액정

액정

액정은 영상표시장치에 매우 중요하게 쓰인다.

액정(liquid crystal: LC)은 막대기 모양의 분자 결합상태를 하고 있고 이것이 향하는 방향에 질서가 있어 결정과 같지만 위치는 액체처럼 움직일 수 있다. 이름 그대로 액체이면서 결정인 액체결정이다. 액정은 특정온도 이상에서는 방향의 질서도 없어져서 순수한 액체가 되고, 온도가 내려가면서 방향에서의 질서가 생겨난다. 그리고 온도를 더욱더 내리면 액체가 응고하는 것과 같이 위치의 이동도 없어지는 순수한 고체가 된다. 순수 고체와 액체 사이의 중간단계를 액정이라 하며, 이는 물질이 열적 위상(phase)의 한 상태이다.

액정은 보편적인 표시장치의 하나인 액정표시장치(liquid crystal display: LCD)에 이용되고 있어 매우 중요한 물질이다. 액정이 영상을 표현할 수 있는 것은 이것이 빛의 편광을 조작할 수 있기 때문이다. 이는 액정에 가해지는 조건에 따라 광학적인 성질, 특히 복굴절체나 광활성체로서의 성질이 달라지므로 빛의 통과를 제어할 수 있기 때문이다.

액정은 이를 구성하는 분자의 배열 특성에 따라 네마틱 액정, 스멕틱 액정, 콜레스테릭 액정 등 세 상태로 분류할 수 있다. 이 중에서 주로 네마틱과 콜레스테릭 액정이 LCD에 이용된다.

네마틱 액정(nematic LC): 그림처럼 이 액정은 방향이 한 방향이지만 각각의 위치는 자유로이 변할 수 있다.

스멕틱 액정(smectic LC): 네마틱 액정처럼 각 분자의 방향은 한 방향이지만 각각의 위치는 평면상으로만 움직일 수 있다. 이렇게 움직일 수 있는 평면이 여러개 층층이 쌓여 있다. 스멕틱 상(smectic phase)은 네마틱 상보다 낮은 온도에서 발견되며 이 중에서 A 상(smectic A phase)은 배열되는 층에 수직한 방향을 향하지만 C 상(smectic C phase)은 층에 대해 기울어져 있다.

콜레스테릭 액정(cholesteric LC): 방향이 연속적으로 변하여 나선모양으로 배치되어 있다.

콜레스테릭 액정은 기본적으로 광학활성을 가지고 있다. 이 액정에 전기장을 걸어주면 액정분자가 전기장 방향으로 배열하기 때문에 활성이 없어진다. 이러한 양상으로 전기장에 의해 편광특성이 다양하게 변화되고 이를 이용하여 액정표시장치 (liquid crystal display :LCD)를 만들 수 있다.

_ 결정_ 빛의 편광_ 복굴절체_ 광활성_ 전기장_ 위상_ 고체_ 온도_ 액체