KR100956349B1 - Liquid crystal display - Google Patents
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Abstract
제1 기판, 제1 기판 위에 형성되어 있는 화소 전극, 제1 기판과 대향하고 있는 제2 기판, 제2 기판 위에 형성되어 있는 공통 전극, 제1 기판과 제2 기판 사이에 주입되어 있는 액정을 포함하고, 액정은 Δε 가 -3.0 내지 -3.6 이고, K11 및 K33 이 13×10-12 N 이하이며, Δn 이 0.07 내지 0.1 인 액정 표시 장치.A first substrate, a pixel electrode formed on the first substrate, a second substrate facing the first substrate, a common electrode formed on the second substrate, and a liquid crystal injected between the first substrate and the second substrate The liquid crystal has a liquid crystal display device in which Δε is -3.0 to -3.6, K11 and K33 are 13x10 -12 N or less, and Δn is 0.07 to 0.1.
DCC, 응답속도, 액정, 화이트전압, 블랙전압DCC, response speed, liquid crystal, white voltage, black voltage
Description
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치를 도시한 단면도로서, 블랙 모드의 액정의 배열을 나타낸 도면이고,1 is a cross-sectional view illustrating a liquid crystal display device according to an exemplary embodiment of the present invention, and illustrates an arrangement of liquid crystals in a black mode.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치를 도시한 단면도로서, 화이트 모드의 액정의 배열을 나타낸 도면이고, FIG. 2 is a cross-sectional view of a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention and illustrates an arrangement of liquid crystals in a white mode.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치에서 시간에 따른 광 투과율의 변화를 나타낸 그래프로서, 상승 시간과 하강 시간을 나타낸 그래프이고,3 is a graph illustrating a change in light transmittance with time in a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention, and illustrates a rise time and a fall time.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치에 인가되는 구동 전압의 변화에 따른 광 투과율의 변화를 나타낸 그래프이고, 4 is a graph illustrating a change in light transmittance according to a change in driving voltage applied to a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 5는 다이내믹 용량 때문에 상승 시간이 지연되는 것을 나타낸 그래프로서, 구동 전압 예컨대, 화이트 전압이 인가되어 액정 표시 장치에 발생하는 광 투과율의 변화를 시간에 따라 도시한 그래프이고, FIG. 5 is a graph showing that the rise time is delayed due to the dynamic capacitance, and is a graph showing a change in light transmittance generated in the liquid crystal display by applying a driving voltage, for example, a white voltage.
도 6은 종래의 액정 표시 장치에서 구동 전압이 증가함에 따라 응답 시간이 증가하는 현상을 나타내는 그래프이고, 6 is a graph illustrating a phenomenon in which a response time increases as a driving voltage increases in a conventional liquid crystal display.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치에 구동 전압이 증가함에 따른 응답 시간의 변화를 나타낸 그래프이다. FIG. 7 is a graph illustrating a change in response time as the driving voltage increases in the liquid crystal display according to the exemplary embodiment. FIG.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명> <Description of the symbols for the main parts of the drawings>
3 ; 액정 110 ; 제1 기판3;
190 ; 화소 전극 210 ; 제2 기판190;
220 ; 블랙 매트릭스 270 ; 기준 전극220;
Tr ; 상승 시간 Tf ; 하강 시간 Tr; Rise time Tf; Fall time
본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것으로서, 특히 노말리 블랙 VA 모드(Normally black vertical aligned mode)를 이용하는 액정 표시 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a liquid crystal display, and more particularly, to a liquid crystal display using a normally black vertical aligned mode.
액정 표시 장치는 현재 가장 널리 사용되고 있는 평판 표시 장치 중 하나로서, 전계 생성 전극이 형성되어 있는 두 장의 표시판과 그 사이에 삽입되어 있는 액정층으로 이루어져, 전극에 전압을 인가하여 액정층의 액정 분자들을 재배열시킴으로써 액정층을 통과하는 빛의 투과율을 조절하는 표시 장치이다.The liquid crystal display is one of the most widely used flat panel display devices. The liquid crystal display includes two display panels on which a field generating electrode is formed and a liquid crystal layer interposed therebetween. It is a display device which controls the transmittance | permeability of the light which passes through a liquid crystal layer by rearranging.
이러한 액정 표시 장치는 정지 화상의 표시뿐만 아니라, 동화상의 표시에도 이용된다. 그러나, 동화상 표시에 있어서는 잔상이 현저히 나타나 움직임이 있는 영상이 꼬리를 빼는 것 같이 보이는 문제가 있다. 이 잔상의 문제는 액정이 고분자 물질로써 전계의 변화에 빠르게 응답하지 못하고 어느 정도의 시간이 지난 후에 액정 분자의 배열이 안정된 상태가 되기 때문에 발생한다. 이러한 응답 시간의 지연은 화면에 잔상을 남기어 화면 끌림 현상이 나타난다는 문제점이 있다. Such a liquid crystal display device is used not only for displaying still images but also for displaying moving images. However, in moving image display, there is a problem in which afterimages appear remarkably and the moving image appears to pull out the tail. This afterimage problem occurs because the liquid crystal does not respond quickly to changes in the electric field as a polymer material, and after a certain time, the arrangement of the liquid crystal molecules becomes stable. This delay in response time has a problem in that a screen drag phenomenon occurs after leaving an afterimage on the screen.
모니터의 경우 250 cd/m2 이상의 고휘도가 요구되므로 휘도 면에서 불리한 PVA(Patterned vertical aligned) 모드의 액정 표시 장치에서는 휘도 향상을 위하여 6개 이상의 램프(lamp)를 사용하거나 화이트 전압을 높여 주는 방법을 사용하고 있다. 그러나, 화이트 전압을 소정 값 이상 올리게 되면 응답 속도가 지연되는 현상이 발생한다. Since the monitor requires a high brightness of 250 cd / m 2 or higher, the liquid crystal display of the PVA (Patterned vertical aligned) mode, which is disadvantageous in terms of luminance, uses a method of using six or more lamps or increasing the white voltage to improve luminance. I use it. However, if the white voltage is raised above a predetermined value, the response speed may be delayed.
이를 방지하기 위해 온-오프(on-off) 계조에 해당하는 화이트 전압에서 오버 드라이빙 방법(overdriving method)인 DCC(dynamic Capacitance Capture)를 적용하여 응답 속도를 향상시키려고 하였으나, 이 경우에는 화이트 전압이 상승하므로 백플로우 현상에 의해 응답 속도가 지연되므로 응답 속도 개선의 효과가 없다. To prevent this, we tried to improve the response speed by applying an overdriving method (DCC), which is an overdriving method, at the white voltage corresponding to the on-off gradation. Therefore, the response speed is delayed by the backflow phenomenon, so there is no effect of improving the response speed.
본 발명의 기술적 과제는 높은 구동 전압에서도 응답 속도가 지연되지 않는 액정 표시 장치를 제공하는 것이다. An object of the present invention is to provide a liquid crystal display device in which a response speed is not delayed even at a high driving voltage.
본 발명에 따른 액정 표시 장치는 제1 기판, 상기 제1 기판 위에 형성되어 있는 화소 전극, 상기 제1 기판과 대향하고 있는 제2 기판, 상기 제2 기판 위에 형성되어 있는 공통 전극, 상기 제1 기판과 제2 기판 사이에 주입되어 있는 액정을 포함하고, 상기 액정은 Δε 가 -3.0 내지 -3.6 이고, K11 및 K33 이 13×10-12 N 이하이며, Δn 이 0.07 내지 0.1 인 것이 바람직하다. The liquid crystal display device according to the present invention includes a first substrate, a pixel electrode formed on the first substrate, a second substrate facing the first substrate, a common electrode formed on the second substrate, and the first substrate. And a liquid crystal injected between the second substrate and the second substrate, wherein the liquid crystal preferably has a Δε of -3.0 to -3.6, a K11 and a K33 of 13 x 10 -12 N or less, and a Δn of 0.07 to 0.1.
또한, 상기 액정은 음의 유전율 이방성을 가지며 상기 액정은 그 장축이 상 기 제1 및 제2 기판에 대하여 수직으로 배향되어 있는 것이 바람직하다. In addition, the liquid crystal preferably has negative dielectric anisotropy, and the liquid crystal has a long axis perpendicular to the first and second substrates.
또한, 상기 화소 전극 및 공통 전극 사이에 인가되는 온 오프 계조 전압으로 오버 드라이빙 전압을 인가하여 DCC를 적용하는 것이 바람직하다. In addition, it is preferable to apply the DCC by applying an over-driving voltage to an on-off gray voltage applied between the pixel electrode and the common electrode.
또한, 상기 화소 전극 및 공통 전극 사이에 인가되는 블랙 전압은 0.5 내지 1.5V이고, 상기 화소 전극 및 공통 전극 사이에 인가되는 화이트 전압은 5.0 내지 6.0V 인 것이 바람직하다. The black voltage applied between the pixel electrode and the common electrode is 0.5 to 1.5V, and the white voltage applied between the pixel electrode and the common electrode is 5.0 to 6.0V.
또한, 상기 화이트 전압은 포화 전압의 1.5배 내지 3배 정도이며, 상기 온 오프 계조 전압으로 인가되는 오버 드라이빙 전압은 화이트 전압의 1.1 배인 것이 바람직하다. In addition, the white voltage is about 1.5 to 3 times the saturation voltage, the over-driving voltage applied to the on-off gray voltage is preferably 1.1 times the white voltage.
또한, 상기 화소 전극 및 공통 전극 사이에 인가되는 블랙 전압은 문턱 전압의 1/2배 내지 1/15배이고, 상기 화소 전극 및 공통 전극 사이에 인가되는 화이트 전압은 포화 전압의 1.5배 내지 3배 정도인 것이 바람직하다. In addition, the black voltage applied between the pixel electrode and the common electrode is 1/2 times to 1/15 times the threshold voltage, and the white voltage applied between the pixel electrode and the common electrode is about 1.5 times to 3 times the saturation voltage. Is preferably.
또한, 상기 화이트 전압과 상기 블랙 전압간의 차이가 4.0V 이상인 것이 바람직하다. In addition, the difference between the white voltage and the black voltage is preferably 4.0V or more.
또한, 상기 제1 기판 및 제2 기판간의 간격인 셀 갭이 3.5㎛ 내지 4.0㎛이고, 상기 액정의 회전 점성도가 100 내지 135 mPa·s인 것이 바람직하다. In addition, it is preferable that the cell gap, which is an interval between the first substrate and the second substrate, is 3.5 µm to 4.0 µm, and the rotational viscosity of the liquid crystal is 100 to 135 mPa · s.
그러면, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. Then, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily implement the present invention. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 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.In the drawings, the thickness of layers, films, panels, regions, etc., are exaggerated for clarity. Like parts are designated by like reference numerals throughout the specification. When a part of a layer, film, region, plate, etc. is said to be "on" another part, this includes not only the other part being "right over" but also another part in the middle. On the contrary, when a part is "just above" another part, there is no other part in the middle.
이제 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.A liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치를 도시한 단면도로서, 블랙 모드의 액정의 배열을 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치를 도시한 단면도로서, 화이트 모드의 액정의 배열을 나타낸 도면이다. 1 is a cross-sectional view showing a liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention, showing a liquid crystal display in black mode, and FIG. 2 is a cross-sectional view showing a liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention. Is a diagram showing an arrangement of liquid crystals in a white mode.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치는 제1 기판(110)과 제1 기판(110)의 상면에 형성되어 있는 화소 전극(190)을 포함한다. 화소 전극(190)이 형성된 제1 기판(110)과 소정 간격 이격되어 상부에 제2 기판(210)이 위치하고 있다. 제2 기판(210)의 저면에는 블랙 매트릭스(220), 색 필터(230), 오버 코트막(250) 및 공통 전극(270)이 형성되어 있다. 이러한 제1 기판(110)과 제2 기판(210) 사이에는 액정(3)이 주입되어 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 구동 전압이 인가되지 않은 오프 상태인 블랙 모드에서는 액정(3)의 장축이 제1 및 제2 기판의 수평면과 수직이 되도록 액정(3)이 배향하고 있다.
As shown in FIG. 1, the liquid crystal display according to the exemplary embodiment includes a
그리고, 도 2에 도시된 바와 같이, 구동 전압이 인가되는 온 상태인 화이트 모드에서는 화소 전극(190)과 공통 전극(270) 사이에는 전계(E)가 형성된다. 이 경우 전계(E)의 방향과 액정(3)의 장축이 수직이 되도록 액정(3)이 배향된다. 이와 같이 전계의 변화에 따라 액정(3)의 배열이 달라져서 액정 표시 장치는 여러 가지 화상을 표시한다. As shown in FIG. 2, in the white mode in which the driving voltage is applied, an electric field E is formed between the
도 3은 노말리 블랙 VA 모드에서 구동 전압이 온, 오프됨에 따라 액정 표시 장치에 발생하는 광 투과율의 변화를 시간에 따라 도시한 도면이다.3 is a view illustrating a change in light transmittance that occurs in a liquid crystal display as a driving voltage is turned on and off in a normally black VA mode, according to time.
노말리 블랙 VA 모드에서는 구동 전압이 인가되지 않은 오프 상태에는 광 투과율이 작고, 구동 전압이 인가되어 전계가 액정(3)에 영향을 미치는 온 상태에는 광 투과율이 증가된다. In the normally black VA mode, the light transmittance is small in the off state where the driving voltage is not applied, and the light transmittance is increased in the on state where the driving voltage is applied and the electric field affects the
따라서, 도 3에 도시된 바와 같이, 노말리 블랙 VA 모드에서, 액정 표시 장치의 응답 시간(Tre)은 구동 전압(즉, 온 오프 계조 전압)에 의해 화소 전극(190)과 공통 전극(270)사이에 전계가 걸릴 때 액정(3)이 전계의 방향과 수직으로 배열하여 안정된 상태에 이르는데 걸리는 시간인 상승 시간(Rising time, Tr)과, 전계가 사라져 액정이 원래의 안정된 상태로 이르는데 걸리는 시간인 하강 시간(Falling time, Tf)을 합한 시간으로 정의한다. 즉, 노말리 블랙 VA 모드에서, 상승 시간(Tr)은 구동 전압에 의해 액정에 전계에 걸려 액정이 전계 방향으로 배열하여 준안정 상태에 이르는 시간으로서 광 투과율이 10%에서 90%까지 변하는 데 걸리는 시간이고, 하강 시간(Tf)은 구동 전압이 오프(off)됨으로써 전계가 사라져 원래의 안정된 상태로 돌아가는 데 걸리는 시간으로서 광 투과율이 90%에서 10% 까지 변하는 데 걸리는 시간이다. Accordingly, as shown in FIG. 3, in the normally black VA mode, the response time Tre of the liquid crystal display is changed by the driving voltage (ie, the on-off gray voltage) and the
상승 시간 및 하강 시간은 아래와 같은 식에 의해 결정된다. Rise time and fall time are determined by the following formula.
여기서, η는 회전 점성도이고, d는 제1 기판 및 제2 기판간의 간격인 셀 갭(Cell gap)이며, εo 는 액정의 진공상태에서의 유전율이고, Δε는 액정의 유전율 이방성(dielectric anisotropy)이다. 액정의 유전율 이방성은 정(+) 또는 부(-)의 값을 가지며, 노말리 블랙 모드에서는 액정의 유전율 이방성이 부(-)의 값을 가지는 액정이 이용된다. 액정의 유전율 이방성이 정(-)의 값을 가지는 경우에 문턱 전압 이상의 전압이 인가되면 액정 분자의 장축이 전계의 방향과 수직하게 배향된다. Here, η is rotational viscosity, d is a cell gap which is a gap between the first substrate and the second substrate, ε o is the dielectric constant in the vacuum state of the liquid crystal, and Δε is the dielectric anisotropy of the liquid crystal. to be. The dielectric anisotropy of the liquid crystal has a positive (+) or negative (-) value, and in the normally black mode, a liquid crystal having a dielectric constant anisotropy of the liquid crystal having a negative value is used. When the dielectric anisotropy of the liquid crystal has a positive value, when a voltage equal to or greater than a threshold voltage is applied, the long axis of the liquid crystal molecules is aligned perpendicular to the direction of the electric field.
또한, V는 구동 전압이고, VTH 는 액정의 문턱 전압을 나타낸다. 문턱 전압(VTH )이란 처음 전압을 인가하기 시작해서 광 투과율의 변화가 본격적으로 일어나기 시작하는 지점의 전압을 말한다. 문턱 전압의 크기가 크면 액정에 인가해주어야 하는 전압의 크기도 커져서 전력 소모를 증가시키는 요인이 되기도 한다. In addition, V is a driving voltage, and V TH represents a threshold voltage of the liquid crystal. The threshold voltage (V TH ) refers to the voltage at the point where the voltage is first applied and the change in light transmittance starts to occur in earnest. If the threshold voltage is large, the voltage to be applied to the liquid crystal is also increased, which may increase power consumption.
이러한 문턱 전압 및 탄성 정수비(K)는 아래와 같은 식으로 표현된다. The threshold voltage and elastic constant ratio K are expressed by the following equation.
여기서, K 는 탄성 정수비이고, K11, K22, K33 은 탄성 정수로서 각각 스프레이, 트위스트, 벤드 변형에 대한 탄성적 복원력에 관계되는 계수이다. 이는 액정에 외력이 작용하여 변형하게 된 경우에 액정이 펼쳐진 상태인 스프레이(spray), 액정이 꼬여진 상태인 트위스트(twist), 액정이 굽어져 있는 상태인 벤드(bend)의 3가지 변형이 존재하고, 이 각각의 변형에 대한 탄성적 복원력을 나타낸다. Here, K is an elastic constant ratio, and K 11 , K 22 , K 33 are elastic constants and coefficients related to elastic restoring forces for spray, twist and bend deformation, respectively. When the liquid crystal is deformed due to external force acting, there are three deformations: a spray in which the liquid crystal is unfolded, a twist in which the liquid crystal is twisted, and a bend in which the liquid crystal is bent. And the elastic restoring force for each of these deformations.
위 식에 나타난 바와 같이, 상승 시간(Tr)은 회전 점성도와 셀 갭의 제곱에 비례하고, 인가 전압의 제곱과 문턱 전압의 제곱과의 차이, 액정의 유전율 및 유전율 이방성에 반비례한다. 그리고, 문턱 전압은 탄성 정수비(K)의 제곱근에도 비례하므로 상승 시간(Tr)은 탄성 정수비(K)와도 관계된다. As shown in the above equation, the rise time Tr is proportional to the rotational viscosity and the square of the cell gap, and is inversely proportional to the difference between the square of the applied voltage and the square of the threshold voltage, and the dielectric constant and dielectric anisotropy of the liquid crystal. Since the threshold voltage is proportional to the square root of the elastic constant ratio K, the rise time Tr is also related to the elastic constant ratio K.
또한, 하강 시간(Tf)은 회전 점성도와 셀 갭의 제곱에 비례하고, 문턱 전압의 제곱, 액정의 유전율 및 유전율 이방성에 반비례한다. In addition, the fall time Tf is proportional to the rotational viscosity and the square of the cell gap, and is inversely proportional to the square of the threshold voltage, the dielectric constant and dielectric constant anisotropy of the liquid crystal.
한편, 도 4에는 구동 전압의 변화에 따른 광 투과율의 변화를 나타낸 그래프가 도시되어 있다. Meanwhile, FIG. 4 is a graph showing a change in light transmittance according to a change in driving voltage.
도 4에 도시된 바와 같이, 액정의 문턱 전압(VTH )이란 광 투과율의 변화가 본격적으로 일어나기 시작하는 지점의 전압을 말하며, 액정의 포화 전압(Vs)이란 더 이상 전압을 증가시켜도 광 투과율의 변화가 일어나지 않는 지점의 전압을 말한다. As shown in FIG. 4, the threshold voltage (V TH ) of the liquid crystal refers to the voltage at the point where the change in the light transmittance starts to occur in earnest. The saturation voltage (Vs) of the liquid crystal is used to increase the light transmittance even when the voltage is increased. The voltage at the point where no change occurs.
또한, 화이트 전압(Vw)이란 구동 전압 중에서 액정 표시 장치가 가장 밝은 색을 나타내도록 인가되는 전압, 예컨대 256 계조의 전압을 말하며, 블랙 전압(Vb)이란 구동 전압 중에서 액정 표시 장치가 가장 어두운 색을 나타내도록 인가되는 전압, 예컨대, 0 계조의 전압을 말한다. In addition, the white voltage Vw refers to a voltage applied to the liquid crystal display to display the brightest color among the driving voltages, for example, a voltage of 256 gray levels, and the black voltage Vb refers to the darkest color among the driving voltages. Refers to a voltage applied to indicate, for example, a voltage of zero gray scale.
노말리 블랙 VA 모드에서는 블랙 전압(Vb)이 구동 전압 중 가장 작은 전압이고, 화이트 전압(Vw)이 구동 전압 중 가장 큰 전압이다. In the normally black VA mode, the black voltage Vb is the smallest voltage among the driving voltages, and the white voltage Vw is the largest voltage among the driving voltages.
종래의 노말리 블랙 PVA 모드의 액정 표시 장치에 사용되는 액정은 예컨대, 회전 점성도가 135 mPa·s, K11 및 K33이 각각 13.6×10-12 N 및 14.7×10-12 N, 액정 분자의 장축 유전율인 ε∥이 3.6, 액정 분자의 단축 유전율인 ε⊥이 7.4, 액정의 유전율 이방성을 나타내는 Δε가 -3.8, 액정 분자의 장축 굴절률인 ne는 1.5587, 액정 분자의 단축 굴절률인 no는 1.4764 및 액정의 복굴절성을 나타내는 Δn이 0.0822이다. The liquid crystal used in the liquid crystal display device of the conventional normally black PVA mode has, for example, rotational viscosity of 135 mPa · s, K11 and K33 of 13.6 × 10 -12 N and 14.7 × 10 -12 N, respectively, and the long-axis dielectric constant of the liquid crystal molecules. Is ε ∥ 3.6, ε 인 which is the uniaxial dielectric constant of the liquid crystal molecules is 7.4, Δ ε which represents the dielectric anisotropy of the liquid crystal is -3.8, ne which is the major axis refractive index of the liquid crystal molecules is 1.5587, no is 1.4764, and Δn indicating birefringence is 0.0822.
이러한 액정을 사용하는 종래의 노말리 블랙 PVA 모드의 액정 표시 장치에서는 일반적으로 응답 속도가 느리다. 이는 절개부를 가지는 화소 전극 및 공통 전극에 의해 분할된 도메인에서 다이내믹 용량(dynamic capacitance)에 의해 상승 시간이 지연되기 때문이다. In the liquid crystal display of the conventional normally black PVA mode which uses such a liquid crystal, response speed is generally slow. This is because the rise time is delayed by the dynamic capacitance in the domain divided by the pixel electrode having the cutout and the common electrode.
노말리 블랙 PVA 모드의 액정 표시 장치의 특정 화소에 256 계조에 해당하는 화이트 전압이 인가될 경우 액정 배열이 수직에서 수평으로 변화한다. 이러한 액정 배열 변화에 따라 발생하는 다이내믹 용량 때문에 제1 프레임(frame) 동안 액정 표시 장치의 특정 화소에 인가되는 화이트 전압이 실제 인가하는 화이트 전압보다 약 1V 정도 낮아진다. 예컨대, 실제 5V의 화이트 전압을 인가하여도 제1 프레임 동안에 인가되는 화이트 전압은 4V가 된다.When a white voltage corresponding to 256 gray levels is applied to a specific pixel of the liquid crystal display of the normally black PVA mode, the liquid crystal array changes from vertical to horizontal. Due to the dynamic capacitance caused by the liquid crystal array change, the white voltage applied to a specific pixel of the liquid crystal display during the first frame is about 1V lower than the white voltage actually applied. For example, even if an actual white voltage of 5V is applied, the white voltage applied during the first frame becomes 4V.
액정이 수직으로 배열되어 있는 상태에서 5V가 되도록 화소 전극과 공통 전극에 전압을 인가하더라도 전계에 의하여 액정의 배열이 바뀌면 액정의 유전율 이방성으로 인하여 액정의 정전 용량이 증가하게 되어 화소 전극과 공통 전극 사이의 전압이 떨어지게 된다. 즉, 화소 전극은 5V가 인가된 후 박막 트랜지스터가 오프됨으로써 부유 상태에 놓이게 된다. 따라서, 화소 전극에 충전된 전하량(Q)은 일정하게 유지된다. 그런데 액정의 배향이 바뀌면서 액정의 유전율이 증가하여 화소 전극과 공통 전극 사이의 액정 용량이 증가한다. 결과적으로 Q=CV에서 Q는 일정하고 C가 증가하였으므로 V가 감소하게 되는 것이다. 이러한 액정 용량의 특성을 다이내믹 용량이라 한다. Even if voltage is applied to the pixel electrode and the common electrode to be 5V while the liquid crystals are arranged vertically, when the arrangement of the liquid crystals is changed by an electric field, the capacitance of the liquid crystal increases due to the dielectric anisotropy of the liquid crystals. Will drop the voltage. That is, the pixel electrode is placed in a floating state by turning off the thin film transistor after 5V is applied. Therefore, the charge amount Q charged in the pixel electrode is kept constant. However, as the alignment of the liquid crystals is changed, the dielectric constant of the liquid crystals increases, thereby increasing the liquid crystal capacitance between the pixel electrode and the common electrode. As a result, at Q = CV, Q is constant and C increases, so that V decreases. Such characteristics of the liquid crystal capacitor are referred to as dynamic capacitance.
도 5는 다이내믹 용량 때문에 상승 시간이 지연되는 것을 나타낸 도면으로서, 구동 전압 예컨대, 화이트 전압이 인가되어 액정 표시 장치에 발생하는 광 투과율의 변화를 시간에 따라 도시한 도면이다.FIG. 5 is a diagram illustrating that the rise time is delayed due to the dynamic capacitance, and illustrates a change in light transmittance generated by a driving voltage, for example, a white voltage, to the liquid crystal display with time.
도 5에 도시된 바와 같이, 종래의 액정 표시 장치에서는 제2 프레임이 되어서야 광 투과율이 90%에 도달하기 때문에 광 투과율이 10%에서 90%까지 변하는 데 걸리는 시간인 상승 시간이 결과적으로 지연된다. As shown in FIG. 5, in the conventional liquid crystal display, since the light transmittance reaches 90% only as the second frame, the rise time, which is the time taken for the light transmittance to change from 10% to 90%, is consequently delayed.
이와 같이, 구동 전압의 인가 시 상승 시간이 지연되는 점을 개선하기 위해 DCC(dynamic Capacitance Capture)를 적용한다. As such, dynamic capacitance capture (DCC) is applied to improve the delay time of the rise time when the driving voltage is applied.
DCC란 액정 표시 장치의 응답 속도를 향상시키기 위한 방법으로서, 아래에서 DCC 기능에 관해 상세히 설명한다. The DCC is a method for improving the response speed of the liquid crystal display, and the DCC function will be described in detail below.
DCC는 임의의 화소에 대한 이전 프레임의 계조 값과 현재 프레임의 계조 값을 비교하여 그 차이보다 더 큰 값이 이전 프레임의 계조 값에 더해지도록 하는 방법이다. 일반적으로, 1 프레임의 지속 시간은 16.7 msec 이다. 임의의 화소에서 액정 물질 양단에 전압이 가해질 때, 액정 물질이 응답하는 데에는 다이내믹 용량 때문에 시간이 걸린다. 따라서, 의도하는 계조값이 표현되기 위해서는 시간 지연이 필연적이다. DCC 기능은 이러한 시간 지연을 최소화하기 위한 기술이다. 예를 들어, 임의의 화소에 대해 이전 프레임에서의 계조값이 '118'이고, 현재 프레임에서의 계조값이 '128'일 때, 두 계조 사이의 차이인 '10'보다 큰 값(보상값이라고 함)을 더한 계조값, 예를 들어 '135'가 현재 프레임의 계조값으로서 변환된다. The DCC compares the grayscale value of the previous frame and the grayscale value of the current frame for any pixel so that a value larger than the difference is added to the grayscale value of the previous frame. In general, the duration of one frame is 16.7 msec. When voltage is applied across the liquid crystal material in any pixel, it takes time for the liquid crystal material to respond due to the dynamic capacitance. Therefore, a time delay is inevitable for the intended gray scale value to be expressed. The DCC function is a technique to minimize this time delay. For example, when a gray value in a previous frame is '118' for a pixel and a gray value in a current frame is '128', a value larger than '10', which is a difference between the two gray levels, is referred to as a compensation value. Gradation value, for example, '135' is converted as the gradation value of the current frame.
그러므로, DCC를 적용하여 실제 인가해야 할 화이트 전압보다 1V 정도 큰 전압인 오버드라이빙 전압(overdriving voltage)을 온 오프 계조 전압으로 인가함으로써, 다이내믹 용량 때문에 제1 프레임(frame)에 인가되는 화이트 전압이 실제 인가하는 화이트 전압보다 약 1V 정도 낮아져도 제1 프레임 동안에 광 투과율이 90%이 되도록 하여 상승 시간이 지연되는 것을 방지한다. Therefore, the white voltage applied to the first frame due to the dynamic capacity is actually applied by applying an overdriving voltage, which is a voltage about 1V greater than the white voltage to be actually applied by applying DCC, to the on-off gray voltage. Even if it is about 1V lower than the white voltage to be applied, the light transmittance becomes 90% during the first frame to prevent the rise time from being delayed.
그러나, 이 경우에는 구동 전압이 증가하므로 백플로우(Back Flow) 현상이 발생한다. 백플로우 현상이란 구동 전압이 높을수록 발생하며, 구동 전압이 인가되어 수직 배향이었던 액정이 점차로 전계 방향에 수평하게 배향되는 상승 시간 중의 어느 시점에서 순간적으로 액정이 배향되려고 하던 방향과 반대 방향으로 소정 각도로 움직인 후에 다시 원래 방향으로 액정이 기울어지는 현상을 말한다. 이 경우 순간적으로 액정이 배향되려고 하던 방향과 반대 방향으로 소정 각도로 움직인 것 때문에 상승 시간이 지연된다. However, in this case, a back flow phenomenon occurs because the driving voltage increases. The backflow phenomenon occurs as the driving voltage increases, and at a certain point in the rise time when the driving voltage is applied and the vertically aligned liquid crystal is gradually oriented horizontally in the electric field direction, the liquid crystal is instantaneously oriented at a predetermined angle in the opposite direction. After moving, the liquid crystal is tilted back to its original direction. In this case, the rise time is delayed because of instantaneous movement of the liquid crystal at a predetermined angle in the direction opposite to the direction in which the liquid crystal is to be aligned.
이와 같은 백플로우 현상 때문에 종래의 물성의 액정을 가지는 액정 표시 장치에서는 DCC를 적용하여도 높은 구동 전압에서 응답 속도가 지연되는 현상이 발생하므로 응답속도 개선의 효과가 없다.Due to such a backflow phenomenon, a response speed is delayed at a high driving voltage even when DCC is applied in a liquid crystal display device having a liquid crystal having a conventional physical property, and thus there is no effect of improving the response speed.
따라서, 상기와 같은 액정의 물성 조건에서 응답 속도 개선을 위해 인가되는 구동 전압을 4.5V 이하로 낮추고, DCC를 적용하는 경우 응답 시간이 25ms에서 16ms로 개선되나, 이 경우에는 구동 전압이 감소하므로 휘도가 저하된다. Therefore, when the driving voltage applied for improving the response speed is lowered to 4.5V or less under the conditions of the liquid crystal as described above, and the DCC is applied, the response time is improved from 25ms to 16ms. Is lowered.
도 6은 종래의 액정 표시 장치에서 구동 전압이 증가함에 따라 응답 시간이 증가하는 현상을 나타내는 그래프이다. 6 is a graph illustrating a phenomenon in which a response time increases as a driving voltage increases in a conventional liquid crystal display.
이러한 문제점을 개선하기 위해 본 발명의 일 실시예에서는 높은 구동 전압에서도 응답 속도가 지연되지 않는 물성을 가지는 액정을 도입한다. In order to solve this problem, an embodiment of the present invention introduces a liquid crystal having physical properties such that the response speed is not delayed even at a high driving voltage.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치에서는 Δε 가 -3.0 내지 -3.6 이고, K11 및 K33 이 13×10-12 N 이하이며, Δn 이 0.07 내지 0.1 인 액정을 사용함으로써 응답 속도를 향상시킨다. That is, in the liquid crystal display according to the exemplary embodiment of the present invention, the response speed is improved by using a liquid crystal having Δε of -3.0 to -3.6, K11 and K33 of 13 × 10 -12 N or less, and Δn of 0.07 to 0.1. Let's do it.
이 경우 도 7에 도시된 바와 같이, 구동 전압을 증가시켜도 응답 시간이 증가하지 않는다. In this case, as shown in FIG. 7, even when the driving voltage is increased, the response time does not increase.
그리고, 상기와 같은 액정 물성을 가지는 액정 표시 장치에 오버 드라이빙 전압을 인가하여 DCC를 적용함으로써 응답 속도를 보다 향상시킬 수 있다. In addition, the response speed may be further improved by applying the DCC by applying an overdriving voltage to the liquid crystal display having the liquid crystal properties as described above.
이 때, 블랙 전압은 0.5 내지 1.5V이고, 화이트 전압은 5.0 내지 6.0V 인 것이 바람직하다. 그리고, 이러한 화이트 전압은 포화 전압의 1.5배 내지 3배 정도이며, 오버 드라이빙 전압은 화이트 전압의 1.1 배인 것이 바람직하다.At this time, the black voltage is preferably 0.5 to 1.5V, and the white voltage is 5.0 to 6.0V. The white voltage is about 1.5 to 3 times the saturation voltage, and the overdriving voltage is preferably 1.1 times the white voltage.
그리고, 제1 기판 및 제2 기판간의 간격인 셀 갭(d)이 3.5㎛ 내지 4.0㎛이고, 액정의 회전 점성도(η)가 100 내지 135 mPa·s인 것이 바람직하다. And it is preferable that the cell gap d which is the space | interval between a 1st board | substrate and a 2nd board | substrate is 3.5 micrometers-4.0 micrometers, and the rotational viscosity ((eta)) of a liquid crystal is 100-135 mPa * s.
한편, 상기와 같은 액정 물성을 가지는 액정 표시 장치에 응답 속도뿐만 아니라 휘도도 향상시키기 위해 하기와 같은 조건으로 액정 표시 장치를 구동 할 수 있다. The liquid crystal display may be driven under the following conditions in order to improve not only the response speed but also the luminance of the liquid crystal display having the liquid crystal properties as described above.
블랙 전압(Vb)을 문턱 전압의 1/2배 내지 1/15배 정도로 설정하고, 화이트 전압(Vw)을 포화 전압의 1.5배 내지 3배 정도로 설정하여 화이트 전압(Vw)과 블랙 전압(Vb)과의 차이가 4.0 V 이상이 되도록 한다. 이렇게 블랙 전압(Vb)과 화이트 전압(Vw)과의 차이를 크게 하면 휘도도 250 cd/m2 이상으로 향상된다. The black voltage Vb is set at about 1/2 to 1/15 times the threshold voltage, and the white voltage Vw is set at about 1.5 to 3 times the saturation voltage, so that the white voltage Vw and the black voltage Vb are set. Make sure that the difference with is at least 4.0 V. In this way, when the difference between the black voltage Vb and the white voltage Vw is increased, the luminance is also improved to 250 cd / m 2 or more.
이 경우에도 제1 기판 및 제2 기판간의 간격인 셀 갭이 3.5㎛ 내지 4.0㎛이고, 액정의 회전 점성도가 100 내지 135 mPa·s인 것이 바람직하다. Also in this case, it is preferable that the cell gap which is an interval between a 1st board | substrate and a 2nd board | substrate is 3.5 micrometers-4.0 micrometers, and the rotational viscosity of a liquid crystal is 100-135 mPa * s.
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예 시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to one embodiment shown in the accompanying drawings, this is merely exemplary, and it will be understood by those skilled in the art that various modifications and equivalent other embodiments are possible. Could be. Accordingly, the true scope of protection of the invention should be defined only by the appended claims.
본 발명에 따른 액정 표시 장치는 높은 구동 전압에서도 응답 속도가 지연되지 않는 물성을 가지는 액정을 사용함으로써 휘도 및 응답 특성을 개선할 수 있다는 장점이 있다.
The liquid crystal display according to the present invention has an advantage in that luminance and response characteristics can be improved by using a liquid crystal having physical properties in which the response speed is not delayed even at a high driving voltage.
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| US9487699B2 (en) | 2013-10-18 | 2016-11-08 | Samsung Display Co., Ltd. | Liquid crystal display panel and liquid crystal display apparatus having the same |
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- 2003-10-13 KR KR1020030071091A patent/KR100956349B1/en not_active IP Right Cessation
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