JP2004000864A - スリットダイコータ口金およびこれを用いたカラーフィルターの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】マニホールドと塗料吐出用のスリットを設けたスリットダイコータ口金による枚葉塗工装置において、均一な膜厚で塗工すること、さらには塗布幅両端の薄膜部を含め塗工領域全体の膜厚が高低差の小さいスリットダイコータ口金を提供する。
【解決手段】少なくともマニホールドと塗料吐出用のスリットを設けたスリットダイコータ口金であって、該スリットを形成するために用いるシム開口部側面が外側に凸の曲線状であることを特徴とするスリットダイコータ口金。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コーティング技術に用いられるスリットダイコータ口金に関するものであり、さらに詳しくは、シムをスペーサーとして用いるスリットダイコータ口金に関する。
【０００２】
【従来の技術】
カラーフィルタ製造などの分野においては、塗工方向の長さが比較的短尺の基体に塗料を薄くかつ均一に塗工することが求められる。この要請に対して、１枚づつ基体を供給して、塗工を繰り返すいわゆる枚葉塗工装置が用いられる。枚葉塗工装置に採用される方法としては、一般的にスピンコータ、ロールコータ、バーコータが挙げられる。しかし、例えばスピンコーターでは、塗料が基板の裏側に付着する裏回りと言う問題を生じていた。
【０００３】
一方、スリットダイコータは、塗工ヘッドに設けられたスリットから所定間隔離して基体を設置し、スリットから塗料を吐出しつつ塗工ヘッドと基体とを相対的に走行させて塗膜を形成する方法である。
この方法によれば、ほとんど塗料を無駄にすること無く、裏回りの問題も無い。塗料の供給経路も密閉系にできる。また、基体と口金は所定の間隔を保って相対的に移動するので基体または塗膜に傷をつけることもない。スリットダイコータ口金のスリット間隙はシムと称するスペーサーによって保たれる。スリット間隙はシム厚みによって保たれ、塗布幅はシムリップ幅によって決められる。
【０００４】
しかしながら、従来のシムは開口部が長方形に形成されており、さらにマニホールド幅より狭い塗布幅に適用する場合はマニホールド両端をシムによって覆い塞いでいた。そのため、口金端部における塗料の流動性が悪くなり、塗布幅全体の膜厚は均一では無く、両端の膜厚が薄くなる傾向にあった。
【０００５】
塗布幅とカラーフィルター有効面幅が近似したものについては、塗布幅両端の薄膜部の影響により有効面内での膜厚高低差が生じ、均一でなくなる。カラーフィルターの色特性としては、有効面における膜厚の高低差が０．１μｍ以下が好ましい。膜厚高低差が０．１μｍを越えると色度に影響が及ぶためＣＦ特性として良好では無い。スリット間隙の調整により塗布幅方向の膜厚を調整することは可能であるが、両端部に関しては非常に困難であり、稼働率低下の主要因となっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的はマニホールドと塗料吐出用のスリットを設けたスリットダイコータ口金による枚葉塗工装置において、均一な膜厚で塗工すること、さらには塗布幅両端の薄膜部を含め塗工領域全体の膜厚が高低差の小さいスリットダイコータ口金を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は次の構成を有する。
（１）マニホールドと塗料吐出用のスリットを設けたスリットダイコータ口金であって、該スリットを形成するために用いるシム側部が外側に凸の曲線状であることを特徴とするスリットダイコータ口金。
（２）シム側部の曲率半径が３０〜６０ｍｍであることを特徴とする（１）記載のスリットダイコータ口金。
（３）シム開口部がマニホールドの幅よりも大きいことを特徴とする（１）または（２）記載のスリットダイコータ口金。
（４）基体上にスリットダイコータ口金を用いて塗料を塗布するカラーフィルターの製造方法において、該スリットダイコータ口金として（１）〜（３）のいずれかに記載のスリットダイコータ口金を用いることを特徴とするカラーフィルターの製造方法。
【０００８】
【発明の実施の形態】
次に本発明のスリットダイコータ口金について図面に従って説明する。
図１はスリットダイコータ口金の断面構造の一例を示したものである。一般的に、スリットダイコータ口金は、塗工上流側（これから塗布されていく側）のバックアップリップ１と塗工下流側（既に塗布された側）のドクターリップ２が組み合わされてなる。スリット３の内側には、供給を受けた塗料をスリット幅方向へ拡散させることを目的としたマニホールド４とランド部５がある。ランド部を経て押し出された塗料７は、塗料接触面であるリップ先端部（リップ先端面）６ａ、６ｂを濡らしながら基体に塗布される。リップ先端面の前後にはリップ外側面８ａ、８ｂがある。
【０００９】
スリット間隙を形成するシム（スペーサー）は、バックアップリップとドクターリップとの間に取付られ、その構成を図２及び図３に示す。
図２は従来シムの図面を示したものである。供給系より送られた塗料はマニホールド中央部９よりマニホールドへ拡散され、シム開口部１０へ充填される。塗料の塗布幅はシムリップ幅１１で決める。本発明の課題である塗布幅両端の塗料の流れはマニホールドとシムとの交点１２ａ、１２ｂからシム開口部側面１３ａ、１３ｂへと流動し基体へと塗布される。
そのためにシム開口部両端から押し出される塗料は側面から真下方向への吐出となり中心部に比べ吐出量が少なくなる。この問題点を解決するために考案したシムを図３に示す。
【００１０】
上記したように開口部両端からの塗料の流れを強くするためにシム開口部側面１３ａ、１３ｂに外側に凸の曲線を付加しマニホールド幅より、シム開口幅１４を大きくした。ここで、シム開口部側面が外側に凸の曲線状であるとは、図３に示すようにシム開口部の側面の形状が、その左右の両端側に凸の曲線状であることを言う。この曲線は特に限定されないが、好ましくはマニホールド両端の曲面に合わせ曲率半径３０〜６０ｍｍが好ましい。さらに、より開口部両端の塗料流動性を良化するためにマニホールド両端１２ａ、１２ｂはシムで覆い塞がないことが好ましく、さらにはマニホールド両端の形状に合わせシムに曲線を付加することが好ましい。マニホールド幅１５より塗布幅が小さい場合は、マニホールドとシムとの交点をマニホールド幅に合わせ、シム下部１６ａ、１６ｂで塗布幅を決めることが好ましい。
また、スリット間隙を形成するシム厚みは１０〜５００μｍの範囲で設定されるがより好ましくは８０〜１２０μｍである。
スリット間隙が１０μｍ未満では塗料吐出の圧力損失が大きくポンプに過負荷がかかったり、ポンプの動きに対して塗料吐出の応答に遅れがあり枚葉塗工として好ましくなかったりする。特にカラーフィルタへ適用する場合に塗膜の膜厚高低差が０．１μｍで要求されるために、８０〜１２０μｍの範囲であることが好ましい。
【００１１】
また、シムの材質としては樹脂、金属などが好ましく、中でも剛性や精度の点を考慮すると、ステンレス鋼がより好ましい。
【００１２】
以下、カラーフィルタ用塗膜に本発明を適用した場合について説明する。
カラーフィルタ用塗膜の場合、基体としては通常ソーダ硝子、無アルカリ硝子であるバリウム硼珪酸硝子やアルミニウム硼珪酸硝子、石英硝子などの硝子、透明プラスチック基板が用いられる。塗料の種類としては、特に限定されるものではないが、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリビニールアルコール樹脂、ポリアミド酸樹脂、ポリイミド樹脂などの一種ないしは二種以上の混合物およびこれらの感光性樹脂などが好ましく用いられる。なおこれらの樹脂に染料または顔料などの着色剤を分散混合して使用することもできる。図４に示した塗料供給装置を備えたスリットダイ装置を一例にして以下説明するがこれに限定されるものではない。着色膜用ペースト１７を塗料溜め１８に仕込み密閉する。基体１９と口金とを相対的に走行させる機構によって、基体の塗工開始位置を口金の下に移動させる。着色用ペーストをポンプ２０によってスリットダイ口金に送り、所定の時間経過させることによってリップ先端面２１と基体との間に塗工開始後からなるべく短距離で塗工定常部に近い膜厚を実現させるために好ましい量の塗料を保持させる。該時間経過が短く塗料の量が十分でないと、塗工開始から数ｃｍの範囲で塗膜厚みが不足、該時間経過が長すぎると塗工開始から数ｃｍの範囲で塗膜厚みが波打つ現象が見られる。次いで口金に対し基体を送っていきつつ、口金のスリットを通して基体上に塗料を塗布し塗膜２２を形成する。塗工終了位置でポンプを停止して塗料の吐出を終わる。
以上のごとく、本発明によって塗布幅方向、さらに詳しくは両端の膜厚と中央部の膜厚とを同等にすることで塗膜全体の均一塗布を可能とし、高品質のカラーフィルタを提供することが可能である。
【００１３】
【実施例】
以下、実施例に基づいて本発明を具体的に説明するがこれらに限定されるものではない。
【００１４】
実施例１
Ａ．スリットダイコータ口金の作成
ＳＵＳ３１６を基材とし、シム側部の曲率半径５２ｍｍ、厚さ１００μｍ、シムリップ幅３５８ｍｍのシム開口部がマニホールド幅より大きいシムを作成し口金を構成後、赤、青、緑の三色の塗料をスリットダイコータにより塗布した。
Ｂ．着色層形成用ペーストの作成
溶媒のγ−ブチロラクトン４２．８ｇ、３−メトキシ−３−メチル−１−ブタノール２０．２ｇ中に、着色用顔料であるピグメントレッドＰＲ２０９、３．８３ｇ（８５ｗｔ％）、ピグメントオレンジＰＯ３８、０．６７ｇ（１５ｗｔ％）とポリマー分散剤（ＰＤ）２２．５ｇを添加し、ガラスビーズ９０ｇと共に小型分散機（ホモジナイザー）に封入し、７０００ｒｐｍで５時間分散した。ガラスビーズを濾過除去し、ＰＲ２０９とＰＯ３８からなる分散液５％溶液を得た後、この分散液５０．０ｇをポリアミック酸溶液（ＰＡＡ）８．０ｇとγ−ブチロラクトン４２．０ｇの希釈混合溶液に添加混合し、赤色着色層形成用ペーストを得た。以下同様の手順により、着色用顔料としてピグメントグリーンＰＧ３６、７５ｗｔ％とピグメントイエローＰＹ１３８、２５ｗｔ％を含む緑色着色層形成用ペースト、着色用顔料としてピグメントブルーＰＢ１５：１、９３ｗｔ％、ピグメントバイオレットＰＶ２３、７ｗｔ％を含む青色着色層形成用ペーストを得た。
Ｃ．塗工
基体は３７０ｍｍ×４７０ｍｍ×０．５ｍｍの１７３７硝子（コーニンク゛シ゛ャハ゜ン（株）製）とした。図４の塗料溜に該ペーストを仕込み密閉した。基体とリップ先端面の間隙であるクリアランスは１００μｍに設定した。基体と口金とを相対的に走行させる機構によって、基体の塗工開始位置を口金の下に移動した。ペーストをギアポンプによってスリットダイ口金に送り、ギアポンプ駆動後０．５秒してから搬送速度３ｍ／ｍｉｎで基体の搬送を再開した。口金のスリットを通して基体上に塗料を塗布しつつ基体を送っていき、塗膜を形成する。次いで塗工終了位置でポンプを停止して塗料の吐出を終わるとともに口金を上昇して基体から遠ざけ塗工を終了した。塗料の吐出量はポリイミド前駆体膜厚で１．６〜１．７μｍになるように調整した。
該ペーストを塗布した後、１４０℃で２５分間乾燥しポリイミド前駆体膜を得た。
【００１５】
実施例２
シム側部の曲率半径７０ｍｍのシムを用いた以外は実施例１と同様に赤、青、緑のポリイミド前駆体膜を得た。
【００１６】
実施例３
シムがマニホールド両端を５ｍｍ塞いでいるシムを用いた以外は実施例１と同様に赤、青、緑のポリイミド前駆体膜を得た。
【００１７】
比較例１
図２に図示するシム開口部が長方形のシムを用いた以外は実施例１と同様に赤、青、緑のポリイミド前駆体膜を得た。
【００１８】
比較例２
図２に図示するシム開口部が長方形で、かつマニホールド両端を５ｍｍ塞いでいるシムを用いた以外は実施例１と同様に赤、青、緑のポリイミド前駆体膜を得た。
【００１９】
実施例１〜３及び比較例１、２において得られたポリイミド前駆体膜を口金幅方向（塗布幅方向）に５ｍｍ間隔で塗膜厚みを測定した。
【００２０】
【表１】

【００２１】
実施例１は、塗布幅方向（口金幅方向）の膜厚高低差が赤、青、緑各色において０．１μｍ以下の均一した塗布膜が得られ、高品質の色特性を持つカラーフィルタが得られた。
【００２２】
【発明の効果】
本発明によりマニホールドと塗料吐出用のスリットを設けたスリットダイコータ口金による枚葉塗工装置において、均一な膜厚で塗工することが可能であり、さらには塗布幅両端を含め塗工領域全体の膜厚が高低差０．１μｍ以下と小さいスリットダイコータ口金を提供することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】スリットダイコータ口金の断面構造の一例を示したものである。
【図２】従来のシムの構造を示したものである。
【図３】本発明のシムの構造を示したものである。
【図４】スリットダイコータ口金による塗工を行う装置の一例を示したものである。
【符号の説明】
１：バックアップリップ
２：ドクターリップ
３：スリット
４：マニホールド
５：ランド部
６：リップ先端部
７：塗料
８：リップ外側面
９：マニホールド中央部
１０：シム開口部
１１：シムリップ幅
１２：マニホールドとシムの交点
１３：シム開口部側面
１４：シム開口幅
１５：マニホールド幅
１６：シム下部
１７：着色膜用ペースト
１８：塗料溜
１９：基体
２０：ポンプ
２１：リップ先端面
２２：塗膜

Claims (4)

1. 少なくともマニホールドと塗料吐出用のスリットを設けたスリットダイコータ口金であって、該スリットを形成するために用いるシム開口部側面が外側に凸の曲線状であることを特徴とするスリットダイコータ口金。
2. シム開口部側面の曲率半径が３０〜６０ｍｍであることを特徴とする請求項１記載のスリットダイコータ口金。
3. シム開口部がマニホールドの幅よりも大きいことを特徴とする請求項１または２記載のスリットダイコータ口金。
4. 基体上にスリットダイコータ口金を用いて塗料を塗布するカラーフィルターの製造方法において、該スリットダイコータ口金として請求項１〜３のいずれかに記載のスリットダイコータ口金を用いることを特徴とするカラーフィルターの製造方法。

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