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강희 차
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1 연구논문 Korean Journal of Optics and Photonics, Volume 22, Number 1, February 2011 DOI: /KJOP *** 반사형쌍안정카이랄스플레이네마틱액정표시소자 김태형 1 ㆍ이중하 1 ㆍ신정국 1 ㆍ장지향 1 ㆍ김정수 1 ㆍ전철규 2 ㆍ권순범 2 ㆍ윤태훈 1 ㆍ김재창 1 1 부산대학교전자전기공학부우 부산광역시금정구장전동산 30 번지 2 호서대학교디스플레이공학부우 충남아산시 (2010 년 11 월 22 일받음, 2011 년 1 월 28 일수정본받음, 2011 년 2 월 17 일게재확정 ) 쌍안정카이랄스플레이네마틱액정표시소자는스플레이상태와 π 꼬인상태를쌍안정상태로사용하는메모리액정표시소자이다. 셀갭 / 피치의값이 0.25 일경우완전한쌍안정상태를갖지만, π 꼬인상태에서스플레이상태로전이시키기위하여 fringe 전계를인가할경우픽셀영역은전계의왜곡에의해서완전한스플레이상태가아니라 π 꼬인상태를부분적으로유지하게된다. 본논문에서는화소영역에서두안정한상태가공존하지않는 π 꼬인상태를어두운상태로사용하는반사형쌍안정카이랄스플레이네마틱액정표시소자를제안한다. 제작된반사형액정표시소자는 30:1 의고명암비를나타냈으며, 응답속도는수직전압 8 V, fringe 전압 12 V 의구동전압으로각각쓰기응답시간이 950 ms, 리셋응답시간이 450 ms 였다. 또한제안된셀은 +C 광학보상필름을사용하여좌우방향에서 180 의광시야각을나타냈다. Reflective Bistable Chiral Splay Nematic Liquid Crystal Display Taehyung Kim 1, Joong Ha Lee 1, Zheng-guo Shen 1, Ji-Hyang Jang 1, Jeongsoo Kim 1, Chul Gyu Jhun 2, Soon-Bum Kwon 2, Tae-Hoon Yoon 1, and Jae Chang Kim 1 1 School of Electrical Engineering, Pusan National University, Busan , Korea 2 School of Display Engineering, Hoseo University, Asan , Korea (Received November 22, 2010; Revised manuscript January 28, 2011; Accepted February 17, 2011) Bistable chiral splay nematic liquid crystal display (BCSN LCD) is a memory type liquid crystal display using splay and π twist states as two stable states. When the cell thickness to pitch (d/p) ratio is 0.25, splay and π twist states have permanent memory time. However, when the transition from π twist state to splay state is caused by a fringe field, pixel regions show that the splay state is not perfect, but rather includes a contribution from the π twist state. In this paper, we propose a reflective BCSN LCD using π twist state in which the two stable states do not coexist. The fabricated reflective BCSN LC cell shows a high contrast ratio of over 30:1 and response times of 950 ms and 450 ms in vertical and fringe field switching, respectively. The proposed cell also shows wide viewing angle characteristics of 180 in left- and right directions. Keywords: Bistable, Reflective, Liquid crystal display OCIS codes: ( ) Displays; ( ) Liquid-crystal devices I. 서론 현재액정표시소자 (LCD) 의주류는스윗칭이빠른장점으로동영상구현이원활한단안정액정표시소자이다 [1-4]. 하지만이러한단안정액정표시소자는동영상이아닌정지영상정보를화면에표시할경우에도 TFT에전압을지속적으로 가해주어야하는단점이있다. 1980년초반, Berreman과 Heffner에의해제안된쌍안정액정표시소자는한상태에서다른상태로전이된후에는추가적인소비전력없이도그상태를계속유지한다 [5]. 따라서상이바뀔때에만전력을가해주면되는장점으로인해, 쌍안정액정표시소자는초저전력액정표시소자로서지속적으로연구되어왔다. 그동안많은 jckim@pusan.ac.kr Color versions of one or more of the figures in this paper are available online. 1

2 2 한국광학회지제 22 권제 1 호, 2011 년 2 월 연구진에의해쌍안정액정표시소자들이연구개발되었으며, 이들은크게 volume형과 surface형으로나뉠수있다. Volume 형의대표적인예로는 ф-π와 ф+π로꼬인상태를스윗칭하는 bistable twist nematic liquid crystal display(btn LCD) 를들수있다 [6]. 이들은스윗칭속도가빠른장점을가지지만준안정상태사이를스윗칭하기때문에유지시간이짧은단점이있다. Surface형의대표적인예로는 flexoelectricity와 surface polarization의특성을갖는 zenithal bistable display (ZBD) 를들수있다 [7]. 이것은한기판에연속적인비대칭격자구조를통해빠른응답속도를보인다는장점이있지만, 유리기판표면에격자를형성하여배향을해야하는제조상의단점이있다. 본연구진또한 volume형에속하여제조공정이단순한쌍안정카이랄스플레이네마틱액정표시소자 (Bistable chiral-splay nematic LCD, BCSN LCD) 를제안했다 [8]. 이쌍안정액정표시소자는스플레이상태와 π로꼬인상태사이를스윗칭하는액정표시소자이다. 위상학적으로다른스플레이상태와 π로꼬인상태사이를스윗칭하는것이위상학적으로같은 ф-π 와 ф+π로꼬인상태사이를스윗칭하는것보다더긴메모리시간을갖는다는것은이미알려져있는사실이며, 따라서BCSN LCD는메모리시간이긴장점을가지고있다 [9-10]. 또한 BCSN LCD의메모리유지시간은셀갭에대한피치비율 (d/p) 에의해서도결정되며, d/p 가 0.25일경우완벽한쌍안정상태를나타낸다. 최근, 본연구진은 d/p가 0.25인액정을이용하여메모리시간이긴 BCSN LCD를제안했다 [11]. 이 BCSN LCD는 π로꼬인상태에서스플레이상태로전이시키기위해서 fringe 전계를인가한다. 이때, 전극위의액정방향자와전극과전극사이의가운데부분의액정방향자들은전계의왜곡에의해수직전계의영향을받는다. 메모리특성을얻기위하여전계를제거했을경우에, 수직전계의영향을받은액정방향자들은위상학적으로같은상태인 π로꼬인상태로되돌아가므로스플레이상태로전이하지못한다. 결국, 화소영역에서스플레이상태와 π로꼬인상태의두상태가공존하게되고, 이로인하여스플레이상태를어두운상태로사용할경우, 밝은상태인 π로꼬인상태가혼재하게되어명암비가크게감소되는단점이있다. 이논문에서는 d/p가 0.25인 BCSN LCD의기본원리를이용하여무한대의유지시간을가지며, 어두운상태를 π로꼬인상태로설정하여명암비를높인반사형 BCSN LCD을제안한다. 그리고제안된액정셀을제작하여그특성을확인하였다. 경우의액정꼬임각에따른자유탄성에너지곡선이다. 그림 1(a) 와 1(c) 에서알수있듯이 d/p가 0.25보다작은경우에는스플레이상태가 π로꼬인상태보다자유탄성에너지가더낮으며, d/p가 0.25보다클경우에는 π로꼬인상태가스플레이상태보다자유탄성에너지가낮다는것을알수있다. 이에비해, 그림 1(b) 의 d/p가 0.25인경우스플레이상태와 π로꼬인상태의자유탄성에너지가같다는것을알수있다. 서로다른액정상가운데하나의액정상이낮은자유탄성에너지를가진다는것은소자가열적으로평형상태에있을때, 낮은자유탄성에너지를가지는액정상으로화소영역전체가전이한다는것을의미한다. 따라서 BCSN LCD의경우 d/p가 0.25가아닐경우에는스플레이상태와 π로꼬인상태의두상태중에서에너지가낮은상태로화소영역전체가전이함으로써완벽한메모리특성을가질수없다. 따라서우리는 d/p가 0.25가되도록카이랄도펀트를첨가하여스플레이상태와 π로꼬인상태가완벽한메모리특성을갖도록했다. (a) (b) II. 제안된소자의구조와구동방법 그림 1은선경사각이 0 인스플레이액정셀의 d/p의값에따라불안정한쌍안정상태와안정한쌍안정상태를가지는 BCSN LCD의자유탄성에너지를나타내는곡선이다. 그림 1(a) 의자유탄성에너지곡선은 d/p가 0.25보다작은경우, 그림 1(b) 는 d/p가 0.25일경우, 그림 1(c) 는 d/p가 0.25보다클 (c) FIG. 1. Free elastic energy versus twist angle according to d/p ratio: (a) d/p<0.25, (b) d/p=0.25, and (c) d/p>0.25.

연구논문 반사형쌍안정카이랄스플레이네마틱액정표시소자 김태형ㆍ이중하외 3 Vertical switching Relaxation (a) (b) (c) Vertical switching Fringe field switching Glass Top ITO Relaxation Patterned ITO Insulator layer Bottom ITO Glass (d)

25: (a) initially coexisting state of splay and π twist states, (b) high bend state, (c) -π twist state, (d) fringe field- on states, and (e) coexisting state of splay and π twist states.

하부와상부전극위에는액정을배향하기위하여수평배향막이코팅되어있으며, 상부와하부기판의배향막은서로같은방향으로러빙되어있다. 이상부와하부기판사이에 d/p 가 0.25인카이랄도펀트가함유된액정을주입한다. 액정을주입한직후초기상태는그림 2(a) 와같이스플레이상태와 π 로꼬인상태가일정한규칙없이혼재되어있다.

3 연구논문 반사형쌍안정카이랄스플레이네마틱액정표시소자 김태형ㆍ이중하외 3 Vertical switching Relaxation (a) (b) (c) Vertical switching Fringe field switching Glass Top ITO Relaxation Patterned ITO Insulator layer Bottom ITO Glass (d) (e) FIG. 2. Transition process of BCSN LCD with d/p=0.25: (a) initially coexisting state of splay and π twist states, (b) high bend state, (c) -π twist state, (d) fringe field- on states, and (e) coexisting state of splay and π twist states. 그림 2에 d/p가 0.25인액정을이용하여구동되는 BCSN LCD의전이과정을나타내었다. 액정셀에수직전계와 fringe 전계를인가하기위해상부에상부전극을하부에하부전극과패턴전극을만들었다. 하부전극과패턴전극사이에 fringe 전계를인가하기위해유전층으로절연시켰다. 하부와상부전극위에는액정을배향하기위하여수평배향막이코팅되어있으며, 상부와하부기판의배향막은서로같은방향으로러빙되어있다. 이상부와하부기판사이에 d/p 가 0.25인카이랄도펀트가함유된액정을주입한다. 액정을주입한직후초기상태는그림 2(a) 와같이스플레이상태와 π 로꼬인상태가일정한규칙없이혼재되어있다. 이상태에서그림 2(b) 와같이상부전극과하부전극사이에수직전계를인가하여높은밴드상태로전이시킨다. 그후, 그림 2(c) 와같이, 수직전계를제거하면높은밴드상태가 π 로꼬인상태로셀의액정방향자전체가전이하게된다. π 로꼬인상태와함께 BCSN LCD의쌍안정상태가되는스플레이상태로액정방향자들을전이시키기위해서는그림 2(d) 와같이하부전극과패턴전극사이에 fringe 전계를인가해야한다. Fringe 전계를인가하면패턴전극의가장자리주변에서수평전계가형성되는데, 이수평전계의영향을받은액정방향자들만그림 2(e) 와같이 fringe 전계를제거하면스플레이상태로전이되어화소영역내부에는스플레이상태와 π로꼬인상태의두상태가공존한다. 메모리모드에서는안정한두액정상태중에서한액정상태를어두운상태로사용하고다른액정상태를밝은상태 FIG. 3. Cell images using the splay state as dark state. 로사용한다. 따라서 BCSN LCD에서어두운상태는스플레이상태또는 π로꼬인상태를선택하여사용할수있다. 그림 3은스플레이상태를어두운상태로사용하였을경우에픽셀이나타내는밝기에대한사진이다. 그림 3과같이어두운상태를스플레이상태로사용할경우에는셀의모든영역에서스플레이상태로전이되지못하며, 그림 2(e) 와같이스플레이상태와 π로꼬인상태가혼재되어있는상태를어두운상태로나타낸다. 따라서완벽한어두운상태를구현할수없다. 반면에그림 2(c) 와같이모든화소영역에서균일하게나타나는 π로꼬인상태를보상필름을통해어두운상태로광학설계하였을경우, BCSN LCD는고명암비를

4 4 한국광학회지제 22 권제 1 호, 2011 년 2 월 가질수있다. 따라서우리는 π로꼬인상태를어두운상태로하고혼재된스플레이상태를밝은상태로사용하는 BCSN LCD를제안하고, 그어두운상태와밝은상태가고명암비를갖도록광학구조를설계했다. III. 광학구조및실험결과 우리는 π로꼬인상태를어두운상태로하고혼재된스플레이상태를밝은상태로사용하는 BCSN LCD가고명암비를갖도록하기위하여 Jones Matrix 방법을이용하여광학구조를설계했다 [10]. 액정표시소자의명암비는두장의필름으로광학보상하여전가시광영역에서최소의밝기를나타내도록설정한 π로꼬인상태와비록픽셀영역에서부분적으로 π로꼬인상태가혼재되어있지만스플레이영역에서최고의밝기를나타내는상태의밝기의비율로정의하며, 정확한밝은상태는두영역에대한상대면적비를고려하여계산된다. CR td 여기서, = { Rs + Rt ( } D( P( dλ / Rt ( D( P( dλ 380 ( (1) 380 ' t [ 0 1] M M M M M M [ 0 ] 2 R ( λ ) = (2) s f 1 f 2 s s f 2 f 1 1 ' t [ 0 1] M M M M M M [ 0 ] 2 R ( λ ) = (3) t f 1 f 2 t t f 2 f 1 1 LC / 2 e M s = / 2 (4) LC 0 e LC / 2 ' e M s = / 2 (5) LC 0 e ΓLC cosφ sinφ M = sinφ cosφ φ X φ X Γ LC t (6) ΓLC ' M = φ X φ X cosφ sinφ Γ LC sinφ cosφ t (7) f 1 / 2 cosβ sinβ e cosβ sinβ M f 1 = / 2 (8) f 1 sinβ cosβ 0 e sinβ cosβ f 2 / 2 cosδ sinδ e cosδ sinδ M f 2 = / 2 (9) f 2 sinδ cosδ 0 e sinδ cosδ 2 2 ΓLC X = φ + (10) 2 여기서 λ는파장이며, P와 D는각각인간눈의 photopic response와 illuminant spectral distribution이다. R s 와 R t 는각각스플레이와 π로꼬인상태의 Jones matrix이며, M s 와 M t, M f1, M f2 는각각스플레이와 π로꼬인상태그리고필름1, 2 의 Jones matrix이다. [0 1] 와 [0 1] t 는단일편광판모드반사형액정셀에서하나의편광판을빛이두번통과함으로서얻어질수있는 Jones 벡터이다. 또한, α, β, δ는각각편광판의투과축에대해서액정층과필름1, 2의광축이이루고있는각도이다. Γ LC, Γ f1, 그리고 Γ f2 는각각액정방향자의모양을스플레이상태로근사화한상태에서의위상지연값과필름1, 2의위상지연값을나타낸값이다. 우리는위상지연값과광축각도등의파라미터들을변경하면서고명암비를얻어낼수있는구조를찾았다. 그결과그림 4와같이한장의편광판과반사판사이에액정층과두장의 +A필름이삽입되는구조를얻었다. 두장의 +A필름이 π로꼬인상태로놓인액정층의위상지연값을어떻게상쇄시켜어두운상태를구현하는가에대해뽀앙까레구를통해살펴보자. 그림 5(a) 는처음편광판을지난입사빛이뽀앙까레구의 S1 위치에서있다는것과초기 S1 위치에서 450nm, 550nm, 650nm 의빛이필름1과필름2를지나면서뽀앙까레구에서어떻게진행하는가를나타낸것이다. 파장에따라빛의진행경로의길이와도착지점이달라짐을확인할수있다. 그림 5(b) 는두장의보상필름을통해흩어졌던빛이 π로꼬인상태의액정층을지나면서 S3 지점으로모이는것을나타낸것이다. 그림 5(c) 는반사판을지난빛이 π로꼬인액정층을다시한번지나파장에따라흩어짐을나타낸다. 그림 5(d) 는임의의지점으로흩어져있던빛을필름2를통해같은경도로배열시켜주는것을나타낸다. 마지막으로그림 5(e) 는같은경도에배열되어있지만위상지연값이달라한지점에모여있지못하던빛을필름1을통해 S1으로집결시켜주는것을나타낸다. 이와같이파장에따라다른위상지연값을가지는빛을두장의필름을통해흩어주고액정층을통해다시모아주고, 반대로반사판을지나면서액정층을통해흩어주고두장의필름을통해다시금모아주는일련의과정을통해 π로꼬인상태에서도어두운상태를나타낼수있음을확인할수있었다. Polarizer (0 ) Film_1 (42, 199 nm) Film_2 (80, 100 nm) LClayer(0, nm reflector FIG. 4. Proposed cell structure for a reflective BCSN LCD.

Poincare sphere representation of polarization path after light passing (a) film 1 and 2, (b) π twist LC, (c) π twist LC, (d) film 2, and (e) film 1.

따라서우리는그림 6(a) 와같이상용시뮬레이터를이용하여그림 4에서제안한광학설계구조에대한파장분산특성을확인했다.

그결과, π로꼬인상태와순수한스플레이상태는전가시광영역에서고른어두운상태와밝은상태를가지며, 파장에따라다른루멘을합산한휘도의비가 100:1 의고명암비의성능을나타낼수있음을확인할수있었다. 또한위의설계방법에의한구조가실제셀에서도그대로적용되는지확인하기위하여셀을제작해보았다.

5 연구논문 반사형쌍안정카이랄스플레이네마틱액정표시소자 김태형ㆍ이중하외 5 (a) (b) (c) (d) (e) FIG. 5. Poincare sphere representation of polarization path after light passing (a) film 1 and 2, (b) π twist LC, (c) π twist LC, (d) film 2, and (e) film 1. Jones Matrix 방법에의해그림 4와같이얻어낸고명암비를위한구조를실제 LCD에적용하기위해서는상용되는시뮬레이터 (Dimos 2.0, LCD Master) 를이용하여그설계결과가실제패널에적용될수있는것인가에대한확인이필요하다. 따라서우리는그림 6(a) 와같이상용시뮬레이터를이용하여그림 4에서제안한광학설계구조에대한파장분산특성을확인했다. 비록상용시뮬레이터를통해혼재된스플레이상태의파장분산특성은확인할수없었지만, 어두운상태인 π로꼬인상태의파장분산특성과최고의밝기를나타내는순수한스플레이상태의파장분산특성은확인할수있었다. 그결과, π로꼬인상태와순수한스플레이상태는전가시광영역에서고른어두운상태와밝은상태를가지며, 파장에따라다른루멘을합산한휘도의비가 100:1 의고명암비의성능을나타낼수있음을확인할수있었다. 또한위의설계방법에의한구조가실제셀에서도그대로적용되는지확인하기위하여셀을제작해보았다. 제작에사용된액정은 Δε값이 10.3, 굴절률이방성이 0.103인 ML-0648 (Chisso) 이며, 수평배향제의선경사각은 1 이다. 선경사각이 1 인경우완전한쌍안정을이루는 d/p 값이 0.25에서조금커지나그값은거의미미하며, 실제제작된셀의특성이시뮬레이션결과와일치하는지확인하기위해서제작된셀을이용하여어두운상태와밝은상태의파장분산특성을측정하였다. 그결과를시뮬레이션결과와비교하여그림 6(a) 에나타냈다. 그림 6(a) 에서어두운상태는시뮬레이션결과와비슷한경향을보인다. 어두운상태의실험결과값이시뮬레이션결과에비해다소높은반사율을보이는것은필름과 splay experimental twist experimental splay calculated twist calculated Wavelength (nm) (a) (b) twist splay FIG. 6. (a) Dispersion characteristics of the proposed cell and (b) initial picture of the fabricated cell. 액정층과의광축과위상지연값의미세한불일치등이작용

6 한국광학회지제 22 권제 1 호, 2011 년 2 월 FIG. 7. Response characteristics of the fabricated reflective BCSN LCD. 한것으로생각할수있다. 반면밝은상태는시뮬레이션결과와큰차이를보이는데, 이것은밝은상태를나타내는스플레이상태에 π로꼬인상태가혼재되었기때문으로보인다.

25인액정을액정셀에주입하고전계를인가하지않았을때나타나는초기액정셀의사진이며, 완벽한쌍안정상태를가지면전계를가하지않은초기상태에서그림 2(a) 와같이스플레이상태와 π 로꼬인상태가일정한규칙없이혼재되어나타난다. 스플레이상태와 π로꼬인상태를그림 6(b) 에서와같이명확히구별할수있었다. 그림 7은본논문에서제안하는반사형쌍안정카이랄스플레이네마틱액정표시소자의응답특성을나타낸다.

어두운상태인 π로꼬인상태에서밝은상태인스플레이상태로전이시키는데필요한 fringe전압과전압인가시간은각각 12 V, 180 ms 였으며, fringe 전계제거후, 스플레이상태로전이되는시간은 270 ms였다. 따라서제작된메모리모드의총리셋시간은 450 ms로얻어질수있었다.

6 6 한국광학회지제 22 권제 1 호, 2011 년 2 월 FIG. 7. Response characteristics of the fabricated reflective BCSN LCD. 한것으로생각할수있다. 반면밝은상태는시뮬레이션결과와큰차이를보이는데, 이것은밝은상태를나타내는스플레이상태에 π로꼬인상태가혼재되었기때문으로보인다. 이러한시뮬레이션과실험의차이에도불구하고, 우리는그림 6(a) 와같이비슷한경향성을가지고있다는것을확인할수있었다. 측정된명암비또한 30:1로서기존의반사형메모리모드의명암비약 5:1보다향상된명암비를얻을수있었다. 그림 6(b) 는 d/p가 0.25인액정을액정셀에주입하고전계를인가하지않았을때나타나는초기액정셀의사진이며, 완벽한쌍안정상태를가지면전계를가하지않은초기상태에서그림 2(a) 와같이스플레이상태와 π 로꼬인상태가일정한규칙없이혼재되어나타난다. 스플레이상태와 π로꼬인상태를그림 6(b) 에서와같이명확히구별할수있었다. 그림 7은본논문에서제안하는반사형쌍안정카이랄스플레이네마틱액정표시소자의응답특성을나타낸다. 밝은상태인스플레이상태에서 π로꼬인어두운상태로전이시키기위해서는수직전압 8 V를 450 ms동안인가하여야했다. 수직전압을제거하여 π로꼬인상태로완전히전이되는데까지걸리는시간은 500 ms였다. 따라서제작된메모리모드셀의총쓰기시간은 950 ms였다. 이때, 수직전압의인가시간은인가하는수직전압을높일경우줄일수있다. 어두운상태인 π로꼬인상태에서밝은상태인스플레이상태로전이시키는데필요한 fringe전압과전압인가시간은각각 12 V, 180 ms 였으며, fringe 전계제거후, 스플레이상태로전이되는시간은 270 ms였다. 따라서제작된메모리모드의총리셋시간은 450 ms로얻어질수있었다. 이러한결과들은기존의메모리모드에서보여지는 1~2초의응답속도와 25 V 이상의구동전압에비하여본 BCSN LCD 는상대적으로빠른응답속도, 낮은구동전압을가진다는것을보여주는결과이다.2 액정표시소자는정면에서의명암비뿐만이아니라측면에서의명암비또한중요한특성이다. 측면에서의명암비를높게하는것은정면뿐만이아니라측면에서도액정표시소자가높은시인성을가진다는것을의미한다. 따라서시야각을 (a) Polarizer (0 ) Film_1 (42, 199 nm) +C compensatiion film(275 nm) Film_2 (80, 100 nm) LClayer(0, nm reflector (b) (c) FIG. 8. (a) Viewing angle characteristics of the reflective BCSN LCD without +C compensation film, (b) the cell structure using +C compensation film, and (c) the viewing angle characteristics of the cell compensated with +C compensation film. 넓히기위해서많은연구가진행되고있다. 본논문에서도제안된광학설계구조에서의시야각특성을확인하고, 시야각을넓히기위해광학보상필름을사용하여설계하였다. 그림8(a) 는그림 4에서제안한광시야각을위한보상필름을가지지않는구조의 2:1, 3:1, 5:1의시야각특성을나타낸다. 편광판과반사판사이에하나의액정층과두장의 +A 필름으로설계한셀의명암비가 2:1 이내인시야각이상하좌우방향에서 40 인것을확인할수있다. 이것은 π로꼬인상태를어두운상태로사용할경우 -C 필름이적층된구조와같은구조를가지므로셀표면으로부터법선벡터의방향에서의굴절률값이다른방향에비하여상대적으로작은값을가지게되는것에그원인을찾을수있다. 따라서, 광시야각

7 연구논문 반사형쌍안정카이랄스플레이네마틱액정표시소자 김태형ㆍ이중하외 7 을가지는액정표시소자를위하여우리는 -C 필름의굴절률값을보상할수있는 +C보상필름을삽입하여광시야각을얻을수있었다. 그림 8(b) 는광시야각을얻기위해 275nm의 +C 보상필름이삽입된반사형 BCSN LCD의광학구조를나타낸다. +C 보상필름의위치를결정하기위해 +C 보상필름의위치에따른시야각특성을확인해보았다. +C 보상필름의위치를두장의 +A필름사이에넣었을경우, +C 보상필름을두장의 +A필름의위또는아래에넣었을때보다넓은시야각을얻을수있었다. 이는측면에서입사한빛의각도에따라두장의 +A 필름과한장의 +C 보상필름의위상지연값이달라지기때문이다. 두장의 +A 필름의위상지연값이측면입사의경우줄어드는데반해 +C 보상필름의위상지연값은정면입사에서측면입사로기울어질수록위상지연값이늘어나게된다. 이로인해 +C 보상필름의위치는시야각에영향을주게된다. 개선된시야각특성을그림 8(c) 에나타냈다. 그림에서 2:1 시야각이상하좌우방향에서 180 의시야각, ±45 방향에서는 60 의광시야각을가진다는것을확인할수있었으며, 3:1, 5:1 시야각또한좌우방향에서 180 의광시야각을가진다는것을확인할수있었다. IV. 결 스플레이상태와 π로꼬인상태의두상태를쌍안정상태로사용하는 BCSN LCD는 d/p에의해그쌍안정상태가결정되며, d/p가 0.25일때완벽한쌍안정상태를가진다. π로꼬인상태에서스플레이상태로전이시키기위해서는 fringe 전계의인가가필요하다. 이때, fringe 전계의왜곡된전계에의해수직전계가발생하는데이것은 π로꼬인상태에서스플레이상태로전이되지못하는액정방향자를동반한다. 따라서, 픽셀내부에서스플레이상태와 π로꼬인상태의혼재에의해스플레이를어두운상태로하는 BCSN LCD에서는명암비가낮아지는결과를초래한다. 우리는이문제점을해결하기위하여픽셀전영역이균일하게전이되는 π 로꼬인상태를어두운상태로이용하여고명암비를가지는반사형BCSN LCD를제안하고고명암비를가지는광학구조를설계하고, 파장분산특성을확인하였다. 그리고설계된구조의반사형BCSN LCD를실제로제작하였다. 그결과시뮬레이션결과와경향성이같은 30:1의고명암비를가지는반사형 BCSN LCD 를얻을수있었으며응답속도는밝은상태에서어두운상태로의전이시간인쓰기응답시간은 950 ms, 어두운상태에서밝은상태로전이시간인리셋응 론 답시간은 450 ms 였다. 또한 +C 보상필름을사용하여좌우 180 의광시야각을가지는반사형 BCSN LCD 를설계하였다. 감사의글 본연구는산업자원부의 21 세기프론티어연구개발사업인차세대정보디스플레이기술개발사업 (F ) 의지원으로수행되었습니다. References 1. R. A. Soref and M. J. Rafuse, Electrically controlled birefringence of thin nematic film, J. Appl. Phys. 43, (1972). 2. M. Oh-e and K. Kondo, Electro-optic characteristics and switching behavior of the in-plane switching mode, Appl. Phys. Lett. 67, (1995). 3. S. H. Lee, S. L. Lee, and H. Y. Kim, Electro-optic characteristics and switching principle of a nematic liquid crystal cell controlled by fringe-field switching, Appl. Phys. Lett. 73, (1998). 4. F. S.-Y. Yeung, H.-S. Kwok, Fast-response no-bias-bend liquid crystal displays using nanostructured surfaces, Appl. Phys. Lett. 88, ~ (2006). 5. D. W. Berreman and W. R. Heffener, New bistable cholesteric liquid-crystal display, Appl. Phys. Lett. 37, (1980). 6. D. W. Berreman and W. R. Heffner, New bistable liquidcrystal twist cell, J. Appl. Phys. 52, (1981). 7. A. J. Davidson, N. J,. Mottram, Flexoelectric switching in a bistable nematic device, Physical Review E, 65, ~ (2002). 8. S. H. Lee, and K. -H. Park, T.-H. Yoon, and J. C. Kim, Bistable chiral-splay nematic liquid crystal device using horizontal switching, Appl. Phys. Lett. 82, (2003). 9. J.-X. Guo, Z.-G. Meng, M. Wong and H.-S. Kwok, Three-terminal bistable twisted nematic liquid crystal displays, Appl. Phys. Lett. 77, (2000). 10. C. D. Hoke and P. J. Bos, Multidimensional alignment structure for the liquid crystal director field, J. Appl. Phys. 88, (2000). 11. C. G. Jhun, K. Chen, K. Kim, U.-S. Jung, J.-H. Moon, S.-B. Kwon, J. H. Lee, and J. C. Kim, Gray Scale of Bistable Chiral Splay Nematic Device in the Splay Transition, Mol. Cryst. Liq. Cryst. 527, 12/[168]~17/[173] (2010).

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Microsoft PowerPoint - OLED_vs_LCD.ppt [호환 모드] 디스플레이기술비교 : OLED 와 LCD 구조및동작원리, 특징비교 박기찬 명암비 (Contrast Ratio) 응답속도 (Response Time) 시야각 (Viewing Angle) Black Image OLED 는매우낮고균일한 black level 구현이가능하고, 시야각에따른빛샘도없음. AMOLED Black 휘도 구분 CR (Static) F.W.