KR20090096017A - 알루미늄 합금 압출재를 이용한 디스플레이 패널용 보강프레임 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 알루미늄 합금 압출재로 제작된 알루미늄 합금 압출재를 이용한 디스플레이 패널용 보강 프레임에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 엘씨디 패널이나 피디피 등의 디스플레이 패널의 보강을 위한 사각틀 형상의 금속 보강 프레임에 있어서, 알루미늄 합금 압출재이며, 서로 평행한 한 쌍의 바형 장척프레임부재(21)와; 알루미늄 합금 압출재이며, 양 단부가 상기 두 장척프레임부재(21)의 양 동일측 단부 각각에 사각틀(2) 형상으로 밀착된 후 회전마찰 용접 결합되어 서로 평행한 한 쌍의 바형 단척프레임부재(22)와; 상기 장·단척프레임부재(21)(22)와 디스플레이 패널 본체와 맞닿는 부분이 맞닿지 않는 부분보다 높게 단차(23)가 형성된 것을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 알루미늄 합금 압출재를 이용한 디스플레이 패널용 보강 프레임에 관한 것이다.

엘씨디, 피디피, 디스플레이 패널, 프레임

Description

알루미늄 합금 압출재를 이용한 디스플레이 패널용 보강 프레임{Reinforcing frame for display panel made of Al based alloy extrusion bars}

본발명은, "ㄱ"자, "ㄷ"자, "1"자 또는 "ㅁ"자형 단면 형상을 가진 알루미늄 합금 압출재 4본을 동일 평면 상에서 사각틀 형상으로 밀착시킨 상태에서, 프레임부재와 디스플레이 패널 본체와 맞닿는 부분이 맞닿지 않는 부분보다 높게 단차가 형성된 알루미늄 합금 압출재를 이용한 디스플레이 패널용 보강 프레임에 관한 것이다.

생활 수준의 향상과 전자 기술의 괄목할 만한 발전으로 고화질의 대형 표시 장치가 개발되었고, 지속적인 대형화가 이루어지고 있는 바, 브라운관으로도 불리우는 씨알티(CRT, cathod ray tube) 장치는, 각종 정보의 최종 전달 매체인 대표적인 디스플레이(display) 장치로서 텔레비젼, 컴퓨터 등에 널리 사용되어 왔으나, 여러가지 측면 특히, 40인치 이상의 대형화에서 기술적 한계를 드러내고 있다. 즉, 40인치 이상의 브라운관은 제조하기도 어려울 뿐 아니라, 대형화 시 그 두께가 과 다하게 두꺼워지고 전체적인 체적이 지나치게 커짐으로써 설치 장소에 제한을 받게 됨은 물론, 과다한 크기와 중량에 의해 운반이나 핸들링에도 무리가 따르게 된다.

따라서, 두께가 얇아 벽걸이형으로 설치가 가능하기 때문에 설치 장소에 거의 제한을 받지 않으며, 40인치 이상의 대화면 구현이 가능한 평판형 디스플레이 패널이 다양하게 개발되고 있는바, 평판형 디스플레이 패널은, 크게, 에프이디(FED, field emission display) 패널, 이엘(EL, electro-luminescence) 패널, 피디피(PDP, plasma display panel) 패널 등과 같이 스스로 발광하는 디스플레이 패널 장치와, 엘씨디(LCD, liquid crystal display) 패널, 이씨디(ECD, electro-chromic display) 패널 등과 같이 스스로 발광하지 못하는 디스플레이 패널 장치의 두 가지로 분류될 수 있다.

상기와 같은 여러 종류의 평판형 디스플레이 패널들 중 최근에 가장 각광을 받고 있는 것은 피디피와 엘씨디 패널로서, 두 장치는 다른 장치들에 비하여 기술 개발 속도가 빨라 이미 50인치 이상의 크기로 대형화가 이루어져 텔레비젼에 적용되고 있다. 엘씨디 패널이 보편화되면서 제조 업체간 경쟁이 과열됨에 따라 제조 원가 절감 및 벽걸이용으로 더욱 적합하도록 경량화가 더욱 절실이 요구되고 있는 바, 종래의 엘씨디 패널이나 피디피 등의 디스플레이 패널의 보강에 사용되고 있는 금속 보강 프레임은 다음과 같은 문제점이 있다.

엘씨디 패널이나 피디피 등의 디스플레이 패널은, 도 1에 도시된 바와 같이, 디스플레이 패널 본체(11)와; 디스플레이 패널 본체(11)의 전체 측면에 걸쳐 결합되며, 합성수지 재질로 이루어진 사각틀 형상의 내측 프레임(12)과; 내측 프레임(12)의 전면(S_F)과 측면(S_S)에 밀착되도록 "ㄱ"자의 단면 형상을 갖는 사각틀 형상의 보강 프레임(13) 등으로 구성된다.

미설명 부호 "H"는 보강 프레임(13)을 내측 프레임(12)에 결합시키기 위한 "볼트공"이다.

종래의 디스플레이 패널에 사용된 보강 프레임(13)은, 전기 아연도금 강판 또는 아연-알루미늄도금 강판인 갈바륨 강판 등을 프레스 가공하여 제조하는바, 도금 강판을 사각틀의 형상으로 가공하기 위하여 테두리부를 제외한 도금 강판 대부분의 면적을 차지하는 중앙부가 버려짐으로써 제조 비용을 상승시키게 된다. 또한, 도금 강판을 사용함으로써 디스플레이 패널의 경량화에 도움이 되지 못할 뿐 아니라, 운송이나 적재 보관 중 표면 도금층이 박리되는 경우 외부로 노출되는 강판 표면에 녹이 발생할 수도 있는 등의 문제가 있다.

이러한 문제로 인하여 디스플레이 패널용 보강 프레임을 도금 강판과 같은 판재가 아닌, 압출재를 이용함으로써 보강 프레임 제조 공정 중 프레스 가공 시 버 려지는 원자재 즉 판재의 손실을 최소화하여 원가 절감을 할 수 있도록 하는 동시에, 디스플레이 패널의 경량화에 도움이 되는 디스플레이 패널용 보강 프레임을 제작하였다.

한편, 상기와 같이 제작된 디스플레이 패널용 보강 프레임은 본체와 결합할 경우 프레임 내부와 디스플레이 패널 본체가 결합되는 프레임 내측에 테이프(14)를 부착하게 된다. 상기 테이프는 도전성을 갖는 테이프로써, EMI 차폐 및 본체에서 발생한 열을 프레임으로 방출시키는 역할 및 본체와 프레임 간의 충격 완화를 위한 목적으로 부착하는 것이다. 하지만, 이와 같이 테이프를 부착하는 공정은 공수가 많이 들고, 공정의 자동화에 역행한다는 문제점이 있었다.

본 발명은, 엘씨디 패널이나 피디피 등의 디스플레이 패널에 사용되고 있는, 도금 강판으로 제조된 종래의 보강 프레임이 가지고 있는 제반 문제점들을 해결하기 위하여 창안된 것으로, 도금 강판과 같은 판재가 아닌, 압출재를 이용함으로써 보강 프레임 제조 공정 중 프레스 가공 시 버려지는 원자재 즉 판재의 손실을 최소화하여 원가 절감을 할 수 있도록 하는 동시에, 디스플레이 패널의 경량화에 도움이 되는 디스플레이 패널용 보강 프레임을 제공함에 본 발명의 목적이 있다.

또한, 본 발명은 이와 같이 프레임 부재와 디스플레이 패널 본체와 맞닿는 부위에 단차를 형성시킴으로써, 테이프 부착 공정을 생략하면서, 상기 테이프 부착의 효과를 대체할 수 있다. 즉, 알루미늄 압출재를 이용한 보강 프레임 부재와 디스플레이 패널 본체가 맞닿는 부위에 단차를 형성시킴으로써, 기존의 테이프의 소재에 비하여 열전도도가 향상되어 열 방출 효과가 더욱 향상되고, 전자파 차폐 특성을 향상시켜줄 뿐만 아니라, 디스플레이 패널 본체와 보강 프레임 간의 충격완화의 기능을 하는 디스플레이 패널용 보강 프레임을 제공함에 본 발명의 또 다른 목적이 있다.

본 발명의 상기 목적은, 알루미늄 합금 압출재와, 회전마찰 용접 방법과 보 강 프레임 부재와 디스플레이 패널 본체가 맞닿는 부위에 단차를 형성시킴에 의해 달성된다.

본 발명의 알루미늄 합금 압출재를 이용한 디스플레이 패널용 보강 프레임은, 도 2의 (다)와 같은 형태의 "ㄱ"자형 단면을 갖도록 압출된 후 적절한 길이로 절단된 프레임부재 4본이 사각틀의 형상으로 밀착 결합된 것으로, 프레임부재와 프레임부재의 각 단부를 서로 밀착시킨 네 모서리부가 회전마찰 용접법에 의해 결합되고, 프레임부재와 디스플레이 패널 본체와 맞닿는 부분에 단차가 형성된 구조를 갖는 것에 기술적 특징이 있다.

그리고, 본 발명의 보강용 프레임에 사용되는 알루미늄 합금은 가공용으로서, 가공용 알루미늄 합금은, 합금의 종류에 따라, 1000번대는 99.00wt% 이상의 알루미늄을 함유한 순수 알루미늄, 2000번 계열은 Al-Cu계 합금, 3000번 계열은 Al-Mn계 합금, 4000번 계열은 Al-Si계 합금, 5000번 계열은 Al-Mg계 합금, 6000번 계열은 Al-Mg-Si계 합금, 7000번 계열은 Al-Zn-Mg계 합금 등으로 분류, 표시하는 방법이 널리 사용되고 있는바, 본 발명의 보강 프레임용 알루미늄 합금의 경우, 강도가 부족한 1000번 계열을 제외하고는 모두 사용이 가능하나, 가격, 압출성, 강도 등을 고려할 때 6000번 계열의 알루미늄 합금이 가장 바람직하다.

상기 본 발명의 목적과 기술적 구성을 비롯한 그에 따른 작용 효과에 관한 자세한 사항은 본 발명의 바람직한 실시예를 도시하고 있는 도면을 참조한 아래의 설명에 의해 명확하게 이해될 것이다.

도 2에 본 발명 일실시예 보강 프레임의 정면 및 배면 사시도를, 도 3에 본 발명 일실시예 보강 프레임의 정면도를, 도 4에 본 발명 일실시예 보강 프레임의 배면도를, 도 5에 본 발명 일실시예 보강 프레임이 분리된 상태를 보인 배면도를 도시하였다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 알루미늄 합금 압출재를 이용한 디스플레이 패널용 보강 프레임(2)은,

"ㄱ"자형 단면을 가진 알루미늄 합금 압출재이며, 서로 평행하게 배열된 한 쌍의 바형 장척프레임부재(21)와;

ㄱ"자형 단면을 가진 알루미늄 합금 압출재이며, 양 단부가 동일 평면 상에서 상기 두 장척프레임부재(21)의 양 동일측 단부 각각에 밀착된 상태로 회전마찰 용접에 결합되어 서로 평행하게 되는 한 쌍의 바형 단척프레임부재(22)와 상기 장·단척프레임부재(21)(22)와 디스플레이 패널 본체와 맞닿는 부분이 맞닿지 않는 부분보다 높게 단차(23)가 형성된 것을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

그 외에, 본 발명의 보강 프레임은, 필요에 따라, 내측 프레임의 전면과 측면 및 배면을 보강할 수도 있는바, 이 경우, 상기 장·단척프레임부재는 "ㄱ"자형 단면이 아닌 "ㄷ"자형 단면 형상을 갖게 되며, 측면만을 보강하고자 하는 경우에는 "1"자 또는 "ㅁ"자 형상의 단면을 가질 수도 있다. 즉, 본원발명의 보강 프레임은, 알루미늄 바형 합금 압출재를 회전 마찰 용접으로 결합시킨 구조를 가짐에 특징이 있으며, 장·단척프레임부재의 단면 형상은 그 형상이 반드시 고정된 형태가 아닌, 필요에 따라 자유롭게 변화될 수 있다.

또한, 본 발명은 장·단척프레임부재(21)(22)와 디스플레이 패널 본체와 맞닿는 부분이 맞닿지 않는 부분보다 높게 단차(23)를 형성시킴으로써, 종전의 테이프 부착 공정을 생략하더라도 상기 테이프 부착의 효과를 대체할 수 있다. 단차의 높이는 0.4~0.6 mm 높게 형성시키는 것이 바람직하다. 알루미늄 합금 압출재를 이용하여 단차를 형성시킴으로써, 종전의 테이프 소재에 비하여 열전도도가 좋아져서열 방출 효과가 더욱 향상되고, 전자파 차폐 특성을 향상시켜줄 뿐만 아니라, 디스플레이 패널 본체와 보강 프레임 간의 충격완화의 기능을 한다.

즉, 상기와 같이 장·단척프레임부재(21)(22)와 디스플레이 패널 본체와 맞닿는 부분이 맞닿지 않는 부분보다 높게 단차를 형성시킴으로 인하여 기존의 테이프 부착 공정을 생략함으로써, 공정을 단순하게 하여 원가절감에 큰 효과가 있고, 전자파 차폐 효과를 얻을 수 있을 뿐만 아니라, 열 방출이 용이해져서 품질 향상에도 기여할 수 있는 것이다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 알루미늄 합금 압출재를 이용한 디스플레이 패널용 보강 프레임은, 도금 강판을 프레스 가공하여 제조함으로써 원자재인 도금 강판의 60% 이상이 버려지는 종래의 보강 프레임에 비하여 원자재 손실이 거의 없으며, 보강 프레임의 경량화가 가능한 장점이 있으며, 표면 스크레치 등에 의해서도 녹 발생 등이 없는 장점이 있다.

또한, 상기와 같이 장·단척프레임부재(21)(22)와 디스플레이 패널 본체와 맞닿는 부분이 맞닿지 않는 부분보다 높게 단차를 형성시킴으로 인하여 기존의 테이프 부착 공정을 생략함으로써, 공정을 단순하게 하여 원가절감에 큰 효과가 있을 뿐만 아니라, 전자파 차폐 효과를 얻을 수 있을 뿐만 아니라, 열 방출이 용이해져서 품질 향상에도 기여할 수 있는 것이다.

상기와 같이 바형 알루미늄 합금 압출재를 절단하여 얻어진 프레임부재 4본을 용접 결합시킨 본 발명의 보강 프레임은,

압출하는 단계와; 열처리 하는 단계와; 압출재를 절단하여 프레임부재를 얻는 단계와; 프레임부재를 프레스 가공하는 단계와; 두 쌍의 바형 프레임부재를 사각틀 형상으로 지그(jig)에 고정시키는 단계와; 사각틀의 네 모서리부를 용접하는 단계와; 네 모서리부의 용접 버(burr)를 제거하는 단계 등의 순차적인 과정을 통하 여 제작되는바, 여러 공정 중 가장 중요한 열처리 단계와 용접 단계를 살펴보면 다음과 같다.

열처리 단계는, 알루미늄 합금 빌렛을 가열 압출한 압출재의 재질을 균질화하는 동시에 적절한 기계적 성질을 부여하기 위한 공정으로서, 두께에 따라 150∼210℃에서 1∼20시간 동안 가열하게 되는데, 온도나 사간이 하한값에 미치지 못하면 압출재의 균질성이 떨어져 내구성이 저하되며, 상한값을 초과하게 되면 강도가 부족하게 된다. 이때, 압출재의 두께는 0.8∼3.0mm 범위이다.

용접 단계는, 동일 평면 상에서 서로 직각을 이루도록 밀착된 두 프레임부재의 밀착 경계부 즉, 사각틀의 모서리부를 용접하는 과정으로서, 알루미늄 합금의 용접에는, 레이저 용접, 미그 용접 등이 사용될 수도 있으나, 레이저 용접은, 용접 장치가 고가인 단점이 있으며, 미그 용접의 경우에는, 쉴드 가스를 공급해야 하는 등 장치가 복잡해지는 등의 단점이 있는바, 본 발명에서는 회전마찰 용접 방법이 적용된다.

상기 회전마찰 용접이란, 평탄한 원형 저면의 중심부에 돌기가 하향 돌출되어 있고, 고속으로 회전하는 용접 헤드를 이용하는 용접 방법으로써, 사각틀의 형상을 이루도록 각 모서리부에서 밀착된 두 프레임부재의 밀착 경계부 표면에, 용접 헤드를 압착시켜 용접 헤드 저면의 돌기가 프레임부재의 내부로 삽입되면서 용접 헤드 저면이 프레임부재의 표면에 밀착되도록 하는 단계와; 용접 헤드를 고속으로 회전시키는 동시에 밀착 경계부를 따라 용접 헤드를 이동시키는 단계 등을 통하여 용접이 이루어진다. 즉, 밀착된 두 프레임부재의 각 표면에 저면이 동시에 밀착된 용접 헤드가 고속으로 회전함에 따라 두 프레임부재의 표면과 용접 헤드 저면 사이에 마찰열이 발생하게 되고, 이 마찰열에 의해 두 프레임부재가 함께 용해되면서 서로 혼합 및 냉각됨으로써 두 프레임부재의 밀착 경계부가 용접된다. 이때, 용접 헤드 저면 중앙부의 돌기에 의해 두 프레임부재의 밀착 경계부 표면은 물론, 그 내부까지도 용접이 이루어지게 되며, 사각틀의 네 모서리부는 순차적으로 용접될 수도 있으나, 생산성 향상을 위하여 4개의 용접 헤드를 사용하여 네 모서리부를 동시에 용접할 수도 있다.

한편, 상기의 프레스 가공 단계와 지그 고정 단계 및 용접 버 제거 단계를 간략하게 설명한다. 프레스 가공은 디스플레이 패널의 내측 프레임(도 1의 11) 전면과 측면에 밀착되는 상태로 최종 제작된 보강 프레임이 결합될 수 있도록, 볼트공 등이 포함된 다수의 각종 통공(H)을 형성시키기 위하여 장·단척프레임부재(21)(22)를 프레스 가공하는 단계이다. 지그 고정 단계는 회전 마찰 용접을 하기 위하여 각각 한 쌍씩의 장·단척프레임부재(21)(22)를 사각틀의 형상으로 고정하는 단계이다. 이렇게 각각 한 쌍씩의 장·단척프레임부재(21)(22)를 사각틀의 형상으로 고정시킨 후, 고정된 사각틀의 네 모서리부 각각에서 서로 밀착된 두 장·단척프레임부재(21)(22)의 밀착 결합부 4곳을 회전마찰 용접법으로 용접 결합시키고, 사각틀의 네 모서리부에 발생된 용접 버를 앤드밀로서 제거하는 단계를 통하여 제조된다.

상기와 같이 한 쌍씩의 장·단척프레임부재(21)(22)를 사각형상으로 밀착시킨 사각틀(2)의 네모서리부를 용접하게 되면, 각 모서리부 표면에는 다양한 형태의 요철 즉, 용접 버가 돌출 형성되며, 각 모서리부의 용접 버는 앤드 밀로 제거할 수 있는 바, 상기 용접과 같이, 하나의 앤드밀로서 각 모서리의 용접 버를 순차적으로 제거할 수도 있으며, 각 모서리부에 하나의 앤드밀 즉, 두 쌍의 앤드밀을 구비하여 네 모서리부의 용접 버를 동시에 제거할 수도 있다.

즉, 한 쌍씩의 장·단척프레임부재(21)(22)를 지그에 사각틀(2)로 고정한 상태에서 네 모서리부를 동시에 용접한 후, 용접된 사각틀(2)을 지그와 함께 이동시킨 다음 앤드밀로서 네 모서리부의 용접 버를 동시에 제거하는 것이 생산성 측면에서 바람직하며, 용접 버 제거 과정 후 탄화수소계 세척제를 이용한 세척 및 건조를 거쳐 본 발명의 보강 프레임(2) 제품이 얻어진다.

도 1은 종래의 디스플레이 패널을 보인 것으로,

(가)는 부분 분해 사시도이고,

(나)는 단면도이다.

도 2는 본 발명 일실시예 보강 프레임을 보인 것으로,

(가)는 정면 사시도이고,

(나)는 배면 사시도이다.

(다)는 (나)의 A-A 단면도이다.

도 3은 본 발명 일실시예 보강 프레임의 정면도.

도 4는 본 발명 일실시예 보강 프레임의 배면도.

도 5는 본 발명 일실시예 보강 프레임이 분리된 상태를 보인 배면도.

((도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명))

2. 보강 프레임

21. 장척프레임부재 22. 단척프레임부재

W. 용접부

Claims (4)

1. 엘씨디 패널이나 피디피 등의 디스플레이 패널의 보강을 위한 사각틀 형상의 금속 보강 프레임에 있어서,

   알루미늄 합금 압출재이며, 서로 평행한 한 쌍의 바형 장척프레임부재(21)와;

   알루미늄 합금 압출재이며, 양 단부가 상기 두 장척프레임부재(21)의 양 동일측 단부 각각에 사각틀(2) 형상으로 밀착된 후 회전마찰 용접 결합되어 서로 평행한 한 쌍의 바형 단척프레임부재(22)와;

   상기 장·단척프레임부재(21)(22)와 디스플레이 패널 본체와 맞닿는 부분이맞닿지 않는 부분보다 높게 단차(23)가 형성된 것을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 알루미늄 합금 압출재를 이용한 디스플레이 패널용 보강 프레임.
2. 제 1항에 있어서, 상기 장·단척프레임부재(21)(22)의 단면 형상은,

   "ㄱ"자, "ㄷ"자, "1"자, "ㅁ"자 형상들 중의 어느 하나인 것을 특징으로 하는 알루미늄 합금 압출재를 이용한 디스플레이 패널용 보강 프레임.
3. 제 1항에 있어서, 상기 알루미늄 합금은, 6000번 계열인 것을 특징으로 하는 알루미늄 합금 압출재를 이용한 디스플레이 패널용 보강 프레임.
4. 제 1항에 있어서, 상기 단차(23)는 디스플레이 패널 본체와 맞닿지 않는 부분보다 0.4~0.6mm 높게 형성한 것을 특징으로 하는 알루미늄 합금 압출재를 이용한 디스플레이 패널용 보강 프레임.

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