• 한국광학회지
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• 제24권4호
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• pp.159-167
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• 2013

액정 디스플레이는 소형에서 대형까지 모두 이용 가능한 가장 확실한 평판 디스플레이 구현 기술로 각광받고 있다. 액정 디스플레이의 동작 원리뿐 만 아니라 성능 개선을 위해, 액정의 비등방성 및 비등방 매질에서 빛의 전파에 대한 이해가 필요하다. 액정 소자의 광학 특성에 영향을 주는 액정의 공간 분포에 관여하는 에너지를 통해 액정 디스플레이의 동작원리를 이해하고, 비등방 매질에서 빛의 편광 해석 방법을 통해 액정 디스플레이의 광학특성에 대해 기술한다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2001년도 추계학술대회 논문집 전기기기 및 에너지변환시스템부문
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• pp.183-186
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• 2001

평판 디스플레이의 기술이 급격히 발전함에 따라 그 응용 분야가 다양해지고 평판 모니터용 LCD도 대형화추세를 보이고 있다. LCD는 광변조기능을 가지는 수광소자로서 발광원인 백라이트(backlight)를 필요로 하는데 백라이팅 기술은 냉음극방전램프(CCFL: Cold Cathode Fluorescence Lamp)를 광원으로 사용하며 사용되는 냉음극 방전램프 또한 모니터의 추세에 따라 길어지고 얇아지고 있다. 본 논문에서는 20인치의 대형 LCD 모니터의 백라이팅 즉 램프구동을 위한 안정적이면서 대출력을 가지는 인버터를 설계하였다. 일반적으로 CCFL은 같은 제조공정을 거치더라도 점등, 주파수, 전압, 전류 등 여러 가지 특성이 동일하지 않은 단점을 가지고 있는데 이는 초기 점등조건이나 점등후에 동일한 휘도를 가지는데 어려움을 준다. 본 연구에 사용된 20인치 LCD 모니터는 내부에 상하 각각 3개씩 6개의 램프를 내장하고 있으며, 제작된 인버터는 입출력 휘도대비 90%의 효율을 얻었으며, 램프간의 출력전류차가 2%로 미소하고, 최대 8개의 램프구동도 가능하다.

• 한국복합재료학회:학술대회논문집
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• 한국복합재료학회 2002년도 추계학술발표대회 논문집
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• pp.241-244
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• 2002

Recently, the size of glass panel is increased to $1250 mm{\times}1100 mm{\times}0.7 mm$, whose mass is 2.65 kg, which requires much stiffer robot structure. In addition to the high stiffness, the robot hands and wrists for glass panel handling should have miller surface finishing of its outer surface to prevent particles and dusts from adhering on the surface. The maximum height of the robot structure should not be larger than 1500 mm because other automated guided vehicles (AGV) and transfer equipments have been designed within this size limit. The difference of maximum deflections of the four ends of the hands before and after loading the glass panel should be less than 2.0 mm. In this work, the robot hands and wrists for handling large glass panel displays were designed based on the axiomatic design using the finite element method along with optimization routine.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
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• pp.487-487
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• 2012

플라즈마 디스플레이 패널(PDP)은 공정 절차가 간단하고 가격 경쟁력이 매우 뛰어나 일찌감치 대형 평판 디스플레이 시장을 주도해 왔으며 빠른 응답 속도를 기반으로 한 생생한 화질의 구현으로 3D TV 시장에서도 꾸준한 사랑을 받고 있다. 향후 더 큰 화면을 요구하는 PID(Public Information Display) 시장에서도 PDP 는 두각을 나타낼 수 있을 것으로 보인다. 하지만 PDP 는 여전히 LCD, OLED 등의 디스플레이에 비해 발광 효율이 낮고 소비 전력이 높다는 단점을 가지고 있다. 또한 미국 환경청(EPA)과 에너지부(DOE)가 공동으로 마련한 전자 제품의 효율 등급제인 에너지 스타(Energy Star) 제도가 끊임없이 개편되면서 소비 전력에 대한 규제가 점차 강화되고 있기 때문에 발광 효율 및 소비 전력 특성의 개선은 현재 PDP 업계가 해결해야 할 가장 중요한 과제라고 할 수 있다. 발광 효율의 개선과 관련하여 최근에는 PDP의 보호막으로 널리 쓰이고 있는 MgO 보다 2차 전자 방출 계수가 높아 PDP의 구동 전압을 낮추는 동시에 휘도와 발광 효율 특성을 개선시킬 수 있는 신 보호막에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다. MgO를 대체 가능한 신 보호막으로 언급되는 물질은 SrO 혹은 CaO 등이 대표적이다. 하지만 이러한 물질들은 공기 및 수분에 대한 용해도가 높기 때문에 증착된 막이 이후의 공정 과정(합착 및 가열 배기 등)에서 대기 중에 노출 될 경우 심하게 변질될 수 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해서 신 보호막 위에 기존의 MgO 보호막을 얇게 증착하여 공기로부터의 접촉을 차단하거나 펠렛을 제조하는 과정에서 MgO 에 신 보호막 물질을 소량만 첨가하는 등의 방법들이 제안되어 왔으며 그 결과 기존의 PDP 대비 구동 전압을 낮추고 발광 효율을 획기적으로 개선하는데 성공한 결과들이 지속적으로 보고되고 있다. 하지만 신 보호막이 공기 및 수분에 민감한 만큼, 고온의 공정으로 인해 PDP의 하판 유리로부터 상판에 증착된 박막으로 확산되는 불순물에 의해서도 오염되며 이 역시 신 보호막의 특성을 구현하는데 방해 요소로 작용한다. 본 연구에서는 PDP 하판의 불순물이 상판의 박막으로 확산되는 것을 방지하고자 하판 형광체 인쇄전 PECVD 증착법으로 확산 방지막을 1 가량 형성하였다. 이후 SIMS 분석을 통하여 하판 불순물의 확산이 효과적으로 차단됨을 확인하였고 신 보호막의 오염을 최소화하여 결과적으로 PDP의 구동 전압을 낮추고 효율을 획기적으로 개선하는데 기여할 수 있음을 확인하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
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• pp.449-449
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• 2012

플라즈마 디스플레이 패널(PDP)은 가격 경쟁력이 뛰어나고 빠른 반응 속도를 기반으로 한 생생한 화질이 구현 가능한 장점에 힘입어 대형 평판 디스플레이 시장에서 주도적인 위치를 점하여 왔다. 이러한 특징을 갖고 있는 PDP는 최근 성장세를 보이고 있는 PID (Public Information Display) 시장에서도 그 효력을 발휘할 것으로 보인다. 따라서 기존의 HD급이나 Full HD급 미소 방전셀이 아닌 대면적 방전셀을 적용한 PDP 의 방전 특성에 대한 연구가 중요할 것으로 생각된다. 본 논문에서는 ITO 전극 간격 및 전극 폭, 격벽의 폭 및 높이 등 PDP 의 방전 특성에 영향을 미치는 요소들의 수치를 변화시켜 가며 대면적 방전셀을 적용한 PDP의 기본적인 방전 특성을 살펴보고자 하였다. 이를 바탕으로 대면적 방전셀 PDP에서 고효율을 달성하기 위해 필요한 인자의 설계 방향을 제시해보고자 하였다. 본 논문에서 연구된 PDP는 0.862.58 mm의 셀의 크기를 갖도록 설계하였다. 앞서 제시한 바와 같이 구조 변수의 최적화를 위하여 ITO 전극 간격은 80~1, 전극의 폭은 250~750로 다양하게 주어 상판을 제작하였고 격벽의 폭은 100~200, 높이는 150~300까지 다양한 크기를 가지는 하판을 제작하여 박막 증착, 합착, 가열 배기 등의 과정을 통하여 최종적으로 2인치 크기의 테스트 패널을 제작하여 각 패널별 전압 변화, 휘도, 효율 특성 등이 분석되었다. 실험 결과 격벽 폭 150, 높이는 300일 때 negative glow 방전이 안정적으로 형성될 수 있었음을 확인하였고 최적화된 격벽 수치를 기반으로 다양한 ITO 전극 간격 및 전극 폭을 적용한 패널의 방전 특성을 분석할 수 있었다. 이러한 일련의 실험 결과들을 기반으로 향후 대면적 방전셀의 방전 전압을 낮추고 발광 효율을 개선하는데에 있어서 3전극의 면방전 구조를 가지는 PDP 의 셀을 설계하는데에 있어서 올바른 방향을 마련할 수 있을 것이라 생각된다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.244-244
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• 2010

최근 활발히 연구되고 있는 AMOLED는 평판 디스플레이 분야를 이끌어 갈 차세대 선두 주자로 크게 주목 받고 있다. AMOLED는 전압 구동 방식인 AMLCD와 다르게 전류 구동 방식으로 a-Si TFT 보다 LTPS-TFT 사용이 요구되며, 대면적 기판으로 갈수록 결정립의 균일도가 매우 중요한 인자로 작용한다. 현재 양산이 가능한 AMOLED는 핸드폰이나 15인치 TV정도로 크기가 소형이며 대형 TV나 컴퓨터 모니터 등을 양산하기 위해 많은 방법이 시도되고 있다. 양산체제에서 사용되는 결정화 방법으로는 ELC가 가장 많은 부분을 차지하고 있다. 그러나 레이저를 사용하는 ELC 방법은 대면적으로 갈수록 레이저 빔 자체의 불균일성, shot to shot 불균일성, 레이저빔 중첩의 부정확도 등으로 인한 균일도의 부정확성이 커짐으로 인한 mura 현상이 나타나고 레이저 장비의 사용에 대한 비용 부담을 피할 수 없다. 따라서 non-laser 방식에 결정화 방법이 요구되나 SPC 경우는 상대적으로 고온에서 장시간이 걸리고, MIC 뿐만 아니라 MIC 응용 방법들은 금속 오염에 대한 문제가 발생하고 있는 실정이다. 이러한 문제로 인하여 결정립 크기의 균일도가 우수한 다결정 실리콘 박막을 제조하는 신기술에 대한 필요성이 매우 높은 실정이다. 본 연구에서는 비정질 실리콘 박막 상부 혹은 하부에 도전층을 개재하고, 상기 도전층에 전계를 인가하여 그것의 주울 가열에 의해 발생한 고열로 비정질 실리콘 박막을 급속 고온 고상 결정화하는 방법에 관한 기술인 JIC (Joule-heating Induced Crystallization) 결정화 공정을 개발하였다. 본 공정은 상온에서 수 micro-second 내에 결정화를 수행하는 것이 가능하며 도전층과 실리콘 박막 사이에 barrier층 삽입를 통하여 금속 오염을 막을 수 있으며 공정적인 측면에서도 별도의 chamber가 필요하지 않는 장점을 가지고 있다. 본 논문에서는 JIC 결정화 공정 조건에 따른 결정화 기구 및 JIC poly-Si의 미세구조 및 물리적 특성에 관한 논의가 이루어질 것이다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제10권1호
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• pp.39-45
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• 2009

디스플레이 장치에서 기존의 CRT는 곡면이며 무겁고 큰 부피 때문에 LCD, PDP와 같은 평판디스플레이(FPD)로 대체되고 있다. FPD는 $0.6{\sim}0.8mm$ 두께의 대면적 글래스에 여러 공정을 거친 후에 최종 제품 규격으로 절단하여 제작하기 때문에 글래스의 면적이 크면 클수록 FPD의 생산성이 높다는 밀접한 관계를 갖는다. 따라서 FPD 제조 업계에서는 글래스 면적을 증가시키기 위하여 노력하고 있다. 7세대 글라스($2,220mm\;{\times}\;1,870mm\;{\times}\;0.7mm$)를 대상으로 유한요소해석 및 유동해석을 통하여 이송장치, 배급장치, 수평/경사 변환장치 및 제어장치로 구성된 비접촉 공기부상 이송시스템을 개발하였다. 본 개발에서 확보한 설계기술을 통하여 글라스의 크기가 대형화 되더라도 관련 이송장비를 보다 쉽게 제작하여 적용할 수 있다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2011년도 춘계학술발표대회
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• pp.66.1-66.1
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• 2011

반도체를 비롯하여 LCD, OLED와 같은 디스플레이 (FPD: Flat Panel Display) 분야는 국가 선도 사업으로써 발전을 거듭해오고 있다. 하지만 기술의 성숙도가 높아짐에 따라 최근 중국과 대만 업체와의 경쟁이 심화되고 있으며, 더불어 환경문제가 큰 이슈로 떠오르고 있어 신기술 개발을 통한 생산 수율 향상 및 친환경 공정 개발의 중요성이 커지고 있다. 반도체, 디스플레이 공정에서 생산 수율 저하의 주요 원인으로써 공정 중 발생하는 미세 오염 입자를 들수 있다. 반도체 및 디스플레이 공정에서 세정 기술은 전체 기술의 30% 이상을 차지하며 생산 수율 및 제품의 품질에도 큰 영향을 주는 공정이다. 세정 공정은 일반적으로 습식 세정 공정이 낮은 공정비용을 바탕으로 널리 적용되어 왔으나, 기판의 대형화와 패턴의 미세화에 따라 정밀한 세정 스펙이 요구되며 더불어 막대한 양의 초순수와 화학액의 사용으로 인한 공정비용 증가와 환경 규제 강화에 따른 폐수 처리의 문제에 직면하고 있다. 이에 따라 폐수의 양을 줄이며 건조공정을 필요로 하지 않아 공정비용을 줄일 수 있는 건식 세정 공정에 대한 연구가 활발히 진행 되고 있다. $CO_2$ snow jet 세정 기술은 건식 공정으로써 $CO_2$ 가스를 특수하게 제작된 분사 노즐에서 고압으로 가스를 분사하여 이 때 발생되는 순간적인 감압에 의한 단열 팽창으로 생성된 $CO_2$ snow 입자가 기판 표면의 오염물과 물리적 충돌을 하어 세정이 이루어지는 기술이다. 특히 $CO_2$ 세정은 환경과 인체에 무해하며 공정 후 바로 승화하기 때문에 추가적인 폐수처리 공정 등이 필요하지 않고, 건식 공정으로써 수세(Rinse) 공정을 필요로 하지 않기 때문에, 공정비용을 크게 줄일 수 있으며 물반점 발생을 방지 할 수 있는 친환경 건식 공정으로써의 장점을 가지고 있다. 본 연구에서는 자체적으로 개발한 $CO_2$ snow jet을 바탕으로 하여 다양한 공정조건을 변화시켜 세정효율을 측정하는 한편, 최적화 하기 위한 연구를 진행하였으며 더불어 $CO_2$ snow의 세정력을 정량적으로 평가하기 위한 연구를 진행하였다. 실험을 통해 가장 효과적으로 $CO_2$ snow 입자를 배출 할 수 있는 공정 조건으로써 5 bar의 캐리어 가스 압력을 사용하여, 세정력에 가장 큰 영향을 줄 수 있는 분사 노즐과 기판 사이의 거리 및 분사 노즐의 각도 등을 변화시켜 각 조건에 따른 세정효율을 평가하였다. 세정 오염물은 Silica, PSL 표준 입자(Duke scientific, USA)를 정량적으로 웨이퍼에 오염 시킨 후, 파티클 스캐너(Surfscan 6500, KLA-Tencor, USA)를 이용하여 세정 전 후의 오염입자 개수 변화를 통해 정량적으로 세정효율을 평가하였다. 본 연구를 통하여 $CO_2$ snow jet를 이용한 친환경 고효율 건식 세정 공정 메커니즘을 분석하였으며, 노즐과 기판 사이의 간격 및 분사 노즐의 각도 등을 최적화 한 세정 공정을 얻을 수 있었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제45회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.173-173
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• 2013

최근에 고효율의 형광체를 개발하고자 무기물 모체에 주입된 희토류 이온의 발광에 대한 연구가 급부상하고 있다. 형광체는 고휘도, 넓은 시청 각도와 저 비용으로 인하여 대형 평판 디스플레이 분야로 그 응용성을 확장하는 플라즈마 디스플레이 패널 제작에 있어서 매우 중요한 물질이다. 현재 적색 형광체로 널리 사용되고 있는 발광 물질은 YBO3:Eu3+ 혹은 (Y,Gd)BO3:Eu3+ 형광체이지만, Eu3+ 이온이 중심대칭의 자리에 위치하기 때문에, Eu3+ 이온의 5D07F1 전이에 의한 주황색의 발광 세기가 5D07F2 전이에 의한 적색의 세기보다 강하여 고품질의 색상을 구현하는데 상당한 어려움이 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 새로운 모체 격자를 갖는 적색, 녹색, 청색 형광체 개발에 많은 노력이 집중되고 있다. 본 연구에서는 형광체 합성시 중요한 변수의 하나인 소결 온도가 새로운 다양한 색을 방출하는 형광체 분말 CaSiO4:RE3+ (RE=Eu, Sm, Tb, Dy, Ce)의 특성에 미치는 영향을 조사하였다. CaSiO4:RE3+ (RE=Eu, Sm, Tb, Dy, Ce) 형광체 분말 시료는 초기 물질 CaO (99.99%), SiO2 (99.99%), Eu2O3 (99.99%), Sm2O3 (99.9%), Tb4O7 (99.9%), Dy2O3 (99.9%), CeO2 (99.9%)을 화학적량으로 준비하였다. 볼밀, 건조 작업을 한 후에, 시료를 막자사발에 넣고 분쇄하여 3시간의 하소 공정과 5시간의 소결 공정을 수행하였다. 이때 소결 온도를 변수로 선택하여 각각 $800^{\circ}C$, $900^{\circ}C$, $1,000^{\circ}C$, $1,100^{\circ}C$에서 소결 작업을 수행하여 합성 분말의 구조, 표면, 광학적 특성을 측정하여 소결 온도가 미치는 영향을 조사하였다. Eu3+가 도핑된 CaSiO4 형광체 분말의 경우에, 발광 스펙트럼은 597, 618, 655, 707 nm에서 관측되었으며, 소결 온도가 $800^{\circ}C$에서 $1,100^{\circ}C$로 증가함에 따라 모든 발광 스펙트럼의 세기는 순차적으로 증가함을 나타내었다. Tb3+가 도핑된 CaSiO4 형광체 분말의 경우에 관측된 발광 스펙트럼은 주 피크인 549 nm를 중심으로 하여 세기가 상대적으로 작은 493, 592, 626 nm의 피크들이 관측되었으며, 소결 온도가 증가함에 따라 전반적으로 발광 세기들이 증가하는 경향을 나타내었다. Sm3+가 도핑된 CaSiO4 형광체의 경우에, 발광 스펙트럼은 전형적인 Sm3+이온에 의한 전이 신호들이 605, 570, 653 nm에서 나타났다. 발광 스펙트럼의 세기는 소결 온도에 비례하여 증가하였다. Ce3+가 도핑된 경우에 발광 스펙트럼은 소결 온도에 관계없이 401 nm에서 관측되었으며, 소결 온도에 따라 발광 세기의 변화가 나타났다. 이 실험 결과로 부터, 합성시 적절한 소결 온도의 선택이 고발광 효율의 형광체를 제작하는데 있어서 매우 중요한 요소가 됨을 확인할 수 있었다.