CRT와 LCD 역사

CRT의 개발사는 약 100년 전에 Braun이 브라운관을 발명하여 CRT 디스플레이로 일찍 실용화되었고, 1940년 전후로 흑백 TV 방송이 시작된 이후로 1970년대까지 CRT 컬러 TV의 상용화에 이르는 성숙기와 1980년대에 에너지 절양과 경제성을 추구하여 인라인 전자총을 도입하였던 절정기를 통하여 최근에는 CRT의 대형화와 고화질화를 위하여 성능향상에 주력하고 있는 실정이다. 직시형 컬러 CRT의 TV용 개발은 HDTV를 포함하여 대화면, 고휘도 및 넓은 다이내믹 레인지를 요구하며, 컴퓨터 단말기나 디스플레이용으로는 대면적보다는 20 내지 30인치 정도에 고휘도의 해상도나 보기에 편한 것이 중시되기 때문에 적용 분양에 따라 요구되는 개발 특성이 약간 다르다. TV용 CRT의 경우, 37인치 CRT가 당초 예상을 뛰어넘는 수요에 힘입어 40인치의 HDTV가 1986년 개발됨으로써 CRT 디스플레이의 대형화가 이루어졌으며, 이어 43인치의 Shadow Mask 관과 45인치의 Trinitron관 등 여러 종류의 CRT가 개발되었다. 또한 화면 중심부의 곡률 반경을 평면화하고 곡면의 차수를 바꾸어 주변부를 평평하게 하여 표시면의 평면화를 강조하게 되었다. 그리고 VDT 용에 적용하는 CRT의 경우, 고정세화와 고화질화가 추진되었고, 주로 근접에서 사용하기 때문에 눈의 피로감을 줄여주는 방향으로 개선되고 있으며, X선 화상진단 등에 적용하는 디스플레이에는 다량의 정보가 요구되므로 2,000개 정도의 주사선을 표시하는 초고해상도의 CRT를 개발하였다. 특히 CRT의 대형화에 대한 종합적인 기술 개선을 살펴보면, 유리벌브의 형상, 두께 분포, 진공 열응력 및 방폭 구조의 설계 등에 대한 CRT의 구조적인 해석에서의 진보와 섀도우 마스크의 형상유지 기구에 대한 해석과 동작 중에 발생하는 열변형에 의한 도밍의 억제 등을 실용화하였다. 이외에도 대구경의 렌즈를 사용한 전자총에서 편향 상태를 포함한 화면 전체의 고해상도를 위한 설계나 편향 요크의 저손실 코어재가 개발되어 고속주사 특성을 개선하였다. 그리고 형광체에 있어 많은 재료를 개발하여 적용하고 있으며, 디스플레이용의 경우에 CRT에서의 플리커에 의한 피로를 방지하고 발광 색 순도의 개선에 따른 눈의 피로감 해소 및 형광체의 도포 방법에서 경제성과 공점착법 등을 고려하여 실용화하고 있다. 투사형 CRT에서는 더욱 밝은 화면을 표시하기 위해 내열 유리벌브나 액체 냉각 시스템을 개선하여 적용하고 있으며, 고성능 스크린이나 대구경 렌즈 등의 투사 광학계 등에 대해서도 대폭 개선되었다. 밝은 주위광에서 직시형보다 콘트래스트가 뛰어난 배면 투사형 CRT에서는 45인치가 55㎝이고 50인치는 65cm인 HDTV를 개발하였고, 휘도 역시 직시형보다 우수하여 대화면을 선호하는 가정용으로 적격이라 할 수 있다. 앞서 기술한 CRT 디스플레이의 평판형에 대한 연구와 개발도 활발하여 이미 1951년부터 5-17인치의 편평 CRT에 대한 연구가 시작되었는데, 다단의 전극에서 단일 전극으로 개량한 전자빔의 정전편향계를 개발하였으며, 6인치 흑백 CRT와 빔 인덱스 방식의 4인치 컬러 CRT가 실용화되었다. 사실, 편평 CRT에서의 대형화는 어려운 점이 많은데, 고밀도 대전류의 단일 전자빔을 긴 경로로 복잡하게 제어하고 편향하도록 하는 것이 어려워 편평 CRT 내부의 구성을 분할하여 기능을 분산하는 방식으로 개선하고 있으며, 50인치 TV의 화면을 분할하여 다수의 모듈로 구성한 빔 가이드 방식으로 13인치 컬러 화상 표시가 조립식 진공 장치에서 진행되었다. 이후 편평컬러 CRT는 15개의 열음극선을 이용하여 200X 15개의 매트릭스 전자빔을 6X32단에 수평 및 수직으로 편향시켜 400X480화소를 가진 10인치 화면의 MDS 방식으로 개발하였다. 또한, 저전압 및 저전류의 단일 전자빔을 편향하여 형광면에 대응시켜 채널 증배기에서 전자 증배하는 방식도 최근에 컬러 TV 표시에 개발하여 적용하였다. 특히, 편평 CRT의 대형화에 있어 유리벌브가 진공 응력에 견디는 스페이서를 포함하는 것은 불가결한 것이지만, 이는 화면의 균일화와 고정세화의 장애로 작용하며, 이들의 양립성은 VFD나 PDP에서도 공통적인 커다란 고민거리라고 할 수 있다. CRT는 자연화면이나 동화면이 요구하는 광역계조와 고속응답 특성을 이용하여 고화질을 실현할 수 있기 때문에 디스플레이 분야에서 중요한 위치를 유지하고 있으며, 유리벌브에서의 강화 기술과 130도 이상의 광학 편향관을 실현하여 대형화에 적합하도록 개선함으로써 멀티미디어 시대에 대응하고 있다. LCD의 개발은 188년에 Reinitzer가 액정을 발견한 이래, 1968년 Heilmeier등이 DS형과 GH형의 LCD 방식을 개발하였고, 1971년에는 SCHADT가 TN형의 LCD 방식을 개발하였다. 특히, LCD의 상용화에 획기적인 역할을 한 것은 1980년 a-Si TFT LCD와 1984년 SCHEFFER등이 개발한 STN 형 LCD 방식에 의한 것이었다. 이와 같이 저전압 및 저소비전력의 특성을 가진 LCD는 디스플레이 장치의 개발에서부터 약 30여 년이 경과하여 실용화를 이룰 수 있었는데, 소형 컬러 TV를 비롯하여 휴대용 노 트북이나 개인용 컴퓨터에 매트릭스형 LCD가 실용화되었고, 다른 평판 디스플레이에 비해 많은 연구개발이 이루어지고 있다.