KR940002639B1

KR940002639B1 - 강유전성 액정장치

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Publication number: KR940002639B1
Application number: KR1019900003418A
Authority: KR
Inventors: 고덴 미쯔히로; 구라다테 도모아끼; 후나다 후미아끼; 사가구찌 가주히꼬; 다께하라 요시가주; 시오미 유다까; 기다무라 도루
Original assignee: 샤프 가부시끼가이샤; 쓰지 하루오; 다이소 컴퍼니 리미티드; 세이 나까가와
Priority date: 1989-03-14
Filing date: 1990-03-14
Publication date: 1994-03-26
Also published as: EP0388141B1; EP0388141A1; DE69017483D1; US5374373A; KR900014922A; DE69017483T2

Abstract

내용 없음.

Description

강유전성 액정장치

제1도는 본 발명의 투광형 표시장치를 나타낸 개략도.

제2도는 본 발명의 상부와 하부기판의 와이어가 매트릭스에 결합되는 상태를 나타낸 개략평면도.

본 발명은 강유전성 액정장치에 관한 것으로, 특히 기판, 전압인가수단, 배향제어층 그리고 특정한 강유전성 액정 조성물을 함유하는 강유전성 액정층을 포함하는 강유전성 액정장치에 관한 것이다.

현재 가장 널리 사용되는 액정 표시장치는 네마틱 상을 이용한 것으로, 예를 들어 1000×1000(lⅠme)선의 대용량 표시에는 적합하지 않은 결점을 가지고 있다.

예를 들면 통상 트위스티드 네마틱(twⅠsted nematⅠc : TN) 액정표시소자는 선의 수가 증가함에 따라 콘트라스트(contrast)가 감소되므로 실제로는 1000×1000 선을 가진 대용량 액정장치를 제조하기는 불가능하다.

TN 액정 표시장치의 결점을 극복하기 위하여, 슈퍼 트위스티드 네마틱(supertwⅠsted nematⅠc : DSTN)액정표시소자를 개발하여 왔으나 선의 수가 증가함에 따라 응답 속도 및 콘트라스트가 감소하는 결점을 가지고 있다.

그러므로 현재 적용가능한 소자는 약 400×720 선의 표시 용량에 한정된다.

한편 선행기술로는 이미 엷은 막 트랜지스터(TFT)를 기판상에 배열한 활성 매트릭스(actⅠve matrⅠx)형의 액정 표시장치가 개발되어 왔다.

비록 이러한 형의 1000×1000 선과 같은 대용량 표시장치를 얻는 것이 기술적으로는 가능하나, 생산공정이 길고 수율이 낮아 제조 코스트가 비싼 결점을 가지고 있다.

위에서 기술한 문제점들을 극복하기 위한 유망한 장치로서 TN 표시소자와는 상이한 원리에 의하여 작용하는 강유전성 액정표시소자가 제안된 바 있다.

(N.A. 클라크씨 등의 Appl. Phys. Lett., 36, 899(1980) 참조)제안된 소자는 키랄 스메틱 C상, 키랄스메틱 Ⅰ상, 강유전성 액정 등을 이용한다.

그 소자는 액정의 메모리 특성을 이용하므로 개선된 응답속도를 가진 대표시 용량을 가질 수 있다.

더위기 그 장치는 엷은 막 트랜지스터와 같은 활성 소자를 사용할 필요가 없으므로 생산비가 적게 들 수 있다.

강유전성 액정 표시장치는 또한 시각이 넓다고 하는 이점을 가진다.

따라서 적오도 그 소자는 1000×1000 선을 가지는 대용량 표시장치로서 매우 유망하게 보인다.

스메틱 C상을 이용한 강유전성 액정 표시장치에 사용되는 액정재료는 물론 실온 부근의 광범위한 온도 범위에서도 스메틱 C상을 보여야 하며, 기타 여러가지 요견들을 충족시켜야 한다.

첫째, 대용량 표시장치는 고속응답성이 필요하며 이 관점에서 액정재료는 높은 자발분극과 낮은 점성을 필요로 한다.

더우기 이 재료는 액정셀에 사용할 때 양호한 배향성과 쌍안정성을 보일 필요가 있다.

이 재료는 또한 액정표시의 콘트라스트와 휘도에 관련된 틸트각(tⅠlt angle) 에도 큰 값이 요망된다.

그러나 현재 단일 화합물이 모든 바람직한 요건들을 충족시키기는 불가능하므로 보통 복수의 화합물들을 섞어 액정 조성물로 사용한다.

실제 사용상 그 요건들을 충족시키는 액정 조성물을 제조하기 위하여 다양한 특성을 가진 여러개의 단일 액정 화합물들을 사용할 필요가 있다.

때로는 그 자체로 액정특성을 나타내지 않는 화합물들이 액정 조성물의 성분으로 사용될 수도 있다.

상기한 상황 하에서 수행되는 본 발명의 주 목적은 배향성과 메모리 특성에서 만족할만하고, 광범위한 온도에서 작용하며, 실온에서 고속 응답성을 보이는 강유전성 액정장치를 제공하는 것이다.

본 발명은 각각 전압인가수단을 설치한 한쌍의 기판과, 그 기판들중 적어도 한쪽에 형성되는 배향제어층과, 기판쌍의 사이에 형성된 강유전성 액정층을 가지는 강유전성 액정장치를 제공한다.

이 장치는 강유전성 액정 조성물이 아래 일반식(Ⅰ)의 광학 활성기를 갖는 적어도 하나의 화합물(a)와 화합물(a)와는 반대로 네마틱상에 유도된 나사선 피치(helⅠcal pⅠtch)의 방향에 있는 적어도 하나의 화합물(b)를 포함하는 특성을 가진다.

그 액정 조성물은 스메틱 C상, 스메틱 A상, 그리고 나선 피치에 적어도 ㎛의 네마틱상을 표시한다.

(키랄 스메틱 C상과 넌키랄 스메틱 C상은 열역학적으로 동일한 것으로 생각되므로, 여기서 이러한 상들을 그 사이에 구별없이 "스메틱 C상"으로서 표기할 것이다. 마찬가지로 키랄 네마틱 상과 넌키랄 네마틱 상은 열역학적으로 동일한 것으로 간주되므로 이 상들은 본 특허중에서는 구별없이 "네마틱 상"으로서 표기할 것이다.)

식중 *의 별표가 달린 탄소원자는 부제(不齊) 탄소원자이다.

식(Ⅰ)의 광학 활성기들은 시스형과 트랜스형으로 되어 있고, 둘 다 본 발명에 유용하다.

두가지 형의 활성기들을 혼합하여 사용할 수 있다.

식(Ⅰ)의 광학 활성기를 갖는 화합물(a)는 새로운 화합물들이다.

이 화합물들을 사용하는 것이 본 발명의 특징중 하나이다.

식(Ⅰ)의 광학 활성기를 갖는 화합물들의 바람직한 원자단이 식(Ⅱ)의 화합물들이다.

[식중 A₁,A₂,A₃는 각각 6-원자고리를 포함하는 원자단이며 치환기를 갖거나 또는 갖지 않고, X는 -O-,-OCO-,-OCO-, 혹은 단일결합이며, Y₁과 Y₂는 각각 -COO-,-OCO-,-OCH₂-,-CH₂O-,-CH₂CH₂-, -CH=CH-,-C≡C-, 혹은 단일결합이고, R₁, R₂는 각각 탄소원자수 1∼15를 갖는 곧은 사슬 혹은 가지난 사슬 알킬이며, p, q, r은 각각 0 또는 1의 정수이고, 별표가 달린 탄소원자는 부제 탄소원자이다.]

식(Ⅱ)의 R₁혹은 R₂에 의해 표시되는 곧거나 가지난 사슬 C_1-15알킬기들의 보기는 메틸, 에틸, 프로필, 이소프로필, 부틸, 이소부틸, 펜틸, 1- 또는 2-메틸부틸, 헥실, 1- 또는 3-메틸펜틸, 헵틸, 1- 또는 4-메틸헥실, 옥틸, 1-메틸헵틸, 노닐, 1-또는 6-메틸옥틸, 데실, 1-메틸노닐, 운데실, 1-메틸데실, 도데실, 1-메틸운데실 등을 포함한다.

이 알킬기들은 탄소사슬에 부제 탄소원자를 가질 수 있다.

식(Ⅱ)의 A₁, A₂, A₃로 표시되며 치환기를 갖거나 갖지 않는 6-원자고리를 포함하는 기들의 보기는 벤젠고리, 피리딘고리, 피리미딘고리, 파라진고리, 피리다진고리, 피레라진고리, 시클로헥산고리, 디옥사시클로헥산고리, 비시클로[2, 2, 2]옥탄고리, 나프탈렌고리 등을 포함한다.

6-원자고리를 포함하는 기들에서 하나 혹은 그 이상의 수소원자는 불소원자, 염소원자, 브롬원자, 시아노기, 니트로기, 메틸기, 메톡시기 등으로 치환될 수 있다.

식(Ⅱ)로 표시되는 바람직한 화합물의 보기는 다음 식(Ⅱ)-1에서 (Ⅱ)-7로 표시하였다.

P7

여기서 R₁, R₂, P는 각각 위에서 언급하였고, n은 0 혹은 1이고, Z는 CN 혹은 F이다.

뒤에 나오는 표 1∼7은 이 식들이 표시하는 더 바람직한 예들의 보기를 보여준다.

식(Ⅰ)의 광학 활성기를 가지는 다른 화합물들의 그룹은 다음식(Ⅱ')에 표시되어 있다.

여기서 R₉는 매개 산소원자를 가질 수 있는 곧거나 가지달린 사슬 C_1-15지방족 탄화수소기이고, R₁₀은 곧거나 가지달린 사슬 C_1-15알킬그룹이고, A₄는 페닐렌기 혹은 시클로헥산기이고, m, n은 각각 0 혹은 1이다]

매개 산소원자를 가질 수 있는 곧거나 가지달린 사슬 C_1-15지방족 탄화수소그룹의 보기는 알킬, 알콕시알킬, 알케닐옥시알킬기들을 포함한다.

이러한 그룹들은 탄소원자의 총수가 1∼15일 수 있고, 곧거나 가지달린 사슬 그룹일 수 있다.

알킬기들의 구체적인 보기는 R₁, R₂로 예시된 것이다.

알콕시알킬기들의 구체적인 보기는 메톡시메틸, 에폭시메틸, 프로폭시메틸, 펜틸옥시메틸, 헥실옥시메틸류의 그룹들이다.

알케닐옥시알킬기들의 구체적인 보기는 알릴옥시메틸, 알릴옥시메틸류의 그룹들이다.

표 8은 식(Ⅱ')의 더 바람직한 화합물들의 보기를 보여준다.

식(Ⅱ)의 광학 활성 화합물, 예를 들어

, X=단일결합, Y₁=단일결합, P=1, q=1, r=0인 화합물은 염기성에서 광합 활성 에피-클로로히드린과 페놀을 반응시켜 제조하였으며 식(Ⅵ)을 얻었다.

그리고 이 화합물을 염기성에서 식(Ⅶ)의 말론(malonic)산 에스테르와 반응시켜 제조할 수 있다.

R₂-CH(COOR₆)₂(Ⅶ)

상기 식들에서 R₁, R₂는 식(Ⅰ)에서 규정한 것이고 R₆는 메틸, 에틸, 등의 저급 알킬기이다.

식(Ⅱ')의 광학활성 화합물을 제조하는 대표적인 방법이 앞으로 다음 제조에서 설명될 것이다.

식(Ⅱ)((Ⅱ)-1에서 (Ⅱ)-7 포함)와 식(Ⅱ')의 광학활성 화합물들이 항상 액정상을 나타내지는 않는다.

또, 나타낼때 조차도, 그러한 화합물들은 스메틱 C상의 온도 범위와 상 시리즈와 관련하여 늘 유용한 것은 아니다.

따라서 그것들을 단독으로 사용하는 것보다는 다른 화합물들과 결합시켜 사용하는 것이 훨씬 바람직하다.

식(Ⅱ)나 (Ⅱ')의 화합물을 넌키랄스메틱 액정 화합물이나 키랄스메틱 액정 화합물들, 혹은 조성물들에 첨가하면 그 조성물은 자발분극을 증대시켜 강유전성 액정 조성물로서 고속 응답성을 나타낸다.

그러나 많은 양의 화합물을 첨가하면 조성물내에서 첨가한 화합물의 결정화와 전이 온도 S_C로부터 S_A에서의 환원과 같은 문제점들을 갖기 쉽다.

그러므로 0.1에서 20%양, 더 바람직하게는 0.5에서 약 10%양의 화합물을 첨가하는 것이 바람직하다.

식(Ⅱ)와 (Ⅱ')의 화합물들과 조합하여 사용되는 화합물들을 다음식(Ⅷ)-(Ⅹ)으로 나타내었다.

R₇-Z₁-B₁-D₁-B₂-Z₂-T₈(Ⅷ)

R₇-Z₁-B₁-D₁-B₂-D₂-B₃-Z₂-R₈(Ⅸ)

식중 B₁, B₂, B₃은 각각 독립적으로 벤젠고리, 시클로헥산고리 비시클로[2,2,2]옥탄고리, 피리딘고리, 피리미딘고리, 피라진고리, 피리다진고리, 피페라진고리, 디옥사-시클로헥산고리, 나프탈렌고리 등의 6-원자고리를 포함하는 기이고, 그것의 수소원자는 불소원자, 염소원자, 브롬원자, 시아노기, 니트로기, 메틸기, 메톡시기 등의 원자단과 치환될 수 있고, D₁, D₂는 각각 단일결합이거나, -COO-, -OCO-,CH=CH-, -C≡C-, -CH=CH-COO-, -OCO-CH=CH-, CH₂-CH₂-, -OCH₂-, -CH₂O-, -COS-, 혹은 -SCO- 기이고 Z₁, Z₂는 각각 단일결합이거나, -COO-, -OCO-, -O-, -S-, -OCOO-, -CO- 기이고, R₇, R₈은 각각 독립적으로 탄소원자 1-15를 갖고, 부제 탄소원자를 포함하거나 포함하지 않는 곧거나 가지달린 사슬 알킬기이고, S는 1이나 2의 정수이다.

강유전성 액정 조성물이 식(Ⅱ), (Ⅱ')의 화합물로부터 제조되는 경우 그 장치가 만족할만한 특성을 나타내도록 강유전성 액정장치에 사용되는 화합물들의 다양한 성질을 총괄적으로 고려할 필요가 있다.

이 발명에 따라, 강유전성 액정장치가 액정온도범위, 틸팀각, 응답성뿐만 아니라 배향성과 메모리특성에서도 만족스럽도록, 나사선 피치가 20㎛ 이상인 네마틱 상, 스메틱 A상, 스메틱 C상을 나타내도록 강유전성 액정 조성물을 제조하였다.

그러한 상계열을 보이는 조성물이 강유전성 액정장치를 제조한 후 등방성 액정으로부터 냉각될 때, 네마틱 상에서 나사선 피치가 적어도 20㎛이므로 강유전성 액정장치의 쎌 두께(보통 약 1.5 내지 약 8㎛)보다 충분히 더 크므로 균일한 배향성을 네마틱 상에서 먼저 쉽게 얻었다.

만약 네마틱 상에서 균일한 배향성을 얻으면, 그 장치가 한층 냉각될때 균일한 배향성을 스메틱 A상에서 쉽게 얻었다.

또한 장치가 한층 냉각될 때 우수한 배향성을 스메틱 C상에서 얻었다.

이와 같이 배향성이 양호할 때 그 장치는 메모리 특성에서 또한 양호하다.

적어도 20㎛의 나사선 피치를 갖는 네마틱 상, 스메틱 A상, 스메틱 C상 들을 보여주는 강유전성 액정 조성물을 적절한 비율로 식(Ⅱ)의 광학 활성 화합물이나 식(Ⅰ)의 광학 활성 화합물과 조합시켜 네마틱 상에서 유도된 나사선 피치의 방향이 식(Ⅱ), (Ⅱ')의 광학 활성 화합물들과 반대인 광학 활성 화합물을 사용하여 얻을 수 있다.

조성물은 예를 들어 네마틱 상의 나사선 피치가 적어도 20㎛가 되도록 시행착오를 통하여 다양한 다른 방법으로 결정하였다.

대표적인 방법이 다음에 설명될 것이다.

네마틱 상의 피치에 관해 방정식(XⅠ)으로 나타낸 선형 첨가 규칙이 잘 알려져 있다(J. E. 애덤스와 W. E. L. 하스, Mol, Cryst. LⅠq. Cryst., 16, 33(1972)).

I/P =

(XⅠ)

여기에서 ΣCi=1, P는 액정 혼합물의 피치이고, Ci는 고유 피치 Pi를 갖는 각 화합물의 중량농도이다.

먼저 다양한 광학 활성 화합물들을 네마틱 상을 보이는 액정 화합물이나 조성물에 첨가하여 각 구성요소의 고유 피치 Pi를 측정한다.

다음으로 이 값을 사용하여 얻은 강유전성 액정 조성물의 네마틱 상의 피치가 20㎛보다 더 작지 않도록 각 성분의 농도를 조정한다.

피치의 조정에 사용되는 광학 활성 화합물은 식(Ⅷ), (Ⅸ), (Ⅹ)으로 표시되는 화합물이고 여기서 R₇, R₈은 광학 활성기이다.

가능하다면 사용되는 그러한 화합물은 바람직하게 스메틱 상에서 유도되는 자발분극의 방향에 식(Ⅰ)의 광학 활성기를 갖는 화합물, 즉 식(Ⅱ), (Ⅱ')의 광학 활성 화합물과 동일한데, 자발분극의 값이 더 클수록 보통 응답속도가 더 빨라지기 때문이라 한다.

그러한 관점으로부터 식(Ⅱ)의 광학 활성기를 갖는 화합물들은 스메틱 C상에서 유도되는 자발분극의 방향이 식(Ⅱ), (Ⅱ')의 광학 활성 화합들과 동일한 화합물의 보기로 언급할 수 있고, 상당히 큰 값의 자발분극을 가지며, 네마틱 상에 유도되는 나사선 피치의 방향이 이들 화합물의 반대이다.

여기서 Z는 -COO-, -OCO-, -O-, -CO-, 이고, R₃은 1∼15 탄소원자를 가지는 곧은 혹은 가지달린 사슬 알킬기이고, B는 CH₃, CN, CF₃, CHF₂, CH₂F, 혹은 할로겐 원자(Cl, Br, F)이고, 별표가 달린 탄소원자는 부제 탄소원자이다.

그러한 화합물의 바람직한 보기는 아래에 주어졌으나 본 발명에 사용되는 화합물들은 이 보기에 한정되지는 않는다.

1) 식(XⅠ)의 화합물들 :

예를 들어 R'는 C₁₀H₂₁O이고, R"는 C₆H₁₃이고 W는 H이고, Z'는 COO이다(K. 테라시마 등, Mol. Cryst. Liq. Cryst., 141, 237(1986) 참조).

2) 식(XⅡ)의 화합물들 :

예를 들어, B는 F이다(J. 베메버그 등., 12th Int. LC Conf. FF-18(1988) 참조).

3) 식(XⅢ)의 화합물들 :

예를 들어 R'는 CH₁₃, C₇H₁₅, C₈H₁₇, C₉H₁₉이고, R"는 C₅H₁₁, C₆H₁₃, C₇H₁₅, C₉H₁₉, C₁₀H₂₁이고, n은 0이나 1이다(노히라 등., 14th LC Conf., 40(1988)의 서류들 참조).

4) 식(XⅣ)의 화합물들 :

예를 들어 R'는 C₈H₁₇이고, R"는 C₆H₁₃이다(A. 요시자와 등., Jpn. J. Appl. Phys., 28, L1269(1989)참조).

5) 식(XⅤ)의 화합물들 :

n은 0이나 1이고, W는 H, Cl, Br, F, CN이다(요시다 등., 15th LC Conf., 1AO1(1989) 참조).

6) 식(XⅥ)의 화합물들 :

예를 들어 R'는 C₈H₁₇이고, R"는

, B는 Cl이다(T. 사쿠라이 등., J. Chem. Soc., Commun. 978(1986) 참조)

7) 식(XVⅠⅠ)의 화합물들 :

예를 들어 m은 0이나 1이고, R'-(O)n-(n은 0 이나 1)은 C₇H₁₅O-, -C₈H₁₇O-, -C₁₀H₂₁-이고, B는 CH₃, CF₃, CHF₂, CH₂F이고, R"는 C₆H₁₃, C₈H₁₇, 혹은 CH₂COOC₂H₅이다(예를 들어, K. 요시노등., Jpn. j. Appl. Phys., 26 L77(1987) 참조).

8) 식(XⅧ)의 화합물들 :

예를 들어 R'는 C₉H₁₉이고, R"는 -CH(CH₃)₂이고, B는 CH₃나 CN이다(Ⅰ. 세이지 등., 강유전성, 85(1988) 참조).

9) 식(XⅨ)의 화합물들 :

예를 들어, R'는 C₆H₁₃이고, R""는

이다(미야자와 등의 14th LC Conf., 52(1988)의 서류들 참조)

10) 식(XX)의 화합물들 :

예를 들어 R'는 CH이고, R"는 CH₂CH(CH₃)₂이다(C. 찌에르스케 등의 2nd Ⅰnd. Conf. FLC, 83(1989) 참조).

11) 식(XXⅠ)의 화합물들 :

예를 들어 R'는 C₁₀H₂₁이다(D.M. 왈바 등의 J. Am. Chem. Soc., 110, 8686(1988) 참조).

12) 식(XXⅡ)의 화합물들 :

예를 들어 R'는 C₈H₁₇,

는

나

이고 Z는 CO 또는 CH₂이다(무라까미 등의 14th LC Conf., 10(1988)에 나온 서류들, 무라까미 등의 15th LC Conf., 1A16(1988) 참조).

13) 식(XXⅢ)의 화합물들 :

예를 들어 R'는 C₈H₁₇이고, R"는 C₈H₁₇이다(M. 코덴 등의 Mol. Cryst. LⅠq. Cryst. Lett., 6, 197(1989) 참조).

14) 식(XXⅠV)의 화합물들 :

R'는 C₁₀H₂₁이고, R₀는 C₆H₁₃이고, Y₁은 -COO-, -OCO나 -COH₂이고, Y₂는 COO나 0이고, X는 H 혹은 Cl이다(N. 나가우치 등의 Jpn. J. Appl. Phys. 28, L1258(1989)와 이께모토 등의 15th LC Conf., 1AO5(1989) 참조).

15) 식(XXⅤ)의 화합물들 :

예를 들어, R'는 C₈H₁₇이고, R"는 C₄H₉혹은 C₆H₁₃이고, m은 0이나 1이다.

16) 식(XXⅥ)의 화합물들 :

예를 들어 R'는 C₈H₁₇이고, R"는 C₂H 輟은 C₃H₇이고, n은 0이나 1이고,

는

혹은

이다.

앞에서 말한 식(XⅠ)-(XXⅥ)에서, R', R"는 같거나 상이하고, 곧은 혹은 가지달린 사슬 C_1-15알킬 혹은 알콕시기, 바람직하게는 C_5-11알킬 혹은 알콕시기이고, R"는 곧은 혹은 가지달린 사슬 C_1-15알킬이나 알콕시기 혹은 CH₂COOC₂H₅이고, R""는

이고, B는 CH₃, CF₃, CHF₂, CH₂F할로겐(Cl, F, Br)이나 CN이고, W는 H이며, 할로겐이나 CN, Z'는 혹은 COO이다.

다음에 발명을 구체화하는 강유전성 액정장치가 설명된다.

제1도는 발명의 강유전성 액정 조성물이 사용되는 액정장치의 보기를 표시하는 단면도이다.

제1도에 표시되는 보기는 절연기판(1), (2)과, 전기적 도전성막(3), (4), 절연성막(5), 배향제어층(6), 밀봉재(7), 강유전성 액정 조성물(8), 편광판(9)을 포함하는 투광형의 표시장치이다.

절연기판(1), (2)는 투광성기판이고, 보통 유리 기판이다. 기판(1), (2)은 각각 소정의 패턴의 투광전극(3), (4)로 형성되고, 각각 InO₃, SnO₂, ITO(인듐-주석 산화물)등으로 된 도전성의 형태이다.

절연성막(5)은 보통 전극상에 형성되나 없을 수도 있다. 예를 들어 SiO₂, SiNx, Al₂O₃의 무기의 엷은 막 혹은 폴리이미드, 감광성수지, 고분자체 액정 등의 유기의 엷은 막이 절연성막(5)으로 사용될 수 있다. 절연성막(5)이 무기의 엷은 막의 형태일 때, 스퍼터링 CVD(화합증착법: Chemical Vapor Deposition), 용액코팅 등의 방법에 의해 형성될 수 있다.

또한 절연성막(5)이 유기의 엷은 막의 형태일 때 스피너코팅(spinner coating), 딥 코팅(dip coating), 스크린 프린팅, 롤 코팅 등의 방법에 의해 그리고 소정의 조건하에서 그 코팅을 경화시킴으로써 (빛으로 조사 하거나 가열하여)혹은 진공증착 스퍼터링, CVD 혹은 LB(랑그뭐어-블로지트 : Langumir-Blodgett)방법에 의해 전구물질(precursor)로 된 혹은 유기물질로 된 용액을 가하여 제조할 수 있다.

배향제어층(6)이 절연성막(5)상에 형성된다. 그러나, 만약 절연성막(5)이 빠진다면, 배향제어층(6)은 전도층(3), (4)의 각각 위에 직접 형성된다.

배향제어층은 무기질층 혹은 유기질층의 형태이다. 배향제어층은 무기질 형태일때 보통 실리콘 산화물의 진공증착에 의해 형성된다. 로더리 진공증착(rodary vaccum evaporation)등의 방법이 또한 이용된다. 배향제어층이 유기질 형태일 때, 나일론, 폴리비닐 알콜, 폴리이미드 등을 이용할 수 있고, 그 층의 표면은 보통 마모된다. 또한 배향성은 고중합 액정이나 LB막 혹은 자계의 사용에 의하거나 ,혹은 스페이서 에지(spacer edge)방법에 의해 영향을 받는다.

그 층은 또한 SiO2, SiNx 등으로부터 진공증착, 스퍼터링 혹은 CVD 공정등을 수행한 후에 표면을 마찰(rubbing)하여 제조할 수 있다. 다음으로, 두 개의 절연성 기판을 서로 놓고, 액정 조성물(8)을 그 사이 공간에 주입하여 강유전성 액정 조성물을 얻었다.

제1도와 관련하여 설명된 장치는 하나의 화소를 갖는 스위칭 장치이지만, 본 발명이 강유전성 액정 조성물은 대용량 매트릭스의 표시장치에 사용될 수 있다.

이 경우에 상부와 하부 기판의 와이어들은 제2도의 개략평면도에 표시된 것처럼 매트릭스에 결합된다.

매트릭스형의 액정장치는 앞에서 제시되었던 다양한 구동방법에 의해 구동될 수 있다.

(예를들어, 와키타, 우에무라, 오니, 오바, 후루바야시, 오타의 내셔널 테크니컬 레포트, 33, 44(1987) 참조).

식(Ⅰ)의 화합물의 합성

제조 1

(ⅰ) R-(-)-에피클로로-히드린 5.55g(광학순도 : 99% 이상)과 하기 식의 4-(트랜스-4-n-펜틸시클로-핵실)페놀 2.46g과 :

벤질트리에틸암모늄 클로라이드 0.04g의 혼합물에 물 15㎖ 내의 소듐 하이드록사이드 0.45g 용액을 한방울씩 부가시키면서 60℃에서 20분동안 교반시켰다.

반응혼합물은 1시간동안 환류시킨후 실온으로 냉각시켰다. 혼합물은 에테르로 두 번 추출하여 소듐 클로라이드의 포화수용액으로 한번 세정하였다.

용매는 하기식의 에폭시프로필 4-(트랜스-4-n-펜틸 시클로-헥실)페닐 에테르(1.8g)

: +4.44°(C=1.36, CH₂Cl₂)

NMR(CDCl₃)δ: 0.45-(2.50(21H,m), 2.50-3.00(2H,m), 3.15-3.50(1H,m), 3.70-4.30(2H,m), 6.79(2H,d,J=9.0㎐), 7.09(2H,d,J=9.0㎐)

(ⅱ) 미네랄 오일(222㎎)내의 무게 백분율 50%의 소듐 하이드라이드 현탁액을 드라이에테르로 두번 세척하여 여기에 10㎖의 테트라하이드로퓨란을 첨가시켰다. 현탁액에 1.07g의 디메틸 n-부틸말로네이트를 한방울씩 첨가하면서 40℃에서 5분동안 교반시켰다.

최종생성물에 상기 (ⅰ)에서 얻은 1.41g (S)-2.3-에폭시프로필-4-(트랜스-4-n-펜틸시클로헥실)펜틸에테르를 한방울씩 첨가시켰다. 반응혼합물을 교반시키면서 20시간동안 환류시킨 후 실온에서 냉각시켰다. 반응 혼합물에 4N-하이드로클로릭 산을 한방울씩 첨가시켜 pH 1로 조정하였다.

최종생성물은 에테르로 두번 추출하고 소듐 클로라이드 포화 수용액으로 한번 세정시켜 용매는 감압하에서 증발시켰다. 잔여물은 두개의 γ-락톤 유도체, 즉 다음식의 (2S,4S) 이성질체(500㎎)와 그에 대응하는 (2R,4S) 이성질체(440㎎)를 얻기 위해 실리카겔 칼럼 크로마토 그래피로 정제시켰다.

[화합물 번호 110, (2S,4S) 이성질체]

(2S,4S) 이성질체의 성질은 다음과 같다 :

상 전이 온도 :

: 33.45°(C=0.658, CH₂Cl₂)

NMR(CDCl₃)δ: 0.88-1.98(30H,m), 2.38-2.67(3H,m), 4.07-4.13(2H,m), 4.67-4.73(1H,m), 6.83(2H,d,J=8.3㎐), 7.12(2H,d,J=8.3㎐)

ⅠR vmax(KBr) :1762㎝^-1

C₂₆H₄₀O₃의 기본분석

예상(%) : C ; 77.95, H :10.07

산출(%) : C : 77.91, H : 10.12

제조 2

(ⅰ) 하기식의 페놀유도체 2.50g과 :

R-(-)에피클로로히드린 4.25g과 벤질 트리에틸 암모늄크로라이드 20㎎(후자의 두 화합물은 제조 1에서 사용된 것과 동일하다)을 디메틸포름아미드 3㎖에 용해된다.

용액에 무게백분율 24%의 소듐 하이드록사이드 수용액(당량 1.2)을 60℃에서 한방울씩 첨가시켰다. 혼합물은 동온에서 40분동안 반응이 허용되어 실온으로 냉각하여 에테르를 추출시켰다. 용매는 갑압하에서 증발시켰다. 잔여물은 하기식의 글리시딜 에테르(1.62g)의 S 이성질체를 얻기 위해 실리카겔 칼럼 크로마토 그래피로 정제시켰다.

mp : 90℃

: +4.44。(C=1.01, CH₂Cl₂)

NMR(CDCl₃)δ : 0.50-3.00(19H, m), 3.10-3.50(1H, m), 3.80-4.30(2H, m), 6.75-7.60(8H, m)

(ⅱ) 앞의 공정(ⅰ)에서 얻어진 글리시딜 에테르의 S 이성질체 370㎎과 디에틸 n-프로필말로네이트 442㎎과 포타슘 t-부톡사이드 134㎎과 t-부틸 알코올 3㎖를 혼합하여 10시간동안 교반하면서 환류시켰다. 반응 혼합물은 실온에서 냉각시켰다.

혼합물에 4N-하이드로클로릭산을 첨가하여 pH 1로 조정한후 물과 에테르로 혼합물을 세척하여 백색결정을 얻었다. 결정은 실리카겔 크로마토그래피를 통해 정제시켜 하기식의 (2S,4S) 이성질체 240㎎과 그에 대응하는 (2R,4S) 이성질체 140㎎을 얻었다.

[화합물 번호 210, (2S,4S) 이성질체]

(2S,4S) 이성질체의 성질은 다음과 같다.

상 전이 온도 :

: 32.67。(C=1.081, CH₂Cl₂)

NMR(CDCl₃)δ : 0.70-3.00(27H,m), 4.00-4.25(2H,m), 4.40-4.85(1H,m), 6.60-7.60(8H,m)

IR vmax(KBr) :1762㎝^-1(C=O)

제조 3-5

하기식의 γ-락톤 유도체들의 (2S,4S) 이성질체들은 제조 2에서와 같은 방법으로 얻어진다.

[화합물 No. 202, (2S,4S) 이성질체]

[화합물 No. 204, (2S,4S) 이성질체]

[화합물 No. 208, (2S,4S) 이성질체]

제조 6

(ⅰ) 하기식의 화합물 1.01g과 :

R-(-)-에피클로로 히드린 2.01g과 벤질 트리에틸암모늄 클로라이드 16㎎ (후자 두 화합물은 제조 1에서 사용되어진 것과 동일)을 혼합시켜 70℃에서 가열하였다. 혼합물에 무게백분율 24%의 소듐 하이드록사이드수용액 650㎎을 한방울씩 첨가하였다.

최종산물은 70℃에서 2시간동안 교반시켜 실온으로 냉각시켰다. 혼합물은 클로로포름으로 두번 추출하여 무수 마그네슘 설페이트로 건조시켜 감압하에 증류하여 용매는 제거하였다. 잔여물은 헥산으로부터 재결정시켜 하기식의 글리시딜 에테르의 S 이성질체 380㎎을 얻었다.

mp : 65℃

: +1.90(C=0.46, CH₂Cl₂)

NMR(CDCl₃)δ : 0.6-3.0(19H,m), 3.2-3.6(1H,m), 3.9-4.5(2H,m), 6.99(2H,d,J=9.0㎐), 8.36(2H,d,J=9.0㎐), 8.55(2H, s)

(ⅱ) 앞의 공정(ⅰ)에서 얻은 글리시딜 에테르의 S-이성질체 320㎎과 디메틸 n-헥실말로네이트 400㎎과 포타슘 t-부톡사이드 116㎎을 t-부틸 알코올 3.5㎖에 용해하여 6시간동안 교반시켜 환류하였다.

반응혼합물은 제조 2에서와 같은 방법으로 다루어져 γ-락톤 유도체의 부분입체 이성질체들의 혼합물[(2S,4S)/(2R,4S)=9/1] 270㎎을 얻었다.

더 나아가 혼합물을 정제시켜 하기식의 γ-락톤 유도체 (2S,4S) 이성질체 210㎎을 얻었다.

[화합물 NZO. 301, (2S,4S) 이성질체]

NMR(CDCl₃)δ : 0.85-0.90(6H,m), 1.27-1.64(21H,m), 1.82-1.95(2H,m), 2.47-2.70(4H,m), 4.13-4.25(2H,m), 4.70-4.77(1H,m), 6.99(2H,d,J=9.1㎐), 8.37(2H,D,J=8.9㎐), 8.57(2H,s)

ⅠR(뉴졸) : 1778㎝

상기 제조 1-6에서 얻은 화학식(Ⅰ)의 화합물들은 다음예의 화합물들 No.110, No.210, No.202, No.204, No.208, No.301에 사용된 광학 활성기를 갖는다.

제조 7

(ⅰ) 1,2-디클로로에탄 40㎖중 4-(4-n-옥틸-페닐)페놀 2.82g의 현탁액에 1,2-디클로로에탄중 보론트리클로라이드 용액(2M) 6㎖를 첨가한 후 냉각시켜 메틸티오시아네이트 0.82㎖와 알루미늄 클로라이드 1.33g을 첨가시켰다.

혼합물은 알루미늄 클로라이드가 용해될 때까지 교반시키고 계속해서 80℃에서 3시간동안 교반시켜 실온으로 냉각시킨다. 합성된 혼합물에 4N-소듐 하이드록사이드 용액 33㎖를 또 첨가시켰다.

혼합물은 75-80℃에서 30분동안 교반시켰다. 냉각시킨 후 반응혼합물은 메틸렌 클로라이드로 세척시켰다. 수상(aqueous phase)은 6N 히이드로 클로릭 에시드를 사용하여 pH 2로 조정시켜 에테르로 추출했다.

추출물은 감압하에 건조, 증발시켜 초기 결정체를 얻었다. 결정은 실리카겔 크로마토그래피로 정제되어 4-(4-n-옥틸-페닐)-2-시아노 페놀 2.03g을 얻었다.

(ⅱ)앞의 (ⅰ)에서 얻은 t-부틸 알코올 40㎖중의 4-(4-옥틸 페닐)-2-시아노 페놀 1.9g 용액에 포타슘 t-부톡 사이드 832㎎, R-(-)-에피클로로 히드린 2.5㎖와 4-(N,N-디메틸아미노)피리딘 100㎎을 첨가시켰다.

최종산물은 실온에서 이틀동안 교반시켜 감압하에서 농축시켰다. 잔여물은 물을 첨가시켜 에테르로 추출시켰다. 추출물은 건조, 증류시켜 초기생성물을 얻었다. 생성물은 실리카겔 크로마토그래피로 정제하여 하기식의 글리시딜 에테르의 S-이성질체 750㎎을 얻었다.

(ⅲ)전례(ⅱ)에서 얻은 글리시딜 에테르의 S-이성질체 363㎎과 디에틸 n-프로말로네이트 303㎎과 포타슘 t-부톡 사이드 157㎎과 t-부틸 알코올 10㎖의 혼합물을 6시간동안 교반시켰다.

반응혼합물을 실온으로 냉각시켜 물을 첨가한 후 4N-하이드로클로릭 산을 첨가하여 pH 2로 조정하고 클로로포름으로 추출하였다. 추출하여 얻은 오일로 실리카겔 크로마토그래피를 통하여 하기식의 락톤 유도체의 (2S,4S) 이성질체 33㎎과 (2R,4S) 이성질체 25㎎을 얻었다.

[화합물 No. 502, (2S,4S) 이성질체]

상 전이 온도 :

[α]²³: +31.83°(C=1.09, CH₂Cl₂)

NMR(CDCl₃)δ : 0.88(3H,t,J-6.6㎐), 0.97(3H,t,J=7.1㎐), 1.25-1.32(10H,m), 1.41-1.58(3H,m), 1.59-1.66(2H,m), 1.85-2.07(2H,m), 2.55-2.78(4H,m), 4.31(2H,d,J=4.3㎐), 4.74-4.83(1H,m), 7.00-7.77(7H,m)

ⅠR (KBr) : 2232㎝^-1(C≡N)

1768㎝^-1(C=O)

[화합물 No. 501, (2S,4S) 이성질체]

상 전이 온도 :

: +18.26°(C=0.87, CH₂Cl₂)

NMR(CDCl₃)δ : 0.88(3H,t,J-6.8㎐), 0.98(3H,t,J=7.1㎐), 1.25-1.27(12H,m), 1.45-1.56(2H,m), 1.60-1.62(1H,m), 1.85-1.95(1H,m), 2.12-2.22(3H,m), 3.05-3.10(1H,m), 4.19(1H,dd,J=3.3㎐, 10.3㎐), 4.37(1H,dd,J=3.3㎐, 10.3㎐), 4.84-4.89(1H,m), 7.00-7.77(7H,m)

ⅠR (KBr) : 2232㎝^-1(υC≡N)

1768㎝^-1(υC=O)

제조 8

(ⅰ) 4-요오드페놀 25g을 t-부틸 알코올 100㎖에 용해시켰다.

이 용액에 코타슘 t-부톡사이드 14.01g을 첨가시키고 생성물을 40-45℃에서 4시간동안 교반시켰다. 이 용액에 n-옥틸 브로마이드(24.14g)을 점진적으로 부가시키면서 얼음으로 냉각시켰고 또한 혼합물은 실온에서 3시간동안 교반시켰다.

용매는 반응혼합물로부터 감압하에서 증발시켰다. 물을 첨가시킨 잔여물은 클로로포름으로 추출시켜 초기 생성물을 얻어 실리카겔 걸럼 크로마토그래피를 하였다. 용이액인 클로로포름을 사용하여 얻은 용출액으로부터 감압하에서 용매를 증발시켜 의도한 화합물 4-(n-옥틸옥시)요오드벤젠 12g을 얻었다.

(ⅱ) 4-브로모-2-플로오르페놀 25g과 포타슘 카보네이트 19g과 아세톤 100㎖의 혼합물을 30분동안 교반시키면서 환류시켰다. 반응혼합물을 냉각시켜 15분동안 벤질 클로라이드 17.40g에 한방울씩 첨가시켰다.

생성물은 7시간동안 교반시켜 환류시킨 후 여과하였다. 거른 액을 증류하여 아세톤을 제거시켰다. 잔여물은 물을 첨가하여 클로로포름으로 추출시켰다. 추출물은 세척시킨 후 클로로포름을 이용한 실리카겔 컬럼크로마토그래피로 건조시켜 정제하였다. 용출액은 감압하에 증발시켜 의도하던 벤질 4-브로모-2-플르오르-페닐 에테르 22.24g을 얻었다.

(ⅲ) 벤질 4-(4'-n-옥틸옥시페닐)-2-플르오르 페닐 에테르(5.6g)은 상기 (ⅱ)에서 얻은 벤질 4-브로모-2-플르오르 페닐 에테르(5.6g)는 상기 (ⅱ)에서 얻은 벤질 4-브로모-2-플르오르페닐 에테르 14.06g과 리본 모양의 마그네슘 1.22g과 4-n-옥틸옥시요오드벤젠 11.61g으로부터 준비하였다.

(ⅳ) 4-(4'-n-옥틸옥시페닐)-2-플르오르페놀(3.71g)은 상기 (ⅱ)에서 얻은 벤질 4-(4'-n-옥틸페닐)2-플르오르 페닐 에테르 5g과 5%의 Pd-C(물함량 : 52%) 2.5g과 에틸 아세테이트 200㎖의 혼합물로부터 준비하였다.

(ⅴ) 하기식의 글리시딜 에테르의 S-이성질체(2.17g)는 상기 (ⅳ)에서 얻은 4-(4'-n-옥틸옥시페닐)-2-플르오르 페닐 2.68g과 포타슘 t-부톡 사이드 1.12g과 R-(-)-에피클로로히드린 3.3㎖와 4-(N,N-디메틸아미노)피리미딘 50㎎과 t-부틸 알코올 60㎖로부터 준비하였다.

(ⅳ)상기 (ⅴ)에서 얻은 글리시딜 에테르의 S-이성질체 650㎎과 디에틸 n-프로필말로네이트 529㎎과 포타슘 t-부톡사이드 274g과 t-부틸 알코올 20㎖의 혼합물을 1.5시간동안 교반하면서 환류시켰다.

생성물은 제조 1에서와 같은 방법으로 다루어 하기식의 γ-락톤 유도체의 (2S,4S) 이성질체 310㎎과 (2R,4S) 이성질체 102㎎을 얻었다.

[화합물 No. 508, (2S,4S) 이성질체]

상 전이 온도 :

[α]²¹ _D: +38.35℃(C=1.02, CH₂Cl₂)

NMR(CDCl₃)δ : 0.89(3H,t,J=6.7㎐), 0.97((3H,t,J=7.1㎐), 1.2-1.6(13H,m), 1.74-2.0(4H,m), 2.45-2.6(1H,m), 2.6-2.75(1H,m), 3.99(2H,t,J=6.6㎐), 4.15-4.3(2H,m), 4.7-4.8(1H,m), 6.8-7.5(7H,m)

IR(KBr) : 1764㎝^-1(νC=O)

MS(EI) : m/z 456(M⁺)

[화합물 No. 507, (2R,4S) 이성질체]

상 전이 온도 :

[α]²¹ _D: +21.15°(C=10.79, CH₂Cl₂)

INMR((CDCl₃)δ : 0.89(3H,t,J=6.8㎐), 0.98((3H,t,J=7.1㎐), 1.2-1.55(13H,m), 1.75-1.9(3H,m), 2.05-2.2(1H,m), 2.45-2.56(1H,m), 2.85-2.95(1H,m), 3.99(2H,t,J=6.6㎐), 4.15(1H,dd,J=3.5, 10.3㎐), 4.26(1H,dd,J=3.5, 10.3㎐), 4.75-4.85(1H,m), 6.9-7.4(7H,m)

IR(KBr) : 1770㎝^-1(νC=O)

MS(EI) : m/z 456(M⁺)

식 (Ⅱ')의 화합물의 합성

제조9

(ⅰ) 50% 소듐 하이드록사이드(40g)과 (S)-에피클로로히드린(24g)과 테트라 부틸 암모늄 하이드로겐설페이트(24g)의 혼합물에 n-헥사놀(6㎖)을 첨가시켜 20-25℃에서 냉각시켰다. 반응혼합물을 3시간동안 등온에서 교반시킨 후 이 혼합물에 물을 첨가하고 생성물은 에테르로 추출하였다. 추출물은 감압하에 증류를 통하여 정제시켜 (S)-n-헥실글리시딜 에테르(3.35g)를 얻었다.

(ⅱ) -78℃로 냉각된 테트라하이드로퓨란(10㎖)중의 디이소프로필아민(505㎎)에 핵산(3㎖)중의 n-부틸리튬 15% 용액을 한방울씩 첨가시키고 온도는 점진적으로 0℃까지 올린후, 혼합물은 30분동안 교반시켰다. 이 반응용액에 테트라하이드로퓨란(3㎖)중의 4-(4'-n-헵틸)바이페닐아세틱 산용액을 한방울씩 첨가하여 이 혼합물을 1시간동안 교반시켰다. 반응용액을 -78℃로 냉각시키고 테트라하이드로퓨란(1㎖)중의 (S)-n-헥실글리시딜 에테르(445㎎) 용액을 한방울씩 첨가시켰다. 반응용액의 온도를 실온으로 점진적으로 높여 반응용액을 6시간동안 교반시킨 후 물을 첨가하고 이 혼합물을 하이드로클로릭산으로 산성화하여 그 후 생성물은 클로로포름으로 추출하였다. 추출물에 드라이벤젠과 촉매량의 설퍼릭 산을 첨가사킨 후 일 부분의 벤젠을 배수시키면서 6시간동안 가열하여 교반시켰다. 냉각시킨 후 벤젠은 감압하에서 완전히 증류시켰고 잔여물은 실리카겔 컬럼 크로마토그래피를 사용하여 정제시켜 하기식의 γ-락톤 유도체들(2S,4R),401㎖)과 (2R,4R), (465㎎)을 얻었다.

(2S,4R) 이성질체 :

[화합물 No.616]

상 전이 온도 :

[α]²² _D: -2.17°(C=1.07, CH₂Cl₂)

NMR(CDCl₃)δ : 0.86-0.91(6H,m), 1.29-1.61(18H,m), 2.28-2.42(1H,m), 2.61-2.76(3H,m), 3.52(2H,t,J=6.60㎐), 3.61-3.75(2H,m), 3.92(1H,dd,J=9.16㎐, 12.09㎐), 4.62-4.67(1H,m), 7.24(2H,d,J=8.06㎐), 7.35(2H,d,J=8.42㎐), 7.48(2H,d,J=8.42㎐), 7.57(2H,d,J=8.06㎐)

(2R,4R) 이성질체 :

[화합물 No.615]

상 전이 온도 :

[α]²² _D: -37.95°(C=1003, CH₂Cl₂)

NMR(CDCl₃)δ : 0.86-0.90(6H,m), 1.29-1.60(18H,m), 2.45-2.57(1H,m), 2.61-2.74(3H,m), 3.51(2H,t,J=6.68㎐), 3.60-3.75(2H,m), 4.09(1H,t,J=9.35㎐), 4.74-4.78(1H,m), 7.24(2H,d,J=8.06㎐), 7.33(2H,d,J=8.43㎐), 7.48(2H,d,J=8.43㎐), 7.57(2H,d,J=8.06㎐)

[표 1]

[표 2]

[표 3]

[표 4]

[표 5]

[표 6]

[표 7]

[표 8]

[실시예 1]

테이블(Table) 9에 보인 네마틱 액정 조성물(1)을 제조하였다. 쐐기 모양의 카노(Cano)형 쎌은 한쌍의 유리기판을 수평배향처리하고 그들의 터빙한 방향이 반대가 되도록 그들의 배향층을 대향시켜 만들었다.

쎌의 각 부분의 두께를 측정하였다.

테이블 10에 보인 화합물들은 각각 약 1중량% 액정조성물(1)에 첨가하여 네마틱 액정조성물을 얻어 상기 카노형 쎌에 주입하였다.

그들의 편광방향에 대해서 수직의 위치인 2장의 편광판들 사이에 셀을 설치하여 경사선(dⅠssclⅠnatⅠon lⅠne)을 관찰 하였다.

주입된 네마틱 액정 조성물의 나사선 피치를 경사선이 나타난 위치에서의 쎌의 두께로 결정하였다.

각 화합물들의 1/PⅠ는 방정식(Ⅹ)를 사용하여 나사선 피치 값으로부터 계산하였다.

그 값을 테이블 10에 보였다.

[표 9]

네마틱 액정조성물(1)

[표 10]

[실시예 2]

테이블 11에 보인 각 화합물들을 각각 30중량% 액정 조성물(1)에 첨가시켜 네마틱 상을 보이는 액정 조성물을 얻었다. 테이블 11의 화합물들의 네마틱상의 나선피치의 방향은 잘 알려져 있다.

다른 한편으로, 테이블 10에 보인 각 화합물들을 1∼30중량% 액정 조성물(1)에 첨가시켜 네마틱 상을 보이는 조성물을 얻었다. 테이블 11의 화합물에서 제조한 네마틱 액정조성물과 테이블 10의 화합물에서 제조한 화합물을 슬라이드 상에서 접촉시켜 두 화합물이 접촉하는 부분을 편광 현미경으로 관찰하였다.

테이블 10의 화합물에서 네마틱 상으로 유도된 나사선 피치의 방향은 굴절구조가 나타나는지 여부를 관찰하여 결정하였으며 나사선 피치가 매우 큰 부분에서만 접촉이 일어난다.

[표 11]

[실시예 3]

테이블 12에 보인 액정 조성물(2)을 제조하였으며, 이 조성물은 광학 활성 조성물을 함유하지 않은 넌키랄 스메틱 C액정 조성물이다.

액정조성물(2)에 테이블 10에 보인 화합물들을 각각 2중량% 첨가하여 키랄 스메틱 C액정 조성물을 얻었다. 두 개의 유리기판 각각에 ITO막 전극과 SiO₂절연막과 PVA막으로 성층하였으며 상위의 PVA막을 러빙하였다.

이들 두 개의 유리 기판들은 이들 기판들 사이에 2㎛ 간격을 남겨 쎌을 만들었다.

상기 키랄 스메틱 C액정 조성물을 상기 쎌에 주입하였다. 이 쎌은 2장의 편광체판들 사이에 그들의 분극 방향에 대해서는 수직의 위치에 놓았다.

이 쎌에 전압을 걸어 투과광의 강도에서의 변화를 관찰하였다. 각 화합물들의 스메틱 C상으로 유도된 자발적분극(Ps)의 방향은 투과광의 강도의 변화에 의해 발견한 액정 분자들의 전압이 걸린 방향과 그에 대응하는 방향과의 관계로부터 결정하였다. 생성물들은 테이블 12에 보였다.

[표 12]

네마틱 액정 조성물(2)

[실시예 4]

30∼35의 강유전성 액정 조성물들을 테이블 10과 13에 보인 화합물들로부터 제조하였다. 이 조성물들은 스메틱 C상, 스메틱 A상과 네마틱 상, 20㎛의 네마틱 상 내의 나사선 피치의 상 배열 서열을 갖도록 제조하였다. 상 변화 온도와 네마틱 상의 나사선 피치 값은 테이블 15에 보인 방정식(Ⅹ)를 사용하여 계산해서 얻었다.

쎌이 10㎛인 두꺼운 부분의 두께를 제외하고는 쎌이 10㎛인 두꺼운 부분의 두께를 제외하고는 실시예 1에서 사용한 것과 같은 쐐기 모양의 카노형 쎌을 제조하였다.

30∼35의 조성물들 각각을 상기 쎌에 주입하였다.

상기 쎌들에서 경사선을 관찰하지 못하였으며 이들 조성물들이 20㎛ 이상인 네마틱 상에서는 나사선 피치들이 보였다.

[실시예 5]

두 개의 유리기판 각각은 ITO막 전극과 SiO₂절연막과 PVA막으로 성충하였고 상위의 PVA막은 마모되었다. 이들 두 유리기판을 고정하여 같은 마찰 방향에서 그들의 방향막들 각각을 다른 것들에 대향시켜 쎌을 만들고 이들 막들 사이에 20㎛ 간격을 남겼다.

실시예 4에서 제조한 강유전성 액정 조성물들 각각을 상기 쎌에 주입하였다.

어떤 일정한 온도에서 쎌을 가열하여 액정 조성물을 동위 액체로 변화시키고 난후 1℃/min의 속도로 실온에서 냉각시켜 좋은 방향을 갖는 강유전성 액정요소를 얻었다. 상기 요소를 두장의 편광판 사이에 그들의 분극방향에 대해서는 수평 방향으로 놓았다. 이 쎌에 전압을 걸고 그 특성치를 계산하였다.

[표 13a]

[표 13b]

[표 14a]

[표 14b]

[표 15a]

[표 15b]

Claims

각각 전압인가수단이 제공되는 한쌍의 기판과 기판중 적어도 하나에 형성되는 배향제어층과 기판 쌍 사이에 형성되는 강유전성 액정 조성물층을 구성하며, 강유전성 액정 조성물이 식(Ⅰ)의 광학 활성기를 가지는 적어도 하나의 화합물(a)과 ;

네마틱 상에 도입되는 나나선 피치의 방향에서 화합물(a)에 역인 적어도 하나의 화합물(b)을 포함하는 것을 특징으로 하며 그 액정 조성물이 적어도 스메틱 C상, 스메틱 A상, 나사선 피치에서 적어도 20㎛인 네마틱 상을 표시하는 강유전성 액정장치.
제1항에 있어서의 화합물(a)의 식(Ⅱ)의 광학 활성화합물이고 ;

여기에서 A₁,A₂,A₃이 각각 6원자고리를 포함하고 치환체를 가지거나 가지지 않는 각각의 기이고, X는 -O-, -COO-, -OCO-, 혹은 단일결합이고, Y₁, Y₂는 각각 -COO-, -OCO-, -OCH₂-, -CH₂O-, -CH₂CH₂-, -CH=CH-, -C-C- 혹은 단일결합이고, R₁,R₂는 각각 1-15 탄소원자를 가지는 곧은 사슬 혹은 가지달린 사슬 알킬이고, p, q, r은 각각 0 혹은 1의 정수인 감유전성 액정장치.
제2항에 있어서의 식(Ⅱ)의 광학 활성화합물의 분자 R₂-X-(A₁-Y₁)_P-(A₂-Y₂)Q-(A3)r가 식들 중에서 선택된 하나의 식으로 표시되고 :

여기에서 R₂와 p가 식(Ⅱ)에서 규정된 것이고, n은 0 혹은 1이고, Z'는 -CN 혹은 F인 강유전성 액정장치.
제2항과 3항에 있어서의 식(Ⅱ)의 R₁은 곧은 혹은 가지달린 사슬 C_1-12알킬이고, R₂는 곧은 혹은 가지달린 사슬 C_3-11알킬인 강유전성 액정장치.
제1항에 있어서 화합물(a)이 식(Ⅱ')의 광학 활성 화합물이고 :

여기에서 R₉은 매개 산소원소를 가지거나 가지지 않는 곧은 혹은 가지달린 사슬 C_1-15지방족 탄화수수기이고, R₁₀은 곧은 혹은 가지난 사슬 C_1-15알킬기이고, A|₄는 페닐렌기 혹은 시클로헥산기이고, m, n은 각각 0 혹은 1인 강유전성 액정장치.
제1항에 있어서, 화합물(b)이 식(Ⅲ)의 광학 활성기를 가지는 화합물이고 :

여기에서 Z는 -COO-, OCO-, -O-, -CO- 이고, B는 CH₃, CN, 할로겐, CH₂F, CHF|₂, CF₃이고, R은 1-15 탄소원자를 가지는 곧은 혹은 가지달린 사슬 알킬인 강유전성 액정장치.
제1항에 있어서 화합물(b)이 식중 하나에 의해 표시되는 화합물이고 :

여기에서 R'과 R"는 같거나 상이하고, 각각 곧은 가지달린 사슬 C_1-15알킬알콕시기이고, R"는 곧은 혹은 가지달린 사슬 C_1-15알킬 혹은 알콕시기 혹은 CH₂COOC|₂H₅이고, B는 CH₃, CN, CF₃, CHF₂-, CH₂F혹은 할로겐(Cl, F, Br)이고, Y는 -COO-, -OCO-, -OCH₂-, -CH₂O-이고,
는
, 혹은
이고, n과 m은 각각 0 혹은 1인 강유전성 액정장치.