디스플레이 (1) CRT

크고 화질 좋은 TV는 누구나 갖고 싶어하는 제품입니다.
요즘 출시된 TV는 점점 얇고 가벼워지고, 해상도와 색상 표현력은 점점 높아져서 더 또렷하고 화사한 화면을 즐길 수 있게 되었습니다.

디스플레이는 CRT, PDP, LCD, OLED 순으로 발전하여 왔습니다.

 

[출처: 엘지디스플레이 블로그]

 

1. CRT (Cathode-ray Tube)

CRT는 1897년 독일의 물리학자 카를 페르디난트 브라운(Karl Ferdinand Braun)이 발명했습니다.
발명자의 이름 때문에 '브라운관'으로도 널리 알려져 있습니다. 
브라운 박사는 진동이나 열역학에 초점을 맞춘 연구를 하다가 무선통신이 발전을 거듭할 것이라는 확신을 하고 관련 연구에 전념했습니다. 
연구 과정에서 진공 상태에서 음극선으로부터 나오는 전자를 형광 스크린 위에 때렸을 때 빛의 무늬가 그려지는 것을 발견했습니다. 
이것이 추후 혁신적인 영상 기기로 발전할 수 있겠다는 생각이 들어 본격적으로 CRT 개발에 전념하기 시작했습니다.
CRT 디스플레이는 전자총에서 나온 음극 전자가 형광물질이 칠해진 유리면에 충돌하며 빛을 내는 원리입니다.

 

 

Shadow Mask 방식

전자총이 발사하는 전자를 자기장을 이용해 휘어줌으로써 인광면의 원하는 위치에 점을 만듭니다.
스캐닝(Scanning)이라는 과정을 통해 화면의 위에서부터 점을 하나씩 찍어가면서 선으로 만들어 줍니다. 
이러한 선들이 합쳐져서 한 화면이 됩니다. 섀도우 마스크(Shadow Mask)라고 부르는 형광물질이 도포된 인광면은 형광물질이 도포되어 있으며, 이 형광물질의 종류에 따라 R, G, B 컬러를 구현하는 방식입니다.

 

Shadow Mask(좌), Aperture Grill(우)

Aperture Grill 방식

20세기 후반, 세계 브라운관 TV시장은 일본 전자업체들이 선두경쟁을 벌이고 있었고, 최강자는 소니였습니다. 
소니는 “트리니트론(Trinitron)”이라고 불리는 수직 평면 브라운관을 독자적으로 개발했습니다.
'트리니트론'이라는 명칭은 삼위일체라는 의미의 “Trinity”와 전자관의 영문명인 “Electron Tube”를 합성한 등록상표였습니다.  트리니트론 브라운관은 색을 선별하는 기구인 Aperture Grill이라고 불리우는 필터와 'One Gun Three Beam'방식의 전자총을 사용했습니다.
당시 일반적이었던 Shadow Mask방식의 브라운관은 화면이 구면을 형성하여 공처럼 튀어나왔지만, 트리니트론은 원통형을 절단한 것처럼 수직면이 평면으로 화상의 왜곡과 빛 반사가 적었습니다.
또한 저휘도에서 콘트라스트가 높고, 화질도 매우 뛰어났습니다.

[One Gun three Beam 방식]

한 개의 전자총으로부터 3개의 전자빔을 출력하는 'One Gun three Beam'방식은 
3개의 전자총을 삼각형으로 조합하여 3개의 전자빔을 출력한 이전 방식보다 전자총의 구경을 크게 해서 CRT 디스플레이의 문제점이었던 전력 소모를 줄여주었고, 더 선명하고 정확한 화질을 얻을 수 있었습니다.
단점은 가격이 비싸고, 제품수명이 다소 짧고, 
구조상의 이유로 다른 제조사의 같은 사이즈 화면의 TV에 보다 중량이 10~20% 정도 무거웠습니다. 

[1968년 발매된 소니 최초의 트리니트론 TV KV-1310]

 

트리니트론 TV는 2000년까지 누적 대수로 전 세계에서 2000만대가 판매되어 브라운관 TV의 베스트셀러로 기록되었습니다.  하지만 브라운관 TV의 수요는 LCD, PDP 등 새로운 디스플레이의 등장으로 일본의 트리니트론 TV의 생산은 2007년 4월에 종료되었습니다.

CRT 디스플레이는 필요한 공간 사이즈, 무게, 소비전력 때문에 대형 화면을 만드는 데에는 적합하다고 말할 수 없습니다.
현재는 LCD, OLED 디스플레이에 밀려 이전처럼 쉽게 찾아볼 수 없는 디스플레이가 되었지만, CRT는 등장 이후 100여 년의 시간 동안 인류의 대표적인 디스플레이로 큰 사랑을 받았습니다.