인간에 대한 예의 (항금리 문학 창간호)

액정의 종류는 실로 다양합니다. 다만, LCD에 사용되는 액정은 주로 막대형으로 방향성을 지니고 있는 네마틱 액정이며, 이를 기초로 하여 액정 분자의 기본 구조를 살펴보죠. 길다란 모양의 분자 구조, 양쪽 터미널(terminal)에서 머리로 칭하는 쪽은 전기적으로 극성을 리드하고, 꼬리 쪽은 유연성을 주로 제공합니다. 몸통 부분은 메조겐 그룹(mesogenic group)들로, 비교적 강한 막대 모양의 분자 구조를 가지며, 복굴절 효과에 기여하게 됩니다. 각각의 구조들은 연결부(linker)들로 이어져 있으며, 이와 함께 몇몇 측면 그룹(side chain, end group)들이 존재하여 액정의 유연성, 점도 등을 조절하고 필요한 반응이나 상호 작용을 유도하기도 합니다. 이러한 액정 분자의 크기는 대략..

물질의 상태는 주로 세가지, 즉 고체, 액체, 그리고 기체로 구분됩니다. 조금 더 들어가서 이온화된 기체를 플라즈마 상태로 따로 이야기하기도 하죠. 따로 이야기하는 또 하나의 물질 상태가 액정입니다. 즉, 고체와 액체의 중간 상태, 고체의 규칙, 정렬성과 액체의 유동성을 함께 지니고 있죠. 이와 같이 액정은 액체와 고체 결정의 2중성을 지닌 물질답게 다양하고 흥미로운 물리, 화학, 그리고 전기광학적 특성들을 갖습니다. 고체와 액체, 2중성을 지난 액정은 보통 비대칭적인 모양(가늘고 긴 막대 모양, 타원형 등)을 가지고 있으며, 인접한 분자들에 맞추어 정렬되려는 성향이 있습니다. 그리고, 분자의 모양에 따라, 또한 분자들의 정렬 방향에 따라 기계적, 전기적, 광학적 특성 등이 달라지는 이방성(anisotr..

우주와 지구, 모든 물질들은 원자로 이루어집니다. 원자들 사이에는 두 가지 힘, 즉 인력과 척력이 존재합니다. 서로 당기는 힘과 밀어내는 힘이죠. 원자들이 두 힘의 균형을 잘 유지하면 안정한 상태인 고체가 됩니다. 두 힘이 다소 균형을 잃으면 흘러가는 액체(물)가 되고, 균형을 아주 잃으면 뿔뿔이 흩어지는 기체(공기)가 됩니다. 사람 사는 일도 그렇습니다. 너무 집착을 해도, 혹은 너무 외면을 해도 균형을 잃게 됩니다. 자연도 심지어 사물에 대한 이치도 그렇다고 생각합니다. 나 홀로 믿는 삼라만상의 진리일지도 모르겠습니다만~ ㆍ ㆍ 균형 너무 멀어지지마 너무 다가서지마 영원히 함께라면 A stable state of a bond; is when attraction forces balance repulsi..

콜레스테릭(cholesteric) 액정, 혹은 카이랄 네마틱(chiral nematic) 액정은 네마틱 액정에 주기적인 나선 구조를 유도하는 카이랄 첨가물(chiral dopant)이 첨가된 액정으로, 네마틱 액정의 방향자가 나선 축을 따라 꼬이면서 배열된 나선형의 구조를 가집니다. 이는 콜레스테릭 액정으로도 부르는데, 이는 처음 발견된 액정인 콜레스테롤이 카이랄 네마틱 액정이었기 때문입니다. 참고로 콜레스테릭(cholesteric)은 그리스 어원으로 ‘쓸개, 담’의 뜻을 가집니다. 여하튼 발견된 후로 네마틱 액정에 카이럴 첨가물을 섞어 동일한 분자 구조를 갖는 액정을 만들게 되었고 이를 카이럴 네마틱 액정이라 명하게 되었죠. 두 액정상의 분자 구조가 동일하므로 두 단어는 동일한 의미로 사용됩니다. 콜레..

스멕틱(smectic)이라는 용어는 그리스 어원의 ‘비누’에서 유래되었습니다. 분자들은 방향 질서와 함께 위치 질서도 이루고 있죠. 스메틱 액정은 막대 모양의 분자들이 층 구조를 형성하며 각 층들은 평행으로 배열되고 층 내에서 분자들은 거의 수직으로 서있는 구조입니다. 분자층 사이의 결합은 비교적 약하여 비누처럼 서로 미끄러지기 쉬운 특성을 가지며, 이 때문에 스멕틱 액정은 2차원적으로 유체의 성질을 나타냅니다. 각 층들이 전체적으로는 자유로이 움직이는 반면에 층 내에서 분자들의 이동은 제한됩니다. 그러므로 네마틱 상에 비하여 약간은 더 단단한 물질을 만들며, 액체에 비하면 점도는 매우 높습니다. 전기광학적 응답 특성을 가지므로 역시 LCD에 사용될 수 있습니다. # 참고로 하고 있는 여러 자료들의 제공..

네마틱(nematic)은 그리스 어원으로 ‘실’"에서 유래되었습니다. 실이 지나가듯이 방향 질서만 있고 위치 질서는 없죠. 만일 액정 분자들이 위치 질서까지 가지는 경우에는 스멕틱 상으로 불리며, 이는 네마틱 상보다 유동성이 작고 층 구조를 이루는 특징이 있습니다. 네마틱 액정은 막대 모양의 분자들이 서로 평행하게 스스로 배열하고 있습니다. 각각의 분자들은 위치가 고정되어 있지 않고 장축 방향으로는 비교적 자유로이 이동할 수 있습니다. 이 때문에 유동성이 높고 점도는 낮습니다. 분자들간의 상호작용은 존재하여 방향성을 가지며, 굴절률, 유전율, 자화율 등의 전기광학적 특성들에 대해 이방성을 보입니다. 현재, 디스플레이를 포함하여 대부분의 전기광학 소자로 사용되는 액정은 네마틱 액정입니다. 특히 LCD 분야..

액정(Liquid Crystal, LC)은 액체 결정으로 액체와 고체 결정 사이의 특성을 지니는 물질의 상태입니다. 액체 상태에서는 원자나 분자들의 위치, 방향 모두 장거리 질서가 없는데 반하여 결정 상태에서는 장거리 질서가 존재합니다. 이와 같이 액체와 결정의 중간 상태(mesophase) 물질로는 유연성 결정(plastic crystal)이라는 물질도 있죠. 액정은 크게 온도전이형 액정(Thermotropic LC)과 농도전이형 액정(Lyotropic LC)으로 구분합니다. 온도전이형 액정은 열에 의해서만 분자 구조가 바뀌고, 농도전이형의 경우에는 임계 농도치 이상으로 용해되었을 때, 여러 영향에 의해 변하게 되죠. 온도전이형 액정은 일반적으로 막대 모양을 가지는데, 위치 질서의 정도에 따라 네마틱(..

LCD에 관한 본격적인 공부를 시작하기 전에 LCD가 태어난 배경, 그리고 진화하고 있는 역사를 추적하여 살펴보겠습니다. 1854년, 독일의 병리학자이자 백혈병의 발견자인 루돌프 피르호가 생체의 신경 조직과 물을 접촉시켜서 농도 전이형(lyotropic) 액정을 관찰한 적이 있습니다. 다만, 관심이나 후속 연구가 진행되지는 못하였죠. 그리고 1888년, 오스트리아의 식물생리학자 프리드리히 라이니처는 식물의 콜레스테롤 분자식을 확립하기 위해 인삼, 홍당무 등으로 콜레스테롤을 추출하고 유도체를 합성하여 가는 과정에서 특이한 물질, 즉 콜레스테릴 벤조에이트를 발견합니다. 보통 고체를 가열하면 녹는점 이상에서는 액체가 됩니다. 그런데 콜레스테릴 벤조에이트를 가열하면서 섭씨 145.5도에서는 하얀색의 탁한 액체로..

디스플레이 이야기 시리즈는 총 5권으로 출간할 생각입니다. ‘디스플레이 알아가기’로 발간된 첫 번째 이 야기에서는 디스플레이의 기원, 변천과 역사, 분류를 기본으로 다루었고, 디스플레이 기술들을 스스로 빛을 내는 자발광형과 비자발광형으로 구분하여 각각에 해당하는 디스플레이들을 알기 쉽게 핵심 위주로 설명하였습니다. 두 번째 이야기는 ‘디스플레이 상식과 지식 알아가기’입니다. 이곳에서는 모든 디스플레이들에 공통으 로 적용되는 기초 이론과 용어들을 다룹니다. 이 책은 그 세 번째 이야기로 세 번째 이야기는 ‘액정 디스플레이 알아가기’입니다. 지금까지의 주류였던 액정 디스플레이(Liquid Crystal Display, LCD)를 상세히 설명합니다. 비록 유기 발광 다이오드, 양자점 디스플레이, 그리고 마이크..

TV의 뒤쪽 부분, 혹은 모니터의 연결 부분을 보면 파워 케이블 외에 다른 선이 하나 더 있죠. 디스플레이가 스스로 정보를 만들어 보여주는 것은 아니므로 화면에 표현할 내용을 정보의 저장소인 셋톱 박스(Set-Top Box, STB)나 PC 등으로부터 가져와야 하며, 이를 위해 정보 전달을 위한 통로가 필요합니다. 그러한 통로 역할을 하는 것이 디스플레이 커넥터입니다. 디스플레이용 영상 커넥터는 크게 아날로그와 디지털 방식으로 인터페이스를 구분할 수 있는데, 과거의 아날로그 방식이 현재는 디지털 방식으로 대부분 대체되었죠. 먼저 아날로그 방식의 대표적인 종류부터 살펴보죠. 컴포지트(composite video)는 가장 기본적인 영상 커넥터로 가정용 비디오 기기에서 주로 사용되었던 인터페이스입니다. 오래된..