KR20160008286A - 유기발광다이오드의 유한요소해석 방법 및 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 박막트랜지스터 액정 표시 장치에 대한 3차원 특성 해석에 있어서, 특히 단위 액정셀 내의 액정 거동에 대한 3차원 유한요소법을 이용한 해석 시스템 제공한다.
본 발명에 따른 임의의 액정셀에 대한 경계조건 설정 기술은 단위 액정셀 내 특성 분석시 다양한 관점에서의 특성 분석을 통해 실험 결과와 근사한 모의 실험 결과를 제공한다. 본 발명에 따른 액정셀에 대한 표면 영역 추출 기술은 액정 거동 특성 해석에 있어서 보다 정확한 해석을 가능하게 하는 표면 강도 효과를 고려할 수 있는 기능을 제공한다. 본 발명에 따른 단위 액정셀의 전기적 특성 해석 기술은 액정셀내의 전압 및 전계 분포뿐만 아니라 액정셀 내의 축적된 에너지와 정전용량을 시간 및 전압 변화에 대해 구할 수 있는 기능을 제공한다. 본 발명에 따른 액정 거동 해석 시스템은 표면 강도 효과와 백플로우(backflow) 효과를 고려할 수 있는 기능을 제공한다.

Description

유기발광다이오드의 유한요소해석 방법 및 시스템{SYSTEM OF METHOD OF FINITE ELEMENT METHOD FOR ORGANIC LIGHT EMITTING DIODE}
액정 표시 장치에 사용하는 패널 및 액정셀의 특성 분석을 위한 시스템 및 방법.
본 발명은 액정 표시 장치에 사용하는 패널 및 액정셀의 특성 분석을 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.
액정 표시 장치는 일반적으로 대향 전극과 컬러 필터 등이 형성되어 있는 상부 기판과 박막트랜지스터와 화소 전극 등이 형성되어있는 하부 기판 사이에 액정 물질을 주입해 놓고 화소 전극과 대향 전국 등이 형성되어 있는 하부 기판 사이에 액정 물질을 주입해 놓고 화소 전극과 대향 전극에 서로 다른 전위를 인가함으로써 전계를 형성하여 액정 분자들이 배열을 변경시키고, 이를 통해 빛의 투과율을 조절함으로써 화상을 표현하는 장치이다.
1. 대한민국 특허공개 제10-2011-0025250호. 2. 대한민국 특허공개 제10-2011-0097322호.
액정 표시 장치의 개발에는 액정셀의 전극의 구조와 초기 액정 배열에 따른 액정분자의 이동 및 분포의 해석이 중요시되고 있다. 지금까지는 액정 표시 장치의 개발에서 사용하는 액정분자의 배열에 대한 해석을 위해 유한차분법 및 2차원 유한요소법을 사용하여왔다.
액정셀의 광투과 특성과, 빠른 응답 특성의 구현을 위해 MVA(Mult-domain Vertical Alignment), SIPS(Super In-Plane Switching)등의 복잡한 액정셀의 구동 모드가 개발되고 있는데, 이러한 구동 모드의 액정셀의 특성을 해석하는 시스템 및 방법에 있어서, 유한차분법은 복잡한 구조의 액정셀을 구성하기 어렵고, 그리드의 개수의 증가에 따라 계산 시간이 증가하는 단점이 있다.
또한, 유한요소법은 구조의 복잡성에 의해 2차원 유한요소법은 원하는 분석 결과의 정확도를 기대하기 어렵다. 따라서, 복잡한 구조의 액정셀의 액정 분자 배열을 예측에 있어서 임의의 복잡한 구조에 적응성이 높은 3차원 유한요소법을 이용한 액정셀의 특성 분석 시스템 및 방법이 절실히 요구되고 있다.
따라서, 본 발명의 제1 목적은 임의의 구조의 액정셀의 특성 분석 시스템 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 제2 목적은 액정셀을 이용하는 제품의 설계 및 시제품 개발에서의 사용자의 편의성을 제공함에 있다.
본 발명의 제3 목적은 액정셀의 특성을 예측하여 액정셀을 이용한 제품의 설계 및 시제품 개발 시간의 단축을 제공함에 있다.
본 발명의 제4 목적은 액정셀의 특성을 예측함에 있어 정확한 특성 분석 결과를 제공함에 있다.
이상과 같이, 본 발명의 임의의 복잡한 구조의 액정셀에서 인가 전압에 따른 액정 분자의 배열을 미리 예측하여 설계하고자 하는 액정셀의 특성을 예측할 수 있도록 한다.
그 결과, 액정셀을 사용하는 제품의 설계 및 시제품 개발 시간, 개발비용의 단축 및 절감을 제공함에 있다.
도1은 본 발명에 따른 액정셀의 전기적 특성 및 액정 배향 분포를 계산하는 시스템의 구성도.
도2는 본 발명에 따른 단위 액정셀의 특성 해석을 위한 초기화 모듈의 구성도.
도3은 본 발명에 따른 단위 액정셀의 전기적 특성 해석 모듈의 구성도.
도4는 본 발명에 따른 단위 액정셀내의 액정 분포 계산 모듈의 구성도.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 박막트랜지스터 액정표시장치에 대한 3차원 특성 해석에 있어서, 특히 단위 액정셀 내의 액정 거동에 대한 3차원 유한요소법을 이용한 해석 시스템 및 방법을 제공한다.
이하, 본 발명에 따른 액정 분자 배열 상태의 예측을 휘한 바람직한 실시예를 첨부 도면 도1 내지 도4를 참조하여 상세히 설명한다.
도1은 본 발명에 따른 단위 액정셀에 대한 액정 거동 해석 시스템의 구성을 나타낸 도면이다. 도1을 참조하면, 단위 액정셀에 대한 액정 거동 해석 시스템은 크게 5가지 모듈, 단위 액정셀의 구조정의 및 메쉬 데이터 입력 모듈(100), 단위 액정셀 특성 해석을 위한 초기화 모듈(110), 전압 인가 모듈(120) 단위 액정셀의 전기적 특성 해석 모듈(130), 단위 액정셀 내의 액정 배향 분포 계산 모듈(140)로 구성된다.
단위 액정셀의 구조정의 및 메쉬 데이터 입력 모듈(100)에서는 단위 액정셀에 대한 3차원 구조정의 및 메쉬 데이터와 전압조건, 상판과 하판 영역에서의 초기 액정 배향 분포, 각 축에 대한 사용자 정의의 경계조건을 입력받게 된다. 입력받은 초기 설정 값들을 바탕으로 단위 액정셀의 특성 해석을 위한 초기화 모듈(110)을 실행하게 된다.
이어서, 설계된 단위 액정셀 내의 모든 전극에 대한 전압 인가 모듈(120)을 수행하고 주어진 전압 조건에 대한 액정셀 내의 전기적 특성 해석 모듈(130)을 수행한다. 구해진 전기적 특성 값들을 가지고 단위 액정셀 내의 액정 배향 분포 계산 모듈(140)을 수행하게 된다. 전술한 일련의 과정이 사용자에 의해 주어진 시간간격을 기준으로 반복 수행되고 사용자가 설정한 최종 시간이 되면 수행을 멈추게 된다(150). 또한, 사용자가 지정한 전압 조건에 대하여 전술한 일련의 과정이 반복 수행되게 된다(160).
도2는 도1의 단위 액정셀의 전기적 특성 해석을 위한 초기화 모듈(110)의 구성도를 나타낸다. 도1의 단위 액정셀의 구조정의 및 메쉬 데이터 입력 모듈(100)로 부터 입력받은 데이터를 바탕으로 먼저, 경계 조건이 적용될 영역인 X축과 Y축으로의 최외각 영역을 주어진 구조 정의 데이터와 메쉬 데이터를 비교하여 지정된 경계조건을 바탕으로 피리오딕 경계 조건(Periodic Boundary Condition)과 미러 경계 조건(Mirror Boundary Condition)이 주어지게 된다(200).
피리오딕 경계의 경우 정의된 구조에서 서로 마주보는 최외각 평면의 데이터 값들이 서로 동일하기 때문에 특성 해석시 마주보는 영역중 한쪽 영역만 계산하고 나머지 영역은 구해진 반대편 데이터와 같은 값이 입력되므로 피리오딕 경계 조건이 주어진 축에 대해서 한쪽 노드들은 계산 영역에서 제외된다. 그러므로 앞에서 각 노드에 주어진 경계조건을 바탕으로 피리오딕 경계 조건에 해당되는 노드들은 따로 추출된다(210).
이어서, 액정의 표면 강도 효과를 고려하기 위한 영역을 각각 따로 설정하게 되고(220), 앞에서 추출된 영역을 제외한 노드들 중에서 전기적 특성 해석을 위한 영역, 액정층 중에 표면영역을 제외한 벌크(bulk) 영역에서의 액정 분포 계산을 위한 영역들을 재정의 하고(230), 가지고 각각의 모듈에 필요한 전체 시스템 행렬을 구성하게 된다(240).
이어서, 액정층의 상하판 표면 영역에 대해 지정된 초기 액정 분포 값을 가지고 벌크영역에서의 액정 분포를 초기화하게 된다(250).
도3은 도1의 단위 액정셀의 전기적 특성 해석 모듈(130)의 구성도를 나타낸다. 도3을 참조하면, 앞에서 각 전극에 인가된 전압 조건을 바탕으로 라플라스 방정식을 풀어 단위 액정셀 내의 전압 분포를 구하게 된다(310). 이렇게 구해진 전압 분포 값들을 가지고 각 요소에 대해 전계 값들을 구하게 되고, 요소에 대해 구해진 전계값들로부터 각 노드에 대한 전계값을 구하게 된다(320).
이어서, 구해진 전계값을 바탕으로 단위 액정셀에 축척된 에너지를 구하게 되고(330), 구해진 에너지 값과, 인가된 전압 조건을 가지고 단위 액정셀 내에 존재하는 모든 정전용량 값을 구하게 된다(340).
도4는 도1의 단위 액정셀 내의 액정 배향 분포 계산 모듈(140)에 대한 구성도를 나타낸다. 도4를 참조하면, 본 발명에 따른 단위 액정셀 내의 액정 배향 분포 계산 모듈(140)은 액정층에 인가된 전압 분포와 상하판 표면영역에서의 액정 분포를 에센셜 경계 조건(Essential Boundary Condition)으로 한 벌크영역에서의 액정 배향 분포 계산 모듈(400), 주어진 시간 간격에 대한 단위 액정셀에서 각 노드에서의 액정의 시간에 대한 변화율 계산 모듈(410), 단위 액정셀에서 각 노드에서의 액정의 각 축방향으로의 변화율 계산 모듈(420), 벌크 영역에서 구해진 액정 배향 분포를 에센셜 경계 조건으로 한 단위 액정셀에서 표면영역에서의 액정 분포 계산 모듈(430), 단위 액정셀에서의 백플로우(backflow) 효과를 고려하기 위한 액정의 속도 성분 추출 모듈(440)로 구성된다.
전술한 내용은 후술한 발명의 특허 청구 범위를 보다 잘 이해할 수 있도록 본 발명의 특징과 기술적 장점을 다소 폭넓게 개설하였다. 본 발명의 특허 청구 범위를 구성하는 부가적인 특징과 장점들이 이하에서 상술될 것이다. 개시된 본 발명의 개념과 특정 실시예는 본 발명과 유사 목적을 수행하기 위한 다른 구조의 설계나 수정의 기본으로서 즉시 사용될 수 있음이 당해 기술 분야의 숙련된 사람들에 의해 인식되어야 한다.
또한, 본 발명에서 개시된 발명 개념과 실시예가 본 발명의 동일 목적을 수행하기 위하여 다른 구조로 수정하거나 설계하기 위한 기초로서 당해 기술 분야의 숙련된 사람들에 의해 사용되어질 수 있을 것이다. 또한, 당해 기술 분야의 숙련된 사람에 의한 그와 같은 수정 또는 변경된 등가 구조는 특허 청구 범위에서 기술한 발명의 사상이나 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변화, 치환 및 변경이 가능하다.
120 : 전압 인가 모듈
130 : 단위 액정셀의 전기적 특성 해석 모듈
100 : 단위 액정셀의 구조정의 및 메쉬 데이터 입력 모듈
110 : 단위 액정셀 특성 해석을 위한 초기화 모듈

Claims (5)

  1. 임의의 전극 구조의 액정셀에 인가된 전압에 대해 액정 디렉터의 배열 상태를 계산하는 액정셀 분석 컴퓨터 시스템에 있어서,
    상기 액정셀 구조에 대한 3차원 구조 데이터 및 메쉬 데이터를 입력받는 모듈;
    상기 임의의 액정셀에 대한 경계조건 또는 표면강도 효과를 입력받는 영역 설정 모듈;
    상기 액정셀에 대한 전기적 특성 해석 모듈; 및
    액정셀에서의 액정 거동 해석 모듈로 구성되는 액정셀 분석 컴퓨터 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 액정셀에 대한 경계조건 설정을 위한 영역 설정 모듈은 주기(periodic) 경계 조건과 미러 경계 조건을 설정할 수 있고, 사용자가 지정에 따라 각 축에 대하여 다른 경계조건을 설정할 수 있으며 경계조건에 따른 계산 영역을 재설정할 수 있는 액정셀 분석 컴퓨터 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 임의의 액정셀에 대한 표면 강도 효과 고려를 위한 영역 설정 모듈은 정의된 3차원 구조 데이터로부터 상판 표면 영역과 하판 표면 영역을 추출하는 액정셀 분석 컴퓨터 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 상기 액정셀에 대한 전기적 특성 해석 모듈은 단위 액정셀 내의 모든 전극의 전압 조건을 사용자가 임의로 정의할 수 있고, 단위 액정셀 내의 에너지 값을 이용해 단위 액정셀 내에 존재하는 모든 정전용량을 시간 변화와 전압 조건 변화에 대하여 모두 계산할 수 있는 액정셀 컴퓨터 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 액정셀에서의 액정 거동 해석 모듈은 액정 거동의 해석을 통해 액정의 시간에 대한 변화율 값과 각 축방향으로의 변화율 값을 구하고, 표면 강도 효과를 고려할 수 있으며, 백플로우 효과를 고려 할 수 있는 액정셀 컴퓨터 시스템.
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KR20110097322A (ko) 2010-02-25 2011-08-31 아페리오(주) 미세 피치의 인쇄회로기판 제조방법

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