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[디스플레이 상식 사전] 액정(Liquid Crystal)

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LG디스플레이 블로그에서는 디스플레이 상식에 대해 알고 싶으신 분들을 위해 ‘디스플레이 상식 사전’ 시리즈를 진행하고 있습니다. 디스플레이에 대한 아주 기본적인 지식부터 심도 있는 단어까지, 이해하기 쉽게 풀어드립니다. 오늘은 LCD(Liquid Crystal Display)의 핵심을 넘어 전부라고 할 수 있는 ‘액정(Liquid Crystal)’에 대해 알아보려고 합니다. 먼저 사전적인 정의부터 볼까요?

 

액정(Liquid Crystal)

액체(liquid)와 결정(crystal)의 중간상태에 있는 물질이다. 이러한 물질은 분자의 배열이 어떤 방향으로는 불규칙적인 액체상태와 같지만 다른 방향에서는 규칙적인 결정상태를 띤다.

 

요즘 액정이란 말을 들어보지 않은 사람은 거의 없을 것입니다. 그렇다고 액정의 실체가 쉽게 이해되진 않습니다. 액정은 디스플레이 그 자체인 걸까요, 아니면 물질의 이름인 걸까요? 차근차근 알아보지요.

 

 

액정이란?

 

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▲ 온도에 따른 액정의 변화

 

물질에는 ‘기체’, ‘액체’, ‘고체’의 3가지 상태가 있다는 사실은 잘 알고 계시죠? 액정은 특이하게 고체와 마찬가지로 결정 구조를 갖지만, 액체처럼 움직일 수 있는 성질을 가지고 있습니다. 그래서 영어로 Liquid Crystal(액체결정)이라고 하는 것이죠. 실제 모양도 위 사진처럼 가늘고 긴 막대나 편평한 형태라고 합니다.

 

 

액정은 언제 처음 발견되었나요?

 

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▲ 좌: 액정을 처음 발견한 프리드리히 라이니처 / 우: 액정의 이름을 붙인 오토 레만 (출처: 위키백과)

 

1888년, 오스트리아 식물학자 프리드리히 리차드 라이니처(Friedrich Richard Reinitzer)는 식물의 콜레스테롤 성분을 분석하다 이상한 물질을 발견했습니다. 이 물질은 상온에서는 투명한 액체지만 145도로 가열하면 불투명해지고, 179도에 이르면 다시 투명한 액체가 되었지요.

 

‘물체의 녹는 점이 두 개라니!’

 

라이니처는 액정을 좀 더 세밀히 알아보기 위해 독일에 있는 오토 레만(Otto Lehman)이라는 물리학자에게 이 물질을 보냅니다. 빵빵한 특수 편광 현미경을 가진 레만 역시 이 물질을 보고 놀랐고, 직접 이름까지 붙여주었습니다. 액체처럼 보이나 고체결정처럼 편광된 빛에 의해 영향을 받는다는 특징을 살려 ‘고체와 액체의 중간 상태’인 액정으로 말이지요! 훗날 LCD의 핵심이 되는 물질의 이름이 처음으로 불려진 순간이었네요.

 

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액정의 특이한 성질이 발표된 후, 과학자들 사이에서 큰 이슈가 되었지만, 막상 이 물질로 딱히 무엇을 해야 할지는 몰랐습니다. 별다른 응용 기술이 없던 시절이니까요. 1960년대가 되어서야 비로소 액정을 이용해 디스플레이를 만들 수 있다는 가능성이 제시되었고, 1970년대에 비로소 손목시계, 전자계산기 등에 적용되었답니다. 첨단 IT 기기에 쓰이는 액정이 무려 120년 이전에 발견되었다고 생각하니, 정말 놀랍죠?

 

 

LCD에서 액정은 어떤 역할을 하는 건가요?

 

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자, 이제 LCD의 구조를 보겠습니다. 액정은 백라이트(BLU)에서 발생하는 빛을 필요한 양만큼만 화면으로 갈 수 있도록 조절, 통과시키는 역할을 하는데요. 마치 물의 양을 조절하는 수도꼭지 같은 역할을 한다고 보시면 이해하기 쉬울 거예요. 혹시 편광 조절에 대해서도 궁금하신 분들은 아래의 포스팅도 읽어보시길!

 

연관 포스팅

디스플레이 상식사전 – 편광판

 

 

심화학습 – 액정의 배열 구조와 구동 방식

 

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여기서부터는 심화 학습! 액정의 배열 구조 특성에 따른 종류를 알려드리려고 해요. 일단, 액정은 스멕틱(Smectic) 액정과 네마틱(Nematic) 액정으로 구분할 수 있는데요. 네마틱의 일종인 콜레스테릭 액정이라는 것도 있지만, 일단 두 가지만 소개해드릴게요.

 

‘차렷!’ 스멕틱 액정은 방향성과 질서를 갖고 있는 각 잡힌 액정들입니다. 반대로 오른쪽의 네마틱 액정은 방향성은 갖고 있지만, 스멕틱 액정보다는 자유로운 영혼(?)을 가진 액정을 말하지요. LCD를 만들 때는 보통 네마틱 액정을 이용합니다.

 

액정의 구동방식이나 모양이 변함에 따라 LCD의 시야각도 조금씩 변화하는데요. 기본적인 TN(Twist Nematic)부터 VA(Vertical Alignment) 그리고 IPS(In-Plane Switching)까지 다양한 방식이 있답니다. 그 중에서도 LG디스플레이의 IPS는 아래 이미지처럼 액정을 수평으로 배열해 사용하고 있지요.

 

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▲ IPS패널에서 액정분자가 수평으로 구동되는 모습

 

TN, VA, IPS의 차이에 대해 더 궁금하시다면 <디스플레이 상식사전 – 시야각>편도 참고해보세요.

연관 포스팅

[디스플레이 상식 사전] 시야각(Viewing Angle)


LCD의 핵심인 액정, 이해가 좀 되시나요? 이제 누가 스마트폰 액정 수리한다고 말하면 액정의 정확한 의미에 대해 얘기할 수 있겠죠? 우리 삶도 LCD의 액정처럼 원하는 대로 조절할 수 있다면 참 좋을 것 같네요. :D

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