KR101703383B1

KR101703383B1 - 도포 요소, 기판 위에 점성 물질의 레이어를 도포하기 위한 장치 및 방법

Info

Publication number: KR101703383B1
Application number: KR1020130115313A
Authority: KR
Inventors: 아이히너 유르겐; 플라이쉬만 라파엘; 칼 필츠 토니
Original assignee: 비아 옵트로닉스 게엠베하
Priority date: 2012-09-28
Filing date: 2013-09-27
Publication date: 2017-02-06
Also published as: CN103706513A; TW201422317A; DE102013219628B4; KR20140042739A; TWI530330B; CN103706513B; DE102013219628A1

Abstract

각각의 경우에 결합제에 작용하는 유동 저항을 야기하는 배출 개구(10)에서 종료하는 다수의 배출 채널(11)을 가지는 도포 장치로서 기판 위에 점성 물질을 도포하기 위한 장치는, 상기 도포 장치가 도포 장치의 연결 개구와 배출 채널(11)의 배출 개구(10) 사이에서 유동 저항에 영향을 주는 하나 이상의 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

도포 요소, 기판 위에 점성 물질의 레이어를 도포하기 위한 장치 및 방법{APPLICATION ELEMENT, DEVICE AND METHOD FOR APPLYING A LAYER OF A VISCOUS MATERIAL ONTO A SUBSTRATE}

본 발명은 도포 요소, 기판 위에 점성 물질의 레이어를 도포하기 위한 장치 및 방법, 특히 유리 또는 합성수지로 이루어진 평면 위에 접착 레이어 또는 광 결합제(optical binding agent)를 도포하기 위한 방법에 관한 것이다. 그외에도 본 발명은 프리폼(preform)에 관한 것이다.

예를 들어 디스플레이 시스템(display systems)의 제조 시에 일반적으로 결합제의 플랫 레이어가 유리 또는 합성수지로 이루어지는 기판 위에 도포된다. 이 경우 결합제 레이어의 크기와 관련하여 희망하는 정밀도를 얻는 데 어려움이 존재한다.

그러므로 본 발명의 과제는 도포 요소, 기판 위에 점성 물질의 레이어를 도포하기 위한 장치 및 방법을 개선하는 데 있다.

상기 과제는 제1항, 제9항 및 제10항의 특징에 의해 해결된다.

본 발명의 핵심은 배출 개구를 포함하는 다수의 배출 채널을 가지는 넓은 노즐을 레이어의 도포에 이용하는 데 있다. 이 경우 노즐은 유동에 영향을 주는 하나 이상의 수단을 포함하며, 도포 물질의 압력이 배출 개구의 영역에서 의도한 대로 상기 수단에 의해 영향을 받을 수 있다.

유동에 영향을 주는 수단으로서 특히 배출 채널의 유동 저항에 영향을 주는 수단이 이용된다. 유동에 영향을 주는 수단으로서 특히 노즐의 폭에 걸쳐 배출 채널의 지오메트리 특성의 의도한 대로의 적응 및 변경, 특히 노즐의 폭에 걸쳐 배출 채널의 길이 및/또는 횡단면의 의도한 대로의 적응이 이용될 수 있다. 대안으로서 또는 이에 대한 추가로 유동에 영향을 주는 하나 또는 복수의 수단들이 배출 채널 앞 영역에, 특히 노즐의 내부에서 배출 채널에 인접하는 프리 챔버(pre-chamber)의 영역에 배치될 수 있다.

노즐의 연결 개구와 노즐의 배출 개구 사이에서 유동 저항에 영향을 주어 달성될 수 있는 점으로서 특히 배출 개구의 영역에서 일정한 압력 분포가 얻어진다는 것이다. 노즐의 전체 폭에 걸쳐 일정한 압력 분포가 달성될 수 있다. 이는 점성 물질이 노즐의 폭에 걸쳐 균일하게 배출되도록 한다. 그러므로 기판 위에 도포되는 레이어의 정밀도가 개선될 수 있다.

본 발명의 한 측면에 따라 노즐의 배출 개구이 좁은 간격으로 인접해 있으므로, 배출 개구로부터 배출되는, 도포 물질의 독립적인 젯들(jets)이 노즐로부터의 배출 후에, 그러나 특히 기판 위에 도포하기 전에 합류한다. 다시 말해서, 이 물질은 서로 결합된 물질 젯(material jet)으로, 특히 폭포 또는 커튼 형태의 젯으로 기판 위로 흘러간다. 그 결과, 도포되는 레이어의 두께의 균일성이 개선될 수도 있다.

배출 채널이 다수이기 때문에 노즐로부터 도포 물질의 배출이 노즐의 전체 폭에 걸쳐 매우 정확하게 및/또는 플렉시블하게 영향을 받을 수 있다. 그러므로 특히 균일한 두께의 레이어의 도포가 가능해지고 상당히 개선된다.

도포되는 레이어는 특히 가로 방향으로, 즉 노즐의 폭(B)에 걸쳐, 이미 기판 위에 도포할 때 균일한 두께 또는 적어도 실질적으로 균일한 두께를 갖는다. 평균적인 레이어 두께의 편차는 가로 방향으로 측정할 때 특히 기껏해야 10%, 특히 기껏해야 1%, 특히 기껏해야 0.1%이다. 그러므로 본 발명에 따른 방법으로 레이어들이 고정밀도로 기판 위에 도포될 수 있다.

도포 후에 레이어는 0.03mm 내지 3mm의 범위에서, 특히 0.05mm 내지 1mm의 범위에서, 특히 0.1mm 내지 0.5mm의 범위에서 두께를 갖는다. 그러므로 본 발명에 따른 방법으로 특히 매우 얇은 레이어들이 기판 위에 도포될 수 있다.

본 발명의 한 측면에 따라 레이어는 도우징(dosing) 기기의 노즐과 기판 사이의 영역에서 기판 위에 물질을 도포할 때 설정 두께를 갖는다. 가로 방향에 대해 수직 방향으로 레이어 두께가 노즐의 전체 폭에 걸쳐 한쪽으로 영으로 감소하는 반면, 레이어의 두께가 반대 방향으로는 실질적으로 일정하다. 그러므로 레이어는 도포 직후 적어도 대부분 균일한 두께를 가지는, 즉 희망하는 레이어 두께를 갖는다. 물질을 도포할 때 노즐 앞에서 변위되는 도포 물질에 파형(wave)이 형성되지 않는다. 그 결과, 레이어 두께의 정밀도가 개선된다.

배출 개구의 수는 10개 이상, 특히 30개 이상, 특히 50개 이상이다. 배출 개구는 특히 규칙적인 간격으로, 즉 서로 등거리에 배치되어 있다. 많은 수의 배출 개구에 의해 정밀도가 상당히 개선될 수 있다. 배출 개구의 수는 100개까지, 특히 200개까지, 특히 300개까지, 특히 500개까지, 특히 1000개가지, 특히 2000개까지, 특히 3000개까지, 특히 5000개까지, 특히 10000개까지 될 수 있다. 그 수는 원칙적으로 더 클 수도 있다. 기본적으로 배출 개구의 수는 노즐의 폭에 의존적이다. 배출 개구의 라인 밀도는 특히 0.1 mm^-1 내지 10　mm^-1의 범위에, 특히 0.3 mm^-1 내지 3 mm^-1의 범위에 있다.

노즐의 폭, 즉 가로 방향의 노즐 연장부 및 이에 대응하는 배출 개구의 수는 바람직하게는 코팅되는 기판의 폭에 적응될 수 있다. 유리하게는 이런 목적을 위해 노즐이 교환될 수 있다.

배출 채널은 0.05㎟ 내지 1㎟의 범위에서, 특히 0.1㎟ 내지 0.3㎟의 범위에서 유동 단면적(flow cross-section)을 갖는다. 이들은 특히 모세관으로서 형성되어 있다. 이들의 직경은 특히 코팅으로서 이용되는 물질의 점도에 적응되어 있다. 특히, 이들은, 배출 채널에 코팅 물질을 제공할 때 이의 전체 길이에 걸쳐 실질적으로 압력이 균일하도록, 형성되어 있다.

배출 채널에서, 특히 배출 개구의 영역에서 주 압력은 도우징 기기에 의해 제어될 수 있다. 이것은 특히 0.15MPa 내지 2Mpa의 범위에, 특히 0.2MPa 내지 1Mpa의 범위에 있다.

본 발명의 그외 측면에 따라 기판과 관련하여 물질을 도포할 때 노즐이 이동 방향으로 이동한다. 이것은 특히 설정 속도로 이동한다. 이동 방향은 특히 경사져 있는, 바람직하게는 가로 방향에 대해 수직 방향이다.

노즐과 기판 사이에 상대 운동의 속도는 특히 코팅 물질의 점도 및 희망하는 레이어 두께에 의존하여 선택되도록, 레이어 두께는 기판 위에 물질을 도포할 때 노즐과 기판 사이의 영역에서 시작하여 이동 방향으로 단조롭게(monotonously) 영으로 감소한다. 특히, 이동 방향으로 노즐 앞에 있는 영역에서 물질 파형이 발생하지 않는다. 그 결과, 도포되는 레이어의 두께와 관련하여 정밀도가 개선된다.

이 노즐은, 전체 배출 개구이 하나의 평면에 있도록 형성되어 있다. 배출 개구는 특히 직선을 따라서 배치되어 있다. 또한, 배출 개구의 상기 평면이 코팅되는 기판의 표면에 대하여 평행하게 연장하도록 노즐이 배치될 수 있다. 그러므로 전체 배출 개구는 기판에 대하여 같은 거리를 갖는다.

유리하게는 상기 물질을 도포하기 전에 하나 이상의 제한 댐(dam)이 기판 위에 도포될 수 있다. 제한 댐은, 특히 레이어 두께가 더 크면, 특히 0.5mm이상, 특히 1mm이상, 특히 3mm이상의 레이어 두께이면, 유리하다. 레이어 두께가 더 작으면, 특히 1mm이하, 특히 0.5mm이하, 특히 0.3mm이하, 특히 0.1mm이하의 레이어 두께인 경우에는 제한 댐이 이용되지 않을 수도 있다. 원칙적으로, 도포되는 코팅 물질의 점성이 클수록 제한 댐 없이도 레이어들이 더 두꺼워질 수 있다는 사실이 적용된다. 코팅되는 영역은 특히 측면에서, 즉 가로 방향에 대해 수직으로, 및 바람직하게는 가로 방향에 대해 평행하게도 제한 댐에 의해 제한될 수 있다. 이 경우 제한 댐은 바람직하게는 일정한 크기들, 특히 설정된 횡단면, 특히 설정된 높이를 갖는다. 제한 댐의 높이는 특히 도포 레이어의 두께와 적어도 같다. 원칙적으로, 제한 댐은 도포 레이어보다 더 작은 높이를 가질 수도 있다. 댐은 바람직하게는 도포 레이어와 정확하게 같은 높이이다.

도포 레이어는 특히 하나의 결합제로 이루어지는 레이어이다. 이 결합제는 특히 연결 성분의 굴절률에 적응되어 있는 굴절률을 갖는다.

도포 물질은 특히 1mPas 내지 10⁴mPas의 범위에서, 특히 300mPas 내지 3000mPas의 범위에서, 특히 500mPas 내지 2000mPas의 범위에서, 특히 800mPas 내지 1200mPas의 범위에서 점도를 갖는다.

본 발명에 따른 장치로 기판 위에 레이어가 특히 정밀하게 도포될 수 있다. 미리 정해진 크기를 갖는 레이어, 특히 설정 두께를 갖는 레이어를 매우 정밀하게 기판 위에 도포하는 것이 가능하다.

본 발명의 그외 과제는 멀티레이어 디스플레이용 프리폼을 개선하는 데 있다. 상기 과제는 제15항의 특징에 의해 해결된다.

이 장점들은 앞서 설명한 것에 상응한다.

본 발명의 그외 장점들, 특징들 및 세부 내용들은 도면들을 참고하여 실시예의 상세한 설명에서 나온다.

본 발명에 따른 장치는 기판 위에 레이어가 특히 정밀하게 도포될 수 있으며 미리 정해진 크기를 갖는 레이어, 특히 설정 두께를 갖는 레이어를 매우 정밀하게 기판 위에 도포하는 것이 가능한 효과를 갖는다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따라 기판 위에 결합제를 도포하기 위한 장치의 개략도이다.
도 2는 본 발명에 의거하지 않은 방법에 따라 기판 위에 도포된 레이어의 개략적인 횡단면도이다.
도 3은 기판 위에 도포된 레이어를 도포 시점에 본 개략적인 횡단면도이다.
도 4는 기판 위에 도포된 레이어를 나중 시점에 본 개략적인 횡단면도이다.
도 5는 기판 위에 결합제를 도포하기 위한 본 발명에 따른 도포 요소의 정면도이다.
도 6은 도 5에 따른 도포 요소의 사시도이다.
도 7은 도 5의 선 VII-VII을 따라 본 도포 요소에 관한 도면이다.
도 8은 도 7의 영역 VIII의 확대도이다.
도 9는 도 5에 따른 도포 요소의 본체에 관한 도이다.
도 10 내지 도 13은 선들 X-X, XI-XI, XII-XII 및 XIII-XIII을 따라 본 도 9에 따른 본체에 관한 도면들이다.
도 14는 영역 XIV의 확대도이다.
도 15는 도 9에 의거하여 노즐의 배출 채널의 세부 내용을 추가로 도시하는 도면이다.
도 16은 노즐의 배출 개구의 영역에서 결합제 내 압력 분포의 시뮬레이션을 위한 시뮬레이션 방법의 예시적 결과의 개략도이다.
도 17은 배출 채널의 적응된 길이 분포를 포함하는 도 5에 따른 노즐에 관한 다른 도면이다.

우선, 기판(3), 예를 들어 유리판 또는 합성수지 판, 특히 LCD(Liquid Crystal Display) 위에 결합제로서 점성 물질(2)을 도우징에 의해 도포하기 위한 도우징 장치(1)를 설명한다.

도우징 장치(1)는 점성 물질(2)을 도우징에 의해 공급하기 위한 도우징 기기(4)를 포함한다. 도우징 기기(4)는 도면에서 개략적으로만 도시되어 있다. 이것은 점성 물질(2), 즉 결합제용 탱크, 설정된 압력을 발생하기 위한 압력 발생 요소 및 압력을 제어하기 위한 제어 장치를 포함한다.

도우징 기기(4)는, 노즐로서 형성되어 기판(3) 쪽으로 점성 물질(2)을 유도하는 도포 장치(5)와 연결되어 있다. 이를 위해 도포 장치(5)는 연결 채널(6)을 가지며, 이 연결 채널은 도우징 기기(4)를 대향하는 쪽 연결 개구(7)에서 종료한다. 도포 장치(5)의 연결 채널(6)은 설정된 압력(p₀)을 갖는 점성 물질(2)을 도우징 기기(4)를 이용해 공급받을 수 있다. 도포 장치(5)의 영역 내 연결 개구(7)의 영역에 있는 점성 물질(2) 내 압력(p₀)은 특히 150kPa 내지 300kPa의 범위에 있다.

이 도우징 기기(4)는 특히 자동식 도우저(doser)이다.

특히 연결 개구(7)의 영역에서 도우징 기기(4)를 도포 장치(5)에 연결할 때, 바람직하게는 필터(8)가 배치될 수 있다.

연결 채널(6)에 의해 도우징 기기(4)는 전이 챔버(9)와 연결되어 있다. 전이 챔버(9)는 완전히 도포 장치(5)의 내부에 배치되어 있다. 전이 챔버(9)는 특히 연결 채널(6)에 대하여 일정 각도로 배치될 수 있다. 도 6에 도시되어 있는 실시예의 경우에 전이 챔버(9)는 연결 채널(6)과 약 30°의 각도를 형성한다. 일반적으로 전이 챔버(9)와 연결 채널(6) 사이의 각도는 0°내지 60°의 범위에, 특히 10°내지 45°의 범위에, 특히 15°내지 35°의 범위에 있다.

연결 채널(6)을 배향하는 쪽에서 전이 챔버(9)는 연결 챔버(20)와 이어져 있다.

연결 챔버(20)는 출구 쪽에서 다수의 배출 채널(11)로 이어져 있다. 그러므로 연결 챔버(20)는 연결 채널(6) 또는 전이 챔버(9)와 배출 채널(11)을 연결하는 연결 챔버를 형성한다. 배출 채널(11)은 출구 쪽에서 각각 배출 개구(10)를 갖는다. 결합제의 점성 물질(2)의 압력(p_a)이 이 배출 채널 안에서 균일하도록 배출 채널(11)이 형성되어 있다. 배출 채널은 특히 모세관, 즉 횡단면이 작은 모세관으로서 형성되어 있다. 배출 채널(11)은 하기에서 더 정확하게 설명한다.

연결 챔버(20)는 완전히 커버(16)에 의해 덮혀 있다.

연결 챔버(20)는 바람직하게는 가능한 한 작은 체적을 갖는다. 그러므로 더 많은 양의 점성 물질(2)이 도포 장치(5) 안에 쌓이는 것을 피할 수 있다. 연결 챔버(20)의 체적은 특히 100ml보다 더 작으며, 특히 30ml보다 더 작으며, 특히 10ml보다 더 작다.

연결 챔버(20)는 유동 방향으로, 즉 전이 챔버(9)로부터 배출 채널(11) 쪽으로 증가하는 폭을 갖는다. 이와 관련한 유동 단면적의 증가를 적어도 부분적으로 보상하기 위해, 연결 챔버(20)는 유동 방향으로 감소하는 깊이, 즉 감소하는 자유 폭을 가질 수 있다. 이 경우 도포 장치(5)의 폭에 걸쳐 깊이가 일정한 연결 챔버(20)를 형성하는 것이 가능하다. 그러나 도포 장치(5)의 폭에 걸쳐 변화하는 깊이를 갖는 연결 챔버(20)를 형성하는 것도 가능하다. 그러므로 연결 챔버(20) 안에서 유동 저항이 영향을 받을 수 있다. 연결 챔버(20)의 지오메트리, 특히 이 연결 챔버(20)에 접하는, 도포 장치(5)의 본체(21)의 바닥벽의 지오메트리는 다시 말하면 도포 장치(5)의 연결 개구(7)와 배출 채널(11) 사이에서 유동 저항에 영향을 주는 수단을 형성한다. 특히, 배출 채널(11)에 직접 접하는 영역에서 연결 챔버(20)를 프로파일링에 의해 형성하는 것도 가능하다. 이 경우 가장자리 영역들에서보다 도포 장치(5)의 중앙 영역에서 자유 높이(free height)가 더 작은 연결 챔버(20)를 형성할 수 있다. 연결 챔버(20)는 특히 적어도 한쪽에서 오목하게 형성되어 있는 횡단면을 가질 수 있다. 연결 챔버(20)의 횡단면은 특히 평면-오목 또는 오목-오목할 수 있다. 오목 경계부의 형상은 바람직하게는 원추 곡선에 의해, 특히 타원 또는 포물선에 의해 나타낼 수 있다.

이들은 특히 자신의 길이(l)에 걸쳐 일정한 횡단면을 갖는다. 이 횡단면은 바람직하게는 기껏해야 0.3㎟, 특히 기껏해야 0.15㎟이다. 개별 배출 채널(11)의 횡단면은 특히 동일한, 즉 배출 채널이 다르더라도 모두 같은 횡단면을 갖는다.

그러나 배출 채널(11)의 길이(l)는 다르다. 예를 들어 도 9에서 알 수 있는 것처럼, 도포 장치(5)의 중앙 영역에 있는 배출 채널(11)은 길이(l_r)를 가지는 도포 장치(5)의 가장자리 영역에 있는 배출 채널(11)보다 큰 길이(l_m)를 갖는다. 도 9에 도시되어 있는 실시예의 경우에 비율 l_m:l_r은 약 2이고, 일반적으로 이는 1.1 내지 3의 범위에, 특히 1.5 내지 2.5의 범위에 있다. 도포 장치(5)의 폭(B)에 걸쳐 배출 채널(11)의 길이(l)의 분포는 원추 곡선에 의해, 특히 타원형 또는 포물선에 의해 나타낼 수 있다.

배출 채널(11)의 길이(l)에 의해 배출 채널의 유동 저항이 영향을 받을 수 있다. 더 큰 길이(l)를 갖는 배출 채널(11)은 더 작은 길이(l)를 갖는 배출 채널(11)보다 점성 물질(2)에 대하여 더 큰 유동 저항을 갖는다. 그러므로 배출 채널(11)의 길이(l)는 유동에 영향을 주는 수단, 특히 유동 저항에 영향을 주는 수단을 형성한다. 본 발명에 따르면, 도포 장치(5)의 폭(B)에 걸쳐 배출 채널(11)의 길이(l)를 적절하게 변경하면 배출 개구(10)의 영역에서 점성 물질(2)의 압력 분포가 영향을 받는 것을 알 수 있다. 점성 물질(2) 내 압력이 전체 배출 개구(10)의 영역에서 동일하도록, 배출 채널(11)의 길이(l) 분포가 선택될 수 있다. 그 결과 결합제의 균일한 배출이 달성될 수 있다.

배출 채널(11)의 유동 저항에 영향을 주는 대안 및/또는 추가 수단으로서 배출 채널이 다른 횡단면을 가질 수 있다. 그러나 길이(l)는 같지만 횡단면이 다른 배출 채널(11)이 전부 형성될 수도 있다. 이런 경우에 도포 장치(5)의 중앙 영역에 있는 배출 채널의 횡단면은 도포 장치(5)의 측면 영역에 있는 배출 채널(11)의 횡단면보다 작다.

그외에도, 배출 채널(11)에 인접하는 영역에서 연결 챔버(20)의 적응을 통해 유동 저항에 영향을 주는 것도 가능하다. 다시 말해서, 연결 챔버(20)의 자유 너비, 즉 횡단면 역시 유동 저항에 영향을 주는 수단을 형성한다. 끝으로, 연결 챔버(20) 내에, 특히 배출 채널(11)에 인접하는 영역에 유동에 영향을 주는 별도의 수단이 배치될 수도 있다. 예를 들어 다공의 구조도 생각해 볼 수 있으며, 이런 다공 구조를 통해 유동 저항이 영향을 받을 수 있다. 이런 종류의 구조들은 특히 연결 챔버(20) 안에서 교환 가능하게 배치될 수 있다.

물론 앞서 설명한 유동에 영향을 주는 수단의 임의적 조합도 가능하다.

배출 채널의 길이(l)에 걸쳐 횡단면이 변화하는 배출 채널(11)이 형성될 수도 있다. 그러므로 점성 물질(2)의 유동 거동, 특히 배출 채널(11)의 유동 저항이 영향을 받을 수 있다.

배출 채널(11)은 특히 0.05㎟내지 1㎟의 범위에서, 특히 0.1㎟내지 0.3㎟의 범위에서 유동 단면적을 갖는다.

본 발명에 따라 점도가 다른 결합제에 대해 다른 도포 장치(5)에 다른 크기의 배출 채널(11)을 제공할 수 있다. 도포 장치(5)는 특히 용이하게 도우징 기기(4)와 교환 가능하게 연결되어 있다.

배출 개구(10)의 수는 10개 이상, 특히 30개 이상, 특히 50개 이상이다. 이것은 특히 100개 이상, 특히 200개 이상이 될 수 있다.

배출 개구(10)는 바람직하게는 서로 등거리에 배치되어 있다. 배출 개구는 특히 0.3mm 내지 1cm의 범위에서, 특히 0.5mm 내지 2mm의 범위에서 거리(d)에 배치되어 있다. 배출 개구는 특히 직선을 따라서 배치되어 있다. 이들은 바람직하게는 직사각형 형상, 특히 정사각형 형상 또는 둥근 형상, 특히 원형 형상을 갖는다.

특히, 기판(3) 위에 점성 물질(2)를 도포할 때 전체 배출 개구(10)는 기판(3)과 같은 거리를 갖도록, 기판(3) 및 도포 장치(5)가 형성되어 있으며 서로 배치되어 있다. 기판(3) 위에 점성 물질(2)을 도포할 때 기판(3)과 배출 개구(10) 사이의 거리는 특히 얻고자 하는 레이어 두께보다 약간 더 크다. 기판(3) 위에 점성 물질(2)을 도포할 때 기판(3)과 배출 개구(10) 사이의 거리는 특히 희망하는 레이어 두께보다 0.01mm 내지 1mm만큼, 특히 0.05mm 내지 0.5mm만큼, 특히 0.08mm 내지 0.12mm만큼 더 크다. 기판(3) 위에 점성 물질(2)을 도포할 때 기판(3)과 배출 개구(10) 사이의 거리 비율은 특히 기껏해야 2, 특히 기껏해야 1.1, 특히 기껏해야 1.01, 특히 기껏해야 1.001이다.

도포 장치(5)는 예를 들어 합성수지, 알루미늄 또는 스테인레스강으로 이루어져 있다. 도포 장치(5)는 처리된 표면을 가질 수 있다. 표면은 특히 거칠게 될 수 있거나 또는 연마될 수 있다. 이것은 특히 미리 정한 표면 조도를 갖는다. 그러므로 점성 물질(2)의 유동 거동이 영향을 받을 수도 있다. 이것은 특히 CNC 밀링 가공될 수 있다. 이것은 본체(21) 및 이 본체에 나사 체결된 커버(16)를 갖는다. 그러므로 특히 도포 장치(5), 특히 배출 채널(11)의 세정이 용이해진다. 그 결과, 그 외에도 도포 장치(5)의 제조가 용이해진다.

커버(16)와 본체(21) 사이에 씰(22)이 배치되어 있다. 씰(22)은 평면 레이어로서 형성되어 있다. 씰은 커버(16)의 형상에 적응되어 있다. 씰(22)은 특히 전면적으로 커버(16)와 접해 있다. 이에 대한 대안으로서 오로지 순환적으로 둘레에서 폐쇄되어 있는 영역에서, 즉 본체(21)의 경계 가장자리(23)의 영역에서 그리고 도포 장치(5)의 전방 경계 에지를 따라서 씰(22)이 배치될 수도 있다. 결합제인 점성 물질(2)의 원하지 않는 측면 배출이 씰(22)에 의해 억제될 수 있다. 씰(22)에 의해 특히 보장될 수 있는 점은 점성 물질(2)이 오로지 도포 장치(5)의 배출 개구(10)에서 배출된다는 것이다.

커버(16)는 특히 복수의 나사(24)에 의해 본체(21)의 경계 가장자리(23)에 나사 체결되어 있다. 그 외에도 배출 개구(10)에 병렬로 일렬로 배치되어 있는 복수의 나사(24)에 의해 커버(16)가 나사 체결될 수 있다. 그러므로 도포 장치(5), 특히 커버(16)의 기계적인 안정성이 개선된다.

커버(16)를 본체(21)에 나사 체결하기 위한 나사들이 연결 챔버(20)를 관통해 도달하는 영역들에서, 기계적인 안정성을 개선하기 위해 그리고 연결 챔버(20) 내 점성 물질(2)의 유동 거동에 영향을 주기 위해 섬(island) 형상 요소(25)가 제공되어 있다. 이 섬 형상 요소(25)는 렌즈 형상의 횡단면을 갖는다. 그 결과, 와류의 형성이 효과적으로 회피될 수 있다. 섬 형상 요소(25)에서 각각의 경우에 쓰레드(26)는 나사(24) 중 어느 하나의 수납을 위해 배치되어 있다.

도포 장치(5)는 특히 사다리꼴 형상 횡단면을 가지는 노즐 헤드(12)를 포함한다. 이것은 가로 방향으로 1cm 내지 100cm의 범위에서, 특히 2cm 내지 50cm의 범위에서, 특히 4cm 내지 25cm의 범위에 폭(B)을 갖는다.

도포 장치(5)는 기판(3)과 관련하여 도면에서 단지 개략적으로 도시되어 있는 위치 결정 장치(13)를 이용해 배치될 수 있다. 이것은 특히 기판(3)과 관련하여 이동될 수 있다. 도포 장치(5)는 기판(3)과 관련하여 특히 이동 방향(27)에서 위치 결정 장치(13)를 이용해 이동될 수 있다. 이동 방향(27)은 특히 가로 방향이며, 특히 도포 장치(5)의 가로 방향에 대하여 수직 방향이다. 위치 결정 장치(13)는 바람직하게는 제어 유닛을 가질 수 있으며, 이 제어 유닛을 이용하면 기판(3)과 관련하여 도포 장치(5)의 위치 결정이, 특히 기판(3)과 도포 장치(5)의 거리 및/또는 이동 속도가 제어될 수 있다.

하기에서 기판(3) 위에 결합제인 점성 물질(2)의 레이어(14)를 도포하기 위한 방법을 설명한다. 결합제는 점성 물질(2)에 대한 특수한 예이다. 일반적으로 상기 방법은 기판(3) 위에 점성 물질의 레이어(14)를 도포하는 데 이용된다. 우선, 결합제를 포함하는 앞에서 설명한 도우징 장치(1) 및 기판(3)이 제공되어 있다. 그 다음에, 미리 정해진 양의 결합제인 점성 물질(2)이 도우징 장치(1)에 의해 기판(3) 위에 도포된다. 이런 경우에 결합제는 다수의 독립적인 젯의 형태로 도포 장치(5)의 배출 개구(10)로부터 배출된다. 이런 젯의 수는 특히 도포 장치(5)의 배출 개구(10)의 수에 상응한다. 독립적인 배출 개구(10)로부터 배출되는 젯들이 이미 기판(3) 위로 배출하기 전에 합류하여, 크기, 특히 배출 채널(11)의, 특히 배출 개구(10)의 유동 단면적 및 특히 이웃하는 배출 개구(10)의 거리(d)가 점성 물질(2)의 점도 및/또는 도우징 기기(4)에 의해 발생되는 압력(p₀ )에 적응된다. 이 젯들은 특히 기판(3)에 부딪치기 전에 단일의, 연속적인, 커튼 형상의 재료 젯으로 합류한다.

그러므로 점성 물질(2)은 도포 장치(5)의 전체 폭(B)에 걸쳐 기판(3) 위에 도포할 때 균일한 두께 또는 적어도 대부분 균일한 두께를 갖는다. 가로 방향으로 두께(D)의 편차들은 특히 레이어(14)의 평균 두께의 최대 10%, 특히 최대 1%, 특히 최대 0.1%이다. 점성 물질(2)은 기판(3) 위에 도포할 때 표면 구조(15)가 기껏해야 약간 파형이지만 대부분 균일한 표면을 갖는다. 기껏해야 기판(3) 위에 점성 물질(2)인 결합제를 도포할 때 존재하는 표면 구조(15)가 합류 시간(T) 내에 보상된다.

특히, 점성 물질(2)인 결합제가 도포 장치(5)의 전체 폭(B)에 걸쳐 기판(3) 위에 균일하게 도포되는 것이 본 발명에 따른 도포 장치(5)에 달성될 수 있다. 이는, 결합제가 독립적인 젯의 형태로 기판 위에 도포되는, 도 2에 예시적으로 도시되어 있는 대안에 비하여, 정밀도를 개선한다. 그외에도 도 2에 예시적으로 도시되어 있는, 본 발명에 따르지 않은 대안과 반대로 도포 장치(5)의 연결 개구(7)와 배출 채널(11)의 배출 개구(10) 사이에서 유동 저항에 영향을 주는, 본 발명에 따라 제공된 수단에 의해, 동일한 양의 결합제인 점성 물질(2)이 도포 장치(5)의 전체 배출 개구(10)로부터 배출될 수 있다.

합류 시간(T)은 결합제인 점성 물질(2)의 점도에 의존적이다. 이것은 바람직하게는 1초 내지 20초의 범위에, 특히 3초 내지 10초의 범위에 있다. 어쨌든 합류 시간(T)은 결합제인 점성 물질(2)의 경화에 필요한 시간보다 훨씬 더 작다. 이것은 결합제인 점성 물질(2)의 경화에 필요한 2보다 적어도 팩터10만큼, 특히 적어도 팩터50만큼 더 작다.

기판(3) 위에 결합제인 점성 물질(2)을 도포할 때 도우징 기기(4)는, 결합제가 설정 압력(p_a)으로 도포 장치(5)의 배출 개구(10)로부터 배출되도록, 제어된다. 이 압력(p_a)은 연결 개구(7)의 영역에서 압력(p_o)보다 더 작다. 특히 p_a:p_o ≤ 1:1,5, 특히 p_a:p_o ≤1:2, 특히 p_a:p_o ≤ 1:3, 특히 p_a:p_o ≤ 1:5이 적용된다. 이 압력(p_a)은 특히 100kPa 내지 200kPa의 범위에 있다.

기판(3) 위에 점성 물질(2)인 결합제를 도포하기 위해 도포 장치(5)는 기판(3)과 관련하여 이동 방향(27)으로 위치 결정 장치(13)에 의해 이동된다. 도포 장치(5)는 특히 미리 정해진 트랙을 따라서, 특히 경사지게, 바람직하게는 도포 장치(5)의 가로 방향에 대해 수직 방향으로 이동된다. 도포 장치(5)는 특히 설정 속도로 이동 방향(27)으로 이동된다. 이동 방향(27)으로 도포 장치(5) 앞에 있는 영역에서 결합제인 점성 물질(2)로부터 파형이 형성되는 것을 피할 수 있다. 레이어(14)는 특히 도포 장치(5)에서 시작하여 이동 방향(27)으로 두께(D)를 가지며, 이 두께는 단조롭게 감소한다. 레이어(14)의 두께(D)는 특히 도포 장치(5)의 전체 폭(B)에 걸쳐 도포 장치(5)에서 시작하여 이동 방향으로 단조롭게 감소하는, 특히 0mm로 감소한다.

기판(3) 위에 결합제인 점성 물질(2)을 도포하기 전에 기판(3) 위에 하나 이상의 제한 댐(17)을 도포할 수 있다. 기판(3) 위에 결합제인 점성 물질(2)이 도포되어야 하는 영역이 제한 댐(17)에 의해 정확하게 설정될 수 있다. 이 제한 댐(17)은 특히 단부 쪽에서, 즉 측면에서 및/또는 전방에서 그리고 후방에서, 바람직하게는 환형으로 상기 영역에 접할 수 있다. 제한 댐(17)의 세부 내용 및 기판(3) 위에 제한 댐의 도포에 대하여 DE 10 2011 005 379호 및 DE 10 2011 005 380호를 참고한다.

결합제인 점성 물질(2)의 레이어(14)를 포함하는 기판(3)은 특히 멀티레이어 디스플레이의 제조를 위한 프리폼으로서 이용된다.

본 발명에 따른 방법에 의해 일반적으로 균일한 두께(D)의 레이어(14)가 매우 정밀하게 기판(3) 위에 도포될 수 있다. 이어서 이 레이어(14) 위에 그외 기판(3)이 도포될 수 있다. 이 기판은 예를 들어 소자를 커버하기 위한 유리 기판 또는 합성수지 기판일 수 있다. 표시 장치, 특히 디스플레이 또는 터치 패널(touch panel)일 수도 있다. 본 발명에 따른 방법은 특히 이와 같은 임의의 기판의 연결에 유리하다. 이는 고정밀도가 중요한 응용을 위해 특히 유리하다. 이에는 특히 광학적 응용들(optical applications)이, 특히 모니터의 제조가 속한다.

하기에서 도 15 내지 도 17을 참고하여 도포 장치(5)의 세부 내용 및 유리한 실시예들을 설명한다.

도 15에 도시된 노즐 헤드(12)의 실시예는 도 9에 도시된, 실시예에 상응하므로, 이의 설명을 참고한다. 이미 앞에서 설명한 것처럼, 배출 채널(11)은 도포 장치(5)의 중앙 영역에서, 도포 장치(5)의 가장자리 영역에서 길이(l_r)를 가지는 배출 채널보다 더 큰 길이(l_m)를 갖는다. 다시 말해, 배출 채널(11)은, 일정한 부분(l_r)과 노즐의 폭(B)에 걸쳐 변화하는 부분(Δl)으로 이루어지는 길이(l)를 갖는다. 이 경우 변화하는 부분(Δl)의 길이는 도포 장치(5)의 폭(B)에 걸쳐, 도 15에 예시적으로 도시되어 있는 것처럼, 타원형의 포락선(28)에 의해 설명될 수 있다.

도포 장치(5)의 폭(B)에 걸쳐 배출 채널(11)의 길이(l)의 이와 같은 분포는 간단히 원추 곡선에 상응하여, 특히 타원형에 상응하는 길이(l)의 타원의 분포(elliptical distribution) 또는 가변성(varying)이라고 한다.

타원형 포락선(28)은 특히 배출 개구(10)의 열에 평행하게 연장해 있는 제1의 세미축(ha₁)을 갖는다. 제1 세미축의 길이(ha₁)는 특히 도포 장치(5)의 폭(B)의 절반이다: ha₁ = B/2.

타원형 포락선(28)은 제2 세미축의 길이(ha₂)를 통해 설명될 수 있다. 제2 세미축(ha₂)은 특히 배출 채널(11)의 종방향에 대해 평행하게 정렬되어 있다. 이의 길이는 이의 길이는 특히 도포 장치(5)의 중앙 영역에 있는 배출 채널(11)의 길이(l_m)와 도포 장치(5)의 가장자리 영역에 있는 배출 채널(11)의 길이(l_r) 사이의 차에 상응한다: ha₂ = l_m-l_r.

제1 세미축(ha₁)의 길이는 도포 장치(5)의 폭(B)의 절반보다 더 크게 선택될 수 있다. 특히 B/2≤ha₁≤5B, 특히 B/2≤ha₁≤3B, 특히 B/2≤ha₁≤B, 특히 B/2≤ha₁≤0.7B가 적용된다. 따라서 제2 세미축(ha₂)의 길이 역시 다르게 선택될 수 있다. 특히 0.01(l_m-l_r)≤ha₂≤10(l_m-l_r), 특히 0.3(l_m-l_r)≤ha₂≤3(l_m-l_r), 특히 0.5(l_m-l_r)≤ha₂≤2(l_m-l_r), 특히 0.8(l_m-l_r)≤ha₂≤1.2(l_m-l_r)가 적용된다.

본 발명에서 알수 있는 점은 도포 장치(5)의 폭(B)에 걸쳐 배출 채널(11)의 길이(l)의 그와 같은 타원 분포 또는 변경을 통해 도포 장치(5)의 측면 영역에서 압력 강하가 보상될 수 있다는 것이다. 도포 장치(5)의 폭(B)에 걸쳐 배출 채널(11)의 그와 같은 길이 적응을 통해 특히 달성될 수 있는 점으로서 도포되는 결합제인 점성 물질(2)의 압력 분포가 도포 장치(5)의 배출 개구(10)의 영역에서 일정하다는 것이다. 결합제인 점성 물질(2)은 특히 도포 장치(5)의 배출 개구로부터 일정 압력으로 배출된다.

일반적으로 알 수 있는 점은 제2 세미축(ha₂)의 길이는 도포 장치(5)이 넓을수록 그만큼 더 크게 선택되어야 한다는 것이다. 도포 장치(5)의 폭(B)은 특히 1cm 내지 300cm의 범위에, 특히 3cm 내지 100cm의 범위에, 특히 10cm 내지 30cm의 범위에 있다.

도 15에 따른 실시예에서 도포 장치(5)의 배출 개구(10)의 영역에서 점성 물질(2) 내 압력 분포가 실질적으로 균일하며, 특히 일정하지만 일정한 응용에 대해 훨씬 더 개선될 수 있음을 알 수 있다. 도포 장치(5)의 폭(B)에 걸쳐 배출 채널(11)의 길이 분포를 최적화하기 위해 특히 시뮬레이션 방법이 제공되어 있다. 이와 같은 종류의 시뮬레이션 방법에서 결합제인 점성 물질(2)의 점도는 설정된 조건에서, 특히 설정된 온도에서 고려되고 및 본체(21), 특히 연결 챔버(20)의 세부적인 지오메트리 특성들이 고려된다.

이와 같은 시뮬레이션은 특히 배출 채널(11)의 배출 개구(10)의 영역에서 또는 이것에 직접 인접해 있는, 도포 장치(5) 밖에 있는 영역에서 결합제인 점성 물질(2)의 압력 분포를 결정하는 데 이용된다. 도 16에 예시적으로 도시되어 있는 것처럼, 이상적인 등압선 압력 분포(30)로부터 실제 압력 분포(29)의 편차들이 이와 같은 시뮬레이션을 이용해 검출될 수 있다. 도 16에 예시적으로 도시되어 있는 것처럼, 이와 같은 시뮬레이션은 예를 들어, 도포 장치(5)의 폭(B)에 걸쳐 도 15에 도시되어 있는 배출 채널(11)의 길이 분포는 중앙 영역에서 상대적인 과압(p⁺)을 및 도포 장치(5)의 측면 영역에서 상대적인 부압(p^-)을 야기하고 있음을 알려 줄 수 있다. 이런 경우에 도포 장치(5)의 폭(B)에 걸쳐 배출 채널(11)의 길이 분포는, 도 17에 예시적으로 도시되어 있는 것처럼, 도 15에 따른 타원 프로파일에서 시작하여 적응될 수 있다. 이를 위해 배출 채널(11)의 길이(l)는 과압(p⁺)의 영역에서 커질 수 있다. 부압(p^-)의 영역에서 배출 채널(11)의 길이(l)는 단축될 수 있다. 도 15에 도시되어 있는 분포의 배출 채널(11)의 길이(l)의 적응치들이 특히 기껏해야 수 밀리미터의 범위에 있다. 이들은 특히 기껏해야 5mm, 특히 기껏해야 3mm, 특히 기껏해야 1mm이다. 이들은 0.1mm이상, 특히 0.2mm이상, 특히 0.3mm이상, 특히 0.5mm이상이 될 수 있다.

Claims

기판(3) 위에 점성 물질(2)을 도포하기 위한 도포 장치(5)로서,
a. 연결 개구(7)에서 종료하는 하나 이상의 연결 채널(6)을 포함하며,
b. 연결 챔버(20)에 의해 연결 채널(6)과 연결되어 있는, 배출 개구(10)에서 종료하는 다수의 배출 채널(11)을 포함하고,
c. 연결 개구(7)와 각 배출 개구(10) 사이에 있는 영역에서 유동 저항이 점성 물질(2)에 영향을 주는, 기판 위에 점성 물질을 도포하기 위한 도포 장치에 있어서,
상기 도포 장치(5)는 도포 장치(5)의 연결 개구(7)와 배출 채널(11)의 배출 개구(10) 사이에서 유동 저항에 영향을 주는 하나 이상의 수단을 포함하고,
d. 상기 도포 장치(5)의 중앙 영역에 있는 배출 채널(11)은 길이(l_r)를 가지는 도포 장치(5)의 가장자리 영역에 있는 배출 채널(11)보다 큰 길이(l_m)를 갖고,
상기 배출 채널(11)은 0.05㎟ 내지 1㎟의 범위에서 유동 단면적을 갖는 것을 특징으로 하는, 도포 장치.
제 1항에 있어서, 상기 유동 저항에 영향을 주는 하나 이상의 수단은 도포 장치(5)의 연결 개구(7)와 배출 채널(11)의 배출 개구(10) 사이에 형성되어, 배출 개구(10)로부터 나오는 점성 물질(2) 내의 압력(p_a)은 다른 배출 개구(10)의 영역에서 압력(p_a)이 동일하게 되도록 제어되는 것을 특징으로 하는, 도포 장치.
제 1항에 있어서, 상기 도포 장치(5)의 연결 개구(7)와 배출 채널(11)의 배출 개구(10) 사이에서 유동 저항에 영향을 주는 하나 이상의 수단은 도포 장치(5)의 폭(B)에 걸쳐 변화하는 배출 채널(11)의 길이(l), 도포 장치(5)의 폭(B)에 걸쳐 변화하는 배출 채널(11)의 횡단면, 도포 장치(5)의 폭(B)에 걸쳐 변화하는 연결 챔버(20)의 횡단면, 유동에 영향을 주는 독립적인 수단들을 연결 챔버(20) 안에 배치, 및 이들 조합으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는, 도포 장치.
제 1항 또는 제 3항에 있어서, 상기 배출 채널(11)은 길이(l)를 가지며, 상기 길이는 원추 곡선에 따라 상기 도포 장치(5)의 폭(B)에 걸쳐 변화하는 것을 특징으로 하는, 도포 장치.
제 1항 또는 제 3항에 있어서, 상기 도포 장치(5)는 본체(21) 및 이 본체에 나사로 체결된 커버(16)를 가지는 것을 특징으로 하는, 도포 장치.
제 5항에 있어서, 상기 배출 채널(11)은 본체(21) 안으로 밀링 처리(milled)되는 것을 특징으로 하는, 도포 장치.
제 1항 또는 제 3항에 있어서, 상기 배출 채널(11)의 수는 적어도 10개인 것을 특징으로 하는, 도포 장치.
제 1항 또는 제 3항에 있어서, 상기 배출 채널(11)은 0.1㎟ 내지 0.3㎟의 범위에서 유동 단면적을 갖는 것을 특징으로 하는, 도포 장치.
기판(3) 위에 점성 물질(2)을 도포하기 위한 도우징 장치(1)로서,
a. 점성 물질(2)을 도우징에 의해 공급하기 위한 하나 이상의 도우징 기기(4) 및
b. 점성 물질(2)을 코팅되는 기판(3) 쪽으로 유도하기 위한 제 1항 또는 제 3항에 따른 하나 이상의 도포 장치(5)를 포함하는, 도우징 장치(1).
기판(3) 위에 점성 물질(2)의 레이어(14)를 도포하기 위한 방법으로서,
a. 코팅되는 기판(3)의 제공 단계,
b. 제 9항에 따른 도우징 장치(1)의 제공 단계,
c. 상기 도우징 장치(1)에 의해 기판(3) 위에 미리 정해진 양의 점성 물질을 도포하는 단계를 포함하고,
d. 상기 점성 물질(2)은 설정된 압력 분포로 다른 배출 개구(10)로부터 배출되는, 도포 방법.
제 10항에 있어서, 상기 점성 물질(2)은 같은 압력(p_a)으로 전체 배출 개구(10)로부터 배출되는 것을 특징으로 하는, 도포 방법.
제 10항에 있어서, 상기 점성 물질(2)은 독립된 젯(jets)의 형태로 배출 개구(10)로부터 배출되며, 이들 젯이 기판(3)에 부딪치기 전에 결합된 하나의 젯으로 합류하는 것을 특징으로 하는, 도포 방법.
제 10항에 있어서, 도포 장치(5)와 기판(3) 사이에 있는 영역에서 기판(3) 위에 점성 물질(2)을 도포할 때, 상기 레이어(14)는 기껏해야 10%의 요동을 갖는, 가로 방향으로 균일한 두께를 갖는 것을 특징으로 하는, 도포 방법.
제 10항에 있어서, 상기 기판(3) 위에 도포될 때, 상기 레이어(14)는 두께(D)를 가지며, 이 두께는 도포 장치(5)에서 시작하여 이동 방향(27)으로 단조롭게 감소하고, 도포 장치(5)에서 시작하여 이동 방향(27)의 반대 방향으로 일정한 것을 특징으로 하는, 도포 방법.
디스플레이를 위한 프리폼으로서,
a. 기판(3),
b. 기판(3) 위에 배치된, 결합제로 이루어진 레이어(14)를 포함하고,
c. 상기 레이어(14)는 제 10항에 따른 도포 방법에 의해 기판(3) 위에 도포되어 있는, 프리폼.