| 1. Backlight 의 구조 |
| 2. 도광판 제조 방식 |
| 3. 도광판과 Lamp와의 관계 |
| 4. 광손실 요인 |
| 5. V-Cutting의 Pattern 기술의 기초 |
| 6. Printless LGP |
| 7. Prismless LGP |
| 8. STAMPER 제작 FLOW |
| 9. 관련용어 |
|
 |
|
|
|
| |
 |
| |
| 1) 광원 |
| ▶ LED(Light Emitting Diode) |
 |
LED로 잘 알려진 발광다이오드는 전기를 통해주면 전자가 에너지 레벨이 높은 곳에서 낮은 곳으로 이동하면서 특정한 파장의 빛을 내는 화합물 반도체에 의해 만들어진 기본 소자이다. | |
|
적색 및 녹색 발광다이오드는 수십년 전에 개발되어 디스플레이 및 광원용 장치 등에 폭넓게 쓰이고 있었으나, 청색(blue)과 순녹색(pure green)의 빛을 내는 LED의 개발이 어려워 오랫동안 총천연색을 구현하지 못하였다. 하지만, 1990년대에 이르러 일본 S.Nakamura가 이끄는 Nichia Chemical의 연구팀을 필두로 HP, Cree, Toyota Gosei 등 세계 최고의 기술을 가진 몇몇 반도체 회사에 의해 질화갈륨을 이용한 청색 발광다이오드가 개발되었고, 이에 총천연색의 구현을 갈망하던 램프 및 디스플레이 장치 산업과 짧고 안정된 파장을 요구하는 광 메모리 장치 등 여러 LED 응용 사업분야로부터 청색 및 순녹색 LED의 수요는 폭발적으로 증가하게 되었다.
이러한 청색 LED의 생산 역시 고난도의 기술과 고가의 장비가 필요한 분야로서 양산을 하는 데에는 막대한 비용과 시간이 걸리며, 기하급수적으로 늘어나는 시장의 수요를 공급이 감당치 못하고 있는 형편이다.
또한 청색 LED에 Phosphor를 코팅하여 백색광을 구현하는 White LED 역시 고부가가치 상품으로 소형기기의 광원 및 전구를 대체할 차기 조명시장의 주역으로 떠오르며 시장의 수요는 폭발적으로 늘어날 전망이다.
| |
| ▶ CCFL(Cold Cathode Fluorescent Lamp) |
| 가. 구조 및 동작원리 |
Lamp 사이에 전계 인가 → 1차 전자 방출 → Gas(Ne,Ar)충돌 → 2차 전자 방출
→ 수은과 충돌 → 자외선 방출 → 형광체를 통해 가시광선 방출 |
 |
| | |
| 나. 이중관 램프 구조 |
| ㆍ저전류 저온특성이 우수 |
 |
| | | |
| ▶ EEFL(External Electrode Fluorescent Lamp) |
EEFL이란 CCFL과 달리 외부전극을 사용한 LAMP이다.
EEFL은 병렬구동 가능으로 직하형 BLU의 많은 인버터를 하나로 줄일 수 있어 원가절감이 가능하다.
또한 납땜이 필요없고 간단히 램프를 조립할 수 있다. 또한 램프 전극이 외부에 있기 때문에 LAMP 제조 공정이 간단해 진다.
EEFL은 고휘도가 필요한 TV용 직하형 BLU에 사용된다.
외부전극의 역할
- LAMP내의 OVER-CURRENT방지
- 병렬 구동 가능
- CURRENT UNBALANCE 문제 해결 |
 | |
| | |
| 2) Lamp Reflector (CCFL Reflector) |
LGP의 한 쪽 SIDE면에 위치하는 CCFL을 감싸고 있어 흩어지는 빛을 도광판 입사면으로 모아주어 Lamp의 효율을 극대화 시킨다.
LED의 경우 점광원으로 별도의 광원용 Reflector를 사용하지 않는다 |
| | |
| 3) Mold Frame |
| BLU의 기본 형상을 유지시켜주는 부품으로 재질은 주로 Poly Cabonate (White)를 사용한다. |
| | |
| 4) Reflector Sheet |
| 광원에서 발광된 빛을 반사하여 광 효율을 향상시켜주는 역할을 함 |
 | |
| |
| 5) LGP(Light Guide Panel) |
광원에서 발광된 빛을 유도하는 역할을 함. 선광원인 CCFL이나 점광원인 LED를 면광원으로 바꿔주는 BLU의 핵심 부품
가. 재료 |
투명아크릴수지인 PMMA(polymethylmethacrylate) : 가장 많이 사용
▶ 기계적 강도가 높아 깨어지거나 변형되지 않음
▶ 가볍고 내화학성이 강함
▶ 투명하여 가시광선 투과율이 높음 | |
| |
| 나. 도광판용 PMMA 일반적 특성 |
| 구분 |
특성
|
도광판용
|
비고 |
색조
|
투명, 반투명
|
투명
|
제조방법 및 원료에 영향을 받음 |
비중
|
1.19
|
1.19
|
- |
굴절률
|
1.49~1.62
|
1.49
|
굴절율의 크기는 입사된 광의 내부반사율과 관계 |
광학적에너지갭
|
3.8~4.4 eV
|
3.8
|
|
광투과율
|
88~93(0.1 inch,
350~850㎚)
|
93
|
380㎚이하에서 불순물에 의한 광흡수대 발생 | |
| | |
| 6) Diffuser Sheet |
| LGP위에 위치하여 LGP표면으로 나오는 빛을 산란시켜 광 휘도를 균일화하는 역할을 함 |
| | |
| 7) Prism Sheet |
| PRISM의 산방향이 가로, 세로로 된 것으로 Diffuser Sheet로부터 확산된 빛을 굴절, 집광 하여 휘도를 향상시키는 역할을 함 |
| | | |
|
|
|
|
|
| |
| 1) Screen Printing 방식 |
|
|
| |
| 2) V- Cut 방식 |
|
|
| |
| 3) Printless 방식 |
|
|
|
|
|
|
|
| 예) PMMA : 5.0t , Lamp 관경 : 2.6 , L1=2.0mm |
 |
| |
 : Surface Mirrior 효과에 의한 휘선 영역 = 12.5mm 휘선 |
또한, L2로부터  의 거리까지는 상대적으로 낮은 영역 나타남. |
| 일반적으로 Lamp 와 아크릴 사이의 거리는 0.8∼0.5mm 가 가장 효율 높음 |
| 도광판의 두께는 Lamp의 1.5 배가 가장 효율이 좋음. |
| | |
|
|
|
|
|
| |
 |
| |
P0 : CCFT로부터 나오는 전체 출력광
P1 : CCFT로부터 LGP로 직접 입사되는 광
P2 : LAMP HOLDER(Reflector)에 의해 반사되어 LGP로 입사되는 광
P3 : LAMP HOLDER(Reflector)속으로 흡수되는 광
P4 : LAMP HOLDER(Reflector)에 의해 반사되어 CCFT에 의해 소실되는 광
P5 : CCFT로부터 나온 빛의 전체 출력 중 LGP로 입사되지 않는 광
Pout : B/L 표면으로부터 나오는 전체 출력광
P0 = P1 + P2 + P3 + P4 +P5
LGP로 입사되는 전체 광 : Pin = P1 + P2
전체 광효율 = Pout / P0 100 (%)
|
| | |
|
|
|
|
|
| Brightness Characteristics of Taper Type Light Guide Panel |
 |
PV-Cutting은 아크릴(PMMA)판에 "V"자 홈을 내어 광을 수직으로 올려주는 역할을 한다.
구현은 다이야몬드 칼날을 이용, 물리적 힘을 가해서 패턴을 형성한다. |
| | |
|
|
|
|
|
BLU는 LGP에 Dot형상의 패턴을 형성하여 광효율을 높이는 방법을 사용한다.
Dot형상은 V-Cutting, 인쇄등의 방법으로 형성한다.
이 방법 이외에 사출 성형으로 제작하는 방법이 있는데 사출로 패턴을 제작한 LGP를
Printless LGP라고 한다.
Printless LGP 제작 방법 분류 ( 소형 BLU위주 )
ㆍSTAMPER : LGP 사출 금형에 패턴이 있는 금속판(STAMPER)을 부착하여 사출
ㆍETCHING : LGP 사출 금형의 한쪽면에 화학적 Etching 방법으로 패턴 형성
ㆍLASER 가공 : 사출 금형의 패턴을 Laser로 가공하여 패턴 형성 |
| | |
|
|
|
|
|
위 구조에서 보듯이 2장의 PRISM SHEET를 사용하는데 원가가 높고 조립시 불량으로 인해 PRISM SHEET를 제거하는 기술에 대한 연구가 진행되고 있다.
PRISM SHEET를 제거하고 LGP 상측 또는 하측에 PRISM 대응 패턴을 형성하여 광효율을 높이고 있다. |
| | |
|
|
|
|
|
원하는 광분포를 얻기 위해 도광판에 DOT 패턴을 가공한다
이때 사용하는 방법으로 소형 BLU용 도광판 제작은 사출 성형 방법이 있다
사출할때 도트 패턴이 가공된 금형 또는 금속판을 이용한다
사출시 사용하는 금속판을 STAMPER라 한다
스템퍼 제작 FLOW |
| | |
|
|
|
|
|
BLU
: BACKLIGHT UNIT
도광판(=LGP:LIGHT GUIDE PANEL)
소형BLU
: 소형 BACKLIGHT UNIT으로 PDA, 핸드폰을 주 TARGET으로 한 BLU이다.
광원은 고휘도 WHITE LED를 사용한다
CNS
: CAR NAVIGATION SYSTEM ( 차량 항법 장치 )
V-CUTTING
: 패턴 형성의 한 방법으로 도광판에 "V"홈을 내어 SIDE에서 들어오는 빛의 방향을 수직으로 전환시킨다. 인쇄나 사출방식에 비해 광 효율이 높은 것이 특징이다
SHEETLESS LGP
: BACKLIGHT에서 확산(DIFFUSER) SHEET를 제거하고 도광판(LGP)에 확산기능을 넣은 LGP를 의미한다. 확산기능은 LGP의 상측에 확산 패턴을 형성시켜 구현한다.
PRISMLESS LGP
: BACKLIGHT에서 PRISM SHEET를 제거하고 도광판에 프리즘 기능을 넣은 LGP로 SHEETLESS LGP와 유사한 방법으로 구현한다. 프리즘 패턴은 확산 패턴과 달리 미세 패턴으로 금형가공 기술 및 사출 기술이 필요하다
LED BLU(=소형BLU)
: 소형 BLU에는 두께 및 크기의 제약으로 인해 광원으로 LED를 사용한다. LED를 광원으로 사용하기 때문에 LED BLU라고도 한다. | |
