[e테크]평판디스플레이-생생한 현장 느낌 그대로

디스플레이업체들은 오랫동안 기존의 브라운관(CRT)을 대체할 수 있는 얇고 전력소모가 적은 평판디스플레이(FPD) 개발을 추진해 왔다. CRT는 가격이 저렴하고 신뢰성이 높으나 무겁고 부피가 크며 전력소모가 많기 때문에 여러 가지 새로운 정보통신기기의 디스플레이로 사용하는 데 제약이 있다.

　이에 업체들은 각종 FPD기술을 개발했으며 그 중 액정디스플레이(LCD), 가스플라즈마디스플레이, 전계발광디스플레이(ELD), 진공형광디스플레이, 전계방출디스플레이(FED), 평면CRT 등은 상용화되어 있다.

　이처럼 디스플레이업체들은 새로운 FPD 기술개발에서 경쟁을 벌이고 있으나 이들 기술은 각기 휘도와 콘트라스트 수준이 낮고 색상표시 기능이 약하며 생산에 어려움이 있을 뿐 아니라 비용이 많이 드는 문제점을 안고 있다. 모든 FPD는 이미지를 구현하는 데 개별 화소나 스크린의 점을 표시하는 매트릭스에 의존하기 때문에 화소를 표시하는 데 문제가 있다.

　현재 LCD가 FPD의 주류를 이루고 있고 이 상태가 앞으로 10년은 지속될 것으로 보인다. LCD는 60년대부터 사용돼온 표시장치고 그동안 소재차원에서만 기술이 발전해왔다. 앞으로 단기간 내에 획기적으로 새로운 소재기술이 개발될 가능성이 희박한 상황에서 디스플레이업계가 당면한 가장 중요한 문제는 휘도, 해상도, 색상표시 기능 등을 높이면서 가격을 낮추는 일이다.

　대부분의 다른 FPD와 달리 LCD는 스스로 발광하지 않고 주어진 환경에서 주변의 빛을 차등적으로 반사한다. 그래서 LCD는 빛이 밝을수록 콘트라스트가 잘 나타난다. 반대로 다른 디스플레이들은 빛이 밝으면 화면이 희미해진다. 또 LCD는 발광하는 데 에너지를 사용하지 않기 때문에 다른 FPD보다 전력소모가 훨씬 적다.

　LCD는 다른 디스플레이에 비해 패널 생산과 드라이버 비용이 낮으나 시야각에 제약이 있고 콘트라스트 수준이 낮다. 따라서 LCD업체들은 시야각의 문제를 해결할 수 있는 기술을 개발하는 데 노력을 기울여왔다.

　디스플레이를 대형화하는 데 가장 적합한 것은 가스플라즈마디스플레이로 여기에는 직류와 교류 등 두 가지 형태의 플라즈마디스플레이가 있다. 현재는 직류 플라즈마디스플레이가 주류를 이루고 있으나 앞으로는 교류 디스플레이가 전망이 더 밝다. 다만 대형 교류 플라즈마디스플레이는 생산이 어렵고 비용이 높다는 문제가 있다. 대체로 플라즈마디스플레이의 화질과 선명성은 단색 CRT와 맞먹는다. 또 CRT에 비해 플라즈마디스플레이는 안정성이 높고 수명이 길다. 그러나 다른 FPD보다 드라이브 비용이 많이 들고 높은 전압과 전력을 소모하는 단점이 있다.

　ELD는 표준 매트릭스 방식을 사용한다는 점에서 LCD나 플라즈마디스플레이와 비슷하다. ELD기술은 교류나 직류 전기안에서 형광물질을 사용해 발광하는 것으로 업계가 관심을 기울이는 기술은 교류 박막 ELD다. 이 디스플레이는 가볍고 얇으며 화소가 밝을 뿐 아니라 해상도가 비교적 높고 콘트라스트 비율이 10 대 1 이상 된다는 것이 특징이다. 또 극한 환경에서도 우수한 성능을 발휘한다. 현재 많은 업체들이 완전 컬러 전기 발광 패널을 개발하고 있다. ELD는 LCD보다 높은 전압과 전력을 사용한다는 것이 상용화의 걸림돌이다. 　

　몇 년 전에 실리콘 탄화물을 기반으로 한 청색 발광 다이오드(LED)가 개발됐고 이후 그보다 더 밝은 적색 및 녹색 LED가 개발되고 있으나 이들 적색이나 녹색, 청색 LED는 고품위 정보통신기기용 완전 컬러 FPD에 아직 많이 사용되지 않고 있다. 그러나 진정한 청색을 표시하는 질화갈륨(GaN)기반의 청색 다이오드 개발로 상황이 바뀔 것으로 예상된다. 또 하나 주목할 만한 새로운 기술은 유기 전기발광(EL) 디스플레이다. 현재 휘도가 ㎡당 100칸델라 되는 45×37×2㎜ 크기의 유기 EL 다이오드가 개발된 상태다. 이는 일반 TV의 밝기와 같은 수준이다.

　3차원 디스플레이는 아직 상용화 단계에 이르지 못했다. 대형TV에 3차원 이미징 시스템을 채택해 사용자들이 어지러움이나 다른 불편을 느끼지 않고 편한 자세로 볼 수 있게 되고 기존 방송 시스템과 호환성을 갖게 하려면 아직 더 많은 기술이 개발돼야 한다. 그러나 엔지니어링 워크스테이션이나 방사선, 의과교육, 항공기 시뮬레이션과 같은 고부가 응용분야에서는 많이 활용되고 있다. 여러 업체들이 오랫동안 노력을 기울인 결과 다양한 3차원기술이 개발됐다. 이들은 주로 입체기술, 자동입체기술, 홀로그램기술로 나뉘는데 각기 다른 단점을 갖고 있다. 입체기술은 특수안경의 착용이 사용자들에게 불편을 느끼게 하며 자동입체기술은 모니터에 입체기술시스템을 내장한 것으로 사용자의 시각범위를 제한한다. 또 기존 TV로는 홀로그램 이미지를 처리할 수 없기 때문에 홀로그램 기술은 아직 실용성이 없다.

　FPD에는 이밖에 평판CRT와 FED가 있다. 기존 CRT와 달리 평면CRT는 전자빔을 병렬로 정리한 다음 그 빔을 전장과 함께 형광물질을 입힌 스크린 위로 편향시키는 방식이다. 이는 기존 CRT의 성능은 그대로 살리면서 두께를 얇게 할 수 있는 장점이 있다. FED는 고체 박막 전장 방출 음극선을 전자 자원으로 FPD에 통합하는 새로운 기술로 현재 그 개발이 추진되고 있다.

　FPD의 응용분야는 기존 CRT를 대체하는 부문과 독자적인 용도를 개척하는 부문으로 나눌 수 있다. 앞으로 5∼10년 후 FPD의 응용은 CRT와 직접 경쟁하지 않는 부문에서 확대될 것으로 예상된다. 이 기간 FPD는 CRT에 직접적인 위협이 되지는 않으나 특정 응용분야에서는 도전이 되고 있다.

　FPD 부문은 올해 안에 수동 매트릭스 방식 유기 전기 발광 다이오드(OLED)가 개발되고 오는 2002년까지는 능동 매트릭스 방식 OLED가 나올 것으로 예상되며 오는 2005년 이전에 전자종이 디스플레이가 상용화될 것으로 보인다. LCD기술이 오늘날과 같은 수준에 이르기 전까지는 가스 플라즈마디스플레이와 같은 비LCD 평면 디스플레이가 고품위 휴대형 컴퓨터시장을 장악했다.

　그러나 플라즈마디스플레이는 가격이 높고 전력을 많이 소모하기 때문에 휴대형 컴퓨터시장에서 LCD 디스플레이에 밀려나고 있다. 또 ELD도 완전 컬러 LCD의 도전을 받고 있고 유기 EL 디스플레이가 고체소자 EL 디스플레이시장을 위협할 것이다. 전자종이는 화소를 이용해 인쇄된 종이의 흑백상태를 재현하려는 기술이다. 이러한 가변적 상태를 ‘쌍안정성’이라고 하는데 이는 수동적으로 표시하는 LCD기기에 대량의 정보를 표시하는 수단이다.

　FPD산업에 영향을 미칠 수 있는 관련 기술로는 미니 및 마이크로 디스플레이, 전자종이 전광판, 모니터 인터페이스, 그래픽 컨트롤러, 유기 전기 발광 기술, 첨단 건전지, 반사형 프로젝션 디스플레이 등이 있다.

　FPD시장은 당분가 지속적인 성장세를 유지하다가 오는 2003∼2008년에 대규모 시장이 본격 형성됨에 따라 연평균 12% 성장해 2008년 320억달러 규모에 이를 것으로 전망된다. 특히 플라즈마디스플레이와 ELD 채택이 가속화할 것이다.