KR20140137812A

KR20140137812A - 슬릿 노즐 및 이를 이용한 슬릿 코팅 장치

Info

Publication number: KR20140137812A
Application number: KR1020130058854A
Authority: KR
Inventors: 김철홍; 이준섭; 전필구; 황원형
Original assignee: 삼성에스디아이 주식회사
Priority date: 2013-05-24
Filing date: 2013-05-24
Publication date: 2014-12-03
Also published as: CN104174547B; MY176696A; CN104174547A; KR102106443B1

Abstract

슬릿 노즐 및 이를 이용한 슬릿 코팅 장치가 제공된다. 본 발명에 따른 슬릿 노즐은 제1 노즐 몸체부; 및 도포액이 토출되는 슬릿 형상의 개구부가 형성되도록 이격부재를 사이에 두고 상기 제1 노즐 몸체부와 소정 간격 이격되도록 설치되는 제2 노즐 몸체부를 포함하되, 상기 제2 노즐 몸체부는 상기 제1 몸체부의 일 영역과 함께 상기 개구부를 형성하는 랜드부를 포함하며, 상기 도포액이 토출되는 방향의 상기 랜드부의 중앙부의 길이는 상기 랜드부의 양 끝단의 길이보다 길게 형성될 수 있다. 본 발명에 따르면, 슬릿 노즐 폭 방향으로의 토출액의 유속 불균일이 해소됨으로써, 기재의 코팅 불량을 최소화할 수 있는 효과가 있다.

Description

슬릿 노즐 및 이를 이용한 슬릿 코팅 장치{SLIT NOZZLE AND SLIT COATING APPARATUS USING THEREOF}

본 발명의 실시예들은 슬릿 노즐 및 이를 이용한 슬릿 코팅 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 슬릿 노즐에서 토출되는 도포액이 균일하게 토출될 수 있도록 하는 슬릿 노즐 및 이를 이용한 슬릿 코팅 장치에 관한 것이다.

반도체 제조분야, 액정 표시장치 분야, 전지 분야 등 여러 산업에서 여러 형태 및 방식의 코팅장치가 존재한다. 그 중 생산속도를 높이는 동시에 품질면에서 우수한 코팅장치로서, 슬릿 형상의 노즐을 통하여 면 형태로 도포액을 균일하게 도포하는 슬릿 코팅 장치가 있다.

슬릿 노즐 상에서 도포액의 투입은 슬릿 노즐의 중앙에서 이루어지게 된다. 이때 슬릿 노즐의 폭 길이에 따라 폭 방향에서의 도포액은 각 좌표에서마다 제각기 다른 운동을 하게 된다. 따라서, 슬릿 노즐 내에서의 도포액의 진행 방향이 무한히 길지 않다면 도포액의 토출압력은 폭 방향에 따라 불균일 하며, 이에 따라 토출액의 유속이 폭 방향을 따라 불균일 해지게 된다. 이러한 불균일은 기재 코팅의 공정 불량을 야기한다.

또한, 상기와 같은 불균일은 슬릿 노즐의 폭의 길이가 길어지는 경우 더욱 심해지는 문제가 있다. 그러나, 코팅되는 기재의 생산량을 늘리기 위해서는 슬릿의 폭 방향의 길이가 증가되어야 하며, 따라서, 슬릿의 폭 방향의 길이 증가에 따라 발생하는 상기 토출액의 폭 방향의 유속 불균일 증가를 해소하는 것이 요구된다.

상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해, 본 발명에서는 슬릿 노즐 폭 방향으로의 토출액의 유속 불균일을 해소할 수 있도록 하는 슬릿 노즐 및 이를 이용한 슬릿 코팅 장치를 제안하고자 한다.

본 발명의 다른 목적들은 하기의 실시예를 통해 당업자에 의해 도출될 수 있을 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 제1 노즐 몸체부; 및 도포액이 토출되는 슬릿 형상의 개구부가 형성되도록 이격부재를 사이에 두고 상기 제1 노즐 몸체부와 소정 간격 이격되도록 설치되는 제2 노즐 몸체부를 포함하되, 상기 제2 노즐 몸체부는 상기 제1 몸체부의 일 영역과 함께 상기 개구부를 형성하는 랜드부를 포함하며, 상기 도포액이 토출되는 방향의 상기 랜드부의 중앙부의 길이는 상기 랜드부의 양 끝단의 길이보다 길게 형성되는 슬릿 노즐이 제공된다.

상기 중앙부의 길이와 상기 양끝단의 길이의 차는 상기 도포액의 상기 랜드부 진입 전 폭 방향의 압력 차, 상기 도포액의 토출 평균 유속, 상기 개구부의 높이 및 상기 도포액의 절대점도 중 적어도 하나를 이용하여 결정되는 값일 수 있다.

상기 토출 평균 유속은 상기 도포액의 도포두께, 상기 개구부의 높이 및 상기 도포액이 코팅되는 기재의 이동속도 중 적어도 하나를 이용하여 결정될 수 있다.

상기 랜드부의 폭 방향의 압력 차는 상기 도포액의 상기 랜드부의 중앙부 진입 전의 압력과, 상기 랜드부의 양끝단 진입전의 압력간의 차이를 의미할 수 있다.

상기 랜드부의 폭 방향의 압력 차는 상기 랜드부의 기준 폭, 상기 기준 폭에 따른 폭 방향의 압력 차 및 상기 랜드부의 폭의 길이를 이용하여 결정될 수 있다.

상기 제2 노즐 몸체부는 상기 도포액이 유입되는 유입구를 더 포함할 수 있다.

상기 제2 노즐 몸체부는 상기 도포액을 일시적으로 저장하며, 상기 랜드부와 상기 유입구 사이에 형성되는 캐비티를 포함할 수 있다.

상기 도포액이 상기 캐비티로부터 유입되는 상기 랜드부의 중앙부는 상기 캐비티 방향으로 돌출되어 형성될 수 있다.상기 랜드부의 상기 캐비티로부터 상기 도포액이 유입되는 부분의 형상은 상기 제1 노즐 몸체부에서 바라보았을 때 삼각형, 사각형 또는 반타원 형상일 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 기재를 이송시키는 롤러; 상기 롤러의 일측에 미리 설정된 간격만큼 이격되어 설치되는 슬릿 노즐; 및 상기 슬릿 노즐을 일정 높이에 위치하도록 지지하는 노즐 지지부를 포함하되, 상기 슬릿 노즐부는 제1 노즐 몸체부; 및 도포액이 토출되는 슬릿 형상의 개구부가 형성되도록 이격부재를 사이에 두고 상기 제1 노즐 몸체부와 소정 간격 이격되도록 설치되는 제2 노즐 몸체부를 포함하되, 상기 제2 노즐 몸체부는 상기 제1 몸체부의 일 영역과 함께 상기 개구부를 형성하는 랜드부를 포함하며, 상기 도포액이 토출되는 방향의 상기 랜드부의 중앙부의 길이는 상기 랜드부의 양끝단의 길이보다 길게 형성되는 슬릿 코팅 장치가 제공된다.

본 발명에 따르면, 슬릿 노즐 폭 방향으로의 토출액의 유속 불균일이 해소됨으로써, 기재의 코팅 불량을 최소화할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 슬릿 코팅 장치를 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 슬릿 노즐의 사시도를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 슬릿 노즐의 중앙 부분을 절개한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 노즐 몸체부의 평면도를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 노즐 몸체부의 평면도를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 노즐 몸체부의 평면도를 도시한 도면이다.

기타 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, 이하의 설명에서 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 전기적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 도면에서 본 발명과 관계없는 부분은 본 발명의 설명을 명확하게 하기 위하여 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.

이하, 첨부된 도면들을 참고하여 본 발명에 대해 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 슬릿 코팅 장치를 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 슬릿 코팅 장치(100)는 롤러(110), 슬릿 노즐(120), 노즐 지지부(130) 및 도포액 공급부(140)을 포함할 수 있다.

롤러(110)는 도포액이 코팅되는 기재(102)를 일 방향으로 이동시킨다. 슬릿 노즐(120)은 롤러(110) 일측에 미리 설정된 간격만큼 이격되어 설치될 수 있다. 슬릿 노즐(120)은 기재(102)의 폭에 대응하는 길이를 가질 수 있으며, 슬릿 노즐(120)에 대해서는 도 2를 참조하여 보다 상세하게 후술 하기로 한다. 노즐 지지부(130)는 슬릿을 일정 높이에 위치하도록 지지하며, 도포액 공급부(140)는 슬릿 노즐(120)에 도포액을 공급한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 슬릿 노즐의 사시도를 도시한 도면이다.

도 2를 참조하면, 슬릿 노즐(120)은 제1 노즐 몸체부(200), 도포액이 토출되는 슬릿 형상의 개구부(250)가 형성되도록 제1 노즐 몸체부(200)와 소정 간격 이격 되도록 설치되는 제2 노즐 몸체부(210)를 포함할 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 슬릿 노즐의 중앙 부분을 절개한 단면도이다.

도 3을 참조하면, 제2 노즐 몸체부(210)는 이격부재(220)를 사이에 두고 제1 노즐 몸체부(200)와 소정 간격 이격된다.

제2 노즐 몸체부(210)는 제1 노즐 몸체부(200)의 일 영역과 함께 개구부(250)를 형성하는 평면의 랜드부(211)를 포함한다. 제2 노즐 몸체부(210)에는 도포액이 유입될 수 있는 유입구(213)가 형성된다. 랜드부(211)와 유입구(213) 사이에는 도포액이 임시 저장될 수 있는 저장 공간인 캐비티(215)가 형성된다.

따라서, 유입구(213)를 통해 유입된 도포액은 캐비티(215)에 임시 저장되었다가 랜드부(211)를 따라 이동되어 개구부(250)를 통해 토출된다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 노즐 몸체부의 평면도를 도시한 도면이다.

도 4를 참조하면, 도포액은 제2 노즐 몸체부(210)의 중앙에 형성된 유입구(213)를 통해 투입되어 캐비티(215)안에서 퍼지므로 도포액의 랜드부(211) 진입전의 폭(A) 방향의 압력 차가 발생한다. 여기서, 랜드부(211) 진입전의 폭 방향의 압력 차는 도포액의 랜드부(211)의 중앙부의 진입 전의 압력(P1)과 랜드부(211)의 양끝단 진입전의 압력(P2)간의 차를 의미한다. 이때, 유입구(213)에서 랜드부(211) 중앙부까지의 거리가 랜드부(211) 양끝단까지의 거리보다 작으므로, 압력(P1)은 압력(P2) 보다 큰 값을 가지게 된다.

이러한 폭 방향 압력 차에 의해 랜드부(211) 중앙부 진입 전의 도포액의 유속 및 랜드부(211) 양끝단의 진입 전의 도포액의 유속 차가 발생하며, 이로 인해 기재(102)의 코팅 불량이 발생하게 된다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 본 발명의 도포액이 토출되는 방향의 랜드부(211)의 중앙부의 길이(L1)는 랜드부(211)의 양 끝단의 길이(L2)보다 길게 형성된다. 즉, 도포액이 캐비티(215)에서 진입되는 랜드부(211)의 중앙부는 캐비티 방향으로 돌출되어 형성될 수 있다. 따라서, 랜드부(211)의 캐비티(215)로부터 도포액이 진입되는 부분의 형상은 제1 노즐 몸체부(200)에서 바라보았을 때 삼각형 형상일 수 있다.랜드부(211)의 중앙부의 길이(L1)가 양 끝단의 길이(L2)보다 길게 형성됨으로써, 랜드부(211) 진입전의 폭 방향의 압력 차로 인해 발생하는 폭 방향의 유속 불균일이 해소될 수 있다.

보다 상세하게, 랜드부(211)의 중앙부로 진입한 도포액은 랜드부(211)의 양끝단쪽으로 진입한 도포액 보다 토출될때까지 더 많이 진행하게 된다. 이로 인해, 중앙부로 진행하는 도포액의 압력 강하량이 양끝단부로 진행하는 도포액의 압력 강하량 보다 크게 되며, 이로 인해 랜드부(211) 진입전 폭 방향의 압력 차가 해소된다.

이때, 폭 방향의 유속 불균일을 해소하기 위한 랜드부(211)의 중앙부의 길이(L1)과 랜드부(211)의 양끝단의 길이(L2)의 차는 도포액의 랜드부(211) 진입전 폭 방향의 압력 차, 도포액의 토출 평균 유속, 제1 노즐 몸체부(200)와 제2 노즐 몸체부(210)간의 이격된 간격인 개구부(250)의 높이(h) 및 도포액의 절대점도 중 적어도 하나를 이용하여 결정될 수 있으며, 하기의 수학식 1과 같이 표현될 수 있다.

[수학식 1]

여기서,

은 랜드부(211) 중앙부의 길이(L1)와 양끝단의 길이(L2)의 차,

는 도포액의 랜드부(211) 진입 전의 폭 방향의 압력 차,

는 개구부의 높이(h)의 반(half) 값,

는 도포액의 절대점도,

는 도포액의 토출 평균 유속을 각각 의미한다.

이때, 토출 평균 유속은 랜드부(211)에서 기재(102) 상으로 토출되는 도포액의 평균 유속을 의미하며, 기재(102) 상의 도포액의 도포두께, 개구부의 높이 및 기재(102)의 이동속도 중 적어도 하나를 이용하여 결정될 수 있으며, 하기의 수학식 2와 같이 표현될 수 있다.

[수학식 2]

여기서,

는 도포액의 도포두께,

는 기재(102)의 이동속도를 각각 의미한다. 본 발명에서는 기재(102)가 이동하는 슬릿 코팅장치를 예시하고 있어

는 기재(102)의 이동속도로 정의되나, 고정된 기재(102) 상을 슬릿 노즐이 이동하며 코팅을 수행하는 코팅장치의 경우에는

는 슬릿 노즐의 이동속도로 정의될 수 있다.

도포액의 랜드부(211) 진입 전 폭 방향의 압력 차(

)는 랜드부(211)의 중앙부의 진입전의 압력(P1)과 랜드부(211)의 양끝단 진입전의 압력(P2)의 측정을 통해 산출될 수 있다.

본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 폭 방향의 압력 차(

)는 랜드부의 기준 폭, 상기 기준 폭에 따라 미리 산출된 폭 방향의 압력 차 및 실제 설계하려는 랜드부의 폭의 길이를 이용하여 결정될 수 있으며, 이는 하기의 수학식 3과 같이 표현될 수 있다.

[수학식 3]

여기서,

는 랜드부의 기준 폭,

는 상기 기준 폭에 따른 폭 방향의 압력 차,

는 실제 설계하려는 랜드부의 폭의 길이를 각각 의미한다.

일례로, 랜드부의 폭이 600mm인 슬릿 코팅 장치를 이미 사용하고 있고, 광폭 슬릿 코팅장치의 제조를 위해 랜드부의 폭을 1200mm로 증가시켜야 하는 경우, 랜드부의 폭이 600mm인 경우의 폭 방향의 압력 차를 이용하여 랜드부의 폭을 1200mm로 설계한 경우의 폭 방향의 압력 차를 예측할 수 있다. 따라서, 수학식 3을 이용하여 실제 슬릿 노즐을 제조하지 않고도 폭 방향의 압력 차를 예측할 수 있으며, 예측된 폭 방향의 압력 차 및 상기 수학식 1 및 2를 이용하여 폭 방향의 토출액의 유속 불균일이 해소될 수 있도록 하는 랜드부(211)의 중앙부의 길이와 양끝단의 길이의 차를 계산할 수 있다.

도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 노즐 몸체부의 평면도를 도시한 도면이다. 도 5 및 도 6에 도시된 제2 노즐 몸체부는 랜드부의 형상을 제외하고는 모두 동일한 구성으로서, 중복되는 구성에 대한 설명은 생략한다.

도 5를 참조하면, 랜드부(311)의 도포액이 진입되는 부분의 형상은 제1 노즐 몸체부에서 바라보았을 때 사각형 형상일 수 있다. 또한, 도 6을 참조하면, 랜드부(411)의 도포액이 진입되는 부분의 형상은 제1 노즐 몸체부에서 바라보았을 때 타원형 형상일 수 있다. 즉, 랜드부(211, 311, 411)의 형상은 랜드부 진입전 도포액의 폭 방향의 압력 차를 해소할 수 있도록 랜드부(211, 311, 411) 중앙부의 길이가 랜드부(211, 311, 411) 양끝단의 길이보다 길게 형성되며, 중앙부의 길이가 길게만 형성된다면 상기 도 4 내지 도 6외에도 다양한 형태의 랜드부의 형상이 구현될 수 있을 것이다.

이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

100: 슬릿 코팅 장치 102: 기재
110: 롤러 120: 슬릿 노즐
130: 노즐 지지부 140: 도포액 공급부
200: 제1 노즐 몸체부 210: 제2 노즐 몸체부
211: 랜드부 213: 유입구
215: 캐비티 220: 이격부재

Claims

제1 노즐 몸체부; 및
도포액이 토출되는 슬릿 형상의 개구부가 형성되도록 이격부재를 사이에 두고 상기 제1 노즐 몸체부와 소정 간격 이격되도록 설치되는 제2 노즐 몸체부를 포함하되,
상기 제2 노즐 몸체부는 상기 제1 몸체부의 일 영역과 함께 상기 개구부를 형성하는 랜드부를 포함하며, 상기 도포액이 토출되는 방향의 상기 랜드부의 중앙부의 길이는 상기 랜드부의 양 끝단의 길이보다 길게 형성되는 슬릿 노즐.
제1항에 있어서,
상기 중앙부의 길이와 상기 양끝단의 길이의 차는 상기 도포액의 상기 랜드부 진입 전 폭 방향의 압력 차, 상기 도포액의 토출 평균 유속, 상기 개구부의 높이 및 상기 도포액의 절대점도 중 적어도 하나를 이용하여 결정되는 값인 것을 특징으로 하는 슬릿 노즐.
제2항에 있어서,
상기 토출 평균 유속은 상기 도포액의 도포두께, 상기 개구부의 높이 및 상기 도포액이 코팅되는 기재의 이동속도 중 적어도 하나를 이용하여 결정되는 값인 것을 특징으로 하는 슬릿 노즐.
제2항에 있어서,
상기 랜드부의 폭 방향의 압력 차는 상기 도포액의 상기 랜드부의 중앙부 진입 전의 압력과, 상기 랜드부의 양끝단 진입전의 압력간의 차이를 의미하는 것을 특징으로 하는 슬릿 노즐.
제2항에 있어서,
상기 랜드부의 폭 방향의 압력 차는 상기 랜드부의 기준 폭, 상기 기준 폭에 따른 폭 방향의 압력 차 및 상기 랜드부의 폭의 길이를 이용하여 결정되는 값인 것을 특징으로 하는 슬릿 노즐.
제1항에 있어서,
상기 제2 노즐 몸체부는 상기 도포액이 유입되는 유입구를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 슬릿 노즐.
제6항에 있어서,
상기 제2 노즐 몸체부는 상기 도포액을 일시적으로 저장하며, 상기 랜드부와 상기 유입구 사이에 형성되는 캐비티를 포함하는 것을 특징으로 하는 슬릿 노즐.
제7항에 있어서,
상기 캐비티로부터 상기 도포액이 유입되는 상기 랜드부의 중앙부는 상기 캐비티 방향으로 돌출되어 형성되는 것을 특징으로 하는 슬릿 노즐.
제8항에 있어서,
상기 랜드부의 상기 캐비티로부터 상기 도포액이 유입되는 부분의 형상은 상기 제1 노즐 몸체부에서 바라보았을 때 삼각형, 사다리꼴 또는 반타원 형상인 것을 특징으로 하는 슬릿 노즐.
기재를 이송시키는 롤러;
상기 롤러의 일측에 미리 설정된 간격만큼 이격되어 설치되는 슬릿 노즐; 및
상기 슬릿 노즐을 일정 높이에 위치하도록 지지하는 노즐 지지부를 포함하되,
상기 슬릿 노즐부는
제1 노즐 몸체부; 및
도포액이 토출되는 슬릿 형상의 개구부가 형성되도록 이격부재를 사이에 두고 상기 제1 노즐 몸체부와 소정 간격 이격되도록 설치되는 제2 노즐 몸체부를 포함하되,
상기 제2 노즐 몸체부는 상기 제1 몸체부의 일 영역과 함께 상기 개구부를 형성하는 랜드부를 포함하며, 상기 도포액이 토출되는 방향의 상기 랜드부의 중앙부의 길이는 상기 랜드부의 양끝단의 길이보다 길게 형성되는 슬릿 코팅 장치.
제10항에 있어서,
상기 중앙부의 길이와 상기 양끝단의 길이의 차는 상기 도포액의 상기 랜드부 진입 전 폭 방향의 압력 차, 상기 도포액의 토출 평균 유속, 상기 개구부의 높이 및 상기 도포액의 절대점도 중 적어도 하나를 이용하여 결정되는 값인 것을 특징으로 하는 슬릿 노즐.
제11항에 있어서,
상기 토출 평균 유속은 상기 도포액의 도포두께, 상기 개구부의 높이 및 상기 도포액이 코팅되는 기재의 이동속도 중 적어도 하나를 이용하여 결정되는 값인 것을 특징으로 하는 슬릿 노즐.
제11항에 있어서,
상기 랜드부의 폭 방향의 압력 차는 상기 도포액의 상기 랜드부의 중앙부 진입 전의 압력과, 상기 랜드부의 양끝단 진입전의 압력간의 차이를 의미하는 것을 특징으로 하는 슬릿 노즐.
제11항에 있어서,
상기 랜드부의 폭 방향의 압력 차는 상기 랜드부의 기준 폭, 상기 기준 폭에 따른 폭 방향의 압력 차 및 상기 랜드부의 폭의 길이를 이용하여 결정되는 값인 것을 특징으로 하는 슬릿 노즐.