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플라즈마 디스플레이 패널(PDP) 평가A좋아요

플라즈마 디스플레이 패널(PDP)제 1 부 PDP의 일반 원리1. 서론플라즈마 디스플레이는 기체 방전시 생기는 플라즈마로부터 나오는 빛을 이용하여 문자 또는 그래픽을 표시하는 소자이다. 플라즈마 디스플레이는 기체방전현상을 이용한 표시소자이므로 기체 방전 표시(Gas Discharge Display)소자라고도 부른다. 플라즈마 디스플레이는 플라즈마를 만들기 위해 외부에서 가해주는 전계 인가 구동 방법에 의하여 직류형 및 교류형으로 구분을 한다. 그리고, 구조자체 즉 표시 셀의 구조, 전극의 재질, 방전 기체의 조성비 및 종류등도 플라즈마 디스플레이의 기능 및 특성을 결정한다. 플라즈마 디스플레이는 40 이상의 대형화와 칼라화가 쉬우며 넓은 시야각을 갖는 등 다른 평판 소자보다 유리한 특징을 갖고 있어 차세대 고선명 벽걸이 TV, TV와 PC의 기능이 복합화된 멀티미디어용 표시장치로서 유력시 되고 있어 최근에 들어 이에 대한 관심이 고조되고 있으며, 대규모 양산 준비를 마친 회사와 계획중인 회사가 일본과 한국을 중심으로 속속 등장하고 있다.2. PDP의 역사다음은 플라즈마 디스플레이가 발전되어온 과정을 간략히 설명한 것이다.(1) Gray ( Bell Telephone Lab.)- 최초의 가스방전표시장치 개발- 2500화소(50line*50line)로 이루어진 네온가스 방전관을 기계적 회전 브러쉬 전환자에 의해 동작시키는 표시장치- 각 화소별 독립적 구동방식- 60cm*75cm 극장용 표시장치(2) 1940년대 Bacon & Pollard- Dekatron tube개발- 공통 양극주변에 다수의 음극을 환형으로 배치시킨 alpha-numeric표시장치(3) 1950년대 Burroughs사- Nixie관 개발- alpha-numeric표시장치- 격자형의 공통 양극과 각기 다른 숫자 모양의 다수의 음극이 겹쳐져서 배 치되고 표시하는 숫자에 해당하는 음극에 전위를 인가하면 음극 전극면 주변에 방전 영역이 확산되어 원하는 숫자 표시{그림 Nixie 방전표시장치- 수은 봉입탄성 충돌만을 겪으며 4,5의 영역을 통과한다. 이 전자들에 의해 이온화에 의 한 비평형플라즈마가 형성된다.7Anode dark space (양극 암대)양광주에서 형성된 이온은 양극과 가까이 있으므로 서로 밀어내게 되어서 전자 들만 남게 되므로 공간음전하를 형성하므로 다시 어두워진다.8Anode glow(양극 글로우)공간전하 때문에 양극까지의 사이에 전장의 세기가 최대인 부분이 생기고 전자 들이 가속되어 양극으로 입사하면서 원자들을 여기시켜 형성.5. 페닝 효과 ( Penning Effect )페닝효과는 준안정상태의 종의 생성을 통해 다른 종의 이온화 반응을 촉진시키는 반응으로서 타운젠트 α-process를 증대시키는 것이다. 준안정상태의 에너지 레벨이 다른 종의 이온화 에너지보다 약간 높은 값을 가질 때, 준안정상태의 원자는 일단 생성이 되면 긴 수명을 가지므로 충돌을 통해 자신의 여기에너지를 다른 종의 이온화에너지로 전달하면서 페닝 반응을 통해 다른 종의 이온화를 쉽게하는 반응이다.예를 들면, He+Xe과 Ne+Xe의 페닝 반응은 다음과 같다.He* + Xe → Xe+ + e + HeNe* + Xe → Xe+ + e + Ne {{Ne여기서 He과 Ne은 주성분 가스이며, Xe은 첨가가스이다. 그리고, He* 과 Ne* 은 각각의 준안정상태의 입자이거나 여기상태의 입자들이다. 다음표는 여러가스에 대한 이온화 에너지와 준안정상태의 에너지를 나타내고 있다.{Ionization and Metastable EnergyPenning MixtureGasFirst ioniazation energies(eV)Metastable energies(eV)Suitable Penning additivesHelium24.619.8, 20.7Ar, Kr, Xe, H2 ,HgNeon21.616.6, 16.7Ar, Kr, Xe, H2 ,HgArgon15.811.5, 11.7HgKrypton149.9, 10.5-Xenon12.18.3, 9.4-Mercury10.44.7, 5.4-페닝 가스의PDP의 경우는 유전체에 쌓이게 되는 벽전위에 의한 기억기능효과를 갖는다. 즉, 이전에 방전이 형성된 셀내의 유전체는 하전 입자들이 유전체에 벽전위를 형성하여 벽전위를 갖지 않는 셀의 경우보다 낮은 전압에서 방전을 일으킬수 있다. 이러한 기억기능의 특성은 행구동방식을 채택하는 PDP가 대형의 패널을 구동시키는데 있어서 매우 유용한 특성이다.직류형 PDP의 경우는 교류형 PDP와는 달리 유전체에 의한 벽전위 형서의 기능을 갖지 못하므로 고유의 기억기능을 갖지 못한다. 즉 전극이 방전영역에 직접 노출되어 있기 때문에 고유의 기억기능을 갖지 못한다. 즉 전극이 방전 영역에 직접 노출되어 있기 때문에 방전에 의해 형성된 하전입자는 각각의 반대 극성을 갖는 전극을 통해 외부회로로 흐르게 되어 전극면에 쌓이지 못한다. 따라서 직류형의 경우는 하전입자 공급효과를 이용한 펄스 기억기능을 이용한다. 펄스 기억기능이란 방전에서 형성된 하전입자 및 준중성 입자들이 감쇄하기 전에 다시 방전 펄스를 인가하면 이러한 하전 입자들이 없는 경우에 비하여 낮은 전압하에서 방전이 형성되는 원리를 말한다. 이러한 기억기능은 행구동방식으로 대형의 패널을 구동하는 경우 휘도의 저하없이 구동을 가능하게 하는 필수적인 특징이다.{그림 직류형 PDP의 전극 구조(a) 직류형 PDP의 전극 구조.구성 : 전면기판, 배면기판 상에 형성된 양극, 음극, 격벽 및 형광체층.양극 & 음극 : 방전형성을 위한 전류 패스 형성.격벽(barrier rib) : 방전 형성을 위한 전극간 거리를 결정, 인접셀에서 발생하는 방전에 의한 상호 혼신(crosstalk) 방지.전극물질 : 니켈 (낮은 방전전압 특성, 큰 2차 방출계수, 우수한 내스퍼터링특성)(b) 교류형 PDP의 전극 구조{그림 교류형 PDP의 전극 구조.용량결합형 방전을 위해 전극을 유전체(borosilicate)로 덮음.MgO보호막 : 이온에 의한 스퍼터링으로부터의 유전체 보호, 2차방출계수 높음3. 직류형 PDP의 대표적 전극 구조.주요 연구 기업 : N동방식을 이용한다. 비선형성이란 기체 방전의 하나의 특징으로서, 기체 방전 현상이 기체의 이온화 과정을 통한 전리에 의한 것이므로 이러한 이온화 반응이 충분히 일어날 수 있는 방전 전압 이상의 전압이 인가 될 때만 방전이 일어나며 그 이하의 전압에 대해서는 방전이 일어나지 않는 것이다. PDP는 일반적으로 일정한 전압을 갖는 연속적인 펄스에 의해 구동되며 계조 표시는 디지털 방식에 의해 구현된다. 그러나 기체 방전이 보통 수백 볼트의 비교적 높은 전압이 필요하므로 영상 신호를 증폭하여 구동하게 된다. PDP가 대형화에 적합한 이유가 공정상의 이유뿐만 아니라 기체 방전이 갖는 대형화에 유용한 특성을 구동 방식에 응용할 수 있기 때문이다.1. PDP의 구동 기술의 개념{그림 구동 회로의 개념도PDP구동 기술의 개념을 간략히 설명하면 다음과 같다. 기체 방전에서 발생되는 자외선이 형광막을 여기하여 화상을 구현하는 능동 발광형 표시소자이다. 다시 말하면 PDP는 각 화소에 대응하여 광원으로서 기체 방전에 의한 자외선 발광을 이용하므로, 구동회로는 표시 화상을 구현하기 위해서 단순히 각 화소에 대하여 기체 방전을 형성하거나 소거하는 작용을 한다.(1) PDP의 구동 동작. 직류형의 경우방전을 형성하는 양극과 음극 각각에 대하여 양극에는 항상 양(+)전위가 인가 되게 되며, 음극에는 항상 음(-)전위가 인가되게 된다..교류형의 경우벽전하가 인가 전압의 극성과 반대로 형성되므로 외부 인가 전위가 벽전위와 같 은 극성으로 인가되게 해 주려면 벽전하가 형성된 후 외부 인가 전압의 극성을 교번해 준다..PDP의 구동 동작 3단계1 선택동작(Addressing or Writing mode)초기 방전 형성을 위해 필요한 구동동작이다. 일반적으로 사용되는 He-Xe, Ne-Xe의 혼합기체의 경우 240 - 280Volt의 전위를 인가해 준다. AC의 경우 제 3전극을 도입하여 면 방전 형태에서의 유지전극과 유전체에 의한 기생 커패시터 에 의해 야기되는 고전류를 감소시키며, 선택 동작만이 표시를 위한 동작을 하고, 기억형 구동 방식의 경우에는 하나의 펄스 에 대하여 off주기를 선택 동작 시간에 배당하고, on주기를 유지 동작에 배당하 여 유지동작이 전 음극선에 대해 이루어질 수 있다.{그림 256계조를 위한 구동 타이밍도그림27에서 보는 것과 같이 기억형 구동 방식의 장점은 한번 방전을 일으켜 준 셀은 소거펄스를 주기 전에는 계속 재 방전을 일으키므로 계조표시를 위해 각 펄스마다 addressing펄스를 줄 필요가 없다. 즉 기억기능이 없는 경우 계조 표시를 위한 표시주기가 선택동작 주기와 일치하게 되므로, 이는 256계조 표시 의 경우 각화소에 대하여 256개의 선택펄스가 필요하게 되므로 실제적 구동이 불가능하다. 그러나 기억기능이 존재하게 되면 선택동작과 유지동작을 분리할 수 있으므로 256계조의 경우 필요한 8개의 sub-field의 초기 펄스에 대해서만 선택동 작을 해 주면 되므로 고계조를 표시하는데 있어서 비기억형 메모리가 갖는 낮은 duty ratio(한 프레임에서 각 화소에 배당되는 최대표시 시간)의 제한성을 극복하 고 실제적인 구동을 가능하게 한다.(5) ADS(Address Display Period Separated) Sub-field method{그림 ADS Sub-field 방식의 펄스 파형.Fujitsu사에서 개발.낮은 전압에서 선택동작을 할 수 있게 함.이 방식은 선택 주기와 유지 주기가 완전히 분리되어 있으며 그림 29에서 알 수 있듯이 선택주기는 4가지 단계로 구성된다. 그림에서 표시된 각 전극들은 그림16의 Fujitsu의 전극구조에 표시되어 있으며 X Sustain Electrode와 Y Sustain Electrode가 한 쌍의 Display Electrode를 구성한다. 선택주기는 4단계로 구성되며 다음과 같은 역할을 하게 된다.1전체 패널의 소거(Whole-screen erasing)이 단계는 X Sustain Electrode에 소거 펄스(Erase Pulse)를 인가하여 이전 방전의 영향을 제거하다.

공학/기술| 2001.09.24| 33페이지| 1,500원| 조회(2,756)

PDP, 평판 디스플레이, 플라즈마 디스플레이

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플라즈마-기본개념 평가A좋아요

CH 1. 플라즈마의 정의 및 응용 분야제 1 부 플라즈마의 정의1. 플라즈마 상태일반적으로 물질은 고체, 액체, 기체의 여러 가지 상태가 있으며 그들 상태의 기본적인 구성요소는 원자 혹은 원자가 여러 개 모인 분자 또는 화합물이다. 플라즈마는 원자 및 분자 또는 화합물을 구성하는 전자가 핵의 속박에서 벗어나 자유롭게 움직이며 돌아 다니는 상태이다. 즉 플라즈마는 음전하를 띤 전자와 양전하를 띤 이온의 집합체로 구성되어 있다. 그림 1-1에 보이는 것처럼 물질을 플라즈마 상태로 만들기 위해서는 원자핵에 속박되어 있는 전자에 에너지를 인가하여 전자를 그 속박에서 벗어나게 하여야 한다. 보통의 상온, 상압에서는 고체상태의 물질에 에너지를 주어 고온으로 만들면 용해되어 액체상태가 되고, 더욱 에너지를 주어 고온으로 만들면 증발하여 기체 상태가 되고 기체에 더욱 에너지를 주게 되면 다음 단계로 통상 물질의 제 4 의 상태 (the fourth state of matter) 라 불리는 보다 높은 에너지 상태를 갖는 플라즈마 상태가 된다.{{{{{{{{Solid Liquid Gas{{" 4th state of matter "그림 1-1 플라즈마 상태2. 플라즈마란?플라즈마는 구성입자들의 운동이 Coulomb force에 의해 광범히 하게 얽혀 있어 거시적 집단행동 (collective behavior)을 나타내는 하전입자(전자, 이온)와 중성입자의 집합체로 이온의 밀도 ni 와 전자의 밀도 ne 가 ni ne 이면서도 ∇ {vecE≠ 0 인 준중성(quasineutral) 기체이다.3. 플라즈마의 기본적 특징1) 전자와 이온은 전하를 띠고 (전자 : -, 이온 : +) 그 상호작용은 쿨롱의 힘 (coulomb's force)에 의존한다.→ 플라즈마 매질은 도전성을 띄는 도체로 볼 수 있다.→ 플라즈마를 구성하는 입자들의 운동은 다수 입자의 상호작용에 의한 집단운 동이며 특히 하전입자수가 충분히 많고 중성입자-하전입자간의 충돌이 충분 히 적기 때문에 다른 입자간 힘들 보다된다.[문 2-5] 유도 결합 플라즈마 발생 장치의 Matching Network의 Capacitor C1, C2의 역할 및 요구되는 조건은?[문 2-6] RF antenna 주위에 발생하는 시변자계를 측정 할 수 있는 방법에 대하 여 설명하라.B. 용량 결합형 플라즈마a) 용량 결합형 플라즈마 발생 장치의 개략도{그림 2-11 RF 용량 결합형 플라즈마 발생 장치 회로도b) Negative self-bias그림 2-12 와 같이 RF 용량 결합형 플라즈마 발생 장치가 있다. RF power supply 는 평행판 전극에 Blocking Capacitor 로 연결되어 있다. Va 는 RF power supply 의 전압이며 Vb 는 rf 플라즈마의 전위차를 나타낸다. 처음 Va 의 전압이 인가되었을 때 Blocking Capacitor 양단에 걸리는 전압은 순간적으로 충전 (charging) 될 수 없기 때문에 플라즈마 양단에 걸리는 전압은 V가 된다(그림2-13). 이후 플라즈마 매질로부터 유입되는 electron current flow 로 인하여 Blocking Capacitor가 charging되기 때문에 플라즈마 양단에 걸리는 전위는 빠르게 감소된다.( Fast Decay 영역 ) 이것은 (+) 의 전압 주기일 때의 플라즈마의 전자가 이동하여 전극에 충전되기 때문에 전위는 빠르게 감소한다.{Va : squre wave of peak voltage V그림 2 -12 RF 용량 결합형 플라즈마 발생 장치도RF 전위의 극이 (+) 에서 (-) 로 바뀌는 경우 플라즈마 양단의 전위는 순간적으로 -2 V 만큼 감소한다. 이후 플라즈마 매질로부터 유입되는 ion current flow로 인하여 충전(charging)되기 때문에 플라즈마 양단에 걸리는 전위는 천천히 상승한다.( Slow Decay 영역 ) 이러한 과정은 평균 전자 및 이온 전류 밀도가 같아질 때까지 계속되어 rf-power 가 인가된 전극에 time-average negative self-bias 한다.3. 플라즈마의 양극확산 (Ambipolar Diffusion in Plasma)1) 비자화 (non-magnetized) 플라즈마의 유체방정식{mn& LEFT [ { PARTIAL vec v} over { PARTIAL t }& +& LEFT ( vec v CDOT TRIANGLED RIGHT ) vec v RIGHT ] &=& nq vecE &-& mn nu vecv& -& TRIANGLED vecP(2-18): 비자화 (non-magnetized) 플라즈마의 유체 방정식 (ν : 충돌 주파수){vecE, {vecB-field 하에서 단일 하전 입자의 운동은{m { d vecv} over {dt } &= &q& LEFT (& vecE &+& vecv TIMES vecB& RIGHT )(2-19)가 된다. 여기에 유체 전체의 밀도 n 을 고려하면{mn& { d vecv} over {dt }& =&qn& LEFT (& vecE &+& vecv &TIMES& vecB& RIGHT )(2-20)가 되고 convective derivative와 pressure gradient에 의한 힘을 고려하면{mn& LEFT [ &{ PARTIAL vecv} over { PARTIAL t }& +& LEFT ( vecv CDOT TRIANGLED RIGHT ) & vecv& RIGHT ]{=&mn &LEFT ( &vecE &+& vecv& TIMES & vecB& RIGHT )& -& TRIANGLED vecP(2-21)가 된다. 입자간의 충돌을 고려하면{mn& LEFT [& { PARTIAL vecv} over { PARTIAL t }& +& LEFT (& vecv CDOT TRIANGLED & RIGHT )& vecv& RIGHT ]{=& mn& LEFT (& vecE& +& vecv& TIMES& vecB& RIGHT )& -& TRIANGLED vecP& -& mn nu &vecv(2-22)가 되며 비자화 ({B = 0) 플라즈마의 경우는{mn& LEFT [ &{}_{z } }(3-12)4) Magnetic moment μ자기장하에서 하전입자는 원운동을 하므로 폐회로에 흐르는 전류 × 폐회로의 면적으로 정의되는 magnetic moment μ 가 정의 된다.μ (magnetic moment) ＝ I (폐회로에 흐르는 전류) × A ( 폐회로에 의한 면적 ){I& =& LEFT | q RIGHT |& f& =& { LEFT | q RIGHT | 2 pi f } over { 2 pi }& =& LEFT | q RIGHT | { { omega }_{c } } over { 2 pi }이고 {A&=& pi { { r}_{ L } }^{2 }이므로 따라서{mu& =& LEFT | q RIGHT | { { omega }_{c } } over { 2 pi } pi { { r}_{L } }^{2 }이 된다. 그런데 {{ r}_{L }& =& { { v}_{ BOT } } over { { omega }_{c } }이므로{mu& =& LEFT | q RIGHT | { { omega }_{c } } over {2 } { LEFT ( { { v}_{ BOT } } over { { omega }_{ c} } RIGHT ) }^{ 2}& =& { LEFT | q RIGHT | } over { 2} { { { v}_{ BOT } }^{2 } } over { LEFT | q RIGHT | B / m} & =& { { 1} over { 2} m { { v}_{ BOT } }^{ 2} } over { B}(3-13)가 된다. 따라서{mu& =& { { 1} over {2 } m { { v}_{ BOT } }^{2 } } over {B }& =& { 회전운동에너지 } over {외부자계 }(3-14)2. {vec v가 자기장 {vec B에 대하여 경사진 경우하전입자의 속도 성분을 자기장 B에 대하여 수직방향과 수평방향 성분으로 분해한다.{vecv& =& { vecv}_{ BOT } + { vecv}_{ DLINE }( {vecB- field에 대하여 ) { PARTIAL vecB} over { PARTIAL t }, {c& =& { 1} over { SQRT { { mu }_{o } { epsilon }_{ 0} } }(4-8)로 기술할 수 있다.{{{{{{그림 4 -4 대기(free space) 중의 전자파의 진행그림 4-4 와 같이 x 방향으로 전파하고 전장 {vec E가 y 방향, 자장 {vec B가 z 방향인 선형 편파를 생각하면 위 식은 각각{DMATRIX { { { a}_{x } }& { { a}_{ y} }& { { a}_{z } }#{ { PARTIAL } over { PARTIAL x } }& { { PARTIAL } over { PARTIAL y} }& { { PARTIAL } over {PARTIAL z} }#{0 }& {0 }& { { B}_{z } } }& =&1 over c^2 { PARTIAL vecE} over { PARTIAL t}로부터 (4-9){- &{ PARTIAL { B}_{z } } over { PARTIAL x}& =& 1 over c^2 { PARTIAL { E}_{y } } over { PARTIAL t }(4-10)가 되며{DMATRIX { { { a}_{x } }& { { a}_{ y} }& { { a}_{z } }#{ { PARTIAL } over { PARTIAL x } }& { { PARTIAL } over { PARTIAL y} }& { { PARTIAL } over {PARTIAL z} }#{0 }& { { E}_{ y} }& { 0 } } &=& -& { PARTIAL vecB} over { PARTIAL t}로부터{{ PARTIAL { E}_{ y} } over { PARTIAL x } = - { PARTIAL { B}_{z } } over { PARTIAL t }(4-11)가 되며{{ B}_{ z} , { E}_{y }& ∝& exp LEFT [ i (kx - omega t) RIGHT ]이므로{( - ik ) { B}_{ z}& =& { (-i 임 ]

공학/기술| 2001.09.24| 61페이지| 1,000원| 조회(1,366)

파동, 플라즈마, 단일입자운동

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