CRT부터 OLED까지 디스플레이의 역사와 미래

정보화시대를 살아가는 우리들에게 디스플레이는 핵심 연구분야이다. 그동안 디스플레이는 눈부시게 발전해왔다. 최근 영화에서만 꿈꾸던 휘어지는 디스플레이가 출시되면서 미래의 디스플레이의 대한 관심 역시 뜨거워지고 있다. 끊임없이 발전하는 디스플레이! 과거의 디스플레이의 모습은 어땠으며 우리는 앞으로 어떤 디스플레이를 기대할 수 있을까?

디스플레이의 조상 CRT(Cathode Ray Tube)

브라운관, 음극선관이라고 불리는 CRT는 1897년 독일 스트라스부르크 대학의 칼 브라운 교수가 발명한 이래 100년이 지난 지금까지 디스플레이 장치의 대명사로 불리운다. 전자총에서 나온 전자가 브라운관 유리에 칠해진 형광물질을 타격하여 나온 물질을 이용하여 화면을 만들어 낸다. 일명 브라운관이라고 불리며, 전기신호를 전자빔의 작용에 의해 화면을 표시하는 장치이다. 제조 공정과 구동방식이 간단하고 가격이 저렴하다는 장점이 있다.

하지만 전자빔 편향을 이용하기 때문에 화상의 왜곡 방지 및 포커스 향상을 위해 일정 두께 이상이어야 하기 때문에 넓은 공간을 차지하고 무게가 많이 나가는 점이 아쉽다. 또한 전자파가 많이 발생하고 대형화의 어려움이 크다는 단점이 있다.

CRT보다 높은 스펙에도 상용화하지 못 한 FED(Field Emission Diode)

기본적인 원리는 CRT와 유사하나 CRT보다 업그레이드 스펙을 가졌다. CRT는 하나의 거대한 빔을 이용한다면 FED는 그 빔을 수백만 개의 나노 크기로 만들어 배치하였다. 즉, FED에서 작은 화소 하나 하나가 매우 작은 CRT와 비슷하다고도 할 수 있다. 

디스플레이의 제작이 나노 규모로 작아지면서 발열도 적고 전력소비가 낮다. 응답속도 역시 CRT와 같이 매우 빠르고 잔상이 없어서 깨끗한 화면을 자랑한다. 휘도와 시야각이 매우 높다. 하지만 가장 큰 단점인 대형화가 불가능 하다는 것이 상용화를 어렵게 했다. 기술상으로는 FED가 LCD 보다 진보되었지만 경제적인 면에서 LCD가 훨씬 우세했기 때문에 FED는 현재 거의 소멸되었다.

한때 주목받았던 PDP(Plasma Display Panel)

PDP는 1964년에 도널드 비와 진 슬로토우에 의해 발명되었다. PDP의 원리는 형광등의 원리와 비슷하다. 두 유리판 사이에 형광체를 넣고 전압을 주어 눈에 보이게 발광시키는 원리를 가지고 있다. LCD와 마찬가지로 시야각이 넓고 색상과 채도가 커 색감표현이 좋다. 

FED가 사라진 뒤로 LCD에 대적하여 차세대 디스플레이로 급부상하여 한때는 LCD를 추월한 적도 있었다. 그러나 전기 방전을 통해 빛을 낸다는 점 때문에 전력 소비가 많고 발열도 심하다는 치명적인 단점과 최근 LCD와 OLED의 기술이 더욱 발달하게 되면서 점점 시장에서 뒤쳐지고 있다.

평면 디스플레이의 대명사 LCD(Liquid Crystal Display)

LCD의 개발은 생물학에 의해서 시작되었다. 1888년 오스트리아의 라이니처(F.Reinitzer)가 액정을 발견한 이후, 끊임없는 연구를 통해 1971년 미국에서 세계 최초의 LCD를 만들었다. LCD의 원리는 수많은 액정을 규칙적으로 배열한 패널을 전면에 배치한 뒤, 그 뒤쪽에 위치한 백라이트가 빛을 가하도록 한다. 

이에 따라 백라이트에서 전해진 빛은 각각의 액정을 통과하면서 각기 다른 패턴으로 굴절하며, 이 빛이 액정 패널 앞에 있는 컬러 필터와 편광 필터를 통과하면 굴절 패턴에 따라 각기 다른 색상과 밝기를 띈 하나의 화소가 되어 이들이 모여 전체 화면을 구성하게 된다.

선명한 화면과 뛰어난 성능으로 80년 가까이 시장을 장악해온 브라운관 방식의 CRT와 세대교체를 하였다. 그러나 수명이 짧고 소비 전력이 높은 점이 단점으로 지적되었다.

LCD의 단점을 극복하는 LED(Light Emitting Dioade)

LCD의 역사는 오래되었으나 주목받는 것은 얼마 되지 않았다. 1962년 닉 홀로니악이 가시광선을 생산하는 다이오드를 만들었고 이것이 최초의 가시 스펙트럼 LED이다. LCD의 단점을 극복하기 위해 주목받는 LED는 LCD의 원리와 유사하다. 

LCD는 화면을 밝게 하기 위해 판넬의 뒷면에 환하게 불을 밝혀주는 라이트를 켜서 사용하는데, LED는 이 백라이트 대신에 LED 라는 발광 다이오드를 사용하여 환하게 해준다. 여기서 다이오드로 불리는 LED는 반도체 장치다.

LED는 디지털 벽시계, 손목시계, 텔레비전, 교통 신호등, 디스플레이 화면 등 수많은 전자 제품에 쓰인다. 또한 기존 전구보다 열 에너지를 적게 소비하기 때문에 효율적 에너지 조명 시스템, 램프, 회중 전등에도 사용된다.

꿈의 디스플레이, 차세대 디스플레이 OLED(Organic Light Emitting Diode)

'유기EL'로도 불리는 OLED는 전류가 흐르면 스스로 빛을 내는 형광성 유기화합물로, 얇게 펴발라 영상신호를 처리하는 디스플레이 기술이다. 현재 디스플레이 시장을 평정한 'LCD'의 소재인 액정의 유력한 대안으로 여겨진다. 스스로 빛을 내기 때문에 응답속도가 100만분의 1초로 액정보다 1천 배 이상 빨라 화면에 잔상이 남지 않고 완벽에 가까운 자연색 표현이 가능하다. 또 광원(백라이트)이 필요 없어 두께가 1mm 이하인 초박형으로 제작할 수 있고 전력효율이 좋다. 

이 같은 장점 때문에 OLED는 '초고화질'과 '플렉서블'을 구현할 차세대 디스플레이로 일찍부터 주목 받아왔다. 최근 화제가 되는 휘어지는 디스플레이 역시 OLED를 기반으로 만들어진다. 곡면형 OLED TV의 장점은 평면 TV보다 더 넓게 보이는 파노라마 효과로 영상을 볼 때 시야에 가득차기 때문에 마치 현장에 있는 듯한 생동감 넘치는 느낌을 받을 수 있다. 어느 위치에서나 사람과 TV 화면 간 거리가 일정하기 때문에 눈에도 부담이 적은 것도 장점이다. 그러나 아직 상용화하기에는 가격과 기술적인 문제를 보완해야 한다.

   ▲http://blog.naver.com/youngdisplay

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디스플레이는 단순히 화면을 표시해 주는 장치가 아닌 또 다른 세계를 보는 상상의 창이다. 우리는 디스플레이를 통해서 새로운 세계를 간접경험하며 정보를 얻고 공감하고 있다. 몇 년 전까지 유리처럼 앞이 훤히 비치는 투명 디스플레이, 구부러지는 플렉서블 디스플레이와 같은 제품들은 영화 속 이야기에 불과했다. 

상상이 현실이 된 지금, 업무 책상에는 기계식 키보드와 모니터는 사라지고, 차 유리창으로 건물의 정보가 디스플레이되는 세상이 꿈꿔본다. 앞으로 어떤 디스플레이를 통해 우리가 세상을 바라보며 우리의 삶을 어떻게 변화시키고 발전시킬지 기대된다. Ahn

대학생기자 허우진 / 수원대 컴퓨터학과