[논문]대형 LCD용 쐐기형 도광판 제조공정에 대한 연구

김민수; 김장섭; 홍준호; 신동원

doi:10.14775/ksmpe.2020.19.04.030

대형 LCD용 쐐기형 도광판 제조공정에 대한 연구
Manufacturing of Wedge-type Light Guide Plates for Large Liquid Crystal Displays 원문보기

한국기계가공학회지 = Journal of the Korean Society of Manufacturing Process Engineers, v.19 no.4, 2020년, pp.30 - 35

김민수 (금오공과대학교 기계공학과 대학원) , 김장섭 (금오공과대학교 기계공학과 대학원) , 홍준호 (금오공과대학교 기계공학과 대학원) , 신동원 (금오공과대학교 기계시스템공학과)

Abstract ▼ AI-Helper

The light guide plate (LGP) provides a surface light source on the back of the liquid crystal display (LCD), which is not self-emitting; thus, it is an essential component of display units requiring sufficient brightness. To maximize the light-emitting effect of an LGP, enough incident light, from the light source, should enter into its side. However, the current trend in LCD panels is represented by larger and thinner screens and this smaller thickness prevents the accordingly thin LGPs from providing sufficient brightness. This paper proposes a process for manufacturing wedge-type LGPs, which might increase the amount of incident light and, consequently the surface light emission, for applications in large LCDs. The proposed method was validated by building a dedicated manufacturing machine and performing illuminance experiments on the fabricated LGP.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

본 연구에서 다루는 도광판의 베이스판(Base Plate)은 평판형 도광판이며, 평판위에 쐐기형 수광 부를 형성하고자 한다. 기존 쐐기형 도광판의 쐐기부는 도광판과 일체형으로 제작되었기 때문에 대형 도광판의 제조가 어려웠으나, 본 연구에서는 Fig.
본 연구에서는 대형 LCD의 핵심구성요소인 도광 판의 박형화를 위하여, 쐐기형 도광판의 제작공정에 대한 연구를 진행하였으며, 이에 따라, 쐐기형 도광판 제조장비를 개발하였다. 또한 제조장비를 이용하여 도광판 시제품을 제작하고 이에 대한 발광성능을 평가하였다.
본 연구에서는 상기 연구의 문제점들을 극복하고 55인치 이상의 대형 LCD에도 쐐기형의 박형 도광 판의 적용이 가능하게 하기 위해, 디스플레이 전체 크기의 금형을 제조하는 대신 쐐기형 수광부 크기 정도의 금형을 만들어 사출 제조된 평판에 쐐기형 수광부를 생성, 부착하여 도광판을 제조하는 방법을 제안하였다. 이를 위하여 쐐기형 수광부를 생성, 부착하는 생산공정의 각 요소기술을 개발하고, 이를 수행하는 생산장비도 같이 개발하였으며, 마지막으로, 성능평가 실험을 통해 개발한 도광판의 성능을 검증하였다.

제안 방법

개발장비를 통하여 제작된 쐐기형 수광부가 부착된 도광판의 성능을 검사하기 위하여 도광판에 반사판 패턴작업을 수행한 후, 평판형 도광판과 쐐기형 도광판의 발광성능을 비교하여 쐐기형 도광판의 성능이 우수함을 확인하였다.
또한 자외선 수지액을 금형에 충진할 수 있는 노즐부도 개발하였다. 금형내의 자외선 수지액의 오염도를 최소화하기 위하여 금형내의 진공배출 후 아르 곤가스를 주입하는 방식을 사용하였다.
본 연구에서 다루는 도광판의 베이스판(Base Plate)은 평판형 도광판이며, 평판위에 쐐기형 수광 부를 형성하고자 한다. 기존 쐐기형 도광판의 쐐기부는 도광판과 일체형으로 제작되었기 때문에 대형 도광판의 제조가 어려웠으나, 본 연구에서는 Fig. 3과 같은 형태의 쐐기부를 베이스판에 생성, 부착하는 방식으로 설계하고, 이에 맞는 생산공정을 개발하였다.
또한, 금형과 베이스판 간의 좋은 밀착도와 밀폐도를 통한 대기와의 오염도를 최소화하기 위하여 듀얼방식의 실린더 고정방식을 고안하였다. 또한 자외선 수지액을 금형에 충진할 수 있는 노즐부도 개발하였다. 금형내의 자외선 수지액의 오염도를 최소화하기 위하여 금형내의 진공배출 후 아르 곤가스를 주입하는 방식을 사용하였다.
본 연구에서는 대형 LCD의 핵심구성요소인 도광 판의 박형화를 위하여, 쐐기형 도광판의 제작공정에 대한 연구를 진행하였으며, 이에 따라, 쐐기형 도광판 제조장비를 개발하였다. 또한 제조장비를 이용하여 도광판 시제품을 제작하고 이에 대한 발광성능을 평가하였다.
쐐기형 수광부를 제작하는 기존방식의 문제점을 해결하기 위하여 디스플레이 전체 크기의 금형이 아닌, 디스플레이 수광부 정도 크기의 금형을 제작 하였다. 또한, 금형과 베이스판 간의 좋은 밀착도와 밀폐도를 통한 대기와의 오염도를 최소화하기 위하여 듀얼방식의 실린더 고정방식을 고안하였다. 또한 자외선 수지액을 금형에 충진할 수 있는 노즐부도 개발하였다.
6의 2번 그림과 같이 상부 및 하부에 각각 11개의 실린더를 일정한 간격으로 배치하여 움직이게 하였다. 먼저 상측 실린더를 상승시켜 베이스판의 바깥쪽 모서리를 고정시키고, 다음으로 하측 실린더를 상승시켜 베이스판의 안쪽 모서리를 고정시켜 금형의 밀폐효과를 극대화하였다.
쐐기형 수광부를 제작하는 기존방식의 문제점을 해결하기 위하여 디스플레이 전체 크기의 금형이 아닌, 디스플레이 수광부 정도 크기의 금형을 제작 하였다. 또한, 금형과 베이스판 간의 좋은 밀착도와 밀폐도를 통한 대기와의 오염도를 최소화하기 위하여 듀얼방식의 실린더 고정방식을 고안하였다.
본 연구에서는 상기 연구의 문제점들을 극복하고 55인치 이상의 대형 LCD에도 쐐기형의 박형 도광 판의 적용이 가능하게 하기 위해, 디스플레이 전체 크기의 금형을 제조하는 대신 쐐기형 수광부 크기 정도의 금형을 만들어 사출 제조된 평판에 쐐기형 수광부를 생성, 부착하여 도광판을 제조하는 방법을 제안하였다. 이를 위하여 쐐기형 수광부를 생성, 부착하는 생산공정의 각 요소기술을 개발하고, 이를 수행하는 생산장비도 같이 개발하였으며, 마지막으로, 성능평가 실험을 통해 개발한 도광판의 성능을 검증하였다.
제작된 쐐기형 도광판의 발광성능을 평가하기 위해, 기존의 3mm의 평판형 도광판과 제작된 쐐기형 도광판에 대하여 동일한 조건에서 휘도를 측정하고 이를 비교하였다. 도광판의 휘도를 측정하기 위해서는, 도광판에 반사판 패턴작업을 해야 한다.
휘도의 측정은 광원이 설치된 암실에서 진행하였다. Fig.

대상 데이터

본 연구에서 제안한 쐐기형 수광부가 부착된 도광판의 시제품을 제작하기 위하여 넓이가 1220×696mm2 (55인치) 이고 두께가 3mm인 베이스판(평판형 도광판)을 준비하였다.
생산공정은 크게 자외선 수지액(UV Liquid Resin)을 주입하는 공정, 자외선 수지액을 경화 (Hardening)하는 공정, 금형을 베이스판에서 분리하여 쐐기형 수광부가 성형을 마무리하는 공정의 3가지로 나눌 수 있다. 여기서 사용된 자외선 수지액은 도광판의 굴절률 차이가 최소가 되는 배합액을 선정하였다.
12는 측정기와 도광판의 설치위치를 나타낸 그림이며, 도광판으로부터 500mm 상단에 설치된 측정기를 통해 측정지점의 휘도를 측정하였다. 측정지점은 도광판 전체면적을 가로 및 세로방향으로 각각 5등분하여, 총 25개 지점으로 정하였다.

성능/효과

두가지 형태의 도광판의 광도를 육안으로 관찰시, 쐐기형 도광판이 평판형 도광판보다 발광정도가 우수함을 확인할 수 있다. 이는 쐐기형 도광판의 수광부 두께가 늘어남으로 빛의 인입량이 늘어나 나타난 결과로 볼 수 있다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	디스플레이의 종류는 어떻게 나뉘는가?	디스플레이 장치는 시각적으로 영상 전달을 수행 하는 단순한 인터페이스로 인식되어 왔으나, IT산업이 급격히 발전해오면서 관련 산업분야의 필수기술로 자리매김 하고 있다. 이러한 디스플레이들은 사용하는 광원에 따라 수광형 디스플레이 소자인 LCD(Liquid Crystal Display)와 능동형 소자인 CRT(Cathode Ray Tube) 및 PDP(Plasma Display Panel)등으로 분류된다. 종래의 대표적인 기술인 CRT는 높은 해상도를 가지는 반면 경량화가 어려 우며, 높은 소비전력 등의 단점을 가지고 있다.
	BLU(Back Light Unit)를 구성하는 도광판의 특징은 무엇인가?	1과 같이 외부 광원의 빛을 LCD 전면에 고르게 분산시키는 역할을 하는 도광판(LGP : Light Guide Panel)은 BLU를 구성하는데 반드시 필요하다 [2] . 이러한 도광판은 측면에서 냉음극관이나 LED를 통해 나온 선 또는 점형태의 광원이 발산하는 빛을 반사판(Reflector Sheet)을 통해 전면방향으로 꺾어 LCD 방향으로의 면광원으로 변환시키어 광효율성을 높이는 LCD 내의 매우 중요한 요소이다 [3~7] .
	디스플레이 장치란 무엇인가?	디스플레이 장치는 시각적으로 영상 전달을 수행 하는 단순한 인터페이스로 인식되어 왔으나, IT산업이 급격히 발전해오면서 관련 산업분야의 필수기술로 자리매김 하고 있다. 이러한 디스플레이들은 사용하는 광원에 따라 수광형 디스플레이 소자인 LCD(Liquid Crystal Display)와 능동형 소자인 CRT(Cathode Ray Tube) 및 PDP(Plasma Display Panel)등으로 분류된다.

참고문헌 (9)

Park, S. H., Choi, E. S., Ahn, S. Y., Shin, Y. J., "Research Trends in Light Guide Plates for LED Backlight Units," Korean Journal of Optics and Photonics, Vol. 28, No. 6, pp. 314-326, 2017.
Lee, J. W., Park, M. K., Kim, J. H., "A Study of Brightness and Residual Stresses Depending on Thickness of LCD Light Guide Plate," Journal of the Korean Society for Precision Engineering, Vol. 25, No. 9, pp. 38-44, 2008.
Bae, C. H., Heo, K. C., Jhun, C. G., Rvu, B. J., Koo, K. W., "Design and fabrication of pattern structures of the light guide plate for enhanced brightness of backlight unit," The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers, Vol. 64, No. 2, pp. 310-314, 2015.

원문보기 상세보기
Gong, T., Choi, G. J., Kwon, J. H., Park, I. S., Lee, S., Woo, D., Gwag, J. S., "Optical Design of Light Guide Plate Material for Slim Liquid Crystal Display," Journal of the Korean institute of surface engineering, Vol. 47, No. 5, pp. 233-238, 2014.

원문보기 상세보기
Lee, J. H., Nahm, K. B., Ko, J. H., Kim, J. H., "Optimization of optical structure of lightguide panel for uniformity improvement of edge-lit backlight," Korean Journal of Optics and Photonics, Vol. 21, No. 2, pp. 61-68, 2010.

원문보기 상세보기
Lee, G. S., Jeong, J. H., Yoon, S. J., Choi, D. H., "An integrated design approach for Light Guide Panel (LGP) of Back Light Unit (BLU) to improve the Optical Performance of Liquid Crystal Display (LCD)," In Proceedings of the KSME Conference. The Korean Society of Mechanical Engineers, pp. 1048-1052, 2008.
Sah, J. Y., Park, J. R., "Analysis on Optical characteristics of LCD Backlight LGP," Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers, Vol. 28, No. 4, pp. 362-369, 2004.

원문보기 상세보기
Kwon D. H., Jang M. H., "Light Guide of Back Light Unit and its Manufacturing Method," Republic of Korea Patent No. 10-1051291.
Lee M. R., Park J. H., "Method for Manufacturing Wedge Type Light Guide Plate for Back Light and the LGP," Republic of Korea Patent No. 10-1685055.

저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증