CN1976761A

CN1976761A - 溶液的涂敷装置及涂敷方法

Info

Publication number: CN1976761A
Application number: CNA2006800004294A
Authority: CN
Inventors: 山崎贵弘
Original assignee: Shibaura Mechatronics Corp
Current assignee: Shibaura Mechatronics Corp
Priority date: 2005-04-28
Filing date: 2006-04-25
Publication date: 2007-06-06
Anticipated expiration: 2026-04-25
Also published as: TW200701304A; TWI302333B; WO2006118089A1; JP2010005619A; JP4538002B2; JPWO2006118089A1; JP5244758B2; CN1976761B

Abstract

本发明提供一种在具有规则地形成了凹凸部的凹凸图形(15)的基板上涂敷溶液的溶液涂敷装置，其具备：涂敷头(22)，具有喷嘴(34)，从喷嘴向基板滴涂溶液；载置台(13)，使基板与涂敷头相对地移动；以及控制装置(41)，进行控制以便在通过载置台使基板与涂敷头相对地移动时，使它们的相对移动方向相对于形成在基板上的凹凸图形的凹凸部的配置方向错开预定角度。

Description

溶液的涂敷装置及涂敷方法

技术领域

本发明涉及以喷墨方式向基板喷出并涂敷溶液的溶液涂敷装置以及涂敷方法。

背景技术

例如，在液晶显示装置的制造工序中，具有在玻璃制的基板上形成电路图形的成膜过程。在该成膜过程中，在基板的板面形成例如取向膜及抗蚀剂等功能性薄膜。

在基板上形成功能性薄膜时，有时使用从喷嘴中喷出形成该功能性薄膜的溶液并涂敷在基板的板面上的喷墨方式的涂敷装置。

该涂敷装置具有搬运基板的载置台，在该载置台的上方，贯穿设置有上述喷嘴的多个涂敷头沿与基板的搬运方向大致正交的方向设置。

由此，在被搬运的基板的上表面，在与搬运方向交叉的方向以预定间隔涂敷从多个喷嘴喷出的溶液。在例如专利文献1中公开了以喷墨方式在基板上涂敷溶液的在先技术。

专利文献1：(日本)特开平9-105937号公报

在液晶显示装置为有源矩阵方式的情况下，在涂敷上述溶液的上述基板的板面，由透明导电膜以光学方式将电极形成格子状。由此，在基板的板面形成凹凸图形，该凹凸图形中设置了上述电极的部分成为凸部，未设置的部分成为凹部。即，在基板的板面由上述电极形成由规则的凹凸部构成的凹凸图形。

另一方面，从上述涂敷头的多个喷嘴中，以一定的定时(timing)对在预定方向搬运的基板喷出液滴。这样，在上述基板上液滴被规则地涂敷。被涂敷在基板上的液滴流动而一体化，形成预定厚度的功能性薄膜。

在基板上所形成的功能性薄膜要求其厚度均匀。但是，当在形成了规则的凹凸部的基板的板面，从涂敷头上设置的多个喷嘴中以一定的定时喷出液滴而进行涂敷时，根据该定时从各喷嘴涂敷在基板上的液滴有时会集中滴在规则地形成在基板上的凹凸部的凹部中。

滴在凹部的液滴被形成凸部的电极阻挡而难以流向周围。其结果，滴在凹部的液滴不能充分地扩散，在电极上其膜厚变薄，因此由已涂敷在基板上的液滴所形成的功能性薄膜，凸部所对应部分的膜厚比其它部分的膜厚薄，与在基板上形成的凹凸部对应地产生条纹状的筋或斑驳花纹等不均匀，降低功能性薄膜的质量。

发明内容

本发明提供一种溶液的涂敷装置以及涂敷方法，能够防止在由涂敷在基板上的溶液所形成的薄膜上产生不均匀。

本发明的溶液涂敷装置，在具有规则地形成了凹凸部的凹凸图形的基板上涂敷溶液，其特征在于具有：

涂敷头，具有喷嘴，从该喷嘴向所述基板滴涂所述溶液；

驱动机构，使所述基板与所述涂敷头相对移动；

控制机构，进行控制以便在通过该驱动机构使所述基板与所述涂敷头相对移动时，使它们的相对移动方向相对于形成在所述基板上的所述凹凸图形的凹凸部的配置方向错开预定角度。

涂敷头，具有喷嘴，从该喷嘴向所述基板滴涂所述溶液；

驱动机构，使所述基板与所述涂敷头相对移动；

涂敷头，具有喷嘴，从该喷嘴向所述基板滴涂所述溶液；

驱动机构，使所述基板与所述涂敷头相对移动；

控制机构，进行控制以便在通过所述驱动机构使所述基板与所述涂敷头相对移动时，使它们的相对移动方向相对于形成在所述基板上的所述凹凸图形的凹凸部的配置方向错开预定角度。

涂敷头，具有喷嘴，从该喷嘴向所述基板滴涂所述溶液；

驱动机构，使所述基板与所述涂敷头相对移动；

控制装置，控制所述涂敷头与所述驱动机构，在所述基板上形成液滴的涂敷图形；

所述控制装置控制所述涂敷头和所述驱动机构，使得所述涂敷图形的液滴的排列方向相对于所述凹凸图形的凹凸部的配置方向错开预定角度。

本发明的溶液涂敷装置，在具有规则地形成了凹凸部的凹凸图形的基板上涂敷溶液，其特征在于具有以下步骤：

涂敷头，具有配置成列状的多个喷嘴，从该喷嘴向所述基板滴涂所述溶液；

驱动机构，使所述基板与所述涂敷头相对移动；

所述涂敷头被配置成所述喷嘴的配置方向相对于形成在所述基板上的所述凹凸图形的配置方向错开预定角度。

本发明是一种在具有规则地形成了凹凸部的凹凸图形的基板上，涂敷从涂敷头的喷嘴喷出的溶液的溶液涂敷方法，其特征在于具有：

使所述基板与所述涂敷头相对移动的步骤；

在使所述基板与所述涂敷头相对移动时，使它们的相对移动方向相对于形成在所述基板上的所述凹凸图形的凹凸部的配置方向错开预定角度的步骤；

使所述基板和所述涂敷头的相对移动方向、与所述凹凸图形的凹凸部的配置方向错开预定角度地移动的同时，从所述涂敷头向所述基板喷涂溶液的步骤。

附图说明

图1是表示本发明一实施方式的涂敷装置的概略结构的正视图。

图2是图1所示的涂敷装置的侧视图。

图3是涂敷头的纵向截面图。

图4所示的是涂敷头的形成有喷嘴的下表面。

图5是表示控制系统的框图。

图6是表示由透明导电膜在基板上形成的凹凸图形的说明图。

图7是表示以角度θ旋转并在X方向被驱动的基板和涂敷头的说明图。

具体实施方式

以下参照附图对本发明的一实施方式进行说明。

图1与图2所示的本发明的涂敷装置具有大致长方体状的基座1。在该基座1的下表面的预定位置分别设置有脚2，水平支撑上述基座1。

如图2所示，在上述基座1的上表面的宽度方向的两端部，沿着长度方向分别设置有安装板3。在这些安装板3的上表面的宽度方向的一个端部，沿着长度方向分别设置有导引部件4。在这些导引部件4的上表面，支撑有矩形板状的X工作台5，该矩形板状X工作台5与平行地设置在其下表面的宽度方向的两侧的一对截面大致为倒U字形的支撑部件6可滑动地结合。即，X工作台5可以在沿上述导引部件4的X方向上移动。

在上述基座1的长度方向的一端设置有X驱动源7。该X驱动源7旋转驱动丝杆轴8。该丝杆轴8设置成沿上述基座1的长度方向可旋转地被支撑，并与设置在上述X工作台5的下表面的螺母体9旋合。因此，如果X驱动源7旋转驱动丝杆轴8，则如图1中的箭头所示，在沿上述导引部件4的X方向驱动上述X工作台5。

在上述X工作台5的上表面，以与水平面正交的轴线为中心可旋转地设置有θ工作台11。该θ工作台11由设置在上述X工作台5上的θ驱动源12在旋转方向进行驱动。

在上述θ工作台11的上表面设置有载置台13。向该载置台13提供用于有源矩阵方式的液晶显示装置中的玻璃制基板W。该基板W的下表面被真空吸附或静电吸附等机构吸附，而被保持在上述载置台13。由此，通过上述X工作台5与θ工作台11，沿X方向和θ方向驱动被保持在载置台13上的基板W。

如图6所示，在上述基板W的上表面，带状的透明导电膜14被设置成格子状。由此，在基板W的上表面形成了凹凸图形15，其中，由透明导电膜14所围起的部分形成凹部15a，设置有透明导电膜14的部分形成凸部15b。即，在基板W上，相对于基板W的长度方向及宽度方向规则地形成了凹部15a与凸部15b。

在上述基座1的长度方向的中间位置，竖立设置有跨越上述一对导引部件4的门形支撑体。在该支撑体17的两侧上部，水平地架设有由棱柱形成的安装部件18。

在上述安装部件18上，沿与作为上述X工作台5的驱动方向的X方向正交的Y方向(如图2中箭头所示)可移动地设置有头工作台19。在上述支撑体17的宽度方向的一侧，设置有Y驱动源21。该Y驱动源21沿Y方向驱动上述头工作台19。

在上述头工作台19的一个侧面沿Y方向配置有多个涂敷头22，该多个涂敷头22按照喷墨方式以点状喷出形成作为功能性薄膜、例如取向膜的溶液。在该实施方式中，例如7个涂敷头22以之字形配置成两列。

如图3及图4所示，上述各涂敷头22具备头主体28。头主体28形成为筒状，由挠性板29闭塞其下表面开口。该挠性板29由喷嘴板31覆盖，在该喷嘴板31与上述挠性板29之间形成有多个液室32。

各液室32分别通过图中未示出的支管与在喷嘴板31内形成的主管31A连通，从上述主管31A通过上述支管将溶液供给至各液室32。主管31A的一端连接于如下所述的给液孔33，另一端连接于如下所述的回收孔37。

在上述头主体28的长度方向的一个端部，形成有连通至上述液室32的上述给液孔33。从该给液孔33将形成功能性薄膜的上述溶液供给至上述液室32。由此，在上述液室32内充满溶液。

如图4所示，在上述喷嘴板31上，沿作为与基板W的搬运方向正交的方向的Y方向，以之字形贯穿设置有多个喷嘴34。在上述挠性板29的上表面，如图3所示那样设置有与上述各喷嘴34分别相对的多个压电元件35。

各压电元件35由设置在上述头主体28内的驱动部36提供驱动电压。由此，压电元件35进行伸缩，使挠性板29部分地变形，从而从与该压电元件35相对的喷嘴34以点状喷出溶液，涂敷在被搬运的基板W的上表面。这样，在基板W的上表面形成点状的溶液以行列状排列的涂敷图形。然后，点状的各溶液流动，浸润扩散，使得该涂敷图形相互附着而形成一层膜。

另外，如果改变施加在压电元件35上的电压的强度来控制压电元件35的动作量，则能够改变从各压电元件35相对的喷嘴34喷出的溶液量，即液滴的大小。

在上述头主体28的长度方向的另一端部形成有连通至上述液室32的上述回收孔37。从上述给液孔33供给至液室32的溶液能够从上述回收孔37回收。也就是说，各涂敷头22不仅从喷嘴34喷出提供给上述液室32的溶液，而且能够通过上述液室32从回收孔37进行回收。

如图5所示，设置在各涂敷头22上的驱动部36由控制装置41控制其驱动。也就是说，在上述控制装置41中，存储了在多个涂敷头22上所形成的各喷嘴34的X、Y坐标。各喷嘴34的X、Y坐标，是例如在将各涂敷头22安装于头工作台19之后，基于该涂敷头22的安装位置而设定的。由此，可以控制向基板W喷出的溶液沿上述Y方向的喷出位置。

上述控制装置41并不仅控制上述驱动部36，而且还控制在X方向驱动X工作台5的X驱动源7、在θ方向驱动θ工作台11的θ驱动源12、以及在Y方向驱动设置了涂敷头22的头工作台19的Y驱动源21的驱动。

接下来，对由上述结构的涂敷装置在基板W上涂敷溶液的情况进行说明。首先，使设置有透明导电膜14的面向上地将基板W吸附保持在载置台13上。然后，使θ驱动源12动作，使基板W与载置台13一起相对于X方向旋转预定角度。θ工作台11的旋转角度θ最好设置在5～45度的范围内。图7表示使基板W以旋转角度θ旋转后的状态。

在使载置台13旋转了旋转角度θ后，使X驱动源7动作，在X方向驱动载置台13。即，在使基板W旋转了旋转角度θ的状态下，在图7的箭头所示的X方向对其进行驱动。

当在X方向驱动基板W，使该基板W的要涂敷溶液的涂敷区域R(如图7所示)到达涂敷头22的下方后，从与该涂敷区域R相对设置的多个涂敷头22的多个喷嘴34向基板W喷出溶液。这样，在基板W上，在例如图7所示的4个涂敷区域R涂敷溶液。

在上述基板W的溶液的涂敷区域R，如图6所示设置有格子状的透明导电膜14，由该透明导电膜14在基板W的板面沿基板W的各边规则地形成有由凹部15a和凸部15b构成的凹凸图形15。另一方面，溶液从各涂敷头22的喷嘴34以一定的定时向基板W点状喷出。

当在不使基板W旋转的状态(旋转角度θ为0度)下在X方向进行驱动时，在基板W上形成的凹部15a和凸部15b的配置方向、与作为基板W的搬运方向的X方向成为同一方向。因此，从喷嘴34以一定的定时喷出的液滴的喷出位置有时与上述凹部15a一致。

在这种情况下，由于喷出到基板W上的液滴受凸部15b的妨碍而难以流动，因此，通过液滴流动而在涂敷区域R所形成的功能性薄膜的厚度，对应于凹部15a的部分与上述凸部15b对应地产生不均匀。

但是，在该实施方式中，在向基板W涂敷溶液时，使基板W在5～45度的范围内旋转地在X方向搬运。即，使沿该基板W的各边规则地形成的凹部15a与凸部15b的配置方向，与作为基板W的搬运方向的X方向以预定角度θ倾斜地搬运基板W。

在此，角度θ最好被设定为：在基板W向X方向搬运的过程中从一个喷嘴34喷出并涂敷于基板W上的点状溶液的列，跨越相邻配置的两个以上的凸部15b的角度θ。该角度θ可以根据从基板W的设计数据得到的透明电极等的凸部15b的配置间隔d和涂敷区域R的X方向的尺寸Rx、例如{tanθ＞(d/Rx)}的关系求得。

由此，从沿与X方向相交差的Y方向配置的多个涂敷头22的喷嘴34喷向基板W的液滴，以其排列方向相对于在基板W上规则地形成的凹凸图形15的凹部15a以及凸部15b的配置方向倾斜的涂敷图形进行涂敷。

据此，液滴不会偏向规则地形成的凹凸图形15中的凹部15a，而是涂敷在凹部15a与凸部15b两者的一部分上，因此，防止了凸部15b妨碍所涂敷的液滴的流动。因此，涂敷后，溶液在整个涂敷区域R内流动，可以形成防止了不均匀的质量良好的功能性薄膜。

可以仅使基板W像上述那样，在涂敷头22的下方仅通过一次，来涂敷溶液，但是，也可以往复移动地涂敷溶液。在使基板W往复移动地涂敷溶液的情况下，在往移动时和复移动时，也可以改变基板W的旋转角度，也就是改变载置台13的旋转角度θ。

在往移动时和复移动时，如果改变载置台13的旋转角度θ，则能够改变往移动时和复移动时液滴对涂敷区域R的涂敷图形。即，可以对往移动时不涂敷液滴的凹部15a及凸部15b，在复移动时涂敷液滴。

因此，与仅单纯使基板W往复移动地涂敷溶液的情况相比较，可以对基板W的涂敷区域R涂敷液滴，而不会使液滴偏向凹部15a，因而可以防止在基板W上形成的功能性薄膜的不均匀，并提高质量。

在基板W的旋转角度θ较大的情况下，与基板W的X方向正交的Y方向的最大宽度尺寸有时大于喷嘴34沿Y方向的配置尺寸。在这样的情况下，可以将涂敷区域R分割成沿Y方向排列的多个区域，对分割后的每个区域涂敷溶液。例如，在图7所示的基板W的情况下，喷嘴的配置尺寸比基板W的Y方向的最大尺寸还小，但在比上述最大尺寸的1/2大的情况下，可以将4个涂敷区域分割成以通过基板W的中央且沿X方向的直线为边界的2个涂敷区域，在对2个涂敷区域中的一个涂敷区域涂敷溶液后，再对另一个涂敷区域涂敷溶液。

另一方面，也可以使基板W的旋转角度θ为0度地一边在X方向进行驱动一边溶液涂敷。此时，一边在X方向驱动基板W，一边在Y方向驱动设置了涂敷头22的头工作台19。

由此，上述涂敷头22相对于驱动基板W的X方向的相对移动方向，以与上述头工作台19的移动速度对应的角度向斜方向偏移。即，相对于在基板W上形成的凹部15a和凸部15b的配置方向，涂敷头22的移动方向相对地偏移预定角度。

因此，可以防止从涂敷头22的喷嘴34喷出的液滴集中地涂敷于基板W的凹部15a。此时，也可以使基板W往复移动，在往移动时和复移动时分别涂敷溶液。

另外，也可以不使设置了涂敷头22的头工作台19在Y方向移动，而依次切换在涂敷头22上形成的多个喷嘴34中喷出溶液的喷嘴34。

例如，设定在涂敷头22上沿Y方向以相等的间距形成有20个喷嘴34。将这些喷嘴34在配置方向上4个4个地分成5组。然后，一边在X方向驱动基板W，一边从位于各组的右侧的喷嘴34起按顺序地以设定的设定时间间隔喷出溶液。此时，在组内的位于左侧的喷嘴34喷出溶液后，返回到位于右侧的喷嘴34来反复地喷出溶液。

由此，溶液对基板W的涂敷方向为由基板W向X方向的移动速度及设定时间间隔所决定的角度的倾斜方向。因此，能够使涂敷图形的液滴的排列方向相对于在基板W上规则地形成的凹凸图形15的凹部15a及凸部15b的配置方向倾斜，因此能够取得与上述实施方式同样的效果。

另外，也可以不依次切换上述多个喷嘴34中喷出溶液的喷嘴34，而配置成使设置了涂敷头22的支撑体17相对于Y方向倾斜预定角度，使涂敷头22的多个喷嘴34的排列方向为相对于Y方向倾斜预定角度的倾斜方向。即，也可以设置成使多个喷嘴34的配置方向、与形成在上述基板W上的上述凹凸图形15的配置方向错开预定角度。

另外，也可以不设置成使支撑体17相对于Y方向倾斜预定角度，而使支撑体17所安装的涂敷头22的安装角度相对于Y方向倾斜预定角度地进行安装。

此时，一边在X方向驱动基板W，一边在基板W通过各喷嘴34的下方时，按照定时从与基板W上的涂敷区域相对的喷嘴34喷出溶液。由此，涂敷在基板W上的溶液，以喷嘴34的配置间隔排列在由喷嘴34的排列方向决定的角度的倾斜方向。

因此，在这样的情况下，也能使液滴的排列方向相对于在基板W上规则地形成的凹凸图形15的凹部15a及凸部15b的配置方向形成倾斜，因此能够取得与上述实施方式同样的效果。

另外，在用图7所说明的例子中，也可以不使载置台13旋转旋转角度θ，而使基板W在预先旋转了旋转角度θ的状态下放置在载置台13上。此时，可以在使用作为控制机构的搬送机械手等搬送装置向载置台13供给基板W时，使该搬送机械手的保持臂旋转预定的旋转角度θ等，来向载置台13供给基板W。

此时，也能使液滴的排列方向相对于在基板W上规则地形成的凹凸图形15的凹部15a及凸部15b的配置方向形成倾斜，因此能够取得与图7所示的例子同样的效果。

在上述的一个实施方法中，在X方向驱动保持了基板的载置台，但是，也可以在X方向驱动设置了涂敷头的支撑体，总之，只要是能够在X、Y方向相对驱动基板与涂敷头的结构即可。

另外，虽然用应用于在有源矩阵方式的液晶显示装置中所使用的玻璃制基板W的例子对本发明进行了说明，但是，不限于此，也可以应用于在例如简单矩阵方式的液晶显示装置中所使用的玻璃制基板，总之，只要是具有规则地形成了凹凸部的凹凸图形的基板W既可以应用。

另外，虽然用凹凸图形15的凹部15a与凸部15b相对于基板W的长度方向及宽度方向规则地形成的例子进行了说明，但是不限于此，也可以形成在与基板W的长度方向及宽度方向形成倾斜的方向，只要沿着基板W的长度方向及宽度方向的任一方向形成即可。

另外，本发明不限于凹凸图形15的凹部15a与凸部15a全部规则地形成，即使凹部15a与凸部15b的一部分是不规则的，但如果整体上是规则地形成的，则也可以适用。

另外，在凹凸图形15的凹部15a与凸部15b相对于基板W的长度方向及宽度方向规则地形成的例子中，说明了将从一个喷嘴34喷出而涂敷在基板W上的点状溶液的列方向与凸部15b之间的角度θ设定在45度以内的范围的例子，但是，角度θ不限于45度以内的范围，在此以上也可以。

(产业可利用性)

根据本发明，能够防止在由涂敷在基板上的溶液所形成的薄膜上产生不均匀。

Claims

1.一种溶液涂敷装置，在具有规则地形成了凹凸部的凹凸图形的基板上涂敷溶液，其特征在于具有：

涂敷头，具有喷嘴，从该喷嘴向所述基板滴涂所述溶液；

驱动机构，使所述基板与所述涂敷头相对移动；以及

2.如权利要求1所述的溶液涂敷装置，其特征在于，

所述驱动机构具有载置台，该载置台保持所述基板、并且可在水平方向以及以与该水平方向正交的轴线为中心的旋转方向驱动该基板；

所述控制机构使所述载置台以所述轴线为中心在水平方向旋转预定角度。

3.如权利要求1所述的溶液涂敷装置，其特征在于，

进行多次利用所述驱动机构的所述基板与所述涂敷头的相对移动，并且在进行各次的相对移动时，利用所述控制机构改变所述相对移动方向与所述凹凸图形的凹凸部的配置方向的角度偏差。

4.一种溶液涂敷装置，在具有规则地形成了凹凸部的凹凸图形的基板上涂敷溶液，其特征在于具有：

涂敷头，具有喷嘴，从该喷嘴向所述基板滴涂所述溶液；

驱动机构，使所述基板与所述涂敷头相对移动；以及

所述控制装置控制所述涂敷头及所述驱动机构，使得所述涂敷图形的液滴的排列方向相对于所述凹凸图形的凹凸部的配置方向错开预定角度。

5.一种溶液涂敷装置，在具有规则地形成了凹凸部的凹凸图形的基板上涂敷溶液，其特征在于具有：

驱动机构，使所述基板与所述涂敷头相对移动；以及

所述涂敷头配置成所述喷嘴的配置方向相对于形成在所述基板上的所述凹凸图形的配置方向错开预定角度。

6.一种溶液涂敷方法，在具有规则地形成了凹凸部的凹凸图形的基板上，涂敷从涂敷头的喷嘴喷出的溶液，其特征在于具有：

使所述基板与所述涂敷头相对移动的步骤；

在使所述基板与所述涂敷头相对移动时，使它们的相对移动方向相对于形成在所述基板上的所述凹凸图形的凹凸部的配置方向错开预定角度的步骤；以及

使所述基板和所述涂敷头的相对移动方向、与所述凹凸图形的凹凸部的配置方向错开预定角度地进行移动的同时，从所述涂敷头向所述基板喷涂溶液的步骤。

7.如权利要求6所述的溶液涂敷方法，其特征在于，

使所述基板在直线方向移动，并且使所述涂敷头在与基板的移动方向相交叉的方向移动，由此使所述基板与所述涂敷头的相对移动方向相对于所述凹凸图形的凹凸部的配置方向错开预定角度。