KR20170036830A - 액정 조성물 및 이를 포함하는 액정 표시 장치 - Google Patents

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KR20170036830A
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허수정
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Abstract

응답 속도가 향상되고, 넓은 동작 온도 범위를 가짐과 동시에 소비 전력이 크지 않은 액정 표시 장치 및 이를 위한 액정 조성물이 제공된다. 상기 액정 표시 장치는 복수의 화소 영역이 정의된 제1 기판, 상기 제1 기판 상의 일 화소 영역에 배치되는 제1 서브 화소 전극, 상기 제1 서브 화소 전극과 이격되어 상기 제1 기판 상의 상기 화소 영역에 배치되며, 기준 전압에 대한 상기 제1 서브 화소 전극에 인가되는 전압의 극성과 상이한 극성의 전압이 인가되는 제2 서브 화소 전극, 상기 제1 기판과 이격하여 대향하는 제2 기판, 및 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 개재되고, 유전율 이방성이 -2.5 이상 -1.5 이하인 액정 조성물을 포함하는 액정층을 포함한다.

Description

액정 조성물 및 이를 포함하는 액정 표시 장치{LIQUID CRYSTAL COMPOSITION AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY COMPRISING THE SAME}
본 발명은 액정 조성물 및 이를 포함하는 액정 표시 장치에 관한 것이다.
액정 표시 장치는 현재 가장 널리 사용되고 있는 평판 표시 장치 중 하나로써, 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 액정층에 전기장을 생성하고 이를 통하여 액정층의 액정들의 배향 방향을 결정하고 입사광의 편광을 제어함으로써 영상을 표시한다.
한편, 액정 표시 장치의 용도가 다양화됨에 따라 저전압 구동, 높은 전압 보전율, 넓은 시야각 특성, 콘트라스트 향상, 넓은 동작 온도 범위 및 고속 응답성 등 다양한 특성이 요구된다. 액정 표시 장치의 상술한 특성들을 개선하기 위한 다양한 시도가 있으며, 특히 액정층에 포함되는 액정 조성물의 물성을 제어함으로써 상기 특성들을 개선하기 위한 연구가 활발히 이루어지고 있다.
액정 표시 장치, 특히 횡 전계 방식의 액정 표시 장치에 사용되는 액정 분자는 양의 유전율 이방성을 갖거나, 음의 유전율 이방성을 가질 수 있다. 이중 음의 유전율 이방성을 갖는 액정 분자를 사용하는 액정 표시 장치의 경우 양의 유전율 이방성을 갖는 액정 분자를 사용하는 액정 표시 장치에 비해 투과율과 콘트라스트가 더 높은 장점이 있다.
한편, 음의 유전율 이방성을 갖는 액정 분자 내 포함된 플루오린(fluorine) 치환기는 높은 전기 음성도를 띄기 때문에 액정 분자들 간 측간 인력을 증가시키고 스메틱상을 유도하여 액정의 결정화를 유도하기 쉽다. 이로 인해 액정 조성물의 점도가 증가하여 응답 속도가 저하되고, 저온 마진이 불리한 특성을 갖는다.
이에, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 점도가 낮고, 낮은 저온 마진을 갖는 액정 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 응답 속도가 향상되고 넓은 동작 온도 범위를 가짐과 동시에 소비 전력이 크지 않은 액정 표시 장치를 제공하는 것이다.
동시에, 투과율과 콘트라스트가 개선되어 표시 품질이 향상된 액정 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 표시 장치는 복수의 화소 영역이 정의된 제1 기판, 상기 제1 기판 상의 일 화소 영역에 배치되는 제1 서브 화소 전극, 상기 제1 서브 화소 전극과 이격되어 상기 제1 기판 상의 상기 화소 영역에 배치되며, 기준 전압에 대한 상기 제1 서브 화소 전극에 인가되는 전압의 극성과 상이한 극성의 전압이 인가되는 제2 서브 화소 전극, 상기 제1 기판과 이격하여 대향하는 제2 기판, 및 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 개재되고, 유전율 이방성이 -2.5 이상 -1.5 이하인 액정 조성물을 포함하는 액정층을 포함한다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치에 있어서, 상기 제2 기판 상에 배치되고, 상기 액정층을 사이에 두고 제1 서브 화소 전극 및 제2 서브 화소 전극과 대향하며, 상기 기준 전압이 인가되는 공통 전극을 더 포함하되, 상기 제1 서브 화소 전극과 상기 공통 전극 사이의 전계의 절대값은 상기 제2 서브 화소 전극과 상기 공통 전극 사이의 전계의 절대값과 동일할 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치에 있어서, 상기 제1 기판과 상기 제1 서브 화소 전극 사이에 배치되며, 일 방향으로 연장된 적어도 하나의 제1 게이트 라인, 상기 제1 기판과 상기 제1 서브 화소 전극 사이에 배치되며, 상기 일 방향으로 연장된 적어도 하나의 제2 게이트 라인, 및 상기 제1 기판과 상기 제1 서브 화소 전극 사이에 배치되며, 상기 제1 게이트 라인 및 상기 제2 게이트 라인과 절연되어 교차하는 제1 데이터 라인, 제2 데이터 라인 및 제3 데이터 라인을 포함하는 복수의 데이터 라인을 더 포함할 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치에 있어서, 상기 제1 서브 화소 전극은 상기 제1 게이트 라인 및 상기 제1 데이터 라인과 전기적으로 연결되고, 상기 제2 서브 화소 전극은 상기 제1 게이트 라인 및 상기 제2 데이터 라인과 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치에 있어서, 한 프레임 구간에서, 상기 기준 전압에 대한 상기 제1 데이터 라인에 인가되는 전압의 극성과, 상기 기준 전압에 대한 상기 제2 데이터 라인에 인가되는 전압의 극성은 상이할 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치에 있어서, 상기 제1 기판 상의 상기 일 화소 영역과 상이한 다른 화소 영역에 배치되는 제3 서브 화소 전극을 더 포함하되, 상기 제3 서브 화소 전극은 상기 제2 게이트 라인 및 상기 제2 데이터 라인과 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치에 있어서, 상기 제3 서브 화소 전극과 이격되어 상기 제1 기판 상의 상기 다른 화소 영역에 배치되며, 상기 기준 전압에 대한 상기 제3 서브 화소 전극에 인가되는 전압의 극성과 상이한 극성의 전압이 인가되는 제4 서브 화소 전극을 더 포함하되, 상기 제4 서브 화소 전극은 상기 제2 게이트 라인 및 상기 제3 데이터 라인과 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치에 있어서, 한 프레임 구간에서, 상기 기준 전압에 대한 상기 제2 데이터 라인에 인가되는 전압의 극성과, 상기 기준 전압에 대한 상기 제3 데이터 라인에 인가되는 전압의 극성은 상이할 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치는 복수의 화소 영역이 정의된 제1 기판, 상기 제1 기판 상의 일 화소 영역에 배치되는 제1 전극, 상기 제1 기판과 이격하여 대향하는 제2 기판, 상기 제2 기판 상에 배치되는 제2 전극, 및 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 개재되고, 유전율 이방성이 -2.5 이상 -1.5 이하이며 굴절률 이방성이 0.090 이상 0.120 이하인 액정 조성물을 포함하는 액정층을 포함한다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치는 2.8 ㎛ 이상 3.4 ㎛ 이하 범위의 셀 갭을 가질 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치에 있어서, 상기 액정 조성물은 상기 액정 조성물의 전체 중량에 대하여, 하기 화학식 1로 표현되는 화합물 10 내지 30 중량%를 포함할 수 있다.
<화학식 1>
Figure pat00001
상기 화학식 1에서, X 및 Y는 각각 독립적으로 탄소수 한 개 내지 10개의 알킬기(alkyl group), 탄소수 2개 내지 10개의 알케닐기(alkenyl group), 탄소수 한 개 내지 10개의 알콕시기(alkoxyl group), 탄소수 한 개 내지 10개의 불화 알킬기(fluoro alkyl group), 탄소수 2개 내지 10개의 불화 알케닐기(fluoro alkenyl group) 또는 탄소수 한 개 내지 10개의 불화 알콕시기(fluoro alkoxy group) 중 하나이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치에 있어서, 상기 액정 조성물은 상기 액정 조성물의 전체 중량에 대하여, 하기 화학식 2로 표현되는 화합물 0.01 내지 10 중량%를 더 포함할 수 있다.
<화학식 2>
Figure pat00002
상기 화학식 2에서, X 및 Y는 각각 독립적으로 탄소수 한 개 내지 10개의 알킬기, 탄소수 2개 내지 10개의 알케닐기, 탄소수 한 개 내지 10개의 알콕시기, 탄소수 한 개 내지 10개의 불화 알킬기, 탄소수 2개 내지 10개의 불화 알케닐기 또는 탄소수 한 개 내지 10개의 불화 알콕시기 중 하나이고, 상기 는 사이클로헥실기(cyclohexyl group) 또는 페닐기(phenyl group)이며, 상기 Z1, Z2 및 Z3 는 각각 독립적으로 수소기 또는 플루오린기(frluorine group)이되, 상기
Figure pat00004
중 적어도 두 개는 페닐기이고, 상기 적어도 두 개의 페닐기 중 적어도 하나는 하나 이상의 플루오린기를 가진다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치에 있어서, 상기 액정 조성물은 상기 액정 조성물의 전체 중량에 대하여, 하기 화학식 3으로 표현되는 화합물 0.001 내지 5 중량%를 더 포함할 수 있다.
<화학식 3>
Figure pat00005
상기 화학식 3에서, X 및 Y는 각각 독립적으로 탄소수 한 개 내지 10개의 알킬기, 탄소수 2개 내지 10개의 알케닐기, 탄소수 한 개 내지 10개의 알콕시기, 탄소수 한 개 내지 10개의 불화 알킬기, 탄소수 2개 내지 10개의 불화 알케닐기 또는 탄소수 한 개 내지 10개의 불화 알콕시기 중 하나이고, 상기
Figure pat00006
는 사이클로헥실기 또는 페닐기이며, 상기 Z1, Z2, Z3 및 Z4 는 각각 독립적으로 수소기 또는 플루오린기이되, 상기
Figure pat00007
중 적어도 하나는 페닐기이고, 상기 적어도 하나의 페닐기 중 적어도 하나는 하나 이상의 플루오린기를 가진다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 조성물은 유전율 이방성이 -1.5 이하 -2.5 이상이고, 굴절률 이방성이 0.090 이상 0.120 이하이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 조성물에 있어서, 상기 액정 조성물의 전체 중량에 대하여, 하기 화학식 1로 표현되는 화합물 10 내지 30 중량%를 포함할 수 있다.
<화학식 1>
Figure pat00008
상기 화학식 1에서, X 및 Y는 각각 독립적으로 탄소수 한 개 내지 10개의 알킬기(alkyl group), 탄소수 2개 내지 10개의 알케닐기(alkenyl group), 탄소수 한 개 내지 10개의 알콕시기(alkoxyl group), 탄소수 한 개 내지 10개의 불화 알킬기(fluoro alkyl group), 탄소수 2개 내지 10개의 불화 알케닐기(fluoro alkenyl group) 또는 탄소수 한 개 내지 10개의 불화 알콕시기(fluoro alkoxy group) 중 하나이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 조성물에 있어서, 상기 액정 조성물의 전체 중량에 대하여, 하기 화학식 2로 표현되는 화합물 0.01 내지 10 중량%를 더 포함할 수 있다.
<화학식 2>
Figure pat00009
상기 화학식 2에서, X 및 Y는 각각 독립적으로 탄소수 한 개 내지 10개의 알킬기, 탄소수 2개 내지 10개의 알케닐기, 탄소수 한 개 내지 10개의 알콕시기, 탄소수 한 개 내지 10개의 불화 알킬기, 탄소수 2개 내지 10개의 불화 알케닐기 또는 탄소수 한 개 내지 10개의 불화 알콕시기 중 하나이고, 상기
Figure pat00010
는 사이클로헥실기(cyclohexyl group) 또는 페닐기(phenyl group)이며, 상기 Z1, Z2 및 Z3 는 각각 독립적으로 수소기 또는 플루오린기(frluorine group)이되, 상기
Figure pat00011
중 적어도 두 개는 페닐기이고, 상기 적어도 두 개의 페닐기 중 적어도 하나는 하나 이상의 플루오린기를 가진다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 조성물에 있어서, 상기 화학식 2로 표현되는 화합물은 하기 화학식 8로 표현되는 화합물일 수 있다.
<화학식 8>
Figure pat00012
상기 화학식 8에서, X 및 Y는 각각 독립적으로 탄소수 한 개 내지 10개의 알킬기, 탄소수 2개 내지 10개의 알케닐기, 탄소수 한 개 내지 10개의 알콕시기, 탄소수 한 개 내지 10개의 불화 알킬기, 탄소수 2개 내지 10개의 불화 알케닐기 또는 탄소수 한 개 내지 10개의 불화 알콕시기 중 하나이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 조성물에 있어서, 상기 액정 조성물의 전체 중량에 대하여, 하기 화학식 3으로 표현되는 화합물 0.001 내지 5 중량 %를 더 포함할 수 있다.
<화학식 3>
Figure pat00013
상기 화학식 3에서, X 및 Y는 각각 독립적으로 탄소수 한 개 내지 10개의 알킬기, 탄소수 2개 내지 10개의 알케닐기, 탄소수 한 개 내지 10개의 알콕시기, 탄소수 한 개 내지 10개의 불화 알킬기, 탄소수 2개 내지 10개의 불화 알케닐기 또는 탄소수 한 개 내지 10개의 불화 알콕시기 중 하나이고, 상기
Figure pat00014
는 사이클로헥실기 또는 페닐기이며, 상기 Z1, Z2, Z3 및 Z4 는 각각 독립적으로 수소기 또는 플루오린기이되, 상기
Figure pat00015
중 적어도 하나는 페닐기이고, 상기 적어도 하나의 페닐기 중 적어도 하나는 하나 이상의 플루오린기를 가진다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 조성물에 있어서, 상기 화학식 3으로 표현되는 화합물은 하기 화학식 12로 표현되는 화합물일 수 있다.
<화학식 12>
Figure pat00016
상기 화학식 12에서, X 및 Y는 각각 독립적으로 탄소수 한 개 내지 10개의 알킬기, 탄소수 2개 내지 10개의 알케닐기, 탄소수 한 개 내지 10개의 알콕시기, 탄소수 한 개 내지 10개의 불화 알킬기, 탄소수 2개 내지 10개의 불화 알케닐기 또는 탄소수 한 개 내지 10개의 불화 알콕시기 중 하나이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 조성물에 있어서, -40 ℃ 이상 -20 ℃ 이하 범위의 저온 마진 온도를 갖고, 90 ℃ 이상 100 ℃ 이하 범위의 고온 마진 온도를 가질 수 있다.
기타 실시예의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 액정 조성물에 의하면, 상대적으로 작은 크기의 유전율 이방성을 가짐으로써 네마틱상을 유지하기 위한 온도 범위가 넓고, 점도가 낮은 액정 조성물을 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 액정 표시 장치에 의하면, 넓은 동작 온도 범위를 갖고 소비 전력이 높지 않기 때문에 다양한 분야에 사용될 수 있는 액정 표시 장치를 제공할 수 있다.
또, 액정 표시 장치의 투과율과 콘트라스트가 우수하고, 응답 속도가 향상되어 표시 품질이 개선된 액정 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 액정 표시 장치의 개략적인 블록도이다.
도 2는 도 1의 액정 표시 장치의 일부 화소들에 대한 평면도이다.
도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ' 선을 따라 절개한 단면도이다.
도 4는 도 2의 Ⅳa-Ⅳa' 선을 따라 절개한 단면과, Ⅳb-Ⅳb' 선을 따라 절개한 단면을 비교한 비교단면도이다.
도 5는 도 2의 제1 화소 영역 내에서의 액정 분자의 거동을 나타낸 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.
이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예들에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 개략적인 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치는 표시영역(DA) 및 비표시영역(미도시)을 포함한다. 표시영역(DA)은 화상이 시인되는 영역이고, 비표시영역(미도시)은 화상이 시인되지 않는 영역이다. 표시영역(DA)은 외곽이 비표시영역(미도시)으로 둘러싸여 있다.
표시영역(DA)은 일 방향(예컨대, 행 방향)으로 연장된 복수의 제1 게이트 라인(GL1), 상기 일 방향으로 연장된 복수의 제2 게이트 라인(GL2), 상기 일 방향과 교차하는 다른 방향(예컨대, 열 방향)으로 연장된 복수의 데이터 라인(DL) 및 제1 및 제2 게이트 라인(GL1, GL2)과 데이터 라인(DL)이 교차하는 영역에 형성된 복수의 화소 영역(PX)들을 포함한다. 복수의 화소 영역(PX)들은 상기 행 방향 및 상기 열 방향으로 배열되어 실질적으로 매트릭스 형상으로 배치될 수 있다.
각 화소 영역(PX)들은 색 표시를 구현하기 위해서 기본색(primary color) 중 하나의 색상을 고유하게 표시할 수 있다. 상기 기본색의 예로는 적색(red), 녹색(green) 및 청색(blue)을 들 수 있다.
비표시영역(미도시)은 차광 영역일 수 있다. 액정 표시 장치의 비표시영역(미도시)에는 표시영역(DA)의 화소 영역(PX)들에 게이트 신호를 제공하는 게이트 구동부(미도시), 데이터 신호를 제공하는 데이터 구동부(미도시)가 배치될 수 있다. 제1 게이트 라인(GL1)들, 제2 게이트 라인(GL2)들 및 데이터 라인(DL)들은 표시영역(DA)으로부터 비표시영역(미도시)까지 연장되어 상기 각 구동부와 전기적으로 연결될 수 있다
상기 게이트 구동부는 게이트 구동부 제어신호에 따라 표시영역(DA)의 각 화소 영역(PX)들을 활성화시킬 수 있는 제1 게이트 신호 및 제2 게이트 신호를 생성하여 이를 대응하는 제1 게이트 라인(GL1) 및 제2 게이트 라인(GL2)에 전달할 수 있다.
또 상기 데이터 구동부는 영상 데이터 신호 및 데이터 구동부 제어신호에 따라 데이터 전압을 포함하는 데이터 신호를 생성하여 이를 대응하는 데이터 라인(DL)에 전달할 수 있다. 상기 데이터 전압은 프레임 별로 극성이 변화할 수 있다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치를 구성하는 화소에 대해 상세하게 설명한다.
도 2는 도 1의 액정 표시 장치의 일부 화소들에 대한 평면도이다. 도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ' 선을 따라 절개한 단면도이다.
도 2는 제1 화소 영역(11a)과 제2 화소 영역(11b)을 포함하는 네 개의 화소 영역만들 도시하고 있으나, 매트릭스 형상으로 배열된 복수의 화소 영역들 중 제1 화소 영역(11a)과 동일한 열을 구성하는 다른 화소 영역들은 제1 화소 영역(11a)과 실질적으로 동일한 구성 및 배열을 갖고, 제2 화소 영역(11b)과 동일한 열을 구성하는 다른 화소 영역들은 제2 화소 영역(11b)과 실질적으로 동일한 구성 및 배열을 가질 수 있다. 또, 하나의 행을 구성하는 화소 영역들은 제1 화소 영역(11a)과 제2 화소 영역(11b)이 기본 단위를 이루며 반복 배치될 수 있다.
도 2 및 도 3를 참조하면, 제1 기판(101)은 제1 베이스 기판(110), 하나 이상의 박막 트랜지스터(131, 132, 133, 134), 컬러 필터(150), 하나 이상의 서브 화소 전극(171, 172, 173, 174), 제1 배향막(190) 및 복수의 보호막/절연막 등을 포함할 수 있다.
제1 베이스 기판(110)은 투명한 절연 기판으로 투과성, 내열성, 내화학성 등이 우수한 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 베이스 기판(110)은 실리콘 기판, 유리 기판 또는 플라스틱 기판 등일 수 있다.
제1 베이스 기판(110) 상에는 게이트 배선층이 배치된다. 상기 게이트 배선층은 복수의 제1 게이트 라인(GL1i, GL1i+1), 복수의 제2 게이트 라인(GL2i, GL2i+1) 및 복수의 게이트 전극(131a, 132a, 133a, 134a)을 포함한다.
제1 게이트 라인(GL1i)은 대략 제1 방향(D1)을 따라 연장된다. 제1 게이트 전극(131a)은 제1 게이트 라인(GL1i)으로부터 하측으로 돌출되어 서로 물리적 경계 없이 일체로 형성될 수 있다. 또, 제2 게이트 전극(132a)은 제1 게이트 라인(GL1i)으로부터 하측으로 돌출되어 일체로 형성되되, 제1 게이트 전극(131a)보다 우측에 위치할 수 있다. 제1 및 제2 게이트 전극(131a, 132a)에는 제1 게이트 라인(GL1i)으로부터 제공된 제1 게이트 신호가 인가될 수 있다. 유사하게, 제2 게이트 라인(GL2i)은 제1 게이트 라인(GL1i)과 실질적으로 평행하게 대략 제1 방향(D1)을 따라 연장된다. 제3 게이트 전극(133a)은 제2 게이트 라인(GL2i)으로부터 상측으로 돌출되어 서로 물리적 경계 없이 일체로 형성될 수 있다. 또, 제4 게이트 전극(134a)은 제2 게이트 라인(GL2i)으로부터 상측으로 돌출되어 일체로 형성되되, 제3 게이트 전극(133a)보다 우측에 위치할 수 있다. 제3 및 제4 게이트 전극(133a, 134a)에는 제2 게이트 라인(GL2i)으로부터 제공된 제2 게이트 신호가 인가될 수 있다.
상기 게이트 배선층은 탄탈륨(Ta), 텅스텐(W), 티타늄(Ti), 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 은(Ag), 크롬(Cr) 또는 네오듐(Nd)으로부터 선택된 원소 또는 그 원소를 주성분으로 하는 합금 재료 또는 화합물 재료를 포함하는 제1 금속층을 형성한 후, 상기 제1 금속층을 패터닝하여 형성할 수 있다. 상기 패터닝은 마스크 공정을 이용할 수 있으며, 이외에도 패턴을 형성할 수 있는 다른 방법을 이용하여도 무방하다.
상기 게이트 배선층 상에는 제1 베이스 기판(110) 전면에 걸쳐 게이트 절연막(121)이 배치된다. 게이트 절연막(121)은 절연 물질로 구성되어 그 상부에 위치하는 층과 하부에 위치하는 층을 서로 전기적으로 절연시킬 수 있다. 게이트 절연막(121)을 형성하는 물질의 예로는 질화규소(SiNx), 산화규소(SiOx), 질화산화규소(SiNxOy) 또는 산화질화규소(SiOxNy) 등을 들 수 있으며, 물리적 성질이 다른 적어도 두 개의 절연층을 포함하는 다층막 구조로 형성될 수도 있다.
게이트 절연막(121) 상에는 반도체 물질층이 배치된다. 상기 반도체 물질층은 복수의 반도체층(131b, 132b, 133b, 134b)을 포함한다. 제1 반도체층(131b)의 적어도 일부는 제1 게이트 전극(131a)과 중첩되는 영역에 배치될 수 있다. 제1 반도체층(131b)은 박막 트랜지스터의 채널(channel) 역할을 수행하며, 게이트 전극에 제공되는 전압에 따라 채널을 턴온(turn on) 또는 턴오프(turn off) 할 수 있다. 유사하게, 제2 반도체층(132b)의 적어도 일부는 제2 게이트 전극(132a)과 중첩되는 영역에 배치되고, 제3 반도체층(133b)의 적어도 일부는 제3 게이트 전극(133a)과 중첩되는 영역에 배치되며, 제4 반도체층(134b)의 적어도 일부는 제4 게이트 전극(134a)과 중첩되는 영역에 배치될 수 있다.
상기 반도체 물질층은 비정질 실리콘, 다결정 실리콘 또는 산화물 반도체 등과 같은 반도체 물질을 포함하는 반도체 물질을 패터닝하여 형성할 수 있다.
상기 반도체 물질층의 상부에는 데이터 배선층이 배치된다. 상기 데이터 배선층은 복수의 데이터 라인들(DLj, DLj+1, DLj+2), 복수의 소스 전극(131c, 132c, 133c, 134c) 및 복수의 드레인 전극(131d, 132d, 133d, 134d)을 포함한다.
제1 데이터 라인(DLj)은 대략 제2 방향(D2)을 따라 연장되어 제1 및 제2 게이트 라인(GL1i, GL2i)을 교차한다. 또한 제2 데이터 라인(DLj+1)과 제3 데이터 라인(DLj+2) 역시 제1 데이터 라인(DLj)과 실질적으로 평행하게 대략 제2 방향(D2)을 따라 연장되어 제1 및 제2 게이트 라인(GL1i, GL2i)을 교차한다. 제1 내지 제3 데이터 라인(DLj, DLj+1, DLj+2)에는 각각 제1 내지 제3 데이터 신호 인가될 수 있다. 이에 관한 구체적인 설명은 후술된다.
복수의 제1 및 제2 게이트 라인(GL1i, GL2i)과 복수의 데이터 라인(DLj, DLj+1, DLj+2)으로 둘러 싸이는 영역에는 복수의 화소 영역(11a, 11b)이 정의된다. 복수의 각 화소 영역(11a, 11b)은 인접하는 제1 및 제2 게이트 라인들과 데이터 라인들에 의해 연결된 복수의 박막 트랜지스터들(131, 132, 133, 134)에 의해 독립적으로 동작되는 영역일 수 있다.
제1 소스 전극(131c)과 제1 드레인 전극(131d)은 제1 게이트 전극(131a)과 제1 반도체층(131b) 상에서 서로 이격되어 배치된다. 제1 소스 전극(131c)은 제1 드레인 전극(131d)의 적어도 일부를 둘러 싸는 형상일 수 있다. 예를 들어, 제1 소스 전극은 C자, U자, 역C자, 또는 역U자 형상을 가질 수 있다. 제1 소스 전극(131c)은 제1 데이터 라인(DLj)으로부터 우측으로 돌출되어 제1 데이터 라인(DLj)과 물리적 경계 없이 일체로 형성될 수 있다. 제1 드레인 전극(131d)은 제1 화소 영역(11a) 내의 제1 서브 화소 전극(171)과 전기적으로 연결될 수 있다.
또, 제2 소스 전극(132c)과 제2 드레인 전극(132d)은 제2 게이트 전극(132a)과 제2 반도체층(132b) 상에서 서로 이격되어 배치된다. 제2 소스 전극(132c)은 제2 데이터 라인(DLj+1)으로부터 좌측으로 돌출되어 제2 데이터 라인(DLj+1)과 일체로 형성될 수 있다. 제2 드레인 전극(132d)은 제1 화소 영역(11a) 내의 제2 서브 화소 전극(172)과 전기적으로 연결될 수 있다.
또한, 제3 소스 전극(133c)과 제3 드레인 전극(133d)은 제3 게이트 전극(133a)과 제3 반도체층(133b) 상에서 서로 이격되어 배치된다. 제3 소스 전극(133c)은 제2 데이터 라인(DLj+1)으로부터 우측으로 돌출되어 제2 데이터 라인(DLj+1)과 일체로 형성될 수 있다. 제3 드레인 전극(133d)은 제2 화소 영역(11b) 내의 제3 서브 화소 전극(173)과 전기적으로 연결될 수 있다.
아울러, 제4 소스 전극(134c)과 제4 드레인 전극(134d)은 제4 게이트 전극(134a)과 제4 반도체층(134b) 상에서 서로 이격되어 배치된다. 제4 소스 전극(134c)은 제3 데이터 라인(DLj+2)으로부터 좌측으로 돌출되어 제3 데이터 라인(DLj+2)과 일체로 형성될 수 있다. 제4 드레인 전극(134d)은 제2 화소 영역(11b) 내의 제4 서브 화소 전극(174)과 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 데이터 배선층은 은(Ag), 금(Au), 구리(Cu), 니켈(Ni), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 이리듐(Ir), 로듐(Rh), 텅스텐(W), 알루미늄(Al), 탄탈륨(Ta), 몰리브덴(Mo), 카드뮴(Cd), 아연(Zn), 철(Fe), 티타늄(Ti), 규소(Si), 게르마늄(Ge), 지르코늄(Zr) 또는 바륨(Ba) 등의 내화성 금속(refractory metal), 또는 그 합금, 또는 그 금속 질화물을 포함하는 제2 금속층을 형성한 후 상기 제2 금속층을 패터닝하여 형성할 수 있다.
상기 반도체 물질층과 상기 데이터 배선층 사이에는 오믹 컨택층(미도시)이 배치될 수 있다. 상기 오믹 컨택층은 n형 불순물이 고농도로 도핑되어 있는 n+ 수소화 비정질 실리콘 물질을 포함하거나, 실리사이드(silicide)를 포함할 수 있다.
전술한 제1 내지 제4 게이트 전극(131a, 132a, 133a, 134a), 제1 내지 제4 반도체층(131b, 132b, 133b, 134b), 제1 내지 제4 소스 전극(131c, 132c, 133c, 134c) 및 제1 내지 제4 드레인 전극(131d, 132d, 133d, 134d)은 각각 삼단자 소자인 박막 트랜지스터를 구성한다.
상기 데이터 배선층 상에는 제1 베이스 기판(110) 전면에 걸쳐 보호막(122)이 배치된다. 보호막(122)은 유기막 및/또는 무기막으로 형성될 수 있으며, 단일막 또는 다중막 구조를 가질 수도 있다. 보호막(122)은 하부에 형성된 배선들 및 박막 트랜지스터의 반도체층이 노출되어 유기 물질과 직접 접촉하는 것을 방지할 수 있다.
보호막(122) 상에는 화소 영역과 중첩하는 영역에 컬러 필터(150)가 배치될 수 있다. 컬러 필터(150)는 특정 파장대의 광을 선택적으로 투과시킬 수 있다. 컬러 필터(150)는 이웃하는 두 개의 데이터 라인들 사이에 배치될 수 있으며, 인접하는 각 화소 영역 마다 서로 다른 파장대의 광을 투과시키는 컬러 필터들이 배치될 수 있다. 예를 들어, 제1 화소 영역에는 적색 컬러 필터가, 상기 제1 화소 영역과 인접한 제2 화소 영역에는 녹색 컬러 필터가 배치될 수 있다.
도 3은 컬러 필터(150)가 제1 기판(101)에 배치된 컬러 필터 온 어레이(color filter on array)를 예시하고 있으나, 몇몇 실시예에서는 컬러 필터가 박막 트랜지스터 하부에 형성된 어레이 온 컬러 필터(array on color filter) 구조이거나, 컬러 필터가 제2 기판에 배치될 수도 있다.
컬러 필터(150) 상에는 보호막(122) 전면에 걸쳐 절연층(160)이 배치된다. 절연층(160)은 유기 물질을 포함하여 이루어질 수 있다. 절연층(160)은 제1 베이스 기판(110) 상에 적층된 복수의 구성 요소들의 높이를 균일하게 만들 수 있다.
보호막(122) 및 절연층(160)에는 제1 내지 제4 드레인 전극(131d, 132d, 133d, 134d)의 일부가 노출되도록 컨택홀(contact hole)들이 형성된다. 제1 내지 제4 드레인 전극(131d, 132d, 133d, 134d)은 제1 내지 제4 컨택홀(141, 142, 143, 144)들을 통해 각각 제1 내지 제4 서브 화소 전극(171, 172, 173, 174)과 전기적으로 연결될 수 있다.
제1 서브 화소 전극(171) 및 제2 서브 화소 전극(172)은 제1 화소 영역(11a) 내 절연층(160) 상부 및 제1 및 제2 컨택홀(141, 142)에 의해 노출된 제1 및 제2 드레인 전극(131d, 132d) 상부에 배치될 수 있다. 유사하게, 제3 서브 화소 전극(173) 및 제4 서브 화소 전극(174)은 제2 화소 영역(11b) 내 절연층(160) 상부 및 제3 및 제4 컨택홀(143, 144)에 의해 노출된 제3 및 제4 드레인 전극(133d, 134d) 상부에 배치될 수 있다. 도 3은 제1 서브 화소 전극(171)과 제2 서브 화소 전극(172)이 동일한 층에 배치된 경우를 예시하고 있지만, 도시된 바와 달리 제1 서브 화소 전극 상에 소정의 절연층이 배치되고, 상기 절연층 상부에 제2 서브 화소 전극이 배치될 수도 있다.
제1 내지 제4 서브 화소 전극(171, 172, 173, 174)은 제3 금속층을 패터닝하여 형성된 투명 전극일 수 있다. 상기 제3 금속층을 형성하는 물질의 예로는 인듐 틴 옥사이드(indium tin oxide, ITO), 인듐 징크 옥사이드(indium zinc oxide, IZO) 등을 들 수 있으나 이에 제한되지 않는다.
하나의 화소 영역, 예를 들어 제1 화소 영역(11a) 내 제1 서브 화소 전극(171)은 동일한 화소 영역 내에 배치된 제2 서브 화소 전극(172) 및 후술할 공통 전극(250)과 함께 프린지 전계(fringe field)를 형성하여 액정층(300) 내 액정 분자들을 제어할 수 있다.
제1 서브 화소 전극(171)은 복수의 제1 가지 전극부(171a), 복수의 제1 가지 전극부(171a)의 일단 또는 타단 중 적어도 하나를 서로 연결하는 제1 연결 전극부(171b) 및 제1 연결 전극부(171b)로부터 제1 컨택홀(141) 방향으로 돌출된 제1 돌출 전극부(171c)를 포함한다.
제1 가지 전극부(171a)는 제1 화소 영역(11a)의 대략 중앙부를 기준으로 대칭적으로 꺾인 바(bar) 형상일 수 있다. 이러한 구조의 제1 서브 화소 전극(171)에 의해 제1 화소 영역(11a)의 중앙부를 기준으로 그 상측과 그 하측에서의 주된 프린지 전계의 방향이 다르게 형성될 수 있으며, 그에 따라 하나의 화소 영역 내에서 두 개의 도메인이 형성될 수 있다. 하나의 화소 영역 내에서 서로 다른 도메인 내의 액정 분자들의 움직임이 달라지고, 최종적으로 액정 분자의 장축의 배치가 상이하게 됨으로써 특정 방위각에서의 컬러 쉬프트 현상이 저감될 수 있다.
제1 돌출 전극부(171c)는 제1 컨택홀(141)을 통해 제1 드레인 전극(131d)과 전기적으로 연결되어 제1 데이터 라인(DLj)으로부터 전달된 데이터 전압을 제공받고, 제1 연결 전극부(171b)는 제1 돌출 전극부(171c)와 복수의 제1 가지 전극부(171a)를 연결하는 역할을 한다.
또, 제2 서브 화소 전극(172)은 복수의 제2 가지 전극부(172a), 복수의 제2 가지 전극부(172a)의 일단 또는 타단 중 적어도 하나를 서로 연결하는 제2 연결 전극부(172b) 및 복수의 제2 가지 전극부(172a) 중 적어도 하나로부터 제2 컨택홀(142) 방향으로 돌출된 제2 돌출 전극부(172c)를 포함한다.
제2 가지 전극부(172a)는 인접하는 두 개의 제1 가지 전극부(171a) 사이에 배치되며, 제1 가지 전극부(171a)와 상응하는 형상일 수 있다. 즉, 제1 및 제2 가지 전극부(171a, 172a)의 연장 방향에 수직한 단면에서, 제1 가지 전극부(171a)와 제2 가지 전극부(172a)는 상호 교번적으로 배열될 수 있다. 또, 제1 가지 전극부(171a)와 제2 가지 전극부(172a)는 서로 다른 극성을 갖는 데이터 전압을 제공받을 수 있다.
이러한 배열을 갖는 제1 서브 화소 전극(171) 및 제2 서브 화소 전극(172)은 공통 전극(250)과 전계를 형성할 뿐만 아니라 상호 간에 전계를 형성할 수 있어 액정 제어력이 향상되며, 액정 표시 장치의 구동 전압을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
한편, 제2 돌출 전극부(172c)는 제2 컨택홀(142)을 통헤 제2 드레인 전극(132d)과 전기적으로 연결되어 제2 데이터 라인(DLj+1)으로부터 전달된 데이터 전압을 제공받고, 제2 연결 전극부(172b)는 제2 돌출 전극부(172c)와 복수의 제2 가지 전극부(172a)를 연결하는 역할을 한다.
마찬가지로, 제2 화소 영역(11b) 내 제3 서브 화소 전극(173)은 동일한 화소 영역 내에 배치된 제4 서브 화소 전극(174) 및 공통 전극(250)과 함께 프린지 전계를 형성할 수 있다. 제3 서브 화소 전극(173) 및 제4 서브 화소 전극(174)은 각각 제1 서브 화소 전극(171) 및 제2 서브 화소 전극(172)과 실질적으로 동일한 형상 및 배치를 가질 수 있다.
이에 따라 제3 서브 화소 전극(173)은 제2 데이터 라인(DLj+1)과 연결되어 제2 서브 화소 전극(172)과 동일한 데이터 전압을 제공받고, 제4 서브 화소 전극(174)은 제3 데이터 라인(DLj+2)으로부터 전달된 데이터 전압을 제공받을 수 있다.
도 4는 도 2의 Ⅳa-Ⅳa' 선을 따라 절개한 단면과, Ⅳb-Ⅳb' 선을 따라 절개한 단면을 비교하여 한 프레임 구간에서의 제1 내지 제4 서브 화소 전극(171, 172, 173, 174)에 인가되는 전압의 극성을 나타낸 비교단면도이다.
전술한 바와 같이, 제1 화소 영역(11a) 내의 제1 서브 화소 전극(171)은 제1 게이트 라인(GL1i) 및 제1 데이터 라인(DLj)과 전기적으로 연결되고, 제1 화소 영역(11a) 내의 제2 서브 화소 전극(172)은 제1 게이트 라인(GL1i) 및 제2 데이터 라인(DLj+1)과 전기적으로 연결되며, 제2 화소 영역(11b) 내의 제3 서브 화소 전극(173)은 제2 게이트 라인(GL2i) 및 제2 데이터 라인(DLj+1)과 전기적으로 연결되고, 제2 화소 영역(11b) 내의 제4 서브 화소 전극(174)은 제2 게이트 라인(GL2i) 및 제3 데이터 라인(DLj+2)과 전기적으로 연결된다.
도 4에 도시된 바와 같이, 한 프레임 구간에서 홀수 번째 열을 구성하는 데이터 라인들에 인가되는 데이터 전압, 예를 들어 제1 데이터 라인(DLj)과 제3 데이터 라인(DLj+2)에 인가되는 제1 데이터 전압과 제3 데이터 전압은 공통 전극(250)에 인가되는 공통 전압에 대해 동일한 극성을 띠고, 서로 이웃하는 데이터 라인들에 인가되는 데이터 전압, 예를 들어 제1 데이터 라인(DLj)과 제2 데이터 라인(DLj+1)에 인가되는 제1 데이터 전압과 제2 데이터 전압은 상기 공통 전압에 대해 서로 상이한 극성을 띨 수 있다.
임의의 한 프레임 구간에서의 화소의 동작을 설명하면, 한 프레임에 제1 게이트 라인(GL1i)에 제1 게이트 신호가 인가되면, 이에 연결된 제1 박막 트랜지스터(131)가 턴 온(turn on)된다. 이에 따라 제1 데이터 라인(DLj)으로부터 제공되는 양의 극성을 갖는 제1 데이터 전압은 턴 온된 제1 박막 트랜지스터(131)를 통하여 제1 서브 화소 전극(171)을 충전한다.
동시에, 제1 게이트 라인(GL1i)에 연결된 제2 박막 트랜지스터(132) 역시 턴 온되며, 이에 따라 제2 데이터 라인(DLj+1)으로부터 제공되는 음의 극성을 갖는 제2 데이터 전압은 턴 온된 제2 박막 트랜지스터(132)를 통하여 제2 서브 화소 전극(172)을 충전한다.
이를 통해 추가적인 데이터 라인 없이도 한 프레임 구간에서 제1 화소 영역(11a) 내의 제1 서브 화소 전극(171)과 제2 서브 화소 전극(172)에는 서로 다른 극성을 갖는 데이터 전압이 충전될 수 있으며, 제1 서브 화소 전극(171)과 제2 서브 화소 전극(172) 간에 강한 전계를 형성할 수 있다.
또, 상기 한 프레임에 제2 게이트 라인(GL2i)에 제2 게이트 신호가 인가되면, 이에 연결된 제3 박막 트랜지스터(133)가 턴 온된다. 이에 따라 제2 데이터 라인(DLj+1)으로부터 제공되는 음의 극성을 갖는 제2 데이터 전압은 턴 온된 제3 박막 트랜지스터(133)를 통하여 제3 서브 화소 전극(173)을 충전한다.
동시에, 제2 게이트 라인(GL2i)에 연결된 제4 박막 트랜지스터(134) 역시 턴 온되며, 이에 따라 제3 데이터 라인(DLj+2)으로부터 제공되는 양의 극성을 갖는 제3 데이터 전압은 턴 온된 제4 박막 트랜지스터(134)를 통하여 제4 서브 화소 전극(174)을 충전한다.
이를 통해 추가적인 데이터 라인 없이도 상기 한 프레임 구간에서 제2 화소 영역(11b) 내의 제3 서브 화소 전극(173)과 제4 서브 화소 전극(174)에는 서로 다른 극성을 갖는 데이터 전압이 충전될 수 있으며, 제3 서브 화소 전극(173)과 제4 서브 화소 전극(174) 간에 강한 전계를 형성할 수 있다.
상기 프레임의 그 다음 프레임에는 제1 및 제3 데이터 라인에 음의 극성을 갖는 제1 및 제3 데이터 전압이 제공되고, 제2 데이터 라인에 양의 극성을 갖는 제2 데이터 전압이 제공되어 이를 반복할 수 있다.
즉, 별도의 데이터 라인 추가 없이도 하나의 화소 영역 내의 복수의 서브 화소 전극에 극성이 다른 전압을 인가할 수 있고, 동시에 프레임 구간마다 각 데이터 라인에 인가되는 데이터 전압의 극성을 반전시킴으로써 시청자에게 시인될 수 있는 플리커(flicker) 현상을 최소화할 수 있다.
한편, 공통 전극(250)에는 상기 한 프레임 구간 동안 상기 제1 데이터 전압과 상기 제2 데이터 전압 사이의 값을 갖는 소정의 전압이 인가될 수 있다.
도 5는 도 2의 제1 화소 영역 내에서의 액정 분자의 거동을 나타낸 단면도이다.
도 5를 참조하면, 한 프레임 구간에서 제1 화소 영역(11a) 내의 제1 서브 화소 전극(171), 제2 서브 화소 전극(172) 및 공통 전극(250)에는 서로 상이한 전압들이 인가되며 이를 통해 공통 전극(250)과 제1 서브 화소 전극(171) 사이에 제1 전계(E1)를 형성하고, 공통 전극(250)과 제2 서브 화소 전극(172) 사이에 제2 전계(E2)를 형성하며, 제1 서브 화소 전극(171)과 제2 서브 화소 전극(172) 사이에 제3 전계(E3)를 형성할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 상기 제1 전계(E1)의 절대값과 상기 제2 전계(E2)의 절대값은 동일할 수 있다.
전계가 형성되지 않은 초기 상태에 화소 전극 가지부의 연장 방향에 대략 수직한 방향, 즉 제1 방향(D1)과 장축이 평행하게 배향되어 있던 액정 분자들(LC)은 제1 내지 제3 전계(E1, E2, E3)가 형성되면 액정 분자의 장축이 전계에 수직한 방향으로 배열될 수 있다.
구체적으로, 공통 전극(250)과 제1 서브 화소 전극(171) 사이에 제1 전계(E1)가 형성되면 장축이 제1 방향(D1)으로 배향되어 있던 제1 전계(E1) 부근의 액정 분자(LC)들은 장축이 제1 전계(E1)에 수직한 방향으로 배열될 수 있도록 평면 상에서 회전하고, 공통 전극(250)과 제2 서브 화소 전극(172) 사이에 제2 전계(E2)가 형성되면 장축이 제1 방향(D1)으로 배향되어 있던 제2 전계(E2) 부근의 액정 분자(LC)들은 장축이 제2 전계(E2)에 수직한 방향으로 배열될 수 있도록 평면 상에서 회전하며, 제1 서브 화소 전극(171)과 제2 서브 화소 전극(172) 사이에 제3 전계(E3)가 형성되면 장축이 제1 방향(D1)으로 배향되어 있던 제3 전계(E3) 부근의 액정 분자(LC)들은 장축이 제3 전계(E3)에 수직한 방향으로 배열될 수 있도록 평면 상에서 회전한다. 나아가 제1 내지 제3 전계(E1, E2, E3)에 의해 회전한 액정 분자들과 인접한 액정 분자들은 액정 분자들 간의 충돌 과정을 거쳐 동일한 방향성을 갖게 되며, 제1 화소 영역(11a) 내 액정 분자들의 최종 배향 방향이 결정될 수 있다. 이를 통해 액정 표시 패널 하부의 광원(미도시)으로부터 입사된 빛의 편광 성분이 변화하여 광이 투과하게 된다. 즉, 하나의 화소 영역 내에 다수의 전계를 형성함으로써 전계에 의한 제어력이 미치지 않는 액정 분자들을 최소화하여 액정 제어력이 향상될 수 있다.
다시 도 2 및 도 3을 참조하면, 제1 화소 영역(11a)의 제1 및 제2 서브 화소 전극(171, 172)과 제2 화소 영역(11b)의 제3 및 제4 서브 화소 전극(173, 174) 상에는 전면에 걸쳐 제1 배향막(190)이 배치될 수 있다. 제1 배향막(190)은 이방성을 가지고 제1 배향막(190)에 인접한 액정층(300) 내 액정 분자들을 평면 상에서 특정 방향을 향하도록 배열할 수 있다. 제1 배향막(190)은 수평 배향막일 수 있다.
이어서, 제2 기판(201)에 대해서 설명한다. 제2 기판(201)은 제2 베이스 기판(210), 차광 부재(220), 오버 코트층(230), 공통 전극(250) 및 제2 배향막(290) 등을 포함할 수 있다.
제2 베이스 기판(210)은 제1 베이스 기판(110)과 같은 투명 절연기판일 수 있다. 제2 베이스 기판(210) 상에는 차광 부재(220)가 배치된다. 차광 부재(220)는 예를 들어 블랙 매트릭스(black matrix)일 수 있다. 차광 부재(220)는 복수의 화소 영역 간의 경계 영역, 즉 데이터 라인들과 중첩하는 영역 및 박막 트랜지스터와 복수의 게이트 라인들과 중첩하는 영역에 배치될 수 있다. 즉, 차광 부재(220)에 의해 복수의 화소 영역들이 구획되며 화소 영역 간의 경계 영역에서 발생할 수 있는 빛 샘 불량을 방지할 수 있다.
차광 부재(220) 상에는 제2 베이스 기판(210) 전면에 걸쳐 오버 코트층(230)이 배치된다. 오버 코트층(230)은 차광 부재(220)가 제2 베이스 기판(210)으로부터 들뜨는 것을 방지하고, 제2 베이스 기판(210) 상에 적층된 구성 요소들의 높이를 균일하게 만들 수 있다.
오버 코트층(230) 상에는 공통 전극(250)이 배치된다. 공통 전극(250)은 제4 금속층을 패터닝하여 형성된 투명 전극일 수 있다. 공통 전극(250)은 각 화소 영역(11a, 11b)에서 일부 영역을 제외한 대부분의 영역과 중첩되어 배치될 수 있다. 공통 전극(250)은 제1 내지 제4 서브 화소 전극(171, 172, 173, 174)과 함께 프린지 전계를 형성하여 액정 분자들을 제어할 수 있음에 대해서는 전술한 바 있다. 상기 제4 금속층을 형성하는 물질은 상기 제3 금속층을 형성하는 물질과 동일하거나 상이할 수 있다. 공통 전극(250) 상에는 전면에 걸쳐 제2 배향막(290)이 배치될 수 있다.
제1 기판(101)과 제2 기판(201)은 소정의 셀 갭(cell gap)을 유지하며 대향하여 배치된다. 예시적인 실시예에서, 액정 표시 장치의 셀 갭은 약 2.8 내지 3.4 ㎛일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
제1 기판(101)과 제2 기판(201) 사이에는 액정층(300)이 개재된다. 액정층(300)은 유전율 이방성이 약 -2.5 이상 -1.5 이하인 음의 유전율 이방성을 갖는 액정 조성물을 포함한다. 또, 상기 액정 조성물의 회전 점도는 약 80 이상 110 mPaㆍs 이하일 수 있다.
또한, 상기 액정 조성물의 굴절률 이방성은 약 0.090 이상 0.120 이하일 수 있다. 액정 조성물의 굴절률 이방성과 액정 표시 장치의 셀 갭의 곱(Δnd) 및 액정 조성물의 회전 점도를 제어하여 액정 표시 장치의 응답 속도를 향상시킬 수 있다.
아울러, 상기 액정 조성물의 저온 마진 온도는 약 -50 이상 -30 ℃ 이하이고, 고온 마진 온도는 약 90 이상 110 ℃ 이하일 수 있다. 액정 조성물의 네마틱상을 유지할 수 있는 마진 온도 범위가 약 -50 내지 110 ℃ 정도로 넓기 때문에 상기 액정 조성물을 포함하는 액정 표시 장치는 넓은 동작 온도 범위를 확보할 수 있다.
아울러, 상기 액정 조성물은 액정 조성물 전체 중량에 대하여, 하기 화학식 1로 표현되는 화합물 약 10 내지 30 중량%를 포함할 수 있고, 하기 화학식 2로 표현되는 화합물 약 0.01 내지 10 중량%를 더 포함할 수 있으며, 하기 화학식 3으로 표현되는 화합물 약 0.001 내지 5 중량%를 더 포함할 수 있다.
<화학식 1>
Figure pat00017
<화학식 2>
Figure pat00018
<화학식 3>
Figure pat00019
상기 화학식 1 내지 화학식 3에서, X 및 Y는 각각 독립적으로 탄소수 한 개 내지 10개의 알킬기(alkyl group), 탄소수 2개 내지 10개의 알케닐기(alkenyl group), 탄소수 한 개 내지 10개의 알콕시기(alkoxyl group), 탄소수 한 개 내지 10개의 불화 알킬기(fluoro alkyl group), 탄소수 2개 내지 10개의 불화 알케닐기(fluoro alkenyl group) 또는 탄소수 한 개 내지 10개의 불화 알콕시기(fluoro alkoxy group) 중 하나이고, 상기 화학식 2 및 화학식 3에서, 상기
Figure pat00020
는 사이클로헥실기(cyclohexyl group) 또는 페닐기(phenyl group)이며, 상기 화학식 2에서 상기 Z1, Z2 및 Z3 는 각각 독립적으로 수소기 또는 플루오린기(frluorine group)이되, 상기
Figure pat00021
중 적어도 두 개는 페닐기이고, 상기 적어도 두 개의 페닐기 중 적어도 하나는 하나 이상의 플루오린기를 가지고, 상기 화학식 3에서 상기 Z1, Z2, Z3 및 Z4 는 각각 독립적으로 수소기 또는 플루오린기이되, 상기
Figure pat00022
중 적어도 하나는 페닐기이고, 상기 적어도 하나의 페닐기 중 적어도 하나는 하나 이상의 플루오린기를 가진다.
상기 액정 조성물 내에 포함된 액정 분자들이 갖는 플루오린(fluorine) 치환기는 액정 조성물의 음의 유전율 이방성을 유도함과 동시에, 높은 전기 음성도를 띄기 때문에 액정 분자들 간 측간 인력을 증가시키고 스메틱상을 유도하여 액정의 결정화를 유도하기 쉽다. 즉, 유전율 이방성의 절대값이 클수록 액정 조성물의 점도가 증가하여 액정 표시 장치의 응답 속도가 저하되고, 저온 마진이 불리할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 액정 조성물은 조성물 내 플루오린 치환기의 함량을 상대적으로 낮춤으로써 스메틱상을 유지할 수 있는 저온 마진과 고온 마진의 범위가 넓고, 점도가 낮기 때문에 충분한 응답 속도를 유지할 수 있는 효과가 있다.
이하, 제조예와 비교예를 참고로 하여 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 조성물에 대해 더욱 상세하게 설명한다.
< 제조예 및 비교예 >
하기 표 1의 성분 및 조성(중량%)을 포함하는 액정 조성물을 제조하였다.
제조예 1 제조예 2 제조예 3 제조예 4 비교예 1 비교예 2
화학식 4 29 25 22 27 31 38.5
화학식 5 14 11 10 6.5 12 5.5
화학식 6 13 15 13 10 9 16.5
화학식 7 10.5 10 13.5 14.5 9.5 16.5
화학식 8 7.5 9 9.5 10 9.5 13.0
화학식 9 11 10 12 17 10 10
화학식 10 13 15 15 10 17 -
화학식 11 - 5 5 3 4 -
화학식 12 2 - - 2 - -
상기 표 1의 화학식 4 내지 화학식 12은 다음과 같이 표현될 수 있다.
<화학식 4>
Figure pat00023
<화학식 5>
Figure pat00024
<화학식 6>
Figure pat00025
<화학식 7>
Figure pat00026
<화학식 8>
Figure pat00027
<화학식 9>
Figure pat00028
<화학식 10>
Figure pat00029
<화학식 11>
Figure pat00030
<화학식 12>
Figure pat00031
상기 화학식 4 내지 화학식 12에서, X 및 Y는 각각 독립적으로 탄소수 한 개 내지 10개의 알킬기(alkyl group), 탄소수 2개 내지 10개의 알케닐기(alkenyl group), 탄소수 한 개 내지 10개의 알콕시기(alkoxyl group), 탄소수 한 개 내지 10개의 불화 알킬기(fluoro alkyl group), 탄소수 2개 내지 10개의 불화 알케닐기(fluoro alkenyl group) 또는 탄소수 한 개 내지 10개의 불화 알콕시기(fluoro alkoxy group) 중 하나이다.
이어서, 제조예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 2의 액정 조성물을 이용하여 다음과 같은 실험을 수행하였다.
< 실험예 1 : 액정 조성물의 주요 물성 측정>
상기 제조예 1 내지 제조예 4 및 비교예 1 내지 비교예 2에 의해 제조된 액정 조성물의 주요 물성을 측정하였다.
제조예 1 제조예 2 제조예 3 제조예 4 비교예 1 비교예 2
Δε -1.5 -1.6 -2 -2.5 -1.0 -3.7
Δn 0.094 0.114 0.107 0.107 0.114 0.101
γ1(mPaㆍs) 86 87 95 102 81 101
고온 마진(℃) 100 100 100 100 100 75
저온 마진(℃) -40 -40 -40 -40 -40 -20
상기 표 2에서 Δε은 액정 조성물의 유전율 이방성을 의미하고, Δn은 액정 조성물의 굴절률 이방성을 의미하며, γ1은 mPaㆍs 단위를 갖는 회전 점도를 의미한다. 또, 고온 마진은 액정 조성물이 네마틱상을 유지하기 위한 상한 온도를 의미하고, 저온 마진은 액정 조성물이 네마틱상을 유지하기 위한 하한 온도를 의미한다.
제조예 1 내지 제조예 4의 액정 조성물은 약 -2.5 이상 -1.5 이하의 유전율 이방성과 약 0.094 이상 0.114 이하의 굴절률 이방성을 가짐을 알 수 있다. 또, 제조예 1 내지 제조예 4의 액정 조성물은 고온 마진 온도가 약 100 ℃, 저온 마진 온도가 약 -40 ℃로, 넓은 온도 범위에서 네마틱상을 유지할 수 있음을 알 수 있다.
< 실험예 2 : 패널 주요 구동 특성 측정>
상기 제조예 1 내지 제조예 4 및 비교예 1 내지 비교예 2에 의해 제조된 액정 조성물을 포함하는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치를 제조하였고, 제조된 액정 표시 장치의 주요 구동 특성을 측정하였다.
최대 투과율(%) 응답 속도(ms) 구동 전압(V)
제조예 1 119 25.6 6.5
제조예 2 124 20 6.5
제조예 3 126 25 6.0
제조예 4 126 26.6 5.5
비교예 1 110 18.6 7.5
비교예 2 127 33 5.5
상기 표 3에서 최대 투과율은 비교 대상인 기준(reference) 액정 표시 장치의 광 투과율을 100 %라고 한 경우, 실험예에 의한 액정 표시 장치의 광 투과율을 측정한 값이다.
제조예 1 내지 제조예 4의 액정 조성물을 포함하는 액정 표시 장치는 최대 상대 투과율이 약 120 % 이상으로 충분한 투과율을 나타냄을 알 수 있다. 또, 응답 속도가 약 20 내지 25 ms 로 상대적으로 우수한 응답 속도를 가짐을 알 수 있다. 또한 구동 전압이 약 5.5 내지 6.5 V 정도로 저전압 구동이 가능함을 알 수 있다.
반면, 비교예 1의 액정 조성물을 포함하는 액정 표시 장치는 구동 전압이 약 7.5 V 정도로 높아 액정 표시 장치에 사용하기에 부적절한 것을 알 수 있다.
또, 비교예 2의 액정 조성물을 포함하는 액정 표시 장치는 응답 속도가 약 33 ms 이상으로 높아 액정 표시 장치에 사용하기에 부적절한 것을 알 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예를 중심으로 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.
110 : 제1 베이스 기판
131 : 제1 박막 트랜지스터
132 : 제2 박막 트랜지스터
171 : 제1 서브 화소 전극
172 : 제2 서브 화소 전극
210 : 제2 베이스 기판
250 : 공통 전극
300 : 액정층

Claims (20)

  1. 복수의 화소 영역이 정의된 제1 기판;
    상기 제1 기판 상의 일 화소 영역에 배치되는 제1 서브 화소 전극;
    상기 제1 서브 화소 전극과 이격되어 상기 제1 기판 상의 상기 화소 영역에 배치되며, 기준 전압에 대한 상기 제1 서브 화소 전극에 인가되는 전압의 극성과 상이한 극성의 전압이 인가되는 제2 서브 화소 전극;
    상기 제1 기판과 이격하여 대향하는 제2 기판; 및
    상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 개재되고, 유전율 이방성이 -2.5 이상 -1.5 이하인 액정 조성물을 포함하는 액정층을 포함하는 액정 표시 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 기판 상에 배치되고, 상기 액정층을 사이에 두고 제1 서브 화소 전극 및 제2 서브 화소 전극과 대향하며, 상기 기준 전압이 인가되는 공통 전극을 더 포함하되,
    상기 제1 서브 화소 전극과 상기 공통 전극 사이의 전계의 절대값은 상기 제2 서브 화소 전극과 상기 공통 전극 사이의 전계의 절대값과 동일한 액정 표시 장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 기판과 상기 제1 서브 화소 전극 사이에 배치되며, 일 방향으로 연장된 적어도 하나의 제1 게이트 라인;
    상기 제1 기판과 상기 제1 서브 화소 전극 사이에 배치되며, 상기 일 방향으로 연장된 적어도 하나의 제2 게이트 라인; 및
    상기 제1 기판과 상기 제1 서브 화소 전극 사이에 배치되며, 상기 제1 게이트 라인 및 상기 제2 게이트 라인과 절연되어 교차하는 제1 데이터 라인, 제2 데이터 라인 및 제3 데이터 라인을 포함하는 복수의 데이터 라인을 더 포함하는 액정 표시 장치.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 제1 서브 화소 전극은 상기 제1 게이트 라인 및 상기 제1 데이터 라인과 전기적으로 연결되고,
    상기 제2 서브 화소 전극은 상기 제1 게이트 라인 및 상기 제2 데이터 라인과 전기적으로 연결되는 액정 표시 장치.
  5. 제4 항에 있어서,
    한 프레임 구간에서,
    상기 기준 전압에 대한 상기 제1 데이터 라인에 인가되는 전압의 극성과,
    상기 기준 전압에 대한 상기 제2 데이터 라인에 인가되는 전압의 극성은 상이한 액정 표시 장치.
  6. 제4 항에 있어서,
    상기 제1 기판 상의 상기 일 화소 영역과 상이한 다른 화소 영역에 배치되는 제3 서브 화소 전극을 더 포함하되,
    상기 제3 서브 화소 전극은 상기 제2 게이트 라인 및 상기 제2 데이터 라인과 전기적으로 연결되는 액정 표시 장치.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 제3 서브 화소 전극과 이격되어 상기 제1 기판 상의 상기 다른 화소 영역에 배치되며, 상기 기준 전압에 대한 상기 제3 서브 화소 전극에 인가되는 전압의 극성과 상이한 극성의 전압이 인가되는 제4 서브 화소 전극을 더 포함하되,
    상기 제4 서브 화소 전극은 상기 제2 게이트 라인 및 상기 제3 데이터 라인과 전기적으로 연결되는 액정 표시 장치.
  8. 제7 항에 있어서,
    한 프레임 구간에서,
    상기 기준 전압에 대한 상기 제2 데이터 라인에 인가되는 전압의 극성과,
    상기 기준 전압에 대한 상기 제3 데이터 라인에 인가되는 전압의 극성은 상이한 액정 표시 장치.
  9. 복수의 화소 영역이 정의된 제1 기판;
    상기 제1 기판 상의 일 화소 영역에 배치되는 제1 전극;
    상기 제1 기판과 이격하여 대향하는 제2 기판;
    상기 제2 기판 상에 배치되는 제2 전극; 및
    상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 개재되고, 유전율 이방성이 -2.5 이상 -1.5 이하이며 굴절률 이방성이 0.090 이상 0.120 이하인 액정 조성물을 포함하는 액정층을 포함하는 액정 표시 장치.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 액정 표시 장치는 2.8 ㎛ 이상 3.4 ㎛ 이하 범위의 셀 갭을 갖는 액정 표시 장치.
  11. 제9 항에 있어서,
    상기 액정 조성물은 상기 액정 조성물의 전체 중량에 대하여, 하기 화학식 1로 표현되는 화합물 10 내지 30 중량%를 포함하는 액정 표시 장치.
    <화학식 1>
    Figure pat00032

    상기 화학식 1에서, X 및 Y는 각각 독립적으로 탄소수 한 개 내지 10개의 알킬기(alkyl group), 탄소수 2개 내지 10개의 알케닐기(alkenyl group), 탄소수 한 개 내지 10개의 알콕시기(alkoxyl group), 탄소수 한 개 내지 10개의 불화 알킬기(fluoro alkyl group), 탄소수 2개 내지 10개의 불화 알케닐기(fluoro alkenyl group) 또는 탄소수 한 개 내지 10개의 불화 알콕시기(fluoro alkoxy group) 중 하나이다.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 액정 조성물은 상기 액정 조성물의 전체 중량에 대하여, 하기 화학식 2로 표현되는 화합물 0.01 내지 10 중량%를 더 포함하는 액정 표시 장치.
    <화학식 2>
    Figure pat00033

    상기 화학식 2에서, X 및 Y는 각각 독립적으로 탄소수 한 개 내지 10개의 알킬기, 탄소수 2개 내지 10개의 알케닐기, 탄소수 한 개 내지 10개의 알콕시기, 탄소수 한 개 내지 10개의 불화 알킬기, 탄소수 2개 내지 10개의 불화 알케닐기 또는 탄소수 한 개 내지 10개의 불화 알콕시기 중 하나이고, 상기
    Figure pat00034
    는 사이클로헥실기(cyclohexyl group) 또는 페닐기(phenyl group)이며, 상기 Z1, Z2 및 Z3 는 각각 독립적으로 수소기 또는 플루오린기(frluorine group)이되, 상기
    Figure pat00035
    중 적어도 두 개는 페닐기이고, 상기 적어도 두 개의 페닐기 중 적어도 하나는 하나 이상의 플루오린기를 가진다.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 액정 조성물은 상기 액정 조성물의 전체 중량에 대하여, 하기 화학식 3으로 표현되는 화합물 0.001 내지 5 중량%를 더 포함하는 액정 표시 장치.
    <화학식 3>
    Figure pat00036

    상기 화학식 3에서, X 및 Y는 각각 독립적으로 탄소수 한 개 내지 10개의 알킬기, 탄소수 2개 내지 10개의 알케닐기, 탄소수 한 개 내지 10개의 알콕시기, 탄소수 한 개 내지 10개의 불화 알킬기, 탄소수 2개 내지 10개의 불화 알케닐기 또는 탄소수 한 개 내지 10개의 불화 알콕시기 중 하나이고, 상기
    Figure pat00037
    는 사이클로헥실기 또는 페닐기이며, 상기 Z1, Z2, Z3 및 Z4 는 각각 독립적으로 수소기 또는 플루오린기이되, 상기
    Figure pat00038
    중 적어도 하나는 페닐기이고, 상기 적어도 하나의 페닐기 중 적어도 하나는 하나 이상의 플루오린기를 가진다.
  14. 유전율 이방성이 -1.5 이하 -2.5 이상이고,
    굴절률 이방성이 0.090 이상 0.120 이하인 액정 조성물.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 액정 조성물의 전체 중량에 대하여, 하기 화학식 1로 표현되는 화합물 10 내지 30 중량%를 포함하는 액정 조성물.
    <화학식 1>
    Figure pat00039

    상기 화학식 1에서, X 및 Y는 각각 독립적으로 탄소수 한 개 내지 10개의 알킬기(alkyl group), 탄소수 2개 내지 10개의 알케닐기(alkenyl group), 탄소수 한 개 내지 10개의 알콕시기(alkoxyl group), 탄소수 한 개 내지 10개의 불화 알킬기(fluoro alkyl group), 탄소수 2개 내지 10개의 불화 알케닐기(fluoro alkenyl group) 또는 탄소수 한 개 내지 10개의 불화 알콕시기(fluoro alkoxy group) 중 하나이다.
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 액정 조성물의 전체 중량에 대하여, 하기 화학식 2로 표현되는 화합물 0.01 내지 10 중량%를 더 포함하는 액정 조성물.
    <화학식 2>
    Figure pat00040

    상기 화학식 2에서, X 및 Y는 각각 독립적으로 탄소수 한 개 내지 10개의 알킬기, 탄소수 2개 내지 10개의 알케닐기, 탄소수 한 개 내지 10개의 알콕시기, 탄소수 한 개 내지 10개의 불화 알킬기, 탄소수 2개 내지 10개의 불화 알케닐기 또는 탄소수 한 개 내지 10개의 불화 알콕시기 중 하나이고, 상기
    Figure pat00041
    는 사이클로헥실기(cyclohexyl group) 또는 페닐기(phenyl group)이며, 상기 Z1, Z2 및 Z3 는 각각 독립적으로 수소기 또는 플루오린기(frluorine group)이되, 상기
    Figure pat00042
    중 적어도 두 개는 페닐기이고, 상기 적어도 두 개의 페닐기 중 적어도 하나는 하나 이상의 플루오린기를 가진다.
  17. 제16 항에 있어서,
    상기 화학식 2로 표현되는 화합물은 하기 화학식 8로 표현되는 화합물인 액정 조성물.
    <화학식 8>
    Figure pat00043

    상기 화학식 8에서, X 및 Y는 각각 독립적으로 탄소수 한 개 내지 10개의 알킬기, 탄소수 2개 내지 10개의 알케닐기, 탄소수 한 개 내지 10개의 알콕시기, 탄소수 한 개 내지 10개의 불화 알킬기, 탄소수 2개 내지 10개의 불화 알케닐기 또는 탄소수 한 개 내지 10개의 불화 알콕시기 중 하나이다.
  18. 제16 항에 있어서,
    상기 액정 조성물의 전체 중량에 대하여, 하기 화학식 3으로 표현되는 화합물 0.001 내지 5 중량 %를 더 포함하는 액정 조성물.
    <화학식 3>
    Figure pat00044

    상기 화학식 3에서, X 및 Y는 각각 독립적으로 탄소수 한 개 내지 10개의 알킬기, 탄소수 2개 내지 10개의 알케닐기, 탄소수 한 개 내지 10개의 알콕시기, 탄소수 한 개 내지 10개의 불화 알킬기, 탄소수 2개 내지 10개의 불화 알케닐기 또는 탄소수 한 개 내지 10개의 불화 알콕시기 중 하나이고, 상기
    Figure pat00045
    는 사이클로헥실기 또는 페닐기이며, 상기 Z1, Z2, Z3 및 Z4 는 각각 독립적으로 수소기 또는 플루오린기이되, 상기
    Figure pat00046
    중 적어도 하나는 페닐기이고, 상기 적어도 하나의 페닐기 중 적어도 하나는 하나 이상의 플루오린기를 가진다.
  19. 제18 항에 있어서,
    상기 화학식 3으로 표현되는 화합물은 하기 화학식 12로 표현되는 화합물인 액정 조성물.
    <화학식 12>
    Figure pat00047

    상기 화학식 12에서, X 및 Y는 각각 독립적으로 탄소수 한 개 내지 10개의 알킬기, 탄소수 2개 내지 10개의 알케닐기, 탄소수 한 개 내지 10개의 알콕시기, 탄소수 한 개 내지 10개의 불화 알킬기, 탄소수 2개 내지 10개의 불화 알케닐기 또는 탄소수 한 개 내지 10개의 불화 알콕시기 중 하나이다.
  20. 제14 항에 있어서,
    -40 ℃ 이상 -20 ℃ 이하 범위의 저온 마진 온도를 갖고,
    90 ℃ 이상 100 ℃ 이하 범위의 고온 마진 온도를 갖는 액정 조성물.
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