곡면 디스플레이의 내/외장재용 프레임의 제조방법{Manufacturing method for bending frame of curved display}
본 발명은 곡면 디스플레이의 프레임과 관련된 것으로서, 특히 곡면 텔레비전이나 손목시계 또는 휴대전화기의 내/외장재로 사용되는 프레임을 신장시키면서 벤딩에 의해 제작하는 곡면 디스플레이의 내/외장재용 프레임의 제조방법에 관한 것이다.
현재 디스플레이 분야에서 종래의 액정 디스플레이(LCD : Liquid Cristal Display)를 대체하는 디스플레이 장치로서 에너지 효율이 월등히 높고 밝기도 밝은 유기발광다이오드(OLED : Organic Light Emitting Diode)가 각광을 받고 있다. 유기 EL이라고도 불리는 OLED는 유기화합물을 사용해 전계를 가하면 자체 발광시키는 차세대 디스플레이로서, 선명한 색깔과 가벼운 구조 및 화질의 반응속도가 LCD에 비해 1000배 이상 빠르다는 장점이 있다. OLED는 자체 발광기능을 가진 적색(Red)과 녹색(Green), 청색(Blue) 등 세 가지의 형광체 유기화합물을 사용하는 발광형 디스플레이에 속하며, 음극과 양극에서 주입된 전자와 양의 전하를 띤 입자가 유기물 내에서 결합해 스스로 빛을 발하는 현상을 이용한 발광형 제품이므로 색감을 떨어뜨리는 백라이트가 필요 없다. 이러한 OLED 디스플레이를 채용한 TV와 손목시계 및 휴대전화기가 개발 및 출시되고 있는 상황에서, 최근에는 화면이 오목한 곡면을 가짐으로써 화면 양끝의 영상이 매우 선명한 특징을 보이는 곡면 디스플레이가 출시되어 큰 호응을 얻고 있다. 곡면 디스플레이를 제작하는 데에는 내/외장재를 구성하는 프레임의 제작 또한 중요한데, 종래에는 롤 벤딩(Roll Bending) 장치를 이용하여 프레임을 제작하여 왔다. 이 롤 벤딩 장치는 첨부도면 도 1에 도시된 것처럼 회전하는 세 개의 롤(1)로 구성되어 있는데, 압출 제작 및 열처리된 프레임 소재(M)를 이들 회전하는 롤(1) 사이로 통과시킴으로써 롤(1)의 간극을 이용하여 벤딩을 하게 된다. 이와 같은 롤 벤딩 공정은 택트 타임(tact time)이 짧다는 장점이 있으나, 벤딩 곡률(R값)의 편차가 크고, 프레임 소재(M)가 회전하는 롤(1)과 접촉함으로 인해 표면 스크래치가 발생함으로써 제품의 평탄도가 저하되는 문제가 있으며, 제품의 평탄도를 교정하기 위해서는 벤딩 장치와는 별도로 평탄 교정기가 요구되는 문제점이 있다. 특히, 곡면 디스플레이의 내/외장재 중 내장재는 벤딩 곡률과 평탄도가 균일 및 정확하지 않을 경우에는 프레임의 조립시 디스플레이 모듈의 뒷판(back panel)과 디스플레이 액정의 곡률을 유지하기가 곤란하여 제품의 수율이 떨어지는 문제가 있다. 또한, 외장재의 경우에는 롤 벤딩 공정에 의해 제작하게 되면 스크래치와 같은 외관상의 흠집이 발생하기 쉬워 상품성이 떨어지고 높은 수율을 기대하기가 곤란하다.
전술한 바와 같이 종래에 곡면 디스플레이의 내/외장재용 프레임을 제작할 때는 롤 벤딩 방식을 채용함으로 인해 프레임 제품의 벤딩 곡률(R값)의 편차가 크고, 프레임 소재가 회전하는 롤과 접촉함으로 인해 표면 스크래치가 발생함으로써 제품의 평탄도가 저하되는 문제가 있다. 특히, 곡면 디스플레이의 내장재는 벤딩 곡률과 평탄도가 균일 및 정확하지 않을 경우에는 프레임의 조립시 디스플레이 모듈의 뒷판과 디스플레이 액정의 곡률을 유지하기가 곤란하여 제품의 수율이 떨어지게 되고, 외장재의 경우에는 롤 벤딩 공정에 의해 제작하게 되면 스크래치와 같은 외관상의 흠집이 발생하기 쉬워 상품성이 떨어지고 높은 수율을 기대하기가 곤란한 문제가 있다. 본 발명은 이러한 종래의 문제점을 개선하기 위해 개발된 것으로서, 그 목적은, 프레임 제품의 벤딩 곡률(R값)의 편차가 작고, 제품의 평탄도 역시 향상됨으로써, 디스플레이 모듈과 액정의 곡률을 유지하고 제품의 수율을 향상시키게 되는 곡면 디스플레이의 내/외장재용 프레임의 제조방법을 제공하는 데에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, (a) 압출 성형된 곡면 디스플레이의 내/외장재용 프레임 소재를 원하는 사이즈로 절단 및 가공하는 단계와, (b) 상기 (a)단계에서 절단 및 가공된 프레임 소재의 양단을 클램프로 물린 상태에서 곡면 디스플레이의 내/외장재용 프레임의 형상을 가진 금형을 상대로 상기 프레임 소재를 신장(伸張) 및 만곡(彎曲)시키는 신장-벤딩에 의해 곡면 디스플레이의 내/외장재용 프레임의 형상을 가진 1차 중간제품으로 성형하는 단계와, (c) 상기 1차 중간제품의 클램프로 물린 양단을 절단하여 2차 중간제품을 형성하는 단계와, (d) 상기 2차 중간제품을 표면처리하여 최종제품을 형성하는 단계를 포함하여 이루어진 곡면 디스플레이의 내/외장재용 프레임의 제조방법을 제공한다. 상기 구성에 있어서, 상기 (a)단계와 (b)단계 사이에 상기 프레임 소재의 강도 개선을 위한 열처리를 수행하거나, 상기 (b)단계와 상기 (c)단계 사이에 상기 1차 중간제품의 강도 개선을 위한 열처리를 수행할 수 있다. 또한, 상기 구성에 있어서, 상기 (d)단계에서의 표면처리는 아노다이징, 도장, 도금 중 어느 한 가지가 적용될 수 있다. 또한, 상기 구성에 있어서, 상기 (d)단계의 표면처리에 앞서 상기 (c)단계의 2차 중간제품에 대하여 버핑(buffing), 샌드 블라스팅(sand blasting), 와이어 브러싱(wire brushing) 중 어느 한 가지의 표면연마를 하는 단계를 더 포함할 수도 있다. 삭제
위와 같이 구성된 본 발명은, 프레임 제품의 벤딩 곡률(R값)의 편차가 작고 제품의 평탄도가 우수한 곡면 디스플레이의 내/외장재용 프레임을 얻을 수 있어 곡면 디스플레이의 상품성을 향상시키는 효과가 있다. 특히, 본 발명에 따르면, 프레임의 벤딩 곡률과 평탄도가 균일 및 정확하게 됨으로써, 내장재의 경우에는 프레임의 조립시 디스플레이 모듈의 뒷판과 디스플레이 액정의 곡률을 유지할 수 있게 되어 제품의 수율이 향상되며, 외장재의 경우에는 스크래치와 같은 외관상의 흠집이 전혀 발생하지 않으므로 상품성이 향상되고, 높은 수율을 기대할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래 롤 벤딩 장치를 이용한 프레임 소재의 벤딩 모습을 개략적으로 묘사한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 곡면 디스플레이의 내/외장재용 프레임의 제조방법에 대한 공정도이다.
도 3은 본 발명에 따라 신장-벤딩 장치를 이용한 프레임 소재의 신장-벤딩 모습을 개략적으로 묘사한 도면이다.
도 4는 본 발명의 제조방법에 의해 제조된 곡면 텔레비전의 프레임에 대한 조립 상태 사진이다.
도 5는 본 발명의 제조방법 및 종래 롤 벤딩 공정에 의해 제조된 곡면 디스플레이의 내/외장재용 프레임의 표면 사진과 벤딩 곡률의 차이값 및 평탄도를 측정한 결과를 나타낸 표이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 그러나, 이하의 실시예는 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명이 충분히 이해되도록 제공되는 것으로서 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 기술되는 실시예에 한정되는 것은 아니다.
도 2는 본 발명에 따른 곡면 디스플레이의 내/외장재용 프레임의 제조방법에 대한 공정도로서, 각 단계별로 설명하면 다음과 같다. 먼저, 첫 번째 단계인 (a)단계에서는, 압출 성형된 곡면 디스플레이의 내/외장재용 프레임 소재(이하, '프레임 소재'라 함)를 원하는 사이즈로 절단 및 가공한다(S1). 프레임 소재는 일반적으로 메탈 소재로서 예를 들면 알루미늄 합금 또는 스틸(스테인리스 스틸)을 압출 성형함으로써 제작이 되는데, 이를 최종제품의 사이즈를 고려하여 적절한 사이즈로 절단 및 가공한다. 즉, 후술하는 바와 같이 프레임 소재는 신장-벤딩 과정에 의해 신장(stretching) 및 만곡(bending)이 이루어짐으로써 사이즈에 변화가 발생하기 때문에, 이러한 사이즈의 변화를 감안하여 압출 성형된 프레임 소재를 절단 및 가공하는 것이다. 두 번째 단계인 (b)단계에서는, (a)단계에서 절단 및 가공된 프레임 소재의 양단을 클램프(또는 척)로 물린 상태에서 곡면 디스플레이의 내/외장재용 프레임의 형상을 가진 금형을 상대로 프레임 소재를 신장 및 만곡시키는 신장-벤딩에 의해 곡면 디스플레이의 내/외장재용 프레임의 형상을 가진 1차 중간제품으로 성형한다(S2). 신장-벤딩 작업은 도 3에 나타나 있는 것과 같은 신장-벤딩 장치를 이용하여 이루어지는데, 신장-벤딩 장치의 구성을 간략히 살펴보면 아래와 같다. 신장-벤딩 장치(10)의 주요 구성은, 프레임 소재(M)가 배치되어 벤딩이 이루어지는 공간을 제공하는 벤딩 다이(11)와, 곡면 디스플레이의 내/외장재용 프레임의 형상으로 형성되어 벤딩 다이(11) 상에 고정 상태로 설치되는 벤딩 금형(12)과, 벤딩 다이(11) 상에 배치된 프레임 소재(M)의 양단을 클램핑한 상태로 신장시키면서 프레임 소재(M)를 벤딩 다이(11) 측으로 이동시켜 프레임 소재(M)가 벤딩 금형(12)에 의해 벤딩이 되도록 하는 유압 클램프와 같은 좌우 한 쌍의 클램프(13)로 이루어져 있다. 이에 따라, 벤딩 다이(11) 상에 프레임 소재(M)를 올려놓은 상태에서 클램프(13)가 작동하면, 프레임 소재(M)의 양단부가 한 쌍의 클램프(13)에 의해 당겨지면서 신장됨과 아울러 클램프(13)가 벤딩 금형(12) 측으로 이동하여 프레임 소재(M)가 벤딩 금형(12)의 형상대로 성형이 이루어지도록 하게 된다. 이와 같이 프레임 소재(M)에 대한 신장 및 벤딩이 이루어짐으로써, 프레임 소재(M)가 곡면 디스플레이의 내/외장재용 프레임의 형상을 가진 1차 중간제품으로 성형이 된다. 세 번째 단계인 (c)단계에서는, 위와 같이 성형된 1차 중간제품의 클램프(13)로 물린 양단을 절단하여 2차 중간제품을 형성한다(S3). 즉, 상기 (b)단계에서 프레임 소재(M)의 양단부가 한 쌍의 클램프(13)에 의해 클램핑이 됨으로 인해 클램핑 자국이 남게 될 뿐만 아니라 정확한 치수를 갖지 않게 되므로, 최종제품이 완성되기 전에 클램핑 자국이 남은 양단부를 제거함과 아울러 정확한 치수로 조정하여야 한다. 이를 위해 통상적인 절단기를 이용하여 1차 중간제품의 양단을 절단하게 되며, 이렇게 하여 2차 중간제품이 형성된다. 네 번째 단계인 (d)단계에서는, 2차 중간제품을 표면처리하여 최종제품을 얻는다(S4). 여기서 표면처리는 아노다이징, 도장, 도금 중 어느 한 가지가 사용될 수 있다. 아노다이징의 경우, 2차 중간제품의 표면을 양극 산화시켜 피막이 형성되도록 함으로써 제품의 내식성과 내마모성을 강화시켜주게 된다. 그리고, 도장과 도금의 경우에는 제품의 표면을 미려하게 함과 아울러 내식성을 향상시키게 된다. 도 4는 이상과 같은 공정에 의해 제조된 제품의 예시 사진으로서, 곡면 텔레비전의 외장재로 사용되는 프레임을 조립 상태로 찍은 사진인데, 외관상 흠집이 없고 평탄도 공차와 곡률 공차가 작은 제품의 모습을 확인할 수 있었다. 한편, 상기 (a)단계와 (b)단계 사이에 프레임 소재(M)의 강도 개선을 위한 열처리를 수행하거나, 상기 (b)단계와 상기 (c)단계 사이에 1차 중간제품의 강도 개선을 위한 열처리를 수행할 수 있는데, 프레임 소재(M) 또는 1차 중간제품의 소재가 알루미늄 합금 소재일 경우에는 시효처리(aging)를 수행하고, 프레임 소재(M) 또는 1차 중간제품의 소재가 스틸 소재일 경우에는 하드닝(hardening) 처리를 수행하면 된다. 이러한 열처리를 통해 본 발명에서 적용하는 프레임 소재(M) 또는 1차 중간제품의 강도를 향상시킴으로써, 최종 제품인 곡면 디스플레이의 내/외장재용 프레임에 적절한 강도를 부여할 수 있게 된다. 또, 상기 (d)단계의 표면처리에 앞서 상기 (c)단계의 2차 중간제품에 대하여 버핑(buffing), 샌드 블라스팅(sand blasting), 와이어 브러싱(wire brushing) 중 어느 한 가지의 표면연마를 하는 단계를 더 포함할 수도 있다. 예컨대, 2차 중간제품의 표면에는 스트레치 벤딩 과정에서 오렌지 필(orange peel) 현상이 발생할 수 있게 되는데, 이러한 오렌지 필과 같은 표면 결함을 제거하게 위해 융(絨) 등으로 2차 중간제품의 표면을 연마하여 표면이 매끄러운 3차 중간제품을 얻게 된다. 도 5는 본 발명의 제조방법 및 종래 롤 벤딩 공정에 의해 제조된 곡면 디스플레이용 내/외장재의 프레임의 표면 사진과 벤딩 곡률의 차이값 및 평탄도를 측정한 결과를 나타낸 표로서, 본 발명의 제조방법에 의해 제조된 프레임의 경우 표면에 스크래치나 오렌지 필과 같은 표면 결함이 없는 미려한 제품을 얻은 반면, 종래의 롤 벤딩 공정에 의해 제조된 프레임의 경우에는 롤과의 접촉으로 인해 표면에 스크래치가 발생하거나 벤딩 과정에서 오렌지 필이 발생한 것을 알 수 있다. 또한, 본 발명의 공정에 의해 제조된 프레임은 벤딩 곡률(R값)의 치수 공차가 0∼0.15mm이고 평탄도 치수 공차 역시 0∼0.15mm에 불과한 반면에, 종래의 롤 벤딩 공정에 의해 제조된 프레임은 벤딩 곡률(R값)의 치수 공차가 3∼5mm 또는 1∼3mm이고 평탄도 치수 공차는 2∼7mm 또는 1∼4mm로 나타남으로써, 본 발명의 제조방법에 의해 제조된 프레임이 벤딩 곡률과 평탄도에서 우수함을 알 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 제조방법에 따르면 프레임 제품의 벤딩 곡률(R값)의 편차가 작고 제품의 평탄도가 우수한 곡면 디스플레이의 내/외장재용 프레임을 얻을 수 있다. 특히, 프레임의 벤딩 곡률과 평탄도가 균일하고 정확하게 됨으로써, 내장재의 경우에는 프레임의 조립시 디스플레이 모듈의 뒷판과 디스플레이 액정의 곡률을 유지할 수 있게 되어 제품의 수율이 향상되며, 외장재의 경우에는 스크래치와 같은 외관상의 흠집이 전혀 발생하지 않으므로 상품성이 향상되고 높은 수율을 얻게 된다. 이러한 본 발명의 제조방법에 따라 제조된 프레임은 곡면 텔레비전이나 손목시계 또는 휴대전화기의 내/외장재로 사용될 수가 있다.
이상에서는 본 발명을 바람직한 실시예에 의거하여 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.
10 : 스트레치 벤딩 장치 11 : 벤딩 다이
12 : 벤딩 금형 13 : 클램프
M : 프레임 소재 |
