KR810001494B1 - 액정 조성물 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

액정 조성물

제1도 및 제2도는 본 발명의 한 실시예의 혼합 에스테르의 상태도이다.

본 발명은 신규의 혼합에스테르형 네마틱액정 조성물에 관한 것이다.

전개효과형 액정표시소자에 사용되는 액정은 정의 유전이방성을 가진 네마틱액정이다.

이 네마틱액정은 한쌍의 투명전극사이의 좁은 간극내에 한쪽 전극의 내면에서 다른쪽 전극의 내면에 걸쳐 90℃로 비틀어진 상태로 엷은 층상에 봉입된다. 여기서 전계가 인가되면 액정분자는 그 전계의 방향에 따라 정렬한다. 주지하는 바와 같이 이와같은 특성에 의하여 한쌍의 편광판 사이에 배열된 액정은 그 양편광판의 편광방향의 상대적인 관계에 의하여 빛을 통과시키거나 차단할 수 있다.

비틀어진 효과형 네마틱액정소자에 사용되는 액정으로서 예를들면 다음 일반식을 가진 쉬프염기계가 있다.

이 쉬프염기계는 물 존재하에서 -CH=N-쇄(鎖)가 파괴되어 분자가 두 개의 원재료로 분해하여 버리기 때문에 안정하지 못하다.

소자의 염화는 동작온도 영역의 감소, 전력소비의 현저한 증대로서 나타남과 동시에 소자가 흑화한다.

이 때문에 쉬프염기 재료는 불활성대기에서 처리할 필요가 있고 또 소자는 완전하게 밀봉되어 있어야 한다. 쉬프염기재료의 또 하나의 결점은 자외선에 의하여 염화되는 것이다. 이 경우의 열화는 소비전력의 증대로서 현저하게 나타난다.

상기와 같은 겨점 때문에 이와 같은 소자에 있어서 쉬프염기 재료에 대체할 수 있는 조성물이 검토되어 왔다.

근년 혼합에스테르형의 액정계가 개발되어 전계효과형 소자에 사용되고 있다. 이 액정계는 상기 쉬프염기계의 것에 비하여 물이나 자외선의 존재하에서 보다 안정하고 보다 바람직한 것이다. 액정에 비틀어지는 특성을 부여하려면 서로 직각인 방향에 표면이 배향(配向)하도록 처리된 한쌍의 전극사이에 액정을 협지시킨다. 이와같은 전극의 표면에 인접하는 액정은 표면의 배향방향에 따라 정렬된다. 따라서 액정은 양전극간에서 90°로 비틀어지게 된다.

혼합에스테르형 액정을 사용한 소자의 예가 제5의 국제액정회의(1974년 6월 17일에서 21일에, 스톡홀름에서 개최)에서 배포된 팜프렛에 기재되어 있다(참조 : Design Considerations for positive Dielactric Nematic Mixtures Suitable for Display Applications). 여기에는 하기의 일반식(표 1)을 가진 여섯 개의 상이한 P, P'-페닐벤조 에이트유도체를 혼합하여 구성되는 조성물이 표시되어 있다.

[표 1]

또 상기 팜프렛에 의하면 이 조성물의 네마틱온도 범위는 07° 내지 58℃이다.

액정조성물에는 여러 가지 조건하에서 동작하도록, 예를 들면 적어도 0° 내지 50℃의 극히 넓은 네마틱액정 온도범위를 가지며, 정(正)의 이방성(Δ＞0)을 가진 것이 요구된다.

상기 표 1에 있어서 시아노페닐 벤조에이트 유도체는 정의 이방성을 갖게 하는 작용을 하는 반면 알킬페닐 벤조에이트 유도체는 넓은 액정온도 범위를 갖게 하는 작용을 한다.

혼합 에스테르형태의 액정에 있어서 큰 문제는 전계를 제거하였을 때에 키랄상태로 몰아오는데 요하는 시간, 소위 입하시간이 비교적 길다는 것이다. 이 입하시간은 3V 이상 등의 비교적 고전압을 인가하였을 때 특히 길어진다.

이와 같은 문제를 참작하여 본 발명은 액정소자에 사용할 수 있는 네마틱 액정 온도범위, 빠른 응답성 높은 정의 유전이방성을 가지며 양호한 콘트라스트를 표시하는 신규한 혼합에스테르형 액정조성물을 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.

본 발명의 액정조성물은 적어도 0° 내지 50℃의 네마틱온도범위를 가지고,

(a) 다음 일반식을 가진 3종류의 알킬 페닐벤조에이트 유도체의 혼합물과,

(b) 일반식

시아노 페닐벤조에이트 유도체의 혼합물로 구성되어 있다.

단, 상기 일반식에 있어서 R은 n-알킬기, n-알콕시기 또는 n-알콕시카보닐옥시기 이다.

상기(a)의 알킬페닐벤조 에이트 유도체 혼합물은 극히 넓은 온도범위를 가지나 유전이방성은 부(負) 또는 약한 정이다. 한편 상기(b)의 시아노페닐벤조 에이트 유도체는 강한 정의 유전이방성을 가지나 온도범위는 충분하게 넓지 않다.

양자의 배합이 알맞게 선택되으로써 양자는 서로 혼합하며 이것은 본 발명의 중요한 특징의 하나이다.

즉 적어도 상기 3종류의 알킬페닐 벤조에이트 유도체와 적어도 두 종류의 상기 일반식을 가진 시아노페닐벤조에이트 유도체를 사용하는 것은 온도범위와 응답시간을 이상적인 것으로 하는데 필요하다.

상기 혼합에스테르 조성물의 온도범이를 더욱 넓히기 위하여 첨가할 수 있는 다른 알킬페닐 벤조에이트 유도체는 다음과 같은 일반식을 가진다.

상기 성분(a)를 구성하는데 특히 적합한 네마틱 온도범위를 혼합에스테르 조성물에 부여한다.

부 또는 약한 정의 이방성을 가진 알킬페닐에스테르 유도체는 예를들면 다음 표 II와 같다.

[표 2]

이후 표에 있어서는 이들의 화합물은 표 II의 좌단의 번호로 표시함.

다음 표 III, IV는 상기(표 II)의 다섯종류의 화합물중의 4개의 화합물의 배합을 바꾸어서 조합시킨 조성물의 액정온도범위를 표시하는 것이다.

[표 3]

*KN : 고상에서 네마틱 액정상으로의 전이

**NI : 네마틱 액정상에서 등방성 액체상으로 전이

[표 4]

표 III의 네 개의 성분에 상응하는 조성물은 다음과 같다.

[표 5]

표 IV의 네개의 성분에 상응하는 조성물은 다음과 같다.

[표 6]

알킬페닐 벤조에이트 유도체 성분의 주요부분인 표 III, IV에 공통인 세 개의 화합물을 함유하는 알킬페닐벤조에이트 유도체 조성물은 다음과 같다.

상기와 같이 본 발명의 액정중에는 정의 유전이방성을 가지는 시아노페닐벤조에이트 유도체성분이 함유된다. 이 시아노 페닐벤조에이트 유도체성분에는 비교적 넓은 온도범위를 가지는 것과 상기 알킬페닐벤조에이트 유도체와 혼화하는 것을 특징으로 하는 것이다. 많은 상이한 시아노페닐벤조에이트 유도체가 상기

포함된다.

적어도 두 개의 시아노페닐 벤조에이트 유도체의 R이 적어도 두 종류 또는 그 이상의 다른 n-알킬기를 함유하고 있는 것이 바람직하다. 또한 이 시아노페닐 벤조에이트 유도체성분은 R이 n-알콕시카보닐옥시인 것을 함유하는 것이 바람직하다.

이와같은 혼합물은 비교적 넓은 온도범위와 강한 정의 유전이방성을 가지기 때문에 특히 효과적이다.

넓은 온도범위와 상기 알킬페닐벤조에이트 유도체와의 양호한 혼화성을 표시하기 위한 시아노페닐 벤조에이트 유도체성분의 조성은 다음과 같다.

[표 7]

단,

제1도 및 제2도는 바람직한 알킬페닐 벤조에이트 유도체 조성물 A 및 C를 각각 비율을 바꾸어서 시아노페닐벤조에이트 유도체조성물 B와 혼합하여 이루어지는 액정조성물의 상태도를 표시하는 것이다.

각 예에 있어서 고체로 부터이 액정에의 전이온도를 0℃이하로 하기 위하여서는 최저 15중량%의 알킬페닐벤조에이트 유도체가 필요하다.

또 일반적으로 1.5V 이하의 전압으로 동작시키기 위하여서는 상기 혼합물에 있어서 적어도 30중량%의 시아노페닐벤조 에이트유도체가 필요하다. 한편 10 내지 30중량%의 시아노페닐벤조에이트 유도체를 함유하는 화합물은 1.5V이상의 전압으로 작동시키는데 적당하다. 상기 에스테르혼합물의 대부분은 넓은 온도범위와 양호한 콘트라시트를 나타낸다. 이들은 1.5V정도의 비교적 낮은 전압으로 전기광학 디스프레이에 사용되어 실용이 가능한 정도의 응답시간을 나타낸다.

주지하는 바와 같이 액정의 응답성이 이상적이기 때문에 콘트라스트비가 최대농도의 10%에 달하는데 요하는 시간 T_DR, 콘트라스트비가 최대농도의 10%에서 90%에 달하는데 요하는 시간 T_DF및 콘트라스트비가 최대농도의 90%에서 10%까지 저하하는데 요하는 시간 T_R, 콘트라스트비가 최대농도의 98%에 저하하는데 요하는 시간 T_F의 합이 600msc 보다 적어야 하고 특히 T_DF와 T_F의 합이 300msc 이하인 것이 바람직하다.

본 발명의 한 실시예인 제1도에 정의되어 있는 조성물 A25중량%와 조성물 B75중량%로부터 구성되는 액정조성물을 셀공간이 좀은(7.1 내지 7.4μ) 팔뚝시계용 디지털표시 소자에 사용하는 셀내에 충전하고 응답속도를 측정한 결과는 다음과 같다. 또 이 셀의 내벽은 낮은 각도로부터 산화규소를 사방증착하여 최종처리하고 소자는 3V로구동하였다.

상기 표에서 명백히 나타난 바와 같이 상기 액정 조성물이 T_DR+T_R+T_DF+T_F=301, T_DF+T_F=242 이고 각각 600msc, 300msc보다 적으며 응답시간이 짧은 것을 알았다.

Claims (1)

1. 

   및

   

   을 함유하는 알킬페닐벤조에이트유도체 혼합물과 일반식

   

   의 강한 정의 이방성을 가진 시아노페닐 벤조에이트 유도체 혼합물을 함유하며 0℃에서 50℃의 네마틱 온도 범위를 가진 네마틱 액정조성물(단 상기 일반식에 있어서 R은 n-알킬기, n-알콕시 또는 n-알콕시 카보닐옥시기이다).

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