LCD(액정DISPLAY)
LCD(액정DISPLAY) 표준용어해설
자료:한국디스플레이연구조합
ㅇ 배향막(alignment layer) : 패턴이 형성된 전극위표면에서 방향자의 방향을 결정하는 증착된 얇은 막. 이 막은 요구되는 질서도를 발생시킨다. 수직배향 또는 수평배향과 같은 배향은 표면 힘에 의해서 국부적으로 발생하는 액정 분자의 협력적인 질서에 의해서 이루어진다. 이 배향막은 선경사각을 만든다. LCD 구동원리에 따라 polarizer의 광학축과 액정 배향의 축을 조절하기 위해 형성하는 막으로써, 배향의 정도에 따라 광학적 특성에 영향을 주기도 한다. TFT-LCD에서 배향막은 액정을 단일 방향으로 배향하도록 만들어 균일한 화면을 얻을 수 있도록 해 주는 것과 액정을 외부 전기장에 대응하여 발향자의 방향 즉, 단일방향으로 빠르게 반응하도록 하여TFT-LCD의 전체적인 표시품질을 높여주는 기능을 한다.
배향막에 요구되는 특성으로써는 박막 코팅성, 유기 용매에 대한 용해도, sealant 경화시 열저항성, 내화학성 및 rubbing시 물리적 내구성 등이 있고, reverse tilt disclination line 방지, impurity 관리를 통해, VHR 95% 이상, 고명암비 특성을 얻어야 한다.
ㅇ 백라이트(backlight) : LCD는 스스로 빛을 내지 못하는 수광형 디스플레이로서 외부의 빛을 이용하게 되는데 액정이 이 빛의 양을 조절하여 화상을 만들게 된다. 이러한 외부의 빛을 얻기위해서 TFT 하판밑에 장착한 균일하게 빛을 조사시키는 광원장치를 말한다. Backlight(이하 B/L)는 lamp 배열 방식에 따라 Direct Light Type(직하형)과 Side Light Type이 있다.
Side Light Type는 측면의 Lamp에서 출사된 빛을 B/L 정면으로 출광시키는 역할을 하는 도광판이 필요한데 반해 Direct Light Type은 Lamp에서 출사된 빛이 바로 B/L 정면으로 출광되기 때문에 도광판이 필요없다.
Side Light Type는 도광판의 형태에 따라 다시 Wedge Type과 Flat Type으로 나눌 수 있다.
형광 Lamp는 양극과 음극사이에 적당한 전압을 공급하여 전기장을 생성시켜서 음극에서 전자들이 방출되게 하는 방식이다.
냉음극 형광 Lamp(CCFL)과 음극에 전류가 흘러 열이 발생하면 이 열로 인해 음극 물질로부터 열전자가 방출되는데 이 전자가 양극으로 전계에 의하여 이동하면서 충분한 운동에너지를 얻어서 관 내의 수은이나 아르곤의 기체 원자에 충돌하여 이들 원자를 여기시켜서 발광을 하거나, 전리시키면서 방전을 지속하는 방식의 열음극 형광 Lamp(HCFL)종류가 있다.
ㅇ 밴드 스테이트(Bend State) : 상․하 기판이 동일한 방향으로 러빙되어 있고, 액정셀의 두께방향의 단면구조에서 전반적인 액정 배향자의배열구조가 구부러진 곡선 형상을 취하는 상태.
액정은 보통 임의의 방향을 취하고 있지만, 유리 표면을 적절히 처리하면서 표면 가까이에 분자들은 표면에 수평이 되게 힘을 받는다. 반면, 표면으로부터 멀리 떨어진 분자들은 힘을 받지 않아 원래의 랜덤한 상태를 유지한다. 따라서, 전기장의 상,하 기판에 수직하게 걸릴 경우 유리 표면에서 멀리 떨어진 곳은 자기장에 반응하여 수직하게, 유리 표면쪽은 수평하게 정렬 된다. 이렇게 액정이 전자기장에 반응하여 변형된 상태를 밴드 상태라고 한다.
액정은 밴드 되는 정도는 자기장, 탄성계수, 유리판 간격, 물질상수의 변수에 영향을 받는다. 전압과 유리판 간격의 조절로 밴드 상태의 정도를 조절함으로서 빛의 편광상태를 조절하게 된다. 결국 액정의 밴드 상태는 빛의 편광상태를 변화시켜 편광판과 함께 on/off 기능을 하게 된다.
ㅇ 보상필름(Compensation Film) : 액정은 광학적으로 상굴절률(ordinary reflective index)과 이상굴절률(extra-ordinary refractive index), 두개의 굴절율을 갖는 이방성 물질이므로, 입사빛의 입사 각도에 따라 빛의 경로와 복굴절률이 변화함. 따라서 화면을 보는 방향에 따라 대비비(contrast ratio)의 변화와 계조반전(gray scale inversion) 현상이 발생함. 특히 TN 액정과 같은 수직 배향을 하는 액정이 빛의 진행방향에 따른 위상차 변화가 크기 때문에 좁은 시야각 특성을 갖음. 보상필름은 이러한 위상차를 보상함으로서 시야각을 증가시키기 위하여 사용되며, 그름에 수직 배양을 특성을 갖는 TN 액정에 보상필름을 적용한 원리를 나타냄.
ㅇ 봉지층(Sealing Layer) : Glass Fiber(G/F)와 Sealant의 배합으로 제조된 Seal제를 Seal MASK에 의하여 C/F면에 Seal 인쇄를 한다. C/Faus에 인쇄된 Seal제를 TFT면과의 합착과 경화 과정을 통하여 액정 주입 후 예상되는 액정 leak를 방지하는 층.→Panel 외곽부의 Cell Gap 형성을 위한 지지체 역할
▶ Seal 재의 요구 성능
1) Seal재는 액정 Display에서의 높은 신뢰성 확보를 위해 강한 접착강도, 높은 결정화율, 양호한 인쇄성 등이 요구되어지고, 보다 정밀한 Cell Gap 제어를 위해 기판의 가압, 가열, 경화시의 퍼짐 정도가 균일한 것이 요구되어진다.
2) Color Filter 방식을 사용하는 Color 액정 Display에서는 Color Filter의 내열성 문제로 인해, 경화 온도의 저온화와 경화시간의 단축화 등이 요구되어지고 있다.
ㅇ 블락(Blocks) : 한 화소내으 l화소 전극과 공통전극 사이의 빛이 통과하여 계조를 표시할 수 있도록 설계된 영역
ㅇ 블랙 메트릭스(Black Matrix(BM)) : Back Light로부터 입사된 빛에 의하여 Thin Film Transistor(TFT) Array부 내에서 비 정상적으로 구동되는 액정 배열 부분의 투과를 Color Filter(C/F)부분에서 금속이나 유기 박막층으로 막는 부분
ㅇ 빗살모양 전극(Fingers Shape Electrode) : 화소내에 빛살모양으로 형성된 화소/공통전극
ㅇ 상전이(Phase transition) : 액정이 한 상에서 다른 상으로 변화하는 현상으로, 외부의 온도에 의한 LCD 불량중 하나이다. 온도에 대한 열량의 변화나 bulk 상태의 액정의 광투과율을 재어 액정 전이온도를 결정한다. 열량의 변화는 주로 DSC(Differentail Scanning Calorimeter)로 잰다. DSD의 한쪽 열량계에는 기준시료가 있고 다른 한쪽에는 측정 시료를 둔다. 두 시료를 같은 온도조건으로 변화시켜가면서 두 시료에서 나오는 열량을 재거나 또는 두 시료를 같은 온도조건으로 변화시켜가면서 두 시료에서 나오는 열량을 재거나 또는 두 시료가 동일 온도가 되는입력 열량의 차이를 재어 상전이 온도를 정한다. 열량의 차이가 나는 온도로부터 액정의 상전이온등을 정할 수 있다.
bulk 상태의 액정은 영역(Domain) 경계면에서 빛이 난반사 되지만, 전이온도 이상에서는 영역이 없어져 빛이 투과되기 때문에 온도에 따른 액정의 광투과율곡선으로부터 상전이 온도를 정할 수 있다.
ㅇ 상승시간(Rise time) : 반응시간은 가장 어두운 상태와 가장 밝은 상태 사이의 변화되는 시간을 기준으로 정한다. 화소의 밝기를 기준으로 하면 on time과 Off time으로, 액정분자의 움직임을 기준으로 하면 Rising time과 Falling time으로 반응시간을 나타낸다. 액정 구동 전압이 OFF 전압에서 on 전압으로 바뀌었을 때, 투과 또는 반사된 빛의 명시도가 백색바탕 모드의 경우 백색 명시도의 10%에서 90%로 변화하는데 걸리는 시간.
ㅇ 선경사각(pretilt angle) : 인접한 액정분자의 장축이 상하 배향막에서 배향막 평면과 이루는 각.
선경사각을 일정하게 해주어야 상하 전극에 전입이 인가되었을 때 인접한 액정분자들 역 경사를 이루는 것을 방지할 수 있다.
ㅇ 설계시야각(designed viewing direction) : 사용 목적에 따라 특정한 방향에서 화상이 가장 쉽게 인식될 수 있도록 시각적 특성 고려하여 설계한 시야각
ㅇ 세그먼트 표시장치(segment display) : 특정한 모양으로 만든 전극으로 숫자, 문자 및 그림을 표시하는 장치
1개의 공통전극과 특정 모양을 갖는 복수의 세그먼트 전극으로 특성 숫자, 문자 및 그림을 표시하는 장치로서 각 세그먼트에는 1개의 회로가 필요하기 때문에 세그먼트 수가 많은 표시에는 적당하지 않고 소규모 숫자 표시 및 막대그래프 등의 표시에 사용된다. 보통 1개의 숫자를 표시하기 위해서는 7개의 세그먼트가 필요하다.
ㅇ 세그먼트 전극(segment electrode) : 특정 모양의 문자, 숫자, 심볼 등을 표현하기 위해 1개의 공통 전극 외에 해당 형태를 형성하는 전극
ㅇ 세그먼트(Segment) : 특별한 목적의 픽셀이다(영문, 숫자, 심볼의 특정 부분 또는 그 자체의 표시)
ㅇ 셀갭(Cell Gap) : 액정셀에서 두 기판 사이의 간격. 셀간격 측정법에는 광학식 방법과 전기 용량법이 있음. 광학시 방법은 액정셀 내의 ITO나 PI 등의 굴절율과 두께에 따라 오차가 발생할 수 있으나 전기용량법은 박막의 영향이 거의 없기 때문에 가장 정확한 방법임. 단, 전기용량 측정시 두 전극 사이에 프로팅되는 전극이 없어야 함. 광학시 방법과 전기 용량법은 다음과 같이 측정됨.
① 셀 내부에서 다중반사되는 빛의 간섭을 이용하여 셀간격 측정이 가능함. 투과도가 최대인 파장 1과 2사이에 k개의 최대점이 있다면 셀간격 d는 다음과 같음. 일본 오츠카사에서 이방식을 이용한 측정기가 개발됨.
② 액정셀을 회전하면서 단색광의 투과도를 측정하여 셀간격을 측정할 수 있음. 투과도가 최대인 두 인접 봉우리에서 2만큼 위상차가 발생함. 투과도 봉우리가 나타나는 회전각 1과 2사이에 k개의 봉우리가 있다면 셀간격은 다음과 같음. 독일 Autronic사에서 이방식을 이용한 측정기가 개발됨.