액정 (liquid crystal)의 원리에 대해 알아보자

액정의 원리에 대해 알아보자. LCD 디스플레이의 핵심 물질은 바로 액정이다. 액정은 영어로 하면 Liquid Crystal 이다. Liquid는 액체를 뜻하는 말이고, Crystal은 결정을 뜻하는 말이다. 이름에서 알 수 있듯, 액정은 결정의 질서를 지니면서 유동적인 상태의 물질을 말한다. 하지만 우리의 일상생활에서 액정은 디스플레이 자체를 뜻하는 단어로 쓰인다. 예를 들면, 핸드폰이 디스플레이가 파손된 경우 우리는 '액정이 부숴졌다'라는 표현을 흔히 쓴다. 엄밀히 말하면 이는 틀린 표현이다. 오늘은 액정의 원리와 응용에 대해 간략하게 알아보자.

본론에 들어가기에 앞서 재미있는 기사가 있어 소개하겠습니다.

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디스플레이의 핵심 물질 액정의 특징 및 원리  

액정, 결정의 액체

액정은 대부분 막대 모양을 갖는 유기 분자로 만들어 진다. 막대 모양으로 인해 층층이 쌓여서 질서를 이루기 쉽지만, 각 부분들 사이에 작용하는 힘은 결정격자를 형성할 정도로 강하지는 않기 때문에 액체처럼 유동적인 상태를 이룬다. 액정은 대부분 LCD (Liquid Crystal Display)에 쓰인다.

 

LCD의 작동 원리

액정은 결정과 액체의 중간물로 액체처럼 자유로이 움직이지만 규칙적인 방향성을 갖는다. LCD에서 액정은 두개의 유리기판 사이에 위치한다. 두 유리기판의 한 쪽에는 특정 방향의 진동면을 갖는 파장만 통과시키는 편광판이 붙어있다. 편광판의 편광필터는 규정된 방향으로만 진동하는 파장들만 통과 시킨다. 주사선에 전압이 주어지지 않으면, 빛의 편광 방향이 액정 층을 통과하면서 90도로 굴절한다. 후면 유리기판의 편광판은 빛은 통과 시키도록 장치되어 있어 주사선이 투명하게 나타난다. 그러나 전압을 가하게 되면 액정의 나선형 방향이 흐트러저 빛은 더이상 두번째 편광판을 통과 할 수 없다.

 

기본 단위 화소의 구성

LCD 컬러 모니터의 각 화소는 광학 필터가 장착된 RGB 세가지 색상의 섹소 세포로 구성되어있다. 세가지의 색상은 분리되어 박막 트렌지스터 (TFT)에 의해 조종된다. 이러한 방식을 통해 모니터에서 컬러가 구현된다. 화면의 해상도가 높을 수록 기본단위인 화소의 개수가 많은 것이며 그만큼 많은 수의 TFT가 있음을 의미한다.

 

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