전자 디스플레이의 분류

전자 디스플레이의 기본 동작은 전기신호를 주게 되면 표시면 위치에 색이나 밝기 등의 변화로 인한 광신호로 나타나게 되며, 이와 같은 표시 위치를 지정하기 위해서는 전자나 광 등을 지시하여 이동시키는 방식과 정렬된 다수의 표시소자를 선택적으로 구동하는 방식이 있다. 전기신호를 광신호로 변환하는 디스플레이 장치의 동작 기구에는 많은 방식으로 분류할 수 있으며, 이에 대해 자세히 기술한다. 1. 표시 방식에 따른 분류 전자 디스플레이 장치를 표시 방식으로 분류해 보면 직시형(direct view type), 투사형(projection type) 및 오프스크린형(off-screen type)으로 나눈다. 직시형은 다시 브라운관과 같은 발광 직시형과 LCD와 같은 반사형이나 배후에서 비추는 투과형으로 나누어지며, 투사형은 배면 투사형과 전면 투사형으로 구분된다. 2. 동작 기구에 따른 분류 전자 디스플레이의 물리적인 동작 기구에 따른 분류는 먼저 표시 방식에 따라 크게 분류하고, 이를 직시형에서 평판 디스플레이(flat panel display)를 물리적인 동작기구로 나누어 발광형(emissive type)과 비발광형(non-emissive type)으로 분류한 것이다. 발광형 디스플레이는 전계 방출, 형광 표시, 플라즈마 표시, 전계발광 및 발광 다이오드 등이 있고, 비발광형으로는 액정표시와 전기변색 표시로 분류한다. 이러한 전자 디스플레이 중에서 가장 오랜 역사를 가진 것은 이미 언급한 바와 같이 1940년대에 TV용으로 등장한 이후 디스플레이 시장에서 지배적인 제품으로 자리 잡은 CRT이며, 현재까지도 휘도, 콘트래스트, 해상도, 시장점유율 및 가격 등의 측면에서 여전히 가장 우수한 위치를 차지하고 있음은 누구도 부정하지 않는다. 그러나 CRT의 결점으로는 무거우며 부피가 커 공간을 많이 차지하고 이동성에 제약이 있을 뿐만 아니라 대체로 40인치 이상의 대화면을 구현하기가 어렵다는 것이다. 또한, 디스플레이 장치에 사용되는 각종 반도체 부품의 급속한 진보, 저전압과 저전력화에 따른 전자기기의 소형 경량화 추세, 아날로그 표시방식보다는 디지털 정보화의 발전에 따른 다양한 응용과 정보처리장치의 개발 및 소비자 요구 등으로 전자 디스플레이는 경박단소형, 저구동 전압, 저소비 전력 등의 특징을 가진 평판 디스플레이 장치로 급격히 확대되어 가고 있다. 빛의 발광 여부에 따라 분류한 대표적인 평판 디스플레이를 몇 가지 동작 기구를 살펴보면, 먼저 발광형에서 CRT는 진공 중의 고속 전자빔이 형광체를 발광시키는 원리이고, ELD는 고체 내에서 전계에 의한 가속전자가 직접 여기하면서 발광하는 현상을 이용한다. 그리고 PDP는 불활성 가스에서 방전하여 발생한 자외선으로 형광체를 여기 발광시키는 원리이며, VFD는 진공 중에서 저속 전자빔에 의한 혀오강체를 여기 시키게 된다. 또한, 비발광형에서 LCD는 액정의 전기발광을 이용하였고, ECD는 전기화학적 산화환원반응에 의한 착색현상을 응용한 것이며, EPID는 콜로이드 분산입자의 전기영동 현상을 이용한 것이다. 상기에서 분류한 여러 가지 전자 디스플레이 중에서 각광을 받고 있는 대표적인 평판 디스플레이들의 동작 원리, 구조 및 특성 등의 전반적인 개념을 기술할 것이다. 3. 표시형태에 따른 분류 표시형태에 따라 전자 디스플레이를 나누어보면, 문자-숫자 표시형, 기호 표시형 및 화상 표시형으로 구분한다. 여기에서 화상 표시형은 TV 나 모니터에서 그림을 비롯하여 문자나 숫자까지 나타나게 된다. 이러한 표시 형태는 적용하려는 분야에서 세그먼트, 기호, 고정된 화상과 dot matrix 등에 따라 디스플레이의 구조가 달라진다. 디스플레이 장치에서 어드레싱 방식은 직접형, 스캔형, 그리드형 및 매트릭스형으로 분류하는데 이러한 어드레싱 방식은 특수한 목적으로 패턴화된 디스플레이에 표시하기 위해 전기신호를 인가하여 화면의 특정한 위치에 광신호를 나타내는 방식이다. 이러한 방식에는 CRT에서 보듯이 전자빔을 편향시켜 화면에 표시하는 것도 어드레싱 방식으로 분류되며, 최근에 많이 적용하고 있는 매트릭스 형태의 전극에 스위칭 회로를 연결하여 전기신호를 줌으로써 광신호를 나타내기도 한다. 각종 전자 디스플레이 장치의 상용화에 이르는 개발사를 간략하게 정리하고 있다. 즉, 전자 디스플레이의 역사는 1887년에 Braun이 처음으로 CRT를 개발한 이후로, 1888년 Reinitzer가 유기 물질을 녹이는 과정을 실험하다가 액정을 발견하였다. 그리고 1923년에는 Lossew이 SiC결정의 전하주입형 발광현상을 발견하였고, 1936년에 Destriau이 ZnS:Cu 형광체의 전계 발광현상을 발견함으로써 평판 디스플레이에 대한 기술개발의 진전과 상용화가 가속되게 되었다. 또한, 1935년에는 TV 방송이 본격화돠ㅣ었고 이에 적합한 디스플레이가 요구되면서 상품화에 가장 가까웠던 CRT를 이용한 디스플레이가 각광을 받게 되었다. 반면에, 이로 인하여 대부분의 다른 전자 디스플레이에 대한 개발은 약화되었고, 새로운 전자 디스플레이에 대한 갈망에 따라 본격적으로 실용화된 것은 약 50여 년이 지난 후인 최근에 와서야 비로서 관심을 갖게 되었다. 특히, 정보시스템이 더욱 고도화됨에 따라 전자 디스플레이는 우리 일상생활에서 깊숙이 자리 잡게 되었다.