KR20180034764A - 액정 조성물 및 이를 포함하는 표시 장치 - Google Patents

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손정호
오근찬
윤원갑
이각석
이진형
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Abstract

하기 화학식 A-1로 표현되는 구조를 갖는 화합물을 포함하는 액정 조성물이 제공된다.
<화학식 A-1>
Figure pat00382

(단, 상기 화학식 A-1에서,
Figure pat00383
, RA1, RA2, ZA, X, ℓ1 및 ℓ2는 각각 명세서 내에 정의된 바와 같다)

Description

액정 조성물 및 이를 포함하는 표시 장치{LIQUID CRYSTAL COMPOSITION AND DISPLAY DEVICE INCLUDING THE SAME}
본 발명은 액정 조성물 및 이를 포함하는 표시 장치에 관한 것이다.
액정 표시 장치는 널리 사용되고 있는 표시 장치 중 하나로서, 화소 전극과 공통 전극 등 전기장 생성 전극(field generating electrode)이 형성되어 있는 두 장의 기판과 그 사이에 들어 있는 액정층을 포함한다. 액정 표시 장치는 전기장 생성 전극에 전압을 인가하여 액정층 내 액정들의 배향 방향을 결정하고 입사광의 편광을 제어함으로써 영상을 표시한다.
한편, 액정 표시 장치의 용도가 다양화됨에 따라 응답 속도와 콘트라스트의 향상, 구동 전압의 저하 등의 특성이 요구된다. 상기한 특성들을 개선하기 위해 낮은 회전 점도, 높은 화학적 물리적 안정성 및 적절한 탄성 계수를 가짐과 동시에 우수한 굴절률 이방성과 유전율 이방성을 갖는 액정 재료에 대한 개발이 필요한 실정이다.
이에 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 물리적, 화학적 안정성이 높은 저점도의 액정 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 응답 속도와 콘트라스트가 향상되고, 구동 전압이 낮은 표시 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 조성물은, 하기 화학식 A-1로 표현되는 구조를 갖는 화합물을 포함한다.
<화학식 A-1>
Figure pat00001
상기 화학식 A-1에서,
Figure pat00002
는
Figure pat00003
,
Figure pat00004
,
Figure pat00005
,
Figure pat00006
또는
Figure pat00007
이고, RA1은 알킬기, 알콕시기, 시아노기, 할로겐원자 또는 수소원자이며, RA2는 알킬기, 시아노기, 할로겐원자 또는 수소원자이고, ZA는 *-O-*, *-COO-*, *-OCO-*, *-CF2O-*, *-OCF2-*, *-CH2O-*, *-OCH2-*, *-SCH2-*, *-CH2S-*, *-C2F4-*, *-CH2CF2-*, *-CF2CH2-*, *-(CH2)k-*(여기서 k는 1 내지 5의 정수), *-CH=CH-*, *-CF=CF-*, *-CH=CF-*, *-CF=CH-*, *-C≡C-*, *-CH=CHCH2O-* 또는 단일결합이며, X는 할로겐원자이고, ℓ1 및 ℓ2는 각각 독립적으로 0 내지 2의 정수이며, 상기 ℓ1에 의해 정의되는 반복 단위 내
Figure pat00008
와 ZA는 각각 동일하거나 상이하다.
상기 화학식 A-1로 표현되는 구조를 갖는 화합물은, 하기 화학식 A-2로 표현되는 구조를 갖는 화합물일 수 있다.
<화학식 A-2>
Figure pat00009
상기 화학식 A-2에서
Figure pat00010
는
Figure pat00011
,
Figure pat00012
,
Figure pat00013
,
Figure pat00014
,
Figure pat00015
,
Figure pat00016
,
Figure pat00017
또는
Figure pat00018
이고, RA1는 탄소수 1 내지 5의 알킬기, 탄소수 1 내지 5의 알콕시기, 시아노기, 할로겐 원자 또는 수소원자이며, RA2는 탄소수 1 내지 5의 알킬기, 시아노기, 할로겐원자 또는 수소원자이고, ZA, X, ℓ1 및 ℓ2는 상기 화학식 A-1과 동일할 수 있다.
또, 상기 화학식 A-2로 표현되는 구조를 갖는 화합물은, 하기 화학식 A-3, 하기 화학식 A-4, 또는 하기 화학식 A-5로 표현되는 구조를 갖는 화합물일 수 있다.
<화학식 A-3>
Figure pat00019
<화학식 A-4>
Figure pat00020
<화학식 A-5>
Figure pat00021
상기 화학식 A-3 내지 화학식 A-5에서,
Figure pat00022
및
Figure pat00023
는 각각 독립적으로
Figure pat00024
,
Figure pat00025
,
Figure pat00026
,
Figure pat00027
,
Figure pat00028
,
Figure pat00029
,
Figure pat00030
또는
Figure pat00031
이고, ZA1 및 ZA2는 각각 독립적으로 *-O-*, *-COO-*, *-OCO-*, *-CF2O-*, *-OCF2-*, *-CH2O-*, *-OCH2-*, *-SCH2-*, *-CH2S-*, *-C2F4-*, *-CH2CF2-*, *-CF2CH2-*, *-(CH2)k-*(여기서 k는 1 내지 5의 정수), *-CH=CH-*, *-CF=CF-*, *-CH=CF-*, *-CF=CH-*, *-C≡C-*, *-CH=CHCH2O-* 또는 단일결합이며, RA1, RA2, X 및 ℓ2는 상기 화학식 A-2와 동일할 수 있다.
또한, 상기 화학식 A-3, 상기 화학식 A-4, 또는 상기 화학식 A-5로 표현되는 구조를 갖는 화합물은, 하기 화학식 A-6 내지 하기 화학식 A-13 중 어느 하나로 표현되는 구조를 갖는 화합물일 수 있다.
<화학식 A-6>
Figure pat00032
<화학식 A-7>
Figure pat00033
<화학식 A-8>
Figure pat00034
<화학식 A-9>
Figure pat00035
<화학식 A-10>
Figure pat00036
<화학식 A-11>
Figure pat00037
<화학식 A-12>
Figure pat00038
<화학식 A-13>
Figure pat00039
상기 액정 조성물은 상기 화학식 A-6 내지 상기 화학식 A-13으로 표현되는 구조를 갖는 화합물 중 한 개 이상을 포함할 수 있다.
또, 상기 화학식 A-6 내지 상기 화학식 A-13 중 어느 하나로 표현되는 구조를 갖는 화합물은, 굴절률 이방성(Δn)이 0.230 이상 0.260 이하이고, 회전 점도(γ1, 20℃)가 70 mPa·s 이상 100 mPa·s 이하일 수 있다.
또, 상기 액정 조성물은 굴절률 이방성(Δn)이 0.080 이상 0.120 이하이고, 유전율 이방성(Δε)이 -5.5 이상 -2.8 이하이며, 회전 점도(γ1, 20℃)가 70 mPa·s 이상 110 mPa·s 이하일 수 있다.
상기 액정 조성물은, 하기 화학식 B-1으로 표현되는 구조를 갖는 화합물을 더 포함할 수 있다.
<화학식 B-1>
Figure pat00040
상기 화학식 B-1에서,
Figure pat00041
및
Figure pat00042
는 각각 독립적으로
Figure pat00043
,
Figure pat00044
,
Figure pat00045
,
Figure pat00046
또는
Figure pat00047
이고, RB1은 알킬기, 알콕시기 또는 수소원자이며, RB2는 알킬기, 알콕시기, 아세트아미드기(-NHCOCH3), 히드록실기(-OH) 또는 수소원자이고, ZB1, ZB2 및 ZB3는 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 5의 알킬렌기, 탄소수 2 내지 3의 알케닐기, *-O-*, *-COO-*, *-OCO-*, *-CF2O-*, *-OCF2-*, 단일결합 또는 이중결합이며, m1 및 m2는 각각 독립적으로 0 또는 1일 수 있다.
또, 상기 화학식 B-1로 표현되는 구조를 갖는 화합물은, 하기 화학식 B-2로 표현되는 구조를 갖는 화합물일 수 있다.
<화학식 B-2>
Figure pat00048
상기 화학식 B-2에서,
Figure pat00049
및
Figure pat00050
는 각각 독립적으로
Figure pat00051
,
Figure pat00052
,
Figure pat00053
,
Figure pat00054
,
Figure pat00055
,
Figure pat00056
,
Figure pat00057
또는
Figure pat00058
이고, RB1는 탄소수 1 내지 5의 알킬기, 탄소수 1 내지 5의 알콕시기 또는 수소원자이며, RB2는 탄소수 1 내지 4의 알킬기, 탄소수 1 내지 4의 알콕시기, 아세트아미드기, 히드록실기 또는 수소원자이고, ZB1, ZB2, ZB3, m1 및 m2는 상기 화학식 B-1과 동일할 수 있다.
또한, 상기 화학식 B-2로 표현되는 구조를 갖는 화합물은, 하기 화학식 B-3, 하기 화학식 B-4, 또는 하기 화학식 B-5로 표현되는 구조를 갖는 화합물일 수 있다.
<화학식 B-3>
Figure pat00059
<화학식 B-4>
Figure pat00060
<화학식 B-5>
Figure pat00061
상기 화학식 B-3 내지 화학식 B-5에서,
Figure pat00062
,
Figure pat00063
, RB1, RB2, ZB1, ZB2 및 ZB3는 상기 화학식 B-2와 동일할 수 있다.
상기 화학식 B-3, 상기 화학식 B-4, 또는 상기 화학식 B-5로 표현되는 구조를 갖는 화합물은, 하기 화학식 B-6 내지 하기 화학식 B-9 중 어느 하나로 표현되는 구조를 갖는 화합물일 수 있다.
<화학식 B-6>
Figure pat00064
<화학식 B-7>
Figure pat00065
<화학식 B-8>
Figure pat00066
<화학식 B-9>
Figure pat00067
상기 액정 조성물은, 하기 화학식 C-1으로 표현되는 구조를 갖는 화합물을 더 포함할 수 있다.
<화학식 C-1>
Figure pat00068
상기 화학식 C-1에서, RC1 및 RC2는 각각 독립적으로
Figure pat00069
,
Figure pat00070
,
Figure pat00071
,
Figure pat00072
,
Figure pat00073
,
Figure pat00074
,
Figure pat00075
또는
Figure pat00076
이고, ZC는 알킬렌기, 알킬렌옥시기, 에테르기 또는 단일결합이며, X는 할로겐원자이고, n1은 2 내지 4의 정수이며, n2 및 n3은 각각 독립적으로 0 또는 1이고, n4 내지 n6는 각각 독립적으로 0 내지 2의 정수일 수 있다.
또, 상기 화학식 C-1로 표현되는 구조를 갖는 화합물은, 하기 화학식 C-2로 표현되는 구조를 갖는 화합물일 수 있다.
<화학식 C-2>
Figure pat00077
상기 화학식 C-2에서, RC1, RC2, ZC, X 및 n1 내지 n6는 상기 화학식 C-1과 동일할 수 있다.
또한, 상기 화학식 C-2로 표현되는 구조를 갖는 화합물은, 하기 화학식 C-3 또는 하기 화학식 C-4로 표현되는 구조를 갖는 화합물일 수 있다.
<화학식 C-3>
Figure pat00078
<화학식 C-4>
Figure pat00079
상기 화학식 C-3 및 화학식 C-4에서, RC1, RC2, ZC, X, n1, n4 및 n6는 상기 화학식 C-1과 동일할 수 있다.
상기 화학식 C-3 또는 상기 화학식 C-4로 표현되는 구조를 갖는 화합물은, 하기 화학식 C-5 내지 하기 화학식 C-8 중 어느 하나로 표현되는 구조를 갖는 화합물일 수 있다.
<화학식 C-5>
Figure pat00080
<화학식 C-6>
Figure pat00081
<화학식 C-7>
Figure pat00082
<화학식 C-8>
Figure pat00083
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는, 절연 기판, 및 상기 절연 기판 상에 배치되며, 하기 화학식 A-1로 표현되는 구조를 갖는 화합물을 포함하는 액정층을 포함한다.
<화학식 A-1>
Figure pat00084
상기 화학식 A-1에서,
Figure pat00085
는
Figure pat00086
,
Figure pat00087
,
Figure pat00088
,
Figure pat00089
또는
Figure pat00090
이고, RA1은 알킬기, 알콕시기, 시아노기, 할로겐원자 또는 수소원자이며, RA2는 알킬기, 시아노기, 할로겐원자 또는 수소원자이고, ZA는 *-O-*, *-COO-*, *-OCO-*, *-CF2O-*, *-OCF2-*, *-CH2O-*, *-OCH2-*, *-SCH2-*, *-CH2S-*, *-C2F4-*, *-CH2CF2-*, *-CF2CH2-*, *-(CH2)k-*(여기서 k는 1 내지 5의 정수), *-CH=CH-*, *-CF=CF-*, *-CH=CF-*, *-CF=CH-*, *-C≡C-*, *-CH=CHCH2O-* 또는 단일결합이며, X는 할로겐원자이고, ℓ1은 0 내지 2의 정수이며, ℓ2는 0 내지 3의 정수이고, 상기 ℓ1에 의해 정의되는 반복 단위 내
Figure pat00091
와 ZA는 각각 동일하거나 상이하다.
상기 액정층은, 하기 화학식 B-1로 표현되는 구조를 갖는 화합물을 더 포함할 수 있다.
<화학식 B-1>
Figure pat00092
상기 화학식 B-1에서,
Figure pat00093
및
Figure pat00094
는 각각 독립적으로
Figure pat00095
,
Figure pat00096
,
Figure pat00097
,
Figure pat00098
또는
Figure pat00099
이고, RB1은 알킬기, 알콕시기 또는 수소원자이며, RB2는 알킬기, 알콕시기, 아세트아미드기(-NHCOCH3), 히드록실기(-OH) 또는 수소원자이고, ZB1, ZB2 및 ZB3는 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 5의 알킬렌기, 탄소수 2 내지 3의 알케닐기, *-O-*, *-COO-*, *-OCO-*, *-CF2O-*, *-OCF2-*, 단일결합 또는 이중결합이며, m1 및 m2는 각각 독립적으로 0 또는 1일 수 있다.
또, 상기 표시 장치는 상기 절연 기판과 상기 액정층 사이에 배치된 배향층을 더 포함하되, 상기 배향층은, 반복 단위 내에 이미드기를 포함하는 주쇄를 포함하는 주배향층, 및 하기 화학식 C-1로 표현되는 구조를 갖는 화합물의 가교 중합체를 포함하는 배향 안정화층을 포함할 수 있다.
<화학식 C-1>
Figure pat00100
상기 화학식 C-1에서, RC1 및 RC2는 각각 독립적으로
Figure pat00101
,
Figure pat00102
,
Figure pat00103
,
Figure pat00104
,
Figure pat00105
,
Figure pat00106
,
Figure pat00107
또는
Figure pat00108
이고, ZC는 알킬렌기, 알킬렌옥시기, 에테르기 또는 단일결합이며, X는 할로겐원자이고, n1은 2 내지 4의 정수이며, n2 및 n3은 각각 독립적으로 0 또는 1이고, n4 내지 n6는 각각 독립적으로 0 내지 2의 정수일 수 있다.
또한, 상기 액정층은, 상기 화학식 C-1로 표현되는 구조를 갖는 화합물을 더 포함하되, 상기 화학식 C-1로 표현되는 구조를 갖는 화합물의 함량은 상기 액정층 전체 중량에 대하여 100ppm 이하일 수 있다.
상기 표시 장치는, 상기 절연 기판과 상기 배향층 사이에 배치된 제1 전극, 및 상기 액정층을 사이에 두고 상기 제1 전극과 대향하는 제2 전극을 더 포함할 수 있다.
기타 실시예의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 점도가 낮음에도 불구하고 높은 유전율 이방성을 갖는 액정 조성물을 제공할 수 있다. 또, 응답 속도와 콘트라스트가 개선되고, 낮은 구동 전압을 갖는 표시 장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 분해 사시도이다.
도 2는 도 1의 표시 장치가 포함하는 제1 표시 기판의 일 화소에 대한 레이아웃이다.
도 3은 도 2의 제1 표시 기판을 포함하는 표시 장치를 Ⅲ-Ⅲ'선을 따라 절개한 단면도이다.
도 4는 도 3의 AR1 영역을 확대한 확대 단면도이다.
도 5는 도 3의 AR2 영역을 확대한 확대 단면도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.
그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 소자를 뒤집을 경우, 다른 소자의 "아래(below 또는 beneath)"로 기술된 소자는 다른 소자의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다.
다르게 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용하는 "*"는 인접하는 원자들이 공유결합하는 결합 사이트(site)를 의미한다.
다르게 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용하는 용어 "알킬기(alkyl group)"는 직쇄형 또는 분지쇄형 지방족 포화 탄화수소에서 하나의 수소원자를 제외한 1가의 원자단을 의미하며, "*-CnH2n +1(여기서, n은 자연수)"로 표현될 수 있다.
다르게 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용하는 용어 "알콕시기(alkoxy group)"는 알킬기와 산소원자 하나가 결합된 1가의 원자단을 의미하며, "*-O-CnH2n+1(여기서, n은 자연수)"로 표현될 수 있다.
다르게 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용하는 용어 "알킬렌기(alkylene group)"는 직쇄형 또는 분지쇄형 지방족 포화 탄화수소에서 두개의 수소원자를 제외한 2가의 원자단을 의미하며, "*-CnH2n-*(여기서, n은 자연수)"로 표현될 수 있다.
다르게 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용하는 용어 "알킬렌옥시기(alkyleneoxy group)"는 알킬렌기와 산소원자 하나가 결합된 2가의 원자단을 의미하며, "*-O-CnH2n-*(여기서, n은 자연수)" 또는 "*-CnH2n-O-*(여기서, n은 자연수)"로 표현될 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예들에 따른 액정 조성물에 대해 설명한다.
본 실시예에 따른 액정 조성물은 하기 화학식 A-1로 표현되는 구조를 갖는 화합물을 포함한다. 하기 화학식 A-1로 표현되는 구조를 갖는 화합물은 액정(liquid crystal) 특성을 갖는 화합물일 수 있다.
<화학식 A-1>
Figure pat00109
상기 화학식 A-1에서,
Figure pat00110
는 탄소수 6 이하의 치환되거나, 비치환된 방향족 또는 지환족 고리 구조, 또는 탄소수 6 이하의 헤테로 고리 구조일 수 있다. 예를 들어,
Figure pat00111
는
Figure pat00112
,
Figure pat00113
,
Figure pat00114
,
Figure pat00115
또는
Figure pat00116
일 수 있다.
또, 상기 화학식 A-1에서, ZA는 연결기일 수 있다. 예를 들어, ZA는 *-O-*, *-COO-*, *-OCO-*, *-CF2O-*, *-OCF2-*, *-CH2O-*, *-OCH2-*, *-SCH2-*, *-CH2S-*, *-C2F4-*, *-CH2CF2-*, *-CF2CH2-*, *-(CH2)k-*(여기서 k는 1 내지 5의 정수), *-CH=CH-*, *-CF=CF-*, *-CH=CF-*, *-CF=CH-*, *-C≡C-*, *-CH=CHCH2O-* 또는 단일결합일 수 있다.
상기 화학식 A-1에서, ℓ1은
Figure pat00117
와 ZA의 반복 단위를 정의할 수 있다. 예를 들어, ℓ1은 0 내지 2의 정수일 수 있다. ℓ1이 2일 경우, 상기 ℓ1에 의해 정의되는 반복 단위 내
Figure pat00118
와 ZA는 각각 동일하거나 상이할 수 있다. ℓ1이 상기 범위 내일 경우 상대적으로 화합물 자체의 길이가 짧아질 수 있고, 이를 통해 저점도 특성을 갖는 화합물을 구현할 수 있다.
상기 화학식 A-1에서, RA1은 알킬기, 알콕시기, 시아노기(cyano group), 할로겐원자 또는 수소원자일 수 있다. 예를 들어, RA1은 탄소수 1 내지 12, 또는 탄소수 1 내지 10, 또는 탄소수 1 내지 8, 또는 탄소수 1 내지 6, 또는 탄소수 1 내지 5, 또는 탄소수 1 내지 3의 알킬기, 탄소수 1 내지 12, 또는 탄소수 1 내지 10, 또는 탄소수 1 내지 8, 또는 탄소수 1 내지 6, 또는 탄소수 1 내지 5, 또는 탄소수 1 내지 3의 알콕시기, 시아노기, 할로겐원자 또는 수소원자일 수 있다. RA1이 상기와 같은 구조를 가질 경우 화합물 자체에 우수한 굴절률 이방성 또는 유전율 이방성 등의 특성을 부여할 수 있다. 또, RA1이 차지하는 공간 부피를 상대적으로 작게 함으로써 저점도 특성을 가질 수 있다.
또한, 상기 화학식 A-1에서, RA2는 알킬기, 시아노기, 할로겐원자 또는 수소원자일 수 있다. 예를 들어, RA2는 탄소수 1 내지 12, 또는 탄소수 1 내지 10, 또는 탄소수 1 내지 8, 또는 탄소수 1 내지 6, 또는 탄소수 1 내지 5, 또는 탄소수 1 내지 3의 알킬기, 시아노기, 할로겐원자 또는 수소원자일 수 있다. RA2가 상기와 같은 구조를 가질 경우 화합물 자체에 우수한 굴절률 이방성 또는 유전율 이방성 등의 특성을 부여할 수 있다. 또, RA2가 차지하는 공간 부피를 상대적으로 작게 함으로써 저점도 특성을 가질 수 있다.
상기 화학식 A-1에서, X는 할로겐원자일 수 있다. 상기 할로겐원자의 예로는 불소원자(F), 염소원자(Cl), 브롬원자(Br) 및 아이오딘원자(I)를 들 수 있다. 상기 화학식 A-1에서, ℓ2는 0 내지 2의 정수일 수 있다. 예를 들어, 상기 X는 화합물 자체에 고극성 특성을 부여하도록 벤조푸란기와 결합할 수 있다.
상기 화학식 A-1으로 표현되는 구조를 갖는 화합물은 벤조푸란기의 2번 위치에 직접 결합된 산소원자를 포함한다. 다시 말해서, 상기 화학식 A-1으로 표현되는 구조를 갖는 화합물은 벤조푸란 에테르 구조를 포함한다. 벤조푸란기에 직접 결합된 산소원자의 비공유전자쌍은 벤조푸란기의 입체 구조와 반발힘을 가질 수 있고, 상기 화학식 A-1으로 표현되는 구조를 갖는 화합물은 우수한 유전율 이방성을 가져 투과율을 향상시킬 수 있고 구동 전압을 저하시킬 수 있다. 또, 고극성 특성을 가지고, 저점도 특성을 가짐에도 불구하고 높은 상전이 온도를 가질 수 있다.
뿐만 아니라, 상기 화학식 A-1로 표현되는 구조를 갖는 화합물은 광, 예컨대 약 260nm 내지 380nm 파장 대역의 자외선에 대한 신뢰성이 우수하여 상기 액정 조성물이 액정 표시 장치에 적용되는 경우에도 전압 보전율의 저하 또는 잔상 불량을 야기하지 않을 수 있다. 이를 통해 상대적으로 큰 굴절률 이방성의 크기를 가짐과 동시에 전압 보전율 특성과 잔상 문제를 개선하여 표시 품질을 향상시킬 수 있다.
상기 화학식 A-1로 표현되는 구조를 갖는 화합물은 상기 액정 조성물 전체 중량에 대하여 약 0.01 중량% 이상 20 중량% 이하의 범위로 포함될 수 있다.
몇몇 실시예에서, 상기 화학식 A-1로 표현되는 구조를 갖는 화합물은 하기 화학식 A-2로 표현되는 구조를 갖는 화합물일 수 있다.
<화학식 A-2>
Figure pat00119
상기 화학식 A-2에서,
Figure pat00120
는
Figure pat00121
,
Figure pat00122
,
Figure pat00123
,
Figure pat00124
,
Figure pat00125
,
Figure pat00126
,
Figure pat00127
또는
Figure pat00128
일 수 있다.
Figure pat00129
가 상기와 같은 구조를 가질 경우 벤조푸란기에서 RA1에 이르는 분자 골격을 대략 선형으로 구성할 수 있어 화합물 자체에 극성을 부여하기가 용이하고, 이웃한 액정들 간의 배열을 방해하지 않을 수 있다.
상기 화학식 A-2에서, RA1은 상기 화학식 A-1과 동일할 수 있다. 예를 들어, RA1은 탄소수 1 내지 5, 또는 탄소수 1 내지 3의 알킬기, 탄소수 1 내지 5, 또는 탄소수 1 내지 3의 알콕시기, 시아노기, 할로겐 원자 또는 수소원자일 수 있다. RA1이 알킬기 또는 알콕시기일 경우 탄소 사슬의 길이를 상대적으로 짧게 하여 점도 특성을 보다 개선할 수 있다.
또한, 상기 화학식 A-2에서, RA2는 상기 화학식 A-1과 동일할 수 있다. 예를 들어, RA2는 탄소수 1 내지 5, 또는 탄소수 1 내지 3의 알킬기, 시아노기, 할로겐원자 또는 수소원자일 수 있다. RA2가 알킬기일 경우 탄소 사슬의 길이를 상대적으로 짧게 하여 점도 특성을 보다 개선할 수 있다.
단, 상기 화학식 A-2에서, ZA, X, ℓ1 및 ℓ2는 상기 화학식 A-1과 동일할 수 있는 바 구체적인 설명은 생략한다.
몇몇 실시예에서, 상기 화학식 A-2로 표현되는 구조를 갖는 화합물은 하기 화학식 A-3, 하기 화학식 A-4, 또는 하기 화학식 A-5로 표현되는 구조를 갖는 화합물일 수 있다.
<화학식 A-3>
Figure pat00130
<화학식 A-4>
<화학식 A-5>
Figure pat00132
상기 화학식 A-4 및 상기 화학식 A-5에서,
Figure pat00133
및
Figure pat00134
는 각각 독립적으로
Figure pat00135
와 동일할 수 있다. 예를 들어,
Figure pat00136
및
Figure pat00137
는 각각 독립적으로
Figure pat00138
,
Figure pat00139
,
Figure pat00140
,
Figure pat00141
,
Figure pat00142
,
Figure pat00143
,
Figure pat00144
또는
Figure pat00145
일 수 있다.
또, 상기 화학식 A-4 및 상기 화학식 A-5에서, ZA1 및 ZA2는 각각 독립적으로 ZA와 동일할 수 있다. 예를 들어, ZA는 *-O-*, *-COO-*, *-OCO-*, *-CF2O-*, *-OCF2-*, *-CH2O-*, *-OCH2-*, *-SCH2-*, *-CH2S-*, *-C2F4-*, *-CH2CF2-*, *-CF2CH2-*, *-(CH2)k-*(여기서 k는 1 내지 5의 정수), *-CH=CH-*, *-CF=CF-*, *-CH=CF-*, *-CF=CH-*, *-C≡C-*, *-CH=CHCH2O-* 또는 단일결합일 수 있다.
단, 상기 화학식 A-3 내지 상기 화학식 A-5에서, RA1, RA2, X 및 ℓ2는 상기 화학식 A-2와 동일할 수 있는 바 구체적인 설명은 생략한다.
몇몇 실시예에서, 상기 화학식 A-3, 상기 화학식 A-4, 또는 상기 화학식 A-5로 표현되는 구조를 갖는 화합물은 하기 화학식 A-6 내지 하기 화학식 A-13 중 어느 하나로 표현되는 구조를 갖는 화합물일 수 있다.
<화학식 A-6>
Figure pat00146
<화학식 A-7>
Figure pat00147
<화학식 A-8>
Figure pat00148
<화학식 A-9>
Figure pat00149
<화학식 A-10>
Figure pat00150
<화학식 A-11>
Figure pat00151
<화학식 A-12>
Figure pat00152
<화학식 A-13>
Figure pat00153
상기 화학식 A-6 내지 상기 화학식 A-13 중 어느 하나로 표현되는 구조를 갖는 화합물은 굴절률 이방성(Δn)이 0.230 이상 0.260 이하이고, 회전 점도(γ1, 20)가 70 mPa·s 이상 100 mPa·s 이하일 수 있다.
예시적인 실시예에서, 상기 액정 조성물은 상기 화학식 A-6 내지 상기 화학식 A-13으로 표현되는 구조를 갖는 화합물 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 상기 액정 조성물은 상기 화학식 A-6 내지 상기 화학식 A-13으로 표현되는 구조를 갖는 화합물 중 두 개 이상을 포함할 수도 있다.
예시적인 실시예에서, 상기 액정 조성물은 하기 화학식 B-1로 표현되는 구조를 갖는 화합물을 더 포함할 수 있다. 하기 화학식 B-1로 표현되는 구조를 갖는 화합물은 안정제(stabilizer) 화합물일 수 있다.
<화학식 B-1>
Figure pat00154
상기 화학식 B-1에서,
Figure pat00155
및
Figure pat00156
는 각각 독립적으로 탄소수 6 이하의 치환되거나, 비치환된 방향족 또는 지환족 고리 구조, 또는 탄소수 6 이하의 헤테로 고리 구조일 수 있다. 예를 들어,
Figure pat00157
및
Figure pat00158
는 각각 독립적으로
Figure pat00159
,
Figure pat00160
,
Figure pat00161
,
Figure pat00162
또는
Figure pat00163
일 수 있다.
상기 화학식 B-1에서, m1 및 m2는 각각 시클로아민기와 벤젠기 사이의 분자 골격 구조를 정의할 수 있다. 예를 들어, m1 및 m2는 각각 독립적으로 0 또는 1일 수 있다.
상기 화학식 B-1에서, ZB1, ZB2 및 ZB3는 각각 연결기일 수 있다. 예를 들어, ZB1, ZB2 및 ZB3는 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 5의 알킬렌기, 탄소수 2 내지 3의 알케닐기, *-O-*, *-COO-*, *-OCO-*, *-CF2O-*, *-OCF2-*, 단일결합 또는 이중결합일 수 있다.
상기 화학식 B-1에서, RB1은 알킬기, 알콕시기 또는 수소원자일 수 있다. 예를 들어, RB1은 탄소수 1 내지 12, 또는 탄소수 1 내지 10, 또는 탄소수 1 내지 8, 또는 탄소수 1 내지 6, 또는 탄소수 1 내지 5, 또는 탄소수 1 내지 3의 알킬기, 탄소수 1 내지 12, 또는 탄소수 1 내지 10, 또는 탄소수 1 내지 8, 또는 탄소수 1 내지 6, 또는 탄소수 1 내지 5, 또는 탄소수 1 내지 3의 알콕시기, 또는 수소원자일 수 있다. RB1이 상기와 같은 구조를 가질 경우 액정의 의도치 않은 반응을 효과적으로 억제할 수 있다.
RB2는 알킬기, 알콕시기, 아세트아미드기(-NHCOCH3), 히드록실기(-OH) 또는 수소원자일 수 있다. 예를 들어, RB2는 탄소수 1 내지 12, 또는 탄소수 1 내지 10, 또는 탄소수 1 내지 8, 또는 탄소수 1 내지 6, 또는 탄소수 1 내지 5, 또는 탄소수 1 내지 4의 알킬기, 탄소수 1 내지 12, 또는 탄소수 1 내지 10, 또는 탄소수 1 내지 8, 또는 탄소수 1 내지 6, 또는 탄소수 1 내지 5, 또는 탄소수 1 내지 4의 알콕시기, 아세트아미드기, 히드록실기 또는 수소원자일 수 있다. RB2가 상기와 같은 구조를 가질 경우 액정의 의도치 않은 반응을 효과적으로 억제할 수 있다.
상기 화학식 B-1로 표현되는 구조를 갖는 화합물은 양 말단에 시클로아민기와 벤젠기를 포함한다. 이를 통해 산화 방지 효과와 더불어 광 또는 열에 의해 이온불순물이 형성되는 메커니즘을 억제할 수 있어 액정 조성물의 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 또, 본 실시예에 따른 액정 조성물이 액정 표시 장치에 적용되는 경우 전압 보전율을 개선하고 불순물 등에 의한 잔상 불량 문제를 효과적으로 방지할 수 있다.
상기 화학식 B-1으로 표현되는 구조를 갖는 화합물은 상기 액정 조성물 전체 중량에 대하여 약 50ppm(parts per million)이상 3,000ppm 이하의 범위로 포함될 수 있다.
몇몇 실시예에서, 상기 화학식 B-1로 표현되는 구조를 갖는 화합물은 하기 화학식 B-2로 표현되는 구조를 갖는 화합물일 수 있다.
<화학식 B-2>
Figure pat00164
상기 화학식 B-2에서,
Figure pat00165
및
Figure pat00166
는 각각 독립적으로
Figure pat00167
,
Figure pat00168
,
Figure pat00169
,
Figure pat00170
,
Figure pat00171
,
Figure pat00172
,
Figure pat00173
또는
Figure pat00174
일 수 있다.
Figure pat00175
및
Figure pat00176
가 상기와 같은 구조를 가질 경우 시클로아민에서 벤젠기에 이르는 분자 골격을 대략 선형으로 구성할 수 있어 액정 조성물의 저점도 특성 구현에 유리하고 액정들의 배열을 방해하지 않을 수 있다.
상기 화학식 B-2에서, RB1는 상기 화학식 B-1과 동일할 수 있다. 예를 들어 RB1는 탄소수 1 내지 5, 또는 탄소수 1 내지 3의 알킬기, 탄소수 1 내지 5, 또는 탄소수 1 내지 3의 알콕시기, 또는 수소원자일 수 있다.
또한, 상기 화학식 B-2에서, RB2는 상기 화학식 B-1과 동일할 수 있다. 예를 들어, RB2는 탄소수 1 내지 5, 또는 탄소수 1 내지 4의 알킬기, 탄소수 1 내지 5, 또는 탄소수 1 내지 4의 알콕시기, 아세트아미드기, 히드록실기 또는 수소원자일 수 있다.
단, 상기 화학식 B-2에서, ZB1, ZB2, ZB3, m1 및 m2는 상기 화학식 B-1과 동일할 수 있는 바 구체적인 설명은 생략한다.
몇몇 실시예에서, 상기 화학식 B-2로 표현되는 구조를 갖는 화합물은 하기 화학식 B-3, 하기 화학식 B-4, 또는 하기 화학식 B-5로 표현되는 구조를 갖는 화합물일 수 있다.
<화학식 B-3>
Figure pat00177
<화학식 B-4>
Figure pat00178
<화학식 B-5>
Figure pat00179
단, 상기 화학식 B-3 내지 상기 화학식 B-5에서,
Figure pat00180
,
Figure pat00181
, RB1, RB2, ZB1, ZB2 및 ZB3는 상기 화학식 B-2와 동일할 수 있는 바 구체적인 설명은 생략한다.
몇몇 실시예에서, 상기 화학식 B-3 내지 상기 화학식 B-5로 표현되는 구조를 갖는 화합물은 하기 화학식 B-6 내지 하기 화학식 B-9 중 어느 하나로 표현되는 구조를 갖는 화합물일 수 있다.
<화학식 B-6>
Figure pat00182
<화학식 B-7>
Figure pat00183
<화학식 B-8>
Figure pat00184
<화학식 B-9>
Figure pat00185
예시적인 실시예에서, 상기 액정 조성물은 하기 화학식 C-1로 표현되는 구조를 갖는 화합물을 더 포함할 수 있다. 하기 화학식 C-1로 표현되는 구조를 갖는 화합물은 중합성 화합물일 수 있다.
<화학식 C-1>
Figure pat00186
상기 화학식 C-1에서, ZC는 연결기일 수 있다. 예를 들어, ZC는 알킬렌기, 알킬렌옥시기, 에테르기 또는 단일결합일 수 있다. 다른 예를 들어, ZC는 탄소수 1 내지 3의 알킬렌기, 탄소수 1 내지 3의 알킬렌옥시기, 에테르기 또는 단일결합일 수 있다.
상기 화학식 C-1에서, n1은 2 내지 4의 정수일 수 있다. 또, 상기 화학식 C-1에서 n2 및 n3는 각각 분자 골격 구조를 정의할 수 있다. 예를 들어, n2 및 n3는 각각 독립적으로 0 또는 1일 수 있다.
또, 상기 화학식 C-1에서, X는 할로겐원자일 수 있다. 상기 할로겐원자의 예로는 불소원자, 염소원자, 브롬원자 및 아이오딘원자를 들 수 있다. 상기 화학식 C-1에서, n4 내지 n6는 각각 독립적으로 0 내지 2의 정수일 수 있다. 예를 들어, 상기 X는 화합물 자체에 고극성 특성을 부여하도록 벤젠기와 결합할 수 있다.
상기 화학식 C-1에서, RC1 및 RC2는 각각 고분자화를 위한 중합 가능한 반응기일 수 있다. 예를 들어, RC1 및 RC2는 각각 독립적으로
Figure pat00187
,
Figure pat00188
,
Figure pat00189
,
Figure pat00190
,
Figure pat00191
,
Figure pat00192
,
Figure pat00193
또는
Figure pat00194
일 수 있다.
상기 화학식 C-1으로 표현되는 구조를 갖는 화합물은 광 또는 열에 의해 반응하여 고분자를 형성할 수 있다. 예를 들어, 상기 화학식 C-1으로 표현되는 구조를 갖는 화합물은 약 260nm 내지 380nm, 또는 약 350nm 내지 380nm 파장 대역의 광을 흡수하여 중합될 수 있다.
상기 화학식 C-1로 표현되는 구조를 갖는 화합물은 상기 액정 조성물 전체 중량에 대하여 약 100ppm 초과 10,000ppm 이하, 또는 1,000 ppm 이상 10,000ppm 이하의 범위로 포함될 수 있다.
몇몇 실시예에서, 상기 화학식 C-1로 표현되는 구조를 갖는 화합물은 하기 화학식 C-2로 표현되는 구조를 갖는 화합물일 수 있다.
<화학식 C-2>
Figure pat00195
단, 상기 화학식 C-2에서, RC1, RC2, ZC, X 및 n1 내지 n6는 상기 화학식 C-1과 동일할 수 있는 바 구체적인 설명은 생략한다.
몇몇 실시예에서, 상기 화학식 C-2로 표현되는 구조를 갖는 화합물은 하기 화학식 C-3 또는 하기 화학식 C-4로 표현되는 구조를 갖는 화합물일 수 있다.
<화학식 C-3>
Figure pat00196
<화학식 C-4>
Figure pat00197
단, 상기 화학식 C-3 및 상기 화학식 C-4에서, RC1, RC2, ZC, X, n1, n4 및 n6는 상기 화학식 C-1과 동일할 수 있는 바 구체적인 설명은 생략한다.
몇몇 실시예에서, 상기 화학식 C-3 또는 상기 화학식 C-4로 표현되는 구조를 갖는 화합물은 하기 화학식 C-5 내지 하기 화학식 C-8 중 어느 하나로 표현되는 구조를 갖는 화합물일 수 있다.
<화학식 C-5>
Figure pat00198
<화학식 C-6>
Figure pat00199
<화학식 C-7>
Figure pat00200
<화학식 C-8>
Figure pat00201
예시적인 실시예에서, 상기 액정 조성물은 중합 개시제, 예컨대 광 중합 개시제 또는 열 중합 개시제를 더 포함할 수 있다.
상기 액정 조성물은 굴절률 이방성(Δn)이 0.080 이상 0.120 이하이고, 유전율 이방성(Δε)이 -5.5 이상 -2.8 이하이며, 회전 점도(γ1, 20℃)가 70 mPa·s 이상 110 mPa·s 이하일 수 있다. 이를 통해 상기 액정 조성물이 액정 표시 장치에 적용될 경우 높은 광 투과율과 함께 전압 보전율을 향상시키고 잔상을 억제하여 표시 품질을 개선할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 실시예들에 따른 표시 장치에 대해 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 분해 사시도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 표시 장치는 제1 표시 기판(100), 제1 표시 기판(100)과 대향하는 제2 표시 기판(200), 제1 표시 기판(100)과 제2 표시 기판(200) 사이에 개재되는 액정층(300)을 포함한다. 액정층(300)은 복수의 액정(LC)을 포함하고, 액정층(300) 및 액정(LC)은 음의 유전율 이방성을 가질 수 있다.
상기 표시 장치는 표시 영역(DA) 및 비표시 영역(NA)을 포함한다. 표시 영역(DA)은 영상이 표시되는 영역이고, 비표시 영역(NA)은 표시 영역(DA)을 둘러싸며 차광되는 영역일 수 있다. 표시 영역(DA)은 복수의 화소(PX)를 포함한다. 상기 각 화소(PX)는 색 표시를 구현하기 위해서 기본색 중 하나의 색을 고유하게 표시할 수 있다. 예를 들어, 상기 복수의 화소(PX)는 대략 적색을 표시하는 적색 화소(R), 대략 녹색을 표시하는 녹색 화소(G) 및 대략 청색을 표시하는 청색 화소(B)를 포함할 수 있다. 적색 화소(R), 녹색 화소(G) 및 청색 화소(B)는 제1 방향(X1) 및 제2 방향(X2)으로 반복 배치되어 평면상 대략 매트릭스 형태로 배열될 수 있다. 게이트 라인(GL) 및 데이터 라인(DA)은 각각 제1 방향(X1) 및 제2 방향(X2)으로 연장되어 복수의 각 화소(PX)들에 게이트 구동 신호와 데이터 구동 신호를 전달할 수 있다.
도 2는 도 1의 표시 장치가 포함하는 제1 표시 기판의 일 화소에 대한 레이아웃이다. 도 3은 도 2의 제1 표시 기판을 포함하는 표시 장치를 Ⅲ-Ⅲ'선을 따라 절개한 단면도이다. 도 4는 도 3의 AR1 영역을 확대한 확대 단면도이다. 도 5는 도 3의 AR2 영역을 확대한 확대 단면도이다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 제1 표시 기판(100)은 액정층(300) 내 액정(LC)의 배향 방향을 제어하기 위한 스위칭 소자(120)가 배치된 기판이고, 제2 표시 기판(200)은 제1 표시 기판(100)과 함께 액정층(300)을 개재하기 위한 대향 기판일 수 있다.
예시적인 실시예에서, 제1 표시 기판(100)은 제1 절연 기판(110), 제1 절연 기판(110) 상에 배치된 스위칭 소자(120), 스위칭 소자(120) 상에 배치된 제1 전극(150)을 포함한다.
제1 절연 기판(110)은 투명한 절연 기판일 수 있다. 예를 들어, 제1 절연 기판(110)은 유리 또는 플라스틱 기판일 수 있다. 몇몇 실시예에서, 제1 절연 기판(110)은 가요성을 가질 수도 있다.
제1 절연 기판(110) 상에는 스위칭 소자(120)가 배치된다. 스위칭 소자(120)는 제1 절연 기판(110) 상에 배치된 게이트 전극(121), 게이트 전극(121) 상에 배치된 액티브층(122), 및 액티브층(122) 상에서 서로 이격 배치된 소스 전극(123)과 드레인 전극(124)을 포함하는 박막 트랜지스터일 수 있다.
제어 단자인 게이트 전극(121)은 게이트 라인(GL)과 연결되어 게이트 구동 신호를 제공받고, 입력 단자인 소스 전극(123)은 데이터 라인(DL)과 연결되어 데이터 구동 신호를 제공받으며, 출력 단자인 드레인 전극(124)은 컨택홀(140)을 통해 제1 전극(150)과 전기적으로 연결될 수 있다. 액티브층(122)은 박막 트랜지스터의 채널 역할을 하며 게이트 전극(121)에 인가되는 전압에 따라 채널을 턴 온 또는 턴 오프할 수 있다.
게이트 전극(121)과 액티브층(122)은 절연층(131)에 의해 절연될 수 있다. 액티브층(122), 소스 전극(123) 및 드레인 전극(124) 상에는 보호층(132)이 배치되어 하부의 전극들이 유기 물질 등과 직접 접촉하는 것을 방지할 수 있다. 절연층(131) 및 보호층(132)은 무기 물질을 포함하여 이루어질 수 있다. 상기 무기 물질의 예로는 질화규소(SiNx), 산화규소(SiOx), 질화산화규소(SiNxOy) 또는 산화질화규소(SiOxNy) 등을 들 수 있다. 보호층(132) 상에는 유기층(133)이 배치될 수 있다. 유기층(133)은 제1 절연 기판(110) 상에 적층된 복수의 구성 요소들의 높이를 균일하게 만드는 평탄화층일 수 있다. 다른 실시예에서, 유기층(133)은 생략될 수도 있다.
유기층(133) 상에는 제1 전극(150)이 배치될 수 있다. 제1 전극(150)은 복수의 각 화소마다 배치되어 데이터 구동 신호에 의해 제어되는 화소 전극일 수 있다. 도 3 등에는 제1 표시 기판(100)에 제1 전극(150)이 배치되고 제2 표시 기판(200)에 제2 전극(250)이 배치된 경우를 예시하고 있으나, 다른 실시예에서 제1 전극(150)과 제2 전극(250)은 동일 기판에 배치될 수도 있다.
제1 전극(150)은 투명 전극일 수 있다. 상기 투명 전극을 형성하는 물질의 예로는 인듐 틴 옥사이드, 인듐 징크 옥사이드 등을 들 수 있다. 제1 전극(150)은 복수의 미세 가지 전극(152)을 포함하여 그 사이에 형성된 미세 슬릿을 가질 수 있다. 예를 들어, 제1 전극(150)은 대략 십자(+) 형상의 줄기 전극, 상기 줄기 전극으로부터 대략 45° 방향으로 방사형으로 뻗어 나온 미세 가지 전극(152) 및 줄기 전극으로부터 컨택홀(140) 측으로 돌출되어 드레인 전극(124)과 연결된 연결 전극(151)을 포함할 수 있다. 제1 전극(150)은 후술할 제2 전극(250)과 함께 액정층(300)에 전계를 형성하여 액정(LC)의 배향 방향을 제어할 수 있다.
제1 전극(150) 상에는 제1 배향층(160)이 배치될 수 있다. 제1 배향층(160)은 제1 주배향층(161) 및 제1 배향 안정화층(162)을 포함할 수 있다.
제1 주배향층(161)은 제1 전극(150) 상에 배치될 수 있다. 제1 주배향층(161)은 이무수물(anhydride)계 화합물과 디아민(diamine)계 화합물의 공중합체로서, 주쇄의 반복 단위 내에 이미드기(-CONRCO-)를 포함하는 폴리아믹산(poly amic acid), 반복 단위 내에 이미드기를 포함하는 폴리아믹산을 부분적으로 이미드화한 폴리머(polymer), 반복 단위 내에 이미드기를 포함하는 폴리아믹산을 탈수고리화하여 얻어지는 폴리이미드(polyimide), 또는 이들의 조합을 포함하는 고분자 사슬을 포함할 수 있다.
제1 주배향층(161)의 상기 고분자 사슬의 측쇄 중 적어도 일부는 수직 배향기를 포함할 수 있다. 상기 수직 배향기를 통해 액정층(300) 내 액정(LC)들의 초기 수직 배향이 유도될 수 있다. 상기 수직 배향기는 배향 표면에 대해 소정의 기울기를 가지고 경화된 상태일 수 있다.
몇몇 실시예에서, 상기 고분자 사슬의 측쇄 중 적어도 일부는 중합 개시기 및/또는 이온 포착기를 더 포함할 수 있다.
제1 배향 안정화층(162)은 제1 주배향층(161) 상에 배치될 수 있다. 제1 배향 안정화층(162)은 제1 주배향층(161)과 액정층(300) 사이에 배치될 수 있다. 예를 들어, 제1 배향 안정화층(162)은 미세 돌기 형태로 발현되어 제1 주배향층(161) 표면을 뒤덮고 있을 수 있다. 제1 배향 안정화층(162)은 제1 주배향층(161) 내 고분자 사슬의 측쇄, 예컨대 수직 배향기가 기울기를 유지하도록 안정화시키고, 제1 배향층(160)의 막경도를 향상시키는 층일 수 있다. 제1 배향 안정화층(162)은 중합성 화합물이 서로 중합되거나, 또는 중합성 화합물이 제1 주배향층(161) 내 고분자 사슬의 측쇄, 예컨대 수직 배향기와 중합되어 화학적으로 결합된 고분자 화합물(RMP)을 포함하는 층일 수 있다.
예시적인 실시예에서, 제1 배향 안정화층(162)은 하기 화학식 C-1로 표현되는 구조를 갖는 화합물의 가교 중합체를 포함할 수 있다.
<화학식 C-1>
Figure pat00202
상기 화학식 C-1에서, ZC는 연결기일 수 있다. 예를 들어, ZC는 알킬렌기, 알킬렌옥시기, 에테르기 또는 단일결합일 수 있다. 다른 예를 들어, ZC는 탄소수 1 내지 3의 알킬렌기, 탄소수 1 내지 3의 알킬렌옥시기, 에테르기 또는 단일결합일 수 있다.
상기 화학식 C-1에서, n1은 2 내지 4의 정수일 수 있다. 또, 상기 화학식 C-1에서 n2 및 n3는 각각 분자 골격 구조를 정의할 수 있다. 예를 들어, n2 및 n3는 각각 독립적으로 0 또는 1일 수 있다.
또, 상기 화학식 C-1에서, X는 할로겐원자일 수 있다. 상기 할로겐원자의 예로는 불소원자, 염소원자, 브롬원자 및 아이오딘원자를 들 수 있다. 상기 화학식 C-1에서, n4 내지 n6는 각각 독립적으로 0 내지 2의 정수일 수 있다.
상기 화학식 C-1에서, RC1 및 RC2는 각각 고분자화를 위한 중합 가능한 반응기일 수 있다. 예를 들어, RC1 및 RC2는 각각 독립적으로
Figure pat00203
,
Figure pat00204
,
Figure pat00205
,
Figure pat00206
,
Figure pat00207
,
Figure pat00208
,
Figure pat00209
또는
Figure pat00210
일 수 있다.
몇몇 실시예에서, 상기 화학식 C-1로 표현되는 구조를 갖는 화합물은 전술한 화학식 C-2 내지 화학식 C-8으로 표현되는 구조를 갖는 화합물 중 어느 하나일 수 있다. 상기 화학식 C-2 내지 상기 화학식 C-8으로 표현되는 구조를 갖는 화합물에 대해서는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 조성물과 함께 전술한 바 있으므로 구체적인 설명은 생략한다.
이어서 제2 표시 기판(200)에 대해 설명한다. 제2 표시 기판(200)은 제2 절연 기판(210), 제2 절연 기판(210) 상에 배치된 차광 부재(220)와 컬러 필터(230) 및 차광 부재(220)와 컬러 필터(230) 상에 배치된 제2 전극(250)을 포함한다.
제2 절연 기판(210)은 제1 절연 기판(110)과 같은 투명한 절연 기판일 수 있다. 차광 부재(220)는 적어도 특정 파장 대역의 광을 흡수하거나 반사하여 광의 투과를 차단하는 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 차광 부재(220)는 블랙 매트릭스일 수 있다. 차광 부재(220)는 인접한 화소들 간의 경계에 배치되어 혼색 불량을 방지할 수 있다. 컬러 필터(230)는 투과광의 특정 파장 대역을 흡수하거나, 또는 투과광의 파장을 특정 파장으로 시프트(shift) 또는 변환하는 물질을 포함하여 이루어질 수 있다. 즉, 컬러 필터(230)는 특정 파장 대역의 광만을 선택적으로 투과시킬 수 있다. 도 3 등에는 차광 부재(220) 및 컬러 필터(230)가 제2 표시 기판(200)에 배치된 경우를 예시하고 있으나, 차광 부재(220) 및 컬러 필터(230) 중 하나 이상은 제1 표시 기판(100)에 배치될 수도 있다. 차광 부재(220) 및 컬러 필터(230) 상에는 오버코트층(240)이 배치될 수 있다. 오버코트층(240)은 유기 물질을 포함하여 이루어질 수 있다. 오버코트층(240)은 제2 절연 기판(210) 상에 적층된 복수의 구성 요소들의 높이를 균일하게 만들 수 있다.
오버코트층(240) 상에는 제2 전극(250)이 배치될 수 있다. 제2 전극(250)은 복수의 화소들 상에 배치되어 공통 전압이 인가되는 공통 전극일 수 있다. 제2 전극(250)은 제1 전극(150)과 함께 액정층(300)에 수직 전계를 형성할 수 있다.
제2 전극(250) 상에는 제2 배향층(260)이 배치될 수 있다. 제2 배향층(260)은 제2 주배향층 및 제2 배향 안정화층을 포함할 수 있다. 제2 주배향층은 제2 전극(250) 상에 배치되고, 제2 배향 안정화층은 제2 주배향층과 액정층(300) 사이에 배치될 수 있다. 제2 주배향층은 반복 단위 내에 이미드기를 포함하는 고분자 사슬을 포함할 수 있다. 제2 배향 안정화층은 전술한 화학식 C-1 내지 화학식 C-8로 표현되는 구조를 갖는 화합물 중 하나를 포함할 수 있다. 제2 배향층(260)은 배치된 위치를 제외하고는 제1 배향층(160)과 마찬가지로 이해될 수 있는 바 구체적인 설명은 생략한다.
이어서 액정층(300)에 대해 설명한다. 액정층(300)은 복수의 액정(LC)들을 포함한다. 예시적인 실시예에서, 액정(LC) 및 액정층(300)을 이루는 조성물은 음의 유전율 이방성을 가질 수 있다. 액정(LC)은 초기 배향 상태에서 그 장축이 배향 표면에 대해 대략 수직한 방향으로 배향되어 안정화된 상태를 유지하고 있을 수 있다. 몇몇 실시예에서, 액정(LC)은 소정의 선경사 각도를 가지고 안정화된 상태를 유지하고 있을 수 있다. 상기 선경사 각도는 제1 및 제2 주배향층(161) 내 고분자 사슬의 기울기를 갖는 수직 배향기 측쇄 및 제1 및 제2 배향 안정화층(162) 내 고분자 화합물(RMP)에 의해 안정화된 상태일 수 있다. 음의 유전율 이방성을 갖는 액정(LC)은 제1 전극(150)과 제2 전극(250)이 형성하는 수직 전계에 의해 그 장축이 상기 전계의 방향에 대해 소정의 각도를 이루도록 기울어질 수 있다. 액정(LC)의 장축이 방향이 변화함에 따라 액정층(300)을 투과하는 광의 양이 조절될 수 있다. 본 명세서에서, 초기 배향 상태라 함은 액정층(300)에 전계가 형성되지 않은 상태에서의 액정(LC)의 배향 상태를 의미한다.
예시적인 실시예에서, 액정층(300)의 액정(LC) 하기 화학식 A-1로 표현되는 구조를 갖는 화합물을 포함한다.
<화학식 A-1>
Figure pat00211
상기 화학식 A-1에서,
Figure pat00212
는 탄소수 6 이하의 치환되거나, 비치환된 방향족 또는 지환족 고리 구조, 또는 탄소수 6 이하의 헤테로 고리 구조일 수 있다. 예를 들어,
Figure pat00213
는
Figure pat00214
,
Figure pat00215
,
Figure pat00216
,
Figure pat00217
또는
Figure pat00218
일 수 있다.
또, 상기 화학식 A-1에서, ZA는 연결기일 수 있다. 예를 들어, ZA는 *-O-*, *-COO-*, *-OCO-*, *-CF2O-*, *-OCF2-*, *-CH2O-*, *-OCH2-*, *-SCH2-*, *-CH2S-*, *-C2F4-*, *-CH2CF2-*, *-CF2CH2-*, *-(CH2)k-*(여기서 k는 1 내지 5의 정수), *-CH=CH-*, *-CF=CF-*, *-CH=CF-*, *-CF=CH-*, *-C≡C-*, *-CH=CHCH2O-* 또는 단일결합일 수 있다.
상기 화학식 A-1에서, ℓ1은
Figure pat00219
와 ZA의 반복 단위를 정의할 수 있다. 예를 들어, ℓ1은 0 내지 2의 정수일 수 있다. ℓ1이 2일 경우, 상기 ℓ1에 의해 정의되는 반복 단위 내
Figure pat00220
와 ZA는 각각 동일하거나 상이할 수 있다.
상기 화학식 A-1에서, RA1은 알킬기, 알콕시기, 시아노기(cyano group), 할로겐원자 또는 수소원자일 수 있다. 예를 들어, RA1은 탄소수 1 내지 12, 또는 탄소수 1 내지 10, 또는 탄소수 1 내지 8, 또는 탄소수 1 내지 6, 또는 탄소수 1 내지 5, 또는 탄소수 1 내지 3의 알킬기, 탄소수 1 내지 12, 또는 탄소수 1 내지 10, 또는 탄소수 1 내지 8, 또는 탄소수 1 내지 6, 또는 탄소수 1 내지 5, 또는 탄소수 1 내지 3의 알콕시기, 시아노기, 할로겐원자 또는 수소원자일 수 있다.
또한, 상기 화학식 A-1에서, RA2는 알킬기, 시아노기, 할로겐원자 또는 수소원자일 수 있다. 예를 들어, RA2는 탄소수 1 내지 12, 또는 탄소수 1 내지 10, 또는 탄소수 1 내지 8, 또는 탄소수 1 내지 6, 또는 탄소수 1 내지 5, 또는 탄소수 1 내지 3의 알킬기, 시아노기, 할로겐원자 또는 수소원자일 수 있다.
상기 화학식 A-1에서, X는 할로겐원자일 수 있다. 상기 할로겐원자의 예로는 불소원자(F), 염소원자(Cl), 브롬원자(Br) 및 아이오딘원자(I)를 들 수 있다. 상기 화학식 A-1에서, ℓ2는 0 내지 2의 정수일 수 있다. 예를 들어, 상기 X는 화합물 자체에 고극성 특성을 부여하도록 벤조푸란기와 결합할 수 있다.
상기 화학식 A-1으로 표현되는 구조를 갖는 화합물은 우수한 유전율 이방성을 가져 투과율을 향상시킬 수 있고 구동 전압을 저하시킬 수 있다. 또, 고극성 특성을 가지고, 저점도 특성을 가짐에도 불구하고 높은 상전이 온도를 가질 수 있다. 뿐만 아니라, 상기 화학식 A-1로 표현되는 구조를 갖는 화합물은 광, 예컨대 약 260nm 내지 380nm 파장 대역의 자외선에 대한 신뢰성이 우수하여 액정 표시 장치에 적용되는 경우에도 전압 보전율의 저하 또는 잔상 불량을 야기하지 않을 수 있다. 이를 통해 상대적으로 큰 굴절률 이방성의 크기를 가짐과 동시에 전압 보전율 특성과 잔상 문제를 개선하여 표시 품질을 향상시킬 수 있다.
몇몇 실시예에서, 상기 화학식 A-1로 표현되는 구조를 갖는 화합물은 전술한 화학식 A-2 내지 화학식 A-13으로 표현되는 구조를 갖는 화합물 중 어느 하나일 수 있다. 상기 화학식 A-2 내지 상기 화학식 A-13으로 표현되는 구조를 갖는 화합물에 대해서는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 조성물과 함께 전술한 바 있으므로 구체적인 설명은 생략한다.
예시적인 실시예에서, 액정층(300)은 하기 화학식 B-1로 표현되는 구조를 갖는 화합물(ST)을 더 포함할 수 있다.
<화학식 B-1>
Figure pat00221
상기 화학식 B-1에서,
Figure pat00222
및
Figure pat00223
는 각각 독립적으로 탄소수 6 이하의 치환되거나, 비치환된 방향족 또는 지환족 고리 구조, 또는 탄소수 6 이하의 헤테로 고리 구조일 수 있다. 예를 들어,
Figure pat00224
및
Figure pat00225
는 각각 독립적으로
Figure pat00226
,
Figure pat00227
,
Figure pat00228
,
Figure pat00229
또는
Figure pat00230
일 수 있다.
상기 화학식 B-1에서, m1 및 m2는 각각 시클로아민기와 벤젠기 사이의 분자 골격 구조를 정의할 수 있다. 예를 들어, m1 및 m2는 각각 독립적으로 0 또는 1일 수 있다.
상기 화학식 B-1에서, ZB1, ZB2 및 ZB3는 각각 연결기일 수 있다. 예를 들어, ZB1, ZB2 및 ZB3는 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 5의 알킬렌기, 탄소수 2 내지 3의 알케닐기, *-O-*, *-COO-*, *-OCO-*, *-CF2O-*, *-OCF2-*, 단일결합 또는 이중결합일 수 있다.
상기 화학식 B-1에서, RB1은 알킬기, 알콕시기 또는 수소원자일 수 있다. 예를 들어, RB1은 탄소수 1 내지 12, 또는 탄소수 1 내지 10, 또는 탄소수 1 내지 8, 또는 탄소수 1 내지 6, 또는 탄소수 1 내지 5, 또는 탄소수 1 내지 3의 알킬기, 탄소수 1 내지 12, 또는 탄소수 1 내지 10, 또는 탄소수 1 내지 8, 또는 탄소수 1 내지 6, 또는 탄소수 1 내지 5, 또는 탄소수 1 내지 3의 알콕시기, 또는 수소원자일 수 있다.
RB2는 알킬기, 알콕시기, 아세트아미드기(-NHCOCH3), 히드록실기(-OH) 또는 수소원자일 수 있다. 예를 들어, RB2는 탄소수 1 내지 12, 또는 탄소수 1 내지 10, 또는 탄소수 1 내지 8, 또는 탄소수 1 내지 6, 또는 탄소수 1 내지 5, 또는 탄소수 1 내지 4의 알킬기, 탄소수 1 내지 12, 또는 탄소수 1 내지 10, 또는 탄소수 1 내지 8, 또는 탄소수 1 내지 6, 또는 탄소수 1 내지 5, 또는 탄소수 1 내지 4의 알콕시기, 아세트아미드기, 히드록실기 또는 수소원자일 수 있다.
상기 화학식 B-1로 표현되는 구조를 갖는 화합물은 시클로아민기와 벤젠기를 포함한다. 이를 통해 산화 방지 효과와 더불어 광 또는 열에 의해 이온불순물이 형성되는 메커니즘을 억제할 수 있어 표시 장치의 전압 보전율을 개선하고 불순물 등에 의한 잔상 불량 문제를 효과적으로 방지할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 상기 화학식 B-1로 표현되는 구조를 갖는 화합물(ST)은 전술한 화학식 B-2 내지 화학식 B-9로 표현되는 구조를 갖는 화합물 중 어느 하나일 수 있다. 상기 화학식 B-2 내지 상기 화학식 B-9로 표현되는 구조를 갖는 화합물에 대해서는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 조성물과 함께 전술한 바 있으므로 구체적인 설명은 생략한다.
예시적인 실시예에서, 액정층(300)은 하기 화학식 C-1로 표현되는 구조를 갖는 화합물(RM)을 더 포함할 수 있다.
<화학식 C-1>
Figure pat00231
상기 화학식 C-1에서, ZC는 연결기일 수 있다. 예를 들어, ZC는 알킬렌기, 알킬렌옥시기, 에테르기 또는 단일결합일 수 있다. 다른 예를 들어, ZC는 탄소수 1 내지 3의 알킬렌기, 탄소수 1 내지 3의 알킬렌옥시기, 에테르기 또는 단일결합일 수 있다.
상기 화학식 C-1에서, n1은 2 내지 4의 정수일 수 있다. 또, 상기 화학식 C-1에서 n2 및 n3는 각각 분자 골격 구조를 정의할 수 있다. 예를 들어, n2 및 n3는 각각 독립적으로 0 또는 1일 수 있다.
또, 상기 화학식 C-1에서, X는 할로겐원자일 수 있다. 상기 할로겐원자의 예로는 불소원자, 염소원자, 브롬원자 및 아이오딘원자를 들 수 있다. 상기 화학식 C-1에서, n4 내지 n6는 각각 독립적으로 0 내지 2의 정수일 수 있다. 예를 들어, 상기 X는 화합물 자체에 고극성 특성을 부여하도록 벤젠기와 결합할 수 있다.
상기 화학식 C-1에서, RC1 및 RC2는 각각 고분자화를 위한 중합 가능한 반응기일 수 있다. 예를 들어, RC1 및 RC2는 각각 독립적으로
Figure pat00232
,
Figure pat00233
,
Figure pat00234
,
Figure pat00235
,
Figure pat00236
,
Figure pat00237
,
Figure pat00238
또는
Figure pat00239
일 수 있다.
상기 화학식 C-1로 표현되는 구조를 갖는 화합물(RM)의 함량은 액정층(300) 전체 중량에 대하여 약 0ppm 초과 100ppm 이하일 수 있다. 상기 화학식 C-1로 표현되는 구조를 갖는 화합물(RM)이 액정층(300)에 대하여 약 100ppm 이하로 포함될 경우 전압 보전율과 잔상 불량을 더욱 개선할 수 있다.
이하, 제조예와 비교예를 참조로 하여 본 발명에 대해 더욱 상세하게 설명한다.
<제조예 1>
하기 화학식 A-8, 하기 화학식 A-9 및 하기 화학식 A-13으로 표현되는 구조를 갖는 화합물을 합성하고, 그 물성을 시뮬레이션한 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
<화학식 A-8>
Figure pat00240
<화학식 A-9>
Figure pat00241
<화학식 A-13>
Figure pat00242
구조 상전이 온도(Tni, ℃) 굴절률 이방성(Δn= ne - no) 유전율 이방성(Δε=ε∥ - ε⊥) 회전 점도(γ1, 20℃, mPa·s) 탄성 계수(K33)
화학식 A-8 59.9 0.2440 -4.87 70 3.76
화학식 A-9 69.1 0.2360 -5.06 91 4.98
화학식 A-13 77.7 0.2530 -7.07 82 3.24
<제조예 2>
제조예 1에서 제조한 상기 화학식 A-8 및 화학식 A-13으로 표현되는 구조를 갖는 화합물을 포함하는 액정 조성물을 제조하고, 그 물성을 시뮬레이션한 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
조성 중량% 물성
Figure pat00243
 15 - 상전이 온도(Tni, ℃): 76.0
- △n(ne - no): 0.108
- △ε(ε∥ - ε⊥): -3.0
- 탄성 계수(K33): 12.5
- 회전 점도(γ1, mPa·s): 104
Figure pat00244
 10
Figure pat00245
 9
Figure pat00246
 8
Figure pat00247
 3
Figure pat00248
 10
Figure pat00249
 8
Figure pat00250
 7
Figure pat00251
 10
Figure pat00252
 8
화학식 A-8 7
화학식 A-13 5
<비교예 1>
상기 제조예 2에 따른 액정 조성물과 동일한 굴절률 이방성과 유전율 이방성을 갖도록 액정 조성물을 제조하고, 그 물성을 시뮬레이션한 결과를 하기 표 3에 나타내었다.
조성 중량% 물성
Figure pat00253
 22 - 상전이 온도(Tni, ℃): 75.5
- △n(ne - no): 0.108
- △ε(ε∥ - ε⊥): -3.0
- 탄성 계수(K33): 13
- 회전 점도(γ1, mPa·s): 120
Figure pat00254
 9
Figure pat00255
 7
Figure pat00256
 15
Figure pat00257
 9.5
Figure pat00258
 5
Figure pat00259
 9
Figure pat00260
 9
Figure pat00261
 7
Figure pat00262
 7.5
<비교예 2>
상기 화학식 A-13으로 표현되는 구조를 갖는 화합물 대신 하기 화학식 A-13'으로 표현되는 구조를 갖는 화합물을 5 중량% 첨가한 것을 제외하고는 상기 제조예 2와 동일한 방법으로 액정 조성물을 제조하고, 그 물성을 시뮬레이션한 결과를 하기 표 4에 나타내었다.
<화학식 A-13'>
Figure pat00263
조성 중량% 물성
Figure pat00264
 15 - 상전이 온도(Tni, ℃): 78.0
- △n(ne - no): 0.1073
- △ε(ε∥ - ε⊥): -3.0
- 탄성 계수(K33): 12.7
- 회전 점도(γ1, mPa·s): 107
Figure pat00265
 10
Figure pat00266
 9
Figure pat00267
 8
Figure pat00268
 3
Figure pat00269
 10
Figure pat00270
 8
Figure pat00271
 7
Figure pat00272
 10
Figure pat00273
 8
화학식 A-8 7
화학식 A-13' 5
상기 표 2 및 표 3을 참조하면, 제조예 2에 따른 액정 조성물은 자외선 파장 대역의 광에 의한 신뢰성이 취약한, 예컨대 터페닐기를 갖는 화합물을 포함하지 않고도 우수한 우수한 굴절률 이방성을 가짐을 확인할 수 있다.
또, 제조예 2에 따른 액정 조성물은 비교예 1에 따른 액정 조성물에 비해 현저하게 낮은 회전 점도를 가짐을 확인할 수 있다.
상기 표 2 및 표 4를 참조하면, 제조예 2에 따른 액정 조성물은 비교예 2에 따른 액정 조성물에 비해 낮은 회전 점도를 가짐을 확인할 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예 및 비교예를 중심으로 본 발명을 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 본 발명의 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 제1 표시 기판
200: 제2 표시 기판
300: 액정층

Claims (20)

  1. 하기 화학식 A-1로 표현되는 구조를 갖는 화합물을 포함하는 액정 조성물.
    <화학식 A-1>
    Figure pat00274

    (단, 상기 화학식 A-1에서,
    Figure pat00275
    는
    Figure pat00276
    ,
    Figure pat00277
    ,
    Figure pat00278
    ,
    Figure pat00279
    또는
    Figure pat00280
    이고, RA1은 알킬기, 알콕시기, 시아노기, 할로겐원자 또는 수소원자이며, RA2는 알킬기, 시아노기, 할로겐원자 또는 수소원자이고, ZA는 *-O-*, *-COO-*, *-OCO-*, *-CF2O-*, *-OCF2-*, *-CH2O-*, *-OCH2-*, *-SCH2-*, *-CH2S-*, *-C2F4-*, *-CH2CF2-*, *-CF2CH2-*, *-(CH2)k-*(여기서 k는 1 내지 5의 정수), *-CH=CH-*, *-CF=CF-*, *-CH=CF-*, *-CF=CH-*, *-C≡C-*, *-CH=CHCH2O-* 또는 단일결합이며, X는 할로겐원자이고, ℓ1 및 ℓ2는 각각 독립적으로 0 내지 2의 정수이며, 상기 ℓ1에 의해 정의되는 반복 단위 내
    Figure pat00281
    와 ZA는 각각 동일하거나 상이하다)
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 화학식 A-1로 표현되는 구조를 갖는 화합물은,
    하기 화학식 A-2로 표현되는 구조를 갖는 화합물인 액정 조성물.
    <화학식 A-2>
    Figure pat00282

    (단, 상기 화학식 A-2에서
    Figure pat00283
    는
    Figure pat00284
    ,
    Figure pat00285
    ,
    Figure pat00286
    ,
    Figure pat00287
    ,
    Figure pat00288
    ,
    Figure pat00289
    ,
    Figure pat00290
    또는
    Figure pat00291
    이고, RA1는 탄소수 1 내지 5의 알킬기, 탄소수 1 내지 5의 알콕시기, 시아노기, 할로겐 원자 또는 수소원자이며, RA2는 탄소수 1 내지 5의 알킬기, 시아노기, 할로겐원자 또는 수소원자이고, ZA, X, ℓ1 및 ℓ2는 상기 화학식 A-1과 동일하다)
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 화학식 A-2로 표현되는 구조를 갖는 화합물은,
    하기 화학식 A-3, 하기 화학식 A-4, 또는 하기 화학식 A-5로 표현되는 구조를 갖는 화합물인 액정 조성물.
    <화학식 A-3>
    Figure pat00292

    <화학식 A-4>
    Figure pat00293

    <화학식 A-5>
    Figure pat00294

    (단, 상기 화학식 A-3 내지 화학식 A-5에서,
    Figure pat00295
    및
    Figure pat00296
    는 각각 독립적으로
    Figure pat00297
    ,
    Figure pat00298
    ,
    Figure pat00299
    ,
    Figure pat00300
    ,
    Figure pat00301
    ,
    Figure pat00302
    ,
    Figure pat00303
    또는
    Figure pat00304
    이고, ZA1 및 ZA2는 각각 독립적으로 *-O-*, *-COO-*, *-OCO-*, *-CF2O-*, *-OCF2-*, *-CH2O-*, *-OCH2-*, *-SCH2-*, *-CH2S-*, *-C2F4-*, *-CH2CF2-*, *-CF2CH2-*, *-(CH2)k-*(여기서 k는 1 내지 5의 정수), *-CH=CH-*, *-CF=CF-*, *-CH=CF-*, *-CF=CH-*, *-C≡C-*, *-CH=CHCH2O-* 또는 단일결합이며, RA1, RA2, X 및 ℓ2는 상기 화학식 A-2와 동일하다)
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 화학식 A-3, 상기 화학식 A-4, 또는 상기 화학식 A-5로 표현되는 구조를 갖는 화합물은,
    하기 화학식 A-6 내지 하기 화학식 A-13 중 어느 하나로 표현되는 구조를 갖는 화합물인 액정 조성물.
    <화학식 A-6>
    Figure pat00305

    <화학식 A-7>
    Figure pat00306

    <화학식 A-8>
    Figure pat00307

    <화학식 A-9>
    Figure pat00308

    <화학식 A-10>
    Figure pat00309

    <화학식 A-11>
    Figure pat00310

    <화학식 A-12>
    Figure pat00311

    <화학식 A-13>
    Figure pat00312
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 화학식 A-6 내지 상기 화학식 A-13으로 표현되는 구조를 갖는 화합물 중 한 개 이상을 포함하는 액정 조성물.
  6. 제4 항에 있어서,
    상기 화학식 A-6 내지 상기 화학식 A-13 중 어느 하나로 표현되는 구조를 갖는 화합물은,
    굴절률 이방성(Δn)이 0.230 이상 0.260 이하이고,
    회전 점도(γ1, 20℃)가 70 mPa·s 이상 100 mPa·s 이하인 액정 조성물.
  7. 제4 항에 있어서,
    굴절률 이방성(Δn)이 0.080 이상 0.120 이하이고,
    유전율 이방성(Δε)이 -5.5 이상 -2.8 이하이며,
    회전 점도(γ1, 20℃)가 70 mPa·s 이상 110 mPa·s 이하인 액정 조성물.
  8. 제1 항에 있어서,
    하기 화학식 B-1으로 표현되는 구조를 갖는 화합물을 더 포함하는 액정 조성물.
    <화학식 B-1>
    Figure pat00313

    (단, 상기 화학식 B-1에서,
    Figure pat00314
    및
    Figure pat00315
    는 각각 독립적으로
    Figure pat00316
    ,
    Figure pat00317
    ,
    Figure pat00318
    ,
    Figure pat00319
    또는
    Figure pat00320
    이고, RB1은 알킬기, 알콕시기 또는 수소원자이며, RB2는 알킬기, 알콕시기, 아세트아미드기(-NHCOCH3), 히드록실기(-OH) 또는 수소원자이고, ZB1, ZB2 및 ZB3는 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 5의 알킬렌기, 탄소수 2 내지 3의 알케닐기, *-O-*, *-COO-*, *-OCO-*, *-CF2O-*, *-OCF2-*, 단일결합 또는 이중결합이며, m1 및 m2는 각각 독립적으로 0 또는 1이다)
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 화학식 B-1로 표현되는 구조를 갖는 화합물은,
    하기 화학식 B-2로 표현되는 구조를 갖는 화합물인 액정 조성물.
    <화학식 B-2>
    Figure pat00321

    (단, 상기 화학식 B-2에서,
    Figure pat00322
    및
    Figure pat00323
    는 각각 독립적으로
    Figure pat00324
    ,
    Figure pat00325
    ,
    Figure pat00326
    ,
    Figure pat00327
    ,
    Figure pat00328
    ,
    Figure pat00329
    ,
    Figure pat00330
    또는
    Figure pat00331
    이고, RB1는 탄소수 1 내지 5의 알킬기, 탄소수 1 내지 5의 알콕시기 또는 수소원자이며, RB2는 탄소수 1 내지 4의 알킬기, 탄소수 1 내지 4의 알콕시기, 아세트아미드기, 히드록실기 또는 수소원자이고, ZB1, ZB2, ZB3, m1 및 m2는 상기 화학식 B-1과 동일하다)
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 화학식 B-2로 표현되는 구조를 갖는 화합물은,
    하기 화학식 B-3, 하기 화학식 B-4, 또는 하기 화학식 B-5로 표현되는 구조를 갖는 화합물인 액정 조성물.
    <화학식 B-3>
    Figure pat00332

    <화학식 B-4>
    Figure pat00333

    <화학식 B-5>
    Figure pat00334

    (단, 상기 화학식 B-3 내지 화학식 B-5에서,
    Figure pat00335
    ,
    Figure pat00336
    , RB1, RB2, ZB1, ZB2 및 ZB3는 상기 화학식 B-2와 동일하다)
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 화학식 B-3, 상기 화학식 B-4, 또는 상기 화학식 B-5로 표현되는 구조를 갖는 화합물은,
    하기 화학식 B-6 내지 하기 화학식 B-9 중 어느 하나로 표현되는 구조를 갖는 화합물인 액정 조성물.
    <화학식 B-6>
    Figure pat00337

    <화학식 B-7>
    Figure pat00338

    <화학식 B-8>
    Figure pat00339

    <화학식 B-9>
    Figure pat00340
  12. 제8 항에 있어서,
    하기 화학식 C-1으로 표현되는 구조를 갖는 화합물을 더 포함하는 액정 조성물.
    <화학식 C-1>
    Figure pat00341

    (단, 상기 화학식 C-1에서, RC1 및 RC2는 각각 독립적으로
    Figure pat00342
    ,
    Figure pat00343
    ,
    Figure pat00344
    ,
    Figure pat00345
    ,
    Figure pat00346
    ,
    Figure pat00347
    ,
    Figure pat00348
    또는
    Figure pat00349
    이고, ZC는 알킬렌기, 알킬렌옥시기, 에테르기 또는 단일결합이며, X는 할로겐원자이고, n1은 2 내지 4의 정수이며, n2 및 n3은 각각 독립적으로 0 또는 1이고, n4 내지 n6는 각각 독립적으로 0 내지 2의 정수이다)
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 화학식 C-1로 표현되는 구조를 갖는 화합물은,
    하기 화학식 C-2로 표현되는 구조를 갖는 화합물인 액정 조성물.
    <화학식 C-2>
    Figure pat00350

    (단, 상기 화학식 C-2에서, RC1, RC2, ZC, X 및 n1 내지 n6는 상기 화학식 C-1과 동일하다)
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 화학식 C-2로 표현되는 구조를 갖는 화합물은,
    하기 화학식 C-3 또는 하기 화학식 C-4로 표현되는 구조를 갖는 화합물인 액정 조성물.
    <화학식 C-3>
    Figure pat00351

    <화학식 C-4>
    Figure pat00352

    (단, 상기 화학식 C-3 및 화학식 C-4에서, RC1, RC2, ZC, X, n1, n4 및 n6는 상기 화학식 C-1과 동일하다)
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 화학식 C-3 또는 상기 화학식 C-4로 표현되는 구조를 갖는 화합물은,
    하기 화학식 C-5 내지 하기 화학식 C-8 중 어느 하나로 표현되는 구조를 갖는 화합물인 액정 조성물.
    <화학식 C-5>
    Figure pat00353

    <화학식 C-6>
    Figure pat00354

    <화학식 C-7>
    Figure pat00355

    <화학식 C-8>
    Figure pat00356
  16. 절연 기판; 및
    상기 절연 기판 상에 배치되며, 하기 화학식 A-1로 표현되는 구조를 갖는 화합물을 포함하는 액정층을 포함하는 표시 장치.
    <화학식 A-1>
    Figure pat00357

    (단, 상기 화학식 A-1에서,
    Figure pat00358
    는
    Figure pat00359
    ,
    Figure pat00360
    ,
    Figure pat00361
    ,
    Figure pat00362
    또는
    Figure pat00363
    이고, RA1은 알킬기, 알콕시기, 시아노기, 할로겐원자 또는 수소원자이며, RA2는 알킬기, 시아노기, 할로겐원자 또는 수소원자이고, ZA는 *-O-*, *-COO-*, *-OCO-*, *-CF2O-*, *-OCF2-*, *-CH2O-*, *-OCH2-*, *-SCH2-*, *-CH2S-*, *-C2F4-*, *-CH2CF2-*, *-CF2CH2-*, *-(CH2)k-*(여기서 k는 1 내지 5의 정수), *-CH=CH-*, *-CF=CF-*, *-CH=CF-*, *-CF=CH-*, *-C≡C-*, *-CH=CHCH2O-* 또는 단일결합이며, X는 할로겐원자이고, ℓ1은 0 내지 2의 정수이며, ℓ2는 0 내지 3의 정수이고, 상기 ℓ1에 의해 정의되는 반복 단위 내
    Figure pat00364
    와 ZA는 각각 동일하거나 상이하다)
  17. 제16 항에 있어서,
    상기 액정층은,
    하기 화학식 B-1로 표현되는 구조를 갖는 화합물을 더 포함하는 표시 장치.
    <화학식 B-1>
    Figure pat00365

    (단, 상기 화학식 B-1에서,
    Figure pat00366
    및
    Figure pat00367
    는 각각 독립적으로
    Figure pat00368
    ,
    Figure pat00369
    ,
    Figure pat00370
    ,
    Figure pat00371
    또는
    Figure pat00372
    이고, RB1은 알킬기, 알콕시기 또는 수소원자이며, RB2는 알킬기, 알콕시기, 아세트아미드기(-NHCOCH3), 히드록실기(-OH) 또는 수소원자이고, ZB1, ZB2 및 ZB3는 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 5의 알킬렌기, 탄소수 2 내지 3의 알케닐기, *-O-*, *-COO-*, *-OCO-*, *-CF2O-*, *-OCF2-*, 단일결합 또는 이중결합이며, m1 및 m2는 각각 독립적으로 0 또는 1이다)
  18. 제17 항에 있어서,
    상기 절연 기판과 상기 액정층 사이에 배치된 배향층을 더 포함하되,
    상기 배향층은,
    반복 단위 내에 이미드기를 포함하는 주쇄를 포함하는 주배향층, 및
    하기 화학식 C-1로 표현되는 구조를 갖는 화합물의 가교 중합체를 포함하는 배향 안정화층을 포함하는 표시 장치.
    <화학식 C-1>
    Figure pat00373

    (단, 상기 화학식 C-1에서, RC1 및 RC2는 각각 독립적으로
    Figure pat00374
    ,
    Figure pat00375
    ,
    Figure pat00376
    ,
    Figure pat00377
    ,
    Figure pat00378
    ,
    Figure pat00379
    ,
    Figure pat00380
    또는
    Figure pat00381
    이고, ZC는 알킬렌기, 알킬렌옥시기, 에테르기 또는 단일결합이며, X는 할로겐원자이고, n1은 2 내지 4의 정수이며, n2 및 n3은 각각 독립적으로 0 또는 1이고, n4 내지 n6는 각각 독립적으로 0 내지 2의 정수이다)
  19. 제18 항에 있어서,
    상기 액정층은,
    상기 화학식 C-1로 표현되는 구조를 갖는 화합물을 더 포함하되,
    상기 화학식 C-1로 표현되는 구조를 갖는 화합물의 함량은 상기 액정층 전체 중량에 대하여 100ppm 이하인 표시 장치.
  20. 제19 항에 있어서,
    상기 절연 기판과 상기 배향층 사이에 배치된 제1 전극; 및
    상기 액정층을 사이에 두고 상기 제1 전극과 대향하는 제2 전극을 더 포함하는 표시 장치.
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