크기 대 가격 최강「PDP는 어떻게 동작할까?」

일반입력 :2003/08/08 00:00

디스플레이뱅크

PDP가 뭐지?1890년대 음극선관(CRT: Cathode Ray Tube)이 출현한 이래 1929년 TV에 적용되어 비약적 발전을 거듭한 끝에 1953년 비로소 컬러 TV가 출현했다. 지난 40여년동안 TV는 일상생활에서 가장 중요한 정보 전달 매체가 되었으나, 최근 정보전달이 고속화, 고밀도화 되고, 전달매체의 다양화, 다기능화로 TV에 대한 소비자들의 욕구도 대화면, 고화질의 다기능 제품을 요구하게 되었다.이러한 요구에 따라 30인치급의 CRT 평면 TV가 등장하였지만 여러 면에서 그 한계를 드러내고 있다. 따라서 40인치 이상 대화면의 평판 디스플레이(FPD: Flat Panel Display) 장치로 눈을 돌리게 되었다.다양한 평판 디스플레이 장치 중에서도 최근 들어 가장 주목 받고 있는 디스플레이 중의 하나가 PDP이다.PDP(Plasma Display Panel)는 그 이름에서 짐작할 수 있듯이 기체방전에 의해 생성된 플라즈마를 이용하여 영상을 표시하는 장치이다. 사실 PDP TV의 역사는 CRT TV를 포함한 다른 대부분의 디스플레이보다 훨씬 오랜 역사를 가지고 있지만, 그 동안 디스플레이의 왕이라 할 수 있는 CRT TV에 비하여 많은 문제점을 가지고 있었기 때문에 상당기간 연구개발에 공백이 있었음을 부인할 수 없다. PDP는 1927년 미국의 벨 시스템 사에서 개발된 단색 PDP가 세계 최초였으며, 이는 1929년에 개발된 CRT TV보다 2년 정도 앞선다. 1954년에 직류형(DC) PDP가 발명되고, 1964년에 미국 일리노이대학의 슬로토(Slottow)와 비츠(Bitzer) 두 교수가 교류형(AC) PDP를 발표하였다. AC PDP가 발명된 이래 약 30여년이 지난 지금 PDP는 차세대 벽걸이 TV를 목표로 한국과 일본을 비롯한 전세계에서 연구개발의 붐이 일고 있다. 그러나 발명된 후의 역사를 보면 1980년 초에서 후반에 이르기까지 단색 PDP는 지금의 노트북의 효시라 할 수 있는 랩탑(Lap-top)에 채용되어 일시적인 호황을 맞이했으나, 80년대 말 STN LCD의 노트북 시장 참여로 일시적인 연구개발 중단 사태에까지 이르렀다. 그러나 대형이면서도 컬러화가 가능한 것은 본질적으로 PDP 밖에 없다는 결론 하에 90년에 들어서면서부터 각 사가 교류형 컬러 PDP의 연구개발에 전력하고 있으며, 그 결과 1990년대 중후반 각 사에서 AC형 PDP가 개발, 출시되기 시작했으며, 현재 대화면 평판 디스플레이 소자의 차세대 대안으로 더욱 입지를 굳혀가고 있다.최근 TFT LCD의 대형화에 따라 대형 디스플레이 시장 선점을 위해 각축을 벌이고 있지만, 아직까지는 자발광 소자로서의 장점과 가격 경쟁력, 발빠른 대형화로 인해 40~60인치대 대화면 평판 디스플레이로는 PDP가 경쟁적인 제품이다.PDP는 어떻게 동작할까?먼저 PDP 구동의 플라즈마란 무엇일까? 학창시절 들어봤을 법한 오로라 현상이 바로 이 플라즈마 물질이 나와 빛을 내는 것이다. 다시 말하면, 원래 물질은 가해진 온도에 따라 고체에서 액체로, 액체에서 기체로 변하는데, 기체를 수만 도까지 가열을 하면 기체원소는 핵과 전자로 분리된 상태가 된다. 이 상태가 바로 플라즈마 상태인 것이다. 전하(電荷)분리도가 상당히 높으면서도 전체적으로 음과 양의 전하수가 같아서 중성을 띠는 기체이며, 일상생활에서는 플라즈마가 흔하지 않으나 우주 전체를 보면 전체의 99%가 플라즈마 상태라고 한다. 그렇다면 PDP에 우주의 원리가 들어있단 말이 될까? PDP의 원리는 두 장의 유리를 포갠 틈새에 작은 셀을 다수 배치하고 그 상하에 장착된 전극(+와 -)사이에서 가스(네온과 아르곤)방전을 일으켜 거기서 발생하는 자외선에 의해 자기 발광시켜 컬러화상을 재현한다. 이렇게 써놓으면 아주 간단히 아름다운 영상을 재현할 수 있다고 생각할지도 모르겠지만, 그 표시 방법은 아주 복잡하다. 우선 패널 화면상에 어떻게 화상을 재현하는 건지 알아보면, 브라운관의 경우 왼쪽에서 오른쪽, 위에서 아래로 전자 빔을 주사하여 화상을 그려내지만, 플라즈마는 전면이 동시에 발광한다. 1초 동안에 60회, 위에서 아래로 화상의 고쳐쓰기가 그대로 남아있기 때문에 화상은 상시 발광하고 있는 것이 된다.그 구조를 살펴보면, 패널은 크게 상판과 하판으로 구성된다.(그림은 면방전형 AC PDP의 상세한 구조이다.) 전극은 상판에 서스테인(X) 전극과 스캔(Y) 전극이 나란히 위치하고, 하판에는 어드레스 전극을 상판의 두 전극과 직각으로 교차하여 배치하고, 형광막은 반사형으로 채용하고 있다. 우선 하판에 신호 전극을 설치하고, 그 위에 유전층을 도포한다. 그리고 방전 셀을 구분하고, 상하판의 사이의 공간을 확보하기 위하여 높이 130㎛ 격벽(Barrier Rib)을 설치한 다음 형광체를 격벽과 신호전극을 덮고 있는 유전체 위에 도포한다. 격벽을 따라서 도포된 빨강(R), 녹색(G), 파랑(B)에 해당하는 세개의 골이 하나의 화소를 이룬다.한편 상판에는 방전유지를 위한 X 전극과 Y 전극이 투과도를 고려하여 ITO(Indium Tin Oxide)로 형성되고, 전극의 가장자리에는 ITO의 높은 전극을 보상하기 위하여 Ag, 혹은 Cr-Cu-Cr의 버스전극을 형성한다. 자연스러운 용량성 형성을 통한 전류제한을 위하여 PbO 계열의 유전층을 도포하고, 그 표면에 MgO 보호막을 증착한다. 이 유전층 형성으로 인하여 AC PDP의 주요 특징 중의 하나인 메모리 특성이 나타난다. MgO 보호막은 PbO 유전층을 이온의 스퍼터링으로부터 보호하여 주며, 또한 방전 시 낮은 에너지의 이온이 표면에 부딪혔을 때 비교적 높은 이차전자 발생계수의 특성을 가져 방전 플라즈마의 구동 및 유지전압을 낮춰주는 역할을 한다. PDP의 상판과 하판사이는 방전기체가 300~400 Torr 정도로 채워진다. 방전기체는 주로 페닝(Penning) 혼합기체를 사용하는데, He, Ne, Ar 또는 이들의 혼합기체로 바탕기체(Buffer Gas)를 형성하고, 형광체를 발광 시키는 진공자외선의 소스로써 소량의 Xe 기체를 섞어서 사용한다.

PDP의 장·단점
PDP의 두께는 42인치의 경우 8cm 안팎에 불과하다. 때문에 40인치 이상 대형화면에서도 36인치형 브라운관 두께의 1/7, 무게는 1/2 이하로 얇고 가벼워 벽걸이가 가능해지는 등 설치와 공간활용이 매우 다양해지고 있다. 또한 PDP는 프로젝션TV나 LCD 등과는 달리 자기발광형 표시소자이기 때문에 시야각이 매우 넓다. 좌우상하 160도 이상의 넓은 시야각을 확보할 수 있다. 이것은 어느 위치에서 보더라도 화상의 밝기나 선명도가 동일하다는 것이다. 브라운관식 TV는 전자총으로 발산되는 전자빔이 외부의 자기 또는 자장의 영향으로 영상의 찌그러짐과 색 번짐이 발생할 수 있다. 반면 PDP는 각 색 세포가 자체 발광을 하는 구조이기 때문에 자기, 자장의 영향을 받지 않아 고른 화질로 시청할 수 있는 특징을 갖고 있다. 그러나 PDP는 플라즈마 방전을 이용하기 때문에 전력소비량이 많으며, 열이 많이 발생한다. CRT의 전력소비량이 100W 남짓한 것에 반해 PDP의 전력소모량은 많은 개선이 이루어졌음에도 불구하고 현재 300W(42인치 기준) 정도로 CRT 전력소모량의 2배 이상이나 된다. PDP의 주변기기들PDP는 그 자체로는 단순히 PC의 모니터와 같다. 그러므로 음향을 위한 별도의 스피커를 연결해야 한다. 현재 시중에서 판매되고 있는 대부분의 PDP 제품은 스피커를 서비스 품목으로 제공하고 있으나, 별도로 5.1채널 스피커를 구매하여 홈시어터를 꾸며보는 것도 대화면의 영상과 어울리는 영화관 음질과 같은 음향의 참맛을 느낄 수 있을 것이다. 그리고 TV를 시청하기 위해서는 아날로그 방송의 경우 별도의 TV튜너박스(VCR로 대체 가능)가 필요하며, 디지털 방송을 보기 위해서는 셋탑박스(디지털방송수신기) 등의 별도의 TV수신장치가 필요하다. 다음으로 PDP를 설치하기 위한 옵션장치는 설치 환경에 따라
  • 데스크형 스탠드(장식장 위에 데스크탑 Type으로 세울 수 있도록 만든 옵션)
  • 고정형 벽걸이 지지대(벽걸이로 고정)
  • 각도조절형 벽걸이 지지대(벽걸이로 각도를 0°~25° 조정 가능)
  • 천정형 지지대(천정에 부착하여 각도를 0°~30° 조절, 180° 회전)
  • 거치형 Rack(Floorstand Type으로 DVD, 셋탑박스 등 수납공간 활용)
  • 이동형 스탠드
등이 있으므로 다양한 공간연출을 할 수 있다. 현재 국내시장에 출시된 PDP는 외산제품으로서는 NEC, 파나소닉, 샤프, 소니, JVC, 파이오니어, 필립스 등과 국내에는 LG와 삼성, 대우, 아남 등의 대기업과 이레전자, UPD, 디지털 디바이스 등의 중소기업에서도 제품을 내놓고 있다. 전세계적으로 한국과 일본업체들이 시장을 선도하고 있다. @