LCD

액정표시장치 또는 액정디스플레이라고도 한다. CRT와는 달리 자기발광성이 없어 후광이 필요하지만 동작 전압이 낮아서 소비전력이 적고 휴대용으로 쓰일 수 있기 때문에 손목시계, 컴퓨터 등에 널리 쓰고 있는 평판 디스플레이이다.

1888년 오스트리아의 라이니쳐(F.Reinitzer)가 액정을 발견한 이후, 1900년대 초반에 이를 디스플레이에 이용하기 위한 연구가 활발하게 이루어졌다. 특히 1960년대 미국의 RCA(Radio Corporation of America)와 영국의 RRE(Royal Radar Establishment)의 연구실에서 액정 기술에 관한 많은 연구를 하였다. 1970년 스위스에서 액정의 TN(twisted nematic) 효과를 발견하여 특허가 나왔으며, 이 기술을 이용하여 액정을 사용한 손목시계를 생산했다. 1971년 미국의 ILIXCO사(현재의 LXD Incorporated)에서 TN 효과를 이용한 세계 최초의 LCD를 생산하였다. 1972년 미국의 피터 브로디(T.Peter Brody)는 능동형 구동방식(active-matrix)의 LCD를 최초로 만들었다.

LCD는 구조에 따라 수동형(passive-matrix)과 능동형(active-matrix)으로 나눌 수 있다. 손목시계, 전자계산기처럼 간단하고 작은 장치에는 만들기 쉬운 수동형을 사용한다. TN-LCD를 기반으로 STN(super-twisted nematic), DSTN(double-layer STN), CSTN(color-STN) 등이 있다. 하지만 수동형은 응답속도가 느리고 높은 해상도로 만들기 어려운 단점이 있다. 따라서 LCD TV, 모니터처럼 고해상도 장치에는 능동형을 사용한다. 대표적으로 TFT(Thin-Film Transistor, 박막트랜지스터)가 있다.

최근에 널리 쓰는 박막트랜지스터(TFT) 액정디스플레이는 박막트랜지스터와 화소 전극이 배열된 하판과 색상을 나타내기 위한 컬러 필터 및 공통 전극으로 구성된 상판, 그리고 이 두 유리기판 사이에 채워져 있는 액정으로 구성되어 있다. 그리고 두 유리기판의 양쪽 면에는 가시광선(자연광)을 선평광하여 주는 편광판이 각각 부착되어 있다. 상하판 전극 사이에 있는 액정으로 인해 축전기(capacitor) 및 보조 축전기가 형성되고, 이 곳에 영상 정보가 저장된다.

화소를 이루고 있는 TFT의 게이트에 전압을 인가하여 트랜지스터를 turn-on 상태로 만들면 액정에 영상전압이 입력될 수 있는 상태가 된다. 그리고 영상전압을 인가하여 액정에 영상정보를 저장한 뒤 트랜지스터를 turn-off 하면 액정 충전기 및 보조 충전기에 저장된 전하가 일정한 시간 동안 영상 이미지를 표시하도록 한다. 액정에 전압을 인가하면 액정의 배열이 변화하는데 이 상태의 액정에 빛이 지나가면 회절이 일어나고, 이 빛을 편광판에 투과시켜 원하는 영상을 얻는다.

1990년대부터는 액정디스플레이가 상용화되면서 시장규모가 급격히 팽창하였다. 현재에는 컴퓨터 표시장치나 TV 등의 분야에서 CRT를 대체하게 되었다.