KR101109077B1 - 디스플레이용 프레임의 탑 새시 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 한 쌍의 가로부재와 한 쌍의 세로부재로 구성되어 상기 가로부재와 상기 세로부재의 코너 부위가 서로 접합됨으로써 사각형의 새시를 형성하는 디스플레이용 프레임의 탑 새시에 있어서, 상기 가로부재와 상기 세로부재의 코너 부위는 서로 겹쳐진 상태로 마찰교반용접이 된 후에 단조 처리됨으로써 접합이 이루어진 것을 특징으로 하는 디스플레이용 프레임의 탑 새시를 제공한다.

또한, 본 발명은, 한 쌍의 가로부재와 한 쌍의 세로부재를 각각 성형하는 제1공정과, 상기 가로부재와 상기 세로부재의 코너 부위를 서로 겹친 상태에서 마찰교반용접을 실시하는 제2공정과, 상기 마찰교반용접된 코너 부위를 단조 처리하는 제3공정을 포함하여 이루어진 디스플레이용 프레임의 탑 새시 제조방법을 제공한다.

본 발명에 따르면, 마찰교반용접과 단조 공정에 의해 강도가 크게 향상됨으로써 디스플레이의 프레임에 장착되는 부품들을 보다 안정적으로 지지할 수 있게 되며, 중량이 저감됨과 아울러 원가를 절감할 수 있게 되는 효과가 있다.

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Description

디스플레이용 프레임의 탑 새시 및 그 제조방법{Top sash of frame for display and manufacturing method thereof}

본 발명은 디스플레이 장치의 프레임에 관련된 기술로서, 특히 디스플레이용 프레임의 탑 새시 및 그 제조방법에 관한 것이다.

현재 디스플레이 장치 분야는 평판 디스플레이 패널이 종래의 브라운관을 대체하면서 급속히 발전하고 있으며, LCD(Liquid Crystal Display), LED(Light Emitting Diode), PDP(Plasma Display Panel) 등에서 다양한 형태로 개발이 이루어지고 있다. 특히 평판 디스플레이 장치는 대화면, 고화질, 경제성 등에서 우수한 디스플레이 장치로서, 점점 더 큰 사이즈의 고화질 제품이 요구되는 추세에 부응하여 지속적인 개발이 이루어지고 있다.

상기와 같은 디스플레이 장치들 중에, LCD를 예로 들어 보면, LCD와 그에 부속되는 부품들을 모듈화한 LCD 모듈은, 메인 인쇄회로기판?반사판?도광판?확산 시트를 포함한 광학 시트들을 순차적으로 수납하여 고정하는 몰드 프레임과, 상기 확산 시트의 상측에 설치되어 화상을 표시하는 LCD 패널과, 몰드 프레임의 하측에 설치되는 바텀 새시와, 이 바텀 새시에 조립되어 몰드 프레임과 LCD 패널을 고정하는 탑 새시 등으로 이루어져 있다. 이 가운데, 상기 몰드 프레임과 바텀 새시 및 탑 새시는 LCD 모듈을 구성하는 부품들의 테두리를 고정하면서 보호하기 위한 프레임(즉, LCD 프레임)으로 통칭된다.

한편, 이러한 프레임의 한 구성 요소인 상기 탑 새시는, 프레임에 장착되는 부품들의 유동을 방지하고 외부 충격으로부터 LCD 패널과 백라이트 어셈블리 등을 보호하는 역할을 하는 부품으로서, 첨부도면 도 1에 일반적인 탑 새시가 예시되어 있다.

도 1에 보이는 것처럼, 탑 새시는 한 쌍씩의 가로부재(1)와 세로부재(2)로 구성되어 그 코너 부위가 서로 접합됨으로써 장방형의 형태를 이루게 되며, 가로부재(1)와 세로부재(2)의 에지 부위에는 각각 직각으로 절곡된 절곡부(1a,2a)가 형성되어 있고, 이들 가로부재(1)와 세로부재(2) 및 그 절곡부(1a,2a)에 스크류 호울들이 마련되어 있어서 몰드 프레임 및 바텀 새시 측과 스크류로 조립이 된다.

이와 같은 탑 새시는 바텀 새시와 마찬가지로 스테인레스 스틸이나 알루미늄 재질로 제작되는 것이 일반적인데, 현재는 디스플레이 장치의 대형화로 경량화의 필요성이 커짐에 따라 스테인리스 스틸에 비해 중량이 가볍고 가격이 저렴하면서도 열전도율이 뛰어난 알루미늄 재질로 제작되는 추세에 있다. 그리고, 탑 새시의 제조는, 가로부재(1)와 세로부재(2)를 각각 프레스 공정을 통해 성형한 다음, 가로부재(1)와 세로부재(2)의 서로 연접하는 코너 부위(A)를 그대로 마주 댄 상태에서 맞 대기 용접을 실시하는 용접 공정에 의해 이루어지게 된다. 최근에는 원자재 비용을 절감하기 위하여 프레스 공정 대신에 가로부재(1)와 세로부재(2)를 각각 압출 공정을 통해 성형하기도 한다.

그런데, 위의 설명과 같은 종래 탑 새시의 제조방법에 있어서, 상기 가로부재(1)와 세로부재(2)를 단순히 맞대기 용접만으로 그 코너 부위(A)를 접합하기 때문에, 가로부재(1)와 세로부재(2)의 접합 강도가 미흡하게 되고, 이로 인해 탑 새시와 바텀 새시 사이에 배치되는 부품들의 장착 상태가 불안정하게 되는 문제가 있다.

본 발명은 전술한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 개선하기 위해 개발된 것으로서, 그 목적은, 탑 새시를 구성하는 가로부재와 세로부재의 접합 강도가 크게 향상됨으로써 프레임에 장착되는 부품들을 보다 안정적으로 지지할 수 있게 되는 디스플레이용 프레임의 탑 새시 및 그 제조방법을 제공하는 데에 있다.

위와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 디스플레이용 프레임의 탑 새시는, 한 쌍의 가로부재와 한 쌍의 세로부재로 구성되어 상기 가로부재와 상기 세로부재의 코너 부위가 서로 접합됨으로써 사각형의 새시를 형성하는 디스플레이용 프레임의 탑 새시에 있어서, 상기 한 쌍의 가로부재와 상기 한 쌍의 세로부재의 코너 부위에는 엠보싱이 돌출 형성되며, 상기 가로부재와 상기 세로부재의 코너 부위에는 서로 겹쳐진 상태로 마찰교반용접이 된 후에 엠보싱을 포함하여 마찰교반용접된 부위를 단조 처리되어 접합되는 접합부가 형성되고, 상기 코너 부위의 모서리에는 빛샘 현상과 이물질 틈입을 방지하도록 기부가 라운드된 벤딩부가 절곡 형성된 것이다.

본 발명에 따른 디스플레이용 프레임의 탑 새시 제조방법은, 코너 부위에 엠보싱이 각각 형성된 한 쌍의 가로부재와 한 쌍의 세로부재를 각각 성형하는 제1공정; 상기 가로부재와 상기 세로부재의 코너 부위를 서로 겹친 상태에서 마찰교반용접을 실시하는 제2공정; 상기 엠보싱을 포함한 마찰교반용접된 가로부재와 세로부재의 코너 부위를 단조 처리하는 제3공정; 상기 코너 부위의 모서리에 형성된 기부가 라운드된 벤딩부를 절곡시키도록 벤딩 작업하는 제4공정;을 포함하여 이루어진 것이다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따르면, 마찰교반용접과 단조 공정에 의해 강도가 크게 향상됨으로써 디스플레이의 프레임에 장착되는 부품들을 보다 안정적으로 지지할 수 있게 되며, 중량이 저감됨과 아울러 원가를 절감할 수 있게 되는 효과가 있다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예 를 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 디스플레이용 프레임의 탑 새시에 대한 후면부 사시도이다. 또, 도 3은 본 발명에 따른 탑 새시의 코너 부위에 대한 공정 단계별 상태를 나타낸 도면으로서, 도 3(a)는 마찰교반용접된 상태, 도 3(b)는 단조된 상태, 도 3(c)는 벤딩된 상태를 나타내고 있다. 도 4는 본 발명에 따른 탑 새시의 정면부 사시도 및 그 코너 부위의 부분 확대도이고, 도 5는 본 발명에 따른 탑 새시의 제조방법에 대한 주요 공정 흐름도이다.

상기 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 디스플레이용 프레임의 탑 새시는, 한 쌍의 가로부재(10)와 이들 가로부재(10)에 각각 접합되는 한 쌍의 세로부재(20)로 구성되어 있다. 즉, 가로부재(10)와 세로부재(20)는 서로 그 코너 부위(A)가 접합이 되어 그림과 같이 사각형의 탑 새시를 형성하게 된다. 이들 가로부재(10)와 세로부재(20)는 프레스 또는 압출 공정을 통해 성형되며, 그 재질은 알루미늄 합금이 바람직한데 특히 연신율이 6% 이상이고 가공성이 우수한 6063 알루미늄 합금이 적용될 수 있다.

상기 가로부재(10)의 에지 부위에는 직각으로 절곡된 절곡부(11)가 형성되어 있으며, 세로부재(20)의 에지 부위에도 직각으로 절곡된 절곡부(21)가 형성되어 있다. 그리고, 가로부재(10)와 세로부재(20) 및 그 절곡부(11,21)에는 각각 스크류 호울(10a,20a,11a,21a)들이 형성되어 있어서 탑 새시가 몰드 프레임 및 바텀 새시 측과 조립될 수 있게 된다.

특히, 본 발명의 탑 새시에서 가로부재(10)와 세로부재(20)의 코너 부위(A)는 위아래로 서로 겹쳐진 상태에서 마찰교반용접(Friction Stir Welding)이 된 후에 단조 처리됨으로써 접합이 된다. 주지하는 바와 같이, 상기 마찰교반용접은 나사산 형태의 돌기(probe)를 가진 비소모성 공구(tool)를 고속으로 회전시킴으로써 피접합재와 마찰을 일으켜 열을 발생시키고, 이러한 마찰열에 의해 연화된 공구 주 변의 재료를 공구의 교반에 의해 소성 유동시켜 접합면 양쪽의 재료들이 강제적으로 혼합되도록 함으로써 피접합재의 접합이 이루어지도록 하는 용접방법이다. 마찰교반용접은 기존의 용융 용접에 비해 기계적 특성이 향상된 우수한 접합부를 형성하며, 접합용 공구와 시편의 마찰열을 이용하여 기존의 용융 용접에 비해 낮은 입열로 용접이 이루어지기 때문에 잔류응력과 변형이 적은 장점이 있다. 본 발명에서는 이와 같이 가로부재(10)와 세로부재(20)를 서로 겹친 상태에서 마찰교반용접을 하기 때문에, 기존의 맞대기 용접에 의한 접합 방법과 비교할 때 코너 부위(A)의 접합 강도가 매우 우수한 탑 새시를 얻을 수 있게 된다.

또한, 본 발명에서는 위와 같이 마찰교반용접에 의해 접합된 코너 부위(A)를 단조 처리함으로써, 코너 부위(A)의 조직을 조밀하게 변형시킨다. 예컨대, 단조에 의해 코너 부위(A)의 두께를 2mm에서 1mm 또는 0.5mm로 감소시키면서 조직을 조밀하게 하는데, 이에 따라 코너 부위(A)의 접합 강도가 향상됨으로써 탑 새시의 디스플레이 패널 지지 강도가 향상되는 효과를 볼 수 있다. 더욱이, 단조 후에 단조된 부위의 주위에 형성된 버(burr)를 제거하고 트리밍(trimming) 및 챔퍼링(chamfering)의 과정을 거침에 따라 탑 새시의 중량이 저감됨으로써 디스플레이 장치의 전체 무게를 줄일 수 있고, 탑 새시에 소요되는 소재의 양이 절감되므로 탑 새시의 제조 원가를 줄일 수 있는 효과를 얻을 수 있다. 또, 본 발명의 탑 새시가 알루미늄 합금 소재로 제조되는 경우, 단조 후에 단조된 부위의 외관은 별도의 코팅 처리를 하지 않더라도 자연적인 산화막 형성에 의해 우수한 내식성을 갖게 되며, 원소재의 표면과 동일한 품질을 유지하게 된다.

상기 가로부재(10)와 세로부재(20)의 성형시 그 코너 부위(A)에 각각 볼록하게 엠보싱(10b,20b)을 형성하여 두면, 상기 단조 과정에서 단조성이 우수하게 되며, 단조 부위의 파단 가능성을 줄이고 강도를 향상시킬 수 있게 된다.

한편, 위와 같이 마찰교반용접과 단조에 의해 접합된 코너 부위(A)에 대해 그 모서리 부분을 벤딩장치로 절곡한 벤딩부(30)가 형성될 수 있는데, 이 벤딩부(30)는 코너 부위(A)의 강도를 더욱 향상시킴과 아울러 디스플레이 장치의 광원으로부터 발산되는 빛이 디스플레이 장치 밖으로 새어나가는 것을 방지하고, 이물질의 틈입을 차단하는 역할도 하게 된다. 특히, 벤딩부(30)의 기부(基部), 즉 절곡이 이루어지는 부분은 둥글게 라운딩(R) 처리되는 것이 바람직하다.

도 6은 본 발명과 비교예의 탑 새시에서 코너 부위에 대한 단조 전후의 강도 시험 결과를 나타낸 그래프인데, 시료1은 코너 부위에 대해 단조와 벤딩 작업을 실시하지 않은 비교예이고, 시료2는 단조와 벤딩 작업을 모두 실시한 본 발명의 실시예이며, 시료3은 단조는 실시하되 벤딩 작업은 실시하지 않은 비교예이다. 강도 시험 결과, 3mm의 강제 변위량을 기준으로 보았을 때, 시료2(본 발명 실시예)가 시료1(비교예)에 비해 강도가 1.5kgf/mm(23%) 높은 결과를 보였다. 또한, 3mm의 강제 변위량을 기준으로 보았을 때, 시료3이 시료1에 비해 강도가 0.85kgf/mm(13%) 높은 결과를 보였다. 따라서, 단조는 탑 새시의 코너 부위(A)에 대한 강도를 높이는 효과가 있으며, 단조 이후에 벤딩 작업을 실시할 경우 강도가 더욱 향상됨을 알 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 디스플레이용 프레임의 탑 새시는, 탑 새시를 구성하는 가로부재(10)와 세로부재(20)의 코너 부위(A)가 마찰교반용접에 의해 1차적으로 접합된 상태에서 단조 공정을 거치게 됨으로써, 강도가 보강됨과 아울러 탑 새시의 두께를 저감시킬 수 있게 되고, 디스플레이 장치의 지지강도를 향상시키면서 중량을 저감시킬 수 있게 된다. 또한, 단조 이후에 코너 부위(A)의 모서리에 벤딩부(30)를 형성함으로써, 탑 새시의 강도를 더욱 향상시킴과 더불어 디스플레이 장치의 빛샘 현상과 이물질 틈입을 방지할 수 있게 된다.

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.

도 1은 종래 디스플레이용 프레임의 탑 새시를 나타낸 사시도 및 그 코너 부위의 부분 확대도이다.

도 2는 본 발명에 따른 디스플레이용 프레임의 탑 새시에 대한 후면부 사시도이다.

도 3은 본 발명에 따른 탑 새시의 코너 부위에 대한 공정 단계별 상태를 나타낸 도면으로서, 도 3(a)는 마찰교반용접된 상태, 도 3(b)는 단조된 상태, 도 3(c)는 벤딩된 상태를 나타내고 있다.

도 4는 본 발명에 따른 탑 새시의 정면부 사시도 및 그 코너 부위의 부분 확대도이다.

도 5는 본 발명에 따른 탑 새시의 제조방법에 대한 주요 공정 흐름도이다.

도 6은 본 발명과 비교예의 탑 새시에서 코너 부위에 대한 단조 전후의 강도 시험 결과를 나타낸 그래프이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 가로부재 10a,20a,11a,21a : 스크류 호울

10b,20b : 엠보싱 11,21 : 절곡부

20 : 세로부재 30 : 벤딩부

A : 코너 부위

Claims (8)

1. 한 쌍의 가로부재와 한 쌍의 세로부재로 구성되어 상기 가로부재와 상기 세로부재의 코너 부위가 서로 접합됨으로써 사각형의 새시를 형성하는 디스플레이용 프레임의 탑 새시에 있어서,

   상기 한 쌍의 가로부재와 상기 한 쌍의 세로부재의 코너 부위에는 엠보싱이 돌출 형성되며, 상기 가로부재와 상기 세로부재의 코너 부위에는 서로 겹쳐진 상태로 마찰교반용접이 된 후에 엠보싱을 포함하여 마찰교반용접된 부위를 단조 처리되어 접합되는 접합부가 형성되고, 상기 코너 부위의 모서리에는 빛샘 현상과 이물질 틈입을 방지하도록 기부가 라운드된 벤딩부가 절곡 형성됨을 특징으로 하는 디스플레이용 프레임의 탑 새시.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 코너 부위에 엠보싱이 각각 형성된 한 쌍의 가로부재와 한 쌍의 세로부재를 각각 성형하는 제1공정;

   상기 가로부재와 상기 세로부재의 코너 부위를 서로 겹친 상태에서 마찰교반용접을 실시하는 제2공정;

   상기 엠보싱을 포함한 마찰교반용접된 가로부재와 세로부재의 코너 부위를 단조 처리하는 제3공정;

   상기 코너 부위의 모서리에 형성된 기부가 라운드된 벤딩부를 절곡시키도록 벤딩 작업하는 제4공정;을 포함하여 이루어진 디스플레이용 프레임의 탑 새시 제조방법.
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