KR101900559B1 - 스프레이 노즐 및 이를 이용한 코팅 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스프레이 노즐 및 이를 이용한 코팅 시스템에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 스프레이 노즐은 기판을 향하여 내부에 중공이 형성된 환형의 형태로 액체를 분사하는 액체 노즐 및 상기 환형으로 분사된 액체를 향하여 기체를 분사시켜 상기 액체를 미립화하는 기체 노즐을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

스프레이 노즐 및 이를 이용한 코팅 시스템{SPRAY NOZZLE AND SYSTEM FOR COATING USING THE SAME}

본 발명은 스프레이 노즐 및 이를 이용한 코팅 시스템 에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 분사되는 액체를 미립화하여 균일한 크기의 미세 액적을 안정적으로 분사시킬 수 있는 스프레이 노즐 및 이를 이용한 코팅 시스템에 관한 것이다.

자동차, 건축 등의 전통적인 산업 분야뿐만 아니라 디스플레이, 태양전지 등의 제조공정에서도 코팅 공정은 필수적이다. 특히 유기 태양전지 및 유기 발광 다이오드(Organic Light Emitting Diodes : OLED) 등의 디스플레이 제조시에는 수십에서 수백 나노미터 두께의 정밀한 코팅이 요구된다. 또한, 코팅면의 거칠기 및 균일도는 제품의 성능에 매우 큰 영향을 미치므로 초미세 액적을 이용할 수 있어야 하며, 생산성 관점에서 대량의 액을 빠르게 코팅할 수 있어야 한다.

최근에는 터치스크린의 응용이 확대되면서 스마트폰, 테블릿, 노트북 컴퓨터 등의 터치윈도우 표면에 적용되는 방오코팅(Anti-Fingerprint Coating) 또는 반반사코팅(Anti-Reflecting Coating) 등이 기존의 진공공정이 아닌 습식공정을 이용한 코팅으로 전환되고 있다.

기존의 스프레이 코팅을 위해 액체를 미립화하는 기술은 압력 에너지, 기체 에너지, 원심력 에너지, 역학적 에너지 및 전기 에너지를 이용하는 방법으로 크게 구분할 수 있다.

종래에 기체 에너지를 이용하는 방법으로 유체 분사밸브를 이용하여 저속, 저압 상태의 다량의 기체를 주입되는 액체의 제트에 분사하여 미립화하는 기체충돌 아토마이저와 고속 상태의 소량의 기체를 액체제트에 분사하는 기체보조 아토마이저방법이 있다.

이 방법은 박막 습식 코팅에 주로 사용되나, 미립화한 액적의 크기가 크고 불균일하다는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 액면이 불안정하도록 액체 노즐을 통해 내부에 중공이 형성된 환형의 형태로 액체를 분사하도록 하고 환형의 형태로 분사되는 액체를 향하여 기체를 분사시키도록 함으로써 분사되는 액체를 아주 미세한 크기로 균일하게 미립화할 수 있는 스프레이 노즐을 제공함에 있다.

또한, 상기 액체 노즐에 진동을 가하여 분사되는 액체를 더욱 미세하고 균일하게 미립화할 수 있는 스프레이 노즐을 제공함에 있다.

또한, 상기 액체 노즐에 전압을 인가하여 액면에 정전기력을 발생하게 하고 미립화되는 액적에는 전하를 띄게 하여 더욱 미세하고 균일하게 미립화할 수 있는 스프레이 노즐을 제공함에 있다.

또한, 상기 스프레이 노즐을 포함하며 기판을 향하여 아주 미세한 크기로 균일하게 미립화된 액적을 이용하여 기판을 균일하고 정밀하게 코팅시킬 수 있는 스프레이 노즐을 이용한 코팅 시스템을 제공함에 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 목적은, 본 발명에 따라, 기판을 향하여 내부에 중공이 형성된 환형의 형태로 액체를 분사하는 액체 노즐; 및 상기 환형으로 분사된 액체를 향하여 기체를 분사시켜 상기 액체를 미립화하는 기체 노즐을 포함하는 것을 특징으로 하는 스프레이 노즐에 의해 달성될 수가 있다.

여기서, 상기 액체 노즐에 전압을 인가하여 상기 액체 노즐과 상기 기판 사이에 전기장을 발생시키는 전압공급부를 더 포함할 수가 있다.

여기서, 상기 액체 노즐을 진동시켜 상기 환형으로 분사되는 액체를 진동시키는 진동 발생부를 더 포함할 수가 있다.

여기서, 상기 액체 노즐은 외부로부터 상기 액체를 공급 받아 이동시키는 채널이 형성된 채널 형성부 및 상기 액체가 분사될 때 중공을 형성하도록 하는 중공 형성부가 각각 길이 방향으로 형성되고, 상기 채널 형성부와 상기 중공 형성부 사이에 상기 채널의 일단으로부터 상기 액체가 유출되는 유출구가 형성되는 제 1 노즐부; 및 상기 중공 형성부와 사이에 이격 공간을 형성하도록 상기 중공 형성부를 둘러싸도록 고정되어 상기 유출구로부터 유출되는 액체는 상기 이격 공간으로 이동하도록 하고, 상기 중공 형성부의 끝단과 이격되어 사이에 환형의 액체 분사구를 형성하는 제 2 노즐부를 포함하여 형성될 수가 있다.

여기서, 상기 기체 노즐은 상기 액체 노즐과 사이에 이격 공간을 형성하도록 상기 액체 노즐을 둘러싸도록 고정되어 외부로부터 공급 받은 상기 기체가 상기 이격 공간으로 이동하도록 하고, 상기 제 2 노즐부의 끝단과 이격되어 사이에 환형의 기체 분사구를 형성하는 제 3 노즐부를 포함하여 형성될 수가 있다.

여기서, 상기 제 2 노즐부의 상부의 상기 제 1 노즐부와 상기 제 3 노즐부 사이에 형성된 공간에서 상기 제 1노즐부 또는 제 2 노즐부를 진동시켜 상기 환형으로 분사되는 액체를 진동시키는 진동 발생부를 더 포함할 수가 있다.

여기서, 상기 진동 발생부는 압전 소자로 형성될 수가 있다.

여기서, 액체가 공급되는 채널의 일부분에 전극을 배치하여 전압을 인가하는 전압공급부와 연결할 수 있다.

여기서, 제 1노즐부 또는 제 2노즐부가 금속으로 준비되어 전압을 인가하는 전극으로 활용될 수 있다.

상기 목적은, 본 발명에 따라, 기판을 지지하는 기판 지지부; 상기 기판을 향하여 미세 액적을 분사하는 전술한 스프레이 노즐; 상기 스프레이 노즐에 상기 액체 노즐로부터 분사되는 액체를 공급하는 액체 공급부; 및 상기 스프레이 노즐에 상기 기체 노즐로부터 분사되는 기체를 공급하는 기체 공급부를 포함하는 스프레이 노즐을 이용한 코팅 시스템에 의해 달성될 수가 있다.

상기한 바와 같은 본 발명의 스프레이 노즐 및 이를 이용한 코팅 시스템에 따르면 액면이 불안정하도록 액체 노즐을 통해 내부에 중공이 형성된 환형의 형태로 액체를 분사시키도록 함으로써 분사되는 액체를 아주 미세한 크기로 균일하게 미립화할 수 있다는 장점이 있다.

또한, 액체 노즐을 통해 환형의 형태로 분사되는 액체를 진동시키거나 상기 액체 노즐에 전기장을 형성하도록 하여 분사되는 액체를 더욱 작은 크기로 미립화할 수 있다는 장점도 있다.

또한, 상기 액체 노즐에 전기장을 형성하도록 하여 분사되는 액체에 전하를 유도하여 3차원 물체의 표면을 균일하게 컨포멀(conformal) 코팅할 수 있다는 장점도 있다.

또한, 상기 액체 노즐에 전기장을 형성하도록 하여 분사되는 액체에 전하를 유도하고 기판 근처에 마스크를 위치하도록 하여 마스크에 형성된 홀(hole)을 통해서만 액적들이 집중되도록 하여 패터닝을 할 수 있다는 장점도 있다.

또한, 환형의 형태로 액체를 분무하기 때문에 한번에 많은 유량의 액체를 공급하고 분무하더라도 균일한 미립화가 가능하여 분무량을 향상시켜 대량생산 공정에 사용할 수 있다는 장점도 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스프레이 노즐의 사시도이다.
도 2는 도 1의 A-A에 따른 단면도이다.
도 3은 도 1의 B-B에 따른 단면도이다.
도 4는 도 1의 전면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 스프레이 노즐로부터 액체와 기체가 분사되는 모습을 확대하여 도시한 도면이다.
도 6의 (a), (b), (c)는 스프레이 노즐의 작동 조건에 따른 액면의 모습을 확대하여 보여주는 사진이다.
도 7은 종래의 에어스프레이를 이용하는 경우와 본 발명에 따른 스프레이 노즐을 이용한 경우의 코팅면을 확대하여 보여주는 사진이다.
도 8은 본 발명에 따른 스프레이 노즐에서 압전 소자를 구동하지 않은 경우와 압전 소자를 구동한 경우의 코팅면을 확대하여 보여주는 사진이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 노즐 스프레이를 이용한 코팅 시스템을 개략적으로 도시하는 사시도이다.

실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

이하, 본 발명의 실시예들에 의하여 스프레이 노즐 및 이를 이용한 코팅 시스템을 설명하기 위한 도면들을 참고하여 본 발명에 대해 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스프레이 노즐의 사시도이고, 도 2는 도 1의 A-A에 따른 단면도이고, 도 3은 도 1의 B-B에 따른 단면도이고, 도 4는 도 1의 전면도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 스프레이 노즐로부터 액체와 기체가 분사되는 모습을 확대하여 도시한 도면이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 스프레이 노즐(100)은 액체 노즐(200) 및 기체 노즐(300)을 포함하여 구성될 수가 있다. 본 발명에 따른 스프레이 노즐(100)은 분사되는 액체(L)를 향하여 기체(G)를 충돌시켜 액체(L)를 미세 입자로 미립화한다.

액체 노즐(200)은 코팅되는 액체(L)를 기판(S)을 향하여 분사하는 노즐이다. 이때, 본 발명에서는 액체 노즐(200)로부터 내부에 중공이 형성된 환형의 형태로 액체(L)를 분사시키는 것을 특징으로 한다. 일반적인 원기둥의 형태로 분사되는 경우와 비교하여 환형의 형태로 분사되면 액면이 더욱 불안정한 상태일 수가 있다. 따라서, 분사되는 액체(L)에 대해서 기체(G)와의 충돌로 미세 액적을 형성할 때, 본 발명에서는 더욱 더 작은 크기의 미세 액적을 형성할 수가 있고 미세 액적의 크기를 균일화할 수가 있다.

기체 노즐(300)은 기체(G)를 분사하는 노즐로서 기체 노즐(300)로부터 분사되는 기체(G)는 액체 노즐(200)로부터 분사되는 액체(L)의 분사 경로 상에서 액체(L)와 충돌시켜 액체(L)를 미립화한다.

도 2 내지 도 5을 참조로 액체 노즐(200)과 기체 노즐(300)에 대하여 더욱 상세히 설명하기로 한다.

액체 노즐(200)은 도시되어 있는 것과 같이 외부의 액체 공급부(160)로부터 액체(L)를 공급 받아 이동시키는 액체 공급 채널(111)이 형성된 채널 형성부(112) 및 단면적이 길이를 따라 점점 좁아지도록 형성된 중공 형성부(114)가 각각 액체(L)가 이동하는 길이 방향을 따라 형성되는 제 1 노즐부(110)와 제 1 노즐부(110)의 액체 공급 채널(111)의 단부와 중공 형성부(114)를 둘러싸도록 형성되며 중공 형성부(114)와 사이에 이격 공간(P1)을 형성하는 제 2 노즐부(120)를 포함하여 형성될 수가 있다.

이때, 제 1 노즐부(110)의 채널 형성부(112)와 중공 형성부(114) 사이에는 액체 공급 채널(111)의 일단으로부터 액체(L)가 유출되는 유출구(116)가 형성될 수가 있다. 유출구(116)로부터 유출되는 액체(L)는 중공 형성부(114)와 제 2 노즐부(120) 사이에 형성되는 환형의 이격 공간(P1)으로 흘러 들어가게 된다.

또한, 도 4에 도시되어 있는 것과 같이 중공 형성부(114)의 끝단과 제 2 노즐부(120)의 끝단도 소정 간격 이격되어 이격 공간(P1)에 있는 액체(L)를 외부로 분사시키는 환형의 액체 분사구(202)를 형성하도록 한다. 따라서, 환형의 액체 분사구(202)를 통해 분사되는 액체(L)는 내부에 중공이 형성된 환형의 형태로 분사될 수가 있다.

기체 노즐(300)은 전술한 바와 같이 액체 노즐(200)을 형성하는 제 2 노즐부(120) 및 제 2 노즐부(120)를 둘러싸도록 형성되는 제 3 노즐부(130)를 포함하여 형성될 수가 있다. 제 2 노즐부(120)를 둘러싸도록 제 3 노즐부(130)가 고정될 때, 제 2 노즐부(120)와 제 3 노즐부(130) 사이에도 이격 공간(P2)이 형성될 수가 있다. 이때, 제 3 노즐부(130)에 형성된 기체 공급 채널(132)을 통해서 외부의 기체 공급부(170)로부터 유입되는 기체(G)가 상기 이격 공간(P2)으로 흘러 들어가게 된다.

액체 분사구(202)와 마찬가지로, 도 4에 도시되어 있는 것과 같이 제 2 노즐부(120)의 끝단과 제 3 노즐부(130)의 끝단은 소정 간격 이격되어 이격 공간(P2)의 기체(G)를 외부로 분사시키도록 하는 환형의 기체 분사구(302)를 형성하도록 한다. 따라서, 환형의 기체 분사구(302)로부터 기체(G)를 환형의 상태로 분사시킬 수가 있다. 이때, 도시되어 있는 것과 같이 제 2 노즐부(120)와 제 3 노즐부(130)의 끝단은 안쪽 중심을 향하도록 하여 안쪽의 동심원으로 형성된 환형의 액체 분사구(202)로부터 분사되는 액체(L)를 향하여 기체(G)를 분사시키도록 하는 것이 바람직하다. 물론, 제 3노즐부(130)의 끝단의 방향은 분사되는 기체의 방향을 결정하므로 경우에 따라 길이 방향으로 형성될 수도 있다.

또한 제 3노즐부(130)에 의해 외부에 분사되는 스프레이의 형상 또는 방향을 제어하기 위한 추가의 기체 관로를 형성할 수도 있다. 스프레이 형상 또는 방향을 제어하는 기술은 공지의 기술이기 때문에 이에 관한 자세한 설명은 생략하도록 한다.

전술한 실시예에서는 제 2 노즐부(120) 및 제 2 노즐부(120)를 둘러싸도록 결합되는 제 3 노즐부(130)가 기체 노즐(300)을 형성하는 것을 설명하였으나, 기체 노즐(300)이 액체 노즐(200)과 일체로 결합되어 형성되지 않고, 별개의 노즐로 형성되어 환형의 형태로 분사되는 액체(L)를 향하여 기체(G)를 분사시키도록 형성될 수도 있다.

도 5는 전술한 스프레이 노즐(100)로부터 액체(L)와 기체(G)가 분사되는 모습을 도시하는데, 액체 노즐(200)로부터 내부에 중공이 형성된 환형의 형태로 액체(L)가 분사된다. 전술한 바와 같이 환형의 형태로 분사되면 액면이 불안정하므로, 액체(L)의 바깥쪽에서 액체(L)를 향하여 분사되는 기체(G)와의 충돌로 액체(L)를 아주 미세한 크기로 균일하게 미립화시킬 수가 있다.

이때, 본 발명에서는 정전분무(electrospray)의 효과를 이용하여 더욱 더 미세한 크기로 액체(L)를 미립화하기 위해 액체 노즐(200)에 전압공급부(140)를 연결하여 전기장을 발생시킬 수가 있다. 보다 자세히는 액체 노즐(200)의 일 부분에 형성된 전극(141)에 전압공급부(140)로부터 전압을 인가하여 전기장를 발생시키도록 할 수가 있다. 이때, 제 1 노즐부(110) 또는 제 2 노즐부(120)를 금속재질로 형성하여 전압이 인가되는 전극으로 활용할 수도 있다.

정전분무에서는 노즐의 끝단에서 Taylor-cone의 모양을 형성할 수 있어야 미세한 액적으로의 분무가 가능하나, 액체의 전기전도도 및 유전상수(dielectric constant)에 따라 Taylor-cone의 형성 가능성이 매우 제한적이다. 그러나 이미 기체압 등에 의하여 미립화가 진행되는 액체에 전압을 인가하면 정전분무에서와 같은 추가미립화의 효과를 얻을 수 있다. 전압공급부(140)는 액체 노즐(200)에 형성된 전극(141)과 전기적으로 연결되어 액체 노즐(200)과 기판(S) 사이에 전기장을 발생시켜, 전술한 바와 같이 기체(G)와의 충돌이 발생할 때 액체(L)를 더욱 더 작은 크기의 입자로 미립화시킬 수가 있다. 또한, 단순히 전기장만을 이용하여 미립화하는 경우보다 미립화시킬 수 있는 액체(L)의 유량이 현저히 증가하며, 이는 공정 속도를 증가시킬 수 있도록 한다.

전압공급부(140)로부터 액체 노즐(200)에 형성된 전극(141)에 전압이 인가되면 액체(L)의 액면에 전하가 형성되게 되고 접지된 기판(S)과 액체 노즐(200) 사이에 전압차가 발생하여 형성되는 전기장에 의해 액체(L)의 액면은 더욱 불안정해져서 기체(G)와의 충돌에 의해 더욱 더 작은 크기의 입자로 미립화될 수가 있다. 본 실시예에서는 외부의 액체 공급부(170)로부터 액체(L)가 유입되는 액체 공급 채널(111)의 입구 쪽의 내측면에 전압공급부(140)가 연결되어 액체 노즐(200)과 기판(S) 사이에 전기장을 발생시키도록 한다.

이와 같이 기체(G)와의 충돌 및 전기장을 이용하여 액체(L)를 미립화시키면 대량의 액체(L)를 분사시킬 수 있음과 동시에 미세하고 균일한 크기의 액적을 생성할 수가 있다. 나아가, 전기장을 이용하여 미립화된 액체(L)들이 기판(S) 측으로 분사되도록 함으로써 액적의 되튀김 문제를 해결할 수 있고 재료 소모량을 절감시킬 수가 있다.

이때, 전기장을 발생시키기 위해 액체 노즐(200)에 인가되는 전압은 1kV 내지 20kV일 수가 있는데, 전압에 따라서 기판(S)과 스프레이 노즐(100) 사이의 거리는 1cm 내지 30cm의 범위로 바뀔 수가 있다.

나아가, 본 발명의 일 실시예에 따른 스프레이 노즐(100)은 액체 노즐(200)을 진동시켜 환형으로 분사되는 액체(L)를 진동시키는 진동 발생부(150)를 더 포함할 수가 있다.

액체 노즐(200)의 진동에 의해 환형으로 분사되는 액체(L)를 진동시킴으로써 환형으로 분사되는 액체(L)의 액면이 더욱 불안정해질 수가 있다. 따라서, 전술한 기체(G)의 충돌 및 전압공급부(140)에 의한 전기장 형성과 더불어 진동 발생부(150)에 의해 더욱 더 작은 크기로 균일하게 액체(L)를 미립화할 수가 있다.

진동 발생부(150)는 도 2 및 도 3에 도시되어 있는 것과 같이 제 2 노즐부(120)의 상부에 제 1 노즐부(110)와 제 3 노즐부(130) 사이에 형성된 공간에 압전 소자(151)로 형성되어, 압전 소자(151)에 전기 신호가 인가될 때 압전 소자(151)의 진동으로 제 2 노즐부(120)를 상하로 진동시키도록 함으로써 액체 노즐(200)로부터 환형으로 분사되는 액체(L)를 진동시킬 수가 있다.

도면에서는 채널 형성부(112)를 감싸도록 삽입되는 두 개의 환형의 압전 소자(151) 및 압전 소자(151)의 각각의 압전 소자(151) 위 아래의 면에 형성된 전극(152, 154) 및 전극(152, 154)에 전압을 가하는 전압공급부(153, 155)를 포함하도록 진동 발생부(150)가 형성되고, 압전 소자(151)와 채널 형성부(112) 사이에는 절연체(156)가 형성될 수가 있다.

압전 소자(151)는 위 아래 전극(152, 154)에 공급되는 전압의 차이에 의하여 구동되기 때문에, 하나의 전극(152)에 전압공급부(155)로부터 특정한 전압을 인가하면, 나머지 전극(154)에는 전압공급부(153)로부터 압전 소자(151)가 구동될 수 있는 전위차 만큼의 전압을 인가한다. 전압차에 의해 압전 소자(151)에 진동이 발생하고, 발생된 진동은 제 1노즐부(110) 또는 제 2 노즐부(120)에 전달되어 액체 노즐(200)로부터 분사되는 액체(L)의 액면을 진동시켜 액면을 더욱 불안정하도록 만들 수가 있다. 일례로 전극(152)은 접지하고, 나머지 전극(154)에는 300 Vp-p 을 인가하여 도 7의 결과를 얻었다. (도면에서 액체 노즐(200)에 전기장을 발생시키기 위한 전압공급부(140)와 압전 소자(151)에 진동을 발생시키기 위한 전압공급부(153, 155)를 각각 전압공급부A(140)와 전압공급부B(153), 전압공급부C(155)로 구분하여 표시하였다.)

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 스프레이 노즐(100)을 이용하여 코팅을 수행하였을 때의 비교 실험의 결과를 설명하기로 한다.

도 6의 (a), (b), (c)는 스프레이 노즐의 작동 조건에 따른 액면의 모습을 확대하여 보여주는 사진이고, 도 7은 종래의 에어스프레이를 이용하는 경우와 본 발명에 따른 스프레이 노즐을 이용한 경우의 코팅면을 확대하여 보여주는 사진이고, 도 8은 본 발명에 따른 스프레이 노즐에서 압전 소자를 구동하지 않은 경우와 압전 소자를 구동한 경우의 코팅면을 확대하여 보여주는 사진이고, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 노즐 스프레이를 이용한 코팅 시스템의 개략적으로 도시하는 사시도이다.

도 6의 (a)는 액면에 아무런 변화가 없는 상태를 도시하는 사진이고, 도 6의 (b)는 본 발명에 따라 압전 소자(151)를 이용하여 액체 노즐(200)로부터 분사되는 액체(L)를 진동시켰을 때의 액면을 도시하는 사진이다. 사진에 나타나 있는 것과 같이 액체 노즐(200)에 가해지는 진동에 의해 액면에 진동이 발생하는 것을 알 수가 있으며, 이러한 액면에 가해지는 진동은 액면을 불안정하게 하여 기체(G)와의 충돌에 의한 액체(L)의 미립화를 더욱 활성화시킬 수가 있다. 또한, 도 6의 (c)는 본 발명에 따라 압전 소자(151)에 의해 액체 노즐(200)을 진동시킴과 동시에 액체 노즐(200)에 1kV의 전압을 인가시켜 전기장을 발생시킨 경우의 액면을 도시하는 사진이다. 이와 같이, 액체 노즐(200)의 진동 및 전기장이 동시에 작용하였을 때, 액체(L)의 액면에 도 6의 (b)보다 훨씬 더 큰 진동이 발생함을 알 수 있고, 따라서 불안정한 액면에 대하여 기체(G)와의 충돌로 더욱 작은 액적으로 미립화가 가능하다.

모니터, 텔레비전, 스마트폰 등의 디스플레이 장치에서 눈부심을 방지하기 위해 anti-glare 코팅이 요구되고 있다. 종래에는 글래스를 에칭하는 방법으로 제작되었으나, 최근에는 폴리머가 용해되어 있는 용액을 분무하여 코팅하는 방식으로 제작하고 있다.

도 7의 (a)는 종래에 에어 스프레이를 이용하여 anti-glare 용액을 코팅한 샘플로서 gloss 100 기준으로 제작된 예를 확대한 사진이고, 도 7의 (b)는 본 발명에 따른 스프레이 노즐(100)을 이용하여 코팅한 샘플로서 gloss 100 기준으로 제작된 예를 확대한 사진이다. 종래의 방법을 이용한 도 7의 (a)의 경우에는 액적의 크기가 크고 불균일하며 패턴들의 사이에 빈 공간이 존재하여 얼룩 등의 형태로 나타남을 알 수 있고, 본 발명에 따른 도 7의 (b)의 경우에는 액적의 크기가 훨씬 더 미립화되어 있고 패턴 사이의 빈 공간도 관찰되지 않음을 알 수가 있다. 따라서, 본 발명에 따른 스프레이 노즐(100)을 사용할 경우, 훨씬 더 미립화된 액적으로 균일하게 기판(S)을 코팅시킬 수가 있음을 알 수가 있다.

도 8의 (a)는 본 발명에 따른 스프레이 노즐(100)을 사용하되, 압전 소자(151)에 의한 액체 노즐(200)을 진동시키지 않고 기체(G)와의 충돌을 이용해서 코팅한 샘플로서 gloss 137 기준으로 제작된 예를 확대한 사진이고, 도 8의 (b)는 본 발명에 따른 스프레이 노즐(100)을 사용하되, 압전 소자(151)에 의해 액체 노즐(200)을 진동시킴과 동시에 기체(G)와의 충돌을 이용해서 코팅한 샘플로서 gloss 137 기준으로 제작된 예를 확대한 사진이다. 환형으로 액체(L)를 분사되도록 하는 본 발명의 스프레이 노즐(100)을 이용하면 액체(L)의 미립화가 용이하게 수행됨을 알 수가 있고, 압전 소자(151)에 의해 분사되는 액체(L)를 진동시켰을 때 액적이 더욱 작아지고 균일도가 향상됨을 알 수가 있다.

이하, 도 9를 참조로 본 발명의 일 실시예에 따른 스프레이 노즐을 이용한 코팅 시스템을 설명하기로 한다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 노즐 스프레이를 이용한 코팅 시스템을 개략적으로 도시하는 사시도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 스프레이 노즐을 이용한 코팅 시스템은 기판 지지부(400), 스프레이 노즐(100), 액체 공급부(160) 및 기체 공급부(170)를 포함할 수가 있다.

기판 지지부(400)는 스프레이 노즐(100)로부터 분사되는 액적으로 코팅되는 기판(S)을 안착시킨다. 본 실시예에서는 기판 지지부(400)의 상측에 기판(S)을 안착시키고, 하측의 롤러로 구성되는 이송부(410)에 의해 기판(S)을 이송시키도록 형성된다. 이송부(410)에 의해 코팅이 완료된 기판(S)을 다음 공정을 위한 장치로 이송시킬 수가 있다.

스프레이 노즐(100)은 도 1 및 도 5를 참조로 전술한 본 발명에 따른 스프레이 노즐(100)과 동일하므로 이에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.

액체 공급부(160)는 스프레이 노즐(100)의 액체 노즐(200)에 코팅시킬 액체(L)를 공급하고, 기체 공급부(170)는 스프레이 노즐(100)의 기체 노즐(300)에 기체(G)를 공급한다.

또한, 전압공급부A(140)는 액체 노즐(200)과 기판(S) 사이에 전기장을 형성시키도록 하는 전압을 액체 노즐(200)에 인가시킨다. 나아가, 전압공급부B(153)와 전압공급부C(155)는 압전 소자(151)를 동작시키도록 압전 소자(151)에 전압을 인가시키는 것으로 작동할 수도 있다.

도시되어 있지 않지만, 기판(S)의 상부에서 스프레이 노즐(100)을 상하 및 전후좌우로 이동시키는 이동부가 형성되어 최적의 위치에서 코팅이 이루어지도록 할 수 있다. 이때, 기판(S)이 이송되는 속도를 계산하여 스프레이 노즐(100)의 기판(S) 이송방향으로의 전후로 왕복운동을 제어하여 노즐이 기판(S)의 이송방향에 대한 상대속도가 0이 되도록 할 수 있다. 또한, 기판(S)의 이송방향의 수직방향으로 노즐이 운동을 함으로써 균일하게 코팅을 수행할 수 있다. 나아가, 본 발명에 따른 스프레이 노즐(100)을 복수개를 연결하여 코팅의 양을 조절할 수 있다.

본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.

100: 스프레이 노즐 110: 제 1 노즐부
111: 액체 공급 채널 112: 채널 형성부
114: 중공 형성부 116: 유출구
120: 제 2 노즐부 130: 제 3 노즐부
132: 기체 공급 채널 140: 전압공급부
141: 전극 150: 진동 발생부
151: 압전소자 152: 전극
153: 전압공급부 154: 전극
155: 전압공급부 155: 절연체
160: 액체 공급부 170: 기체 공급부
200: 액체 노즐 202: 액체 분사구
300: 기체 노즐 302: 기체 분사구
400: 기판 지지부 410: 이송부
L: 액체 G: 가스
P1: 이격 공간 P2: 이격 공간
S: 기판

Claims (9)

1. 기판을 향하여 내부에 중공이 형성된 환형의 형태로 액체를 분사하는 액체 노즐; 및
   상기 환형으로 분사된 액체를 향하여 기체를 분사시켜 상기 액체를 미립화하는 기체 노즐을 포함하고,
   상기 액체 노즐은
   외부로부터 상기 액체를 공급 받아 이동시키는 채널이 형성된 채널 형성부 및 상기 액체가 분사될 때 중공을 형성하도록 하는 중공 형성부가 각각 길이 방향으로 형성되고, 상기 채널 형성부와 상기 중공 형성부 사이에 상기 채널의 일단으로부터 상기 액체가 유출되는 유출구가 형성되는 제 1 노즐부; 및
   상기 중공 형성부와 사이에 이격 공간을 형성하도록 상기 중공 형성부를 둘러싸도록 고정되어 상기 유출구로부터 유출되는 액체는 상기 이격 공간으로 이동하도록 하고, 상기 중공 형성부의 끝단과 이격되어 사이에 환형의 액체 분사구를 형성하는 제 2 노즐부를 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하는 스프레이 노즐.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 액체 노즐에 전압을 인가하여 상기 액체 노즐과 상기 기판 사이에 전기장을 발생시키는 전압공급부를 더 포함하는 스프레이 노즐.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 액체 노즐을 진동시켜 상기 환형으로 분사되는 액체를 진동시키는 진동 발생부를 더 포함하는 스프레이 노즐.
4. 삭제
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 기체 노즐은
   상기 액체 노즐과 사이에 이격 공간을 형성하도록 상기 액체 노즐을 둘러싸도록 고정되어 외부로부터 공급 받은 상기 기체가 상기 이격 공간으로 이동하도록 하고, 상기 제 2 노즐부의 끝단과 이격되어 사이에 환형의 기체 분사구를 형성하는 제 3 노즐부를 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하는 스프레이 노즐.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 제 2 노즐부의 상부의 상기 제 1 노즐부와 상기 제 3 노즐부 사이에 형성된 공간에서 상기 제 2 노즐부를 진동시켜 상기 환형으로 분사되는 액체를 진동시키는 진동 발생부를 더 포함하는 스프레이 노즐.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 진동 발생부는 압전 소자로 형성되는 스프레이 노즐.
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 1 노즐부 또는 상기 제 2 노즐부는 금속으로 형성되고,
   상기 금속으로 형성되는 제 1 노즐부 또는 상기 제 2 노즐부에 전압을 인가하여 상기 액체 노즐과 상기 기판 사이에 전기장을 발생시키는 전압공급부를 더 포함하는 스프레이 노즐.
9. 기판을 지지하는 기판 지지부;
   상기 기판을 향하여 미세 액적을 분사하는 상기 제 1 항 내지 제 3 항 및 제 5항 내지 상기 제 8 항 중 어느 한 항의 스프레이 노즐;
   상기 스프레이 노즐에 상기 액체 노즐로부터 분사되는 액체를 공급하는 액체 공급부; 및
   상기 스프레이 노즐에 상기 기체 노즐로부터 분사되는 기체를 공급하는 기체 공급부를 포함하는 스프레이 노즐을 이용한 코팅 시스템.
   

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