KR102562076B1 - 라미네이션 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 커버 윈도우와 표시 패널을 라미네이션하는 과정에 있어서 불량률을 최소화하면서 공정효율을 보다 개선할 수 있는 라미네이션 장치 및 방법을 개시한다. 본 발명은 제1 지그로 커버 윈도우를 파지한 상태로 제2 지그를 통해 표시 패널을 합착하는 라미네이션 장치에 있어서, 상기 표시 패널은 상기 커버 윈도우와 대응하는 형상으로 성형되며, 상기 제2 지그에는 압축공기에 의해 팽창되어 상기 표시 패널을 상기 커버 윈도우에 합착하는 팽창 패드가 설치된 것을 특징으로 한다.

Description

라미네이션 장치 및 방법{Lamination apparatus and method thereof}
본 발명은 라미네이션 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 디스플레이 기판을 라미네이션하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
근래 들어 액정 디스플레이(Liquid Crystal Display: LCD), 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel: PDP), 전계방출표시장치(Field Emission Display: FED), 유기전계발광 표시장치(Organic Light Emitting Display Device) 등과 같은 다양한 표시장치가 실용화되고 있다.
이들 표시장치의 화면은 외부로 노출되어 있고, 특히 터치기능을 갖는 표시장치의 경우에는 손가락이나 펜을 이용하여 화면을 터치해야 하기 때문에 스크래치와 충격에 취약한 문제점이 있다.
이를 위해 종래의 표시장치는 화면을 보호하기 위한 커버 윈도우(window cover)가 합체된다. 최근 들어 플라스틱과 같은 연성재료를 기판으로 사용하여 유연성을 갖는 표시장치가 개발되고 있는 추세인데, 이러한 표시장치에 커버 윈도우를 라미네이션(lamination)하는 경우 커버 윈도우의 위치에 따른 곡률반경에 편차가 발생하여 라미네이션 불량 및 기포 불량이나 패널 표면의 불량이 발생하는 문제점이 있었다.
예를 들어 도 1a와 같이 종래의 커버 윈도우는 장방형의 평탄부(10a)와 이 평탄부(10a)의 양측 가장자리로부터 곡면을 갖도록 구부러진 곡면 굴곡부(10b)를 포함한다. 종래의 커버 윈도우는 스크래치에 강한 유리재질로 형성되기 때문에 평탄한 유리판에 열을 가한 후 구부려 곡면 굴곡부(10b)를 형성한다.
따라서, 경우에 따라 제조공정상 균일한 곡률을 갖지 못하고 위치에 따라 곡률편차를 갖게 될 수 있다. 도 1a에서 점선으로 표시한 영역 R은 곡률편차가 형성된 부분의 예를 나타낸다. 즉 곡률편차가 나타나는 영역(R)은 주로 열처리에 의해 형성되는 곡면 굴곡부(10b)에 존재하게 된다.
한편 도 1b를 참조하면, 커버 윈도우와 표시장치를 결합하는 라미네이션 장치는 지그(30)에 의해 고정된 라미네이션 프레임(40)과, 라미네이션 프레임(40)과 대응하도록 배치되는 롤러(50)를 구비한다.
라미네이션 프레임(40)은 커버 윈도우(10)의 평탄부(10a) 및 곡면 굴곡부(10b, 10c)의 형상에 대응하는 형상을 갖도록 형성된다. 롤러(50)는 커버 윈도우(10)의 길이방향을 따라 커버 윈도우(10)의 곡면 굴곡부(10b,10c)와 나란한 방향으로 배치된다.
라미네이션 프레임(40)은 커버 윈도우(10)의 평탄부(10a) 및 곡면 굴곡부(10b,10c)의 형상에 대응하게 형성된다. 커버 윈도우(10)는 지그(30)에 고정된 라미네이션 프레임(40) 상에 흡착방식으로 고정된다.
표시 패널(20)의 상면에는 OCA(Optically Clear Adhesive)와 같은 투명 접착제(20a)가 도포된다. 투명 접착제(20a)가 도포된 표시 패널(20)은 접착제(20a)가 도포된 부분이 커버 윈도우(10) 쪽을 향하여 커버 윈도우(10)와 접촉할 때까지 상향 이동된다.
이와 같이 커버 윈도우(10)와 표시 패널(20)이 정렬되면, 롤러(50)가 표시 패널(20)의 중앙부와 접촉할 때까지 상향 이동한다. 이때 롤러(50)는 축방향이 윈도우 패널(10)의 양측에 위치하는 곡면 굴곡부(10b,10c)와 나란하게 배치된다.
이 상태에서, 롤러(50)는 표시 패널(20) 하면과 접촉한 상태로 커버 윈도우(10)의 평탄부(10a) 일측에 위치한 곡면 굴곡부(10b) 단부까지 압착하면서 이동한다.
롤러(50)가 표시 패널 하부와 접촉한 상태에서 곡면 굴곡부(10b)의 단부까지 이동하므로 표시장치(20)의 접착제(20a)에 의해 표시장치(20)와 커버 윈도우(10)의 일부는 서로 합착하게 된다.
다음으로, 롤러(50)와 지그(30)를 상향 이동시킨 후 180도 회전시켜 롤러(50)가 커버 윈도우(10) 타측의 곡면 굴곡부(10c) 단부와 정렬되도록 하고, 롤러(50)와 표시장치(20)의 단부가 접촉할 때까지 지그(30)를 하향 이동시킨다.
그 후, 롤러(50)는 표시 패널(20) 하면과 접촉한 상태로 표시 패널(20)의 중앙부까지 압착하면서 이동시키면 커버 윈도우(10)와 표시 패널(20)이 전체적으로 합착된다.
이와 같이 커버 윈도우(10)와 표시 패널(20)을 라미네이션할 경우, 커버 윈도우(10)의 곡면 굴곡부(10b)에 존재하는 곡률편차가 발생하는 영역(R) 때문에 라미네이션 공정 진행시 체결불량 및 기포불량이 발생하거나, 커버 윈도우(10)의 모서리 부분과 표시 패널(20)이 접촉되는 과정에서 패널 표면이 손상되어 제품의 불량으로 이어지는 경우가 있다. 특히, 커버 윈도우(10)의 곡면 굴곡부(10b, 10c)의 반경이 작을 수록 곡률편차가 발생하는 영역이 증가하게 되어 이러한 불량률도 증가하는 문제점이 있었다. 즉 라미네이션 공정시 도포된 투명 접착필름의 일부가 굴곡영역에서 쓸려서 제품 불량이 발생하거나, 표시 패널(20)과 커버 윈도우(10) 사이에 기포가 발생하는 등의 접착불량이 발생하는 문제가 있었다.
<선행문헌 1> : 대한민국 공개특허 제2015-0048547호(공개일 : 2015년 05월 07일)
본 발명은 위와 같은 문제점을 해소하기 위해 창안된 것으로서, 커버 윈도우와 표시 패널을 라미네이션하는 과정에 있어서 불량률을 최소화하면서 공정효율을 보다 개선할 수 있는 라미네이션 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
위와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일실시 형태에 따르면, 제1 지그로 커버 윈도우를 파지한 상태로 제2 지그를 통해 표시 패널을 합착하는 라미네이션 장치에 있어서, 상기 표시 패널은 상기 커버 윈도우와 대응하는 형상으로 성형되며, 상기 제2 지그에는 압축공기에 의해 팽창되어 상기 표시 패널을 상기 커버 윈도우에 합착하는 팽창 패드가 설치된 라미네이션 장치가 제공된다.
상기 팽창 패드는 중앙으로 갈수록 볼록한 형상을 갖는 것일 수 있다.
상기 표시 패널과 상기 커버 윈도우의 합착시, 상기 팽창 패드는 상기 표시 패널의 중앙에서 가장자리 순으로 합착이 이루어지도록 팽창되어 굴곡부분에 기포나 접착 불량이 발생되는 것을 방지할 수 있다.
상기 표시 패널은 상기 커버 윈도우의 평면에 합착되는 제1 면, 및 상기 제1 면의 가장자리에서 절곡되고 상기 표시 패널의 가장자리에 형성된 절곡면에 합착되는 제2 면을 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 표시 패널의 제1 면의 길이보다 제2 면의 길이가 더 길게 형성된 것일 수 있다.
상기 표시 패널의 합착시, 상기 제1 면이 먼저 합착되고 상기 제2 면의 상단에서 하단의 순으로 상기 팽창 패드의 합착이 이루어질 수 있다.
상기 팽창 패드에는 상기 표시 패널을 흡착고정하기 위한 적어도 하나의 흡입공이 형성되어 합착시 상기 팽창 패드의 유동을 방지할 수 있다.
또한 본 발명은 커버 윈도우에 표시 패널을 합착하는 라미네이션 방법에 있어서, 상기 커버 윈도우와 대응하는 형상으로 성형한 상기 표시 패널을 압축공기에 의해 팽창하는 팽창 패드를 통해 상기 커버 윈도우에 합착하여 이루어지는 라미네이션 방법이 제공된다.
상기 표시 패널의 중앙에서부터 가장자리 순으로 상기 커버 윈도우에 합착하여 굴곡영역에 기포나 합착불량이 발생되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명에 따르면, 표시 패널을 커버 윈도우와 대응하는 형상으로 미리 성형(forming)한 후에 팽창 패드로 표시 패널의 중앙에서부터 가장자리 순으로 합착함으로써, 곡률반경이 작은 절곡 영역에서 기포나 접착불량 또는 표시 패널(표면)의 불량이 발생되는 것을 방지할 수 있어 제품 불량률을 줄이고 제품의 품질은 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1a는 종래의 표시장치에 합착되는 커버 윈도우의 곡률반경의 편차 발생부를 개략적으로 도시한 사시도,
도 1b는 도 1a의 I-I'라인의 단면도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 커버 윈도우와 표시 패널의 구성을 보여주는 측면도들 및 사시도,
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 라미네이션 장치의 구성을 보여주는 계략도,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 라미네이션 장치의 팽창 패드의 설치 상태를 보여주는 개략도,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 라미네이션 장치의 팽창 패드에 의한 라미네이션 공정을 보여주는 부분 확대도,
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 커버 윈도우와 표시 패널의 구성을 보여주는 사시도,
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 라미네이션 장치의 구성을 보여주는 계략도,
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 라미네이션 장치의 팽창 패드의 설치 상태를 보여주는 개략도, 및
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 라미네이션 장치의 팽창 패드에 의한 라미네이션 공정을 보여주는 부분 확대도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 또한, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 갖는다. 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다. 첨부된 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 또한, 명세서 전반에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 한 어느 곳에서든지 동일한 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다.
<제1 실시예>
도 2를 참조하면, 본 발명에서 커버 윈도우(60)는 평판영역(61)과, 평판영역 (61)의 가장자리 양측에서 각각 절곡된 절곡영역(62)으로 구성된다.
또한 표시 패널(70)은 커버 윈도우(60)의 하부면(평판영역; 61)에 합착되는 제1 면(71)과, 제1 면(71)의 양측에 각각 절곡되고 절곡영역(62)과 합착되는 제2 면(72)으로 구성된다. 이때 제1 면(71)은 상부로 볼록한 형상을 갖도록 구성된다. 또한 커버 윈도우(60)와 표시 패널(70)은 투명 접착필름(OCA) 등으로 서로 합착되어 라미네이션 공정이 이루어질 수 있다. 아울로 도 2의 (C)와 같이 표시 패널(70)의 하면에는 보호지(F1)가 부착될 수 있음은 물론이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 라미네이션 장치는 제1 베이스(100)와 제2 베이스(200)가 구비된다. 이들 베이스(100,200)가 서로 결합되어 내부를 진공상태로 밀폐시킬 수 있고, 이를 통해 진공상태에서 라미네이션 공정이 이루어질 수 있다.
구체적으로 제1 베이스(100)에는 제1 지그(80)가 설치되는데, 이 제1 지그(80)는 커버 윈도우(60)를 흡착방식으로 파지한다. 제2 베이스(200)에는 제2 지그(90)가 설치된다. 이 제2 지그(90) 상에는 팽창 패드(500)가 안착된다. 또한 제2 지그(90)의 내부를 관통하도록 공급라인(300)이 설치되고, 이 공급라인(300)은 팽창 패드(500)에 연결되어 팽창 패드(500)의 내부로 압축공기를 공급시켜 팽창 패드(500)의 팽창영역(510)을 팽창시킬 수 있다.
또한 이 팽창영역(510)의 상면은 표시 패널(70)의 제1 면(71)에 대응되도록 볼록하게 형성된 볼록부(511)가 형성되고, 팽창 패드(500)의 가장자리부(520)는 표시 패널(70)의 제2 면(72)에 대응하는 크기의 곡률로 절곡되어 이루어진다.
이에 따라 팽창 패드(500)는, 볼록 형상의 제1 면(71)과 제1 면(71)의 가장자리에서 절곡된 제2 면(72)으로 성형된 표시 패널(70)의 전체면을 지지할 수 있도록 대응하는 형상을 갖는다. 즉 팽창 패드(500)의 볼록부(511)는 표시 패널(70)의 제1면(71)에 대응하는 형상으로 이루어지고, 팽창 패드(500)의 가장자리(520)도 표시 패널(70)의 제2 면(71)을 지지하도록 절곡된 형상으로 이루어진다.
따라서 제1 지그(80)와 제2 지그(90)가 서로를 향해 이동하여 라미네이션 공정이 이루어지는 경우, 커버 윈도우(60)의 평판영역(61)에 우선적으로 표시 패널(70)의 제1 면(71)의 중앙부분이 맞닿아 합착되고, 이 상태에서 팽창 패드(500)에 압축공기가 계속 공급되어 점증적으로 팽창되는 것으로, 표시 패널(70)의 제1 면(71)의 중심에서 제2 면(72) 측으로 합착됨으로써 커버 윈도우(60)의 라미네이션 공정이 이루어지게 된다.
즉, 본 발명의 라미네이션 장치는 비교적 작은 곡률반경을 갖는 디스플레이 기기의 제조에 있어서, 표시 패널(70)을 선행하여 소정의 형상으로 성형(forming)하여 소정의 곡률반경을 갖는 절곡영역(제2 면; 72)을 형성한다. 이와 같이 소정의 곡률반경을 갖는 절곡영역이 형성된 표시 패널(70)은 팽창 패드(500)를 통해 표시 패널(70)의 제1 면(71)의 중앙으로부터 제2 면(72) 측으로 팽창 패드(500)의 점증적으로 팽창시킴으로써 커버 윈도우(60)와의 합착공정이 이루어지게 된다.
따라서 비교적 작은 곡률반경을 갖는 표시 패널(70)에 대해서도 화상에 영향을 주는 기포 발생이나 접착불량 또는 표면 불량 등의 발생 없이 커버 윈도우(60)와의 라미네이션 공정이 가능하게 된다.
한편 도 5를 참조하면, 팽창 패드(500)의 상부면(볼록부; 511)에는 복수의 흡입공(H1)이 제공된다. 이에 따라 팽창 패드(500)에 형성된 흡입공(H1)을 통해 상부에 안착된 표시 패널(70)의 흡착고정된 상태를 유지할 수 있어, 라미네이션 공정시 표시 패널(70)의 유동을 방지함으로써 합착위치가 틀어지는 등의 문제를 방지할 수 있다.
<제2 실시예>
도 7을 참조하면, 표시 패널(70a)은 제3면(73)에서 각각 절곡되고 길게 연장된 제1 면(71a)과 제2 면(71b)이 서로 동일한 면적을 갖는 형상으로 이루어진다. 즉 서로 마주보게 절곡된 제1, 2면(71a,71b)은 제3 면(73)을 기준으로 거의 수직하게 절곡된 형상으로 성형된다. 이때 커버 윈도우(60a)도 이 표시 패널(70a)에 대응하는 형상으로 이루어진다.
도 8을 참조하면, 이와 같은 형상을 갖는 표시 패널(70a)에 대응하도록 팽창 패드(500a)도 작사각형의 판 형상으로 구성되며, 제1 지그(80)가 커버 윈도우(60a)를 파지한 상태에서, 평창 패드(500a)는 제2 지그(90) 상에 배치된다. 한편 팽창 패드(500a) 상에는 표시 패널(70a)이 안착되고, 이 상태로 제1 베이스(100)와 제2 베이스(200)가 맞물리게 되면, 커버 윈도우(60a) 내에 표시 패널(70a)이 삽입된 상태를 이룬다.
이 상태에서, 공급라인(300)을 통해 압축공기를 팽창 패드(500a)로 공급하면, 팽창 패드(500a)가 팽창됨으로써 표시 패널(70a)의 제3면(73)을 커버 윈도우(60a)의 제3면(63)에 우선적으로 합착시키고, 표시 패널(70a)의 제1 면(71a)과 제2 면(71b)은 도 8를 기준으로 상부측에서 하부측으로 순차적으로 합착되도록 팽창 패드(500a)가 팽창된다.
즉, 표시 패널(70a)의 양측면으로 디스플레이가 구현되도록 표시 패널(70a)을 양측으로 형성한 경우에도, 이와 대응하도록 팽창 패드(500a)를 구성하여, 내측에서 외측으로 흡착공정이 이루어지도록 한다. 구체적으로 표시 패널(70a)의 가장 안쪽(즉 제3 면; 73)으로부터 제1 면(71a) 및 제2 면(71b)을 커버 윈도우(60a)의 제1 면(61a)과 제2면(61b)에 순차적으로 합착시킬 수 있다. 이를 통해 함으로써 라미네이션 공정 중에 합착불량이나 기포 또는 패널 손상 등의 문제가 발생하는 것을 방지할 수 있다.
또한 도 9와 같이 본 실시예에서도 팽창 패드(500a)의 상면에는 표시 패널(70a)을 흡착 고정하기 위한 복수의 흡착공(H1)이 제공되어 라미네이션 과정에서 표시 패널(70a)의 유동을 방지할 수 있다.
한편 본 발명의 라미네에션 방식은 다양한 형상을 갖는 디스플레이 기기의 제조에 적용될 수 있다.
이상에서는 본 발명을 특정의 실시예에 대해서 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 얼마든지 다양하게 변경하여 실시할 수 있을 것이다.
100: 제1 베이스
200: 제2 베이스
300: 공급라인
500: 팽창패드
60: 커버 윈도우
70: 표시 패널
80: 제1 지그
90: 제2 지그

Claims (9)

  1. 제1 지그로 커버 윈도우를 파지한 상태로 제2 지그를 통해 표시 패널을 합착하는 라미네이션 장치에 있어서,
    상기 표시 패널은 상기 커버 윈도우와 대응하는 형상으로 이루어지고,
    상기 제2 지그에는 압축공기에 의해 팽창되어 상기 표시 패널을 상기 커버 윈도우에 합착시키는 팽창 패드가 설치되며,
    상기 팽창 패드는 중앙으로 갈수록 볼록한 형상을 가지고,
    상기 팽창 패드의 볼록영역의 중앙에는 상기 표시 패널을 흡착고정하기 위한 적어도 하나의 흡입공이 형성된 것을 특징으로 하는 라미네이션 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 표시 패널과 상기 커버 윈도우의 합착시, 상기 팽창 패드는 상기 표시 패널의 중앙에서 가장자리 순으로 합착이 이루어지도록 팽창되는 것을 특징으로 하는 라미네이션 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 표시 패널은,
    상기 커버 윈도우의 평면에 합착되는 제1 면, 및
    상기 제1 면의 가장자리에서 절곡되고 상기 표시 패널의 가장자리에 형성된 절곡면에 합착되는 제2 면을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 라미네이션 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 표시 패널은,
    상기 제1 면의 길이보다 상기 제2 면의 길이가 더 길게 형성된 것을 특징으로 하는 라미네이션 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 표시 패널의 합착시, 상기 팽창 패드는 상기 제1 면이 먼저 합착한 상태에서 상기 제2 면의 상단에서 하단의 순으로 합착시키는 것을 특징으로 하는 라미네이션 장치.
  6. 청구항 1에 기재된 라미네이션 장치를 이용한 라미네이션 방법으로서,
    상기 커버 윈도우와 대응하는 형상으로 성형한 상기 표시 패널을 상기 팽창 패드의 상기 흡입공이 흡착한 상태에서, 상기 팽창 패드가 팽창되어 상기 표시 패널을 상기 커버 윈도우에 합착하는 것을 특징으로 하는 라미네이션 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 표시 패널의 중앙에서부터 가장자리 순으로 상기 커버 윈도우에 합착하는 것을 특징으로 하는 라미네이션 방법.
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