the liquid crystal bulk material has flexoelectrical polarizability, Owing to inherent polarization. If the applied electric field has the proper shape and polarity, coupling of the electric field and the flake inherent polarization can reduce the switching time of the cell.

도 59a에 도시된 장치는 음의 유전 이방성을 가지는(Δε<0) 네마틱 액정 벌크 층을 구비하는 경우에도 또한 적용될 수 있다.The device shown in Fig. 59A can also be applied to the case of having a nematic liquid crystal bulk layer having negative dielectric anisotropy (DELTA epsilon < 0).

도 60은 전기장-온 상태에 있는 양면 장치에서 액정 벌크 분자들의 지향을 나타낸다.Figure 60 shows the orientation of liquid crystal bulk molecules in a double sided device in an electric-on state.

본 발명에 따른 장치는 단면 장치 또는 양면 장치 중 어느 하나에 적용될 수 있음을 유의해야 한다.It should be noted that the apparatus according to the present invention can be applied to either a cross-sectional device or a double-side device.

본 발명에 따른 장치의 단면 장치에 관한 실시예에서, 기판들의 하나만이 그 안쪽면 상에 적용된 전극 패턴을 포함한다.In an embodiment of the cross-sectional device of the device according to the invention, only one of the substrates comprises an electrode pattern applied on its inner surface.

본 발명에 따른 장치의 양면 장치에 관한 실시예에서, 두 기판들 양자가 각각의 안쪽면 상에 적용된 전극 패턴을 포함한다. 따라서 이러한 장치에 있어서, 제2 전극 패턴 또는 상기 제2 전극 패턴 상에 적용된 제2 정렬층에 인접한 벌크 층의 제2 서브-체적에 걸쳐서도 불균일한 전기장을 생성하도록, 다른 기판의 안쪽면 상에 제2 전극 패턴이 적용되는데, 여기서 상기 전기장은 전계선들의 방향 및 그 세기에 대하여 불균일하다.In an embodiment of the double-sided device of the device according to the invention, both substrates include an electrode pattern applied on each inner side. Therefore, in such an apparatus, it is desirable to provide a method of forming an electrode pattern on an inner surface of another substrate so as to generate a non-uniform electric field over a second sub-volume of the bulk layer adjacent to the second electrode layer, A second electrode pattern is applied where the electric field is non-uniform with respect to the direction and intensity of the electric lines.

두 기판들 상에 적용된 동일한 유형의 서로 맞물린 전극들을 포함하는 본 발명에 따른 장치(양면 장치의 실시예)에 있어서, 제1 기판 상에 적용된 전극들의 제1 기판 표면을 따르는 지향이 제2 기판 상에 적용된 전극들의 제2 기판 표면을 따르는 지향에 대하여 각을 이루는 것이 특히 바람직하다. 이러한 유형의 장치에 의 하면 표시 장치의 시야각이 상당히 증가한다.In an apparatus (embodiment of the double-side apparatus) according to the present invention comprising electrodes of the same type intermeshed applied on two substrates, the orientation along the first substrate surface of the electrodes applied on the first substrate is oriented on the second substrate Is angled relative to the orientation of the electrodes applied to the second substrate surface. This type of device significantly increases the viewing angle of the display device.

두 기판들 상에 적용된 도 1에 도시한 바와 같은 유형의 서로 맞물린 전극들을 포함하는 본 발명에 따른 장치에 있어서, 제2 기판 표면을 따라서 배열된 전극들의 방향에 대하여 실질적으로 수직한 방향으로 제1 기판 표면을 따라서 제1 기판 상의 전극들이 배열되는 것이 특히 바람직하다.In an apparatus according to the invention comprising interdigitated electrodes of the type shown in Figure 1 applied on two substrates, the first and second substrates are arranged in a direction substantially perpendicular to the direction of the electrodes arranged along the second substrate surface, It is particularly preferred that the electrodes on the first substrate are arranged along the surface of the substrate.

나아가, 본 발명에 따른 장치의 양면 장치의 실시예에 있어서, 상기 전극 패턴들 또는 상기 전기 패턴들 상에 적용된 정렬층 각각에 인접한 각각의 서브-체적(제1 및 제2 서브-체적, 각각)이 분극 상태에서 적용된 전기장과 강유전성 또는 플렉소유전성 커플링을 나타내는 액정들을 포함하는 것이, 바람직하다. 이러한 경우에, 상기 서브-체적(들) 및/또는 정렬층(들) 각각에서의 분극은 상기 서브-체적(들) 및/또는 정렬층(들) 외부에서의 벌크 층의 어떤 가능한 유사한 액정 분극보다 더 강하다. 그러나 각각의 서브-체적 및/또는 정렬층에서의 분극 세기는 서로와 비교하여 다를 수 있음을 유의해야 한다.Further, in an embodiment of the double-sided device of the device according to the invention, each sub-volume (first and second sub-volumes, respectively) adjacent each of the electrode patterns or the alignment layers applied on the electric patterns, It is preferred to include liquid crystals exhibiting an applied electric field and ferroelectric or flake-inherent coupling in this polarization state. In this case, the polarization in each of the sub-volume (s) and / or the alignment layer (s) can be controlled by any possible liquid crystal polarization of the bulk layer outside the sub-volume (s) and / It is stronger than. It should be noted, however, that the polarization intensities in each sub-volume and / or in the alignment layer may be different compared to each other.

보다 구체적으로, 상기 서브-체적 및/또는 상기 정렬층에 포함된 분극 상태에 있는 상기 액정들은 자발 분극(spontaneous polarisation) 또는 유도된 자발 분극을 포함하는 유도된 분극 중의 하나를 나타낸다.More specifically, the liquid crystals in the sub-volume and / or in the polarization state contained in the alignment layer represent one of the induced polarization, including spontaneous polarization or induced spontaneous polarization.

특히, 상기 서브-체적 및/또는 상기 정렬층에서의 분극과 상기 적용된 전기장 사이의 커플링은 강유전성, 반강유전성, 상유전성(paraelectric) 또는 플렉소유전성 중의 하나이다.In particular, the coupling between the sub-volume and / or the polarization in the alignment layer and the applied electric field is one of ferroelectricity, antiferroelectricity, paraelectric or flake inheritance.

본 발명의 제1 실시예 그룹에서, 상기 정렬층은 SmC*, SmCA *, 또는 SmA*와 같은 카이랄(chiral) 스메틱(Sm*) 액정 물질을 포함한다.In the first group of embodiments of the present invention, the alignment layer comprises a chiral smectic (Sm * ) liquid crystal material such as SmC * , SmC A * , or SmA * .

스메틱 액정 구조는 인접한 스메틱 층들에 배치된 액정 분자들을 포함한다. 스메틱 A 및 스메틱 C 상들은 이러한 "레이어드(layered)" 액정들의 가장 중요한 두 전형들(representatives)이다. 나아가, 스메틱 액정 분자들은 비카이랄(achiral)(예를 들어, SmA, SmC 또는 SmCA) 또는 카이랄(예를 들어, SmC*, SmCA *, 또는 SmA*)일 수 있는데, 여기서 용어 카이랄은 거울 대칭의 결핍을 의미한다.The smectic liquid crystal structure includes liquid crystal molecules disposed in adjacent smectic layers. Smectic A and smectic C phases are the two most important representations of these "layered" liquid crystals. Further, the smectic liquid crystal molecules can be achiral (e.g., SmA, SmC or SmCA) or chiral (e.g., SmC * , SmC A * , or SmA * ), Means a deficiency of mirror symmetry.

틸트된 카이랄 스메틱 액정은 하나의 스메틱 층으로부터 다음 스메틱 층까지 가면서 원뿔에서(in a cone) 회전하는 방향자를 구비한다. 원뿔의 꼭지각 θ=2β는 전형적으로 약 45°일 수 있다. 이로써, 나선 축이 상기 원뿔의 축에 평행하고 스메틱 층들에 수직한 채로, 층들을 가로지르는 나선 텍스쳐(helix texture)가 형성된다. 그런데, 그러면 방향자에 커플링된 국부적인 자발 분극(Ps)이 또한 동일한 주기 또는 피치를 가진 채로 나선 형태로 회전할 것이다. 이러한 국부적인 분극의 나선 구조는 국부적인 분극이 자기-상쇄적임(self-cancelling)을 의미하고, 다시 말해서, 벌크 액정은 어떤 거시적인 분극도 나타내지 않을 것이다.A tilted chiral smectic liquid crystal has a director that rotates in a cone from one smectic layer to the next. The apex angle θ = 2β of the cone can typically be about 45 °. Thereby, a helix texture is formed across the layers, with the helical axis parallel to the axis of the cone and perpendicular to the smectic layers. However, the local spontaneous polarization (Ps) coupled to the director will then also rotate in a spiral form with the same period or pitch. This spiral structure of local polarization means that local polarization means self-cancellation, in other words, bulk liquid crystal will not exhibit any macroscopic polarization.

스메틱 A 상 구조에서, 분자들의 평균 방향은 스메틱 층 노멀(smectic layer normal)에 평행하고(β = 0°), 다시 말해서 분자들은 스메틱 층 노멀을 따라서 ㅈ 지향된다. 전기장이 카이랄 스메틱 A(SmA*) 액정 구조에 인가된다면, 인가된 전기장에 대한 응답은 소위 상유전성 응답이 될 것이다.In the smectic A phase structure, the average direction of the molecules is parallel to the smectic layer normal (β = 0 °), that is, the molecules are oriented along the smectic layer normal. If the electric field is applied to a chiral smectic A (SmA * ) liquid crystal structure, the response to the applied electric field will be a so-called phase dielectric response.

스메틱 C 상 구조에서, 분자들은 스메틱 층 노멀에 대하여 각 β(전형적으로 약 22.5°)를 이루며 기울어진다.In the smectic C phase structure, the molecules are tilted at an angle β (typically about 22.5 °) with respect to the smectic layer normal.

양쪽에서 서로 경사진 스메틱(synclinic smectic), 예를 들어, 스메틱 C 액정 구조에서, 두 인접한 스메틱 층들의 분자들은 스메틱 층 노멀에 대하여 동일한 방향으로 틸트된다. 전기장이 양쪽에서 서로 경사진 카이랄 스메틱 예를 들어 스메틱 C* (SmC*) 액정 구조에 인가되면, 인가된 전기장에 대한 응답은 소위 강유전성 응답이 될 것이다.In a synclinic smectic, for example, a smectic C liquid crystal structure, the molecules of two adjacent smectic layers are tilted in the same direction with respect to the smectic layer normals. If the electric field is applied to a chiral smectic, eg, smectic C * (SmC * ) liquid crystal structure that is tilted at both sides, the response to the applied electric field will be a so-called ferroelectric response.

서로 반대쪽으로 경사진 스메틱(anticlinic smectic), 예를 들어, 스메틱 CA, 액정 구조에서, 두 인접한 스메틱 층들의 분자들은 스메틱 층 노멀에 대하여 반대 방향으로 틸트된다. 전기장이 서로 반대쪽으로 경사진 카이랄 스메틱, 예를 들어, 스메틱 CA (SmCA *) 액정 구조에 인가된다면, 소위 반강유전성 응답이 발생할 것이다. 그런데, 인가된 전기장이 특정한 임계치를 넘어서면, 서로 반대쪽으로 경사진 구조는 서로 경사진 구조로 변형될 것이고, 다시 말해서, 인가된 전기장에 대한 강유전성 응답이 제공될 것이다.Tilted smectic (anticlinic smectic) to the opposite side each other, for example, smectic C A, in the liquid crystal structure, the molecules of two adjacent smectic layers are tilted in the opposite direction with respect to the smectic layer normal. A chiral smectic in which the electric field is inclined to the opposite side, for example, smectic C A (SmC A * ) liquid crystal structure, a so-called anti-ferroelectric response will occur. By the way, if the applied electric field exceeds a certain threshold, the structures inclined opposite to each other will be deformed into a mutually inclined structure, in other words, a ferroelectric response to the applied electric field will be provided.

따라서, 이러한 본 발명에 따른 장치의 제1 그룹의 실시예들에 있어서, 정렬층에서의 상기 분극과 상기 인가된 전기장 사이의 커플링은 강유전성, 반강유전성 또는 상유전성, 보다 바람직하게는 강유전성일 수 있다. 도입부에서 설명한 바와 같이, 이러한 카이랄 스메틱 정렬층에서의 분자들의 1차 스위칭(primary switching)에 의하여 탄성력(입체적(steric) 커플링)을 통해서 벌크층에서의 액정들의 분자 지향의 유도된 스위칭이 결과된다.Thus, in embodiments of this first group of devices according to the present invention, the coupling between the polarization and the applied electric field in the alignment layer may be ferroelectric, antiferroelectric or paraelectric, more preferably ferroelectric have. As explained in the introduction, molecular directed directed switching of liquid crystals in the bulk layer through elastic force (steric coupling) by primary switching of molecules in such a chiral smectic alignment layer Results.

본 발명에 따른 장치의 이러한 그룹의 실시예들에서 카이랄 스메틱 정렬층이 양쪽에서 서로 경사진 카이랄 스메틱, 예를 들어, 스메틱 C(SmC*), 액정 물질, 특히 양쪽에서 서로 경사진 카이랄 스메틱 C(SmC*) 액정 폴리머(강유전성 액정 폴리머(FLCP)로서도 불린다)를 포함하는 것이 바람직하다.In embodiments of this group of devices according to the present invention, the chiral smectic alignment layer is a chiral smectic, for example, smectic C (SmC * ), liquid crystal material, Photochromatic C (SmC * ) liquid crystal polymer (also referred to as ferroelectric liquid crystal polymer (FLCP)).

정렬층의 FLCP와 같은 카이랄 스메틱 액정 물질은 벌크 층의 액정 물질에서 불용성인 것이 바람직하다. 특히 정렬층의 액정 물질이 벌크 층의 액정 물질의 물성들에 영향을 미치거나 그와 반대로 영향을 미쳐서는 아니된다.The chiral smectic liquid crystal material such as FLCP of the alignment layer is preferably insoluble in the liquid crystal material of the bulk layer. In particular, the liquid crystal material of the alignment layer should not affect the properties of the liquid crystal material of the bulk layer or vice versa.

이러한 제1 그룹의 실시예들에서, 벌크 층이 카이랄 또는 비카이랄 네마틱 또는 스메틱 액정 물질, 보다 바람직하게는 0이거나 매우 작은 양이나 음의 유전 이방성, 즉 Δε

Figure 112009058995829-pct00001
0을 가지는 네마틱 또는 스메틱 액정 물질을 포함하는 것이 바람직하다. 따라서, 액정 물질은 인가된 전기장과 실질적으로 어떤 유전성 커플링도 나타내지 아니한다.In this first group of embodiments, the bulk layer is a chiral or non-chiral nematic or smectic liquid crystal material, more preferably zero or very small positive or negative dielectric anisotropy,
Figure 112009058995829-pct00001
0 &lt; / RTI &gt; Thus, the liquid crystal material does not exhibit substantially any dielectric coupling with the applied electric field.

벌크 층이 비카이랄 스메틱 액정 물질을 포함하는 경우에, 벌크 층의 스메틱 층들이 정렬층의 스메틱 층들에 실질적으로 평행한 것이 적절할 수 있다.In the case where the bulk layer comprises a bicaralamic liquid crystal material, it may be appropriate that the smectic layers of the bulk layer are substantially parallel to the smectic layers of the alignment layer.

나아가, 정렬층의 스메틱 층들이 인가된 전기장에 실질적으로 평행하게 지향 되는 것이 바람직하다.Furthermore, it is desirable that the smectic layers of the alignment layer be oriented substantially parallel to the applied electric field.

본 발명에 따른 이러한 제1 그룹의 실시예들에서 전술한 정렬층은 동적 정렬층으로서도 불릴 수 있는데, 인가된 전기장에 의해서 영향을 받고 상기 전기장에 커플링되기 때문이다.In this first group of embodiments according to the present invention, the alignment layer described above may also be referred to as a dynamic alignment layer, because it is affected by the applied electric field and is coupled to the electric field.

본 발명의 이러한 제1 그룹의 실시예들에 따른 장치는 또한 상기 동적 정렬층 밑에 수동 정렬층을 포함하여서, 상기 수동 정렬층이 상기 동적 정렬층에 대하여 선취된(preferred) 정렬 방향을 제공할 수 있다.An apparatus according to this first group of embodiments of the present invention may also include a passive alignment layer under the dynamic alignment layer so that the passive alignment layer may provide an alignment direction preferred for the dynamic alignment layer have.

실시예 3 및 실시예 4에서 설명하는 바와 같이, FLCP와 같은 카이랄 스메틱 액정 분자를 포함하는 정렬층을 구비하는 본 발명에 따른 장치에 있어서, 플렉소유전성 벌크 분극이 유도된다.In an apparatus according to the present invention having an alignment layer comprising chiral smectic liquid crystal molecules such as FLCP, as described in Examples 3 and 4, the flake inherent bulk bulk polarization is induced.

또한, 이러한 그룹의 실시예들에서, 상부에 적용된 정렬층과 함께 전극 패턴을 끼는 기판 표면에 인접한 액정 벌크 분자들은 마주보는 기판 표면에 인접한 액정 벌크 분자들보다 더 높은 분자 프리틸트(pretilt)를 나타내는 것이 바람직하다고 발견되었다.Further, in embodiments of this group, the liquid crystal bulk molecules adjacent to the substrate surface that sandwich the electrode pattern with the alignment layer applied thereon exhibit a higher molecular pretilt than the liquid crystal bulk molecules adjacent the opposing substrate surface .

자발 분극을 나타내는 전술한 정렬층을 어떻게 제공하는 방법에 대한 추가적인 정보에 대하여 WO 00/03288를 참조할 수 있다.Reference may be made to WO 00/03288 for further information on how to provide the aforementioned alignment layer exhibiting spontaneous polarization.

본 발명의 제2 그룹의 실시예들은, 상기 제1 서브-체적에서 하나 이상의 표면에 영구적으로 부착되는 것과, 이로써 상기 제1 서브-체적 내에 하나 이상의 키랄성-연관 물성들의 국부적인 증가를 유도하는 것(본 명세서에서 키랄 성(chirality)의 효과(들)로서도 불린다)의 결과로서, 벌크 층에 카이랄 도펀트들이 불균일하게 분포되고, 상기 표면에서 최대이고 상기 표면으로부터 멀어지는 방향으로 감소하는 비균일한 분포를 가지는 자발 분극이 출현하는 것이 결과되는데, 여기서 상기 카이랄 도펀트들은 액정 벌크 층에서 용해가능하다.Embodiments of the second group of the present invention include a method of permanently attaching to one or more surfaces in the first sub-volume, thereby inducing a local increase in one or more chirality-related properties within the first sub- (Also referred to herein as the effect (s) of chirality), the chiral dopants are non-uniformly distributed in the bulk layer and are non-uniformly distributed at a maximum at the surface and decreasing in a direction away from the surface , Wherein the chiral dopants are soluble in the liquid crystal bulk layer.

본 명세서에서 사용된 용어 "용해가능한"은 액정 벌크 층에서 도펀트들이 용해될 수 있음을 의미한다.The term "soluble" as used herein means that the dopants can be dissolved in the liquid crystal bulk layer.

키랄성의 효과의 상기 유도된 증가는 벌크 층의 전체 체적에서 발생하는 것이 아니라 단지 표면에 인접한 그 제한된 영역(서브-영역)에서만 발생한다.The induced increase of the effect of chirality does not occur in the entire volume of the bulk layer but only in its limited region (sub-region) adjacent to the surface.

제2 그룹의 실시예들에서, 벌크 층은 비카이랄 또는 카이랄 네마틱 또는 스메틱 액정 물질, 바람직하게는 SmC와 같은 비카이랄 스메틱 액정 물질, 보다 바람직하게는 0이거나 매우 작은 양이나 음의 유전 이방성, 즉 Δε

Figure 112009058995829-pct00002
0을 가지는 SmC와 같은 비카이랄 스메틱 액정 물질을 포함한다.In the second group of embodiments, the bulk layer is a non-curable or chiral nematic or smectic liquid crystal material, preferably a non-cical smectic liquid crystal material such as SmC, more preferably a zero or very small positive or negative The dielectric anisotropy, i.e.,
Figure 112009058995829-pct00002
0, &lt; / RTI &gt; such as SmC.

이러한 그룹의 실시예들의 실시예적인 예로서, 벌크 층은 비카이랄 스메틱 C 액정 물질을 포함할 수 있다. 서브-영역에서, 비카이랄 스메틱 C는 비카이랄 스메틱 C에서 용해가능하고 상기 서브-체적에서의 표면에 영구적으로 부착되는 카이랄 도펀트들에 의해서 도핑된다. 상기 도펀트들은 서브-체적 내 액정 벌크 물질에서 키랄성을 유도하고 이로써 키랄성 효과(들)의 증가를 유도한다. 유도된 키랄성은 차례로 강유전성 특성들을 제공하는 서브-체적 내 자발 분극을 결과한다. 도핑되는 서브-영역의 실제 체적과, 키랄성과 자발 분극을 나타내는 서브 체적은 다소 달라질 수 있는데, 도펀트 분자들이 또한 도펀트들로부터 특정한 거리를 두고 키랄성 을 유도할 것이기 때문이다. 상기 전기장을 상기 유도된 자발 분극을 나타내는 서브 체적에 걸쳐 인가함으로써, 인가된 전기장에의 직접 강유전성 커플링에 의해서 분자들이 매우 빠르게 스위칭될 것이다. 이러한 빠른 강유전성 스위칭은 차례로 서브-체적 외부의 벌크 분자들의 빠른 스위칭을 결과하는데, 벌크 체적의 인접한 분자들과 표면 서브-영역에서의 분자들 간의 탄성 커플링 때문이다.As an illustrative example of embodiments of this group, the bulk layer may comprise a bicaralamic C liquid crystal material. In the sub-region, the bicarylsymatic C is doped by chiral dopants that are soluble in the noncaramic C and are permanently attached to the surface in the sub-volume. The dopants induce chirality in the sub-bulk liquid crystal bulk material and thereby induce an increase in chirality effect (s). The induced chirality results in sub-volumetric spontaneous polarization which, in turn, provides ferroelectric properties. The actual volume of the doped sub-region and the sub-volume representing the chirality and spontaneous polarization may be somewhat different, since the dopant molecules will also induce chirality at a certain distance from the dopants. By applying the electric field over the sub-volume representing the induced spontaneous polarization, molecules will switch very quickly by direct ferroelectric coupling to the applied electric field. This fast ferroelectric switching in turn results in fast switching of bulk molecules outside the sub-volume, due to the elastic coupling between molecules in the bulk volume and adjacent molecules in the surface sub-region.

카이랄 도펀트들은 표면에 영구적으로 부착되어서, 이것은 벌크 체적에서 자유로이 벗어나는 것이 막아지는 방식으로 도펀트들이 표면에 결합(bond)되는 것으로서 해석되어야 한다. 비록 도펀트들이 표면에 영구적으로 부착되더라도, 그들은 여전히 제한적인 이동성을, 특히 예를 들어 인가된 외부 전기장에 의한 스위칭 동안, 도펀트 분자들이 표면에서 재지향되는 것을 허용하는 이동성을 가질 수 있다.The chiral dopants are permanently attached to the surface, which should be interpreted as the bond of the dopants to the surface in such a way as to prevent free escape from the bulk volume. Although the dopants are permanently attached to the surface, they may still have limited mobility, particularly mobility, which allows the dopant molecules to be redirected from the surface, for example during switching by an applied external electric field.

도펀트들이 부착되는 표면은 벌크 층의 경계에 위치한 또는 상기 경계를 정의하는 표면뿐만 아니라 서브-체적 내부에 위치한 표면까지 포함하기 위해 홀딩되어야 한다. 따라서 이 점에서, 용어 "표면"은 도펀트 물질을 통해서 직간접적으로 상기 서브-체적에서 벌크 층 물질과 접촉하는 어떤 물리적 또는 기하학적 표면 또는 평면을 포함할 수 있다.The surface to which the dopants are to be attached must be held to include the surface located at the boundary of the bulk layer or the surface defining the boundary as well as the sub-volume interior. Thus, in this regard, the term "surface" may include any physical or geometric surface or plane that is in direct or indirect contact with the bulk layer material in the sub-volume through the dopant material.

바람직하게는 도펀트들은 벌크 층의 액정들과 상호작용하고 이로써 벌크 층의 액정들의 선취된 분자 지향을 제공하도록 배열된 상기 정렬층 또는 상기 전극 패턴의 안쪽 표면에 부착된다.Preferably, the dopants are attached to the inner surface of the alignment layer or the electrode pattern arranged to interact with the liquid crystals of the bulk layer and thereby provide a pre-emptive molecular orientation of the liquid crystals of the bulk layer.

본 발명에 따른 장치의 이러한 제2 그룹의 실시예들에서, 상기 인가된 전기장과 상기 제1 서브-체적에서의 상기 분극 간의 커플링은 전술한 바로부터 이해할 수 있는 바와 같이, 강유전성, 반-강유전성 또는 상유전성일 수 있고, 보다 바람직하게는 강유전성일 수 있다.In this second group of embodiments of the device according to the invention, the coupling between the applied electric field and the polarization in the first sub-volume can be achieved by means of ferroelectric, semi-ferroelectric Or may be paraelectric, more preferably ferroelectric.

유도된 자발 분극을 나타내는 전술한 서브-체적을 제공하는 방법에 대한 추가적인 정보에 대해서는 WO 2003/081326을 참조할 수 있다.See WO 2003/081326 for further information on how to provide the sub-volumes described above that represent induced spontaneous polarization.

본 발명에 따른 장치의 제3 그룹의 실시예들에서, 서브-체적에서의 액정들의 스플레이(splay) 및/또는 벤드 변형들에 의해서 상기 제1 서브-체적의 액정들의 분극이 유도되고, 이로써 전기장과 상기 제1 서브-체적에서 분극 상태에 있는 액정들 간의 플렉소유전성 커플링을 제공한다.In embodiments of the third group of devices according to the invention, the polarization of the liquid crystals of the first sub-volume is induced by splay and / or bend deformations of the liquid crystals in sub-volume, And between the liquid crystals in the polarization state in the first sub-volume.

액정들에서의 플렉소유전성 효과는 고체 물질에서의 압전 효과와 유사하나, 본질적으로는 완전히 다르다. 플렉소유전성은 벤드 및/또는 스플레이 변형과 같은 탄성 변형의 결과로서의 액정 물질의 분극을 의미한다. 그것은, 영구적인 순 쌍극자 모멘트들에 부가하여 "형태 극성(shape polarity)"을 더 지니는 분자들로 구성된 액정 물질들에 있어서, 진술된다. 전체 플렉소유전성 분극(Pflexo)는 Pflexo =esS + ebB 으로서 주어지는데, 여기서 es는 스플레이 플렉소유전성 계수이고 eb는 벤드 플렉소유전성 계수이다. 이들은 플렉소유전성 분극의 세기를 정의하는 매우 중요한 파라미터들이다.

Figure 112014089877457-pct00003
Figure 112014089877457-pct00004
는 각각 스플레이 탄성 변형 및 벤드 탄성 변형이다. 일반적으로 탄성 변형이 커질수록 Pflexo가 더 커진다. 비록 플렉소유전성이 액정들의 공통적인 물성일지라도, 다른 부호(sign)를 가지는 Pflexo를 나타내는 액정들 및 0의 Pflexo를 가지는 액정들이 존재한다.The flake inherent effect in liquid crystals is similar to the piezoelectric effect in solid materials, but is essentially entirely different. Flake inherent integrity refers to the polarization of liquid crystal material as a result of elastic deformation such as bend and / or splay deformations. It is stated in liquid crystal materials consisting of molecules having "shape polarity" in addition to permanent net dipole moments. The entire flex-proprietary polarization (P flexo ) is given as P flexo = e s S + e b B, where e s is the splay-flip inherent modulus and e b is the bend-flex inherent modulus. These are very important parameters that define the intensity of the flake inherent polarization.
Figure 112014089877457-pct00003
And
Figure 112014089877457-pct00004
Are splay elastic deformation and bend elastic deformation, respectively. Generally, the larger the elastic deformation, the larger the P flexo . Even though the conductive Plectranthus own common physical properties of the liquid crystal, there are a liquid crystal having a liquid crystal and P 0 of the flexo indicating P flexo has a different sign (sign).

본 발명이 속한 기술 분야의 통상의 기술자에게 알려진 바와 같이, 스플레이 및/또는 벤드 변형을 가지는 액정 물질은 인가된 전기장에 커플링된 플렉소유전성을 제공하는 분극을 유도할 수 있다(플렉소유전성 효과).As is known to those of ordinary skill in the art, liquid crystal materials with splay and / or bend strains can induce polarization that provides the flexibility inherent to the applied electric field ).

바람직하게는 본 발명에 따른 장치의 이러한 제3 그룹의 실시예들에서, 높은 플렉소유전성 분극성을 가지는 액정 물질, 다시 말해서 탄성 변형 하에서 높은 플렉소유전성 분극을 나타내는 액정 물질이 사용된다. 전형적으로, 이러한 액정 물질들은 플렉소유전성 계수 es 및 eb 중 하나 이상이 높은 값을 가진다. 탄성 변형 하에서 어떠한 플렉소유전성 분극도 나타내지 않는 액정 물질들이 존재한다는 것을 그리고 이로써 본 발명에 따른 장치의 이러한 제3 실시예에서 사용되기 위한 액정 물질이 임의로 선택될 수 없음을 유의해야 한다.Preferably in this third group of embodiments of the device according to the invention a liquid crystal material having a high flex-inherent polarized polarity, i. E. A liquid crystal material exhibiting high flex-polarized polarizations under elastic deformation, is used. Typically, such liquid crystal materials have a high value of at least one of the flex-inherent conductivity coefficients e s and e b . It should be noted that there are liquid crystal materials which do not exhibit any flake inherent polarization under elastic deformation, and thus liquid crystal materials for use in this third embodiment of the device according to the invention can not be arbitrarily selected.

일반적으로, 스플레이 변형, 벤드 변형 및 비대칭 혼성(asymmetrical hybrid) (스플레이 + 벤드) 변형이 존재한다.Generally, there are splay deformations, bend deformations and asymmetrical hybrid (splay + bend) deformations.

본 발명에 따라서 원하는 효과들을 얻기 위해서는, 상기 제1 서브-체적에서의 플렉소유전성 효과가 상기 서브-체적들(제1 서브-체적 및 제2 서브-체적, 각각)의 외부에서의 벌크 층의 어떤 가능한 플렉소유전성 효과보다 더 강하다는 것이 중요하다.In order to achieve the desired effects according to the present invention, it is preferred that the Fleck-in-Charge effect in the first sub-volume is such that the effect of the bulk dielectric outside the sub-volumes (the first sub-volume and the second sub- It is important that it is stronger than any possible flake propensity effect.

예를 들어, 서브-체적 내로 연장하는 돌출부들 및/또는 예를 들어 정렬 방향에 영향을 미치는 가변 배향 규제 특성들을 가지는 정렬층을 기판 표면들 중 하나 또는 둘 상에 적용하여서, 상기 제1 서브-체적에 국부적인 스플레이 변형 및/또는 벤드 변형을 제공함으로써 이것을 성취할 수 있다. 상기 돌출부들로부터 결과되는 표면 지형은, 가변 배향 규제 특성들과 조합하여 또는 단독으로, 인접한 액정들의 플렉소유전성 분극을 야기할 수 있다.For example, an alignment layer having projections extending into a sub-volume and / or having variable alignment control characteristics that affect, for example, alignment direction, may be applied on one or both of the substrate surfaces, This can be accomplished by providing local splay deformations and / or bend deformations to the volume. The surface topography resulting from the protrusions may result in flex-owing polarizations of adjacent liquid crystals, either alone or in combination with the variable alignment control characteristics.

이러한 단면 장치의 실시예에 있어서, 바람직하게는 평면 또는 수직(homeotropic)과 같은 특정한 정렬 방향을 나타내는 부가적인(제2 의) 정렬층이 다른 기판의 안쪽 표면 상에 적용된다.In this embodiment of the cross-sectional device, an additional (second) alignment layer, preferably representing a particular alignment direction, such as planar or vertical (homeotropic), is applied on the inner surface of another substrate.

상기 액정 벌크에 면하는 한정 기판 표면들 상에 소위 (표면-방향자) 정렬층(또는 지향 층으로서도 불림)을 적용하는 것과 같이, 일반적으로 한정 고체 기판 표면들을 적절히 표면 처리하여서, 전기장이 존재하지 않을 때 액정 층의 요구되는 초기 정렬을 얻는다. 고체 표면/액정 상호작용들에 의해서 초기의 액정 정렬이 정의된다. 한정 기판에 인접한 액정 분자들의 지향은 탄성력을 통해 벌크에서의 액정 분자들에 전달되고 이로써 모든 액정 벌크 분자들에 실질적으로 동일한 배향이 강요된다. 한정 기판 표면들 근처의 액정 분자들의 방향자는 한정 기판 표면들에 수직(perpendicular)(homeotropic 또는 vertical으로도 지칭됨)하거나 평행(평면적이라고도 지칭됨)하는 것과 같이 특정한 방향을 가리키도록 구속된다. 몇몇 예들에서, 기판에 대하여 특정하게 기울어진 지향 각(프리-틸트 각)을 이루며 액정 벌크 분자들이 더 지향되는 것이 바람직할 수 있다.Generally, the limited solid substrate surfaces are suitably surface treated, such as by applying a so-called (surface-directing) alignment layer (also referred to as a directing layer) on the limited substrate surfaces facing the liquid crystal bulk, The desired initial alignment of the liquid crystal layer is obtained. Initial liquid crystal alignments are defined by solid surface / liquid crystal interactions. The orientation of the liquid crystal molecules adjacent to the confinement substrate is transmitted to the liquid crystal molecules in the bulk through the elastic force, thereby forcing substantially the same orientation in all the liquid crystal bulk molecules. The director of liquid crystal molecules near the confinement substrate surfaces is constrained to point in a particular direction, such as perpendicular (also referred to as homeotropic or vertical) or parallel (also referred to as planar) to the confinement substrate surfaces. In some instances, it may be desirable for liquid crystal bulk molecules to be more oriented with a directional angle (pre-tilt angle) that is specifically tilted relative to the substrate.

본 발명에 따른 장치의 이러한 제3 그룹의 실시예들에 있어서, 상기 제1 서브-체적에서 하나 이상의 표면에 영구적으로 부착되는 것과 이로써 상기 제1 서브-체적 내에 하나 이상의 물성들의 국부적인 증가를 촉진하는 것의 결과로서 상기 벌크 층에 플렉소유전성 분극을 촉진하는 도펀트들이 불균일하게 분포되고, 상기 표면에서 최대이고 상기 표면으로부터 멀어지는 방향으로 감소하는 비균일한 분포를 가지는 플렉소유전성 분극이 출현이 결과되되, 상기 도펀트들은 상기 액정 벌크 층에서 용해가능하다.In this third group of embodiments of the device according to the invention, the first sub-volume is permanently attached to at least one surface in the first sub-volume, thereby facilitating a local increase of one or more properties within the first sub- Resulting in the appearance of a flake inherent polarization that has a non-uniform distribution that is non-uniformly distributed in the bulk layer and promotes the flake inherent polarization in the bulk layer, decreasing in a direction that is maximum at the surface and away from the surface , The dopants are soluble in the liquid crystal bulk layer.

서브-체적에서의 플렉소유전성 분극을 촉진하도록 이용될 수 있는 도펀트들은 예를 들어 바나나-형, 방울-형, 방울-바나나 혼성-형 도펀트들 및 이들 중의 둘 이상의 어떤 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 도펀트들을 포함하는데, 이들은 이들의 이방성 형태 때문에 요구되는 효과를 가진다. 이러한 도펀트들은 더 큰 플렉소유전성 계수를 부여하는 것으로 본 발명이 속한 기술 분야에 알려져 있다. 상기 도펀트들은 중간독형(mesogenic) 화합물일 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.The dopants that can be used to promote flake inherent polarization in the sub-volume are, for example, dopants selected from the group consisting of banana-type, drop-type, drop-banana hybrid-type dopants and any combination of two or more thereof , Which have the desired effect due to their anisotropic form. Such dopants are known in the art to which they impart a greater flake inherent coefficient. The dopants may be mesogenic compounds, but are not limited thereto.

수직 배향을 설정하는 방법의 실시예는 한정 기판 표면들을 레시틴(lecithin) 또는 헥사데실트리 메틸 암모늄 브롬화물(hexadecyltri methyl ammonium bromide)과 같은 계면활성제로 코팅하는 것을 포함한다. 그러면 바람직하게는 코팅된 기판 표면들이 또한 기결정된 방향으로 러빙(rub)되어서, 액정 분자들의 전기장-유도 평면 배향이 기결정된 러빙 방향으로 지향될 것이다.An embodiment of a method of setting the vertical alignment includes coating the limited substrate surfaces with a surfactant such as lecithin or hexadecyltri methyl ammonium bromide. The coated substrate surfaces are then preferably rubbed in a predetermined direction so that the electric field-induced planar orientation of the liquid crystal molecules will be oriented in a predetermined rubbing direction.

평면 배향을 설정하는 방법의 실시예는 소위 유기막 러빙 방법인데, 여기서 예를 들어 폴리이미드의 유기 코팅이 기판 표면 상에 적용된다. 그 후 유기 코팅은 천으로 기결정된 방향으로 러빙되어서, 상기 층과 접촉하는 액정 분자들이 러빙 방향으로 지향될 것이다.An embodiment of a method of setting the plane orientation is a so-called organic film rubbing method, wherein an organic coating of, for example, polyimide is applied on the substrate surface. The organic coating is then rubbed in a predetermined direction with the cloth, so that the liquid crystal molecules in contact with the layer will be oriented in the rubbing direction.

도 4 내지 도 19는 전술한 바와 같이 전극 패턴(도면들에서 전극 패턴은 미도시)을 끼는 기판 표면에 인접한 서브 체적에서 정렬층의 (정렬 방향을 포함하여) 배향 규제 특성들 및/또는 표면 지형에 의해서 어떻게 플렉소유전성 분극이 유도될 수 있는지를 예시한다. 플렉소유전성 분극의 방향을 도면들에서 화살표들로 나타냈고, 점선들은 액정 분자들의 정렬 방향을 나타낸다.Figs. 4 to 19 show the alignment regulating characteristics (including the alignment direction) and / or the surface topography of the alignment layer in the sub-volume adjacent to the substrate surface that sandwich the electrode pattern (not shown in the figures) Lt; RTI ID = 0.0 &gt; polarized &lt; / RTI &gt; polarity can be induced. The direction of the plastic inherent polarization is indicated by the arrows in the drawings, and the dotted lines indicate the alignment direction of the liquid crystal molecules.

도 4 내지 도 17은 수직 및 평면 배향과 같은 서로 다른 유형들의 배향 방향들과 피라밋형 또는 사각형 표면을 나타내는 정렬층들에 의해 유도된 플렉소유전성 분극을 나타낸다. D Flanders, D Shaver, 및 H Smith, Appl Phys Lett, 55, 2506 (1978); J Cheng, 및 G Boyd, Appl Phys Lett, 35, 444 (1979); G P Bryan-Brown, C V Brown, I C Sage, 및 V C HuI, Nature, V 392, 365 (1998); 그리고 C Brown, M Towler, V Hui, 및 G Bryan-Brown, Liquid Crystals, 27, 233 (2000)은 이러한 유형의 주기적인 표면 지형을 제공하는 방법들을 개시한다.FIGS. 4 through 17 illustrate flexural inherent polarization induced by alignment layers showing different types of orientation directions and pyramidal or rectangular surfaces, such as vertical and planar orientations. D Flanders, D Shaver, and H Smith, Appl Phys Lett, 55, 2506 (1978); J Cheng, and G Boyd, Appl Phys Lett, 35, 444 (1979); G P Bryan-Brown, C V Brown, I C Sage, and V C HuI, Nature, V 392, 365 (1998); And C Brown, M Towler, V Hui, and G Bryan-Brown, Liquid Crystals, 27, 233 (2000) disclose methods for providing this type of periodic surface topography.

도 4, 도 7 및 도 8의 각각은 (피라밋형 돌출부들 상에 적용된) 수직 배향 및 피라밋 지형을 구비하는 정렬층을 나타낸다. 도 4에서, 상기 피라밋형 돌출부들 사이에 있는 기판 표면 또한 수직 배향을 나타낸다. 마주보는 기판 표면은 평면 배향을 나타내는 부가적인 정렬층을 포함한다.Figures 4, 7 and 8 each show an alignment layer with vertical and pyramidal features (applied over the pyramidal projections). In Fig. 4, the substrate surface between the pyramidal protrusions also exhibits a vertical orientation. The opposing substrate surface includes an additional alignment layer that exhibits planar alignment.

도 5는 피라밋형 돌출부들 사이에 있는 평면 배향 및 (피라밋형 돌출부들 상 에 적용된) 수직 배향을 가지는 피라밋형 지형을 구비하는 정렬층을 나타낸다. 마주보는 기판 표면은 평면 배향을 나타내는 부가적인 정렬층을 포함한다.Figure 5 shows an alignment layer having a planar orientation between the pyramidal projections and a pyramidal profile having a vertical orientation (applied on the pyramidal projections). The opposing substrate surface includes an additional alignment layer that exhibits planar alignment.

도 6, 도 13 및 도 14의 각각은 (피라밋형 돌출부들 상에 적용된) 평면 배향 및 피라밋 지형을 구비하는 정렬층을 나타낸다. 도 6에서, 상기 피라밋형 돌출부들 사이에 있는 기판 표면 또한 평면 배향을 나타낸다. 마주보는 기판 표면은 평면 배향을 나타내는 부가적인 정렬층을 포함한다.Figures 6, 13 and 14 each show an alignment layer with planar and pyramidal features (applied over pyramidal protrusions). In Fig. 6, the substrate surface between the pyramidal protrusions also exhibits planar orientation. The opposing substrate surface includes an additional alignment layer that exhibits planar alignment.

도 9는 (피라밋형 돌출부들 상에 적용된) 평면 배향 및 피라밋형 지형을 구비하는 정렬층을 나타낸다. 마주보는 기판 표면은 수직 배향을 나타내는 부가적인 정렬층을 포함한다.Figure 9 shows an alignment layer with planar and pyramidal features (applied over pyramidal protrusions). The facing substrate surface includes an additional alignment layer that exhibits vertical alignment.

도 10은 (비대칭 피라밋형 돌출부들 상에 적용된) 평면 배향 및 피라밋형 지형을 구비하는 정렬층을 나타낸다. 마주보는 기판 표면은 수직 배향을 나타내는 부가적인 정렬층을 포함한다.Figure 10 shows an alignment layer with planar and pyramidal features (applied over asymmetric pyramidal protrusions). The facing substrate surface includes an additional alignment layer that exhibits vertical alignment.

도 11은 피라밋형 돌출부들 사이에 있는 수직 배향 및 (피라밋형 돌출부들 상에 적용된) 평면 배향을 가지는 피라밋형 지형을 구비하는 정렬층을 나타낸다. 마주보는 기판 표면은 수직 배향을 나타내는 부가적인 정렬층을 포함한다.Figure 11 shows an alignment layer having a vertical orientation between pyramidal protrusions and a pyramidal topography with a planar orientation (applied on pyramidal protrusions). The facing substrate surface includes an additional alignment layer that exhibits vertical alignment.

도 12는 (피라밋형 돌출부들 상에 적용된) 수직 배향 및 교호 평면 배향(alternating planar alignment)을 가지는 피라밋형 지형을 구비하는 정렬층을 나타낸다. 마주보는 기판 표면은 평면 배향을 나타내는 부가적인 정렬층을 포함한다.Figure 12 shows an alignment layer with a pyramidal topography with vertical alignment and alternating planar alignment (applied over pyramidal protrusions). The opposing substrate surface includes an additional alignment layer that exhibits planar alignment.

도 15는 도 4에 도시된 단면 장치의 실시예에 관한 양면 장치의 실시예이고, 여기서 플렉소유전성 분극은 기판들 각각의 안쪽 표면에서 국부화된다.Fig. 15 is an embodiment of a double-sided device according to an embodiment of the cross-sectional device shown in Fig. 4, wherein the flake inherent polarization is localized on the inner surface of each of the substrates.

도 16은 (사각형 돌출부들 상에 적용된) 수직 배향 및 교호 평면 배향을 가지는 사각형 지형을 구비하는 정렬층을 나타낸다.Figure 16 shows an alignment layer having a rectangular topography with vertical and alternating planar orientations (applied over the rectangular projections).

도 17은 (사각형 돌출부들 상에 적용된) 평면 배향을 가지는 사각형 지형을 구비하는 정렬층을 나타낸다.Figure 17 shows an alignment layer having a rectangular topography with a planar orientation (applied over the rectangular projections).

도 18 및 도 19는 본 발명에 따른 장치들의 개략적인 단면도들인데, 여기서 다수의 셀들에서 장치 갭을 분할하는 폴리머 벽들에 의해서 플렉소유전성 분극이 생성된다. R Caputo, L De Sio, A V Sukhov, A Veltri 및 C Umeton, Opt Lett 29, 1261 (2004); 그리고 G Strangi, V Barna, R Caputo, A de Luca, C Versace, N Scaramuzza, C Umeton, 및 R Bartolino, Phys Rev Lett, 94, 063903 (2005)는 이러한 유형의 폴리머 벽들을 제공하는 방법들을 개시한다.Figures 18 and 19 are schematic cross-sectional views of devices according to the present invention in which the polymer-bearing dielectric polarization is generated by the polymer walls dividing the device gap in a plurality of cells. R Caputo, L De Sio, A V Sukhov, A Veltri and C Umeton, Opt Lett 29, 1261 (2004); And G Bartolino, Phys Rev Lett, 94, 063903 (2005), disclose methods of providing such types of polymer walls .

대안적으로, 본 발명에 다른 장치에서 스플레이 및/또는 벤드 변형들이 전체 벌크에(다시 말해서 벌크 분극) 제공될 수 있다.Alternatively, splay and / or bend deformations may be provided to the entire bulk (i.e., bulk polarization) in an apparatus according to the present invention.

따라서 본 발명에 따른 장치는 비대칭 스플레이-벤드 혼성 변형을 가지는 벌크 층을 포함하는데, 여기서Thus, the device according to the invention comprises a bulk layer with an asymmetric splay-bend hybrid variant, wherein

- 제1 서브-체적의 액정들은 실질적으로 벤드 변형을 나타내고, 벤드 플렉소유전성 계수(eb)가 플렉소유전성 분극의 주된 플렉소유전성 계수가 된다(다시 말해서,

Figure 112013016243925-pct00005
), (바람직하게는, 이러한 예에서 제1 서브-체적의 액정들은 음의 유전 이방성(Δε
Figure 112013016243925-pct00006
0)을 나타내고 상기 제1 서브-체적은 실질적으로 벤드 변형을 나타내는 액정들을 포함한다), 또는The liquid crystals of the first sub-volume exhibit a substantially bend strain, and the bend flake inherent modulus (e b ) is the predominant flex-specific inherent modulus of the flake inherent shear polarity (that is,
Figure 112013016243925-pct00005
), (Preferably, in this example, the liquid crystals of the first sub-volume have negative dielectric anisotropy
Figure 112013016243925-pct00006
0) and the first sub-volume comprises liquid crystals exhibiting substantially bend strain), or

- 제1 서브-체적의 액정들은 실질적으로 스플레이 변형을 나타내고, 스플레이 플렉소유전성 계수(es)가 플렉소유전성 분극의 주된 플렉소유전성 계수가 된다(다시 말해서,

Figure 112013016243925-pct00007
), (바람직하게는, 이러한 예에서 벌크 층의 액정들은 양의 유전 이방성(
Figure 112013016243925-pct00008
)을 나타내고 상기 제1 서브-체적은 실질적으로 스플레이 변형을 나타내는 액정들을 포함한다).The liquid crystals of the first sub-volume exhibit substantially a splay deformation, and the splay-flake inherent modulus (e s ) becomes the dominant flake-inherent modulus of flake inherent polarizability (that is,
Figure 112013016243925-pct00007
(Preferably, in this example the liquid crystals of the bulk layer have a positive dielectric anisotropy
Figure 112013016243925-pct00008
) And the first sub-volume comprises liquid crystals exhibiting substantially a splay strain.

이러한 예들에서, 상기 제1 서브-체적에서의 플렉소유전성 효과는 상기 제1 서브-체적 외부에서의 벌크 층의 플렉소유전성 효과보다 더 강하다.In these examples, the flake inherent effect in the first sub-volume is stronger than the flake inherent effect of the bulk layer outside the first sub-volume.

본 발명에 따른 장치의 이러한 제3 그룹의 실시예들에서, 또한 스플레이 변형을 가지는 벌크 층을 사용하는 것이 가능한데, 여기서 스플레이 플렉소유전성 계수(es)는, 플렉소유전성 분극의 주된 플렉소유전성 계수가 된다(그리고 전형적으로, 벌크 층의 액정들은 양의 유전 이방성(

Figure 112013016243925-pct00009
)을 나타낸다). 이러한 경우에서, 본 발명에 따른 전극 패턴들은 두 기판 표면들 상에 적절하게 적용되어서, 상기 전극 패턴에 인접한 벌크 층의 각각의 강하게 분극된 서브-체적에 걸쳐서 불균일한 전기장을 제공한다.In embodiments of this third group of devices according to the invention, it is also possible to use a bulk layer with a splay strain, wherein the splay-flake inherent modulus (e s ) is the sum of the main flake inherent properties (And typically, the liquid crystals in the bulk layer have a positive dielectric anisotropy
Figure 112013016243925-pct00009
). In such a case, the electrode patterns according to the present invention are suitably applied on the two substrate surfaces to provide a non-uniform electric field over each strongly polarized sub-volume of the bulk layer adjacent to the electrode pattern.

유사하게, 본 발명에 따른 장치의 이러한 제3 그룹의 실시예들에서, 대안적으로 벤드 변형을 가지는 벌크 층을 사용하는 것이 가능한데, 여기서 벤드 플렉소유전성 계수(eb)는, 플렉소유전성 분극의 주된 플렉소유전성 계수가 된다(그리고 전형적으로, 벌크 층의 액정들은 음의 유전 이방성(

Figure 112013016243925-pct00010
)을 나타낸다). 또한 이러한 경우에서, 전극 패턴들은 두 기판 표면들 상에 적절하게 적용된다.Similarly, in this third group of embodiments of the device according to the invention, it is possible to use a bulk layer with alternatively a bend strain, wherein the bend flake inherent modulus (e b ) (And typically, the liquid crystals in the bulk layer have a negative dielectric anisotropy (&lt; RTI ID = 0.0 &gt;
Figure 112013016243925-pct00010
). Also in this case, the electrode patterns are suitably applied on the two substrate surfaces.

전술한 바와 같은 본 발명에 따른 장치가 대칭 스플레이 또는 벤드 변형을 가지는 벌크 층과 (단면 장치의 실시예에서) 단 하나의 기판 표면 상에만 적용된 전극 패턴을 포함한다면, 상기 제1 서브-체적에서의 플렉소유전성 분극은 전극 패턴이 결여된(하지만 상부에 적용된 정렬층을 구비하는) 기판의 표면에 인접한 제2 서브-체적에서의 플렉소유전성 분극만큼의 세기를 가진다.If the device according to the invention as described above comprises a bulk layer with a symmetrical splay or bend strain and an electrode pattern applied only on one substrate surface (in the embodiment of the cross-sectional device), then the first sub- The flake inherent polarization has the intensity of the flake inherent polarization in the second sub-volume adjacent to the surface of the substrate lacking the electrode pattern (but with the alignment layer applied thereon).

이러한 제3 그룹의 실시예들에서, 벌크 층이 네마틱 (카이랄 또는 비카이랄) 액정 물질을 포함하는 것이 바람직하다. 나아가 탄성 변형에 의하여 변형될 때, 벌크 층의 액정 물질이 두드러지는 플렉소유전성을 나타내는 것이 적절하다. 따라서 바람직하게는 벌크 층의 액정 물질은 플렉소유전성 분극성을 나타낸다.In these third group of embodiments, it is preferred that the bulk layer comprises a nematic (chiral or non-curable) liquid crystal material. Further, when deformed by the elastic deformation, it is appropriate that the liquid crystal material of the bulk layer exhibits a pronounced flexural strength. Thus, preferably the liquid crystal material of the bulk layer exhibits flake inherent polarizability.

플렉소유전성 분극의 세기가 플렉소유전성 계수들의 크기 및 부호 그리고 탄성 변형의 정도에 의존함을 유의해야 한다. 예를 들어, 액정 장치에서 셀 갭이 감소할 때 플렉소유전성 분극이 증가한다.It should be noted that the intensity of the flake inherent polarizations depends on the magnitude and the sign of the flexural modulus and the degree of elastic deformation. For example, when the cell gap is reduced in the liquid crystal device, the flake inherent polarization increases.

나아가, 이러한 제3 그룹의 실시예들에서, 상기 제1 서브-체적에서의 전기장-오프 상태에 있는 플렉소유전성 분극의 평균 방향이 상부에 적용된 전극 패턴을 구비하는 상기 기판에 대하여 평행하거나 또는 90°보다 작을 각을 이루며 틸트되면, 그리고 바람직하게는 인-플레인 전기장이 생성될 방향들에 대하여 실질적으로 수직하면, 벌크 층의 액정들의 인-플레인 스위칭이 성취된다.Further, in this third group of embodiments, the average direction of the flake inherent polarization in the electric-off state in the first sub-volume is parallel to or 90 degrees relative to the substrate having the electrode pattern applied thereon Plane, and preferably substantially perpendicular to the directions in which the in-plane electric field is to be generated, in-plane switching of the liquid crystals in the bulk layer is achieved.

부가적으로, 본 발명은 전술한 바와 같은 본 발명에 따른 액정 표시 장치를 제공하는 방법에 관한 것이다. 상기 방법은:In addition, the present invention relates to a method of providing a liquid crystal display device according to the present invention as described above. The method comprising:

- 기판의 안쪽 표면 상에 전극 패턴을 적용하되, 상기 전극 패턴은 상기 전극 패턴에 인접한 액정 벌크 층의 제1 서브 체적에 걸쳐서 불균일한 전기장을 생성할 수 있고, 전계선들의 방향 및 세기에 대하여 불균일하고,Applying an electrode pattern on the inner surface of the substrate, the electrode pattern being capable of producing a non-uniform electric field over a first sub-volume of the liquid crystal bulk layer adjacent to the electrode pattern, and,

- 상기 전극 패턴 상에 정렬층을 배치하되, 상기 전기장은 상기 정렬층에 걸쳐서도 생성되고,Disposing an alignment layer on the electrode pattern, the electric field being generated over the alignment layer,

- 상기 전극 패턴과 상부에 적용된 정렬층을 구비하는 상기 기판과 제2 기판 사이에 셀 갭을 형성하고,Forming a cell gap between the substrate and the second substrate having the electrode pattern and the alignment layer applied on the top,

- 상기 셀 갭을 액정 벌크 층을 형성하는 액정 물질로 채우고,Filling the cell gap with a liquid crystal material forming a liquid crystal bulk layer,

- 상기 정렬층 및/또는 상기 제1 서브-체적에 분극 상태에 있는 액정들을 제공하되, 상기 분극은 상기 제1 서브-체적, 상기 정렬층, 및/또는 제2 기판의 안쪽 표면에 인접한 벌크 층의 제2 서브-체적 외부에서의 또는 상부에 적용된 광학 제2 전극 패턴 또는 제2 정렬층 외부에서의, 상기 벌크 층의 어떤 가능한 유사 액정 분극보다 더 강하고,Providing liquid crystals in a polarized state to the alignment layer and / or the first sub-volume, wherein the polarization is applied to the bulk layer adjacent the inner surface of the first sub-volume, the alignment layer, and / Is stronger than any possible similar liquid crystal polarization of the bulk layer, either outside of the second sub-volume of the second sub-volume,

상기 액정들의 스위칭을 수행하도록 상기 분극이 상기 전기장과 커플링되어서, 탄성력에 의해서 상기 벌크 층의 액정들의 스위칭이 성취될 수 있다.The polarization may be coupled with the electric field to effect the switching of the liquid crystals so that the switching of the liquid crystals of the bulk layer may be accomplished by an elastic force.

요약하면, 본 발명은 전극 패턴에 인접한 벌크 층의 제1 서브 체적에 걸쳐서 상기 전극 패턴에 의해서 생성되는 불균일한 인-플레인 전기장과 상기 전극 패턴 상에 적용된 정렬층 및/또는 상기 제1 서브-체적에 포함된 분극 상태에 있는 액정들 간의 강유전성 및/또는 플렉소유전성 커플링과 같은 선형 커플링에 의해서 적어도 부분적으로 구동되는 액정 장치에 관한 것으로서,SUMMARY OF THE INVENTION Briefly, the present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device, comprising the steps of: providing an uneven in-plane electric field generated by the electrode pattern over a first sub-volume of a bulk layer adjacent to the electrode pattern and an alignment layer applied on the electrode pattern and / Such as ferroelectricity and / or FLEX-proprietary coupling between the liquid crystals in the polarized state contained in the liquid crystal device, wherein the liquid crystal device is at least partially driven by linear coupling,

상기 분극이 (i) 상기 제1 서브-체적, 상기 제1 정렬층의 외부에서의, 그리고 (ii) 상기 다른 기판의 안쪽 표면에 인접한 벌크 층의 제2 서브-체적, 또는 상기 다른 기판 상에 적용된 광학 제2 전극 또는 제2 정렬층 외부에서의, 상기 벌크 층의 어떤 가능한 유사 액정 분극보다 더 강하다.The method of claim 1 wherein the polarization is selected from the group consisting of (i) a first sub-volume, a second sub-volume of a bulk layer outside the first alignment layer, and (ii) a bulk layer adjacent an inner surface of the another substrate, Is stronger than any possible similar liquid crystal polarization of the bulk layer, outside the applied optical second electrode or the second alignment layer.

본 발명에 따른 액정 장치에 대한 전술한 설명으로부터 전술한 방법의 다른 바람직한 특징들을 이해할 수 있을 것이다.From the above description of the liquid crystal device according to the present invention, other desirable features of the above-described method will be understood.

이하 후술하는 본 발명을 제한하지 아니하는 실시예들을 사용하여 본 발명을 상술할 것이다.The present invention will be described in detail below with reference to the following non-limiting examples.

실시예 1:Example 1:

서로 맞물린 전극들과 혼성 정렬(Hybrid alignment with interdigitated electrodes ( HANHAN )을 구비하는 벌크 층을 포함하는 셀) &Lt; / RTI &gt;

약 20μm 인 셀 갭을 형성하는 두 평행한 유리 기판들(9 및 10)을 포함하는 샌드위치 셀(도 20)이 사용된다. (단면 장치에서) 기판들 중 하나(9)의 안쪽 면 상에 서로 맞물린 전극 패턴(11)(도 1에 도시됨)이 제공된다. 두 인접한 전극들 사이의 간격은 약 20μm이다.A sandwich cell (Fig. 20) comprising two parallel glass substrates 9 and 10 forming a cell gap of about 20 mu m is used. An electrode pattern 11 (shown in Fig. 1) meshing with each other is provided on the inner surface of one of the substrates 9 (in the cross-sectional device). The spacing between two adjacent electrodes is about 20 microns.

셀 갭에 제공된 액정 분자들(13)을 포함하여 액정 벌크 층의 균일한 평면 정렬을 촉진하도록 전극 패턴(11)에 평행하게 러빙된 닛산(Nissan) SE-2170으로 이루어진 제1 정렬층(12)이 전극 패턴(11) 상에 배치된다.A first alignment layer 12 made of Nissan SE-2170 rubbed parallel to the electrode pattern 11 to promote uniform planar alignment of the liquid crystal bulk layer, including liquid crystal molecules 13 provided in the cell gap, Is disposed on the electrode pattern (11).

수직 배향을 촉진하는 닛산 SE-1211으로 이루어진 제2 정렬층(14)이 다른 기판(10)의 안쪽 면 상에 배치된다.A second alignment layer 14 made of NISSAN SE-1211 promoting vertical alignment is disposed on the inner surface of the other substrate 10.

(Merck에 의해서 제공되는) 네마틱 액정 물질 MLC 16000-000으로 채워진 셀 갭은 양의 유전 이방성(Δε>0)을 가진다.The cell gap filled with the nematic liquid crystal material MLC 16000-000 (provided by Merck) has a positive dielectric anisotropy (??> 0).

정렬층들(12 및 14)의 지향들 때문에, 네마틱 벌크(13)는 혼성 정렬(HAN)을 채용하고, 다시 말해서 전극 패턴(11)을 끼는 기판(9)에서 정렬은 평면이고 다른 기판(10)에서 정렬은 수직하다(도 20 및 도 21). 이러한 네마틱 벌크 층(13)의 탄성 변형에 의해서 플렉소유전성 분극(Pflexo)이 결과된다. 도 21 내지 도 23에서 양쪽 화살표는 샘플 광학 축의 방향을 나타낸다.Due to the orientations of the alignment layers 12 and 14, the nematic bulk 13 employs a hybrid alignment (HAN), i.e. alignment in the substrate 9 that sandwiches the electrode pattern 11 is planar, 10), the alignment is vertical (Figs. 20 and 21). The elastic deformation of this nematic bulk layer 13 results in a flex-inherent polarization (P flexo ). In Figs. 21 to 23, both arrows indicate the direction of the sample optical axis.

전극 패턴(11)을 끼는 기판(9)에서 스플레이 변형이 국부화되기 때문에 그리고 MLC 16000-000이 양의 유전 이방성을 나타내기 때문에, 여기서 가장 강한 플렉소유전성 분극이 국부화되는데, 다시 말해서 전극 패턴(11)을 끼는 기판(9)에서 스플레이 변형이 지배적이다(도 20).Since the splay distortion is localized in the substrate 9 on which the electrode pattern 11 is sandwiched, and since MLC 16000-000 exhibits positive dielectric anisotropy, the strongest flexible inherent polarization here is localized, Splay distortion is predominant in the substrate 9 on which the substrate 11 is placed (Fig. 20).

전극 패턴(11)에 평행하고 셀 기판들(9 및 10)에 수직한 동일한 평면 내에 탄성 변형 및 플렉소유전성 분극이 놓여진다. 플렉소유전성 분극은 인가된 전기장(E)에 선형적으로 커플링되어 액정들(13)의 빠른 스위칭을 제공한다. 측정된 전체 스위칭 시간(τrise + τfall)은 인가된 전압이 25V일 때 약 8 내지 12 ms이다. 종래의 IPS 액정 장치에서는 동일한 조건에서 전체 스위칭 시간이 약 28 내지 34 ms이다.Elastic strain and flex-inherent polarizations are placed in the same plane parallel to the electrode pattern 11 and perpendicular to the cell substrates 9 and 10. The flake inherent polarization is linearly coupled to the applied electric field E to provide rapid switching of the liquid crystals 13. The total measured switching time (τ rise + τ fall ) is about 8 to 12 ms when the applied voltage is 25V. In the conventional IPS liquid crystal device, the total switching time is about 28 to 34 ms under the same conditions.

도 22 및 도 23은 각각 하나의 전극 갭에서 네마틱 액정들(13)의 스위칭을 개략적으로 나타낸다. 이러한 두 도면들에서 보여지듯이, 스위칭의 방향은 전기장(E)의 극성에 의존한다. 도 24 및 도 25에 각각 도시된 바와 같이, 두 인접한 전극 갭들에서 네마틱 LC 분자들(13)은 각각 시계방향으로 및 반시계방향으로 스위칭한다. 이들 도면들은 인가된 전기장(E)의 서로 다른 전기장 극성에 상응하는 셀의 두 상태들을 나타낸다. λ-레드 광학판이 사이에 삽입된 채로 셀이 교차된 편광자들 사이에서 보여진다. 서로 다른 색상들이 λ-레드 광학판의 광학축에 대하여 (도 24 및 도 25에 화살표들로서 도시된) 방향자(n)의 서로 다른 위치에 상응한다.22 and 23 schematically show the switching of the nematic liquid crystals 13 in one electrode gap. As shown in these two figures, the direction of switching depends on the polarity of the electric field E. As shown in FIGS. 24 and 25, respectively, in the two adjacent electrode gaps, the nematic LC molecules 13 switch clockwise and counterclockwise, respectively. These figures show the two states of the cell corresponding to different electric field polarities of the applied electric field (E). lt; RTI ID = 0.0 &gt; polarized &lt; / RTI &gt; Different colors correspond to different positions of the director (n) (shown as arrows in Figs. 24 and 25) relative to the optical axis of the lambda-red optical plate.

실시예 2:Example 2:

서로 맞물린 전극들과 혼성 정렬(Hybrid alignment with interdigitated electrodes ( HANHAN )을 구비하는 벌크 층을 포함하는 셀) &Lt; / RTI &gt;

실시예 1에서와 같이 이 실시예에서도 동일한 유형의 샌드위치 셀이 사용되지만, HAN 텍스쳐(texture)가 역전된다(도 26). 따라서, 도 26 및 도 27에 도시된 바와 같이, 전극 패턴(17)을 끼는 기판(15)에서 제1 정렬층(18)에 의해 유도되는 정렬은 수직하고, 반대 기판(16)에서 제2 정렬층(20)에 의해서 유도되는 정렬은 평면적이다.The same type of sandwich cell is used in this embodiment as in Example 1, but the HAN texture is reversed (Figure 26). 26 and 27, the alignment induced by the first alignment layer 18 on the substrate 15 having the electrode pattern 17 is vertical and the second alignment on the opposite substrate 16 The alignment induced by layer 20 is planar.

또한 음의 유전 이방성(Δε<0)을 가지는, (Merck에 의해서 제공되는) 다른 네마틱 액정 물질(19) MDA-05-187으로 셀이 채워진다.Cells are also filled with another nematic liquid crystal material (19) MDA-05-187 (provided by Merck) with a negative dielectric anisotropy (Δε <0).

전극 패턴(17)을 끼는 기판(15)에서 벤드 변형이 국부화되기 때문에 그리고 MDA-05-187이 음의 유전 이방성을 나타내기 때문에, 여기서 가장 강한 플렉소유전성 분극(Pflexo)이 국부화되는데, 다시 말해서 전극 패턴(17)을 끼는 기판(15)에서 벤드 변형이 지배적이다(도 26). 도 27 내지 도 29에서 양쪽 화살표는 샘플 광학 축의 방향을 나타낸다.Since the bend strain is localized on the substrate 15 having the electrode pattern 17 and since MDA-05-187 exhibits a negative dielectric anisotropy, the strongest flexible inherent polarization (P flexo ) here is localized In other words, the bend deformation is dominant in the substrate 15 holding the electrode pattern 17 (Fig. 26). 27 to 29, both arrows indicate the direction of the sample optical axis.

스위칭 시간을 포함하는 네마틱의 스위칭은 실시예 1에 기술된 스위칭과 유사한 것으로 발견되었으며, 도 28 및 도 29에 개략적으로 도시되어 있다. 그런데 플렉소유전성 커플링(Pflexo)과 유전성 커플링이 동일한 방향을 가지는 실시예 1에서 기술된 스위칭과는 대조적으로, 이러한 실시예에서 이들 커플링들은 반대 방향을 가진다. 약하거나 중간인 전기장에서 플렉소유전성 커플링(Pflexo)은 전기장(E)와 유전 이방성과의 유전성 커플링에 비하여 지배적일 것이다. 그런데, 강한 전기장 및 고주파에서 유전성 커플링이 지배적이다. 따라서, 전극들에 dc 전압을 먼저 인가하는 것에 의해서, 상응하는 전극 갭에서 인가된 전기장(E)의 극성에 따라서 플렉소유전성 커플링 때문에 각각 시계방향으로 및 반시계방향으로 네마틱 분자들(19)가 스위칭된다. 유전성 커플링 때문에 강한 고주파 펄스는 네마틱(19)를 원래대로 스위칭한다. 결과적으로 dc 전압을 인가하면, 네마틱(19)이 스위치-온되고(도 30a, 30b 및 30c), 반면에 고주파 펄스는 네마틱(19)을 정렬의 초기의 전기장-오프에서 선취된 방향(도 30 및 도 31에서 양쪽 화살표로 나타냄)으로 원래대로 스위칭하는데, 이것은 실시예 1에서와 같이, 전극들(17)에 평행하다(도 31a 및 31 b).The switching of the nematic, including the switching time, was found to be similar to the switching described in Example 1, and is schematically shown in Figures 28 and 29. By contrast, in contrast to the switching described in embodiment 1, where the flip-flops integral P flexo and the fl exible coupling have the same direction, in these embodiments these couplings have opposite directions. In a weak or medium electric field, the flex-dominated coupling (P flexo ) will be dominant over the dielectric coupling of the electric field (E) and the dielectric anisotropy. However, dielectric coupling dominates at strong electric and high frequencies. Thus, by first applying the dc voltage to the electrodes, the nematic molecules 19 (in a clockwise and counterclockwise direction, respectively) due to the flake inherent coupling, depending on the polarity of the electric field E applied at the corresponding electrode gap Is switched. Due to the inherent coupling, a strong high frequency pulse switches the nematic 19 back to its original state. As a result, application of the dc voltage causes the nematic 19 to be switched on (Figs. 30a, 30b and 30c), while the high frequency pulses cause the nematic 19 to move in the pre- 30 and 31), which is parallel to the electrodes 17, as in the first embodiment (Figs. 31A and 31B).

실시예 3Example 3

서로 맞물린 전극들과 The electrodes 카이랄Chiral 스메틱Smyth 정렬층을The alignment layer 포함하는 셀 Cells Containing

이 실시예(도 32)에서 사용되는 셀은 실시예 1에서 사용된 것과 동일한 구조를 가진다. 그런데, 이 실시예에서, 기판들(21 및 22)의 두 안쪽 표면들은 프리틸트(θa)된 준-평면(quasi-planar) 배향을 촉진하도록 전극들(23)을 따라서 단일 방향으로 러빙된 닛산 SE-2170을 포함하는 정렬층들(미도시)로 코팅된다.The cell used in this embodiment (Fig. 32) has the same structure as that used in the first embodiment. By the way, in this embodiment, the two inner surfaces of the substrates 21 and 22 are pre-tilt (θ a) a quasi-along a plane (quasi-planar) electrodes so as to facilitate the alignment (23) rubbed in a single direction (Not shown) containing Nissan SE-2170.

전극 패턴(23)을 덮는 정렬층의 맨 위 상에, 박막 강유전성 액정 폴리머(FLCP), 보다 구체적으로 강유전성 곁사슬 폴리실록산(side-chain polysiloxane)(미도시)가 배치된다. FLCP 층은 분자 틸트(θb)을 가지고 책장 형상으로 다시 말해서 기판 표면(21)에 평행한 스메틱 층들로 정렬된다.A thin film ferroelectric liquid crystal polymer (FLCP), more specifically a ferroelectric side-chain polysiloxane (not shown), is disposed on top of the alignment layer covering the electrode pattern 23. The FLCP layer is aligned with the bookcase shape, that is, the smectic layers parallel to the substrate surface 21, with the molecular tilt ([theta] b ).

셀 갭은 음의 유전 이방성 (Δε < 0)을 가지고 FLCP에서 혼합가능하지 않은(용해되지 않는) 사내에서(in-house) 준비되는 네마틱 액정 물질(24)로 채워진다.The cell gap is filled with a nematic liquid crystal material 24 prepared in-house that has negative dielectric anisotropy (DELTA epsilon < 0) and is not mixable (dissolving) in the FLCP.

이 실시예에서 인가된 전기장(E)은 음의 유전 이방성 때문에 네마틱 분자들(24)을 직접 스위칭하지 않는다. 그러나, 전기장(E)은 FLCP의 분자들을 FLCP 물질의 자발 분극에 의해서 스위칭하고 이것은 차례로 탄성력에 의해서 벌크 층의 네마틱 액정 분자들(24)을 스위칭한다(WO 00/03288 참조). 따라서, 전기장 극성(E)을바꿔서, 네마틱 벌크(24)의 선취된 정렬 방향을 기판들(21 및 22)의 평면 내에서 스위칭한다(다시 말해서, 인-플레인 스위칭).The applied electric field E in this embodiment does not directly switch the nematic molecules 24 due to negative dielectric anisotropy. However, the electric field E switches the molecules of the FLCP by spontaneous polarization of the FLCP material, which in turn switches the nematic liquid crystal molecules 24 of the bulk layer by elastic force (see WO 00/03288). Thus, the electric field polarity E is changed to switch the pre-aligned alignment direction of the nematic bulk 24 within the plane of the substrates 21 and 22 (i. E., In-plane switching).

도 32로부터 보여지는 바와 같이, 하나의 전기장 극성(E)에서 분자의 프리틸트는 네마틱 벌크(24)에 걸쳐 균일한 분포를 가지는 반면, 도 33에 도시된 바와 같이 나머지 하나의 전기장 극성(E)에서 네마틱 벌크(24)는 플렉소유전성 분극(Pflexo)을 결과하는 스플레이 변형을 채용한다. 그러나, FLCP 층의 자발 분극(Ps)과 유사하게, 플렉소유전성 분극(Pflexo)은 전기장(E)과 선형적으로 커플링되어 인-플레인 스위칭이 결과된다.32, the pretilt of the molecule in one electric field polarity E has a uniform distribution across the nematic bulk 24, while the other one has an electric field polarity E ), The nematic bulk 24 employs a splay transformation resulting in a flex-inherent polarization (P flexo ). However, similar to the spontaneous polarization (P s ) of the FLCP layer, the flake inherent polarization (P flexo ) is linearly coupled to the electric field (E) resulting in in-plane switching.

실시예 1 및 실시예 2와 유사하게, 전체 스위칭 시간(τrise + τfall)은 인가된 전압이 25V일 때 약 8 내지 12 ms인 것으로 발견되었다.Similar to Embodiments 1 and 2, the total switching time (τ rise + τ fall ) was found to be about 8-12 ms when the applied voltage was 25V.

전극들(23)이 없는 기판(22)에서 프리틸트(θα)가 전극들(23)을 끼는 기판(21)에서의 프리틸트(θβ)보다 더 작으면, 가장 강한 플렉소유전성 분극(Pflexo)이 실질적으로 전극 패턴(23)을 끼는 표면(21)에서 국부화될 것이고, 이로써 인가된 전기장(E)에의 더 강한 커플링이 제공되고 네마틱(24)의 더 효과적인 스위칭(다시 말해서 더 짧은 스위칭 시간)이 가능해진다.If less than the pre-tilt (θ β) from the pre-tilt (θ α) of the substrate (21) fitting the electrodes 23 on the substrate 22 without the electrodes 23, the strongest Plectranthus own conductive polarization ( P flexo will be localized at the surface 21 that actually engages the electrode pattern 23 thereby providing a stronger coupling to the applied electric field E and a more effective switching of the nematic 24 Shorter switching times).

실시예 4Example 4

서로 맞물린 전극들과 The electrodes 카이랄Chiral 스메틱Smyth 정렬층을The alignment layer 포함하는 셀 Cells Containing

이 실시예(도 34)에서 사용되는 셀은 실시예 3에서 사용된 것과 동일한 구조 를 가진다. 그러나 이 실시예에서 기판들(25 및 26)의 두 안쪽 표면들은 90°보다 작게 프리틸트(θ)된 준-수직 배향을 촉진하도록 전극 패턴(27)을 따라서 단일 방향으로 러빙된 정렬층들(미도시)로 코팅된다(도 34). 또한, FLCP 층(미도시)이 기판(25)에 평행하게 스메틱 층들과 정렬된다.The cell used in this embodiment (Fig. 34) has the same structure as that used in Example 3. However, in this embodiment, the two inner surfaces of the substrates 25 and 26 are aligned in a single direction along the electrode pattern 27 to promote pre-tilt (&amp;thetas;) &lt; Not shown) (Fig. 34). In addition, an FLCP layer (not shown) is aligned with the smectic layers in parallel to the substrate 25.

도 34로부터 보여지는 바와 같이, 하나의 전기장 극성(E)에서 분자의 프리틸트는 네마틱 벌크(28)을 가로질러 균일한 분포를 가지는 반면에서, 다른 전기장 극성(E)에서 네마틱 벌크(28)는 도 35에 도시된 바와 같이, 플렉소유전성 분극(Pflexo)을 결과하는 벤드 변형을 채용하고, 상기 플렉소유전성 분극(Pflexo)은 전기장(E)에 선형적으로 커플링되어 인-플레인 스위칭을 야기한다.34, the pretilt of the molecule at one electric field polarity E has a uniform distribution across the nematic bulk 28, while at the other electric field polarity E the nematic bulk 28 ) Employs a bend strain resulting in a flex inherent polarization (P flexo ), as shown in Figure 35, and the flex propulsive polarization (P flexo ) is linearly coupled to the electric field (E) Plane switching.

FLCP 층의 스위칭이 도 36a 및 도 36b에 개략적으로 도시되어 있다.Switching of the FLCP layer is schematically illustrated in Figures 36A and 36B.

스위칭 시간을 포함하는 네마틱 벌크(28)의 스위칭은 실시예 3에 기술된 스위칭과 유사한 것으로 발견되었다.The switching of the nematic bulk 28 including the switching time was found to be similar to the switching described in Example 3.

실시예 5Example 5

프린지 전기장을 생성하는 빗-유사 전극과 혼성 정렬(Hybrid alignment with comb-like electrodes to generate fringe fields ( HANHAN )을 구비하는 벌크 층을 포함하는 셀) &Lt; / RTI &gt;

이 실시예(도 37)에서 약 2μm인 셀 갭을 형성하는 두 평행한 유리 기판들(29 및 30)을 포함하는 샌드위치 셀이 사용된다. 제1 전도층(31), 두께가 약 300 nm인 절연층(32) 및 빗-유사 형태를 가지는 제2 전도층(33)을 포함하는 전극 패턴이 기판들 중 하나(29)의 안쪽 표면 상에 제공된다(단면 장치)(도 37). 이러한 전극 패턴에 의해서 생성되는 프린지 전기장의 성분들의 분포가 도 3에 개략적으로 도시되어 있다.In this embodiment (Fig. 37), a sandwich cell is used comprising two parallel glass substrates 29 and 30 forming a cell gap of about 2 m. An electrode pattern including a first conductive layer 31, an insulating layer 32 having a thickness of about 300 nm and a second conductive layer 33 having a comb-like shape is formed on the inner surface of one of the substrates 29 (Sectional device) (Fig. 37). The distribution of the components of the fringe electric field produced by this electrode pattern is schematically illustrated in Fig.

실시예 2에서와 같이, 셀 갭에 제공된 액정 벌크 층(35)의 수직 배향을 촉진하는, 닛산 SE1211로 이루어진 제1 정렬층(34)이 빗-유사 전극(33)을 끼는 기판(29) 상에 배치된다.A first alignment layer 34 made of Nissan SE1211 promoting the vertical orientation of the liquid crystal bulk layer 35 provided in the cell gap is formed on the substrate 29 sandwiching the comb-like electrode 33, .

실시예 2에서와 같이, 셀 갭에 제공된 상기 액정 벌크 층(35)의 균일한 평면 배향을 촉진하도록 전극들(31 및 33)에 평행하게 러빙된 닛산 SE-2170으로 이루어진 제2 정렬층(36)이 다른 기판(30)의 안쪽 표면 상에 배치된다.A second alignment layer 36 made of Nissan SE-2170 rubbed parallel to the electrodes 31 and 33 to promote a uniform planar orientation of the liquid crystal bulk layer 35 provided in the cell gap, as in Example 2 Are disposed on the inner surface of the other substrate 30.

실시예 2에서와 같이, 음의 유전 이방성(Δε<0)을 가지는, 다른 네마틱 액정 물질 MDA-05-187으로 셀 갭이 채워진다.As in Example 2, the cell gap is filled with another nematic liquid crystal material MDA-05-187, which has a negative dielectric anisotropy (DELTA epsilon < 0).

따라서, 셀 갭을 채운 네마틱 액정(35)은 HAN 구조를 채용하고(도 37 및 도 38), 빗-유사 전극(33)을 끼는 기판(29) 근처에서 가장 강한 플렉소유전성 분극(Pflexo)이 국부화된다. 도 38 내지 도 40에서 양쪽 화살표는 샘플 광학 축의 방향을 나타낸다.Thus, the nematic liquid crystal 35 filling the cell gap employs the HAN structure (Figs. 37 and 38) and the strongest flake inherent polarization (P flexo ) near the substrate 29, which sandwiches the comb- ) Is localized. 38 to 40, both arrows indicate the direction of the sample optical axis.

도 39 및 도 40에 도시된 바와 같이, 프린지 전기장(E)의 평행한 성분들은 빗-유사 전극(33)의 두 평행한 면들에 인접한 플렉소유전성 분극(Pflexo)을 인-플레인에서, 각각 시계방향 및 반시계방향으로 스위칭하고 이로써 실질적인 전기-광학 응답을 결과한다.39 and 40, the parallel components of the fringe electric field E are arranged such that in the in-plane the flex-inherent polarization (P flexo ) adjacent to the two parallel sides of the comb-like electrode 33 Clockwise and counterclockwise, thereby resulting in a substantial electro-optical response.

그런데 도 41 및 도 42에 도시된 바와 같이, 프린지 전기장(E)에 수직한 성분은 평면 밖에서(out-of-plane) 빗-유사 전극(33)의 두 평행한 면들 사이의 중간에서 플렉소유전성 분극(Pflexo)을 스위칭하지만, 이것은 전기-광학 응답을 결과하지 않는다.However, as shown in Figs. 41 and 42, the component perpendicular to the fringe electric field E has an out-of-plane electric field at the middle between two parallel sides of the comb-like electrode 33, Switches the polarization (P flexo ), but this does not result in an electro-optic response.

이러한 장치의 표시 영상이 높은 대조비를 가짐이 도시되는데, 도 43은 전기장-온 상태를 나타내고 도 44는 전기장-오프 상태를 나타낸다.The display image of such a device has a high contrast ratio, where FIG. 43 shows the electric field-on state and FIG. 44 shows the electric field-off state.

부가적으로, 인-플레인 스위칭 때문에, 상기 장치는 또한 광시야각을 가진다.Additionally, due to in-plane switching, the device also has a wide viewing angle.

또한, 이러한 장치에서 네마틱 벌크(35)의 스위칭을 구동하기 위해 요구되는 전압은 약 6V이고, 이것은 종래의 IPS 디스플레이에 요구되는 전압(15 내지 20V)보다 훨씬 더 작다.Also, the voltage required to drive the switching of the nematic bulk 35 in this device is about 6V, which is much smaller than the voltage (15-20V) required for a conventional IPS display.

이러한 장치의 전체 스위칭 시간(τrise + τfall)은 약 3 ms인 것으로 발견되었다. 상승 시간(τrise)은 약 2 ms이고 하강 시간(τfall)은 약 0.9 ms이다. 따라서, 종래의 IPS 디스플레이에 비하여 스위칭 시간이 훨씬 더 짧다.The total switching time (τ rise + τ fall ) of these devices was found to be about 3 ms. The rise time (τ rise ) is about 2 ms and the fall time (τ fall ) is about 0.9 ms. Therefore, the switching time is much shorter than the conventional IPS display.

실시예 6Example 6

프린지 전기장을 생성하는 빗-유사 전극과 혼성 정렬(Hybrid alignment with comb-like electrodes to generate fringe fields ( HANHAN )을 구비하는 벌크 층을 포함하는 셀) &Lt; / RTI &gt;

실시예 5에서와 같은 동일한 유형의 샌드위치 셀이 이 실시예에서 사용되지 만, HAN 텍스쳐가 역전된다. 따라서 전극들을 끼는 기판에서 정렬이 평면적이고, 반대 기판에서의 정렬은 수직이다(다시 말해서 실시예 1과 유사하다).Although the same type of sandwich cell as in Example 5 is used in this embodiment, the HAN texture is reversed. Thus, the alignment in the substrate on which the electrodes are sandwiched is planar, and the alignment in the opposite substrate is vertical (i. E., Similar to embodiment 1).

또한, 실시예 1에서 사용된 것과 같이, 양의 유전 이방성(Δε>0)을 가지는 (Merck에 의해서 제공되는) 다른 네마틱 액정 물질 MLC 16000-000으로 셀 갭이 채워진다.In addition, as used in Example 1, the cell gap is filled with another nematic liquid crystal material MLC 16000-000 (provided by Merck) with positive dielectric anisotropy (??> 0).

실시예 1에서와 마찬가지로, 네마틱 액정은 HAN 구조를 채용하고 빗-유사 전극을 끼는 기판 근처에서 가장 강한 플렉소유전성 분극(Pflexo)이 국부화된다.As in Example 1, the nematic liquid crystals adopt the HAN structure and localize the strongest flake inherent polarization (P flexo ) near the substrate having the comb-like electrode.

스위칭 시간을 포함하여 네마틱의 스위칭은 실시예 5에서 기술된 스위칭과 유사한 것으로 발견되었다.Switching of nematic, including switching time, was found to be similar to the switching described in Example 5.

실시예Example 7 7

프린지 전기장을 생성하는 빗-유사 전극과 A comb-like electrode for generating a fringe electric field 카이랄Chiral 스메틱Smyth 정렬층을The alignment layer 포함하는 셀 Cells Containing

이 실시예(도 45)에서 사용되는 셀은 실시예 5에서 사용된 것과 동일한 구조를 가진다. 하지만, 이 실시예에서, 기판들(37 및 38)의 두 안쪽 표면들은 단일 방향의 평면 배향을 촉진하도록 빗-유사 전극(41)에 평행하게 러빙된 닛산 SE-2170의 정렬층들(39 및 40)로 코팅된다.The cell used in this embodiment (FIG. 45) has the same structure as that used in Example 5. However, in this embodiment, the two inner surfaces of the substrates 37 and 38 are aligned with the alignment layers 39 and 39 of the Nissan SE-2170 rubbed parallel to the comb-like electrode 41 to promote planar alignment in a single direction. 40).

전극들(41 및 42)를 덮는 정렬층(39)의 맨 위 상에 박막 유전성 액정 폴리머(FLCP)(43), 보다 구체적으로 강유전성 곁사슬 폴리실록산이 배치된다. FLCP 층(43)은 책장 형상으로 다시 말해서 기판 표면(37)에 평행한 스메틱 층들로 정렬된다. 셀 갭은 음의 유전 이방성 (Δε < 0)을 가지고 FLCP(43)에서 혼합가능하지 않은(용해되지 않는) 사내에서(in-house) 준비되는 네마틱 액정 물질(44)로 채워진다.A thin film dielectric liquid crystal polymer (FLCP) 43, more specifically a ferroelectric side-chain polysiloxane, is disposed on top of the alignment layer 39 covering the electrodes 41 and 42. The FLCP layer 43 is aligned with the bookcase shape, i.e., the smectic layers parallel to the substrate surface 37. The cell gap is filled with a nematic liquid crystal material 44 prepared in-house that is not mixable (not dissolved) in the FLCP 43 with negative dielectric anisotropy (DELTA epsilon < 0).

실시예 3과 마찬가지로, 전기장(E)은 음의 유전 이방성 때문에 네마틱 분자들(44)을 직접 스위칭하지 않는다. 그러나, 전기장(E)은 FLCP(43)의 분자들을 FLCP 물질(43)의 자발 분극에 의해서 스위칭하고 이것은 차례로 탄성력에 의해서 벌크 층의 네마틱 액정 분자들(44)을 스위칭한다(인-플레인 스위칭)(WO 00/03288 참조)(도 47 및 도 48).As in Example 3, the electric field E does not directly switch the nematic molecules 44 due to negative dielectric anisotropy. The electric field E, however, switches the molecules of the FLCP 43 by spontaneous polarization of the FLCP material 43 which in turn switches the nematic liquid crystal molecules 44 of the bulk layer by the elastic force (in-plane switching ) (See WO 00/03288) (Figs. 47 and 48).

도 51에 나타낸 것과 같이, 전기장(E)을 적용하여서 FLCP 분자들(43)을 스위칭하는 것이 전체 벌크에 걸쳐서 전기장(다시 말해서 개별적인 기판 표면들 상에 적용된 전극들 사이에 생성된 전기장)을 적용하여서 스위칭하는 것보다 더 효율적임이 발견되었다. 도 51에 도시된 장치는 각각이 기판 표면들(47 및 48)의 각각 상에 적용된 ITO 전극들(45 및 46)과 상기 ITO 전극들(45 및 46) 상에 적용된 FLCP 층들(49 및 50)을 포함한다. 스페이서들(51)에 의해서 분리된 셀 갭은 비카이랄 네마틱 액정 물질(52)로 채워진다.51, switching the FLCP molecules 43 by applying an electric field E applies an electric field (i.e., an electric field generated between the electrodes applied on the individual substrate surfaces) over the entire bulk It was found to be more efficient than switching. 51 comprises ITO electrodes 45 and 46, respectively, applied on each of the substrate surfaces 47 and 48 and FLCP layers 49 and 50 applied on the ITO electrodes 45 and 46, . The cell gaps separated by the spacers 51 are filled with the biquadratic nematic liquid crystal material 52.

프린지 전기장에 의한 장치의 표시 영상의 대조비는 전체 벌크 층에 걸쳐서 생성된 전기장에 의한 장치의 표시 영상(도 52)보다 훨씬 큰 대조비를 가지는 것으로 보여진다(도 49 및 도 50 참조).The contrast ratio of the display image of the device by the fringe electric field is seen to have a much greater contrast ratio than the display image of the device by the electric field generated over the entire bulk layer (see FIGS. 49 and 50).

또한 프린지 전기장에 의한 장치의 약 6.7V인 구동 전압은 전체 벌크 층에 걸쳐서 생성된 전기장에 의한 장치의 약 50V인 구동 전압보다 훨씬 더 작다(측정 장치의 특성 때문에 오실로스코프 상에 표시된 전압은 인수 10으로 곱해져야 한다).Also, the drive voltage, which is about 6.7 V of the device by the fringe field, is much smaller than the drive voltage of about 50 V of the device due to the electric field generated across the bulk layer (due to the nature of the measurement device, Must be multiplied).

실시예Example 8 8

프린지 전기장을 생성하는 빗-유사 전극과 A comb-like electrode for generating a fringe electric field 카이랄Chiral 스메틱Smyth 정렬층을The alignment layer 포함하는 셀 Cells Containing

실시예 7이 반복되지만, 다만 네마틱 액정 물질이 양의 유전 이방성 (Δε > 0)을 나타낸다.Example 7 is repeated, but only the nematic liquid crystal material exhibits a positive dielectric anisotropy (??> 0).

실시예Example 9 9

프린지 전기장을 생성하는 빗-유사 전극과 A comb-like electrode for generating a fringe electric field 카이랄Chiral 스메틱Smyth 정렬층을The alignment layer 포함하는 셀 Cells Containing

실시예 7이 반복되지만, 다만 기판 표면에 평행하게 스메틱 층들로 FLCP 층이 정렬된다. FLCP의 기대되는 스위칭이 도 53 및 도 54에 도시되어 있다.Example 7 is repeated, but the FLCP layer is aligned with the smectic layers parallel to the substrate surface. The expected switching of the FLCP is shown in Figures 53 and 54.

실시예Example 10 10

프린지 전기장을 생성하는 빗-유사 전극과 A comb-like electrode for generating a fringe electric field 카이랄Chiral 스메틱Smyth 정렬층을The alignment layer 포함하는 셀(양면 장치) Containing Cells (Double-Sided Devices)

실시예 7이 반복되지만, 다만 기판들(53 및 54)의 각각의 안쪽 표면이 두 기 판들(53 및 54) 근처에서 프린지 전기장들을 생성하는 앞서 기술된 전극 패턴(55 및 56)을 낀다(양면 장치)(도 55). 또한 각각의 기판 표면(53 및 54)은 각각 비카이랄 네마틱 액정 벌크 층(61)에 면하고 각각이 각각의 수동 정렬층(57 및 58)과 전극 패턴(55 및 56) 상에 배치된 FLCP 층(59 및 60)을 포함한다.Example 7 is repeated except that the inner surfaces of each of the substrates 53 and 54 engage the electrode patterns 55 and 56 described above to create fringe electric fields near the two substrate plates 53 and 54 Device) (Fig. 55). Each substrate surface 53 and 54 also faces a respective non-cir- cular nematic liquid crystal bulk layer 61 and each has a passive alignment layer 57 and 58 and an FLCP Lt; / RTI &gt; layers 59 and 60, respectively.

실시예Example 11 11

프린지 전기장을 생성하는 빗-유사 전극과 A comb-like electrode for generating a fringe electric field 카이랄Chiral 스메틱Smyth 정렬층을The alignment layer 포함하는 셀(양면 장치) Containing Cells (Double-Sided Devices)

실시예 8이 반복되지만, 다만 기판들의 두 안쪽 표면들이 두 기판들 근처에서 프린지 전기장들을 생성하는 앞서 기술된 전극 패턴을 낀다(양면 장치).Example 8 is repeated, except that the two inner surfaces of the substrates undergo the electrode pattern described above to produce fringe electric fields near the two substrates (two-sided device).

실시예Example 12 12

프린지 전기장을 생성하는 빗-유사 전극과 A comb-like electrode for generating a fringe electric field 카이랄Chiral 스메틱Smyth 서브-체적을 포함하는 셀(양면 장치) A cell (a double-sided device)

실시예 7이 반복되지만, 다만 기판들의 각각의 안쪽 표면이 앞서 기술된 전극 패턴을 끼고(양면 장치), 각각의 기판 표면은 수동 정렬층을 포함한다. 그런데, 각각의 정렬층이 FLCP 층으로 코팅되는 것 대신에, 카이랄 분자들(카이랄 도펀트들)이 정렬층에 부착된다. 또한, 셀 갭이 비카이랄 스메틱 액정 물질로 채워진다. 카이랄 분자들은 비카이랄 스메틱 벌크 층의 서브-체적에서 키랄성을 유도하고, 그리고 이로써 빗-유사 전극을 끼는 기판 근처에서 스위칭가능한 강유전성 서 브-체적을 유도한다.Example 7 is repeated, except that the inner surface of each of the substrates has the electrode pattern described above (duplex device), and each substrate surface includes a passive alignment layer. However, instead of each alignment layer being coated with an FLCP layer, chiral molecules (chiral dopants) are attached to the alignment layer. In addition, the cell gap is filled with the bicalyalmic liquid crystal material. The chiral molecules induce chirality in the sub-volume of the non-chiral smectic bulk layer and thereby induce a switchable ferroelectric sub-volume near the substrate containing the comb-like electrode.

이상 특정한 실시예들을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명하였지만, 본 발명이 속한 기술 분야의 통상의 기술자가 본 발명의 사상 및 범주를 벗어나지 아니하면서 이들에 대한 다양한 변형 및 변경을 가할 수 있음은 명백하다 할 것이다.While the invention has been described in detail and with reference to specific embodiments thereof, it is evident that many alternatives, modifications and variations will be apparent to those skilled in the art without departing from the spirit and scope of the invention something to do.

Claims (24)

- 제1 및 제2 한정(confining) 기판;A first and a second confining substrate; - 기판들 사이에 배치된 액정 벌크 층으로서, 액정은 그 탄성 변형 하에서 플렉소유전성 분극을 나타내는 네마틱 액정 물질을 포함하는, 액정 벌크 층; A liquid crystal bulk layer disposed between the substrates, wherein the liquid crystal comprises a nematic liquid crystal material exhibiting flake inherent polarization under its elastic deformation; - 상기 제1 기판의 안쪽면 상에 적용된 제1 전극 패턴;A first electrode pattern applied on an inner surface of the first substrate; - 상기 제1 전극 패턴 상에 적용되고, 벌크 표면에서 상기 벌크 층과 상호 작용하도록 배열된 제1 정렬층; 및A first alignment layer applied on the first electrode pattern and arranged to interact with the bulk layer at a bulk surface; And - 벌크 표면에서 상기 벌크 층과 상호작용하도록 상기 제2 기판 상에 배열된 제2 정렬층을 포함하는,- a second alignment layer arranged on the second substrate to interact with the bulk layer at the bulk surface, 액정 장치로서,As a liquid crystal device, 상기 제1 정렬층 및 상기 제2 정렬층 중 하나는 상기 벌크 층의 수직(homeotropic) 정렬을 촉진하도록 구성되고 상기 제1 정렬층 및 상기 제2 정렬층 중 나머지 하나는 상기 벌크 층의 균일한 평면 정렬을 촉진하도록 구성되고,Wherein one of the first alignment layer and the second alignment layer is configured to promote homeotropic alignment of the bulk layer and wherein the other of the first alignment layer and the second alignment layer has a uniform plane &Lt; RTI ID = 0.0 &gt; alignment, 상기 제1 전극 패턴은 상기 제1 정렬층에 인접한 상기 벌크 층의 제1 서브-체적에 걸쳐서 불균일한 전기장을 생성하도록 배열되되, 상기 전기장은 전계선들의 방향 및 세기가 불균일하고, 상기 전기장은 상기 제1 기판의 안쪽면에 평행한 그리고 상기 벌크 층의 분극 배향(polarization orientation)에 수직한 방향들로의 인-플레인 전계선들을 포함하고, 상기 전기장은 상기 제1 정렬층에 걸쳐서도 생성되고,Wherein the first electrode pattern is arranged to produce a non-uniform electric field across a first sub-volume of the bulk layer adjacent the first alignment layer, the electric field having a non-uniform direction and intensity of electric lines, Planar field lines in directions parallel to the inner surface of the first substrate and perpendicular to the polarization orientation of the bulk layer, the electric field is also generated over the first alignment layer, 상기 액정 장치는,In the liquid crystal device, - 상기 제1 서브-체적에 포함된 플렉소유전성 분극 상태에 있는 액정들로서, 상기 액정들의 분극이, (i) 상기 제1 서브-체적의 및 (ii) 상기 제2 기판에 인접한 상기 액정 벌크 층의 제2 서브-체적의 외부에서의, 상기 벌크 층의 임의의 가능한 유사 액정 분극보다 더 강한, 액정들을 더 포함하고;The polarization of the liquid crystals being selected from the group consisting of (i) a first sub-volume of the first sub-volume, and (ii) a second sub-volume of the liquid crystal bulk layer adjacent to the second substrate, Further comprising liquid crystals outside the second sub-volume of the bulk layer, the liquid crystals being stronger than any possible similar liquid crystal polarization of the bulk layer; 적어도 부분적으로 상기 전기장 및 상기 분극 간의 커플링에 의해서, 상기 제1 서브-체적에 포함된 분극 상태에 있는 액정들이 스위칭되어서, 탄성력에 의해서 상기 벌크 층의 액정들의 인-플레인 스위칭이 성취되는: 것을 특징으로 하는,The liquid crystals in the polarization state contained in the first sub-volume are switched, at least in part, by the coupling between the electric field and the polarization, so that in-plane switching of the liquid crystals of the bulk layer is achieved by the elastic force Features, 액정 장치.Liquid crystal device. 제1 항에 있어서,The method according to claim 1, 제2 전극 패턴이 상기 제2 기판의 안쪽면 상에 적용되어, 상기 제2 전극 패턴에 인접한 상기 벌크 층의 제2 서브-체적에 걸쳐서도 불균일한 전기장을 생성하되, 상기 전기장은 전계선들의 방향 및 세기가 불균일하고,A second electrode pattern is applied on the inner surface of the second substrate to create a non-uniform electric field across the second sub-volume of the bulk layer adjacent to the second electrode pattern, And the strength is uneven, 상기 제2 정렬층은 상기 제2 전극 패턴 상에 적용된,Wherein the second alignment layer is formed on the second electrode pattern, 액정 장치.Liquid crystal device. 제1 항에 있어서, 상기 제1 정렬층에서의 분극이,The method of claim 1, wherein the polarization in the first alignment layer 상기 제1 정렬층의 및 상기 제1 서브-체적의 외부에서의, 상기 벌크 층의 임의의 가능한 유사 액정 분극보다 더 강한,A second sub-volume of the first sub-volume and a second sub-volume of the second sub-volume, 액정 장치.Liquid crystal device. 제3 항에 있어서,The method of claim 3, 상기 전기장 및 분극 상태의 액정들 사이의 커플링은,The coupling between the liquid crystals in the electric and polarized states, 강유전성 커플링, 반강유전성 커플링, 상유전성 커플링, 플렉소유전성(flexoelectric) 커플링, 및 이들의 임의의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는,A ferroelectric coupling, a ferroelectric coupling, an antiferroelectric coupling, a phase dielectric coupling, a flexoelectric coupling, and any combination thereof. 액정 장치. Liquid crystal device. 제4 항에 있어서,5. The method of claim 4, 상기 전기장 및 분극 상태의 액정들 사이의 커플링은,The coupling between the liquid crystals in the electric and polarized states, 강유전성 커플링인,The ferroelectric coupling, 액정 장치.Liquid crystal device. 제5 항에 있어서,6. The method of claim 5, 상기 제1 정렬층 및 상기 제2 정렬층 중 하나 이상은 자발 분극(spontaneous polarization)을 나타내는 액정 물질을 포함하는,Wherein at least one of the first alignment layer and the second alignment layer comprises a liquid crystal material exhibiting spontaneous polarization. 액정 장치.Liquid crystal device. 제6 항에 있어서,The method according to claim 6, 상기 제1 정렬층 및 상기 제2 정렬층 중 하나 이상은 카이랄 스메틱 C(SmC*)액정 물질을 포함하는,Wherein at least one of the first alignment layer and the second alignment layer comprises a chiral smectic C (SmC * ) liquid crystal material. 액정 장치. Liquid crystal device. 제4 항에 있어서,5. The method of claim 4, 상기 제1 정렬층 및 상기 제2 정렬층 중 하나 이상 내의 자발 분극을 나타내는 액정 물질은, 상기 전기장에 강유전성 커플링, 반강유전성 커플링 또는 상유전성 커플링을 또는 이들의 조합을 할 수 있는 액정 폴리머인,Wherein the liquid crystal material exhibiting spontaneous polarization in at least one of the first alignment layer and the second alignment layer comprises a liquid crystal polymer capable of forming a ferroelectric coupling, an antiferroelectric coupling or a paraelectric coupling, or a combination thereof, sign, 액정 장치.Liquid crystal device. 제5 항에 있어서,6. The method of claim 5, 상기 제1 서브-체적에서 하나 이상의 표면에 영구적으로 부착되는 것과 이로써 상기 제1 서브-체적 내에 하나 이상의 키랄성-연관 물성들의 국부적인 증가를 유도하는 것의 결과로서 상기 벌크 층 내에 카이랄 도펀트들이 불균일하게 분포되고, 상기 표면에서 최대이고 상기 표면으로부터 멀어지는 방향으로 감소하는 비균일한 분포를 가지는 자발 분극이 출현하는 것이 결과되되, 상기 카이랄 도펀트들은 상기 액정 벌크 층 내에서 용해가능한,Wherein the chiral dopants are non-uniformly distributed within the bulk layer as a result of permanently attaching to at least one surface in the first sub-volume and thereby inducing a local increase in one or more chirality-related properties within the first sub- Wherein the chiral dopants are distributed in the liquid crystal bulk layer and are soluble in the liquid crystal bulk layer, resulting in a spontaneous polarization having a non-uniform distribution decreasing in a direction that is maximum at the surface and away from the surface, 액정 장치.Liquid crystal device. 제4 항에 있어서,5. The method of claim 4, 상기 전기장 및 분극 상태의 액정들 사이의 커플링은,The coupling between the liquid crystals in the electric and polarized states, 플렉소유전성 커플링인,The flake possesses the inherent coupling, 액정 장치.Liquid crystal device. 제10 항에 있어서,11. The method of claim 10, 상기 제1 서브-체적에서 하나 이상의 표면에 영구적으로 부착되는 것과 이로써 상기 제1 서브-체적 내에 하나 이상의 물성들의 국부적인 증가를 촉진하는 것의 결과로서 상기 벌크 층 내에 도펀트들이 불균일하게 분포되고, 상기 표면에서 최대이고 상기 표면으로부터 멀어지는 방향으로 감소하는 비균일한 분포를 가지는 플렉소유전성 분극이 출현하는 것이 촉진되되, 상기 도펀트들은 상기 액정 벌크 층 내에서 용해가능한,The dopants are non-uniformly distributed in the bulk layer as a result of being permanently attached to at least one surface in the first sub-volume and thereby promoting a local increase of one or more properties within the first sub-volume, Wherein the dopant is present in the liquid crystal bulk layer and is soluble in the liquid crystal bulk layer, 액정 장치.Liquid crystal device. 제11 항에 있어서, 상기 도펀트들은,12. The method of claim 11, 바나나-형, 방울-형, 방울-바나나 혼성-형 도펀트들 및 이들 중 둘 이상의 임의의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는,Selected from the group consisting of bananas-type, bananas-type, drop-type, drop-banana hybrid-type dopants and any combination of two or more thereof. 액정 장치.Liquid crystal device. 제10 항에 있어서,11. The method of claim 10, 상기 전기장 및 분극 상태의 액정들 사이의 커플링은,The coupling between the liquid crystals in the electric and polarized states, 플렉소유전성 커플링 및 유전성 커플링의 조합인,A combination of flake-inherent coupling and dielectric coupling, 액정 장치.Liquid crystal device. 삭제delete 제1 항에 있어서, 상기 제1 서브-체적의 액정들의 분극은,The method of claim 1, wherein the polarization of the first sub- 상기 제1 정렬층이 갖는 변화하는 배향 규제 특성 또는 상기 제1 서브-체적 내로 연장하는 돌출부들 또는 그 조합에 의해서 야기되는,Volume, which is caused by varying alignment control characteristics of the first alignment layer or protrusions that extend into the first sub- 상기 액정 벌크 층 내에서의 스플레이(splay) 변형 또는 벤드(bend) 변형 또는 그 조합에 의해서 유도되는,A splay transformation or a bend transformation in the liquid crystal bulk layer or a combination thereof, 액정 장치.Liquid crystal device. 제1 항에 있어서,The method according to claim 1, 상기 액정 벌크 층은 스플레이-벤드 혼성(splay-bend hybrid) 변형을 나타내고,The liquid crystal bulk layer exhibits a splay-bend hybrid deformation, eb가 상기 제1 서브-체적의 플렉소유전성 분극의 주된(major) 플렉소유전성 계수(coefficient)일 때, 상기 제1 서브-체적의 액정들은 벤드 변형을 나타내는,volume liquid crystals exhibit a bend strain when e b is the major flex-specific conductivity coefficient of the first sub-volume of the flake inherent polarization, 액정 장치.Liquid crystal device. 제1 항에 있어서,The method according to claim 1, 상기 액정 벌크 층은 스플레이-벤드 혼성 변형을 나타내고,The liquid crystal bulk layer exhibiting a splay-bend hybrid transformation, es가 상기 제1 서브-체적의 플렉소유전성 분극의 주된 플렉소유전성 계수일 때, 상기 제1 서브-체적의 액정들은 스플레이 변형을 나타내는,e s is the first sub-conductive when the main Plectranthus own coefficient of volume Plectranthus own conductive polarization of the first sub-volume of the liquid crystal display are shown the variations, 액정 장치.Liquid crystal device. 제1 항에 있어서,The method according to claim 1, 상기 액정 벌크 층은 양의 유전 이방성과 스플레이 변형을 나타내고, 각각의 기판의 안쪽면 상에 적용된 전극 패턴에 의해, 상기 전극 패턴들에 인접한 상기 벌크 층의 각각의 서브-체적에 걸쳐서 불균일한 전기장이 생성되는,Wherein the liquid crystal bulk layer exhibits positive dielectric anisotropy and splay deformation and the electrode pattern applied on the inner side of each substrate causes an uneven electric field across each sub-volume of the bulk layer adjacent to the electrode patterns Generated, 액정 장치.Liquid crystal device. 제1 항에 있어서,The method according to claim 1, 상기 액정 벌크 층은 음의 유전 이방성과 벤드 변형을 나타내고, 각각의 기판의 안쪽면 상에 적용된 전극 패턴에 의해, 상기 전극 패턴들에 인접한 상기 벌크 층의 각각의 서브-체적에 걸쳐서 불균일한 전기장이 생성되는,Wherein the liquid crystal bulk layer exhibits negative dielectric anisotropy and bend strain and an uneven electric field across each sub-volume of the bulk layer adjacent to the electrode patterns due to the electrode pattern applied on the inner surface of each substrate Generated, 액정 장치.Liquid crystal device. 제2 항에 있어서,3. The method of claim 2, 상기 제1 전극 패턴 및 제2 전극 패턴 중 하나 이상은 서로 맞물린 전극들을 포함하는,Wherein at least one of the first electrode pattern and the second electrode pattern includes electrodes interdigitated with each other, 액정 장치.Liquid crystal device. 제2 항에 있어서,3. The method of claim 2, 상기 제1 전극 패턴 및 제2 전극 패턴 중 하나 이상은 프린지-전기장 생성 전극들을 포함하는,Wherein at least one of the first electrode pattern and the second electrode pattern comprises fringe- 액정 장치.Liquid crystal device. 제21 항에 있어서,22. The method of claim 21, 상기 제1 전극 패턴 및 제2 전극 패턴 중 하나 이상은 각자의 제1 및 제2 기판 상에 배열된 제1 전도층과, 상기 제1 전도층 상에 배열된 절연층 및 상기 절연층의 맨 위 상에 배열된 제2 전도층을 포함하고,Wherein at least one of the first electrode pattern and the second electrode pattern comprises a first conductive layer arranged on each of the first and second substrates, an insulating layer arranged on the first conductive layer, And a second conductive layer arranged on the first conductive layer, 상기 제2 전도층은 빗-유사(comb-like) 형태를 가진,The second conductive layer may have a comb-like shape, 액정 장치.Liquid crystal device. 제21 항에 있어서,22. The method of claim 21, 상기 제1 전극 패턴 및 제2 전극 패턴 중 하나 이상은 해당하는 제1 기판, 제2 기판 또는 제1 및 제2 기판 상에 배열된 제1 전도층과, 상기 제1 전도층 상에 배치된 절연층 및 상기 절연층의 맨 위 상에 배열된 제2 전도층을 포함하고,Wherein at least one of the first electrode pattern and the second electrode pattern includes a first conductive layer arranged on a corresponding first substrate, a second substrate or first and second substrates, and an insulating layer disposed on the first conductive layer, And a second conductive layer arranged on the top of the insulating layer, 상기 제2 전도층은 개구들을 구비하는,Wherein the second conductive layer has openings, 액정 장치.Liquid crystal device. 삭제delete
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