일반기술

액정의 거동 및 광투과 특성 해석 방법 및 이를 이용한 해석 시스템

액정 표시 장치는 일반적으로 대향 전극과 컬러 필터 등이 형성되어 있는 상부 기판과 박막 트랜지스터와 화소 전극 등이 형성되어 있는 하부 기판 사이에 액정 물질을 주입해 놓고 화소 전극과 대향 전극에 서로 다른 전위를 인가함으로써 전계를 형성하여 액정 분자들의 배열을 변경시키고, 이를 통해 빛의 투과율을 조절함으로써 화상을 표현하는 장치이다. 이러한 액정 표시 장치의 개발에는 액정 셀의 전극의 구조와 초기 액정 배열에 따른 액정 분자의 이동 및 분포의 해석이 중요시되고 있다. 이는 액정 셀을 개발하는데 있어서 새로이 도입된 신개념의 전극 구조에 대해 액정의 전계 인가에 대한 반응 속도 및 이에 따른 광투과 특성을 시제품을 만들기 이전 단계에서 컴퓨터 모의 실험하는 것이 연구 개발 비용 및 시간의 절감 면에서 절실히 필요하기 때문이다. 이에 따라 액정 표시 장치의 개발에서 사용하는 액정 분자의 배열에 대한 해석 방법으로서 종래 기술은 유한차분법, 경계 요소법 또는 2차원 유한요소법을 주로 사용하여 왔다. 그러나, 최근의 디스플레이 액정의 셀 특성을 해석하는 시스템 및 방법에서 종래의 유한차분방식은 복잡한 전극 구조를 구비한 액정 셀을 컴퓨터 가상 공간에서 구성하기 어렵고, 그리드의 개수의 증가에 따라 계산 시간이 폭발적으로 증가하며, 원하는 분석 결과의 정확도를 기대하기 어려운 단점이 있다. 복잡한 구조의 액정 셀의 액정 분자 배열을 예측하는데 3차원 유한요소법을 이용한 액정 셀의 특성 분석 시스템 및 방법이 요구되나, 액정 배향에 대한 컴퓨터 모의 실험을 위하여 3차원 유한요소법을 적용하는 경우 프로세서가 연산하여야 하는 계산량이 폭발적으로 증가하게 되어 이를 적용하여 현실적으로 사용하는데 어려움이 있다. 이에, 3차원 구조의 액정 셀을 유한요소법에 의존하면서도, 빠른 계산과 효율적 메모리 사용을 담보하는 3차원 액정 셀 유한요소 해석 장치 및 방법을 제공한다. 또한, 3차원 구조의 액정 셀의 디렉터 분포 특성 및 전기적 광학적 특성을 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 예측할 수 있는 3차원 액정 셀 유한요소 해석 장치 및 방법을 제공한다.최근 들어 무선 통신 단말기 또는 멀티미디어 디스플레이가 요구하는 액정 셀의 넓은 시야각 특성을 비롯한 양호한 광투과 특성과, 빠른 응답 특성의 구현을 위해 MVA(Mult-domain Vertical Alignment), SIPS(Super In-Plane Switching)등의 복잡한 액정 셀의 구동 모드가 개발되고 있는데, 이러한 구동 모드의 액정 셀의 특성을 해석하는 시스템 및 방법으로서는 종래 기술에 따른 유한차분법 방식은 복잡한 전극 구조를 구비한 액정 셀을 컴퓨터 가상 공간에 구성하기 어렵다. 따라서, 본 기술은 상기와 같은 복잡한 전극 구조의 액정 셀을 구성하는데 사용될 수 있으며, 정확한 분석 결과를 도출하는데 사용될 수 있다. 액정 표시 장치는 현재 다양한 분야에 여러 형태로 개발되고 있으므로, 본 기술 역시 각각의 액정 표시 장치에 맞추어 많은 분야에서의 액정 셀 구성에 사용될 수 있다.사용자로부터 임의의 액정 셀의 정보를 제공받는 데이터 입력 모듈, 액정 셀의 특성 분석을 위한 구조 생성 모듈, 생성된 구조에 대해 3차원 유한요소법을 수행하기 위한 메쉬 생성 모듈, 액정 분자의 배열을 해석하는 모듈을 포함하는 시스템이다. 또한, 사용자로부터 임의의 액정 셀의 정보를 제공받는 단계, 액정 셀의 특성 분석을 위한 구조 생성 단계, 생성된 구조에 대해 3차원 유한요소법을 수행하기 위한 메쉬 생성 단계, 액정 분자의 배열을 해석하는 단계를 포함한다.임의의 복잡한 구조의 액정 셀에서 인가 전압에 따른 액정 분자의 배열을 미리 예측하여 설계하고자 하는 액정 셀의 특성을 예측할 수 있다. 따라서, 액정 셀을 사용하는 제품의 설계 및 시제품 개발 시간, 개발 비용의 단축 및 절감을 달성할 수 있다.