인간에 대한 예의 (항금리 문학 창간호)

컬러 필터(color filter)는 액정을 통과하여 상부 기판 쪽으로 올라오는 흰색의 빛에서 부화소 단위로 빛의 3원색, 빨강(R)과 초록(G), 그리고 파랑(B)을 추출하여 컬러를 구현할 수 있도록 하는 얇은 층입니다. 빛이 셀로판지를 통과하면서 색이 변하는 현상과 같은 원리입니다. 그리고, 컬러 필터 기판은 컬러 필터가 형성되어 있는 상부 기판입니다. 컬러 필터 기판 위에는 RGB 컬러들간의 색을 구분해주기 위한 블랙 매트릭스(Black Matrix, BM)가 있으며, 이를 사이에 두고 컬러 필터 역할을 하는 RGB 패턴이 배열됩니다. 즉, 블랙 매트릭스는 RGB 부화소들을 각각 격리시킴으로써, 경계면에서 불필요한 간섭(crosstalk)이 일어나는 것을 방지하고, 내부로부터의 빛이 새는 것을 막아..

배향막(alignment layer)이란 ‘방향을 배열하는 막’이라는 뜻으로, 액정 분자들이 특정한 위치와 방향으로 정렬되도록 배향하는 층입니다. 배향막으로는 주로 폴리이미드 수지가 사용되며, 이는 내열성과 높은 유리 전이 온도, 액정과의 친화성, 그리고 기판과의 밀착성에서 유리하기 때문입니다. 배향막의 두께는 보통 수십 나노미터 정도입니다. TFT 기판과 컬러 필터 기판 양쪽 모두에 배향막을 형성한 후 러빙(rubbing)을 하면 배향막에 액정이 들어갈 홈들이 만들어지죠. 두 기판 사이에 액정을 채우면 기판 쪽에 위치한 액정들이 배향막의 홈을 따라 자리를 잡고, 두 기판 사이의 액정 분자들은 이에 준하여 배열이 됩니다. 이러한 러빙 배향은 물리적인 방식이고, 이 외에도 화학적인 방식인 광 배향이 있습니..

‘편광’이라는 말을 풀이하면 치우칠 편(偏), 빛 광(光)이죠. 편광이 안된 빛, 즉, 산발적으로 쏟아지는 빛을 받아서 특정 방향으로 진동하는 빛만 전달해주는 역할을 하는 것이 편광자, 혹은 편광판입니다. 대표적인 편광자로는 선격자 편광자(wire grid polarizer)와 이색성 편광자(dichroism polarizer, 2색성; 각도나 농도에 따라 색이 달라 보이는 성질)가 있죠. 그리고, 두 편광판을 통과하는 빛의 양을 조절하여 원하는 밝기를 얻을 수 있습니다. 이러한 원리를 이용하여 LCD에서는 BLU를 나온 빛은 가장 먼저 하부 기판에 부착된 편광판을 만나고, 또 액정을 통과하여 나온 빛은 마지막으로 상부 기판에 부착된 편광판을 만납니다. 물론 대부분의 LCD 패널에서 두 편광판은 90도의..

박막 트랜지스터, TFT는 스위칭 소자로써 특정 (부)화소를 정의하고 신호를 전달해주는 역할을 합니다. 화소를 점등하는 스위칭 소자로서 트랜지스터를 사용하는데, 디스플레이에서는 실리콘 기판이 아닌 유리 기판 위에 형성된 실리콘 박막에 만들어지므로 박막 트랜지스터라고 하죠. 즉, TFT는 RGB 부화소들마다 위치하여서 스위칭 역할을 담당하고 있습니다. 사실, TFT의 역사는 LCD의 역사만큼이나 오래 되었는데, 1930과 1940년대에는 CdSe 소재를 이용한 TFT가 고체 촬상 소자용으로 개발되었고, 1972년에야 LCD에 적용하게 되죠. 그리고 1970년대 중 후반에 비정질 실리콘 TFT LCD가 발표되며, 이후로 저온과 고온 다결정 실리콘 TFT로 발전하였고, 최근에는 산화물 TFT, 유기 TFT 등..

LCD의 기본적인 구조를 빛이 진행하는 경로, 즉 패널의 뒷면(아래쪽)에서 앞면(위쪽)으로 이동하면서 설명을 이어갑니다. 역시 가장 일반적인 투과형(transmissive-type), 능동 구동형, 백색 바탕 모드(normally white mode)의 TN-LCD를 대상으로 합니다. 먼저, 빛을 제공하는 광원입니다. 과거에는 냉음극 형광 램프(Cold Cathode Fluorescent Lamp, CCFL)를 사용하였는데, 2010년 전후로 LED로 대체되기 시작하여 현재는 모든 LCD가 LED 광원을 사용합니다. 그리고, 양자점 효과를 더하여서 색순도가 높은 RGB, 즉, 백색을 만들어내죠. LED 광원은 휘도가 높아지면서 주로 패널의 뒷면보다는 옆면에 배열됩니다. 다음으로 빛을 패널 안쪽으로 전달하..

LCD의 동작 원리를 살펴보죠. 일반적인 투과형(transmissive-type), 능동 구동형, 백색 바탕 모드(normally white mode)의 TN-LCD를 대상으로 하여 빛의 경로를 따라가 보겠습니다. 먼저, 디스플레이 패널의 가장자리나 혹은 뒷면에 설치된 광원, 예를 들어 백색 LED에서 발생된 빛이 도광판과 반사판, 확산판, 프리즘 시트 등을 통과하면서 균일하게 퍼져서 패널 아래쪽 유리 기판에 부착된 편광판을 통과합니다. 편광판을 통과한 빛은 한 쪽 방향으로만 진동하는 직선 편광된 빛으로 걸러지게 되죠. 이렇게 선 편광된 빛은 아래쪽 유리 기판을 통과하면서 화소들에 도달합니다. 화소 내에 있는 각각의 부화소들, 한쪽 귀퉁이에는 TFT 스위칭 소자가 있으며, TFT가 온 상태가 되면 부화소..

적당히 넘어지고, 기울어져서 살아라 태양계가 만들어질 때, 지구는 소행성들에게 맞아서 23.5 도가 기울어졌지 세상에 태어나고 자랄 때, 나는 꾸중과 회초리로 맞아서 어느 정도 삐뚤어졌지 지구는 기울어져서 태양을 돌고 이 때문에 태양과의 거리가 주기적으로 변하여 봄 여름 가을 겨울, 사계절이 오지 나는 삐뚤어져서 세상을 살고, 이 때문에 세상과의 거리가 주기적으로 변하여 희 로 애 락, 네 가지 감정이 오지 지구의 기울어짐으로 북반구 위쪽과 남반구 아래쪽에는 종일 밝은 백야와 종일 어두운 극야가 오지 나의 삐뚤어짐으로 행복 위쪽과 불행 아래쪽에는 종일 밝은 기쁨과 종일 어두운 슬픔이 오지 태양계가 만들어질 때, 지구가 소행성들에게 맞지 않아서 기울어지지 않았다면 아름다운 사계절도 매력있는 백야, 극야도 ..

액정의 전기광학적 특성은 전기장을 인가하면 액정 분자들의 배열이 바뀌면서 광 변조가 생기는 특성을 말합니다. 즉, 액정이 유전 이방성이나 전도 이방성, 혹은 자발 분극 등에 의해 배열이 바뀌고, 이로 인하여 굴절 이방성, 즉 복굴절성에 기인하여 빛의 간섭, 산란, 그리고 편광 등의 변화가 일어나는 것이죠. 액정의 다양한 전기광학적 특성들에서 특히 LCD에 적용된 효과들을 중심으로 진행 과정을 살펴보죠. 1963년, 미국 RCA사의 연구원인 리처드 윌리엄스(R. Williams)가 네마틱 액정에 전기장을 인가할 경우 광학적인 패턴이 형성되는 현상을 관찰하였죠. 1968년에 J. Wysocki 등은 액정이 콜레스테릭 상에서 네마틱 상으로 상호 변환을 하는 상전이(Phase Cahnge, PC) 효과를 발표하..

액정은 분자 내에서 장축 방향과 단축 방향으로 서로 다른 분극(polarization)의 차이를 가집니다. 따라서 유전율 이방성이 존재하며, 장축 방향으로의 유전율과 단축 방향의 유전율간에 차이가 생깁니다. 액정에 전기장을 인가할 경우, 전기장에 의해 유도되는 쌍극자 모멘트에 의해서 액정의 분극이 더 큰 쪽이 전기장과 평행한 방향으로 정렬되도록 힘을 받게 됩니다. 이 원리에 의해서 전기장으로 액정의 움직임을 제어할 수가 있죠. 즉, 액정 분자들은 전압이 인가되면 전기장에 따라 이동, 혹은 회전합니다. # 참고로 하고 있는 여러 자료들의 제공에 감사를 표하며, 계속 업그레이드 됩니다. # 의견과 조언, 수정과 요청은 늘 환영합니다. 댓글이나 전자메일로~ bkju@korea.ac.kr # 저작자, 본 사이트..

액정의 변형과 복원에 관한 이야기로 넘어가 보죠. 액정의 변형은 외부에서 인가되는 전기장(또는 자기장), 액정과 경계를 이루는 표면 등에 의해 유도되며 액정 분자간 상호 작용이 이러한 변형을 억제하면서 평형 상태를 유지하고 있습니다. 실제로, 유체의 특성을 보이는 액정을 전기 광학 소자로 제작하기 위해서는 제한된 공간에 가둬야 하므로 액정과 특정한 표면 사이의 상호작용이 액정의 변형에 영향을 주게 됩니다. 그러므로 액정 방향자(분자 장축의 평균방향)의 공간적인 분포는 액정 분자들간의 상호 작용을 나타내는 탄성 (변형) 에너지, 외부에서 인가되는 전기장(자기장)과 액정의 전기적(자기적) 상호 작용인 전기 에너지, 그리고 가두는 공간을 형성하는 계면에서의 액정의 표면 고정 에너지(surface anchori..