PDP(Plasma Display Panel)는 기체의 방전 현상을 이용한 디스플레이입니다. 거의 매년 개최되는 삼성동 코엑스 전자 전시회에 가면 여러 회사에서 전시한 벽걸이형 TV를 볼 수 있는데 이것이 바로 칼라 PDP입니다.
칼라 PDP는 1992년 후지쯔가 상품화한 이래 98년 확대기를 거쳐 바야흐로 2000년대 보급기를 눈앞에 두고 있습니다. 이러한 PDP의 발광원리에 대하여 공부해 보는 것도 의미있을 것 같습니다.
PDP의 「플라즈마」라는 이름은 방전으로 발생된 기체가 플라즈마 상태이기 때문에 붙여진 이름입니다.
플라즈마라는 말을 용어로 처음 사용한 사람은 미국의 물리학자인 Langmuir(랭뮈어)이며 전기적인 방전으로 인해 생기는 전하를 띤 양이온과 전자들의 집단을 플라즈마라고 정의 합니다.
물질 중 가장 낮은 에너지 상태는 고체이고 이것이 주로 열에 의한 에너지를 받아서 차츰 액체로 되고 그 다음에는 기체로 전이를 일으킨다는 것은 다 아실 것입니다. 이러한 기체가 더 큰 에너지를 받으면 어떻게 될까요?
정답은 상(phase)전이 와는 다른 상태의 변화가 발생하는데 이온화된 입자들의 집단, 즉 양이온과 음의 전하의 총 수가 거의 같아서 전체적으로는 전기적인 중성을 띄는 플라즈마 상태로 변환됩니다.
플라즈마 디스플레이의 발광원리는 조명용 형광등과 유사하며 빛의 삼원색인 적색(Red:파장 600㎚), 녹색(Green:파장 550㎚), 청색(Blue:파장 450㎚)으로 빛나는 색 형광등을 미세한 크기로 만들어서 평면상에 무수히 배치하여 각각의 형광등을 빠른 속도로 점등(On) 시키거나 소등(Off) 시킴으로써 화면을 구현한다고 할 수 있습니다.
PDP는 대형 화면을 박형(薄型)으로 구현할 수 있으며, 밝은 화면 및 자연색 재현이 가능하므로 벽걸이 TV로 흔히 이야기되고 있는 미래형 디스플레입니다.
구조는 두장의 유리기판 사이에 가스 방전현상이 일어나는 수많은 형광체의 방(Room)이 존재하는 구조라 할 수 있는데, 두장의 유리기판은 0.1mm의 작은 간격을 유지하고 있습니다. 이러한 방의 내부에 불활성 가스[주로 제논(Xe)과 네온(Ne)]를 고진공으로 주입하면 불활성 가스는 매우 안정한 상태를 유지하고 있으나 여기에 고전압을 가해주면 가스의 플라즈마 방전현상이 일어나게 되고, 이를 특정 방향으로 가속시키면 제논과 네온가스에 의해 자외선(147㎚)이 발생합니다.
발생한 자외선은 우리 인간이 볼 수 있는 영역의 빛이 아닙니다. 그런데 왜 PDP는 자외선을 우선 발생시키는 것일까요?
그 이유는 우리가 볼 수 있는 빛의 영역(380~780㎚)을 발생시키는 "형광체"에 이러한 자외선이 발광에 필요한 에너지를 공급해 주는 역할을 하기 때문입니다.
광(光)의 에너지는 광의 파장에 반비례 하는데 자외선은 파장이 가시광선에 비하여 짧으므로 더 큰 에너지를 지니고 있습니다. 이를 수식으로 표현하면 E=hc/λ가되는데 h는 플랑크상수, c는 빛의 속도 그리고 λ는 파장입니다.
그러므로 쉽게 가시광선을 생성시키는 형광체에 자외선 빛의 에너지를 전달할 수 있는 것입니다.
이러한 현상을 루미네슨스(Luminescence)라 하는데 흔히 형광체와 같은 물질에 외부로부터 자극을 가하면 형광체 내의 전자(Electron)와 정공(Hole) 또는 이온(Ion)이 낮은 에너지 상태인 기저상태(Ground State)에서 높은 에너지 상태인 여기상태(Excite State)로 천이하고, 여기상태는 에너지가 높은 상태로 불안정 하므로 이것이 다시 원래의 상태로 돌아가게 됩니다. 이때 여분의 에너지의 일부를 빛으로 방출하게 됩니다.
이와 같이 열에 의하지 않는 발광현상을 「루미네슨스」라 합니다. 반면 열에 의한 빛의 발광 현상은 주변에서 쉽게 볼 수 있는데 뜨겁게 달구어진 화로나 제강공장의 용광로에서 방출되는 빛을 생각하시면 쉽게 알 수 있습니다.
PDP는 가시광선 보다 "에너지가 큰" 자외선에의해 형광체(Phosphors)의 상태를 여기상태(들뜬상태)로 만들고 이를 이용하여 형광체가 가시광선을 방출하게하는 광루미네슨스(Photo Luminescence)를 이용하는 디스플레이입니다.
기체방전(Bus Electrode에 의한 면방전)에 의해 발생한 플라즈마는 반대측 유리기판 및 격벽측면에 있는 R,G,B 형광체에 상에있는 어드레스 전극(Address Electrode)에 순간적인 유도전압을 가하여 플라즈마 가스에서 전자를 인출하고 이를 제논(Xe)가스에 충돌시켜 자외선을 발생시키게 됩니다.
이 자외선이 형광체에 조사되면 가시광을 발생시키고 이 빛이 상판 기판(Front Panel)을 통하여 방출되어 이 빛을 조합하여 필요한 화상이 구현되는 것이 PDP의 원리입니다.
PDP는 방전구조에 따라 AC구동형(간접방전형)과 DC구동형(직접방전형)이 있는데 AC구동형은 전극이 유전체로 피복되어 전류제한은 유전체에서 이루어지며 발광은 양전극에서 발생합니다. 또한 메모리 기능을 실현.