일반기술

나노 광학부품 설계 및 제조기술

<기술의 개요>Back Light Unit(BLU)는 액정표시장치의 표시성능, 구조, 소비전력 등에 직접적인 영향을 미치며, LCD 패널의 상품가치를 결정하는 주요 구성 요소이다. 이에 따라 LCD를 겨냥한 대형 BLU의 시장 경쟁이 치열해지면서 차세대 광원과 관련 부품기술 등에 대한 관심이 높아지고 있다. 최근 BLU는 단순히 빛을 공급해 주는 기능을 넘어서 LCD의 화질을 더욱 향상시키는 핵심부품으로 진화하고 있는 중이다. 향후 BLU 기술은 고휘도, 박형화, 저전력 중심으로 개발이 전개되고 있으며 또한, 보다 자연색에 가깝도록 색상의 표현이 가능한 대체 광원으로써 새로운 형광램프의 개발, 발광 다이오드(LED)를 광원으로 이용한 백라이트가 등장하고 있는 추세이다. 이러한 상황에서 본 연구기관의 보유 기술인 LED BLU의 설계 기술 노하우를 적용함으로 실제 광학 부품의 디자인 및 구조 개선 단계를 해석을 통하여 확인함으로써 LED BLU를 보다 효율적으로 완성시킬 수 있었다. 또한 실제 LED BLU용 광학부품의 설계 및 제작에 앞서 color mixing에 관한 기본적인 지식을 습득함으로 LED를 이용하여 BLU용 White Color를 구현하는 최적의 알고리즘을 완성시키게 되었다. <기대효과>LCD TV BLU에 적합한 LED 광학 모듈의 개발을 큰 목표로 하여 과제의 주요 Point인 휘도 균일도와 색 균일도를 위한 시스템의 최적화 기술 개발을 위하여 본 기술이전에서는 크게 2단계로 구분지어 진행하였다. 우선 상용되고 있는 LED 제품을 이용하여 측정 테스트를 통하여 led특성에 따른 개별 cluster의 사양을 최적화함으로 BLU 설계의 초기 기준을 세웠으며, 그 기준에 맞추어 BLU 두께의 최소화와 휘도 및 색균일도를 높일 수 있는 광학계 및 구조 설계를 병행하도록 하였다. 직하형 BLU에 적합한 LED 지향특성은 각 cluster가 확보해야 하는 영역내에서 중심 부위의 광 집중을 막는 방법으로 광학계 및 구조 형상을 만들어야 하며, 이에 따라 LED 지향각은 BLU 두께에 맞추어 가변적으로 결정 되게 된다. 본 과제를 수행하면서 목표치의 광특성을 만족 시키기 위하여 여러 가지 광학적 이론을 기반으로 소재 기술, 가공기술, 공정 기술 및 부착 기술 등을 고려하여 진행하였으며, 그 과정을 통하여 실제 제품 개발을 실행하면서 BLU 설계 전반적인 기술을 습득할 수 있었다. 개발된 최종적인 직하형 LED BLU는 결과적으로 LCD 패널과의 거리를 25mm 이내로 줄일 수 있으며 휘도와 색균일도는 85%이상 가능하게 할 수 있는 결과를 얻었다. 따라서 본 기술이전을 바탕으로 BLU 광원인 CCFL의 환경적인 부담을 친환경적인 LED 광원으로 대체하려는 움직임이 확산되고 있는 상황에서 대부분의 광학 모듈 부품을 외국에 의존하고 있는 실정을 타파할 수 있는 가능성을 높이는 계기가 될 것이다. 또한 국내 LCD 제조사의 부품 수급 및 가격적인 부담을 덜어 주어 LCD 제조사가 LED를 채용한 제품을 LCD 시장에 안정적으로 진입시키는데 기여 할 수 있을 것이다. 따라서, 국내 LCD가 경쟁력을 확보함으로써 산업 성장에 커다란 기여가 될 것으로 예상된다.