TFT-LCD 패널 제조 산업에서 삼성전자는 후발기업으로써 선발기업인 일본의 샤프를 추월하여 선도하고 있다. 트리즈시스템 분석을 활용하여 디스플레이 산업은 노트, 모니터, TV & 모바일 제품 시장으로 변화를 하였으며 시장(고객)의 요구속성도 변화를 함을 제시하였다. 또한 삼성의 TFT-LCD 기술 중 빠른 응답 기술 혁신 사례를 제시하였다. 예를 들면, 응답속도 개선을 위해 기존 사용하고 있는 액정 혼합물에 트리즈의 모순성, 물질-장 방법 등을 활용하여 개발된 고복굴절률 액정물질을 첨가하여 광시야 각, 빠른응답 특성을 갖는 신규 액정 혼합물을 개발하였다. 새로운 액정혼합물의 응답속도는 60%정도로 단축 개선되었다(기존 액정 사용 시 16 ms, 새로운 액정혼합물 사용 시 10ms).
TFT-LCD 패널 제조 산업에서 삼성전자는 후발기업으로써 선발기업인 일본의 샤프를 추월하여 선도하고 있다. 트리즈 시스템 분석을 활용하여 디스플레이 산업은 노트, 모니터, TV & 모바일 제품 시장으로 변화를 하였으며 시장(고객)의 요구속성도 변화를 함을 제시하였다. 또한 삼성의 TFT-LCD 기술 중 빠른 응답 기술 혁신 사례를 제시하였다. 예를 들면, 응답속도 개선을 위해 기존 사용하고 있는 액정 혼합물에 트리즈의 모순성, 물질-장 방법 등을 활용하여 개발된 고복굴절률 액정물질을 첨가하여 광시야 각, 빠른응답 특성을 갖는 신규 액정 혼합물을 개발하였다. 새로운 액정혼합물의 응답속도는 60%정도로 단축 개선되었다(기존 액정 사용 시 16 ms, 새로운 액정혼합물 사용 시 10ms).
In the TFT-LCD(Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display) panel manufacturing industry, SAMSUNG, a late entry, can catch up to leading first mover, SHARP. The changes the note, monitor, TV, and mobile markets in the TFT-LCD industry were studied using a system analysis method. In addition, the fas...
In the TFT-LCD(Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display) panel manufacturing industry, SAMSUNG, a late entry, can catch up to leading first mover, SHARP. The changes the note, monitor, TV, and mobile markets in the TFT-LCD industry were studied using a system analysis method. In addition, the fast response time technology in SAMSUNG TFT-LCD technology was developed using the TRIZ method. For example, a new liquid crystal mixture of a wide view angle and fast response time were developed by doping a new high birefringence liquid crystal material in a base mixture using the contradiction method and su-field method of TRIZ. The response time of a new liquid crystal mixture was improved to approximately 60%(16.2ms with base LC mixture, 9.8ms with a new LC mixture).
In the TFT-LCD(Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display) panel manufacturing industry, SAMSUNG, a late entry, can catch up to leading first mover, SHARP. The changes the note, monitor, TV, and mobile markets in the TFT-LCD industry were studied using a system analysis method. In addition, the fast response time technology in SAMSUNG TFT-LCD technology was developed using the TRIZ method. For example, a new liquid crystal mixture of a wide view angle and fast response time were developed by doping a new high birefringence liquid crystal material in a base mixture using the contradiction method and su-field method of TRIZ. The response time of a new liquid crystal mixture was improved to approximately 60%(16.2ms with base LC mixture, 9.8ms with a new LC mixture).
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문제 정의
본 연구에서는 트리즈 기법을 활용한 사례연구로 TFT-LCD 산업 시장 환경의 변화를 고찰하고, 삼성전자의 TFT-LCD 기술 중 고속응답기술혁신 사례를 연구하였다.
표에서 보듯이 LCD 제품의 마켓에서 고속응답이슈는 노트, 모니터, TV, 모바일 제품에서 지속적으로 있어왔다. 이에 삼성전자의 트리즈 기법을 활용한 LCD 고속응답기술 대응사례를 고찰하였다.
가설 설정
G. IFR: 응답속도 개선은 유지하면서 생산 수율 감소를 막을 수 있는 방법은 없을까?
제안 방법
새롭게 개발된 고굴절 저점성 액정혼합물을 액정 유닛에 넣어 재현성 확인을 하니 응답속도도 개선되고 시야각도 나빠지지 않음을 확인하였다. 도출된 기술을 특허화(US Pat. No. 7,220,368) 하고 개념을 확장하여 모니터 제품 및 TV제품에 적용하였다.
디스플레이 전문가 인터뷰, 디스플레이 학회 및 협회 보고 자료, 사보 등을 기반으로 트리즈의 시스템 접근법에 의해 LCD시장(고객)의 요구속성 변화 및 기업의 대응 제품속성을 분석하였다. 상위시스템은 시장(고객)의 요구속성으로 시스템은 제품으로 하위시스템은 고객의 요구속성에 부합하는 제품의 세부 요구속성으로 분류하였으며 LCD 산업 발전 과정을 통해 연도별 시스템의 변화상을 고찰하였다[Table 3].
디스플레이 전문가 인터뷰, 디스플레이 학회 및 협회 보고 자료, 사보 등을 기반으로 트리즈의 시스템 접근법에 의해 LCD시장(고객)의 요구속성 변화 및 기업의 대응 제품속성을 분석하였다. 상위시스템은 시장(고객)의 요구속성으로 시스템은 제품으로 하위시스템은 고객의 요구속성에 부합하는 제품의 세부 요구속성으로 분류하였으며 LCD 산업 발전 과정을 통해 연도별 시스템의 변화상을 고찰하였다[Table 3].
이상성에서의 자원 문제는 물질-장(Fig. 2), 기능, 공간, 시간의 도구를 이용해 76가지 표준해로 해결방안을 찾는다. 효과문제는 효과 가이드를 이용한다.
트리즈 기법을 활용하여 혁신적인 기술 개발사례, LCD 노트용 고속액정 기술, LCD 모니터 & TV 제품용 고속액정 및 광시야 각 기술을 개발 하였다.
트리즈의 시스템 접근방법을 활용하여 LCD 시장(고객)의 요구속성은 시간에 따라 변화를 하며 제품관점에서 LCD 노트에서 모니터로, TV와 모바일 시장으로 변화를 거듭 하였으며 기업은 고객의 요구에 적응하여 새로운 기술을 개발하였다.
대상 데이터
따라서 모니터 제품용 광시야 각이 가능한 고속액정 기술이 필요하였다. 본 사례는 모순성으로 해결이 부족하여 이상성의 화학적 효과 및 물질-장이론 방법을 활용한 사례이다.
이론/모형
시스템 문제는 혁신의 방향, 멀티스크린 윈도우 방법을 이용한다. 멀티스크린 윈도우 방법은 상위시스템-시스템-하위시스템 으로 나누고 각각에 대해 과거, 현재, 미래의 진화에 대해 발전과정을 볼 수 있다[Fig.
이를 개선하기위해 물질-장(Substance-Field) 이론을 도입하였다[Fig. 3]. LCD셀에 들어가는 액정은 다양한 물성을 맞추기 위해 10가지 이상의 단일 물질들이 혼합되어 있다.
트리즈 기법의 DAGEV방법론을 활용하였다.
성능/효과
E. 셀갭 4.5μm에서 4μm 이하로 낮추어 저셀갭에 적합한 액정물질을 개발하여 사용 할 경우 셀갭 감소에 따른 생산수율감소의 유해한 요소를 발명의 원리 35번을 응용하여 생산 공정 파라메타 개선으로 생산수율감소를 차단하였으며 응답속도도 개선 (20% 이상 단축)되었다.
E. 시야각 감소원인은 액정 유닛에서 매크로수준의 모순으로는 액정 층 두께이지만, 마이크로 수준의 모순은 위상차(복굴절∗액정 층 두께)였다.
V. 새롭게 개발된 고굴절 저점성 액정혼합물을 액정 유닛에 넣어 재현성 확인을 하니 응답속도도 개선되고 시야각도 나빠지지 않음을 확인하였다. 도출된 기술을 특허화(US Pat.
V. 신규액정물질을 저셀갭(low cell gap)에 집어넣어서 응답속도도 개선되고 수율 감소가 발생하지 않는 재현성을 확인하였다. 도출된 기술을 특허(US Pat.
LCD셀에 들어가는 액정은 다양한 물성을 맞추기 위해 10가지 이상의 단일 물질들이 혼합되어 있다. 따라서 고복굴절 저점성 액정혼합물을 만들기 위해 Fig. 3에 도식화한 것처럼 S2물질(액정 혼합물) 안에 새로운 물질 S3(고복굴절 저점성을 갖는 단물질 액정)를 첨가하여 전체적으로 고복굴절 저점성 특성을 갖는 새로운 액정 혼합물을 개발하여(Fig. 4) 액정유닛에 집어넣어 평가를 한 결과 시야각이 감소를 하지 않으면서 동시에 응답속도도 개선(60%로 단축) 이 되었다(기존 액정 사용 시 16 ms, 새로운 액정혼합물 사용 시 10ms).
Table 4에서 도출된 해결 가능한 아이디어들 중에서 발명의 원리 7번, 10번, 24번, 34번, 35번으로부터 아이디어를 얻어 액정층 두께 감소만큼 액정물질의 복굴절률을 증가시켜 액정유닛에 집어넣어 위상차를 유지하면 될 것이라는 생각을 도출하였다. 따라서 기존액정보다 고복굴절률 액정혼합물을 개발하여 액정유닛 안에 넣어 위상 차 보상으로 시야각을 보상하여 시야각 감소를 막을 수 있었다.
그러나 시야각 감소도 없고 응답속도 개선은 되었지만 셀갭 감소에 따른 이론적 기대치에는 도달하지 못하였다. 원인분석결과 전기광학적인 물리적인 변수 외에 화합물구조에서 생기는 화학적인 파라메타에서 굴절률이 증가 할 경우 대체적으로 회전점도가 증가하는 경향이 있음을 알아내었고 이로 인해 응답속도가 물리적인 요인에 의해 개선될 것으로 기대한 응답속도에 비해 덜 빨라지는 것을 알아내었다. 즉, 회전점도가 상승한 물질에 전기장을 가한 후 전기장을 제거 후 액정의 복원력이 떨어져 응답속도 개선이 기대치에 미치지 못함을 알게 되었다.
원인분석결과 전기광학적인 물리적인 변수 외에 화합물구조에서 생기는 화학적인 파라메타에서 굴절률이 증가 할 경우 대체적으로 회전점도가 증가하는 경향이 있음을 알아내었고 이로 인해 응답속도가 물리적인 요인에 의해 개선될 것으로 기대한 응답속도에 비해 덜 빨라지는 것을 알아내었다. 즉, 회전점도가 상승한 물질에 전기장을 가한 후 전기장을 제거 후 액정의 복원력이 떨어져 응답속도 개선이 기대치에 미치지 못함을 알게 되었다.
첫째, 고객의 요구속성은 시간과 상황에 따라 변화를 거듭하며 기업도 지속경영을 위해서는 지속적인 기술혁신을 해야 한다.
후속연구
한계점 및 향후 연구방향으로는 트리즈의 기술적 적용 사례에만 연구가 되었다. 따라서 향후 연구방향으로는 트리즈를 사용한 경영 사례에 대해서도 연구가 이루어지길 기대한다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
TRIZ란 무엇인가?
TRIZ(트리즈)란 창조적 문제해결 이론(Theory of Inventive Problem Solving : TIPS)이란 뜻의 러시아말 (Teoriya Reshniya Izobretatelskikh Zadatch)로, 발명과 혁신을 달성하기 위한 강력한 구조적인 접근법이다. 발명적 모순(Contradiction)을 가진 문제를 해결해 주는 이론으로써, 1946년 겐리히 알트슐러(Genrich Altshuller) 에 의해 처음 연구되고 분석되었다.
트리즈의 기술적 모순은 무엇인가?
모순은 트리즈의 가장 중요한 개념으로서, 기술적 모순과 물리적 모순으로 구분한다. 기술적 모순은 시스템의 어느 한 특성을 개선하고자 할 때 그 시스템의 다른 특성이 악화되는 상황을 말한다. 물리적 모순은 시스템의 어느 한 특성이 높아야 함과 동시에 낮아야 하고, 존재해야 함과 동시에 존재하지 말아야 하는 상황이다.
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Altshuller, G., "The Innovative Algorithm TRIZ, Systematic innovation and Technical Creativity", Technical Innovation Center, INC. Worcester, MA., (1999)
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