KR102639180B1 - 액정 표시 장치 및 이에 포함되는 액정 조성물 - Google Patents

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Abstract

액정 표시 장치는 제1 베이스 기판, 상기 제1 기판에 대향하는 제2 베이스 기판, 상기 제1 및 제2 베이스 기판 중 적어도 어느 하나에 제공된 전극부, 및 상기 제1 베이스 기판 및 상기 제2 베이스 기판 사이에 제공되며 액정 조성물로 이루어진 액정층을 포함하며, 상기 액정 조성물은 시클로펜타디에닐기를 포함하는 액정 화합물을 적어도 한 종 포함한다.

Description

액정 표시 장치 및 이에 포함되는 액정 조성물{LIQUID CRYSTAL DISPLAY AND LIQUID CRYSTAL COMPOSITION COMPRISED THEREOF}
본 발명은 액정 표시 장치 및 이에 포함되는 액정 조성물에 관한 것이다.
일반적으로 액정 표시 장치는 복수 개의 화소 전극들이 구비된 제1 기판, 공통전극이 구비된 제2 기판, 및 상기 제1 및 제2 기판 사이에 구비된 액정층을 포함한다. 상기 액정표시장치는 각각의 상기 화소 전극들 및 상기 공통 전극 사이에 형성된 전계에 따라 액정층의 광의 투과율을 변화시켜 영상을 표시한다. 상기 액정 표시 장치는 각각이 상기 화소 전극을 포함하는 복수 개의 화소를 포함한다.
최근, 액정 표시 장치는 이차원 영상뿐만 아니라, 3차원 영상을 구현하는 방향으로 개발되고 있는 등, 더 많은 영상 정보를 사용자에게 제공할 수 있는 구성이 요구되고 있다. 이에 따라, 빠른 구동 속도를 가지면서도 기존의 액정 표시 장치 대비 신뢰도가 높은 액정 표시 장치가 요구되고 있다.
본 발명은 회전 점도가 낮은 액정 표시 장치 및 이에 포함되는 액정 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치는 제1 베이스 기판, 상기 제1 기판에 대향하는 제2 베이스 기판, 상기 제1 및 제2 베이스 기판 중 적어도 어느 하나에 제공된 전극부, 및 상기 제1 베이스 기판 및 상기 제2 베이스 기판 사이에 제공되며 액정 조성물로 이루어진 액정층을 포함하며, 상기 액정 조성물은 시클로펜타디에닐기를 포함하는 액정 화합물을 적어도 한 종 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 액정 조성물은 하기 화학식 1 내지 3으로 표시되며 시클로펜타디에닐기를 갖는 액정 화합물 중 적어도 한 종 포함한다.
[화학식 1]
[화학식 2]
[화학식 3]
Y는 -H 또는 탄소수 1 내지 10의 알킬이고, 이때, 하나 이상의 -CH2-기는 독립적으로, O 원자들이 서로 직접 연결되지 않는 방식으로 -C=C-, -CH=CH-, -CF2O-, -O-, -CO-O-, -O-CO- 또는 -O-CO-O-로 치환될 수 있으며, 수소 원자는 할로겐으로 치환될 수 있고,
A 및 B는 독립적으로 1,4-시클로헥실렌 또는 1,4-페닐렌이고, A 및 B의 -H는 독립적으로 -F, -Cl, -OCF3, -CF3, -CHF2, -CH2F, 또는 탄소수 1 내지 2의 알킬 또는 알콕시로 치환될 수 있고,
n 및 m은 독립적으로 0 내지 2이고,
X1 내지 X4는 독립적으로 -H, -F, -Cl, 또는 탄소수 1 내지 2의 알킬이고,
La, 및 Lb는 독립적으로 단결합, -C=C-, -COO-, -OCO-, -CF2O-, -OCF2-, -CH2O-, -CO-, -O-, -(CH2)2-, 또는 -CH=CH-이다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 화학식 1 내지 3의 액정 화합물은 전체 액정 조성물 대비 0중량% 초과 40중량% 이하로 함유될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 화학식 1의 액정 화합물은 하기 화학식 1-1로 표시된 액정 화합물 중 적어도 한 종을 포함할 수 있다.
[화학식 1-1]
A, La, 및 Y는 화학식 1에서의 정의와 같다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 화학식 1-1의 액정 화합물은 하기 화학식 1-1-1 내지 화학식 1-1-2로 표시된 액정 화합물 중 적어도 한 종을 포함할 수 있다.
[화학식 1-1-1]
[화학식 1-1-2]
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 액정 조성물은 하기 화학식 4으로 표시된 액정 화합물 중 적어도 한 종을 더 포함할 수 있다.
[화학식 4]
Y1 및 Y2는 독립적으로 수소, -F, -Cl, 또는 탄소수 1 내지 15의 알킬을 나타내고, 이때, 하나 이상의 -CH2-기는 독립적으로, -H는 할로겐으로 치환될 수 있고 O 원자들이 서로 직접 연결되지 않는 방식으로 -C=C-, -CF2O-, -CH=CH-, -CO-, -O-, -CO-O-, -O-CO- 또는 -O-CO-O-로 치환될 수 있으며,
A1, B1, 및 C1는 독립적으로 1,4-시클로헥실렌 또는 1,4-페닐렌이며, A1, B1, 및 C1의 -H는 독립적으로 -F, -Cl, -OCF3, -CF3, -CHF2, -CH2F, 또는 탄소수 1 내지 2의 알킬 또는 알콕시로 치환될 수 있고,
l 및 r은 독립적으로 0 내지 2이고,
Lx 및 LY는 독립적으로 단결합, -C=C-, -COO-, -OCO-, -CF2O-, -OCF2-, -CH2O-, -CO-, -O-, -(CH2)2-, 또는 -CH=CH-이다.
본 발명의 일 실시예에 있어서,
상기 액정 조성물은 양의 유전율 이방성을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 액정층은 트위스티드 TN 모드, IPS 모드, PLS 모드, 또는 FFS 모드 구동될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 낮은 점도를 갖는 액정 조성물과, 상기 액정 조성물을 채용한 액정 표시 장치를 제공한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 개략적인 블럭도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 TN 모드의 액정 표시 장치의 평면도이다.
도 3는 도 2에 도시된 절단선 I-I'에 따라 절단한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 PLS 모드의 액정 표시 장치의 평면도이다.
도 5는 도 4에 도시된 절단선 II-II'에 따라 절단한 단면도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 치환물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.
본 발명은 액정 표시 장치에 사용되는 액정 조성물에 관한 것으로서, 유전율 이방성이 음인 액정 조성물에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 액정 조성물은 시클로펜타디에닐기를 갖는 액정 화합물을 적어도 한 종 이상 포함한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 시클로펜타디에닐기를 갖는 액정 화합물은 하기 화학식 1 내지 3으로 표시될 수 있다.
[화학식 1]
[화학식 2]
[화학식 3]
여기서, Y는 -H 또는 탄소수 1 내지 10의 알킬이고, 이때, 하나 이상의 -CH2-기는 독립적으로, O 원자들이 서로 직접 연결되지 않는 방식으로 -C=C-, -CH=CH-, -CF2O-, -O-, -CO-O-, -O-CO- 또는 -O-CO-O-로 치환될 수 있으며, 수소 원자는 할로겐으로 치환될 수 있고,
A 및 B는 독립적으로 1,4-시클로헥실렌 또는 1,4-페닐렌이고, A 및 B의 -H는 독립적으로 -F, -Cl, -OCF3, -CF3, -CHF2, -CH2F, 또는 탄소수 1 내지 2의 알킬 또는 알콕시로 치환될 수 있고,
n 및 m은 독립적으로 0 내지 2이고,
X1 내지 X4는 독립적으로 -H, -F, -Cl, 또는 탄소수 1 내지 2의 알킬이고,
La, 및 Lb는 독립적으로 단결합, -C=C-, -COO-, -OCO-, -CF2O-, -OCF2-, -CH2O-, -CO-, -O-, -(CH2)2-, 또는 -CH=CH-이다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 시클로펜타디에닐기를 갖는 액정 화합물은 전체 액정 조성물 대비 0중량% 초과 40중량% 이하로 함유될 수 있다. 다시 말해, 상기 화학식 1 내지 3의 액정 화합물은 전체 액정 조성물 대비 0중량% 초과 40중량% 이하로 함유될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 일 실시예에서는 상기 화학식 1 또는 화학식 2 또는 화학식 3으로 표시되는 액정 화합물을 0중량% 초과 40중량% 이하로 포함할 수 있다. 또는 상기 화학식 1과 2로 표시되는 액정 화합물의 합이 0중량% 초과 40중량% 이하이거나, 화학식 1 내지 3으로 표시되는 액정 화합물의 합이 0중량% 초과 40중량% 이하일 수 있다.
상기 화학식 1 내지 3의 액정 화합물이 포함되지 않는 경우는 상기 화학식 1 내지 3의 액정 화합물에 의한 후술한 효과가 나타나지 않으며, 약 40 중량% 초과되는 경우 액정 조성물 전체의 유전율 이방성, 굴절율 이방성, 회전 점도 등을 제어하기 힘들다.
상기 화학식 1 내지 3의 액정 화합물은 치환되거나 치환되지 않은 시클로펜타디에닐기를 가짐으로써 낮은 회전 점도를 유지한다. 상기 시클로펜타디에닐기 내의 이중 결합은 할로겐기나 알킬기로 치환될 수 있는 바, 상기 할로겐기나 알킬기가 존재함으로써 입체 장애(steric hindrance) 효과가 있어 다른 반응성 높은 기능기와 이중 결합의 반응이 추가적으로 억제될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 액정 조성물에 있어서, 상기 액정 화합물의 회전 점도의 감소는 액정 표시 장치에 채용시, 액정 표시 장치의 응답 속도를 증가시킬 수 있다. 상기 액정 분자들이 전계에 의해 변형되는 시간을 상승 시간(rising time)이라고 하고, 상기 변형된 액정 분자들이 원 상태로 복원되는 시간을 하강 시간(falling time; Toff)이라고 하면, 상기 하강 시간과 회전 점도는 다음과 같은 식을 만족한다. 여기서, γ1은 상기 액정 분자들의 회전 점도이고, d는 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이의 간격, 즉 셀 갭이며, K33은 벤딩 탄성 계수를 나타낸다.
[식]
본 발명의 일 실시예에 있어서, 액정 화합물의 회전 점도가 감소하며, 이에 따라 하강 시간이 감소됨으로써 액정 표시 장치의 응답 속도가 증가된다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 화학식 1의 액정 화합물은 하기 화학식 1-1로 표시된 액정 화합물 중 적어도 한 종을 포함할 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에 있어서, 동일한 방식으로 화학식 2 및 화학식 3의 액정 화합물은 다양한 종의 액정 화합물을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 화학식 1의 액정 화합물은 하기 화학식 1-1로 표시된 액정 화합물 중 적어도 한 종을 포함할 수 있다.
[화학식 1-1]
여기서, B, La, 및 Y는 화학식 1에서의 정의와 같다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 화학식 1-1의 액정 화합물은 하기 화학식 1-1-1 내지 화학식 1-1-2로 표시된 액정 화합물 중 적어도 한 종을 포함할 수 있다.
[화학식 1-1-1]
[화학식 1-1-2]
상기 화학식 1-1-1 내지 화학식 1-1-2으로 표시된 액정 화합물은 시클로펜타디에닐기를 가짐으로써 낮은 회전 점도 및 높은 굴절율 이방성을 유지한다. 상기 낮은 회전점도는 시클로펜타디에닐기의 이중 결합에 기인한다고 볼 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 액정 조성물은, 상술한 시클로펜타디에닐기를 갖는 액정 화합물과 함께 하기 화학식 4로 표시된 액정 화합물 중 적어도 한 종을 더 포함할 수 있다.
[화학식 4]
여기서, Y1 및 Y2는 독립적으로 수소, -F, -Cl, 또는 탄소수 1 내지 15의 알킬을 나타내고, 이때, 하나 이상의 -CH2-기는 독립적으로, -H는 할로겐으로 치환될 수 있고 O 원자들이 서로 직접 연결되지 않는 방식으로 -C=C-, -CF2O-, -CH=CH-, -CO-, -O-, -CO-O-, -O-CO- 또는 -O-CO-O-로 치환될 수 있으며,
A1, B1, 및 C1는 독립적으로 1,4-시클로헥실렌 또는 1,4-페닐렌이며, A1, B1, 및 C1의 -H는 독립적으로 -F, -Cl, -OCF3, -CF3, -CHF2, -CH2F, 또는 탄소수 1 내지 2의 알킬 또는 알콕시로 치환될 수 있고,
l 및 r은 독립적으로 0 내지 2이고,
Lx 및 LY는 독립적으로 단결합, -C=C-, -COO-, -OCO-, -CF2O-, -OCF2-, -CH2O-, -CO-, -O-, -(CH2)2-, 또는 -CH=CH-이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 액정 조성물은 양의 유전율 이방성을 갖는다. 개별적인 액정 화합물에 있어서, 일부는 음의 유전율 이방성을 가질 수 있으나, 액정 화합물들의 합인 액정 조성물은 전체적으로 양의 유전율 이방성을 갖는다.
본 발명의 일 실시예에 따른 액정 조성물은 중합되어 배향막을 형성하는 단량체를 더 포함할 수 있다. 상기 단량체는 화학식 5로 표시될 수 있다.
[화학식 5]
여기서, Rp 및 Rq는 독립적으로 중합 반응을 일으키는 1개 내지 6개의 반응기로서, 상기 반응기는 탄소수 1 내지 12의 아크릴레이트기, 메타크릴레이트기, 에폭시기, 옥세탄기, 비닐-에테르기, 또는 스티렌기이며,
L1 내지 L3는 독립적으로 단결합, 또는 탄소수 1 이나 2의 에테르, 카르보닐, 또는 카르복실이며,
o는 1 또는 2이다.
상기 액정 조성물은 액정 화합물 외에도 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적으로 사용하는 다양한 첨가제를 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 액정 조성물은 산화 방지제를 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 액정 조성물은 안정제를 더 포함할 수 있다. 이러한 안정제로는 다양한 물질이 사용될 수 있으며, 예를 들어, Hals (Hindered amine light stabilizer) 계열 안정제를 사용할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상술한 액정 조성물은 액정 표시 장치에 채용될 수 있다. 액정 표시 장치는 적용 방식(mode)에 따라 TN(Twist nematic), STN(Super-twisted nematic), OCB(optically compensated bend), IPS(In-plane switching), FFS(Fringe field switching) 등이 있으며, 이 중, IPS, PLS, FFS 모드는 수평으로 전계가 인가되는 방식이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 조성물은 상술한 모드에 적용이 가능하며, 특히, 상기 수평 전계 모드에 적절하게 적용될 수 있다. 수평 전계 모드의 경우, 액정의 탄성계수 중 제일 작은 꼬임 탄성계수(twist elastic constant)를 사용하므로 응답 시간이 수직 전계 모드(TN, STN, OCB)에 비해 느리기 때문에, 액정 조성물의 물성으로서, 수직 전계 모드에 비해 낮은 회전점도가 요구되는 바, 상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 조성물은 상기 낮은 회전 점도를 만족한다. 이를 도면과 함께 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 개략적인 블럭도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치는 표시 패널(PNL), 타이밍 컨트롤러(TC), 게이트 드라이버(GDV), 및 데이터 드라이버(DDV)를 포함한다.
상기 표시 패널(PNL)은 제1 기판, 제2 기판, 및 두 기판 사이에 배치된 액정층을 포함하는 액정 패널일 수 있다.
상기 표시 패널(PNL)은 제1 방향(D1; 예를 들어 행 방향)으로 연장되는 복수의 게이트 라인들(GL1∼GLm)과 상기 제1 방향(D1)에 교차하는 제2 방향(D2; 예를 들어 열 방향)으로 연장되는 복수의 데이터 라인들(DL1∼DLn)을 포함한다. 상기 표시 패널(PNL)은 다수의 화소(PX)을 포함할 수 있다. 상기 다수의 화소(PX)은 상기 제1 방향(D1) 및 상기 제2 방향(D2)으로 배열될 수 있다.
상기 타이밍 컨트롤러(TC)는 외부의 그래픽 제어부(도시하지 않음)로부터 영상 데이터(RGB) 및 제어 신호를 수신한다. 상기 제어 신호는 프레임 구별 신호인 수직 동기 신호(Vsync), 행 구별 신호인 수평 동기 신호(Hsync), 데이터가 들어오는 구역을 표시하기 위해 데이터가 출력되는 구간 동안만 하이(HIGH) 레벨인 데이터 인에이블 신호(DES) 및 메인 클록 신호(MCLK)를 포함할 수 있다.
상기 타이밍 컨트롤러(TC)는 상기 영상 데이터(RGB)를 상기 데이터 드라이버(DDV)의 사양에 맞도록 변환하고, 변환된 영상 데이터(DATA)를 상기 데이터 드라이버(DDV)에 출력한다. 상기 타이밍 컨트롤러(TC)는 상기 제어 신호에 근거하여 게이트 제어 신호(GS1) 및 데이터 제어 신호(DS1)를 생성한다. 상기 타이밍 컨트롤러(TC)는 상기 게이트 제어 신호(GS1)를 상기 게이트 드라이버(GDV)에 출력하고, 상기 데이터 제어 신호(DS1)를 상기 데이터 드라이버(DDV)에 출력한다. 상기 게이트 제어 신호(GS1)는 상기 게이트 드라이버(GDV)를 구동하기 위한 신호이고, 상기 데이터 제어 신호(DS1)는 상기 데이터 드라이버(DDV)를 구동하기 위한 신호이다.
상기 게이트 드라이버(GDV)는 상기 게이트 제어 신호(GS1)에 기초하여 게이트 신호를 생성하고, 상기 게이트 신호를 상기 게이트 라인들(GL1~GLm)에 출력한다. 상기 게이트 제어 신호(GS1)은 주사 시작을 지시하는 주사 시작 신호와 게이트 온 전압의 출력 주기를 제어하는 적어도 하나의 클록 신호, 및 게이트 온 전압의 지속 시간을 한정하는 출력 인에이블 신호 등을 포함할 수 있다.
상기 데이터 드라이버(DDV)는 상기 데이터 제어 신호(DS1)에 기초하여 상기 영상 데이터(DATA)에 따른 계조 전압을 생성하고, 이를 데이터 전압으로 상기 데이터 라인들(DL1~DLn)에 출력한다. 상기 데이터 전압은 공통 전압에 대하여 양의 값을 갖는 정극성 데이터 전압과 음의 값을 갖는 부극성 데이터 전압을 포함할 수 있다. 상기 데이터 제어 신호(DS1)은 영상 데이터(DATA)가 상기 데이터 드라이버(DDV)로 전송되는 것의 시작을 알리는 수평 시작 신호, 상기 데이터 라인들(DL1~DLn)에 데이터 전압을 인가하라는 로드 신호, 및 공통 전압에 대해 데이터 전압의 극성을 반전시키는 반전 신호 등을 포함할 수 있다.
상기 타이밍 컨트롤러(TC), 상기 게이트 드라이버(GDV), 및 상기 데이터 드라이버(DDV) 각각은 적어도 하나의 집적 회로 칩의 형태로 상기 표시 패널(PNL)에 직접 장착되거나, 가요성 인쇄회로기판(flexible printed circuit board) 위에 장착되어 TCP(tape carrier package)의 형태로 상기 표시 패널(PNL)에 부착되거나, 별도의 인쇄회로기판(printed circuit board) 위에 장착될 수 있다. 이와는 달리, 상기 게이트 드라이버(GDV) 및 상기 데이터 드라이버(DDV) 중 적어도 하나는 상기 게이트 라인들(GL1~GLm), 상기 데이터 라인들(DL1~DLn), 및 상기 트랜지스터와 함께 상기 표시 패널(PNL)에 집적될 수도 있다. 또한, 상기 타이밍 컨트롤러(TC), 상기 게이트 드라이버(GDV), 및 상기 데이터 드라이버(DDV)는 단일 칩으로 집적될 수 있다.
도 1에 도시된 액정 표시 장치는 다양한 형태로 구현될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 TN 모드의 액정 표시 장치의 평면도이고, 도 3는 도 2에 도시된 절단선 I-I'에 따라 절단한 단면도이다. 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 PLS 모드의 액정 표시 장치의 평면도이고, 도 5는 도 4에 도시된 절단선 II-II'에 따라 절단한 단면도이다.
먼저, 도 2 및 도 3를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치는 제1 기판(SUB1), 상기 제1 기판(SUB1)에 대향하는 제2 기판(SUB2), 및 상기 제1 기판(SUB1)과 상기 제2 기판(SUB2) 사이에 제공된 액정층(LC)을 포함한다.
상기 제1 기판(SUB1)은 제1 베이스 기판(BS1), 상기 제1 베이스 기판(BS1) 상에 제공된 배선부, 상기 배선부에 연결된 복수의 화소(PX), 상기 화소들(PX) 상에 제공된 제1 배향막(ALN1)을 포함한다.
상기 화소(PX)은 순차적으로 배열된 데이터 라인들 중 대응하는 데이터 라인 및 서로 인접한 게이트 라인들 중 대응하는 게이트 라인에 연결된다. 본 실시예에서는 설명의 편의상, 하나의 화소가 연결된 게이트 라인을 게이트 라인(GL)으로, 상기 화소가 연결된 데이터 라인을 데이터 라인(DL)으로 지칭하여 설명한다.
상기 화소(PX)는 트랜지스터(TR)에 연결되고, 상기 트랜지스터(TR)는 상기 게이트 라인(GL)과 상기 데이터 라인(DL)에 연결된다.
제1 베이스 기판(BS1)은 대략 사각 형상을 가지며 투명 절연 물질로 이루어진다.
상기 배선부는 게이트 라인(GL) 및 데이터 라인(DL)을 포함한다.
상기 게이트 라인(GL)은 상기 제1 베이스 기판(BS1) 상에 제1 방향(D1)으로 연장되어 형성된다.
상기 게이트 라인(GL)이 형성된 상기 제1 베이스 기판(BS1) 상에는 게이트 절연막(GI)이 제공된다. 상기 게이트 절연막(GI)은 절연 물질로 이루어질 수 있는 바, 예를 들어, 실리콘 질화물이나, 실리콘 산화물을 포함할 수 있다.
상기 데이터 라인(DL)은 상기 게이트 라인(GL)과 상기 게이트 절연막(GI)을 사이에 두고 상기 제1 방향(D1)에 교차하는 제2 방향(D2)으로 연장되어 제공된다.
상기 트랜지스터(TR)은 상기 게이트 라인(GL)과 상기 데이터 라인(DL)에 연결된다. 도 1을 참조하면, 전체 화소들(PX)에 있어서 상기 게이트 라인들과 상기 데이터 라인들 및 트랜지스터들은 각각 복수 개로 제공되는 바, 각 트랜지스터는 복수 개의 게이트 라인들 중 대응하는 하나와 복수 개의 데이터 라인들 중 대응하는 하나에 연결된다. 상기 트랜지스터(TR)는 게이트 전극(GE), 반도체 패턴(SM), 소스 전극(SE), 및 드레인 전극(DE)을 포함한다.
상기 게이트 전극(GE)은 상기 게이트 라인(GL)으로부터 돌출되거나 상기 게이트 라인(GL)의 일부 영역 상에 제공될 수 있다.
상기 게이트 전극(GE)은 금속으로 이루어질 수 있다. 상기 게이트 전극(GE)은 니켈, 크롬, 몰리브덴, 알루미늄, 티타늄, 구리, 텅스텐, 및 이들을 포함하는 합금으로 이루어질 수 있다. 상기 상기 게이트 전극(GE)은 상기 금속을 이용한 단일막 또는 다중막으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 상기 게이트 전극(GE)은 몰리브덴, 알루미늄, 및 몰리브덴이 순차적으로 적층된 삼중막이거나, 티타늄과 구리가 순차적으로 적층된 이중막일 수 있다. 또는 티타늄과 구리의 합금으로 된 단일막일 수 있다.
상기 반도체 패턴(SM)은 상기 게이트 절연막(GI)상에 제공된다. 상기 반도체층(SM)은 게이트 절연막(GI)을 사이에 두고 상기 게이트 전극(GE) 상에 제공된다. 상기 반도체 패턴(SM)은 일부 영역이 상기 게이트 전극(GE)과 중첩된다. 상기 반도체 패턴(SM)은 도핑 또는 비도핑된 실리콘 박막 또는 실리콘 박막으로 이루어질 수 있다. 상기 실리콘 박막은 비정질 또는 결정질일 수 있다. 상기 반도체 패턴(SM)은 결정질 또는 비정질 산화물 반도체 박막으로 이루어질 수 있다.
상기 소스 전극(SE)은 상기 데이터 라인(DL)에서 분지되어 제공된다. 상기 소스 전극(SE)은 반도체 패턴(SM) 상에 형성되며 일부 영역이 상기 게이트 전극(GE)과 중첩한다.
상기 드레인 전극(DE)은 상기 반도체 패턴(SM)을 사이에 두고 상기 소스 전극(SE)으로부터 이격되어 제공된다. 상기 드레인 전극(DE)은 상기 반도체 패턴(SM) 상에 형성되며 일부 영역이 상기 게이트 전극(GE)과 중첩하도록 제공된다.
상기 소스 전극(SE)과 상기 드레인 전극(DE)은 니켈, 크롬, 몰리브덴, 알루미늄, 티타늄, 구리, 텅스텐, 및 이들을 포함하는 합금으로 이루어질 수 있다. 상기 소스 전극(SE)과 상기 드레인 전극(DE)은 상기 금속을 이용한 단일막 또는 다중막으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 소스 전극(SE)과 상기 드레인 전극(DE)은 티타늄과 구리가 순차적으로 적층된 이중막일 수 있다. 또는 티타늄과 구리의 합금으로 이루어진 단일막일 수 있다.
상기 소스 전극(SE)과 상기 드레인 전극(DE)이 서로 이격됨으로써, 상기 소스 전극(SE)과 상기 드레인 전극(DE) 사이의 상기 반도체 패턴(SM)의 상면이 노출된다. 상기 소스 전극(SE)과 상기 드레인 전극(DE) 사이의 상기 반도체 패턴(SM)은 상기 게이트 전극(GE)의 전압 인가 여부에 따라 상기 소스 전극(SE)과 상기 드레인 전극(DE) 사이에서 전도 채널(conductive channel)을 이룬다.
상기 소스 전극(SE)과 상기 드레인 전극(DE) 상에는 보호막(PSV)이 제공된다. 상기 보호막(PSV)은 상기 소스 전극(SE), 상기 드레인 전극(DE), 상기 채널부, 및 상기 게이트 절연막(GI)을 커버하며, 상기 드레인 전극(DE)의 일부를 노출하는 콘택홀(CH)을 갖는다. 상기 보호막(PSV)은 예를 들어, 실리콘 질화물이나, 실리콘 산화물을 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 보호막(PSV)이 단일 층으로 형성된 것이 도시되었으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 보호막(PSV)과 같은 절연막은 다중층으로 형성될 수 있다.
상기 화소 전극(PE)은 상기 보호막(PSV)에 형성된 상기 콘택홀(CH)을 통해 상기 드레인 전극(DE)에 연결된다.
상기 화소 전극(PE)은 투명한 도전성 물질로 형성될 수 있다. 특히, 상기 화소 전극(PE)은 투명 도전성 산화물(Transparent Conductive Oxide)로 형성된다. 상기 투명 도전성 산화물은 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), ITZO(indium tin zinc oxide) 등이 있다.
상기 제1 배향막(ALN1)은 상기 화소 전극(PE) 상에 제공되어 액정층(LC)의 액정 분자들을 배향시킨다. 상기 제1 배향막(ALN1)은 상술한 화학식 5로 표시된 단량체가 중합된 고분자로 이루어질 수 있다. 상기 화학식 5의 단량체는 중합 반응을 일으키는 1개 내지 6개의 반응기를 말단기로 가지며, 상기 반응기에 의해 중합 반응이 일어난다. 상기 반응기는 탄소수 1 내지 12의 아크릴레이트기, 메타크릴레이트기, 에폭시기, 옥세탄기, 비닐-에테르기, 또는 스티렌기일 수 있으며, 그 외, 중합을 일으키는 다른 반응기가 사용될 수도 있다.
상기 제2 기판(SUB2)은 제2 베이스 기판(BS2), 컬러 필터(CF), 블랙 매트릭스(BM), 공통 전극(CE), 및 제2 배향막(ALN2)을 포함한다.
상기 컬러 필터(CF)는 상기 제2 베이스 기판(BS2) 상에 각 화소(PX)에 대응하여 제공될 수 있다. 각 컬러 필터(CF)는 레드, 그린, 및 블루를 나타낼 수 있다. 한편, 이에 제한되는 것은 아니고, 화이트, 옐로우, 시안, 마젠타 등 다양한 색상을 표시할 수 있다.
상기 블랙 매트릭스(BM)는 상기 컬러 필터들(CF) 사이 또는 상기 컬러 필터(CF)를 둘러싸며, 인접한 화소들 사이에서 상기 액정층(LC)을 투과하는 광을 차단한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 컬러 필터(CF) 및 블랙 매트릭스(BM)가 상기 제2 기판(SUB2)에 제공된 것이 도시되었으나, 상기 컬러 필터(CF) 및/또는 블랙 매트릭스(BM)의 위치는 이에 한정되는 것은 아니며, 다른 실시예에서는 상기 제1 기판(SUB1) 상에 제공될 수 있다.
상기 공통 전극(CE)은 컬러 필터(CF) 및 블랙 매트릭스(BM) 상에 형성되며, 상기 화소 전극(PE) 함께 전계를 형성함으로써 상기 액정층(LC)을 구동한다. 상기 공통 전극(CE)은 투명 도전성 물질로 형성될 수 있다. 상기 공통 전극(CE)은 상기 공통 전극(CE)은 예를 들어, ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), ITZO(indium tin zinc oxide) 등의 도전성 금속 산화물로 형성될 수 있다.
상기 제2 배향막(ALN2)은 상기 공통 전극(CE) 상에 형성된다. 상기 제2 배향막(ALN2)은 상기 공통 전극(CE) 상에 제공되어 상기 액정층의 액정 분자들을 배향시킨다.
상기 제2 배향막(ALN2)은 상술한 화학식 5로 표시된 단량체가 중합된 고분자로 이루어질 수 있다. 상기 화학식 5의 단량체는 중합 반응을 일으키는 1개 내지 6개의 반응기를 말단기로 가지며, 상기 반응기에 의해 중합 반응이 일어난다. 상기 반응기는 탄소수 1 내지 12의 아크릴레이트기, 메타크릴레이트기, 에폭시기, 옥세탄기, 비닐-에테르기, 또는 스티렌기일 수 있으며, 그 외, 중합을 일으키는 다른 반응기가 사용될 수도 있다.
상기 제1 기판(SUB1)과 상기 제2 기판(SUB2) 사이에는 액정 조성물로 이루어진 상기 액정층(LC)이 제공된다. 즉, 상기 액정층(LC)은 상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 조성물을 포함한다.
상기 액정 표시 장치에 있어서, 상기 게이트 라인(GL)에 게이트 신호가 인가되면, 상기 박막 트랜지스터가 턴-온된다. 따라서, 상기 데이터 라인(DL)으로 인가된 상기 데이터 신호는 상기 박막 트랜지스터를 통해 상기 화소 전극 (PE)으로 인가된다. 상기 박막 트랜지스터가 온 상태가 되어 화소 전극(PE)에 데이터 신호가 인가되면, 상기 화소 전극(PE)과 상기 공통 전극(CE) 사이에 전계가 형성된다. 상기 공통 전극(CE)과 상기 화소 전극(PE)에 인가되는 전압의 차이에 의해 생성된 전계에 의해 상기 액정 분자들이 구동된다. 이에 따라, 상기 액정층(LC)을 투과하는 광량이 변화되어 영상이 표시된다.
다음으로, 도 4 및 도 5를 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치를 설명한다. 이하에서는 설명의 중복을 피하기 위해 상술한 내용과 다른 부분을 위주로 설명하며 설명되지 않은 부분은 상술한 실시예에 따른다.
도 4와 도 5을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치는 제1 기판(SUB1), 상기 제1 기판(SUB1)에 대향하는 제2 기판(SUB2), 및 상기 제1 기판(SUB1)과 상기 제2 기판(SUB2) 사이에 제공된 액정층(LC)을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치는 화소 전극(PE)과 공통 전극(CE)이 동일한 기판, 예를 들어, 제1 기판(SUB1)에 제공되는 바, 상기 제1 기판(SUB1)은 제1 베이스 기판(BS1), 상기 제1 베이스 기판(BS1) 상에 제공된 배선부, 상기 배선부에 연결된 복수의 화소(PX), 상기 제1 베이스 기판(BS1) 상에 제공된 공통 전극(CE), 상기 화소들(PX) 상에 제공된 제1 배향막(ALN1)을 포함한다.
상기 화소(PX)는 트랜지스터(TR)에 연결되고, 상기 트랜지스터(TR)는 상기 게이트 라인(GL)과 상기 데이터 라인(DL)에 연결된다.
상기 트랜지스터(TR)은 상기 게이트 라인(GL)과 상기 데이터 라인(DL)에 연결된다. 상기 트랜지스터(TR)는 게이트 전극(GE), 반도체 패턴(SM), 소스 전극(SE), 및 드레인 전극(DE)을 포함한다.
상기 소스 전극(SE)과 상기 드레인 전극(DE) 상에는 층간막(IL)이 제공된다. 상기 층간막(IL)은 유기 또는 무기 절연성 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 실리콘 질화물이나, 실리콘 산화물을 포함할 수 있다.
상기 층간막(IL) 상에는 보호막(PSV)이 제공된다. 상기 보호막(PSV)은 예를 들어, 실리콘 질화물이나, 실리콘 산화물을 포함할 수 있다.
상기 층간막(IL) 및 상기 보호막(PSV)에는 상기 드레인 전극(DE)의 상면의 일부를 노출하는 콘택홀(CH)이 제공된다.
상기 화소 전극(PE)은 상기 보호막(PSV) 상에 제공되며, 상기 콘택홀(CH)을 통해 상기 드레인 전극(DE)에 연결된다. 상기 화소 전극(PE)은 복수의 가지들을 가질 수 있다. 상기 가지들은 서로 일정 간격 이격될 수 있으며, 상기 공통 전극(CE)과 함께 전계를 형성할 수 있다. 상기 가지들의 형상은 이에 한정되는 것은 아니며, 다양한 형상으로 제공될 수 있다.
상기 공통 전극(CE)은 상기 층간막(IL)과 상기 보호막(PSV) 사이에 제공될 수 있다. 상기 공통 전극(CE)은 화소 영역들이 전부 커버되도록 통판으로 형성될 수 있다. 상기 공통 전극(CE)의 형상은 이에 한정되는 것은 아니며, 서로 인접한 화소 영역들에서 서로 연결되어 동일한 공통 전압이 인가될 수 있다면 다른 형상으로 제공될 수 있다. 여기서, 상기 콘택홀(CH)이 제공되는 영역에 상기 공통 전극(CE)이 제거된 개구부를 가지며, 상기 공통 전극(CE)과 상기 화소 전극(PE)은 상기 보호막(PSV)을 사이에 두고 절연된다. 상기 공통 전극(CE)과 상기 화소 전극(PE) 및 상기 보호막(PSV)은 각 화소의 스토리지 커패시터(Cst)를 형성한다.
상기 화소 전극(PE)과 상기 공통 전극(CE)은 투명한 도전성 물질로 형성될 수 있다.
상기 제2 기판(SUB2)은 상기 제1 기판(SUB1)에 대향하여 구비된다. 상기 제2 기판(SUB2)은 제2 베이스 기판(BS2), 컬러 필터 (CF), 블랙 매트릭스(BM), 및 제2 배향막(ALN2)를 포함할 있다.
상기 액정층(LC)는 상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 조성물을 포함한다.
본 실시예에 있어서, 상기 공통 전극이 통판으로, 상기 화소 전극이 가지들을 가지며 상기 액정 표시 장치는 PLS(plane-to-line switching) 모드로 구동될 수 있다. 그러나, 상기 화소 전극이나 공통 전극의 형상 및 이의 구동 모드는 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 공통 전극에도 복수의 가지들이 형성될 수 있다. 이 경우, 상기 화소 전극의 가지들은 상기 공통 전극의 가지들과 평면상에서 서로 교번하여 배치되어 IPS(in plane switching) 모드로 동작할 수 있다. 또한 본 발명의 개념에 반하지 않는 이상, 상기 액정 표시 장치의 구조는 상기 PLS 모드나 IPS 모드를 제외한 다른 모드를 가질 수 있음은 물론이다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따르면 하나의 화소에 두 개의 게이트 라인과 하나의 데이터 라인이 연결될 수 있으며, 또 다른 실시예에서는 하나의 화소에 하나의 게이트 라인과 두 개의 데이터 라인이 연결될 수도 있다. 또는 하나의 화소가 서로 다른 두 개의 전압이 인가되는 두 개의 서브 화소를 가질 수 있다. 이 경우, 하나의 서브 화소에는 하이 전압이, 남은 하나의 서브 화소에는 로우 전압이 인가될 수 있다. 또한, 본 발명의 다른 실시예에서는 상기 화소 내의 각 구성요소, 예를 들어 게이트 전극, 소스 전극, 및 드레인 전극 등이 도시된 것과 다른 구조로 배치될 수 있음은 물론이다.
[ 실시예 ]
1. 액정 화합물 물성 1
비교예 1, 비교예 2, 및 실시예 1의 액정 화합물들의 시뮬레이션 물성 값은 표 1과 같다.
액정 화합물 Tni(℃) Δn Δε γ1 (mPa·s)
비교예 1 74 0.075 9.7 160
비교예 2 99 0.07 9.8 184
실시예 1 69.4 0.154 10.32 86.8
비교예 1, 비교예 2, 및 실시예 1의 액정 화합물들은 각각 하기 화학식 6 내지 화학식 8로 표시된 액정 화합물들이다. 여기서, 화학식 8의 액정 화합물은 화학식 1-1-1의 액정 화합물과 동일한 액정 화합물이다.
[화학식 6]
[화학식 7]
[화학식 8]
비교예 1 및 비교예 2의 유전율 이방성은 각각 9.7과 9.8이며, 실시예 1의 유전율 이방성은 10.32인 바, 비교예 1, 비교예 2, 및 실시예 1의 유전율 이방성은 실질적으로 동등한 수준으로 판단되었다.
이에 더해, 비교예 1, 비교예 2, 및 실시예 1에 있어서, 굴절률 이방성과 네마틱상-등방상 전이 온도는 실질적으로 동등한 수준으로 확인되었다.
그러나, 회전 점도의 경우, 비교예 1과 비교예 2는 각각 160 mPa·s 및 184 mPa·s이나, 실시예 1은 86.8 mPa·s였다. 이를 통해, 실시예 1의 액정 화합물은 비교예 1 및 비교예 2 대비 현저하게 낮은 회전 점도를 나타낸다는 것을 확인할 수 있다.
2. 액정 화합물 물성 2
비교예 3, 비교예 4, 및 실시예 2의 액정 화합물들의 시뮬레이션 물성 값은 표 2과 같다.
액정 화합물 Tni(℃) Δn Δε γ1 (mPa·s)
비교예 1 91 0.14 14.73 158
비교예 2 195 0.152 15.0 290
실시예 2 53.8 0.216 15.29 65
비교예 3, 비교예 4, 및 실시예 2의 액정 화합물들은 각각 하기 화학식 9 내지 화학식 11로 표시된 액정 화합물들이다. 여기서 화학식 11의 액정 화합물은 화학식 1-1-2의 액정 화합물과 동일한 액정 화합물이다.
[화학식 9]
[화학식 10]
[화학식 11]
비교예 3 및 비교예 4의 유전율 이방성은 각각 14.73과 15.0이며, 실시예 2의 유전율 이방성은 15.29인 바, 비교예 3, 비교예 4, 및 실시예 2의 유전율 이방성은 실질적으로 동등한 수준으로 판단되었다.
이에 더해, 비교예 3, 비교예 4, 및 실시예 2에 있어서, 굴절률 이방성과 네마틱상-등방상 전이 온도는 실질적으로 동등한 수준으로 확인되었다.
그러나, 회전 점도의 경우, 비교예 3과 비교예 4는 각각 158 mPa·s 및 290 mPa·s이나, 실시예 2은 65 mPa·s였다. 이를 통해, 실시예 2의 액정 화합물은 비교예 3 및 비교예 4 대비 현저하게 낮은 회전 점도를 나타낸다는 것을 확인할 수 있다.
3. 액정 조성물 물성 1
(1) 비교예 5
하기한 함량으로 액정 화합물을 혼합하여, 비교예 5에 따른 액정 조성물을 제조한 후, 액정 조성물의 물성 값을 시뮬레이션으로 얻은 바, 상기 물성 값은 표 3에 나타내었다.
액정 화합물 함량(중량%)
21
10
17
5
20
11
16
Tni(℃) 0.107
Δn 9.6
Δε 119
γ1 (mPa·s) 88.7
K33 16.15
(2) 실시예 3
하기한 함량으로 액정 화합물을 혼합하여, 실시예 3에 따른 액정 조성물을 제조한 후, 액정 조성물의 물성 값을 시뮬레이션으로 얻은 바, 상기 물성 값은 표 4에 나타내었다.
액정 화합물 함량(중량%)
21
10
17
5
6
16
25
Tni(℃) 0.124
Δn 9.3
Δε 112
γ1 (mPa·s) 84.9
K33 16.54
(3) 실시예 4
하기한 함량으로 액정 화합물을 혼합하여, 실시예 4에 따른 액정 조성물을 제조한 후, 액정 조성물의 물성 값을 시뮬레이션으로 얻은 바, 상기 물성 값은 표 5에 나타내었다.
액정 화합물 함량(중량%)
21
10
17
2
20
11
19
Tni(℃) 0.122
Δn 9.8
Δε 110
γ1 (mPa·s) 85.3
K33 16.23
(4) 실시예 5
하기한 함량으로 액정 화합물을 혼합하여, 실시예 5에 따른 액정 조성물을 제조한 후, 액정 조성물의 물성 값을 시뮬레이션으로 얻은 바, 상기 물성 값은 표 6에 나타내었다.
액정 화합물 함량(중량%)
21
10
17
3
4
6
20
19
Tni(℃) 0.136
Δn 9.8
Δε 107
γ1 (mPa·s) 81.7
K33 16.16
(5) 평가
상기한 바와 같이, 비교예 5의 액정 조성물은 시클로펜타디에닐계 액정 화합물을 포함하지 않은 액정 조성물이며, 실시예 3 내지 실시예 5의 액정 조성물은 본 발명의 일 실시예에 따른 1종 또는 2종의 시클로펜타디에닐계 액정 화합물을 포함한 액정 조성물이다.
비교예 5 및 실시예 3 내지 실시예 5의 액정 조성물은 모두 동등한 수준의 네마틱상-등방상 전이 온도, 유전율 이방성, 및 벤딩 탄성 계수를 나타내었다.
비교예 5 및 실시예 3 내지 실시예 5의 액정 조성물은 크게 보면 동등한 수준의 굴절률 이방성을 가진다고 볼 수 있으나, 비교예 5 대비, 실시예 3 내지 실시예 5의 굴절률 이방성이 더 컸다. 이에 따라, 실시예 3 내지 실시예 5의 경우, 비교예 5보다 더 작은 셀 갭으로 액정 표시 장치의 제조가 가능하다. 셀 갭의 감소는 액정 표시 장치의 응답 속도를 증가시킬 수 있는 바, 본 발명의 실시예들에 따르면 셀 갭 감소는 물론 응답 속도의 증가가 가능하다.
비교예 5의 회전 점도는 119 mPa·s임에 비해, 실시예 3 내지 실시예 5의 회전 점도는 각각 112 mPa·s, 110 mPa·s, 107 mPa·s로서, 비교예 5 대비 더 작은 값을 나타내었다. 실시예 3의 경우는 비교예 5 대비 94.1%의 회전 점도를 나타내었으며, 실시예 4의 경우는 92.4%, 실시예 5의 경우 89.9%의 회전 점도를 나타내었다. 다시 말해, 실시예 3 내지 실시예 5는 비교예 5 대비 회전 점도가 약 10% 가량 감소되었다.
4. 액정 조성물 물성 2
(1) 비교예 6
하기한 함량으로 액정 화합물을 혼합하여, 비교예 6에 따른 액정 조성물을 제조한 후, 액정 조성물의 물성 값을 시뮬레이션으로 얻은 바, 상기 물성 값은 표 7에 나타내었다.
액정 화합물 함량(중량%)
30
2
10
12
14
11
21
Tni(℃) 85.4
Δn 0.11
Δε 7.4
γ1 (mPa·s) 107
(2) 실시예 6
하기한 함량으로 액정 화합물을 혼합하여, 실시예 6에 따른 액정 조성물을 제조한 후, 액정 조성물의 물성 값을 시뮬레이션으로 얻은 바, 상기 물성 값은 표 8에 나타내었다.
액정 화합물 함량(중량%)
32
2
10
12
14
5
25
Tni(℃) 82.2
Δn 0.125
Δε 7
γ1 (mPa·s) 102
(3) 실시예 7
하기한 함량으로 액정 화합물을 혼합하여, 실시예 7에 따른 액정 조성물을 제조한 후, 액정 조성물의 물성 값을 시뮬레이션으로 얻은 바, 상기 물성 값은 표 9에 나타내었다.
액정 화합물 함량(중량%)
32
2
10
14
11
21
10
Tni(℃) 85.2
Δn 0.117
Δε 7.2
γ1 (mPa·s) 103
(4) 실시예 8
하기한 함량으로 액정 화합물을 혼합하여, 실시예 8에 따른 액정 조성물을 제조한 후, 액정 조성물의 물성 값을 시뮬레이션으로 얻은 바, 상기 물성 값은 표 10에 나타내었다.
액정 화합물 함량(중량%)
35
2
10
14
4
3
20
12
Tni(℃) 82.2
Δn 0.129
Δε 6.9
γ1 (mPa·s) 98
(5) 평가
상기한 바와 같이, 비교예 6의 액정 조성물은 시클로펜타디에닐계 액정 화합물을 포함하지 않은 액정 조성물이며, 실시예 6 내지 실시예 8의 액정 조성물은 본 발명의 일 실시예에 따른 1종 또는 2종의 시클로펜타디에닐계 액정 화합물을 포함한 액정 조성물이다.
비교예 6, 및 실시예 6 내지 실시예 8의 액정 조성물은 모두 동등한 수준의 네마틱상-등방상 전이 온도, 유전율 이방성, 및 벤딩 탄성 계수를 나타내었다.
비교예 6 및 실시예 6 내지 실시예 8의 액정 조성물은 크게 보면 동등한 수준의 굴절률 이방성을 가진다고 볼 수 있으나, 0.11의 굴절률 이방성을 갖는 비교예 6 대비, 실시예 5 내지 실시예 8의 굴절률 이방성이 각각 0.125, 0.117, 및 0.129로서 더 큰 값을 나타내었다. 이에 따라, 실시예 6 내지 실시예 8의 경우, 비교예 6보다 더 작은 셀 갭으로 액정 표시 장치의 제조가 가능하다. 셀 갭의 감소는 액정 표시 장치의 응답 속도를 증가시킬 수 있는 바, 본 발명의 실시예들에 따르면 셀 갭 감소는 물론 응답 속도의 증가가 가능하다.
비교예 6의 회전 점도는 107 mPa·s임에 비해, 실시예 6 내지 실시예 8의 회전 점도는 각각 102 mPa·s, 103 mPa·s, 98 mPa·s로서, 비교예 6 대비 더 작은 값을 나타내었다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술 분야에 통상의 지식을 갖는 자라면, 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
GL1, GL2, ..., GLm : 게이트 라인
DL1, DL2, ..., DLn : 데이터 라인
PX : 화소
PE : 화소 전극
CE : 공통 전극
LC : 액정층

Claims (14)

  1. 제1 베이스 기판;
    상기 제1 기판에 대향하는 제2 베이스 기판;
    상기 제1 및 제2 베이스 기판 중 적어도 어느 하나에 제공된 전극부; 및
    상기 제1 베이스 기판 및 상기 제2 베이스 기판 사이에 제공되며 액정 조성물로 이루어진 액정층을 포함하며,
    상기 액정 조성물은 하기 화학식 1-1로 표시된 액정 화합물을 포함하거나, 하기 화학식 2 및 화학식 3으로 표시된 액정 화합물 중 적어도 한 종과 상기 화학식 1-1로 표시된 액정 화합물의 조합을 포함하는 액정 표시 장치.
    [화학식 1-1]

    [화학식 2]

    [화학식 3]

    Y는 -H 또는 탄소수 1 내지 10의 알킬이고, 이때, 하나 이상의 -CH2-기는 독립적으로, O 원자들이 서로 직접 연결되지 않는 방식으로 -C≡C-, -CH=CH-, -CF2O-, -O-, -CO-O-, -O-CO- 또는 -O-CO-O-로 치환될 수 있으며, 수소 원자는 할로겐으로 치환될 수 있고,
    A 및 B는 독립적으로 1,4-시클로헥실렌 또는 1,4-페닐렌이고, A 및 B의 -H는 독립적으로 -F, -Cl, -OCF3, -CF3, -CHF2, -CH2F, 또는 탄소수 1 내지 2의 알킬 또는 알콕시로 치환될 수 있고,
    n 및 m은 독립적으로 0 내지 2이고,
    X1 내지 X4는 독립적으로 -H, -F, -Cl, 또는 탄소수 1 내지 2의 알킬이고,
    La, 및 Lb는 독립적으로 단결합, -C≡C-, -COO-, -OCO-, -CF2O-, -OCF2-, -CH2O-, -CO-, -O-, -(CH2)2-, 또는 -CH=CH-이다.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 화학식 1-1 내지 3의 액정 화합물은 전체 액정 조성물 대비 0중량% 초과 40중량% 이하로 함유되는 액정 표시 장치.
  3. 삭제
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 화학식 1-1의 액정 화합물은 하기 화학식 1-1-1 내지 화학식 1-1-2로 표시된 액정 화합물 중 적어도 한 종을 포함하는 액정 표시 장치.
    [화학식 1-1-1]

    [화학식 1-1-2]
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 액정 조성물은 하기 화학식 4으로 표시된 액정 화합물 중 적어도 한 종을 더 포함하는 액정 표시 장치.
    [화학식 4]

    Y1 및 Y2는 독립적으로 수소, -F, -Cl, 또는 탄소수 1 내지 15의 알킬을 나타내고, 이때, 하나 이상의 -CH2-기는 독립적으로, -H는 할로겐으로 치환될 수 있고 O 원자들이 서로 직접 연결되지 않는 방식으로 -C≡C-, -CF2O-, -CH=CH-, -CO-, -O-, -CO-O-, -O-CO- 또는 -O-CO-O-로 치환될 수 있으며,
    A1, B1, 및 C1는 독립적으로 1,4-시클로헥실렌 또는 1,4-페닐렌이며, A1, B1, 및 C1의 -H는 독립적으로 -F, -Cl, -OCF3, -CF3, -CHF2, -CH2F, 또는 탄소수 1 내지 2의 알킬 또는 알콕시로 치환될 수 있고,
    l 및 r은 독립적으로 0 내지 2이고,
    Lx 및 LY는 독립적으로 단결합, -C≡C-, -COO-, -OCO-, -CF2O-, -OCF2-, -CH2O-, -CO-, -O-, -(CH2)2-, 또는 -CH=CH-이다.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 액정 조성물은 양의 유전율 이방성을 갖는 액정 표시 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 액정층은 트위스티드 TN 모드, IPS 모드, PLS 모드, 또는 FFS 모드로 구동되는 액정 표시 장치.
  8. 액정 표시 장치에 사용되는 액정 조성물에 있어서,
    하기 화학식 1-1로 표시된 액정 화합물을 포함하거나, 하기 화학식 2 및 화학식 3으로 표시된 액정 화합물 중 적어도 한 종과 상기 화학식 1-1로 표시된 액정 화합물의 조합을 포함하는 액정 조성물.
    [화학식 1-1]


    [화학식 2]

    [화학식 3]

    Y는 -H 또는 탄소수 1 내지 10의 알킬이고, 이때, 하나 이상의 -CH2-기는 독립적으로, O 원자들이 서로 직접 연결되지 않는 방식으로 -C≡C-, -CH=CH-, -CF2O-, -O-, -CO-O-, -O-CO- 또는 -O-CO-O-로 치환될 수 있으며, 수소 원자는 할로겐으로 치환될 수 있고,
    A 및 B는 독립적으로 1,4-시클로헥실렌 또는 1,4-페닐렌이고, A 및 B의 -H는 독립적으로 -F, -Cl, -OCF3, -CF3, -CHF2, -CH2F, 또는 탄소수 1 내지 2의 알킬 또는 알콕시로 치환될 수 있고,
    n 및 m은 독립적으로 0 내지 2이고,
    X1 내지 X4는 독립적으로 -H, -F, -Cl, 또는 탄소수 1 내지 2의 알킬이고,
    La, 및 Lb는 독립적으로 단결합, -C≡C-, -COO-, -OCO-, -CF2O-, -OCF2-, -CH2O-, -CO-, -O-, -(CH2)2-, 또는 -CH=CH-이다.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 화학식 1 내지 3의 액정 화합물은 전체 액정 조성물 대비 0중량% 초과 40중량% 이하로 함유되는 액정 조성물.
  10. 삭제
  11. 제8 항에 있어서,
    상기 화학식 1-1의 액정 화합물은 하기 화학식 1-1-1 내지 화학식 1-1-2로 표시된 액정 화합물 중 적어도 한 종을 포함하는 액정 조성물.
    [화학식 1-1-1]

    [화학식 1-1-2]
  12. 제8 항에 있어서,
    상기 액정 조성물은 하기 화학식 4으로 표시된 액정 화합물 중 적어도 한 종을 더 포함하는 액정 조성물.
    [화학식 4]

    Y1 및 Y2는 독립적으로 수소, -F, -Cl, 또는 탄소수 1 내지 15의 알킬을 나타내고, 이때, 하나 이상의 -CH2-기는 독립적으로, -H는 할로겐으로 치환될 수 있고 O 원자들이 서로 직접 연결되지 않는 방식으로 -C≡C-, -CF2O-, -CH=CH-, -CO-, -O-, -CO-O-, -O-CO- 또는 -O-CO-O-로 치환될 수 있으며,
    A1, B1, 및 C1는 독립적으로 1,4-시클로헥실렌 또는 1,4-페닐렌이며, A1, B1, 및 C1의 -H는 독립적으로 -F, -Cl, -OCF3, -CF3, -CHF2, -CH2F, 또는 탄소수 1 내지 2의 알킬 또는 알콕시로 치환될 수 있고,
    l 및 r은 독립적으로 0 내지 2이고,
    Lx 및 LY는 독립적으로 단결합, -C≡C-, -COO-, -OCO-, -CF2O-, -OCF2-, -CH2O-, -CO-, -O-, -(CH2)2-, 또는 -CH=CH-이다.
  13. 제8 항에 있어서,
    상기 액정 조성물은 양의 유전율 이방성을 갖는 액정 조성물.
  14. 제8 항에 있어서,
    상기 액정 조성물은 트위스티드 TN 모드, IPS 모드, PLS 모드, 또는 FFS 모드 액정 표시 장치에 사용되는 액정 조성물.
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