KR100810805B1 - Liquid crystal display - Google Patents

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Abstract

본 발명은 응답 시간를 단축시킨 액정표시장치를 개시한다. 개시된 본 발명은, 다수개의 화소들을 갖는 어레이 기판과; 상기 어레이 기판과 대응되며, 다수개의 컬러 필터층과 블랙 매트릭스를 갖는 컬러 필터 기판과; 및 상기 어레이 기판과 컬러 필터 기판 사이에, 개재되며, 카이랄 도펀트의 함량이 0.5~5wt%정도 첨가된 다수개의 액정 분자를 갖는 액정층을 포함하고, 상기 액정 분자의 카이랄 피치는 15㎛~30㎛이고, 상기 카이랄 피치의 값에대한 기판 들간의 셀갭 비는 0.2~0.4이며, 고속 응답용 액정표시장치에 사용할 수 있는 효과가 있다.The present invention discloses a liquid crystal display device having a short response time. The disclosed invention is an array substrate having a plurality of pixels; A color filter substrate corresponding to the array substrate and having a plurality of color filter layers and a black matrix; And a liquid crystal layer interposed between the array substrate and the color filter substrate, the liquid crystal layer having a plurality of liquid crystal molecules added with a content of a chiral dopant of about 0.5 to 5 wt%, wherein the chiral pitch of the liquid crystal molecules is 15 μm to 15 μm. 30 μm, the cell gap ratio between the substrates with respect to the chiral pitch value is 0.2 to 0.4, and there is an effect that can be used in a liquid crystal display device for high speed response.

Description

액정표시장치{LIQUID CRYSTAL DISPLAY}Liquid Crystal Display {LIQUID CRYSTAL DISPLAY}

도 1은 종래 기술에 따른 액정표시장치의 응답시간을 도시한 그래프.1 is a graph illustrating a response time of a liquid crystal display according to the related art.

도 2는 본 발명에 따른 액정표시장치의 응답시간을 도시한 그래프.Figure 2 is a graph showing the response time of the liquid crystal display according to the present invention.

*도면의 주요 부분에 대한 설명*              * Description of the main parts of the drawings *

Tr: 라이징 타임(rising time) Td: 디케이 타임(decay time)Tr: rising time Td: decay time

RT: 응답 시간(Respons Time)RT: Response Time

본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 카이랄 도판트를 액정에 첨가하여 응답 시간를 개선한 액정표시장치에 관한 것이다.The present invention relates to a liquid crystal display device, and more particularly, to a liquid crystal display device in which a chiral dopant is added to a liquid crystal to improve a response time.

일반적으로, 액정표시장치는 다수개의 액정 분자로 이루어진 액정층을 개재하에 투명한 상하 기판을 서로 합착한 구조를 가지고 있다. 이러한 구조를 가지고 있는 액정표시장치는 상기 기판의 외측면에 각각 부착된 편광판을 통과한 편광된 빛은 인가된 신호에따라 트위스트된 액정 분자들을 통과하여 디스 플레이 된다.In general, a liquid crystal display device has a structure in which transparent upper and lower substrates are bonded to each other through a liquid crystal layer made of a plurality of liquid crystal molecules. In the liquid crystal display having such a structure, polarized light passing through polarizing plates attached to the outer surface of the substrate is displayed through the twisted liquid crystal molecules according to an applied signal.

상기와 같은 구조를 갖는 액정표시장치중 종래부터 사용해오던 TN(Twisted Nematic) 모드 액정표시장치는 제조 공정이 쉽고, 무게와 부피 및 소비 전력이 낮 다는 장점때문에 디스 플레이 장치로 각광을 받아왔다.TN (Twisted Nematic) mode liquid crystal display devices, which have been conventionally used among the liquid crystal display devices having the above structure, have been spotlighted as display devices due to the advantages of easy manufacturing process and low weight, volume, and power consumption.

그러나, TN 모드는 디스플레이시 시야각이 좁고, 응답시간가 낮아, 최근 추세인 동영상 구현에는 한계가 있는 단점을 가지고 있다.However, the TN mode has a disadvantage in that the viewing angle is narrow and the response time is low in the display, which is a limitation in the implementation of the recent trend.

이러한 응답 시간를 개선하기 위하여 높은 구동 전압에서 동작하고, 낮은 회전 점도를 갖는 액정의 개발이 지속적으로 추진되어 오고 있다.In order to improve the response time, the development of liquid crystals operating at high driving voltages and having low rotational viscosities has been continuously pursued.

도 1은 종래 기술에 따른 액정표시장치의 응답시간를 도시한 그래프로서, 도시한 바와 같이, 일반적으로 사용되는 TN(Twisted Nematic mode) 모드 액정표시장치는 카이랄 도판트(chiral dopant)의 양이 1wt%미만인 액정을 사용하는데, 응답 시간(RT: Respons Time)과 디케이 타임(Td: decay time) 및 라이징 타임(Tr: rising time)을 액정의 카이랄 피치를 기준으로 대응되게 도시한 그래프이다. 상기 그래프에서는 액정 분자의 카이랄 피치가 50㎛이상이므로, 이러한 길이를 갖는 액정의 응답 시간은 30㎳~33㎳ 정도의 값을 갖고, 디케이 타임은 26㎳~27㎳ 및 라이징 타임은 4㎳정도의 값을 갖는 것을 알 수 있다. 여기서 카이랄 피치는 카이랄 도판트를 액정에 혼합 할때 액정 분자들이 1회전 꼬인 길이를 말한다.1 is a graph illustrating a response time of a liquid crystal display according to the related art. As illustrated, a twisted nematic mode (TN) mode liquid crystal display generally used has a quantity of chiral dopant of 1wt. A liquid crystal having less than% is used, and a response time (RT), a decay time (Td) and a rising time (Tr) are corresponding graphs based on the chiral pitch of the liquid crystal. In the graph, since the chiral pitch of the liquid crystal molecules is 50 µm or more, the response time of the liquid crystal having such a length has a value of about 30 ms to 33 ms, and the decay time is about 26 ms to 27 ms and the rising time is about 4 ms. It can be seen that it has a value of. Here, chiral pitch refers to the length of twist of the liquid crystal molecules when the chiral dopant is mixed with the liquid crystal.

상기 디케이 타임(Td)은 전기장 무인가시 반응 시간을 나타내는 것이고, 상기 라이징 타임(Tr)은 전기장 인가시 반응 시간을 나타내는 것이다.The decay time Td represents a reaction time when no electric field is applied, and the rising time Tr represents a reaction time when an electric field is applied.

상기에 도시된 바와 같이, 액정의 카이랄 피치가 50㎛이상일 경우에는 응답시간의 변화가 거의 없음을 알수 있다.As shown above, when the chiral pitch of the liquid crystal is 50 μm or more, it can be seen that there is almost no change in response time.

그런데, 상기와 같은 액정표시장치의 응답 속도를 개선하기 위하여는 높은 전압에서 액정을 구동시키면, 액정의 라이징 타임은 단축되지만, 회복되는 타임은 거의 변화하지 않으며, 액정이 전기장에 반응하는 시간과 회복되는 시간을 줄이기 위해 회전 점도가 낮은 액정을 사용하는 경향이 있으나 이에 따라 일반적으로 유전율이 낮아지고, 구동 전압이 높아져 제조비가 증가하고 전력소비가 증가하게 되는 문제가 있다.However, in order to improve the response speed of the liquid crystal display as described above, when the liquid crystal is driven at a high voltage, the rising time of the liquid crystal is shortened, but the recovery time is hardly changed, and the time and recovery of the liquid crystal reacts to the electric field. There is a tendency to use a liquid crystal with a low rotational viscosity in order to reduce the time it takes, but accordingly there is a problem in that the dielectric constant is lowered, the driving voltage is increased, the manufacturing cost is increased, and the power consumption is increased.

따라서, 본 발명은 상기한 문제를 해결하기 위한 것으로서, 정상조건의 구동 전압으로도 빠른 응답 속도를 갖는 액정표시장치를 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a liquid crystal display device having a fast response speed even under a driving voltage under normal conditions.

상기한 목적을 달성하기 위한, 본 발명은 다수개의 화소들을 갖는 어레이 기판과; 상기 어레이 기판과 대응되며, 다수개의 컬러 필터층과 블랙 매트릭스를 갖는 컬러 필터 기판과; 및 상기 어레이 기판과 컬러 필터 기판 사이에, 개재되며, 카이랄 도펀트의 함량이 0.5~5wt%정도 첨가된 다수개의 액정 분자를 갖는 액정층을 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention is an array substrate having a plurality of pixels; A color filter substrate corresponding to the array substrate and having a plurality of color filter layers and a black matrix; And a liquid crystal layer interposed between the array substrate and the color filter substrate and having a plurality of liquid crystal molecules added with a chiral dopant content of about 0.5 to 5 wt%.

여기서, 상기 액정 분자의 카이랄 피치는 15㎛~30㎛이고, 상기 카이랄 피치의 값에대한 기판 들간의 셀갭 비는 0.2~0.4인 것을 특징으로 한다.Here, the chiral pitch of the liquid crystal molecules is 15 µm to 30 µm, and the cell gap ratio between the substrates with respect to the value of the chiral pitch is 0.2 to 0.4.

본 발명에 의하면, TN 모드 액정표시장치에서 사용되는 카이랄 도펀트를 첨가하여 응답 시간와 디케이 타임을 단축시켜 고속응답에 적합하도록 한 잇점이 있다.According to the present invention, the chiral dopant used in the TN mode liquid crystal display device is added to shorten the response time and decay time, thereby making it suitable for high-speed response.

종래 사용되어오던 TN 모드 액정표시장치에 사용되는 액정의 카이랄 피치는 50㎛이상이므로, 그 이하로 줄이는 것이 응답 시간을 빠르게 할 수 있게 된다. Since the chiral pitch of the liquid crystal used in the TN mode liquid crystal display device which has been conventionally used is 50 µm or more, reducing it to less than this can speed up the response time.                     

상기와 같이 액정의 카이랄 피치를 줄이기위하여는 종래 TN 모드에서 사용되는 카이랄 도펀트(CB15-Cyano Biphenyl 15)의 양을 0.5wt%이상, 바람직하게는 0.5~5wt%정도로 보다 높게 첨가해야 한다.In order to reduce the chiral pitch of the liquid crystal as described above, the amount of the chiral dopant (CB15-Cyano Biphenyl 15) used in the conventional TN mode should be added higher than 0.5 wt%, preferably about 0.5 to 5 wt%.

상기와 같은 양의 카이랄 도펀트를 액정에 첨가하게되면 카이랄 피치는 15~30㎛정도로 줄어들게되어 응답 속도가 크게는 20%까지 향상된다.When the chiral dopant in the above amount is added to the liquid crystal, the chiral pitch is reduced to about 15 to 30 μm, and the response speed is greatly improved to 20%.

(실시예)(Example)

이하, 첨부한 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시예를 자세히 설명하도록 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명에 따른 액정표시장치의 응답 시간를 도시한 그래프로서, 도시한 바와 같이, 카이랄 도판트의 양을 0.5wt%이상 첨가한 액정을 사용한 경우의 액정표시장치의 응답을 나타낸 것이다. 카이랄 피치가 50㎛이하로 줄면서, 응답 시간(RT)과 디케이 타임(Td)이 감소하고, 일정거리 이하에서는 급격하게 감소하는 것을 볼 수 있다. 즉, 응답 시간(RT)이 작아지므로 응답 속도가 빨라지게되어 고속응답용 액정표시장치에 적용할 수 있게 된다. 상대적으로 라이징 타임(Tr)은 증가하지만, 응답 시간(RT)은 라이징 타임(Tr)과 디케이 타임(Td)의 합으로 이루어 지므로, 감소되는 디케이 타임(Td)이 훨씬 크므로 전체적으로 응답 속도는 빠르게 된다.2 is a graph showing the response time of the liquid crystal display according to the present invention. As shown in the drawing, the response of the liquid crystal display device in the case of using a liquid crystal in which the amount of the chiral dopant is added to 0.5 wt% or more is shown. As the chiral pitch decreases to 50 µm or less, it can be seen that the response time RT and the decay time Td decrease, and rapidly decrease below a certain distance. That is, since the response time RT becomes small, the response speed is increased, and thus the present invention can be applied to a liquid crystal display device for high speed response. Rising time (Tr) is relatively increased, but the response time (RT) is made up of the sum of the rising time (Tr) and the decay time (Td), the response time is faster overall because the decay time (Td) is much larger do.

카이랄 피치 (㎛)Chiral Pitch (μm) 라이징 타임(Tr) (㎳)Rising Time (Tr) (㎳) 디케이 타임(Td) (㎳)Decay Time (Td) (㎳) 응답 타임(RT) (㎳)Response time (RT) (㎳) 100         100 4            4 28           28 32           32 50          50 4            4 26           26 30           30 25          25 5            5 22           22 27           27 15          15 5            5 19           19 24           24 10          10 6            6 16           16 22           22

상기 표 1에서 나타낸 바와 같이, 그래프에의 곡선부분의 특정한 값에따라 응답 시간(RT)과 라이징 타임(Tr) 및 디케이 타임(Td)의 수치 변화를 나타내었다.As shown in Table 1, the numerical values of the response time (RT), the rising time (Tr), and the decay time (Td) are shown according to the specific values of the curved portions of the graph.

수치상으로도, 카이랄 피치 감소에 따라, 라이징 타임(Tr)은 약간 상승하지만, 응답 시간(RT)과 디케이 타임(Td)은 현저히 감소하고 있다.Numerically, as the chiral pitch decreases, the rising time Tr increases slightly, but the response time RT and the decay time Td decrease significantly.

주의할것은, 액정의 카이랄 피치는 기판간의 셀 갭(cell gap)보다 4배 이상이 되도록 하여야 하는데, 그 이유는 4배이하로 피치가 줄어들면, 액정 분자에 오버 트위스트(over twist)가 발생하여 광학적 성질 떨어지게 되기 때문이다.It should be noted that the chiral pitch of the liquid crystal should be more than four times the cell gap between the substrates, because if the pitch is reduced to less than four times, over twist occurs in the liquid crystal molecules. This is because the optical properties are degraded.

바람직한 액정의 카이랄 피치를 15㎛~30㎛의 조건을 유지해야 하며, 이러한 길이의 범위내에서 기판들 간의 셀 갭과의 비는(cell gap/chiral length) 0.2~0.4가 되도록 하여야 한다.The chiral pitch of the preferred liquid crystal should be maintained at a condition of 15 μm to 30 μm, and the cell gap / chiral length between the substrates should be 0.2 to 0.4 within this length.

표 2는 종래 TN 모드에서 사용되는 액정과 카이랄 도판트의 함량을 0.5wt%이상, 바람직하게는 0.5%~5wt%정도의 카이랄 도판트를 함유한 액정을 사용하는 경우의 응답 시간에 대한 컴퓨터 시뮬레이션 값이다.Table 2 shows the response time when the liquid crystal and the chiral dopant used in the conventional TN mode contain a liquid containing chiral dopant of about 0.5 wt% or more, preferably about 0.5% to 5 wt%. Computer simulation value.

구분             division A              A B               B 셀갭Cell gap 타겟(Target)  Target 3.4            3.4 3.4            3.4 리타데이션(dΔn)Retardation (dΔn) 0.4216            0.4216 0.4216             0.4216 카이랄 피치Chiral Peach 60㎛          60㎛ 15㎛            15 μm 응답 타임 Response time RT Tr Td      RT Tr Td 18.34(11,62) 6.44(3.35) 11.90(8.27)       18.34 (11,62) 6.44 (3.35) 11.90 (8.27) 14.07(8.69) 4.15(1.99) 9.93(6.70)           14.07 (8.69) 4.15 (1.99) 9.93 (6.70) 시야각(Θ)Viewing angle (Θ) 상/하/우Up / down / right 21/50/60         21/50/60 24/58/58           24/58/58

종래 액정의 카이랄 피치가 60㎛에서 15㎛로 떨어지면(셀갭은 3.4로 고정), 액정의 리타데이션 값(dΔn)에는 변화가 없으나(구동 전압의 변화가 없음), 응답 시간(RT)과 디케이 타임(Td) 및 라이징 타임(Tr) 모두가 빨라짐을 알수 있다. 아울러, 시야각 또한 많이 개선됨을 알 수 있다.When the chiral pitch of a conventional liquid crystal drops from 60 µm to 15 µm (the cell gap is fixed at 3.4), there is no change in the retardation value (dΔn) of the liquid crystal (no change in driving voltage), but the response time (RT) and decay. It can be seen that both the time Td and the rising time Tr are faster. In addition, it can be seen that the viewing angle is also much improved.

상기에서 설명한 본 발명을 보면, TN 모드에서 사용되는 액정에 카이랄 도판트의 양을 증가시킴으로써, 고속 응답 액정표시장치의 기능을 할 수 있는 잇점이 있다.According to the present invention described above, by increasing the amount of chiral dopant in the liquid crystal used in the TN mode, there is an advantage that can function as a high-speed response liquid crystal display device.

이상에서 자세히 설명한 바와 같이, 본 발명은 액정 분자의 회전 점도를 낮추기 위하여 카이랄 도판트의 양을 적절하게 증가시킴으로써, 액정의 응답 속도를 개선할 수 있으며, 그래서, 고속 응답용 액정표시장치를 제공할 수 있다.As described in detail above, the present invention can improve the response speed of the liquid crystal by appropriately increasing the amount of the chiral dopant in order to lower the rotational viscosity of the liquid crystal molecules, thus providing a liquid crystal display device for high speed response. can do.

본 발명의 원리와 정신에 위배되지 않는 범위에서 여러 실시예는 이 기술에 속하는 당업자에게 자명할 뿐만 아니라 용이하게 발명해낼 수 있다. 따라서 여기에 첨부된 청구 범위는 앞서 설명되 것에 한정하지 않고, 상기의 청구범위는 이 발명에 내제되어 있는 특허성 있는 신규한 모든 것을 포함하며, 아울러 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해서 균등하게 처리되는 모든 특징을 포함한다.Various embodiments are obvious to those skilled in the art without departing from the spirit and spirit of the invention and can be easily invented. Thus, the claims appended hereto are not limited to those described above, and the claims are intended to cover all of the patented novelties inherent in this invention, and furthermore, having ordinary skill in the art to which this invention pertains. It includes all features processed evenly by the ruler.

Claims (3)

삭제delete 다수개의 화소들을 갖는 어레이 기판과;An array substrate having a plurality of pixels; 상기 어레이 기판과 대응되며, 다수개의 컬러 필터층과 블랙 매트릭스를 갖는 컬러 필터 기판과; 및A color filter substrate corresponding to the array substrate and having a plurality of color filter layers and a black matrix; And 상기 어레이 기판과 컬러 필터 기판 사이에, 개재되며, 카이랄 도펀트의 함량이 0.5~5wt%정도 첨가된 다수개의 액정 분자를 갖는 액정층을 포함하며,Interposed between the array substrate and the color filter substrate, and comprises a liquid crystal layer having a plurality of liquid crystal molecules with a chiral dopant content of about 0.5 ~ 5wt% added, 상기 액정 분자의 카이랄 피치는 15㎛~30㎛인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.The chiral pitch of the liquid crystal molecules is 15㎛ ~ 30㎛ liquid crystal display device. 제 2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 카이랄 피치의 값에대한 기판 들간의 셀갭 비는 0.2~0.4인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.And a cell gap ratio between the substrates relative to the chiral pitch value is 0.2 to 0.4.
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