작은 형광등 600여만개 모인것과 비슷
벽걸이 TV로 불리며 두께가 얇은 대형 TV의 대명사가 됐던 PDP(Plasma Display Panel). 요즘 대형 TV 시장을 놓고 LCD와 치열한 경쟁을 펼치는 PDP는 어떤 원리에 의해서 움직일까요?
TFT LCD라는 이름도 생소하지만 플라즈마라는 이름은 일반인들이 이 TV용 패널을 이해하는 데 더 큰 장벽인 듯합니다. 오늘은 PDP에 대해 쉽게 풀어보겠습니다.
◇왜 플라즈마 방전을 디스플레이에 이용했나=세상에 빛을 내는 방식은 몇 가지 되지 않습니다. 불을 지피는 원시적 방법 외에는 우선 브라운관처럼 전자총에서 전자가 발사돼 형광물질을 때림으로써 빛(가시광선)을 내는 방식이 있고, 눈에 보이지 않는 자외선이나 적외선으로 형광물질에 충격을 가해 빛(가시광선)을 내는 방법이 있습니다.
그런데 전자를 발사해 빛을 내는 브라운관 방식은 기본적으로 전자총이 있어야 하기 때문에 디스플레이의 두께가 두꺼워질 수밖에 없습니다. 또한 적외선을 이용해 형광물질에 충격을 가할 경우 적외선의 열효과로 인해 형광물질이 열에 의해 소실되는 열화현상이 심해 오래 사용할 수 없는 문제점이 있습니다.
결국 좁은 공간 내에서도 빛을 낼 수 있는 방법으로 찾아낸 것이 적외선보다 파장이 짧은 자외선을 이용해 형광물질에 충격을 가해 빛(가시광선)을 내는 것이었지요. 따라서 이 자외선을 얻는 방법으로 플라즈마라는 것을 이용하게 된 것입니다.
◇PDP의 원리는 어떤 것인가요=보통 PDP를 설명할 때 기체의 방전현상을 이용한 디스플레이라고 하는 데 이해하기 쉽지는 않은 설명입니다.
PDP 패널을 쉽게 설명하면, 빨강(R), 녹색(G), 청색(B)의 색깔을 가진 약 621만개의 아주 작은 형광등을 모아놓은 것 같은 디스플레이라고 생각하면 될 듯합니다.
LCD와 마찬가지로 HD급(1920？1080) PDP의 경우 207만개 가량의 픽셀이 있고, 여기에는 각각 적？녹？청(R？G？B) 등 빛의 3원색의 형광물질이 칠해진 격벽으로 분리돼 있는 약 621만개의 서브 픽셀(작은 방)이 있습니다.
이 격벽에 불활성기체(헬륨, 네온, 아르곤, 제논, 클립톤)라는 것을 넣고, 전기적 충격을 가해 빛을 내는 방식인데 이는 형광등과 원리가 같습니다.
형광등에는 진공상태에 수은과 불활성기체인 아르곤가스가 주입돼 있고, 전극에서 방전이 일어나 전자가 수은과 충돌하면 플라즈마 현상이 발생하고, 그로 인해 발생한 자외선이 형광등 내에 칠해진 형광물질을 때려 빛을 나는 것입니다.
플라즈마는 아시겠지만 고체에 열을 가해 분자의 활동을 활발하게 하면 액체가 되고, 액체에 열을 가하면 기체가 되며, 기체에 더 강한 열적 충격을 가해 원자핵과 전자가 분리된 상태를 말합니다.
이 플라즈마는 물질의 기본 구조인 원자핵과 다수의 전자가 결합된 구조와 달리 분리된 상태로, 분리과정에서 공교롭게도 자외선이 발생한답니다. 이 자외선을 통해 각각 RGB의 형광물질이 칠해진 격벽을 때림으로써 디스플레이가 되게 하는 것입니다.
불활성기체를 사용하는 이유는 이들 기체가 자외선을 발생시킬 수 있는 상태인 플라즈마 상태가 되기 쉬운 기체들로서 낮은 전압에서도 플라즈마 방전이 일어나게 되기 때문입니다.
◇PDP의 구조와 장점=이같은 플라즈마 방전을 이용하기 위해서 하나의 서브픽셀에 다른 픽셀과 분리할 수 있는 격벽을 쌓고, 격벽에는 형광물질을 바릅니다. 그 속에는 불활성기체들을 혼합해서 넣고, 방전을 일으키는 ITO 투명전극과 전류가 잘 흐르게 하는 버스전극을 붙이면 형광등과 비슷한 방전 환경을 구축하게 됩니다.
하지만 621만개의 형광등을 제어하기란 여간 쉽지가 않습니다. 그래서 사용되는 것이 드라이브IC라는 것으로 이 IC는 각각의 픽셀에 어떤 신호를 보내야 하는 지를 컨트롤하게 됩니다.
PDP는 액정을 움직여야 하는 LCD와 달리 방전을 통해 영상을 구현하기 때문에 응답속도가 빠릅니다. 또 백라이트 유닛이 액정 뒤에서 빛을 내보내는 LCD와 달라, 형광등의 역할을 하는 각 픽셀이 직접 빛을 발하기 때문에 휘도가 뛰어납니다. 다만 불활성가스를 주입해야 하는 공간 등이 필요해 소형 디스플레이보다는 대형 디스플레이로 유리합니다. 플라즈마 방전을 일으키기 위해서는 100∼200V 가량의 전압을 걸어주기 때문에 전력소모가 많다는 지적이 있었으나, 이를 개선해 최근에는 전력소모를 크게 줄어든 제품이 나오고 있습니다.
벽걸이 TV로 불리며 두께가 얇은 대형 TV의 대명사가 됐던 PDP(Plasma Display Panel). 요즘 대형 TV 시장을 놓고 LCD와 치열한 경쟁을 펼치는 PDP는 어떤 원리에 의해서 움직일까요?
TFT LCD라는 이름도 생소하지만 플라즈마라는 이름은 일반인들이 이 TV용 패널을 이해하는 데 더 큰 장벽인 듯합니다. 오늘은 PDP에 대해 쉽게 풀어보겠습니다.
◇왜 플라즈마 방전을 디스플레이에 이용했나=세상에 빛을 내는 방식은 몇 가지 되지 않습니다. 불을 지피는 원시적 방법 외에는 우선 브라운관처럼 전자총에서 전자가 발사돼 형광물질을 때림으로써 빛(가시광선)을 내는 방식이 있고, 눈에 보이지 않는 자외선이나 적외선으로 형광물질에 충격을 가해 빛(가시광선)을 내는 방법이 있습니다.
그런데 전자를 발사해 빛을 내는 브라운관 방식은 기본적으로 전자총이 있어야 하기 때문에 디스플레이의 두께가 두꺼워질 수밖에 없습니다. 또한 적외선을 이용해 형광물질에 충격을 가할 경우 적외선의 열효과로 인해 형광물질이 열에 의해 소실되는 열화현상이 심해 오래 사용할 수 없는 문제점이 있습니다.
결국 좁은 공간 내에서도 빛을 낼 수 있는 방법으로 찾아낸 것이 적외선보다 파장이 짧은 자외선을 이용해 형광물질에 충격을 가해 빛(가시광선)을 내는 것이었지요. 따라서 이 자외선을 얻는 방법으로 플라즈마라는 것을 이용하게 된 것입니다.
◇PDP의 원리는 어떤 것인가요=보통 PDP를 설명할 때 기체의 방전현상을 이용한 디스플레이라고 하는 데 이해하기 쉽지는 않은 설명입니다.
PDP 패널을 쉽게 설명하면, 빨강(R), 녹색(G), 청색(B)의 색깔을 가진 약 621만개의 아주 작은 형광등을 모아놓은 것 같은 디스플레이라고 생각하면 될 듯합니다.
LCD와 마찬가지로 HD급(1920？1080) PDP의 경우 207만개 가량의 픽셀이 있고, 여기에는 각각 적？녹？청(R？G？B) 등 빛의 3원색의 형광물질이 칠해진 격벽으로 분리돼 있는 약 621만개의 서브 픽셀(작은 방)이 있습니다.
이 격벽에 불활성기체(헬륨, 네온, 아르곤, 제논, 클립톤)라는 것을 넣고, 전기적 충격을 가해 빛을 내는 방식인데 이는 형광등과 원리가 같습니다.
형광등에는 진공상태에 수은과 불활성기체인 아르곤가스가 주입돼 있고, 전극에서 방전이 일어나 전자가 수은과 충돌하면 플라즈마 현상이 발생하고, 그로 인해 발생한 자외선이 형광등 내에 칠해진 형광물질을 때려 빛을 나는 것입니다.
플라즈마는 아시겠지만 고체에 열을 가해 분자의 활동을 활발하게 하면 액체가 되고, 액체에 열을 가하면 기체가 되며, 기체에 더 강한 열적 충격을 가해 원자핵과 전자가 분리된 상태를 말합니다.
이 플라즈마는 물질의 기본 구조인 원자핵과 다수의 전자가 결합된 구조와 달리 분리된 상태로, 분리과정에서 공교롭게도 자외선이 발생한답니다. 이 자외선을 통해 각각 RGB의 형광물질이 칠해진 격벽을 때림으로써 디스플레이가 되게 하는 것입니다.
불활성기체를 사용하는 이유는 이들 기체가 자외선을 발생시킬 수 있는 상태인 플라즈마 상태가 되기 쉬운 기체들로서 낮은 전압에서도 플라즈마 방전이 일어나게 되기 때문입니다.
◇PDP의 구조와 장점=이같은 플라즈마 방전을 이용하기 위해서 하나의 서브픽셀에 다른 픽셀과 분리할 수 있는 격벽을 쌓고, 격벽에는 형광물질을 바릅니다. 그 속에는 불활성기체들을 혼합해서 넣고, 방전을 일으키는 ITO 투명전극과 전류가 잘 흐르게 하는 버스전극을 붙이면 형광등과 비슷한 방전 환경을 구축하게 됩니다.
하지만 621만개의 형광등을 제어하기란 여간 쉽지가 않습니다. 그래서 사용되는 것이 드라이브IC라는 것으로 이 IC는 각각의 픽셀에 어떤 신호를 보내야 하는 지를 컨트롤하게 됩니다.
PDP는 액정을 움직여야 하는 LCD와 달리 방전을 통해 영상을 구현하기 때문에 응답속도가 빠릅니다. 또 백라이트 유닛이 액정 뒤에서 빛을 내보내는 LCD와 달라, 형광등의 역할을 하는 각 픽셀이 직접 빛을 발하기 때문에 휘도가 뛰어납니다. 다만 불활성가스를 주입해야 하는 공간 등이 필요해 소형 디스플레이보다는 대형 디스플레이로 유리합니다. 플라즈마 방전을 일으키기 위해서는 100∼200V 가량의 전압을 걸어주기 때문에 전력소모가 많다는 지적이 있었으나, 이를 개선해 최근에는 전력소모를 크게 줄어든 제품이 나오고 있습니다.
