KR890001762B1 - 폴리(아릴아조)연결기 및 비스-치완된 아릴티아질 치환체를 함유하는 비대칭 이색성 염료조성물 - Google Patents

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Description

폴리(아릴아조)연결기 및 비스-치완된 아릴티아질 치환체를 함유하는 비대칭 이색성 염료조성물
제1도는 종래기술의 이색성 염료와 밀접히 관련된 본 발명의 이색성 염료의 흡수특성 비교도표.
제2도는 본 발명의 이색성 염료의 하나를 이용한 블랙/클리어 "상-변화"형 액정표시장치의 흡수특성 도표이다.
본 발명은 신규 이색성 염료와 네마틱액정을 갖는 게스트-호스트(guest-host) 혼합물에 관한 것이다. 신규 이색성 염료는 폴리(아릴아조)연결기인 비스-치환된-아릴-티아질 말단치환체, 및 나프틸, 페리미딘 또는 줄로리덴 말단 치환체를 갖는 비대칭 분자들로서 이들 염료화합물은 약600 나노미터(nm)보다 큰 파장에서 최대흡수도를 갖고 약600-700나노미터 파장의 입사광의 50퍼센트 이하를 투과시킨다.
더우기 본 발명은 이러한 신규 이색성 염료와 네마틱 액정으로된 게스트-호스트 혼합물을 도입시키는 전기-광학장치에 관한 것이다. 약 400과 600나노미터 사이에서 최대흡수도를 가지는 부가적 공지 이색성 염료와 신규이색성 염료를 액정장치에 사용할 경우, 전장이 존재하거나 또는 존재하지 않을때 각각에 따라 일반적으로 뉴트랄 블랙(neutral black)상태 및 클리어(clear)상태가 교대로 나타난다.
여러가지 액정물질과 이색염료의 혼합용액사용 및 그러한 혼합물을 포함한 액정표시장치는 종래 기술분야에 잘 알려져 있다.
이들 이색성 염료-액정혼합물은 광학할성 첨가제가 사용되는 경우 "게스트-호스트"형 액정표시 또는 "상-변화"형 액정표시에 사용된다. 표시의 두 형태에서 호스트 액정물질은 전장의 사용에 의해 조절된 배향을 갖고 게스트 이색성 염료와 상호 조화된 배열을 형성한다. 이색염료는, 광파벡터에 대한 분자배향에 따라 입사광을 낮게 또는 높게 흡수한다. 그러므로, 일반적으로 전장이 표시에 사용될때 전극사이는 클리어하게 나타난다. 즉, 모든 염료가 최소흡수도를 나타낸다. 전장이 없을때 착색된 염료가 특징적으로 표시된다. 즉 염료가 최대 흡수상태에 있다는 것을 나타낸다.
전장이 없는 상태에서는 뉴트랄 블랙으로, 전장존재하에서는 클리어 또는 논-블랙(non-black)을 나타내는 액정표시를 제공하는 것이 바람직하다. 뉴트랄 블랙표시를 제공하기 위해서는 약 400나노미터와 700나노미터 사이의 전 지역에 걸쳐 함께 강력하게 흡수하는 다수의 이색성 염료가 필요하다.
약 400과 600나노미터 사이에 최대흡수를 갖는 적합한 이색성 염료는 미합중국특허 제4,145,114호, 미합중국특허 제4,128,497호, 미합중국특허 제4, 179,395호와 출원인의 계류중인 미합중국특허 출원번호 제70,421호에 교시되어 있다. 하지만 600과 700나노미터 사이에서 강력하게 흡수하는 적합한 이색성 염료는 쉽게 얻어지지 않는다.
종래 기술에서는 600나노미터 이상의 파장을 갖는 광을 흡수하는 이색성 염료가 유용하였지만 이들 염료는 액정표시에서 최적진행을 위해 요구되는 하나 또는 그 이상의 특성이 결여되어 있다. 이 염료는 즉, 액정물질에서 부적합한 용해도를 가지며, 화학적, 광학적, 또는 전기화학적으로 불안정하다. 다시말하면, 자외선 방사에 의해 분해되며, 2×104이하의 상대적으로 낮은 흡광도계수를 갖거나 또는 0.65이하의 상대적으로 낮은 광학차수 매개변수(optical order parameter)를 갖는다.
예를 들면, 미합중국특허 제3,960,751호, 미합중국특허 제4,154,746호, 와 영국특허출원 제2,011,940호는 약 600나노미터에 거의 근접한 최대흡수도를 갖는 수많은 안트라퀴논형 다색염료에 대하여 교시하고 있다. 그러나 안트라퀴논형 염료는 일반적으로 0.65이하의 광학차수 매개변수를 갖는다. 광학차수 매개변수는 이색성 염료가 액정물질에 의해 배향되며 장치관 관찰시 관측물대비와 직접 관련이 있는 효율도의 척도이다.
일반적으로 1에 가까운 광학차수 매개변수를 갖는 염료가 바람직한데 왜냐하면 그것들은 약 10-1과 그보다 더큰 높은 대비를 갖는 게스트-호스트 표시를 나타내기 때문이다.
미합중국특허 제4,128,497호와 미합중국특허 제4,145,114호에는 약 590나노미터 약 620나노미터 범위의 파장에서 최대흡수도를 갖는 폴리(아릴아조)형 다색형염료가 교시되어 있다. 이러한 염료들은 0.5이상의 광학차수 매개변수를 갖는 반면에, 일반적으로 안정도가 빈약하다. 즉 자외선에 의해 분해되고 액정물질에는 1중량 %이하의 용해도를 갖는다.
1979년 11월호 재팬저널 오브 일렉트로닉 엔지니어링(Japan Journal of Electronic Engineering)의 "GH-LCD들을 밝은 색상표시를 가능하게 한다(GH-LCD, Make Bright Color Displays Possible)"라는 표제의 논문을 발표한 마사노부 와다와 다쯔오 우찌다는 게스트-호스트 액정표시에 사용되는 여러가지 치환된 벤조 티아질 폴리(아릴아조) 이색성 염료를 교시하였다. 이러한 염료들을 본 발명의 염료보다 일반적으로 더낮은 광학차수 매개변수(0.65이하)와 600과 700나노미터 사이에서 더낮은 흡수도(0.3이하)를 지니며 더낮은 흡광계수(5×104)를 갖는다.
본발명의 신규이색성 염료는 블랙/클리어 액정표시를 나타내는데 유용한데 왜냐하면 이들은 600나노미터보다 더큰 파장에서 최대흡수를 갖고 600-700나노미터의 파장을 갖는 입사광의 50%이하를 투과하기 때문이다. 게다가 본 발명의 이색성 염료는 종래의 이색염료가 지닌 결점을 보완해준다. 본 발명의 염료는 약 0.72보다 큰 광학차수 매개변수를 지니며, 5.5×104보다 높은 흡광계수를 지니며, 네마틱 액정물질에서 2중량퍼센트 이상의 용해도를 갖으며, 화학적, 광하학적, 전자화학적 안정도가 좋다. 예를들자면, 본 염료는 자외선에 비교적 저항력이 있으며 전류에 의한 분해에 저항력이 있고 또한 액정물질에 의해서는 분해되지 않는다.
본 발명의 신규 이색성 염료는 다음의 일반적인 구조식으로 나타낼수 있다.
Q-A-Z
상기식에서 A는 적어도 두개의 -N=N-기를 갖는 폴리(아릴라조)연결기이고, Q는 비스(bis)-치환된 아릴티아질 치환체이고, Z는 5.4-아미노 치환된 나프탈렌, 치환된 2, 3-디히드로 페리미덴, 또는 증로리덴기들로 구성된 그룹에서 선택된다.
바람직한 폴리(아릴아조) 연결기 A는 일반적으로 다음과 같은 구조식을 갖는 4, 4'-아조연결을 갖는 아릴부로 치환된다.
Figure kpo00001
여기서 m은 0또는 약 0-6의 정수, X는 독립적으로 0, 1, 2 또는 4이며, X가 2또는 4일때 R기는 약 1-8의 탄소원자를 갖는 알킬 또는 알콕시기에서 독립적으로 선택되며, X가 2일때 2개의 R기는 인접한 고리탄소 원자상에 치환되지 않는다.
X가 1일때 R은 -C=CH-CH=CH-기로서 이 기는, 두개의 인접한 고리탄소 원자상에 치환되어 방향족핵이 나프탈렌기가 되도록 한다. 분자내에 m나프탈렌기가 더이상 없는 것이 바람직하다. 바람직한 Q기의 구조식은 다음과 같다.
Figure kpo00002
B와 B'는 H,CnH2n+1, OCnH2n+1, 페닐, 페녹시, 트리플루오로메틸술포닐, 시아노 및 티오시아네이트 치환체로 구성된 그룹에서 독립적으로 선택되며 n은 약1-10까지의 정수로서 약 1-8까지가 바람직하다. 대안으로서, B와 B'는 -CH2-CH2-CH2-기로서 벤조기의 고리탄소와 함께 융합된 시클로지방족 5원소고리를 형성한다.
바람직한 z그룹은 다음 구조식의 4-아미노 치환된 나프탈렌기를 포함한다.
Figure kpo00003
R1은 H 또는 CnH2n+1이고, R2는 CnH2n+1이며 n은 약1-20까지 정수로서, 1-6이 바람직하다.
여기서CnH2n+1은 선형이거나 측쇄의 알킬기이다. 바람직한 2, 3-디히드로페리미덴 Z치환체는 일반적으로 다음 구조식을 갖는다.
Figure kpo00004
페리미덴부의 제2번째 탄소는 치환체 R3및 R4로 치환된다. R3및 R4는 알킬, 알켄, 아릴, 시클로지방족 헤테로 시클릭치환체 같은 그룹에서 독립적으로 선택된다. 대안으로서, R3와 R4는 교대로 연결되는데 페리 미덴부의 제2탄수와 함께 혼합되어 시클로지방족 또는 헤테로 시클릭로리를 형성한다.
바람직한 알킬 또는 알케치환체는 약 1-20탄소원자를 구성되며 가장 바람직한 것은 약 1-6탄소원자로 구성된다. 바람직한 시클로지방족, 헤테로시클릭 고리는 약 4-12탄소원자로 구성되며, 가장 바람직하게는 약 5-6탄수원자이다. 헤테로시클릭 고리는 질소, 황, 산소원자를 포함할 수 있다. 또한, 시클로지방족과 헤테로시클릭 고리는 약1-8의 탄소원자를 갖는 저급알킬에 의하여 적당한 자리로 치화되어질수 있다.
바람직하게 치환된 2, 3-디히드로페리미덴 그룹들의 예는 다음과 같다.
Figure kpo00005
여기서 R2는 약 1-6의 탄소원자를 갖는 저급알킬기를 나타낸다. 치환된 2, 3-디히드로-페리미덴 Z그룹의 다른 것으로는 다음과 같은 것이 있다.
2, 2'-디에틸-2, 3-디히드로페리미딘, 2-메틸-2'-이소부틸-2, 3-디히드로페리미딘, 2-메틸-2'-에틸-2, 3-디히드로페리미딘, 2, 2'-테트라메틸렌-2, 3-디히드로페리미딘, 2-2'-펜타메틸렌-2, 3-디히드로페리미딘, 2, 2'-(4'-N-메틸-테트라메틸렌)-2, 3-디히드로페리미딘, 2-메틸-2'-도데칸-2, 3-디히드로페리미딘, 2-메틸-2'-헥사히드로-파라네실메틸렌-2, 3-디히드로페리미딘, 2, 2'-디이소부틸-2, 3-디히드로페리미딘, 및 2, 2'-디메틸-2, 3-디히드로페리미딘.
바람직한 줄로리덴 Z기는 다음과 같다.
Figure kpo00006
바람직한 이색성 염료의 예는 다음과 같다.
염료번호 염료구조
Figure kpo00007
Figure kpo00008
특히 바람직한 이색성 염료에서 A기는 다음의 구조식을 갖는다.
Figure kpo00009
상기식에서 X가 1, 2 또는 4, m이 적어도 1, 그리고 R은 상기에서 정의된 바와 같이 적어도 3개의 -N=N-기와 분자ㅡ의 평면에 적어도 두 개의 치환된 방향족 고리를 지닌다.
특히 바람직한 이색성 염료의 예는 다음과 같다.
염료번호 염료구조
Figure kpo00010
Figure kpo00011
본 발명의 이색성 염료는 폴리아조 염료합성에 보통 쓰이는 디아조화의 방법을 사용하여 합성될수 있다.
문헌에 디아조화 및 커플링 반응도표에 관련한 디아조의 방법 및 특이한 유기합성과정이 충분히 교시되어 있다. 바람직한 합성도표는 강한 무기산(mineral acid)중에서 적합하게 치환된 2-아미노-벤조티아졸의 직접적인 디아조화를 수행한후 산출된 디아조 화합물을 적합하게 치환된 아닐린에 커플링하는 것이다. 디아조화 및 커플링이 필요한만큼 반복되며 중간생성물은 유리염기로서 완출된 수용액으로부터 회수되어진다. 유리염기는 디아조화되어 산중의 바람직한 Z기에 커플링된다. 산출된 이색성 염료는 여과에 의해 중성화된 용액으로부터 회수되며 컬럼 크로마토그래피로 정제된다.
이러한 방법의 한예로 다음을 들수 있다.
Figure kpo00012
Figure kpo00013
상기식에서, D, E, D' 및 E'는 H, CnH2n+1및 OC2H2n+1로 구성된 그룹으로부터 독립적으로 선택된 치환체들을 나타내는데 여기서 n은 약 1-8까지의 정수이다. B, B', R1및 R2는 상기에서와 같이 정의된다.
상기 염료중화물 II는 Seele등에 의한 독일특허번호 140,883호에 교시된 것처럼 적합한 벤조티아졸 -2-티아조레이트를 사용하에 제조되기도 한다.
본 발명의 이색성 염료는 청색이며, 약 600나노미터보다 큰 파장에서 최대흡수도를 가지며, 약 600나노미터-약700나미터 사이의 파장을 갖는 입사광의 약50%를 투과한다. 바람직한 이색성 염료는 약610나노미터보다 큰 파장에서 최대흡수도를 갖는다. 여러가지 바람직한 염료(염료번호 1-6)에 대한 최대흡수도가 다음표 I에 나타나 있다. 특히 바람직한 염료들은 약 600나미터보다 큰 파장에서 최대흡수도를 가지며, 약 600-약700나노미터 파장을 갖는 입사광의 약 40%를 투과한다.
최대흡수도와, 여러가지 특히 바람직한 염료(염료번호 6-11)에 대하여, 700나노미터의 파장을 갖는 광의 퍼센트 투과율이 하기표 II에 나타나 있다.
비스-치환된 아릴티아질 치환체를 함유하는 여러가지 염료를 포함하는 다음의 아릴아조 및 폴리(아릴아조)염료는 이미 당해 기술분야에 잘 알려져 있다.
염료번호 염료구조 종래기술염료
Figure kpo00014
Figure kpo00015
이러한 종래기술 염료에 대한 최대흡수도 및 700나노미터 파장광의 퍼센트 투과율이 표 III에 나타나 있다. 이렇게 서로 가까이 관련된 염료들에 대한 최대흡수도는 약 600나노미터 이하이다. 또한 700나노미터 파장광의 퍼센트 투과율은 약 75%보다 크다.
제1도는 염료번호 2와
Figure kpo00016
밀접하게 관련된 염료, 염료번호 16
Figure kpo00017
의 흡수도 특성을 비교한 것이다.
곡선 A는 호프만 라로쉬에서 "ROTN 404"로서 상업적으로 시판되는 비페닐피리미딘 액정과 공용혼합물에서 0.4중량%의 농도를 지닌 염료번호 2의 스펙티라를 나타낸 것이다. 곡선 B는 "ROTN 404"로서의 0.4중량%농도를 지닌 염료번호 16의 스펙트라이다. 염료번호 16은 600나노미터 근처에서 최대흡수도를 지니며 그것의 퍼센트 투과율은 625나노미터에서 약 50%이상으로 증가하고, 700나노미터에서는 약80%를 나타낸다. 625나노미터를 넘은 파장에서 퍼센트 투과율이 약 50%넘는 이색성 염료는 블랙/클리어 액정표시에 응용하지 못하다.
본 발명의 염료는 일반적으로 비교적 높은 값의 광학차수 매개변수를 갖는다. 이 매개변수는 화합물이 액정물질에 의해 배향되며 장치를 관측할시에 관측물 대비에 직접 관련된 효율도를 나타내는 척도이다. 일반적으로 높은 광학차수 매개변수를 갖는 염료는 높은 광학대비를 갖는 장치가 필요하다.
광학차수 매개변수 S의 결정은 Journal Physics, Vol., 45, No 11. 4718-23(1974)에 논의되어 있다.
Figure kpo00018
상기식에서 A0는 전장이 없을때의 흡수도이고 A1는 전장 존재하에서의 흡수도이다. S는 1이하의 값을 갖는데 바람직하기는 1에 가까운 것이다. 0.5보다 큰(바람직하게는 0.65) S의 값은 1:1과 II:I사이의 대비를 보장한다. 본 발명의 염료는 적어도 약 10:1의 광학대비율을 보장하는 약 0.72보다 큰 S의 값을 갖는다. 바람직한 염료는 약 0.75보다 큰 S값을 가지며 특히 바람직한 염료는 약 0.78이상의 S값을 갖는 것이다.
여러가지 바람직한 염료(염료번호 1-6)에 대한 S값은 표 I에 나타나있으며 특히 바람직한 염료들(염료번호 7-11)의 S값은 표 II에 나타나 있다. 밀접하게 관련된 아릴아조 및 폴리(아릴아조) 염료(염료번호 13-20)는 약 0.72이하의 S값을 갖는다. 밀접하게 관련된 염료들의 S값은 하기표 III에 나타나 있다.
본 발명의 염료는 종래기술에 사용된 유사한 아릴아조 및 폴리(아릴아조) 염료와 비교했을때 비교적 높은 흡광도 계수를 갖는다.
물랄흡광도 계수는 염료가 어떤 특별한 몰(mole)농도에서 빛을 흡수하는 크기의 척도이다. 그러므로 높은 몰 흡광계수를 갖는 본 발명의 염료는 상대적으로 보다 낮은 물 흡광계수를 갖는 종래기술의 염료보다도, 이색성 염료의 어떤 몰농도에서든지, 더 밝은 특성을 갖는 표시를 제공한다. 또한, 높은 몰 흡광계수에 기인한 본 발명의 염료는 종래기술의 이색성염료보다 낮은 몰농도에서 유사한 흡수도를 갖는 액정표시를 생성하기 위하여 사용될 수 있다.
예를들면, 종래기술의 이색성염료는 일반적으로 게스트-호스트 조성의 1-5중량%의 농도에서 존재될 것을 요한다. 이와는 대조적으로 본 발명의 이색성염료는 그들의 특정색상을 나타내는 배향된 상태중 어느하나에서 충분한 흡수도를 제공하기 위하여 약 1/2-2중량%의 농도내에서만 존재되어야 할 필요가 있다.
본 발명 염료의 흡광도 계수는 일반적으로 약5.5×104이상이다. 특별히 바람직한 염료는 약1×105보다 일반적으로 높은 흡광도 계수를 갖는다. 특별히 바람직한 염료(염료번호 7-11)의 흡광도 계수는 하기표 II에 나타나있다. 밀접하게 관련된 아릴아조 및 폴리(아릴아조) 염료 (염료번호 13-20)는 5.5×104이하의 흡광도 계수를 갖는다. 밀접하게 연관된 염료들의 흡광도 계수는 하기표 III에 나타나 있다.
본 발명의 염료는, 아조 연결페닐고리의 사슬을 포함하는 공지된 이색성 염료와 비교해 볼때, 화학적 및 광화학적으로 보다 더 높은 안정도를 나타낸다. 예를들면, 본 발명의 특별히 바람직한 염료 (염료번호 6-11)가 20㎛두께 액정장치 시험 셀(cell)에서 액정물질 "ROTN 404" 1중량%의 농도로 존재하여 21℃에서, 하노비아의(Hanovia)에서 시판할 509/10,500와트형 자외선 램프에 의한 자외선 방사로 노출될때, 이들의 광학차수 대계변수 S의 값을 50%손실하는데 걸리는 시간은 500시간 이상이었다. 밀접하게 관련된 아릴아조 및 폴리(아릴아조) 이색성염료(염료번호 13-20)가 동일한 방법으로 시험되었을때 그들의 S값을 1/2감소시키는데 걸리는 시간은 항상 350시간 이하였으며 여러가지 경우에 있어서 200시간 이하였다(표 III참조).
액정 표시장치에서 이색성 염료가 유용하려면, 염료분자는 높은 광합차수 매개변수와 안정도뿐만 아니라 호스트 액정물질에서 적합한 용해도를 가져야 한다. 용해도가 약 1중량%보다 클때, 염료는 특정생상 표시에 유용하도록 배향된, 상태중 하나에서 충분한 흡수도를 가질 것이 확실하다. 본 발명의 염료는 약 3중량 퍼센트 보다 큰 "ROTN 404" 네마틱 액정물질에서 용해도를 갖는다. 본 발명의 특별히 바람직한 이색성 염료를 위한 "ROTN 404"에서 용해도는 하기표 II에 나타나있다.
[표 I]
바람직한 염료의 성질
Figure kpo00019
1"E 7"은 저급알킬, 알콕시 시아노비페닐류, 및 테르페닐 액정의 공용혼합물로서 E. Merck Co. 사에서 시판된다.
[표 II]
바람직한 염료의 특성
광학치수 매개변수(S)
Figure kpo00020
1. "E 7"은 E.Merch Co. 에서 시판되는 저급알킬, 알콕시 시아노 비페닐류 및, 테르페닐 액정의 공용혼합물이다.
2. "E 38"은 E.Merch Co. 에서 시판되는 저급알킬, 알콕시 시아노 비페닐류 및, 테르페닐 액정의 공용혼합물이다.
3. "PCH 1132"는 14중량% 트랜스-4-n-펜틸-(4'-시아노비페닐)씨클로 핵산, 26% 트랜스-4-n-프로필-(4'-시아노페닐) 시클로 핵산, 36% 트랜스-4-n-펜틸-(4'-시아노비페닐)시클로 헥산 및 24% 트랜스-4-n-헵틸-(4'-시아노페닐)-시클로헥산으로 구성되는 E. M. Laboratories Inc. 에서 공용 혼합물이다.
4. "ROTN 404"는 Hoffmm LaRoche에서 시판되는 비페닐 피리미딘 액정의 공용 혼합물이다.
5. 21℃에서 Hanovia에서 시판되는 509/10,500의 트형 자외선 램프의 자외선 방사에 노출될때 20㎛ 두께 액정 실험실에서 "ROTN"의 염료 용액 1중량%의 광학차수 매개변수값의 50%를 유실하는데 걸리는 시간.
[표 III]
바람직한 염료의 특성
광학치수 매개변수(S)
Figure kpo00021
1. "E 7"은 저급알킬, 알콕시 시아노 비페닐류 및, 테르페닐 액정의 공융혼합물로서 E. Merck Co. 에서 시판된다.
2. "E 38"은 저급알킬, 알콕시 시아노 비페닐류 및 테르페닐 액정의 공융혼합물로서 E. Merck Co. 에서 시판된다.
3. "PCH 1132"는 14중량% 트랜스-4-n-펜틸-(4'-시아노페닐)시클로헥산, 26% 트랜스-4-n-프로필-(4'-시아노페닐)시클로헥산, 36% 트랜스-4-n-펜틸-(4'-시아노페닐) 시클로헥산 및 24% 트랜스 -4-n-헵틸-(4'-시아노티페닐)-시클로헥산으로 구성되는 공융혼합물로서 E. M. Laboratories에서 시판된다.
4. "ROTN 404"는 비페닐 피리미딘 액정 공용혼합물로서 Hoffman LaRoche에서 시판된다.
5. 21℃에서 Hanovia 시판의 509/10,500와트형 자외선 램프에 의해 공급된 자외선 방사에 노출될때, 20㎛ 두께 액정장치 실험셀에서 "ROTN 404"염료의 용액 1중량%에 대하여 광학차수 매개변수(S)의 값이 50%손실 되는데 걸리는 시간을 나타낸다.
본 발명의 이색성 염료는 네마틱 액정물질에 의하여 정렬되며 전기-광학 액정표시장치에 사용하기에 적합하다.
호스트 액정물질은 어떠한 액정 화합물 또는 공지된 액정 화합물의 혼합물일수 있다. 네마틱액정은 양성 또는 음성의 유전이방성을 가질수 있다. 여기서 사용된 용어 "양성" 또는 "음성"은 혼합물이 사용되는 알짜유전이방성을 가리키는 것이다. 일반적으로 보다 높은 유전상수 절대값을 갖는 액정이 바람직하다.
이렇게 볼때, 높은 유전상수를 갖는 양성 네마틱 물질은 쉽게 얻을 수 있고 편의상 본 설명을 위해 언급된다. 양성과 음성물질의 혼합물로 유용하며 특히 이들 혼합물은 알짜양성 유전이방성을 갖는다.
쉽게 구할수 있는 유용한 양성 네마틱 액정물질은, 트랜스-4-n-펜틸-(4'-시아노-페닐)-시클로헥산, 트랜스-4-n-펜틸(4'-사아노-비페닐)-시클로헥산, p-n-헥실벤질리덴-p'-아미노-벤조니트릴, p-메톡시벤질리덴-p'-아미노 벤조니트릴, p-에톡시벤질리덴-p'-아미노-벤조니트릴, p-시아노-벤질리덴-p'-n-부티옥시-아닐린, p-시아노벤질리덴-p'-옥틸옥시아닐린, 4-시아노-4'-알킬(또는 알콕시)비페닐, 4-시이노페닐-4'-알킬(또는 알콕시) 벤조에이트, 4-알킬(또는 알콕시)-4'-시아노벤조에이트, 4-알킬(또는 알콕시) 페닐-4'- 시아노벤조에이트 및 알킬페닐피리미딘족을 포함한다.
공융혼합물 및 상기 모든 혼합물도 유용하다.
4'-치환된-4-시아노비페닐의 공융혼합물을 설명하자면 4'-치환체는 탄소원자 3-8의 알킬 또는 알콕시와 테르페닐 액정이다. 대표적인 것은 B.D.H. Ltd의 상업적으로 유용한 "E 7"혼합물이다. 또는 다른 상업적으로 유용한 혼합물은 Hoffman LaRoche에서 시판되는 상표명 "ROTN 404"이다.
"ROTN 404"는 비페닐피리미딘 액정의 공융혼합물이다.
그러나 화합물의 또다른 유용한 혼합물은, 4-알킬-(4'-시아노-페닐) 시클로헥산을 포함하는 혼합물, 4-알킬-(4'-시아노비페닐)시클로헥산을 포함하는 혼합물과, 이 두가지 형의 화합물을 포함하는 혼합물등인 페닐 시클로헥산의 혼합물을 포함한다. 유용한 상업적 혼합물은 네마틱상 1132TNC "Licristal"또는 "PCH 1132"로 나타내는, E M Laboratories, Inc에서 시판되는, 4-성분 혼합물이다. 이 혼합물의 구성은 다음과 같다.
14% 트랜스-4-n-펜틸(4'-시아노비페닐) 시클로헥산, 26% 트랜스-4-n-프로필(4'-시아노비페닐) 시클로헥산, 36% 트랜스-4-n-펜틸(4'-시아노비페닐) 시클로헥산, 24% 트랜스-4-n-헵틸(4'-시아노비페닐) 시클로헥산.
본 발명 수행에 사용되는 다른 양성 네마틱 물질 및 조성물은 미국 테네시주 이스트맨에 소재하는 Estman Organic Chemicals에서 시판하는 상표명 EK-11650과 독일 다름슈타드에 소재하는 E. Merck 에서 시판되는 ZLI로서 페닐벤조에이트 에스테르류와, 조성물이 알짜유전양성이방성의 양으로 제공되는 양의 화합물들을 포함하는 조성물들이다.
본 발명에서 유용한 음성 유전등방성을 갖는 네마틱액정의 대표적인 것으로 Chisso Corp. 에서 시판하는 액정 "EN-18"이 있다.
본 발명의 액정표시장치는, 평행구조에서, 몇마이크론으로 부터 몇십마이크론이 떨어져 배치된 지극히 적은 두께의 두개유리판을 갖는 종래기술의 액정표시장치와 비슷하다. 스페이서 및 차단가스킷 물질은 유리표면과 기밀하고도, 근본적으로는 물이 투과되지 않은 결합을 형성하기 위하여 두 유리판사이에 가장자리에 놓인다.
각각 유리판의 내면은 인듐/산화주석 같은 얇은 필름으로 피복되어 전도성 전극표면을 형성한다. 바람직한 전극패턴은 종래 기술에서 잘알려진 실크-스크린 또는 포토리토그래픽 기술에 의해 생산될수 있다. 각기 내부적으로 접합하는 전극패턴의 표면은 공지기술로 처리되어 충진물질이 균질하게 배향되는 것을 확실하게 한다. 호스트 양성 네마틱 액정물질을 사용한 "게스트-호스트"표시에서 균일한 배향이 필요하다. "상-변화"표시에는 균일하거나, 등방성 배열이 유용하다. 그러나, 등방성 배열이 더욱 바람직하다. 즉, 분자는 전극표면에 수직하게 배열된다. 일반적으로, 등방성 배향방법은 표면으로부터 20이상의 각도에서 오르기노실란 커플링제, 중합성 계면활성제 또는 실리콘 모노옥사이드 간은 금속산화물과 같은 제제로 설내부벽을 피복하는 것이다.
본 발명의 이색성 염료는 "게스트-호스트" 및 "상-변화"형 액정표시에서 이용될수 있다. "게스트-호스트"액정표시의 구조는 Applied physics Letters, Vol 13. pages 91-92(1968)에 기술되어 있다. "상-변화"형 표시는 D. L. White 및 G. N. Taylor의 "New Adsorptive Mlde Reflective Liquid Crystal Device, Jourual of Applied Physics Vol 45. 4718-4723.(1974)에 교시되어 있다. "게스트-호스트"와 "상-변화"의 두가지 장치의 형태를 간단히 살펴보면 이 장치는 적합한 전후전극 패턴을 지니며, 호스트양성 네마틱액정으로 구성된 균일하고 등방성의 배향액정층을 이루는 전형적인 투과 또는 반사성의 액정표시셀과 게스트 이색성 염료로 구성된다.
"상 변화" 형태표시에서 광학적 활성첨가제는 충분한 양으로 존재하여 클레스테릭 또는 나선형으로 배열된 액정상을 제공한다. "호스트"액정물질은 전장에 의해 배향이 조절되고 "게스트"이색성 염료분자와 상호작용하여 조합적인 배열을 형성한다.
보통 "off"상태에서 "게스트-호스트"형 표시는 입사광의 편광을 흡수시키는 편광자가 필요하지만 표시에서 게스트 이색성 물질은 나머지 편광을 흡수한다.
"on" 또는 "bright"상태에서 호스-액정물질뿐만 아니라 게스트 염료분자도 전장에 의해 배향되어 이색성염료분자가, 근본적으로 그들의 비흡수상태에 있다는 것을 나타낸다.
"상-변화"형 표시에서 호스트 액정물질의 나선형 배열은 이색성 염료상에 과량으로 노출된다. 나선형으로 배열된 이색성 염료는 입사광의 두 편광을 다 흡수할 수 있어 그것에 의하여 보다 밝은표시를 나타내는데, 왜냐하면 종래의 "트위스트-네마틱"이나 "게스트-호스트"형 표시에서 처럼 보조의 편광자가 필요없기 때문이다. 표시전극을 지나는 전장이 없을경우, 이 색성 염료는 분극되지 않은 입사광의 상당량, 즉, 95%을 흡수, 하도록 배향되며 표시지역은 이색성 염료의 색상 특성을 나타낸다. 전장이 원하는 전극에 사용될때, 전극이 있는 레지스터에서 액정층은 액정 호스트 물질의 양성유전이방성에 기인한 등방성 배열에서 콜레스테릭상으로 부터 네마틱층으로 변화된다. 본 상태에서, 액정층에서 이색성 염료는 배향되며, 비교적 적은양의 입사광을 흡수하며, 착색된 배면상에서 상응하는 전극지역인 "클리어"지역이 관찰된다. 전극의 선택성 활성화에 의해, 정보들이 쉽게 표시될수 있다.
"게스트-호스트"와 "층-변화"형 액정표시에서 유용한 이색성 염료의 농도는 액정물질의 약 0.5내지 5중량퍼센트 사이이다. 최적대비와 광도를 성취하기위한 바람직한 농도는 1내지 2중량 퍼센트이다. 물론, 존재할수 있는 이 색성 염료의 최대양은 액정물질에서의 염료의 용해도에 달려있다.
종래 기술의 다양한 이색성 염료와 혼합되는 경우, 본 발명의 이색성 염료는 약 400나노미터와 700나노미터사이에서 관찰될수 있는 스펙트럼을 통하여 흡수되는 혼합물을 제조하는데, 그 결과 생성물은 뉴트랄 블랙혼합물이다. 이들 혼합물이 "게스트-호스트"형태 또는 "상-변화"형태 액정표시 장치에서 사용될때, 블랙(v=0)와 클리어 (v>0)사이층을 교대로 나타내는 표시가 제공할 수 있다. 혼합시에 400과 700나노미터 사이지역을 통하여 균일하게 흡수광을 흡수하도록 다양한 이색성 염료를 선택하는 것이 바람직하다. 또한 높은 대비 및 명도를 갖는 표시를 하기위해서 약 0.7또는 그보다 큰 최적차수 매개변수(S)를 갖는 염료가 또한 바람직하다.
약 400과 600나노미터 사이에서 최대흡수를 갖는 종래기술의 적합한 이색성 염료는 공지된 아조, 아조메탄, 안트라퀴논 및 롤리아조형태이다. 이들 염료의 예는 미합중국특허 제4,145,114호, 미합중국특허 제4,128,497호 미합중국특허 제4,179,395호 및 1979년 8월28일에 출원된 출원인의 계류중인 미합중국특허출원 제70,421호에 기술되어 있다. 본 발명의 염료에 의해 기인된 600과 700나노미터 사이지역에서의 빛의 흡수와 적어도 상응하는 400과 600나노미터 사이지역에서 빛의 흡수를 유발시키는 농도로 존재하는 이들 공지의 염료가 바람직하다. 각각의 염료는 농도를 조종함으로써 각 염료에 대한 최대흡수파장(λmax)에서의 흡수도는 같아진다.
본 발명의 염료의 적절한 비율로 화합할때 유용한 공지의 이색성 염료의 예는 다음과 같다.
염료 λmax나노미터
Figure kpo00022
Figure kpo00023
제2도는(그중 하나는 본 발명의 염료인) 4가지 이색성염료를 사용하는 "상-변화"액정장치의 투과 스펙트럼을 나타내고 있는데, Hoffman LaRoche에서 시판되는 비페닐피리미딘 액정의 "ROTN 404"액정물질 공융혼합물과 B, D, H, Ltd에서 시판되는 "CB-15"로서 4중량 퍼센트 콜렉스테릭 첨가제+4-(2메틸부틸)-4'-시아노비페닐에서 사용된다.
염료 λmax나노미터
Figure kpo00024
Figure kpo00025
곡선 C는 15볼트, 1KHz의 RMS전압이 셀의 전극표면을 지나 인가되어질때의 장치에 대한 스펙트라이다. 전극사이의 지역은 맑게 나타나며(클리어)역 430과 700나노미터 사이의 파장을 갖는 광의 약 70%를 투과한다. 곡선 D는 전장이 없을때의 장치에 대한 스텍트라이다. 장치는 검게 나타나고(블랙), 약 400과 700나노미터 지역전반에 걸친 입사광의 약 85%를 균일하게 흡수한다.
다음의 실시예는 본 발명의 조성물과 장치를 설명한다.
[실시예 1]
Figure kpo00026
상기 구조식 염료는 다음 과정에 의해 제조된다. 소듐 니트라이트(1.5그램)을 진한황산 10밀리리터에 조금씩 넣었다.
이 용액을 0-5℃로 냉각시켜 6:1 비율의 초산/프로피온산 20밀리리터를, 온도 15℃이하로 유지하면서, 한방울씩 넣어 주었다.
이 혼합물의 1/2을 50%의 냉각 황산후용액 50밀리리터에 미리 용해시킨 0.01몰의 5, 6-디메틸-2-아미노벤조티아졸에 천천히 가하면서 온도는 0℃에서 방치했다. 디아조화가 완결될때, 커플링 용액을 넣고 용액을 15분동안 교반하였다. 커플링 용액은 1.21그램 2.5-디메틸 아닐린을 50밀리리터 빙초산에 용해시킨뒤 0℃로 냉각시켜 제조하였다.
커플링을 시킨다음 혼합물을 소듐 아세테이트의 포화용액으로 완충시켰고 2시간동안 교반하였다. 수산화나트륨으로 pH를 중성으로 조정하고, 진공여과로 회수하고, 반응성분으로 부터 정제시켜 염료중간물질을 얻었다. 이동시보질량분광 (Time of flight mass spectroscopy, TMFS)의 검정결과 중간물질의 구조는 다음과 같이 나타났다.
Figure kpo00027
중간물질 3.1그램을 35밀리리터 황상에 용해시켜 50밀리리터의 물로 희석했다. 0-5℃로 냉각시킨후, 니트로실 황산으로서 소듐니트라이트 0.7그램을 넣어 주었더니 맑은 디아조늄 용액이 형성되었다. 1시간후에, 디아조늄 용액을, 0℃에서 빙초산 50밀리리터에 1.71그램의 N-에틸-1-나프틸아민에 넣어 교반하였다. 소듐아세테이트를 넣어 초록색의 무재개 빛깔이 나는 결정물로서 이색성 염료를 얻었다. 여과, 컬럼크마토그래피 및 헵탄으로부터의 회수로써 목적 이색성 염료를 얻었다.
Figure kpo00028
본 염료의 구조는 핵자기 공면분광(NMR)에 의해 확인되었다.
[실시예 2]
Figure kpo00029
상기 구조식 염료는 다음 과정에 따라 제조되었다.
5, 6-디메틸-2-아미노-벤조티아졸(17.8그램, 0.1몰)을 50%황산수용액 200밀리리터에 용해시켜 혼합물을 교반시키면서 얼음탕에서 0으로 냉각시켰다. 소듐 니트라이트(6.9그램, 0.1몰)를 진한황산의 20%용액으로서 천천히 가했다. 완전히 가한후 냉각된 용액을 약 2시간동안 방치하여 디아조늄을 얻었다.
2.5-디메틸아닐린(12.1그램, 0.1몰)을 빙초산 100밀리리터에 용해시켜 얼음탕에서 냉각시켰다. 디아조화가 완료되었을때, 200그램의 얼음조각을 초산용액에 넣어주었고 디아조화된 벤조티아졸 화합물을 냉각하에 교반시켰다. 커플링한후 무수 소듐 아세테이트를 교반하여 용액의 pH를 약5로 조정했다. 1시간후 염료생성물을 진공여과에 의해 수집, 세척하여 500밀리리터 물에서 분산시켰다. 그리고나서 분산염료를 소듐 카르보네이트로 처리하여 유리염기의 중간물질을 얻었다.
Figure kpo00030
상기 화합물(I) 31그램(0.1몰)을 50밀리리터 빙초산/프로피온산(8:2)의 최소량에 용해시켜 물(150㎖)중의 데운(40℃) 50% 황산용액에 가하여 얼음탕에서 0℃로 냉각시켰다. 진한황산의 20% 용액으로서 NaNO2(6.9그램, 0.1몰)을 천천히 가하면 2시간후 0℃에서 디아조늄이 생겼다. 100밀리리터 빙초산에 용해된 2, 5-디메틸아닐린(12.1그램, 0.1몰)을 냉각시키고, 200그램의 얼음을 가하고 디아조늄용액을 교반시켰다. 커플링이 일어나고 혼합물을 완충시켜 상기 생성물의 유리염기로 전환시켰다.
Figure kpo00031
상기 화합물(II), 44그램(0.1몰)을 황산용액에 용해시켜 통상의 방법으로 디아조화 시켰다. 빙초산에 용해시킨 N-에틸-1-나프틸아민 17그램(0.1M)을 디아조늄에 커플링했다. 염료를 수산화나트륨 용액으로 중성화시켜 여과수집, 세척하여 피리딘/페트롤륨에테르로부터 재결정했다. 생성된 염료를 컬럼크로마토 그래피항 60%수율로 이색성 염료(III)을 얻었다.
Figure kpo00032
염료의 구조는 이동시보질량 분관에 의해 확인되었다.
[실시예 3]
Figure kpo00033
상기 염료는 다음 과정에 따라 제조되었다. 소듐니트라이드(1.5그램)을 진한황산 10밀리리터에 조금씩 가했다. 생성용액을 0-5℃로 냉각시켰으며, 여기에다 온도 15℃이하를 유지하면서 6 : 1비율의 아세틱산/프로피오닉산 용액 20밀리리터를 한방울식 떨어뜨리며 가해주었다.
이 혼합물의 반응 50%의 냉각 황산수용액 50밀리리터에 미리 용해시킨 2그램의 2-아미노나프토(1.2) 티아졸에 천천이 가했으며 온도는 0℃로 유지시켰다. 디아조화가 끝났을때 커플링 용액을 넣어 15분동안 교반시켰다. 커플링용액은 50밀리리터 빙초산에 1.21그램의 2.5-디메틸아닐린을 용해시켜 0℃로 냉각시킴으로써 제조되었다.
커플링이 끝나고 혼합물을 소듐아세테이트 포화용액으로 완충시키고, 2시간동안 교반시켰다. pH를 수산화나트륨으로 중성으로 조절하여, 반응물질들을 진공여과로 회수, 정제하여 염료중간물질을 얻었다. 이동 시보 질량 분광으로 검정하니 중간물질의 구조는 다음과 같이 나타났다.
Figure kpo00034
중간물질3.3그램을 25밀리리터 황산에 용해시켜 50밀리리터의 물로 희석했다. 0-5℃로 냉각시킨후, 니티로실-황산으로서 소듐니트라이트 0.7그램을 서서히 가했더니 맑은 디아조늄 용액이 형성되었다. 1시간후 디아조늄용액을, 0℃에서 빙초산 50밀리리터중의 1.71그램의 N-에틸-1-나프틸아민을 넣은 용액에, 부어주었다. 소듐 아세테이트를 가하여 무지개빛나는초록색 결정의 이색성 염료를 얻었다. 여과, 컬럼크로마토그래프와 헵탄으로부터의 회수결과목적 이색성염료를 얻었다.
Figure kpo00035
본 염료의 구조는 핵자기 공명분광(NMR)에 의하여 확인되었다.
[실시예 4-12]
다음의 이색성 염료는 하기 명시된 과정에 따라 제조되었다.
[실시예 번호 염료구조]
Figure kpo00036
Figure kpo00037
벤조티아졸(하기표에 열거됨)의 적당량을 실온에서 교반하면서 조금씩 넣어주며 100밀리리터 진한황산에 용해시켰다. 이 용액을 얼음염탕 (500그램얼음/100그램염)에서 -10℃로 냉각시켰다 이 냉각시킨 용액에 20그램의 진한황산, 부피비 7 : 3인 초산/프로피온산 용액 10그램에 용해된 1.2그램의 니트로실 설퍼릭산 용액을 적하깔때기를 통하여 서서히 가해주었다. 가해주는 동안 이 혼합물의 온도는 약 0℃로 유지시켰다. 디아조화반응은 약 0-10℃의 온도로 약 4시간동안 진행되었다. 그리고나서 디아조화 생성물을 제1아닐린(하기표에 열거됨)의 100밀리리터 빙초산 용액의 적절한 양에 천천히 가해졌다. 커플링이 5℃보다 낮은 온도에서 30분동안 진행되었다. 커플링이 끝난후 약 50그램의 무수소듐 아세테이트를 용액에 넣어 교반시켰고 100그램의 얼음을 첨가했다. 혼합물을 밤새(약18시간동안)실온에서 따뜻하게 방치해 두었다. 제1염료의 중간물질의 황산염 침전물은 진공여과로 회수했고 물로 철저히 세척하여 오븐에서 건조하였다.
0.01M의 제1중간물질 황산염을 50밀리리터의 진한황산에 용해시켰고 이 용액을 얼음염탕을 사용하여 -10℃로 냉각시켰다.
본 염료중간물질의 디아조화는 1, 2그램니트로실 설퍼릭산의 20밀리리터 황산용액과 부피비 8 : 2의 초산/프로피온산 20밀리리터를 사용하여 이루어졌다. 디아조화반응은 약 0℃-10℃에서 4시간동안 진행되었다. 그런후 디아조화된 아민을 100그램의 얼음을 함유하는 50밀리리터 빙초산의 제2아닐린(하기표에 열거됨)용액에 서서히 가해주었다. 혼합물을 차갑게 냉각 교반시키는 동안 무수 소듐아세테이트로써 pH를 5까지 조절해주며 실온(18-20℃)에서 밤새 커플링했다. 여과하여 제2이색성 염료중간물질의 황산염을 얻었다.
염료번호 9의 경우에 있어서, 제2염료중간물질을 상기 사용한 니트로실 황산으로서 다시 디아조화 시켰으며 제2아닐린으로 다시 커플링해주었더니 3개의 디메틸페닐아조 연결을 갖는 제3이색성 염료 중간물질의 황산염을 얻었다.
제2이색성 염료 중간물질의 황산염 0.01몰(예를들면 4-8과 10-12)과 제3이색성 염료중간물질(예를들면 9)은 물(5-10밀리리터)에 용해시킨 중간물질의 페이스트를 형성함으로써, 또한 덩어리를 마쇄시킴으로써, 100밀리리터 진한황산에 용해되었다. 본 두꺼운 페이스트를 황산 1.0그램에 조금씩 첨가하여 (1.0그램씩 넣음)교반하였다. 모든 염료중간물질을 완전히 첨가했을때 교반용액을 얼음탕에서 -10℃로 냉각해주었다. 0.01몰의 니트로실 황산을 가하여 혼합물을 6시간동안 -10℃로 교반했다. 디아조화 생성물을 100밀리리터 빙초산에 용해된 커플러(하기표에 열거됨)의 적당량으로 커플링했다. 냉각 디아조늄을 교반하면서 커플러 용액에 천천히 가해주었고 이 용액을 냉각시켰다. 커플링을 밤새(실온에서) 진행시켰다. 그런후 혼합물의 pH를 무수 소듐아세테이트로써 5로 조절했고 원 염료는 여과했다. 원 염료를 50그램 탄산나트륨의 1리터 교반수용액에 빨리 분산시켰다. 염료 침전물은 중성화되어 진공여과로 회수되었다. 고체물질을 무색이될때까지 물로 세척해 주었다. 원염료를 톨루엔(50밀리리터)에 용해시켜 부피비 9 : 1의 톨루엔/메탄올용액과 톨루엔을 용출제로 사용하는 실리카관에서 크로마토그래프 해주었다. 용리된 염료를 회전식 증발기에서 반부피로 농축했으며, 많은 부피(20 : 1)의 n-헵탄으로 재결정했다. 염료생성물이 여과 진공건조에 의하여 미세결정 분말로서 회수되었다.
각 염료의 구조는 이동시 보질량분광과 NMR로 확인되었다.
종래 "게스트-호스트"형태 액정표시 셀에서 사용될때, 실시예 3-8에 의해 제조된 여묠는 전압 off시에 상기 600나노미터 지역에서
Figure kpo00038
max의 흡수를 나타내었다. 게다가 염료는 "E7", "ROTN 404"와 "PCH 1132"액정물질에서 0.7이상의 광학차수 매개변수를 가졌다.
Figure kpo00039
Figure kpo00040
[실시예 13]
"상-변화"형 액정표시는 전장이 없을때 블랙, 전장존재시 클리어를 나타나며 구조식은 다음과 같다.
표시셀은 주석/산화인듐으로 내면을 도포한 두개의 마주보는 유리판으로 구성되어 전도성 전극패턴을 이루었다. 전극패턴 위에서 등방성 배열층은 30℃이하의 각도, 약 100옹그스트롬 두께의 유전 실리콘 모노옥사이드층의 증기용착에 의하여 만들어졌다. 셀에는 반사된 후면이 설치되었고 18㎛의 셀공간을 가졌다.
다음의 4염료 혼합물이 지시된 농도에서 제조되었다.
[염료 λmax나노미터 중량 퍼센트]
Figure kpo00041
상기염료 혼합물의 2중량 퍼센트롤 Hoffman LaRoche 상업적으로 유용한 "ROTN-404"액정물질과 -4-(2-메틸부틸)-4-시아노비페닐인 콜레스테릭 첨가제 "CB-15"의 4중량퍼센트에서 용해시켰다. 본 혼합물을 사용하여 표시셀을 채웠다.
제2도는 텅스텐으로 베크만 보델 5230 자외선-관찰될수 있는 분광기를 사용하여 상기 "상-변화"장치를 위한 투과 스펙트라를 설명하는 것이다. 곡선 C는 15볼트, 1KHz의 RMS전압이 셀의 전극표면 교차가 압착될때 장치를 위한 스펙트라이다. 셀은 "on"상태일때 전극사이 지역에서 430과 700나노미터 사이입사광의 70퍼센트 이상을 투과한다. 곡선 D는 전압이 제로로 감소될때 장치를 위한 스펙트라이다. 셀이 "off"상태일때 극소량의 빛이 400과 650나노미터 사이에서 흡수된다.
"on"과 "off"상태에서 셀의 대비는 다음 방법에 의해 결정된다. 충진된 셀은 광학벤치상 산정되고 셀표면에 대해 45˚의 각도에서 위치된 시준된 텅스텐광원을 조정한다. 1KHz에서 5볼트의 단속적 RMS전압은 셀의 전극표면에 인가된다.
셀의 전기-광학변조는 포토믹 필터가 장치된 Spectra Physics Co., Princeton, N. J. , 에서 시판되는 셀로부터 포토미터로 반사된 빛을 통하여 관찰되고 오실로스코프에 연결된다. 대비율은 "전압 on"과 "전압 off"상태에서 다음식을 사용, fooe lambert에서 반사측정(또는 명도측정)에 의해 결정된다.
Figure kpo00042
400과 700나노미터 사이 파장범위의 대비율은 약 10 : 1이다.

Claims (4)

  1. 이색성 염료와 혼합된 네마틱액정 물질을 포함하는 물질의 조성물에 있어서, 상기 이색성 염료의 일반식이 Q-A-Z일때, A는 폴리(아릴아조)연결기이고, Q는 비스치환된 아릴티아질 치환체이며, Z는 4-아미노 치환된 나프탈렌, 2, 3-디히드로-2, 2'-치환된 페리미덴과 줄로리덴기둥으로 구성된 그룹에서 선택된 것임을 특징으로 하는 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 조성물이, 400과 600나노미터 사이의 파장에서 최대 흡수도를 갖는 적어도 하나의 이색성 염료를 부가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 상기 이색성 염료가 0.5-5중량%의 양으로 존재함을 특징으로 하는 조성물.
  4. 제1항에 있어서, 광학적 활성을 가진 화합물이 콜레스테릭상을 제공하기에 충분한 양으로 존재하는 것을 특징으로 하는 조성물.
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