1. 매우 강한 비선형성
가스 방전은 전극간에 전압이 인가되더라도 방전 개시 전압 이하의 인가 전압에 대해서는 방전이 일어나지 않는 강한 비선형성을 갖는다.
2 기억 기능
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.
12 . 高電壓 구동회로
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 .

2. PDP의 역사

그림 1.2.1 Nixie 방전 표시 장치

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.

그림 1.2.1 AC형 PDP의 개략도

그림 1.22 Matrix형 PDP의 개략도

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 .

그림 1.2 Self-scan TM형 표시 장치의 개략도

한편 , 일본에서는 1970 년대 초반부터 NHK, Hitachi 및 Sony 사 등이 HDTV 개발을 위한 연구에 착수면서 PDP 를 표시장치로 이용하는 연구 시작되었다 . 각사에서는 PDP 의 대형화 및 고정세화 기술을 독자적으로 개발하였으며 , 각각의 고유 전극 구조를 선정하여 Engineering Work Station Monitor 및 HDTV 구현을 목표로 꾸준한 기술 개발이 이루어졌다 . 이러한 연구를 기반으로 1980년대 초반 atsushita는 포터블 컴퓨터용 Monochrome DC PDP 를 상업화 할 수 있었으며 , NHK 는 HDTV 구현을 목표로 대형화에 용이한 DC PDP 의 개발을 지속적으로 진행해 왔다 . 특히 NHK 는 펄스 메모리 기능을 이용한 구동 방식의 채용 및 대형화·고정세화 기술 개발을 통하여 PDP의 기술 개발을 주도하고 있다 . AC PDP 에 있어서는 Photonics 사가 고화질 디스플레이 장치의 제작에 용이한 Twin substrate 형 칼라 PDP 를 연구하고 있으며 ,Fujitsu, Thomson 및 Plasmaco 등의 회사에서 고휘도 , 장수명 특성을 갖는 Single substrate형 칼라 PDP의 연구를 진행하고 있다 . 특히 Plasmaco 에서는 ISA(Independent Sustain & Address) 및 에너지 회수 (EnergyRecovery) 구동 방식을 개발하여 구동회로 간략화 및 소비 전력 감소를 보고하였으며 , Fujitsu에서는 ADS(Address & DisplaySeparate) 방식을 개발하여 이제까지 AC 형에서 문제가 되어왔던 256계조의 문제를 해결하였다 . 현재까지 보고된 개발 실적을 간략히 살펴보면 ,1988년 otonics 에서 Mono 형의 60인치 AC PDP 를 개발하여 대형화의 가능성을 제시하였으며 ,(6) 같은 해 NHK에서 20 인치급 DC PDP 를 발표하였다 . 1991 년 Photonics에서 64 계조의 TV monitor 용 칼라 AC PDP 를 개발하였으며 , 이어서 1992년 Thomson Tubes Electronics 에서 0.4mm pixel pitch 를 갖는 고해상도의 22인치 Full 칼라 AC PDP 개발하였다 .1993년은 PDP 기술 개발의 획기적인 전환기가 시작된 해로서 ,Fujitsu에서 21 인치 면방전형 칼라 AC PDP 의 양산이 최초로 시작되었다 . 또한 ,NHK에서 고화질의 HDTV용 40 인치 Full color DC PDP 를 개발하였으며 , Plasmaco 에서는 1024 × 768 pixels의 고해상도의 30 인치 Engineering Workstation 용 Monitor 를 개발하여 , PDP 의 HDTV 구현 가능성을 입증하였다 . 1996 년 5월 미국 SID 전시회에서 보고된 PDP를 살펴보면 ,Fujitsu에서 종횡비 16:9의 42 인치의 면방전형 AC PDP를 보고하였으며 ,NEC 가 고휘도 특성을 갖는 33인치 칼라 AC PDP를 보고하였다 . 또한 Plasmaco 에서 노트북용의 21인치용 AC PDP 를 보고하였다 .이상의 활발한 PDP연구를 통하여 얻어진 결과를 기반으로 CRT에 못지않은 화질을 갖으면서 40"이상의 크기를 갖는 초대형 full color PDP의 실용화가 활발하게 이루어지고 있으며 1997년에서는 양산설비에서 만들어지는 40"이상 크기의 PDP를 채용한 벽걸이 TV가 시장에 등장할 전망으로 보여지고 있고, 궁극적으로는 PDP를 채용한 HDTV 및 Internet TV를 볼 수 있는 시점이 곧 도래하리라 보여진다.

3. PDP의 종류

4. PDP의 제조공정

5. PDP의 구조 및 원리

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.