KR100956149B1 - LCD with improved viewing angle and response speed - Google Patents
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Abstract
본 발명은 시야각 및 응답속도가 향상된 액정표시장치를 제공하는 것을 목적으로 하고, 특히, 상기 액정표시장치는 주변 전계에 의해 도메인을 분할시키는 액정표시장치에 관한 것으로서, 그레이(gray)를 표현하기 위한 최저 전압을 문턱 전압값보다 높은 값으로 설정하고, 전계에 의해 액정 분자가 배열되는 단계 이전에 액정 분자의 틸트 방향을 미리 유도하는 것을 특징으로 함으로써, 도메인 전영역에서의 응답속도 및 시야각 특성을 향상시킬 수 있는 장점을 가진다.
An object of the present invention is to provide a liquid crystal display device having an improved viewing angle and response speed. In particular, the liquid crystal display device relates to a liquid crystal display device that divides a domain by a surrounding electric field, and to represent gray. By setting the lowest voltage to a value higher than the threshold voltage value, and inducing the tilt direction of the liquid crystal molecules in advance before the liquid crystal molecules are arranged by the electric field, the response speed and viewing angle characteristics in the entire domain are improved. It has the advantage of being able to.
Description
도 1a, 1b는 일반적인 모노 도메인 구조의 TN 모드 액정표시장치에 대한 도면으로서, 도 1a는 평면도이고, 도 1b는 상기 도 1a의 절단선 I-I'에 따라 절단된 단면을 도시한 단면도. 1A and 1B are views of a TN mode liquid crystal display device having a general mono domain structure, and FIG. 1A is a plan view, and FIG. 1B is a cross-sectional view taken along the cutting line I-I 'of FIG. 1A.
도 2a 내지 2c는 기존의 주변 전계를 이용한 도메인 분할 구조를 가지는 액정표시장치에 도면으로서, 도 2a는 어레이 기판의 한 화소부에 대한 평면도이고, 도 2b는 컬러필터 기판의 한 화소부에 대한 평면도이며, 도 2c는 상기 도 2a, 2b의 절단선 II-II'에 따라 절단된 단면도. 2A to 2C are views of a liquid crystal display having a domain division structure using a conventional peripheral electric field. FIG. 2A is a plan view of one pixel portion of an array substrate, and FIG. 2B is a plan view of one pixel portion of a color filter substrate. 2C is a cross-sectional view taken along the line II-II ′ of FIGS. 2A and 2B.
도 3은 기존의 액정표시장치의 전압인가 특성을 나타낸 그래프에 대한 도면. 3 is a graph showing a voltage application characteristic of a conventional liquid crystal display.
도 4a, 4b는 상기 도 3의 전압인가 특성을 가지는 액정표시장치에서 임의의 시간에서의 액정의 배열 및 휘도 특성을 나타낸 시뮬레이션(simulation) 결과에 대한 도면. 4A and 4B are diagrams showing simulation results showing an arrangement and luminance characteristics of liquid crystals at an arbitrary time in the liquid crystal display having the voltage application characteristic of FIG.
도 5a, 5b는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치에 대한 도면으로서, 도 5a는 본 실시예에 따른 액정표시장치의 한 화소부에 대한 단면도이고, 도 5b는 본 실시예에 따른 액정표시장치의 전압인가 특성을 나타낸 그래프 도면. 5A and 5B illustrate a liquid crystal display according to a first embodiment of the present invention. FIG. 5A is a cross-sectional view of one pixel portion of the liquid crystal display according to the present embodiment, and FIG. 5B illustrates a liquid crystal display according to the present embodiment. Graph showing voltage application characteristics of a liquid crystal display device.
도 6a, 6b는 상기 도 5에 따른 전압인가 특성을 가지는 액정표시장치에서의 액정 배열 및 휘도 특성에 대한 시뮬레이션 결과에 대한 도면.
6A and 6B are diagrams showing simulation results of liquid crystal array and luminance characteristics in the liquid crystal display having the voltage application characteristic according to FIG. 5;
본 발명은 액정표시장치에 관한 것이며, 특히 시야각 및 응답속도가 개선된 액정표시장치에 관한 것이다. The present invention relates to a liquid crystal display device, and more particularly, to a liquid crystal display device having an improved viewing angle and response speed.
일반적으로 액정표시장치는 전계 생성 전극이 각각 형성되어 있는 두 기판을 두 전극이 형성되어 있는 면이 마주 대하도록 배치하고 두 기판 사이에 액정 물질을 주입한 다음, 두 전극에 전압을 인가하여 생성되는 전기장에 의해 액정 분자를 움직이게 함으로써, 이에 따라 달라지는 빛의 투과율에 의해 화상을 표현하는 장치이다.In general, a liquid crystal display device is formed by arranging two substrates on which electric field generating electrodes are formed so that the surfaces on which the two electrodes are formed face each other, injecting a liquid crystal material between the two substrates, and then applying a voltage to the two electrodes. By moving the liquid crystal molecules by an electric field, the device expresses an image by the transmittance of light that varies accordingly.
액정표시장치는 다양한 형태로 이루어질 수 있는데, 현재 박막트랜지스터와 박막트랜지스터에 연결된 화소 전극이 행렬 방식으로 배열된 능동 행렬 액정표시장치(Active Matrix LCD : AM-LCD)가 해상도 및 동영상 구현 능력이 우수하여 가장 주목받고 있다.A liquid crystal display device may be formed in various forms. Currently, an active matrix LCD (AM-LCD) having a thin film transistor and pixel electrodes connected to the thin film transistor in a matrix manner has excellent resolution and video performance. It is the most noticeable.
이러한 액정표시장치는 하부 기판에 화소 전극이 형성되어 있고 상부 기판에 공통 전극이 형성되어 있는 구조로, 두 전극 사이에 걸리는 기판에 수직한 방향의 전기장에 의해 액정 분자를 구동하는 방식이다. The liquid crystal display device has a structure in which a pixel electrode is formed on a lower substrate and a common electrode is formed on an upper substrate, and the liquid crystal molecules are driven by an electric field in a direction perpendicular to the substrate between the two electrodes.
이러한 액정표시장치는 전압무인가시 90 °꼬인 구조를 가지고, 전압인가시 기판에 대해서 수직으로 배열되는 TN(Twisted Nematic) 모드 및 화면을 구현하는 최소 단위로 정의되는 서브픽셀별로 일정한 액정배열 특성을 가지는 모노 도메인 구조가 주류를 이루고 있다. Such a liquid crystal display has a 90 ° twisted structure when no voltage is applied, and has a liquid crystal array characteristic that is constant for each subpixel defined as a twisted nematic (TN) mode that is arranged perpendicular to the substrate when voltage is applied and a minimum unit that implements a screen. Mono domain structure is mainstream.
도 1a, 1b는 일반적인 모노 도메인 구조의 TN 모드 액정표시장치에 대한 도면으로서, 도 1a는 평면도이고, 도 1b는 상기 도 1a의 절단선 I-I'에 따라 절단된 단면을 도시한 단면도이다. 1A and 1B are views of a TN mode liquid crystal display device having a general mono domain structure. FIG. 1A is a plan view, and FIG. 1B is a cross-sectional view taken along the cutting line II ′ of FIG. 1A.
도 1a에서는, 서로 교차되는 방향으로 게이트 배선(12) 및 데이터 배선(14)이 형성되어 있고, 게이트 배선(12) 및 데이터 배선(14)의 교차지점에는 박막트랜지스터(T)가 형성되어 있다. 상기 게이트 배선(12) 및 데이터 배선(14)이 교차되는 영역은 화소 영역(P)으로 정의되며, 박막트랜지스터(T)와 연결되는 전술한 화소 영역(P) 내에 화소 전극(16)이 형성되어 있다. In FIG. 1A, the
상기 화소 영역(P) 내 화살표는 미도시한 상부 및 하부 배향막의 러빙처리 방향을 나타낸 것으로, 화소 영역(P) 내에서 도메인(domain) 분할없이 서로 직교하는 방향으로 러빙처리되어 있는 것을 특징으로 한다. Arrows in the pixel region P indicate the rubbing process directions of the upper and lower alignment layers, which are not shown, and are rubbed in directions perpendicular to each other in the pixel region P without domain division. .
도 1b에서는, 제 1, 2 기판(10, 30)이 서로 대향되게 배치되어 있고, 제 1 기판(10)의 내부면에는 스위칭 소자인 박막트랜지스터(T)가 형성되어 있고, 박막트랜지스터(T)와 연결되는 화소 전극(16)이 형성되어 있으며, 박막트랜지스터(T) 및 화소 전극(16)을 덮는 영역에는 제 1 배향막(18)이 형성되어 있다. In FIG. 1B, the first and
상기 제 2 기판(30)의 내부면에는, 상기 박막트랜지스터(T)와 대응된 위치에 블랙매트릭스(32)가 형성되어 있고, 블랙매트릭스(32) 하부에는 컬러필터(34)가 형성되어 있으며, 컬러필터(34) 하부면에는 공통 전극(36)이 형성되어 있고, 공통 전극(36) 하부면에는 제 2 배향막(38)이 형성되어 있다. On the inner surface of the
상기 제 1, 2 배향막(18, 38) 사이에는 액정층(50)이 개재되어 있으며, 상기 도 1a에서 전술한 바와 같이 상기 제 1, 2 배향막(18, 38)은 서로 직교하는 방향으로 러빙처리되어 있다. 한 예로, 상기 액정층(50)은 전압 무인가시에는 90°꼬인 구조를 갖고, 전압 인가시에는 기판에 대해서 수직 방향으로 배열되는 TN모드 액정층에 해당되며, 도면 상의 액정층은 전압 인가상태에서의 배열 구조를 나타냈다. The
도면에서와 같이, 전압 인가시 액정 분자(52) 들은 기판면에 대해서 수직되게 배열되어 일종의 광원에 대한 셔터(shutter) 역할을 하는데, 시야각 변동에 따라 액정 분자(52)의 장축에 의해 제어되는 빛(L1)의 세기와 액정 분자(52)의 단축에 의해 제어되는 빛(L2)의 세기 차이에 의해 사용자에게는 화면 밝기가 불균일하게 느껴지기 때문에, 이러한 현상 등에 의해 협시야각을 가지는 단점이 있었다. As shown in the figure, when voltage is applied, the
이러한 단점을 개선하기 위하여 서브픽셀 단위 또는 픽셀 단위로 액정의 배열을 대칭 구조로 분할하는 멀티 도메인 구조가 제안되고 있다. In order to improve this disadvantage, a multi-domain structure for dividing the arrangement of the liquid crystal into sub-pixel units or pixel units into a symmetric structure has been proposed.
통상적으로, TN 모드 액정표시장치에서의 멀티 도메인 구조로는 액정 배향막의 러빙방향을 조절하거나, 또는 전기장 왜곡을 통해 이루어지고 있는데, 후자의 방법에 의하면 전기장 왜곡에 의해 주변 전계(side field)를 형성하여 액정의 배열을 멀티 도메인 구조로 안정화시킬 수 있는 잇점을 가지므로 최근에 가장 주목받고 있다. In general, the multi-domain structure of the TN mode liquid crystal display device is configured by adjusting the rubbing direction of the liquid crystal alignment layer or by electric field distortion. According to the latter method, a peripheral field is formed by electric field distortion. In order to stabilize the arrangement of the liquid crystal in the multi-domain structure has been the most attention in recent years.
도 2a 내지 2c는 기존의 주변 전계를 이용한 도메인 분할 구조를 가지는 액정표시장치에 도면으로서, 도 2a는 어레이 기판의 한 화소부에 대한 평면도이고, 도 2b는 컬러필터 기판의 한 화소부에 대한 평면도이며, 도 2c는 상기 도 2a, 2b의 절단선 II-II'에 따라 절단된 단면도로서, 2 도메인 구조를 일 예로 하여 도시하였으며, 상기 도 1a, 1b와 중복되는 부분에 대한 설명은 생략한다. 2A to 2C are views of a liquid crystal display having a domain division structure using a conventional peripheral electric field. FIG. 2A is a plan view of one pixel portion of an array substrate, and FIG. 2B is a plan view of one pixel portion of a color filter substrate. 2C is a cross-sectional view taken along the cutting line II-II ′ of FIGS. 2A and 2B, and illustrates a two-domain structure as an example, and a description of the overlapping portions of FIGS. 1A and 1B will be omitted.
도 2a에 따른 화소 영역(P)에는 화소 전극(66)과 절연된 상태에서 화소 전극(66)의 테두리부와 중첩된 위치에 주변 전극(62)이 형성되어 있고, 도 2b에 따른 화소 영역(P)의 중앙부(도면 상에서 가로방향으로 가로지르는 위치)에는 돌기 패턴(86)이 형성되어 있다. In the pixel region P of FIG. 2A, a
이하, 상기 도 2c를 통해 도 2a, 2b의 적층 구조에 대해서 상세히 설명하면, 제 1, 2 기판(60, 80)이 서로 대향되게 배치되어 있고, 제 1 기판(60) 내부면에는 좌, 우측에 주변 전극(62)이 위치하고, 주변 전극(62)을 덮는 위치에 절연층(64)이 형성되어 있으며, 절연층(64) 상의 중앙부에는 주변 전극(62)의 양측과 일정간격 중첩되는 화소 전극(66)이 형성되어 있고, 화소 전극(66)을 덮는 영역에는 제 1 배향막(68)이 형성되어 있다. 제 2 기판(80)의 내부면에는 블랙매트릭스(81), 컬러필터(82), 공통 전극(84)이 차례대로 형성되어 있으며, 공통 전극(84) 하부의 화소 전극(66) 중앙부와 중첩된 위치에는 돌기 패턴(86)이 형성되어 있고, 돌기 패턴(86)을 덮는 영역에는 제 2 배향막(88)이 형성되어 있다. Hereinafter, the stacking structure of FIGS. 2A and 2B will be described in detail with reference to FIG. 2C. The first and
그리고, 제 1, 2 배향막(68, 88) 사이에는 액정층(90)이 개재되어 있다. The
여기서, 상기 주변 전극(62)과 화소 전극(66) 사이 구간 그리고, 돌기 패턴(86)부에서는 액정층(90)의 배열을 왜곡시키는 전계가 발생되는데 이러한 전계 들을 주변 전계(94)로 정의한다. Here, an electric field that distorts the arrangement of the
상기 주변 전계를 형성함에 있어서, 상기 주변 전극(62)과 화소 전극(66)이 일정 간격 이격된 구조도 가능하다. In forming the peripheral electric field, a structure in which the
한편, 상기 제 1 배향막(68)의 배향 방향이 도면 상의 화살표와 같이 왼쪽에서 오른쪽 방향인 경우, 돌기패턴(86)을 기준으로 좌측을 제 1 도메인(iii a), 우측을 제 2 도메인(iii b)이라고 하면, 제 2 도메인(iii b)에 위치하는 액정 분자(92)의 경우 배향 방향과 동일 방향으로 배열되기 때문에 전계 형성시에도 액정 분자(92)의 배열에 무리가 없으나, 제 1 도메인(iii a)에 위치하는 액정 분자(92)의 경우 도메인 분할을 위해 배향 방향과 역방향으로 배열되어야 하기 때문에, 액정 분자(92)의 배열을 빠른 시간에 제어하기가 어렵다. On the other hand, when the alignment direction of the
특히, 상기 제 1, 2 배향막(68, 88)과 인접한 제 1 액정분자그룹(iv a)은 배향막에 의해 배열 방향이 결정되지만, 중앙층에 위치하는 제 2 액정분자그룹(iv b)은 인가되는 전압의 크기에 따라 배열되기 때문에 전술한 바와 같이, 배향 방향과 역방향에 위치하는 도메인에 위치하는 제 2 액정분자그룹(iv b)의 경우 다른 영역의 액정분자 들에 비해 응답속도가 느리게 되고 이에 따라 시야각 특성을 저하시키게 된다. In particular, the alignment direction of the first liquid crystal molecule groups iv a adjacent to the first and second alignment layers 68 and 88 is determined by the alignment layer, but the second liquid crystal molecule groups iv b positioned in the center layer are applied. As described above, in the case of the second liquid crystal molecule group iv b located in the domain opposite to the alignment direction, the response speed is slower than that of the other liquid crystal molecules. Therefore, the viewing angle characteristic is lowered.
이를 해결하기 위해서는 주변 전계를 크게 할 경우, 주변 전극 및 돌기 패턴의 형성 면적을 증가시켜야 하기 때문에 개구율이 감소되고, 개구율을 고려하여 주변 전계를 작게 할 경우, 주변 전계에 의한 도메인 효과의 감소로 도메인 안정성이 떨어지고 액정의 응답속도가 작아지는 문제점이 있었다. In order to solve this problem, when the peripheral electric field is increased, the area of formation of the peripheral electrode and the projection pattern must be increased, and the aperture ratio is reduced. When the peripheral electric field is reduced in consideration of the aperture ratio, the domain effect is reduced by the peripheral electric field. There was a problem that the stability is lowered and the response speed of the liquid crystal becomes smaller.
도 3은 기존의 액정표시장치의 전압인가 특성을 나타낸 그래프에 대한 도면으로서, x축은 응답시간, y축은 전압크기에 대한 것으로서, 노멀리 화이트모드(normally white mode)를 일 예로 했을 때, 그레이(gray) 표현을 위한 최저 전압은 화이트 전압(VW), 블랙 휘도를 구현하기 위한 최고 전압을 블랙 전압(VB)으로 정의할 수 있으며, 기존에는 통상적으로 화이트 전압(VW)값을 문턱 전압(Vth)보다 낮은 값으로 설계하였다. 3 is a graph illustrating voltage application characteristics of a conventional liquid crystal display device. The x-axis is a response time and the y-axis is a voltage size. When the white mode is normally used, gray ( gray) the minimum voltage for the representation is the white voltage (V W), and to define the maximum voltage for implementing the black brightness in the black voltage (V B), the original is typically white voltage (V W) value of the threshold voltage Designed to be lower than (V th ).
이하, 도 4a, 4b는 상기 도 3의 전압인가 특성을 가지는 액정표시장치에서 임의의 시간에서의 액정의 배열 및 휘도 특성을 나타낸 시뮬레이션(simulation) 결과에 대한 도면으로서, 상기 액정표시장치는 전계에 의해 도메인을 분할하는 구조의 액정표시장치에 대한 것이고, 노멀리화이트 모드를 일 예로 하여 도시하였다. 4A and 4B illustrate simulation results showing an arrangement and luminance characteristics of liquid crystals at an arbitrary time in the liquid crystal display having the voltage application characteristic of FIG. 3, wherein the liquid crystal display is applied to an electric field. The present invention relates to a liquid crystal display having a structure in which domains are divided, and is illustrated by using a normally white mode as an example.
도 4a는 블랙 전압 인가 50ms 경과후 액정의 배열 및 휘도 특성에 대해서 나타낸 것으로, 전압인가시 화소 영역에 위치하는 액정분자의 경우 세로방향쪽으로 배열되어야 완전한 블랙 휘도를 구현할 수 있지만, 도면 상에서 좌측 도메인에 위치하는 액정분자그룹(영역 a)의 경우 중간층 액정분자의 배열이 흩뜨러져 있어 완전한 블랙 휘도를 구현하지 못하고 빛샘을 발생시킴을 알 수 있다. 4A illustrates the arrangement and luminance characteristics of liquid crystals after 50 ms of application of a black voltage. In the case of liquid crystal molecules positioned in a pixel region when voltage is applied, full black luminance may be achieved in the vertical direction. In the case of the located liquid crystal molecule group (region a), the arrangement of the middle layer liquid crystal molecules is scattered, and thus, it is possible to realize that light leakage is not achieved without realizing black luminance.
도 4b는, 블랙 휘도 구현을 위한 온 타임(on time) 응답시간을 50ms 이내로 봤을 때, 응답시간 10ms(그래프 상의 60ms)에서의 투과율 특성을 살펴보면, 특정 영역(영역 c)에서 빛샘 현상이 심하게 나타남을 알 수 있고, 이에 따라 블랙 휘도 특성이 좋지 않았다.(27.42 %)FIG. 4B shows the light leakage phenomenon in a specific area (area c) when the on-time response time for implementing black luminance is within 50 ms and the transmittance characteristic at 10 ms (60 ms on the graph) is shown. As a result, the black luminance characteristic was not good (27.42%).
이와 같이, 기존의 전계에 의해 도메인을 분할하는 구조에 적용되는 전압인가 방식에 의하면, 특정 영역(배향 방향과 역방향의 전계에 의해 배열되어야 하는 액정분자그룹 영역)에서 빛샘 현상이 심하게 일어나기 때문에 응답속도 및 시야각 특성이 저하되는 문제점이 있었다.
As described above, according to the voltage application method applied to the structure of dividing the domain by the electric field, the light leakage phenomenon occurs severely in the specific region (the liquid crystal molecular group region to be arranged by the electric field in the opposite direction to the alignment direction). And there was a problem that the viewing angle characteristic is lowered.
전술한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에서는 시야각 및 응답속도가 향상된 액정표시장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 특히, 상기 액정표시장치는 주변 전계에 의해 도메인을 분할시키는 액정표시장치에 해당되는 것으로, 본 발명에서는 그레이(gray)를 표현하기 위한 최저 전압을 문턱 전압값보다 높은 값으로 설정하고, 전계에 의해 액정 분자가 배열되는 단계 이전에 액정 분자의 틸트 방향을 미리 유도하여 도메인 전영역에서의 응답속도 및 시야각 특성을 향상시키고자 한다.
In order to solve the above problems, an object of the present invention is to provide a liquid crystal display device having an improved viewing angle and response speed. In particular, the liquid crystal display device corresponds to a liquid crystal display device that divides a domain by a surrounding electric field. In the present invention, the lowest voltage for expressing gray is set to a value higher than a threshold voltage value, Before the liquid crystal molecules are aligned, the tilt direction of the liquid crystal molecules is induced in advance to improve response speed and viewing angle characteristics in the entire domain.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 제 1 특징에서는 액정 분자의 배열 방향을 왜곡시키는 주변 전계에 의해 도메인을 분할하는 방식의 액정표시장치에 있어서, 서로 대향되게 배치된 제 1, 2 기판과; 상기 제 1, 2 기판의 내부면에 각각 형성된 제 1, 2 투명 전극과; 상기 제 1, 2 투명 전극 내부면에 각각 형성된 제 1, 2 배향막과; 상기 제 1, 2 배향막 사이에 개재된 액정층과; 상기 제 1 기판 상에 상기 제 1 투명전극 하부로 절연막을 개재하여 상기 제 1 투명전극의 끝단 각각과 중첩하며 형성된 제 1 및 제 2 주변 전극과; 상기 제 2 기판의 상기 제 2 투명전극 하부로 상기 제 1 투명전극의 중앙부에 대응하여 돌기 형상으로 형성된 전계왜곡 패턴을 포함하며, 상기 액정층이 전계에 의해 배열되는 방향으로 틸트(tilt)를 형성하도록 하며, 화이트 또는 블랙을 표시하는 최저 전압의 크기는 문턱 전압(threshold voltage)보다 큰 값을 가지는 것을 특징으로 하는 액정표시장치를 제공한다. In order to achieve the above object, a first aspect of the present invention provides a liquid crystal display device in which a domain is divided by a peripheral electric field that distorts an arrangement direction of liquid crystal molecules, the liquid crystal display device comprising: first and second substrates disposed to face each other; First and second transparent electrodes formed on inner surfaces of the first and second substrates, respectively; First and second alignment layers formed on inner surfaces of the first and second transparent electrodes, respectively; A liquid crystal layer interposed between the first and second alignment layers; First and second peripheral electrodes formed on the first substrate to overlap each end of the first transparent electrode with an insulating layer beneath the first transparent electrode; An electric field distortion pattern formed in the shape of a protrusion corresponding to a central portion of the first transparent electrode below the second transparent electrode of the second substrate, and forming a tilt in a direction in which the liquid crystal layer is arranged by an electric field The liquid crystal display device is characterized in that the magnitude of the lowest voltage indicating white or black has a value larger than a threshold voltage.
상기 제 1 기판 상부에, 화면을 구현하는 최소 단위인 화소 영역별로 형성되며, 상기 제 1 투명 전극과 연결되는 박막트랜지스터를 추가로 포함하고, 상기 제 2 기판과 제 2 투명 전극 사이에는 컬러필터가 추가로 형성된 것을 특징으로 한다. A thin film transistor is formed on each of the pixel regions that are the smallest units for implementing the screen on the first substrate and is connected to the first transparent electrode. A color filter is disposed between the second substrate and the second transparent electrode. It is characterized in that it is further formed.
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본 발명의 제 2 특징에서는, 서로 대향되게 배치된 제 1, 2 기판과; 상기 제 1, 2 기판의 내부면에 각각 형성된 제 1, 2 투명 전극과; 상기 제 1, 2 투명 전극 내부면에 각각 형성된 제 1, 2 배향막과; 상기 제 1, 2 배향막 사이에 개재된 액정층과; 상기 제 1 기판 상에 상기 제 1 투명전극 하부로 절연막을 개재하여 상기 제 1 투명전극의 끝단 각각과 중첩하며 형성된 제 1 및 제 2 주변 전극과; 상기 제 2 기판의 상기 제 2 투명전극 하부로 상기 제 1 투명전극의 중앙부에 대응하여 돌기 형상으로 형성된 전계왜곡 패턴을 포함하며 액정 분자의 배열 방향을 왜곡시키는 주변 전계에 의해 도메인을 분할하는 방식을 가지는 액정표시장치의 구동 방법에 있어서, 전계 형성 방향으로 액정 분자를 일정 방향 틸트(tilt)시킬 수 있는 전압 크기를 가지며, 그레이(gray)를 표현하는 최소 전압인 제 1 전압을 인가하는 단계와; 상기 액정 분자의 전계에 의한 초기 배열을 유도하는 전압인 문턱 전압을 인가하는 단계와; 상기 그레이를 표현하는 최고 전압인 제 2 전압을 인가하여, 블랙 화면 또는 화이트 화면을 구현하는 단계를 포함하며, 상기 제 1 전압은 문턱 전압보다 큰 값을 가지는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 구동 방법을 제공한다. According to a second aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device comprising: first and second substrates disposed to face each other; First and second transparent electrodes formed on inner surfaces of the first and second substrates, respectively; First and second alignment layers formed on inner surfaces of the first and second transparent electrodes, respectively; A liquid crystal layer interposed between the first and second alignment layers; First and second peripheral electrodes formed on the first substrate to overlap each end of the first transparent electrode with an insulating layer beneath the first transparent electrode; A method of dividing a domain by a peripheral electric field including an electric field distortion pattern formed in a protrusion shape corresponding to a central portion of the first transparent electrode under the second transparent electrode of the second substrate and distorting the arrangement direction of liquid crystal molecules; A method of driving a liquid crystal display device, comprising: applying a first voltage having a voltage magnitude capable of tilting liquid crystal molecules in a direction of forming an electric field in a predetermined direction, the first voltage representing a gray; Applying a threshold voltage which is a voltage for inducing an initial arrangement by an electric field of the liquid crystal molecules; And implementing a black screen or a white screen by applying a second voltage, which is the highest voltage representing the gray, wherein the first voltage has a value greater than a threshold voltage. To provide.
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이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예 들을 도면을 참조하여 상세히 설명한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
-- 제 1 실시예 --First Embodiment
도 5a, 5b는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치에 대한 도면으로서, 도 5a는 본 실시예에 따른 액정표시장치의 한 화소부에 대한 단면도이고, 도 5b는 본 실시예에 따른 액정표시장치의 전압인가 특성을 나타낸 그래프 도면이다. 5A and 5B illustrate a liquid crystal display according to a first embodiment of the present invention. FIG. 5A is a cross-sectional view of one pixel portion of the liquid crystal display according to the present embodiment, and FIG. 5B illustrates a liquid crystal display according to the present embodiment. It is a graph which shows the voltage application characteristic of a liquid crystal display device.
도 5a에서는, 서로 대향되게 제 1, 2 기판(110, 130)이 배치되어 있고, 제 1 기판(110)의 내부면의 좌, 우측에는 제 1 전계왜곡 패턴(112)이 각각 형성되어 있고, 제 1 전계왜곡 패턴(112)을 덮는 영역에는 절연층(114)이 형성되어 있으며, 절연층(114) 상부에는 제 1 전계왜곡 패턴(112)과 양측이 중첩되는 위치에 제 1 투명 전극(116)이 형성되어 있고, 제 1 투명 전극(116)을 덮는 위치에는 제 1 배향막(118)이 형성되어 있다. In FIG. 5A, the first and
제 2 기판(130) 내부면에는 블랙매트릭스(131), 컬러필터(132), 제 2 투명 전극(134)이 차례대로 형성되어 있으며, 제 2 투명 전극(134) 하부에서 제 1 투명 전극(116)의 중앙부와 중첩된 위치에는 제 2 전계왜곡 패턴(136)이 형성되어 있고, 제 2 전계왜곡 패턴(136)을 덮는 위치에는 제 2 배향막(138)이 형성되어 있고, 상기 제 1, 2 배향막(118, 138) 사이에는 액정층(150)이 개재되어 있다. The
상기 액정층(150) 내에 위치하는 액정 분자(152)들은 제 1 전계왜곡 패턴(112)과 화소 전극(116) 사이 그리고, 제 2 전계왜곡 패턴(136) 형성부에서 발생되는 주변 전계(154)에 의해, 서로 다른 방향으로 배열되는 2 도메인 구조를 가지고 있다. The
전술한 블랙매트릭스(131)는 제 1, 2 전계왜곡 패턴(112, 136)과 중첩되는 위치에 형성되며, 경우에 따라서는 생략가능하다. The
상기 액정층(150)은 제 1, 2 배향막(118, 138)과 인접한 제 1 액정분자그룹(I a)과, 제 1 액정분자그룹(I a) 사이 구간에 위치하는 제 2 액정분자그룹(I b)으로 이루어지며, 특히 제 2 액정분자그룹(I b)은 전계가 형성되기 전, 전계 형성 방향으로 틸트되어 있는 것을 특징으로 하며, 상기 제 2 액정분자그룹(I b)을 틸트시키는 구체적인 구동 방법에 대해서는 하기 도면을 참조하여 설명한다. The
한편, 상기 제 1 전계왜곡 패턴(112)과 제 1 투명 전극(116)은 서로 일정간격 이격된 상태에서 주변 전계를 형성할 수도 있다. On the other hand, the first
도 5b에서는 노멀리 화이트모드를 일 예로 하였을 경우, 그레이를 표현하기 위한 최저 전압인 화이트 전압(VW')이 문턱 전압(Vth)보다 높은 값을 갖는 것을 특징으로 하고, 최고 전압인 블랙 전압(VB')은 기존의 동일 모드에서의 블랙 전압과 동 일한 값을 적용할 수 있다. In FIG. 5B, when the normally white mode is taken as an example, the white voltage V W ′ , which is the lowest voltage for expressing gray, has a higher value than the threshold voltage V th , and the black voltage that is the highest voltage. (V B ' ) can apply the same value as the black voltage in the same mode.
기존의 전계에 의해 도메인을 분할하는 구조의 액정표시장치에서는 모노도메인 구조와 구별없이 그레이를 표현하기 위한 최저 전압을 문턱 전압보다 낮은 값을 설정함에 따라, 특정 영역에서 빛샘 현상이 발생하는 등 응답 속도 및 시야각 특성이 저하되는 문제점이 있었다. 그러나, 본 발명에서는 전계가 형성되기 전에 도메인별 틸트 방향에 따라 액정의 배열 방향을 유도할 수 있도록 문턱 전압보다 높은 값으로 전술한 최저 전압값을 설정함에 따라 도메인 전 영역에서 블랙 휘도 특성을 향상시킬 수 있고 응답 속도 및 시야각 특성을 향상시킬 수 있다.
In the liquid crystal display having a structure in which a domain is divided by an electric field, a response voltage is generated such that light leakage occurs in a specific region by setting a minimum voltage lower than a threshold voltage to express gray regardless of a monodomain structure. And there was a problem that the viewing angle characteristic is lowered. However, in the present invention, the above-described minimum voltage value is set to a value higher than the threshold voltage so as to induce the alignment direction of the liquid crystal according to the tilt direction for each domain before the electric field is formed, thereby improving the black luminance characteristic in the entire domain. Can improve response speed and viewing angle characteristics.
도 6a, 6b는 상기 도 5에 따른 전압인가 특성을 가지는 액정표시장치에서의 액정 배열 및 휘도 특성에 대한 시뮬레이션 결과에 대한 도면이다. 6A and 6B are diagrams showing simulation results of liquid crystal array and luminance characteristics in the liquid crystal display having the voltage application characteristic according to FIG. 5.
도 6a의 영역 A는 , 상기 도 4a의 영역 a와 동일한 모드 조건 영역에 대한 것으로서, 기존에는 이 영역에서 액정 분자의 배열의 흩뜨러짐으로 빛샘 현상 들이 발견되었으나, 본 실시예에서는 영역 A의 액정분자도 비교적 정상적으로 배열되어 영역 B에서와 같이 빛샘 현상이 많이 감소됨을 알 수 있다. 더욱이, 영역 B에서 나타나는 빛샘 현상은 상부 기판의 전계왜곡 패턴에 의해 차단가능하다. The region A of FIG. 6A is for the same mode condition region as that of the region a of FIG. 4A. In the past, light leakage phenomena were found due to scattering of the arrangement of liquid crystal molecules in this region. Also, it can be seen that the light leakage phenomenon is much reduced as in the region B because it is arranged relatively normally. Moreover, the light leakage phenomenon appearing in the region B can be blocked by the field distortion pattern of the upper substrate.
도 6b는 상기 도 4b와 동일한 조건의 온 타임 응답시간 10ms 경과후(그래프 상에서 60ms) 투과율 특성을 살펴본 것으로 기존에 비해 특정 영역(영역 D)에서의 빛샘 현상(영역 C)도 현저히 감소되고, 블랙 휘도 특성도 개선(27.42 % -> 26.09 %)되었음을 알 수 있다. FIG. 6B illustrates the transmittance characteristic after 10ms of on-time response time (60ms on the graph) under the same condition as that of FIG. 4B. The light leakage phenomenon (region C) in a specific region (region D) is also significantly reduced compared to the conventional art. It can be seen that the luminance characteristic is also improved (27.42%-> 26.09%).
그러나, 본 발명은 상기 실시예 들로 한정되지 않고, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.
However, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
이와 같이, 본 발명에 따른 주변 전계에 의해 도메인을 분할하는 방식의 액정표시장치에 의하면, 그레이를 표현하기 위한 최저 전압의 크기를 문턱 전압보다 큰 값으로 설정함에 따라, 주변 전계의 크기를 작더라도 이미 도메인별 틸트 방향으로 액정이 틸트된 상태에서 전계를 형성하기 때문에 도메인 전영역에서 액정의 배열을 빠르게 유도할 수 있기 때문에 시야각 및 응답속도를 향상시킬 수 있다. As described above, according to the liquid crystal display device in which the domain is divided by the peripheral electric field according to the present invention, the size of the minimum voltage for expressing gray is set to a value larger than the threshold voltage, so that the size of the peripheral electric field is small. Since the electric field is already formed in the tilted direction in each domain tilt direction, it is possible to quickly induce the arrangement of the liquid crystal in all domains, thereby improving the viewing angle and response speed.
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