[논문]대전입자를 이용한 고성능 Guest-Host 액정 디스플레이 모드

문병준; 윤성호; 이기동

doi:10.6109/jkiice.2012.16.7.1512

대전입자를 이용한 고성능 Guest-Host 액정 디스플레이 모드
High performance guest-host liquid crystal display mode using the charged particles 원문보기

한국정보통신학회논문지 = Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering, v.16 no.7, 2012년, pp.1512 - 1517

문병준 (동아대학교) , 윤성호 (동아대학교) , 이기동 (동아대학교)

초록
AI-Helper

본 논문에서는 Guest-Host 디스플레이의 문제점인 낮은 명암대비비를 해결하기 위해서 음전하로 대전 된 흑색입자를 이용한 고성능 하이브리드 Guest-Host 디스플레이를 제안하였다. 우리는 패턴 된 전극구조의 설계로 전압에 따른 입자의 스위칭을 고려하였으며, 염료 및 입자의 혼합비를 최적화하여 전기광학특성을 향상 시켰다. 따라서 기존 Heilmeier Guest-Host 디스플레이에 비교하여 dark 특성을 80%이상 향상시켰으며, 명암대비비를 비교분석함으로써 제안 된 모드의 성능 우수성을 검증하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

In this paper, we proposed the novel hybrid guest-host liquid crystal display using the negative charged black particles in order to improve the low contrast ratio. We designed patterned electrode in order to switch the charged particle to the opposite electrode and improved the electro-optical characteristics by optimize the mixture of guest materials. In Comparison with the Heilmeier Guest-Host mode, proposed hybrid guest-host structure showed 80% reduction of transmittance in dark state, and the performance was examined by comparing contrast ratio.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

제안 된 하이브리드 G-H 셀은 기존의 Heilmeier G-H 셀에 비하여 약 80%이상 빛 샘 현상이 감소하였다. 따라서 명암대비비가 약 3배가량 증가함으로써 고성능 G-H 디스플레이 모드 구현을 가능케 하였다.
본 논문에서는 G-H 액정 디스플레이 모드의 문제점인 낮은 명암대비비를 해결하고자 음전하로 대전 된 흑색입자를 액정 셀 내에 염료와 함께 혼합하여 dark상태를 개선함으로써, 우수한 명암대비비를 갖는 고성능 하이브리드 G-H 액정 디스플레이 모드를 제안하고자 한다.

제안 방법

우선 상, 하부 ITO 유리기판에 수평 배향막(7492K)을 도포하고, polyimidization을 위한 베이킹(200℃) 과정을 거친다. 240도 꼬인 액정 셀 제작을 위하여 러빙 공정을 거치고, 셀 내 양의 액정(ML-7037, Merck)과 카이럴 도펀트 (S811, Merck)를 혼합하여 염료 및 입자와 함께 주입한다. 액정의 꼬임각을 높이는 것은 염료의 밀도를 증가시켜서 빛의 흡수율을 개선하고 우수한 dark 상태를 구현하기 위함이다.
하판 전극의 경우 리소그라피(lithography) 공정을 통하여 패턴 된 전극구조를 적용함으로써 셀 내 존재하는 흑색입자의 스위칭을 통한 디스플레이 구현을 고려하였다. 따라서, 하판전극의 폭과 전극사이 간격을 각각 20㎛와 60㎛로 적용하였다.
본 논문에서는 음전하로 대전 된 흑색입자를 액정 셀 내 염료와 혼합하였다. 편광 된 빛은 염료의 장축으로 흡수되고, 상측 ITO 유리기판에 위치한 흑색입자를 통하여 재 차단됨으로써 기존 Heilmeier G-H 디스플레이에 비교하여 약 80%이상 빛 샘 현상이 제거되었음을 확인하였다.
본 논문에서는 패턴 된 전극구조를 가지는 셀 내에 음전하로 대전된 입자(C₆₀)를 이용하여 디스플레이를 구현하였다. 특히 Dielectrophoretic force에 의한 입자의 동적특성이 이방성 매질에서 우수한 결과가 나온다는 것을 확인하였고[8], 액정/입자 혼합물은 8wt%를 가질 때, 동적특성이 최적화되는 것을 확인하였다.
제작 된 Heilmeier G-H 모드와 입자형 전자종이 특성을 결합한 하이브리드 G-H 디스플레이 셀을 제작함으로써 우수한 dark특성을 가지는 고성능 디스플레이 구현을 가능케 하였다. 입자와 염료를 각각 8w%, 2w%의 비율로 제조하였으며, 혼합물을 셀 내에 주입시켜 그림 6에서와 같은 투과특성을 확인하였다.
제안 된 하이브리드 G-H 디스플레이의 전기광학특성을 비교 확인하기 위해서 그림1(a)의 동일한 셀 구조를 바탕으로 Heilmeier G-H 모드 디스플레이 셀과 수직 스위칭 입자형 전자종이 셀을 제작하였다.
제안된 고성능 G-H 디스플레이 모드는 Heilmeier G-H 디스플레이 모드와 입자형 전자종이 디스플레이 모드의 특성을 가지는 하이브리드 형태를 띄고 있으며, 액정 셀 내 혼합 된 염료/흑색입자를 이용하여 투과 된 빛을 흡수함으로써 우수한 dark 특성 및 높은 명암대비비 구현이 가능하다.
제작 된 Heilmeier G-H 모드와 입자형 전자종이 특성을 결합한 하이브리드 G-H 디스플레이 셀을 제작함으로써 우수한 dark특성을 가지는 고성능 디스플레이 구현을 가능케 하였다. 입자와 염료를 각각 8w%, 2w%의 비율로 제조하였으며, 혼합물을 셀 내에 주입시켜 그림 6에서와 같은 투과특성을 확인하였다.
제작 된 셀의 전기광학특성을 비교하기 위해서 셀 구동에 따른 투과율을 측정하였다. 아래 그림 7은 bright 상태와 dark 상태에서의 측정 된 투과율을 정규화 과정을 거친 수치이다.
표 1은 측정 된 투과율 수치를 바탕으로 명암대비비를 비교하였다. 제안 된 하이브리드 G-H 셀은 기존의 Heilmeier G-H 셀에 비하여 약 80%이상 빛 샘 현상이 감소하였다.

성능/효과

편광 된 빛은 염료의 장축으로 흡수되고, 상측 ITO 유리기판에 위치한 흑색입자를 통하여 재 차단됨으로써 기존 Heilmeier G-H 디스플레이에 비교하여 약 80%이상 빛 샘 현상이 제거되었음을 확인하였다. 또한 명암대비비의 비교분석으로 제안 된 고성능 하이브리드 G-H 디스플레이 모드의 성능 우수성을 검증하였다.
기존의 Heilmeier G-H 셀의 경우 이색성 염료의 흡수율에 대한 한계로 인하여 dark 상태에서 약 8%가량의 빛 샘 현상을 확인 하였다. 반면에 제안 된 하이브리드 G-H셀은 염료 및 흑색입자에 의하여 빛을 차단하였고, 그 결과 약 1.6%의 투과율을 보이며 우수성을 입증하였다.
표 1은 측정 된 투과율 수치를 바탕으로 명암대비비를 비교하였다. 제안 된 하이브리드 G-H 셀은 기존의 Heilmeier G-H 셀에 비하여 약 80%이상 빛 샘 현상이 감소하였다. 따라서 명암대비비가 약 3배가량 증가함으로써 고성능 G-H 디스플레이 모드 구현을 가능케 하였다.
본 논문에서는 음전하로 대전 된 흑색입자를 액정 셀 내 염료와 혼합하였다. 편광 된 빛은 염료의 장축으로 흡수되고, 상측 ITO 유리기판에 위치한 흑색입자를 통하여 재 차단됨으로써 기존 Heilmeier G-H 디스플레이에 비교하여 약 80%이상 빛 샘 현상이 제거되었음을 확인하였다. 또한 명암대비비의 비교분석으로 제안 된 고성능 하이브리드 G-H 디스플레이 모드의 성능 우수성을 검증하였다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	G-H 모드의 장점은 무엇입니까?	G-H 모드는 편광판의 역할을 염료가 대신함으로써 높은 휘도, 저비용 및 쉬운 공정과정을 갖추었으며, 적층을 이용한 감법칼라 혼합 (subtractive color mixing)방식으로 칼라를 구현할 수 있어 칼라필터가 필요하지 않는 장점을 가진다. 그리하여 Heilmeier 모드, double cell 모드, White-taylor 모드, reflective black and white phase change(PC) 모드와 같은 다양한 G-H 모드들이 개발되어 왔다 [3-7].
	Guest-Host (G-H)액정 디스플레이 모드란 무엇입니까?	Guest-Host (G-H)액정 디스플레이 모드는 액정(Host) 셀 내에 특정한 파장의 빛을 흡수하는 이색성 염료 (Guest)를 혼합하여 빛의 흡수를 조절하는 액정표시장치이다. 혼합 된 염료는 액정분자와 마찬가지로 비등방성을 갖기 때문에 빛의 흡수율이 편광 방향에 따라 달라진다.
	Guest-Host (G-H)액정 디스플레이 모드의 구동원리는 무엇입니까?	일반적으로 구동원리를 살펴보면 전압을 걸지 않았을 때는 염료의 장축이 편광판을 투과한 빛의 진동방향과 일치하여 빛을 흡수하게 되고, 전압을 인가하여 액정 분자가기판에 수직한 방향으로 정렬되면 빛은 염료의 단축방향으로 진동함으로써 흡수가 적어 투과된다 [1-2].

참고문헌 (8)

H. Kawamoto, "The History of Liquid-Crystal Displays", PROCEEDINGS of THE IEEE, 90, No.4 (2002)

상세보기
E. Lueder, Liquid crystal display: Addressing schemes and electro-optical effects (Wiley, 2001)
G. H. heilmeier, and L. A. Zanoni, "GUEST-HOST INTERACTIONS IN NEMATIC LIQUID CRYSTALS. A NEW ELECTRO-OPTIC EFFECT", Appl. Phys. Lett., 12, 91(1968).
H. S. Cole, and R. A. Kashnow, "A new reflective dichroic liquid crystal display device", Appl. Phys. Lett., 30, 619-621(1977).

상세보기
D. L. White, and G. N. Taylor, "New absorptive mode reflective liquid-crystal display device", J. Appl. Phys., 45, 4718(1974).

상세보기
F. Zhang and D.-K. Yang, "Polymer Stabilized Cholesteric Dichroic Dye Displays", SID digest, 33, 469-471(2002)
T. Katoh, and H. Okamura, "New Dichroic Dyes for Guest-Host Liquid Crystal Mode", IDW/AD '05, EPp-2, 891-894.
M.-K. Kim, Y. J. Lim, S. S. Bhattacharyya, M.-Hoon. Lee, and S. H. Lee, "Control of motion of fulerene colloidals by dielectrophoretic force for electronic paper-like display", Curr. Appl. Phys., 11, 1192-1196 (2011).

상세보기

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