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기술자료

TFT LCD 관련

벙굴 2010. 2. 18. 16:22
출처1

LCD 색상 표현 원리
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그림에서 앞과 뒤의 편광필름이 서로 90도의 각도를 이루도록 배치되어 있습니다.  대형패널에서는 저렇게 수평과 수직으로 라인을 두지만, 소형패널에서는 라인방향을 보통 45도로 비스듬하게 둡니다.  편광필름이 손상되어 교체가 필요할 때 45도의 라인방향을 가지는 편광필름은 앞과 뒤 어디에든 서로 90도의 각도를 이루도록 사용가능하기 때문입니다. 

앞과 뒤의 편광필름의 라인방향이 서로 90도를 이루기 때문에 두 장의 필름만 겹쳐서 본다면 빛이 전혀 통과하지 못하는 검은색이 되지만, LCD는 두 장의 편광필름 사이에 액정이 위치하므로 이야기가 달라집니다.

즉 액정 전극의 전기신호가 없을 때(평상시)에는 액정 배열이 90도로 꼬여있으므로, 백라이트로부터 뒤의 편광필름을 통과하며 수직 편광되어 들어온 빛이 액정을 통과하면서 90도 돌아가 앞의 수평 편광필름을 통과할 수 있게 되고, 따라서 우리 눈에는 투명(흰색)하게 보이게 됩니다.

반대로 전극의 전기신호가 있을 때에는 90도로 꼬여 있던 액정 배열이 일직선으로 정열되어 백라이트로부터 뒤의 편광필름을 통과하며 수직 편광되어 들어온 빛이 액정을 그대로 통과하게 되어, 앞의 수평 편광필름을 통과하지 못하게 되므로, 우리 눈에는 검은색으로 보이게 됩니다. 

액정의 원리에 의해 전극의 신호세기를 달리하여 명암을 표현하며, 각각의 컬러필터(C/F)에 의해 색상이 만들어지는 것입니다.  즉 백라이트에서 나온 빛이 액정을 지나 컬러 필터를 통과하면서 빨강, 초록, 파랑 등의 세 가지 색을 지니게 되고, 이 세 가지 빛을 강약과 비율에 맞춰 어떻게 섞느냐에 따라 갖가지 천연색이 만들어집니다.


TFT LCD의 구성
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TFT LCD는
액정을 얇은 판에 담은 LCD 패널,
박막 트랜지스터를 관리하고 갖가지 재주를 부리게 만드는 회로 기판, 그리고
형광등으로 만든 백라이트 등으로 이루어집니다.

즉 TFT LCD는 크게 3개의 유닛으로 나눌 수 있습니다.
1. 기판과 기판 사이에 액정이 주입된 패널,
2. 패널을 구동시키기 위한 드라이버 LSI 및 각종 회로 소자가 부착된 PCB(Printed Circuit Board)를 포함한 구동 회로부, 그리고
3. 백라이트(BackLight)를 포함한 밑판 구조물

여기서 LCD 패널은 다시 박막 트랜지스터(TFT, thin film transistor)와 빨강(R), 초록(G), 파랑(B)의 색을 띤 컬러 필터 등을 포함합니다.


출처2

TFT LCD의 구성
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TFT LCD를 구성하는 요소를 크게 나누면 TFT(반도체, 인공바람 제조기) 유리기판컬러필터(색종이) 유리기판, 액정(미닫이 창), 백라이트(햇빛) 등으로 볼 수 있습니다.


TFT 기판과 컬러필터 기판 사이에 액정을 넣고 백라이트를 붙이면 기본적인 TFT LCD가 구성됩니다.  그런데 빛이라는 게 파장의 성질을 갖고 있기 때문에 산란이 일어납니다.  창문으로 들어오는 빛이 퍼지는 것과 비슷하지요.

이를 바로 잡아주고 빛을 골고루 펴지게 하기 위해 도광판을, 빛을 집중시켜주기 위해 프리즘 시트 등을 붙이게 됩니다.  여기에 빛을 한쪽 방향으로 잡아주는 편광판 등이 붙게 됩니다.

TFT LCD는 기본 단위인 픽셀이 여러 개 결합해 하나의 화면을 만드는 것으로 HD(고해상도)를 기준으로 할 때 1920x1080=207만개 화소가 있습니다.  이 각 픽셀에 3개의 서브픽셀이 있어 약 621만개의 트랜지스터가 붙게 됩니다. 하나 하나의 픽셀을 조정하기 위해 대응하는 반도체 회로가 하나씩 그려지는 것이지요.

이 반도체 하나하나가 각 서브픽셀(R,G,B)과 대응하는 액정을 움직임으로써 색깔을 구현하게 되는 것입니다.

액정은 고체이면서 액체의 성질을 가짐과 동시에 전기적 특성을 갖고 있어서 전압이 인가되면 움직이게 됩니다.  긴 막대처럼 생긴 액정은 보통 때는 수평 상태로 있다가 전압이 인가되면 수직으로 일어서게 됩니다.  그런데 문제는 이 LCD가 자체적으로는 빛을 낼 수가 없다는 것이지요.  이를 해소하기 위해 인공적인 햇빛을 보내주는 것이 백라이트 유닛(BLU, Back Light Unit)입니다.

유리기판 위에 새겨지는 회로에는 미닫이 창문(액정)이 열리는 정도를 조절해 영상신호를 보내는 데이터라인과, 창문을 열고 잠그는 게이트라인이 있어 이 둘을 조합해 화면의 색을 만들게 되는 것입니다.