다중 수평 배향막을 이용한 광배향 Fringe Field Switching 모드의 동역학적 특성 향상 연구

Abstract

최근 twisted nematic(TN) 모드, patterned vertical alignment(PVA) 모드, in-plane switching(IPS) 모드, fringe field switching(FFS) 모드 등 많은 액정 모드들이 개발되어 왔다. 그 중에서도 IPS 모드는 넓은 시야각의 장점을 가지고 있어 널리 사용되고 있다. 하지만 밝은 상태를 구현함에 있어서 전극 위에 있는 액정 분자들이 전계 방향을 따라 움직이지 않기 때문에 낮은 투과도의 단점을 가지고 있다. 이러한 점을 개선하기 위하여 FFS 모드가 개발 되었다. FFS 모드는 화소 전극과 공통 전극 사이에 fringe field가 형성되어 밝은 상태에서 전극 위에 있는 액정 분자들도 전계 방향을 따라 움직임으로 높은 투과도를 나타내게 된다. 액정(liquid crystal; LC) 배향 방법에는 러빙(rubbing)방법과 실리콘 산화물(SiOX) 경사증착법, 광 중합체(photo-polymers)에 자외선을 조사하는 방법, 중합체(polymer) 표면에 이온 빔(ion-beam) 처리 방법, 마이크로 그루브 패턴(micro-groove pattern) 등의 여러 가지 방법이 있다. 그 중 러빙 방법은 디스플레이의 대량 생산을 위한 가장 유명한 방법이지만 러빙 방법의 접촉 방식은 기계적 손상 및 디스플레이의 성능을 저하시키는 정전기 등 여러 문제를 발생시킨다. 광배향 방법은 배향막에 비 접촉 공정이 가능하고, 멀티 도메인 구현이 가능하여 러빙 방법을 대체할 가능성이 있는 방법 중 하나이다. 그러나 광배향 방법은 안정성이 충분하지 않고 약한 표면 고정 에너지를 가지고 있다. 최근 광 경화성 고분자(reactive mesogen; RM)을 사용하여 그러한 광배향의 단점을 개선시키고자 하는 방법들이 제시되고 있다. 광배향막에 RM을 코팅하거나 또는 액정에 혼합 방법을 사용함으로써 한쪽 방향으로 고분자화되어 정렬된 RM의 방위각 방향으로 회전 선호도가 발생하기 때문에 광배향막의 표면 방위각 에너지가 증가하게 된다. 이 결과로 응답속도가 빨라지고 액정의 안정성 또한 향상된다. 본 논문에서는 수평 배향막 위에 광배향막을 적층 함으로써 광배향막에 대한 방위각 고정 에너지를 향상시키는 방법을 제안한다. 수평 배향막에 러빙 공정을 하지 않고 적층된 광배향막에 선형 편광 ultra-violet(UV)을 조사 함으로써 방위각 고정 에너지를 향상시켰다. 그 결과 강한 방위각 에너지로 인하여 FFS 모드에서 빠른 응답속도를 구현하였다.