KR930012019B1 - 액정재료 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

액정재료

본 발명은 액정재료에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 점도의 증가가 작으면서 자발분극이 크며 액정 전이 온도가 늦은 액정재료에 관한 것이다.

최근 디스플레이 분야에서, 특히 음극선관과 대체될 수 있는 평판 디스플레이로서 사용되는 액정에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다.

액정물질을 이용한 액정표시소자는 전계에 따라서 액정의 분자배향이 변화된다는 전기 광학적 효과를 이용한 표시소자로서, 저전압에서 동작하고, 소비전력이 적고, 표시패턴의 크기도 자유로이 설계할 수 있어서 형상을 얇게 구성할 수 있으므로 널리 그 유용성이 인증되고 있다.

액정물질은 규칙적으로 배열된 결정성 고체상태와 불규칙적으로 배열된 등방성 액체상태의 중간상태를 나타내는 분자상을 갖는 액정상 또는 메조상이다.

강유전성 액정물질을 이용한 실용가능한 액정표시소자의 개발을 위해서는 액정에 있어서 몇가지 조건이 갖추어져야 하는데 특히 점도가 낮으면서 응답속도가 빠른 액정물질이 요구되고 있다.

대부분의 액정표시소자의 응답속도는 실온에서 100ms범위인데 빠른 응답속도를 얻기 위해서는 큰 자발분극과 낮은 점도를 갖는 액정물질이 필요하다.

일반적으로 기존의 강유전성 액정재료는 10^-7내지 10^-9C/㎠의 자발분극과 20 내지 30mm²/s 크기의 점도를 갖으며 액정물질의 응답속도는 다음식(A)와 같다.

(식중 γ는 응답속도, η는 액정재료의 점도, Ps는 자발분극, E는 인가전압이다.)

그런데 분자들의 자발분극이 커지게 되면 분자들 사이에 상호인력이 더 세게 작용하게 되므로 점도가 증가하는 문제가 있다. 이와 같이 자발분극이 크고 점도가 높은 액정재료가 액정디스플레이로 사용되는 경우 응답이 지체되어 디스플레이의 표시품질이 현조하게 저하되는 문제가 있다.

또한, 점도는 온도에 크게 의존하는데 온도가 10℃ 증가함에 따라 점도는 2배씩 감소하게 되며 0℃에서는 응답시간이 1초 이상으로 길어진다. 따라서 실용적으로 전이 온도는 응답시간 소요로 인하여 제한적이라고 할 수 있다.

이러한 상반된 성질들을 잘 극복하면서 최적의 강유전성 액정으로 합성하는 것이 많은 연구자들의 관심의 대상이 되어 왔는데, 최근에는 액정물질의 물리적 성질과 화학적 안정성이 그 물질의 분자구조에 크게 의존함을 인하여 특정구조를 갖는 액정물질을 합성함으로써 우수한 특성을 갖는 액정물질을 얻고 있다.

예컨데 에스테르기를 중심기로 갖는 벤조에이트는 강유전성 액정으로서 전이 온도가 낮은 반면 자발분극이 작다는 특성이 있고 비페닐계 물질은 자발분극이 크면서 낮은 전이 온도를 보여준다. 부제 탄소를 포함하는 물질은 자발분극이 크면서도 점도가 낮은 성질을 갖고 있는데 특히 부제탄소가 말단기일때 효과가 있다.

본 발명의 목적은 상기된 상반된 문제점들을 감안하여 자발분극이 크고 액정온도범위가 실온에 가까우면서도 점도가 낮아 응답속도가 빠른 액정물질을 제공하고자 하는 것으로서 부제탄소를 갖는 말단기에 부제탄소를 연속하여 가지게 하고 에스테르 중심기를 티오에스테르로 하여 점도를 낮추면서 실용가능한 온도범위의 전이 온도를 갖는 화합물을 제공하고자 하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 액정재료는 다음 일반식(Ⅷ)으로 표시되는 것을 특징으로 한다.

(식중 R은 C₂∼C₁₀알칼기이고 X는 할로겐원소를 나타낸다)

상기 할로겐원소는 Cl, Br, I 및 F 등이다.

본 발명에 따른 액정재료의 제조방법은 다음과 같다.

본 발명의 액정재로는 여러 가지 방법에 의해 제조될 수 있으나 그중 가장 바람직한 것을 실시예로 하여 다음에 상세히 설명한다.

[제 1단계]

3-할로-4-(1,2-디메틸 부톡시) 벤조일 클로라이드(Ⅳ)의 제조

3-메틸-2-펜탄올(Ⅰ)을 HBr/H₂SO₄처리하여 브로모 화합물(Ⅱ)을 제조한다.(VOGEL(3rd Ed),P277). 3-할로-4-히드록시 벤조산에서 산을 에스테르 보호한 화합물(Ⅱ`)을 NaOEt/EtOH에 녹이고 10시간 동안 환류하여 화합물(Ⅲ)을 얻는다. 산을 가하여 다시 산으로 만들고 SOCl₂를 가하여 산클로라이드 화합물(Ⅳ)을 제조한다.

[제2단계]

p-알콕시 티오페놀(Ⅶ)의 제조

p-브로모 페놀(Ⅴ)을 NaOEt/EtOH에 녹이고 RBr(R : C₂~C₁₀)을 가한 후 10시간 동안 환류한 후 진공 중류하여 화합물(Ⅵ)를 얻는다. 화합물(Ⅵ)를 Mg-THF에 0.1부 가하고 요오드로 활성화 시킨후 나머지 0.9부를 가하고 24시간 동안 환류한다. 반응용기를 냉각하면서 S₈을 서서히 가하고 염산으로 처리하여 중간물질 p-알콕시 티오페놀(Ⅶ)를 제조한다.

[제3단계]

4-알콕시페닐 3-할로-4-(1,2-디메틸)부톡시 페닐 티오에스테르(Ⅷ)의 제조

상기 제1단계에 따라 제조한 화합물(Ⅳ)와 상기 제2단게에 따라 제조한 화합물(Ⅶ)을 피리딘에 녹여 5시간 동안 교반하여 화합물(Ⅷ)을 얻는다.

상기와 같은 공정에 따라 얻어진 본 발명의 액정재료인 화합물(Ⅷ)은 부제탄소를 갖는 말단기에 부제탄소 중심을 연속해서 가지며 에스테르 중심기를 티오에스테르로한 물질로서, 두 개의 부제탄소를 연속해서 갖게 되기 때문에 높은 자발분극과 크지 않은 점도를 갖게 되어 응답속도가 빠르고, 티오에스테르를 갖기 때문에 점도를 낮추면서 실용가능한 온도 범위의 전이 온도를 갖는다.

알콕시 페닐 벤조에이트계 액정은 보통 Sc*상이 낮은 온도(20∼50℃)에서 나타나며 부제탄소가 연속해서 존재할 때 자발분극의 세기는 50nC/㎠ 이상을 나타낸다. 본 발명에서는 벤토에이트를 티오벤조에이트로 함으로써 점도를 15 내지 25mm²/S로 낮춰 빠른 응답속도를 가지며 실온에 가까운 온도에서 강유전성인 액정물질을 제조하게 된다.

Claims (1)

1. 다음 일반식(Ⅷ)으로 표시되는 것을 특징으로 하는 액정재료.

   (식중 R은 C₂∼C₁₀알칼기이고 X는 할로겐원소를 나타낸다)