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KR20180006522A - 액정 조성물 및 이를 포함하는 액정 표시 장치 - Google Patents

액정 조성물 및 이를 포함하는 액정 표시 장치 Download PDF

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KR20180006522A
KR20180006522A KR1020160085992A KR20160085992A KR20180006522A KR 20180006522 A KR20180006522 A KR 20180006522A KR 1020160085992 A KR1020160085992 A KR 1020160085992A KR 20160085992 A KR20160085992 A KR 20160085992A KR 20180006522 A KR20180006522 A KR 20180006522A
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KR
South Korea
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formula
liquid crystal
crystal molecules
carbon atoms
formulas
Prior art date
Application number
KR1020160085992A
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English (en)
Inventor
배지홍
홍성환
오근찬
Original Assignee
삼성디스플레이 주식회사
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Publication date
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Priority to CN201710550733.6A priority patent/CN107586544A/zh
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Abstract

본 개시에 따른 액정 조성물은 하기 화학식 A 및 하기 화학식 B로 표현되는 액정 분자들 중 적어도 하나를 포함하고, 이러한 액정 조성물을 사용하여 형성된 액정층을 포함하도록 액정 표시 장치를 형성한다.
화학식 A
Figure pat00204

화학식 B
Figure pat00205

Description

액정 조성물 및 이를 포함하는 액정 표시 장치{LIQUID CRYSTAL COMPOSITION AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY INCLUDING THE SAME}
본 개시(disclosure)는 액정 조성물 및 이를 포함하는 액정 표시 장치에 관한 것이다.
액정 표시 장치는 현재 가장 널리 사용되고 있는 평판 표시 장치 중 하나로서, 서로 마주보는 두 장의 표시판과 그 사이에 들어 있는 액정층, 두 장의 표시판 중 적어도 하나에 위치하는 화소 전극과 공통 전극 등 전기장 생성 전극 등으로 이루어진다.
액정 표시 장치는 전기장 생성 전극에 전압을 인가하여 액정층에 전기장을 생성함으로써 액정층에 위치하는 액정 분자들의 배향을 결정하고 액정층을 통과하는 빛의 투과율을 조절한다.
액정 표시 장치에서 액정 조성물은 빛의 투과율을 조절하여 원하는 화상을 얻는데 매우 중요하다. 특히, 액정 표시 장치의 용도가 다양화됨에 따라, 저전압 구동, 높은 전압 보전율(voltage holding ratio, VHR), 넓은 시야각 특성, 넓은 동작 온도 범위 및 고속 응답성 등의 다양한 특성이 요구된다.
액정 표시 장치의 고속 응답 특성 등을 갖기 위해 액정 조성물이 갖는 회전 점도, 굴절률, 및 탄성 계수 등의 물성을 개선하는 연구가 진행되고 있다.
실시예들은 고성능의 액정 표시 장치를 제조하기 위해 높은 극성, 저점도 특성, 및 높은 상전이 온도를 가질 수 있는 액정 조성물 및 이를 사용한 액정 표시 장치에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 액정 조성물은 하기 화학식 A 및 하기 화학식 B로 표현되는 액정 분자들 중 적어도 하나를 포함한다.
화학식 A
Figure pat00001
화학식 B
Figure pat00002
상기 화학식 A 및 상기 화학식 B에서, L1 내지 L4는 각각 독립적으로 -H, -F, -Cl, -OCF3, -CF3, -CH2F, 또는 -CHF2이고, R1 내지 R4는 서로 독립적으로 수소, 할로겐, 시아노기, 탄소수 1 내지 12의 알킬기, 또는 탄소수 1 내지 12의 알콕시기이며, Z1 내지 Z4는 서로 독립적으로 단일결합, -O-, -COO-, -OCO-, -CF2O-, -OCF2-, -CH2O-, -OCH2-, -SCH2-, -CH2S-, -CH2CH2-, -C2F4-, -CH2CF2-, -CF2CH2-, -(CH2)n-(n은 1 내지 12의 자연수), -CH=CH-, -CF=CF-, -CH=CF-, -CF=CH-, -C=C-, 또는 -CH=CHCH2O-이다.
상기 액정 조성물은 하기 화학식 N-1 내지 하기 화학식 N-4로 표현되는 액정 분자들 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
화학식 N-1
Figure pat00003
화학식 N-2
Figure pat00004
화학식 N-3
Figure pat00005
화학식 N-4
Figure pat00006
상기 화학식 N-1 내지 상기 화학식 N-4에서, X와 Y는 각각 서로 독립적으로 탄소수 1 내지 5의 알킬기 중 하나를 포함한다.
상기 액정 조성물은 하기 화학식 N-5 내지 하기 화학식 N-9로 표현되는 액정 분자들 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
화학식 N-5
Figure pat00007
화학식 N-6
Figure pat00008
화학식 N-7
Figure pat00009
화학식 N-8
Figure pat00010
화학식 N-9
Figure pat00011
상기 화학식 N-5 내지 상기 화학식 N-9에서, X와 Y는 각각 서로 독립적으로 탄소수 1 내지 5의 알킬기 중 하나를 포함한다.
상기 액정 조성물은 하기 화학식 P-1 내지 하기 화학식 P-3으로 표현되는 액정 분자들 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
화학식 P-1
Figure pat00012
화학식 P-2
Figure pat00013
화학식 P-3
Figure pat00014
상기 화학식 P-1 내지 상기 화학식 P-3에서, X와 Y는 각각 서로 독립적으로 탄소수 1 내지 5의 알킬기 중 하나를 포함한다.
상기 액정 조성물은 하기 화학식 P-4 내지 하기 화학식 P-10으로 표현되는 액정 분자들 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
화학식 P-4
Figure pat00015
화학식 P-5
Figure pat00016
화학식 P-6
Figure pat00017
화학식 P-7
Figure pat00018
화학식 P-8
Figure pat00019
화학식 P-9
Figure pat00020
화학식 P-10
Figure pat00021
상기 화학식 P-4 내지 상기 화학식 P-10에서, X와 Y는 각각 서로 독립적으로 탄소수 1 내지 5의 알킬기 중 하나를 포함한다.
상기 액정 조성물은 하기 화학식 N-1 내지 하기 화학식 N-3, 하기 화학식 N-10, 및 하기 화학식 N-11로 표현되는 액정 분자들 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
화학식 N-1
Figure pat00022
화학식 N-2
Figure pat00023
화학식 N-3
Figure pat00024
화학식 N-10
Figure pat00025
화학식 N-11
Figure pat00026
상기 화학식 N-1 내지 상기 화학식 N-3, 상기 화학식 N-10, 및 상기 화학식 N-11에서, X와 Y는 각각 서로 독립적으로 탄소수 1 내지 5의 알킬기 중 하나를 포함한다.
상기 화학식 A는 하기 화학식 A-1이고, 상기 화학식 B는 하기 화학식 B-1일 수 있다.
화학식 A-1
Figure pat00027
화학식 B-1
Figure pat00028
상기 화학식 A-1 및 상기 화학식 B-1에서, L1 내지 L4는 각각 독립적으로 -H, -F, -Cl, -OCF3, -CF3, -CH2F, 또는 -CHF2이고, R1 내지 R4는 서로 독립적으로 수소, 할로겐, 시아노기, 탄소수 1 내지 12의 알킬기, 또는 탄소수 1 내지 12의 알콕시기이다.
상기 화학식 A 및 상기 화학식 B로 표현되는 액정 분자들 중 적어도 하나의 액정 분자는 전체 액정 조성물에서 1wt% 내지 10wt%의 함량을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치는 제1 기판, 상기 제1 기판과 중첩하는 제2 기판, 및 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 위치하고, 액정 분자들을 포함하는 액정층을 포함하고, 상기 액정 분자들은 하기 하기 화학식 A 및 하기 화학식 B로 표현되는 액정 분자들 중 적어도 하나를 포함한다.
화학식 A
Figure pat00029
화학식 B
Figure pat00030
상기 화학식 A 및 상기 화학식 B에서, L1 내지 L4는 각각 독립적으로 -H, -F, -Cl, -OCF3, -CF3, -CH2F, 또는 -CHF2이고, R1 내지 R4는 서로 독립적으로 수소, 할로겐, 시아노기, 탄소수 1 내지 12의 알킬기, 또는 탄소수 1 내지 12의 알콕시기이며, Z1 내지 Z4는 서로 독립적으로 단일결합, -O-, -COO-, -OCO-, -CF2O-, -OCF2-, -CH2O-, -OCH2-, -SCH2-, -CH2S-, -CH2CH2-, -C2F4-, -CH2CF2-, -CF2CH2-, -(CH2)n-(n은 1 내지 12의 자연수), -CH=CH-, -CF=CF-, -CH=CF-, -CF=CH-, -C=C-, 또는 -CH=CHCH2O-이다.
상기 액정 분자들은 하기 화학식 N-1 내지 하기 화학식 N-4로 표현되는 액정 분자들 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
화학식 N-1
Figure pat00031
화학식 N-2
Figure pat00032
화학식 N-3
Figure pat00033
화학식 N-4
Figure pat00034
상기 화학식 N-1 내지 상기 화학식 N-4에서, X와 Y는 각각 서로 독립적으로 탄소수 1 내지 12의 알킬기 중 하나를 포함한다.
상기 액정 분자들은 하기 화학식 P-1 내지 하기 화학식 P-3으로 표현되는 액정 분자들 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
화학식 P-1
Figure pat00035
화학식 P-2
Figure pat00036
화학식 P-3
Figure pat00037
상기 화학식 P-1 내지 상기 화학식 P-3에서, X와 Y는 각각 서로 독립적으로 탄소수 1 내지 12의 알킬기 중 하나를 포함한다.
상기 액정 분자들은 하기 화학식 N-1 내지 하기 화학식 N-3, 하기 화학식 N-10, 및 하기 화학식 N-11로 표현되는 액정 분자들 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
화학식 N-1
Figure pat00038
화학식 N-2
Figure pat00039
화학식 N-3
Figure pat00040
화학식 N-10
Figure pat00041
화학식 N-11
Figure pat00042
상기 화학식 N-1 내지 상기 화학식 N-3, 상기 화학식 N-10, 및 상기 화학식 N-11에서, X와 Y는 각각 서로 독립적으로 탄소수 1 내지 12의 알킬기 중 하나를 포함한다.
상기 액정 분자들은 하기 화학식 P-1 내지 하기 화학식 P-3으로 표현되는 액정 분자들 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
화학식 P-1
Figure pat00043
화학식 P-2
Figure pat00044
화학식 P-3
Figure pat00045
상기 화학식 P-1 내지 상기 화학식 P-3에서, X와 Y는 각각 서로 독립적으로 탄소수 1 내지 12의 알킬기 중 하나를 포함한다.
상기 화학식 A는 하기 화학식 A-1이고, 상기 화학식 B는 하기 화학식 B-1일 수 있다.
화학식 A-1
Figure pat00046
화학식 B-1
Figure pat00047
상기 화학식 A-1 및 상기 화학식 B-1에서, L1 내지 L4는 각각 독립적으로 -H, -F, -Cl, -OCF3, -CF3, -CH2F, 또는 -CHF2이고, R1 내지 R4는 서로 독립적으로 수소, 할로겐, 시아노기, 탄소수 1 내지 12의 알킬기, 또는 탄소수 1 내지 12의 알콕시기이다.
상기 액정 표시 장치는 상기 제1 기판과 상기 액정층 사이에 위치하는 차광 부재를 더 포함하고, 상기 차광 부재는 메인 차광부와 상기 메인 차광부에 연결된 스페이서를 포함할 수 있다.
상기 액정 표시 장치는 상기 제1 기판과 상기 액정층 사이에 위치하는 제1 배향막, 상기 제2 기판과 상기 액정층 사이에 위치하는 제2 배향막, 및 상기 제1 배향막과 상기 액정층 사이에 위치하는 복수의 돌기를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 배향막에 인접한 상기 액정 분자들의 선경사와 상기 제2 배향막에 인접한 상기 액정 분자들의 선경사는 서로 다를 수 있다.
실시예들에 따르면, 높은 극성, 저점도 특성 및 높은 상전이 온도를 갖는 액정 조성물을 구현하고, 이러한 액정 조성물을 포함하여 고성능의 액정 표시 장치를 구현할 수 있다.
도 1은 비교예 및 본 발명의 실시예 1의 액정 조성물을 사용한 경우에 나타나는 응답 특성 및 신뢰성을 비교한 그래프이다.
도 2는 유전율 이방성 변화에 따른 투과율 변화를 나타내는 그래프이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 차광 부재와 스페이서를 동시에 형성한 액정 표시 장치를 나타내는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 제1, 2 배향막에 인접한 액정 분자들의 선경사를 다르게 형성한 액정 표시 장치를 나타내는 단면도이다.
도 5는 곡면 액정 표시 장치를 형성하기 위해 구부러진 표시 패널을 나타내는 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 여러 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다. 도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서, 설명의 편의를 위해, 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다.
또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다. 또한, 기준이 되는 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 하는 것은 기준이 되는 부분의 위 또는 아래에 위치하는 것이고, 반드시 중력 반대 방향 쪽으로 "위에" 또는 "상에" 위치하는 것을 의미하는 것은 아니다.
또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 명세서 전체에서, "평면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 위에서 보았을 때를 의미하며, "단면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 수직으로 자른 단면을 옆에서 보았을 때를 의미한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 액정 조성물은 하기 화학식 A 및 하기 화학식 B로 표현되는 액정 분자들 중 적어도 하나를 포함한다.
화학식 A
Figure pat00048
화학식 B
Figure pat00049
상기 화학식 A 및 상기 화학식 B에서, L1 내지 L4는 각각 독립적으로 -H, -F, -Cl, -OCF3, -CF3, -CH2F, 또는 -CHF2이고, R1 내지 R4는 서로 독립적으로 수소, 할로겐, 시아노기, 탄소수 1 내지 12의 알킬기, 또는 탄소수 1 내지 12의 알콕시기이며, Z1 내지 Z4는 서로 독립적으로 단일결합, -O-, -COO-, -OCO-, -CF2O-, -OCF2-, -CH2O-, -OCH2-, -SCH2-, -CH2S-, -CH2CH2-, -C2F4-, -CH2CF2-, -CF2CH2-, -(CH2)n-(n은 1 내지 12의 자연수), -CH=CH-, -CF=CF-, -CH=CF-, -CF=CH-, -C=C-, 또는 -CH=CHCH2O-이다.
본 실시예에 따른 액정 조성물이 사용되는 액정 표시 장치는 수직 배향 모드를 가질 수 있다. 수직 배향 모드에서는, 액정 분자들이 기판면에 실질적으로 수직한 방향으로 배향된 상태에서 액정층에 인가되는 전계에 의해 액정 분자들의 배향이 변할 수 있다. 실질적으로 수직한 방향으로 배향된 상태는 기판면과 수직한 선을 기준으로 10도 이하로 기울어진 상태를 의미할 수 있다.
액정 표시 장치의 평가 대상이 되는 성능은, 응답 속도, 소비 전력, 휘도, 명암비, 시야각, 동작 온도 범위, 신뢰성 등이 있다. 액정 표시 장치의 성능은 액정 조성물의 물성에 의해 영향을 받는다. 액정 조성물은 대략 10 내지 20개의 액정 분자들로 구성될 수 있고, 이러한 액정 분자들이 조합되어 물리적, 전기적 성질을 가질 수 있다. 수직 배향 모드의 액정 표시 장치에 사용되는 액정 조성물은 저전압 구동, 고속 응답 및 넓은 동작 온도 범위 등이 필요하다.
액정 분자는 극성 액정 분자와 중성 액정 분자로 구분될 수 있고, 극성 액정 분자는 유전율 이방성(Δε)이 양의 값 또는 음의 값을 갖고, 중성 액정 분자는 유전율 이방성(Δε)이 거의 0에 가까운 값을 갖는다.
상기 화학식 A 및 상기 화학식 B로 표현되는 액정 분자들은 각각 음의 극성 액정 분자일 수 있다.
상기 화학식 A는 하기 화학식 A-1이고, 상기 화학식 B는 하기 화학식 B-1일 수 있다.
화학식 A-1
Figure pat00050
화학식 B-1
Figure pat00051
상기 화학식 A-1 및 상기 화학식 B-1에서, L1 내지 L4는 각각 독립적으로 -H, -F, -Cl, -OCF3, -CF3, -CH2F, 또는 -CHF2이고, R1 내지 R4는 서로 독립적으로 수소, 할로겐, 시아노기, 탄소수 1 내지 12의 알킬기, 또는 탄소수 1 내지 12의 알콕시기이다.
상기 화학식 A-1은 하기 화학식 A-11일 수 있다.
화학식 A-11
Figure pat00052
상기 화학식 A-11로 표현되는 액정 분자는, 대략 0.253의 굴절률 이방성(Δn), 대략 -7.07의 유전율 이방성(Δε), 및 대략 섭씨 77.7도의 상전이 온도(Tni)를 갖는다.
이하 상기 화학식 A-11의 합성예에 대해 설명하기로 한다.
상기 화학식 A-11은 하기 반응식 1을 통해 합성될 수 있다. 하기 반응식 1은 하나의 예시이다. 하기 반응식 1에서 R1은 -CH2CH3이고, R2는 -CH2CH2CH3이며, A1은 -O-이고, Z1은 1, 4-phenylene이다.
[반응식 1]
Figure pat00053
상기 화학식 B-1은 하기 화학식 B-11 및 하기 화학식 B-12 중 적어도 하나일 수 있다.
화학식 B-11
Figure pat00054
화학식 B-12
Figure pat00055
상기 화학식 B-11로 표현되는 액정 분자는, 대략 0.281의 굴절률 이방성(Δn), 대략 -5.46의 유전율 이방성(Δε), 및 대략 섭씨 75.6도의 상전이 온도(Tni)를 갖고, 상기 화학식 B-12로 표현되는 액정 분자는, 대략 0.263의 굴절률 이방성(Δn), 대략 -11의 유전율 이방성(Δε), 및 대략 섭씨 79.9도의 상전이 온도(Tni)를 갖는다.
이하 상기 화학식 B-12의 합성예에 대해 설명하기로 한다.
상기 화학식 B-12는 하기 반응식 2를 통해 합성될 수 있다. 하기 반응식 2는 하나의 예시이다. 하기 반응식 2에서 R1 및 R2는 -CH2CH3이고, n-Buli는 헥산 중에서 n-부틸리튬 용액이며, RT는 약 섭씨 20도의 실온을 나타내고, TIPSCI는 트라이이소프로필실릴 클로라이드이다.
상기 화학식 B-11의 합성예는 하기 반응식 2에서 단계 4를 생략한 것과 동일할 수 있다.
[반응식 2]
Figure pat00056
Figure pat00057
상기 화학식 A 및 상기 화학식 B로 표현되는 액정 분자들 중 적어도 하나의 액정 분자는 전체 액정 조성물에서 1wt% 내지 10wt%의 함량을 가질 수 있다.
본 실시예에 따른 액정 조성물은 하기 화학식 N-1 내지 하기 화학식 N-4로 표현되는 액정 분자들 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
화학식 N-1
Figure pat00058
화학식 N-2
Figure pat00059
화학식 N-3
Figure pat00060
화학식 N-4
Figure pat00061
상기 화학식 N-1 내지 상기 화학식 N-4에서, X와 Y는 각각 서로 독립적으로 탄소수 1 내지 5의 알킬기 중 하나를 포함한다.
상기 화학식 N-1 내지 상기 화학식 N-4로 표현되는 액정 분자들은 각각 중성 액정 분자일 수 있다.
변형예로서, 상기 화학식 N-4로 표현되는 액정 분자를 대신하여 하기 화학식 N-10 및 하기 화학식 N-11로 표현되는 액정 분자들 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 하지만, 상기 N-4로 표현되는 액정 분자가 하기 화학식 N-10 및 하기 화학식 N-11로 표현되는 액정 분자들과 함께 사용될 수도 있다.
화학식 N-10
Figure pat00062
화학식 N-11
Figure pat00063
상기 화학식 N-10 및 상기 화학식 N-11에서, X와 Y는 각각 서로 독립적으로 탄소수 1 내지 5의 알킬기 중 하나를 포함한다.
본 실시예에 따른 액정 조성물은 하기 화학식 N-5 내지 하기 화학식 N-9로 표현되는 액정 분자들 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
화학식 N-5
Figure pat00064
화학식 N-6
Figure pat00065
화학식 N-7
Figure pat00066
화학식 N-8
Figure pat00067
화학식 N-9
Figure pat00068
상기 화학식 N-5 내지 상기 화학식 N-9에서, X와 Y는 각각 서로 독립적으로 탄소수 1 내지 5의 알킬기 중 하나를 포함한다.
상기 화학식 N-5 내지 상기 화학식 N-9로 표현되는 액정 분자들은 각각 중성 액정 분자일 수 있다.
본 실시예에 따른 액정 조성물은 하기 화학식 P-1 내지 하기 화학식 P-3으로 표현되는 액정 분자들 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
화학식 P-1
Figure pat00069
화학식 P-2
Figure pat00070
화학식 P-3
Figure pat00071
상기 화학식 P-1 내지 상기 화학식 P-3에서, X와 Y는 각각 서로 독립적으로 탄소수 1 내지 5의 알킬기 중 하나를 포함한다.
상기 화학식 P-1 내지 상기 화학식 P-3으로 표현되는 액정 분자들은 각각 음의 극성 액정 분자일 수 있다.
본 실시예에 따른 액정 조성물은 하기 화학식 P-4 내지 하기 화학식 P-10으로 표현되는 액정 분자들 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
화학식 P-4
Figure pat00072
화학식 P-5
Figure pat00073
화학식 P-6
Figure pat00074
화학식 P-7
Figure pat00075
화학식 P-8
Figure pat00076
화학식 P-9
Figure pat00077
화학식 P-10
Figure pat00078
상기 화학식 P-4 내지 상기 화학식 P-10에서, X와 Y는 각각 서로 독립적으로 탄소수 1 내지 5의 알킬기 중 하나를 포함한다.
상기 화학식 P-4 내지 상기 화학식 P-10으로 표현되는 액정 분자들은 각각 극성 액정 분자일 수 있다.
이하에서 본 발명의 실시예들에 따른 액정 조성물 및 이의 물성을, 비교예와 비교하여 살펴본다.
액정 분자 함량(wt%)
Figure pat00079
 31
Figure pat00080
 7
Figure pat00081
 15
Figure pat00082
 14.5
Figure pat00083
 18
Figure pat00084
 14.5
상기 표 1에서, X와 Y는 각각 서로 독립적으로 탄소수 1 내지 5의 알킬기 중 하나를 포함한다. 상기 표 1은 비교예에 따른 액정 조성물을 나타내고, 비교예에 따른 액정 조성물의 물성을 평가한 결과, 비교예의 액정 조성물은 대략 0.105 내지 대략 0.115의 굴절률 이방성(Δn), 대략 -3.5 내지 대략 -2.5의 유전율 이방성(Δε), 대략 섭씨 75 내지 섭씨 77도의 상전이 온도(Tni), 대략 12.0 내지 대략 14.0의 밴드 탄성 상수(K33), 및 대략 110 내지 대략 130의 회전 점도(γ1)를 갖는다.
비교예에 따른 액정 조성물은 하기와 같은 화학식으로 표현되는 터페닐계 액정 분자를 포함한다.
Figure pat00085
상기 화학식으로 표현한 터페닐계 액정 분자의 구체적인 예로 하기 화학식으로 표현되는 액정 분자가 있고, 하기 액정 분자는 0.244의 굴절률 이방성(Δn), -3.1의 유전율 이방성(Δε), 및 섭씨 93.9도의 상전이 온도(Tni)를 갖는다.
Figure pat00086
터페닐계 액정 분자는 배향 보조제인 반응성 메소겐(reactive mesogen; RM)의 반응성을 높여 신뢰성을 개선하고, 0.20 이상의 고 굴절률 이방성을 갖기 때문에 액정 표시 장치의 셀 갭을 대략 3 마이크로미터 이하로 조절하기에 용이하다.
셀 갭은 액정 조성물을 포함하는 액정층의 두께를 의미할 수 있다.
액정 분자 함량(wt%)
Figure pat00087
 10
Figure pat00088
 12
Figure pat00089
 14
Figure pat00090
 5
Figure pat00091
 7
Figure pat00092
 6
Figure pat00093
 6
Figure pat00094
 4
Figure pat00095
 9
Figure pat00096
 6
Figure pat00097
 6
Figure pat00098
 6
Figure pat00099
 9
상기 표 2는 실시예 1에 따른 액정 조성물을 나타내고, 실시예 1에 따른 액정 조성물의 물성을 평가한 결과, 실시예 1의 액정 조성물은 대략 0.110의 굴절률 이방성(Δn), 대략 -3.1의 유전율 이방성(Δε), 대략 섭씨 74 도의 상전이 온도(Tni), 대략 13.9의 밴드 탄성 상수(K33), 및 대략 94 mPa·s의 회전 점도(γ1)를 갖는다.
앞에서 살펴본 비교예에 따른 액정 조성물은 터페닐계 액정 분자를 포함하여 얻을 수 있는 장점이 있지만, 터페닐계 액정 분자는 액정 표시 장치의 신뢰성을 나타내는 전압 보전율을 떨어뜨린다. 액정 표시 장치의 신뢰성을 개선하기 위해 실시예 1에 따른 액정 조성물은, 터페닐계 액정 분자를 생략하고 하기 화학식 A-11, 하기 화학식 B-11, 및 하기 화학식 B-12로 표현되는 액정 분자들을 포함하는 새로운 조성을 갖는다.
하기 화학식 A-11, 하기 화학식 B-11, 및 하기 화학식 B-12로 표현되는 액정 분자들은 터페닐계 액정 분자보다 큰 굴절률 이방성, 유전율 이방성을 갖는다. 본 명세서에서, 유전율 이방성이 음의 값을 가질 때, 유전율 이방성의 대소는 절대치를 기준으로 한다.
화학식 A-11
Figure pat00100
화학식 B-11
Figure pat00101
화학식 B-12
Figure pat00102
실시예 1의 액정 조성물은 비교예의 액정 조성물에서 요구되는 물성을 대체로 만족하고, 회전 점도가 낮아진다. 따라서, 비교예의 터페닐계 액정 분자를 포함하여 얻을 수 있는 장점을 가지면서, 추가로 회전 점도가 낮아져 액정 표시 장치의 응답 속도가 개선될 수 있다.
도 1은 비교예 및 본 발명의 실시예 1의 액정 조성물을 사용한 경우에 나타나는 응답 특성 및 신뢰성을 비교한 그래프이다.
하기 표 3은 형광 노광의 진행 시간(분)에 따라 반응성 메소겐(RM)이 액정층에 남아 있는 정도가 줄어드는 것을 나타낸다.
형광 노광에 따른 잔여 RM 0m 20m 40m 60m 80m 100m
비교예 77.0% 20.7% 2.6% 1.8% 1.4% 1.1%
실시예 1 81.7% 18.3% 4.4% 2.7% 1.9% 1.5%
상기 표 3 및 도 1을 참고하면, 비교예의 액정 조성물을 사용한 경우와 유사하게 실시예 1의 액정 조성물을 사용한 경우에도 잔여 RM이 줄어든 것을 확인할 수 있다.
하기 표 4 및 하기 표 5은 초기의 신뢰성 변화와 시간 경과 후의 신뢰성 변화를 각각 나타낸다. 초기의 신뢰성 변화는, 형광 노광의 진행 시간(분)에 따라 전압보전율 변화를 나타내고, 시간 경과 후의 신뢰성 변화는, 형광 노광 진행하고 대략 168시간 경과 후에 전압보전율 변화를 나타낸다.
전압보전율
(VHR)
 비교예
0m 20m 40m 60m 80m 100m
0 Hr(초기) 99.44% 99.29% 99.19% 99.05% 98.87% 98.63%
168 Hr
(시간 경과 후)		 99.32% 99.18% 98.94% 98.56% 98.35% 98.12%
전압보전율
(VHR)		 실시예 1
0m 20m 40m 60m 80m 100m
0 Hr(초기) 99.45% 99.34% 99.21% 99.21% 99.07% 99.14%
168 Hr
(시간 경과 후)		 99.21% 99.13% 99.06% 98.94% 98.95% 98.85%
상기 표 4, 상기 표 5, 및 도 1을 참고하면, 비교예 대비하여 신뢰성 수준이 동등하거나 향상되는 것을 확인할 수 있다.
액정 분자 함량(wt%)
Figure pat00103
 10
Figure pat00104
 10
Figure pat00105
 14
Figure pat00106
 6
Figure pat00107
 6
Figure pat00108
 8
Figure pat00109
 9
Figure pat00110
 7
Figure pat00111
 6
Figure pat00112
 6
Figure pat00113
 9
Figure pat00114
 9
상기 표 6은 실시예 2에 따른 액정 조성물을 나타내고, 실시예 2에 따른 액정 조성물의 물성을 평가한 결과, 실시예 2의 액정 조성물은 대략 0.109의 굴절률 이방성(Δn), 대략 -3.7의 유전율 이방성(Δε), 대략 섭씨 77 도의 상전이 온도(Tni), 대략 14.2의 밴드 탄성 상수(K33), 및 대략 119 mPa·s의 회전 점도(γ1)를 갖는다.
실시예 2에 따른 액정 조성물은, 터페닐계 액정 분자를 생략하고 하기 화학식 B-11 및 하기 화학식 B-12로 표현되는 액정 분자들을 포함하는 새로운 조성을 갖는다.
화학식 B-11
Figure pat00115
화학식 B-12
Figure pat00116
실시예 2의 액정 조성물은 비교예의 액정 조성물에서 요구되는 물성을 대체로 만족하면서, 음의 유전율 이방성의 절대치를 높일 수 있다. 음의 유전율 이방성의 절대치가 높아지면 액정 표시 장치의 투과율이 향상될 수 있다.
도 2는 음의 유전율 이방성 변화에 따른 투과율 변화를 나타내는 그래프이다.
도 2를 참고하면, 음의 유전율 이방성(Δε)이 -3.0에서 -3.7로 커지면 투과율이 8% 이상 향상되는 것을 확인할 수 있다.
액정 분자 함량(wt%)
Figure pat00117
 10
Figure pat00118
 11
Figure pat00119
 10
Figure pat00120
 4
Figure pat00121
 4
Figure pat00122
 4
Figure pat00123
 8
Figure pat00124
 5
Figure pat00125
 9
Figure pat00126
 8
Figure pat00127
 9
Figure pat00128
 5
Figure pat00129
 4
Figure pat00130
 9
상기 표 7은 실시예 3에 따른 액정 조성물을 나타내고, 실시예 3에 따른 액정 조성물의 물성을 평가한 결과, 실시예 3의 액정 조성물은 대략 0.110의 굴절률 이방성(Δn), 대략 -3.2의 유전율 이방성(Δε), 대략 섭씨 102 도의 상전이 온도(Tni), 대략 16.5의 밴드 탄성 상수(K33), 및 대략 145 mPa·s의 회전 점도(γ1)를 갖는다.
실시예 3에 따른 액정 조성물은, 터페닐계 액정 분자를 생략하고 하기 화학식 A-11, 하기 화학식 B-11, 및 하기 화학식 B-12로 표현되는 액정 분자들을 포함하는 새로운 조성을 갖는다.
화학식 A-11
Figure pat00131
화학식 B-11
Figure pat00132
화학식 B-12
Figure pat00133
또한, 실시예 3에 따른 액정 조성물은, 중성 액정 분자로서 실시예 1, 2에 포함된 하기 하기 화학식으로 표현되는 액정 분자를 포함하지 않는다.
Figure pat00134
실시예 3에 따른 액정 조성물은, 상기 화학식으로 표현되는 중성 액정 분자 대신에 하기 화학식으로 표현되는 액정 분자들을 포함한다.
Figure pat00135
Figure pat00136
실시예 3의 액정 조성물은 비교예의 액정 조성물에서 요구되는 물성을 대체로 만족하면서, 상전이 온도(Tni)를 높일 수 있다. 이처럼 높은 상전이 온도(Tni)를 갖는 액정 조성물은 직사광선을 많이 받는 옥외용 액정 표시 장치에 사용할 수 있다.
이하에서는 앞에서 설명한 본 발명의 실시예들에 따른 액정 조성물을 사용한 액정 표시 장치에 관해 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치를 나타내는 단면도이고, 차광 부재와 스페이서를 동시에 형성하는 실시예에 관한 설명이다.
도 3을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치는 서로 중첩하면서 마주하는 하부 표시판(100)과 상부 표시판(200), 그리고 이들 두 표시판(100, 200) 사이에 개재되어 있는 액정층(3)을 포함할 수 있다.
먼저 하부 표시판(100)에 대하여 설명하면, 제1 기판(110) 위에 복수의 게이트선(미도시)이 위치한다. 각 게이트선은 게이트선으로부터 돌출되거나 게이트선의 일부분인 게이트 전극(124)을 포함한다. 게이트 전극(124) 위에 게이트 절연막(140)이 위치하고, 게이트 절연막(140) 위에 반도체층(154)이 위치하며, 반도체층(154)은 게이트 전극(124)과 중첩한다.
반도체층(154)은 비정질 실리콘(amorphous silicon), 다결정 실리콘(polycrystalline silicon), 또는 산화물 반도체 등을 포함할 수 있다.
반도체층(154) 위에는 저항성 접촉 부재(163, 165)이 위치할 수 있다. 저항성 접촉 부재(163, 165)는 실리사이드(silicide) 또는 n형 불순물이 고농도로 도핑되어 있는 n+ 수소화 비정질 규소 따위의 물질로 만들어질 수 있다. 저항성 접촉 부재(163, 165)는 생략될 수 있다.
저항성 접촉 부재(163, 165) 및 게이트 절연막(140) 위에는 소스 전극(173) 및 드레인 전극(175)이 위치한다. 게이트 절연막(140) 위에는 복수의 데이터선(미도시)이 위치할 수 있고, 각 데이터선은 소스 전극(173)과 연결될 수 있다.
게이트 전극(124), 소스 전극(173) 및 드레인 전극(175)은 반도체층(154)과 함께 스위칭 소자로서 박막 트랜지스터를 이룬다.
소스 전극(173) 및 드레인 전극(175) 위에 제1 절연층(180a)이 위치하고, 제1 절연층(180a)은 소스 전극(173)과 드레인 전극(175) 사이의 이격된 공간에서 반도체층(154)과 접촉할 수 있다. 제1 절연층(180a)은 유기 절연 물질 또는 무기 절연 물질로 이루어질 수 있으며, 단일막 또는 다중막을 포함할 수 있다.
제1 절연층(180a) 위에는 색필터(230)가 위치할 수 있다. 색필터(230)는 적색, 녹색 및 청색의 삼원색 또는 사원색 등의 기본색(primary color) 중 하나를 표시할 수 있다. 색필터(230)는 적색, 녹색, 및 청색의 삼원색에 한정되지 아니하고, 청록색(cyan), 자홍색(magenta), 황색(yellow), 백색 계열의 기본색 중 하나를 표시할 수도 있다.
색필터(230) 위에 제2 절연층(180b)이 위치할 수 있고, 제2 절연층(180b)은 무기 절연 물질 또는 유기 절연 물질을 포함할 수 있다. 제2 절연층(180b)은 색필터(230)에 대한 덮개막으로서 색필터가 외부에 노출되는 것을 방지하고 평탄면을 구현하는 역할을 한다. 제2 절연층(180b)은 생략 가능하다.
제2 절연층(180b) 위에는 화소 전극(191)이 위치하고, 화소 전극(191) 대부분은 투과 영역(TA)에 위치한다. 앞에서 설명한 게이트선, 데이터선, 및 박막 트랜지스터 등은 빛이 투과되지 않는 차광 영역(BA)에 위치한다. 투과 영역(TA)은 영상이 대부분 표시되는 영역으로서 빛이 투과될 수 있는 영역이고, 차광 영역(BA)은 영상을 표시하고자 하는 영역은 아니며 대부분의 영역에서 빛이 투과될 수 없는 영역일 수 있다.
제1 절연층(180a)과 제2 절연층(180b)에는 접촉 구멍(185)이 형성되어 있고, 접촉 구멍(185)을 통해 드레인 전극(175)과 화소 전극(191)이 전기적으로 연결되어 있다.
제2 절연층(180b) 및 화소 전극(191) 위에 차광 부재(220)가 위치한다. 차광 부재(220)는 차광 영역(BA)에 위치한다. 차광 부재(220)는 블랙 매트릭스라고도 한다.
차광 부재(220)는 스페이서(221)와 메인 차광부(222)를 포함한다. 메인 차광부(222)는 빛샘을 방지하기 위해 게이트선, 데이터선, 및 박막 트랜지스터 등이 위치하는 차광 영역(BA)에 형성되고, 메인 차광부(222)는 대체로 평탄한 상부면을 가질 수 있다. 메인 차광부(222)는 접촉 구멍(185)과 중첩할 수 있다. 접촉 구멍(185)과 중첩하는 메인 차광부(222)는 접촉 구멍(185)에 생기는 단차를 메워 표면을 평탄하게 하고 그 주변의 빛샘을 방지할 수 있다.
스페이서(221)는 메인 차광부(222)에 연결되어 있다. 스페이서(221)는 박막 트랜지스터 및/또는 게이트선, 데이터선과 같은 신호선 상부에 위치할 수 있다. 도 3에서 스페이서(221)는 상부 표시판(200)과 떨어져 있으나, 변형예로 스페이서(221)와 상부 표시판(200)이 접촉할 수도 있다.
스페이서(221)는 메인 스페이서로서 상부 표시판(200)과 하부 표시판(100) 사이의 셀 갭을 유지하는 역할을 하거나, 서브 스페이서로서 액정 표시 장치가 외부의 압력에 의해 상부 표시판(200)과 하부 표시판(100) 사이의 거리가 좁아질 경우, 상부 표시판(200)과 하부 표시판(100) 사이의 셀 갭을 유지하는 역할을 한다.
도 3에서 도시한 바와 달리, 변형예로서, 하나의 차광 영역(BA) 내에 스페이서(221)를 복수개 형성하고, 메인 차광부(222)를 기준으로 높이가 서로 다른 제1 스페이서 및 제2 스페이서를 형성할 수 있다. 제1 스페이서가 제2 스페이서보다 높이가 높다면, 제1 스페이서가 메인 스페이서가 되고, 제2 스페이서가 서브 스페이서가 될 수 있다.
화소 전극(191) 위에는 도시하지 않았지만 제1 배향막이 형성되어 있고, 제1 배향막은 수직 배향막일 수 있다.
상부 표시판(200)에 대해 설명하면, 제2 기판(210)과 액정층(3) 사이에 공통 전극(270)이 위치할 수 있다. 공통 전극(270)은 액정층(3)과 마주하는 제2 기판(210) 전면에 통판으로 형성될 수 있다. 도시하지 않았으나 공통 전극(270)과 액정층(3) 사이에 제2 배향막이 위치하고, 제2 배향막은 수직 배향막일 수 있다.
액정층(3)은 액정 분자들을 포함한다. 액정 분자는 음의 유전율 이방성을 가질 수 있고, 액정층(3)에 전계가 생성되지 않은 상태에서 액정 분자들은 제1, 2 기판(110, 210)에 실질적으로 수직한 방향으로 배향될 수 있다. 액정 분자들은 액정층(3)에 전계가 생성되지 않은 상태에서 일정한 방향으로 선경사를 가질 수도 있다.
액정층(3)에 포함된 액정 분자들의 특징은, 앞에서 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 조성물에 관한 설명이 모두 적용될 수 있다. 다시 말해, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치의 액정층(3)은 앞에서 설명한 액정 조성물을 사용하여 형성될 수 있다.
액정층(3)에는 반응성 메소겐이 광반응하여 복수의 돌기가 형성되어 있고, 이러한 돌기들은 상기 제1 배향막 및 상기 제2 배향막에 인접하여 위치할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시에에 따른 액정 표시 장치를 나타내는 단면도이고, 곡면형 액정 표시 장치의 텍스처를 줄일 수 있는 실시예에 관한 설명이다.
도 4를 참고하면, 대부분의 구성 요소는 도 3에서 설명한 것과 동일하고, 차이가 있는 부분에 대해서 설명하기로 한다. 다만, 도 3의 실시예와 마찬가지로, 액정층(3)에 포함된 액정 분자들의 특징은, 앞에서 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 조성물에 관한 설명이 모두 적용될 수 있다. 다시 말해, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치의 액정층(3)은 앞에서 설명한 액정 조성물을 사용하여 형성될 수 있다.
도 4를 참고하면, 화소 전극(191)과 액정층(3) 사이에 위치하는 제1 배향막(11)과 공통 전극(270)과 액정층(3) 사이에 위치하는 제2 배향막(21)을 도시하고 있다.
제1, 2 배향막(11, 21)은 수직 배향막일 수 있다. 제1. 2 배향막(11, 21)은 각각 주쇄 및 주쇄에 연결된 복수의 측쇄를 포함하는 중합체로 형성된다. 제2 배향막(21)과 달리 제1 배향막(11)은 수직 배향기와 광반응기 및 광반응기 유도체 중 적어도 하나를 포함하는 측쇄를 포함한다. 측쇄에 포함된 광반응기는 반응성 메소겐의 중합시 반응성을 높이는 역할을 한다. 광반응기는 반응성 메소겐과 중합하여 광반응기 유도체를 형성할 수 있다.
광반응기는 중합 반응을 개시할 수 있도록 광흡수하여 라디칼을 발생시킬 수 있는 다양한 물질을 사용할 수 있다.
광반응기는 하기 화학식 L-1, 하기 화학식 L-2, 하기 화학식 L-3, 하기 화학식 L-4 및 하기 화학식 L-5로 표현되는 화합물들 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
화학식 L-1
Figure pat00137
화학식 L-2
Figure pat00138
화학식 L-3
Figure pat00139
화학식 L-4
Figure pat00140
화학식 L-5
Figure pat00141
상기 화학식 L-1, 상기 화학식 L-2, 및 상기 화학식 L-5에서, R14는 독립적으로 수소 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 8의 알킬기이고, R15　및 R16은 각각 독립적으로 히드록시기 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 8의 알콕시기이고, R17은 수소, 히드록시기 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 8의 알콕시기이다.
본 명세서에서 특별한 언급이 없는 한, "치환"이란 적어도 하나의 수소 원자가 할로겐 원자(F, Cl, Br, I), 히드록시기, 탄소수 1 내지 20의 알콕시기, 니트로기, 시아노기, 아미노기, 이미노기, 아지도기, 아미디노기, 히드라지노기, 히드라조노기, 카르보닐기, 카르바밀기, 티올기, 에스테르기, 에테르기, 카르복실기 또는 그것의 염, 술폰산기 또는 그것의 염, 인산이나 그것의 염, 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 탄소수 2 내지 20의 알케닐기, 탄소수 2 내지 20의 알키닐기, 탄소수 6 내지 30의 아릴기, 탄소수 3 내지 20의 사이클로알킬기, 탄소수 3 내지 20의 사이클로알케닐기, 탄소수 3 내지 20의 사이클로알키닐기, 탄소수 2 내지 20의 헤테로사이클로알킬기, 탄소수 2 내지 20의 헤테로사이클로알케닐기, 탄소수 2 내지 20의 헤테로사이클로알키닐기, 탄소수 3 내지 30 헤테로아릴기 또는 이들의 조합의 치환기로 치환된 것을 의미한다.
본 실시예에서 제1 배향막(11) 표면에는 복수의 돌기(15)가 형성되어 있다. 돌기(15)는 액정층(3)에 포함된 배향 보조제인 반응성 메소겐이 광조사되어 형성될 수 있다. 여기서, 광조사는 UV 조사일 수 있다. 돌기(15)는 배향 중합체를 포함한다. 배향 중합체는 액정층(3)에 포함된 반응성 메소겐이 광조사되어 형성되거나, 제1, 2 배향막(11, 21)을 형성하는 배향 물질에 혼합되어 있던 반응성 메소겐이 베이크 공정 중에 액정층(3)으로 용출된 이후에 광조사되어 형성될 수 있다.
이렇게 형성된 배향 중합체는 액정 분자들의 초기 배향 방향인 선경사(pre-tilt)를 제어하는 역할을 한다. 이 때, 제1 배향막(11)의 중합체의 측쇄에 포함된 광반응기는 본 실시예에 따른 반응성 메소겐의 중합 반응성을 높여 돌기(15)를 형성하는 것을 돕거나, 미반응된 잔여 반응성 메소겐과 반응하여 잔여 반응성 메소겐을 제거할 수 있다.
도 4에서는 제1 배향막(11)과 액정층(3) 사이에만 복수의 돌기(15)가 도시되어 있으나, 변형예로서 제2 배향막(21)과 액정층(3) 사이에 복수의 돌기가 형성될 수 있고, 이 때 제2 배향막(21)과 액정층(3) 사이에 형성된 복수의 돌기의 개수는 제1 배향막(11)과 액정층(3) 사이에 형성된 복수의 돌기(15) 개수 대비하여 훨씬 적을 수 있다. 구체적으로, 단위 면적에서의 복수의 돌기 개수에 해당하는 돌기 밀도를 비교해 보면, 제1 배향막(11)과 액정층(3) 사이에 위치하는 복수의 돌기 밀도는 제2 배향막(21)과 액정층(3) 사이에 위치하는 복수의 돌기 밀도보다 크다. 이 때, 제1 배향막(11)과 액정층(3) 사이에 위치하는 돌기 크기는 제2 배향막(21)과 액정층(3) 사이에 위치하는 돌기 크기보다 작을 수 있다.
하부 표시판(100)과 상부 표시판(200)의 돌기 밀도를 다르게 형성함으로써 제1 배향막(11)에 인접한 액정 분자들의 선경사 각도와 제2 배향막(21)에 인접한 액정 분자들의 선경사 각도가 서로 다를 수 있다. 제1 배향막(11) 위에 위치하는 돌기(15) 밀도가 높아져 제1 배향막(11)에 인접한 액정 분자들의 선경사가 제2 배향막(21)에 인접한 액정 분자들의 선경사 보다 커질 수 있다. 예를 들어, 이때, 제1 배향막(11)에 인접한 액정 분자들은 제1 배향막(11) 표면에 대하여 80도 이상 89도 미만의 각도를 가질 수 있고, 제2 배향막(21)에 위치하는 액정 분자들은 제2 배향막(21) 표면에 대하여 실질적으로 수직에 가까운 89도 이상 90도 이하의 각도로 배열될 수 있다. 본 실시예에서 선경사는 제1, 2 배향막(11, 21) 표면에 수직인 방향을 기준으로 액정 분자가 기울어진 정도를 나타낸다.
도 4에서 설명한 실시예의 변형예로서, 제1 배향막(11)은 수직 배향막으로 형성하고, 제2 배향막(21)은 수직 배향막을 기본적으로 형성하되, 수직 배향기뿐만 아니라 광안정제를 포함하도록 측쇄를 형성할 수 있다. 제1, 2 배향막(11, 21)에 광조사시에 제2 배향막(21)에 포함된 광안정제에 의해 상대적으로 제1 배향막(11) 표면에서 반응성 메소겐의 중합 반응이 많이 일어나므로 제1 배향막(11) 표면에 복수의 돌기(15)가 상대적으로 많이 형성될 수 있다. 따라서, 제1, 2 배향막(11, 21)에 인접한 액정 분자들의 선경사를 다르게 형성할 수 있다.
도 3의 실시예에서는, 제1, 2 배향막(11, 21)에 인접한 액정 분자들의 선경사를 실질적으로 동일하게 형성할 수 있으나, 도 4의 실시예에서는 앞에서 설명한 것처럼, 제1, 2 배향막(11, 21)에 인접한 액정 분자들의 선경사를 다르게 형성하는 점에 차이가 있다.
도 3에서 설명한 메인 차광부(222)와 스페이서(221)를 동시에 형성하는 설명은 도 4의 실시예에 반드시 적용될 필요가 없고, 변형예로 메인 차광부(222)와 스페이서(221)는 별개로 형성 가능하다.
도 5는 곡면 액정 표시 장치를 형성하기 위해 구부러진 표시 패널을 나타내는 도면이다. 도 5는 설명의 편의를 위해, 서로 마주보는 제1, 2 기판(110, 210), 제1, 2 배향막(11, 21), 및 액정 분자들(310)만 개략적으로 도시한 것이다. 또한, 도 5는 도 4에서 도시한 영역 중에서, 투과 영역(TA)에 해당하는 부분을 도시하고, 표시 패널의 가로 방향을 따라 자른 단면을 나타낸다. 여기서의 가로 방향은 시청자들이 액정 표시 장치를 시청할 때, 좌우 방향에 해당한다.
도 5를 참고하면, 제1 기판(110)과 제2 기판(210)은 곡면으로 구부러질 수 있다.
서로 대향하는 제1 배향막(11)과 제2 배향막(21) 사이에서, 제1 배향막(11)과 제2 배향막(21)이 서로 중첩하는 영역에서 액정 분자들(310)이 서로 동일한 방향으로 선경사를 형성하고 있는 경우에 표시 패널을 구부린다면, 제1 배향막(11)에 인접한 액정 분자들(310)의 선경사 방향과 제2 배향막(21)에 인접한 액정 분자들(310)의 선경사 방향이 어긋나는 영역이 생길 수 있다. 이러한 영역은 이웃하는 도메인의 경계 부분에서 생길 수 있다. 그러한 영역에서는 액정 분자(310)가 기울어지는 방향에 문제가 발생하여, 화면에 텍스처 불량이 발생한다.
하지만, 곡면형 액정 표시 장치를 형성하기 위해 도 4에서 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치를 도 5에 도시한 바와 같이 구부리더라도, 이웃하는 도메인 영역의 경계에서 텍스처 영역이 발생하지 않는다.
이처럼, 도 4 및 도 5의 실시예는, 앞에서 설명한 액정 조성물을 사용하여 액정층(3)을 형성하고, 제1, 2 배향막(11, 21)에 인접한 액정 분자들의 선경사를 다르게 형성하므로, 고속 응답 특성 등을 가지면서, 곡면 액정 표시 장치 형성 시 텍스처 불량을 방지할 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
15: 돌기
100: 하부 표시판 200: 상부 표시판
185: 접촉 구멍 220: 차광 부재
221: 스페이서 222: 메인 차광부
TA: 투과 영역 BA: 차광 영역

Claims (20)

  1. 하기 화학식 A 및 하기 화학식 B로 표현되는 액정 분자들 중 적어도 하나를 포함하는 액정 조성물:
    화학식 A
    Figure pat00142

    화학식 B
    Figure pat00143

    상기 화학식 A 및 상기 화학식 B에서, L1 내지 L4는 각각 독립적으로 -H, -F, -Cl, -OCF3, -CF3, -CH2F, 또는 -CHF2이고, R1 내지 R4는 서로 독립적으로 수소, 할로겐, 시아노기, 탄소수 1 내지 12의 알킬기, 또는 탄소수 1 내지 12의 알콕시기이며, Z1 내지 Z4는 서로 독립적으로 단일결합, -O-, -COO-, -OCO-, -CF2O-, -OCF2-, -CH2O-, -OCH2-, -SCH2-, -CH2S-, -CH2CH2-, -C2F4-, -CH2CF2-, -CF2CH2-, -(CH2)n-(n은 1 내지 12의 자연수), -CH=CH-, -CF=CF-, -CH=CF-, -CF=CH-, -C=C-, 또는 -CH=CHCH2O-이다.
  2. 제1항에서,
    하기 화학식 N-1 내지 하기 화학식 N-4로 표현되는 액정 분자들 중 적어도 하나를 더 포함하는 액정 조성물:
    화학식 N-1
    Figure pat00144

    화학식 N-2
    Figure pat00145

    화학식 N-3
    Figure pat00146

    화학식 N-4
    Figure pat00147

    상기 화학식 N-1 내지 상기 화학식 N-4에서, X와 Y는 각각 서로 독립적으로 탄소수 1 내지 5의 알킬기 중 하나를 포함한다.
  3. 제2항에서,
    하기 화학식 N-5 내지 하기 화학식 N-9로 표현되는 액정 분자들 중 적어도 하나를 더 포함하는 액정 조성물:
    화학식 N-5
    Figure pat00148

    화학식 N-6
    Figure pat00149

    화학식 N-7
    Figure pat00150

    화학식 N-8
    Figure pat00151

    화학식 N-9
    Figure pat00152

    상기 화학식 N-5 내지 상기 화학식 N-9에서, X와 Y는 각각 서로 독립적으로 탄소수 1 내지 5의 알킬기 중 하나를 포함한다.
  4. 제2항에서,
    하기 화학식 P-1 내지 하기 화학식 P-3으로 표현되는 액정 분자들 중 적어도 하나를 더 포함하는 액정 조성물:
    화학식 P-1
    Figure pat00153

    화학식 P-2
    Figure pat00154

    화학식 P-3
    Figure pat00155

    상기 화학식 P-1 내지 상기 화학식 P-3에서, X와 Y는 각각 서로 독립적으로 탄소수 1 내지 5의 알킬기 중 하나를 포함한다.
  5. 제4항에서,
    하기 화학식 P-4 내지 하기 화학식 P-10으로 표현되는 액정 분자들 중 적어도 하나를 더 포함하는 액정 조성물:
    화학식 P-4
    Figure pat00156

    화학식 P-5
    Figure pat00157

    화학식 P-6
    Figure pat00158

    화학식 P-7
    Figure pat00159

    화학식 P-8
    Figure pat00160

    화학식 P-9
    Figure pat00161

    화학식 P-10
    Figure pat00162

    상기 화학식 P-4 내지 상기 화학식 P-10에서, X와 Y는 각각 서로 독립적으로 탄소수 1 내지 5의 알킬기 중 하나를 포함한다.
  6. 제1항에서,
    하기 화학식 N-1 내지 하기 화학식 N-3, 하기 화학식 N-10, 및 하기 화학식 N-11로 표현되는 액정 분자들 중 적어도 하나를 더 포함하는 액정 조성물:
    화학식 N-1
    Figure pat00163

    화학식 N-2
    Figure pat00164

    화학식 N-3
    Figure pat00165

    화학식 N-10
    Figure pat00166

    화학식 N-11
    Figure pat00167

    상기 화학식 N-1 내지 상기 화학식 N-3, 상기 화학식 N-10, 및 상기 화학식 N-11에서, X와 Y는 각각 서로 독립적으로 탄소수 1 내지 5의 알킬기 중 하나를 포함한다.
  7. 제6항에서,
    하기 화학식 N-5 내지 하기 화학식 N-9로 표현되는 액정 분자들 중 적어도 하나를 더 포함하는 액정 조성물:
    화학식 N-5
    Figure pat00168

    화학식 N-6
    Figure pat00169

    화학식 N-7
    Figure pat00170

    화학식 N-8
    Figure pat00171

    화학식 N-9
    Figure pat00172

    상기 화학식 N-5 내지 상기 화학식 N-9에서, X와 Y는 각각 서로 독립적으로 탄소수 1 내지 5의 알킬기 중 하나를 포함한다.
  8. 제6항에서,
    하기 화학식 P-1 내지 하기 화학식 P-3으로 표현되는 액정 분자들 중 적어도 하나를 더 포함하는 액정 조성물:
    화학식 P-1
    Figure pat00173

    화학식 P-2
    Figure pat00174

    화학식 P-3
    Figure pat00175

    상기 화학식 P-1 내지 상기 화학식 P-3에서, X와 Y는 각각 서로 독립적으로 탄소수 1 내지 5의 알킬기 중 하나를 포함한다.
  9. 제8항에서,
    하기 화학식 P-4 내지 하기 화학식 P-10으로 표현되는 액정 분자들 중 적어도 하나를 더 포함하는 액정 조성물:
    화학식 P-4
    Figure pat00176

    화학식 P-5
    Figure pat00177

    화학식 P-6
    Figure pat00178

    화학식 P-7
    Figure pat00179

    화학식 P-8
    Figure pat00180

    화학식 P-9
    Figure pat00181

    화학식 P-10
    Figure pat00182

    상기 화학식 P-4 내지 상기 화학식 P-10에서, X와 Y는 각각 서로 독립적으로 탄소수 1 내지 5의 알킬기 중 하나를 포함한다.
  10. 제1항에서,
    상기 화학식 A는 하기 화학식 A-1이고, 상기 화학식 B는 하기 화학식 B-1인 액정 조성물:
    화학식 A-1
    Figure pat00183

    화학식 B-1
    Figure pat00184

    상기 화학식 A-1 및 상기 화학식 B-1에서, L1 내지 L4는 각각 독립적으로 -H, -F, -Cl, -OCF3, -CF3, -CH2F, 또는 -CHF2이고, R1 내지 R4는 서로 독립적으로 수소, 할로겐, 시아노기, 탄소수 1 내지 12의 알킬기, 또는 탄소수 1 내지 12의 알콕시기이다.
  11. 제1항에서,
    상기 화학식 A 및 상기 화학식 B로 표현되는 액정 분자들 중 적어도 하나의 액정 분자는 전체 액정 조성물에서 1wt% 내지 10wt%의 함량을 갖는 액정 조성물.
  12. 제1 기판,
    상기 제1 기판과 중첩하는 제2 기판, 및
    상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 위치하고, 액정 분자들을 포함하는 액정층을 포함하고,
    상기 액정 분자들은 하기 하기 화학식 A 및 하기 화학식 B로 표현되는 액정 분자들 중 적어도 하나를 포함하는 액정 표시 장치:
    화학식 A
    Figure pat00185

    화학식 B
    Figure pat00186

    상기 화학식 A 및 상기 화학식 B에서, L1 내지 L4는 각각 독립적으로 -H, -F, -Cl, -OCF3, -CF3, -CH2F, 또는 -CHF2이고, R1 내지 R4는 서로 독립적으로 수소, 할로겐, 시아노기, 탄소수 1 내지 12의 알킬기, 또는 탄소수 1 내지 12의 알콕시기이며, Z1 내지 Z4는 서로 독립적으로 단일결합, -O-, -COO-, -OCO-, -CF2O-, -OCF2-, -CH2O-, -OCH2-, -SCH2-, -CH2S-, -CH2CH2-, -C2F4-, -CH2CF2-, -CF2CH2-, -(CH2)n-(n은 1 내지 12의 자연수), -CH=CH-, -CF=CF-, -CH=CF-, -CF=CH-, -C=C-, 또는 -CH=CHCH2O-이다.
  13. 제12항에서,
    상기 액정 분자들은 하기 화학식 N-1 내지 하기 화학식 N-4로 표현되는 액정 분자들 중 적어도 하나를 더 포함하는 액정 표시 장치:
    화학식 N-1
    Figure pat00187

    화학식 N-2
    Figure pat00188

    화학식 N-3
    Figure pat00189

    화학식 N-4
    Figure pat00190

    상기 화학식 N-1 내지 상기 화학식 N-4에서, X와 Y는 각각 서로 독립적으로 탄소수 1 내지 12의 알킬기 중 하나를 포함한다.
  14. 제13항에서,
    상기 액정 분자들은 하기 화학식 P-1 내지 하기 화학식 P-3으로 표현되는 액정 분자들 중 적어도 하나를 더 포함하는 액정 표시 장치:
    화학식 P-1
    Figure pat00191

    화학식 P-2
    Figure pat00192

    화학식 P-3
    Figure pat00193

    상기 화학식 P-1 내지 상기 화학식 P-3에서, X와 Y는 각각 서로 독립적으로 탄소수 1 내지 12의 알킬기 중 하나를 포함한다.
  15. 제12항에서,
    상기 액정 분자들은 하기 화학식 N-1 내지 하기 화학식 N-3, 하기 화학식 N-10, 및 하기 화학식 N-11로 표현되는 액정 분자들 중 적어도 하나를 더 포함하는 액정 표시 장치:
    화학식 N-1
    Figure pat00194

    화학식 N-2
    Figure pat00195

    화학식 N-3
    Figure pat00196

    화학식 N-10
    Figure pat00197

    화학식 N-11
    Figure pat00198

    상기 화학식 N-1 내지 상기 화학식 N-3, 상기 화학식 N-10, 및 상기 화학식 N-11에서, X와 Y는 각각 서로 독립적으로 탄소수 1 내지 12의 알킬기 중 하나를 포함한다.
  16. 제15항에서,
    상기 액정 분자들은 하기 화학식 P-1 내지 하기 화학식 P-3으로 표현되는 액정 분자들 중 적어도 하나를 더 포함하는 액정 표시 장치:
    화학식 P-1
    Figure pat00199

    화학식 P-2
    Figure pat00200

    화학식 P-3
    Figure pat00201

    상기 화학식 P-1 내지 상기 화학식 P-3에서, X와 Y는 각각 서로 독립적으로 탄소수 1 내지 12의 알킬기 중 하나를 포함한다.
  17. 제12항에서,
    상기 화학식 A는 하기 화학식 A-1이고, 상기 화학식 B는 하기 화학식 B-1인 액정 표시 장치:
    화학식 A-1
    Figure pat00202

    화학식 B-1
    Figure pat00203

    상기 화학식 A-1 및 상기 화학식 B-1에서, L1 내지 L4는 각각 독립적으로 -H, -F, -Cl, -OCF3, -CF3, -CH2F, 또는 -CHF2이고, R1 내지 R4는 서로 독립적으로 수소, 할로겐, 시아노기, 탄소수 1 내지 12의 알킬기, 또는 탄소수 1 내지 12의 알콕시기이다.
  18. 제12항에서,
    상기 제1 기판과 상기 액정층 사이에 위치하는 차광 부재를 더 포함하고,
    상기 차광 부재는 메인 차광부와 상기 메인 차광부에 연결된 스페이서를 포함하는 액정 표시 장치.
  19. 제12항에서,
    상기 제1 기판과 상기 액정층 사이에 위치하는 제1 배향막,
    상기 제2 기판과 상기 액정층 사이에 위치하는 제2 배향막, 및
    상기 제1 배향막과 상기 액정층 사이에 위치하는 복수의 돌기를 더 포함하는 액정 표시 장치.
  20. 제19항에서,
    상기 제1 배향막에 인접한 상기 액정 분자들의 선경사와 상기 제2 배향막에 인접한 상기 액정 분자들의 선경사는 서로 다른 액정 표시 장치.
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