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박형 제작이 가능하고 소비전력이 적다는 점이다. 감각적으로 액정분자가 수평 일 때 (전압OFF) 백라이트 빛을 차단하는 것으로 생각하기 쉽지만, 액정분자를 감싼 편광판과 액정분자의 비틀어짐(90도)에 따라 앞서 설명한 대로 빛이 움직이게 된. , PDP, ECB LCD와 능동구동형의 TFT LCD가 있으며,,원래 액정은 온도 변화에 따라 상태가 바뀌는 특성에 의해 발견되고 난 뒤 전기에 의해 발생하는 전기장의 변화에 따라 배열 상태가 바뀌는 특성을 이용한 것이 LCD이다. 두 개의 유리 기판 사이에 액정물질이 주입되고, 전압에 의한 액정분자의 정렬방식이 달라진다. LCD (Liquid Crystal Display : 액정) 1) LCD의 정의 액정 디스플레이(LCD : Liquid Crystal Display)는 액체와 고체의 중간 특성을 가진 액정의 상태 변화를 이용해 정보를 표시하는 장치이다. LCD에서는 액정을 봉입한 투명 기판의 앞뒷면에 한 쌍의 편광 필터를 설치하는 것이 주류이다. 투명한 기판으로서는 주로 유리를 사용하는 경우가 많지만 플라스틱을  ......

 

 

Index & Contents

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공학 업로드 LCD, PDP, CRT의 구조 및 구동원리

 

[공학]LCD, PDP, CRT의 구조 및 구동원리

 

LCD, PDP, CRT의 구조 및 구동원리

 

1. LCD (Liquid Crystal Display : 액정)

 

1) LCD의 정의

 

액정 디스플레이(LCD : Liquid Crystal Display)는 액체와 고체의 중간 특성을 가진 액정의 상태 변화를 이용해 정보를 표시하는 장치이다. 두 개의 유리 기판 사이에 액정물질이 주입되고, 외부에서 전압이 가해져 액정의 전기 광학적인 특성을 사용한 디스플레이 기구이다. 원래 액정은 온도 변화에 따라 상태가 바뀌는 특성에 의해 발견되고 난 뒤 전기에 의해 발생하는 전기장의 변화에 따라 배열 상태가 바뀌는 특성을 이용한 것이 LCD이다. 액정 디스플레이는 외부에서 입사되는 빛을 이용한다는 점에서 기존의 다른 디스플레이와 구분할 수 있다.

액정 디스플레이의 장점으로는 소형, 박형 제작이 가능하고 소비전력이 적다는 점이다. 현재 사용되거나 개발 중에 있는 액정 디스플레이의 종류로는 네마틱 액정을 이용한 수동구동형의 TN, STN, ECB LCD와 능동구동형의 TFT LCD가 있으며, 스멕틱 액정을 이용한 FLC, 고분자에 분산되어 산란모드를 이용하는 PDLC등이 활발히 연구되고 있다.

 

2) LCD의 구조

 

LCD는 다음과 같은 구조로 되어 있다.

 

 

`그림 1` LCD 판넬의 구조

 

액정 패널은 유상의 투명한 액정 조성물(액정 재료)이 2장의 투명한 기판에 샌드위치되어 주위가 씰 되어진 구조를 갖고 있다. 투명한 기판으로서는 주로 유리를 사용하는 경우가 많지만 플라스틱을 이용하는 경우도 있다.

투명 기판의 내면에는 액정에 전압을 인가하는 전극(투명전극)이 설치되어 있다. 투명전극의 재료로는 쉽게 낮은 저항치를 가지게 하는 인듐 산화물(ITO: Indium-tin-oxide)이 널리 사용되고 있다.

LCD에서는 액정을 봉입한 투명 기판의 앞뒷면에 한 쌍의 편광 필터를 설치하는 것이 주류이다. 따라서 광원으로부터 나온 빛은 광원, 편광 필터, 유리판, 투명전극, 액정, 투명 전극, 유리판, 편광필터의 경로를 거쳐 눈에 도달하게 된다.

 

3) LCD의 구동원리

 

LCD의 가장 기본적인 작동원리는 쌀 알 모양의 액정분자에 전압을 가해 액정분자의 배열을 바꿔 빛의 양을 제어하는 것이다. 여기서 말하는 빛의 양이라는 것은 백라이트의 빛이 액정분자를 통과해 화면에 닿는 양이다. 백라이트의 빛이 액정분자에서 모두 차단된다면 화면은 `흑`이 된다. 역으로, 모두 통과하면 화면은 `백`이다. (실제로는 빛이 새는 현상과 확산이 발생하기에 100%차단이나 통과는 불가능 하다) 이 원리는 모든 액정의 구동방식에 공통으로 적용된다. 액정 아래에 숫자나 글자 모양으로 전극을 만들어 전기를 흘리면 전극 위에 있는 액정의 분자 배열 상태가 변하면서 그 부분만 색이 바뀌어 숫자나 글자가 표시되는 것이다.

LCD는 구동되는 방식에 따라 TN방식, VA방식, IPS방식으로 나누어지며 각각의 구동방식에 따라 액정분자의 배치방법과, 전압에 의한 액정분자의 정렬방식이 달라진다. 구동방식의 차이가 크게 영향을 끼치는 건 시야각과 응답속도 특성이다.

 

먼저 TN방식의 액정분자 배열이다. 그림은 TN방식 액정분자 배열을 간단하게 도식화한 것이다.

 

`그림 1-1.1` TN방식 액정분자 배열

 

전압이 OFF일 때(C)는 액정분자가 수평으로 늘어서 백라이트의 빛을 통과시켜 화면이 `백`이 된다. 이 상태에서 서서히 전압을 가해주면 액정분자가 수직으로 일어서면서 최대전압이 되었을 때(A) 백라이트의 빛을 막아서 화면이 `흑`이 된다. 감각적으로 액정분자가 수평 일 때 (전압OFF) 백라이트 빛을 차단하는 것으로 생각하기 쉽지만, 액정분자를 감싼 편광판과 액정분자의 비틀어짐(90도)에 따라 앞서 설명한 대로 빛이 움직이게 된다.

TN방식의 장점은 구동전압이 낮고 생산비용이 저렴하며 단점은 시야각에 따라 색변화와 휘도변화가 크다는 점이다. 시야각에 대해서는 그림 1-1.1의 (B)를 보면 알기 쉽다. 액정분자의 각도로 백라이트의 광량을 조

 
 
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