우리의 일상생활에서 흔히 보일 수 있는 티브이, 컴퓨터, 태블릿 피씨, 휴대폰 등 전자제품에 사용되는 LCD(Liquid Crystal Display)의 기본 구조와 각 부분의 원리, 역할, 특징, 기능에 대해 알아보겠습니다.
LCD의 정의
LCD(Liquid Crystal Display) 즉 액정표시장치, 또는 액정 디스플레이라고도 합니다. 인가전압에 따른 액정 투과도의 변화를 이용하여 각종 장치에서 발생하는 여러 가지 전기적인 정보를 시각 정보로 변화시켜 전달하는 전기소자입니다. 자기 발광성이 없어 후광이 필요하지만 소비전력이 적고 휴대용으로 편리해 널리 사용하는 평판 디스플레이입니다.
LCD의 기본 구조
LCD는 BLU(백라이트 유닛), POL(편광판), TFT(박막 트랜지스터), Cell(셀), Color Filter(컬러필터) 등으로 구성됩니다.
1. BLU(백라이트 유닛)
BLU, 즉 Back Light Unit, LCD는 자체로 빛을 내지 못하기 때문에 LCD 뒤쪽에 빛을 비춰야만 LCD에 나타난 화면을 볼 수 있습니다. 이때 LCD 뒤쪽에 고정시키는 광원을 백라이트라고 한합니다.
2. POL(편광판)
POL, 즉 Polarizer, 입사광의 수직 또는 수평 편파를 구분하여 통과시키거나 차단시킬 수 있는 성질의 필름을 말합니다.(각도가 다른 2 Type 설치, 원하는 빛만 투과 시킴)
3. TFT(박막 트랜지스터)
TFT, 즉 Thin Film Transistor, 박막을 이용하여 만들어진 트랜지스터, 액정 표시 방식 중의 하나입니다. 액정 화소 하나하나에 반도체 스위치를 붙여 표시를 제어하는 방식입니다.
4. Cell(셀)
Cell, 즉 Liquid Crystal 액정입니다. 전압 유무에 따라 액정 형태의 변화로 빛의 방향과 외부로 발사 여부를 결정합니다.
5. Color Filter(컬러필터)
Color Filter, 백라이트에서 나오는 백색광에서 화소 단위로 RGB(Red, Green, Blue) 3가지 색을 추출하여 액정 디스플레이에서 컬러를 구현할 수 있도록 하는 박막 필름 형태의 광학부품입니다.
LCD의 구동 원리
LCD 부품별로 각각의 역할과 기능이 다르며, 또 서로 협력하여 제품 완성에 각자의 힘을 쓰고 있습니다.
1. BLU의 역할
LCD는 자기 발광성이 없어 LED(Light Emitted Diode) 발광체를 통해 빛이 제공됩니다, 일반적으로 제품의 가장 뒤쪽에 위치합니다.
2. POL의 역할
편광판은 액정 Cell 앞뒤로 각 1장씩(수직+수평) 설치합니다. 수직으로 설치된 편광판은 오로지 수직 광선만 투과 시키고, 수평으로 설치된 편광판은 오로지 수평 광선만 투과 시킵니다.
3. TFT의 역할
박막트랜지스터는 LCD 제품의 스위치 역할을 하는 부분이라고 볼 수 있습니다. 전압 공급 여부 및 공급 강도를 통해 액정의 움직임을 결정합니다.
4. Cell의 역할(그림 참조)
(1). 사면팔방으로 발사되는 빛이 왼쪽(수직) 편광판을 통과해서 액정층에 도달하며, 이때 빛의 방향은 왼쪽 편광판과 동일하게 오로지 수직 방향입니다.
(2). 액정층의 액정 상태는 전압 인가 여부에 따라 2가지 상태로 나뉩니다:
- 액정이 일정한 한쪽 방향으로 정렬됨: 이때 액정은 액정층으로 들어온 수직 방향의 빛에 방향 변화의 영향을 미치지 않으며, 빛은 방향 변화 없이 그대로 오른쪽 편광판에 도달하는데, 방향이 서로 다르기 때문에 오른쪽 편광판 통과 불가하여 빛이 외부로 나가지 못하므로, 빛이 사람 눈에 안 보이게 됩니다.
- 액정이 불규칙적인 상태: 이때 액정층으로 들어온 수직 방향의 빛이 액정과 부딪히며 사면팔방으로 발사하면서 오른쪽 편광판에 도달하게 되는데, 이때 오른쪽 편광판과 방향이 동일한 일부 빛은 통과할 수 있어 외부로 빠져나갈 수 있으므로, 빛이 사람 눈에 보이게 됩니다.
5. Color Filter의 역할
Color Filter는 RGB(Red, Green, Blue) 3색으로 구성됩니다, 한 개의 RGB 세트를 한 Pixel, RGB 중의 1가지 색은 Sub-Pixel이라고 칭합니다. 빨, 초, 파 3색을 혼합하여 육안으로 보이는 수많은 색을 구현할 수 있고, 필터판은 수많은 Pixel로 구성됩니다.
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