보고서 정보
주관연구기관 |
(주)레이젠 |
연구책임자 |
정훈희
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보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 |
한국어
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발행년월 | 2012-11 |
과제시작연도 |
2011 |
주관부처 |
지식경제부 Ministry of Knowledge Economy |
등록번호 |
TRKO201700001149 |
과제고유번호 |
1415115504 |
사업명 |
부품소재산업경쟁력향상 |
DB 구축일자 |
2017-09-20
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키워드 |
도광판.기저도광판.압출롤.LED.Backlight Unit.
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초록
▼
1. 개발목표
◎LED-BLU용 LGP : Size 40inch급 이상, 휘도 균일도: 78%, 휘도 상승율: 5%, 시야각(1/3치각): 수평 120˚/수직 80˚
◎고휘도 미세광학 PTN 가공: Roll 가공 균일도: 96%, Master 가공 균일도: 96%, Stamper 전주 복제율:95%, 기저도광판 Pattern
전사율:50%, LGP 성형 전사율: 35%
(1) 1차년도: 기능성 Pattern 광학설계/Fine Lenticular In-Line 압출 성형 System 개발.
◦LED-BLU용
1. 개발목표
◎LED-BLU용 LGP : Size 40inch급 이상, 휘도 균일도: 78%, 휘도 상승율: 5%, 시야각(1/3치각): 수평 120˚/수직 80˚
◎고휘도 미세광학 PTN 가공: Roll 가공 균일도: 96%, Master 가공 균일도: 96%, Stamper 전주 복제율:95%, 기저도광판 Pattern
전사율:50%, LGP 성형 전사율: 35%
(1) 1차년도: 기능성 Pattern 광학설계/Fine Lenticular In-Line 압출 성형 System 개발.
◦LED-BLU용 LGP: Size 32inch급, 휘도 균일도 70%, 휘도 상승률 3%,
◦고휘도 미세광학 PTN가공: Roll가공 균일도 90%, Master가공 균일도 90%, Stamper 전주 복제율 90%, LGP 성형 전사율 25%
◦기저도광판(Substrate LGP): 전사율 30%, Pitch 120㎛, 전사균일도 70%
(2) 2차년도: Fine Lenticular + 고휘도 +고기능성 Hybrid Pattern LGP 개발
◦LED-BLU용 LGP: Size 40inch이상, 휘도 균일도 78%, 휘도 상승률 5%, 시야각(1/3치각): 수평 120˚/수직 80˚
◦고휘도 미세광학 PTN가공: Roll가공 균일도 96%, Master가공 균일도 96%, Stamper 전주 복제율 95%, LGP 전사율 35%
◦기저도광판(Substrate LGP): 전사율 50%, Pitch 100㎛ ≧, 전사균일도 80%
2. 개발내용 및 결과
(1) 1차년도
◦Scanning 및 고휘도 Pattern 최적화 광학 설계/해석 개발
- 168Type의 상측 광학 Pattern 구조 형상 별 R-Prism 최적화 해석/설계를 연구 수행한 결과 1차년도의 정량적 목표(휘도 상승률 3%) 대비 이론 해석상 4%의 휘도상승 해석 결과 도출함과 3개의 최적화 광학 Pattern (①Pitch: 90㎛, Height:31.18㎛, Angle:60˚ ②Pitch: 80㎛, Height:28㎛, Angle:90˚,(성형전사율 70%일 때) Pitch: 70㎛, Height:30㎛, Angle:70˚) 선정함. 이 Pattern 중①,② 실장기술에 적용하여 연구수행한 결과 Normal(무인쇄 도광판) 대비 2%의 휘도상승 결과를 얻음.
- 37inch급 하측 적용 고휘도 Hybrid Pattern 광해석 설계를 3차 진행하여 고휘도 Angle 50˚와 최적화 함수를 유도하여 기존 도광판(인쇄/Laser직가공) 대비 27% 휘도 상승의 이론적 해석 결과를 도출함.
- 26inch급 Laser Pattern HTPM 적용 Test 결과 17Point 휘도 균일도 72%를 구현하였으나 인쇄품 대비 6%휘도 저하 발생됨.
- 23inch급 Scanning 최적화 광학설계 대역(R60㎛~R190㎛)중 상측 Pattern 구조
Lenticular R100, Height:100㎛, Pitch:200.5㎛일 때 광직진성과 광폭 특성이 최적화되는 결과를 도출함.
- 15.6inch급 하측 적용 고휘도 Hybrid Pattern 광해석 설계 4차 진행하여 최적화된 실장 적용 광학 설계 함수 확보.
- 12inch급 상측 Prism V-cut Pattern을 적용한 도광판 개발 결과물을 고객사 단품 부품 인정시험 의뢰하여 승인 받음.
◦Fine Lenticular In-Line Pattern 압출 성형 System 개발
- Pre-Heating의 예열 세라믹 히터 + Controll System 설계 및 제작 완료
- Pattern 성형장치의 다분력 Load cell/유압 실린더/유압accumulator/유압control/오일 온조기 설계 및 System 구축 완료
- Cooling 장치 설계 및 제작 완료.
◦Fine Lenticular Pattern 성형전사 Roll 개발
- Heating & Cooling Guide Roll 설계 및 제작완료
- Heating & Cooling Device 및 풍량 demper 제어 실험 검증 완료.
- 상단 부형롤,하단롤 설계 및 제작 완료.
- 최적화 Pattern 2Type 적용 Roll 가공 완료 및 시작품 Test 완료
- 인라인 압출 패턴 성형 장치 특허 등록.
◦Stamper 가공 및 전주 복제 제작 기술 개발
- Master Pattern core (550X550X20mm)제작 및 Prism V-cut Pattern 가공 완료.
가공균일도(9point): 93%
- Master (550X550x20) 전주 복제 시작품 제작 및 Roll Stamper 적용 도광판 제작.
Stamper 복제율: 92%
- Hybrid Pattern Stamper 제작 공정 개발 및 시작품 제작.
◦32inch급 Heat Trans-Cryptic Pattern M/C 개발
- HTPM 실험장비 상세 SPEC. 확정
- 두께 보정장치, Pre-heating, Annealing System 설계 및 제작
- 12~26inch급 전주복제 Stamper 적용 실험 및 시제품 제작.
(2) 2차년도
◦Fine Lenti. 고휘도 Pattern 개발
- 98Type의 상측 광학 Fine Lenti Pattern 구조 형상 최적화 해석/설계를 연구 수행한 결과 정량적 최종 목표(휘도 상승률 5%, 균일도:78%, 시야각: 수평:120/수직:80) 대비 이론 해석상 8%의 휘도상승 해석 결과 도출함과 98Type Pattern 중 최적화 광학 Pattern Pitch: 70㎛,Height:10㎛ 선정함. 이 Pattern을 실장기술에 적용하여 연구 수행한 결과 Normal 도광판 대비 5%의 휘도 상승, 균일도 81%,시야각 수평/수직 170 으로 목표 달성함. (수요기업인 LGD 시료의뢰 분석결과)
- 40inch Samsung Model 적용 개발 (수요기업과 Biz협의 진행중)
- 42inch LG Display Model 적용 개발 (수요기업과 Biz 협의 진행중)
- 일본 샤프사 40inch Fine Lenti 3T 적용 개발
- LG이노텍과 32inch Fine Lenti 2T 적용 BLU 개발, Laser 직가공 PTN 적용시 휘도
17% 상승됨(수요 기업과 Biz 협의 진행중)
- 21.5inch급 Fine Lenti 인쇄Pattern 적용 Test 결과 양산품 대비 3% 휘도 상승.
◦Hybrid Pattern 적용 고기능성 양면 Pattern 도광판 개발
- 42inch Hybrid Pattern 적용 HTPM 3T LGP 개발.
- Hybrid Pattern 구조에 의한 Angle별 휘도 변화 최적화 해석 완료.
- 상, 하측 Pattern 구조 조합에 의한 최적화 PTN 해석 및 선정 완료.
◦Fine Lenti. In-Line 공정 기술 개발
- Pattern Roll의 온도 조건, 가압능력에 따른 성형 조건 확보
- LGP 휨과 이형 방지를 위한 GR 추가장착을 통해 공정 최적화함.
- 최적화 Pattern (2T/3T用) 가공 완료 및 Test 완료
- 양산 공정 조건 수립(환경온도/가압력/Roll 온도 등)
- Fine Pitch(70㎛, 80㎛), 전사율 62%, 전사 균일도 98% 최종 정량적 목표 달성.
◦40inch급 Heat Trans-Cryptic Pattern M/C 공정 및 Patterning 개발
- 최적 진공 Table 최적화(32inch~52inch급 대응 가능)
- 압력에 의한 LGP 휨 및 Wave 발생 해결 조건 확보
- 원점 위치 틀어짐 현상 개선완료
◦Heat Trans-Cryptic Pattern 전사에 의한 공정 기술 개발
- 전사율 개선을 위한 최적 가공 조건 설정 완료
(온도 160℃ 이상/압력 10Ton 이상/가공속도 3000mm/s)
- 압출판 두께에 따른 상, 하측 Roller Gap 최적 조건 설정
- 42inch(3T) Roll Stamping LGP휨 0.09mm, 두께변화 0.02mm 확보.
◦Hybrid Pattern PR Master/Stamper 가공 및 복제 개발
- 42inch Master Micro Laser Pattern Size:1442x816 제작하여 정량적 목표인 Master가공 균일도 96%를 달성함.
- 40inch Master Micro Laser Pattern Size:1442x816 제작 완료
- 42inch Hybrid Pattern Master Size: 1442x818 제작 완료.
- 전주복제 Pattern Size: 730x470x0.3 복제완료 및 두께 편차 30㎛을 달성하였으며 정량적 목표(95%) Stamper 복제율이 시험결과 99%로 목표 달성함.
- 가로전장: 1600mm, ∅420의 Lenti Pattern Roll 가공 결과 가공 균일도 99%로 최종 정량적 목표 달성함.
3. 기대효과/적용분야
◦현재 3D LED TV용으로 적용되는 압출 도광판의 휘도 향상과 더불어 광시야각을 확보하기 위하여 Pattern 전사율이 낮은 기존의 Roll부형 보다 In-Line형 Pattern 성형공정을 부가하고 Pattern 성형 Roll에 100㎛이하의 Fine Pitch Pattern을 부여하여 고전사율을 확보한 Fine Lenticular Pattern을 압출 성형함.
◦BLU의 광 균일 특성을 맞추기 위한 비균일 고휘도 및 기능성 Pattern을 설계 개발하여 Master Stamper에 미세 가공 기술을 적용하고 대량 양산을 위한 Stamper를 전주 복제함.
◦대량 생산되는 LGP와 BLU를 효과적으로 사업화하고자 고객사와 필요사양 및 부품 신뢰성 평가 내용을 사전 협의하고 Co-Working하여 연구개발과 동시에 사업화가 이루어 질 수 있도록 함.
4. 기술적 성과
◦종래의 Normal Lenti 압출 도광판의 구현 Pattern은 Pitch 300㎛,Height:65㎛의 한계성 있었으나 본 과제 수행으로 Fine Lenti Pattern Min. Pitch 40㎛, Min. Height: 10㎛의 광학 설계 자유도와 광학적 고 휘도 상승을 구현 할 수 있으며 대량생산이 가능한 In-Line Pattern 생산 System이 구축됨.
◦또한 LED TV시장에서 요구되어지는 Slim화에 있어 기존 3mm에서 2mm로 줄이면서 미세 Pitch 및 휘도까지 높인 박판 압출 도광판을 개발함.
◦해외특허: 2건(중국, 대만), 국내특허등록: 1건, 국내특허 출원중: 8건.
5. 경제적 성과
◦일본 샤프사 Fine Lenti 3mm 시생산 2회로 4090만원의 매출 발생됨.
◦수요기업인 삼성 SDC 2mm Fine Lenti 시생산으로 1200만원의 매출 발생됨.
◦본 과제의 축적된 기술을 바탕으로 Roll Stamping(HTPM) PTN을 12,13 inch에 적용 수요기업인 LG Display에 부품인정 시험에 승인 및 시제품 납품으로 2011년 11월1일~2012년 10/31까지 36억의 매출이 발생됨.
(출처 : 부품소재기술개발사업 최종보고서 초록)
목차 Contents
- 표지 ... 1최 종 보 고 서 제 출 서 ... 2제 출 문 ... 3부품소재기술개발사업 최종보고서 초록 ... 4시험 성적서 내역 ... 8목차 ... 16제1장 서론 ... 18 제1절 기술개발대상 부품·소재 ... 18 1. 부품·소재의 형상 및 명칭 ... 18 2. 부품·소재의 기능 ... 19 3. 부품·소재의 핵심기술 및 요소기술 ... 19 4. 국내·외 제품·기술 및 시장 현황 ... 20 제2절 기술개발 목표 ... 30 제3절 기술개발 내용 ... 33제2장 본론 ... 40 제1절 기술개발의 목표 및 내용 ... 40 1. 기술개발의 목표 달성여부 ... 40 2. 기술개발의 내용 수행실적 ... 42 3. 기술적 해결방법 수행실적 ... 200 4. 기술개발의 내용에 대한 보호대책 수행실적 ... 203 5. 수요기업과의 협력방안 수행실적 ... 203 6. 정량적 목표에 대한 공인시험기관의 공인시험 결과 ... 206 7. 산업재산권 출원·등록 및 논문 게재·발표 ... 245 제2절 수행주체별 담당내용 및 협력 ... 258 1. 수행주체별 담당내용 수행실적 ... 258 2. 수행주체별 협력 수행실적 ... 262 3. 수행주체별 인력 및 연구기자재·시설의 투입 실적 ... 264 제3절 기술개발 추진일정 준수여부 ... 268제3장 결론 ... 270첨부 ... 275부록 ... 276끝페이지 ... 310
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