KR19980072266A - 용액 재생방법 및 그 장치 - Google Patents

Abstract

유리기판에 박막을 형성할 때 사용되는 용액을 재생하여 이를 반복 사용하도록 하는 방법과 장치로서, 스프레이 코팅장치에서 박막 형성에 사용된 용액을 회수하여 이에 대한 질량을 측정한 후, 연산된 질량비에 따라 회수 과정시, 부족해진 조성물을 보충하여 변화된 화학적 조성을 보상시킨다. 이 재생된 용액은 스프레이 코팅장치로 재투입되어 박막 형성에 사용된다. 이와 같이 용액을 연속적으로 재생하고 순환시켜 박막 형성을 이루게 되며, 박막 형성의 설비가 대형화되어도 용액의 화학적 조성 변화없이 박막 형성을 균일하게 이룰 수 있게 된다.

Description

용액 재생방법 및 그 장치

본 발명은 용액을 재생하여 순환시키는 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 스프레이법으로서 유리기판에 박막을 제조하는데 사용되는 반응용액의 조성변화시, 이를 보상하여 재생 및 순환시키는 방법과 장치에 관한 것이다.

일반적으로 유리기판에 광학적, 전기적 특성을 개선하려는 목적으로 기판상에 균일한 금속 산화물 박막, 특히 산화주석막을 도포하여 왔다.

특히, 음극선관에 쓰이는 패널(전면 유리)의 표면에 투명도전성 금속 산화물 박막을 도포하고 있는데, 이는 음극선관에 인가되는 고압으로 인해 발생되는 정전기의 발생을 방지하기 위함이다.

또한, 종래의 음극선관에 있어서는 상기 대전 방지막 뿐만 아니라, 음극선관의 광학적 특성을 위해 역시 패널면에 박막을 형성하게 되는 바, 이러한 용도들의 박막의 균질한 금속 산화물 박막 특히, 산화주석 박막으로 도포되어 형성된다.

종래에 상기 박막을 형성하기 위한 방법으로는, 금속염 용액을 예열된 유리기판상에 스프레이하여 이루는 스프레이법, 기체 상태의 반응물질을 기판상에 증착시켜 박막을 형성하는 화학 증착법(CVD; Chemical vapor Deposition), 진공분위기에서 타겟물질이 증착되어 진행되는 스퍼터링법 그리고 졸-겔법 등이 있는 실정인데, 이 중, 상기한 스프레이법은 용액상태의 금속염을 반응물질로 하여 이를 노즐로 분사시킴으로써 상기한 박막을 형성하게 된다.

한편, 상기한 스프레이법에서는 스프레이 분사되기 전의 피막 형성용 반응용액이 시간이 경과함에 따라 그 용매로서 사용된 물이나 에탄올 등이 휘발하여 용액의 농도가 증가되는 다시 말해, 그 화학적 조정이 변화되는 일이 많게 된다.

특히, 피막 형성용 반응용액을 스프레이 분사하여 발생된 액정중에서 입자 크기가 작은 액정은 유리기판상으로 재분사되어 박막 도포되고, 입자 크기가 커서 막질에 영향을 주는 액정은 회수하게 되는 간접 스프레이에서는 더욱 용매의 휘발이 심하여 화학 조성이 변화하고 다량의 화학물질을 소비하게 되어 비경제적인 공정이 된다.

따라서, 스프레이법을 사용하여 박막을 형성하기 위해서는, 상기한 이유에 근거하여 반응용액의 화학적 조성이 항시 균일하게 유지될 수 있도록 하는 것이 필수적인 사항으로 대두되고 있다.

이에, 종래에는 상기 반응용액 즉, 박막 형성용 용액의 화학적 조정을 균일하게 유지하기 위하여 항상 새로운 용액을 사용하거나 용액의 사용 효율을 높이기 위해 용액에 대해 수작업으로 용매를 첨가하여 스터링(stirring)을 실시하는 정도였다.

또한, 용액을 사용 횟수에 따라 분류하여 별도의 코팅조건을 설정하여 생산하는 방법을 써왔다.

그러나, 이러한 방법은 박막형성 설비가 소형이거나 실험용인 경우, 다시 말해 소량의 용액을 사용하는 경우에는 효과를 발휘할 수 있으나, 대형화된 설비로 박막형성을 대량 생산할 때에는 용액의 화학조성 변화를 지속적이면서 안정적으로 제어하는 것이 어렵기 때문에 균일한 박막형성을 얻을 수 없는 문제점이 있게 된다.

따라서, 본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 용액의 반복 사용에 따라 일어나는 용액 조성변화를 최소화하여 항시 용액 조성을 최적화함으로써, 박막형성을 대량 생산할 때에도 균질의 박막을 이룰 수 있도록 한 용액의 재생방법과 장치를 제공함에 있다.

이에, 본 발명은 상기 목적을 실현하기 위하여, 박막 형성에 사용된 금속염 용액을 회수하여 이를 재생시켜 재사용하도록 하는 용액 재생방법에 있어서, 박막 형성에 사용되고 남은 금속염 용액을 회수하여 이의 질량비를 산출하고, 이 산출비에 따라 상기 금속염 용액에 부족한 조성물을 보충하여 상기 금속염 용액의 조성을 보상한 다음, 이를 박막 형성에 사용하도록 하는 용액 재생방법을 제안한다.

또한, 본 발명은 상기 목적을 실현하기 위하여, 박막 형성에 사용되지 않은 금속염 용액이 회수되어 저장되는 용액 수집부와; 이 용액 수집부로부터 이송된 일정량의 금속염 용액의 질량을 측정하는 용액질량 측정부와; 이 용액질량 측정부로부터 계산된 용액 질량비에 따라 상기 금속염 용액의 조성을 제어토록 하는 연산부와; 이 연산부의 제어에 의해 상기 용액질량 측정부로 상기 금속염 용액의 조성물을 제공하는 용액 투입부와; 상기 용액질량 측정부로부터 농도 보상된 금속염 용액을 용액 공급부로 순환시키는 용액 순환부를 포함하는 용액 재생장치를 제안한다.

도 1은 본 발명에 따른 용액 재생장치를 도시한 구성도이다.

이하, 본 발명을 명확히 하기 위한 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명에 따른 용액 재생장치를 도시한 구성도로서, 도시된 바와 같이 본 발명은 용액 공급부(1)로부터 금속염 용액을 공급받고 이에 별도의 기체 공급관(3)을 통해 공급되는 에어와 함께 분사통(9) 내에서 분무되어 분사노즐(5)을 통해 상기 금속염 용액을 도포시켜 유리기판(7)에 박막을 형성하는 스프레이 박막 형성 코팅장치에 적용되고 있다.

즉, 본 발명은 상기 코팅장치가 박막을 형성할 때, 박막 형성에 사용되지 않은 금속염 용액을 회수하여 이에 부족한 조성을 재조정한 후, 이를 다시 박막 형성에 사용할 수 있도록 구성된다.

이러한 구성에 따라 본 발명은 우선, 분사통(9) 내에서 분무되나 분사노즐(5)를 통해 유리기판(7)에 도포되지 않고 분사통(9) 내에 응결되는 금속염 용액을 회수하여 저장하도록 하는 용액 수집부를 보유하게 된다.

본 실시예에서 이 용액 수집부는 상기 코팅장치의 분사통(9)에 연결관(11)으로 연결 설치되는 임시 저장탱크(13) 및 투입관(45)으로 구비된다. 즉, 박막 형성 공정시 분사과정을 통해 생성된 굵은 입자의 액적들이 연결관(11), 임시 저장탱크(13) 및 투입관(45)을 거쳐 유입되어 저장소(15)에 저장되어지게 된다.

또한, 본 발명에는 상기 용액 수집부로부터 일정량의 회수 금속염 용액을 공급받아 이의 질량을 검지하게 하는 용액질량 측정부가 포함되는 바, 이 용액질량 측정부는 본 실시예를 통해 상기 회수탱크(13)로부터 금속염 용액을 공급받는 저장소(15)와, 이 저장소(15)를 상면에 위치시켜 이에 연결 설치되는 전자저울(19)을 포함하여 구성된다.

이러한 상기 용액질량 측정부는, 그 저장소(15)로 일정량의 용액을 공급받게 되면, 상기 전자저울(19)로서 공급된 용액의 질량을 측정한다.

한편, 상기 전자저울(19)에서 측정된 용액의 질량값은, 본 발명의 용액 재생 장치가 더욱 보유하는 연산부로 전달되어 이에서 용액의 조성물 질량비로 계산되어지게 된다.

본 실시예에서는 이러한 연산부를 바람직하게 피엘씨(21)(PLC; Programmable Logic Controller, 이하 PLC라 칭한다)로 구비하고 있으나, 이는 반드시 이것으로 한정되는 것은 아니다.

이에 상기 PLC(21)는 상기 전자저울(19)에 보내는 상기 용액의 질량값에 대한 전기적 신호를 받아 이를 조성물의 연산비로 계산한 다음, 이 값에 근거하여 부족한 조성물을 보충시키게 된다.

이를 위해 상기 PLC(21)는 상기 전자저울(19)가 전기적으로 연결될 뿐만 아니라 용액 투입부와도 전기적으로 연결된 상태를 유지하게 된다.

상기 용액 투입부는, 상기 PLC(21)의 제어에 따라 상기 용액질량 측정부로 보충할 조성물을 투입하는 부위로서, 이는 본 실시예를 통해 물, 용기용매(에탄올), 새용액을 각기 저장하고 있는 다수의 탱크(23, 25, 27)와, 이 탱크(23, 25, 27)들에 각기 설치된 투입관(29, 31, 33)과, 이 각 투입관(29, 31, 33)에 장착되면서 상기 PLC(21)에 전기적으로 연결되는 각 솔레노이드 밸브(35, 37, 39)가 포함되어 구성된다.

이에 상기 각 탱크(23, 25, 27)에 저장된 각 조성물들은, 상기 PLC(21)가 연산된 계산값에 따라 필요한 보충 조성물을 설정하여 상기 솔레노이드 밸브(35, 37, 39)를 열게 되면, 상기 각 투입관(29, 31, 33)을 타고 상기 저장소(15)로 투입되게 된다.

이러한 식으로 상기 저장소(15)에 필요한 조성물이 보충되면, 상기 저장소(15)에 설치된 교반기(40)의 작용으로 이 저장소(15)에 있는 금속염 용액은 소정의 시간(약, 1분) 동안 교반된 후, 상기 용액 공급부(1)로 재투입되어지게 된다.

상기에서 재생된 상기 금속염 용액의 공급은, 본 발명에 더욱 포함된 용액 순환부가 담당하게 되는 바, 이 용액 순환부는 본 실시예를 통해 상기 저장소(15)와 상기 용액 공급부(1)에 각기 연결 설치되는 이송관(41)과, 이 이송관(41) 사이에 장착되어 상기 PLC(21)에 전기적으로 연결되는 솔레노이드 밸브(43) 및 용액 공급펌프(49)를 포함하여 구성된다.

즉, 상기 용액 순환부는 상기 PLC(21)의 제어에 따라 용액 공급펌프(49)가 자동되고 상기 솔레노이드 밸브(43)가 열리게 되면, 상기 저장소(15)에 수용된 용액을 상기 이송관(41)을 통해 상기 용액 공급부(1)로 이송시키게 된다.

한편, 도면에서 미설명 부호 45은 상기 회수탱크(13)에 연결 설치된 투입관을 또한 47은 이 투입관(45)에 장착되어 상기 PLC(21)에 전기적으로 연결된 솔레노이드 밸브를 가리키고 있다.

이에, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 용액 재생장치는 다음과 같은 방법으로서 용액을 재생시켜 이를 순환시키게 되는 바, 이를 개략적으로 설명하면 다음과 같다.

먼저, 상기 유리기판(7)에 대한 박막 형성 공정시, 상기 회수탱크(13)로 박막 형성에 사용되고 남은 용액이 수집되면, 이들 용액은 상기 저장소(15)에 일정량만큼 공급된다.

그러면, 이때 상기 전자저울(19)은 상기 용액의 질량을 측정하고, 아울러 상기 PLC(21)에서는 이를 질량비로 연산하여 상기 용액에 필요한 보충 조성물의 양을 결정한다.

이러한 상기 PLC(21)의 작용에 의해 상기 각 탱크(23, 25, 27)에서는 물, 유기용매, 새용액 등을 계산된 양만큼 순차적으로 상기 저장소(15)에 투입하게 되는 바, 이에 상기 저장소(15)에 수용된 용액은 상기 교반기(40)에 교반되는 과정에서 균일하게 섞여 그 조성(농도)에 보상된 후, 상기 이송관(41)을 따라 상기 용액 공급부(1)로 재투입된다.

이처럼 상기 용액 공급부(1)로 재투입된 용액은, 상기한 스프레이 박막 형성 코팅장치로 제공된 최초 용액과 같이 상기 유리기판(7)의 박막 형성에 사용되어지게 된다.

한편, 상기 저장소(15)에서 재생된 용액이 상기 용액 공급부(1)로 공급되는 동안, 상기 코팅장치로부터 회수되는 용액은 투입관의 솔레노이드 밸브(47)가 닫혀 일시적으로 상기 임시 저장탱크(13)에 저장되며, 또한 상기 용액의 공급이 끝나게 되면, 상기 전자저울(19)은 영점조절을 받게 되고, 이어서 상기 솔레노이드 밸브(47)가 다시 열려 상기한 용액의 재생 및 순환과정은 계속해서 재반복으로 진행되게 된다.

이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니고 특허 청구의 범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

이상의 설명을 통해 알아 본 바와 같이 본 발명에 의한 용액 재생방법과 그 장치는, 박막 형성에 사용되는 금속염 용액이 회수/재생/순환 과정을 거치면서 최초 상태와 같은 분위기를 유지하여 박막 형성에 사용될 수 있도록 하고 있다.

이러한 본 발명의 작용은, 대량 설비로서 박막 형성을 이루는 공정 라인에 적용되어 유용한 효과를 발휘할 수 있으며, 특히 용액의 화학적 조성을 항시 양호하게 유지하는 이점은 균일한 박막 형성에 많은 도움을 주게 된다.

Claims (3)

1. 박막 형성에 사용된 금속염 용액을 회수하여 이를 재생시켜 재사용하도록 하는 용액 재생방법에 있어서, 박막 형성에 사용되고 남은 금속염 용액을 회수하여 이의 질량비를 산출하고, 이 산출비에 따라 상기 금속염 용액에 부족한 조성물을 보충하여 상기 금속염 용액의 조성을 보상한 다음, 이를 박막 형성에 사용하도록 함을 특징으로 하는 용액 재생방법.
2. 박막 형성에 사용되지 않은 금속염 용액이 회수되어 저장되는 용액 수집부와; 이 용액 수집부로부터 이송된 일정량의 금속염 용액의 질량을 측정하는 용액질량 측정부와; 이 용액질량 측정부로부터 계산된 용액 질량비에 따라 상기 금속염 용액의 조성을 제어토록 하는 연산부와; 이 연산부의 제어에 의해 상기 용액질량 측정부로 상기 금속염 용액의 조성물을 제공하는 용액 투입부와; 상기 용액질량 측정부로부터 농도 보상된 금속염 용액을 용액 공급부로 순환시키는 용액 순환부를 포함하는 용액 재생장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 용액질량 측정부는, 상기 용액 수집부로부터 일정량의 금속염 용액이 공급되어 저장되는 저장소와; 이 저장소에 장착됨은 물론, 상기 연산부에 전기적으로 연결 설치되어 상기 금속염 용액의 질량을 측정하는 전자저울이 포함됨을 특징으로 하는 용액 재생장치.