JP2001259500A - 塗布装置および塗布部材の製造方法ならびにカラーフィルタの製造装置および製造方法 - Google Patents
塗布装置および塗布部材の製造方法ならびにカラーフィルタの製造装置および製造方法Info
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- JP2001259500A JP2001259500A JP2000077719A JP2000077719A JP2001259500A JP 2001259500 A JP2001259500 A JP 2001259500A JP 2000077719 A JP2000077719 A JP 2000077719A JP 2000077719 A JP2000077719 A JP 2000077719A JP 2001259500 A JP2001259500 A JP 2001259500A
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Abstract
て、特に、塗布幅が1mを超えるような幅が広い塗布部
材に塗布する場合であっても、容易に塗布ヘッドと塗布
部材の隙間を均一に設定することができ、塗布幅方向の
塗布厚みを均一に塗布できる塗布装置および塗布部材の
製造方法、更に、生産性の高いカラーフィルタの製造装
置および製造方法を提供する。 【解決手段】塗布液を吐出するための吐出口を備えた塗
布ヘッドと、該塗布ヘッドを保持する保持手段と、該塗
布ヘッドの吐出口に対向して被塗布部材を支持する支持
手段と、塗布ヘッドまたは被塗布部材のいずれか一方を
相対的に移動させる移動手段を備え、前記被塗布部材に
前記塗布ヘッドの吐出口から吐出する塗布液の塗膜を形
成する塗布装置において、前記保持手段および前記塗布
ヘッドは、塗布ヘッドを保持するための保持面をそれぞ
れ有し、かつ、少なくとも一方の保持面は、塗布ヘッド
の長手方向で同一面状にないことを特徴とする塗布装
置。
Description
および塗布部材の製造方法に係わり、特に、ガラス基板
や金属基板などの硬質で平坦な枚葉形態の被塗布部材の
表面に、塗布液を吐出口から吐出して、均一な厚みの塗
布液の塗膜を形成する塗布装置およびこの塗布装置を用
いて被塗布部材に塗膜を形成してなる塗布部材の製造方
法、ならびに、これら装置および方法を用いたカラーフ
ィルタの製造装置および製造方法に関する。
および塗布部材の製造方法に係わり、特に、ガラス基板
や金属基板などの硬質で平坦な枚葉形態の被塗布部材の
表面に、塗布液を吐出口から吐出して、均一な厚みの塗
布液の塗膜を形成する塗布装置およびこの塗布装置を用
いて被塗布部材に塗膜を形成してなる塗布部材の製造方
法、ならびに、これら装置および方法を用いたカラーフ
ィルタの製造装置および製造方法に関する。
ルタは、被塗布部材としてのガラス基板上に、3原色の
細かな格子模様を有しており、この格子模様は、ガラス
基板上に黒色の塗膜を形成した後、そのガラス基板上を
更に、赤、青、緑の3原色に塗り分けて製造される。
ス基板上に、黒、赤、青、緑の塗布液を順次塗布し、そ
れぞれの塗膜を順次形成する塗布工程が、不可欠であ
る。
布装置として、スピナー、バーコータあるいはロールコ
ータが使用されていたが、塗布液の消費量削減が可能
で、塗膜物性の向上や基板の大板化への対応が比較的容
易にできるという利点から、近年に至っては、ダイコー
タの使用が検討されている。
幅方向で均一な厚みの塗膜を形成し、かつ、塗布すじの
ない高品位な塗布面を得るには、被塗布部材と塗布ヘッ
ドのリップ先端部との隙間(以後、クリアランスと称
す)を長手方向で均一、かつ、適切な範囲に設定し、図
6で示す液溜まりBを塗布幅方向で均一に形成する必要
がある。このためのクリアランスの調整範囲は、塗布厚
みの1〜10倍程度、具体的には、塗布厚みが30μm
以下なら、50〜300μm程度であり、その長手方向
のバラツキは、設定するクリアランスの大きさに対し
て、数%から十数%程度、具体的には数μmから十数μ
m程度まで、小さくしなければならない。
手方向で均一に設定するための技術として、従来より塗
布ヘッドおよびその保持手段の機械精度を高める工夫が
なされてきた。つまり、塗布ヘッドおよび塗布ヘッドの
保持手段におけるそれぞれの保持面が同一面状になるよ
う製作することで塗布ヘッドの保持精度を高めたり、さ
らに、特開平7−256186号公報では、塗布ヘッド
の吐出口側におけるリップ先端部の長手方向の真直度を
高精度に仕上げることが、開示されている。
部材が広幅化されるに伴い、例えば塗布ヘッドが1m以
上に長尺化されると、特開平7−256186号公報で
開示されているように、たとえ、リップ先端部の真直度
を塗布幅方向で5μm以下に仕上げたとしても、塗布ヘ
ッドをその保持手段に保持した際に、それぞれが自重で
変形して生じる、自重たわみによる変形量(以下、自重
たわみ量と称す)が、設定するクリアランスに対して無
視できなくなるほど大きくなり、クリアランスが両端に
対して中央が狭くなることで、塗布厚み精度が悪化した
り、塗布すじが発生しやすくなり、製品の品質特性上、
不都合が生じる。
る、塗布ヘッドや保持手段の自重たわみ量を実質的にゼ
ロ、すなわち、設定するクリアランスの大きさに対し
て、数%以内とするには、塗布ヘッドや保持部の断面積
を大きくして、たわみに対する剛性を高めれば良いが、
それに伴う塗布ヘッドや保持部の大型化や重量増加によ
り、例えば塗布ヘッドの製作費用が著しく増大したり、
ヘッドの交換や洗浄、組立分解作業に多大な労力が必要
になる問題が発生する。また、塗布ヘッドを大型化する
ほど、その製作精度を高めることが困難となり、その結
果、塗布厚み精度がかえって悪化するというジレンマに
も陥る。
同10−328600号公報には、塗布ヘッドの背面か
ら押圧によってヘッドを強制的に変形させることができ
る、クリアランス均一化機構を備えたダイコータが提案
されている。
備えた特開平6−142588号公報や同10−328
600号公報に提案されているダイコータでは、塗布ヘ
ッドの交換毎に必要な、均一化機構とヘッドの脱着作業
が煩わしく、押圧量を微調整する作業に熟練が必要なた
め、装置を立ち上げるまでに多大な時間を要するといっ
た新たな問題が生じる。さらには、調整機構の装着に伴
う剛性確保のために、必然的にダイコータのサイズも大
きくなり、製作コストや設置スペースの増加などの問題
も生じる。
来技術では解決出来ない問題点を解決するもので、その
目的とするところは、塗布ヘッドの剛性アップによる重
量や製作コストの増加、さらには作業性の悪化をまねく
ことなく、ヘッドの交換毎に煩わしいたわみ調整作業を
作業者が行わなくとも、サイズの大きな被塗布部材に対
して、塗布幅方向にわたって均一なクリアランスを容易
に設定し、塗布厚み精度の高い塗布液の塗膜を容易に形
成できる、塗布装置および塗布部材の製造方法を提供す
ることにある。更に、これら塗布装置および塗布部材の
製造方法を用いた、生産性の高い、カラーフィルタの製
造装置および製造方法を提供することにある。
を重ねた結果、上記目的を達成するためには、塗布ヘッ
ドやその保持手段の自重たわみ量がクリアランスに影響
しないように、塗布ヘッドや保持手段の各保持面や塗布
ヘッドのリップ先端部を長手方向で特定の形状とするこ
とが効果的であるとの知見を得、本発明を完成させるに
至った。
の構成は、次の通りである。
布ヘッドと、該塗布ヘッドを保持する保持手段と、該塗
布ヘッドの吐出口に対向して被塗布部材を支持する支持
手段と、塗布ヘッドまたは被塗布部材のいずれか一方を
相対的に移動させる移動手段を備え、前記被塗布部材に
前記塗布ヘッドの吐出口から吐出する塗布液の塗膜を形
成する塗布装置において、前記保持手段および前記塗布
ヘッドは、塗布ヘッドを保持するための保持面をそれぞ
れ有し、かつ、少なくとも一方の保持面は、塗布ヘッド
の長手方向で同一面状にないことを特徴とする塗布装
置。
ヘッドやその保持手段の少なくとも一方の保持面が、塗
布ヘッドの長手方向で同一面状にないため、塗布ヘッド
をその保持手段に取り付ける際に働くモーメントによっ
て、塗布ヘッドや保持手段は、例えば、塗布ヘッドの自
重たわみ量が、実質的にゼロ、すなわち、設定するクリ
アランスに対して、数%以下となる方向に変形すること
が可能である。したがって、作業者は塗布ヘッドの自重
たわみなどを特に意識しなくとも、塗布ヘッドの長手方
向の水平度さえ調整すれば、均一なクリアランスを容易
に設定でき、例えば、塗布幅が1mを超えるような長尺
の塗布ヘッドでも、塗布幅方向で均一な厚みの塗膜を容
易に形成することができる。さらに、たわみに対する剛
性を十分に確保しなくても良くなるため、塗布ヘッドを
軽量化して、ヘッド交換作業や洗浄、組立分解作業など
が容易に、かつ、短時間で実施でき、装置の稼働率が向
上する。
手段および/または前記塗布ヘッドの保持面は、塗布ヘ
ッドの長手方向で離散的に3カ所以上であることが好ま
しく、さらに好ましくは、その各保持面の位置が鉛直方
向に異なっていることが良い。
り付けた際、それぞれを容易に変形させることができ、
さらに、例えば、塗布ヘッドの自重たわみ量が、実質的
にゼロ、すなわち、設定するクリアランスに対して、数
%以下となる方向に変形させるための調整が容易に実施
することができる。
布装置は、次のような構成でも良い。
布ヘッドと、該塗布ヘッド保持する保持手段と、該塗布
ヘッドの吐出口に対向して被塗布部材を支持する支持手
段と、塗布ヘッドまたは被塗布部材のいずれか一方を相
対的に移動させる移動手段を備え、前記被塗布部材に前
記塗布ヘッドの吐出口から吐出する塗布液の塗膜を形成
する塗布装置において、塗布ヘッドの吐出口側が長手方
向で凹型形状を有することを特徴とする塗布装置。
ヘッドをその保持手段に取り付けた際に、それぞれが自
重で中央が凸型にたわんだとしても、塗布ヘッドの吐出
口側が長手方向で凹型形状をしているために、クリアラ
ンスの中央がその両端に対して狭くなる傾向を低減する
ことができ、前述した本発明の塗布装置と同様の効果を
発現する。
側の凹型形状は、同断面形状の塗布ヘッドを保持手段で
保持したときの自重たわみ曲線と長手方向で線対称とな
る曲線に、略一致していることが好ましい。
定することができる。
は、被塗布部材が、枚葉形態の部材であることが好まし
い。
脂、ガラスなどからなる硬質の板状部材であり、本発明
の塗布装置によって間欠的に塗膜が形成される部材上面
に、厚さが均一で塗布むらのない、高品位の塗膜を広い
領域で形成することができる。
構成は、次の通りである。
ける被塗布部材が、カラーフィルタ製造用被塗布部材か
らなることを特徴とするカラーフィルタの製造装置。
高品質なカラーフィルタを、サイズの大きなガラス基板
から、効率良く製造することができる。
の構成は、次の通りである。
かって、保持手段に保持されている塗布ヘッドの吐出口
より塗布液を吐出しながら、塗布ヘッドまたは被塗布部
材のいずれか一方を相対的に移動させて、被塗布部材上
に塗膜を形成する塗布部材の製造方法において、塗布ヘ
ッドの長手方向で同一面状にない、前記保持手段および
/または前記塗布ヘッドの保持面により塗布ヘッドを保
持していることを特徴とする塗布部材の製造方法。
れば、上記本発明に係る塗布装置と同様な作用、すなわ
ち、例えば、塗布幅が1mを超えるような被塗布部材に
対しても、均一なクリアランスによって、厚さの均一な
塗膜を有する塗布部材を製造することができる。
造方法においては、塗布ヘッドは長手方向で離散的に3
カ所以上保持されていることが好ましく、さらに好まし
くは、塗布ヘッドを保持する位置が、鉛直方向で異なる
位置にあるのが良い。
ドやその保持手段の自重たわみが低減する方向に、塗布
ヘッドやその保持手段を変形させて、塗布ヘッドを保持
することができるため、例えば、塗布幅が1mを超える
ような被塗布部材に対しても、速やかにクリアランスを
均一に設定して、厚さの均一な塗膜を有する塗布部材を
効率よく製造することができる。
おいては、次のような構成でも良い。
かって、保持手段に保持されている塗布ヘッドの吐出口
より塗布液を吐出しながら、塗布ヘッドまたは被塗布部
材のいずれか一方を相対的に移動させて、被塗布部材上
に塗布液の塗膜を形成する塗布部材の製造方法におい
て、吐出口側は長手方向に凹型形状の塗布ヘッドで塗膜
を形成することを特徴とする塗布部材の製造方法。
いても、上記本発明に係る塗布装置と同様な作用によっ
て、厚さの均一な塗膜を有する塗布部材を製造すること
ができる。
布ヘッドを保持手段で保持したときの自重たわみ曲線と
長手方向で線対称となる曲線に、略一致させることが、
好ましい。
いずれかにおける被塗布部材は、枚葉部材であることが
好ましく、この場合、サイズの大きな枚葉部材でも、そ
の表面に厚さが均一な高品位の塗膜を有する塗布部材を
製造することができる。
構成は、次の通りである。
れかにおける被塗布部材が、カラーフィルタ製造用被塗
布部材からなることを特徴とするカラーフィルタの製造
方法。
サイズの大きなガラス基板などの透明基板に、厚みが均
一で高品位の塗膜を容易に順次形成することができるた
め、カラーフィルタを効率良く製造することが可能とな
る。
いて、図面を参照しながら、更に説明する。
るダイコータの概略斜視図である。
液の供給系および各作動部材の制御系をも含めて示す概
略側面構成図である。
れている、実施例1の塗布ヘッド透視図とホルダを模式
的に示す斜視図であり、ヘッドと保持部は、それぞれ長
手方向で離散的に3箇所の保持面を有している。
した際、塗布ヘッドと保持部が変形して、自重たわみが
小さくなった状態を模式的に示す斜視図である。
によって、端部よりも中央が狭くなるクリアランスを均
一にするため、リップ先端部を凹型形状に加工した、実
施例2の塗布ヘッドを模式的に示す斜視図である。
れている塗布ヘッドで塗布している状況を示す、横断面
図である。
を考慮しない、従来の塗布ヘッドと保持部の保持状態を
示す概略斜視図である。
カラーフィルタの製造に用いられるものである。このダ
イコータは、基台2を備えている。基台2上には、一対
のガイド溝レール4が設けられており、これらガイド溝
レール4には、ステージ6が配置され、このステージ6
の上面は、サクション面として構成されている。ステー
ジ6は、一対のスライド脚8を介して、ガイド溝レール
4上を水平方向に往復動自在に支持されている。
レール4に沿って延びるケーシング12が配置されてお
り、このケーシング12には、送り機構が内蔵されてい
る。送り機構は、図2に示すように、ボールねじからな
るフィードスクリュー14を有しており、フィードスク
リュー14は、ステージ6の下面に固定されたナット状
のコネクタ16にねじ込まれ、このコネクタ16を貫通
して延びている。フィードスクリュー14の両端部は、
図示しない軸受に回転自在に支持されており、その一端
には、ACサーボモータ18が連結されている。なお、
ケーシング12の上面または側面には、コネクタ16の
移動を許容する開口が形成されているが、図1中にはそ
の開口の図示は、省略されている。
構成となっているが、これに限らず、後述する塗布ヘッ
ド40が、ステージ6に対して、往復動する構成であっ
てもよい。要は、ステージ6および塗布ヘッド40のう
ちの少なくとも一方が、他方に対して往復動すればよ
い。
形のセンサ支柱20が配置されている。センサ支柱20
は、その先端が一方のガイド溝レール4の上方まで延び
ており、その先端には、電動型の昇降アクチュエータ2
1が取り付けられている。この昇降アクチュエータ21
には、厚みセンサ22が下向きにして取り付けられてお
り、この厚みセンサ22としては、レーザ変位計、電子
マイクロ変位計、超音波厚さ計などの、公知のセンサを
使用することができる。
よりも基台2の中央側に、同じく逆L字形をなしたダイ
支柱24が配置されている。ダイ支柱24の先端は、一
対のガイド溝レール4間の上方、すなわち、ステージ6
の往復動経路の上方に位置し、その先端には、昇降機構
26が取り付けられている。図1中には詳細に示されて
いないが、昇降機構26は、昇降ブラケットを備えてお
り、この昇降ブラケットは、一対のガイドロッドに昇降
自在に取り付けられている。これらガイドロッド間に
は、ボールねじからなるフィードスクリューが配置され
ており、このフィードスクリューは、昇降ブラケットの
ナット部にねじ込まれ、このナット部を貫通して延びて
いる。フィードスクリューの上端部には、ACサーボモ
ータ30が連結されており、このACサーボモータ30
は、ケーシング28の上面に取り付けられている。な
お、前述したガイドロッドおよびフィードスクリュー
は、ケーシング28に収容され、軸上を介して回転自在
に支持されている。
を介して、コ字形をなしたホルダ32が垂直面内で回転
自在に取り付けられており、このホルダ32は、一対の
ガイド溝レール4の上方を、これらガイド溝レール4間
に亘って水平に延びている。更に、昇降ブラケットに
は、ホルダ32の上方に水平バー36が固定されてお
り、この水平バー36は、ホルダ32に沿って延びてい
る。水平バー36の両端部には、空圧型の調整アクチュ
エータ38が、それぞれ取り付けられている。この調整
アクチュエータ38は、水平バー36の下面から突出し
た伸縮可能なロッドを有しており、これら伸縮ロッドの
下端は、ホルダ32の両端それぞれに当接されている。
は、塗布ヘッド40を保持するためのコの字型をした保
持部80が、両側の回転軸81を介して、取り付けられ
ており、塗布ヘッド40と保持部80の長手方向で、そ
れぞれ3つ備わる対保持部保持面84、対塗布ヘッド保
持面82を介して、塗布ヘッド40は、保持部80へ腰
掛けるようにボルト(図示しない)で保持される。な
お、保持部80の両端におけるブロック83は、塗布ヘ
ッド40の倒れ防止として機能する部材であり、塗布ヘ
ッド40を取り付けたときは、塗布ヘッド40とブロッ
ク83は接触しておらず、わずかな隙間を設けている。
は、ホルダ32内で保持部80と一体で上向きに回転さ
れ、塗布液を吐出することで、内部の残留エアを排出す
るという、エア抜き作業が既に終了されている。
0からは、塗布液の供給ホース42が延びており、この
供給ホース42の先端は、シリンジポンプ44における
電磁切り換え弁46の供給ポートに接続されている。電
磁切り換え弁46の吸引ポートからは、吸引ホース48
が延びており、この吸引ホース48の先端部は、塗布液
を蓄えたタンク50内に挿入されている。
電磁切り換え弁46の切り換え作動により、供給ホース
42および吸引ホース48の一方に、選択的に接続可能
となっている。そして、これら電磁切り換え弁46およ
びポンプ本体52は、コンピュータ54に電気的に接続
され、このコンピュータ54からの制御信号を受けて、
それらの作動が制御されるようになっている。また、コ
ンピュータ54は、前述した昇降アクチュエータ21お
よび厚みセンサ22にもまた電気的に接続されている。
るため、コンピュータ54には、シーケンサ56が電気
的に接続されている。このシーケンサ56は、ステージ
6側のフィードスクリュー14のACサーボモータ30
の作動をシーケンス制御するものである。そのシーケン
ス制御のために、シーケンサ56には、ACサーボモー
タ18、30の作動状態を示す信号、ステージ6の移動
位置を検出する位置センサ58からの信号、塗布ヘッド
40の作動状態を検出するセンサ(図示せず)からの信
号などが入力され、一方、シーケンサ56からは、シー
ケンス動作を示す信号が、コンピュータ54に出力され
るようになっている。なお、位置センサ58を使用する
代わりに、ACサーボモータ18にエンコーダを組み込
み、このエンコーダから出力されるパルス信号に基づ
き、シーケンサ56にて、ステージ6の位置を検出する
ことも可能である。また、シーケンサ56に、コンピュ
ータ54による制御を組み込むことも可能である。
テージ6上に被塗布部材としての枚葉部材、例えば、カ
ラーフィルタのためのガラス基板Aを供給するローダ
や、ステージ6からガラス基板Aを取り外すためのアン
ローダが備えられており、これらローダおよびアンロー
ダには、その主要構成部分に、例えば、円筒座標系産業
用ロボットが使用される。
ッド40は、ステージ6の往復動方向と直行する方向、
すなわち、ステージ6の幅方向に水平に延びており、前
述したように、その一部が長手方向でホルダ32の保持
部80へ腰掛けるように保持されている。ここで、塗布
ヘッド40の水平調整は、前述した水平バー36の両端
に設けられた調整アクチュエータ38の伸縮ロッドを伸
縮させ、ホルダ32をその支持軸回りに回転させること
で行われる。
が高々数百mmで短尺の場合には、クリアランスをある
程度均一に設定することも可能であるが、特に塗布ヘッ
ド40が1mを越すような長尺である場合には、図7に
示すように、塗布ヘッド40や保持部80がその自重で
変形してしまい、クリアランスの大きさに対して自重た
わみ量が無視できないほど大きくなって、均一なクリア
ランスを設定することが不可能になる。
的に3箇所配置した対塗布ヘッドおよび対保持部保持面
82、84のぞれぞれにおいて、各保持面と隣り合う各
保持面の端部を結んだ直線により形成される長手方向の
プロファイルは、クリアランスが長手方向で略均一とな
るように、図8で示すような形状に設定されている。す
なわち、対保持部保持面84により形成されるプロファ
イルは、各保持部保持面84が共通公差域において平面
度公差が10μm以下、好ましくは5μm以下、さらに
好ましくは2μm以下に設定されているため、直線的な
形状をしており、対塗布ヘッド保持面82で形成される
プロファイルは、中央が高い凸型形状になるよう、中央
保持面高さHcが端部保持面高さHeよりも高く設定さ
れている。
1(1984)で定義されるものであり、「平面形体の
幾何学的に正しい平面からの狂いの大きさ」を意味す
る。また、共通公差域とは、JIS B 0021(1
984)に準拠するものであり、複数の離れた形体に共
通の領域をもつ公差値が指定されていることを意味す
る。
保持面の平面度が、共通公差で10μm未満と非常に高
精度に仕上げられている状態を指し、同一面状でないと
は、各保持面の平面度が共通公差域で10μm以上に設
定されている状態を指す。
と保持部80を保持した際、塗布ヘッド40や保持部8
0の自重たわみ量が、クリアランスの大きさに対して数
%以下まで小さくなるよう、予め設定しておくが、より
好ましくは、ステージ6上面の平面精度や被塗布部材の
長手方向の厚み形状なども考慮して設定しておく方が、
さらにクリアランスのバラツキが小さくできるので良
い。
高さ設定は、保持面を構成する部位が保持部80と一体
構造である場合には、保持部80を直接加工することで
行うことができるが、好ましくは、保持面を構成する部
位を取り外し自在にしておき、目標の凸型形状に応じ
て、それぞれの保持面を構成する部位の厚みを調整した
り、保持部80と対塗布ヘッド保持面82の間にスペー
サを挿入できるような構造にしておけば、事前の設定作
業が迅速に行える。さらに、対塗布ヘッド保持面82を
構成する部位を、与える温度によって体積が変化するバ
イメタル構造としておけば、それぞれの保持面を局所的
に温調することで、個々の高さを自在に調整しておくこ
とも可能である。
面は、長手方向のたわみに対する剛性がほぼ同一になる
ような形状に設計されている。この場合、保持部80と
塗布ヘッド40を保持する際に、対塗布ヘッド保持面8
2が形成する凸型形状に応じて、保持部80と塗布ヘッ
ド40は、作用反作用の関係により、それぞれ逆方向
に、ほぼ同じ量だけ変形するため、迅速に自重たわみ量
を実質的にゼロとする凸型形状が予測できる。
82を調節しているが、同様の調節を、対保持部保持面
84に対して行っても良いし、両方に対して行っても良
い。また、対塗布ヘッドおよび対保持部保持面82、8
4はそれぞれ離散的に3箇所配置しているが、その数は
特に限定されるものではなく、必要に応じて増減するこ
とができる。また、離散的な配置ではなく、長手方向に
連続的な保持面を1つ設ける構成でも良い。
は、保持部80に保持した際の、塗布ヘッド40や保持
部80の自重たわみ量が、実質的にゼロとなるように、
リップ先端部70が自重でたわみ方向とは逆向きの凹型
形状に加工されている。
ダイを強制的に押すことで、リップ先端部70を長手方
向で凸型に変形させた状態で研削加工したり、回転定盤
上で遊星回転するワークを研摩するラッピング加工機に
よってリップ先端部70を仕上げる場合には、回転定盤
の温度分布を調整したり、前述の研削加工と同様、塗布
ヘッド40を凸型に変形させた状態でラップするなど、
公知の加工方法を適用。することで設定することが可能
である。
40を保持部80に保持した際の、自重たわみ量を予め
測定しておき、そのたわみ量に応じて、上述した対塗布
ヘッド保持面82の長手方向のプロファイルや、リップ
先端部70の長手方向の形状を設定するものである。
されるものではないが、JIS B0621(198
4)で定義される真直度、すなわち、「直線形体の幾何
学的に正しい直線からの狂いの大きさ」を測定するため
に一般的に用いられる方法を適用することができる。
持した後、市販の水準器やオートコリメータ、もしくは
インジケータなどにより、塗布ヘッド40の上面41に
おける長手方向の真直度を測定することで、自重たわみ
量を算出することができる。
持面82、84の共通公差域における平面度は10μm
以下、好ましくは5μm以下、さらに好ましくは2μm
以下に設定しておき、かつ、上面41に対して、対保持
部保持面84とリップ先端部70は、JIS B 06
21(1984)で定義される平行度、すなわち、「基
準となるデータム直線又はデータム平面に対して平行な
幾何学的直線又は幾何学的平面からの平行であるべき直
線形体又は平面形体からの狂いの大きさ」が10μm以
下、好ましくは5μm以下になるよう加工しておくこと
が、自重たわみ量を精度良く算出するために、好まし
い。
測定する場合には、上面41の任意位置における長手方
向の変位量を2点連鎖法によって測定し、そのデータを
真直度に換算するためにJIS B 0621(198
4)では最小領域法で処理するよう規定されているが、
より一般的に用いられている両端基準法や最小二乗法な
どによって処理した真直度を自重たわみ量とすれば良
い。インジケータにより測定する場合には、ステージ6
上面を基準定盤として、上面41の真直度を測定し、自
重たわみ量を算出すれば良い。
は、例えば海文堂出版株式会社から出版されている「精
密形状測定の実際」(中野健一著)に記されている。
復動方向の片端面に長手方向で両端と中央に最低3箇
所、ステージ6上面からのリップ先端部70の距離を測
定できる市販の距離センサを設置しておき(図示しな
い)、距離センサによって、ステージ6上面を基準とし
た、塗布ヘッド40や保持部80の自重たわみ量を測定
しても良い。
重たわみ量を実質的にゼロ、すなわち設定するクリアラ
ンスに対して、10%未満、好ましくは、5%以下、さ
らに好ましくは2%以下とするために、実施例1では、
前述した対塗布ヘッド保持面82の中央保持面高さHc
と端部保持面高さHeの相対差(Hc−He)が、両端
と中央部の最大変形量に対して約2倍に設定されてお
り、さらには、ステージ6上面における塗布幅方向のう
ねりの平均値を考慮して設定されている。また、実施例
2では、リップ先端部70の長手方向が、塗布ヘッド4
0や保持部80の自重たわみによる変形とは逆向きに、
測定した自重たわみ量に応じて、中央が凹型形状に加工
されている。
例えば1mを越すような、長尺なブロックであるフロン
トリップ59およびリアリップ60を備えており、これ
らフロントおよびリアリップ59、60は、ステージ6
の往復動方向前後に位置して、互いに一体的に保持され
ている。塗布ヘッド40内の中央部分には、塗布液の供
給ホース42に、内部通路を介して、常時接続されてい
る、塗布液を塗布幅方向に拡幅するための拡幅路、すな
わち、マニホールド62が形成されており、このマニホ
ールド62は、ステージ6の往復動方向と直行する方向
に延びている。
ップ間隙64が垂直に延び、塗布ヘッド40の下面に開
口している。リップ間隙64の下端開口、つまり、吐出
口66は、マニホールド62と同様に、ステージ6の往
復動方向と直交する方向に延びている。具体的には、フ
ロントリップ59とリアリップ60との間には、シム
(図示しない)が介在されている。このシムの厚みによ
り、リップ間隙64および吐出口66の隙間、すなわ
ち、ステージ6の往復動方向に沿う長さが、例えば、5
0μm以上、300μm以下に設定されている。
れる塗布部材(カラーフィルタ)の製造方法を説明す
る。
復帰が行われると、ステージ6は、厚みセンサ22の下
方に位置付けられ、また、タンク50から、吸引ホース
48および供給ホース42を経て、塗布ヘッド40内の
マニホールド68およびリップ間隙64内に至る経路内
に、塗布液が満たされている。
ジ6上にガラス基板Aが供給され、このガラス基板A
は、ステージ6上に、サクション圧を受けて保持され
る。このようにしてガラス基板Aのローディングが完了
すると、厚みセンサ22が所定の位置まで下降し、ガラ
ス基板Aの厚みが厚みセンサ22により測定される。測
定後、厚みセンサ22は、元の位置まで上昇する。
始と同時に、シリンジポンプ44の電磁切り換え弁46
が、そのポンプ本体52に吸引ホース48を接続すべ
く、切り換え作動し、これにより、ポンプ本体52によ
り、タンク50内の塗布液が、吸引ホース48を通じ
て、吸引される。シリンジポンプ44内に所定量の塗布
液が吸引されると、電磁切り換え弁46は、ポンプ本体
52と供給ホース42とを接続すべく、切換え作動す
る。そして、ステージ6は、塗布ヘッド40に向けて往
動され、塗布ヘッド40の直前で、停止される。この
後、塗布ヘッド40が下降し、図6に示すように、塗布
ヘッド40のリップ先端部70とガラス基板Aの上面と
の間に、所定のクリアランス、すなわち、形成すべき塗
膜の厚さ、すなわち塗布膜厚tに対して1〜10倍程度
のクリアランスHが確保される。例えば、塗布膜厚tが
40μm以下なら、クリアランスHは、50μm〜30
0μmの範囲が好ましく、より好ましくは、100μm
〜150μmの範囲である。50μm未満の場合は、塗
布ヘッド40や保持部80の自重たわみ量を小さくした
としても、ガラス基板Aの厚さむらの影響により、塗布
厚みの均一性が悪く、生産効率が落ちる。一方、300
μmより大きい場合は、塗布開始部で縦すじなどの塗布
欠陥が発生しやすくなる。なお、クリアランスHは、厚
みセンサ22により測定したガラス基板Aの厚さを考慮
し、ステージ6と塗布ヘッド40との間の距離を測定す
る距離センサ(図示せず)からの出力信号に基づき、塗
布ヘッド40の下降位置が位置決めされることで、正確
に設定される。
基板Aの上面における塗膜の形成を、開始すべきスター
トラインを塗布ヘッド40の吐出口66の直下に位置付
け、ステージ6を一旦停止させる。
に、シリンジポンプ44に塗布液の吐出動作を開始さ
せ、塗布液を塗布ヘッド40に向けて供給する。これに
より、塗布ヘッド40の吐出口66から、ガラス基板A
上に、塗布液Lが吐出される。ここで、吐出口66は、
その間隙が塗布ヘッド40の長手方向、つまり、ステー
ジ6の往復動方向に沿って一定であるから、吐出口66
からは、ガラス基板Aのスタートラインに沿って一様に
塗布液Lが吐出され、この結果、塗布ヘッド40とガラ
ス基板Aとの間には、塗布液の液溜まりB(図6)が、
スタートラインに沿って形成される。
6からの塗布液Lの吐出を継続しながら、ステージ6を
一定の速度で往動方向に進行させると、この液溜まりB
を介して、ガラス基板Aの上面に塗布液Lの塗膜Dが連
続的に形成される。
は、クリアランスHを長手方向で均一に設定して、塗布
幅方向にわたって均一な液溜まりを形成することが重要
である。
にて塗膜Dの形成を終了すべきフィニッシュラインが、
塗布ヘッド40の吐出口66の直前位置に到達すると、
この時点で、シリンジポンプ44の吐出動作が停止され
ても、ガラス基板A上の液溜まりの塗布液を消費しなが
ら、塗膜Dの形成がフィニッシュラインまで継続され
る。なお、ガラス基板A上のフィニッシュラインが、塗
布ヘッド40の吐出口74を通過した時点で、シリンジ
ポンプ44の吐出動作を停止するようにしてもよい。
吐出口66を通過する時点または通過した時点で、シリ
ンジポンプ44の吸引動作がわずかに行われ、これによ
り、塗布ヘッド40のリップ間隙64内の塗布液Lは、
マニホールド62側に吸引される。
上昇され、塗布ヘッド40から塗布液Lの吐出工程が終
了する。次に、シリンジポンプ44に、吸引動作と同じ
量だけ吐出動作を与えて、塗布ヘッド40のリップ間隙
64に空気が残らないようにした後、電磁切り換え弁4
6は、ポンプ本体52と吸引ホース48とを接続すべ
く、切り換え動作し、これにより、ポンプ本体52に、
タンク50内の塗布液が、吸引ホース48を通じて、吸
引される。シリンジポンプ44内に所定量の塗布液が吸
引されると、シリンジポンプ44の電磁切り換え弁46
は、ポンプ本体52と供給ホース42とを接続すべく、
切り換え作動する。なお、塗布ヘッド40の上昇位置に
て、リップ先端部70に付着している塗布液Lが、クリ
ーナ(図示せず)により拭き取られる。
出工程が終了しても継続されており、ステージ6がガイ
ド溝レール4の終端に到達した時点で、その往動が停止
される。この状態で、塗膜Dが形成されたガラス基板A
は、そのサクションによる吸着が解除されて後、アンロ
ーダによりステージ6上から取り外される。この後、ス
テージ6は、復動され、図1に示す初期位置に戻され
て、一連の塗布工程が終了する。初期位置にて、ステー
ジ6は、新たなガラス基板がローディングされるまで待
機する。
するダイコータは、塗布ヘッド40を保持部80の自重
たわみやステージ6上面の平面精度の影響を少なくでき
る前述した塗布ヘッド40や保持部80を備えているた
め、塗布幅方向で均一なクリアランスHを容易に設定す
ることが可能となり、塗布ヘッド40の剛性アップに伴
う重量増加や、作業者が特別な調整作業を行うこともな
く、サイズの大きなガラス基板上に、その塗膜Dを均一
に形成することができ、カラーフィルタの製造に好適な
ものとなる。
材の製造方法における実施例を説明したが、本発明に係
る塗布装置の具体的な構成は、この実施例に限られるも
のではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で設計変更
が可能であり、さらに、本発明に係る被塗布部材の製造
方法に適用する被塗布部材としては、上述したガラス基
板だけでなく、金属板などの枚葉部材や、フィルムなど
のウエブや金属箔などの連続的に連なる部材でも良く、
製造される塗布部材としては、プラズマディスプレイ用
部材、版材などであっても良い。また、その塗布液とし
ては、水や有機溶媒に高分子材料や無機物を溶解または
分散させたものなどが、適用できる。
ガラス基板、例えば、縦横1100mm×960mm、
厚み0.7mmの基板に、塗布液を均一に塗布するため
には、前述したように、長手方向で均一なクリアランス
を設定できるよう、塗布ヘッドを塗布ヘッド保持部に保
持することが重要である。
発明の塗布装置によって、上述のガラス基板に塗膜Dを
形成したときの、塗布幅方向における膜厚精度を、従来
の塗布装置と比較した結果を示す。
トダイ40の離散的に3箇所配置された対保持部保持面
84は、それぞれの平面度が共通公差域で1.6μm、
かつ、各保持面により形成される直線的なプロファイル
がリップ先端部70に対して5μmの平行度になるよう
に設定されている。
たわみ量を測定するため、それぞれの対塗布ヘッド保持
面82の平面度が共通交差域で1.8μmとした。そし
て、保持部80に保持した塗布ヘッド40における上面
41の長手方向6箇所の変位量を、市販の水準器『新潟
精機(株)製レベルニック精密級電子水準器DL−S
3』を用いて、2点連鎖法により測定し、得られた変位
量を両端基準法で換算すると、塗布ヘッドや保持部の自
重たわみは中央が下向きに凸型分布をしており、自重た
わみ量は18μmあった。
2の中央保持面高さHcと端部保持面高さHeの相対差
(Hc−He)が36μmとなるよう、両端の保持面の
厚みを予め調節しておくことで、塗布ヘッド40を保持
部80に保持した際の、塗布ヘッドや保持部の自重たわ
み量は1.8μmになった。なお、塗布ヘッド40のリ
ップ先端部70の真直度は2μmであった。
て、往復動方向3箇所における塗布幅方向の真直度を平
均することで算出した平均真直度分布が、中央で6μm
凸型の傾向にあったため、さらに、中央保持面高さHc
と端部保持面高さHeの相対差(Hc−He)が48μ
mとなるように、両端の保持面の厚みを予め調節してお
き、塗布を行った。なお、塗布ヘッド40は実施例1−
1と同じものを使用した。
と両端部の相対差(Hc−He)を1.5μmに設定し
た後、リップ先端部における長手方向が中央で最大18
μm凹型となる形状に予め加工しておいた塗布ヘッド4
0によって、塗布を行った。
の自重たわみを考慮しない、図7で示す保持状態によっ
て塗布を行った。この場合の自重たわみ量は、前述のと
おり18μmであった。
間を100μm、クリアランスHを100μm、形成す
べき塗膜Dの塗布厚みtを25μm、塗布速度は6m/
分に設定した。
77とガラスビーズをγ−ブチロラクトンへホモジナイ
ザーによって分散処理した後、濾過によりガラスビーズ
を除去した顔料分散液にポリアミック酸のγ−ブチロラ
クトン溶液を粘度が15mPa・sとなるよう適宜添
加、混合したカラーペーストを使用した。
ータでは、塗布ヘッドや保持部の自重たわみを小さくで
きるため、クリアランスを均一に設定でき、塗布幅が1
mを超える場合でも、塗布厚みが均一な塗布部材が製造
可能になることがわかる。
および塗布部材の製造方法、ならびに、カラーフィルタ
の製造装置および製造方法によれば、例えば、塗布幅が
1mを超えるような、サイズの大きなガラス基板に塗布
液を塗布する場合においても、塗布ヘッドや塗布ヘッド
保持部の自重による変形やステージ6上面の平面精度の
影響が小さくできるように、予め塗布ヘッドや塗布ヘッ
ド保持部、もしくは、リップ先端部の長手方向の形状が
設定されているため、煩わしいたわみ調整や剛性を高め
るために塗布ヘッドを大型化する必要もなく、作業者が
均一なクリアランスを容易、かつ迅速に設定することが
でき、塗布幅方向で均一な塗布液の塗膜を形成すること
が可能となる。この結果、被塗布部材が、枚葉部材、つ
まり、カラーフィルタ用のガラス基板である場合には、
高品質なカラーフィルタを効率良く得ることができる。
図である。
動部材の制御系をも含めて示した概略側面構成図であ
る。
とホルダを示す概略斜視図である。
ヘッドと保持部が変形して、自重たわみが小さくなった
状態を模式的に示す斜視図である。
できる塗布ヘッドの概略斜視図である。
布ヘッドの塗布状態を示す横断面図である。
い、従来の塗布ヘッドと保持部の保持状態を示す概略斜
視図である。
部保持面の幾何学的な形状の一例を示す図である。
Claims (14)
- 【請求項1】塗布液を吐出するための吐出口を備えた塗
布ヘッドと、該塗布ヘッドを保持する保持手段と、該塗
布ヘッドの吐出口に対向して被塗布部材を支持する支持
手段と、塗布ヘッドまたは被塗布部材のいずれか一方を
相対的に移動させる移動手段を備え、前記被塗布部材に
前記塗布ヘッドの吐出口から吐出する塗布液の塗膜を形
成する塗布装置において、前記保持手段および前記塗布
ヘッドは、塗布ヘッドを保持するための保持面をそれぞ
れ有し、かつ、少なくとも一方の保持面は、塗布ヘッド
の長手方向で同一面状にないことを特徴とする塗布装
置。 - 【請求項2】前記保持手段および/または前記塗布ヘッ
ドの保持面は、塗布ヘッドの長手方向で離散的に3カ所
以上有することを特徴とする請求項1に記載の塗布装
置。 - 【請求項3】前記保持手段および/または前記塗布ヘッ
ドの各保持面は、鉛直方向に位置が異なることを特徴と
する請求項2に記載の塗布装置。 - 【請求項4】塗布液を吐出するための吐出口を備えた塗
布ヘッドと、該塗布ヘッド保持する保持手段と、該塗布
ヘッドの吐出口に対向して被塗布部材を支持する支持手
段と、塗布ヘッドまたは被塗布部材のいずれか一方を相
対的に移動させる移動手段を備え、前記被塗布部材に前
記塗布ヘッドの吐出口から吐出する塗布液の塗膜を形成
する塗布装置において、塗布ヘッドの吐出口側が長手方
向で凹型形状を有することを特徴とする塗布装置。 - 【請求項5】前記凹型形状は、同断面形状の塗布ヘッド
を保持手段で保持したときの自重たわみ曲線と長手方向
で線対称となる曲線に、略一致していることを特徴とす
る請求項4に記載の塗布装置。 - 【請求項6】前記被塗布部材が、枚葉形態の部材である
ことを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の塗布
装置。 - 【請求項7】請求項1〜6のいずれかに記載の塗布装置
における被塗布部材が、カラーフィルタ製造用被塗布部
材からなることを特徴とするカラーフィルタの製造装
置。 - 【請求項8】支持体上に支持されている被塗布部材に向
かって、保持手段に保持されている塗布ヘッドの吐出口
より塗布液を吐出しながら、塗布ヘッドまたは被塗布部
材のいずれか一方を相対的に移動させて、被塗布部材上
に塗膜を形成する塗布部材の製造方法において、塗布ヘ
ッドの長手方向で同一面状にない前記保持手段および/
または前記塗布ヘッドの保持面で、前記塗布ヘッドが保
持されていることを特徴とする塗布部材の製造方法。 - 【請求項9】前記保持面が離散的に3カ所以上あること
を特徴とする請求項8に記載の塗布部材の製造方法。 - 【請求項10】前記保持手段および/または前記塗布ヘ
ッドの各保持面は、鉛直方向に位置が異なることを特徴
とする請求項9に記載の塗布部材の製造方法。 - 【請求項11】支持体上に支持されている被塗布部材に
向かって、保持手段に保持されている塗布ヘッドの吐出
口より塗布液を吐出しながら、塗布ヘッドまたは被塗布
部材のいずれか一方を相対的に移動させて、被塗布部材
上に塗布液の塗膜を形成する塗布部材の製造方法におい
て、吐出口側は長手方向に凹型形状の塗布ヘッドで塗膜
を形成することを特徴とする塗布部材の製造方法。 - 【請求項12】前記凹型形状は、同断面形状の塗布ヘッ
ドを保持手段で保持したときの自重たわみ曲線と長手方
向で線対称となる曲線に、略一致させることを特徴とす
る請求項11に記載の塗布部材の製造方法。 - 【請求項13】請求項8〜12のいずれかに記載の塗布
部材の製造方法における被塗布部材が、枚葉部材である
ことを特徴とする塗布部材の製造方法。 - 【請求項14】請求項8〜12のいずれかに記載の塗布
部材の製造方法における被塗布部材が、カラーフィルタ
製造用被塗布部材からなることを特徴とするカラーフィ
ルタの製造方法。
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