LCD 개요

개요

LCD란 Liquid Crystal Display의 약자입니다. LC는 일정 온도 범위에서 유동성을 지닌 액정 상태이며 동시에 광학적으로 복굴절성을 나타내는 결정입니다. 보통 물질은 용융 온도에서 고체로부터 투명한 액체로 변화하지만, 액정물질은 용융 온도에서 우선 불투명하고 혼탁한 액체로 일단 변화하고 그 후 더욱 온도를 올리면 보통의 투명한 액체로 변화하게 됩니다. 액정이란 명칭은 고체상과 액체상의 중간상태인 액정상을 가리키는 경우와 이러한 액정상을 같은 물질 그 자체를 가리키는 경우의 두 가지 의미로 사용되고 있으며 디스플레이에 적용하는 기술입니다.

내용

디스플레이 계통에서는 LED나 플라스마 기술과 같이 LCD도 CRT보다 두께를 더 얇게 할 수 있으며 그 기술은 진보하고 있습니다. LCD는 빛을 발광하는 것이 아니라 빛을 저지하는 원리로 동작합니다. 따라서 LED나 플라스마 디스플레이보다 전력소모가 적은 편이지만 기술의 발전으로 LED의 전력 소모가 더 적을 수도 있습니다. LCD는 화면의 그리드에 있어 패시브 매트릭스와 액티브 매트릭스의 두 가지로 만들고 있습니다. 액티브 매트릭스 LCD는 흔히 TFT 디스플레이 라고 합니다. 패시브 매트릭스 LCD는 그리드의 각 교점에 위치한 픽셀 들에 전도체 그리드를 가지고 있습니다. 산업용 디스플레이에서 LED 터치 계통을 보면 전류는 특정 픽셀의 빛을 조절하기 위하여 두 개의 전도체를 가로질러 그리드로 보내지게 됩니다. 액티브 매트릭스는 각 픽셀의 교점마다 픽셀의 휘도를 조절하기 적합한 트랜지스터들로 구성되게 됩니다. 이러한 이유로, 액티브 매트릭스 디스플레이의 전류가 좀 더 자주 교반할 수 있습니다. 이러한 기술은 LED 화면의 재생동안 LED 창을 적용한 모니터 화면의 움직임에서 마우스 포인트를 움직일 경우 부드럽게 표현할 수 있는 것입니다 몇몇 패시브 매트릭스 LCD는 이중 스캐닝을 하게 되는데 이것은 이전의 기술로는 전류가 그리드에 한번 스캐닝할 수 있는 시간 동안에 두 번 스캐닝한다는 의미입니다. 그렇지만 아직도 기술적으로는 액티브 매트릭스가 우위에 있다고 할 수 있습니다. 전기를 쏴주면 빛을 발하는 액정크리스털 디스플레이 Liquid Crystal Display는 LCD TV에 많이 적용한 기술입니다. 공간을 덜 차지하는 얇은 TV의 출현이 가능해졌기 때문이었다. 이러한 기술의 시작은 1971년 미국에서 세계 최초의 LCD를 만들어 낸 뒤 2004년 11월에 일본 소니에서 발매된 Qualia 005 제품군인 KDX-46Q005와 KDX-40 Q005 시리즈가 최초라 할 수 있습니다. LCD는 기존의 브라운관 제품보다 선명한 영상을 만들어 낼 수 있다는 장점이 부각되면서 2000년대 초부터 TV에 적용되기 시작하면서 TV 모니터등으로 많이 사용하게 된 기술입니다.

기타

LCD는 크게 디스플레이 형태와 구동방식에 따라 분류될 수 있습니다. 디스플레이 형태에 따라서 투사형 LCD와 직시형 LCD로 나눌 수 있다. 주로 대면적의 화상 디스플레이를 구현하기 위해 사용되며, 광원을 2차원의상 정보를 이용하여 제어하여 공간상에 배치된 스크린에 투사하거나, 고휘도의 영상이나 데이터 화면을 광학 장치를 이용하여 스크린에 확대 투사함으로써 대화면의 화상을 얻는 디스플레이 장치입니다. 주로 모니터는 40인치 이상 수백 인치까지의 다양한 화상을 얻을 수 있다. 이러한 투사형 LCD는 스크린과 투사광원의 위치에 따라 배면 투사형 rear projection과 전면 투사형 front projection으로 구분하면 TV 제조회사에서 TV 명칭을 프런트 프로젝트 방식 이란 광고 문구를 사용하기도 하였습니다. 투사형 LCD는 라이트 구성요소의 밸브, 광학계, 회로계 및 기구계로 구성되어 있습니다. LCD에서 나오는 빛을 직접 보는 직시형 LCD는 투과형 transmissive과 반사형 reflective로 나누고 있습니다. 투과형은 백라이트를 이용하여 나온 빛의 세기를 LCD 패널에서 조절하고 반사형은 주로 자연광 및 주변의 빛이 LCD 패널에 서 반사되어 화상이 만들어집니다. 구동방식에 따라 전기적 구동(electrically addressed) LCD와 광학적 구동(optically addressed) LCD로 나눌 수 있습니다.

LCD 제조 공정의 예

광학적 구동 LCD는 spatial light modulator가 한 가지 예이며 광신호에 의해 LCD를 제어하는 것입니다. 전기적 구동방식은 화소전극의 구동 시 능동소자의 유무에 따라 수동행렬(passive matrix) LCD와 능동행렬(active matrix) 방식의 LCD로 구분될 수 있습니다. 수동행렬방식은 주로 초기의 LCD 제품 예를 들어 LCD시계, LCD계산기 등에서 많이 볼 수 있습니다 LCD에 쓰이는 액정의 종류에 따라 Twisted Nematic LCD, Super Twisted Nematic lcd (STN LCD), Ferroelectric LCD와 Polymer Dispersed LCD 등으로 분류합니다. TN LCD는 현재 LCD제품에서 가장 많이 쓰이고 있으나. LED등에 비하여 느린 응답속도입니다. 또한 상대적으로 좁은 시야각과 사용온도 범위 등의 문제점이 있으나 2020년 이후 점진 적으로 기술 개전이 이루어지고 있습니다.

로봇 케이블

STN LCD는 트위스트 각이 240도~270도로 인가전압에 따른 투과도가 매우 급격히 변화되는 점을 이용하여 초기의 LCD TV의 디스플레이용이나 노트북 모니터에 적용하기도 하였습니다. F LCD는 강유전성 액정을 사용한 디스플레이로서 현재 사용되는 LCD 중 가장 빠른 응답속도를 가지고 있습니다. PD LCD는 현재 주로 사용되고 있는 TN 모드방식의 경우 편광판을 필요로 하며 편광판에 의해 입사광의 1/2 정도가 흡수되어 열로 바뀌기 때문에 광이용 효율이 낮아지는 문제점을 개선하기 위하여 제안된 방식입니다. PDLC는 액정의 유동성과 고분자 물질의 구조 및 복굴절성 등을 활용하는 것으로 고분자 재료와 액정을 혼합하는 경우, 액정의 유동성으로 액정 방울들이 polymer와의 경계에서 분자력 및 경계 조건 등에 의하여 분자 배열을 하게 되는데, 거시적으로는 각 방울들은 임의의 분자 배열을 하게 됩니다.