VFD는 기본적으로 3극 진공관의 구조를 가지며, 음극의 필라멘트에서 방출된 열전자가 그리드 전극을 통과하면서 제어, 가속화되어 양극에 있는 형광체를 여기시키면서 발광하는 직시형, 자발광 디스플레이입니다. 기본 원리는 CRT와 유사하나, 동작 전압이 낮으며, 영상보다는 문자나 간단한 그래픽을 표현하지요. 양극의 형광체는 용도에 맞게 선택적으로 패터닝이 되어 있으며, 따라서 용도와 사양이 먼저 구체적으로 결정이 되고 이에 맞추어 만들어지는 용도 맞춤형 디스플레이에 해당하죠. 그리드와 양극의 구동 방식들로는 정적(static) 구동, 동적(dynamic) 구동, 그리고 능동 매트릭스(Active Matrix, AM )구동으로 구분이 됩니다. 정적 구동은 화소(segment) 수가 적은 경우에 사용되며 그리드를 분할하지 않고 공통 전압이 인가되며, 양극에 독립적으로 인가되는 외부 전압에 의해 표시 상태가 결정됩니다. 동적 구동은 화소가 적당히 많은 경우, 배선수를 줄이기 위해 그리드를 분할 구동하는 방식입니다. 즉, 그리드와 양극 화소를 교차 배열하고 그리드로 스위칭하여, 구동을 합니다. 능동 매트릭스 구동은 리드 단자들이 증가하면서 회로가 복잡해지는 것을 피하기 위해 각 화소마다 기억 회로가 설치됨으로써, 높은 밝기와 해상도를 필요로 하는 경우에 유리합니다. 일반적으로 평균 밝기는 640nit 정도이고, 높은 밝기가 필요할 경우에는 4,000nit도 가능합니다. 빨간색의 경우, 수명이 1,500시간 정도에 불과하지만, 녹색의 경우 30,000시간에도 이릅니다.
초기의 VFD는 1959년에 필립스에서 개발되었으며, 이 제품은 단색 제품의 관 형태로 전구보다 긴 수명을 가졌습니다. 이후, 1960년대 들어서면서 7-segment 타입이 일본에서 개발되었고, 전자계산기에 효과적으로 적용되어, 1970년대 이후, 전자계산기와 함께 크게 성장하였습니다. 1980년대에는 후막 인쇄 기술로 VFD가 양산되었고, 다양한 전자 제품의 표시기로서 응용되었는데, 특히 LCD의 칼라 표현이 어려웠던 시기에 다양한 색상의 적용이 가능하였기에, 상대적으로 유리하였으며 이로써 게임기, 계측기, 오디오, 자동차의 전장 부문 등에 폭넓게 적용되었습니다. 1990년대에는 박막 기술과 배선 기술이 발전하면서 문자와 함께 다양한 기호나 도안 등의 그래픽까지 가능한 제품이 출시되었으나, LCD의 급격한 발전으로 정체 내지는 쇠퇴기를 맞아 지금은 일부 가전기기, 구형 단말기, 전자계측기, 택시 미터 요금기 등에서 일부 적용되고 있는 상황입니다.
다만, VFD는 맞춤형 제작이 용이한 장점을 가지고 있어 소규모 시장에서 꾸준히 자리할 것으로 예측됩니다. 즉, 주요 디스플레이인 LCD와 OLED가 대규모 투자와 시설, 장비 중심적인 사업으로 맞춤형 다품종 소량 생산에 적합하지 않기 때문에, VFD는 기존 디스플레이들의 기술 혁신과 마케팅 전략이 구체화 되기 이전까지는 소형 맞춤형 디스플레이로서 지위를 유지할 것으로 기대가 되며, 향후로도 생존 여부는 소량 다품종, 저렴한 가격으로 경쟁력 있는 용도를 발굴, 확보하는 데에 달려있습니다.
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a. VFD는 FED와 어떻게 다를까
b. FED는 소멸되었지만, VFD는 그래도 살아남고 있는 이유는 어디에 있을까
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