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KR102597070B1 - 곡면형 표시 장치의 제조 장치 및 방법 - Google Patents

곡면형 표시 장치의 제조 장치 및 방법 Download PDF

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KR102597070B1
KR102597070B1 KR1020160075214A KR20160075214A KR102597070B1 KR 102597070 B1 KR102597070 B1 KR 102597070B1 KR 1020160075214 A KR1020160075214 A KR 1020160075214A KR 20160075214 A KR20160075214 A KR 20160075214A KR 102597070 B1 KR102597070 B1 KR 102597070B1
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엘지디스플레이 주식회사
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Abstract

본 발명은 곡면형 표시 장치의 제조 장치 및 방법에 관한 것으로, 본 발명에서는 다중 곡률을 가지는 가공 지그를 이용하여 평판형 표시 패널을 어닐링함으로써 평판형 표시 패널이 기구 구조물의 기준 곡률과 유사한 단일 곡률을 가지는 곡면형 표시 패널로 가공되며, 단일 곡률을 가지는 곡면형 표시 패널과 기구 구조물이 결합됨으로써 표시 패널의 깨짐 없이 곡면형 표시 패널의 휨량을 증가시킬 수 있으며, 빛샘 현상을 개선할 수 있다.

Description

곡면형 표시 장치의 제조 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD OF FABRICATING CURVED DISPLAY}
본 발명은 곡면형 표시 장치의 제조 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 표시 패널의 깨짐 현상 및 빛샘 현상을 줄일 수 있는 곡면형 표시 장치의 제조 장치 및 방법에 관한 것이다.
다양한 정보를 화면으로 구현해 주는 영상 표시 장치는 정보 통신 시대의 핵심 기술로 더 얇고 더 가볍고 휴대가 가능하면서도 고성능의 방향으로 발전하고 있다. 이에 음극선관(CRT)의 단점인 무게와 부피를 줄일 수 있는 평판 표시 장치가 각광받고 있다.
평판 표시장치는 일반적으로 평면 화면 상에서 영상을 표시하였으나, 최근 다양한 기능성을 더욱 충족시키기 위해 일정한 곡률 반경을 가지는 곡면 표시 장치가 제안되고 있다.
그러나, 곡면 표시 장치의 기판은 평판형 유리 재질로서, 곡률을 가지는 유리 기판을 제조하는 것에 어려움이 있으며, 평판형 유리 기판이 곡률을 가지도록 가공하는 과정에서 유리 기판이 파손되고 액정 배열 변화로 빛샘이 발생되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 표시 패널의 깨짐 현상 및 빛샘 현상을 개선할 수 있는 곡면형 표시 장치의 제조 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서는 다중 곡률을 가지는 가공 지그를 이용하여 평판형 표시 패널을 어닐링함으로써 평판형 표시 패널이 기구 구조물의 기준 곡률과 유사한 단일 곡률을 가지는 곡면형 표시 패널로 가공되며, 단일 곡률을 가지는 곡면형 표시 패널과 기구 구조물이 결합됨으로써 표시 패널의 깨짐 없이 곡면형 표시 패널의 휨량을 증가시킬 수 있으며, 빛샘 현상을 개선할 수 있다.
본 발명에서는 어닐링 공정시 중앙 곡률보다 외곽 곡률이 높은 가공 지그를 이용하므로, 표시 패널에 가해지는 스트레스를 최소화할 수 있어 표시 패널의 깨짐 없이 곡면형 표시 패널의 휨량을 증가시킬 수 있다. 또한, 본 발명에서는 다중 곡률을 가지는 가공 지그를 이용한 어닐링 공정 후 평판평 표시 패널이 기구 구조물의 기준 곡률과 유사한 단일 곡률을 가지는 곡면형 표시 패널로 가공된다. 이러한 곡면형 표시 패널과, 기구 구조물 사이에서 곡률 편차가 발생되는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라, 곡률 편차에 의한 표시 패널과 기구 구조물 사이의 물리적 간섭을 최소화할 수 있어 빛샘 현상을 개선할 수 있다.
도 1은 본 발명의 비교 예에 따른 곡면형 표시 패널의 빛샘 현상이 발생되는 원인을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 2는 본 발명의 비교 예에 따른 곡면형 표시 패널의 빛샘 현상을 나타내는 도면이다.
도 3a 내지 도 3d는 본 발명에 따른 곡면형 표시 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 4a는 도 3b에 도시된 가공 지그를 나타내는 사시도이며, 도 4b는 도 4a에서 선"I-I'"를 따라 절취한 가공 지그를 나타내는 단면도이다.
도 5는 본 발명의 비교예와 실시예에 따른 곡면형 표시 패널의 휨 모양을 나타내는 단면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 곡면형 표시 패널과 곡면형 커버 글래스의 결합 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
본 발명의 실시예에 대한 설명에 앞서서 곡면형 표시 장치의 빛샘 현상을 도 1을 결부하여 먼저 살펴보기로 한다.
도 1에 도시된 평판형 표시 패널(10)을 단일 기준 곡률을 가지는 가공 지그 상에서 어닐링(annealing)하게 되면 곡면형 표시 패널로 가공된다. 이 때, 표시 패널의 상부 기판(12)에는 압축 응력이, 하부 기판(14)에는 상부 기판(12)과 반대 방향의 인장 응력이 발생된다. 또한, 상부 및 하부 기판(12,14) 사이를 합착하기 위한 합착제(16)에 의해 고정된 표시 패널(10)의 에지 부분에는 반발력이 발생된다. 그 결과, 표시 패널(10)의 장축 방향으로 1/4 지점 및 3/4 지점에서 스트레스가 집중되므로, 이 지점들에서 벤딩 현상이 발생된다. 이 경우, 가공 지그가 단일 기준 곡률을 가짐에도 불구하고 어닐링된 곡면형 표시 패널(10)은 다중 곡률을 가지게 된다. 반면에, 곡면형 표시 패널(10)의 상부면 및 하부면 중 적어도 어느 한 면과 결합되는 기구 구조물(예를 들어, 커버 글래스 또는 백라이트 유닛, 버텀 프레임 등)은 가공 지그와 동일한 단일 기준 곡률을 가지도록 형성된다. 이에 따라, 다중 곡률을 가지는 곡면형 표시 패널(10)과 단일 곡률을 가지는 기구 구조물을 결합하면, 곡면형 표시 패널(10)과 기구 구조물 사이에는 곡률 편차가 발생되며, 이러한 곡률 편차에 의해 곡면형 표시 패널(10)과 기구 구조물 사이에서 물리적 간섭이 일어난다. 이 물리적 간섭에 의해 액정 배열이 틀어지므로 도 2에 도시된 바와 같이 빛샘 현상이 발생되는 문제점이 있다.
이러한 빛샘 현상 및 표시 패널 깨짐 현상을 해결하기 위하여, 본 발명에서는 도 3a 내지 도 3d에 도시된 바와 같이 다중 곡률을 가지는 가공 지그(118)를 이용하여 단일 곡률을 가지는 곡면형 표시 패널(110)을 제조함으로써 빛샘 현상 및 패널 깨짐 현상을 개선할 수 있는 방안을 제시한다.
도 3a 내지 도 3d는 본 발명에 따른 곡면형 표시 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 3a에 도시된 바와 같이 평판형 표시 패널(110)이 마련되고, 평판형 표시 패널(110)의 상부면에 상부 편광판(112)이 부착되고, 평판형 표시 패널(110)의 하부면에 하부 편광판(114)이 부착된다. 여기서, 상부 편광판(112)의 흡수축이 0도이고, 하부 편광판(114)의 흡수축이 90도인 경우, 추후 진행되는 어닐링 공정에 의해 상부 및 하부 편광판(112,114)은 오목 렌즈 형상으로 수축됨으로써 평판형 표시 패널(110)은 추후 오목 렌즈 현상의 표시 패널로 가공된다. 그리고, 상부 편광판(112)의 흡수축이 90도이고, 하부 편광판(114)의 흡수축이 0도인 경우, 추후 진행되는 어닐링 공정에 의해 상부 및 하부 편광판(112,114)은 볼록 렌즈 형상으로 수축됨으로써 평판형 표시 패널(110)은 추후 볼록 렌즈 형상의 표시 패널로 가공된다.
그런 다음, 도 3b에 도시된 바와 같이 곡면을 가지는 가공 지그(118) 상에 상부 및 하부 편광판(112,114)이 부착된 평판형 표시 패널(110)을 안착한다. 이 때, 하부 편광판(114)과 접촉하는 가공 지그(118)의 표면은 적어도 한 방향으로 구부진 곡면으로 형성된다. 본 발명의 가공 지그(118)는 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이 다중 곡률을 가지도록 형성된다. 가공 지그(118)의 외곽 영역(BA)은 가공 지그(118)의 중앙 영역(CA)보다 크거나 작은 곡률로 설계되므로, 본 발명의 가공 지그(119)는 이중 곡률을 가지도록 형성된다.
본 발명에서는 가공 지그(118)의 외곽 영역(BA)의 외곽 곡률이 가공 지그(118)의 중앙 영역(CA)의 중앙 곡률보다 크게 형성된 구조를 예로 들어 설명하기로 한다. 여기서, 가공 지그(118)의 중앙 영역(CA)의 중앙 곡률반경은 곡면형 표시 패널(110)과 결합되는 기구 구조물의 기준 곡률 반경보다 작다. 그리고, 가공 지그(118)의 중앙 영역(CA)은 표시 패널(110)의 장축 방향으로 1/4지점에서부터 표시 패널(110)의 장축 방향으로 3/4지점까지와 대응하는 영역이다. 가공 지그(118)의 외곽 영역(BA)은 표시 패널(110)의 장축 방향으로 1/4지점 및 3/4 지점 각각에서부터 표시 패널(110)의 에지까지와 대응하는 영역이다. 예를 들어, 가공 지그(118)의 중앙 영역(CA)은 표시 패널(110) 및 기구 구조물의 기준 곡률 반경보다 작은 1000R의 곡률 반경을 가지며, 가공 지그(118)의 외곽 영역(BA)은 가공 지그(118)의 중앙 영역(CA)보다 작은 500R의 곡률 반경을 가지도록 설계된다.
이러한 다중 곡률을 가지는 가공 지그(118) 상에 안착된 평판형 표시 패널(110)을 챔버(116) 내에서 일정 시간 동안 고온으로 어닐링(annealing)하게 된다. 어닐링 공정시, 평판형 표시 패널(110)에 부착된 상부 및 하부 편광판(112,114)에서 수분이 빠지면서 상부 및 하부 편광판(112,114)은 가공 지그(118)의 이중 곡률을 따라 곡면 형상으로 수축된다. 수축된 편광판(112,114)을 따라 평판형 표시 패널(110)은 수축되어 곡면형 표시 패널(110)로 가공된다. 이에 따라, 도 3c에 도시된 바와 같이 단일 곡률을 가지는 곡면형 표시 패널(110)이 완성된다.
그런 다음, 단일 곡률을 가지는 곡면형 표시 패널(110)과, 별도로 곡면 형태로 가공된 기구 구조물(130)을 결합함으로써 도 3d에 도시된 바와 같이 곡면 표시 장치가 완성된다. 여기서, 기구 구조물(130)은 백라이트 유닛(130a), 버텀 케이스(130b), 탑 케이스(130c) 및 커버 글래스 중 적어도 어느 하나이다. 그리고, 기구 구조물(130)은 별도의 제2 가공 지그(도시하지 않음) 또는 표시 패널(110) 가공시 이용된 가공 지그(118)를 통해 곡면형 표시 패널(110)과 유사한 단일 곡률을 가지도록 평판형 기구 구조물을 곡면형으로 가공함으로써 형성된다.
도 5는 본 발명의 비교예와 실시예에 따른 곡면형 표시 패널의 휨 모양을 나타내는 단면도이다.
어닐링 공정시 단일 곡률을 가지는 가공 지그를 이용하는 본 발명의 비교예에서는 도 5에 도시된 바와 같이 표시 패널(10)의 장축 방향으로 1/4 지점 및 3/4 지점에서 집중되는 스트레스에 의해, 기구 구조물의 기준 곡률보다 곡률이 작게 변동되는 영역이 발생된다.
반면에, 어닐링 공정시 이중 곡률을 가지는 가공 지그를 이용하는 본 발명의 실시 예에서는 표시 패널(10)의 1/4지점 및 3/4 지점에서 집중되는 스트레스에 의해 기준 곡률보다 작게 변동되려는 힘이, 중앙 곡률보다 큰 외곽 곡률을 가지는 가공 지그(118)의 외곽 영역에 의해 상쇄된다. 이에 따라, 본 발명의 실시 예에서는 다중 곡률을 가지는 가공 지그(118)를 이용한 어닐링 공정 후 평판평 표시 패널(110)이 기구 구조물(130)의 기준 곡률과 유사한 단일 곡률을 가지는 곡면형 표시 패널(110)로 가공된다.
이와 같이, 단일 곡률을 가지는 곡면형 표시 패널(110)과, 그 곡면형 표시 패널(110)의 상부면 및 하부면 중 적어도 어느 한 면과 결합되는 기구 구조물(130) 사이에서 곡률 편차가 발생되는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라, 곡률 편차에 의한 표시 패널(110)과 기구 구조물(130) 사이의 물리적 간섭을 최소화할 수 있어 빛샘 현상을 개선할 수 있다.
또한, 단일 곡률을 가지는 가공 지그를 이용하는 본 발명의 비교예에서는 곡면형 표시 패널의 휨량을 증가시키기 위해 가공 지그의 단일 곡률을 전체적으로 높였다. 이 경우, 표시 패널에 가해지는 스트레스가 높아져 표시 패널이 깨지게 되므로 곡면형 표시 패널의 휨량을 증가시키기 어려운 문제점이 있다.
반면에, 이중 곡률을 가지는 가공 지그(118)를 이용하는 본 발명의 실시 예에서는 가공 지그(118)의 중앙 곡률보다 외곽 곡률을 부분적으로 높이므로, 표시 패널(110)에 가해지는 스트레스를 비교예보다 줄일 수 있어 표시 패널(110)의 깨짐 없이 곡면형 표시 패널(110)의 휨량을 증가시킬 수 있다.
도 6은 본 발명에 따른 곡면형 표시 패널과 곡면형 커버 글래스(120)의 결합 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
먼저, 상부 및 하부 편광판이 부착된 곡면형 표시 패널(110)을 하부 합착 지그(144) 상에 안착하고, 곡면형 커버 글래스(120)는 상부 합착 지그(142) 상에 안착한다. 이 때, 곡면형 커버 글래스(120)는 상부 합착 지그(142)에 진공 흡착되며, 곡면형 표시 패널(110)은 하부 합착 지그(144)에 진공 흡착된다. 그런 다음, 곡면형 표시 패널(110) 및 곡면형 커버 글래스(120) 중 적어도 어느 하나에 접착제(122)를 도포한다. 이 때, 접착제(122)는 곡면형 표시 패널(110) 및 곡면형 커버 글래스(120) 상에 도포 후 흘러 내는 것을 방지하기 위해 레진 형태의 OCR(Optical Clear Resin)보다는 OCA(Optical Clear Adhesive)로 형성되는 것이 바람직하다.
그런 다음, 상부 합착 지그(142) 및 하부 합착 지그(144)는 곡면형 커버 글래스(120) 및 곡면형 표시 패널(110)을 사이에 두고 밀착됨으로써 곡면형 표시 패널(110)과 곡면형 커버 글래스(120)는 동일 곡률로 합착된다.
한편, 곡면형 표시 패널(110)이 자발광소자인 발광셀을 가지는 발광 표시 패널인 경우, 별도의 백라이트 유닛이 불필요하나, 곡면형 표시 패널(110)이 액정셀을 가지는 액정 표시 패널인 경우, 액정 표시 패널의 배면에 앞서 설명한 도 3d에 도시된 백라이트 유닛(130a)이 배치된다
이와 같이, 본 발명에서는 어닐링 공정시 중앙 곡률보다 외곽 곡률이 높은 가공 지그(118)를 이용하므로, 표시 패널(110)에 가해지는 스트레스를 최소화할 수 있어 표시 패널(110)의 깨짐 없이 곡면형 표시 패널(110)의 휨량을 증가시킬 수 있다. 또한, 본 발명에서는 다중 곡률을 가지는 가공 지그(118)를 이용한 어닐링 공정 후 평판평 표시 패널(110)이 기구 구조물(130)의 기준 곡률과 유사한 단일 곡률을 가지는 곡면형 표시 패널(110)로 가공된다. 이러한 곡면형 표시 패널(110)과, 기구 구조물(130) 사이에서 곡률 편차가 발생되는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라, 곡률 편차에 의한 표시 패널(110)과 기구 구조물(130) 사이의 물리적 간섭을 최소화할 수 있어 빛샘 현상을 개선할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명을 예시적으로 설명한 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명의 명세서에 개시된 실시 예들은 본 발명을 한정하는 것이 아니다. 본 발명의 범위는 아래의 특허청구범위에 의해 해석되어야 하며, 그와 균등한 범위 내에 있는 모든 기술도 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석해야 할 것이다.
110 : 표시 패널 112,114 : 편광판
116 : 챔버 118 : 가공 지그
120 : 곡면형 커버 글래스 122 : 접착제
130 : 기구 구조물 142, 144 : 합착지그

Claims (10)

  1. 평판형 표시 패널을 마련하는 단계와;
    다중 곡률을 가지는 가공 지그 상에 상기 평판형 표시 패널을 안착하는 단계와;
    상기 가공 지그 상에 안착된 평판형 표시 패널을 어닐링하여 상기 평판형 표시 패널을 단일 곡률을 가지는 곡면형 표시 패널로 가공하는 단계를 포함하고,
    다중 곡률을 갖는 상기 가공 지그는 상기 평판형 표시 패널이 안착되는 면이 상기 평판형 표시 패널과 다른 곡률로 이루어지고,
    상기 가공 지그의 상기 곡면은 중앙 영역과 외곽 영역이 서로 다른 곡률을 갖는 곡면형 표시 장치의 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 가공 지그의 상기 외곽 영역의 곡률은 상기 가공 지그의 상기 중앙 영역의 곡률보다 큰 곡면형 표시 장치의 제조 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 중앙 영역은 상기 표시 패널의 장축 방향으로 1/4 지점에서부터 상기 표시 패널의 장축 방향으로 3/4 지점까지와 대응하는 영역이며,
    상기 외곽 영역은 상기 표시 패널의 장축 방향으로 1/4 지점 및 3/4 지점 각각에서부터 상기 표시 패널의 에지까지와 대응하는 영역인 곡면형 표시 장치의 제조 방법.
  4. 제 1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 곡면형 표시 패널과 유사한 단일 곡률을 가지는 기구 구조물을 마련하는 단계와;
    상기 곡면형 표시 패널과 상기 기구 구조물을 결합하는 단계를 더 포함하는 곡면형 표시 장치의 제조 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 기구 구조물은 백라이트 유닛, 버텀 케이스, 탑 케이스 및 커버 글래스 중 적어도 어느 하나인 곡면형 표시 장치의 제조 방법.
  6. 평판형 표시 패널을 단일 곡률을 가지는 곡면형 표시 패널로 가공하도록 다중 곡률을 가지는 제1 가공 지그와,
    상기 곡면형 표시 패널과 동일한 곡률을 가지도록 평판형 기구 구조물을 곡면형 기구 구조물로 가공하는 제2 가공 지그와,
    상기 곡면형 표시 패널을 고정하는 제1 합착지그와,
    상기 곡면형 기구 구조물을 고정하며, 상기 곡면형 기구 구조물에 상기 곡면형 표시 패널이 합착되도록 상기 제1 합착 지그와 결합되는 제2 합착 지그를 구비하고,
    다중 곡률을 갖는 상기 제1 가공 지그는 상기 평판형 표시 패널이 안착되는 면이 상기 평판형 표시 패널과 다른 곡률로 이루어지고,
    상기 제1 가공 지그의 상기 곡면은 중앙 영역과 외곽 영역이 서로 다른 곡률을 갖는 곡면형 표시 장치의 제조 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제1 가공 지그의 상기 외곽 영역의 곡률은 상기 제1 가공 지그의 상기 중앙 영역의 곡률보다 작은 곡면형 표시 장치의 제조 장치.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 중앙 영역은 상기 표시 패널의 장축 방향으로 1/4 지점에서부터 상기 표시 패널의 장축 방향으로 3/4 지점까지와 대응하는 영역이며,
    상기 외곽 영역은 상기 표시 패널의 장축 방향으로 1/4지점 및 3/4 지점 각각에서부터 상기 표시 패널의 에지까지와 대응하는 영역인 곡면형 표시 장치의 제조 장치.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 곡면형 표시 패널의 곡률은 상기 제1 가공 지그의 상기 중앙 영역의 곡률보다 작은 단일 곡률로 이루어진 곡면형 표시 장치의 제조 장치.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 제1 가공 지그의 상기 평판형 표시 패널이 안착되는 면은 상기 평판형 표시 패널보다 큰 곡률로 이루어진 곡면형 표시 장치의 제조 장치.
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