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문제 정의
- 따라서 목표로 한 0.4 mm 초박형 도광판 개발을 위해, 추가적인 패턴 수정을 반복 시행 하였다. 패턴 수정에 따른 휘도 균일도 결과 데이터는 아래 Fig.
- 성형 시 충전과 고화를 원활히 하기 위해, 러너 및 게이트 구조를 원형 및 사다리꼴 형상으로 설계변경 하였다. 상기 조건하에서의 성형 사출 제작된 도광판의 두께에 따른 휘도 균일도에 관한 실험을 실시하였다. 휘도의 측정을 위해 BM7 사의 광휘도 측정 장비를 사용하였으며, 그 형상은 Fig.
제안 방법
- 패턴의 설계는 Simplex Serch 알고리즘을 이용하였다." 상부로 방출되는 빛이 균일하게 되도록 하기 위해, 도광판의 입광부 에서는 전반사되어 진행되는 빛이 많아야 하므로 패턴의 크기를 크게 설계 하였고, 도광판의 대광부에서는 빛이 대부분 난반사되어 진행되는 빛이 적으므로 패턴의 밀도를 조밀하게 설계 하였다.
- 도광판의 사출성형공정 조건은 금형온도 (Mold temperature), 용융수지온도(Mold temperature), 사줄시간(Injection time), 보압시간(Packing time), 보압(Packing pressre), 냉매온도(Coolant temperature) 등이 있으나, 본 연구에서는 사출시간과 금형온도, 보압시간, 사출속도를 변수로 채택하였다. 기존 0.6 mm 에서 생산되었던 사출 조건을 바탕으로, Moldflow를 통한 최적화된 사출 조건을 찾기 위해 위의 조건을 바탕으로 수차례에 걸친 시행 착오법을 적용하였고, 이를 통한 최종 사출 조건은 Table 1과 같다. Table 1의 각각의 칼럼에는 두께에 따른 사출 조건이 나타나있다.
- Table 1의 각각의 칼럼에는 두께에 따른 사출 조건이 나타나있다. 기존 조건으로부터 Moldflow를 이용한 수 차례의 시뮬레이션을 통해 두께에 따른 최적 사출 조건을 도출, 최종적으로 0.4 mm에 대한 최적 사출 조건을 구하였다.10 도광판은 Table 1과 같이 각 두께에 따라, 구해낸 최 적화된 속도(mm/s)와 압력(kg/mrf), 온도(℃) 그리고 시간(sec)을 가하여 사출하였다.
- 3은 실제 사출시 시간에 따른 충전 패턴 모습이다. 도광판의 사출성형공정 조건은 금형온도 (Mold temperature), 용융수지온도(Mold temperature), 사줄시간(Injection time), 보압시간(Packing time), 보압(Packing pressre), 냉매온도(Coolant temperature) 등이 있으나, 본 연구에서는 사출시간과 금형온도, 보압시간, 사출속도를 변수로 채택하였다. 기존 0.
- 2와 같이 고정 스탬퍼(Stamper)는 레이저로 가공을 하였고, 패턴 형상은 원형, 직경은 40 ㎛ 로 하였다. 또한 이동식 Core 구조는 경면구조를 채택하였다. 패턴이 프린트되어 사출되는 도광판의 규격은 가로 34.
- 먼저 사출조건과 배면조명체의 광원의 세기가 동일한 상태에서 LGP 두께 차이에 따른 휘도 분석실험을 하기 위하여 패턴을 설계하였다. Fig.
- 도광판을 두께에 따라 동일 조건에서 사출하기 위해 동일 게이트(Gate) 구조와 동일 러너 (Runner) 구조를 이용 하였으며, 이때 사용된 시험 성형기는 Toyo 100 T 300 mm/s 이다. 생산에 앞서 사줄 성형 전용 범용소프트웨어인 Moldflow를 이용하여 기존 0.6 mm 도광판 사출시의 조건, 즉 Table 1의 기존용 0.6mm 칼럼부 변수를 적용하여 시뮬레이션 하였고, Fig. 3은 실제 사출시 시간에 따른 충전 패턴 모습이다. 도광판의 사출성형공정 조건은 금형온도 (Mold temperature), 용융수지온도(Mold temperature), 사줄시간(Injection time), 보압시간(Packing time), 보압(Packing pressre), 냉매온도(Coolant temperature) 등이 있으나, 본 연구에서는 사출시간과 금형온도, 보압시간, 사출속도를 변수로 채택하였다.
- 또한 사출 . 성형 시 충전과 고화를 원활히 하기 위해, 러너 및 게이트 구조를 원형 및 사다리꼴 형상으로 설계변경 하였다. 상기 조건하에서의 성형 사출 제작된 도광판의 두께에 따른 휘도 균일도에 관한 실험을 실시하였다.
- 본 연구에서는 동일 사출.성형 조건에 의해 새로 개발된 0.6 mm, 0.5 mm, 0.4 mm 도광판의 두께 차이에 따른 휘도 균일도와 잔류응력을 분석하였다.
- 전술한 봐와 같이(본 연구에서는), 상기의 목적에 필요한 도광판를 생산하기 위해서는 도광판용 금형을 특수 제작하고, 이 금형으로 성형기를 사용하여 사출을 한다. 성형된 부품은 도광판과 런너를분리하고 분리된 도광판는 배면조명체에 조립되어 상기와 같이 광원인 LED의 빛을 안내하는 역할을 하고 있다.
- 최적 조건에 의해 사출된 도광판의 두께에 따른 잔류응력을 VISHY MEASUREMENTS GROUP 사의 모델 801의 광탄성 측정장비를 사용하여 측정하였다. 광탄성 응력 측정 장치의 구성은 아래 Fig.
- 6과 같다. 패턴이 인쇄된 도광판을 광휘도 측정 장비 위에 올려놓고 빛을 전사하여 도광판의 전체적인 휘도를 측정하였고, 보다 개선된 패턴 설계에 활용하였다. 또한, 사출된 도광판의 위치에 따른 휘도 균일도를 두께에 따라 구별하기 Fig.
대상 데이터
- 31 mm으로 설계하였고, LGP의 재료는 이데미쯔(IDEMITSU)사의 PC(Poly-Carbonite)계열의 LC1500 재료을 사용하였다. 도광판을 두께에 따라 동일 조건에서 사출하기 위해 동일 게이트(Gate) 구조와 동일 러너 (Runner) 구조를 이용 하였으며, 이때 사용된 시험 성형기는 Toyo 100 T 300 mm/s 이다. 생산에 앞서 사줄 성형 전용 범용소프트웨어인 Moldflow를 이용하여 기존 0.
- 또한 이동식 Core 구조는 경면구조를 채택하였다. 패턴이 프린트되어 사출되는 도광판의 규격은 가로 34.3 mm , 세로 44.31 mm으로 설계하였고, LGP의 재료는 이데미쯔(IDEMITSU)사의 PC(Poly-Carbonite)계열의 LC1500 재료을 사용하였다. 도광판을 두께에 따라 동일 조건에서 사출하기 위해 동일 게이트(Gate) 구조와 동일 러너 (Runner) 구조를 이용 하였으며, 이때 사용된 시험 성형기는 Toyo 100 T 300 mm/s 이다.
- 상기 조건하에서의 성형 사출 제작된 도광판의 두께에 따른 휘도 균일도에 관한 실험을 실시하였다. 휘도의 측정을 위해 BM7 사의 광휘도 측정 장비를 사용하였으며, 그 형상은 Fig. 6과 같다. 패턴이 인쇄된 도광판을 광휘도 측정 장비 위에 올려놓고 빛을 전사하여 도광판의 전체적인 휘도를 측정하였고, 보다 개선된 패턴 설계에 활용하였다.
이론/모형
- 5와 같다. 패턴의 설계는 Simplex Serch 알고리즘을 이용하였다." 상부로 방출되는 빛이 균일하게 되도록 하기 위해, 도광판의 입광부 에서는 전반사되어 진행되는 빛이 많아야 하므로 패턴의 크기를 크게 설계 하였고, 도광판의 대광부에서는 빛이 대부분 난반사되어 진행되는 빛이 적으므로 패턴의 밀도를 조밀하게 설계 하였다.
성능/효과
- (1) 0.6 mm 미만의 얇은 도광판 생산은 사출의 어려움으로 인해 아직 업계에서 생산되지 않았으나, 사출성형 전용 상용 소프트웨어인 몰드플로우를 사용하여 사출 조건을 최적화, 생산하였으며, 인쇄 패턴의 수정을 통해, 두께 0.4 mm에서의 휘도 균일도를 91.6%까지 개선시켰다.
- (2) 두께 0.6 mm의 휘도 균일도 세기에 비해, 두께 0.4 mm 도광판의 휘도 균일도 세기가 다소 약함을 알 수 있다. 이는 추가적인 패턴수정으로 향상을 기할 수 있을 거라 사료된다.
- (3) 도광판의 두께가 얇아짐에도 잔류응력이 감소함은 최적 사출조건의 도출로 인한 충진 고화의 균일화 때문이라 사료된다.
- 13까지의 결과를 얻었다. 결과에서 알 수 있듯이, 0.6 mm에 비해 0.5 mm, 0.4 mm의 잔류응력이 현저하게 감소함을 알 수 있다.
- 도광판 생산 제품에 있어서 평균 휘도보다 중요한 고려사항이 휘도 균일도이기 때문에, 최종 패턴 인쇄를 수정한 도광판의 품질이 더 우수하다고 할 수 있다. 또한, 최종 2차 수정된 패턴에서 사출된 도광판의 균일도 91.6%는 기존 모바일폰 제품에서 일반적으로 사용되고 있는 0.6 mm LGP의 균일도 88.5%에 비해서도 개선됨을 알 수 있다.
- 4 mm만을 비교하였을 경우 잔류응력의 차이는 거의 없었다. 세 가지의 두께 조건을 Fig. 7과 Fig. 9을 종합하여 비교해보면, 세 시편 모두에서 사출시의 게이트 부근에서 잔류응력이 가장 크게 발생됨을 확인할 수 있다. 두께가 감소함에 따른 잔류응력의 감소는 최적의 사출 조건을 통한, 용융수지의 충진 및 고화시에 캐비티(Cavity) 안의 균일한 밀도 때문이라 사료된다.
- 그러나 기존 패턴에서의 균일도 보다는 1 차, 2차를 거치면서 패턴 인쇄가 수정된 도광판이 보다 향상된 균일도를 보여주고 있다. 수정된 2차 패턴의 균일도는 91.6%로 수정전 43.0%, 1차 수정 패턴의 균일도 83.3%에 비해 더 향상됨을 볼 수 있다. 그러나' 0.
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