액정 표시 장치(액정 디스플레이)는 컴퓨터, 워드프로세서는 물론, 전자 수첩이나 액정TV에도 사용되고 있습니다. 전원을 끊어도 데이터가 없어지지 않고 기억 능력이 있는 액정화면도 개발되었습니다.
그러면 액정이란 무엇일까? 또 워드프로세서나 액정TV의 화면은 어떻게 표시되는 것일까?
1.액정이란?
액정은 세포막과 비슷한 고체와 액체의 중간 물질입니다.
2.한 방향으로 배열된 분자액정이란 무엇인가?
고체와 액체의 중간성질을 갖는 물질로, 비눗물이나 오징어의 먹물 그리고 우리 몸의 세포막도 그 일종입니다. 고체에서는 분자가 정확히 배열되어 있지만, 액체에서는 분자가 아무런 배열 없이 제멋대로 존재합니다.
액정이란 그 중간의 상태로 결국 고체만큼은 아니더라도 얼마간의 규칙성, 예를 들어 분자가 한 방향으로 배열되어 있는 것과 같은 성질을 갖고 있으며, 전압을 걸면 배열 방향이 바뀌게 됩니다.
바로 이 성질을 이용하는 것이 분자액정입니다. 전기 제품은 많은 종류의 화학 물질을 합성한 액정을 사용하기도 합니다.
3. LCD란?
원어인 Liquid Crystal Display말이 의미하듯이 액체와 고체의 중간상인 액정의 전기-광학적 성질을 표시장치에 응용한 것입니다.
액체와 같은 유동성을 갖는 유기분자인 액정이 결정과 같이 규칙적으로 배열된 상태의 것으로, 이 분자배열이 외부 전계에 의해 변화하는 성질을 이용하여 표시소자로 만든 것이 액정디스플레이(LCD)입니다.
경량·슬림형·저소비전력·저전압구동이라는 특징을 갖고 있으며, 포터블 TV나 퍼스널 컴퓨터 등의 표시기로 널리 사용되고 있습니다.
4.액정화면은 어떤 구조를 하고 있을까?
액정디스플레이는 표면에 투명전극(ITO : Indium Tin Oxide)을 형성한 2장의 유리기판을 수 ㎛로 유지하고 이 사이에 액정을 주입한 것으로 외부로부터 투명전극을 통해 전계를 가해 액정을 회전시켜 빛을 통과하게 하거나 통하지 않게 하는 이른바 셔터 기능을 이용하여 화면을 구성합니다.
알기 쉽게 이해하기 위해 머리 속에 그려 봅시다.
두 장의 유리판에 액정을 주입하고 유리판의 면적을 야구장의 크기로 확대 했을때 두 유리판의 간격은 기껏해야 4~5mm가 되게 됩니다.
윗쪽의 좌측의 그림을 보면서 이해해 봅시다. 유리판에는 얇은 막이 씌워져 있고, 한 방향으로 선이 그어져 있습니다. 그것을 배향막이라고 하는데, 배향막은 선의 방향으로 액정 분자가 쉽게 배열 되도록 하기 위함입니다. 배향막의 선이 교차하도록 유리판을 겹쳐 놓고, 배향막과 동일한 방향으로 선이 그어져 있는 편광판( 한 방향의 빛만을 통과시키는 성질을 갖는 판)을 샌드위치처럼 끼워 넣습니다.
전압을 걸지 않았을 때, 액정 분자는 배향막을 따라서 비틀리듯이 배열되어 있고 빛은 액정 분자를 따라 비틀리기 때문에 상하의 편광판을 통과할 수 있게 됩니다. 그것을 화면으로 보면 하얗고 밝은 부분이 되는 것입니다.
전압을 걸면 어떻게 될까요? 액정 분자가 전압이 걸려 있는 방향으로 정렬되기 때문에 빛은 똑바로 진행하게 됩니다. 그렇게 되면 빛은 아래의 편광판을 통과할 수 없으므로 어둡게 됩니다.
5.평면으로 액정을 많이 배열시켜 명암을 표시하는 것인가?
그렇습니다. 그것을 화소라 하는데, 컴퓨터의 경우에는 수십만개의 화소가 배열되어 있습니다. 색을 표시하기 위해서는 유리판의 막 안쪽에 색의 삼원색에 해당하는 색필름을 칠한 후, 어느 색을 만들지 제어하게 됩니다.
분극을 일으켜 기억하게 되고 전원이 끊겨도 데이터가 지워지지 않는 액정이 가능한데, 종래의 액정과는 어떻게 다를까요? 구조는 동일하지만, 종래의 액정보다 고체에 가까운 젤과 같은 느낌의 강유전성 액정 이 끼워져 있고, 유리판과 편광판의 선은 기울어져 있습니다. 강유전성 액정은 분자 그 자체가 플러스와 마이너스의 분극을 갖고 있으므로 전기에 대한 반응이 빠르고, 게다가 이등변삼각형의 두 변에 해당하는 양방향에서 안정된 상태를 가질 수 있게 됩니다.
6.강유전성 액정 분자는 오른쪽 빗변과 왼쪽의 빗면 두 개로 배열되어 있어서 어느 쪽이라도 안정하다는 것인가?
그렇습니다. 전압을 걸면 어느 쪽이든 한쪽 방향으로 정렬되어 빛을 투과시키거나 투과시키지 않음으로써 명암을 표시하는데, 강유전성 액정 분자는 전기 공급을 중단하여도 되돌아가지 않고 그대로 꼼짝 않고 있게 됩니다. 그러므로 계속 전압을 걸지 않아도 괜찮습니다. 그렇게 되면 화면에 디스플레이 되어 있는 부분만을 조작하면 되므로 빠르게 원래대로 복귀할 수 있게 됩니다. 트랜지스터를 사용한 화면에 비해 안정되고 박막(薄幕) 경향화시킬 수 있는 장점이 있습니다.
7. LCD의 종류는 어떤것이 있는가?
LCD는 구동방식에 따라 단순 Matrix방식과 Active Matrix 방식으로 나눕니다.
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