KR101519987B1

KR101519987B1 - 곡면형 엘시디 패널

Info

Publication number: KR101519987B1
Application number: KR1020140174434A
Authority: KR
Inventors: 백창학
Original assignee: (주)피앤비디지텍; 주식회사 티앤티솔루션
Priority date: 2014-12-05
Filing date: 2014-12-05
Publication date: 2015-05-22

Abstract

곡면형 디스플레이 장치가 개시된다. 이 장치는, 서로 평행하게 대면하고 서로 간의 가장자리 둘레가 밀봉제로 마감된 제1 및 제2 강화유리 기판의 사이의 밀폐된 공간에 샌드위치 된 액정층을 포함하며, 가로방향 및 세로방향 중 어느 한 가지 방향으로 소정의 곡률로 굽은 곡면형 LCD 패널 오픈 셀과, 이 오픈 셀과 동일한 곡률로 휘어진 형상을 가지며, 그 오픈 셀의 가장자리 둘레를 감싸면서 잡아주어 상기 오픈 셀의 휘어진 형상을 그대로 유지해주면서 상기 오픈 셀과 한 몸체(이하, '오픈셀-전방프레임 조립체'라 함)로 결합되는 패널 전방 프레임부를 갖는다. 오픈 셀의 곡률은 종래의 벤딩기술의 한계를 뛰어넘어 3,000R~700R의 범위 내의 값을 갖는다. 화면과 사용자 간의 이격거리가 상대적으로 짧은 컴퓨터 모니터나 카지노 게임기용 곡면형 디스플레이로 사용되어 최적 곡률에 가까운 곡면형 화면을 제공할 수 있어, 화면 명암비의 균일도 상승 및 화면에 대한 몰입감 극대화 등의 효과를 제공할 수 있다.

Description

곡면형 엘시디 패널 {Curved LCD panel}

본 발명은 일정한 곡률로 휘어진 곡면형 디스플레이 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 평판형으로 제작된 디스플레이 패널을 종래에 비해 더 간단한 공정으로 종래에 비해 더 많이 휜 곡면형 엘시디 패널에 관한 것이다.

평판형 디스플레이 장치는 TV 화면이나 컴퓨터 등 각종 장치의 모니터, 도박장의 게임기나 전자오락기의 화면 등 아주 다양하게 적용되고 있다. 액정 디스플레이(liquid crystal display: LCD), 유기발광 디스플레이(organic light emitting diode: OLED) 등이 평판형 디스플레이 장치의 대표적인 것이다. 이들 평판형 디스플레이 장치는 강한 내충격성을 확보하기 위해 기판은 주로 강화유리로 만든다. 강화유리 기판은 평판형으로 제작되고, 이를 사용하여 제조되는 패널 또한 대부분 평판형 패널로 제작되었다.

그런데 최근에는 평판형 디스플레이를 가로방향과 세로방향 중 어느 한 방향으로 일정한 곡률로 휘게 하여 만든 이른바 곡면형 디스플레이(curved display)가 주목을 받고 있다. TV나 컴퓨터 모니터는 주로 가로방향으로 휘어진 형상으로 만들어지고, 카지노 게임기용 화면은 주로 세로방향으로 휘어진 형상으로 만들어진다. 곡면형 디스플레이는 화면이 휘어진 곡면 형상이므로, 시청 거리가 화면의 중심과 가장자리 간에 차이를 최소화 하여 화면 명암비의 균일도를 높일 수 있다. 또한 시야각이 평판형 디스플레이보다 더 커져서 화면에 대한 몰입감을 극대화하여 한층 실감나는 영상을 감상할 수 있는 장점을 제공한다.

최근에 상품화되고 있는 곡면형 디스플레이는 LCD 패널로 만든 것이 대부분이다. 도 1은 LCD 패널용 오픈 셀(open cell: 백라이트 유닛과 드라이버 IC 등을 장착하지 않은 반제품으로서, 이하에서는 간단히 '오픈 셀'이라 칭함)의 외관과 단면 구조를 도시한다. 오픈 셀(10)은 신호선들과 화소전극(13) 등이 코팅된 제1기판(12-1)과 공통전극과 컬러필터(14)가 코팅된 제2기판(12-2), 이들 두 기판(12-1, 12-2)의 외면에 각각 코팅된 편광필름(15-1, 15-2), 그리고 그 두 기판(12-1, 12-2) 사이에 액정(Liquid Crystal) 물질(11)로 채워진 구조로 되어 있다. LCD는 일정한 방향으로 배열(Off)된 액정 물질(11)에 화소전극과 공통전극 사이에 전기 신호(전압)를 가해 액정을 다른 방향으로 배열(On)하게 하여 빛을 투과 또는 차단시킴으로써 화면을 표시해준다. 액정 자체로는 빛을 낼 수 없으므로 광원 역할을 하는 백라이트 유닛이 필요하다. 다양한 색을 낼 수 있도록 적, 녹, 청의 3원색으로 이뤄진 컬러필터(14)도 필요로 한다. 백라이트 유닛은 보통 화소전극이 코팅된 제1기판(12-1) 뒤에 위치한다.

제1 및 제2 기판(12-1, 12-2)은 광 투과성이 좋은 유리로 만드는데, 주로는 강화 유리로 만든다. 강화 유리는 일반 유리를 열처리 또는 화학적 처리(칼륨 치환)에 의해 강도, 내충격성 및 내열성을 높인 유리를 말한다. 강화 유리는 강도와 경도가 우수한 반면, 다른 재질에 비해 유리의 본래적 속성 탓에 휨성은 좋지 않은 편이다.

LCD 패널을 곡면형으로 만드는 데 있어서 가장 핵심적인 문제는 평판형인 강화유리 기판을 파손되지 않게 원하는 곡률로 휘게 만드는 것이다. 이를 위한 여러 가지 방안들이 제안되어 있다. 종래의 대표적인 방법은 강화유리 기판을 불산으로 식각하여 그 기판의 두께를 얇게 만든 후 곡면형으로 성형하는 방법이다(예: 대한민국공개특허 제10-2011-0030732호, 제10-2011-0100537호, 제10-2012-0013265호, 제10-2012-0051630호, 제10-2013-0026285호, 제10-2014-0053774호 등). 강화유리 기판은 두께가 얇을수록 더 잘 휘어지는 성질을 활용하기 위한 방안으로 이해된다.

그런데 강화유리 기판을 휘게 하기에 앞서 기판의 두께를 식각 공정으로 깎아내면, 기판을 휘게 하는 것은 용이해질지 몰라도 얇아진 두께 때문에 기판의 강도는 약화되어 그 기판을 벤딩하는 과정에서 파손될 가능성은 더 높아지는 문제가 있다. 이들 종래의 방법은 또한, 식각 공정을 수행하는 데 드는 비용과, 시각을 위한 편광필름의 탈부착 작업 비용, 식각 공정의 불량률(대략 70% 정도) 등에 따른 원가 상승 등으로 인해, 생산원가가 평판형 대비 상당히 많이 상승하게 되고 작업시간 또한 길어지는 단점이 있다. 게다가 식각 시 액정(11)의 유출을 방지하기 위해 두 기판(12-1, 12-2) 사이에 부가된 밀봉재(비도시)가 식각액에 의해 부식되어 두 기판(12-1, 12-2) 사이로 식각액이 침투함으로써 패널이 파손되는 문제도 생길 수 있다. 또한, 기존의 완제품과 분리된 오픈 셀 또는 기성품으로 제공받은 디스플레이 패널은 탭(22)이라 일컬어지는 회로기판이 부착되어 있는데, 식각 공정에서 이 탭(22)을 다루는 것이 매우 불편하고 난해한 점도 문제이다.

이와 같은 제반 단점들로 인해 상기 종래기술이 곡면형 디스플레이의 대량생산에 적합한 기술인지 의문이다. 또한, 곡면형 LCD 패널을 만들려면, LCD 패널을 휘게 만들어야 하는데, 상기 종래 기술은 LCD 패널을 어떤 방법으로 및/또는 어떤 벤딩 장치를 사용하여 벤딩하는지에 관한 아무런 가르침을 제공하지 않는다. 식각 공정을 통해 기판의 두께를 얇게 하는 것에만 언급하고 있을 뿐이다.

한편, 곡면형 디스플레이에 있어서 최적의 곡률은 사용자와 디스플레이 패널 간의 이격 거리에 따라 좌우된다. 곡면형 디스플레이 화면의 정면에서 시청 시, 제품 곡률(R)과 시청거리(d)가 동일할 경우 시청자는 화면 중앙부터 외곽 부분까지 모두 동일한 시청 거리를 가지게 된다. 이처럼 화면의 외곽에서 중앙까지 전체적으로 시청 거리가 동일할 때, 컬러, 콘트라스 비 등 화질요소가 균일하고 전체 화면 속 정보 습득의 효율이 높아진다. 곡면이 적용된 제품마다 시청 및 사용 거리가 다르기 때문에 최적 곡률도 그에 따라 다를 수 있다. 예컨대 TV의 경우 시청자의 시청거리가 보통 3m~4m 정도 이므로, 최적의 곡률은 3,000R ~ 4,000R 수준이라고 볼 수 있다.

하지만, 사용자와 디스플레이 화면 간의 거리가 짧은 전자오락기나 카지노 게임기 업계는 더 작은 값의 곡률을 갖는 곡면형 디스플레이를 선호한다. 게임기 화면과 사용자의 이격 거리가 수십 센티미터에 불과하여, 게임기 앞에 않아서 위로 화면을 쳐다보는 사용자는 더 많이 굽은 화면일수록 화면 전체를 한 눈에 보기가 쉬워 집중도가 향상되기 때문이다. 컴퓨터 모니터의 경우도, 사용자와의 이격거리가 수십 센티미터에 불과하다. 그러므로 최적 곡률도 그 이격거리에 상당하는 값이 된다.

이처럼 사용자와 화면 간의 이격거리가 수십 센티미터에 불과한 응용분야의 경우에는 더 작은 곡률을 갖는 곡면형으로 제조할 수 있는 기술이 요구된다. 하지만 강화유리 기판을 사용한 LCD 패널을 이용하여 파손 없이 이런 정도의 곡률을 갖는 곡면형 LCD 패널로 만들 수 있는 기술은 아직까지 알려진 바 없다. 예컨대, 삼성디스플레이는 최근 크기가 105인치이고 곡률이 4,200R인 파노라마형 곡면형 UHD LCD TV를 구현하여 전시회에 출품하였는데, 곡면형 TV중 최고의 곡률이라고 말했다 ( 참조). 또한, 현재까지 출시된 컴퓨터 모니터용 곡면형 디스플레이들 중에는 가장 작은 곡률 값이 3,800R인 것으로 알려져 있다. TV에 비해 사이즈가 작고 사용자와 화면 간의 거리가 더 짧은 컴퓨터 모니터나 카지노 게임기 화면의 경우, 더 작은 곡률 값을 갖는 곡면형 디스플레이에 대한 요구가 많다. 하지만, 강화유리 기판을 채용한 LCD 패널 제품들 중에서 아직까지 3,000R보다 작은 곡률을 갖는 것이 상업적으로 제품화된 예는 없다.

디스플레이 공정에 투입되는 유리 기판은 점점 얇아지는 추세에 있다. 2013년에 이미 유리 제조사는 0.3mm 미만의 원판 유리를 양산할 수 있는 수준에 있다. 디스플레이 업체들은 2011년부터 8세대(2200x2500㎜) LCD 라인에 0.5mm 두께의 유리 기판을 채용하기 시작했으며, 최근에는 그 두께 0.5㎜의 한계를 넘어 0.4㎜, 0.3㎜에 도전하고 있는 것으로 알려져 있다. 유리 기판의 두께가 이렇게 점점 얇아지면 박형화를 위한 식각을 하는 것이 더 이상 적절하지 않을 수도 있을 것이다. 식각을 하지 않고 원래의 강화유리 기판 그대로 파손 없이 휘게 하는 제조기술이 더 요구된다고 할 수 있다.

본 발명은 기존 기술의 곡률 한계수준으로 여겨졌던 곡률 3,000R을 극복하여 그 곡률보다 더 작은 값의 곡률, 특히 700R 이상 1,000R 미만의 곡률을 갖는 곡면형 LCD 패널을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 또한 제조사에서 판매하는 평판형 LCD 패널 오픈 셀을, 기판의 두께 감소를 위한 별도의 식각 가공을 수행할 필요 없이, 기판 파손율을 매우 낮게 하면서 종래에 비해 훨씬 더 간단하고 신속하게 곡면형으로 굽힐 수 있어 저비용, 고효율 및 고수율을 실현할 수 있는 곡면형 LCD 패널 제조 방법으로 만들어진 곡면형 LCD 패널을 제공하는 것을 목적으로 한다.

위와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 곡면형 LCD 패널이 제공된다. 이 곡면형 LCD 패널은, 서로 평행하게 대면하고 가장자리 둘레가 밀봉제로 마감된 제1 및 제2 강화유리 기판과, 상기 제1 및 제2 강화유리 기판의 사이의 밀폐된 공간에 샌드위치 된 액정층을 포함하며, 가로방향 및 세로방향 중 어느 한 가지 방향으로 소정의 곡률로 굽은 곡면형 LCD 패널 오픈 셀(이하, 간단히 '오픈 셀'이라 함); 및 상기 오픈 셀과 동일한 곡률로 휘어진 형상을 가지며, 상기 오픈 셀의 가장자리 둘레를 감싸면서 잡아주어 상기 오픈 셀의 휘어진 형상을 그대로 유지해주면서 상기 오픈 셀과 한 몸체(이하, '오픈셀-전방프레임 조립체'라 함)로 결합되는 패널 전방 프레임부를 구비하며, 특히 상기 오픈 셀의 상기 소정의 곡률은 700R 이상 1,000R 미만의 범위 내의 값인 것을 특징으로 한다.

상기 곡면형 LCD 패널에 있어서, 상기 패널 전방 프레임부는, 상기 소정의 곡률로 굽은 상기 오픈 셀의 가장자리 둘레를 에워싸면서 앞쪽에서 받쳐주는 패널 전방 프레임과, 상기 패널 전방 프레임의 네 측벽부에 결합되어 상기 소정의 곡률이 그대로 유지되도록 상기 오픈 셀의 가장자리 둘레를 뒷쪽에서 받쳐주면서 이탈하지 못하게 구속하는 고정부재들을 포함한다. 상기 패널 전방 프레임은 한 쌍의 가로 프레임과 한 쌍의 세로 프레임이 사각 고리형으로 연결된 구조이며, 상기 한 쌍의 가로 프레임과 상기 한 쌍의 세로 프레임 중 어느 하나는 상기 오픈 셀과 동일한 곡률로 휘어진 곡선형이고 나머지 하나는 직선형이다. 상기 한 쌍의 가로 프레임과 상기 한 쌍의 세로 프레임 각각은, 상기 오픈 셀의 측면과 대면하도록 직립된 측벽부와, 상기 측벽부의 하단에서 벤딩되어 상기 오픈 셀의 앞면 테두리를 받쳐주도록 연장된 바닥부를 포함하며, 상기 바닥부는 상기 측벽부에 대하여 곡선형 프레임의 경우에는 법선방향으로 연결되고 직선형 프레임의 경우에는 상기 오픈 셀의 접선방향으로 연결되는 것이 바람직하다.

상기 곡면형 LCD 패널에 있어서, 상기 오픈 셀의 상기 제1 및 제2 강화유리 기판은 평판형 LCD 패널로 제작하기 위해 제조된 원래의 두께를 감소시키지 않고 그대로 유지한 상태로 곡면형으로 벤딩된 것을 특징으로 한다.

상기 곡면형 LCD 패널은, 수납공간을 제공하며 상기 오픈셀-전방프레임 조립체의 후방 쪽에서 상기 패널 전방 프레임부와 맞물리게 결합하여 상기 LCD 패널의 외곽을 구성하는 패널 후방 프레임과, 상기 패널 후방 프레임의 상기 수납공간 내에 수납되어 상기 오픈 셀의 후면 전체에 빛을 조사하는 광원을 포함하는 백라이트유닛을 더 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 패널 후방 프레임은 상기 패널 전방 프레임부와 동일한 곡률로 휘어진 형상을 갖는 것이 바람직하다.

상기 곡면형 LCD 패널에 있어서, 상기 오픈 셀을 상기 소정의 곡률로 휘게 하는 것은, 상기 오픈 셀을 곡면형 받침부의 제1곡률을 갖는 곡면형 상면에 정렬되게 올려놓은 다음, 상기 오픈 셀의 벤딩 과정에서 상기 오픈 셀의 가운데 부분이 위로 솟아오르지 못하도록 상기 오픈 셀의 가운데 부분의 소정 구간을 상기 곡면형 받침부 쪽으로 눌러준 상태에서, 오픈셀 누름부로 상기 오픈 셀의 가운데 부분을 기준으로 좌우 양쪽 부분을 눌러서 상기 오픈 셀이 상기 오픈셀 누름부와 상기 곡면형 받침부의 사이에서 상기 제1곡률로 휘어지게 하는 벤딩 방법에 의해 이루어질 수 있다. 그리고 상기 벤딩 방법은, 상기 오픈 셀의 벤딩 전에 상기 강화유리 기판의 항복응력을 강화하기 위해 상기 오픈 셀의 강화유리 기판 표면에 테이프를 부착하고, 상기 오픈 셀의 벤딩이 완료된 후에 상기 테이프를 떼어내는 것을 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 제1곡률의 크기는 상기 제2곡률의 크기에 비해 5~30R 작은 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 LCD 패널은 그 곡률 값이 3,000R 이하의 것, 특히 700R 이상 1,000R 미만의 것이다. 기존에는 이런 정도로 많이 굽은 LCD 패널을 구현하지 못하였다. 이러한 곡률은 이론적으로 사용자와 디스플레이 화면 간의 거리가 3~0.7미터 인 경우에 최적이다. 컴퓨터 모니터의 경우 대개는 작업자와 모니터간의 거리가 1미터 이내이다. 카지노 게임기 등 오락용 기기의 화면도 마찬가지다. 본 발명에 따른 LCD 패널을 그러한 컴퓨터 모니터나 카지노 게임기용 디스플레이로 사용하면, 곡면형 디스플레이가 제공하는 여러 가지 장점들 즉, 화면 명암비의 균일도, 화면에 대한 몰입감 등이 극대화될 수 있다. 기존에 비해 더 작은 곡률을 갖는 디스플레이를 필요로 하는 관련 산업계의 요구에 효과적으로 대응할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 곡면형 디스플레이는 강화유리 기판의 두께를 줄이기 위한 식각 공정을 사용하지 않고 매우 단순화시킨 공정으로 곡면화 한 것이므로, 식각 공정의 생략을 통해 생산원가 감소, 생산성 및 수율의 향상 등에 있어서 현저한 효과를 제공할 수 있다. 게다가, 식각공정으로 강화유리 기판의 두께를 줄이는 가공을 하지 않기 때문에, 오픈 셀의 원래 두께를 그대로 유지할 수 있다. 따라서 본 발명에 따른 곡면형 디스플레이는 강화유리 기판의 내충격성과 기계적 강도의 약화를 수반하지 않아 내구성이 좋다.

도 1은 (a) 본 발명에 따른 벤딩 가공대상인 통상적인 LCD 패널 오픈 셀의 표면에 테이프가 가로방향으로 여러 줄 부착된 상태와 (b) 그 LCD 패널 오픈 셀의 구조를 도시하고 있으며,
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 곡면형 디스플레이 패널(오픈 셀과 패널 전방 프레임의 조립체)의 분해사시도이며,
도 3은 도 2의 곡면형 디스플레이 패널의 조립상태 사시도이며,
도 4는 도 2의 곡면형 디스플레이 패널을 만들기 위한 벤딩 장치의 구성을 개념적으로 도시한 개략도이며,
도 5a부터 도 5f까지는 도 4의 벤딩 장치를 이용하여 도 2의 곡면형 디스플레이 패널을 만드는 일련의 작업 단계를 도시하며,
도 6은 본 발명에 따른 곡면형 패널 제작 방법을 설명하기 위한 순서도이며,
도 7은 도 2의 곡면형 디스플레이 패널을 만들기 위한 벤딩 장치의 다른 구성 예와 이를 이용한 벤딩 방법을 설명하기 위한 도면이다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하면서 본 발명을 실시하는 데 필요한 기술적인 사항을 구체적으로 설명하기로 한다.

먼저, 본 발명에 따른 곡면형 LCD 패널 조립체(100)의 구조를 도 2와 도 3을 참조하면서 설명한다.

곡면형 LCD 패널 조립체(100)는 오픈셀-전방프레임 조립체(80) 및 이 조립체(80)와 결합하여 후방에서 광을 조사해주는 백라이트 유닛(90)을 구비한다. 또한, 오픈셀-전방프레임 조립체(80)와 백라이트 유닛(90) 사이에 샌드위치 되게 배치되어, 백라이트 유닛(90)에서 나오는 광을 확산시켜 오픈 셀(10)의 표면 전반에 입사되는 광의 휘도 균일도를 높여주는 확산시트(95)를 더 구비하는 것이 바람직하다.

오픈셀-전방프레임 조립체(80)는 오픈 셀(10)과 이를 수납하는 패널 전방 프레임(30)을 구비한다. 이 둘은 모두 같은 방향(가로방향 또는 세로방향)으로 소정의 제2곡률로 굽은 형상으로 되어 있다. 본 발명은 이 제2곡률의 값이 3,000R 이하이며, 특히 바람직하게는 1,000R 미만부터 700R까지의 범위 내의 값을 갖는 오픈셀-전방프레임 조립체(80) 및 이에 백라이트 유닛(90) 등을 더 결합한 LCD 패널을 제공할 수 있는 것에 특징이 있다.

오픈 셀(10)은 도 1에 도시된 것처럼, 오픈 셀(10)에 있어서 액정층(13)을 사이에 두고 서로 대면하면서 가장자리 부분이 밀봉재로 접합되어 그 액정층(13)을 밀폐된 공간에 가두는 제1 및 제2 기판(12-1, 12-2)은 강화유리로 만들어져 있다. 그 제1 강화유리 기판(12-1)에는 복수의 표시 신호선(즉, 게이트선과 데이터선, 다수의 박막 트랜지스터(TFT)와 화소 전극 등)이 형성되어 있고, 제2 강화유리 기판(12-2)에는 색 필터(color filter)와 공통 전극이 형성된다. 제1 및 제2 강화유리 기판(12-1, 12-2)에 형성된 전극들과 구동회로가 장착된 PCB 간의 전기적인 연결을 제공하는 복수의 탭(22)이 기판의 한쪽 모서리에 형성된다. 벤딩 작업의 대상물은 복수의 탭(22)이 결합된 오픈 셀이거나 또는 그 복수의 탭(22)에 PCB 회로까지 연결된 오픈 셀일 수 있다.

패널 전방 프레임(30)은 두 개의 가로 프레임(36)과 두 개의 세로 프레임(38)이 사각 고리를 형성하도록 연결된 구조로 되어 있다. 오픈 셀(10)의 휘어진 상태를 유지해줄 수 있기 위해 강도가 우수한 금속재 또는 플라스틱재로 만드는 것이 바람직하다. 한 쌍의 가로 프레임(36)과 한 쌍의 세로 프레임(38) 중 어느 하나는 제2 곡률로 휘어진 형상이고, 나머지 한 쪽은 직선형이다. 즉, 패널 전방 프레임(30)은 가로방향으로 휘어진 형상이거나 또는 세로방향으로 휘어진 형상일 수 있다. 도면에 예시된 패널 전방 프레임(30)은 가로방향으로 휘어진 형상이다.

가로 프레임(36)과 세로 프레임(38)은 각각 한 몸체로 연결된 바닥부(32)와 측벽부(34)를 구비한다. 바닥부(32)와 측벽부(34)는 모두 대략 1~2센티미터의 폭을 갖는 띠 모양이다. 측벽부(34)는 수직 상방으로 일정한 높이를 갖고, 바닥부(32)는 측벽부(34)의 하단에서 90도(휘어지지 않은 부분) 또는 90도 이내의 각도(휘어진 부분. 제2 곡률을 형성하는 각도 즉, 수직 직립된 측벽부(34)에 대하여 바닥부(32)가 오픈 셀(10)의 접선방향으로 연결되는 각도)로 벤딩되어 상기 폭으로 연장된 부분이다

오픈 셀(10)은 벤딩 공정에 의해 휘어진 상태 그대로 그것의 앞면 가장자리 둘레 부분이 패널 전방 프레임(30)의 바닥부(32)에 걸쳐지는 형태로 패널 전방 프레임(30)에 수납, 고정된다. 오픈 셀(10)이 그렇게 휘어져 수납된 상태로 유지되도록 하기 위한 고정수단도 함께 준비한다. 고정수단은 세로 프레임(38)에 장착되는 세로 고정부재(42)와 가로 프레임(36)에 장착되는 가로 고정부재(44)를 포함할 수 있다. 이들 세로 및 가로 고정부재(42, 44) 역시 서로 직각에 가깝게 절곡된 바닥부(32)와 측벽부(34)로 구성될 수 있다. 세로 고정부재(42)는 직선형인 반면, 가로 고정부재(44)는 가로 프레임(36)과 같은 곡률을 가진 곡선형으로 마련하는 것이 바람직하다. 도면에는 프레임(30)의 각 변에 세로 고정부재(42)와 가로 고정부재(44)가 각각 한 개씩 결합되는 것으로 도시되어 있지만, 이는 예시적인 것에 불과하며, 세로 고정부재(42)와 가로 고정부재(44) 각각은 길이를 짧게 하여 복수 개로 구성할 수도 있다.

세로 및 가로 프레임(38, 36)와 세로 및 가로 고정부재(42, 44)는 서로 간에 나사(46) 결합이 가능하도록 각각의 측벽부의 대응하는 지점에 다수의 나사 결합공이 마련되는 것이 바람직하다.

이러한 오픈셀-전방프레임 조립체(80)는 그 자체로서 반제품으로 제조, 유통될 수 있지만(도 3의 (a) 참조), 후면 쪽에 백라이트 유닛(90)이 더 결합되어 곡면형 LCD 패널(100) 완제품으로 제조, 유통될 수도 있다(도 3의 (b) 참조). 백라이트 유닛(90)은 오픈 셀(10)의 후면 전체에 빛을 조사하는 백라이트(비도시. 통상적으로 광원유닛과 이 광원유닛에서 나오는 빛을 면광원으로 변환해주는 도광판 유닛 등을 포함함. 백라이트는 이미 잘 알려진 기술이므로 여기서는 그에 관한 설명을 생략함)와 그 백라이트를 그 안에 수납하고 패널 전방 프레임(30)과 결합하여 LCD 패널 전체의 프레임을 구성하는 패널 후방 프레임(92)을 구비한다. 패널 전방 프레임(30)과 맞물려 LCD 패널의 외피를 구성하는 패널 후방 프레임(92)은 패널 전방 프레임(30)과 같은 곡률을 갖는 곡면형으로 구성한다. 패널 후방 프레임(92) 안에 수납되는 백라이트도 이 패널 후방 프레임(92)의 형상에 적합하게 배치된다. 백라이트 유닛(90)에서 나오는 빛을 확산시켜 오픈 셀(10)의 전체 표면에 대한 조도의 균일도를 높이기 위해 확산시트(95)를 오픈 셀(10)과 백라이트 유닛(90) 사이에 배치하는 것이 바람직하다.

다음으로, 본 발명에 따른 곡면형 오픈셀-전방프레임 조립체(80)와 LCD 패널(100)을 제조하기 위한 방법을 설명한다. 오픈 셀(10)의 벤딩(bending) 작업 에 앞서 몇 가지 준비 사항이 있다. 이를 강화유리 기판으로 만든 오픈 셀을 예로 하여 설명한다.

우선, 테이핑 처리된 평면형 LCD 패널 오픈 셀(10)을 준비한다. 벤딩 작업의 대상물은 LCD 패널 제조사에서 일반적으로 제조하여 판매하는 '오픈 셀'이 될 수 있다.

오픈 셀을 벤딩하기에 앞서, 오픈 셀(10)의 표면에 테이프를 부착하는 것이 바람직하다. 본 발명자는 반복되는 다양한 테스트를 통해 테이프를 부착하였을 경우가 그러하지 않았을 경우에 비해 벤딩 작업 시 강화유리 기판(12)의 파손율이 더 낮아지는 것을 확인할 수 있었다. 오픈 셀(10)의 좌우 양측에 힘을 가하여 휘게 할 때 강화유리 기판(12) 내부에는 굽힘 응력이 작용한다(즉, 기판(12) 내의 볼록해지는 쪽과 오목해지는 쪽에 인장응력과 압축응력이 동시에 작용함). 강화유리 기판(12)의 표면에 부착된 테이프(20)는 오픈 셀(10)을 휘게 할 때 강화유리 기판(12)에 작용하는 항복 응력을 강화시켜 강화유리 기판(12)의 파손율을 낮추는 데 기여한다. 오픈 셀(10)의 어느 한 쪽 표면에만 테이프(20)를 부착해도 이런 효과를 얻을 수 있지만, 더 큰 효과를 얻으려면 양쪽 표면 모두 테이프(20)를 부착하는 것이 바람직하다.

테이프 부착 영역은 오픈 셀(10)의 표면 전체 또는 일부 영역일 수도 있다. 도 1에 도시된 것처럼 일부 영역에 대한 부분적 테이핑은 예컨대 소정 폭을 갖는 테이프(20)를 강화유리 기판(12-1, 12-2)의 표면에 복수 줄로 부착한다. 그 복수 줄의 테이프(20)는 세로방향으로는 일정한 간격으로 이격되고 가로방향으로는 강화유리 기판(12-1, 12-2)의 좌측 모서리 근처에서 우측 모서리 근처까지 나란하게 연장된 형태(테이핑 영역과 비테이핑 영역이 교대로 배치된 형태)로 부착할 수 있다. 테이프(20)는 벤딩 공정이 완료되고 난 후 제거해야 하므로 떼어내기 편하게 끝부분을 마감 처리하는 것이 바람직하다.

오픈 셀(10)의 준비와는 별도로, 도 3에 예시된 것과 같이, 오픈 셀(10)을 수납하여 감싸면서 그것의 휘어진 상태를 유지해주는 패널 전방 프레임(30)도 준비한다. 앞에서 언급하였듯이, 패널 전방 프레임(30)은 LCD 패널의 구조적 안정성을 제공하는 부품인 만큼 강도가 우수하고 휨성이 거의 없는 단단한 재질(금속재 또는 플라스틱재)로 만드는 것이 바람직하다. 패널 전방 프레임(30)은 두 개의 가로 프레임(36)와 두 개의 세로 프레임(38)이 사각고리를 형성하도록 연결된 구조이며, 각 프레임(36, 38)은 앞서 언급하였듯이 바닥부(32)와 측벽부(34)가 90도(직선형 프레임) 또는 90도 미만의 각도(곡선형 프레임)로 절곡되어 서로 연결되어 있다. 패널 전방 프레임(30)이 제공하는 수납공간은 그 안에 오픈 셀(10)을 수납했을 때 측벽부(34)와 오픈 셀(10)의 모서리 간의 유격은 대략 1~2mm 이내가 되는 크기가 적당하다. 이하의 설명에서는 도시된 것처럼 한 쌍의 가로 프레임(36)이 제2곡률로 휘어진 곡선형이고, 한 쌍의 세로 프레임(38)은 직선형인 경우를 예로 하여 설명한다.

본 발명에 따르면, 가로 프레임(36)의 제2곡률이 3,000R 이하의 특히 바람직하게는 1,000R 미만부터 700R까지 가능하다. 또한, 패널 전방 프레임(30)의 제2곡률 즉, 가로 프레임(36)의 곡률은 벤딩 장치(70)의 벤딩 곡률 즉, 곡면형 받침부(50)의 상면(52)의 곡률(제1곡률)보다 약 5R~30R 정도 더 큰 것이 바람직하다. 예컨대, 패널 전방 프레임(30)의 제2 곡률이 예를 들어 800R이라면, 곡면형 받침부(50) 상면(52)의 제1곡률은 770~795R 정도인 것이 바람직하다. 이처럼 패널 전방 프레임(30)의 휘어짐 정도가 벤딩장치(70)에 의한 오픈 셀(10)의 휘어짐 정도보다 5~30R 정도 덜 휘어진 것으로 만들면, 오픈 셀(10)을 패널 전방 프레임(30)에 수납할 때 작업성을 좋게 하기 위함이다. 만약, 상기 두 곡률의 관계가 '제2곡률 < 제1곡률+5R'이면 오픈 셀(10)을 패널 전방 프레임(30) 안에 수납할 때 오픈 셀(10)이 측벽부(34)에 걸려 쉽게 수납하기가 어려워지기 때문이다. 상기 두 곡률의 차이가 30R보다 더 크면, 오픈 셀(10)이 패널 전방 프레임(30) 안에 수납되고 난 후 제1곡률에서 제2곡률로 펴지는 정도가 지나치게 많아서 바람직하지 않다.

다음으로, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 벤딩 장치(70)의 구조를 개념적으로 개략 도시한다. 이 벤딩 장치(70)는 오픈 셀(10)을 원하는 곡률(제1곡률)을 갖도록 휘게 하고 그 상태에서 패널 전방 프레임(30)에 장착하여 오픈셀-전방프레임 조립체(80)를 완성하게 해주는 장치이다. 이 벤딩 장치(70)는 상면이 타겟 곡률만큼 휘어져 있고 벤딩될 오픈 셀(10)을 그 상면에 올려놓고 받쳐주는 곡면형 받침부(50)와 그 곡면형 받침부(50) 위에 놓인 오픈 셀(10)을 곡면형 받침부(50) 쪽으로 눌러서 제1곡률만큼 휘게 해주는 역할을 하는 오픈셀 누름부(60)를 구비한다.

곡면형 받침부(50)는 오픈 셀(10)을 위에 올려놓고 오픈셀 누름부(60)로 눌러서 휘게 할 때 그 오픈 셀(10)을 밑에서 받쳐주면서 제1곡률만큼 휘게 하는 역할을 한다. 오픈 셀(10)과 직접 접촉하는 곡면형 받침부(50)의 상면(52)은 제1곡률만큼 휘어진 곡면으로 되어 있다. 또한, 곡면형 받침부(50)의 상면(52)의 크기(면적)는 오픈 셀(10)의 크기(면적) 보다 약간 작은 것이 바람직하다. 오픈 셀(10)을 곡면형 받침부(50)의 상면(52)에 정렬하여(서로의 중심을 일치시켜) 올려놓고 그 오픈 셀(10)을 곡면형 받침부(50)의 상면(52)과 같은 곡률로 휘게 하였을 때, 오픈 셀(10)의 가장자리 둘레 부분이 그 곡면형 받침부(50)의 상면(52) 바깥으로 약간(예컨대, 대략 5~30mm 정도) 돌출되는 것이 바람직하다. 왜냐하면 벤딩된 오픈 셀(10)을 패널 전방 프레임(30)에 간편하게 수납시켜 결합할 수 있도록 하기 위함이다. 또한, 패널 전방 프레임(30)은 곡면형 받침부(50)의 측면 둘레에 씌워서 수직방향으로 이동시킬 수 있어야 한다. 이를 위해, 곡면형 받침부(50)의 상면(52)은 패널 전방 프레임(30)의 바닥부(32)에 의해 정의되는 사각형 구멍 사이즈보다 약간 작을 필요가 있다(패널 전방 프레임(30)의 바닥부(32)가 곡면형 받침부(50)의 상면(52)에 걸리지 않을 정도).

곡면형 LCD 패널을 만들기 위한 종래의 기술들은 이런 점을 알지 못하였다.

오픈셀 누름부(60)는 곡면형 받침부(50)의 상면(52) 위에 놓인 오픈 셀(10)을 곡면형 받침부(50) 쪽으로 눌러서 제1곡률만큼 휘게 해주는 역할을 한다. 오픈셀 누름부(60)는 위와 같은 사항들을 반영한 구조로 구성한다. 즉, 오픈셀 누름부(60)는 오픈 셀(10)의 가운데 부분을 먼저 눌러주기 위한 중앙 누름부(62)와 이의 좌우측에 위치하여 오픈 셀(10)의 좌우측 부분을 눌러주기 위한 좌우측 누름부(64-1, 64-2)를 구비한다. 중앙 누름부(62)와 좌우측 누름부(64-1, 64-2)는 모두 곡면형 받침부(50)에 대하여 수직방향(즉, 오픈 셀(10) 상면에 대한 법선방향)으로 접근하거나 후퇴할 수 있도록 구성하되, 그들의 움직임은 서로 독립적으로 수행될 수 있도록 구성하는 것이 바람직하다. 중앙 누름부(62)는 좌우측 누름부(64-1, 64-2)가 오픈 셀(10)의 좌우측 부분을 누르기 전에 가운데 부분을 먼저 눌러줄 수 있어야 하기 때문이다.

오픈 셀(10)의 가운데 부분의 표면과 직접 접촉하는 중앙 누름부(62)의 저부는 평면형으로 구성하거나 또는 곡면형으로 구성할 수 있다. 중앙 누름부(62)의 저부를 곡면형으로 구성하는 경우에는 그 곡률은 제1곡률보다 작지 않은 값인 것이 바람직하다. 상기 접촉누름부는 약간의 탄성을 가져 벤딩 공정 시 오픈 셀(10) 표면에 손상을 주지 않는 재질(예컨대 고무 패드 또는 우레탄 패드 등)로 만드는 것이 바람직할 수 있다.

오픈셀 누름부(60)는 중앙 누름부(62)와 좌우측 누름부(64-2, 64-2)의 독립적인 수직이동을 구동하고 곡면형 받침부(50)의 상면(52)과 소정의 간격(d)이 되도록 접근 제어를 하기 위한 수단(비도시)도 구비한다. 즉, 중앙 누름부(62)와 좌우측 누름부(64-1, 64-2)는 공히 곡면형 받침부(50)의 상면(52)에 대하여 수직방향으로 접근하여 오픈 셀(10)이 제1곡률만큼 휘어지게 하거나 평행하게 후퇴하여 패널 전방 프레임(30)과 오픈 셀(10) 결합체를 곡면형 받침부(50)와 오픈셀 누름부(60) 사이로 빼낼 수 있도록 수직방향으로 움직일 수 있어야 한다. 따라서 중앙 누름부(62)와 좌우측 누름부(64-1, 64-2)의 이와 같은 움직임을 가능하게 하는 별도의 구동수단(비도시)과 제어수단(비도시)이 필요함은 물론이다.

오픈 셀(10)과 직접 접촉하여 눌러주는 좌우측 누름부(64-1, 64-2)의 저부는 기본적으로는 곡면형 받침부(50)의 상면(52) 곡률과 실질적으로 동일한 곡률을 갖고 동시에 그 상면(52)과 동일한 사이즈를 갖도록 구성하는 것이 바람직하다. 좌우측 누름부(64-1, 64-2)의 저부는 오픈 셀(10)을 아래쪽으로 눌러줄 때 오픈 셀(10)과 전면적으로 접촉하는 형태 또는 부분적으로 접촉하는 형태로 구성할 수 있다. 즉, 좌우측 누름부(64-1, 64-2)의 저면은 다음과 같은 형태로 오픈 셀(10)의 상면과 접촉하여 눌러줄 수 있는 형상을 가질 수 있다: (i) 오픈 셀(10)의 상면 전체 영역과 접촉하는 곡면 형태, (ii) 오픈 셀(10)의 가장자리 둘레에만 접촉하고 그 둘레 안쪽과는 접촉하지 않는 형태, (iii) 오픈 셀(10)의 상면에 복수 줄의 띠 영역(세로 방향으로 소정 간격 이격되어 있고 가로 방향으로 나란히 배열된 띠 영역)과만 접촉하는 형태, 또는 (iv) 이들 접촉 형태를 조합한 형태 중 어느 한 가지 형태.

오픈 셀(10)의 표면을 눌러주는 오픈셀 누름부(60)의 저부를 위와 같이 곡면형 받침부(50)와 같은 곡률을 가지면서 형상의 변화가 없는 고체 재질로 구성할 수도 있지만, 도 7에 도시된 오픈셀 누름부(60-1)처럼 유동성 있는 액체주머니로 구성할 수도 있다. 도시된 오픈셀 누름부(60-1)는 중앙누름부(62)의 저부에 고무나 합성수지재로 튼튼하게 만든 주머니에 물이나 기타 다른 유동성 있는 액체를 넣어 만든 액체주머니(63)를 배치한다. 중앙 누름부(62)가 하강하여 그 액체주머니(63)를 오픈 셀(10)의 가운데 부분에 올려놓아 그 액체주머니(63)의 무게로 오픈 셀(10)의 솟아오름을 억누를 수 있도록 구성된다. 이 경우, 그 액체주머니(63)의 무게는 오픈 셀(10)의 벤딩 과정에서 발생하는 가운데 부분의 솟아오름을 막을 수 있는 최소 무게보다는 무거운 것이 바람직하다. 다만, 지나치게 무거우면 액정층(11)의 간격을 유지해주는 스페이서의 파손 등 액정층(11)의 손상 문제를 일으킬 수 있는 최대 무게보다는 가벼워야 할 것이다. 예컨대 20~30인치급 오픈 셀(10)의 경우는 대략 4~6kg 정도의 무게를 갖는 액체주머니(63)로 눌러주면 적당하다. 오픈 셀(10)의 가운데 부분 위에 올려진 그 액체주머니(63)는 오픈 셀(10)의 그 가운데 부분을 아래로 약간 휘어지게 만들면서 눌러주게 된다.

좌우측 누름부(64-1, 64-2)도 중앙 누름부(62)와 마찬가지로 오픈 셀(10)의 상면에 직접 접촉하여 눌러주는 부분은 액체주머니(65-1, 65-2)로 되어 있다. 이 액체주머니(65-1, 65-2)에는 항상 소정 량의 액체가 주입되어 있거나, 또는 필요시(오픈 셀(10)을 눌러 휘게 만들 때)에만 그 소정 량의 액체를 주입하고 그 외에는 액체주머니(65-1, 65-2) 밖으로 빼놓을 수 있는 형태로 구성할 수 있다. 액체주머니(65-1, 65-2)에 주입되는 액체의 무게는 오픈 셀(10)의 좌측 부분과 우측 부분을 눌러주어 오픈 셀(10)이 제1곡률로 휘어지게 하는 데 충분한 무게여야 한다. 예컨대 20~30인치급 오픈 셀(10)의 경우는 대략 3~5kg 정도의 무게가 적당하다.

벤딩 장치(70)는 공정의 자동화를 높이기 위해 가동팔(66)을 더 구비할 수도 있다. 이 가동팔(66)은 수평방향과 수직방향으로 움직일 수 있으며, 어떤 대상물을 붙잡거나 받치거나 그 외 다른 어떤 방법으로 그 대상물을 어느 한 위치에서 다른 원하는 위치에 이동시키기, 이동한 지점에 그 대상물을 내려놓기 등의 작업을 수행할 수 있는 일종의 로봇 팔이다. 도면에 예시된 가동팔(66)은 곡면형 받침부(50)의 양 측면으로 나란히 연장된 두 팔부재(68)와 이의 말단에 결합된 손부재(67)를 구비한다. 손부재(67)는 수직방향으로 선회할 수 있도록 결합되거나 또는 수평방향으로 전진과 후진을 할 수 있도록 결합되어, 대상물을 받쳐들거나 붙잡고, 필요시 원하는 위치에 내려놓을 수 있다. 이 가동팔(66)은 두 팔부재(68)가 수평 및 수직 방향으로 이동할 수 있고 손부재(67)가 선회 가능하므로 다음과 같은 작업이 가능하다: (i) 패널 전방 프레임(30)을 소정 부위를 붙잡거나 받쳐서 곡면형 받침부(50)의 상면(52) 아래 측면을 감싸도록 위치시키는 작업; (ii) 오픈 셀(10)을 곡면형 받침부(50)의 상면(52)에 정렬되게 올려놓는 작업; (iii) 오픈 셀(10)이 오픈셀 누름부(60)와 곡면형 받침부(50)의 사이에서 상기 제1곡률로 휘어진 상태에서 패널 전방 프레임(30)을 위로 들어 올려 오픈 셀(10)이 패널 전방 프레임(30) 안에 수납되게 하는 작업; 그리고 (iv) 고정부재(40)들을 이용하여 결합된 오픈셀-전방프레임 조립체(80)를 곡면형 받침부(50)와 오픈셀 누름부(60) 사이의 벌어진 공간을 통해 빼내는 작업 등.

다음으로, 이러한 벤딩 장치(70)를 이용하여 곡면형 LCD 패널을 만드는 방법을 설명한다. 도 5a 내지 도 5f는 벤딩 장치(70)를 이용하여 곡면형 LCD 패널을 만드는 공정을 도식적으로 나타낸 것이며, 도 6은 이러한 가공 공정의 순서도이다.

먼저, 벤딩 작업에 필요한 재료들을 준비한다. 즉, 앞에서도 언급하였듯이 오픈 셀(10)의 표면에 테이프(20)를 부착한다(S10 단계). 제조사에서 판매하는 원래 상태의 오픈 셀 제품을 작업 대상 오픈 셀로 사용할 수 있다. 벤딩된 오픈 셀(10)을 장착하여 결합체를 구성할 패널 전방 프레임(30)도 준비해둔다.

본격적인 벤딩 작업의 첫 단계로서, 패널 전방 프레임(30)이 곡면형 받침부(50)에 외삽되어 그의 측면을 감싸도록 위치시킨다. 이 때, 그 패널 전방 프레임(30)은 곡면형 받침부(50)의 상면(52)보다 낮은 위치에 그리고 그의 바닥부(32)가 위로 향하게 배치한다(S12 단계). 오픈 셀(10)을 위와 같이 위치시키는 작업은 작업자가 수동으로 할 수도 있지만, 가동팔(66)을 갖춘 벤딩 장치(70)라면 그 가동팔(66)이 수행한다.

그런 다음 테이핑 처리된 오픈 셀(10)을 곡면형 받침부(50)의 상면(52) 위에 서로의 가운데 부분이 정렬되게 하여 올려놓는다(S14 단계)(도 5a 참조). 이 때, 도시된 것처럼 오픈셀 누름부(60)는 이러한 작업을 할 수 있는 공간이 확보될 수 있는 정도로 곡면형 받침부(50)로부터 충분히 이격되어 있을 필요가 있다. 오픈 셀(10)을 위와 같이 위치시키는 작업은 작업자가 수동으로 할 수도 있지만, 가동팔(66)을 갖춘 벤딩 장치(70)라면 그 가동팔(66)이 수행한다.

이와 같이 패널 전방 프레임(30)과 오픈 셀(10)을 벤딩 장치(70)에 제대로 위치시킨 다음에는, 중앙 누름부(62)를 곡면형 받침부(50) 쪽으로 하강시켜 오픈 셀(10)의 가운데 부분의 상면을 눌러준다(도 5b 참조)(S16 단계). 이때, 중앙 누름부(62)의 저면과 곡면형 받침부(50)의 최고위점(즉, 상면(52)의 가운데 부분) 간의 간격(d)은 오픈 셀(10)의 두께(t)와 같거나 미세하게 큰 정도(즉, t≤d≤t+δ)인 것이 바람직하다. 상기 간격(d)이 두께(t)보다 작으면 오픈 셀(10)이 과도하게 압박되어 손상을 입게 된다. 반대로 지나치게 크면(예컨대 δ가 1mm이상이면) 오픈 셀(10)의 가운데 부분이 제1곡률보다 휘어지는 정도가 커서 강화유리 기판(12-1, 12-2)의 파손 방지에 불리하다. 그리고 중앙 누름부(62)가 누르는 힘은 오픈 셀(10)이 휘어지는 과정에서 그 가운데 부분이 솟아오르려고 가하는 힘과 적어도 같거나 커서 솟아오름을 막을 수 있어야 할 것이다.

위와 같이 오픈 셀(10)의 가운데 부분을 중앙 누름부(62)로 눌러서 잡아준 다음에는, 그 상태에서 좌우측 누름부(64-1, 64-2)를 서서히 곡면형 받침부(50) 쪽으로 똑같이 하강시킨다(도 5c 참조). 오픈 셀(10)이 평판형으로 있는 상태에서 좌우측 누름부(64-1, 64-2)를 하강시키면 좌우측 누름부(64-1, 64-2)의 좌우측 말단부터 오픈 셀(10)의 표면에 먼저 닿게 되고, 오픈 셀(10)은 좌우측 말단부터 동일한 힘을 받아 아래로 휘어진다. 좌우측 누름부(64-1, 64-2)를 오픈셀 누름부(50)의 상면(52)과의 간격이 상기 간격(d)이 될 때까지 하강시킨다. 그러면, 오픈 셀(10)은 그의 가운데 부분에서 좌우 양쪽 끝으로 가면서 서서히 휘어지면서 오픈셀 누름부(50)의 상면(52)과 접촉해나가서 마지막엔 도 5c와 같은 상태에 이른다(S18 단계).

그 상태에서는 도시된 것처럼 오픈 셀(10)은 곡면형 받침부(50)와 오픈셀 누름부(60)의 곡률 즉, 제1곡률만큼 휘어진 상태가 된다. 또한, 오픈 셀(10)의 가장자리 둘레 부분은 곡면형 받침부(50)와 오픈셀 누름부(60)의 바깥으로 돌출되어 있다. 이런 상태에서, 벤딩된 오픈 셀(10)을 패널 전방 프레임(30)에 장착, 결합시킨다. 이를 위해, 우선 패널 전방 프레임(30)을 위로 들어올린다. 이를 위해 가동팔(66)이 패널 전방 프레임(30) 쪽으로 이동하여 손부재(67)가 패널 전방 프레임(30)의 적어도 마주보는 두 지점을 받치거나 붙잡아서 수직 상방으로 들어올려 그 안에 오픈 셀(10)이 수납되게 한다. 이 상태에서는 패널 전방 프레임(30)의 측벽부(34)가 오픈 셀(10)을 감싸면서 바닥부(32)가 오픈 셀(10)의 가장자리 둘레 부분을 받쳐준다(S20 단계). 이 때, 오픈 셀(10)은 패널 전방 프레임(30)에 비해 더 많이(약 5~30R 정도) 휘어 있기 때문에 패널 전방 프레임(30)에 쉽게 수납될 수 있다.

이 상태에서 오픈 셀(10)의 벤딩된 상태를 계속 유지하기 위해, 세로 고정부재(42)와 가로 고정부재(44)를 패널 전방 프레임(30)의 측벽부(34)에 고정시킨다(S22 단계). 예컨대 그 측벽부(34)에 다수의 볼트구멍을 형성하고, 볼트(46)를 체결하여 고정시킬 수 있다. 이들 고정부재(42, 44)가 패널 전방 프레임(30)에 고정되면, 그 고정부재(42, 44)의 저면이 오픈 셀(10)의 가장자리 둘레 부분을 위에서 받쳐주게 된다. 따라서 오픈 셀(10)은 고정부재(42, 44)에 의해 구속되어 패널 전방 프레임(30)과 일체로 결합된 상태로 된다. 이와 같은 결합 과정에서, 오픈셀 누름부(60)의 누름을 제거하면 오픈 셀(10)의 제1곡률은 패널 전방 프레임(30)의 제2곡률로 변환된다. 즉, 오픈 셀(10)이 약 5~30R 정도 덜 휘어진 상태로 변환된다(펼쳐진다). 이에 의해 오픈 셀(10)의 가장자리가 패널 전방 프레임(30)의 측벽에 꼭 맞게 맞물리게 되고, 오픈 셀(10)이 패널 전방 프레임(30)의 제2곡률과 실질적으로 동일하게 벤딩된 상태가 된다(도 5d 참조).

오픈 셀(10)과 패널 전방 프레임(30)이 결합하여 하나의 조립체(이하, '오픈셀-전방프레임 조립체'이라 함)(80)을 이룬 다음에는, 오픈셀 누름부(70)를 위로 후퇴시켜 곡면형 받침부(50)와 충분한 간격을 확보한다. 그 상태에서, 그 오픈셀-전방프레임 조립체(80)를 벤딩 장치(70) 밖으로 빼낸다(도 5e 참조). 오픈셀-전방프레임 조립체(80)을 이용하여 그 오픈셀-전방프레임 조립체(80)를 붙잡거나 받쳐서 오픈셀 누름부(70)와 곡면형 받침부(50) 사이의 공간을 통해 밖으로 빼내면 될 것이다.

그런 다음, 오픈 셀(10)의 표면에 부착된 테이프(20)를 제거하고(S24 단계)(도 5f 참조), 세척 등의 후처리를 수행하면 된다.

이상과 같은 작업을 통해 원하는 곡률(제2곡률)로 벤딩된 오픈셀-전방프레임 조립체(80)를 최종적으로 얻을 수 있다. 오픈셀-전방프레임 조립체(80)는 곡면형 LCD 패널 완성품의 일부이다. 오픈셀-전방프레임 조립체(80)의 후면에 백라이트 유닛(90)을 결합하면 완전한 곡면형 LCD 패널 완제품을 구성한다(도 2 및 도 3 참조). 이 때, 오픈셀-전방프레임 조립체와 백라이트 유닛(90) 사이에 백라이트의 휘도 균일성을 높이기 위해 확산시트(95)를 배치하는 것이 바람직하다.

위 방법은 LCD 패널의 사이즈에 상관없이 널리 적용될 수 있다. 오픈 셀의 사이즈가 크든 작든 최대 700R까지 굽힐 수 있다. 본 발명자는 위와 같은 방법으로 강화유리 기판 사용 LCD 오픈 셀을 벤딩하는 경우, 3,000R 이하의 곡률을 갖는 커버드 LCD 패널을 제조할 수 있음을 확인하였다. 특히, 컴퓨터 모니터용 또는 카지노 게임기용 소형 LCD 패널은 최대 700R까지 곡면화를 구현할 수 있었다.

이상에서는 강화유리 기판을 사용한 LCD 오픈 셀을 예로 하여 설명하였지만, 그 설명이 본 발명이 그러한 LCD 오픈 셀에만 한정적으로 적용되는 것을 의미하지는 않는다. 본 발명은 LCD 패널을 비롯하여 OLED 패널 등과 같이 다양한 종류의 평판형 패널의 곡면화에 널리 적용 또는 응용될 수 있을 것이다.

10: LCD 패널 오픈 셀 12, 12-1, 12-2: 강화유리 기판
20: 테이프 30: 패널 전방 프레임
40: 고정부재 50: 곡면형 받침부
60: 오픈셀 누름부 62: 중앙 누름부
64-1, 64-2: 좌우측 누름부 70: 벤딩 장치
80: 오픈셀-전방프레임 조립체 90: 백라이트 유닛
95: 확산시트

Claims

서로 평행하게 대면하고 가장자리 둘레가 밀봉제로 마감된 제1 및 제2 강화유리 기판과, 상기 제1 및 제2 강화유리 기판의 사이의 밀폐된 공간에 샌드위치 된 액정층을 포함하며, 가로방향 및 세로방향 중 어느 한 가지 방향으로 소정의 곡률로 굽은 곡면형 LCD 패널 오픈 셀(이하, 간단히 '오픈 셀'이라 함); 및
상기 오픈 셀과 동일한 곡률로 휘어진 형상을 가지며, 상기 오픈 셀의 가장자리 둘레를 감싸면서 잡아주어 상기 오픈 셀의 휘어진 형상을 그대로 유지해주면서 상기 오픈 셀과 한 몸체(이하, '오픈셀-전방프레임 조립체'라 함)로 결합되는 패널 전방 프레임부를 구비하며,
상기 패널 전방 프레임부는, 상기 소정의 곡률로 굽은 상기 오픈 셀의 가장자리 둘레를 에워싸면서 앞쪽에서 받쳐주는 패널 전방 프레임과, 상기 패널 전방 프레임의 네 측벽부에 결합되어 상기 소정의 곡률이 그대로 유지되도록 상기 오픈 셀의 가장자리 둘레를 뒷쪽에서 받쳐주면서 이탈하지 못하게 구속하는 고정부재들을 포함하며,
상기 패널 전방 프레임은 한 쌍의 가로 프레임과 한 쌍의 세로 프레임이 사각 고리형으로 연결된 구조이며, 상기 한 쌍의 가로 프레임과 상기 한 쌍의 세로 프레임 중 어느 하나는 상기 오픈 셀과 동일한 곡률로 휘어진 곡선형이고 나머지 하나는 직선형이며,
상기 한 쌍의 가로 프레임과 상기 한 쌍의 세로 프레임 각각은, 상기 오픈 셀의 측면과 대면하도록 직립된 측벽부와, 상기 측벽부의 하단에서 절곡되어 상기 오픈 셀의 앞면 테두리를 받쳐주도록 연장된 바닥부를 포함하며, 상기 바닥부는 상기 측벽부에 대하여 곡선형 프레임의 경우에는 법선방향으로 연결되고 직선형 프레임의 경우에는 상기 오픈 셀의 접선방향으로 연결되며,
상기 오픈 셀의 상기 소정의 곡률은 700R 이상 1,000R 미만의 범위 내의 값인 것을 특징으로 하는 곡면형 LCD 패널.
삭제
제1항에 있어서, 상기 오픈 셀의 상기 제1 및 제2 강화유리 기판은 평판형 LCD 패널로 제작하기 위해 제조된 원래의 두께를 감소시키지 않고 그대로 유지한 상태로 곡면형으로 벤딩된 것을 특징으로 하는 곡면형 LCD 패널.
제1항에 있어서, 수납공간을 제공하며 상기 오픈셀-전방프레임 조립체의 후방 쪽에서 상기 패널 전방 프레임부와 맞물리게 결합하여 상기 LCD 패널의 외곽을 구성하는 패널 후방 프레임과, 상기 패널 후방 프레임의 상기 수납공간 내에 수납되어 상기 오픈 셀의 후면 전체에 빛을 조사하는 광원을 포함하는 백라이트유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 곡면형 LCD 패널.
제4항에 있어서, 상기 패널 후방 프레임은 상기 패널 전방 프레임부와 동일한 곡률로 휘어진 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 곡면형 LCD 패널.
제1항에 있어서, 상기 오픈 셀을 상기 소정의 곡률로 휘게 하는 것은, 상기 오픈 셀을 곡면형 받침부의 제1곡률을 갖는 곡면형 상면에 정렬되게 올려놓은 다음, 상기 오픈 셀의 벤딩 과정에서 상기 오픈 셀의 가운데 부분이 위로 솟아오르지 못하도록 상기 오픈 셀의 가운데 부분의 소정 구간을 상기 곡면형 받침부 쪽으로 눌러준 상태에서, 오픈셀 누름부로 상기 오픈 셀의 가운데 부분을 기준으로 좌우 양쪽 부분을 눌러서 상기 오픈 셀이 상기 오픈셀 누름부와 상기 곡면형 받침부의 사이에서 상기 제1곡률로 휘어지게 하는 벤딩 방법에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 곡면형 LCD 패널.
제6항에 있어서, 상기 벤딩 방법은, 상기 오픈 셀의 벤딩 전에 상기 강화유리 기판의 항복응력을 강화하기 위해 상기 오픈 셀의 강화유리 기판 표면에 테이프를 부착하고, 상기 오픈 셀의 벤딩이 완료된 후에 상기 테이프를 떼어내는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 곡면형 LCD 패널.
제6항에 있어서, 상기 제1곡률의 크기는 제2곡률의 크기에 비해 5~30R 작은 것을 특징으로 하는 곡면형 LCD 패널.