[논문]수평배향된 액정셀에서의 스페이서 주변 액정 배향 연구

정연학; 김성운; 이종문; 이승희

doi:10.4313/jkem.2002.15.10.902

문제 정의

본 논문에서는 FFS 및 IPS모드와 같이 액정이 초기에 수평배열 상태를 가지는 LCD에서 액정의 특정한 물성치에 의존하는 스페이서 주변의 액정 배열을 편광현미경을 이용하여 연구하였고 편광현미경에서 관찰된 액정 Texture를 통해 스페이서 주변의 배향 모델링을 제시하였다. 또한 액정의 물성치에 의존하는 스페이서 주변 빛샘의 강도등을 연구하였다.
본 연구를 통해 스페이서 주변의 빛샘과 액정 물성과의 상호관계를 연구하였다. 스페이서 주변의 액정 배열의 분석 결과, 액정배열이 액정의 물성 특성 중 탄성상수의 비율 K₃₃/K₁₁에 강하게 의존한다는 것을 알았다.
지금까지의 분석결과를 토대로 액정의 물성치와 스페이서 주변의 액정 방향자와 어떤 관계가 있는지를 모델링을 통해 규명하고자 한다. 우선적으로 액정의 변형력 및 배열에 가장 직접적으로 영향을 미칠 것으로 예상되는 탄성계수를 비교해 보았다.

가설 설정

(1) 액정의 물성치중에 탄성상수의 비율(K₃₃/K₁₁)이 스페이서 주변의 액정의 배열에 지배적인 영향을 미친다.

제안 방법

제시하였다. 또한 액정의 물성치에 의존하는 스페이서 주변 빛샘의 강도등을 연구하였다.
액정 분자 배열 해석에는 사진의 결과에서 보여주는 바와 같이 교차된 편광판 사이에서 셀을 회전시키면서 관찰한 dark선의 변화를 위치별 및 유전율 이방성이 다른 두 종류 액정에 대해 분석하였다. 마지막으로 이러한 결과로 액정의 배열 상태를 모델링하였고 액정의 물성값에 어떻게 의존하는지를 분석하였다.
본 실험에서 액정 셀 제작을 위해 두장의 투명한 유리기판위에 수평배향제를 코팅하고 프리틸트각이 2° 정도 되도록 러빙을 하였다. 직경이 4.
분석 방법으로는 편광현미경을 이용하였으며, 편광판과 검광판이 서로 교차되어 있고 시계방향과 반 시계방향으로 교차된 편광판들을 회전시키면서 액정 셀 내부에서의 스페이서 주변의 disclination (또는 dark) 선의 변화를 상온에서 관찰하여 스페이서 주변의 액정 배향을 모델링하였고, 이에 근거하여 스페이서 주변의 액정 배향과 액정의 물성과의 상관관계를 분석하였다.
액정 분자의 배열은 두 힘의 경쟁에 의해 결정된다고 볼 수 있다. 액정 분자 배열 해석에는 사진의 결과에서 보여주는 바와 같이 교차된 편광판 사이에서 셀을 회전시키면서 관찰한 dark선의 변화를 위치별 및 유전율 이방성이 다른 두 종류 액정에 대해 분석하였다. 마지막으로 이러한 결과로 액정의 배열 상태를 모델링하였고 액정의 물성값에 어떻게 의존하는지를 분석하였다.
모델링을 통해 규명하고자 한다. 우선적으로 액정의 변형력 및 배열에 가장 직접적으로 영향을 미칠 것으로 예상되는 탄성계수를 비교해 보았다. 표1에 액정의 물성치 비교에도 나타나 있지만 여러 가지 양의 액정 및 음의 액정들의 물성치를 비교해 본 결과 양의 액정의 경우가 음의 액정에 비해 탄성 상수들의 합이 현저히 적다.

대상 데이터

0 ㎛인 스페이서를 산포한 후 두 장을 서로 러빙방향이 반대가 되도록 합착하였다. 사용된 스페이서는 NATOCO사의 KSEB Type의 고착형으로 스페이서 표면에 액정이 수직하게 배열되는 것을 특징으로 하는 타입이다. 상온에서 액정을 주입하였고, 주입 후에 액정셀을 액정의 clearing 온도 이상에서 수분 방치한 후 상온으로 냉각시켰다.
상온에서 액정을 주입하였고, 주입 후에 액정셀을 액정의 clearing 온도 이상에서 수분 방치한 후 상온으로 냉각시켰다. 액정으로는 유전율 이방성이 양(양의 액정) 또는 음(음의 액정)인 두 액정을 사용하였고 각각의 물성치는 표 1에 나타나 있다. 여기서 K₁₁, K₂₂, K₃₃ 는 각각 액정의 splay, twist, bend 탄성 상수를 나타내고 ε∥, ε⊥는 각각 액정의 장축방향 및 단축방향의 유전율값을 나타내고 Δε는 장축방향의 유전율값에 단축방향의 유전율 값을 뺀 유전율 이방성 값을 나타낸다.

성능/효과

(2) 탄성상수의 비율(K₃₃/K₁₁)을 조절하여 스페이서 주변 빛샘 제어가 가능할 것으로 보인다.
(3) 양의 유전율 이방성을 가지는 액정이 음의 유전율 이방성을 가지는 액정에 비해 스페이서 주변 빛샘이 적어 명암대비율에 유리하다는 것을 알 수 있다.
(4) 탄성상수의 합이 작은 액정이 스페이서 주변에서 러빙에 의한 초기배열 상태로의 복귀에 용이하며 따라서 빛샘영역도 줄어듬을 알 수 있다.
(6) 양의 유전율 이방성을 가지는 액정은 러빙방향과 90°의 각도를 이루는 방향에서는 bend 변형을, 러빙방향과 평행에 가까울수록 splay 변형을 유지하려 한다.
(7) 음의 유전율 이방성을 가지는 액정은 러빙방향과 평행을 이루는 방향에서 bend 변형을, 각도가 커져 탄성변형이 커질수록 splay형태를 좀 더 유지하려 한다.
상호관계를 연구하였다. 스페이서 주변의 액정 배열의 분석 결과, 액정배열이 액정의 물성 특성 중 탄성상수의 비율 K₃₃/K₁₁에 강하게 의존한다는 것을 알았다. 편광판과 동일축이 되는 영역에서 액정의 배열이 splay 변형에 가까울수록 가느다란 dark 선이, bend 변형에 가까울수록 굵은 dark 선이 생기며, 탄성상수의 비율 K₃₃/K₁₁ 값이 클수록 변형력이 큰 영역에서 bend 변형을, 변형정도가 작은 영역에서는 splay 변형을 유지하려는 성질이 있다.
표1에 액정의 물성치 비교에도 나타나 있지만 여러 가지 양의 액정 및 음의 액정들의 물성치를 비교해 본 결과 양의 액정의 경우가 음의 액정에 비해 탄성 상수들의 합이 현저히 적다. 아울러 K₃₃/W₁₁비의 값을 비교 시 양의 액정의 경우는 그 수치가 1.45 근방 또는 그 이상의 값을 가지며, 음의 액정들은 그 수치가 1.12 근처로 양의 액정의 값에 비해 작음을 알 수 있었다. 이러한 사실은 스페이서 주변의 액정 변형이 서로 다를 수 있다는 것을 암시하는데 즉, 양의 액정들은 음의 액정들에 비하여 액정/액정 상호 분자력이 약해 스페이서나 기판 표면의 배향력에 의해 분자들의 배열이 결정된다고 볼 수 있고 K₃₃ 값이 K₁₁ 값보다 크기 때문에 액정 분자들의 변형이 bend 보다는 splay 형태가 쉽다고 볼 수 있다.
즉, 스페이서 표면의 액정 배향과 셀 내의 액정배향이 거의 수직인 영역 ①, 임의의 각도를 갖는 영역 ②, 서로 평행한 영역 ③으로 나타낼 수 있고, 서로간의 배향력에 의하여 액정의 변형정도는 ①>②>③ 으로 영역 ①에서 가장 클 것으로 예상할 수 있다. 따라서 스페이서 주변의 액정의 모델링을 위해서는 액정의 변형정도가 가장 클 것으로 예상되어지는 영역 ①에서의 액정의 배열을 우선적으로 모델링을 할 필요가 있다.
또한 탄성상수의 비율 K₃₃/K₁₁ 값이 상대적으로 작을수록 반대의 현상을 보여주었다. 즉, 탄성상수의 비율 K₃₃/K₁₁ 값에 따른 스페이서 주변의 액정 배열 형태가 두 종류가 가능하다는 것을 보여주었다. 현존하는 대부분의 액정 중 유전율 이방성이 양인 경우가 음인 경우보다 K₃₃/K₁₁ 값이 커 양인 경우에서는 러빙방향과 수직방향, 음인 경우에서는 러빙방향과 수평방향에서 굵은 dark선이 존재한다.
편광현미경을 통한 스페이서 주변에서 관찰된 texture 결과인 그림 1 및 그림 2의 결과를 종합하면, 양의 액정 및 음의 액정을 사용한 셀에서는 반대의 현상이 나타났는데, 즉 초기 액정 광축과 편광판 투과축이 이루는 각이 0°의 경우 양의 액정을 사용한 셀에서는 러빙방향과 수직인 방향에서 굵은 dark 선이 형성되고 음의 액정을 적용한 셀에서는 러빙 방향에서 굵은 dark 선이 형성되었다. 또한, 양의 액정 적용셀에서의 dark 선은 교차된 편광축의 회전방향과 동일한 방향에서 발생하나, 음의 액정 적용셀에서는 회전방향과 반대방향에서 dark 선의 생성등을 들 수 있다.

후속연구

현존하는 대부분의 액정 중 유전율 이방성이 양인 경우가 음인 경우보다 K₃₃/K₁₁ 값이 커 양인 경우에서는 러빙방향과 수직방향, 음인 경우에서는 러빙방향과 수평방향에서 굵은 dark선이 존재한다. 향후 스페이서 표면에서 액정이 수직이 아닌 수평하게 배열이 되는 타입의 경우 등은 앞으로 좀 더 분석해야할 과제이다.

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증

수평배향된 액정셀에서의 스페이서 주변 액정 배향 연구
Study on the Alignment of the LC near Spacer in a Homogeneously Aligned LC Cell 원문보기

Abstract ▼ AI-Helper

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

가설 설정

제안 방법

대상 데이터

성능/효과

후속연구

참고문헌 (2)

이 논문을 인용한 문헌

저자의 다른 논문 :

관련 콘텐츠

원문 보기

원문 URL 링크

오픈액세스(OA) 유형

연관된 기능

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

연합인증

수평배향된 액정셀에서의 스페이서 주변 액정 배향 연구 Study on the Alignment of the LC near Spacer in a Homogeneously Aligned LC Cell 원문보기

Abstract ▼ AI-Helper

주제어

AI 본문요약 엑셀 다운로드 AI-Helper

문제 정의

가설 설정

제안 방법

대상 데이터

성능/효과

후속연구

참고문헌 (2)

이 논문을 인용한 문헌

저자의 다른 논문 :

이종문 (75) 이승희 (58)

관련 콘텐츠

원문 보기

원문 URL 링크

오픈액세스(OA) 유형

연관된 기능

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

수평배향된 액정셀에서의 스페이서 주변 액정 배향 연구
Study on the Alignment of the LC near Spacer in a Homogeneously Aligned LC Cell 원문보기

AI 본문요약
AI-Helper