The liquid crystal display is one of the most important optical display systems, which is primarily due to the superior properties of the LCD; flat panel, light weight, high definition, low driving voltages and relatively lower power consumption. The liquid crystal is the most essential component in the LCD system and has diverse application other than the LCD systems, like medical field as well as the electronic field.
Cholesteric liquid crystal (CLC) polarizers have attracted much attention and been extensively studied for their unique properties in the liquid crystal displays. LCD devices incorporated with CLC have a very important feature to enhance the brightness of the devices through a light recycle. CLCs reflect circularly polarized incident light of the same chirality as the cholesteric helix. The reflected light can be recycled to enhance the brightness of the LCD devices.
In this research, we plan to study on the optical parameters of the CLC polarizers for fundamental understanding. The optical constants for polymerized cholesteric liquid crystal (CLC) films were obtained by comparing theoretical transmittance and reflectance spectra with measured ones. The theoretical spectra were calculated using an exact solution for a cholesteric layer within the Berreman 4×4 matrix formalism. We applied the curve-fitting method to three CLC samples with different reflection bands and compared the fitted results with the measured refractive indices for a parallel-aligned LC sample.
Secondary, focusing on the new structure of retarders, including the 45˚-aligned QWFs and twisted retarders (TRs), we investigated the possibility of using these retarders in the LCD. The possibility of applying twisted retarders to a cholesteric liquid crystal polarizer for the control of polarization states has been investigated. In particular, we focused on the application of twisted retarders to the conversion of circular polarization states into linear polarization states. It was found that circular polarization states could be converted into arbitrary linear polarization states using twisted retarders. We have fabricated left-handed twisted retarder films using commercially available liquid crystals. Their optical characteristics were experimentally investigated and found to be in good agreement with theoretical expectations.
Our preliminary results showed promising aspects as well as some limitations. The current problems are color shift issues caused by the non-uniform compensation of CLC polarizers. Therefore, we plan to solve theses issues by applying diffusion phenomena using microlens or lenticular shaped CLC polarizers for the future work.
액정 표시 장치는 얇고 평편한 패널, 경량, 높은 선명도, 낮은 운용전압, 상대적으로 낮은 소비전력 등, 액정 화면의 우수한 성능을 보유하고 있어, 가장 중요한 광학 디스플레이 시스템들 중의 하나이다.
액정 (Liquid Crystal) 은 전자 분야 뿐 아니라 의료분야 같은 광범위한 액정 디스플레이 (Liquid Crystal Display, LCD) 이외의 다양한 응용분야를 가지고 있다
다양한 형태의 액정 중에서 특히, 콜레스테릭 액정 (Cholesteric Liquid Crystal, CLC)를 이용한 편광자는 많은 관심을 끌었고, 그 독특한 물리적, 화학적 특성 때문에 LCD 분야에 있어 깊이 있게 연구되었다. LCD는 우수한 광학적 성질을 가지고 있지만, 빛의 편광성질을 이용하기 때문에 광원으로부터 생성되는 빛의 손실이 많아지는 것이 에너지 효율적인 측면에서 단점으로 지적되어왔다. 따라서 LCD에 반사편광을 이용하여 빛을 재사용하려는 시도가 계속되어왔으며, 그 중 하나로 CLC를 이용한 반사 편광자의 사용이 LCD의 휘도를 높이는 매우 중요한 특성을 나타내었다.
CLC는 cholesteric나선과 같은 방향의 chirality의 원편광 입사광을 반사한다. 반사된 반사광은 LCD의 반사판을 통해 LCD의 휘도를 높이기 위하여 재활용될 수 있다.
본 연구는, 먼저, 이러한 CLC 편광자의 근본적인 이해와 응용을 위해, CLC 편광자들의 기본적인 광학 매개변수에 관한 것을 탐색하였다. 중합된 콜레스테릭 액정 (CLC) 필름들을 위한 광학 상수들은 측정된data를 이론적인 투과율과 반사율 스펙트럼들과 비교하여 새로이 제안하였다. 이론적인 범위들은 Berreman의 4×4 행렬 공식 내에 cholesteric 층에 관한 exact solution을 사용하여 추정하였다. 파장이 다른 3개의 반사 밴드를 가진 CLC 샘플들에 곡선 fitting 법을 적용하였고, 평행 배향된 LC 샘플에 대해서도 정확하게 측정된 굴절율로 비교하여 결과가 일치함을 확인하였다.
