LCD BLU의 화이트 밸런스 특성 개선
Improvement of White Balance Characteristics in LCD BLU
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초록
LCD에 광원을 제공하는 전통적인 후면조명장치(BLU: Back-light Unit)는 수십 마이크로(㎛) 크기의 산란 패턴을 도광판에 인 쇄하고 여러 광학 필름을 조합하여 LCD에 수직한 빛을 제공한다. 본 연구는 길이가 마이크로 미만으로 미세한 회절 패턴이 각 인된 도광판을 이용하여 수직으로 빛을 출사시켜 전통적인 BLU 방식에서 사용하는 여러 광학 필름을 대체하는 가능성에 대하 여 검토하였던 선행 연구에 대한 후속 작업이다. 전통적인 BLU와 비교하여 회절 방식으로 빛을 추출하는 도광판이 새로운 방 식의 BLU가 될 수 있음에도 불구하고 회절에 따른 색 분산이 발생하여 화이트 밸런스 성능을 달성하지 못한 선행 연구에서 미 결 문제로 남아 있던 색 분산 특성에 대해 다중 주기 격자를 혼합 사용하는 방식을 제안하여 색 분산의 근본적인 문제를 해결할 수 있음을 확인하였다. 대표적인 세가지 파장이 수직 출사가 되는 격자 주기 Λ를 각각 480 nm, 420 nm, 360 nm로 설계하였고 시 제품 제작과 측정 및 실장 평가를 통해 설계된 다중 주기 회절 격자가 제대로 작동하는 것을 확인하였다. 통상적인 기계 가공의 수준을 벗어나는 서브 마이크로 주기의 사인파 형상인 회절 격자를 구현하기 위해 간섭계를 사용한 제작 방법과 복제 방법을 제시하여 산업적으로 원가 경쟁력을 갖도록 하였다.
Abstract
The traditional backlight unit that provides a light source to the LCD prints a scattering pattern of several tens of microns in size on LGP (light guide plate) and combines several optical films to provide vertical light to the LCD. This study is a follow-up work to a previous study that examined the possibility of replacing several optical films used in the traditional BLU method by verti cally emitting light using a light guide plate with a fine diffraction pattern imprinted less than a micron in length. Compared to the traditional BLU, the light guide plate that extracts light using the diffraction method can be a new type of BLU, but in the previous study that failed to achieve white balance performance due to chromatic dispersion caused by diffraction, the chromatic dispersion characteristic remained an unresolved problem. In this study, a method of using a mixed multi-period grating was proposed to solve the fundamental problem of chromatic dispersion. The grating period Λ at which three representative wavelengths are vertically emitted was designed to be 480 nm, 420 nm, and 360 nm, respectively, and the designed multi-period diffraction grating was con f irmed to operate properly through prototype production, measurement, and field evaluation. To implement a diffraction grating with a sinusoidal shape in a sub-micro cycle beyond the level of conventional mechanical processing, a manufacturing method using an interferometer and a replication method are presented to make it industrially cost-competitive.