수평배향모드에서 유전율 이방성이 음인 액정의 투과율과 응답특성 연구 및 그의 시뮬레이션 검증

Abstract

일반적으로 수평배향모드는 유전율이방성이 양인 액정을 사용하고, 수직배향모드는 유전율 이방성이 음인 액정을 사용하는데, 유전율이방성이 양인 액정을 사용하는 수평배향모드는 유전율 이방성이 음인 액정을 사용하는 수직배향모드와 비교하여 명암비와 투과율이 낮은 문제를 가지고 있다. 본 연구에서는 현재 유전율이방성이 양인 액정을 사용하는 수평배향모드에 유전율 이방성이 음인 액정을 사용하여 테스트 셀 평가를 하였으며, 그 결과 유전율 이방성이 양인액정을 사용한 수평배향모드와 비교하여 29.3%의 명암비의 향상과 12.5%의 투과율 향상되는 결과를 얻었다. 반면에 28.9%의 응답속도가 느려지는 문제가 있었다. 응답속도의 개선을 위해 투과율 및 응답속도에서 좋은 특성을 보인 수직배향모드에 쓰이는 유전율 이방성이 음인을 적용하여 시뮬레이션을 진행하였으며, 그 결과 투과율이 3.3% 향상됨과 동시에 응답속도가 8.5% 빨라지는 결과를 확인하였다. 다만 문턱전압이 커짐에 의하여 소비전력 측면에서는 불리하지만, 구동적인 방법을 통해 해결할 수 있을 것이라 생각된다. 시뮬레이션은 액정 광학 시뮬레이터인 테크위즈를 이용하였으며, 테스트 셀의 측정결과와 시뮬레이션 결과의 정합성을 맞추기 위해 기존에 고려되지 않았던 질서매개변수와 변전효과에 대한 효과를 검증하였다. 정합성 검증 결과, 질서매개변수에 대한 효과는 없었으며, 반면에 변전효과에 대한 효과는 시뮬레이션에서 큰 영향이 있는 것을 확인하였다. 또한 액정의 배향모드별로 영향성이 큰 변전상수를 확인하기 위한 시뮬레이션을 진행하였으며, 수직배향모드에서는 액정의 굽힘에 의한 탄성계수의 변전효과상수가, 수평배향모드에서는 액정의 퍼짐에 대한 탄성계수의 변전효과 상수가 주요인자임을 확인하였다. 변전효과를 적용한 시뮬레이션 결과는 일반적으로 변전효과를 적용하지 않은 시뮬레이션 결과와 비교하여 실제 측정치와의 전압-투과율 커브의 기울기가 거의 일치하게 되는 것을 확인하였다. 결과적으로, 본 연구를 통해 액정배향 모드별로 다르게 쓰던 액정을 동일한 유전율 이방서이 음인 액정으로 일원화 할 수 있음을 확인하였고 이는 실제 양산에서 액정공정관리의 효율화를 가져올 수 있을 것이라 기대한다. 또한 액정의 변경 시 실제 패널에 적용하여 특성을 확인하지 않고서도 액정 광학시뮬레이션을 통해 기존 대비 변전효과를 적용하여 보다 더 정확한 결과를 도출 할 수 있다는 것을 알 수 있었다.