KR101108168B1 - 액제 정량 도포 장치 - Google Patents

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Abstract

도포될 액제를 주변 온도의 변화에 무관하게 정해진 양만큼씩 토출하기 위하여, 본 발명 (i) 도포될 액제를 수용하며, 일 측에 토출구를 구비하는 시린지(syringe), (ii) 상기 시린지의 적어도 일부의 외주를 감싸도록 배치되는 가열 수단, (iii) 상기 시린지의 내부에 배치되는 온도 감지 수단, 및 (iv) 상기 시린지 내부로 상기 액제를 공급하는 액제 공급 수단;을 구비하는 액제 정량 도포 장치를 제공한다.

Description

액제 정량 도포 장치{Apparatus of Dispensing Liquid Material with Constant Volume}
본 발명은 액제 정량 도포 장치에 관한 것으로서, 더 상세하게는 이동통신기기 또는 전자정보기기 등에 채용되는 디스플레이 패널을 보호하는 윈도우 재료를 부착하기 위한 액제를 도포하는 액제 정량 도포 장치에 관한 것이다.
휴대폰 세트와 같은 이동통신기기 또는 전자정보기기에 조립되는 중소형 LCD(liquid crystal display) 또는 AMOLED(active matrix organic light emitting diode)는 외부로부터의 충격이나 오염 등의 방지를 위해 윈도우, 예를 들면 강화 유리나 PMMA(ply methyl methacrylate) 재료로 덮히게 된다.
윈도우와 디스플레이 패널을 일체화시키는 방법 중 액상 수지와 같은 액제(3)를 이용하여 서로 부착하는 방법이 있다. 액상 수지(3)는 일정량을 토출하는 시스템에 의해 윈도우 또는 디스플레이 패널의 전체면에 도포된다. 액상 수지는 온도에 따라 그 점도가 변하는 특성으로 인하여 도포되는 량을 일정하게 유지시키기 위해서는 액상 수지의 온도를 균일하게 유지하는 것이 중요하다.
일반적으로 제조 라인에서 온도를 일정하게 유지하기 위한 노력들이 취해지지만 라인의 설비 밀집도, 작업자 분포 또는 사용 설비의 발열 정도에 따라 시간에 따른 국부적인 위치에서의 온도 변화가 발생하기 마련이다. 이러한 온도 변화는 도포되는 액상 수지의 점도를 달라지게 하고 그럼으로써 설계된 만큼의 정량 토출의 제어가 어려워지는 문제점이 있다.
본 발명은 토출되는 액제(liquid material)의 량을 일정하게 유지하기 위하여 액제의 점성을 일정하게 유지할 수 있도록 액제의 온도를 일정하게 제어할 수 있는 액제 정량 도포 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, (i) 도포될 액제를 수용하며, 일 측에 토출구를 구비하는 시린지(syringe), (ii) 상기 시린지의 적어도 일부의 외주를 감싸도록 배치되는 히터, (iii) 상기 시린지의 내부에 배치되는 온도 센서, 및 (iv) 상기 시린지 내부로 상기 액제를 공급하는 액제 공급 수단;을 구비하는 액제 정량 도포 장치가 개시된다.
히터는 러버 히터(rubber heater)일 수 있으나 본 발명의 보호범위는 이에 한정되지 않음은 물론이다.
히터는 상기 시린지의 길이 방향으로의 소정 부분에서 상기 시린지의 외주를 완전히 감싸도록 구성될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 액제 정량 도포 장치는 상기 시린지 및 상기 히터의 적어도 일부를 감싸도록 배치되는 단열 수단을 더 구비한다.
상기 단열 수단은 테프론 수지를 포함하는 재질로 만들어질 수 있다.
상기 온도 감지 수단의 일측 단부는 상기 액제 공급 수단의 일측 단부보다 더 깊게 상기 시린지 내부의 액제에 잠길 수 있다.
상기 온도 감지 수단은 상기 시린지 내부에 채워진 액제에 잠기도록 배치될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 액제 정량 도포 장치는 상기 시린지의 토출구 측에 분해 가능하게 끼워지며 상기 토출구로부터 나온 액제가 배출될 수 있도록 일정한 내경을 가진 공동(cavity)이 내부에 형성된 니들(needle)을 더 구비할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 액제 정량 도포 장치에 의하면, 토출되는 액제의 온도를 일정 범위 내에서 균일하게 유지할 수 있다. 그러므로 액제의 점성을 일정하게 유지할 수 있게 되어 액제의 토출량이 불균일해지는 현상을 방지할 수 있다. 디스플레이 패널을 보호하는 윈도우 부재의 부착 및 기밀이 신뢰성 있게 이루어질 수 있다.
도 1은 이동통신기기에 조립되는 디스플레이 패널을 보호하는 윈도우의 부착을 위하여 액상수지가 도포된 모습을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 액제 정량 도포 장치를 개략적으로 보여주는 단면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 액제 정량 도포 장치를 개략적으로 보여주는 사시도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 액제 정량 도포 장치를 이용할 때의 액제의 온도 변화 등을 보여주는 그래프이다.
도 5는 비교예에 따른 액제 도포 장치를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 6은 도 5에 도시된 액제 도포 장치를 이용할 때의 액제의 온도 변화 등을 보여주는 그래프이다.
도 7은 도 2에 도시된 액제 정량 도포 장치로 도포하였을 때의 도포량의 분포를 보여주는 그래프이다.
도 8은 도 5에 도시된 액제 정량 도포 장치로 도포하였을 때의 도포량의 분포를 보여주는 그래프이다.
이하에서는 첨부된 도면에 도시된 실시예들을 참조하여, 본 발명을 상세히 설명한다.
도 1은 이동통신기기에 조립된 디스플레이 패널(2)에 윈도우(4)를 부착하기 위하여 액제(3)가 도포된 모습을 개략적으로 보여주는 도면이다.
디스플레이 패널(2)은 기기의 본체(1)에 고정된다. 디스플레이 패널(2)은 LCD 또는 유기전계발광표시장치(OLED)일 수 있다. 그러나 본 발명의 보호범위는 이에 한정되지 아니하며, 다른 디스플레이 패널들이 사용될 수도 있다.
윈도우(4)는 디스플레이 패널(2)을 보호하도록 부착된다. 윈도우(4)는 디스플레이 패널(2)의 전면(entire surface)에 부착될 수 있다. 도 1에 도시된 실시예의 경우, 액제(3)가 디스플레이 패널(2)의 전면에 도포되고 윈도우(4)가 디스플레이 패널(2)의 전체 면적에 걸쳐 부착된다. 도포된 액제(3)의 두께는 매우 얇아서 시야를 해치지는 않는다. 도포되는 액제(3)의 두께는 일정하게 유지되는 것이 좋다. 왜냐하면 액제(3)의 두께가 너무 얇으면 부착성이 떨어지고 너무 두꺼우면 액제가 흘러 넘치거나 시야를 해칠 수 있기 때문이다. 따라서 액제(3)가 설계값에 맞게 균일하게 도포되는 것이 요구된다. 특히 온도와 같은 환경이 국부적으로 변하더라도 균일한 양의 액제(3)를 토출할 수 있도록 조절할 필요가 있다. 왜냐하면 액제(3)의 온도에 따라 점도가 변화하여 토출량에 차이가 발생할 수 있기 때문이다. 구체적으로 설명하면, 온도가 20℃에서 30℃사이에서 변화할 때 액제(3)의 점도 변화는 대략 2000cps정도 차이가 발생하는데, 이때 동일한 압력으로 시린지 내부의 액제에 공기압을 가하더라도 액제(3)가 받는 저항이 달라져 토출구 측 니들(needle)(16) 단부 밖으로 나오는 액제(3)의 양이 달라지게 된다.
이를 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 액제 정량 도포 장치(10)가 도 2 및 3에 개략적으로 도시되어 있다. 이 실시예에 따른 액제 정량 도포 장치(10)는 시린지(syringe)(11), 가열 수단(12), 온도 감지 수단(14) 및 액제 공급 수단(15)을 구비한다.
시린지(11)는 대략 원통형일 수 있다. 시린지(11)는 일 측으로 공급된 액제(3)와 같은 액제를 내부에 보관하고 다른 측으로 액제를 토출하도록 구성된다. 시린지의 다른 측에는 니들(16)이 끼워진다. 즉, 시린지의 토출구(11a)로 나온 액제(3)는 니들(16)을 통과하여 도포될 장소에 분사된다. 니들(16)은 시린지(11)의 토출구(11a)에 나사 결합으로 결합될 수 있다. 시린지의 토출구(11a)에는 다양한 내경을 가지는 니들이 끼워질 수 있고, 그럼으로써 도포되는 대상에 따라 액제의 도포량을 변경하여 적용할 수 있다.
시린지(11)의 외주에는 가열 수단(12)이 배치된다. 가열 수단(12)은 시린지(11)의 적어도 일부의 외주를 감싸도록 배치될 수 있다. 다시 말하면, 가열 수단(12)은 도 3에 도시된 바와 같이 시린지(11)의 측면 외주를 전부 감싸도록 배치될 수도 있고, 도면에는 도시되지 않았으나 가열 수단(12)은 시린지(11)의 측면 외주의 일부만을 감싸도록 배치될 수도 있다. 가열 수단(12)은 시린지(11)의 외면과 직접 접촉하도록 배치된다. 가열 수단(12)을 시린지(11)의 측면 외주의 전체를 감싸도록 함으로써 시린지(11) 내부의 액제로 전달되는 열이 사방으로부터 이동해 오게 되고, 그럼으로써 액제 내부의 온도 편차가 발생하지 않게 할 수 있다.
가열 수단(12)은 예를 들면, 러버 히터일 수 있다. 러버 히터는 실리콘과 같은 재질의 본체와 그 내부에 배치된 열선을 구비한다. 열선에서 발생된 열은 실리콘을 통하여 가열되는 물체, 즉 시린지(11)의 외면으로 전달된다. 실리콘은 그 형상을 자유롭게 변경할 수 있으므로 러버 히터(12)는 시린지(11)의 외면에 밀착되게 배치될 수 있다.
가열 수단(12)이 시린지(11)의 외면에 밀착되게 배치됨으로써 가열 수단(12)에서 발생한 열의 외부로의 손실을 최소화하고 가열 수단(12)에서 발생한 열이 시린지(11) 내부의 액제에 도달하는데 걸리는 시간이 줄어들게 되어 더욱 정밀한 액제의 온도 제어가 가능해진다.
가열 수단(12)으로서 러버 히터를 예시하고 있으나, 본 발명의 보호범위는 이에 한정되지 않음은 물론이다. 즉, 본 발명의 가열 수단(12)은 시린지(11)의 외면의 적어도 일부를 접촉하면서 시린지(11)에 열을 가할 수 있는 것이라면 어떠한 형태의 가열 수단(12)이라도 가능하다.
온도 감지 수단(14)은 시린지(11)의 내부에 배치된다. 특히 온도 감지 수단(14)은 시린지(11)의 내부에 채워진 액제(3)에 잠기도록 배치될 수 있다. 온도를 일정하게 유지하는 온도 제어의 대상인 액제에 온도 감지 수단(14)을 배치함으로써 제어 대상의 온도를 직접 측정하여 피드백(feedback)해줌으로써 보다 정밀한 온도 제어가 가능해진다.
또한 시린지(11)의 토출구를 향하는 온도 감지 수단(14)의 일 측 단부가 액제 공급 수단(15)의 일 측 단부보다 더 토출구에 가깝게 배치될 수 있다. 그러면 액제 공급 수단(15)으로부터 바로 공급된 액제(3)가 아닌 곧 토출될 액제(3)의 부분의 온도를 측정하여 피드백함으로써 보다 정밀한 온도 제어에 기여한다.
온도 감지 수단(14)으로서 다양한 종류의 온도 센서가 사용될 수 있다. 토출되는 액제(3)와 접촉하면서 부식되지 않는 재료로 만들어진 온도 센서라면 모두 사용 가능하다.
반면, 도 5에 도시된 비교예에서는 온도 센서가 시린지(11) 외부, 특히 히터와 시린지(11)의 사이에 배치되며, 히터에서 발생한 열이 시린지(11)의 외부를 가열하고 가열된 시린지(11)가 내부의 액제(3)를 가열한다. 이러한 구조에서는 실제 온도 센서에 의해 계측된 온도와 액제(3) 내부의 온도 간에 편차가 발생하기가 쉽다. 또한 히터에 의해 시린지(11) 외부에서 발생한 열이 액제(3)까지 전달되는데 걸리는 시간이 길어져 액제(3)의 온도를 정밀하게 제어하기가 어렵다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 온도 감지 수단(14)은 시린지(11)의 토출구에 가깝도록 배치될 수 있다. 이는 시린지(11) 내부에서도 액제(3)간 온도 편차가 발생할 수 있는데, 그러한 경우에도 도포를 위하여 토출될 액제(3)가 위치한 토출구에 가까운 측에 액제(3)의 온도를 측정하여 온도 제어를 수행하므로 토출되는 액제(3)의 양을 더욱 정밀하게 제어할 수 있다.
시린지(11)의 일 측으로는 액제 공급 수단(15)이 배치된다. 액제 공급 수단(15)은 시린지(11)의 내부로 도포하고자 하는 액제(3)를 공급해 준다.
단열 수단(13)은 시린지(11) 및 가열 수단(12)의 적어도 일부를 감싸도록 추가적으로 배치될 수 있다. 가열 수단(12)이 시린지(11)를 모두 감싸는 경우 단열 수단(13)은 가열 수단(12)의 외주를 감싸도록 배치될 수 있다.
단열 수단(13)은 열을 차단하여 보온 기능을 가지는 물질이라면 어느 것이라도 가능하다. 예를 들어 단열 수단(13)은 테프론(teflon)을 포함하는 수지로 만들어진 테프론 수지 블록일 수 있다.
단열 수단(13)을 가열 수단(12)의 외부에 구비함으로써 가열 수단(12)에서 발생한 열이 외부로 손실되는 것을 최소화할 수 있다. 또한 단열 수단(13)에 의하여 내부의 액제(3)와 외부의 주위 환경 사이의 열의 이동을 차단하여 액제(3)의 온도가 일정하도록 유지시키는데 도움을 준다.
도 4는 앞에서 설명한 본 발명의 실시예에 따른 액제 도포 장치를 이용할 때의 액제(3)의 온도 변화 등을 보여주는 그래프이다. 조립 라인에서의 주위 온도가 조금씩 상승할 때, 가열 수단(12)은 일정하게 유지되도록 설정된 온도로 맞추도록 주기적으로 가열을 하고, 이에 따라 액제(3)의 온도가 큰 편차없이 일정하게 유지됨을 확인할 수 있다.
반면, 도 5에 도시된 비교예에 따른 액제 도포 장치(20)를 이용할 때의 액제(3)의 온도 변화 등을 보여주는 그래프가 도 6에 도시되어 있다.
비교예에 따른 액제 도포 장치(20)는 시린지(21)의 외주에 단열 수단(23)이 배치되고, 단열 수단(23)의 일 측면에 펠티에(peltier) 소자와 같은 가열 수단(22)과 온도 센서(24)를 배치하고 온도 센서(24)의 외부에 방열 수단(26)을 구비한다. 방열 수단은 방열 핀(fin) 및 방열 팬(fan)(27)으로 구성된다.
이 액제 도포 장치(20)에서는, 조립 라인에서의 주위 온도가 조금씩 하강할 때, 가열 수단(22)은 일정하게 유지되도록 설정된 온도로 맞추도록 주기적으로 가열을 하는데, 라인 온도와 설정 온도 사이의 차이가 커질수록 가열이 많이 발생되고 이는 시린지(21) 내부의 액제 온도 및 그 편차를 급격히 증가시켜 버리는 것을 알 수 있다.
도 7 및 8을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 액제 정량 도포 장치(10)로 도포할 때와 비교예에 따른 액제 정량 도포 장치(20)로 도포할 때의 정량 도포 여부를 설명한다. 도 7은 도 2에 도시된 액제 정량 도포 장치(10)로 도포하였을 때의 도포량의 편차를 보여주는 그래프이며, 도 8은 도 5에 도시된 액제 정량 도포 장치(20)로 도포하였을 때의 도포량의 편차를 보여주는 그래프이다.
각 그래프에서의 가로축은 도포량으로서 그램(g) 단위이며, 세로축은 소정 도포량에서의 도포입자(particle)의 누적량을 나타낸다. 규격의 상한값은 0.48g이고 하한값은 0.42g으로 설정되어 있다. 본 발명의 실시예에 따른 액제 정량 도포 장치(10)에 의하여 도포된 양이 모두 규격의 상한과 하한의 범위 이내에 분포된 반면, 비교예에 따른 액제 도포 장치(20)에 의하면 도포된 양의 일부가 규격의 상한을 벗어나 있는 것을 확인할 수 있다. 뿐만 아니라 본 발명의 실시예에 따른 액제 정량 도포 장치(10)에 의해 도포된 양은 0.444074g을 기준으로 벨 곡선(bell curve) 형태로 분포되어 있는 반면, 비교예에 따른 액제 정량 도포 장치(20)에 의해 도포된 양은 0.467098g을 기준으로 양분되어 있는 것을 알 수 있다. 이상으로부터 본 발명의 실시예에 따른 액제 정량 도포 장치(10)를 이용함으로써 주위의 온도 변화에 영향을 가급적 받지 않고 균일한 양의 액제(3)를 도포할 수 있음을 알 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
1: 기기의 본체 2: 디스플레이 패널
3: 액제 4: 윈도우
10: 액제 정량 공급 장치 11, 21: 시린지(syringe)
11a: 토출구 12, 22: 가열 수단
13, 23: 단열 수단 14, 24: 온도 감지 수단
15, 25: 액제 공급 수단 26: 방열 핀
27: 방열 팬

Claims (8)

  1. 도포될 액제를 수용하며, 일 측에 토출구를 구비하는 시린지(syringe);
    상기 시린지의 적어도 일부의 외주를 직접 접촉하면서 감싸도록 배치되는 가열 수단;
    상기 시린지의 내부에 배치되는 온도 감지 수단; 및
    상기 시린지 내부로 상기 액제를 공급하는 액제 공급 수단;을 구비하는 액제 정량 도포 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 가열 수단은 러버 히터(rubber heater)인 액제 정량 도포 장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 가열 수단은 상기 시린지의 길이 방향으로의 소정 부분에서 상기 시린지의 외주를 완전히 감싸도록 구성되는 액제 정량 도포 장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 시린지 및 상기 가열 수단의 적어도 일부를 감싸도록 배치되는 단열 수단을 더 구비하는 액제 정량 도포 장치.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 단열 수단은 테프론 수지를 포함하는 재질로 만들어지는 액제 정량 도포 장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 온도 감지 수단의 일측 단부는 상기 액제 공급 수단의 일측 단부보다 더 깊게 상기 시린지 내부의 액제에 잠기는 액제 정량 도포 장치.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 온도 감지 수단은 상기 시린지 내부에 채워진 액제에 잠기도록 배치되는 액제 정량 도포 장치.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 시린지의 토출구 측에 분해 가능하게 끼워지며 상기 토출구로부터 나온 액제가 배출될 수 있도록 일정한 내경을 가진 공동(cavity)이 내부에 형성된 니들(needle)을 더 구비하는 액제 정량 도포 장치.
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