KR20070120689A - 디스플레이 회동 장치 및 이것과 디스플레이의 결합 방법 - Google Patents

디스플레이 회동 장치 및 이것과 디스플레이의 결합 방법 Download PDF

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Abstract

디스플레이 회동 장치 및 이것과 디스플레이의 결합 방법이 개시된다. 고정체와, 고정체와 일단이 결합하는 암부와, 암부의 타단에 결합하는 힌지부재와, 힌지부재에 회전가능하게 결합하는 가이드 부재를 포함하는 디스플레이 회동 장치는 디스플레이의 무게 중심에 맞추어 디스플레이의 결합 위치를 조정할 수 있다.
무게중심, 회전중심, 회전선, 중력법선

Description

디스플레이 회동 장치 및 이것과 디스플레이의 결합 방법{Display rotation apparatus and method of joining display rotation apparatus with display }
도 1은 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 디스플레이 회동 장치의 측면도 및 부분 확대도.
도 2는 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 디스플레이 무게 모멘트, 탄성부재 모멘트, 모터의 필요 토크에 대한 그래프.
도 3은 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 디스플레이 회동 장치의 측면도.
도 4는 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 디스플레이의 회전에 따른 디스플레이의 무게 모멘트, 탄성 부재의 모멘트, 모터의 필요 토크에 대한 그래프.
도 5는 본 발명의 바람직한 제3 실시예에 따른 디스플레이 회동 장치의 사시도.
도 6은 본 발명의 바람직한 제4 실시예에 따른 디스플레이 회동 장치와 디스플레이의 결합 방법의 순서도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1: 디스플레이 2: 가이드 부재
3: 모터부 4: 탄성부재
5: 암부 6: 고정체
7: 힌지부재 10: 디스플레이 회동 장치
101: 무게중심 102: 회전중심
본 발명은 디스플레이 회동 장치 및 이것과 디스플레이의 결합 방법에 관한 것이다.
LCD, PDP, LED 등이 적용된 TV나 모니터와 같은 평판형 디스플레이는 좁은 공간을 효율적으로 사용할 수 있는 장점이 있어, 브라운관 TV나 모니터를 대체하고 있으며, 앞으로도 그 수요가 늘어날 전망이다. 특히 평판형 LCD나 PDP TV는 일명 '벽걸이형 TV'로 칭하면서, 벽면에 고정 부착된 형태로 사용되고 있다. 이와 같이 고정 부착된 형태로 벽걸이형 TV를 시청할 경우에는, TV의 정면에 위치할 때 가장 넓게 화면을 볼 수 있게 된다.
그러나 TV가 벽면에 고정되어 있을 경우에는 TV 화면을 가장 넓게 볼 수 있는 위치 또한 고정되게 되므로, 시청자가 위치를 변경함에 따라 원만한 시청이 곤란한 문제가 있다.
본 발명은 디스플레이를 회동 시켜 디스플레이 시청각을 확보할 수 있으며, 저출력의 모터로도 디스플레이를 회동시킬 수 있는 디스플레이 회동 장치 이것을 디스플레이에 결합하는 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 고정체와, 고정체와 일단이 결합하는 암부와, 암부의 타단에 결합하는 힌지부재와, 힌지부재에 회전가능하게 결합하는 가이드 부재를 포함하는 디스플레이 회동 장치가 제공된다.
가이드 부재에 디스플레이가 결합될 수 있으며, 디스플레이와 가이드 부재의 결합위치는, 힌지부재의 회전중심에 대한 중력 모멘트 값에 상응하여 조절가능하다. 즉, 가이드 부재에 의해서 디스플레이가 상하로 위치를 조정하여 결합할 수 있다.
또한, 암부와 디스플레이 사이에는 중력 모멘트에 저항하는 방향으로 탄성력을 인가하는 탄성부재가 개재될 수 있다.
한편, 디스플레이와 가이드 부재가 결합하는 최적의 위치는, 디스플레이가 중력 방향과 수평이 되도록 가이드 부재에 결합한 상태에서 힌지부재의 회전중심을 기준으로 중력 방향으로 소정의 유동각으로 회전가능 하다면, 디스플레이가 중력 방향과 수평으로 정렬된 상태에서 회전중심과 디스플레이의 무게중심을 직선으로 연결한 가상의 회전선이 중력법선에 대하여 중력 반대방향으로 상기 유동각을 이루도록 하는 지점이 된다.
이상의 가이드 부재는 디스플레이에 결합되는 돌기와, 힌지부재에 결합되며 돌기와 가이드 결합하는 가이드 레일을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면은, 암부와 상기 암부 일단에 결합하는 힌지부재를 포함하는 디스플레이 회동 장치와, 디스플레이를 결합하는 방법으로서, (a) 힌지부재에서 회전중심을 정하고, 디스플레이에서 무게중심을 정하는 단계, (b) 회전중심을 지나는 중력법선에 대하여 무게중심이 상부에 위치하도록 상기 디스플레이와 상기 디스플레이 회동 장치를 결합하는 단계를 포함하는 디스플레이 회동 장치와 디스플레이의 결합 방법이 제공된다.
상기 단계 (b)는 디스플레이가 중력 방향과 수평으로 정렬된 상태에서 회전중심을 기준으로 중력 방향으로 소정의 유동각으로 회전가능 하다면, 디스플레이가 중력 방향과 수평으로 정렬된 상태에서 디스플레이 회동 장치에 결합되는 위치는 회전중심과 상기 무게중심을 연결하는 가상의 회전선이 회전중심을 지나는 중력법선으로부터 중력 반대방향으로 상기 유동각을 이루도록 결합하는 것이 최적의 결합 방법이 된다.
이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 디스플레이 회동장치 및 그 구동 방법의 실시예에 대하여 보다 상세하게 설명하도록 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어 도면 부호에 상관없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 디스플레이 회동 장치의 측면 도 및 부분 확대도이다. 도 1을 참조하면, 디스플레이(1), 가이드 부재(2), 모터부(3), 탄성부재(4), 암부(5), 고정체(6), 힌지부재(7), 무게중심(101), 회전중심(102), 디스플레이 회동 장치(10)가 도시되어 있다.
도면에 도시된 바와 같이 암부(5)의 회동으로, 디스플레이(1)가 벽면으로부터 돌출되게 된다. 암부(5)의 일단은 고정체(6)와 결합하며, 타단은 힌지부재(7)와 결합한다. 힌지부재(7)에는 가이드 부재(2)가 결합되어 있어 디스플레이(1)의 결합 위치를 조절할 수 있다. 또한, 디스플레이(1)가 중력에 의하여 쳐지는 것을 방지하기 위하여 중력에 대향되는 방향으로 모멘트가 작용하도록 탄성부재(4)가 결합되어 있다. 모터부(3)는 디스플레이(1)를 상하 또는 좌우로 회동시키기 위한 동력을 공급하는 장치이다. 이러한 모터부(3)의 모터는 디스플레이(1)를 회동시키기 위해서 탄성부재(4)의 모멘트와 디스플레이(1)의 무게 모멘트가 상쇄되고 남은 알짜 모멘트를 극복하여야 한다.
이때, 무게중심(101)을 회전중심(102)를 기준으로 시계방향(중력방향) 또는 반시계방향(중력 반대방향)으로 회전함에 따라 디스플레이(1)의 무게 모멘트 변화와 탄성부재(4)의 모멘트의 변화, 그리고 디스플레이(1)를 회동하기 위하여 필요한 모터의 토크를 그래프로 나타내면 도 2와 같다.
그래프를 설명함에 있어서, 편이상 중력 방향의 모멘트를 (-)로 해석한다. 그러나, 탄성부재(4)의 모멘트는 디스플레이(1)의 모멘트와 비교를 쉽게하기 위하여 중중 방향의 모멘트를 (+)로 해석한다. 또한, 회전중심(102)을 기준으로 무게중심(101)이 시계방향(중력방향)으로 회전하는 경우 (-) 회전각으로 해석하며, 반시 계 방향(중력 반대방향)일 때 (+)회전각으로 해석한다.
도 1의 디스플레이(101)의 무게중심(101)의 회전운동에 따른 탄성부재 모멘트, 디스플레이의 무게 모멘트, 그리고 디스플레이를 회동하기 위하여 모터에 필요한 토크를 설명하면 다음과 같다. 무게중심(101)을 시계 방향으로 30도 회전하면, 회전중심(102)에 작용하는 디스플레이(1)의 무게 모멘트의 절대값은 점점 작아진다. 다시 말해, 중력법선(B)을 기준으로 무게중심(101)의 회전각을 θ라 두면, cosθ에 비례하여 디스플레이의 무게 모멘트가 결정 된다. 따라서, 도 2와 같이 무게중심(101)이 시계방향으로 회전함에 따라 디스플레이(1)의 무게 모멘트의 절대값은 작아지며, 0도(시작점)에서 최고 모멘트 절대값을 가진다. 반면, 탄성부재(4)의 모멘트의 절대값은 무게중심(101)이 시계방향으로 회전할수록 커진다. 이는 도 1과 같이 코일형의 스프링을 사용할 경우, 스프링이 감기는 방향이기 때문이다. 따라서, 스프링이 풀어지는 방향인 반시계방향으로 회전할 경우 탄성부재(4) 모멘트의 절대값은 작아진다.
이러한 탄성부재(4) 모멘트의 절대값과 디스플레이의 무게 모멘트의 절대값의 차이에 해당하는 모멘트보다 모터의 토크가 더 클 때, 모터는 디스플레이(1)를 회동할 수 있게 된다. 결과적으로 모터는 도 2의 그래프에서 최고값에 해당하는 토크를 출력할 수 있는 것을 사용하여야 한다.
그러나, 평판형 TV와 같은 디스플레이는 수십킬로에 이르는 바, 소형 모터로서 디스플레이(1)의 회동을 제어하기에는 무리가 따른다. 이하 디스플레이와 디스 플레이 회동 장치의 보다 바람직한 결합 위치에 대해서 설명하겠다.
도 3은 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 디스플레이 회동 장치의 측면도이며, 도 4는 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 디스플레이의 회전에 따른 디스플레이 무게 모멘트, 탄성 부재의 모멘트, 디스플레이 회동에 필요한 모터의 토크에 관한 그래프이다. 도 3을 참조하면, 디스플레이(31), 가이드 부재(32), 암부(35), 고정체(36), 힌지부재(37), 무게중심(301), 회전중심(302), 회전선(303), 디스플레이 회동 장치(30)가 도시되어 있다.
도면에 도시된 바와 같이 디스플레이 회동 장치(30)를 구성하는 암부(35)의 일단은 힌지부재(37)와 가이드 부재(32)를 개재하여 디스플레이(31)와 결합된다. 한편, 가이드 부재(32)를 개재하지 않고 직접 디스플레이(31)와 힌지부재(37)가 결합될 수도 있다.
이때 디스플레이 회동 장치(30)와 디스플레이(31)의 결합위치는 디스플레이(31)를 중력방향(A)과 수평으로 정렬할 때, 회전중심(302)과 무게중심(301)을 연결한 회전선(303)이 회전중심(302)을 지나는 중력법선(B)에 대하여 반시계 방향(중력 반대방향)으로 소정의 유동각(θ)에 해당하는 디스플레이(31)의 특정지점이 된다. 따라서, 무게중심(301)은 도 3과 같이 중력법선(B)의 상부에 위치하게 된다. 여기서 '상부'란 중력법선(B)을 기준으로 중력 반대방향을 의미한다. 한편, 도 3은 측면도이기 때문에 상하 결합위치에 대해서만 도시되었으나, 좌우로는 무게중심(301)을 지나는 직선에 해당하는 디스플레이(31)의 특정지점이 된다.
한편, 상기 '유동각(θ)'은 디스플레이(31)를 중력 방향과 평행하게 정렬하여 디스플레이 회동 장치(30)와 결합한 상태에서, 무게중심(301)과 회전중심(302)을 중심을 연결한 회전선(303)이 시계방향, 즉 중력 방향으로 유동할 수 있는 최대각을 의미한다. 유동각은 설정자가 원하는 각에 따라 다양하게 변화될 수 있다. 디스플레이(31)가 높은 위치에 부착될 경우에는 시청자는 주로 디스플레(31)이의 아래쪽에 위치하므로 다소 큰 유동각이 필요하다. 본 실시예의 경우 유동각을 30도로 설정하였다.
도 4는 본 실시예에 따른 것으로 디스플레이(31)가 회전함에 따라 회전중심(302)에서 측정되는 디스플레이 무게 모멘트, 탄성부재 모멘트, 모터에 필요한 토크에 관한 그래프이다. 도 4의 그래프를 해석함에 있어서, 디스플레이 무게 모멘트는 중력 방향을 (-)로 하였다. 반면, 탄성부재 모멘트는 중력 반대방향을 (-)로 하였다. 이는 두 힘을 비교하기 쉽게하기 위함이다.
도 4의 그래프를 상세히 설명하면, 회전중심(302)과 무게중심(301)을 연결한 회전선(303)이 중력법선(B)을 기준으로 +30도를 이루는 지점에서 디스플레이(31)를 시계방향으로 회전하게 된다. 이경우, 도 4에 도시된 바와 같이 디스플레이 무게 모멘트의 절대값은 증가하여 0도에서 최고가 된다. 이는 디스플레이(31)의 무게중심(301)이 회전중심(302)을 기준으로 수평 방향(중력법선 방향)으로 많이 떨어질수록 커지기 때문이다. 다시 말해, cosθ에 비례하여 디스플레이(31) 무게 모멘트가 결정된다. 따라서 도 4에 도시된 바와 같이 디스플레이(31) 무게 모멘트는 0도에서 최고가 된다. 이후 다시 +30도까지 반시계 방향(중력 반대 방향)으로 디스플레 이(31)를 회전시킬 경우 디스플레이(31) 무게 모멘트의 절대값은 줄어든다.
한편, 탄성부재의 모멘트는 반시계방향을 (-)로 하였기 때문에 시계방향으로 디스플레이(31)가 회전할 경우 도 1과 같은 코일형의 탄성부재(4)는 감기는 방향이므로의 탄성력은 증가한다. 이는 디스플레이(31)가 시계 방향으로 회전하는 각이 증가할수록 커지며, 반대로, 반시계 방향으로 회전할수록 작아진다. 따라서, 도 4에 도시된 바와 같이 0도에서 탄성부재 모멘트는 최고가 된다.
디스플레이의 무게 모멘트와 탄성부재의 모멘트는 서로 반대 방향이며, 이를 상쇄하고 남은 알짜힘을 극복하여야만 모터는 디스플레이를 회동시킬 수 있다. 이러한 알짜힘을 극복하는 데 필요한 모터의 토크는 도 4에 도시된 바와 같이 디스플레이의 무게 모멘트의 절대값과 탄성부재의 모멘트의 절대값의 차이에 해당하는 값이다. 제1 실시예에 따른 도 2의 모터의 토크에 해당하는 그래프와 도 4에 도시된 모터의 토크에 해당하는 그래프를 비교해 보면, 도 4의 실시예에 해당하는 모터의 토크가 더 작은 힘이 필요하다는 것을 알 수 있다. 이는 곧 디스플레이(31)와 디스플레이 회동 장치(30)의 결합위치를 조정함으로써, 디스플레이(31)의 회전각에 따른 디스플레이 무게 모멘트 그래프의 유형과, 탄성부재 모멘트 그래프 유형을 비슷하게 할 수 있고 결과적으로 모터의 토크를 줄일 수 있다는 의미이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 제3 실시예에 따른 회동장치가 결합된 디스플레이의 사시도이다. 도 5를 참조하면, 디스플레이(51), 가이드 부재(52), 가이드 레일(521), 돌기(522), 모터부(53), 탄성부재(54), 암부(55), 디스플레이 회동 장 치(50), 고정체(56), 힌지부재(57), 무게추(59)가 도시 되어 있다.
도면에 도시된 바와 같이 디스플레이 회동 장치(50)는 암부(55)를 포함하여 이루어져 있다. 암부(55)의 일단은 고정체(56)와 결합하고, 암부(55)의 타단은 힌지부재(57)와 결합하며, 힌지부재(57)는 가이드 부재(52)를 개재하여 디스플레이(51)의 후면과 결합한다. 본 실시예의 디스플레이 회동 장치(50)는 고정체(56)로부터 신장 및 수축이 가능한 구조이나, 특별한 신장 운동을 하지 않는 구조라도 무방하다.
가이드 부재(52)는 힌지부재(57)에 결합하는 가이드 레일(521)과 디스플레이(51)에 결합된 돌기(522)로 구성된다. 돌기(522)는 가이드 레일(521)의 특정지점에서 고정될 수 있다.
이상과 같이 디스플레이(51)와 디스플레이 회동 장치(50)의 결합위치를 가변적으로 하는 이유는 디스플레이(51)의 종류가 변할 수 있기 때문이다. 한편, 디스플레이(51)에는 무게추(57)를 결합하여 쉽게 무게중심(501)을 조정할 수도 있다.
상기 도 3의 실시예의 구성으로서, 디스플레이 회동 장치와 디스플레이의 결합 방법에 대해서 설명하겠다. 도 6은 본 발명의 바람직한 제4 실시예에 따른 디스플레이 회동 장치와 디스플레이의 결합 방법의 순서도 이다.
도 6의 S61은 (a) 상기 힌지부재(37)에서 회전중심(302)을 정하고, 디스플레이(31)에서 무게중심(301)을 정하는 단계이다. 회전중심(302)과 무게중심(301)이 디스플레이(31)의 결합 위치를 결정하는 중요한 요소이므로 디스플레이(31)와 디스 플레이 회동 장치(30)를 결합하기 전에 그 위치를 결정하여야 한다.
도 6의 S62는 회전중심(302)을 지나는 중력 법선(B)에 대하여 무게중심(301)이 상부에 위치하도록 디스플레이(31)와 힌지부재(37)를 결합하는 단계이다. 도 3과 같이 디스플레이(31)의 무게중심(301)은 회전중심(302)을 지나는 중력 법선(B)을 기준으로 상부, 즉 중력 반대 방향에 위치하도록 결합하여야 하며, 무게중심(301)이 중력 법선(B)의 하부에 결합한 경우에는 오히려 모터의 토크를 증가시키는 방향이기 때문에 무의미하다. 이때 디스플레이(31)는 중력방향(A)에 대하여 수평인 상태로 정렬된다.
보다 바람직한 결합위치를 설명하면 다음과 같다. 회전중심(302)과 무게중심(301)이 정해지면, 디스플레이(31)가 힌지부재(37)에 중력방향(A)과 평행하게 결합한 상태에서, 중력방향(A)으로 얼마정도의 유동각으로 회전할 것인지를 결정하여야 한다. 이러한 유동각의 의미는 상기 제1 실시예에서 충분히 설명하였으므로 이하 상세한 설명은 생략한다.
유동각이 결정되면, 회전중심(302)을 지나는 중력 법선(B)을 기준으로 회전중심(302)과 무게중심(301)을 지나는 가상의 회전선(303)이 중력반대 방향으로 상기 유동각을 이루며 결합하도록 디스플레이(31)를 힌지부재(37)에 결합한다. 이때 디스플레이(31)는 중력과 평행한 방향으로 정렬한 뒤 결합하여야 한다. 도 3과 같이 디스플레이(31)의 유동각과, 회전선(303)이 상기 중력 법선(B)과 이루는 각이 같을 때, 도 4와 같이 디스플레이의 중력 모멘트와 탄성부재의 모멘트 그래프 유형이 비슷해지며, 결과적으로 모터의 토크는 최소가 될 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 설명하였지만, 해당기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
상술한 바와 같이 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 모터의 토크를 최소로 할 수 있게 디스플레이와 회동장치를 결합할 수 있게 된다. 또한, 결합 위치를 쉽게 가변할 수 있기 때문에 다양한 디스플레이를 탈부착할 수 있다.

Claims (7)

  1. 고정체와;
    상기 고정체와 일단이 결합하는 암부와;
    상기 암부의 타단에 결합하는 힌지부재와;
    상기 힌지부재에 회전가능하게 결합하는 가이드 부재를 포함하는 디스플레이 회동 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 가이드 부재에 디스플레이가 결합되며,
    상기 디스플레이의 상기 가이드 부재에 대한 결합위치는, 상기 힌지부재의 회전중심에 대한 중력 모멘트 값에 상응하여 조절가능한 것을 특징으로 하는 디스플레이 회동 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 암부와 상기 디스플레이 사이에는 중력 모멘트에 저항하는 방향으로 탄성력을 인가하는 탄성부재가 개재되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 회동 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 디스플레이와 상기 가이드 부재가 결합하는 위치는,
    상기 디스플레이가 중력 방향과 수평이 되도록 상기 가이드 부재에 결합한 상태에서 상기 힌지부재의 회전중심을 기준으로 중력 방향으로 소정의 유동각으로 회전가능하다면,
    상기 디스플레이가 중력 방향과 수평으로 정렬된 상태에서 상기 회전중심과 상기 디스플레이의 무게중심을 직선으로 연결한 가상의 회전선이 중력법선에 대하여 중력 반대방향으로 상기 유동각을 이루도록 하는 지점인 디스플레이 회동 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 가이드 부재는,
    상기 디스플레이에 결합되는 돌기와;
    상기 힌지부재에 결합되며, 상기 돌기와 가이드 결합하는 가이드 레일을 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 회동 장치.
  6. 암부와 상기 암부 일단에 결합하는 힌지부재를 포함하는 디스플레이 회동 장치와 디스플레이를 결합하는 방법으로서,
    (a) 상기 힌지부재에서 회전중심을 정하고, 상기 디스플레이에서 무게중심을 정하는 단계;
    (b) 상기 회전중심을 지나는 중력법선에 대하여 상기 무게중심이 상부에 위치하도록 상기 디스플레이와 상기 디스플레이 회동 장치를 결합하는 단계를 포함하는 디스플레이 회동 장치와 디스플레이의 결합 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 단계 (b)는,
    상기 디스플레이가 중력 방향과 수평으로 정렬된 상태에서 상기 회전중심을 기준으로 중력 방향으로 소정의 유동각으로 회전가능 하다면,
    상기 디스플레이가 중력 방향과 수평으로 정렬된 상태에서 상기 디스플레이 회동 장치에 결합되는 위치는, 상기 회전중심과 상기 무게중심을 연결하는 가상의 회전선이 상기 회전중심을 지나는 중력법선으로부터 중력 반대방향으로 상기 유동각을 이루도록 결합하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 회동 장치와 디스플레이의 결합 방법.
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