박막 트랜지스터 액정 디스플레이
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박막 트랜지스터 액정 디스플레이 (TFT-LCD; Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display)는 박막 트랜지스터 (영어: TFT)기술을 이용하여 화질을 향상시킨 액정 디스플레이 (영어: LCD)의 변종이다. 박막 트랜지스터 액정 디스플레이가 일반적으로는 액티브 매트릭스 액정 디스플레이 (영어: AMLCD)와 동의어로 쓰이지만 액티브 매트릭스 액정 디스플레이의 한 종류이다. 박막 트랜지스터 액정 디스플레이는 평판 패널 디스플레이와 프로젝터에 사용된다. 컴퓨터 모니터 분야에서 박막 트랜지스터 액정 디스플레이는 경쟁 음극선관 기술을 빠르게 대체하였으며 일반적으로 12 ~ 30 인치 크기가 있다. 2006년에 박막 트랜지스터 액정 디스플레이는 텔레비전 시장도 개척하였다.
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[편집] 구조
계산기같은 곳에서 발견되는 일반적인 액정 디스플레이는 영상 데이터를 직접 전송해서 전압이 다른 화소의 간섭없이 하나의 화소에 적용할 수 있다. 이것은 고화소의 대형 디스플레이에서는 모든 화소의 세가지 색(빨강, 녹색, 파랑)에 각각 위, 아래로 연결하는 많은 수의 커넥터가 필요하기 때문에 비현실적이다. 이 문제를 피하기 위해서 가로와 세로로 주소화하여 커넥터수를 수백만개에서 수천개로 줄였다. 만약 가로줄에 있는 모든 화소가 플러스 전압이 인가되고 세로줄에 있는 모든 화소에 마이너스 전압이 인가되면, 교차되는 화소는 높은 전압이 적용되고 턴온 상태가 된다. 이 기술의 문제점은 같은 세로줄에 있는 모든 화소에서 같은 세로줄에 있는 모든 화소가 전압이 인가된 것처럼 일부가 보이는 것이여서 턴온이 완벽하지 않아 어두워 보이는 경향이 있다. 이 문제 해결은 각 화소를 독립적으로 제어하기 위해서 각 화소마다 트랜지스터 스위치를 배치하는 것이다. 또한 트랜지스터의 적게 새는 전류는 화소에 인가된 전압이 디스플레이 영상을 새롭게 갱신할 때까지 유지하는 것을 의미한다. 각 화소는 위, 아래로 투명한 ITO 레이어와 그 사이에 인슐레이터 액정이 있어서 하나의 작은 축전기를 가지고 있다.
회로의 레이아웃 전체는 DRAM 컴퓨터 메모리에 사용된 레이아웃과 매우 비슷하지만 실리콘 웨이퍼를 기판으로 사용한 것이 아니라, 유리 기판위에 모든 구조가 제조될 필요가 있다. 실리콘 기판에서 회로 생산에서 사용된 대부분의 제조 기술은 유리의 녹는점 이상의 온도가 필요하다. 일반적인 반도체의 실리콘 기판은 액체 실리콘에서 트랜지스터에 좋은 특성을 가지는 커다란 단결정로 결정화된다. TFT-LCD에서 실리콘 레이어는 실리콘 가스로부터 고성능 트랜지스터에 덜 적당한 아모퍼스나 폴리 실리콘 레이어 생성으로 증착한다.
[편집] 종류
[편집] TN+ 필름
TN+ 필름(영어: Twisted Nematic plus Film) 디스플레이는 낮은 생산비와 광범위한 개발때문에 가장 일반적인 소비자 디스플레이 형태이다. 현대의 TN패널에서 화소 반응 속도는 이전 영상으로 인한 그림자 흔적이나 인공 흔적을 피하기에 충분히 빠르다. 이 빠른 응답 속도는 가능한 색 변화의 완전한 범위를 지나는 성능을 반영한것은 아니지만 TN 디스플레이의 충분한 시장성을 갖도록 했었다. 전통적으로 ISO 표준에서의 반응 속도는 검정에서 흰색으로 바뀌는 시간으로 측정하고 회색 명암(실제 사용된 액정에서 일반적인 변화보다 빠름)을 지나는 변화의 속도는 반영하지 않는다. 현대의 응답 속도 보상 - 오버드라이브(영어: Response Time Compensation - Overdrive) 기술은 ISO 표준에서의 반응속도는 거의 비슷하지만, 회색-회색 (G2G) 변화는 충분히 빠른 제품이 나올 수 있도록 하였다. 반응 속도는 이제 G2G로 측정하는 추세이며, TN 필름 기반 모델에서는 최고 2 ms 정도의 제품이 출시되고 있다. 반응속도를 부각시킨 디스플레이 제조사들의 판매 전략은 TN 패널 제품의 높은 생산성과 맞물려서, 소비자 시장에서 TN의 우세를 가져다 주었다.
TN 디스플레이는 제한된 시야각(특히 수직 방향)으로 인한 단점이 있고, 대부분은 현대의 그래픽 카드로부터 가능한 완전한 16백 7십만 색(24 비트 트루 컬러)으로 재생하는 것이 불가능하다. 이런 일부 패널은 컬러 채널당 8 비트 대신에 6 비트를 사용하며 표현할 수 없는 색상을 모자이크와 같이 시뮬레이션하여 화소를 조합하는 디더링 방법을 사용하여 24 비트 색에 근접한 색상을 표현할 수 있다. 또한 프레임율 제어(영어: Frame Rate Control, FRC)를 사용하는 경우도 있다. 프레임율 제어는 한 화소에서 빠르게 서로 다른 색상을 바꾸어가며 표현하면 우리 눈에는 중간색으로 보이는 것을 이용한 방법이다. 이 색 시뮬레이션 방법은 대부분의 사람과 몇가지 단점에 효과적이다. 프레임율 제어는 어두운 색조에 가장 효과적인 경향이 있다. 디더링은 LCD의 각 화소가 실제처럼 보여주는 경향이 있다. 디스플레이 색상 범위(종종 NTSC 1953 색상 범위의 비율처럼 적용됨)에서 단점은 백라이트 기술로 극복될 수 있다. 40 ~ 76 % 범위의 NTSC 색상 범위를 갖는 냉음극 형광 램프(영어: Cold Cathode Fluorescent Lamps, CCFL) 기반의 빛을 사용한 디스플레이가 일반적이지만, 디스플레이에 사용되는 흰색 발광 다이오드(LED) 백라이트는 사람 눈으로 차이를 식별할 수 있는 100%에 가까운 NTSC 색상 범위로 확장될 수 있다.
[편집] IPS
IPS (영어: In-Plane Switching)은 1996년에 히타치가 TN 패널의 좁은 시야각과 낮은 색표현력을 향상시키면서 개발되었다. 대부분 실제 채널당 8 비트 컬러를 지원한다. 이 향상으로 인하여 반응속도의 손실이 발생해서 초기에는 대략 50 ms 정도였으며 낮은 생산성으로 인해 IPS 패널은 매우 고가였다.
IPS는 이후에 1998년 히타치에 의해 S-IPS(영어: Super-IPS)로 대체되었는데, 이것은 IPS의 모든 장점에 향상된 픽셀 반응속도가 향상된 기술이다. 비록 색표현력이 CRT에 접근하였지만, 명암비는 상대적으로 낮은 편이다. S-IPS 기술은 20 인치 이상의 크기 패널에서 널리 사용되고 있으며 LG필립스 LCD가 S-IPS 기반 패널의 제조사중 하나이다.
- AS-IPS(영어: Advanced Super IPS)는 2002년에 히타치가 S-IPS와 다른점을 갖도록 기존의 S-IPS 패널의 명암비를 충분히 향상시키면서 개발되었다. 또한 AS-IPS는 NEC 디스플레이(예 NEC LCD20WGX2)에서는 LG필립스에 의하여 개발된 S-IPS 기술 기반으로 만들어졌다.
- A-TW-IPS(영어: Advanced True White IPS)는 NEC에서 하얀색을 좀더 자연스럽게 만들고 색상 범위를 증가하기 위하여 만든 TW(영어: True White) 컬러 필터를 가지는 특정 S-IPS 패널에 적용하기 위해서 LG필립스 LCD에 의하여 개발되었다. 전문가용이나 사진사용 LCD로 사용된다.
[편집] MVA
MVA (영어: Multi-domain Vertical Alignment)는 1998년 후지쯔에 의하여 TN과 IPS의 절충물질로 개발되었다. (시간에 대한) 빠른 화소 응답속도, 넓은 시야각, 휘도와 색 표현력의 효율에 대한 높은 명암비를 가지고 있다. 현재의 MVA 패널은 (S-IPS 기술 다음으로) 넓은 시야각, 좋은 검은색 깊이, 좋은 색 표현력과 깊이, 반응속도 오버드라이브 기술이 사용된 덕분에 빠른 응답속도를 제공할 수 있다. 여기에 치메이 옵트로닉스의 S-MVA처럼 알려진 AU 옵트로닉스의 P-MVA나 A-MVA을 포함하여 MVA기반의 "다음 세대" 기술이 있다.
분석가들은 MVA가 주 시장에서 큰 힘을 쓰지 못하고 대신 TN이 우세할거라고 예상했다. 주된 원인은 MVA의 높은 생산비용과 (휘도의 작은 변화에 급격히 상승하는) 더 느린 반응속도이었다. 저렴한 MVA 패널은 디더링과 프레임율 제어도 사용하였다.
[편집] PVA
PVA (영어: Patterned Vertical Alignment)와 S-PVA (영어: Super Patterned Vertical Alignment)은 MVA 기술의 대안 버전으로 삼성에 의하여 제공되었다. 독립적으로 개발된 PVA도 MVA와 동일한 문제가 있었지만 1000:1 같은 매우 높은 명암비를 자랑했다. 저렴한 PVA 패널 역시 디더링과 프레임율 제어를 사용했다. 모든 S-PVA 패널은 진정한 채널당 8 비트 색상을 사용했고 어떤 색 시뮬레이션 방법을 사용하지 않았다. PVA와 S-PVA는 좋은 검은색 깊이, 넓은 시야각, 현대의 응답속도 오버드라이버 기술 덕택으로 빠른 응답속도를 제공할 수 있다.
[편집] 디스플레이 산업
박막 트랜지스터 공장 건설의 거대한 비용때문에, 주 OEM 패널 제조사의 수는 적다. 대부분 잘 알려진 몇회사는 샤프, 삼성전자, LG필립스 LCD, AU 옵트로닉스가 있다. 2006년 4월에 가장 큰 3개의 제조사는 LG필립스와 삼성이 각각 22% 시장을 점유했고, AU 옵트로닉스가 19% 시장을 점유했다.
순수 박막 트랜지스터 액정 디스플레이 패널은 일반적으로 죽은 화소수, 백라이트의 백색 균일성, 일반적인 제품질에 따라서 3가지 종류로 제조-분류된다. 덧붙여 같은날 동일한 제조 라인의 각각 패널에서도 +/- 2 ms 최대 응답속도가 다를수도 있다. 가장 저품질 패널은 이름 없는 제조사에 팔리거나 보급형 박막 트랜지스터 모니터(가끔 모델 번호 뒤에 V라는 글자가 적혀져 있음)로 사용되며, 중간급 성능은 게임기 전용이나 가정 사무용 박막 트랜지스터 디스플레이(S라는 대문자 표시가 보이기도 함)에 공급되며, 가장 좋은 화면은 일반적으로 전문적인 등급 박막 트랜지스터 모니터(일반적으로 모델 번호 뒤에 P나 S의 표시가 있음)로 사용된다.
보급형 박막 트랜지스터 화면과 대부분의 15 인치 크기의 액정 디스플레이는 통상적으로 디지털 신호와 호환되는 디지털 비주얼 인터페이스를 포함시키는데 실패하여 미래 경쟁력에 제한적일 것이다. 17 인치나 19 인치의 상위 제품인 게임가나 사무용 화면은 아날로그 VGA와 DVI 두개의 소켓을 가지고 있을 것이다; 대부분의 전문가용 화면은 DVI와 문서 작업을 위한 피벗 모드를 가지고 있다.
[편집] 바깥 고리
- ((영어))박막 트랜지스터 센트롤,박막 트랜지스터 액정 디스플레이 패널 기술에 대한 상새한 기술
- ((영어))반응 시간 보정한 액정 디스플래이 패널, 엑스비트랩, 2005년 12월 20일
- ((영어))현대의 액정 디스플레이 모니터 변수와 특징, 엑스비트랩, 2004년 10월 26일
- ((영어))일본 샤프 미에 액정 디스플레이 공장, 세미컨덕터 테크놀러지
- ((영어))박막 트랜지스터 액정 디스플레이에서 게임 이슈, 디지털 사일런스, 2004년 8월 10일
- ((영어))모니터 패널 검색 데이터베이스, 어떤 패널 기술이 디스플레이에 사용되었는지 찾을 수 있음
[편집] 같이 보기
- 액정 디스플레이 텔레비전
