LC와 PDP 역사

LCD는 1980년을 전후로 사실상 민생분야에서 실용화에 접근한 이후, 산업 분야에 이르기까지 거의 모든 응용분야에 적용함으로써 최근에 전자 디스플레이의 시장점유율에서 확고한 1위를 담당하고 있다. LCD의 기술개발에 대해 보다 소상히 살펴보면, TN형에서 액정층과 XY 전극으로 구성된 단순 매트릭스형 LCD는 주사행 수가 늘어나면 표시 콘트래스트가 저하하기 때문에 상하를 2등분하여 구동하게 되며 약 200행 정도로 제한하게 된다. 이에 대한 개선책으로서 TN각을 270도 증대시켜 복굴절 효과에 의해 보다 빠르고 높은 광투과율, 전압 특성을 가진 SBE형 LCD를 개발하여 콘트래스트와 시야각을 개선하였다. 그러나 큰 TN 각을 갖고 안정적으로 독장하기 위해서는 액정분자의 배향에서 20~30도의 높은 경사각을 필요로 하여 생산성에 저하를 초래하기 때문에 180~240도의 TN각에 5도 정도의 경사각을 가진 STN 형 LCD가 개발되었고, 이를 보다 개선하여 랩톱형 개인용 컴퓨터에는 이러한 방식을 채택하여 생산하고 있다. 또한 최근에는 TFT나 비선형 2단자 소자를 셀로 구성된 능동 매트릭스형 LCD의 개발로 인하여 고성능의 컬러화가 실현되었으며, 1984년 3색 모자이크 필터와 3파장 형광램프로 구성된 p-Si TFT방식의 LCD TV는 최초의 컬러 평판형 디스플레이로 성공적인 시판을 시작하였다. 그러나 TFT 방식보다는 화질이 약간 떨어지지만 생산성이 뛰어난 2단자 방식의 MIM 형의 LCD TV도 실용화되었다. 이러한 능동 매트릭스형 컬러 LCD는 제품 수율과 같은 제조기술의 개선과 저가화의 과제가 남아 있으며, 특히 대형화에 있어서 결함을 줄이거나 복원 등은 매우 중요하다. 또한 재료나 제작기술에 있어 TFT에서의 amorphous Si 박막은 전자 이동도가 매우 높으며, 주변 구동회로의 구성에 적합한 polycrystalline Si 박막의 균일한 성장법이나 박막 전극선의 낮은 저항화 등의 개발이 이루어졌고, 이를 토대로 가반형 개인용 컴퓨터에 10인치급의 멀티 컬러 STN 형 LCD가 탑재되었다. 컬러 LCD에서 모자이크 필터나 백라이트는 필수적인 구성 요소라고 할 수 있는데, 컬러 필터에서는 기존에 사용해온 염색방식에 정교한 프로세서에 의한 간단한 안료분산법을 적용하고, 저가화를 이한 인새ㅗ방식이나 전착법 등이 채택되었으며, 내열성을 갖춘 패널이 사용되었다. 이외에 전사법에 의한 컬러 필의 저가화나 오프세트 인쇄에 의한 미세 패턴화가 개발되어 LCD 전극이나 컬러 필터에 응용되고 있다. LCD 동화질에서의 열화에 대한 원인은 액정의 응답시간이나 TFT 구동에서의 원리적인 문제에서 비롯되는데, 전자인 경우는 고속 액정모드를 채용하거나 오버 드라이브법을 이용하여 개선하였으며, 후자인 경우는 표시광을 필드마다 간헐적인 광으로 주사하는 간결 표시방식으로 개선하였다. 동화질을 개선하기 위한 기술로서는 동화질을 올바르게 평가하는 기술도 역시 중요하며, LCD의 응답시간에 대한 객관적인 평가지표로서 LCRT이나 MPRT 등이 채택되고 있다. 현재 가장 호황을 이루고 있는 LCD TV는 지상파 디지털 방식의 도입과 더불어 영상 콘텐츠를 제공함에 따라 가정에서도 대화면 TV가 각광을 받게 되었고, 이에 수요도 날로 증가할 전망이다. 따라서 개구율 향상기술에 의한 구회도, 저소비 전력화 기술의 개선 및 동화질의 개선 등으로 보다 우수한 LCD TV가 속속 등장하고 있고, 이미 가정용의 50인치급 초대형 LCD가 개발되었다. 그러나 40인치 이상의 대화면인 경우에 제조상의 문제점으로 TFT 기판용 ALIGNER의 쇼트 영역에서 1화면을 조절할 수 없기 때문에 다수의 회로망이 요구된다. 또한 유연성을 가진 플랙시블 LCD 패널에 대한 새로운 기술이 개발되고 있으며, 가열처리 할 경우에 치수 안정성이 우수한 플라스틱 기판으로 a-Si TFT를 분리하여 플라스틱 기판에 전사시키는 기술이 개발되었다. PDP 최초의 PDP는 1956년에 개발된 냉음극 방전 표시관으로 거슬러 올라가게 되며, 패널형 표시장치로는 1966년 일리노이대학에서 개발한 것으로 유전체층에 피복 절연시켜 교류로 동작하는 메모리형 AC 구동 PDP와 1969년 Burroughs 사에 의해 개발한 자기주사형 DC 구동 PDP로, 이는 전극이 방전가스에 직접 접촉해서 동작하는 방식이다. 원래 PDP는 AC형에 한정하여 정의되었지만, 곧 DC형인 가스방전 디스플레이 중에 매트릭스형을 포함한 평판형의 디스플레이를 통칭하고 있다. 1975년부터 AC 및 DC 구동의 문자나 도형표시용 패널이 보급되었고, 1985년에는 펄스 메모리형 DC 구동 컬러 PDP TV가 시판되기에 이르렀으며, 1993년에는 21인치 대화면 풀컬러 PDP가 제품화되었다. 특히, 저전력 및 저가격화를 모표로 방전 가스, 전극 구조, 구동 파형 및 제작 프로세스 등에 대한 연구가 완료되었고, 높은 Xe 농도화에 의한 발광효율이 51lm/W를 달성하였다. 형광체 도표면적의 증가와 셀 사이의 간섭 등을 방지할 목적으로 낮은 패널의 셀 구조를 실현함으로써 휘도를 1.5배 정도 개선하였고, 고정세화 및 고효율화를 위해 육각형의 셀 구조로 최적화하였다. 최근에는 전극 사이에 간격을 0.5mm 정도로 넓게 구성하여 1셀에서 자외선 효율 이 높은 양광주를 발생시켜 21lm/W의 발광효율을 실현하였다. 앞으로는 원가 절감을 위해 패널형성 프로세스로서 injection 방식, mold replication 법 및 direct glass sculpting 등에 대한 연구가 진행되고 있다.