Display의 역사는 보고자 하는 인간의 욕망을 충족시키며 보다 선명하고 생생한 화질을 전달하기 위해 꾸준히 다양한 방향으로 발전되어 왔다. 그중에서도 현재 가장 많이 보급되어 있는 Display 기기로는 CRT(음극선관, 브라운관)을 들 수 있는데, 수년 전부터 PDP나 LCD와 같은 새로운 디스플레이 기기들의 강력한 도전을 받고 있는 상황이지만 아직까지는 화질과 가격 경쟁력 면에서 절대적인 우위를 차지하고 있다.













(A : 우수, B : 보통, C : 열세)

최초의 현대적인 의미의 CRT가 탄생한지 100년이 지난 지금, 차세대 디스플레이 기기들의 도전이 거센 만큼 CRT도 그 극한기술을 향해 꾸준히 변해가고 있다. 발전 방향은 화면의 대형화와 고정세화, 선명한 화질, 더욱 또렷한 Character, 완전평면화, Slim화, Energy 및 인간공학화 등으로 뚜렷하게 나타나고 있다. 실제로 브라운관의 가장 큰 장점은 낮은 가격과 더불어 뛰어난 색 재현과 밝고 선명한 품질을 들 수 있다.
Display의 기본 품성이라고 할 수 있는 부분에서 브라운관은 타 디스플레이 기기의 추종을 불허한다. 현재 가장 문제가 되어왔던 CRT의 평면화가 세계 CRT 업체들에 의해 실현되었으며 최근 들어 Energy saving이나 Slim에 초점을 맞춘 CRT도 속속 개발되고 있다.

한편, LCD의 경우 20인치 이상의 대형화가 어려울 것이라고 생각했던 당초의 예상을 뒤엎고 빠른 속도로 대형화가 진전되고 있다. 또한, 가장 큰 취약점으로 지적되었던 휘도, 시야각, 응답속도 등의 문제도 과감한 투자덕분에 하나씩 극복되어 가고 있다. 아직까지는 가격적인 문제가 LCD의 보급을 가로막는 가장 큰 요인으로 작용하고 있지만 CRT 모니터 가격의 2배가 되는 시점부터 보급율은 크게 향상될 것으로 예측되고 있다.

LCD나 CRT가 커버하지 못하는 대형 디스플레이 시장에서는 PDP가 단연 차세대 주역을 맡을 것으로 예상되고 있는데, 현재 일본에서는 42인치와 50인치 제품들이 주종을 이루고 있지만 최근에는 30인치 이하의 시장 가능성도 타진하고 있다. 한편, 한국의 PDP 메이커들은 65인치의 대형 제품까지 이미 개발을 완료해놓은 상태이지만 대량 생산은 40인치급에 머물고 있다. 아직 기술적인 문제와 높은 가격으로 인해 시장이 제대로 형성되지 않고 있어 본격적인 보급은 HDTV 방송이 시작된 이후가 될 것으로 보인다.

이 외에도 다양한 디스플레이 기기가 있는데 유기EL이나 FED는 IMT-2000과 같은 소형 디스플레이로, DMD는 홈씨어터용이나 극장용 고화질 프로젝션 기기로 개발될 것으로 전망된다. 한편, PDP가 본격적으로 보급되기 전의 2~3년간은 프로젝션 TV가 그 대체제품으로 인기를 끌 것으로 보인다. 공간적인 메리트는 적지만 PDP의 절반 이하의 가격으로 대화면의 혜택을 누릴 수 있기 때문이다.

■■■CRT(Cathode Ray Tube)

브라운관은 전기신호를 전자빔의 작용에 의해 영상이나 도형, 문자 등의 광학적인 상(象)으로 변환하여 표시하는 특수진공관으로 음극선관( CRT)이라고 말합니다. 인간과 기계를 연결시켜 주는 맨·머신 인터페이스로서의 대표적인 전자표시장치(영상디스플레이)인 브라운관은 1897년, 독일 스트라스부르크대학 교수 칼 브라운의 음극선관 발명이 있은 후 100년이 지난 지금까지 디스플레이장치의 왕좌자리를 지키고 있습니다.

1. 브라운관의 종류

브라운관은 공업용 브라운관과 민생용 브라운관으로 크게 구분합니다.

- 공업용 브라운관
전기현상이나 파형관측을 위한 오실로스코프·주파수 분석기·의료용 모니터에 이용되는 관측용의 브라운관이 여기에 속합니다.

- 민생용 브라운관
TV 수상기용 브라운관과 컴퓨터 모니터용 브라운관이 있습니다. 이들 브라운관은 또다시 흑백용과 컬러용으로 나눌 수 있는데, 흑백은 거의 사용되지 않고 있습니다. 컬러용 브라운관은 적색·녹색·청색으로 발광하는 발광체가 모자이크형으로 규칙적으로 도포되어 있는 형광면과 3개의 전자빔을 발생시키는 전자총으로 구성되어 있는 섀도우마스크형이 일반적으로 사용되고 있습니다.





2. 브라운관의 구조와 원리

현재 일반적으로 사용하고 있는 섀도우마스크형 컬러브라운관은 높은 진공으로 배기된 유리용기(Panel / Funnel)의 Panel 내면에 도포, 인화된 형광막, 섀도우마스크, 전자총으로 구성되어 있습니다. 전자총은 외부에서 부여된 전압에 의해 Heater에서 열을 내어 Cathode의 열전자가 방출하여 전극을 제어, 가속, 집속시켜 전자빔을 형광막에 닿아 형광면을 발광시켜 화상을 만듭니다.








전자총에서 만들어진 전자빔은 서로 직각으로 배열된 2조의 편향판이나 편향코일 사이를 통과할 때, 외부로부터 편향판이나 편향코일에 가해진 신호전압에 의해 편향되어 형광면 위의 휘점이 상하좌우로 이동하여 상을 그리게 합니다. 전자빔을 편향시키는 방식에는 정전편향과 정자편향의 방식이 있는데, 전정전향은 2개의 편향판 사이에 편향전압을 걸어 전기장(電氣場)에 의해 전자빔을 편향시키는 것으로 전자편향에 비해 편향각이 작지만 주파수가 높아사 관측용 브라운관에 많이 이용됩니다. 그리고 전자편향은 브라운관의 목 부분에 장치한 편향코일에 전류를 흘려 이 자기장에 의해 전자빔을 편향시킵니다.

▲Panel
CRT의 전면 즉 화면에 해당되는 부분으로서 진공용기의 일부를 구성함과 동시에 전기신호로 전송, 수신된 영상정보가 최종적인 시각정보로 변환되는 곳입니다. 패널의 안쪽에 형성된 형광면은 빛의 3원색인 R(Red), G(Green), B(Blue)의 각 색성분으로 구성된 3원색 형광체 화소가 영상면의 구성요소로서 패널 내면에 피착(被着)됩니다.

▲Shadow Mask
섀도우마스크는 전자총에서 발사된 3색의 전자빔이 영상면 즉 패널내부에 형성된 형광면에 정확하게 도달할 수 있도록 하는 것으로서 금속판에 전자빔이 통과할 수 있는 다수의 구멍이 형성되어 있습니다. 섀도우마스크는 지지스프링과 패널핀이 결합되어 패널내에 장착됩니다.

▲Funnel
패널과 함께 진공용기의 일부를 구성한다. 펀넬은 깔때기 모양의 콘부와 전자총이 삽입되는 네크부로 구성됩니다. 콘부에는 양극 전압공급단자가 부착되어 있으며 내부에는 내부도전막이 도포됩니다. 내부도전막은 섀도우마스크와 전자총의 최종전극에 양극전압을 공급하는 기능을 포함합니다.

▲Electron Gun
전자총은 영상정보를 표시하는 전기신호에 따라 전자빔을 발사하는 장치로서 펀넬의 네크부에 삽입, 장착됩니다. 섀도우마스크형 컬러수상관은 3원색 형광체 화소를 독립적으로 자극할 필요가 있기 때문에 전자총은 3개의 소자로 구성됩니다.

▲Deflection Yoke
편향요크는 CRT의 자기장치 중 가장 중요한 요소입니다. 시간계열(時間系列)로 전송된 전기신호가 CRT에서 영상으로서 재생되기 위해서는 전자총에서 발사된 전자빔을 영상면상에 2차원적으로 편향시켜 재생합니다. 이 전자빔을 편향하는 장치가 편향요크입니다.


■■■LCD(Liquid Crystal Display)

LCD란 말이 의미하듯이 액체와 고체의 중간상인 액정의 전기-광학적 성질을 표시장치에 응용한 것입니다. 액체와 같은 유동성을 갖는 유기분자인 액정이 결정과 같이 규칙적으로 배열된 상태의 것으로, 이 분자배열이 외부 전계에 의해 변화하는 성질을 이용하여 표시소자로 만든 것이 액정디스플레이(LCD)입니다.
경량·슬림형·저소비전력·저전압구동이라는 특징을 갖고 있으며, 포터블 TV나 퍼스널 컴퓨터 등의 표시기로 널리 사용되고 있습니다.









1.LCD의 종류

LCD는 구동방식에 따라 단순 Matrix방식과 Active Matrix 방식으로 나눕니다.

▲Matrix Type(TN, STN)
주사전극과 신호전극을 XY형태로 배치하고 그 교차 부분을 표시화소로 이용하기 때문에 소자구성이 단순합니다. TN, STN LCD가 여기에 속하며, 표시밀도가 높은 용도에 STN, 밀도가 낮은 용도에 TN이 사용됩니다.

▲Active Matrix Type(TFT)
각 표시화소마다 박막트랜지스트(TFT)를 설치한 3단자소자와 전류·전압에 비선형(다이오드) 특성을 가진 소자를 설정하는 2단자소자로 크게 분리됩니다. 하나하나의 화소를 직접 구동하기 때문에 고품질의 화면이 가능하고 컬러표시에 사용되고 있습니다.

2.LCD의 구조와 원리

액정디스플레이는 표면에 투명전극을 형성한 2장의 유리기판 사이에 액정을 주입한 것으로 외부로부터 전계를 가해 액정을 회전시켜 빛을 통과하게 하거나 통하지 않게 하는 이른바 셔터 기능을 이용합니다.









TN LCD의 동작원리는 액정분자가 면에 따라서 일축(네마틱) 배향하도록 처리한 유리판을 직각으로 교차시켜 대향시키고 그 사이에 액정을 넣으면 액정분자의 배열이 꼬이고(트위스트), 거기에 전압을 가하면 액정분자가 전계방향으로 배열을 바꾸는 원리입니다. 이 액정셀을 편향축을 직행시킨 편향판으로 끼우면 전압 OFF시에는 입사광이 통과하고, 전압 ON시에는 입사광을 차단하여 명암의 콘트라스트를 얻을 수 있는데, 이 효과를 표시장치에 응용하는 것입니다.

STN-LCD의 동작원리는 TN과 같고 다만 비틀림각을 더 주었다는 것이 특징입니다(90도→240도 정도). TN이 가지는 단점인 정보표시량의 한계에 의해 대화면에의 응용이 불가능하기 때문에 비틀림각을 크게 하여 전기광학적 특성의 경사도를 향상시킨 것입니다. 위상차판을 이용하여 바탕색을 보상함으로써 B/W가 가능하며, 컬러필터를 사용하여 컬러화도 가능합니다.

TFT-LCD의 구동원리는 TN의 표시정보량의 한계를 극복하는 다른 방법으로서, 기존 TN모드를 그대로 사용하면서 수동구동 대신 능동구동방법을 사용한 방식입니다. 주어진 신호가 ITO를 통해 각 DOT에 그대로 가해지는 수동구동(TN, STN)과는 달리 능동구동기법은 각 DOT마다 전기적 소자를 제조하여 하나하나의 각 화소를 직접 구동하기 때문에 콘트라스트. 해상도, 시야각, 응답속도 등에서 수동구동보다 훨씬 우수한 특성을 나타냅니다.

(다음호에 계속~)
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