AFM 새별의 파워포인트 2017027023 정민교 2017027003 전세영 2017027039 이상민목차 1 AFM 이란 ? 2 AFM 원리 3 Sample 4 Lithography a table of contents ⓒSaebyeol Yu. Saebyeol’s PowerPointPart 1 AFM 이란 ? ⓒSaebyeol Yu. Saebyeol’s PowerPointAFM 이란 ? Part 1 AFM 구조 AFM : Atomic Force Microscope 의 약자로 탐침 (probe) 를 통해 스캔한다는 의미의 SPM(Scanning Probe Microscope) 의 일종 Cantilever 라고 하는 막대에 달린 나노 크키의 바늘 ( 탐침 , 팁 ) 이 시료 표면에 근접할 때 시료 - 탐침 사이의 상호작용 하는 물리량 측정 탐침과 시료 사이의 원자력 , 터널링 전류 , 전자기력 등을 검출하는 탐침 기술 원리Part 2 AFM 원리 ⓒSaebyeol Yu. Saebyeol’s PowerPointAFM 원리 Part 2 탐침이 시료 스캔 ↓ 시료 표면의 원자와 탐침 끝의 상호작용 ( 인력 , 척력 ) ↓ 인력 , 척력이 cantilever 휘게 함 ↓ 조사된 레이저의 각도 , 방향 변화 ↓ 포토 다이오드에 반사 ↓ 탐침 궤도에 따라 반응해 구부러지는 canilever 의 위치 측정AFM 원리 Part 2 반데르발스 힘 : 분자간 or 분자 내의 부분간의 인력 혹은 척력 팁과 시료 표면의 원자 사이에 작용하는 반데르발스 힘을 검출해 시료 표면 스캔 Cantilever 팁 끝에 레이저 반사시켜 반사되는 레이저 위치 이용해 이미지 그려냄 분해능은 팁 끝의 두께 (nm) 에 따라 달라짐 시료 – 팁 같의 접촉 유무에 따라 contact, non-contact mode 로 나뉨AFM 측정모드 Part 2 첫째 Contact mode 둘째 Non-contact modeAFM 측정모드 : Contact vs non - contact Part 2 Cantilever – 시료표면 사이 거리가 수 Å 일 때 척력 지배적 : contact mode 사용 Cantilever – tip 사이 가까워 hard 한 tip 사용시 시료 표면에 손상 → Soft 한 Cantilever 사용 단위 거리 변화에 따른 힘 변화 큼 → 해상도 뛰어남 Contact mode Cantilever – 시료표면 사이 거리 수백 ~ 수천 Å 일 때 인력 지배적 : non-contact mode Soft 한 tip 사용시 인력에 의해 cantilever – 시료가 접촉해 시료 표면 손상가능 → hard 한 tip 사용 해상도는 떨어지지만 , scan 속도 빠름 Un-contact modePart 3 Sample ⓒSaebyeol Yu. Saebyeol’s PowerPointSample Part 2 1 번 샘플 : cd 필름 2 번 샘플 : 멤브레인 3 번 샘플 : mica( 굉장히 flat 한 소재 ) 4 번 샘플 : Si 위에 SiO2 90ng( 약간 보라색 ) 5 번 샘플 : 4 번 샘플 위에 pmma 스핀코팅해서 녹색 6. 배터리 음극 ( 반짝이는 면이 윗면 ) 7. 에폭시 + 30um 금 ( 단면을 보려면 세워서 측정 ) 8. 에폭시 코팅에 머리카락을 놓은 큐티클층Sample 분석 – 1 번 샘플 (CD 필름 ) Part 2 30umSample 분석 – 1 번 샘플 (CD 필름 ) Part 2Part 2 10um Sample 분석 – 1 번 샘플 (CD 필름 )Sample 분석 – 3 번 샘플 (mica 에 나노와이어 ) Part 2 끝부분에 위치하여 위치를 조정Sample 분석 – 3 번 샘플 (mica 에 나노와이어 ) Part 2Sample 분석 – 3 번 샘플 (mica 에 나노와이어 ) Part 2Part 4 ⓒSaebyeol Yu. Saebyeol’s PowerPoint Lithography리소그래피 (Lithography) Part 3 석판인쇄라고도 하며 매끄러운 석판이나 금속을 이용하여 인쇄하는 기법입니다 집적 회로 제작 시 실리콘칩 표면에 만들고자 하는 패턴을 빛으로 촬영한 수지를 칩 표면에 고정한 후 화학 처리나 확산 처리 하는 기술입니다 . 스크래치 방식 Bottom-up 방식 PR 을 이용한 방식리소그래피 (Lithography) Part 3전세영 - Sample Part 3Part 3 LeftPart 3Part 3 Right이상민 - Sample Part 3Part 3 Right Left정민교 - Sample( Contact 모드의 probe 를 사용 ) – 결과가 제대로 나오지 않음 . Part 3 Left Right 정육면체 모양감사합니다{nameOfApplication=Show}
재료공학실험Ⅳ(BGA reflow 공정 및 접합부 기계적 특성 평가)신소재공학과2017027039 이상민목차Ⅰ. 이론적 배경Ⅱ. 실험목적Ⅲ. 실험방법Ⅳ. 실험결과 및 토의Ⅴ. 참고문헌Ⅰ. 이론적 배경(1) 무연솔더 소재 (Pb-Free Solder)전자산업에 있어 Pb-Sn계 유연솔더는 오랫동안 전자기기의 가장 유용한 접합재료로 사용되어 왔다. 그러나, 최근 솔더를 사용한 전자기기의 폐기 시에 산성비에 의해 솔더 중에 함유된 납(Pb)성분이 용출되어 지하수를 오염시키고 이것이 인체에 흡수되면 지능 저하, 생식 기능 저하 등 인체에 해를 미치는 환경오염 물질로 지적되고 있다. 이러한 환경적인 문제가 대두되면서 기존의 Pb-Sn계 유연솔더를 대체하기 위한 무연솔더가 연구 개발되었으며, 그래서 기존의 Sn-Pb로 구성된 납땜 재료들은 Pb가 빠지고 대신 Ag, Cu, 기타 다른 물질이 혼합된 새로운 무연솔더 소재가 만들어지게 되었다.이러한 무연솔더 (Pb-Free Solder)는 주로 Sn-base Solder이게 되게 되는데, Sn base가 되는 이유는 Sn은 융점이 다른 원소에 비해 낮기 때문이다. 또한, Sn은 환경문제를 유발하지 않고, Sn은 Pb를 치환할 수 있는 만큼 자원이 풍부하여 많은 양의 생산이 지속적으로 가능하다. 이외에도 Sn의 전기전도도 등이 Pb보다 양호하여 물성에 대한 문제가 없고, 수리작업이 쉬운 것이 Sn 합금의 특징이다. 또한, Sn은 용융온도는 232℃로 낮지만, 접합온도로서는 약간 높게 되는데 이것은 합금화에 의해 해결할 수 있고, 접합부의 성질 또한 개선 가능할 것으로 예상된다.무연솔더 소재 중 일부 실용화가 시작된 것으로 Sn-Ag계를 기본으로 한 것이 있으며, 이에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. Sn-Ag계 중 Sn3.5Ag 솔더합금은 Sn37Pb 공정솔더에 비해 인성, 크리프(creep) 및 기계적 성질이 우수한 것으로 알려져 있다. 또한, Cu와의 젖음성도 양호한 편이며 비교적 높은 융점(221℃)을 가지므로 고온용상태에서 파괴가 일어나므로, 흡수 에너지의 양은 매우 적다.1) 연성 파괴(Ductile Fracture)소성변형이 수반되는 파괴로 네킹현상이 나타난다.연성 파괴의 사례를 보면 오른쪽 사진에서 보이는 것과 같이 가운데 부분이 오목하게 되어 있으며, 제품의 중심부와 표면을 보면 왼쪽 그림의 마지막 단계와 같은 형상으로 되어 있음을 알 수 있다.2) 취성파괴 (Brittle Fracture)소성변형이 거의 없는 파괴로 예고 없이 급작스럽게 일어나는 파괴이다.취성 파괴된 제품의 사례를 보게 되면 사진에서 보는 것처럼 파단면에는 인장된 특징이 관찰되지 않고 있다.(3) 솔더링 반응솔더링(Soldering)은 융점 450℃ 미만의 연납을 사용하여 용융된 솔더를 모재(전자부품, 기판 등)의 틈새에 침투, 퍼지게 하여 접합하는 방법이다. 솔더링 중 모재는 녹지 않고 솔더만 녹아 접합되는 것이 일반적인 용융 용접과 다른 점이다. 용융된 솔더는 모재 표면에서 젖음(wetting)이라는 과정을 통하여 모재표면에 막을 생성한다. 금속면은 얼른 보면 매끄러운 것처럼 보이지만, 현미경으로 확대해 보면 무수한 요철이나 결정계면, 흠집 등이 존재한다. 용융 솔더는 모세관 현상에 의해 금속 면을 따라서 흘러 들어가고 계면에서는 금속결합이 일어나게 된다. 일반적인 솔더링에서는 합금 층 또는 금속 간의 화합물이 생성된다. 이 합금 층은 금속 간의 접합품질에 영향을 미치며 이러한 금속 화학적 결합이 발생하므로 접착제를 이용한 접합과는 다르다.이런 솔더링 프로세스에 대해 살펴보면 ① 모재 금속 표면에 산화막이 덮여 있다가 ② 플럭스를 도포하여 가열하면 환원 반응에 의해 산화막이 제거되며, ③ 모재 금속에 솔더가 퍼지면서(wetting) 모재와 솔더 사이에 원자간 이동이 발생하여, ④이동한 원자 간의 결합으로 금속간화합물의 생성과 응고가 진행되면서 솔더링이 완료된다.위에서 말한 솔더링(soldering)은 현재 전자기기 제조에 필수적인 접합법이다. 전자 기판에서 솔더의 기능은 여러 가지 반도체 소접합부의 기계적 전기적 특성을 알아보기 위해 BGA기판에 무연 솔더볼이 전반적으로 촘촘하게 배치되어 있는 형태를 리플로우 솔더링 과정을 통해 만들어보고, 그 과정을 거친 기판의 계면을 관찰해보는 것이다. 또한, 이런 리플로우 공정을 거친 BGA기판을 시간과 온도변화를 달리한 Aging 효과에 따른 계면에서의 반응 및 생성되는 금속간화합물의 성장 거동, Ball Shear Strength Test를 통한 BGA 접합부의 신뢰성 평가 등을 통해 금속간화합물이 미치는 기계적 특성을 평가하는 것이다.Ⅲ. 실험방법1. 시편준비 및 리플로우 공정본 실험에서는 BGA 기판, Solder ball, Flux가 필요하다. 솔더볼은 지름이 450um(0.450mm)이고, 조성이 Sn-3.0Ag-0.5Cu인 것을 사용하게 되고, BGA는 위의 그림과 같이 솔더볼이 8개씩 8줄로 올라갈 수 있으므로 총 64개의 솔더볼이 올라갈 수 있는 기판을 사용하게 된다.이런 BGA기판 위에 솔더 페이스트를 살짝 프린팅하고 패터닝하게 되고, 그다음 cream type flux를 기판을 고르게 도포 후 솔더볼을 패턴 위에 하나씩 배치하게 된다.이렇게 솔더볼을 패턴 위에 올린 후 Sn-3.0Ag-0.5Cu 공정 솔더의 Melting point보다 30℃ 높은 약 250℃에서 2분 정도 리플로우 공정을 거치게 된다. 리플로우 장치의 입구로 들어가 출구로 나오고 냉각구간을 거치면서 완전한 접합이 완료된다. 리플로우 공정 이후 플럭스 세척제를 사용하여 초음파로 1분 동안 세척해 주고, 이후 에탄올로 30초간 초음파로 세척하고 건조를 시켜주게 된다.2. 열 시효(aging)솔더와 기판 계면에 형성되는 금속간화합물은 일반적으로 접합부의 신뢰성에 영향을 미친다고 알려져 있다. 따라서 계면에 형성되는 금속간화합물의 종류와 열 시효에 따른 영향을 살펴보고자 하였다. 계면 관찰과 볼 전단용 시험용 시편을 시효할 경우 이후에 70℃, 100℃, 120℃, 150℃로 서로 다른 4가지 온도에서 0일, 1일, 3일, 6세 조직을 관찰하였으며 EDS를 사용하여 각 상을 분석하였다. 이 과정을 통해 시효(aging)처리한 BGA솔더 접합부의 계면을 관찰하고 IMC 층의 두께도 같이 확인한다.4. 솔더볼 접합 강도 시험 (기계적 전단 시험)Ball Shear Test는 솔더 접합부의 접합 강도를 측정하기 위해 가장 널리 사용되는 방법이며 각 기판의 여러 솔더볼을 테스트하게 된다. 접합부 단면관찰을 끝낸 BGA기판과 솔더볼의 접합부 계면을 전단시험장비(Dage 4000)을 사용하여 볼 전단 시험을 시행하여 솔더 접합부의 접합 강도 및 파괴 모드를 분석한다. 전단 속도와 높이는 각각 200㎛/s, 50㎛로 고정하였다.5. 파단면의 관찰또한 전단 강도 변화와 원인을 관찰하기 위해서 전단 시험 후 파단면을 SEM을 사용하여 관찰하였으며 EDS를 사용하여 파단면을 분석하였다.Ⅳ. 실험결과 및 토의위의 실험과정을 통해 리플로우 솔더링을 거친 후 접합부에 생성된 금속간화합물의 성분과 접합특성에 미치는 영향에 대해서 알아보고, 또한, 시간과 온도변화를 달리한 Aging 효과에 따른 금속간화합물의 성장거동과 Ball Ball Shear Strength Test를 통해 기계적 특성은 어떻게 변화하는지 실험값을 통해 그래프를 그려보고 이를 분석하여 보겠다.(1) 리플로우 후에 접합부에는 어떤 금속간화합물이 생성되었는가?(BGA substrate의 metal은 Cu 배선/SAC305 솔더 사용)리플로우 반응동안 SAC305솔더와 Cu기판 사이의 상호작용에 의해서 구리와 주석 사이 금속간화합물(IMC)이 형성된다. Sn과 Cu 간에는 생성될 수 있는 화합물은 Cu6Sn5, Cu3Sn이고, 둘은 특성은 크게 차이가 난다. Cu3Sn (ε 상)의 성장의 활성화 에너지는 Cu6Sn5 (η 상)의 두 배가량이다. 또한, ε 상과 η 상의 두께는 170℃ 정도의 고온에서는 거의 같으나 활성화 에너지는 ε 상과 η이 각각 1eV, 0.5eV로서 두 배가 된다. 이론적으로 계산한 ε 상:η 상의 상온에서의 두께는 ch이기 때문에 구리 쪽에 만들어지게 되며 매우 얇은 층이 되게 된다.(2) 생성된 금속간화합물은 솔더의 접합특성에 어떤 영향을 미치는가?Sn은 다른 금속들에 의하여 고온에서 빠르게 금속 간 화합물층을 형성한다. 금속간화합물은 솔더접합의 강도 측면에서 필수적인 요소이다. 솔더는 Cu6Sn5, Cu3Sn 등의 금속간화합물 입자로 인하여 석출 강화되기 때문에 더욱 강하고 단단해질 수 있다. 또한, 금속간화합물을 매개로 솔더와 기판의 접합이 이루어진다. 그러나 금속간화합물 층은 매우 취약(brittle)하므로 과도한 성장은 피로 강도를 비롯한 솔더 접합부의 기계적인 성질에 좋지 않은 영향을 끼치고 부품의 표면에 형성되면 젖음성은 떨어지게 된다.IMC thickness솔더링이나 시효의 시간이 길어짐에 따라서 금속간화합물 층의 두께는 증가하는데 대부분의 경우 그 두께는 대략 왼쪽 그림과 같은 포물선의 식으로 나타난다. 포물선의 식으로 나타나는 이유는 처음에는 용융 구리와 주석이 즉각적으로 반응하여 금속간화합물(IMC)이 빠르게 생성되게 되지만 어느 정도 두꺼워지고 시간이 지나게 되면(임계구간을 지나게 되면) 생성된 금속간화합물(IMC)을 확산으로 뚫고(지나고) 공급되어야 하기 때문에 속도가 느려지게 되어 포물선(parabolic) 모양을 그리게 된다. 그리고 이런 포물선 그래프를 시간의 거듭제곱근으로 바꾸게 되면 오른쪽 그림과 같이 금속간화합물(IMC)의 두께는 시간의 거듭제곱근에 비례하여 선형적으로 증가하게 된다.위의 이론을 바탕으로 서로 다른 4가지 온도에서 100일 동안 시효(aging)처리한 BGA 솔더 접합부의 계면 IMC 두께[um]가 아래 표와 같이 측정되었다. 이를 이용하여 Aging time (sec1/2) (x축)-IMC thickness (y축) 그래프 그려보았다.위의 그래프를 해석해보면 BGA 솔더 접합부의 계면에 금속간화합물의 두께는 동일한 온도에서는 Aging time이 길수록 금속간 화합물의 두께의 성장이 잘 일어나게 되고, 같은 Aging
액정의 종류와 성질광전자재료신소재공학과2017027039 이상민목차Ⅰ. 서론Ⅱ. 본론1. 분자배향구조에 따른 종류2. 액정의 성질3. 강유전성 액정(Ferroelectric liquid crystal, FLC) , 고분자 분산형 액정 (Polymer dispersed liquid crystal, PDLC)4. 액정의 구동방식(동작모드)Ⅲ. 요약 및 결론Ⅳ. 참고문헌1. 서론보통의 물질들은 고체, 액체, 기체 세가지 상태로 존재하여 녹는점에서 액체로 변화하지만, 일정 온도 범위에서 고체와 액체의 중간 성질을 가지는 새로운 상태를 갖는 물질이 있다는 것이 1888년에 F.Reinitzer에 의해 처음으로 발견되었습니다. Reinizer는 특정한 결정을 가열하면 일단 145.5도에서 탁한 흰색을 띄는 점도가 있는 액체가 생성이 되고, 온도를 178.5도로 조금 더 올리게 되면 완전히 투명한 액체가 되는 것을 발견하게 되었습니다.결정과 투명한 액체 사이에 존재하는 이 상은 Lehman에 의해 고체의 고유한 성질이었던 광학적 이방성을 가지는 것이 밝혀져 액정(liquid crystal)이라는 이름이 붙여지게 되었습니다 다시 말해, 액정(liquid crystal)은 liquid와 crystal의 합성어로써 액체와 같은 유동성과 결정이 갖는 광학적 이방성을 동시에 가진다는 의미입니다.이러한 독특한 특징을 가진 액정에는 어떤 종류가 있으며, 어떠한 다양한 성질을 가지는지, 어떻게 액정들이 구동하는지에 대해 자세히 알아보도록 하겠습니다.2. 본론2-1 분자배향구조에 따른 종류위에서 말한 액정은 액체와 고체의 중간에 존재하는 상이기 때문에 중간상이라고 부르는 것이 정확하지만 액정이라는 이름으로 많이 불리고 있습니다. 그 이후 다양한 연구가 진행되면서 여러 물질에서 액정상이 발견되었고, 주로 이런 분자들은 대개 원반모양의 분자구조나 길쭉한 막대를 가진다는 것이 밝혀졌습니다.액정상을 가지는 분자들은 매우 낮은 온도에서는 규칙적인 배열을 가지는 결정구조를 가지다가 녹는점 이상에서는세가지 액정 중에서 가장 단순하지만 대부분의 디스플레이에 사용되는 액정입니다.- 스멕틱(smectic) 액정 –스멕틱 액정은 층상 구조를 갖는데, 같은 층 내에서 방향자의 방향과 위치질서에 따라서 자세히 나눠집니다.SmA과 SmC는 층 내에서 분자들의 질량 중심이 자유롭다는 공통점이 있지만, SmA는 방향자의 방향이 층에 수직인 상을 말하게 되며, SmC는 방향자의 방향이 층의 수직에 대해 살짝 기울어져 있는 상을 말합니다. 특히, SmC는 디스플레이에 주로 응용되며, 강유전성(ferroelectricity)를 갖는 특징을 가집니다.콜레스테릭 액정(cholesteric liquid crystal )콜레스테릭 액정은 네마틱 액정과 성질이 비슷한데, 방향자들이 자신들의 방향에 수직인 축을 따라 회전하는 나선구조를 갖는다는 점에서 차이점을 가집니다.콜레스테릭 상은 네마틱 액정에 카이랄기를 갖는 분자를 첨가하거나 구성분자들이 거의 대칭성이 없는 카이랄 센터를 가져도 나타나게 됩니다. 이런 이유로 인하여 콜레스테릭 액정을 카이랄 네마틱 액정이라고도 하게 됩니다. 또한 카이랄 분자의 손잡이에 따라서 나선축의 회전 방향이 정해지게 됩니다. 따라서 콜레스테릭 액정은 나선축과 방향질서에 따라서 규칙적 배열을 하므로 공간질서를 가지게 됩니다.2-2. 액정의 성질액정이 디스플레이의 소재로서 주목을 받는 이유는 무엇보다도 작은 전압으로 빛의 위상지연을 쉽게 조절할 수 있기 때문입니다.액정은 분자 모양의 비대칭성으로 인하여 방향자에 평행한 방향과 수직인 방향의 물성값이 다른, 이방성 물질(anisotropic material)입니다.이러한 여러 물성 값 중에서 액정에 중요한 영향을 미치는 값은 유전율 이방성(dielectiric anisotropy)과 광학적 이방성(optical anisotropy)입니다.액정의 유전율 이방성과 광학적 이방성액정은 보통 가늘고 긴 막대모양으로 비대칭적인 모양을 가지고 있으며, 인접한 분자들에 맞춰 정렬되려는 경향이 있습니다. 그리고 분자의 모양과 정방성이 나타나게 되며, 또한 장축 방향의 굴절률과 단축 방향의 굴절률 간에 차이가 생기게 됩니다.결국 유전율 이방성으로 인하여 액정의 전기적인 제어가 가능해지고, 굴절률 이방성으로 인하여 광학적 차이를 만들 수 있게 됩니다. 이러한 이유들로 액정 분자에 편광된 빛이 입사할 경우, 액정 분자의 위치나 방향이 점차적으로 변하면 편광의 방향이 분자의 방향을 따라가게 되는 일종의 광활성(optical activity)을 가지게 됩니다. 즉, 액정이 빛에 의해 분극이 되는 정도가 막대의 길이 방향과 이에 수직인 단면 방향에 대해서 차이가 존재하기 때문에 유전율과 굴절률에서 방향에 따른 큰 차이가 있고, 막대 방향이 광축이 되어 버리는 복굴절 물질이 됩니다.2-3. 강유전성 액정(Ferroelectric liquid crystal, FLC) , 고분자 분산형 액정 (Polymer dispersed liquid crystal, PDLC)위에서 말한 특성들이 강하게 나타나는 액정들에 대해서 알아보도록 하겠습니다.(1) 강유전성 액정(Ferroelectric liquid crystal, FLC)액정 분자가 내부에 영구 쌍극자를 가지고 있어 자발적인 전기 분극을 형성할 때의 액정을 말한다. 영구 쌍극자는 카이랄 부분을 포함한 액정 분자가 특정한 대칭 깨짐을 가진 경우 형성이 되게 됩니다. 쌍극자가 모여 형성되는 분극은 대칭성으로 인해서 액정 분자의 장축 방향에 수직한 방향으로 형성됩니다.위에서도 말했듯 강유전적 특성은 층 구조를 가진 스메틱 상 중에서 층에 대해 일정한 방향으로 기울어진 SmC 상의 경우에서 나타나게 됩니다.이것은 층 내에서 액정이 기울어질 때 내부의 에너지를 최소화하는 방향으로 배열하기 때문에 나타나게 됩니다. 하지만 일반적으로 층을 따라서 액정의 방향자가 회전하는 카이랄 피치를 가지고 있어 거시적 자발 분극은 0이 된다. 이렇게 형성된 분극의 전기장과 직접적인 상호 작용을 하므로 빠른 동작 특성을 가지고 있습니다.(2) 고분자 분산형 액정 (Polymer d다. 이 원리는 모든 구동방식에 공통으로 적용된다.위의 구동방식에 따라 달라지는 점은 전압에 의한 액정분자의 정렬방식과 액정분자의 배열방법입니다. 구동방식의 차이가 크게 영향을 미치는 것은 응답속도와 시야각이다. 이 두가지를 중심으로 현재 주류가 되어가는 TN방식과 이와 비교하면서 VA방식과 IPS방식에 대해 설명해보겠습니다.TN방식의 원리와 특징위의 그림은 TN방식의 액정분자 배열을 도식화한 것입니다. 전압이 OFF (C)일 때 액정분자가 수평으로 배열되게 되어, 백라이트의 빛을 통과시켜 화면이 백이 됩니다. 이 상태에서 천천히 전압을 가해주면 액정분자가 수직으로 일어서게 되면서 최대전압 (A)이 되었을 때 백라이트의 빛을 막아서 화면이 흑이 됩니다. 보기에는 액정분자가 수평일 때 빛을 차단한다고 생각하기 쉽지만, 액정분자를 감싸는 편광판과 액정분자의 비틀림(90도)에 따라 빛이 움직이게 됩니다.이러한 TN방식의 장점은 생산비용과 구동전압이 낮은 것이고, 단점은 시야각에 따라 색과 휘도 변화가 크다는 점입니다. 시야각에 대해서는 중간(B)를 보면 알기 쉽습니다. 액정분자의 각도로 백라이트의 빛을 양을 조정하기 때문에 각도에 따라 투과하는 광량이 달라지게 됩니다.한가지 더 말하면 TN방식의 응답속도는 일반적으로 일어서는 것(흑->백)이 늦고, 눕는 것(백->흑)이 빠르게 됩니다. 또한 누웠다가 일어서는 것에 비교해 중간색의 응답속도가 급격하게 떨어지는 경향도 있습니다.VA방식의 원리와 특징VA방식의 액정분자배열은 위의 그림 대로입니다. 전압이 OFF(A) 일 때 액정분자가 수직, 최대 전압 (C)일 때는 수평으로 늘어섭니다. 화면의 상태는 전압OFF가 흑, 최대전압이 백이 됩니다.VA방식의 주된 특징은 전압 OFF일 때 백라이트의 빛이 액정분자의 영향을 받지 않게 되고, 편광판에서 거의 완전히 차단된다는 것입이다. 다시 말해, 순수한 흑색을 표현할 수 있어서 명암비를 높이기 쉽게 됩니다.한편, 시야각에 따른 색변화와 휘도 변화는 TN방식과 비슷하다는 약점을 가 고휘도화가 어렵게 되고, 액정 분자의 회전방법에 따른 문제로 응답속도를 높이는 것도 또한 힘들게 됩니다. 단 VA방식과 달리 전역에서 응답속도가 고르게 나타나는 특징이 있습니다.3. 요약 및 결론액정(liquid crystal)이란 분자가 차지하는 위치와 분자축 방향이 고체 액정과 같은 완전한 규칙성을 가지는 상태와 등방성 액체에서와 같은 불규칙한 상태의 중간 상태를 가리키는 물질을 말합니다. 물질의 이러한 상을 액정상(mesomorphic phase) 또는 중간상(mesophase)이라고 합니다. 또한 이렇게 그들이 가지는 방향질서와 위치질서에 따라서 액정은 네마틱, 스멕틱, 콜레스테릭으로 나누고 있습니다.액정은 보통 가늘고 긴 막대모양으로 비대칭적인 모양을 가지고 있으며, 인접한 분자들에 맞춰 정렬되려는 경향이 있습니다. 그리고 분자의 모양과 정렬방향에 따라 특성이 달라지는 이방성을 지니게 됩니다. 이 중에서 액정에 중요한 영향을 미치는 값은 유전율 이방성과 광학적 이방성입니다. 이러한 특정을 대표적으로 지닌 액정들이 존재하게 됩니다.또 전압에 의한 액정분자의 정렬방식과 액정분자의 배열방법에 따라 액정의 구동방식은 TN, VA, IPS 3종류로 크게 나눌 수 있습니다. 각각의 구동방식마다 다양한 특징을 가지게 됩니다.액정은 현재 스마트폰, 컴퓨터, TV등의 디스플레이에 다양하게 활용되고 있습니다. 액정이 활용된 디스플레이는 기술발전과 함께 지속적으로 개선되어 왔고, 액정의 발전은 우리의 삶에 큰 영향을 줄 수도 있는 재료입니다.그렇기 때문에 앞으로 디스플레이의 발전과 같이 액정에 있어서도 더욱 더 많은 발전이 필요하다고 생각합니다.4. 참고문헌1) 김용배, 「액정재료와 액정디스플레이에 응용기술」, 『건국대학교 액정연구센터』 Hyperlink "https://www.cheric.org/PDF/KEHH/KH14/KH14-4-0375.pdf" 1-XXXX.hwp (cheric.org)2) 전문연구위원 정평진, 「액정 디스플레이 개발의 역사」, 『한국괴학기술정보r)
BGA reflow 공정 및 접합부 기계적 특성 평가
액정의 종류와 성질
