KR19990014326A - 액정 정렬 방법, 액정 디바이스를 제조하는 방법 및 그 방법으로 제조된 액정 디바이스 - Google Patents

액정 정렬 방법, 액정 디바이스를 제조하는 방법 및 그 방법으로 제조된 액정 디바이스 Download PDF

Info

Publication number
KR19990014326A
KR19990014326A KR1019980031136A KR19980031136A KR19990014326A KR 19990014326 A KR19990014326 A KR 19990014326A KR 1019980031136 A KR1019980031136 A KR 1019980031136A KR 19980031136 A KR19980031136 A KR 19980031136A KR 19990014326 A KR19990014326 A KR 19990014326A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
liquid crystal
independently
smectic
phase
integer
Prior art date
Application number
KR1019980031136A
Other languages
English (en)
Other versions
KR100303754B1 (ko
Inventor
야스후미 아사오
유끼오 한유
고이찌 사또
마사히로 데라다
고지 노구찌
Original Assignee
미따라이 후지오
캐논 가부시끼가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 미따라이 후지오, 캐논 가부시끼가이샤 filed Critical 미따라이 후지오
Publication of KR19990014326A publication Critical patent/KR19990014326A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100303754B1 publication Critical patent/KR100303754B1/ko

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/137—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering
    • G02F1/139—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering based on orientation effects in which the liquid crystal remains transparent
    • G02F1/141—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering based on orientation effects in which the liquid crystal remains transparent using ferroelectric liquid crystals
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00—Liquid crystal materials
    • C09K19/02—Liquid crystal materials characterised by optical, electrical or physical properties of the components, in general
    • C09K19/0225—Ferroelectric
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00—Liquid crystal materials
    • C09K19/04—Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/137—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering
    • G02F1/13781—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering using smectic liquid crystals
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K2323/00—Functional layers of liquid crystal optical display excluding electroactive liquid crystal layer characterised by chemical composition

Abstract

본 발명은 스멕틱 A 상의 제 1 온도 구간에서 온도 저하시 증가하는 층 간격을 제공하는 층 간격 변화 특성을 가진 스멕틱 액정을 한 쌍의 전극판 사이에 배치하는 단계, 및 상기 스멕틱 액정을 고온 상으로부터 제 1 온도 구간의 적어도 일부를 포함하는 스멕틱 A 상의 제 2 온도 구간으로 냉각시키고, 제 2 온도 구간 내에서 1 사이클 이상 가열 및 냉각시키고, 스멕틱 A 상보다 낮은 스멕틱 상으로 추가 냉각시키는 일련의 열처리 단계를 포함하는 스멕틱 액정의 정렬 방법을 제공한다. 이 열처리, 특히 스멕틱 A 상에서의 1 사이클 이상의 가열 및 냉각은 특성이 상이한 두 영역의 존재로 인한 정렬 (배향) 불규칙성을 억제하여 구동 마진을 개선하는 데 효과적이다.

Description

액정 정렬 방법, 액정 디바이스를 제조하는 방법 및 그 방법으로 제조된 액정 디바이스
본 발명은 스멕틱 액정의 정렬 방법, 및 평면 패널 디스플레이, 프로젝션 디스플레이, 프린터 등의 라이트 밸브에 사용하기 위한, 그러한 스멕틱 액정을 이용한 액정 디바이스에 관한 것이다. 본 발명은 또한 이 액정 디바이스를 제조하는 방법 및 이 액정 디바이스를 이용한 액정 장치에 관한 것이다.
이제까지 널리 사용되어 온 액정 디바이스의 종류로는 문헌[M. Schadt and W. Helfrich, Applied Physics Letters, Vol. 18, No. 4 (1971. 2. 17) pp. 127-128]에 개시된 바와 같은 트위스트 네마틱 (TN) 액정을 이용한 종류를 비롯한 액정 디바이스가 알려져 있다.
TN-액정을 이용한 액정 디바이스에는 제작 용이성과 생산원가 면에서 유리한 단순 매트릭스형 액정 디바이스 등이 있다. 그러나 이 유형의 액정 디바이스에는 픽셀 밀도가 높은 전극 매트릭스를 사용하여 다중 방식으로 구동할 때 크로스토크가 유발되기 쉽고, 그에 따라 픽셀의 수가 축소된다는 문제가 있다. 또한, 그러한 액정 디바이스는 100 밀리초 이상의 느린 응답 속도를 보이므로 제한된 디스플레이 용도에만 응용할 수 있다.
상기 단순 매트릭스형 액정 디바이스와는 대조적으로 근래에는 TFT-형 액정 디바이스가 개발되었는데, 여기서는 각 픽셀에 TFT (박막 트랜지스터)가 제공되고 그것을 통해 구동된다. 그 결과 크로스토크 및 반응 속도 문제가 해결될 수 있었지만 반면에 이 유형의 면적이 큰 디바이스는 불량한 픽셀이 없이 이 디바이스를 대규모 생산하는 데 극도의 곤란함을 부가한다. 또한, 그러한 생산이 가능하다 하더라도 생산 원가가 막대하게 증가하기 쉽다.
종래 방식의 액정 디바이스의 상기한 단점에 대한 개량을 위해 클라크(Clark)와 라거월(Lagerwall)은 쌍안정성을 보이는 액정을 이용한 액정 디바이스를 제안하였다 (일본 특허 공개 제56-107216호, 미국 특허 제4,367,924호). 쌍안정성을 나타내는 액정으로는 키랄 스멕틱 액정 재료 중 하나인, 키랄 스멕틱 C상 (SmC*)을 가진 키랄 스멕틱 또는 강유전성 액정을 일반적으로 사용한다. 이러한 키랄 스멕틱 (강유전성) 액정은 자발 분극에 기초한 반전 스위칭을 일으키기 때문에 응답 속도가 매우 빠르다. 또한, 키랄 스멕틱 액정은 메모리 특성을 보이는 쌍안정 상태를 발현하며 우수한 가시각 특성도 지니고 있다. 따라서, 키랄 스멕틱 액정은 고속, 고해상도 및 대면적의 디스플레이 디바이스 또는 라이트 밸브를 구성하는 데 적합한 것으로 여겨진다.
그러나 상기와 같은 키랄 스멕틱 액정은 콘트라스트의 현저한 저하로 이어지는 지그재그형 정렬 결함의 발생 (후꾸다 아쯔오 및 다께조에 히데오 저, 강유전성 액정의 구조 및 성질 (일본어); 코로나 출판사, (1990) 등에 서술되어 있음)과 같은 문제점을 동반한다. 이 결함은 한 쌍의 기판 사이에서 굴곡 방향이 상이한 두 종류의 갈매기형 구조를 함유한 키랄 스멕틱 액정의 스멕틱 층구조 및 큰 굴곡각 (즉, 기판 법선을 기준으로 큰 층 경사각 δ)에 기인하는 것으로 여겨진다.
근년에는 상기 결함을 가진 굽은 갈매기형 구조가 아닌, 스멕틱 액정층들이 실질적으로 기판에 수직인 책장 구조 또는 그에 가까운 구조의 액정 층구조를 형성시킴으로써 높은 콘트라스트를 제공하는 액정 디바이스를 구현하는 방법이 연구되어 왔다.
예를 들면, 책장 구조 또는 그에 가까운 구조를 제공하는 액정 재료로는 퍼플루오로알킬 에테르 말단쇄를 가진 준결정 화합물 (미국 특허 제5,262,082호), 그러한 준결정 화합물을 함유한 액정 조성물 (Marc D. Raddiffe et al., The 4th International Ferroelectric Liquid Crystal Conference, p. 46 (1993)) 등이 제안되었다. 이러한 액정 물질을 사용함으로써 외부 전기장과 같은 외부 장을 사용하지 않으면서 층 경사각이 작은 책장 구조 또는 그와 유사한 구조를 제공할 수 있다.
이것은 온도가 저온쪽으로 낮아짐에 따라 액정 분자의 층간격이 증가하는 상기 액정 물질 (책장 구조 또는 그에 가까운 구조를 제공하는 것)의 성질 (이하 종종 층간격 증가 특성 (온도 저하시)으로 지칭함)에 기인한다.
통상의 키랄 스멕틱 액정 디바이스에서는 고온의 액체 상태 (이소트로픽 상)로부터 냉각 단계를 통해 액정 분자가 배향 또는 정렬되면 액정 분자는 먼저 스멕틱 A (SmA) 상의 층 구조를 형성하며 이어서 SmA 상에서 스멕틱 C 또는 CA(SmC*또는 SmCA *) 상으로의 상전이에 의해 액정 분자층에 대한 법선의 방향을 기준으로 기울거나 경사가 진다. 그 결과, 층의 법선 방향으로부터 액정 분자의 경사로 인한 길이만큼 층 간격이 짧아진다. 이 때문에 결과로 얻어지는 액정 분자는 부피 수축을 보상하기 위한 갈매기형 구조를 형성하는 데 도움이 될 수 없다.
반면, 퍼플루오로에테르 말단쇄를 가진 준결정 화합물은 온도 저하시 층 간격 증가 특성을 가지므로 액정 분자가 SmA 상에서 SmC*상 또는 SmCA *상으로의 상전이에 의해 기울어지더라도 통상의 키랄 스멕틱 액정 디바이스에서와 같은 상기한 층 간격의 단축이 층 간격 증가 특성으로 상쇄된다. 그 결과, SmC*상 (또는 SmCA *상)에서의 층 간격이 SmA 상에서의 경우와 실질적으로 동등하거나 근사하게 된다. 따라서 퍼플루오로에테르 말단쇄를 가진 준결정 화합물은 외부 전기장 등을 사용하지 않고도 자체적으로 작은 층 경사각을 갖는 책장 구조 또는 그에 가까운 구조를 제공할 수 있다.
그러나 본 연구자들의 관찰 결과, 층 간격 증가 특성 (온도 저하시)을 갖는 액정 물질은 겉보기 경사각 및 데이터 신호 전압으로 인한 분자 동요와 같은 디바이스 특성이 상이한 영역들이 최종 액정 디바이스 내에 무질서하게 분포되게 하는 액정 분자의 정렬 또는 배향 상태를 제공하는 것으로 밝혀졌다. 본 명세서에서는 편의상, 상대적으로 큰 겉보기 경사각과 작은 분자 동요를 보이는 영역을 P1 영역으로 지칭하고 상대적으로 작은 겉보기 경사각과 큰 분자 동요를 보이는 여역을 P2 영역으로 지칭한다.
디바이스 특성이 상이한 영역들을 포함하는 상기 정렬 상태의 존재는 다음 현상에 기인한 것으로 여겨진다.
더 구체적으로는, 상기한 액정 물질의 온도 저하시 층 간격 증가 특성은 일반적으로 SmC*(또는 SmCA *) 상에서뿐 아니라 SmA 상에서도 확인된다. 달리 말하면, 고온 상 (예, 등방성 상, 네마틱 상 또는 콜레스테릭 상)에서 SmA 상으로의 상전이에 의해 층 경사각이 작은 책장 구조 또는 그에 가까운 구조가 SmA 상에서 형성된다. 액정 물질이 SmA 상에서 추가로 냉각되면 층 간격을 연장시키는 힘이 디바이스 구조 (액정 디바이스)에 가해지지만 층의 법선 방향으로의 디바이스 구조의 전체 길이, 즉 (층 피치 또는 간격) x (층의 수)의 길이는 일정하다. 층 피치는 온도 저하시 셀에서 처음으로 나타나는 스멕틱 상에서의 층 간격을 뜻한다. 그 결과, 전체 디바이스 구조에 걸쳐 압축력이 가해진다.
그러나, 이 압축력은 그 본질상 모든 분자층에 균일하게 가해져야 하지만 셀 두께 및 온도 등의 불규칙성으로 인해 SmA 상에서 강하게 압축되는 부분과 (상대적으로) 약하게 압축되는 부분을 규정하는 압축 불규칙성 (또는 불균일한 압축)을 유발하기 쉽다. SmA 상에서의 압축 불규칙성은 SmC*(또는 SmCA *) 상에서의 디바이스 특성에 불규칙성을 가져와서 상기한 것처럼 P1 및 P2 영역을 제공한다.
디바이스 특성이 상이한 P1 및 P2 영역이 전체 디바이스 영역에 연속적으로나 완만하게 변화하는 방식으로 위치하는 경우, 얻어지는 액정 디바이스는 실제적인 문제를 갖지 않는다. 그러나 P1 및 P2 영역이 불연속적으로, 또는 급격히 변화하는 방식으로 위치한 경우에는 이들 영역의 경계 부분이 콘트라스트의 저하 및 비정상적인 역전 도메인의 발생과 같은 결함을 유발하여 구동 마진의 저하를 가져온다.
상기한 상황을 고려할 때 본 발명의 목적은 온도 저하시 SmA 상에서의 (층) 압축 불규칙성을 완화하여 SmC*또는 SmCA *상에서 디바이스 특성에 뷸규칙성이 발생하는 것을 억제 또는 최소화함으로써 구동 마진이 큰 액정 디바이스를 구현할 수 있는 (키랄) 스멕틱 액정의 정렬 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 그 디바이스의 제조 방법 및 그 액정 디바이스를 이용한 액정 장치를 제공하는 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 액정 디바이스의 한 실시예의 모식적 단면도.
도 2는 통상적인 정렬용 열처리를 통한 키랄 스멕틱 액정의 스멕틱 층구조를 보여주는 X-선 회절 패턴의 한 예의 모식도.
도 3은 본 발명에 따른 정렬 방법으로 처리한 키랄 스멕틱 액정의 스멕틱 층구조를 보여주는 X-선 회절 패턴의 한 예의 모식도.
도 4는 본 발명의 액정 디바이스와 그래픽 제어기로 이루어진 액정 디스플레이 장치를 보여주는 블록 다이아그램.
도 5는 액정 디스플레이 장치와 그래픽 제어기에 관해 신호 전달과 구동 사이의 시간 상관관계를 보여주는 화상 데이터 통신의 타임 차트.
도 6은 전극 매트릭스를 갖춘 액정 디바이스의 평면도.
도 7 및 도 8은 각각 본 발명에 따른 액정 디바이스를 구동하는 데 사용되는 일련의 구동 파형.
도 9는 도 7에 나타낸 구동 파형을 사용했을 때 펄스 폭 (Δt)과 투과율 (T) 사이의 관계를 보여주는 그래프.
도 10은 이하의 실시예 및 비교예에서 V-T (인가 전압-투과율) 특성의 측정에 사용된 구동 파형.
도 11은 활성 매트릭스형 액정 디바이스 및 그것을 위한 구동 수단의 일례의 모식적 평면도.
도 12는 도 11에 나타낸 활성 매트릭스형 액정 디바이스의 각 픽셀의 일례를 보여주는 모식적 단면도.
도 13은 도 12에 나타낸 각 픽셀부의 동등 회로의 일례.
도 14는 도 12에 나타낸 각 픽셀부에 대해 인가된 전압 (a), (b) 및 (c)와 픽셀부에서의 광학적 응답 (d)의 집합을 보여주는 도면.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1a, 1b: 기판
2a, 2b: 전극
3,4: 정렬 제어층
5: 액정 물질
10, 61: 액정 디바이스
11: 주사 신호 구동기
12: 데이터 신호 구동기
14: 박막 트랜지스터 (TFT)
15: 픽셀 소자
20: 활성 매트릭스 기판
31: 액정 커패시터
32: 보유 커패시터
40: 대향 기판
61: 액정 디바이스
62: 주사 전극
63: 데이터 전극
본 발명의 한 면에 따르면,
스멕틱 A 상의 제 1 온도 구간에서 온도 저하시 증가하는 층 간격을 제공하는 층 간격 변화 특성을 가진 (키랄) 스멕틱 액정을 한 쌍의 전극판 사이에 배치하는 단계, 및
상기 (키랄) 스멕틱 액정을 고온 상으로부터 제 1 온도 구간의 적어도 일부를 포함하는 스멕틱 A 상의 제 2 온도 구간으로 냉각시키고, 제 2 온도 구간 내에서 1 사이클 이상 가열 및 냉각시키고, 스멕틱 A 상보다 낮은 스멕틱 상 (일반적으로 스멕틱 SmC*또는 SmCA *상)으로 추가 냉각시키는 일련의 열처리 단계
를 포함하는 (키랄) 스멕틱 액정의 정렬 방법이 제공된다.
본 발명의 다른 면에 따르면,
스멕틱 A 상의 제 1 온도 구간에서 온도 저하시 증가하는 층간격을 제공하는 층간격 변화 특성을 가진 등방성 상의 (키랄) 스멕틱 액정을 마주보게 배치된 한 쌍의 전극판의 두 접촉면 사이의 간극에 주입하는 단계, 및
상기 (키랄) 스멕틱 액정을 등방성 상으로부터 제 1 온도 구간의 적어도 일부를 포함하는 스멕틱 A 상의 제 2 온도 구간으로 냉각시키고, 제 2 온도 구간 내에서 1 사이클 이상 가열 및 냉각시키고, 스멕틱 A 상보다 낮은 스멕틱 상 (일반적으로 SmC*또는 SmCA *상)으로 추가 냉각시키는 일련의 열처리 단계
를 포함하는 액정 디바이스의 제조 방법이 제공된다.
본 발명의 또다른 면에 따르면, 상기 제조 방법을 통해 제조된 액정 디바이스가 제공된다.
본 발명의 또다른 면에 따르면, 상기 액정 디바이스와 이 액정 디바이스를 구동하는 구동 수단을 포함하는 액정 장치가 제공된다.
본 발명의 상기 및 다른 목적, 특징 및 장점은 본 발명의 바람직한 실시태양에 대한 이하의 설명을 첨부된 도면과 함께 고려할 때 더 명확해질 것이다.
본 발명에 따른 (키랄) 스멕틱 액정의 정렬 방법은 SmA 상 중의 온도 구간 내에서의 1 사이클 이상의 가열 및 냉각을 포함하는, SmA 상에서 온도 저하시 층간격 증가 특성을 가진 (키랄) 스멕틱 액정에 대한 특수한 열처리를 특징으로 한다. 그 결과, 층 경사각이 작은 (3도 이하) 책장 구조 또는 그에 가까운 구조를 자체적으로 제공하는 액정 물질에 고유한 SmA 상에서의 층 압축 불규칙성에서 초래되는 정렬 (배향) 불규칙성을 제거 또는 완화하여, 얻어지는 액정 디바이스의 구동 마진을 개선하는 것이 가능해진다.
더 구체적으로는, 본 발명에 따르면 액정 물질을 냉각시킴에 따른 층 간격의 증가에 의해 유발되는 층 압축 불규칙성이 재가열에 의해 균일화된다. 이것은 아마도 온도 상승시 액정 물질의 점도가 낮아져서, 전체 액정 디바이스에 걸친 압력 (압축력)의 위치적 불규칙성이 있는 상태 (구조)로부터 본질상 안정한 것으로 여겨지는 균일한 압력 (압축력)을 받는 상태 (구조)로 액정 분자의 재정렬 (재배향)을 유도하기 때문일 것이다. 이렇게 처리되어 층 압축 불규칙성이 완화된 액정 디바이스에서는 디바이스 특성의 불규칙성이 억제 또는 최소화되어 큰, 또는 넓은 구동 마진을 제공한다.
본 발명에 사용되는 액정 물질은 SmA 상에서 온도 상승시 층 간격이 감소되어 책장 구조 (또는 그에 가까운 구조)로부터 갈매기형 구조로 층 구조의 변화를 일으키는 성질을 가졌다. 이 경우, 가능한 갈매기형 구조에는 개별 스멕틱 액정 분자층이 중간 지점 (일반적으로 중점 부근)에서 셀 두께 방향으로 구부러지는 통상의 갈매기형 구조, 분자층의 구부러짐이 평면적인 디바이스 영역 내에서 관찰되는 갈매기형 구조 (평면 갈매기형 구조로 지칭됨) 및 통상의 갈매기형 구조와 평면 갈매기형 구조의 배합이 포함될 수 있다.
본 발명의 정렬 방법에서는, SmA 상에서 온도 상승시 분자층에 대한 법선 방향에서 평면 갈매기형 구조로 인한 줄무늬 조직이 흔히 관찰된다. 그러나 이 줄무늬 조직은 온도 저하 과정에서 다시 사라지거나 미미한 흔적을 남길 뿐이어서 SmC*또는 SmCA *상에서 최종 액정 디바이스의 실제적인 특성에는 거의 영향을 미치지 않는다.
본 발명에 따른 정렬 방법에 적합한 액정 디바이스의 단면 구조를, 도 1을 참조하면서 그 실시예와 관련하여 설명한다.
도 1에 나타낸 액정 디바이스는, 그 위에 각각 소정 패턴으로 형성된 전극 (2a) 및 (2b)가 있는, 각각 유리, 플라스틱 등으로 된 한 쌍의 마주보게 배치된 기판 (1a) 및 (1b) (이하에서 이러한 기판을 전극판으로 지칭함)를 포함한다. 전극 (2a) 및 (2b)는 In2O, SnO2또는 ITO (인듐 주석 산화물) 등으로 된 투명 도전성 막을 포함할 수 있다. 전극 (2a) 및 (2b)는 각각 띠모양으로 제작하고 서로 거의 직각으로 교차하도록 배열하여 전극 매트릭스를 형성할 수 있다.
도 5는 단순 매트릭스형의 (스멕틱) 액정 디바이스 (패널) (61)에 사용된 그러한 전극 매트릭스를 보여주는 평면도이다. 도 6에 나타낸 액정 디바이스 (61)은 한 기판에 제공된 주사 전극 (62) (S1, S2, S3, . . . Sm) (예, 도 1의 전극 2b에 해당)과 나머지 기판에 제공된 데이터 전극 (63) (I1, I2, I3, . . . In) (예, 도 1의 전극 2a에 해당)을 포함하며, 이들은 서로 교차하여 각 교차점에서 주사 전극 (62)와 데이터 전극 (63) 사이에 배치된 키랄 스멕틱 액정과 함께 픽셀 (디스플레이 단위 1개)을 구성한다. 액정 디바이스는 주사 및 데이터 전극 (62)와 (63)을 통해 액정에 전압을 인가함으로써 구동한다.
도 1을 다시 참조하면, 본 발명에서는, 액정 디바이스는 전극 (2a) (또는 (2b)) 중 하나를 금속 등으로 형성함으로써 반사형 액정 디바이스로 제조할 수 있다. 또한, 본 발명에 사용되는 액정 디바이스의 전극 구조는 상기한 단순 매트릭스 구조에 한정되지 않는다.
전극판은 희망에 따라 각각 정렬 제어층 (3) 및 (4)로 코팅한다. 정렬 제어층 (3) 및 (4) 가운데 하나는 생략할 수 있다. 또한, 정렬 제어층 (3) 및 (4)는 동일한 재료 또는 상이한 재료의 배합물로 형성할 수 있다.
상기와 같은 구조를 가진 전극판들을 그 사이에 소정의 간격을 두고 서로 마주보게 배치하여 그 사이에 스멕틱상을 띠는 액정과 같은 액정 물질 (5)를 끼워넣는다.
이하에서, 콜레스테릭 상 (후술됨)을 갖지 않는 액정 물질을 사용한 액정 디바이스에 적합한 바람직한 정렬 제어층 (3) 및 (4)를 설명한다.
정렬 제어층 (3) 및 (4) 가운데 하나는 바람직하게는 체적 저항이 1.0 x 104내지 1.0 x 1010Ω.cm 범위이다.
그러한 정렬 제어층은 예를 들면 다결정질 또는 비정질 금속 산화물막, 다결정질 또는 비정질 반도체막, 또는 결합제와 결합제 중에 분산된 전기전도성 부여 입자로 이루어진 막으로 이루어질 수 있다. 이 다결정질 또는 비정질 금속 산화물막, 다결정질 또는 비정질 반도체막, 및 입자들은 희망에 따라 도전성 조절 불순물을 첨가함으로써 조절된 전기전도성을 가지게 할 수 있다.
다결정질 또는 비정질 금속 산화물의 예에는 12족 원소의 산화물, 예컨대 ZnO, CdO 및 ZnCdOx, 및 4족 및 14족 원소의 산화물, 예컨대 GeO2, SnO2, GeSnOx, TiO2, ZrO2및 TiZrOx등이 있다.
다결정질 또는 비정질 반도체에는 14족 반도체, 예컨대 Si 및 SiC가 있다.
분산 입자의 예에는 상기한 12족 원소의 산화물, 4족 원소의 산화물, 14족 원소의 산화물 및 14족 반도체의 입자가 있다.
임의적으로 첨가되는 도전성 조절 불순물의 예에는, 12족 원소의 산화물에 도핑하기 위한 것으로 각각 n-형 불순물 (도너/전자 도전성 증강 불순물)인 13족 원소, 예컨대 B, Al, Ga 및 In, 및 p-형 불순물 (억셉터/홀 도전성 증강 불순물)인 1족 및 11족 원소, 예컨대 Cu, Ag, Au 및 Li, 또한 14족 원소의 산화물 또는 반도체에 도핑하기 위한 것으로 n-형 불순물일 15족 원소, 예컨대 P, As, Sb 및 Bi, 및 p-형 불순물인 13족 원소, 예컨대 B, Al, Ga 및 In이 있다.
도전성 조절 불순물로는, 불순물로 도핑된 물질로 이루어진 정렬 제어층을 가진 기판이 양의 표면 포텐셜을 갖는 경우에는 도너를 사용할 수 있고, 음의 표면 포텐셜을 갖는 경우에는 억셉터를 사용할 수 있다. 첨가 불순물 농도는 물질의 종류 (입자, 불순물 배합 등)와 결정 상태 (결정 결함 밀도의 수준)에 따라 정할 수 있으며 바람직하게는 자유 전자 또는 자유 홀 농도가 불순물 첨가 후 1.0 x 1011내지 1.0 x 1014원자/cm3수준이 되도록 정한다. 다결정질 또는 비정질 물질을 불순물을 도핑할 매트릭스 재료로 사용하는 경우에는 불순물 첨가의 효율을 고려하여 실제 첨가 농도를 1.0 x 1017내지 1.0 x 1020원자/cm3(매트릭스 재료의 0.01 내지 1% 수준)로 정하는 것이 적절할 수 있다.
입자를 분산시킬 결합제 재료의 예에는 SiOx, TiOx, ZrOx, 다른 산화물의 융합 매트릭스, 및 실록산 중합체가 있다.
다른 정렬 제어층 (3) (또는 (4))은 단일축 정렬 처리한다. 그 두께는 100 Å 이하, 바람직하게는 70 Å 이하, 더 바람직하게는 50 Å 이하일 수 있다.
상기와 같은 단일축 정렬 처리한 정렬 제어층은 예를 들면 용액 코팅 등에 의해 유기 재료로 된 막을 형성하고 이 막을 섬유질 재료, 예컨대 벨벳, 천 또는 종이로 문질러 줌으로써 형성할 수 있다. 문지르기에 의해 단일축 정렬 제어력을 갖추게 될 정렬 제어층을 구성하는 유기 막재료의 예에는 폴리비닐 알코올, 폴리이미드, 폴리아미드이미드, 폴리에스테르, 폴리아미드, 폴리에스테르이미드, 폴리파라크실릴렌, 폴리카르보네이트, 폴리비닐 아세탈, 폴리비닐 클로라이드, 폴리스티렌, 폴리실록산, 셀룰로스계 수지, 멜라민 수지, 우레아 수지 및 아크릴 수지가 있다. 그러한 정렬 제어층은 사각 증착에 의해, 즉 SiO와 같은 산화물 또는 질화물로 된 기판 상에 경사진 방향에서 증착시켜 단축 정렬 제어력을 갖춘 막을 형성시킴으로써 형성시킬 수 있다.
본 발명에서, 단일축 정렬 처리를 받는 정렬 제어층으로는 하기 화학식 1로 표시되는 반복 단위를 가진 폴리이미드로 된 막을 사용하는 것이 특히 바람직하다.
(K-P11-L11-M11-(L12)a-P12)
식 중,
K는
의 4가 기이고,
L11및 L12는 독립적으로
또는 탄소 원자 1 내지 20 개의 알킬렌기를 나타내고,
P11및 P12는 이미드 결합을 나타내고,
M11은 단일 결합 또는 -O-를 나타내고,
a는 0, 1 또는 2이다.
폴리이미드의 구체적인 예에는 하기 반복 단위를 가진 것들이 포함된다:
본 발명의 액정 디바이스에서, 기판쌍 (1a) 및 (1b)는 마주보게 배치되며, 밀봉제에 의해 둘러싸인 영역 내에 분산된 스페이서 비이드 (도시되지 않음)를 써서 소정의 셀 간극을 유지하면서 판둘레에서 밀봉제 (도 1에 도시되지 않음)로 서로 붙인다.
액정 디바이스의 셀 간극은, 강유전성 액정을 액정 물질 (5)로 사용하는 경우에는 약 1 내지 5 ㎛ 범위내로 정할 수 있다. 스페이서 비이드 외에, 기판 사이의 접착력을 강화하기 위해 그 사이에 점착성 비이드를 분산시킬 수도 있다.
본 발명에 사용되는 액정 물질 (5)는 SmA 상에서 온도 저하시 층간격 증가 특성을 가진 스멕틱 액정, 바람직하게는 키랄 스멕틱 액정이다. 이와 관련하여, 유사한 특성을 가진 반강유전성 액정을 사용하는 것도 가능하다. 본 발명에서, 액정 물질 (5)는 바람직하게는 층 두께가 SmA 상에서 온도 저하시 1 내지 10% 증가하는 성질을 가진다.
또한, 액정 물질 (5)는 더 바람직하게는 콜레스테릭 상을 갖지 않을 수 있다. 그러한 무콜레스테릭상 액정이 사용되는 경우에는 막대형 분자(batonnet)가 서서히 생성되어 등방성상에서 스멕틱 상으로의 상전이 도중 정렬 또는 배향 상태를 형성한다. 이 경우, 셀 (디바이스) 구조가 상기한 바와 같이 상이한 정렬 제어층의 조합을 사용하여 구성되었다면 막대형 분자는 한 기판쪽에서부터 생성되기 시작해서 다른 기판쪽으로 성장하여 액정 분자의 균일한 정렬 상태를 구현하기 쉽다.
본 발명의 액정 디바이스에서, 액정 물질 (5)는 바람직하게는 키랄 스멕틱 액정 조성물로 이루어질 수 있다.
키랄 스멕틱 액정 조성물은 바람직하게는 중심 코어에 의해 연결된 플루오로카본 말단부와 탄화수소 말단부를 포함하는 구조를 가지며 스멕틱 상 또는 잠재적 스멕틱 상을 갖는 1 종 이상의 플루오르 함유 준결정 화합물을 함유할 수 있다. 잠재적 스멕틱 상이란 용어는 그 화합물이 단독으로는 스멕틱 상을 나타내지 않지만 액정 조성물의 스멕틱 상에 적합하게 함유되는 성분이 될 수 있다는 관련 화합물의 성질을 말한다.
본 발명에 사용되는 플루오르 함유 준결정 화합물에서, 준결정 화합물은 바람직하게는 방향족, 헤테로방향족, 지환족, 치환 방향족, 치환 헤테로방향족 또는 치환 지환족 고리 중에서 독립적으로 선택된 2 종 이상의 고리로 이루어지면서 이 고리들이 -COO-, -COS-, -HC=N-, -COSe- 중에서 선택된 관능기를 통해 서로 연결될 수 있는 중심 코어를 가질 수 있다. 고리들은 융합되거나 되지 않을 수 있다. 헤테로방향족 고리 내의 헤테로원자는 N, O 또는 S 중에서 선택된 하나 이상의 원자로 이루어진다. 지환족 고리에서 이웃하지 않은 메틸렌기는 O 원자로 치환될 수 있다.
바람직한 종류의 플루오르 함유 준결정 화합물에서 풀루오로카본 말단부는 바람직하게는 다음과 같다:
- 하기 화학식 2로 표시되는 기
-D1-FxaG2xa-X
식 중,
xa는 1 내지 20이고,
X는 -H 또는 -F이고,
-D1-은 -CO-O-(CH2)ra-, -O-(CH2)ra-, -(CH2)ra-, -O-SO2-, -SO2-, -SO2-(CH2)ra-, -O-(CH2)ra-O-(CH2)rb-, -(CH2)ra-N(CpaH2pa+1)-SO2- 또는 -(CH2)ra-N(CpaH2pa+1)-CO-이고,
ra 및 rb는 독립적으로 1 내지 20이고,
pa는 0 내지 4이다.
- 하기 화학식 3으로 표시되는 기
-D2-(CxbF2xb-O)za-CyaF2ya+1
식 중,
xb는 각 (CxbF2xb-O)에 대해 독립적으로 1 내지 10이고,
ya는 1 내지 10이고,
za는 1 내지 10이고,
-D2-는 -CO-O-CrcH2rc-, -O-CrcH2rc-, -CrcH2rc-, -O-(CsaH2sa-O)ta-CrdH2rd-, -O-SO2-, -SO2-, -SO2-CrcH2rc-, -CrcH2rc-N(CpbH2pb+1)-SO2-, -CrcH2rc-N(CpbH2pb+1)-CO-, 또는 공유 결합이고,
rc 및 rd는 독립적으로 1 내지 20이고,
sa는 각 (CsaH2sa-O)에 대해 독립적으로 1 내지 10이고,
ta는 1 내지 6이고,
pb는 0 내지 4이다.
하기 화학식 4 또는 화학식 5의 플루오르 함유 준결정 화합물을 사용하는 것이 특히 바람직하다.
식 중,
A1, A2및 A3는 각각 독립적으로
이고,
ga, ha 및 ia는 독립적으로 0 내지 3의 정수이되, 단 ga+ha+ia의 합은 2 이상이고,
L1및 L2는 각각 독립적으로 공유 결합, -CO-O-, -O-CO-, -COS-, -S-CO-, -CO-Se-, -Se-CO-, -CO-Te-, -Te-CO-, -CH2CH2-, -CH=CH-, -C≡C-, -CH=N-, -N=CH-, -CH2-O-, -O-CH2-, -CO- 또는 -O-이고,
X1, Y1및 Z1은 각각 A1, A2및 A3의 치환체로서, X1, Y1및 Z1각각은 독립적으로 -H, -Cl, -F, -Br, -I, -OH, -OCH3, -CH3, -CN 또는 -NO2이고,
각각의 ja, ma 및 na는 독립적으로 0 내지 4의 정수이고,
J1은 -CO-O-(CH2)ra-, -O-(CH2)ra-, -(CH2)ra-, -O-SO2-, -SO2-, -SO2-(CH2)ra-, -O-(CH2)ra-O-(CH2)rb-, -(CH2)ra-N(CpaH2pa+1)-SO2- 또는 -(CH2)ra-N(CpaH2pa+1)-CO-이고 (여기서, ra 및 rb는 독립적으로 1 내지 20이고, pa는 0 내지 4임),
R1은 직쇄 또는 분지쇄인 -O-CqaH2qa-O-CqbH2qb+1, -CqaH2qa-O-CqbH2qb+1, -CqaH2qa-R3, -O-CqaH2qa-R3, -CO-O-CqaH2qa-R3또는 -O-CO-CqaH2qa-R3이고 (여기서, R3는 -O-CO-CqbH2qb+1, -CO-O-CqbH2qb+1, -H, -Cl, -F, -CF3, -NO2또는 CN이고, qa 및 qb는 독립적으로 1 내지 20임),
R2는 CxaH2xa-X이다 (여기서, X는 -H 또는 -F이고, xa는 1 내지 20의 정수임).
식 중,
A4, A5및 A6는 각각 독립적으로
이고,
gb, hb 및 ib는 각각 독립적으로 0 내지 3의 정수이되, 단 gb+hb+ib의 합은 2 이상이고,
L3및 L4는 독립적으로 공유 결합, -CO-O-, -O-CO-, -CO-S-, -S-CO-, -CO-Se-, -Se-CO-, -CO-Te-, -Te-CO-, -(CH2CH2)ka- (ka는 1 내지 4임), -CH=CH-, -C≡C-, -CH=N-, -N=CH-, -CH2-O-, -O-CH2-, -CO- 또는 -O-이고,
X2, Y2및 Z2는 각각 A4, A5및 A6의 치환체로서, X2, Y2및 Z2각각은 독립적으로 -H, -Cl, -F, -Br, -I, -OH, -OCH3, -CH3, -CF3, -O-CF3-, -CN 또는 -NO2이고,
각각의 jb, mb 및 nb는 독립적으로 0 내지 4의 정수이고,
J2는 -CO-O-CrcH2rc-, -O-CrcH2rc-, -CrcH2rc-, -O-(CsaH2sa-O)ta-CrdH2rd-, -O-SO2-, -SO2-, -SO2-CrcH2rc-, -CrcH2rc-N(CpbH2pb+1)-SO2- 또는 -CrcH2rc-N(CpbH2pb+1)-CO-이고 (여기서, rc 및 rd는 독립적으로 1 내지 20이고, sa는 각 (CsaH2sa-O)에 대해 독립적으로 1 내지 10이고, ta는 1 내지 6이고, pb는 0 내지 4임),
R4는 직쇄 또는 분지쇄인 -O-(CqcH2qc-O)wa-CqdH2qd+1, -(CqcH2qc-O)wa-CqdH2qd+1, -CqcH2qc-R6, -O-CqcH2qc-R6, -CO-O-CqcH2qc-R6또는 -O-CO-CqcH2qc-R6이고 (여기서, R6는 -O-CO-CqdH2qd+1, -CO-O-CqdH2qd+1, -Cl, -F, -CF3, -NO2, CN 또는 -H이고, qc 및 qd는 독립적으로 1 내지 20의 정수이고, wa는 1 내지 10의 정수임),
R5는 (CxbF2xb-O)za-CyaF2ya+1이다 (여기서, xb는 각 (CxbF2xb-O)에 대해 독립적으로 1 내지 10이고, ya는 1 내지 10이고, za는 1 내지 10임).
화학식 1로 표시되는 화합물은 미국 특허 제5,082,587호 (일본 특허 공개 제2-142753호에 대응)에 기재된 방법을 통해 얻을 수 있다. 그 구체적인 예를 아래에 열거하였다:
화학식 2로 표시되는 화합물은 국제 특허 공개 WO93/22396호 (일본 특허 제7-506368호에 대응)에 기재된 방법을 통해 얻을 수 있다. 그 구체적인 예를 아래에 열거하였다:
본 발명에 사용된 키랄 스멕틱 액정 조성물은 일반적으로 바람직하게 선형 또는 환상 광학 활성 부위를 갖는 광학 활성(키랄) 화합물 1 종 이상을 더 함유한다. 광학 활성 화합물은 본 발명에 사용되는 불소 함유 중간상 화합물과의 상호용해도 또는 상용성을 고려하여 적절히 선택할 수 있다.
본 발명에 사용된 키랄 스멕틱 액정(조성물)은 항산화제, 자외선흡수제, 염료 및 안료와 같은 첨가제를 추가로 함유할 수 있다.
본 발명에 사용되는 액정 디바이스의 구조는 키랄 스멕틱 액정을 사용하는 종래의 액정 디바이스 구조로 적절히 변형시킬 수 있다.
본 발명에서는, 전극 판으로서 다수의 스위칭 소자(예, TFT (박막 트랜지스터) 또는 MIM (금속-절연체-금속))을 갖춘 활성 매트릭스 기판을 사용할 수 있다. 특히, 액정 물질 및 소자(또는 부재)를 구성하는 다른 디바이스를 적절히 선택하여 조절함으로써 활성 매트릭스를 구동시키고 인가된 압력의 크기 및 극성에 따라 비메모리 상태에서 액정 분자를 스위칭시키는, 사용되는 액정 디바이스에 단계적인 신호를 공급하는 구동 회로(구동 수단)과 조합된 액정 장치도 제공할 수 있다.
이후에서, 위와 같이 활성 매트릭스 유형 액정 디바이스 및 구동 수단을 사용하는 액정 장치에 대해 도 11 및 12를 참고하여 설명할 것이다.
액정 장치는 일반적으로 다수의 스위칭 소자 및 다수의 픽셀 전극을 갖는 활성 매트릭스 기판과 다수의 공통 전극을 갖는 기판 사이에 배치된 액정 물질을 포함하는 액정 디바이스(패널부)와 이 액정 디바이스를 구동시키는 구동 수단으로 이루어진다.
도 11은 이러한 액정 장치의 개략도를 제시하고 있으며, 주로 활성 매트릭스 기판 쪽의 구조를 예시하고 있다.
도 11을 살펴보면, 액정 디바이스(패널) (10)은 주사 신호 구동기(11)(구동 수단)에 연결된 주사 선에 대응하는 게이트 라인(G1, G2, G3, G4, G5, ---)와 데이터 신호 디바이스(구동 수단)에 연결된 데이터 신호 라인에 대응하는 소스 라인(S1, S2, S3, S4, S5, ---)이 전기적으로 절연된 상태에서 서로 직각으로 교차되게 배치되어, 그 교차 점에서 다수의 픽셀(도 11의 5 X 5)를 형성한다. 각각의 픽셀에는 스위칭 소자로서 박막 트랜지스터(TFT) (14)와 픽셀 전극(15)가 제공되어 있다. 스위칭 소자는 금속-절연체-금속(MIM) 소자일 수 있다. 게이트 라인(G1, G2, ---)는 각각 TFT(14)의 게이트 전극(도시 안됨)에 연결되어 있고, 소스 라인(S1, S2, ---)은 각각 TFT(14)의 소스 전극(도시 안됨)에 연결되어 있다. 픽셀 전극들(15)은 각각 TFT(14)의 드레인 전극(도시 안됨)에 연결되어 있다.
게이트 전압은 예를 들면 라인 차순 방식으로 주사를 선택하여 주사 신호 구동기(11)로부터 게이트 라인에 공급된다.
이 게이트 라인에 대한 주사 선택과 동시에, 소스 라인(S1, S2, ---)에는 데이터 신호 구동기(12)로부터 각각의 픽셀에 대한 기록 데이터에 따른 데이터 신호 전압이 공급된다. 이렇게 공급된 게이트 및 데이터 신호 전압은 TFT(14)를 통해 각각의 픽셀 전극(15)에 인가된다.
도 12는 도 11에 도시된 패널 구조에서 각각의 픽셀 부분(1 비트에 해당)의 단면 구조를 도시한다.
도 12를 살펴보면, 자발적으로 분극화된 액정 물질(49)의 층이 TFT(14) 및 픽셀 전극(15)를 갖춘 활성 매트릭스 기판 또는 평판(전극 판)(20)과 공통 전극(42)를 갖춘 대향 기판 또는 평판(전극 판)(40) 사이에 게재되어 액정층의 커패시터(Clc)를 제공한다.
이 실시 태양에서, 활성 매트릭스 기판(20)은 TFT(14)로서 비정질 규소(a-Si) TFT(14)를 포함한다. TFT는 폴리-Si 유형 또는 2 단자 형 스위칭 소자와 같은 다른 유형일 수 있다.
TFT(14)는 유리와 같은 기판(21) 상에 형성되어 있으며, 게이트 라인(G1, G2, --- 도 11에 도시됨)에 연결된 게이트 전극(22); 이 게이트 전극(22) 상에 형성된 절연막(게이트 절연막)(23); 이 절연막(23) 상에 형성된 a-Si TFT(24); 이 a-Si TFT 상에 형성된 n+a-Si TFT(25 및 26); n+a-Si TFT(25) 상에 형성된 소스 전극(27); n+a-Si TFT(26) 상에 형성되고 소스 전극(27)로부터 이격된 드레인 전극(28); a-Si TFT(24)와 소스 전극(27) 및 드레인 전극(28)을 덮고 있는 채널 보호막(29)를 포함한다. 소스 전극(27)은 소스 라인(S1, S2, --- 도 11에 도시됨)에 연결되어 있고 드레인 전극(28)은 투명한 도전성 막(예, ITO 막)의 픽셀 전극(15)(도 11)에 연결되어 있다. TFT (14)는 대응하는 게이트 라인의 주사 선택 기간 동안 게이트 전극(22)에 게이트 펄스를 인가하면 ON 상태로 된다.
또한, 활성 매트릭스 기판(20) 상에 보유 커패시터(Cs)(32)를 이루는 구조가 픽셀 전극(15)에 의해 형성되어 있고, 보유 커패시터(30)이 기판 상에 배치되어 있으며, 절연막(23)TFT 부분으로부터 계속해서 연장된 것임)이 전극(15)와 전극(30) 사이에 게재되어 있다. 구조물(보유 커패시터)(Cs)(32)는 액정층(49)와 평행하게 배치되어 있다. 보유 커패시터 전극(30)의 면적이 크면, 그에 따른 개방 속도가 감소된다. 이러한 경우, 보유 커패시터 전극(30)은 투명한 전도성막(예, ITO 막)으로 형성된다.
활성 매트릭스 기판(20)의 TFT (14) 및 픽셀 전극(15) 상에는 액정(49)의 정렬 상태를 제어하는 정렬 제어층(43a)가 배치된다.
한편, 대향 기판(40)은 기판(예, 유리 기판)(41); 이 기판(41) 상에 배치된 공통 전극(42); 및 공통 전극(42) 상에 배치되어 액정(40)의 정렬 상태를 제어하는 정렬 제어층(43b)를 포함한다.
정렬 제어층(43a)와 (43b)는 앞서 기재한 정렬 제어층(3) 및 (4)(도 1에 도시됨)의 경우와 유사하게 형성하고 처리할 수 있다.
각각의 구조가 도 12에 도시된 바와 같은 다수의 픽셀을 포함하는 셀 구조(액정 디바이스)는 분극 축이 서로 직각으로 교차된 한 쌍의 분극자(도시 안됨) 사이에 게재된다. 또한, 셀 구조를 이루는 다른 소자 또는 부재(예, 스페이서 비드, 접착 비드)가 도 1에 도시된 구조를 위해 사용될 수 있다.
액정층(49)는 액정층(5)(도 1)에 대해 기재한 것과 동일한 액정 물질을 포함하며, 각각의 스멕틱 상을 갖는 강유전성 액정 및 반강유전성 액정을 포함한다. 이러한 액정 물질(49)를 사용하고, 예를 들면, 활성 매트릭스 디스플레이를 위한 구동 파형을 제어함으로써 단계적인 디스플레이가 가능하다.
본 발명에 따른 키랄 스멕틱 액정의 정렬 방법에서는, 높은 온도의 상(일반적으로 등방성(Iso.) 상)으로 가열된 액정을 앞서 기재한 셀 구조에 주입한 후, 하기 순차적인 열처리를 키랄 스멕틱 액정에 대해 실시할 수 있다. 열처리는 또한 액정을 실온으로 냉각시키고 나서 다시 높은 온도 상으로 가열한 후 고온 상(Iso 상)의 액정 패널에 실시할 수 있다.
보다 구체적으로, 스멕틱 A(SmA) 상에서, (제 2) 온도 범위의 상한치와 하한치는 적어도 스멕틱층의 간격이 온도가 저하함에 따라 증가하는 (제 1) 온도 범위 부분을 포함하도록 설정한다. 이 (제 1) 온도 범위는 일반적으로 대개의 경우 SmA 상의 온도 범위와 일치한다.
(스멕틱) 액정을 고온(Iso.) 상으로부터 제 2 온도 범위의 하한치로 냉각시킨다. 이후, (제 2 돈도 범위)의 하한치로부터 상한치로 가열하고, 상한치로부터 하한치로 냉각시키는 주기(순환 처리)를 1 회 이상 실시한 후, 하한치로부터 스멕틱(SmC*또는 SmCA *) 상으로 냉각시킨다.
바람직한 실시 양태에서는, 각 주기의 제 2 온도 범위의 하한치와 상한치 사이에 가열 및 냉각 단계를 하나만(특히 가열 단계) 또는 둘다 제 1 온도 범위의 일부에서 실시하며, 이때, 층간격은 온도 변화에 따라 1 내지 10% 변한다.
제 2 온도 범위 또는 상한치와 하한치의 차이(가열 및 냉각 단계 1 주기 이상을 실시함)는 15℃ 이상이 바람직하다.
제 2 온도 범위의 상한치는 정렬 제어의 효과 및 주기 온도 실행 가능성을 고려하여 Iso. → SmA 상 전이 온도 보다 0.5 내지 10℃ 낮은 범위로 설정하는 것이 바람직할 수 있다.
마찬가지 관점에서, 하한치는 SmA → SmC*(SmCA *) 상전이 온도보다 높은 범위로 설정하는 것이 바람직할 수 있다.
사이클 처리에서 가열 및 냉각 속도는 각각 0.1 내지 10℃/분의 범위로 설정하는 것이 바람직할 수 있다.
하한치(SmA 상)으로부터 SmA 상보다 낮은 스멕틱 상(일반적으로 스멕틱(SmC*또는 SmCA *) 상)으로 (최종) 냉각시키는 단계에서는, SmC*또는 SmCA *상의 액정에 전압을 인가하여 보다 균일한 정렬 상태를 얻을 수 있다. 전압은 0.1 내지 100 ㎐ 및 0.1 내지 10 볼트의 교류 전기장(직사각형 또는 삼각형 파형)을 포함하는 것이 바람직할 수 있다.
본 발명에서는, 스멕틱 층 구조 및 특징을 X-선 회절 방법에 따라 분석하였다.
먼저, 층 간격(d) 및 층 경사각(δ)은 클라크와 라거월에 의해 사용된 방법보다 기본적으로 작게 측정하였다(일본 전시 '86, 1986년 9월 30일부터 10월 2일, 456-458면을 참조). 측정은 자동 온도 제어기가 구비된 X-선 회절 장치(회전 캐쏘드 형 X-선 발생 단위를 갖는 MAC 사이언스로부터 입수가능한 장치)를 사용하여 실시하였고, 80 ㎛ 두께의 유리 시이트(마이크로시이트, 코팅 글래스 워크(Corning Glass Works)로부터 입수 가능)을 기판으로 사용하여 열용량과 유리 기판에 의한 X-선 흡수를 최소화하였다.
보다 구체적으로, 층 간격(d)를 측정하기 위해, 샘플 (벌크) 액정 (셀에 충전할 액정 조성물)을 5 ㎟의 크기로 도포하여 80 ㎛ 두께 유리 시이트 상에 평면을 형성하고, 온도 제어판 및 온도 추적 열전쌍에 의해 온도를 제어하면서, 회전 X-선 공급원으로부터 X-선을 조사하여 회절선을 포함한 출력광을 일반적인 분말 X-선 회절에서와 같이 검색기(계수기)로 검색하였다. X-선 강도의 극대값을 제공하는 각을 브레그 식(Bragg's formula)에서 회절 조건에 대해 치환하여 층간격(d)를 얻었다.
샘플 액정은 먼저 액정의 등방성 상 온도로 만들고, Iso. → SmA 전이점 주변에서 매 3℃ 마다 또는 매 1℃ 마다 반복하면서 샘플을 회절 피크가 관찰되지 않는 온도로 냉각시켰다. 사용된 자동 온도 제어기는 각각의 측정 온도에서 ± 0.3℃의 제어 정확도를 보였다.
측정은 13.5 ㎾(45 ㎸ X 30 ㎃)의 전력에서 CuKα-선(1.54050 Å)을 사용하고 발산 슬릿이 0.5도이고, 주사 슬릿이 0.5도이고, 광수용 슬릿이 0.15 ㎜인 슬릿 시스템을 사용하여 실시하였다. 주사는 3도/분의 속도로 실시하였다. X-선 조사 영역은 셀 선광기 및 슬릿 시스템에 의해 결정하여 8.0 X 1.8 ㎟였고, 셀 두께(측정값)는 2.0 ㎛였다. 배경 카운트의 제거는 손네펠트법(Sonneveld method)에 따라 실시하였다.
스멕틱 층 경사각(δ)을 측정하기 위해, 샘플 셀을 충전하는 샘플 액정을 등방성상으로 가열하고나서 서서히 냉각시켰다. 그리고나서, X-선 검출기를 상기 언급한 층간격(d)에 대응하는 각 2θ에 맞추고, 샘플 셀을 θ-주사하였다. 측정값으로부터, 미리 정해진 측정 온도에서의 δ를 앞서 언급한 참고 분헌에 기재된 방법에 따라 계산하였다.
도 2 및 3은 상기 X-선 회절 방법을 통해 얻어지는 30℃에서의 X-선 회절 패털을 나타낸다.
도 2는 샘플 액정을 종래의 열처리법으로 처리할 때(즉, Iso. 상으로부터 스멕틱 상으로 점진적으로 냉각시킴) X-선 회절 분석의 결과를 보여준다.
한편, 도 3은 동일한 샘플 액정을 가열 및 냉각 주기를 포함하는 상기 언급한 가열 처리를 포함한 정렬 방법(본 발명)으로 처리할 때 X-선 회절 분석의 결과를 보여준다.
도 2 및 3으로부터 알 수 있는 바와 같이, 종래의 열처리(점진적인 냉각만을 실시함)를 통해 얻어지는 스멕틱 층 구조는 약 0도(단일 피크)의 층 경사각(δ)을 갖는 서가형 구조와 약 5 내지 6도(2개의 피크)의 δ를 갖는 갈매기무리형(∧ 또는 ∨) 구조가 공존하는 상태를 포함한다. 본 발며에 사용된 열처리를 통해 얻어지는 스멕틱 층구조는 단지 약 5 내지 6도(2개의 피크)의 δ를 갖는 갈매기무리형(∧ 또는 ∨) 구조만을 포함하고, 서가형 구조를 갖지 않는다. 또한, 도 3의 X-선 회절 피크는 도 2의 피크 보다 날카롭다.
따라서, 본 발명의 정렬 방법으로 통해 얻어지는 스멕틱 층 구조는 종래의 점진적 냉각에 의해서만 얻어지는 것 보다 작은 δ 분포를 가지며, 그 결과 층 구조가 균일화된다.
본 발명에 따른 액정 구조는 다양한 액정 장치의 디스플레이 소자(매체)로 사용되며, 그중 한 실시 양태에 대해 이후에 기재할 것이다.
이후 제시되는 배열 및 주사 라인 지정 데이터를 수반하는 화상 데이터를 포함하는 데이터 포맷을 기초로 하고 도 4 및 5에 제시된 바와 같은 SYNC 신호를 사용하는 소통 동조화를 이용하여, 디스플레이 패널부로서 본 발명에 따른 액정 디바이스를 사용한 본 발명의 액정 디스플레이 장치가 제공된다.
도 4를 살펴보면, 키랄 스멕틱 액정 디스플레이 장치(101)은 그래픽 제어기(102), 디스플레이 패널(103), 주사 라인 구동 회로(104), 데이터 라인 구동 회로(105), 디코더(106), 주사 신호 발생기(107), 시프트 레지스터(108), 라인 메모리(109), 데이터 시그날 발생기(110), 구동 제어 회로(111), 그래픽 중앙 처리 단위(GCPU)(112), 호스트 중앙 처리 단위(호스트 CPU)(113) 및 화상 데이터 저장 메모리(VRAM)(114)를 포함한다.
화상 데이터는 장치 본체 내의 그래픽 제어기(102)에서 발생되어 신호 전달 수단에 의해 디스플레이 패널(103)으로 전달된다. 그래픽 제어기(102)는 주로 GCPU(112)와 VRAM(비데오-RAM, 화상 데이터 저장 메모리)(114)를 포함하고, 호스트 CPU(113)과 액정 디스플레이 장치(101) 사이의 화상 데이터 처리 및 소통을 관장한다. 디스플레이 장치의 제어는 주로 그래픽 제어기(102)에 의해 이루어진다. 광원(도시 안됨)은 디스플레이 패널(103) 뒤에 배치된다.
본 발명의 액정 디스플레이 장치는 상기한 액정 디바이스를 사용하는데, 이는 감추어지게 배치(배향)되어 있어 디스플레이 패널(매체)로서 이후 서술되는 큰(넓은) 구동 마진을 제공한다. 그결과, 디스플레이 장치는 우수한 구동 특성을 보이고 고선명도 및 대형 디스플레이 화상을 고속으로 제공한다.
본 발명에 따른 액정 디바이스는 JP-A 59-193426, JP-A 59-193427, JP-A 60-156046 및 JP-A 60-156047에 개시된 바와 같은 단순한 매트릭스 구동 방법에 의해 구동될 수 있다.
도 7 및 8은 도 6에 도시된 전극 매트릭스 구조를 위한 (다중) 구동 방법에 사용되는 시계적 파형 세트의 실시 양태이다.
도 7은 흑색 디스플레이 상태(B)가 주사 라인 쪽을 기준으로 포지티브(+) 분극으로 지정되고 리셋 상태(리셋 방향)으로도 지정되는 리셋 기록 형 파형을 도시한다.
도 7을 살펴보면, S0에서는 주사 라인에 도포된 주사 신호 파형이 도시되고, I1에서는 선택된 데이터 라인에 인가된 데이터 신호 파형(백색(W) gustl 상태)를 도시하고, IN에서는 데이터 라인에 인가된 데이터 신호 파형( 흑색(B) gustl 상태를 제공)이 도시된다. 또한, 도면에서 (S0-I1) 및 (S0-I2)에서는 선택된 주사 라인의 픽셀에 인가된 전압 파형이 도시되어, 전압(S0-I1)이 공급된 픽셀은 백색 디스플레이 상태를 나타내기 시작하고 전압(S0-I2)이 공급된 픽셀은 흑색 디스플레이 상태를 나타내기 시작한다. 데이터 라인 상의 4 개 연속 픽셀에 전압이 공급되면 도 7에 제시된 파형을 사용하여 각각 W, W, B 및 B 디스플레이 상태를 나타내기 시작한다; 도 8에 도시된 전압(시계적 파형)((S2-I0) 및 (S3-I0)이 각각 제 2 및 제 3 픽셀에 인가된다.
선택된 주사 라인 상의 픽셀에 인가된 단일 분극 전압의 기록 펄스 폭 또는 존속 기간(Δt)를 기초로 하여 도 7 및 8에 도시된 구동 실시 태양에서는, 1 라인 제거 펄스 폭을 (5/2)Δt로 설정한다.
또한, 기록 펄스 Δt 후에는, 대향 분극(1/2)Δt(또는 리셋 펄스 쪽)의 보조 펄스를 설정한다. 따라서, 도 7 및 8에 도시된 구동 파형에서는 수평선 스캔 기간(1H)가 4Δt로 설정된다.
출력되는 주변 주사 신호 파형이 서로 오버랩되는 기간 없이 순차적 주사를 실시하는 도 8에 도시된 구동 파형 외에, 2 개 이상의 주사 라인(예, 이웃하는 2개의 주사 라인)에 대해 파형 오버랩 기간(예, 2Δt)를 제공함으로써 1H(예, 2Δt)를 감소시킬 수 있다.
도 6A 및 6B에 도시된 주사 신호 전압(Vs), 데이터 신호 전압(VI), 구동 전압(Vop = Vs + VI), 바이어스비(VI/(VS+VI) 및 구동 파형의 펄스 기간(Δt)를 포함하는 파라미터는 사용된 액정 물질의 스위칭 특성에 따라 결정한다.
도 9는 펄스 폭(Δt)이 구동 파형 후 변환될 때 선택된 픽셀 상의 투과율(5)의 변화를 나타낸다. 이 실시 양태에서, 파라미터는 구동 전압 Vop = 20 볼트 및 바이어스비(VI/(VS+VI) = 1/3.4의 상수로 고정된다. 도 9를 살펴보면, 도 7에 도시된 전압(S0-I1)(B 및 W 기록으로 리셋)이 관련 픽셀에 인가될 때의 실선(○으로 표시됨) 및 점선(●으로 표시됨)은 도 8에 도시된 전압(S0-I2)(B 및 B 유지로 리셋)가 각각 관련 픽셀에 인가될 때의 투과율 변화를 나타낸다.
W(백색 상태)를 디스플레이하는 전압 파형(S0-I1)을 인가하는 경우에, 앞의 디스플레이 상태는 B(흑색) 상태이고, Δt1이상의 기록 펄스폭으로 W 상태로 완전히 기록된다. 또한, 기록 펄스 폭(Δt)가 Δt2를 초과할 때는 W 상태로의 기록은 도 7에 도시된 파형(S0-I1)의 W 기록 펄스 후에 대향 분극의 보조 펄스가 관련 픽셀을 B 상태로 전환시키기 위해 인가되기 때문에 잘 실시되지 않는다.
B 상태를 디스플레이하는 전압 파형(S0-I2)를 인가하는 경우에는 앞의 디스플레이 상태가 백색 상태이고 Δt3이상의 펄스 폭으로 B 상태로 완전히 리셋되어 유지된다. 또한 펄스 폭(Δt)이 Δt4를 초과할 때는 도 7에 도시된 파형(S0-I2)의 B 펄스 후 대향 분극의 보조 펄스가 관련 픽셀을 W 상태로 전환시키기 때문에 B 상태로 유지하는 것이 어렵다.
일반적으로 펄스폭 Δt1은 펄스폭 Δt3보다 넓어(Δt1Δt3), 펄스폭 Δt를 역치 펄스폭으로 본다. 또한, 펄스폭 Δt2는 백색 혼선 펄스 폭으로 볼 수 있고 펄스 폭 Δt4는 흑색 혼선 펄스 폭으로 볼 수 있다. 도 9에 도시된 실시 양태에서, 펄스 폭 Δt4는 Δt2보다 작고(Δt4Δt2) 보다 작아, 펄스폭 Δt4를 혼선 펄스폭으로 부른다.
Δt1(역치 펄스폭)과 Δt4(혼선 펄스폭) 사이에 위치한 펄스폭 Δt를 구동 파형으로 사용한 때는, 매트릭스를 구동시킬 수 있다. 그 결과, 도 1에 도시된 W 디스플레이 파형(S0-I1)은 W 디스플레이 상태를 확실히하고, 도 7에 도시된 B 디스플레이 파형(S0-I2)는 B 디스플레이 상태를 확실히하여, 단순히 사용된 데이터 신호 파형의 분극을 면화시킴으로써 W 및 B 상태의 우수한 화상 디스플레이를 실현할 수 있다.
물론 바이어스비를 증가시킴으로써(즉, 바이어스비가 1에 가깝게 함으로써) 혼선 펄스폭 Δt2와 Δt4의 값을 증가시킬 수 있다. 그러나, 큰 바이어스비는 데이터 신호의 큰 진폭에 해당하고 흔들림 및 저대비의 증가를 초래하여 화상 품질 면에서 바람직하지 못하게 된다. 본 발명자들의 연구에 따르면, 실용적인 바이어스비는 약 1/3 내지 1/5이다.
본 발명에서, 구동 조건을 조절할 수 있는 정도를 나타내는 구동 마진의 품질을 평가하기 위해, 상기 언급한 역치 펄스폭 Δt1과 혼선 펄스폭 Δt4(또는 Δt2)를 사용하여 구동 마진 파라미터 M2(M2 마진)을 나타내며 이는 이들 값의 평균(중심) 값을 기초로한 펄스폭의 파라미터이다. M2 마진은 하기 방적식에 의해 얻는다.
(M2 마진) = (Δt4-Δt1)/(Δt4+Δt1)
선택된 픽셀을 데이타 신호의 두가지 반대 분극에 따라 흑색 및 백색의 두가지 상태로 기록하고 비선택된 픽셀은 상기한 바와 일정한 온도에서 기록된 흑색 및 백색을 유지할 수 있는 상기한 구동 마진은 사용된 액정 물질 및 사용된 셀 구조에 좌우된다. 또한, 구동 마진은 주변 온도의 변화에 따라 변화하여 사용되는 액정 물질, 셀(디바이스) 구조 및 주변 온도를 고려하여 실제 액정 디스플레이 장치의 최적 구동 조건이 필요하다. 상기한 구동 마진 파라미터 M2가 클수록 실제 디스플레이 디바이스 또는 장치에 유리하다.
흔히, 도 9에 도시된 구동 특성은 구동 전압(Vop)(펄스폭 Δt는 고정시킨 상태)를 변화시키거나 또는 Vop와 Δt를 모두 변화시켜 평가할 수 있다.
다음으로 상기한 바와 같은 활성 매트릭스 기판(평판)을 사용하는 액정 디바이스에 사용할 수 있는 일반적인 활성 매트릭스 구동 방법이 도 12와 도 13 및 1를 참고로 기재될 것이다.
도 13은 도 12에 도시된 액정 디바이스의 각각의 픽셀부를 위한 동등한 회로의 예를 도시한다.
도 14(a)는 각각의 픽셀과 연결된 한 게이트 라인(예, 도 12에 도시된 G1)(주사 라인으로서)에 인가된 전압 파형을 도시한다.
활성 매트릭스 구동 방법에 의해 구동되는 액정 디바이스에서, 도 12에 도시된 게이트 라인 G1, G2, ---은 라인 차순으로 선택한다. 이때, 대응하는 게이트 라인과 연결된 각각의 전극(22)에는 선택된 기간 Ton내에 예정된 게이트 전압 Vg가 공급되어, TFT(14)를 ON 상태에 둔다. 다른 게이트 라인이 선택되는 기간에 해당하는 비선택 기간(프레임 기간) Toff에서, 게이트 전극(22)에는 게이트 전압 Vg가 공급되지 않아, TFT(14)는 OFF 상태(고 레지스턴스 상태)에 놓인다. 모든 비선택 기간 Toff에서 예정된 동일한 게이트 라인이 선택되고 대응하는 게이트 전극(22)에 게이트 전압(Vg)이 공급된다.
도 14(b)는 관련 픽셀에 연결된 한 소스 라인(예, 도 12에 도시된 S1)(데이타 신호 라인으로서)에 인가된 전압 파형을 도시한다. 게이트 전극(22)에 선택된 기간 Ton내에 게이트 전압 Vg가 공급될 때, 이 전압 인가와 동시에 관련 픽셀에 기록 데이터(펄스)를 제공하는 전위를 갖는 예정된 소스 전압(데이타 신호 전압) Vs가 참조 전위로서 공통 전극(2)의 전위 Vc를 기초로하여 픽셀과 연결된 소스 라인을 통해 소스 전극(2)에 인가된다.
이때, TFT (14)는 ON 상태에 있어, 소스 전극 (27)에 인가된 소스 전압 Vs가 드레인 전극 (28)을 통해 픽셀 전극 (15)에 인가되며, 액정 커패시터(Cls) (31)과 보유 커패시터(Cs) (32)를 충전한다. 그 결과, 픽셀 전극 (15)의 전위는 소스 (데이터 신호) 전압 Vs와 같은 수준이 된다.
한편, 관련 픽셀 상의 게이트 라인의 비선택 기간 Toff에는, TFT (14)는 OFF(고-저항) 상태에 있다. 이때 액정 셀에서, 이상적으로는, 액정 커패시터(Clc) (31) 및 보유 커패시터(Cs) (32)는 선택 기간 Ton에 각각 충전된 전하를 보유하여 소스 전압 Vs를 유지한다. 그 결과, 관련 픽셀은 소스 전압 수준을 바탕으로 한 광학 또는 디스플레이 상태를 제공한다.
도 14(c)는 관련 픽셀의 액정 커패시터(Clc)(31) 및 보유 커패시터(Cs)(32)에 의해 실제로 유지되고 액정층 (49)에 인가된 픽셀 전압 Vpix의 파형을 도시한다.
도 14(d)는 관련 픽셀에서의 실제 광학 반응의 예를 도시한다.
이후, 본 발명을 실시예를 기초로 하여 보다 구체적으로 기술할 것이다. 그러나, 본 발명이 이 실시예들에 의해 한정되는 것으로 이해되어서는 안된다.
실시예 1 및 비교예 1
유리 기판을 각각 2.5 분 동안 속도 90 SCCM의 Ar 및 속도 10 SCCM의 O2로 된 스퍼터링 기체의 흐름 하, 1 W/㎠의 방전 전력의 DC 스퍼터링 장치내에서 ITO 타겟을 스퍼터링하여 700 Å 두께의 ITO 필름으로 코팅하였다. 이후, ITO 필름을 통상적인 습식 에칭 방법에 의해 직사각형 전극(1 ㎝ X 1 ㎝)으로 패턴화하였다.
그리고나서, ITO 전극이 구비된 기판 중 하나를 직경이 100 Å인 Sb 도핑된 SnOx 초미립자를 추가로 함유한 에탄올 중의 사다리형 폴리실록산 결합제의 용액(고상물 함량 = 5 중량%, 입자/결합제 중량비 = 50/50)으로 10 초 동안 1000 rpm으로 스핀 코팅한 후, 60 분 동안 200℃에서 소성하여 1500 Å 두께의 정렬 제어층 A를 얻었다.
그리고나서, 다른 기판을 NMP(N-메틸피롤리돈)/nBC(부틸셀로솔브)의 2/1 혼합 용매 중의 하기 일반식의 반복 단위를 갖는 폴리아미드 전구체의 0.5 중량% 용액으로 15 초 동안 500 rpm 및 30 초 동안 1500 rpm에서 스핀 코팅에 의해 코팅한 후, 200℃에서 60 분 동안 소성하여 50 Å 두께의 폴리이미드 필름을 형성하였다.
기판 상의 폴리이미드 필름을 추가로 1000 rpm의 회전 속도, 압착 깊이 0.4 ㎜ 및 공급 속도 50 ㎜/초로 한 방향으로 마찰하는 것을 2 회 포함하는 마찰 처리하여 정렬 제어층 B를 얻었다.
이소프로판올 중의 2.4 ㎛ 직경의 SIO2비드의 분산액을 정렬 제어층 B 위에 스핀 코팅으로 도포하고 가열하여 SiO2비드를 분포시키고 고정하였다.
한편, 에폭시 실링제를 정렬 제어층 A가 제공된 기판 상의 액정 주입부를 갖는 부분을 제공하고는 가장 자리를 따라 인쇄함으로써 도포하고 5 분 동안 90℃에서 미리 구었다. 그리고나서, 위와 같이 처리한 2 개의 기판을 압착기에 의해 50 g-f/㎠의 압력 하에서 서로 결합시켰다. 또한, 공기 쿠션에 의해 같은 압력을 인가하면서, 기판을 90 분 동안 150℃에서 가열하여 실링제가 경화된 블렝크 셀을 형성하였다. 이어서, 블렝크 셀을 통상적인 하중 잠금 형 진공 실에 놓고, 이를 1.0 X 10-3㎩로 진공시켰다. 다음으로 셀의 주입부를 1.0㎩ 진공 하에 85℃에서 가열된 용기 내의 액정 내에 침지하여 액정 물질을 셀 내로 주입하고 액정 디바이스(셀)을 제조하였다. 셀을 한쌍의 분극기 사이에 위치시켰다.
통상적으로, 이 실시예에 사용된 액정 물질은 기재된 중량비로 하기 화합물(a) - (e)의 혼합물이 액정 조성물(FLC-1)이었다.
화합물 구조식
(a)
(b)
(c)
(d)
(e)
FLC-1
성분 (a):(b):(c):(d):(e) = 45:30:15:5:2
상전이 온도 (℃):
자발적 분극 Ps(30℃) = -31.1 nC/㎠
층간격 dA(TAC= 41℃) = 31.56 Å
TAC: SmA에서 SmC*로의 상전이온도
층간격 d(30℃) = 31.636 Å
상기 액정 조성물 FLC-1의 자발적 분극화는 케이. 미야사토(K. Miyasato) 등이 개시한 Direct Method with Triangular Waves for Measuring Spontaneous Polarization in Ferroelectric Liquid Crystal(Jap. J. Appl. Phys.22, No. 10, L661 (1983))에 따라 측정하였다.
액정 조성물 FLC-1의 층간격 d 및 dA는 상기한 방법에 따라 예정된 온도에서 측정하였다.
결과를 하기 표 1에 제시하였다.
온도 (℃) d (Å) d/dA
75 30.562 0.962401
70 30.845 0.971313
65 31.085 0.978870
60 31.299 0.985609
55 31.506 0.992127
50 31.666 0.997166
45 31.756 1
41 31.756 1
40 31.726 0.999055
35 31.666 0.997166
30 31.636 0.996221
25 31.636 0.996221
20 31.686 0.997796
10 31.771 1.000472
dA: SmA→SmC*상 전이 온도(41℃)에서 층간격
표 1에서 알 수 있는 바와 같이, 액정 조성물 FLC-1는 SmA 상에서 온도가 감소하면(75℃에서 45℃로) 약 4% 층간격이 감소함을 보였다.
실시예 1에서, 액정 조성물을 포함하는 액정 디바이스를 하기 순차적 열 처리에 가하였다.
온도 (℃) 충전 속도 (℃/분)
80→50 (냉각) -1
50→70 (가열) 1
70→30 (냉각) -1
한편, 비교예 1에서는, 하기 열처리를 상기한 방식과 동일하게 별도로 제조된 액정 디바이스에 대해 실시하였다.
온도 (℃) 충전 속도 (℃/분)
80→30 (냉각) -1
그렇게 처리한 액정 디바이스 각각(실시예 1 및 비교예 1)을 30℃로의 (최종) 냉각 단계 중에 SmA 상에서 SmC*상으로의 상전이 상태를 관찰하였다.
일반적으로, SmA → SmC*상전이는 전체 셀 면적에서 동시에 일어날 필요는 없으며, 따라서 셀 내의 불규칙성 또는 불균일성으로 인한 상전이 온도의 불규칙성이 결과된다. 이러한 이유로 해서 SmA → SmC*상전이는 그의 개시에서부터 그의 종결시까지 특정 온도 범위(몇몇℃)를 제공한다. 이러한 온도 범위를 AC 공존 범위로 칭한다.
이에 대해, 실시예 1의 액정 디바이스는 1.0℃의 AC 공존 범위를 보였고비교예 1의 (비교용) 액정 디바이스는 3.5℃의 AC 공존 범위를 보였다. 따라서, 본 발명의 액정 디바이스가 정렬(배향) 불규칙성을 개선하여 디스플레이 품질을 개선하였음을 알 수 있었다.
다음으로, 액정 디바이스(실시예1 및 비교예 1)을 하기 조건 하에 도 7 및 8에 도시된 구동 파형을 사용하여 상기 정의된 구동 마진 파라미터 M2(M2 마진)을 결정하기 위해 도 9에 도시된 구동 특성에 대해 평가하였다: Vop = 20 볼트, 바이어스비 = 1/3.4, 총효율 = 1/1000 및 한 픽셀 상에 백색 및 흑색 디스플레이.
실시예 1의 액정 디바이스는 0.3의 M2 마진을 보였다.
한편, 비교예 1의 액정 디바이스는 0.2의 M2 마진을 보였다. 이는 경계선에서 정렬 단점을 초래하는 앞서 언급한 P1과 P2 사이의 정렬 불규칙성으로 인해 불규칙한 역상 도메인이 발생된 것에 기인할 수 있다.
상기한 바와 같이, 본 발명의 액정 디바이스가 정렬 불규칙성의 발생을 효과적으로 억제하여 공범위한 구동 마진을 제공하는 것으로 밝혀졌다.
실시예 2 및 3 및 비교예 2
액정 디바이스들(실시예 2 및 3 및 비교예 2)을 실시예 1과 같은 방식으로 제조하였다. 액정 디바이스들을 각각 하기 순차적 열처리에 적용하였다.
(실시예 2 및 3)
온도 (℃) 충전 속도 (℃/분)
80→50 (냉각 1) -1
50→70 (가열 1) 1
70→50 (냉각 2) -1
50→70 (가열 2) 1
70→50 (냉각 3) -1
50→70 (가열 3) 1
70→50 (냉각 4) -1
50→30 (냉각 5*) -1
70→50 (냉각) -1
*: 실시예 3에서, 액정 디바이스에는 냉각 5 단계 중에 ±1 볼트의 전압과 40 내지 30℃ 범위의 1H를 공급하였다.
(비교예 2)
온도 (℃) 충전 속도 (℃/분)
80→30 (냉각 1) -1
상기 처리한 액정 디바이스 각각을 하기 조건 하에 도 10에 도시된 바와 같은 파형을 사용하여 V-T 특성을 측정하였다: 리셋 펄스폭 Tr = 100 μ초, 리셋 전압 Vr = 20 볼트, 기록 펄스 폭 = 20 μ초, 변화하는 기록 전압 Vw(0 볼트에서 백색 상태를 제공하는 전압으로). 측정을 위해, 펄스를 인가한고나서 800 m초가 경과한 후 투과된 빛 강도(T)를 측정하였다.
여기서 백색 상태를 제공하는 빛 강도(T)를 100%로 정의하고, 흑색 상태를 제공하는 강도를 0%로 정의했으며, 전압비(V95/V5)(V5는 T = 95%를 제공하는 전압을 나타내고 V95는 T = 5%를 제공하는 전압을 나타냄)를 γ로 정의하였다.,
그 결과, 액정 디바이스들은 각각 하기 γ 값을 제공하였다.
디바이스 γ (V95/V5)
실시예 5 1.1
실시예 3 1.08
비교예 2 1.2
상기 결과로부터, 실시예 2 및 3의 액정 디바이스(본 발명에 따름)이 더 적은 역치 전환 불규칙성을 제공함이 밝혀졌다.
또한, SmC*상에서 전압이 인가된 실시예 3의 액정은 디바이스 특성의 불규칙성을 억제하는 데 효과적인 것으로 밝혀졌다.
실시예 4 및 비교예 3
액정 디바이스(실시예 4 및 비교예 3)을 ITO막을 줄무늬(폭 = 100 ㎛ 및 간격 = 10 ㎛)으로 패턴화하고 간단한 매트릭스 구조로 배열하여 전극 매트릭스를 형성한 것을 제외하고는 각각 실시예 1 및 비교예 1과 동일한 방식으로 제조하고 열처리하였다.
이어서, 제조된 간단한 매트릭스형 액정 디바이스(실시예 4 및 비교예 3)를 하기 조건 하에 도 7 및 8에 도시된 교차 니켈 분극기(디바이스가 사이에 게재되어 있음) 및 구동 파형을 사용하여 매트릭스를 구동시킴으로써 상기 정의된 구동 마진 파라미터 M2(M2 마진)을 결정하기 위해 도 9에 도시된 구동 특성을 평가하였다: Vop = 20 볼트, 바이어스비 = 1/3.4, 총효율 = 1/1000 및 한 픽셀 상에 백색 및 흑색이 디스플레이됨.
실시예 4의 액정 디바이스는 0.25의 M2 마진을 보였다.
한편 비교예 3의 액정 디바이스는 0.16의 M2 마진을 보였다. 이는 경계선에서 정렬 결손을 초래하는 상기 언급한 P1과 P2 사이의 정렬 불규칙성으로 인해 불규칙한 역상 도메인이 발생되는 것에 기인 할 수 있다.
상기한 바와 같이, 본 발명의 간단한 매트릭스형 액정 디바이스는 정렬 불규칙성을 효과적으로 억제함으로써 보다 넓은 구동 마진을 제공하는 것으로 밝혀졌다.
실시예 5 및 비교예 4
유색 액정 디바이스(실시예 5 및 비교예 4)를 질화규소의 게이트 절연막을 포함하는 a-Si TFT가 정렬 제어층 A를 갖는 기판에 제공되고, R(적색), G(녹색) 및 B(청색)의 단편을 포함하는 유색 필터가 정렬 제어층 B에 제공된 것을 제외하고는 각각 실시예 1 및 비교예 1과 동일한 방식으로 제조하고 열처리하였다.
이렇게 제조된 활성 매트릭스형 유색 액정 디바이스는 각각 도 12에 도시된 구조를 갖는 다수의 픽셀(600 X 800 X 3(R, G, B))를 포함하였으며 디스플레이 면적은 10.4 인치였다.
액정 디바이스들을 하기 조건 하에서 각각의 크기가 2 ㎝ X 2 ㎝이고, 디스플레이 영역의 길이 방향으로 중심선이 높인 A 부분(왼쪽 말단부), B 부분(중앙부) 및 C 부분(오른쪽 말단부) 각각이 흑색 상태에서 백색 상태로 스위칭되는데 필요한 구동(소스) 전압(Vs)에 대해 측정하였다: 선택 기간(Ton) = 28 μ초, 비선택 기간(Toff) = 16.77 μ초 및 패널면 온도 = 30 ℃.
결과를 하기 표 2에 제시하였다.
실시예 구동 전압 Vs (볼트)
A 부분 B 부분 C 부분
실시예 5 8.5 8.6 86.
비교 실시예 4 8.7 9.0 9.2
상기 결과에서 명백한 바와 같이, 본 발명에 따른 활성 매트릭스 유형 유색 액정 디바이스는 전체 디스플레이 영역에서 구동 전압(Vs)의 불규칙성(변화)가 덜했고, 그 결과 디스플레이 이미지의 균일성 면에서 보다 우수한 유색 디스플레이 패널을 제공하였다.
상기 기재한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 상기한 열처리법(특히 SmA 상에서의 가열 및 냉각 주기 1회 이상)을 사용하여 온도를 감소시킬 때, SmA 상의 층 압축 불규칙성에 의해 기인한 디바이스 특성(정렬 특성, 구동 특성 등)의 불규칙성을 최소화함으로써 디바이스의 불규칙성을 최소화할 수 있다. 생성되는 액정 디바이스는 보다 큰 구동 마진을 제공할 수 있으며 따라서, 고해상도, 고속 및 큰 디스플레이 면적의 우수한 디스플레이 장치를 구성하는데 적합하다.

Claims (32)

  1. 스멕틱 A 상의 제 1 온도 구간에서 온도 저하시 증가하는 층 간격을 제공하는 층 간격 변화 특성을 가진 스멕틱 액정을 한 쌍의 전극판 사이에 배치하는 단계, 및
    상기 스멕틱 액정을 고온 상으로부터 제 1 온도 구간의 적어도 일부를 포함하는 스멕틱 A 상의 제 2 온도 구간으로 냉각시키고, 제 2 온도 구간 내에서 1 사이클 이상 가열 및 냉각시키고, 스멕틱 A 상보다 낮은 스멕틱 상으로 추가 냉각시키는 일련의 열처리 단계
    를 포함하는 스멕틱 액정의 정렬 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 스멕틱 상으로 추가 냉각시키는 단계 중에 상기 스멕틱 액정에 상기 스멕틱 상에서 전압을 공급하는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 상기 가열 및(또는) 냉각을, 온도 저하시 상기 층 간격이 1-10% 증가하는 스멕틱 A 상의 온도 구간 내에서 수행하는 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 스멕틱 액정이 층 경사각이 작은 책장 구조 또는 그에 가까운 구조를 가진 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 스멕틱 액정이 콜레스테릭 상을 갖지 않는 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 스멕틱 액정이, 플루오로카본 말단부와 탄화수소 말단부를 가지며 이 말단부들은 중심 코어와 연결되어 있고, 스멕틱 상 또는 잠재적 스멕틱 상을 가진 1종 이상의 플루오르 함유 준결정 화합물을 함유한 스멕틱 액정 조성물인 방법.
  7. 제6항에 있어서, 플루오르 함유 준결정 화합물의 상기 플루오로카본 말단부가 하기 화학식 2로 표시되는 기인 방법.
    화학식 2
    -D1-FxaG2xa-X
    식 중,
    xa는 1 내지 20이고,
    X는 -H 또는 -F이고,
    -D1-은 -CO-O-(CH2)ra-, -O-(CH2)ra-, -(CH2)ra-, -O-SO2-, -SO2-, -SO2-(CH2)ra-, -O-(CH2)ra-O-(CH2)rb-, -(CH2)ra-N(CpaH2pa+1)-SO2- 또는 -(CH2)ra-N(CpaH2pa+1)-CO-이고,
    ra 및 rb는 독립적으로 1 내지 20이고,
    pa는 0 내지 4이다.
  8. 제6항에 있어서, 플루오르 함유 준결정 화합물의 상기 플루오로카본 말단부가 하기 화학식 3으로 표시되는 기인 방법.
    화학식 3
    -D2-(CxbF2xb-O)za-CyaF2ya+1
    식 중,
    xb는 각 (CxbF2xb-O)에 대해 독립적으로 1 내지 10이고,
    ya는 1 내지 10이고,
    za는 1 내지 10이고,
    -D2-는 -CO-O-CrcH2rc-, -O-CrcH2rc-, -CrcH2rc-, -O-(CsaH2sa-O)ta-CrdH2rd-, -O-SO2-, -SO2-, -SO2-CrcH2rc-, -CrcH2rc-N(CpbH2pb+1)-SO2-, -CrcH2rc-N(CpbH2pb+1)-CO-, 또는 공유 결합이고,
    rc 및 rd는 독립적으로 1 내지 20이고,
    sa는 각 (CsaH2sa-O)에 대해 독립적으로 1 내지 10이고,
    ta는 1 내지 6이고,
    pb는 0 내지 4이다.
  9. 제6항에 있어서, 상기 플루오르 함유 준결정 화합물이 하기 화학식 4로 표시되는 것인 방법.
    화학식 4
    식 중,
    A1, A2및 A3는 각각 독립적으로
    이고,
    ga, ha 및 ia는 독립적으로 0 내지 3의 정수이되, 단 ga+ha+ia의 합은 2 이상이고,
    L1및 L2는 각각 독립적으로 공유 결합, -CO-O-, -O-CO-, -COS-, -S-CO-, -CO-Se-, -Se-CO-, -CO-Te-, -Te-CO-, -CH2CH2-, -CH=CH-, -C≡C-, -CH=N-, -N=CH-, -CH2-O-, -O-CH2-, -CO- 또는 -O-이고,
    X1, Y1및 Z1은 각각 A1, A2및 A3의 치환체로서, X1, Y1및 Z1각각은 독립적으로 -H, -Cl, -F, -Br, -I, -OH, -OCH3, -CH3, -CN 또는 -NO2이고,
    각각의 ja, ma 및 na는 독립적으로 0 내지 4의 정수이고,
    J1은 -CO-O-(CH2)ra-, -O-(CH2)ra-, -(CH2)ra-, -O-SO2-, -SO2-, -SO2-(CH2)ra-, -O-(CH2)ra-O-(CH2)rb-, -(CH2)ra-N(CpaH2pa+1)-SO2- 또는 -(CH2)ra-N(CpaH2pa+1)-CO-이고 (여기서, ra 및 rb는 독립적으로 1 내지 20이고, pa는 0 내지 4임),
    R1은 직쇄 또는 분지쇄인 -O-CqaH2qa-O-CqbH2qb+1, -CqaH2qa-O-CqbH2qb+1, -CqaH2qa-R3, -O-CqaH2qa-R3, -CO-O-CqaH2qa-R3또는 -O-CO-CqaH2qa-R3이고 (여기서, R3는 -O-CO-CqbH2qb+1, -CO-O-CqbH2qb+1, -H, -Cl, -F, -CF3, -NO2또는 CN이고, qa 및 qb는 독립적으로 1 내지 20임),
    R2는 CxaH2xa-X이다 (여기서, X는 -H 또는 -F이고, xa는 1 내지 20의 정수임).
  10. 제6항에 있어서, 상기 플루오르 함유 준결정 화합물이 하기 화학식 5로 표시되는 것인 방법.
    화학식 5
    식 중,
    A4, A5및 A6는 각각 독립적으로
    이고,
    gb, hb 및 ib는 각각 독립적으로 0 내지 3의 정수이되, 단 gb+hb+ib의 합은 2 이상이고,
    L3및 L4는 독립적으로 공유 결합, -CO-O-, -O-CO-, -CO-S-, -S-CO-, -CO-Se-, -Se-CO-, -CO-Te-, -Te-CO-, -(CH2CH2)ka- (ka는 1 내지 4임), -CH=CH-, -C≡C-, -CH=N-, -N=CH-, -CH2-O-, -O-CH2-, -CO- 또는 -O-이고,
    X2, Y2및 Z2는 각각 A4, A5및 A6의 치환체로서, X2, Y2및 Z2각각은 독립적으로 -H, -Cl, -F, -Br, -I, -OH, -OCH3, -CH3, -CF3, -O-CF3-, -CN 또는 -NO2이고,
    각각의 jb, mb 및 nb는 독립적으로 0 내지 4의 정수이고,
    J2는 -CO-O-CrcH2rc-, -O-CrcH2rc-, -CrcH2rc-, -O-(CsaH2sa-O)ta-CrdH2rd-, -O-SO2-, -SO2-, -SO2-CrcH2rc-, -CrcH2rc-N(CpbH2pb+1)-SO2- 또는 -CrcH2rc-N(CpbH2pb+1)-CO-이고 (여기서, rc 및 rd는 독립적으로 1 내지 20이고, sa는 각 (CsaH2sa-O)에 대해 독립적으로 1 내지 10이고, ta는 1 내지 6이고, pb는 0 내지 4임),
    R4는 직쇄 또는 분지쇄인 -O-(CqcH2qc-O)wa-CqdH2qd+1, -(CqcH2qc-O)wa-CqdH2qd+1, -CqcH2qc-R6, -O-CqcH2qc-R6, -CO-O-CqcH2qc-R6또는 -O-CO-CqcH2qc-R6이고 (여기서, R6는 -O-CO-CqdH2qd+1, -CO-O-CqdH2qd+1, -Cl, -F, -CF3, -NO2, CN 또는 -H이고, qc 및 qd는 독립적으로 1 내지 20의 정수이고, wa는 1 내지 10의 정수임),
    R5는 (CxbF2xb-O)za-CyaF2ya+1이다 (여기서, xb는 각 (CxbF2xb-O)에 대해 독립적으로 1 내지 10이고, ya는 1 내지 10이고, za는 1 내지 10임).
  11. 제1항에 있어서, 상기 스멕틱 액정이 강유전성 액정인 방법.
  12. 제1항에 있어서, 상기 스멕틱 액정이 반강유전성 액정인 방법.
  13. 제1항에 있어서, 상기 전극판쌍이 다수의 픽셀을 제공하도록 배치되며, 픽셀에 각각 제공되는 다수의 스위칭 요소를 갖춘 활성 매트릭스 기판을 구성하는 전극판 하나를 포함하는 방법.
  14. 스멕틱 A 상의 제 1 온도 구간에서 온도 저하시 증가하는 층간격을 제공하는 층간격 변화 특성을 가진 등방성 상의 스멕틱 액정을 마주보게 배치된 한 쌍의 전극판의 두 접촉면 사이의 간극에 주입하는 단계, 및
    상기 스멕틱 액정을 등방성 상으로부터 제 1 온도 구간의 적어도 일부를 포함하는 스멕틱 A 상의 제 2 온도 구간으로 냉각시키고, 제 2 온도 구간 내에서 1 사이클 이상 가열 및 냉각시키고, 스멕틱 A 상보다 낮은 스멕틱 상으로 추가 냉각시키는 일련의 열처리 단계
    를 포함하는 액정 디바이스의 제조 방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 두 접촉면 중 하나 이상이 정렬 제어층에 의해 제공되는 방법.
  16. 제15항에 있어서, 상기 두 접촉면 모두가 두 개의 정렬 제어층에 의해 각각 제공되는 방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 두 개의 정렬 제어층들이 서로 다른 것인 방법.
  18. 제16항에 있어서, 상기 두 개의 정렬 제어층들이 서로 동일한 것인 방법.
  19. 제14항에 있어서, 상기 스멕틱 상으로 추가 냉각시키는 단계 중에 상기 스멕틱 액정에 상기 스멕틱 상에서 전압을 공급하는 방법.
  20. 제14항에 있어서, 상기 상기 가열 및(또는) 냉각을, 온도 저하시 상기 층 간격이 1-10% 증가하는 스멕틱 A 상의 온도 구간 내에서 수행하는 방법.
  21. 제14항에 있어서, 상기 스멕틱 액정이 층 경사각이 작은 책장 구조 또는 그에 가까운 구조를 가진 방법.
  22. 제14항에 있어서, 상기 스멕틱 액정이 콜레스테릭 상을 갖지 않는 방법.
  23. 제22항에 있어서, 상기 스멕틱 액정이, 플루오로카본 말단부와 탄화수소 말단부를 가지며 이 말단부들은 중심 코어와 연결되어 있고, 스멕틱 상 또는 잠재적 스멕틱 상을 가진 1종 이상의 플루오르 함유 준결정 화합물을 함유한 스멕틱 액정 조성물인 방법.
  24. 제23항에 있어서, 플루오르 함유 준결정 화합물의 상기 플루오로카본 말단부가 하기 화학식 2로 표시되는 기인 방법.
    화학식 2
    -D1-FxaG2xa-X
    식 중,
    xa는 1 내지 20이고,
    X는 -H 또는 -F이고,
    -D1-은 -CO-O-(CH2)ra-, -O-(CH2)ra-, -(CH2)ra-, -O-SO2-, -SO2-, -SO2-(CH2)ra-, -O-(CH2)ra-O-(CH2)rb-, -(CH2)ra-N(CpaH2pa+1)-SO2- 또는 -(CH2)ra-N(CpaH2pa+1)-CO-이고,
    ra 및 rb는 독립적으로 1 내지 20이고,
    pa는 0 내지 4이다.
  25. 제23항에 있어서, 플루오르 함유 준결정 화합물의 상기 플루오로카본 말단부가 하기 화학식 3으로 표시되는 기인 방법.
    화학식 3
    -D2-(CxbF2xb-O)za-CyaF2ya+1
    식 중,
    xb는 각 (CxbF2xb-O)에 대해 독립적으로 1 내지 10이고,
    ya는 1 내지 10이고,
    za는 1 내지 10이고,
    -D2-는 -CO-O-CrcH2rc-, -O-CrcH2rc-, -CrcH2rc-, -O-(CsaH2sa-O)ta-CrdH2rd-, -O-SO2-, -SO2-, -SO2-CrcH2rc-, -CrcH2rc-N(CpbH2pb+1)-SO2-, -CrcH2rc-N(CpbH2pb+1)-CO-, 또는 공유 결합이고,
    rc 및 rd는 독립적으로 1 내지 20이고,
    sa는 각 (CsaH2sa-O)에 대해 독립적으로 1 내지 10이고,
    ta는 1 내지 6이고,
    pb는 0 내지 4이다.
  26. 제23항에 있어서, 상기 플루오르 함유 준결정 화합물이 하기 화학식 4로 표시되는 것인 방법.
    화학식 4
    식 중,
    A1, A2및 A3는 각각 독립적으로
    이고,
    ga, ha 및 ia는 독립적으로 0 내지 3의 정수이되, 단 ga+ha+ia의 합은 2 이상이고,
    L1및 L2는 각각 독립적으로 공유 결합, -CO-O-, -O-CO-, -COS-, -S-CO-, -CO-Se-, -Se-CO-, -CO-Te-, -Te-CO-, -CH2CH2-, -CH=CH-, -C≡C-, -CH=N-, -N=CH-, -CH2-O-, -O-CH2-, -CO- 또는 -O-이고,
    X1, Y1및 Z1은 각각 A1, A2및 A3의 치환체로서, X1, Y1및 Z1각각은 독립적으로 -H, -Cl, -F, -Br, -I, -OH, -OCH3, -CH3, -CN 또는 -NO2이고,
    각각의 ja, ma 및 na는 독립적으로 0 내지 4의 정수이고,
    J1은 -CO-O-(CH2)ra-, -O-(CH2)ra-, -(CH2)ra-, -O-SO2-, -SO2-, -SO2-(CH2)ra-, -O-(CH2)ra-O-(CH2)rb-, -(CH2)ra-N(CpaH2pa+1)-SO2- 또는 -(CH2)ra-N(CpaH2pa+1)-CO-이고 (여기서, ra 및 rb는 독립적으로 1 내지 20이고, pa는 0 내지 4임),
    R1은 직쇄 또는 분지쇄인 -O-CqaH2qa-O-CqbH2qb+1, -CqaH2qa-O-CqbH2qb+1, -CqaH2qa-R3, -O-CqaH2qa-R3, -CO-O-CqaH2qa-R3또는 -O-CO-CqaH2qa-R3이고 (여기서, R3는 -O-CO-CqbH2qb+1, -CO-O-CqbH2qb+1, -H, -Cl, -F, -CF3, -NO2또는 CN이고, qa 및 qb는 독립적으로 1 내지 20임),
    R2는 CxaH2xa-X이다 (여기서, X는 -H 또는 -F이고, xa는 1 내지 20의 정수임).
  27. 제23항에 있어서, 상기 플루오르 함유 준결정 화합물이 하기 화학식 5로 표시되는 것인 방법.
    화학식 5
    식 중,
    A4, A5및 A6는 각각 독립적으로
    이고,
    gb, hb 및 ib는 각각 독립적으로 0 내지 3의 정수이되, 단 gb+hb+ib의 합은 2 이상이고,
    L3및 L4는 독립적으로 공유 결합, -CO-O-, -O-CO-, -CO-S-, -S-CO-, -CO-Se-, -Se-CO-, -CO-Te-, -Te-CO-, -(CH2CH2)ka- (ka는 1 내지 4임), -CH=CH-, -C≡C-, -CH=N-, -N=CH-, -CH2-O-, -O-CH2-, -CO- 또는 -O-이고,
    X2, Y2및 Z2는 각각 A4, A5및 A6의 치환체로서, X2, Y2및 Z2각각은 독립적으로 -H, -Cl, -F, -Br, -I, -OH, -OCH3, -CH3, -CF3, -O-CF3-, -CN 또는 -NO2이고,
    각각의 jb, mb 및 nb는 독립적으로 0 내지 4의 정수이고,
    J2는 -CO-O-CrcH2rc-, -O-CrcH2rc-, -CrcH2rc-, -O-(CsaH2sa-O)ta-CrdH2rd-, -O-SO2-, -SO2-, -SO2-CrcH2rc-, -CrcH2rc-N(CpbH2pb+1)-SO2- 또는 -CrcH2rc-N(CpbH2pb+1)-CO-이고 (여기서, rc 및 rd는 독립적으로 1 내지 20이고, sa는 각 (CsaH2sa-O)에 대해 독립적으로 1 내지 10이고, ta는 1 내지 6이고, pb는 0 내지 4임),
    R4는 직쇄 또는 분지쇄인 -O-(CqcH2qc-O)wa-CqdH2qd+1, -(CqcH2qc-O)wa-CqdH2qd+1, -CqcH2qc-R6, -O-CqcH2qc-R6, -CO-O-CqcH2qc-R6또는 -O-CO-CqcH2qc-R6이고 (여기서, R6는 -O-CO-CqdH2qd+1, -CO-O-CqdH2qd+1, -Cl, -F, -CF3, -NO2, CN 또는 -H이고, qc 및 qd는 독립적으로 1 내지 20의 정수이고, wa는 1 내지 10의 정수임),
    R5는 (CxbF2xb-O)za-CyaF2ya+1이다 (여기서, xb는 각 (CxbF2xb-O)에 대해 독립적으로 1 내지 10이고, ya는 1 내지 10이고, za는 1 내지 10임).
  28. 제14항에 있어서, 상기 스멕틱 액정이 강유전성 액정인 방법.
  29. 제14항에 있어서, 상기 스멕틱 액정이 반강유전성 액정인 방법.
  30. 제14항에 있어서, 상기 액정 디바이스가 다수의 픽셀을 가지며, 픽셀에 각각 제공되는 다수의 스위칭 소자를 갖춘 활성 매트릭스 기판을 구성하는 전극판 하나를 포함하는 방법.
  31. 제14항 내지 제30항 중 어느 한 항에 따른 방법에 의해 제조된 액정 디바이스.
  32. 제31항에 따른 액정 디바이스와 이 액정 디바이스를 구동시키는 구동 수단을 포함하는 액정 장치.
KR1019980031136A 1997-07-31 1998-07-31 액정정렬방법,액정디바이스를제조하는방법및그방법으로제조된액정디바이스 KR100303754B1 (ko)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP97-220236 1997-07-31
JP22023697 1997-07-31
JP98-209028 1998-07-24
JP10209028A JPH11100577A (ja) 1997-07-31 1998-07-24 液晶の配向方法、液晶素子の製造方法、該製造方法により得られる液晶素子、液晶装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR19990014326A true KR19990014326A (ko) 1999-02-25
KR100303754B1 KR100303754B1 (ko) 2001-09-24

Family

ID=26517182

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1019980031136A KR100303754B1 (ko) 1997-07-31 1998-07-31 액정정렬방법,액정디바이스를제조하는방법및그방법으로제조된액정디바이스

Country Status (3)

Country Link
US (1) US6083574A (ko)
JP (1) JPH11100577A (ko)
KR (1) KR100303754B1 (ko)

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6380007B1 (en) * 1998-12-28 2002-04-30 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device and manufacturing method of the same
US6577289B1 (en) * 1999-03-26 2003-06-10 Canon Kabushiki Kaisha Liquid crystal device and display apparatus including the device
JP3667215B2 (ja) 1999-08-31 2005-07-06 キヤノン株式会社 単結晶性薄膜およびその製造方法
JP2001100257A (ja) 1999-10-01 2001-04-13 Canon Inc 液晶素子
JP3536006B2 (ja) * 2000-03-15 2004-06-07 シャープ株式会社 アクティブマトリクス型表示装置およびその駆動方法
JP3486599B2 (ja) * 2000-03-31 2004-01-13 キヤノン株式会社 液晶素子の駆動方法
JP3466986B2 (ja) 2000-04-07 2003-11-17 キヤノン株式会社 カイラルスメクチック液晶素子および液晶装置
JP2002201473A (ja) 2000-10-25 2002-07-19 Canon Inc スメクチック高分子液晶及びその製造方法、これを用いた液晶素子
US7045069B2 (en) * 2002-11-14 2006-05-16 Gennady Ozeryansky Microfabrication method based on metal matrix composite technology
JP4566526B2 (ja) * 2003-07-09 2010-10-20 キヤノン株式会社 液晶表示装置
US7145174B2 (en) * 2004-03-12 2006-12-05 Hewlett-Packard Development Company, Lp. Semiconductor device
JP4208763B2 (ja) * 2004-04-28 2009-01-14 キヤノン株式会社 カラー表示素子及びカラー液晶表示素子
JP4332515B2 (ja) * 2004-04-28 2009-09-16 キヤノン株式会社 液晶表示装置
JP2005321458A (ja) * 2004-05-06 2005-11-17 Canon Inc カラー液晶表示素子
WO2006123803A1 (en) * 2005-05-19 2006-11-23 Canon Kabushiki Kaisha Liquid crystal display device
US20070003709A1 (en) * 2005-06-29 2007-01-04 Nano Loa, Inc. Liquid crystal display device
US20070002267A1 (en) * 2005-06-29 2007-01-04 Nano Loa, Inc. Liquid crystal display device
US20070279541A1 (en) * 2005-06-29 2007-12-06 Nano Loa, Inc. Method of driving liquid crystal display device
US20090109387A1 (en) * 2006-12-08 2009-04-30 Canon Kabushiki Kaisha Liquid crystal optical device manufacturing process

Family Cites Families (36)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4367924A (en) * 1980-01-08 1983-01-11 Clark Noel A Chiral smectic C or H liquid crystal electro-optical device
JPS59193427A (ja) * 1983-04-19 1984-11-02 Canon Inc 液晶装置
JPS59193426A (ja) * 1983-04-19 1984-11-02 Canon Inc 液晶装置
JPS60156046A (ja) * 1984-01-23 1985-08-16 Canon Inc 液晶装置
JPS60156047A (ja) * 1984-01-23 1985-08-16 Canon Inc 液晶装置
US4820026A (en) * 1986-03-20 1989-04-11 Canon Kabushiki Kaisha Ferroelectric liquid crystal device with modified polyvinyl alcohol alignment film
US5165076A (en) * 1987-06-12 1992-11-17 Canon Kabushiki Kaisha Ferroelectric liquid crystal device with particular primer alignment, and liquid crystal layers
JP2770944B2 (ja) * 1987-08-19 1998-07-02 キヤノン株式会社 液晶素子
US5192596A (en) * 1989-06-02 1993-03-09 Canon Kabushiki Kaisha Liquid crystal device
US5268780A (en) * 1989-05-11 1993-12-07 Canon Kabushiki Kaisha Liquid crystal device having a polyimide alignment film substituted with fluorine or a fluorine-containing group
US4932758A (en) * 1987-09-17 1990-06-12 Canon Kabushiki Kaisha Ferroelectric smectic liquid crystal device having a bistable alignment state providing two stable orientation states
US5200848A (en) * 1987-09-17 1993-04-06 Canon Kabushiki Kaisha Ferroelectric smectic liquid crystal device
JPH01179915A (ja) * 1988-01-11 1989-07-18 Canon Inc 液晶素子
JP2756978B2 (ja) * 1988-08-04 1998-05-25 キヤノン株式会社 液晶セル
US5347381B1 (en) * 1991-01-25 1997-07-01 Sharp Kk Ferroelectric liquid crystal display device with molecules between hairpin and lightning defects following the lightning defects
JPH04255827A (ja) * 1991-02-08 1992-09-10 Canon Inc 液晶素子
JP3164321B2 (ja) * 1991-03-26 2001-05-08 キヤノン株式会社 液晶素子および表示装置、それらを用いた表示方法
EP0509490A3 (en) * 1991-04-16 1993-05-26 Canon Kabushiki Kaisha Liquid crystal apparatus
JPH05303086A (ja) * 1991-05-01 1993-11-16 Canon Inc 液晶素子および表示装置、それを用いた表示方法
US5452114A (en) * 1991-09-13 1995-09-19 Canon Kabushiki Kaisha Ferroelectric liquid crystal device with grooves between electrode on one substrate, ridges on the other
US5353141A (en) * 1991-10-08 1994-10-04 Canon Kabushiki Kaisha Method for aligning treatment of liquid crystal device including varying with time the feeding speed of the rubbing roller
EP0538841B1 (en) * 1991-10-22 1997-08-27 Canon Kabushiki Kaisha Liquid crystal device
DE69217154T2 (de) * 1991-10-30 1997-06-19 Canon Kk Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung
EP0539991B1 (en) * 1991-10-30 1997-01-08 Canon Kabushiki Kaisha Liquid crystal device and display apparatus
JP3100014B2 (ja) * 1991-12-10 2000-10-16 キヤノン株式会社 強誘電性液晶素子及び該素子の製造方法
US5467209A (en) * 1992-01-24 1995-11-14 Canon Kabushiki Kaisha Ferroelectric liquid crystal device with particular layer thicknesses at non-pixel portions and pixel portions
DE69320073T2 (de) * 1992-01-24 1999-02-25 Canon Kk Verfahren zur Behandlung einer chiralen smektischen Flüssigkristallvorrichtung
JPH05273554A (ja) * 1992-01-29 1993-10-22 Canon Inc 強誘電性液晶素子
JPH05264972A (ja) * 1992-03-18 1993-10-15 Canon Inc 表示素子および表示装置
US5812227A (en) * 1992-04-02 1998-09-22 Canon Kabushiki Kaisha Liquid crystal device, display apparatus using same and display method using same
US5262082A (en) * 1992-04-28 1993-11-16 Minnesota Mining And Manufacturing Company Ferroelectric liquid crystal compounds having perfluoroether terminal portions
CA2121776C (en) * 1993-04-28 1999-05-25 Yasuto Kodera Liquid crystal device with a liquid crystal in an optical modulation region having a pretilt angle smaller than the liquid crystal in a peripheral region surrounding the optical modulation region
US5582763A (en) * 1993-09-29 1996-12-10 Canon Kabushiki Kaisha Liquid crystal composition, liquid crystal device and liquid crystal apparatus using same
US5417883A (en) * 1994-04-11 1995-05-23 Minnesota Mining And Manufacturing Company Process for controlling layer spacing in mixtures of smectic liquid crystal compounds
US5641427A (en) * 1994-07-26 1997-06-24 Canon Kabushiki Kaisha Liquid crystal composition, liquid crystal device using the composition liquid crystal apparatus and display method
US5750214A (en) * 1995-12-13 1998-05-12 Canon Kabushiki Kaisha Liquid crystal device

Also Published As

Publication number Publication date
KR100303754B1 (ko) 2001-09-24
US6083574A (en) 2000-07-04
JPH11100577A (ja) 1999-04-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100303754B1 (ko) 액정정렬방법,액정디바이스를제조하는방법및그방법으로제조된액정디바이스
US6122031A (en) Liquid crystal device and liquid crystal apparatus including same
EP0548548B1 (en) Liquid crystal composition, liquid crystal device and display apparatus
EP0554109A1 (en) Liquid crystal display and method for driving the same
KR100237280B1 (ko) 액정 소자 및 액정 장치
US6710842B2 (en) Chiral smectic liquid crystal device
EP0782032B1 (en) Liquid crystal display element and a manufacturing method thereof
EP0647695B1 (en) Liquid crystal composition, liquid crystal device and liquid crystal apparatus using same
US5999157A (en) Suppressing liquid crystal movement based on the relationship between a display pattern and a driving waveform
KR100412482B1 (ko) 강유전성 액정 표시소자의 제조방법
JP3371342B2 (ja) 液晶素子の駆動方法
KR100337771B1 (ko) 액정 디바이스
US5733475A (en) Liquid crystal composition, liquid crystal device and liquid crystal apparatus
KR100346797B1 (ko) 액정소자
JP3096902B2 (ja) 液晶の配向方法、液晶素子の製造方法、該製造方法による液晶素子及び表示装置
JPH1114992A (ja) 液晶素子
JP3219709B2 (ja) 液晶素子、液晶装置、及び液晶素子の駆動方法
JPH10288786A (ja) 液晶素子及びこれを備えた液晶装置
JPH1114998A (ja) 液晶素子
KR20030079221A (ko) 강유전성 액정 표시소자의 제조방법
JP2003195359A (ja) 液晶素子の製造方法
KR20010062815A (ko) 액정소자의 제조방법
JP2001290176A (ja) カイラルスメクチック液晶素子、その製造方法および液晶装置
JP2000292774A (ja) 液晶素子の駆動方法
JP2000292773A (ja) 液晶素子、及び該液晶素子の駆動方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
G170 Publication of correction
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20070710

Year of fee payment: 7

LAPS Lapse due to unpaid annual fee