[논문]LED적용 TFT-LCD 외관 백색 균일도 향상을 위한 광선 추적 시뮬레이션 연구

이상환; 이준신; 이승재

[국내논문] LED적용 TFT-LCD 외관 백색 균일도 향상을 위한 광선 추적 시뮬레이션 연구
The Study of White uniformity improvement in TFT LCD using LED 원문보기

이상환 (성균관대학교 정보통신공학부, 삼성전자) , 이준신 (성균관대학교 정보통신공학부, 삼성전자) , 이승재 (성균관대학교 정보통신공학부, 삼성전자)

TFT-LCD(Thin Film Transistor Liquid Crystal Display)는 표시장치로서 실용화된 후 많은 상품에 적용중이다. 그러나, LCD는 자체 발광능력이 없으므로 그후면에서 LCD 화면을 밝혀주는 BLU(Backlight Unit)를 필요로 한다. BLU는 내부 광원으로 밝기가 균일한 평면광을 만들어 LCD 화면을 균일하게 면조사하는 역할을 한다. LCD가 적용되는 분야중 Note PC에는 광원으로 CCFL(Cold Cathode Fluorescent Lamp)가 적용되어 왔지만, 최근 고휘도, 박형화, 저소비 전력을 달성하기 위해 CCFL로는 한계가 있어 LED(Light Emitting Diode)를 적용한 BLU를 제작하기 위한 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 점광원인 LED 적용한 LED에 있어서 요구되는 휘도 균일성을 향상시키기 위해서는 LED광원이 적용된 BLU의 외관 품질 향상을 위한 도광판 입광부 구조 최적화를 광추적 Simulation을 통해 예측하고 향상시킬 수 있는 구조를 제안한다. Simulation결과, 외관품질 개선을 위해 도광판 입광면에 130도의 Serration과 휘도를 향상하기 위해 도광판 밑면에 렌즈 형상의 바 구조를 도출해 적용한 결과 외관품질향상과 휘도향상을 얻었다.

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문제 정의

이러한 외관 품질을 개선함과 동시에 휘도를향상시키기 위하여 기존에는 BLU의 특성상 도광판 패턴 설계, 도광판 제작, BLU 평가둥 일련의 trial and error 방식으로 검중하였기 때문에, 제품 개발 일정 지연 및 초기 개발 비용 중 가 둥 많은 문제점을 가지고 있었다. 따라서 이러한 문제점을 사전에 검증하여 제품 개발 일정 단축, 개발비용 감축, 조기품질 확보 둥의 목표를 가지고 물리광학적 이론에 근거하여 이동용 BLU의 광학 시뮬레이션을 통하여 사전에 개선 및 검증하고자하였다.

제안 방법

본 연구에서는 새로운 분야인 LED적용 BUM 개발하기 위한 실험적 접근은 BLU의 노하우와경혐을 토대로 많은 시행착오를 거치게 되어 긴 개발 소요기간과 비용이 필요하다. 이와 같은 불필요한 개발자원 낭비롤 막기 위하여 LED 적용 BLU를모델링해서 광 추적 Simulator!롤 통해 평면광의 휘도분포와 시야각 및 위치별 밝기를 예측하여 White Uniformity 향상 방안을 도출한다.

이론/모형

고휘도 BLU의 요구에 대응하기 위해 Prism LGP와 역프리즘 시트가 적용되었으며, 고훠도 원리는 그림 7)의 손실광을 제거해 고효율을 달성하였다.

성능/효과

또한. 66도일 때의 intencity를 측정한 결과, 13 %가 향상됨을 알 수 있다.
한다. 이와 같이 검토 결과를 토대로 가장 좋은 효과를 얻을 수 있는 구조로는도광판 입광부의 형상을 이용하는 것이고, 이 형상 중에서도 빛의 입광 효율이 가장 적게 감소하면서도 광확산성이 우수한 구조로서는 프리즘 형상을 이용하는 것이다 ' 따라서 최적의 구조 인 프리즘형상을 이용한 광학 시뮬레이션 결과, 130도 Serration을 처리해 외관 품질의 개선됨을 확인하고, 도광판 밑면에 렌즈 형태의 Bar를 추가함으로써 휘도상숭을 예측하여, 실제 제품에 적용한 결과 Note PC에서 요구되는 외관 품질과 휘도를 달성할수 있었다.

후속연구

특히 고휘도, 박형화, 저소비 전력이 필요한 Note-PC용 BLU의 경우, 기존 CCFL에서 LED를 적용한 BLU를 개발하기 위한 많은 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 새로운 분야인 LED적용 BUM 개발하기 위한 실험적 접근은 BLU의 노하우와경혐을 토대로 많은 시행착오를 거치게 되어 긴 개발 소요기간과 비용이 필요하다. 이와 같은 불필요한 개발자원 낭비롤 막기 위하여 LED 적용 BLU를모델링해서 광 추적 Simulator!롤 통해 평면광의 휘도분포와 시야각 및 위치별 밝기를 예측하여 White Uniformity 향상 방안을 도출한다.

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