KR102644207B1 - 듀얼 디스플레이 플라스틱 렌즈 및 이를 포함하는 디지털 클러스터 - Google Patents

듀얼 디스플레이 플라스틱 렌즈 및 이를 포함하는 디지털 클러스터 Download PDF

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KR102644207B1
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Abstract

본 발명은 복수의 곡률을 갖는 플라스틱 렌즈; 플라스틱 렌즈의 후면의 복수의 위치에 광접착필름(OCA: Optically Clear Adhesive)을 이용해 접착되는 고위상차필름(SRF: Super Retardation Film); 고위상차필름의 후면에 광접착레진(OCR: Optically Clear Resin)을 이용하여 각각 접착되는 복수의 액정 디스플레이(LCD); 플라스틱 렌즈의 후방에 조립되고, 복수의 액정 디스플레이를 밀착 지지하며, 플라스틱 렌즈의 변형을 방지하기 위한 캐리어-베젤(Carrier-Bezel); 캐리어-베젤의 후방에 조립되는 후방 커버; 및 캐리어-베젤과 후방 커버 사이에 배치되는 적어도 하나의 회로기판(PCB)을 포함하는 차량용 듀얼 디스플레이 디지털 클러스터에 관한 것이다.

Description

듀얼 디스플레이 플라스틱 렌즈 및 이를 포함하는 디지털 클러스터{Digital Instrument Cluster Comprising Dual Display Plastic Lens}
본 발명은 차량의 클러스터(Cluster) 및 센터페시아(Center Fascia)에 배치되는, 듀얼 디스플레이 플라스틱 렌즈 및 옵티컬 본딩을 포함하는 디지털 클러스터에 관한 것이다.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.
클러스터는 차량의 주행상태와 관련된 각종 정보를 운전자에게 시각정보로 제공한다. 차량의 속도, 엔진 회전수, 연료량, 온도계 및 각종 경고가 표시된다. 또한, 센터페시아에 설치되는 디스플레이는 내비게이션을 포함하는 각종 추가 편의정보를 운전자에게 제공한다. 차량의 스마트화 경향에 따라 클러스터가 제공하는 정보량이 증가한다.
한편, 주행 중인 차량의 클러스터에는 다양한 각도에서 광이 유입되어 운전자의 시선을 향해 빛을 반사하여 계기판 정보 파악이 곤란해질 수 있다. 일반적으로, 클러스터를 둘러싸고 운전자 방향으로 돌출 형성되는 차폐벽은 계기판에 유입되는 빛을 상당부분 감소시킨다. 그러나 종래 아날로그 형태의 클러스터와 비교하면 디지털 클러스터는 액정 디스플레이가 넓은 면적에 걸쳐 배치되므로 운전자의 계기판 식별을 방해하는 미광(Stray Light)을 반사시킬 확률이 높아진다.
보급형 디지털 클러스터는 아직 평면 형태가 대부분이나, 고급 차종을 시작으로 전면 렌즈가 3차원 곡면으로 형성되어 반사광에 의한 영향을 줄이고 시인성이 향상된 대형 유리 렌즈가 적용되고 있다. 유리 렌즈는 온도, 습도 및 진동 등 열악한 차량 환경에서 광학 성능 확보가 용이하지만, 입체적으로 성형하기 위한 제조비용이 높은 점이 대중화의 걸림돌로 지적된다.
본 발명의 실시예들은 3차원 형상을 가지는 디지털 클러스터 전면 렌즈로서 유리 렌즈 대신 플라스틱 렌즈를 적용함으로써, 제조비용을 절감하고 차량용 디지털 클러스터에 요구되는 충분한 내구성과 광학성능을 제공하며 대형화에 유리한 듀얼 디스플레이 디지털 클러스터를 제공하는 데 그 목적이 있다.
이와 같은 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 듀얼 디스플레이 디지털 클러스터는, 복수의 곡률을 갖는 플라스틱 렌즈; 플라스틱 렌즈의 후면의 복수의 위치에 광접착필름(OCA: Optically Clear Adhesive)을 이용해 접착되는 고위상차필름(SRF: Super Retardation Film); 고위상차필름의 후면에 광접착레진(OCR: Optically Clear Resin)을 이용하여 각각 접착되는 복수의 액정 디스플레이(LCD); 플라스틱 렌즈의 후방에 조립되고, 복수의 액정 디스플레이를 밀착 지지하며, 플라스틱 렌즈의 변형을 방지하기 위한 캐리어-베젤(Carrier-Bezel); 캐리어-베젤의 후방에 조립되는 후방 커버; 및 캐리어-베젤과 후방 커버 사이에 배치되는 적어도 하나의 회로기판(PCB);을 포함하되, 플라스틱 렌즈는, 플라스틱 렌즈의 형상으로 사전 성형된 고광택필름을 포함하여 인몰드 라벨링(IML: Insert Mold Labeling)으로 성형되고, 캐리어-베젤은, 액정 디스플레이의 복수의 모서리에 대응되는 위치에 관통구를 포함하고, 관통구를 통해 주입되는 광접착레진에 의해 복수의 액정 디스플레이 각각의 모서리와 캐리어-베젤이 고정되는 것을 특징으로 한다.
또한, 플라스틱 렌즈는, 인몰드 라벨링 성형 시 가압하여 사출압축성형(ICM: Injection-Compression Molding)이 동시에 이루어져 사출에 따른 잔류응력이 최소화되도록 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 플라스틱 렌즈의 전면에는 진공 증착에 의해 형성되는 AR(Anti-Reflection) 코팅층 및 AF(Anti-Fingerprint) 코팅층을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 적어도 하나의 액정 디스플레이의 전면과 이에 대응되는 고위상차필름 사이에 터치필름을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 캐리어-베젤의 후면의 적어도 일부는 허니콤(Honeycomb) 구조로 형성되어 캐리어-베젤의 휨 강도가 추가로 확보되는 것을 특징으로 한다.
또한, 플라스틱 렌즈의 전방 모서리는 2 mm내지 3 mm반경의 라운드를 가지도록 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 플라스틱 렌즈의 둘레를 따라 후방으로 돌출된 복수의 수(Male)-캔틸레버 스냅 조인트(Cantilever Snap Joint)를 포함하고, 캐리어-베젤은 복수의 수-캔틸레버 스냅 조인트에 대응되는 위치에 복수의 암(Female)-캔틸레버 스냅 조인트(Cantilever Snap Joint)를 포함하여, 캔틸레버 스냅 조인트의 결합에 의해 플라스틱 렌즈와 캐리어-베젤이 결합되는 것을 특징으로 한다.
또한, 플라스틱 렌즈의 후면의 적어도 일부에 접착되어 플라스틱 렌즈와 캐리어-베젤을 결합하는 양면테이프를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 캐리어-베젤은, 후면에 복수의 가이드-보스(Guide-Boss)를 더 포함하고, 후방 커버는 가이드-보스에 대응되는 복수의 가이드-홀(Guide Hole)을 포함하여, 가이드-보스와 가이드-홀의 결합에 의해 캐리어-베젤과 후방 커버의 조립 정렬이 이루어지도록 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예들은 액정 디스플레이 전면의 렌즈로서 플라스틱 렌즈를 적용하여 대형 3차원 형상을 용이하게 구현할 수 있고, 디지털 클러스터 몸체와의 고정을 위한 캔틸레버 스냅 조인트 등을 렌즈에 일체로 성형할 수 있어 제조비용을 크게 절감할 수 있는 효과가 있다.
또한, 렌즈 전면에는 사전 성형된 고광택필름이 배치되도록 인몰드 라벨링 성형하고, 사출시 압축성형을 함으로써 우수한 광학특성을 제공하는 효과가 있다. 렌즈 전면은 진공 증착에 의해 AR(Anti-Reflection) 및 AF(Anti-Fingerprint) 코팅층이 형성되어 미광의 반사를 감소시키는 효과가 있다. 렌즈 후면과 액정 디스플레이 사이에는 고위상차필름(SRF: Super Retardation Film)이 포함되어 사출된 플라스틱의 내부 응력 등에 의한 복굴절 현상이 감소되는 효과가 있다.
또한, 플라스틱 렌즈는 후면에 허니콤(Heneycomb) 구조를 포함하는 고강성의 캐리어-베젤(Carrier-Bezel)에 의해 지지되어 사출 잔류응력에 의한 변형이 방지된다. 또한, 캐리어-베젤을 관통하여 충진되는 광접착레진(OCR: Optically Clear Resin)에 의해 액정 디스플레이의 네 귀퉁이의 후면과 측면이 고정되므로, 차량 내 온도 변화, 진동 등에 의한 응력 발생이 억제되어 빛샘 및 무라 이슈(Mura Issue)가 방지되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 곡률을 갖는 플라스틱 렌즈를 포함하는 듀얼 디스플레이 디지털 클러스터를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 디스플레이 디지털 클러스터의 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 디스플레이 플라스틱 렌즈 성형을 위한 인몰드 라벨링(IML: Insert Mold Labeling) 성형 공정을 도시한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 디스플레이 플라스틱 렌즈 성형을 위한 사출압축성형(ICM: Injection-Compression Molding) 공정을 도시한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 디스플레이 플라스틱 렌즈의 단면 구성을 나타낸다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 디스플레이 플라스틱 렌즈의 후면에 고위상차필름(SRF: Super Retardation Film)을 부착하는 공정을 나타낸다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 고위상차필름에 액정 디스플레이를 접합하는 공정을 나타낸다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 듀얼 디스플레이 플라스틱 렌즈와 캐리어-베젤(Carrier-Bezel)을 조립하는 공정을 나타낸다.
도 9는 복수의 곡률을 갖는 플라스틱 렌즈의 성형 후 변형을 전사모사한 일례를 나타낸다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따라 후면에 허니콤(Honeycomb) 구조가 포함되어 휨 강성이 보강된 캐리어-베젤을 도시한다.
도 11은 일반적으로 캐리어-베젤에 액정 디스플레이가 기계적으로 조립된 경우 발생할 수 있는 무라 이슈(Mura Issue)를 나타낸다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따라 캐리어-베젤에 포함된 관통구와 관통구를 통해 광접합레진을 주입하여 액정 디스플레이와 캐리어-베젤을 고정하는 공정을 나타낸다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 디스플레이 플라스틱 렌즈에 포함된 캔틸레버 스냅 조인트(Cantilever Snap Joint)를 도시한다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 캐리어-베젤의 후면에 포함되어 후방 커버와의 조립 정렬을 제공하는 가이드-보스(Guide-Boss)를 도시한다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 '포함', '구비'한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 '…부', '모듈' 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 곡률을 갖는 플라스틱 렌즈를 포함하는 듀얼 디스플레이 디지털 클러스터를 나타낸다.
도 1의 (a)를 참조하면, 일 실시예에 따른 디지털 클러스터(1)는 듀얼 디스플레이를 포함하고, 운전자 전방의 클러스터 및 센터페시아 위치에 걸쳐 배치되는 경우를 예시한다.
도시한 실시예에서 클러스터에는 기본적인 차량 상태를 표시하는 제1디스플레이(31)가, 센터페시아 위치에는 내비게이션 등 각종 편의 정보를 표시하는 제2디스플레이(32)가 배치된다. 운전자를 향한 가장 외측 표면 즉, 듀얼 디스플레이 디지털 클러스터(1)의 전방에는 복수의 곡률를 갖는 플라스틱 렌즈(10)가 배치된다.
통상 제1 및 제2디스플레이(31, 32)는 운전자를 향하도록 배치된다. 도 1의 (a)는 운전자가 볼 때 우측에 위치하는 제2디스플레이(32)가 제1디스플레이(31)를 기준으로 운전자를 향하도록 디지털 클러스터(1)의 우측이 운전자를 향해 조금 더 굴곡진 형태를 도시한다. 제1 및 제2디스플레이(31, 32)의 사이에는 상대적으로 작은 R600의 곡률 반경을 가지는 굴곡부(120)가 형성되어 제2디스플레이(32)가 운전자를 향하도록 형성된다. 플라스틱 렌즈(10)는 큰 곡률 반경(예컨대, R9000 또는 R12000)을 가지고 완만히 구부러지도록 형성되며, 디지털 클러스터(1)의 세로 방향으로도 오목 렌즈가 되도록 적절한 곡률 반경(예컨대, R1800)이 적용된다. 이와 같이, 플라스틱 렌즈(10)는 전면(front face)에 복수의 곡률을 갖는 형태로 구성되어 렌즈 전면에 입사되어 운전자를 향해 반사되는 빛이 최소화되도록 형성될 수 있다.
플라스틱 렌즈(10)는 사출성형이 용이하다. 도 1의 (b)를 참조하면, 플라스틱 렌즈(10)의 전방 측면 모서리는 라운드(130) 형상을 가지도록 성형될 수 있다. 도시한 실시예는 예컨대 R2.5를 갖는 경우이며, 필요에 따라 R2 내지 R3 범위 내의 값을 가질 수 있으나, 반드시 이 범위에 한정하는 것은 아니다. 이러한 모서리 라운드(130)는 차량 충돌 시 디지털 클러스터(1)에 가해지는 충격으로 인해 디지털 클러스터(1)가 쉽게 파손되는 것을 방지하는 데 기여할 수 있다. 유리 렌즈의 경우, 이러한 모서리 라운드(130)를 구현하려면 상당한 가공비용 증가가 요구되는 반면, 플라스틱 렌즈(10)에서는 이러한 형상이 상대적으로 저렴하게 구현될 수 있다.
또한, 일 실시예에서 플라스틱 렌즈(10)의 측면에서 후방으로 돌출되는 조립용 부재가 일체로 성형될 수 있다. 예컨대 도 1의 (b)는 플라스틱 렌즈(10)의 측면에 일체로 성형된 수(Male)-캔틸레버 스냅 조인트(Cantilever Snap Joint, 140)를 도시한다. 플라스틱 렌즈(10)의 측면 모서리를 따라 복수 개소에 형성되는 이러한 스냅 조인트 부재는, 플라스틱 렌즈(10)와 조립되어 듀얼 디스플레이 디지털 클러스터(1)의 전체적인 구조를 지지하는 부재와 용이하게 조립되는 데 활용될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 디스플레이 디지털 클러스터의 분해 사시도이다.
도 2를 참조하면, 일 실시예에 따른 듀얼 디스플레이 디지털 클러스터(1)는 플라스틱 렌즈(10), 고위상차필름(21, 22), 터치필름(91), 액정 디스플레이(31, 32), 양면테이프(92), 캐리어-베젤(Carrier-Bezel, 40), 액정 디스플레이 브라켓(51, 52), 회로기판(71, 72) 및 후방 커버(60)를 포함한다. 도시한 실시예에서 터치필름(91)은 센터페시아 측에 설치되는 액정 디스플레이(22)에만 배치되는 것을 예시한다.
플라스틱 렌즈(10)의 후면(130)의 디스플레이 부착면에 해당하는 부위의 형상은 평면이거나 일방향으로 단일 곡률을 가지도록 성형될 수 있다. 일방향으로 단일 곡률을 가지도록 성형되는 경우, 이에 적용되는 액정 디스플레이는 플렉시블 디스플레이일 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 디스플레이 플라스틱 렌즈 성형을 위한 인몰드 라벨링(IML: Insert Mold Labeling) 성형 공정을 도시한다.
도 3을 참조하면, 일 실시예에 따른 플라스틱 렌즈(10)는 유리 수준의 광학특성을 제공하기 위해 사전에 고광택필름(710)을 렌즈의 형상으로 성형한 후, 금형(720, 730)에 삽입하고, 그 후방으로 플라스틱을 주입한 후 사출성형하여 제작하는 인몰드 라벨링 방식으로 성형된다. 이렇게 하면 하드코팅(Hard Coating) 된 필름 원단이 사용될 수 있어 상당한 수준의 내마모성이 확보될 수 있다. 또한, 동일 플라스틱 렌즈 금형(720, 730)을 이용하되 필름을 바꿔가면서 제작할 수 있으므로 다품종 소량 생산이 가능한 장점이 있다.
인몰드 라벨링 성형법을 이용하므로, 일 실시예에 따른 플라스틱 렌즈(10)는 고광택필름(710)에 사전에 인쇄(Printing) 혹은 패턴 형성(Pattern Forming)하여 인몰드 라벨링 성형된 플라스틱 렌즈(10)의 전면에 부분적으로 패턴이 포함되도록 형성될 수 있다. 예컨대, 액정 디스플레이가 배치되는 영역은 투광성이 우수하도록 투명하게 하는 반면, 이외의 영역은 불투명 또는 반투명으로 처리할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 디스플레이 플라스틱 렌즈 성형을 위한 사출압축성형(ICM: Injection-Compression Molding) 공정을 도시한다.
도 4를 참조하면, 금형에 주입된 플라스틱이 경화되기 전에 금형의 적어도 일부(740)가 이동하여 플라스틱을 가압함으로써 사출 및 경화 과정에서 발생할 수 있는 사출물 잔류 응력(Residual Stress)을 최소화할 수 있다. 본 실시예에서는 사출압축성형이 인몰드 라벨링과 함께 실시된다. 따라서, 플라스틱 렌즈(10)의 성형 후 밀도가 몸체 전체에 걸쳐 보다 균일하게 유지될 수 있으며, 렌즈 형상 및 금형 구조에 따른 냉각 속도 차이 등에 의한 잔류 응력이 최소화될 수 있다.
일반적으로 사출 성형 공정에서 재료가 금형에 충진된 후 완전히 경화되기까지 재료는 압력, 비체적 및 온도에 따라 부피가 달라지며, 경화 및 냉각의 정도에 따라 금형과의 간섭으로 잔류 응력이 발생할 수 있다. 특히, 액체 상태의 열팽창 계수는 고체 상태의 그것보다 2배 이상 높기 때문에, 액체 상태일 때 충분히 가압하며 온도구배에 의한 변형을 최소화하는 것이 바람직하다. 액체 상태에서 금형 내 가동부품(740)의 이동에 의한 압력이 금형 내 재료에 균일하게 적용되므로 수축 및 잔류 응력을 최소화할 수 있다.
비정질인 유리 렌즈와 비교하여 플라스틱 렌즈(10)의 경우에는 작은 밀도 차이 혹은 내부응력에도 광학적인 특성이 저하될 수 있으므로 최종 성형품에 잔류 응력이 남지 않도록 성형하는 것이 바람직하다.
또한, 본 실시예의 경우 플라스틱 렌즈(10)의 두께가 전체적으로 균일하도록 설계되는 것이 바람직하다. 나아가, 사출압축성형에서 냉각과 응고가 별도 단계로 이루어지도록 할 수도 있다. 즉, 금형이 일정 시간 동안 균일한 고온으로 유지한 상태에서 액체 상태의 재료를 가압하여 재료를 응고시킨다. 금형 내 재료가 모두 응고된 후에 온도를 낮춰 고체 상태에서만 부품의 냉각이 이루어지도록 형성함으로써 부품 내부의 잔류 응력을 최소화하여 광학부품으로서 필요한 특성을 확보할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 디스플레이 플라스틱 렌즈의 단면 구성을 나타낸다.
성형이 완료된 플라스틱 렌즈(10)의 전면에는 진공 증착에 의해 AR(Anti-Reflection) 코팅층 및 AF(Anti-Fingerprint) 코팅층을 형성한다. AR코팅층은 플라스틱 렌즈(10)의 투광성을 확보하고 반사율을 개선하도록(예컨대, 1.5 % 미만이 되도록) 형성될 수 있다. AR 코팅층은 밀도가 다른 복수의 매질이 적층된 구조일 수 있으며, 입사된 빛이 각각의 매질의 경계면에서 반사되며 서로 다른 위상으로 중첩된 후 상쇄되어 최종 반사되는 광량이 감소하는 것을 특징으로 한다. 본 실시예에서 AF 코팅층은 터치필름(91)이 부가되는 센터페시아 측 플라스틱 렌즈(10) 표면의 오염을 방지하여 시인성이 저하되지 않도록 한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 디스플레이 플라스틱 렌즈의 후면에 고위상차필름(SRF: Super Retardation Film)을 부착하는 공정을 나타낸다.
액정 디스플레이(31, 32)의 전면에는 선명도, 시야각 등의 개선을 위해 복합적인 형태로 편광이 구성되고 활용된다. 운전자가 편광 기능이 있는 썬글라스를 착용하고 액정 디스플레이(31, 32)를 바라보는 경우, 액정 디스플레이(31, 32)에 표시되는 화상은 복합적인 편광 상태로 인해 이 왜곡은 무지개 형태의 얼룩으로 나타날 수 있다. 플라스틱 렌즈(10)는 내부 응력으로 인하여 투과 광에 위상차가 더해짐으로써 복굴절(Birefringence)이 발생하여 이러한 왜곡이 더 두드러질 수 있다. 본 실시예에서는 이러한 현상을 개선하기 위하여 고위상차필름(21, 22)을 플라스틱 렌즈(10) 후면(130)과 액정 디스플레이(31, 32) 사이에 배치한다.
고위상차필름(21, 22)은 광접착필름(OCA: Optically Clear Adhesive)를 이용하여 다이렉트본딩으로 플라스틱 렌즈(10) 후면(130)에 접합된다. 이렇게 하면 플라스틱 렌즈(10)와 고위상차필름(21, 22)이 하나의 광학 요소로서 작용할 수 있다.
면내(In-Plane) 위상차가 500 nm 내지 1,000 nm 수준인 통상의 위상차 필름과 비교하여, 고위상차필름(21, 22)은 면내 위상차가 8,000 nm 내지 11,000 nm 범위인 특성을 가질 수 있다. 면내 위상차(Re)는 필름의 두께를 d, 면내 지상축 방향의 굴절률 nx, 면내 진상축 방향의 굴절률을 ny로 정의할 경우에 다음 수학식 1과 같이 정의되는 값이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 고위상차필름에 액정 디스플레이를 접합하는 공정을 나타낸다.
액정 디스플레이(31, 32)로부터 플라스틱 렌즈(10)까지가 하나의 광학 요소로 작용하고 접합면에서의 반사를 최소화되도록, 액정 디스플레이(10)는 고위상차필름(21, 22)의 후면에 광접착레진(OCR: Optically Clear Resin)을 이용하여 접합된다. 광접착레진을 고위상차필름(21, 22)의 후면 또는 액정 디스플레이(31, 32)의 전면에 도포하고, 액정 디스플레이(31, 32)를 고위상차필름(21, 22) 후면에 부착하고, 광접착레진 내부에 존재할 수 있는 기포를 제거한 후 경화시킴으로써 액정 디스플레이(31, 32)와 고위상차필름(21, 22)을 접합할 수 있다.
일 실시예에서 센터페시아 측의 플라스틱 렌즈(10)의 후면(130)에 접합되는 액정 디스플레이(21, 22)의 전면에는 사용자의 터치 입력을 받도록 터치필름(Touch Film, 91)이 더 부착될 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 듀얼 디스플레이 플라스틱 렌즈와 캐리어-베젤(Carrier-Bezel)을 조립하는 공정을 나타낸다.
광학용으로 사용되는 플라스틱 렌즈(10)는 유리 렌즈에 비해 두껍게 성형되기에 불리하다. 플라스틱은 액상일 때와 고상일 때의 열팽창, 열전달 특성의 차이가 크고, 플라스틱 렌즈(10)의 설계 형상의 두께 차이로 인해 금형 내에서 냉각 속도가 상이하면 최종 형상이 변형되기 쉽다. 따라서 본 실시예에 따른 플라스틱 렌즈(10)는 얇은 두께를 가지는 것이 광학적으로 바람직하나 유리 렌즈에 비해 강성 확보가 쉽지 않다.
도 9는 복수의 곡률을 갖는 플라스틱 렌즈의 성형 후 변형을 전사모사한 일례를 나타낸다.
도 9는 플라스틱 렌즈(10)의 경우에 대해 사출 후 성형품의 변형을 전사모사한 결과로서, 대형 렌즈임에도 두께가 얇아 상당한 변형이 예측되는 것을 나타낸다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따라 후면에 허니콤(Honeycomb) 구조가 포함되어 휨 강성이 보강된 캐리어-베젤을 도시한다.
본 실시예에 따른 캐리어-베젤(40)은 높은 구조적 강성을 가지도록 형성되어 플라스틱 렌즈(10)와 결합되어 플라스틱 렌즈(10)의 설계 형상을 유지시켜주는 역할을 한다. 도 10을 참조하면, 액정 디스플레이(31, 32)가 수용되도록 형성된 포켓 영역(440)을 제외한 나머지 캐리어-베젤(40)의 후면 영역은 도시한 바와 같이 허니콤 구조(410)를 형성하여 경량화를 꾀하면서도 캐리어-베젤(40)이 휨에 대해 충분히 높은 강성을 제공할 수 있도록 형성한다.
도 8을 다시 참조하면, 캐리어-베젤(40)의 전면과 플라스틱 렌즈(10) 후면(130) 사이에는 액정 디스플레이(31, 32)가 배치된 영역을 제외한 영역에 앙면테이프(92)가 배치되어 두 면을 접합한다. 또한, 플라스틱 렌즈(10)의 테두리와 이에 대응되는 위치의 캐리어-베젤(40) 테두리에는 복수의 스냅 조인트 부재(Snap Joint Parts, 140, 420)가 포함될 수 있다. 캐리어-베젤(40)의 테두리는 플라스틱 렌즈(10)의 테두리와 기계적으로 결합되어 플라스틱 렌즈(10)의 형상을 견고하게 유지시켜 줄 수 있다.
도 11은 일반적으로 캐리어-베젤에 액정 디스플레이가 기계적으로 조립된 경우 발생할 수 있는 무라 이슈(Mura Issue)를 나타낸다.
도 11의 (a)를 참조하면, 무라 이슈(920)는 액정 디스플레이 화면의 가장자리 부분이 하얗게 보이는 현상을 말하며, 액정 디스플레이 자체의 불량에 의해 발생할 수도 있으나, 액정 디스플레이(31, 32) 패널에 가해지는 기계적인 응력, 진동, 충격 힘 휨 등에 의해 발생될 수도 있다. 도 11의 (b)에 도시한 바와 같이 액정 패널(31, 32)을 나사(910) 등에 의해 기계적으로 고정하는 경우에 상술한 바와 같은 외력이 작용하여 무라 이슈가 발생될 수도 있다.
이를 방지하기 위해 액정 디스플레이(31, 32) 후면과 캐리어-베젤(40) 사이에 광접착레진을 부분적으로 도포한 후 경화시켜 액정 디스플레이(31, 32)와 캐리어-베젤(40)을 고정한다. 경화 후의 광접착레진(810)은 어느 정도 탄성을 가지고 있으며 열팽창 및 진동을 흡수할 수 있다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따라 캐리어-베젤에 포함된 관통구와 관통구를 통해 광접합레진을 주입하여 액정 디스플레이와 캐리어-베젤을 고정하는 공정을 나타낸다.
도 12의 (a)를 참조하면, 캐리어-베젤(40)은 배치된 두 액정 디스플레이(31, 32)의 네 귀퉁이에 해당하는 영역에 관통구(430)를 포함한다. 즉, 관통구(430)는 액정 디스플레이(31, 32)를 수용하도록 형성된 캐리어-베젤(40)의 전면 포켓 형태의 수용부(440)의 네 귀퉁이에 인접하여 형성된다. 캐리어-베젤(40)은 플라스틱 렌즈(10)와 결합되면 캐리어-베젤(40)의 액정 디스플레이(31, 32)를 수용하는 수용부(440)의 바닥은 액정 디스플레이(31, 32)의 후면과 간극(820)을 가지도록 형성된다.
도 12의 (b)를 참조하면, 관통구는 액정 디스플레이의 네 귀퉁이에 인접하여 'ㄱ'자 형상을 가지고 관통된 형태를 도시하고 있으나 이에 한정하는 것은 아니다.
도 12의 (c)를 참조하면, 캐리어-베젤(40)과 플라스틱 렌즈(10)가 조립된 후 노즐(920)을 이용하여 관통구(430)를 통해 광접합레진을 주입한다. 액정 디스플레이 수용부(440) 바닥과 액정 디스플레이(31, 32) 후면 사이의 간극(820)은 광접착레진의 점도를 고려하여 선정될 수 있다. 즉, 광접착레진이 경화되기 전의 수지 작업시간(Resin Working Time) 동안, 액정 디스플레이(31, 32)의 측면(312)과 액정 디스플레이 수용부(440) 내측벽(442)을 채운 광접착레진(810)이 틈새(820)를 채운 상태로 더 흐르지 않고 유지될 수 있는 정도의 점도를 가진 것이 로 선정될 수 있다. 도 12의 (d)는 이렇게 충진되어 경화된 광접착레진(810)의 단면을 도시한다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 디스플레이 플라스틱 렌즈에 포함된 캔틸레버 스냅 조인트(Cantilever Snap Joint)를 도시한다.
도 8 및 도 13을 참조하면, 플라스틱 렌즈(10)와 캐리어-베젤(40)은 앞서 양면테이프(92)와 더불어 캔틸레버 스냅 조인트(140, 420)의 결합에 의해 테두리 부분이 결합된다.
플라스틱 렌즈(10)는 그 둘레를 따라 후방으로 돌출된 복수의 수(Male)-캔틸레버 스냅 조인트(140)를 포함한다. 캐리어-베젤(10)에는 복수의 수-캔틸레버 스냅 조인트(140)에 대응되는 위치에 복수의 암(Female)-캔틸레버 스냅 조인트(420)가 형성된다. 캔틸레버 스냅 조인트(140, 420)의 암-수는 서로 바뀌어 배치될 수 있다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 캐리어-베젤의 후면에 포함되어 후방 커버와의 조립 정렬을 제공하는 가이드-보스(Guide-Boss)를 도시한다.
캐리어-베젤(40)은 후면에 복수의 가이드-보스(Guide-Boss, 450)를 더 포함할 수 있다. 가이드-보스(450)는 후방 커버(60)에 구비되는 복수의 가이드-홀(Guide Hole, 610)과 결합되어 캐리어-베젤(40)과 후방 커버(60)의 조립 정렬이 용이하게 이루어지도록 형성될 수 있다.
이상의 설명은 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (9)

  1. 복수의 곡률을 갖는 플라스틱 렌즈;
    상기 플라스틱 렌즈의 후면의 복수의 위치에 광접착필름(OCA: Optically Clear Adhesive)을 이용해 접착되는 고위상차필름(SRF: Super Retardation Film);
    상기 고위상차필름의 후면에 광접착레진(OCR: Optically Clear Resin)을 이용하여 각각 접착되는 복수의 액정 디스플레이(LCD);
    상기 플라스틱 렌즈의 후방에 조립되고, 상기 복수의 액정 디스플레이를 밀착 지지하며, 상기 플라스틱 렌즈의 변형을 방지하기 위한 캐리어-베젤(Carrier-Bezel);
    상기 캐리어-베젤의 후방에 조립되는 후방 커버; 및
    상기 캐리어-베젤과 상기 후방 커버 사이에 배치되는 적어도 하나의 회로기판(PCB)
    을 포함하되,
    상기 플라스틱 렌즈는, 상기 플라스틱 렌즈의 형상으로 사전 성형된 고광택필름을 포함하여 인몰드 라벨링(IML: Insert Mold Labeling)으로 성형되고,
    상기 캐리어-베젤은, 상기 액정 디스플레이의 복수의 모서리에 대응되는 위치에 관통구를 포함하고, 상기 관통구를 통해 주입되는 광접착레진에 의해 상기 복수의 액정 디스플레이 각각의 모서리와 상기 캐리어-베젤이 고정되는 차량용 듀얼 디스플레이 디지털 클러스터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 플라스틱 렌즈는,
    인몰드 라벨링 성형 시 가압하여 사출압축성형(ICM: Injection-Compression Molding)이 동시에 이루어져 사출에 따른 잔류응력이 최소화되도록 형성되는 차량용 듀얼 디스플레이 디지털 클러스터.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 플라스틱 렌즈의 전면에는 진공 증착에 의해 형성되는 AR(Anti-Reflection) 코팅층 및 AF(Anti-Fingerprint) 코팅층을 포함하는 차량용 듀얼 디스플레이 디지털 클러스터.
  4. 제1항에 있어서,
    적어도 하나의 상기 액정 디스플레이의 전면과 이에 대응되는 상기 고위상차필름 사이에 터치필름을 더 포함하는 차량용 듀얼 디스플레이 디지털 클러스터.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 캐리어-베젤의 후면의 적어도 일부는 허니콤(Honeycomb) 구조로 형성되어 상기 캐리어-베젤의 휨 강도가 추가로 확보되는 차량용 듀얼 디스플레이 디지털 클러스터.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 플라스틱 렌즈의 전방 모서리는 2 mm내지 3 mm반경의 라운드를 가지도록 형성되는 차량용 듀얼 디스플레이 디지털 클러스터.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 플라스틱 렌즈의 둘레를 따라 후방으로 돌출된 복수의 수(Male)-캔틸레버 스냅 조인트(Cantilever Snap Joint)를 포함하고,
    상기 캐리어-베젤은 상기 복수의 수-캔틸레버 스냅 조인트에 대응되는 위치에 복수의 암(Female)-캔틸레버 스냅 조인트(Cantilever Snap Joint)를 포함하여,
    상기 캔틸레버 스냅 조인트의 결합에 의해 상기 플라스틱 렌즈와 상기 캐리어-베젤이 결합되는 차량용 듀얼 디스플레이 디지털 클러스터.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 플라스틱 렌즈의 후면의 적어도 일부에 접착되어 상기 플라스틱 렌즈와 상기 캐리어-베젤을 결합하는 양면테이프를 더 포함하는 차량용 듀얼 디스플레이 디지털 클러스터.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 캐리어-베젤은, 후면에 복수의 가이드-보스(Guide-Boss)를 더 포함하고,
    상기 후방 커버는 상기 가이드-보스에 대응되는 복수의 가이드-홀(Guide Hole)을 포함하여, 상기 가이드-보스와 상기 가이드-홀의 결합에 의해 상기 캐리어-베젤과 상기 후방 커버의 조립 정렬이 이루어지도록 형성되는 차량용 듀얼 디스플레이 디지털 클러스터.
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