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[국내논문] 다중 배열 니들 코팅을 이용한 LED 스크린용 Anti-Moiré 필터 제작
Fabrication of Anti-Moiré Filter Using Multi-Array Needle Coating for LED Screens 원문보기

반도체디스플레이기술학회지 = Journal of the semiconductor & display technology, v.20 no.1, 2021년, pp.77 - 82  

전경준 (한국기술교육대학교 전기.전자.통신공학부) ,  이진영 (한국기술교육대학교 창의융합공학협동과정) ,  박종운 (한국기술교육대학교 전기.전자.통신공학부)

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Using a multi-array needle module developed for coating of high-density cylindrical microlens array (C-MLA), we have fabricated an anti-Moiré filter for LED screens. The Moiré phenomenon appears due to the interference between the array pattern of image sensors in a camera and the non-emis...

주제어

AI 본문요약
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제안 방법

  • Tmax와 Tmin는 각각 최대 CML 두께와 최소 CML 두께를 의미하고 T average는 평균 CML 두께를 나타낸다. 40번째 CML 마다 샘플을 선택하여 총 10개의 샘플을 이용해 불균일도를 계산하였다. Table 1에서 보이듯, 기판 상부에 코팅된 C-MLA의 폭과 두께 불균일도는 각각 4.
  • 대면적 anti-Moiré 필터를 제작하기 위하여 다중 배열 니들 코팅 모듈을 개발하였으며 이를 이용하여 150mm × 150mm 크기의 그리드 구조를 갖는 anti- Moiré 필터를 성공적으로 제작하였다. Anti-Moiré 필터의 그리드 구조는 CML에 의해 주기적인 패턴이 형성되는 것을 방지해주고 CMLs의 밀도를 높여주어 광 확산 성능을향상시켰다. 제작된 anti-Moiré 필터를 LED 스크린에서 5cm의 거리를 두어 위치시켰을 때 Moiré 패턴이 완전히 제거되었으며 이는 주기적 패턴에 의해 나타나는 빛 간섭을 C-MLA의 광 확산 기능으로 억제하기 때문이다.
  • 배열 니들 코팅하였다. C-MLA은 구조상 빛을 한 방향으로만 퍼뜨리기 때문에 C-MLA에 의해 또 다른 Moiré 패턴이 발생할 수 있으며 이를 방지하기 위하여 grid-type C- MLA를 사용하였다. 또한 기판의 상∙하부에 형성되는 그리드 구조는 C-MLA의 밀도를 높여주어 광 확산 성능을 높이는 역할을 한다.
  • 기판과 니들 사이의 갭과 코팅 유량을 각각 20μm와 3μl/min로 고정한 뒤, C-MLA 간의 간격이 100µm가 되도록 다중 배열 니들 코팅 모듈을 회전시켰다. 이동 판을 코팅 방향(x축)으로 이동시켜 PMMA 용액을 준비된 유리 기판 위에 코팅해 C-MLA를 코팅하였다.
  • 1mm씩 이동시켜 코팅 하는 방식으로 총 418개의 CML로 구성된 C-MLA를 제작하였다. 기판을 뒤집고 90° 회전시킨 뒤 같은 방식으로 기판 상부에 코팅된 C-MLA와 수직 되게 기판 하부에 C- MLA를 코팅하여 Fig. 1(b)와 같은 grid-type C-MLA 기반 anti- Moiré 필터를 제작하였다. 렌즈의 종횡비(두께/폭)를 높이기 위하여 기판과 니들 사이의 형성되는 메니스커스 (meniscus)가 끊어지기 전까지 코팅 속도를 높여 (최대 코팅 속도) 좁은 폭의 C-MLA를 제작하였다.
  • 니들 코팅을 이용하여 C-MLA 기반 대면적 anti-Moiré 필터를 제작하였다. 대면적 anti-Moiré 필터를 제작하기 위하여 다중 배열 니들 코팅 모듈을 개발하였으며 이를 이용하여 150mm × 150mm 크기의 그리드 구조를 갖는 anti- Moiré 필터를 성공적으로 제작하였다.
  • 대면적 anti-Moiré 필터를 제작하기 위하여 C-MLA를 다중 배열 니들 코팅하였다. C-MLA은 구조상 빛을 한 방향으로만 퍼뜨리기 때문에 C-MLA에 의해 또 다른 Moiré 패턴이 발생할 수 있으며 이를 방지하기 위하여 grid-type C- MLA를 사용하였다.
  • anti-Moiré 필터를 제작하였다. 대면적 anti-Moiré 필터를 제작하기 위하여 다중 배열 니들 코팅 모듈(multi-array needle coating module)을 개발하였으며 투명 고분자 물질을 코팅하여 C-MLA를 코팅한 뒤 막 특성을 조사하였다. 마지막으로 LED 스크린에 제작된 anti-Moiré 필터를 적용하여 Moiré 패턴 억제 가능성을 조사하였다.
  • 제작하였다. 대면적 anti-Moiré 필터를 제작하기 위하여 다중 배열 니들 코팅 모듈을 개발하였으며 이를 이용하여 150mm × 150mm 크기의 그리드 구조를 갖는 anti- Moiré 필터를 성공적으로 제작하였다. Anti-Moiré 필터의 그리드 구조는 CML에 의해 주기적인 패턴이 형성되는 것을 방지해주고 CMLs의 밀도를 높여주어 광 확산 성능을향상시켰다.
  • 1(b)와 같은 grid-type C-MLA 기반 anti- Moiré 필터를 제작하였다. 렌즈의 종횡비(두께/폭)를 높이기 위하여 기판과 니들 사이의 형성되는 메니스커스 (meniscus)가 끊어지기 전까지 코팅 속도를 높여 (최대 코팅 속도) 좁은 폭의 C-MLA를 제작하였다. 제작된 anti- Moiré 필터는 hotplate에서 80℃로 30분간 건조하였다.
  • 대면적 anti-Moiré 필터를 제작하기 위하여 다중 배열 니들 코팅 모듈(multi-array needle coating module)을 개발하였으며 투명 고분자 물질을 코팅하여 C-MLA를 코팅한 뒤 막 특성을 조사하였다. 마지막으로 LED 스크린에 제작된 anti-Moiré 필터를 적용하여 Moiré 패턴 억제 가능성을 조사하였다.
  • 본 연구에서는 다중 배열 니들 코팅을 이용하여 원통형 마이크로렌즈 어레이(cylindrical microlens array, C-MLA) 기반 anti-Moiré 필터를 제작하였다. 대면적 anti-Moiré 필터를 제작하기 위하여 다중 배열 니들 코팅 모듈(multi-array needle coating module)을 개발하였으며 투명 고분자 물질을 코팅하여 C-MLA를 코팅한 뒤 막 특성을 조사하였다.
  • 6mm로 설정하면 C-MLA와 LED 픽셀 간 간섭이 생겨 Moiré 패턴이 발생할 수 있다. 이를 방지하기 위하여 CMLs의 중심 간 거리를 3.6mm의 약 1/10 크기인 350µm로설계하였고 CML의 폭이 250µm가 되도록 제작하였다. LED 스크린 중앙에는 ‘KO’라는 청색의 글자를 표시하였으며 그 외에 나머지 영역은 백색으로 표시하였다.
  • 제작된 anti-Moiré 필터의 Moiré 패턴 억제 효과를 측정하기 위하여 Fig. 4와 같이 anti-Moiré 필터를 LED 스크린 앞에 위치시킨 뒤 카메라를 이용해 화면을 촬영하였다. LED 스크린의 크기는 335mm × 335mm이고 LED 픽셀의 직경은 1.
  • 이동 판을 코팅 방향(x축)으로 이동시켜 PMMA 용액을 준비된 유리 기판 위에 코팅해 C-MLA를 코팅하였다. 코팅 후 다중 배열 니들 코팅 모듈을 수직 방향(y축)으로 7.1mm씩 이동시켜 코팅 하는 방식으로 총 418개의 CML로 구성된 C-MLA를 제작하였다. 기판을 뒤집고 90° 회전시킨 뒤 같은 방식으로 기판 상부에 코팅된 C-MLA와 수직 되게 기판 하부에 C- MLA를 코팅하여 Fig.
  • 제작된 anti- Moiré 필터는 hotplate에서 80℃로 30분간 건조하였다. 코팅된 C-MLA의 광학이미지와 프로파일(폭 및 두께)을 광학현미경(BX 41M, Olympus)과 3D 레이저 현미경(VK-8700, KEYENCE)으로 각각 측정하였다.

대상 데이터

  • 4와 같이 anti-Moiré 필터를 LED 스크린 앞에 위치시킨 뒤 카메라를 이용해 화면을 촬영하였다. LED 스크린의 크기는 335mm × 335mm이고 LED 픽셀의 직경은 1.5mm이며 LED 픽셀 중심 간 거리(center-to-center)는 3.6mm 이다. CMLs의 중심 간 거리를 LED 픽셀의 중심 간 거리인 3.
  • 49의 굴절률과 높은 광 투과율을 갖는 90kg/mol의 분자량(molecular weight, Mw)의 poly(methyl methacrylate) (PMMA) (purchased in Sigma Aldrich)을 사용하였다. PMMA의 용매로는 휘발성이 낮은 dibasic esters (DBE) (끓는점 = 196℃, 증기압 = 0.2mmHg)와 휘발성이 높은 chlorobenzene (끓는점 = 132℃, 증기압 = 9mmHg)을 9:1의 비율로 혼합하여 사용하였다. 25 wt%의 PMMA를 혼합 용매에 넣고 마그네틱 스티어바를이용하여 80℃에서 12시간 동안 분산하였다.
  • 25 wt%의 PMMA를 혼합 용매에 넣고 마그네틱 스티어바를이용하여 80℃에서 12시간 동안 분산하였다. 기판으로는 0.7mm 두께의 유리를 소니케이터(sonicator)와 isopropyl alcohol (IPA)로 세척하여 사용하였다.
  • 1mm 이다. 마이크로렌즈 물질로는 1.49의 굴절률과 높은 광 투과율을 갖는 90kg/mol의 분자량(molecular weight, Mw)의 poly(methyl methacrylate) (PMMA) (purchased in Sigma Aldrich)을 사용하였다. PMMA의 용매로는 휘발성이 낮은 dibasic esters (DBE) (끓는점 = 196℃, 증기압 = 0.
  • 1(a)와 같은 다중 배열 니들 코팅 모듈 이 설치된 테이블 코터를 사용하였다. 코팅에 사용된 테이블 코터는 주입 시린지 펌프(infusion syringe pump), 이동 판(moving plate, 400mm × 500mm), 니들 이동 모듈(moving module, -150mm ~ +150mm), 다중 배열 니들 코팅 모듈, CCD 카메라로 구성되어있다. 다중 배열 니들 코팅 모듈은 용액을 분할하여 공급해주는 용액 분할 챔버와 니들을 동일한 높이에 일렬로 위치하게 해주는 정렬부로 구성 되어있다.
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참고문헌 (6)

  1. Lin, K., Liaom N., Zhao, D., Dong, S., and Li, Y., "Analysis of Moire minimization in color LED flat-panel display", Proc. SPIE, Vol. 9618, 96180K, 2015. 

  2. Shin, D., and Park, J. "Angular Dependence of Moire Fringes Induced by Metal Grids for Touch Screen Panels", J. Dips. Technol., Vol. 11, pp. 110-117, 2015. 

  3. Takaki, Y., Yokoyama, O., and Hamagishi, G., "Flat panel display with slanted pixel arrangement for 16-view display", Proc. SPIE, Vol. 7237, 723708, 2009. 

  4. Kong, L. et al., "Parameter design of a parallax barrier based on the color moire patterns in autostereoscopic display", Appl. Opt., Vol. 50, pp. 153-158, 2011. 

  5. Chen, C., Yeh, Y., and Shieh, H., "3-D Mobile Display Based on Moire-Free Dual Directional Backlight and Driving Scheme for Image Crosstalk Reduction", J. Dips. Technol., Vol. 4, pp. 92-96 2008. 

  6. Chen, E. et al., "Ultra-large moire-less autostereoscopic three-dimensional light-emitting-diode displays", Opt. Express, Vol. 27, pp. 10355-10369, 2019. 

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