KR20180018933A - 액정 표시 장치 및 이에 포함되는 액정 조성물 - Google Patents

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KR20180018933A
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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]
Figure pat00001
[화학식 2]
Figure pat00002
[화학식 3]
Figure pat00003
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,
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,
X1 내지 X4는 독립적으로 -H, -F, -Cl, 또는 탄소수 1 내지 2의 알킬이고,
n 및 m은 독립적으로 0 내지 2이고,
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 50중량% 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]
Figure pat00004
여기서, 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 1-1-3로 표시된 액정 화합물 중 적어도 한 종을 포함할 수 있다.
[화학식 1-1-1]
Figure pat00005
[화학식 1-1-2]
Figure pat00006
[화학식 1-1-3]
Figure pat00007
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 액정 조성물은 하기 화학식 4으로 표시된 액정 화합물 중 적어도 한 종을 더 포함할 수 있다.
[화학식 4]
Figure pat00008
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 있어서, 상기 액정 조성물은 음의 유전율 이방성을 갖는다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 베이스 기판과 상기 액정층 사이 및 상기 제2 베이스 기판과 상기 액정층 사이에 제공된 배향막를 더 포함하며, 상기 배향막은 하기 화학식 5으로 표시된 단량체가 중합된 고분자를 포함할 수 있다.
[화학식 5]
Figure pat00009
여기서, Rp 및 Rq는 독립적으로 탄소수 1 내지 12의 아크릴레이트, 메타크릴레이트, 에폭시기, 옥세탄기, 비닐-에테르기, 또는 스티렌기이며,
L1 내지 L3는 독립적으로 단결합, 또는 탄소수 1 이나 2의 에테르, 카르보닐, 또는 카르복실이며,
o는 1 또는 2이다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 액정층은 수직 배향 모드로 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 액정 표시 장치의 평면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 절단선 I-I'에 따라 절단한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 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]
Figure pat00010
[화학식 2]
Figure pat00011
[화학식 3]
Figure pat00012
여기서, 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,
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,
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 50중량% 이하로 함유될 수 있다. 다시 말해, 상기 화학식 1 내지 3의 액정 화합물은 전체 액정 조성물 대비 0중량% 초과 50중량% 이하로 함유될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 일 실시예에서는 상기 화학식 1로 표시되는 액정 화합물을 0중량% 초과 50중량% 이하로 포함할 수 있으며, 또는 상기 화학식 1과 2로 표시되는 액정 화합물들을 0중량% 초과 50중량% 이하로 포함할 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 50 중량% 초과되는 경우 액정 조성물 전체의 유전율 이방성, 굴절율 이방성, 회전 점도 등을 제어하기 힘들다.
그러나, 상기 화학식 1 내지 3의 액정 화합물의 조성비는 상기한 범위에 한정되는 것은 아니며, 상술한 효과를 얻을 수 있는 범위 내에서 다른 조성비를 가질 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에 있어서, 상기 화학식 1 내지 3의 액정 화합물은 전체 액정 조성물 대비 0중량% 초과 30중량% 이하로 함유될 수 있다. 본 발명의 또 다른 실시예에 있어서, 상기 화학식 1 내지 3의 액정 화합물은 전체 액정 조성물 대비 10중량% 초과 25중량% 이하로 함유될 수 있다.
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]
Figure pat00013
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]
Figure pat00014
여기서, 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 1-1-3로 표시된 액정 화합물 중 적어도 한 종을 포함할 수 있다.
[화학식 1-1-1]
Figure pat00015
[화학식 1-1-2]
Figure pat00016
[화학식 1-1-3]
Figure pat00017
상기 화학식 1-1-1 내지 화학식 1-1-3으로 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 액정 화합물 외에도 다른 종류의 액정 화합물을 더 포함할 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적으로 사용하는 다양한 첨가제를 더 포함할 수도 있다. 시클로펜타디에닐기를 갖는 액정 화합물 이외의 액정 화합물과 첨가제 등은 전체 액정 조성물 대비 50중량% 이상 99.9 중량% 이하로 함유될 수 있다. 상기 액정 화합물의 조성비와 상기 첨가제 등의 조성비는 적절하게 조절될 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]
Figure pat00018
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 있어서, 상기 화학식 4의 액정 화합물은 하기 화학식 4-1 내지 화학식 4-8로 표시된 액정 화합물 중 적어도 한 종을 포함할 수 있다.
[화학식 4-1]
Figure pat00019
[화학식 4-2]
Figure pat00020
[화학식 4-3]
Figure pat00021
[화학식 4-4]
Figure pat00022
[화학식 4-5]
Figure pat00023
[화학식 4-6]
Figure pat00024
[화학식 4-7]
Figure pat00025
[화학식 4-8]
Figure pat00026
여기서, Y1 및 Y2는 화학식 4에서의 정의와 같다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 화학식 4의 액정 화합물은 하기 화학식 4-9 내지 화학식 4-19로 표시된 액정 화합물 중 적어도 한 종을 포함할 수 있다.
[화학식 4-9]
Figure pat00027
[화학식 4-10]
Figure pat00028
[화학식 4-11]
Figure pat00029
[화학식 4-12]
Figure pat00030
[화학식 4-13]
Figure pat00031
[화학식 4-14]
Figure pat00032
[화학식 4-15]
Figure pat00033
[화학식 4-16]
Figure pat00034
[화학식 4-17]
Figure pat00035
[화학식 4-18]
Figure pat00036
[화학식 4-19]
Figure pat00037
여기서, Y1 및 Y2는 화학식 4에서의 정의와 같다.
본 발명의 일 실시예에 따른 액정 조성물은 화학식 4-1 내지 화학식 4-8로 표시되는 액정 화합물 중 적어도 한 종, 또는 화학식 4-9 내지 화학식 4-19로 표시되는 액정 화합물 중 적어도 한 종을 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 조성물은 화학식 4-1 내지 화학식 4-8로 표시되는 액정 화합물 중 적어도 한 종 및 화학식 4-9 내지 화학식 4-19로 표시되는 액정 화합물 중 적어도 한 종을 모두 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 액정 조성물은 음의 유전율 이방성을 갖는다. 개별적인 액정 화합물에 있어서, 일부는 양의 유전율 이방성을 가질 수 있으나, 액정 화합물들의 전체 합인 액정 조성물은 전체적으로 음의 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]
Figure pat00038
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 다양한 첨가제를 더 포함할 수 있는 바, 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. 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 조성물은 다양한 모드의 액정 표시 장치, 예를 들어, VA(vertical alignment) 모드, FFS (fringe field switching) 모드, IPS (in plane switching) 모드, PLS(plane to light switching) 모드 등의 액정 표시 장치에 채용될 수 있다. 특히, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 조성물은 낮은 회전 점도 하에서도 높은 음의 유전율 이방성 및 고굴절률 이방성을 나타내기 때문에, 네가티브 액정 재료를 사용하는 수직 배향(vertical alignment) 모드 액정 표시 장치, 예를 들어, MVA(multi-domain vertical alignment) 모드, PVA(patterned vertical alignment), PS-VA(polymer stabilized vertical alignment) 등에 채용될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 조성물은 낮은 회전 점도를 가지면서도 굴절률 이방성이 크기 때문에 수직 배향형 액정 표시 장치에 채용될 경우, 고품질의 영상을 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 액정 조성물은 액정 표시 장치의 액정층에 채용될 수 있다. 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 액정 표시 장치의 평면도이고, 도 3은 도 2에 도시된 절단선 I-I'에 따라 절단한 단면도이다. 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 평면도이고, 도 5는 도 4에 도시된 절단선 II-II'에 따라 절단한 단면도이다.
먼저, 도 2 및 도 3를 참조하면, 상기 액정 표시 장치는 제1 기판(SUB1)과 상기 제1 기판(SUB1)에 대향하는 제2 기판(SUB2), 및 상기 제1 기판(SUB1)과 상기 제2 기판(SUB2) 사이에 형성된 액정층(LC)을 포함한다.
상기 제1 기판(SUB1)은 제1 베이스 기판(BS1), 복수의 게이트 라인들(GL)과, 복수의 데이터 라인들(DL), 복수의 화소들(PX), 및 제1 배향막(ALN1)을 포함한다.
상기 제1 기판(SUB1)은 매트릭스 형상으로 배열된 복수의 화소 영역을 구비하며, 복수의 화소들이 각 화소 영역에 대응하여 제공된다. 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 게이트 라인(GL)은 상기 제1 베이스 기판(BS1) 상에 제1 방향(D1)으로 연장되어 형성된다. 상기 데이터 라인(DL)은 상기 게이트 라인(GL)과 게이트 절연막(GI)을 사이에 두고 상기 제1 방향(D1)에 교차하는 제2 방향(D2)으로 연장되어 제공된다. 상기 게이트 절연막(GI)은 상기 제1 베이스 기판(BS1)의 전면에 제공되며, 상기 게이트 라인(GL)을 커버한다.
상기 각 화소(PX)는 상기 게이트 라인들 중 대응하는 게이트 라인(GL)과 상기 데이터 라인들 중 대응하는 데이터 라인(DL)에 연결된다.
상기 각 화소(PX)는 박막 트랜지스터와 상기 박막 트랜지스터(TR)에 연결된 화소 전극(PE), 및 스토리지 전극부를 포함한다.
상기 박막 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 제공된다.
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 게이트 전극(GE)은 상기 금속을 이용한 단일막 또는 다중막으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 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 게이트 전극(GE) 상에는 게이트 절연막(GI)이 제공된다.
상기 반도체 패턴(SM)은 상기 게이트 절연막(GI)상에 제공된다. 상기 반도체층(SM)은 상기 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 상기 오믹 콘택층 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 오믹 콘택층 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 스토리지 전극부는 상기 제1 방향(D1)으로 연장된 스토리지 라인(SL)과, 상기 스토리지 라인(SL)으로부터 분기되어 상기 제2 방향(D2)으로 연장된 제1 및 제2 분기 전극(LSL, RSL)을 더 포함한다.
상기 화소 전극(PE)은 보호막(PSV)을 사이에 두고 상기 드레인 전극(DE)에 연결된다. 상기 화소 전극(PE)은 상기 스토리지 라인(SL), 제1 및 제2 분기 전극(LSL, RSL)과 부분적으로 오버랩되어 스토리지 커패시터를 형성한다.
상기 보호막(PSV)은 상기 소스 전극(SE), 상기 드레인 전극(DE), 상기 채널, 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 상기 화소(PX)를 복수의 도메인으로 분할하는 제1 도메인 분할 수단(PEDD)을 가질 수 있다. 상기 제1 도메인 분할 수단(PEDD)은 화소 전극(PE)을 패터닝하여 형성된 절개부나 돌기일 수 있다. 상기 절개부는 상기 화소 전극(PE)의 일부가 제거되어 형성된 개구(aperture) 또는 슬릿(slit)일 있다. 상기 제1 도메인 분할 수단(PEDD)은 연장되어 상기 화소(PX)의 길이 방향을 양분하도록 제1 방향(D1) 또는 제2 방향(D2)을 따라 평행하게 된 가로부와 상기 제1 방향(D1) 또는 제2 방향(D2)에 대해 경사진 사선부를 포함할 수 있다. 상기 사선부는 상기 가로부를 기준으로 실질적으로 서로 선대칭될 수 있다.
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 공통 전극(CE)은 상기 화소(PX)를 복수의 도메인으로 분할하는 제2 도메인 분할 수단(CEDD)을 갖는다. 상기 제2 도메인 분할 수단(CEDD)은 상기 공통 전극(CE)을 패터닝하여 형성된 절개부나 돌기일 수 있다. 상기 절개부는 상기 공통 전극(CE)의 일부가 제거되어 형성된 개구(aperture)일 있다. 상기 제2 도메인 분할 수단(CEDD)은 연장되어 상기 화소(PE)의 길이 방향을 양분하도록 제1 방향(D1) 또는 제2 방향(D2)을 따라 평행하게 된 가로부 및/또는 세로부와 상기 제1 방향(D1) 또는 제2 방향(D2)에 대해 경사진 사선부를 포함할 수 있다. 상기 사선부는 상기 가로부를 기준으로 실질적으로 서로 선대칭될 수 있다.
상기 제1 도메인 분할 수단(PEDD)의 가로부와 상기 제2 도메인 분할 수단(CEDD)의 가로부는 실질적으로 동일한 선상에 위치할 수 있다. 상기 제1 도메인 분할 수단(PEDD)의 사선부와 상기 제2 도메인 분할 수단(CEDD)의 사선부는 서로 동일한 방향으로 나란하게 배열될 수 있다. 또한, 상기 제1 도메인 분할 수단(PEDD)의 사선부와 상기 제2 도메인 분할 수단(CEDD)의 사선부는 서로 교번하여 위치할 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 액정층(LC)의 액정 분자들을 배향시킨다.
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 4 및 도 5를 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 각 화소(PX)는 박막 트랜지스터와 상기 박막 트랜지스터(TR)에 연결된 화소 전극(PE), 및 스토리지 전극부를 포함한다.
상기 화소 전극(PE)은 상술한 실시예와 다른 형상으로 제공될 수 있다. 상기 화소 전극(PE)은 줄기부(PEa)와 상기 줄기부(PEa)로부터 방사형으로 돌출되어 연장된 복수의 가지부들(PEb)을 포함할 수 있다. 서로 인접한 가지부들(PEb)은 슬릿을 사이에 두고 서로 인접한다. 상기 줄기부(PEa) 또는 가지부들(PEa) 중 일부는 상기 드레인 전극(DE)과 상기 콘택홀(CH)을 통해 연결된다.
상기 줄기부(PEa)는 다양한 형상으로 제공될 수 있으며, 일 예로서 본 발명의 일 실시예와 같이 십자 형상으로 제공될 수 있다. 이 경우 상기 화소(PX)는 상기 줄기부(PEa)에 의해 복수의 도메인들로 구분되며, 상기 가지부들(PEb)은 각 도메인에 대응되어, 상기 각 도메인마다 서로 다른 방향으로 연장될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서는 일 예로서 상기 화소가 네 개의 도메인들로 이루어진 것을 도시하였다. 상기 복수의 가지부들(PEb)은 서로 인접한 가지부(PEb)와 만나지 않도록 이격되어 있으며, 상기 줄기부(PEa)에 의해 구분된 영역 내에서는 서로 평행한 방향으로 연장된다. 상기 가지부들(PEb)에 있어서, 인접한 서로 인접한 가지부들(PEb) 사이의 슬릿은 마이크로미터 단위의 거리로 이격될 수 있으며, 상기 슬릿은 상기 액정층(LC)의 액정 분자들(LC)을 상기 베이스 기판과 평행한 평면 상의 특정 각도로 정렬 시키기 위한 도메인 분할 수단에 해당된다.
상기 제2 기판(SUB2)은 제2 베이스 기판(BS2)을 포함하며, 상기 제2 베이스 기판(BS2) 상에는 컬러 필터(CF), 블랙 매트릭스(BM), 공통 전극(CE), 및 제2 배향막(ALN2)을 포함한다. 상기 공통 전극(CE)은 별도의 도메인 분할 수단이 제공되지 않을 수 있으며, 이에 따라, 통판으로 제공될 수 있다.
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
비교예 1 내지 비교예 3의 액정 화합물들의 시뮬레이션 물성 값은 표 1과 같다.
액정 화합물 Tni(℃) Δn Δε γ1 (mPa·s)
비교예 1 109.4 0.2454 -1.96 393
비교예 2 32 0.049 0.03 26
비교예 3 127.9 0.2531 0.5 199
비교예 1 내지 비교예 3의 액정 화합물들은 각각 하기 화학식 6 내지 화학식 8로 표시된 액정 화합물들이다.
[화학식 6]
Figure pat00039
[화학식 7]
Figure pat00040
[화학식 8]
Figure pat00041
(2) 실시예
실시예 1 내지 실시예 3의 액정 화합물들의 시뮬레이션 물성 값은 표 2와 같다.
액정 화합물 Tni(℃) Δn Δε γ1 (mPa·s)
실시예 1 58.4 0.214 -1.76 119
실시예 2 32.9 0.224 0.3 54
실시예 3 57 0.231 0.58 54
실시예 1 내지 실시예 3에 사용된 액정 화합물들은 각각 하기 화학식 1-1-1 내지 화학식 1-1-3으로 표시된 액정 화합물들이다.
[화학식 1-1-1]
Figure pat00042
[화학식 1-1-2]
Figure pat00043
[화학식 1-1-3]
Figure pat00044
(3) 평가
액정 화합물의 네마틱상-등방상 전이 온도(Tni), 굴절률 이방성(Δn), 유전율 이방성(Δε), 및 회전 점도(γ1) 중 2개 이상의 물성이 동등한 수준인 액정 화합물을 비교예들과 실시예들로 나타내었다.
비교예 1의 액정 화합물과 실시예 1의 액정 화합물은 굴절률 이방성과 유전율 이방성에 대해 실질적으로 동등한 수준의 값을 갖는다. 그러나, 비교예 1의 회전 점도는 393 mPa·s임에 비해, 실시예 1의 회전 점도는 119 mPa·s로서, 비교예 1 대비 매우 낮은 회전 점도를 갖는다. 참고로, 비교예 1과 실시예 1의 네마틱상-등방상 전이 온도는 각각 109.4℃와 58.4℃로서 약간의 차이는 있으나, 타 액정 화합물과의 혼합으로 인한 전체 액정 조성물 내에서는 유의미한 차이를 나타낼 정도는 아니며, 실질적으로 동등한 수준으로 볼 수 있다.
비교예 2의 액정 화합물과 실시예 2의 액정 화합물은 네마틱상-등방상 전이 온도 및 유전율 이방성에 대해 실질적으로 동등한 수준의 값을 갖는다. 그러나, 비교예 2의 굴절률 이방성은 0.049임에 비해, 실시예 2의 굴절률 이방성은 0.224로서, 비교예 2 대비 매우 높은 굴절률 이방성을 갖는다. 참고로, 비교예 2와 실시예 2의 회전 점도는 각각 26과 32로서 약간의 차이는 있으나, 타 액정 화합물과의 혼합으로 인한 전체 액정 조성물 내에서는 유의미한 차이를 나타낼 정도는 아니며 실질적으로 동등한 수준으로 볼 수 있다.
비교예 3의 액정 화합물과 실시예 3의 액정 화합물은 굴절률 이방성과 유전율 이방성에 대해 실질적으로 동등한 수준의 값을 갖는다. 그러나, 비교예 3의 회전 점도는 199 mPa·s임에 비해, 실시예 3의 회전 점도는 54 mPa·s로서, 비교예 3 대비 매우 낮은 회전 점도를 갖는다. 참고로, 비교예 3과 실시예 3의 네마틱상-등방상 전이 온도는 각각 127.9℃와 57℃로서 약간의 차이는 있으나, 타 액정 화합물과의 혼합으로 인한 전체 액정 조성물 내에서는 유의미한 차이를 나타낼 정도는 아니며, 실질적으로 동등한 수준으로 볼 수 있다.
2. 액정 조성물 물성
(1) 비교예 4
비교예 4에 따른 액정 조성물의 시뮬레이션 물성 값은 표 3과 같다.
액정 화합물 함량(중량%)
Figure pat00045
 25
Figure pat00046
 6
Figure pat00047
 3
Figure pat00048
 22
Figure pat00049
 20
Figure pat00050
 7
Figure pat00051
 17
Tni(℃) 72℃
Δn 0.115
Δε -2.7
γ1 (mPa·s) 138
(2) 실시예 4
실시예 4에 따른 액정 조성물의 시뮬레이션 물성 값은 표 4와 같다.
액정 화합물 함량(중량%)
Figure pat00052
 21
Figure pat00053
 3
Figure pat00054
 11
Figure pat00055
 22
Figure pat00056
 22
Figure pat00057
 6
Figure pat00058
 15
Tni(℃) 71
Δn 0.115
Δε -2.7
γ1 (mPa·s) 129
(3) 실시예 5
실시예 5에 따른 액정 조성물의 시뮬레이션 물성 값은 표 5와 같다.
액정 화합물 함량(중량%)
Figure pat00059
 25
Figure pat00060
 6.5
Figure pat00061
 22
Figure pat00062
 21
Figure pat00063
 9.5
Figure pat00064
 16
Tni(℃) 72
Δn 0.115
Δε -2.7
γ1 (mPa·s) 130
(4) 실시예 6
실시예 6에 따른 액정 조성물의 시뮬레이션 물성 값은 표 6와 같다.
액정 화합물 함량(중량%)
Figure pat00065
 25
Figure pat00066
 7.5
Figure pat00067
 22
Figure pat00068
 22
Figure pat00069
 3
Figure pat00070
 9.5
Figure pat00071
 11
Tni(℃) 72
Δn 0.116
Δε -2.6
γ1 (mPa·s) 133
(5) 실시예 7
실시예 7에 따른 액정 조성물의 시뮬레이션 물성 값은 표 7와 같다.
액정 화합물 함량(중량%)
Figure pat00072
 25
Figure pat00073
 7
Figure pat00074
 22
Figure pat00075
 22
Figure pat00076
 11.5
Figure pat00077
 12.5
Tni(℃) 73
Δn 0.116
Δε -2.7
γ1 (mPa·s) 132
(6) 실시예 8
실시예 8에 따른 액정 조성물의 시뮬레이션 물성 값은 표 8와 같다.
액정 화합물 함량(중량%)
Figure pat00078
 25
Figure pat00079
 6
Figure pat00080
 22
Figure pat00081
 22
Figure pat00082
 9.5
Figure pat00083
 11.5
Figure pat00084
 4
Tni(℃) 72
Δn 0.115
Δε -2.7
γ1 (mPa·s) 129
(7) 실시예 9
실시예 9에 따른 액정 조성물의 시뮬레이션 물성 값은 표 9와 같다.
액정 화합물 함량(중량%)
Figure pat00085
 25
Figure pat00086
 6.5
Figure pat00087
 22
Figure pat00088
 22
Figure pat00089
 11
Figure pat00090
 2.5
Figure pat00091
 11
Tni(℃) 72
Δn 0.115
Δε -2.7
γ1 (mPa·s) 129
(8) 실시예 10
실시예 10에 따른 액정 조성물의 시뮬레이션 물성 값은 표 10와 같다.
액정 화합물 함량(중량%)
Figure pat00092
 21
Figure pat00093
 11
Figure pat00094
 22
Figure pat00095
 22
Figure pat00096
 15
Figure pat00097
 9
Tni(℃) 72
Δn 0.115
Δε -2.7
γ1 (mPa·s) 129
(3) 평가
비교예 4는 시클로펜타디에닐계 액정 화합물을 포함하지 않은 기존의 액정 조성물이며, 실시예 4 내지 실시예 10은 시클로펜타디에닐계 액정 화합물을 1종 내지 3종 포함하는 액정 조성물에 해당한다. 시클로펜타디에닐계 액정 화합물을 1종 내지 3종 포함하는 실시예 4 내지 10의 액정 조성물은 시클로펜타디에닐계 액정을 포함하지 않은 비교예 4의 액정 조성물 대비 모두 동등한 수준의 네마틱상-등방상 전이 온도, 굴절률 이방성 및 유전율 이방성을 나타내었다.
그러나, 비교예 4의 액정 조성물의 회전 점도는 138 mPa·s임에 비해, 실시예 4 내지 실시예 10에 따른 액정 조성물의 회전 점도는 129 mPa·s 내지 133 mPa·s로서, 비교예 4 대비 현저히 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 (20)

  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 내지 3으로 표시된 액정 화합물 중 적어도 한 종 포함하는 액정 표시 장치.
    [화학식 1]
    Figure pat00098

    [화학식 2]
    Figure pat00099

    [화학식 3]
    Figure pat00100

    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,
    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,
    X1 내지 X4는 독립적으로 -H, -F, -Cl, 또는 탄소수 1 내지 2의 알킬이고,
    n 및 m은 독립적으로 0 내지 2이고,
    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 내지 3의 액정 화합물은 전체 액정 조성물 대비 0중량% 초과 50중량% 이하로 함유되는 액정 표시 장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 화학식 1의 액정 화합물은 하기 화학식 1-1로 표시된 액정 화합물 중 적어도 한 종을 포함하는 액정 표시 장치.
    [화학식 1-1]
    Figure pat00101

    여기서, A, La, 및 Y는 화학식 1에서의 정의와 같다.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 화학식 1-1의 액정 화합물은 하기 화학식 1-1-1 내지 화학식 1-1-3로 표시된 액정 화합물 중 적어도 한 종을 포함하는 액정 표시 장치.
    [화학식 1-1-1]
    Figure pat00102

    [화학식 1-1-2]
    Figure pat00103

    [화학식 1-1-3]
    Figure pat00104
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 액정 조성물은 하기 화학식 4으로 표시된 액정 화합물 중 적어도 한 종을 더 포함하는 액정 표시 장치.
    [화학식 4]
    Figure pat00105

    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.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 화학식 4의 액정 화합물은 하기 화학식 4-1 내지 화학식 4-8로 표시된 액정 화합물 중 적어도 한 종을 포함하는 액정 표시 장치.
    [화학식 4-1]
    Figure pat00106

    [화학식 4-2]
    Figure pat00107

    [화학식 4-3]
    Figure pat00108

    [화학식 4-4]
    Figure pat00109

    [화학식 4-5]
    Figure pat00110

    [화학식 4-6]
    Figure pat00111

    [화학식 4-7]
    Figure pat00112

    [화학식 4-8]
    Figure pat00113

    여기서, Y1 및 Y2는 화학식 4에서의 정의와 같다.
  7. 제5 항에 있어서,
    상기 화학식 4의 액정 화합물은 하기 화학식 4-9 내지 화학식 4-19로 표시된 액정 화합물 중 적어도 한 종을 포함하는 액정 표시 장치.
    [화학식 4-9]
    Figure pat00114

    [화학식 4-10]
    Figure pat00115

    [화학식 4-11]
    Figure pat00116

    [화학식 4-12]
    Figure pat00117

    [화학식 4-13]
    Figure pat00118

    [화학식 4-14]
    Figure pat00119

    [화학식 4-15]
    Figure pat00120

    [화학식 4-16]
    Figure pat00121

    [화학식 4-17]
    Figure pat00122

    [화학식 4-18]
    Figure pat00123

    [화학식 4-19]
    Figure pat00124

    여기서, Y1 및 Y2는 화학식 4에서의 정의와 같다.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 액정 조성물은 음의 유전율 이방성을 갖는 액정 표시 장치.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 베이스 기판과 상기 액정층 사이 및 상기 제2 베이스 기판과 상기 액정층 사이에 제공된 배향막를 더 포함하며,
    상기 배향막은 하기 화학식 5으로 표시된 단량체가 중합된 고분자를 포함하는 액정 표시 장치.
    [화학식 5]
    Figure pat00125

    여기서, Rp 및 Rq는 독립적으로 탄소수 1 내지 12의 아크릴레이트, 메타크릴레이트, 에폭시기, 옥세탄기, 비닐-에테르기, 또는 스티렌기이며,
    L1 내지 L3는 독립적으로 단결합, 또는 탄소수 1 이나 2의 에테르, 카르보닐, 또는 카르복실이며,
    o는 1 또는 2이다.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 액정층은 수직 배향 모드로 구동되는 액정 표시 장치.
  11. 액정 표시 장치에 사용되는 액정 조성물에 있어서,
    하기 화학식 1 내지 3으로 표시된 액정 화합물 중 적어도 한 종 포함하는 액정 조성물.
    [화학식 1]
    Figure pat00126

    [화학식 2]
    Figure pat00127

    [화학식 3]
    Figure pat00128

    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,
    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,
    X1 내지 X4는 독립적으로 -H, -F, -Cl, 또는 탄소수 1 내지 2의 알킬이고,
    n 및 m은 독립적으로 0 내지 2이고,
    La, 및 Lb는 독립적으로 단결합, -C=C-, -COO-, -OCO-, -CF2O-, -OCF2-, -CH2O-, -CO-, -O-, -(CH2)2-, 또는 -CH=CH-이다.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 화학식 1 내지 3의 액정 화합물은 전체 액정 조성물 대비 0중량% 초과 50중량% 이하로 함유되는 액정 조성물.
  13. 제11 항에 있어서,
    상기 화학식 1의 액정 화합물은 하기 화학식 1-1로 표시된 액정 화합물 중 적어도 한 종을 포함하는 액정 조성물.
    [화학식 1-1]
    Figure pat00129

    여기서, A, La, 및 Y는 화학식 1에서의 정의와 같다.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 화학식 1-1의 액정 화합물은 하기 화학식 1-1-1 내지 화학식 1-1-3로 표시된 액정 화합물 중 적어도 한 종을 포함하는 액정 조성물.
    [화학식 1-1-1]
    Figure pat00130

    [화학식 1-1-2]
    Figure pat00131

    [화학식 1-1-3]
    Figure pat00132
  15. 제11 항에 있어서,
    상기 액정 조성물은 하기 화학식 4으로 표시된 액정 화합물 중 적어도 한 종을 더 포함하는 액정 조성물.
    [화학식 4]
    Figure pat00133

    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.
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 화학식 2의 액정 화합물은 하기 화학식 4-1 내지 화학식 4-8로 표시된 액정 화합물 중 적어도 한 종을 포함하는 액정 조성물.
    [화학식 4-1]
    Figure pat00134

    [화학식 4-2]
    Figure pat00135

    [화학식 4-3]
    Figure pat00136

    [화학식 4-4]
    Figure pat00137

    [화학식 4-5]
    Figure pat00138

    [화학식 4-6]
    Figure pat00139

    [화학식 4-7]
    Figure pat00140

    [화학식 4-8]
    Figure pat00141

    여기서, Y1 및 Y2는 화학식 4에서의 정의와 같다.
  17. 제15 항에 있어서,
    상기 화학식 4의 액정 화합물은 하기 화학식 4-9 내지 화학식 4-19로 표시된 액정 화합물 중 적어도 한 종을 포함하는 액정 조성물.
    [화학식 4-9]
    Figure pat00142

    [화학식 4-10]
    Figure pat00143

    [화학식 4-11]
    Figure pat00144

    [화학식 4-12]
    Figure pat00145

    [화학식 4-13]
    Figure pat00146

    [화학식 4-14]
    Figure pat00147

    [화학식 4-15]
    Figure pat00148

    [화학식 4-16]
    Figure pat00149

    [화학식 4-17]
    Figure pat00150

    [화학식 4-18]
    Figure pat00151

    [화학식 4-19]
    Figure pat00152

    여기서, Y1 및 Y2는 화학식 4에서의 정의와 같다.
  18. 제11 항에 있어서,
    상기 액정 조성물은 음의 유전율 이방성을 갖는 액정 조성물.
  19. 제11 항에 있어서,
    하기 화학식 5의 단량체를 더 포함하는 액정 조성물.
    [화학식 5]
    Figure pat00153

    여기서, Rp 및 Rq는 독립적으로 탄소수 1 내지 12의 아크릴레이트, 메타크릴레이트, 에폭시기, 옥세탄기, 비닐-에테르기, 또는 스티렌기이며,
    L1 내지 L3는 독립적으로 단결합, 또는 탄소수 1 이나 2의 에테르, 카르보닐, 또는 카르복실이며,
    o는 1 또는 2이다.
  20. 제11항에 있어서,
    상기 액정 조성물은 수직 배향 모드 액정 표시 장치에 사용되는 액정 조성물.
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