KR20240022020A - 디스플레이 장치용 곡면형 백 커버 제조방법 및 그 방법으로 제조된 백 커버를 구비하는 곡면형 디스플레이 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다이캐스팅 공법을 적용하여 일체형의 곡면형 백 커버를 제조하는 방법과 그러한 방법으로 제조된 백 커버를 갖는 곡면형 디스플레이 장치에 관한 것으로, 본 실시예의 곡면형 백 커버 제조방법은, 소정의 곡률과 UDM 성형부가 형상화된 금형장치를 준비하는 단계, 상기 금형장치 내부에 백 커버의 소재인 용탕을 주입하고 냉각하여 백 커버를 성형하는 단계, 및, 성형한 백 커버의 표면을 후가공으로 개질하는 단계를 포함한다.

Description

디스플레이 장치용 곡면형 백 커버 제조방법 및 그 방법으로 제조된 백 커버를 구비하는 곡면형 디스플레이 장치{Manufacturing method of curved back cover and curved display device having back cover manufactured the same method}

본 발명은 디스플레이 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다이캐스팅 공법을 적용하여 일체형의 곡면형 백 커버를 제조하는 방법과 그러한 방법으로 제조된 백 커버를 갖는 곡면형 디스플레이 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 디스플레이 장치는 영상 신호를 전달받아 표시하는 장치로, TV, 모니터, 광고판, 스마트 폰 등이 이에 속하며, 영상을 표시하기 위한 수단으로 유기발광장치(OLED : Organic Light Emitting Display), 액정표시장치(LCD : Liquid Crystal Display Device), 플라즈마표시장치(PDP : Plasma Display Panel) 등 다양한 장치가 이용되고 있다.

이러한 디스플레이 장치는 대부분 평판형 디스플레이 장치(Flat panel display device)이지만, 최근 디자인적인 측면이나, 화상 관찰 시의 몰입도 등을 고려하여 곡면형 디스플레이 장치도 개발되고 있다.

곡면형 디스플레이 장치는 다양한 방식으로 제조되고 있지만, 현재까지 알려진 방식은 제조 공정이 복잡하거나, 고비용이 필요한 공정이다. 또한, 현재까지 알려진 방식으로 제조된 곡면형 디스플레이 장치는, 제조된 디스플레이 장치의 곡면 형상이 안정적으로 유지되지 않는 문제도 존재한다.

도 1은 종래의 기술에 따른 곡면형 디스플레이 장치를 분해도이고, 도 2는 도 1의 디스플레이 장치를 나타낸 결합도이다.

도시된 바와 같이 종래의 디스플레이 장치는, 백 커버(10)를 기준으로 전면의 이너 플레이트(20), 측면의 미들 캐비넷(30) 및 후면의 PCB 플레이트(40)를 포함하고, 디스플레이 패널(50)이 이너 플레이트(20)의 전면에서 미들 캐비넷(30)에 결합된다. 이들 구성품들은 접착부재들(11,21,31)에 의하여 접착이 이루어지고, 접착부재들(11,21,31)은 양면 테이프나 양면 접착성의 폼패드 등과 같이 다양한 종류로 구성된다.

또한, 곡면형 디스플레이 장치를 구현하기 위해서 평면 형상의 백 커버(10), 이너 플레이트(20), 미들 캐비넷(30) 및 PCB 플레이트(40)에 프레스(press) 가공이 적용된다. 즉, 종래의 디스플레이 장치는 각 구성품에 프레스를 이용한 외부 압력을 통한 강제 소성 변형으로 커브드 형상을 구현하는데, 이에 따라 구성품 내부에는 소성 변형에 대응하는 응력이 존재하게 되고, 이러한 잔존 응력으로 인하여 커브드 형상은 원래의 평면 형상으로 복원하려는 현상 즉, 스프링 백 현상이 강하게 발생한다. 결국, 곡면형 디스플레이 장치는 이러한 스프링 백 현상으로 최초의 곡률이 유지되지 못하고 변형되는 문제가 있고, 위치에 따라 곡률이 달라지는 곡률 편차도 발생하고 있다.

또한, 종래의 디스플레이 장치는 각 구성품들이 서로 다른 종류의 접착부재들(11,21,31)에 의하여 접착이 이루어지는데, 다양한 접착부재들이 구비되어야 하고 접착을 위한 서로 다른 설비들이 구비되어야 하는 문제가 있다.

또한, 종래의 디스플레이 장치는 많은 수의 구성품들이 구비되어야 하므로, 재료비에 의한 제조 비용이 상승하고, 많은 수의 구성품들이 구비되어야 하므로 공정이 까다롭고 조립의 효율성이 저하되는 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점들을 해결하고자 제안된 것으로, 스프링 백 현상을 방지하여 곡률이 안정적으로 유지되고, 곡률 편차가 발생되지 않은 곡면 백 커버의 제조방법과 이를 구비하는 곡면형 디스플레이 장치를 제공하는 것을 과제로 한다.

또한, 본 발명은 디스플레이 장치의 부품 수를 최소로 하여 제조 비용을 절감하고, 제조 공정을 단순화하며 제조의 효율성을 향상시킬 수 있는 곡면형 디스플레이 장치를 제공하는 것을 과제로 한다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 실시예의 곡면형 백 커버 제조방법은, 소정의 곡률과 UDM 성형부가 형상화된 금형장치를 준비하는 단계, 상기 금형장치 내부에 백 커버의 소재인 용탕을 주입하고 냉각하여 백 커버를 성형하는 단계, 및, 성형한 백 커버의 표면을 후가공으로 개질하는 단계를 포함한다.

또한, 상기 백 커버의 소재는 Al 합금 또는 Mg 합금인 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 후가공은 성형한 상기 백 커버의 홀을 성형하고 외곽을 트리밍하며 곡률값과 휨을 보정하는 프레스 공정과, 상기 백 커버의 형상을 정형화하고 후면을 탭핑하는 CNC 공정과, 성형 자국과 불균일한 표면을 개선하는 사상 공정을 포함할 수 있다.

또한, 상기 후가공은 성형한 상기 백 커버의 내부 응력을 제거하는 어닐링 공정을 더 포함할 수 있다.

그리고 상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 실시예의 곡면형 디스플레이 장치는, 다이캐스팅 공법으로 소정의 곡률과 UDM 성형부가 형상화된 백 커버, 접착 부재를 매개로 상기 백 커버의 전면에 결합되면서 곡률이 부여되는 디스플레이 패널, 및, 상기 UDM 성형부에 체결되어 상기 디스플레이 패널을 구동하는 구조물을 포함한다.

또한, 상기 백 커버는 가장자리가 전방으로 돌출되어 상기 디스플레이 패널의 측면부를 보호하는 측면 프레임을 포함할 수 있다.

또한, 상기 백 커버는 상기 디스플레이 패널을 지지하는 중앙 영역의 내부 표면에는 격자 구조의 보강 리브에 의하여 구획되는 다수의 리세스 홈이 형성될 수 있다.

또한, 상기 백 커버는 가장자리를 따라 결합되어 상기 디스플레이 패널의 측면부를 보호하는 미들 캐비넷을 포함할 수 있다.

본 발명은 하나의 커버 플레이트가 일체형의 백 커버로 기능함으로써, 부품 수를 줄여 제조 비용을 줄이고 조립의 효율성을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명은 디스플레이 패널을 지지하는 수단으로 단일 부품이 적용됨으로써, 부품 사이의 결합 또는 합착 공정이 불필요하여 가공비 및 설비 투자비를 줄이는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 Al 합금 또는 Mg 합금을 이용한 다이캐스팅 공법으로 곡면형 백 커버를 구현함으로써, 경량화에 유리하면서 곡률의 변형이나 편차를 초래하지 않는 효과가 있다.

특히, 본 발명은 800R의 곡률을 갖는 곡면형 디스플레이 장치 구현에 유리한 효과가 있다.

도 1은 종래의 기술에 따른 디스플레이 장치를 분해도,
도 2는 도 1의 디스플레이 장치를 나타낸 결합 단면도,
도 3은 본 실시예에 따른 디스플레이 장치를 나타낸 분해도,
도 4는 도 3의 디스플레이 장치를 나타낸 결합 단면도,
도 5는 본 실시예에 따른 디스플레이 장치를 제조하는 과정을 나타낸 공정도,
도 6은 본 실시예에 따른 백 커버의 변형 예를 나타낸 도면,
도 7은 본 실시예에 따른 백 커버의 다른 변형 예를 나타낸 도면.

본 발명과 본 발명의 실시에 의해 달성되는 기술적 과제는 다음에서 설명하는 바람직한 실시예들에 의해 명확해질 것이다. 이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 살펴보기로 한다.

후술되는, 본 실시예의 차이는 상호 배타적이지 않은 사항으로 이해되어야 한다. 즉 본 발명의 기술 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서, 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은, 일 실시예에 관련하여 다른 실시예로 구현될 수 있으며, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 변경될 수 있음이 이해되어야 하며, 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭하며, 길이, 면적 및 두께 등과 그 형태는 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 본 실시예의 설명에 있어서, 상, 하, 전, 후 등과 같은 표현은 상대적인 위치나 방향을 나타내는 것으로, 기술적 의의가 사전적 의미에 구속되는 것은 아니라 할 것이다.

도 3은 본 실시예에 따른 디스플레이 장치를 나타낸 분해도이고, 도 4는 도 3의 디스플레이 장치를 나타낸 결합 단면도이다.

도시된 바와 같이, 본 실시예의 디스플레이 장치는 백 커버(100)와 디스플레이 패널(200)로 구성되고, 디스플레이 패널(200)은 양면 접착성의 접착부재(300)를 매개로 백 커버(100) 전면에 결합된다.

백 커버(100)는 디스플레이 패널(200)을 지지하는 커버버텀으로 기능하면서 동시에 디스플레이 패널(200)의 열을 흡수하여 방출하는 방열 플레이트로 기능한다. 또한, 백 커버(100)는 UDM(User Defined Mount) 성형부(130)가 형성되어 PCB와 같은 회로물이나 스피커와 같은 기구물(이들을 UDM 구조물이라 함)을 직접 체결시킨다. 이를 위한 UDM 성형부(130)는 엠보 구조, 홀 구조 및 펨넛 구조 등의 형상을 포함할 수 있다. 또한, 백 커버(100)는 곡면형 디스플레이 장치를 구현할 수 있도록 소정의 곡률을 갖는 곡면 형상을 이룬다.

이를 위한 백 커버(100)는 Al 합금이나 Mg 합금 소재를 이용한 다이캐스팅 공법으로 곡면 형상의 플레이트로 제조되며, 다이캐스팅 과정에서 소정의 곡률과 UDM 성형부(130)가 형상화된다. Al 합금이나 Mg 합금 소재는 가벼우면서 충분한 강성을 가지고, 열전도성이 우수한 장점이 있다.

또한, 백 커버(100)는 전면 중앙 영역에 디스플레이 패널(200)이 결합되는 패널 결합공간을 제공하고, 가장자리 영역은 디스플레이 패널(200)의 측면부를 보호하기 위한 측면 플랜지(110)가 전방으로 돌출되어 형성된다. 측면 플랜지(110)는 디스플레이 장치의 베젤을 구성하므로, 가능한 좁은 폭으로 형성되는 것이 바람직하다.

이와 같이, 본 실시예의 백 커버(100)는 커버버텀, 이너 플레이트 및 PCB 플레이트의 기능을 동시에 수행하는 일체형의 커버 플레이트로 구성되고, 디스플레이 장치의 부품 수를 줄일 수 있으며, 동시에 각 부품들을 접합하기 위한 수단이나 설비를 최소로 하여 작업의 효율성을 크게 향상시킬 수 있다.

디스플레이 패널(200)은 UDM 성형부에 장착된 PCB 회로물의 신호에 따라 화상을 표현하는 영상 표시 소자로서, 일 예로 유기발광 패널로 구성될 수 있다. 유기발광 패널은 슬림화와 곡면화에 유리하고, 빠른 응답 속도를 나타낸다.

디스플레이 패널(200)은 유기발광 패널 외에 액정 패널, 플라즈마 패널 등 다양한 종류의 영상표시 소자로 구성될 수도 있다. 디스플레이 패널(200)이 액정 패널로 구성되는 경우 액정 패널 배면에는 면광원을 제공하는 백라이트 유닛이 더 결합될 수 있다.

디스플레이 패널(200)은 접착부재(300)를 매개로 백 커버(100)의 전면에 접착되어 결합되고, 백 커버(100)가 형성하는 곡률에 의하여 소정의 곡률이 부여된다.

접착부재(300)는 디스플레이 패널(200)을 백 커버(100)에 접착하는 구성으로, 양면 테이프 또는 양면 접착성의 폼 패드와 같은 다양한 소재로 구성될 수 있다. 접착부재(300)는 디스플레이 패널(200)의 배면 가장자리 영역과 중앙의 일부 영역에 개입되어 디스플레이 패널(200)을 백 커버(100)에 접착시킨다.

한편, 백 커버(100)는 일체형의 단일 플레이트로서 디스플레이 패널(200)을 안정적으로 지지하기 위해서 소정의 두께를 가져야 한다.

일 예로, 45" 크기의 디스플레이 장치에는 800R의 곡률(곡면의 반지름이 800mm)을 갖고, 0.8mm의 두께(D)를 갖는 디스플레이 패널(200)이 적용된다. 이때, 백 커버(100)는 측면 플랜지(110)를 포함하는 전체 두께(A)는 6.2mm이어야 하고, 패널을 지지하는 중앙 영역은 4.4mm의 두께(B)를 갖는다. 또한, 접착부재(300)는 0.3mm의 두께(C)를 갖는 양면 테이프가 사용되고, 측면 플랜지와 패널 표면 사이의 간격인 드랍 마진(E, Drop Margin)은 적어도 0.7mm가 확보되어야 한다. 따라서 측면 플랜지(110)는 적어도 1.8mm의 길이로 전방으로 돌출된다(C+D+E).

또한, 백 커버(100)는 측면 플랜지(110)가 적어도 1.8mm의 베젤 폭(F)을 갖도록 형성되고, 측면 플랜지(110)와 디스플레이 패널(200) 사이에는 0.5mm의 패널 갭(G, Panel Gap)이 확보된다.

도 5는 본 실시예에 따른 디스플레이 장치를 제조하는 과정을 나타낸 공정도이다.

본 실시예의 디스플레이 장치는 다이캐스팅 공정으로 곡면형 백 커버를 제조하고, 제조된 백 커버에 디스플레이 패널을 결합하는 공정으로 구분될 수 있다.

구체적으로 살펴보면, 먼저, 곡면 형상을 갖는 금형장치를 준비한 후 금형에 용탕을 고속으로 가압하여 주입하고 냉각하여 곡면 형상의 백 커버(100)를 성형한다(S11).

이때, 다이캐스팅의 소재로는 Al에 Si, Cu, Fe, Zn 중 어느 하나 이상이 혼합되는 Al 합금 또는 Mg에 Si, Cu, Fe, Zn 중 어느 하나 이상이 혼합되는 Mg 합금일 수 있으며, 백 커버에서 요구하는 기능에 따라 주요 소재(Al 또는 Mg)와 합금 성분(Si, Cu, Fe, Zn)의 비율이 적절히 조절될 수 있다.

또한, 금형장치는 미리 곡률이 형성되며, PCB 회로물(Control PCB, Mail Board, PSU 등)이나 기구물(Rear Cover, 스탠드, 스피커 등)을 체결하기 위한 UDM 성형부도 정밀한 치수로 형상화된다.

다이캐스팅으로 성형된 백 커버(100)는 표면 개질을 위한 후가공을 진행한다(S12). 후가공은 다이캐스팅 성형 후 발생되는 게이트 및 오버 플로우 자국, 피팅 라인, 밀핀 자국 등의 불균일한 표면과 성형 자국을 개선하고 형상을 정형화하는 공정이다.

이를 위한 후가공은 프레스 가공, CNC 가공, 사상 공정을 포함한다. 프레스 공정으로 홀을 성형하고, 외곽을 트리밍하며, 곡면의 곡률값과 휨을 보정한다. CNC 가공으로 백 커버의 형상을 정형화하고, 후면을 탭핑한다. 사상 공정으로 성형자국과 불균일한 표면을 개선한다.

또한, 필요에 따라 어닐링 공정을 더 진행한다(S13). 어닐링 공정으로 내부 응력을 제거하고, 내부 변형을 방지하며, 치수 정밀도를 향상시킨다. 어닐링 공정은 300℃ 이하의 온도에서 3시간 이내로 열처리하고, 이 후 서서히 냉각시키는 과정으로 진행한다.

후가공이 완료된 다이캐스팅 백 커버를 대상으로 외관화 작업을 진행하여 백 커버(100)를 완성한다(S14). 외관화 작업으로는 액체 또는 분체를 이용한 도장 공정이 적용되거나 아노다이징 공정이 적용될 수 있다.

이와 같이 다이캐스팅과 후가공으로 제조되는 백 커버(100)는 곡률의 변화가 거의 발생되지 않는다. 종래와 같이 판 상의 백 커버를 프레스로 수직 압력을 가하여 곡면을 구현하는 경우 응력과 복원력에 의하여 곡률 변화가 크게 발생하는 단점이 있으나, 본 실시예와 같이 다이캐스팅을 이용하여 처음부터 곡률을 갖는 백 커버를 제조하는 경우 곡률 변화 현상이 발생되지 않는다.

특히, 다이캐스팅을 이용하는 경우 백 커버의 위치에 따라 곡률을 달리할 수 있으며, 곡면 및 평면이 혼합되는 형상의 백 커버를 제조할 수 있는 장점이 있다.

그리고, 백 커버(100)에 대한 외관화 작업이 완료된 후 디스플레이 장치를 조립하는 과정이 이루어진다. 일 예로, 백 커버(100) 배면의 UDM 성형부(130)에는 PCB 회로물을 포함하는 구조물들을 장착하고(S21), 전면에는 접착부재(300)를 접합하여 디스플레이 패널(200)을 결합한다(S22). 이어서, 디스플레이 패널(200)과 UDM 구조물을 연결하는 과정으로 디스플레이 장치의 조립이 이루어질 수 있다(S23).

도 6 및 도 7은 본 실시예에 따른 백 커버의 다양한 변형 예를 나타낸 도면이다.

먼저, 도 6을 참조하면, 본 실시예의 백 커버(100)는 디스플레이 패널(200)을 지지하는 중앙 영역의 내부 표면에는 보강 리브(101)에 의하여 구획되는 다수의 리세스 홈(102)이 형성된다. 보강 리브(101)는 가로 및 세로 방향으로 연결되는 격자 문양을 형성한다.

이러한 백 커버(100)는 내부 표면에 리세스 홈(102)이 적용됨으로써, 재료비 절감에 따른 제조 비용을 절감할 수 있고, 제조 과정에서 밀핀의 도피 공간이 확보되어 밀핀 형상 제거를 위한 후가공을 최소로 할 수 있다. 또한, 백 커버(100)는 리세스 홈(102)이 적용되어 전체 중량을 감소할 수 있는 효과가 있으며, 실제로 리세스 홈이 적용되지 않은 백 커버에 대하여 약 32%의 중량을 감소하는 효과가 있다.

또한, 백 커버(100)는 리세스 홈(102) 사이에 격자 구조의 보강 리브(101)가 형성되어 휨 변형에 대한 내성을 가질 수 있다.

그리고 도 7을 참조하면, 본 실시예의 백 커버(100)는 측면 플랜지(도 4의 110 참조)가 형성되지 않고 매들 캐비넷(120)이 가장자리를 따라 결합된다. 미들 캐비넷(120)은 알루미늄 또는 플라스틱을 압출 성형하여 형성될 수 있으며, 단면이 'ㅏ' 형상을 이루면서 접착부재(300)를 매개로 백 커버(100)의 가장자리 내면을 따라 결합된다. 따라서 본 실시예의 백 커버(100)는 다이캐스팅으로 형성하는 측면 플랜지(100)에 비하여 디스플레이 장치의 측면부에 대한 다양한 디자인이 가능한 장점이 있다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명의 예시적인 실시예가 도시되어 설명되었지만, 다양한 변형과 다른 실시예가 본 분야의 숙련된 기술자들에 의해 행해질 수 있을 것이다. 이러한 변형과 다른 실시예들은 첨부된 청구범위에 모두 고려되고 포함되어 본 발명의 진정한 취지 및 범위를 벗어나지 않는다 할 것이다.

100 : 백 커버
101 : 보강 리브 102 : 리세스 홈
110 : 측면 플랜지 120 : 미들 캐비넷
130 : UDM 성형부
200 : 디스플레이 패널
300 : 접착부재

Claims (8)

1. 소정의 곡률과 UDM 성형부가 형상화된 금형장치를 준비하는 단계;
   상기 금형장치 내부에 백 커버의 소재인 용탕을 주입하고 냉각하여 백 커버를 성형하는 단계; 및,
   성형한 백 커버의 표면을 후가공으로 개질하는 단계;를 포함하는, 디스플레이 장치의 백 커버를 제조하는 방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 백 커버의 소재는 Al 합금 또는 Mg 합금인 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치의 백 커버를 제조하는 방법.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 후가공은 성형한 상기 백 커버의 홀을 성형하고 외곽을 트리밍하며 곡률값과 휨을 보정하는 프레스 공정과, 상기 백 커버의 형상을 정형화하고 후면을 탭핑하는 CNC 공정과, 성형 자국과 불균일한 표면을 개선하는 사상 공정을 포함하는, 디스플레이 장치의 백 커버를 제조하는 방법.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 후가공은 성형한 상기 백 커버의 내부 응력을 제거하는 어닐링 공정을 더 포함하는, 디스플레이 장치의 백 커버를 제조하는 방법.
5. 다이캐스팅 공법으로 소정의 곡률과 UDM 성형부가 형상화된 백 커버;
   접착 부재를 매개로 상기 백 커버의 전면에 결합되면서 곡률이 부여되는 디스플레이 패널; 및
   상기 UDM 성형부에 체결되어 상기 디스플레이 패널을 구동하는 구조물;을 포함하는, 곡면형 디스플레이 장치.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 백 커버는 가장자리가 전방으로 돌출되어 상기 디스플레이 패널의 측면부를 보호하는 측면 프레임을 구비하는, 곡면형 디스플레이 장치.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 백 커버는 상기 디스플레이 패널을 지지하는 중앙 영역의 내부 표면에는 격자 구조의 보강 리브에 의하여 구획되는 다수의 리세스 홈이 형성되는, 곡면형 디스플레이 장치.
8. 제 5 항에 있어서,
   상기 백 커버는 가장자리를 따라 결합되어 상기 디스플레이 패널의 측면부를 보호하는 미들 캐비넷을 포함하는, 곡면형 디스플레이 장치.

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