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PDP는 현재 활발히 연구되고 있는 LCD(Liquid Crystal Display), FED(Field Emission Display), ELD(Electroluminescence Display)와 같은 여러 분야의 평판형 디스플레이 중에서도, 대형화에 적합한 많은 장점을 가지고 있다. PDP가 평판으로서 대형화가 가능한 이유는 구조가 두께가 각각 3㎜ 정도 되는 유리기판을 2장 사용하여 각각의 기판위에 적당한 전극과 형광체를 도포하고 약 0.1∼0.2㎜ 정도의 간격을 유지하여 그 사이의 공간에 플라즈마를 형성하는 방법을 채택하기 때문이다.
* PDP의 특징은 다음과 같다 1. 매우 강한 비선형성 가스 방전은 전극간에 전압이 인가되더라도 방전 개시 전압 이하의 인가 전압에 대해서는 방전이 일어나지 않는 강한 비선형성을 갖는다. PDP는 이전 상태의 조건에 의해 다음 상태가 결정되는 기억 기능(Memory function)이 존재한다. 이러한 기억기능을 이용한 메모리 구동방식에 의해 구동하는 경우에는 초대형의 패널에 대해서도 휘도의 저하 없이 고화질의 화상을 표현하는 것이 가능하다. 3. 장수명
AC형의 경우는 유전막 위에 내 스퍼터링 특성이 좋은 MgO와 같은 보호막을 이용하여 수명을 연장시키며, 현재 상품화된 제품의 약 2만 시간 이상의 수명을 약속하고 있으며, 원리적으로는 10만 시간 이상이 가능하다. 4. 고휘도 및 고발광 효율 PDP는 현재 350㏅/㎡의 휘도와 1㏐/W정도의 효율을 갖는 AC형 PDP가 개발되어 있으나, 가스 방전 현상의 이론상 500 cd/m2 이상의 고휘도와 4 ㏐/W이상의 고효율이 가능하다. 그러나 CRT의 피크 휘도가 700㏅/m2, 효율이 수 ㏐/W임을 감안하면 PDP의 휘도와 효율이 더욱 개선될 필요가 있으며, 이는 효율적인 전극구조 및 구동회로 채용에 의한 플라즈마 생성 및 이로부터의 자외선 방사효율 개선, 형광체의 가시광변환 효율 개선 등을 통해 이루어 질 수 있으리라 기대된다. 5.광시야각 PDP는 自己 發光型 표시소자로서(Self-emissive display) 시야각이 극히 넓다. AC형, DC형 공히 좌우상하 160°이상의 넓은 시야각을 가지며, CRT와 동일한 수준이다. 6 . Full color화의 용이성 PDP의 칼라 구현은 방전에서 형성되는 자외선이 형광막을 자극하여 가시광을 발광시키는 Photoluminescence 메카니즘을 이용하며, CRT 수준의 색재현이 가능하다. 7. 低 製造價格 PDP의 기판 유리로는 일반적으로 널리 이용되는 Soda-lime glass를 사용하며, 전극, 유전막 및 격벽 등의 재료들도 보편적으로 저가로 제조 할 수 있다. 따라서 대량의 생산 공정 기술을 확립한다면, 저가의 생산 단가로 양산될 수 있다. 8 . 耐熱 耐寒 特性 PDP는 각 Pixel에서 생성되는 플라즈마가 격벽이나 전극의 온도가 -100℃∼100℃ 정도의 범위에서는 거의 영향을 받지 않는 특성을 갖고 있다. 따라서, PDP의 작동 온도 범위는 구동회로에 이용되는 반도체 소자에 의해 결정된다고 할 수 있다. 9. 輕量 CRT를 40인치 크기로 만들 경우 TV 세트 무게가 100㎏이 넘게 된다. 반면 PDP는 같은 크기의 세트가 불과 30㎏ 정도의 무게를 가지며 이는 부품의 경량화 를 통해 더욱 줄일 수 있으리라 기대된다 10 . 耐震 特性 PDP는 CRT나 VFD와는 달리 필라멘트를 사용하지 않기 때문에 耐震 特性이 좋으며, CRT가 안고 있는 內爆과 같은 위험이 없기 때문에 소련이나 미국에서 일찍부터 우주선이나 잠수함 등에서 사용하기 위해 개발되어 왔다. 11. 高解像度 PDP는 궁극적으로 HDTV용으로 적합한 표시장치이며, 이에 필요한 약 300um 크기의 셀 피치는 이미 Monochrome PDP를 통해 구현된 바 있다. Color PDP도 같은 기술로 만들 수 있으나 지금까지 개발된 각사의 PDP 특성을 보면 셀 피치와 휘도는 반비례하는 경향을 보여주고 있어 현재 40인치급 NTSC 방식의 PDP의 휘 도가 최대 350㏅/㎡임을 감안하면 고휘도를 유지하면서 고해상도를 갖는 PDP를 만들기 위해서는 더욱 효과적으로 高溫, 高密度 플라즈마를 만드는 기술 이 필요하다. 현재 약 150∼ 200 V, 70 ∼ 80 kHz 의 전압과 주파수를 갖는 펄스가 PDP 구동에 이용되고 있어 구동에 高耐壓 IC 가 필요하게 되어 구동 IC 의 가격이 총 패널가격에서 점하는 비율이 매우 높아 구동전압을 낮춤과 동시에 구동 방법의 개선을 통해 구동 IC 가 점하는 비용 비율을 낮출 필요가 있다 . 최초의 가스 방전 표시 장치는 1927 년 Bell Telephone Laboratory의 Gray(1)등에 의해 개발되었다 . 이 표시 장치는 2,500 화소로 (50 lines × 50 lines) 이루어진 네온 가스로 충전된 방전관을 기계적 회전 브러시 전환자에 의해 동작시키는 표시 장치였으며 , 약 60cm 의 폭과 75cm 의 높이를 갖는 극장용 표시 장치로 이용되었다 . 그러나 이 표시 장치는 각 화소별로 독립적으로 구동시키는 방식이었으며 , 따라서 2500 개의 방전관을 순차적으로 표시해야 하므로 초당 16 frames의 낮은 화상 표시 능력을 갖고 있었다 . 이와 같은 시기에 Nicholson은 최초로 행구동 방식을 이용한 가스 방전 TV 표시 장치를 개발하였다 . 그러나 1930 년대 초반 CRT의 급속한 발전과 더불어 가스 발광 표시 장치를 TV 표시 장치로 이용하는데 대한 관심이 멀어져 갔고 , 옥외 광고 표시기나 alpha-numeric 표시 장치로서의 이용에 한정되게 되었다 .
1940 년대의 가장 성공적인 가스 방전 표시 장치의 하나가 Bacon과 Pollard(2) 에 의해 개발된 Dekatron tube이다 . 이장치는 공통 양극 주변에 다수의 음극을 환형으로 배치시킨 Alpha-numeric 표시 장치였다 . 그 후 가스 방전을 이용한 디스플레이로서 최초로 실용화된 것은 1950 년대에 Burroughs사 (3) 에서 개발된 Nixie 방전 표시 장치가 있다 . 이는 Alpha-numeric 표시 장치로 주로 사용되었으며 , 그림 1.2.1 에 이 Nixie 방전 표시 장치가 보여지고 있다 . 그림에서 보여지는 것 같이 이 표시 장치는 격자형의 공통 양극과 각기 다른 숫자 모양의 다수의 음극이 겹쳐져서 배치되고 , 표시하고자 하는 숫자에 해당하는 음극에 전위를 인가하면 음극 전극면 주변에 방전 영역이 확산되어 원하는 숫자를 표시하는 구조를 갖고 있다 . 또한 , 이때 개발된 "수은 봉입 방법 " 은 현재의 DC 형 플라즈마 디스플레이의 안정화와 장수명화를 위하여 이용되고 있는 중요한 기술이다.
1956 년 후반부터는 음극 구동 터미널을 획기적으로 감소시킬 수 있는 matrix 구조를 갖는 가스방전이 보고되기 시작했다 . 당시 제안된 구조의 개략도를 그림 1.2.2에 나타내었으며 , 이러한 구조는 현재의 플라즈마 표시기의 기본적 형태를 보여 주고 있다 . 그림에서 보여지듯이 이 새로운 전극 구조는 서로 교차되는 양극과 음극을 각각 배면과 전면에 위치시키고 , 방전의 형성은 양극과 음극간에 전위차가 인가되는 지점에서 발생시키는 구조를 갖게 했으며 , 인접셀에 의한 방전의 상호 혼신 (crosstalk) 을 방지하기 위한 spacer가 필요하였다 . 이러한 새로운 구조의 개발에 의해 가스 방전 표시 장치가 고해상도의 대용량의 표시 장치로 이용이 될 수 있는 가능성을 보여줌으로써 전환기를 맞이하게 되었으나 , 방전현상의 특성상 한 개의 셀을 어드레스하여 방전을 발생시키면 그 라인의 전위가 저하해서 동일한 라인의 다른 셀을 점화 방전시킬 수 없게 되며 , 이 결점을 개선하기 위해서는 모든 방전 셀에 저항을 붙여서 방전전류를 제어하고 방전의 발생에 의한 전위의 저하를 어드레스한 각각의 셀에만 국한 할 필요가 있었으나 , 각 셀에 고저항을 부과하는 것은 당시제조 기술로서는 불가능하였으며 , 도트 메트릭스 방식의 플라즈마 디스플레이를 실용화하는 단계에는 이르지 못하였다 . 이러한 결점은 1964 년 일리노이 대학의 Bitzer와 Slottow (4) 에 의한 AC 형 구조의 채용에 의해 극복될 수 있었으며 , 당시 제작된 기본 구조를 그림 1.2.3 에 나타내었다 . 이 구조는 금속전극의 표면에 유전체를 균일하게 덧댐으로써 각각의 셀에 용량성 저항을 부과할 수 있었다 . 이것에 의해 한 개의 셀이 방전하면 인접하는 다른 셀이 방전하지 않는 결점이 해결되었으며 , 더욱이 메모리 기능이라는 극히 유용한 기능도 얻을 수가 있었다 . 이 AC형 플라즈마 디스플레이의 발명은 1968 Illinois 대학의 Owens 등에 의한 개발연구로서 실용화되었다 . AC 형 플라즈마 디스플레이의 발명에 자극되어 1970년 Burrough 사의 Holz 와 Ogle(5) 은 TM 형의 플라즈마 디스플레이를 발명하여 실용화하였다 . 그림 12.4TM 형 방전 표시 장치의 개략도를 나타내었다 . TM 형 디스플레이는 하전 입자의 확산 작용을 이용한 Shift Addressing 기술을 이용하여 구동하는 기술로서 , 구동소자의 수를 대폭 줄일 수 있는 장점을 갖고 있었다 .
Front glass에 있는두개의 전극(sustain 전극)에 전압을 인가하면 두 전극사이에 방전이 일어나고 방전에 의해 생성된 VUV가 형광체(R/G/B)를 여기하면 형광체에서 가시광이 나와 front glass를 통해 사람의 눈에 보이게 된다. |
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