기술 탐구보고서(전자노트의 콜레스테릭 액정 기술 탐구)1. 서 론 12. 액정의 발견 및 원리23. 액정의 종류 및 구분34. 콜레스테릭 액정과 부기보드45. 결론 및 느낀점66. 참고자료61. 서 론기술 수업시간에 친구가 전자 노트를 갖고 왔는데, 버튼을 누르면 글씨가 한꺼번에 지워지는 게 신기했다. 그리고 어릴 때 갖고 놀던 자석 칠판과 유사해보여 흥미가 생겼고. 기술탐구보고서를 작성해 보기로 마음먹었다.전자 노트란 Kent Displays 라는 회사에서 부기보드(boobie board) 라는 이름으로 출시되었고, 현재는 여러 저렴한 유사 복제품들이 나와 있다. Kent Displays 회사 홈페이지에 따르면 ChLCD(콜레스테릭 액정 기술)을 이용했다고 한다. 따라서 부기 보드의 원리를 이해하기 위해 콜레스테릭 액정에 대해 알아보고자 한다.2. 액정의 발견 및 원리액정(Liquid Crystal) 이란, 고체와 액체의 중간 성질을 가지는 흐르는 액체 결정을 뜻한다. 즉, 고체가 갖는 분자의 규칙성과 유체의 유동성을 함께 갖고 있는 상태이다. 1888년 오스트리아 식물생리학자인 프리드리히 라이니처는 홍당무에 있는 콜레스테롤을 추출하는 과정에서 특이한 물질을 발견했다. 보통 고체를 가열하면 녹는점 이상에서는 액체가 되는데, 이 물질을 가열하면 온도를 높임에 따라 탁한 액체에서 투명한 액체가 되고, 온도를 낮추면 자색, 청색을 거쳐 다시 탁한 액체가 되었다가 결정으로 돌아갔다. 라이니처는 이 물질을 독일의 생리학자인 오토 레만에게 보내 분석을 의뢰했는데, 레만은 이 물체가 액체 상태에서도 당시 고체 결정에서만 나타나는 것으로 알려진 복굴절 성질을 지니고 있다는 것을 발견했다. 이 물질의 이름이 콜레스테릴 벤조에이트이며, 최초로 발견된 액정이다. 여기서 복굴절이란 방향에 따라 광학적 성질이 달라지는 현상으로 인해 물질을 통과한 빛이 갈라지는 현상을 말한다.액정은 스스로 빛을 낼 수는 없지만, 창문의 블라인드처럼 통과하는 빛의 양과 파장을 조절할 수 있다. 즉 액정 뒤쪽에 광원을 설치한 후, 광원에서 나오는 빛을 편광판에 통과시켜 빛이 한쪽 방향으로만 진동하는 편광으로 만든 다음, 액정에 전압을 가하여 액정이 회전하면서 빛이 통과하는 파장과 양을 조정하게 하는 방식으로 영상을 나타낼 수 있다.그리고 이러한 성질을 이용하여 디스플레이용으로 사용되기 시작했다. 처음에는 전자시계나 계산기 등에 단색 화면으로 사용되었으며, 현재는 TV 등 다양한 영상기기용으로 발전했다.3. 액정의 종류 및 구분기본적인 액정으로 열에 의해서 분자구조가 바뀌는 온도 전이형 액정이 있는데, 온도 전이형 액정은 일반적으로 막대모양으로 갖고 있다. 그리고 액정이 배열되는 질서의 규칙성에 따라 네마틱 액정, 스멕틱 액정, 콜레스테릭 액정으로 구분할 수 있다.네마틱 액정은 방향질서만 갖고 있는 액정을 의미한다. 각각의 분자들의 위치가 고정되어 있지 않고, 길이방향으로는 비교적 자유롭게 이동할 수 있다. 전기장에 반응하여 액정 분자가 전기장에 평행 혹은 수직으로 나열되며, 이를 이용하여 액정을 통과하는 빛을 조절하게 된다. 현재 디스플레이에 사용되는 액정은 대부분 네마틱 액정이다.스멕틱 액정은 방향 질서와 함께 위치질서를 갖고 있는 액정이다. 네마틱 애정보다 유동성이 작고 층 구조를 이루는 특징이 있다.콜레스테릭 액정은 네마틱 액정에 첨가물을 넣어, 네마틱 액정이 주기적인 나선구조를 갖도록 만든 액정이다. 즉, 액정이 나선 축을 따라 꼬이면서 배열된다. 이때 나선의 주기를 피지라고 부르는데, 나선축의 방향과 피치에 따라 빛을 선택적으로 반사하고 색상을 조절할 수 있는 특징이 있다.4. 콜레스테릭 액정과 부기보드콜레스테릭 액정은 두 가지의 안정된 상태로 배열되며 있을 수 있는 쌍안정성을 갖고 있는데, 쌍안정성은 두 조건 가운데 어느 하나의 상태로 지속적으로 남아 있는 것을 말한다. 일반적인 LCD는 하나의 화면을 나타내기 위해 연속적으로 전기를 소모하고 있어야 하는데, 콜레스테릭 액정은 쌍안정성이라는 특징을 갖고 있어서 전기를 소모하지 않고도 이미지를 유지할 수 있다. 그래서 콜레스테릭 액정을 메모리형 액정이라고도 부른다. 액정의 상태는 압력을 가해서도 바꿀 수 있으며, 쌍안정 특징으로 인해 압력이 없어져도 바뀐 상태를 그대로 유지하게 된다. 즉, 부기보드에서는 압력이 가해지지 않은 상태에서는 모든 빛을 흡수해서 검정색으로 보이다가, 팬으로 누르면 그 부분의 콜레스테릭 액정 분자의 방향이 바뀌어서 특정 파장의 빛을 반사하고, 우리 눈으로 특정한 색이 보이게 된다. 예를 들어, 녹색 파장의 빛을 반사하도록 되어 있다면 팬으로 누른 부분만 녹색을 반사시켜 녹색 글씨를 볼 수 있다. 따라서 동일한 콜레스테릭 액정으로 만들어진 부기보드는 하나의 정해진 색으로만 글씨를 쓸 수 있다.핸드폰 LCD는 밝은 곳에서는 잘 보이지 않기 때문에, 밝은 곳일수록 백라이트를 더 강하게 켜야 하는 반면, 부기보드는 빛을 반사시켜 보이도록 하는 방식이기 때문에 밝은 곳에서 선명하게 보이는 장점이 있다. 하지만 스스로 빛을 내는 기능이 없어서 어두운 곳에서는 볼 수 없다. 또한, 쌍안정성으로 인해 전원 없이도 화면(그림)을 계속 유지하고 있을 수 있으며, 화면을 초기화시킬 때만 약간의 전력을 사용하게 된다. 그래서 부기보드는 단추형 건전지 하나만으로 몇 년간 사용할 수 있다고 한다. 그러나 전원이 가해지면 액정이 초기상태로 배열되면서 한꺼번에 다 지워지기 때문에 지우개로 지우듯이 부분적으로 그림이나 글자를 수정할 수 없다. 그리고 이 기술은 라벨이나 간판 등에도 이용될 수 있다.
