직하형 LCD 모듈의 내충격 설계를 위한 램프 서포터 배열에 관한 연구

Abstract

TFT-LCD (Thin Film Transistor Liquid Crystal Display, 박막액정표시장치)는 CRT (Cathode-Ray Tube, 브라운관)를 대체하여 FPD (Flat Panel Display, 평판디스플레이) 중 최근 가장 보편화되고 있다. 한국은 1995년부터 LCD산업에 본격적으로 참여하여 SAMSUNG과 LG가 세계 시장을 선도하고 있다. 하지만, LCD 모듈 (LCD module) 생산 업체의 생산 규모 경쟁으로 공급 과잉과 가격 하락을 동반하였고, PDP (Plasma Display Panel)와의 경쟁이 심화되고 있어 부품 수 감소와 같은 원가 절감 노력이 지속적으로 진행되어 왔다. 이와 더불어 2007년부터 시작된 슬림(Slim)화 경향에 따른 LCD 모듈의 두께 감소로 인해 신뢰성에 더 많은 문제가 예상되고 있다. 본 연구는 기존 LCD 모듈 대비 두께가 절반 이상 감소하게 되는 슬림화 모델의 구조적 강성 저하로, 개발자들이 가장 중점적으로 고려하는 사항인 내충격성 관점에서 연구를 수행하게 되었다. 내충격성은 가장 기본이 되는 필수 요소로, LCD 모듈의 충격 평가 시의 대표적인 불량 유형은 부품의 변형과 파손, 크랙 (Crack) 등이 있으며, 이 중 가장 빈번한 불량이 램프 (Lamp)의 파손이다. 램프 파손에 대한 원인은 여러 가지가 있겠지만, 램프 자체의 내부 결함을 제외하면 대부분 램프 서포터 (Lamp Supporter)의 배열과 밀접한 관계가 있다. 또한, 각 LCD 모듈 생산 업체 마다 동일 사이즈의 모델을 비교해 보면, 램프 서포터의 배열이 다름을 알 수 있었다. 이를 통해 내충격성 관점에서 어느 배열이 좋은 지를 알아보기 위해 총 3단계의 23번의 충격 해석을 수행하였다. 램프 서포터의 배열과 위치에 따른 램프의 파손에 대한 연구에 앞서 실제 모델의 램프 서포터 배열에 대해 충격 해석을 하여 해석 방법의 타당성을 검증하였다. 1단계 해석에서는 1열에서 4열로 램프 서포터의 배열을 나누어 충격 해석을 수행하여 램프의 이탈, 램프와 확산판의 중첩에 의한 파손, 램프의 응력을 비교하여 추가로 검토할 다음 배열을 선정하여 2, 3 단계 해석을 순차적으로 수행하였다. 이러한 과정을 통해 실제 모델 보다 적은 수의 램프 서포터로 램프의 파손 방지할 수 있는 배열을 선정할 수 있었다. 본 연구에서의 충격 해석을 위해 I-DEAS 12 NX Series를 이용하여 실제 모델의 CAD 모델링을 재구성하여 단순화하고, HyperMesh8.0으로 메쉬 (Mesh)를 생성하였다. 상용 유한요소해석 프로그램인 LS-DYNA3D Ver. 971을 사용하여 충격 해석을 수행하였으며, LS-PREPOST2.2로 해석 결과를 분석하였다.; Among the flat panel displays, TFT-LCDs (Thin Film Transistor Liquid Crystal Displays) are becoming standardized display by replacing most of CRTs (Cathode-Ray Tube). Korean manufacturers, Samsung and LG, addressed to LCD business in 1995 and currently, they are leading the world market. However, the large production scale and competition among all manufacturers provoked oversupply in the market, which in turn, led to price decrease in LCD modules. LCD module manufacturers have been trying to reduce the cost by decreasing number of parts in order to compete with PDP (Plasma Display Panel). At the same time, reduction of thickness of LCD module was inevitable due to slimmer design trend in 2007, which is expected to cause many problems in reliability. Deterioration in structural stiffness of slim model due to decrease in thickness by more than half of existing LCD module, this study is carried out from an impact resistance point of view which is considered as top priority by developers. Anti-shock performance is an indispensable condition of LCD module. Typical types of failure in a shock test of LCD module can be described as deformation, breakage and cracks. Usually, the breakage of lamps is the most frequent failure among all others.