KR19980042620A - 쌍안정의 강유전성 액정전지 - Google Patents

Abstract

공지된 액정전지는 네마틱 액정 구성을 가지고, 이 구성에 따라서 TN 또는 STN 전지로서 언급된다. 이런 전지들이 적합하게 많이 이용된다는 것은 사실이다. 그러나, 이들의 형상의 품질(image quality)은 사용자의 보는 각도에 매우 폭넓은 정도로 의존한다. 또한, TN 및 STN 전지는 이것이 하나의 정보를 나타내고 또는 저장하려 한다면 연속적으로 적용된 신호 전압을 요구한다. 강유전성, 키랄 스메틱 액정층을 갖는 쌍안정성 액정전지들은 네마틱 디스플레이 전지에서의 단점을 가지지 않는다. 그러나, 이런 쌍안정성 디스플레이 전지의 상업적인 제조는 오랜 기간동안 이루어지지 않았다. 이것은 특히 이들이 정보를 믿을 수 있게 저장하는데 매우 적합하지 않고, 또는 두 개의 쌍안정성 위치 사이에서 디렉터의 동등한 절환을 허용하지 않기 때문이다. 본 발명은 이제 이들 단점을 완전히 피할 수 있는 신규한 쌍안정성 액정전지를 제안한다. EP-A 0 405 346에 공개된 SBFCL 디스플레이 전지로부터 출발하여, 본 발명에 따른 디스플레이 전지는 이것이 두 개의 동등한 쌍안정성 절환 상태를 가지도록 이들의 액정층(21)이 중합된 분자를 포함하고, 빛과 선택적인 전기장으로 처리되어 형성된다는 것이 특히 구별된다.

Description

쌍안정의 강유전성 액정전지

본 발명은 강유전성, 키랄 스메틱 액체 결정층을 갖는, 이하에 디스플레이 전지로서 언급되는, 액정전지, 즉 청구항 1항에 따른 전지에 관한 것이다.

알려진 액정전지들은 네마틱 액정 구성(configuration)을 갖고, 이 구성에 따라서, TN 또는 STN 전지로 언급된다. 여기서, TN은 뒤틀어진 네마틱이고, STN은 강력하게 뒤틀어진 네마틱이다. 이런 전지들은 적합하게 많이 이용된다. 그러나, 이들의 형상의 품질(image quality)은 사용자의 보는 각에 매우 크게 의존한다. 또한, TN 및 STN 전지들은 이들이 정보를 나타내거나 또는 저장하기 위해 사용되어야 하는 경우 계속적으로 적용된 신호 전압을 요구한다. 이것은 전지들이 에너지원 없이 데이터를 저장 및/또는 나타내게 할 수 없다는 것을 의미이다. 이런 적용의 예들은 통합된 밧데리없이 카드에 쓰고 읽는 장치에 의해 전달된 회계 잔액을 저장할 수 있는 은행 또는 신용카드일 수 있다.

강유전성, 키랄 스메틱 액제결정층을 갖는 액정전지는 별개의 전지 유형에 속한다. 이런 유형의 전지는 사실상 S_c ^*층으로서 하기에 언급되고, 선택적으로 나사선 구성(helical configuration)을 형성하는 굴절성 액정층을 갖고, 그리고 이것은 이들의 광학적인 이성질체가 변화하도록 전기장의 작용에 의해 영향을 받거나 또는 변형될 수 있다.

알려진 강유전성 액정전지에는 S_c ^*층과 함께 봉해지는 한쌍의 투명판을 가지며, S_c ^*층의 분자를 배향하는 표면 구조가 각각 제공되고, 전기장을 발생시키기 위한 전극이 제공되고, 편광체가 각각 제공된다. 여기서, S_c ^*층에 직면하는 표면구조는 근처의 액정 분자에 배향 효과를 가지게 하고, 이것은 하기에 더욱 상세히 설명될 것이다. 스메틱 층 또는 면은 강유전성 액정전지에서 판에 수직이다. 문헌에서, 이런 구성이 때때로 책꽃이 구조로 언급된다.

강유전성 디스플레이 전지에 사용될 수 있는 액정은 별도의 화학적 화합물의 혼합물로 구성된다. 이들은 소위 도판트를 포함하고, 이 도판트는 혼합물에 키랄 특성을 공유하게 하고, 강유전성에 원인이 된다. 키랄 스메틱 액정 혼합물은 특히 스메틱층에 속하고, 서로서로 필수적으로 수평으로 배열된 분자들이 스메틱면에 수직이 아니라 정상 평면에 대해 스메틱 경사각θ로 경사져서 배열된다는 사실에 의해 구별되어진다. S_c ^*층의 키랄성은 층에서 층으로 서로에 대해 회전하게 하고, 피치 p를 갖는 나사선의 구조를 초래하게 하는 액정 분자의 축에 의해 생긴다. 만일 이런 나사선 구조가 바람직하지 않다면, 이것은 더 넓어지는 효과 또는 책꽃이 구조의 변형을 통해 억압되어져야 한다.

나머지 상태에서, 예를 들면 적용된 전기장 없이, 강유전성 디스플레이 전지는 일정한 광투과성을 보여준다. 전압이 전극에 적용되는 경우, 회전력(torques)은 개개의 스메틱층에 작용한다. 이들 회전력은 분자의 재배향를 초래하고, 더나아가 개개의 스메틱층의 재배향을 초래하여, 결국 광학축의 회전을 일으킨다. 적용된 전압의 기능으로서 광학축의 회전은 특히 절환(switching)각 α를 측정하는 것에 의해 결정될 수 있다.

그러나, 키랄 스메틱 액정 혼합물은 또한 다른 특성을 갖는다. 따라서, 이들은 자발적인 편극화 P_s, 예를 들면, 분자 쌍극자 모멘트의 고유의, 자발적인 배향을 보여준다. 이것은 디스플레이 전지에 적용된 전기장이 자발성 편극화로 강한 상호작용을 나타내어, TN 및 STN 전지에서 알려진 절환(switching) 회수의 실질적인 감소를 허용한다는 것을 의미한다. 경사진 스메틱상의 추가의 특성은 책꽃이 구조에서 명백해지고, 이미 언급된 스메틱 평면은 디스플레이 표면에 수직이 된다. 본 명세서에서 유리 표면이 스메틱층의 분자가 넓게 수평으로 배향되게 처리되는 경우, 이들은 정상 평면에 비해 분자를 예를 들면 뒤로 또는 앞으로 경사지게 하는 두 가지 가능성이 명백히 있다. 두개의 위치는 S_c평면에 대해 정상과 같은 동일한 각을 만들고, 따라서 S_c구조와 일치된다. 이들 두개의 구성 또는 상태는 S_c액정의 쌍안정성을 근거로 하고, 예를 들면 쌍안정의 강유전성 액정전지의 형성을 근거로 한다.

쌍안정의 강유전성 액정전지는 네마틱 디스플레이의 상기 언급된 단점을 갖지 않는다. 따라서, 이들은 보는 각에 대한 의존성이 거의 없고, 정보가 기록되자마자 에너지원으로부터 분리될 수 있다.

쌍안정성 액정전지에서, S_c ^*층의 강유전성은 두개의 구성 또는 상태 사이에서 뒤로 앞으로 절환될 수 있다. 동시에, 키랄 도판트의 자발적으로 배향된 쌍극자 모멘트는 자발성 편극화 P_s를 생산하고, 이것은 교대로 적용된 전기장에 강하게 반응한다. 따라서, 도판트들은 쌍안정성 전지의 절환 회수를 짧게 할 수 있다. 예를 들면 DHF(여기서, DHF는 변형된 나사선 강유전성) 전지에서 발생된 바와 같이 형태에서 나사선의 형성은 쌍안정성 액정 구성에 바람직하지 않다는 것이 알려져 있다. 따라서, 한계는 자발성 편극화 P_s의 크기에 부과된다. 사실상, 혼합물에 포함된 키랄 분자는 자발성 편극화를 만들 뿐만 아니라 S_c구조의 회전하는 경향을 촉진시키고, 이것은 쌍안정성 액정 형상의 단점이 된다.

소위, Lagerwall 과 Clark(Appl. Phys. Lett. 38, 899, 1980)의 표면 안정화된 강유전성 액정(SSFLC) 효과에 기초한 이들 쌍안정성 디스플레이 전지에서, 도핑은 표면을 갖는 분자의 상호작용이 도판트의 회전력 효과보다 강하도록 낮게 선택되어야 하고, 이로 인해 나사선의 형성을 억압 또는 억제한다. 특히, 이것은 나사선의 피치가 실질적으로 액정층의 층 두께 d보다 더 커야 한다는 의미이다.

표면 힘에 의한 구조의 비교적 약한 안정성과 도판트의 회전력에 의한 이들 힘의 부분적인 보상은 쌍안정성 절환이 미미한 에너지로 효과적이 될 수 있지만, 그러나 얻어진 상태는 매우 불안정하게 된다는 의미이다. 따라서, 비교적 전기적 또는 기계적 간섭이 상태를 튀기게 할 수 있고, 예를 들면 두 개의 쌍안정성 구성 사이에 뒤로 및 앞으로 절환하게 한다. 따라서, SSFLC 디스플레이 전지는 안정하게 장기간 저장하는데 매우 적합하지 않다.

소위 짧은-피치 쌍안정의 강유전성 디스플레이 전지(SBFLC)는 이 문제를 해결할 수 있다. 이 전지에서, 액정층은 스메틱층의 지그-재그 조절이 만들어지도록 전기적 펄스에 의해 형성되고, 이로 인해 나사선의 형성이 억압된다. 결론적으로, 이 전지는 알려진 SSFCL 전지보다 진동에 대해 실질적으로 적은 정도로 반응한다. 이런 유형의 디스플레이 전지는 예를 들면 EP-A 0 405 346에 기재되어 있다.

SSFLC 및 SBFLC 디스플레이 전지들 모두는 추가의 심각한 단점을 갖는다. 전지에서, 정보가 소멸된다. 사실 전지가 오랜 기간동안 동일한 상태로 있는 경우, 전하 구름의 형태로 이온성 불순물이 자발적인 편극화의 전기장에 의해 접촉부에 가까이 생성된다. 이들 삼차원(three-dimensional) 전하와, 가능하게 부가적으로 영향미친 표면 전하는 추가적인 절환을 위해 전지의 상응하는 작업점을 변경한다. 다중상(ghost image) 또는 쌍안정성의 손실이 결과로서 일어난다. 전도성 배향층이 사용되는 경우, 이들 삼차원 전하 효과가 감소될 수 있거나 또는 위험성이 덜해지고, TN 및 STN 디스플레이 전지에서 보통의 나쁜 전도성 또는 절연성층 조차 필요 없어진다는 것이 밝혀졌다. 그러나, 이어서 액정이 두 개의 접촉부에 낮은 저항접속을 갖게 되어, 결국 먼지 입자, 등에 의해 단락의 위험이 크게 증가한다.

S_c ^*층의 나사선 또는 디렉터 구조에 영향을 미치는 또다른 가능성은 중합성 분자의 혼합물이다. 여기서, 이 생각은 액정전지의 형성 및 제조에서 중합공정에 의해 최적의 구성으로 디렉터 구조를 안정화하거나 또는 냉각하는 것이다. 이것은 교대로 적어도 하나의 반응중심을 갖고, UV광선에 노출로 중합반응을 개시하는 적은 백분율의 중합성 분자를 액정 혼합물로 혼합하여 얻어진다. 이 중합은 단단한 코일로 감겨지는 긴 분자 필라멘트의 형성을 초래하고, 또한 선택적으로 가교화(이것은 네트워크를 만든다)를 진행하고, 마침내 중합반응의 초기에 존재하는 디렉터 구조를 냉각한다. 이 공정은 이미 US-A 5 434 685에 기재되어 있다. 그러나, 종래 출판물에 기재된 기술은 SSFCL 디스플레이 전지들, 예를 들면 긴 피치 p를 갖는 액정 혼합물로 제한된다. US-A 5 434 685호에 기재된 액정전지에서, 두 개의 안정한 상태중 하나, 즉 액정 혼합물이 중합되는 경우는 나머지보다 항상 더 안정하게 될 것이고, 이것은 이런 방식으로 형성된 전지의 작동 동안 요구된 작동 전압의 바람직하지 않은 비대칭을 초래하고, 결국 쌍안정성의 손실을 초래하기도 한다. US-A 5 434 685에 기재된 액정전지에서, 중합은 상분리를 또한 제동할 수 있고, 예를 들면 액정은 이 경우에서 작은 방울의 형태로 침천된다. Conf. Reports IDRC, SID, page 175(1991)에 J.W. Doanee, D.K. Yang 및 L.C. Chien들이 기재한 디스플레이 전지가 이들의 예이다.

EP-A 0 405 346으로부터 출발하여, 본 발명의 목적은 쌍안정성 디스플레이 전지의 필수적인 이점, 즉 보는 각도에 영향을 거의 받지 않고, 절환 회수가 적어지고 및 에너지원없이 데이터를 저장할 수 있는 이점을 갖고, 상기 언급된 쌍안정성 SSFCL 및 SBFCL 디스플레이 전지의 단점을 갖지 않는 쌍안정성 액정전지를 제공하는 것이다.

도 1은 쌍안정성 액정전지의 일부를 나타낸 투시도이다.

도 2는 본 발명에 따른 유형의 액정전지의 개략도이다.

도 3은 액정전지를 포함하고 플라스틱으로 이루어진 디스플레이 수단을 제조하기 위한 장치의 개략도이다.

이 목적은 청구항 1항에 기재된 특징을 갖는 본 발명에 따른 액정전지에 의해 얻어진다.

또한, 본 발명은 본 발명에 따른 액정전지의 제조방법에 관한 것이고, 상기 액정전지를 포함한 디스플레이 수단 및 카드에 관한 것이고, 즉 청구항 9에 기재된 특징을 갖는 방법, 청구항 11에 기재된 특징을 갖는 디스플레이 수단 및 청구항 13에서 청구된 바와 같은 카드에 관한 것이다.

본 발명의 바람직한 구현예는 종속항들로 명백해 질 것이다.

파라미터의 적합한 선택과 적합한 액정 조성으로 SBFCL 디스플레이 전지에서 중합체-형성 분자들의 사용이 기대한 것보다 더 큰 이점을 갖는 다는 것을 놀랍게 발견하였다.

또한, 중합체-형성 분자를 포함한 액정 혼합물로 형성된 SBFCL 유형의 디스플레이 전지는 중합공정동안, 전지가 양면으로부터 동일한 강도로 조명되는 경우, 두 개의 동등한 상태를 갖는 쌍안정성 액정전지로 형성될 수 있고, 동시에 AC 전압에 의해 두 개의 포화된 상태에서 뒤로 그리고 앞으로 절환되지 않는다는 의미이다. 이 경우에서, 포화는 AC 전압의 추가의 증가가 굴절성 인덱스 타원면의 회전각 또는 복굴절의 크기 Δn을 크게 변경하지 않는다는 것을 의미한다. 따라서, 이 경우에서 대칭성 쌍안정성은 두 개의 옆면에서의 조명과 대칭성 절환의 조건이 중합동안 결정된다는 것을 나타낸다. 사실상 전지가 양쪽 면에 동일하게 조명되지 않는 경우, S_c ^*층은 단일안정성이거나 또는 실질적으로 포지티브 및 네가티브 전압에 대해 별도의 절환 입구를 갖고, 이것은 디스플레이의 작동에 대해 해가 된다. 대칭 절환이 없는 경우, 중합동안 더 자주 가정된 스위칭 상태가 바람직할 것이다. 이것은 도입에서 나타낸 유형의 비대칭성 또는 단일안정성 액정전지를 이끌어 낸다.

본 발명에 따른 특히 바람직한 구현예는 실온에서 최대 2·10⁹Ωm, 바람직하게는 최대 10⁹Ωm, 예를 들면 약 4·10⁸Ωm의 저항 ρ를 갖는다. 따라서, 2·10⁹Ωm보다 큰 저항 ρ을 갖는 쌍안정성 액정전지는 낮은 저항을 갖는 것보다 실질적으로 더 나쁜 대비를 갖는다.

강유전성 액정전지(또는 이들에 포함된 액정 혼합물)의 오옴 저항의 측정은 자발성 편극화의 크기로 더 어려워진다. 그러나, 이 경우에서 이것은 각각의 액정전지의 전형적인 전류-전압 특성으로부터 계산된다. 이런 전류-전압 특성은 하기의 그래프에서 보여진다. 이 그래프에 나타낸 특성과 본 발명에 따른 전형적으로 바람직한 액정전지는 자발성 편극화를 포화하는 10Hz/20V 델타 전압으로 기록된다. 오옴 저항 R = 13MΩ은 디플렉션(deflection) 포인트에서 측정된 전압과 전류값의 차이 ΔU 및 ΔI로 결정될 수 있고, 전지 크기를 계산할 수 있는 경우, 저항 ρ = 4·10⁸Ωm은 상기 저항 R로부터 결정될 수 있다.

액정 혼합물의 저항은 실질적으로 구성분 조성에 의존되고, 이것이 충분히 크지 않다면 적합한 도핑, 예를 들면 테트라부틸암모니움 아이오다이드에 의해 쉽게 감소될 수 있다.

비교적 낮은 ρ값을 갖는 액정 혼합물의 사용은 상응하는 액정전지의 산업적인 제조를 또한 촉진한다는 것이 또한 여기에서 언급되어야 한다. 따라서, 비교적 높은 ρ 값을 갖는 혼합물은 예를 들면 소위 장효과 디스플레이때문에, TN 및 STN 전지와 같은 전지의 제조를 더욱 어렵게 한다.

본 발명에 따른 액정전지는 다수의 이점으로 두드러진다.

- 따라서, 이것은 디렉터의 두 개의 안정한 위치 사이에 절대적으로 동등한 절환을 허용한다.

- 본 발명에 따른 전지의 추가의 이점은 두 개의 쌍안정성 액정 구성의 안정성이 증가된다. 따라서, 이들 구성 또는 배향(기록된 정보는 아님)은 액정전지이 액정 혼합물의 통과점(clearing point) 이상에서 가열되고, 이어서 다시 냉각되는 경우에서 조차 지탱된다. 냉각시 형성된 배향은 사실상 종래에 가열된 것과 동일하다. 따라서, 이 특성은 본 발명에 따른 액정전지의 저장 온도 범위를 크게 증가시킨다.

- 본 발명의 추가의 이점은 큰 자발성 편극화(예를 들면, 빠른 절환 속도)에 절연 접촉부의 사용을 결합하는 가능성이다. 따라서, 사실상 비교적 얇고, 절연배향층을 갖는 쌍안정성 디스플레이 전지를 제조하는 것이 가능하다. 이런 절연층은 국소적인 단락의 효과를 감소시키고, 이것은 강유전성 디스플레이의 작은 전지 거리에 특히 중요하다.

높은 기계적 안정성과 절연 접속부 때문에, 본 발명에 따른 액정전지는 높은 기계적 및 전기적 부하를 받는 적용에 특히 적합한다. 이들은 얇은 플라스틱 시트로부터 제조된 예를 들면 매우 가볍고, 선택적으로 유연한 디스플레이 수단을 포함한다. 따라서, 본 발명에 따른 액정전지들은 신용카드 및 그 유사물로 쉽게 통합된다. 따라서, 이런 카드는 쓰고 및 읽는 장치에 의해 기록된 정보를 절대적으로 믿을 수 있게 오랜 기간동안 저장할 수 있고, 통합된 에너지원 없이도 할 수 있다.

본 발명은 하기에 첨부된 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명된다.

쌍안정의 강유전성 액정전지의 광학적 시스템은 도 1로부터 쉽게 보여질 수 있다. 액정층의 스메틱층은 이미 시작부에 언급된 바와 같이 판(2) 및 (3)에 대해 수직인 경우이다. 또한, 서로서로 수평으로 배열된 각층의 분자들은 시작부에 언급된 경사각θ으로 정상 평면에 대해 경사진다.

최종적으로, 액정전지의 평면에서, 굴절 타원면은 두 개의 안정 상태(10) 및 (11)으로 나타낸다. 전압이 전극(12)과 (13)에 적용되는 경우, 분자들을 재배향하는 전기장은 액정에서 만들어진다. 특히, 주기적인 신호 또는 작동 펄스, 이들은 알려진 전지와 본 발명에 따른 전지에서 모두 반대의 극성을 갖는 것으로 심볼로 나타낸 전압력으로부터 도달한다. 특히, 이것은 충분히 큰 전기장이 굴절성 인덱스를 예를 들면 위치(10)에서 위치(11)로 절환한다는 의미이다. 반대장은 이것을 다시 뒤로 절환한다. 따라서, 전지가 전기장에 의해 들뜨게되면, 또한 전기장의 부재에서도 디렉터는 두 개의 쌍안정성 구성의 하나로 존재한다. 이들 구성은 여전히 완화될 수 있고, 예를 들면 두개의 쌍안정성 위치 사이의 광학적축의 관찰된 절환각 α가 완화되지 않는 구조에서 기대된 경사각 θ의 두배값보다 일반적으로 작다.

소위 입구전압(threshold voltage) U_s보다 작은 전압은 굴절 인덱스를 절환 할 수 없다. 이런 전지가 두개의 편광체의 하나에 수평인 위치(10)의 광학적 축을 갖는 두개의 교차된 편광체(14) 및 (15) 사이에 존재하는 경우, 투광도가 위치(10)에 액정층을 갖는 최소(예를 들면, 어둡다)가 되고, 위치(11)에 액정층을 갖는 최대(예를 들면, 밝다)가 된다. 일정한 전압범위에서, 부분적인 절환이 또한 일어나서, 이 때문에 회색값이 또한 가능할 수 있다. α로 나타낸 쌍안정성 절환각이 45。인 경우, 투광도가 최대가 된다. 이 절환각 α가 스메틱 경사각 θ의 두배보다 작은 것이 대부분의 경우이기 때문에, 이 경사각은 22.5。보다 커야하고, 대략 25。보다 커야하고, 바람직하게는 30。보다 커야한다. 액정층의 두께 d는 녹색용 광학적인 피치 차이가 녹색빛의 파장의 반과 거의 일치하도록 최종적으로 선택된다.

본 발명에 따른 액정전지의 제조를 더욱 상세히 설명하기 전에, 이런 전지의 일반적인 구조를 더욱 상세히 설명한다.

전체를 부호 (20)으로 지정한 도 2에 나타낸 쌍안정성 액정전지는 서로서로 수평인 두 개의 판 또는 투명재료의 필름(22) 또는 (23)사이에 배열된 S_c ^*층(21)을 갖는다. 수평판 또는 필름(22) 및 (23)를 위한 적합한 투명재료는 예를 들면 유리, 아크릴 유리 또는 플라스틱 필름이 있다. 전지-자유상태에서 비중합된 액정의 액정층(21)의 나사선 피치 p(예를 들면, p의 고유값)는 층두께 d보다 작도록 선택된다.

편광체(24)는 하부판(22)의 외부면에 존재하고, 판(22)에 바람직하게 접착적으로 결합하여 연결된다. 따라서, 편광체(25)는 상부판(23)에 유사한 방식으로 배열된다. 선택적으로, 이들 편광체는 또한 전지의 내부에 배열될 수 있거나, 이들이 예를 들면 배향된 디클로릭 다이(dichroic dye) 분자를 포함한 플라스틱으로 구성되는 경우, 또는 판(22)와 (23)에 의해 제공될 수도 있다.

액정층(21), 판 (22) 및 (23)을 면하는 이들의 표면에는 투명성 전극(26) 및 (27)이 제공되고, 선택적으로 절연층(28) 또는 (29)의 하나를 각각 또한 갖는다.

판 또는 필름으로부터 각각 형성된 캐리어, 편광체, 전극 및 절연층은 S_c ^*층을 직면하는 이들 면에 추가로 처리되고, 이런 방식으로 이들은 근처 액정 분자에, 더 나아가 전체 액정층에 배향 효과를 갖고, 이에 따라 디렉터의 방향을 결정한다. 이 처리는 예를 들면 중합체층으로의 코팅 및 이어지는 러빙 공정(rubbing process)으로 구성된다. 또 다른 배향 방법으로는 예를 들면 액정층의 전단이 있다. 다른 가능성은 배향층의 경사 범위 진공증착(oblique incidence vacuum deposition)으로 이루어진다. 이런층은 부호(30)과 (31)로 지정되어 도 2에 나타나 있다.

본 발명의 바람직한 구현예에서, 두 개의 편광체중 하나는 예를 들면 편광체(24)는 이들의 편극 방향이 도 1에 나타난 부호 (10)로 나타낸 첫 번째 쌍안정성 구성의 광학적 축에 수평이 되도록 배열되고, 다른 판(23)에 포함된 편광체(25)는 편광체(24)에 대해 90。의 각으로 회전된다. 편광체(24) 및 (25)의 이 배향은 바람직한 구현예이다. 다른 편광체 배열이 또한 전체적으로 가능하고, 마찬가지로 얻어질 수 있는 우수한 결과를 허용한다. 이들은 간단한 최적화로 쉽게 결정된다.

본 발명에 따른 목적으로 사용될 수 있는 비중합된 액정 혼합물은 50nC/㎠보다 큰 자발성 편극화 Ps, d보다 작은 피치 p 및 25。보다 큰 스메틱 경사각 θ에 의해 구별된다. 본 발명에 따른 혼합물은 또한 약 1 내지 20중량％의 중합성 분자, 예를 들면 아크릴산염 또는 에폭사이드에 의해 형성된 적어도 하나의 반응 중심 또는 본 기술의 숙련가에게 잘 알려진 또다른 구조를 갖는 분자를 포함한다.

또한, 혼합물은 일정한 파장의 빛을 흡수하고, 이어서 중합반응을 개시하는 개시제를 포함할 수 있다. 그러나, 혼합물은 또한 중합중심의 바람직하지 않는 열적 반응을 억제하는 억제제를 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 액정 혼합물의 실예는 키랄 도판트인 A로 나타낸 화합물, 중합성 화합물인 B로 나타낸 분자, 억제제인 C로 나타낸 분자 및 광개시제인 D로 나타낸 화합물들을 하기에 첨부된 두개의 표 1 및 2에 나타내었다.

본 발명에 따른 액정전지를 위한 제조공정을 하기에 더욱 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 액정전지의 제조에서, 비가교된 상태의 강유전성 액정 혼합물은 약 2㎛의 전지 두께 d를 갖는 제조된 전지에 채워진다. 이것은 약 90℃의 온도에서 모세관 작용에 의해 공지된 방법으로 행해질 수 있다. 제조된 전지의 배향층이 전지의 전체 두께와 관련하여 요구되는 배향효과를 얻기에 충분하지 않은 경우, 이 효과는 AC 또는 DC 전압을 적용하는 것에 의해 추가적으로 개선될 수 있다. 이것은 예를 들면 ±10 V/1 kHz의 네모파 전압에 의해 얻어질 수 있고, 이것은 다음의 냉각 공정동안 약 5분 동안 전지에 적용될 수 있다. 액정 혼합물이 두 개의 판 사이에 요구된 품질로 배향된다면, 중합이 빛에 의해 개시되고, 이것은 전지의 두개의 면이, 예를 들면 15분동안, 수은등(이것은 일광의 스펙트럼과 강도를 갖는다)을 이용하여 균일하게 조명되는 것을 목적으로 한다. 이 조명 단계 동안, 대칭 네모파 전압의 경우, ±30V/100Hz의 네모파 전압은 전지에 다시 적용된다. 대칭적인 절환을 위해 제공하는 이 AC 전압은 포화 전압의 증폭보다 최대 10％ 작은 증폭 및 중합 반응의 약 0.1％가 일어나는 시간보다 짧은 기간을 갖는 것이 바람직하다.

이런 방식으로 형성된 액정전지는 쌍안정성이고, 이것이 쌍극자 펄스에 의해 작동되는 경우 예를 들면 20:1의 대비로 절환한다. 쌍극자 펄스 시퀀스는 여기서, 하나의 절환 공정동안 예를 들면 +15V의 증폭을 갖는 3ms 동안의 펄스에 이어서 -15V의 증폭을 갖는 3ms 동안의 펄스로 구성되고, 절환 반대공정에서는 반대 순서의 동일한 펄스로 구성된다.

형성된 디스플레이 전지의 바람직한 구현예는 다음과 같은 것을 특징으로 한다.

- 두개의 쌍안정성 절환 상태는 포화된 절환의 경우에서 관찰된 절환각보다 적어도 7。 작은 절환각을 포함하고,

- 두개의 쌍안정성 상태의 복굴절의 크기는 전기적으로 포화된 액정층의 경우에서 보다 적어도 5％ 작고, 및

- 포지티브 및 네가티브 입구 전압 U_s는 서로서로 최대 20％의 차이가 있다.

쌍안정성 상태가 고정된 절환 상태를 간단하지 않게 한다는 점에 주목해야 한다. 사실상 고전압이 디스플레이 전지에 적용되는 경우, 최대 절환각과 최대 복굴절은 가정된다. 실질적으로 절환 입구 이하의 전압이 현재 적용되는 경우, 디스플레이 전지는 작은 절환각과 낮은 복굴절을 갖는 쌍안정성 상태로 완화한다. 이 특성은 본 발명에 따른 디스플레이 전지의 특징이 된다.

본 명세서에서, 상기 설명된 액정전지는 본 발명의 다수의 가능한 구현예로부터 오직 하나만 선택된 것이라는 사실에 또한 주목해야 하고, 본 발명에 따른 디스플레이 전지는 투광과 굴절에서 모두 작동될 수 있고, 일치하게 형성될 수 있다는 사실에 주목해야 한다.

물론, 본 발명에 따른 디스플레이 전지가 채색된 디스플레이로서 형성되기도 하고, 추가적으로 그리고 공지된 방법에서 이런 목적을 위해 요구된 수단 및 색깔 여과기를 겸비할 수 있다.

이미 언급되었듯이, 본 발명에 따른 액정전지는 예를 들면 은행 및 신용카드를 통합하는데 적합하다. 정보를 저장하고, 따라서 디스플레이 전지에 장착될 수 있는 플라스틱 카드는 예를 들면 아이덴티티 카드, 시즌 티겟 및 그와 유사한 것으로 유통된다.

최종적으로, 본 발명에 따른 액정전지의 또 다른 용도는 데이터 및 정보를 나타내기 위한 디스플레이 수단으로서 이고, 또한, 백화점, 기차역 및 에어포트에서 지시판으로서 사용될 수 있다.

도 3은 본 발명에 따른 디스플레이 전지를 제조하기 위한 수단을 도식적으로 나타낸다. 연속적인 작동을 위해 필수적으로 고려된 수단은 공급유니트(101)이다. 이것은 액정 혼합물(103)을 포함한 저장기(102)를 갖는다. 일정한 층 두께 d가 디스플레이 제조동안 유지되는 것을 보장하는 기재(104)(예를 들면 , 폴리머 비드)는 이 혼합물에서 또한 용해될 수 있다.

공급유니트(101)는 두 개의 필름 웹(107) 및 (108)이 서로서로에 대해 깔대기와 같은 위치로 이들을 지나 통과되게 하는 가열된 롤러(105) 및 (106)을 포함한다. 액정 혼합물(103)은 롤러(106)을 지나 아래 방향으로 수직적으로 제공되고, 언급된 층에 교대로 제공되는 필름 웹(107)과 (108) 사이에 연속적으로 제공될 수 있다. 롤러(106)의 회전 공정의 전단효과는 액정층의 부가적인 배향을 초래하고, 램프(109)는 상기 논의된 중합을 초래한다. 상기 언급된 유형의 다수의 디스플레이 전지는 제조된 필름 스트립으로부터 잘려질 수 있고, 제공된 이 필름 스트립은 일정 부위에서 미리 엠보스되고, 가장자리에서 용접되거나 적층된다.

이와 같은 본 발명의 쌍안정성 액정전지는 디스플레이 전지의 필수적인 이점인, 즉 사용자의 보는 각도에 영향을 거의 받지 않고, 절환 회수가 적어지고 및 에너지원없이 데이터를 저장할 수 있는 이점을 가지며, 이미 공지된 쌍안정성 SSFCL 및 SBFCL 디스플레이 전지의 단점을 갖지 않는다. 또한, 본 발명에 따른 액정전지는 예를 들면 은행 및 신용카드를 통합하는데 적합하고, 또 다른 용도로는 데이터 및 정보를 나타내기 위한 디스플레이 수단으로서 이고, 또한, 백화점, 기차역 및 에어포트에서 지시판으로서 사용될 수 있다.

표 1

표 2

Claims (14)

1. 강유전성, 키랄 스메틱, 복굴절 액정층(21)과 편광체 수단을 갖고, 전지(20)는 액정층(21)을 둘러쌓고 액정층(21)의 분자를 배향하는 표면구조로 각각 제공되는 한쌍의 수평판(22, 23)과 전기장을 발생시키기 위한 전극(26, 27)을 갖고, 및 액정층(21)은 층두께 d, 50nC/㎠보다 큰 자발성 편극화 P_s및 45。보다 큰 포화된 절환각 α을 갖고, 여기서, 액정층(21)은 중합된 분자를 포함하고, 층 두께 d는 전지-자유상태에서 비중합된 액정층의 나사선 피치 p보다 큰 것인 쌍안정성 액정전지.
2. 제 1항에 있어서, 전압은 디렉터의 두 개의 안정 위치 사이에서 절환하기 위한 입구 전압 U_s이하로 떨어지지 않고, 여기서 두 개의 쌍안정 위치에 도달하기 위해 고려된 두 개의 입구 전압 U_s의 크기가 서로서로 최대 20％의 차이가 나는 것인 액정전지.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 실온에서 최대 2·10⁹Ωm, 바람직하게는 최대 10⁹Ωm인 저항 ρ로 이루어진 액정전지.
4. 제 1항 내지 제 3항중 어느 하나의 항에 있어서, 액정층(21)은 전지를 형성하기 위한 빛과 선택성 전기장으로 형성되고, 이런 방식으로 형성된 액정층(21)은, 전지(20)의 형성시, 형성동안, 전기적으로 포화된 상태로 존재하여, 굴절 인덱스 타원면의 회전각 또는 복굴절성 크기 Δn 모두가 AC 전압의 증가로 크게 변화되지 않고 , 여기서 형성된 상태에서 두 개의 쌍안정성 절환 상태는 포화된 절환의 경우에서 관찰된 α보다 적어도 7。 작은 절환각 α를 포함하고, 두 개의 쌍안정성 상태의 복굴절성 크기 Δn은 전기적으로 포화된 액정층의 경우에서 보다 적어도 5％ 작은 것인 액정전지.
5. 제 1항 내지 제 4항중 어느 하나의 항에 있어서, 서로서로 수직으로 배열된 두 개의 편광체(24, 25)로 이루어진 액정전지.
6. 제 1항 내지 제 5항중 어느 하나의 항에 있어서, 액정층(21)은 1 내지 20중량％의 중합된 화합물을 포함한 액정전지.
7. 제 1항 내지 제 6항중 어느 하나의 항에 있어서, 포화된 절환각 α는 50。보다 크고, 바람직하게는 60。보다 큰 액정전지.
8. 제 1항 내지 제 7항중 어느 하나의 항에 있어서, 두 개의 판(22, 23)은 선택적으로 유리 또는 유연성 플라스틱으로 이루어진 액정전지.
9. 비중합된 상태에서 강유전성 액정 화합물을 준비된 전지에 채우고, 이 전지를 중합을 위한 동일한 강도의 빛으로 양면으로부터 조명하고, 대칭성 AV 전압을 중합공정 동안 전지에 적용하는 것인 제 1항 내지 제 8항중 어느 하나의 항에 따른 액정전지의 제조방법.
10. 제 9항에 있어서, 포화 전압의 증폭보다 최대 10％ 적은 증폭과 약 0.1％의 중합반응이 일어나는 시간보다 짧은 기간을 갖는 AC 전압을 이용하는 것으로 이루어진 액정전지의 제조방법.
11. 제 1항 내지 제 8항중 어느 하나의 항에서 청구된 액정전지를 포함한 디스플레이 수단.
12. 제 11항에 있어서, 데이터와 정보를 나타내기 위한 판인 디스플레이 수단.
13. 전지의 판이 유연성 플라스틱으로 구성되는 제 1항 내지 제 8항중 어느 하나의 항에서 청구된 액정전지.
14. 제 13항에 있어서, 카드는 은행 또는 신용카드, 패스 카드인 카드.