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| LCD에서
LC는 일정 온도 범위에서 유동성을 지닌 액정 상태이며 동시에
광학적으로 복굴절성을 나타내는 결정이다.보통 |
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물질은 용융 온도에서 고체로부터 투명한 액체로 변화하지만,
액정물질은 용융 온도에서 우선 불 투명하고 혼탁한 액체로 |
| 일단
변화하고 그후 더욱 온도를 올리면 보통의 투명한 액체로 변화한다. |
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액정이란 명칭은 고체상과 액체상의 중간상태인 액정상을 가리키는
경우와 이러한 액정상을 같는 물질 그 자체를 가리키 |
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는경우의 두 가지의미로 사용되고 있다. |
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그림 1. 액정 물질의 온도 변화에 의한 상태 변화.
그림 2. 액정상에서의 분자 배열 구조.
| LCD는 이러한 액정의 특성을 이용해
만드는 디스플레이로서 특징을 열거하면 다음과 같다. |
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| 1.저소비 전력(수∼수십μW/cm2)으로
장시간의 전지구동이 가능한 에너지 절약형이다. |
| 2.저전압에서 동작(수∼10V)하므로
직접 IC 구동이 가능하고 구동 전자회로의 소형화, 간략화가
가능하다. |
| 3.소자가 얇고(수mm)또한
대형표시(수십 cm대각)에서 부터 소형표시(수 mm대각)까지 가능하다. |
| 특히
휴대형(portable)기기에 적합하다. |
| 4.수광형
표시이므로 밝은 장소에서도 표시가 선명하다. |
| 5.표시의 컬러화가
쉽기 때문에 표시기능의 확대, 다양화가 이루어질 수 있다. |
| 6.투사확대 표시나
집적표시가 가능하여 대화면 표시 (수 m대각)가 용이하다. |
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| LCD의 경우 다음과 같은
단점도 가지고 있다. |
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| 1. 비발광형이므로
반사형 표시인 경우 어두운 곳에서 표시의 선명함이 떨어진다. |
| 2. 선명한 표시가
요구되는 경우 또는 컬러 표시의 경우 후광(back light)을 필요로한다. |
| 3. 표시
콘트라스트가 보는 방향에 의존하는 경우가 많아서 시각에 제약을
받는다. |
| 4. 응답시간이 주위
온도에 의존하기 때문에 저온동작(-30∼-40℃)에 어려움이 있다. |
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| CRT는 1887년
브라운이 최초로 전자관(음극선관 또는 브라운관이라고도 한다)을
발명하면서부터,액정 디스플레이는 |
| 이보다 1년 늦은1888년,오스트리아의
F.Reinitzer에 의해 액정이 처음 발견되면서부터 시작된다.액정은 언뜻
보기에는 |
| 액체이지만
광학적으로는 결정체와 같은 이방성을 나타내는 특이
상태의 것으로 일정 온도 범위에서 액정이 되는 |
| 서모트로픽 액정(Thermotropic
Liquid Crystal)이라 불리는 유기화합물이다. |
| 그러나 제품으로
응용은 발명되고 얼마 지나지 않은 1934년 영국인 쇤베르크가
CRT(Cathode Ray Tube)를 이용하여 |
| 진공관 TV를
발명한것과는 달리,LCD는 1968년 미국 RCA사에 의해 디스플레이에
응용되기까지 오랜 시간이 걸렸다. |
| 하지만 1973년부터
전자 계산기와 시계에많이 이용되기 시작한 액정은 이 후부터
꾸준한 발전을 거듭해 1986년에는 |
| STN LCD와 소형
TFT LCD가 실용화되는 단계에 이른다. 1990년대에
들어와서는 10인치 TFT LCD의 양산화가 실현 |
| 되면서 노트북PC의
대표적인 디스플레이로 자리잡았고,이제는 CRT를 대체하는
디스플레이 중 하나로 각광받고 있다. |
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년 도 |
연구개발 |
비 고 |
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1854 |
농도전이형 액정 발견 |
R. C. Virchow (독일) |
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1888 |
온도전이형 액정 발견 |
F. Reinitzer(오스트리아) |
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1930 |
Freedericksz 전이 발견 |
V. Freedericksz |
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1962 |
DSM-LCD 특허 출원 |
Wiliams(RCA, 미국) |
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1971 |
TN-LCD |
Schadt, Helfrich (스위스) |
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1972 |
Active Matrix 제안 |
P.Brody |
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1980 ~ 1983 |
강유전성 액정 LCD |
K. Yoshino |
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1984 |
STN-LCD |
Scheffer, Nehring (스위스) |
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년도 |
연구개발과 응용상품 |
비 고 |
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1978 |
MOS-FET 1.75" 30625 화소 LCD / Cdse-TFT active matrix 화상표시 LCD |
Lipton et al./ Brody and Luo |
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1979 |
a-Si TFT의 LCD에 응용제안 |
LeComber et al. |
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1982 |
a-Si TFT 3" (125 ×160) TV 개발 /a-Si TFT 4" (220 ×240) TV 개발 |
Sanyo |
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1983 |
poly-Si TFT 2. 14" (240×240) TN-LCD color TV 개발 |
Seiko-Epson |
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1984 |
oly-Si TFT 2" (240×220) LCD color TV 상품화 / CdSe-TFT (128 ×192) LCD 상품화 |
Seiko-Epson / Panelvision |
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1985 |
a-Si TFT 10" (640×480) Color LCD 개발 |
Toshiba |
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1987 |
a-Si TFT 6" LCD TV 상품화 / a-Si TFT 4" (640 ×480) LCD color TV 개발 |
Hitachi / Sharpp> |
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1988 |
a-Si TFT 4" LCD color TV 상품화 |
Sharp |
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| LCD는
크게 디스플레이 형태와 구동방식에 따라 분류될 수 있다. |
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디스플레이 형태에 따라서 투사형 LCD와 직시형 LCD로 나눌 수 있다. |
| 주로
대면적의 화상 디스플레이를 구현하기 위해 사용되며, 광원을 2차원의
화상 정보를 이용하여 제어하여 공간상에 배 |
| 치된
스크린에 투사하거나 고휘도의 영상이나 데이터 화면을 광학
장치를 이용하여 스크린에 확대 투사함으로써 대화면 |
| 의
화상을 얻는 디스플레이 장치이다. 주로40″(인치) 이상 수백
인치의 화상을 얻을 수 있다. |
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이러한 투사형 LCD는 스크린과 투사 광원의 위치에 따라 배면
투사형(rearprojection)과 전면 투사형(front projection) |
| 으로
구분된다. 투사형 LCD는 라이트 밸브, 광학계, 회로계 및 기구계로
구성되어 있다. |
| LCD에서
나오는 빛을 직접 보는 직시형 LCD는 투과형(transmissive)과 반사형(reflective)으로
나뉜다.투과형은 백라이 |
| 트를
이용하여 나온빛의 세기를 LCD 패널에서 조절하고 반사형은 주로
자연광 및 주변의 빛이 LCD 패널에서 반사되어 |
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화상이 형성된다. 구동방식에 따라 전기적 구동(electrically addressed)
LCD와 광학적 구동(optically addressed) LCD |
| 로
나눌 수 있다. 광학적 구동 LCD는 spatial light modulator가
한가지 예이며 광신호에 의해 LCD를 제어하는 것이다. |
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전기적 구동방식은 화소전극의 구동시 능동소자의 유무에따라
수동행렬(passive matrix) LCD와 능동행렬(activematrix) |
| LCD로
구분될 수 있다.수동행렬방식은 주로 초기의 LCD 제품(시계,계산기
등)에 많이 이용되었고 LCD에 쓰이는 액정의 |
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종류에 따라 Twisted Nematic(TN)-LCD, Super Twisted Nematic(STN)-LCD,
Ferroelectric(F)-LCD와 Polymer |
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Dispersed(PD)-LCD 등으로 분류된다. |
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| TN-LCD는
현재 LCD제품에서 가장많이 쓰이고 있으나 느린 응답속도, 좁은
시야각과 사용온도 범위등의 문제점을 안고 |
| 있다.
STN-LCD는 twist 각이 240°∼270°로 인가전압에 따른 투과도가 매우
급격히 변화되는 점을 이용하여 초기의D-TV |
| 및
노트북에 사용되었다.F-LCD는 강유전성 액정을 사용한
디스플레이로서 현재 사용되는 LCD중 가장 빠른 응답속도를 |
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나타낸다. PD-LCD는,현재 주로 사용되고있는 TN 모드방식의 경우
편광판을 필요로 하며 편광판에 의해 입사광의 1/2 |
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정도가 흡수되어 열로 바뀌기 때문에 광이용 효율이
낮아지는문제점을 개선하기 위하여 제안된 방식이다. PDLC는
액정 |
| 의
유동성과 고분자 물질의 구조및 복굴절성등을 활용하는 것으로
고분자 재료와 액정을 혼합하는 경우 액정의 유동성으 |
| 로
액정 방울들이 polymer와의 경계에서 분자력 및 경계 조건 등에
의하여 분자 배열을 하게 되는데 거시적으로는 각 방 |
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울들은 임의의 분자 배열을 하게 된다. 이 상태에서 평행한
빛이 입사되면 액정의 복굴절성에 의하여 액정 방울을 지나 |
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가면서 전계인가에 따라 굴절 방향이 바뀌게 된다. |
| ※ LCD의 용도: TV,
e-paper,IMT-200 , PDA,Note book,sub notebook,monitor,OA 등 |
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| 그림 6.의 칼라
TFT-LCD의 구조를 보면, 백라이트에서 나온 빛이 반사 및 분산 장치에
의해 액정 패널쪽으로 입사된다. |
| 액정 패널은 두
개의 유리판 사이에 비틀림네마틱(TN)액정이 약 5μm 두께로
채워져 있으며 , 빛이 입사된 쪽의 유리판 |
| 위에 TFT 및 ITO
화소와 액정 배향층이 있고, 다른 쪽의 유리판 위에는
컬러필터와 액정배향층(폴리이미드)이 코팅되어 |
| 있다. 그리고 두
장의 유리판 밖에는 편광판이 부착되어 있다. 컬러화상은 R(적색), G(녹색),
B(청색) 세 종류의 컬러필터 |
| 를 조합하여
얻어진다. R, G, B 세 개의 화소가 모여서 다한 개의 컬러화소를
이루며, TFT는 R, G, B 화소에 각각 연결되 |
| 어 있기 때문에
SVGA(800×600) 화면 구성의 경우 3×480,000개의 TFT가 필요하다.TFT는 각
화소의 스위치 역할을 하는 |
| 소자로서 TFT가 on
되면 픽셀의 양단간 전압이 차에 의하여 액저에 분자 배열이
변화되고,이러한 분자 재배열에 의한 빛 |
| 의 변조를 이용하여
디스플레이를 하게 된다. |
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