LG Direct type BLU LED ûëÇ Lens Ò Ì À - Chemwide · 2015-01-16 · [ ¥ 3 | é¹ LensÍ...
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LG POLYMER JOURNAL | 2014 WINTER. 35 [email protected] Troubleshooting 01 Direct type BLU LED TV Lens LED Direct BLU : TV, MNT LED Edge BLU : TV, MNT, NPC, Tablet, M/P Optical Sheet Optical Sheet LED Diffusing LENS : PMMA Reflective LENS : PC Large size LGP : PMMA Small size LGP : PC Diffuser Plate LED & Lens Light Guide Plate
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LG POLYMER JOURNAL | 2014 WINTER. 35
●
EP E&E팀김희성 [email protected]
Troubleshooting.?
01 배경
과연TV 시장은어디까지성장할수있을까? 일부학자
들에따르면 TV 시장은이미포화상태임을통계적자료
를이용해대중을설득하곤한다. 또한, 휴대용 Display
장치가그자리를대신하거나혹은 Mobile Phone이우
리생활깊숙이들어와있기때문에, TV 시장의성장성은
그리밝지않다고한다. 하지만대화면, 고화질제품에대
한고객의 needs가존재하기에M/phone, Tablet이 TV
시장을대체하기엔한계가있다. 또한, 프리미엄TV 시장
에서는단순히큰화면이아니라마치실제현상을보는
것같은고화질TV 개발에박차를가하고있다.
이런고부가프리미엄 TV시장에서선명한화질의구현
은 LED 빛의고유성질을얼마나잘이용하느냐에달려
있다. LED 빛은직진성을가지기때문에넓은화면에골
고루 빛을 퍼지게 하기 위해서 LGP Panel(Film) 또는
Lens를사용한다.
2014년기준으로 LG전자는Edge형 LGP 단가상승및
BLU 제조원가 하락과 선명한 색상을 구현할 수 있는
LG전자직하형(Direct type BLU LED) TV에적용되는 Lens 불량이슈대응
[ 그림 1 | 직하형 Vs 엣지형 BLU 비교및 BLU LED Lens 구조 ]
LED Direct BLU : TV, MNT
LED Edge BLU : TV, MNT, NPC, Tablet, M/P
Optical Sheet
Optical Sheet
LED
Diffusing LENS : PMMAReflective LENS : PC
Large size LGP : PMMASmall size LGP : PC
Diffuser Plate
LED & Lens
Light Guide Plate
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Troubleshooting.?
LG POLYMER JOURNAL | 2014 WINTER. 36
Direct Type BLU LED Lens 생산및개발에주력하고
있다. 그림 1을살펴보면 Edge형과Direct형간의차이점
을한눈에파악할수있겠다.
그중에서도 TV BLU형 Lens는기존에일본의 E社에
서 독점적으로 PMMA를 이용해 전세계 시장을 지배해
왔다. 즉, Diffusion type의 Lens를구현하여제품생산
을해왔고, 이에대한도전으로 Direct Type의 PC Lens
의 개발이 진행되기 시작했다. 또한, PC의 경우(1.58)
PMMA 보다(1.49) 굴절율이 높기 때문에, Reflective
type의 BLU를구성하여아래반사판을이용해빛을통
과시켜화면을나타내게된다.
지금부터 소개할 내용은 당사 Transparent
Polycarbonate를 이용한 LG전자의 직하형(Direct
Type) BLU LED Lens 주력개발로서양산단계에서발
생한불량및백탁현상에대한당사의 Solution 제공사
례를소개하고자한다.
02 사례소계
TV BLU LED Lens에서가장중요한사항은바로광학
특성이다. 즉, 빛의투과율, 색균일도, 휘도(Brightness),
Lens Point별색편차이다. 따라서, Lens에어떠한이물
이 있어도 안되고 미세한 백탁(Whiteness) 현상이 일어
나도안된다.
당사PC1303EP-22 소재를사용중이던Lens 성형업체
에서, 갑자기 백탁 불량이 급격히 증가하여 불량율이
[ 표 1 | Diffusing Lens Vs Reflective Lens 특성 ]
Type Diffusing Lenses Reflective(Pola) Lenses Reflective Slim LensesEnplas LGE LGTT
Lens
Angle of
light
Spread147℃ 195℃ 190℃/170℃
Center Intensity < 5% < 2% < 1%
1. Apply a light diffusion 1. Apply a light reflection 1. Apply a light Reflection
2. Non Recess 2. Recess 2. Recess
Principle 3. PMMA 3. PC 3. PC
4. Size : Ф16, Weight : 0.6g 4. Size : Ф19, Weight : 0.9g 4. Size : Ф15, Weight : 0.65g
5. Affected by pattern 5. High affected by reflector 5. High affected by reflector
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LG전자직하형(Direct type BLU LED) TV에적용되는 Lens 불량이슈대응
30% 증가하였다는고객불만을접수하였다. 고객방문하
여현상을종합파악하고불량샘플분석을실시하였다.
우선, 백탁이어떠한성분인지밝혀내기위해 IR 분석을
진행하였다.
그러나, IR 스펙트럼상에서는백탁 Lens와정상 Lens
간 차이점을발견하기는 어려웠다. 그리고 당사 PC공장
에서첨가제투입량차이가있었는지도비교분석하였다.
상기분석결과값은공정편차내수준으로확인됐고, 해
당제품생산시특이사항이없는것으로판단됐다. 물론,
실제로첨가제함량별백탁여부도평가하였다. 그결과
투과율및 YI(Yellowness Index), Haze(%) 값에서유의
차가없었다.
하지만, 고객에게설득력있는근거자료를제시하여백
탁불량원인을밝혀내기엔추가분석및검토가필요하
였다. 이에따라, 내부첨가제물질이나어떤성분변화가
아닌외부이물질혼입에따라나타날수있는상황을염
두해두고추가평가를진행하였다.
우선, 일반 IR 스펙트럼및첨가제상에서차이가발생
하지않았기때문에내부백탁성분을분리하기위해백
탁불량이 난 시료를 대량 입수하여 Chloroform에 용해
후 상분리되는 현상 관찰하였고, 이물질을 분리하여 IR
및 GC 분석을진행하였다. 이방법은향후, 이물질성분
분리분석에간단한샘플링방법으로활용될수있겠다.
그림 4의 IR 스펙트럼상에서는 성분 파악이 어려웠으
나, 빨간색네모상자표기한부분에확대를해보면세부
Peak 상의차이가있었으며, PE 스펙트럼을기준으로하
여각샘플스펙트럼간에차이(빼기)를비교한결과, 백탁
불량품이PE Peak(25kg 포장백) 성분과유사한Peak를
나타내었다.
그리고 Chloroform에불용성분또한추출하여 GC 분
석을수행한결과PE Fragment 성분이마찬가지로검출
되었다. 더욱더상세한분석을위해표면현상관찰(SEM)
및 무기물 분석 진행하여 추가 입증하고자 했다.
SEM(Scanning Electron Mircroscope) 분석을통해백
탁제품표면에볼록한Block을형성하고있는것을확인
할수있고무기물성분분석결과백탁불량제품과 PC
Pellet에임의로 PE 성분(25kg 포장백)을투입한사출제
[ 그림 3 | 백탁과정상 Lens간 IR 및첨가제분석비교 ]
Additive 1 Addtive 2 Additive 3
Lens 정상 350 1300 1700
Lens 불량 300 1400 1900
[ 그림 2 | 정상 Vs 백탁 Lens 제품형상 ]
0
1
8
7
6
5
4
3
2
3500 3000 2500 2000 1500 1000
Abso
rban
ce U
nit
Wavenumber cm-1
짙은백탁
옅은백탁
정상품
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품과비교분석하면, Ti 함량차이가 1.5배 ~ 6,7배나는
것으로확인할수있었다.
지금까지분석결과를종합해보면, PC Lens의백탁현상
은 PE 성분및이종의물질이혼입될경우투명한 PC제
품의백탁현상을발생할수있다고판단할수있겠다. 이
러한백탁현상의재발방지를위해서, 생산공정에서이물
질혼입방지를위한관리가강화되어야할것이며, 최종
제품을사용하는고객에게도포장Open시주의해서원료
가투입될수있도록모니터링할것을요청하였다. 특히,
H社의경우, 상기분석결과를토대로 25kg 포장백제품
을사용하지않고, 500kg Flecon Bag만을사용을제안
하여현재까지육안으로구별되는백탁불량은발생하지
않고있다.
03 결론
이번불량대응을진행하면서고객은불량에대한근본
적인원인분석및결과를제시하지않으면쉽게받아들
이지 않고 오히려 불신만 쌓여간다는 점을 재확인했다.
이를계기로 PC 생산공정의 Hopper Washing System
개선및분칩개선활동이지속진행되오고있으며, 25kg
포장지업체Audit을통해서당사품질관리에만전을기
하고있다.
상기와같은육안으로구별되는백탁은발생하지않지
만, 육안으로구별되지않고LED기판에부착하거나아주
상세하게관찰해서백탁불량으로발생되는현상은현재
약 2ppm 이하수준이다. 6시그마이상의품질관리수준
이이루어지고있음에도불구하고, 불량현상이발생한다
는것은더욱더개선여지가있다고본다.
Troubleshooting.?
LG POLYMER JOURNAL | 2014 WINTER. 38
[ 표 2 | 첨가제함량별임의투입백탁발생여부평가결과 ]
구분 Additive1 Additive2 투과율 YI Haze(%)
Normal 0 PPM 0 PPM 90.23 -0.10 0.05
S1 2500 PPM 0 PPM 90.14 -0.17 0.07
S2 3500 PPM 0 PPM 90.10 -0.12 0.07
S3 0 PPM 2000 PPM 90.17 -0.09 0.07
S4 0 PPM 3000 PPM 90.14 0.01 0.06
●단, 정상PC 1303EP-22 첨가제함유제품에 Hand blending하여추가투입측정 Data임.
[ 그림 4 | IR 스펙트럼분석결과 ]
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LG POLYMER JOURNAL | 2014 WINTER. 39
LG전자직하형(Direct type BLU LED) TV에적용되는 Lens 불량이슈대응
[ 그림 5 | Chloroform 불용성분 GC 분석결과 ]
[ 그림 6 | 백탁 Lens와정상 Lens간 SEM 분석결과 ]
[ 표 3 | 백탁 Lens와정상Lens, PC+PE성분(포장지) XRF 분석결과 ]
구분 정상품 불량품 정상품+PE 단위
Si 0.1 0.1 0.1 %
P 0.1 0.1 0.1 %
S 65 65 75 ppm
Ca 235 235 235 ppm
Ti 2.5 17 4 ppm
정상 Lens 제품의 SEM 단면영상
백탁불량Lens 제품의SEM 단면영상
0
7000000
1000000
6000000
5000000
4000000
3000000
2000000
1000000
40.00 45.0035.0030.0025.0020.0015.0010.005.00Time →
Abundance
PC 양산불량품
Polyethylene fragments
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