【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、液晶ディスプレイ用カラーフィルター、光学フィルター、プラズマディスプレイ用パネルなどの製造分野において好ましく使用されるもので、詳しくは、ガラスなどの枚葉被塗布基板に、膜厚制御の困難であった塗布開始部において、高い膜厚精度で塗布液を塗布する塗布方法、及び、これを用いたカラーフィルターの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
液晶ディスプレイの製造工程では、枚葉状基材となるガラス基板に乾燥後の膜厚が数ミクロンとなるように塗布液を塗布する工程があり、その手段として、スピナー、バーコータあるいはロールコータなどがある。さらに、近年では、塗布液の消費を削減し、塗膜物性の向上を図るために、ダイコータが使用されるようになってきている。
【０００３】
この種のダイコータでは、下向きの吐出口を有した塗布器と、テーブル上に吸着保持された基材とを相対的に平行移動させながら、吐出口から塗布液を吐出して基材表面に塗膜を形成する。この塗膜の形成の間、基材と塗布器との間の隙間（以下、ギャップという。）にはビードと呼ばれる液溜まりが形成されており、塗布器から吐出された塗布液は、ビードに供給され、一方、ビードに供給された塗布液と同量の塗布液がビードから基材上に付着し、塗膜となる。
【０００４】
高い品質の液晶ディスプレイを得るためには、この塗膜の厚み（塗布厚み）を基材上で均一にすることが重要であるが、ビードの大きさ（容積）が塗布中に変動した場合、変動分が塗膜として基材に付着するので、塗布厚みの変動を引き起こす。したがって、塗布厚みを塗布方向全域にわたって均一にするためには、ビードの大きさ（容積）を一定に保持することが必要である。
【０００５】
塗布中におけるビードの挙動は、初期ビード形成過程と定常ビード過程に分けられる。初期ビード形成過程は、塗布開始時の基材と塗布器の相対移動を開始する瞬間において、ビードが全くない状態から、短時間で所定のビードに増長するまでの過程であり、一方、定常ビード過程は、所定のビードに成長した後、一定のビード容積を保持しながら塗布する過程である。
【０００６】
前記の初期ビード形成過程、すなわち、塗布開始部では、定常ビード過程に比べてビード容積が小さく、一定ではないので、均一な塗布厚みを形成することが困難であり、所定の塗布厚みよりも小さくなったり、膜切れを引き起こしたりする。この問題点を解消する方法として、基材と塗布器との相対移動を開始するよりも前に、あらかじめ塗布液の吐出を開始して、ギャップ領域全体にビードを十分に充填させておくことにより、基材とスリットダイの相対移動を開始した後でも、塗布開始部で均一な塗布厚みの塗膜を得ることができる（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
【特許文献１】特開平８−２２９４９７号公報（第２頁〜第３頁 第１６頁 図１）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、低粘度の塗布液を塗布する場合や、所定の塗布厚みが小さい塗布液を塗布する場合において、上記発明の手段を用いても、塗布開始部で所定の膜厚精度が得られなかったり、膜切れが生じたりすることがある。この膜厚の不安定領域は少なくとも塗布開始部から２０ｍｍ以上存在し、製品部で膜厚不良、又はそれによる色むら等の品質低下を招いていると共に、製品にできない不良部分の領域も多くなっていた。
【０００９】
この発明は上述の問題点を解決するためになされたものであり、あらゆる塗布液、特に低粘度の塗布液を塗布する場合や、所定の塗布厚みが小さい場合に対して、膜切れが発生せず、かつ、端部より２０ｍｍ以下の塗布開始部、及び定常塗布領域でも高精度な膜厚の塗膜を得るための塗布方法、ならびにこれを用いたカラーフィルターの製造方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の目的は以下の発明によって達成される。
本発明に係る塗布方法は、塗布液を吐出する吐出口を有する塗布器と、該吐出口に対向させて位置する基材とを相対移動させながら、該塗布器から塗布液を吐出することにより、基材表面に塗膜を形成する塗布方法において、前記基材に対向し、かつ、前記吐出口を含む塗布器先端面の前記相対移動方向長さをＬ（ｍｍ）、前記基材と前記塗布器先端面との距離をＨ（ｍｍ）、前記吐出口の塗布幅方向長さをＷ（ｍｍ）、前記塗布液の単位時間あたりの基材への供給量をＱ（ｍｍ３／秒）とするとき、（ＬＨＷ）／Ｑが０．７（秒）以下であり、かつ、塗布液の粘度は０．１〜２０（ｍＰａ・ｓ）の範囲であることを特徴とする。
【００１１】
本発明のカラーフィルター製造方法は請求項１に記載の塗布方法を用いて、カラーフィルターを製造することを特徴とする。
【００１２】
上記発明にかかる塗布方法によれば、ギャップ領域でビードを適正な時間で形成することにより、塗布開始部において、より短時間でビードの容積を安定化し、塗布開始部及び定常塗布領域で膜切れすることなく、所定の膜厚精度を得ることができる。
【００１３】
さらに、上記発明のカラーフィルター製造方法によれば、上記発明の塗布方法を用いて、塗布開始部及び定常塗布領域において、高い膜厚精度で膜切れのない塗膜面を作成できるので、基板全域にわたって色むらのない高品質なカラーフィルターを製造できる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の好ましい実施形態を、図面を参照しながら説明する。
図１、図２はこの発明の塗布方法を適用する塗布装置であるダイコータ１の一例を示す概略正面図と概略側面図で、図３は塗布器であるスリットダイ１０を用いて塗布している状態を示す概略斜視図で、図４は図３の塗布器を塗布幅方向から見た概略断面図である。
【００１５】
最初に、ダイコータ１の構成を図１、図２を用いて説明する。ダイコータ１は、スリットダイ１０と、スリットダイ１０を塗布の前または後で清掃するダイ清掃装置３０と、塗布する基板１００を保持するテーブル４０と、テーブル４０が載せられた基台５０と、スリットダイ１０を支持して昇降させる支柱６０と、スリットダイ１０に塗布液を供給する送液ユニット７０から構成される。
【００１６】
ここで、スリットダイ１０は昇降できるように門型の支柱６０に図示しない昇降運動機構を介して取り付けられている。また、テーブル４０はスリットダイ１０の下部を基板移動方向Ａ、Ｂに直進運動できるように図示しない往復運動機構を介して基台５０に取り付けられている。なお、塗布時には、基板１００はテーブル４０に真空吸着により保持されて、塗布液が送液ユニット７０によってスリットダイ１０に供給される。
【００１７】
また、ダイ清掃装置３０は、スリットダイ１０の先端面を清掃する清掃具３１と、清掃具保持部材３２から構成されている。清掃具保持部材３２は塗布幅方向Ｃ、Ｄ方向に直進運動できるように図示しない往復運動機構を介して、支柱６０に取り付けられている。
【００１８】
この清掃具３１をスリットダイ１０の吐出口を含む先端面に接触させながら、清掃具保持部材３２をＣ方向に移動させることにより、先端面に付着した余分な塗布液が掻き取られて除去される。なお、除去された塗布液は図示しない真空ポンプなどの吸引排液装置により、吸引、排除され、さらに図示しない廃液タンク等に送液される。
【００１９】
また、送液ユニット７０は、塗布液を供給するタンク７５、塗布液を定容量供給するシリンジポンプ７１の他、タンク７５とシリンジポンプ７１との間を連結する吸引ホース７３、シリンジポンプ７１とスリットダイ１０との間を連結する供給ホース７２により構成され、さらに、供給、吸引ホース７２、７３の途中には、開閉弁７４Ａ、７４Ｂが設けられている。シリンジポンプ７１と各々の開閉弁７４Ａ、７４Ｂの動作によって、タンク７５内の塗布液がスリットダイ１０に定容量供給される。
【００２０】
なお、送液ユニット７０の送液供給手段としては、シリンジポンプの他に、ギアポンプ、ダイヤフラムポンプ、チューブポンプの他、エアー圧送を用いても良い。
【００２１】
次に、スリットダイ１０の構成の一例を図３、図４を用いて説明する。スリットダイ１０は、基材搬送方向上流側にバックアップリップ１１、基材搬送方向下流側にドクターリップ１２を配し、これらの間にスペーサ１３を挟みこみ、ボルト１５で結合することによって構成される。そして、スペーサ１３を挟み込んでいるので、バックアップリップ１１とドクターリップ１２の間には塗布幅と同じ長さでマニホールド１９に連通するスリット１７が形成される。そして、スリット１７の先端には吐出口１６が形成される。なお、スリット１７の間隙幅はスペーサ１３の厚みと等しくなる。
【００２２】
また、このスリットダイ１０を使って塗布する場合は、まず、塗布液をバックアップリップ１１側に設けられた塗布液流入口１８より流入させる。その後、塗布液は塗布液流入口１８に連通したマニホールド１９に一旦入り、塗布幅方向に拡げられた後、スリット１７を経て、吐出口１６から流出し、一定速度で移動する基板１００とスリットダイ１０との隙間であるギャップ２５に塗布液の溜まり２１（以下、ビードという。）を形成後、基板上の塗膜２８となる。このとき、ビードの容積は、先端面２０の塗布方向の長さＬ（以下、先端長）と、スリットダイ１０と基板１００との距離Ｈ（以下、クリアランス）と、吐出口の塗布幅方向の長さＷ（以下、吐出口長さ）によって決定されるギャップ２５の容積（Ｌ・Ｈ・Ｗ）と同等、もしくはそれ以下となる。
【００２３】
ここで、塗布厚みを均一にするためには、ビード２１の容積を常に一定にすることが必要である。仮に、ビード２１の容積が塗布中に増加すると、吐出口１６から吐出された塗布液が、塗膜形成に消費される以外に、ビード容積の増加に消費されるので塗布厚みが低下する。一方、ビード２１の容積が塗布中に減少すると、塗膜形成に使われる塗布液は、吐出された塗布液以外にビード容積の減少分も上乗せされるために、本来の塗布厚みより厚い塗膜となる。したがって、塗布方向で均一な塗布厚みを得るためには、塗布中のビード２１の容積を常に一定にしなければならない。また、後述するように、塗布開始時はビード２１の容積が最も変動しやすいので、ギャップ２５におけるビード２１の形成時間をできる限り短くし、早い段階でビード２１の状態を安定させることが重要である。
【００２４】
次に、この図３のスリットダイ１０を用いて基板１００に塗布を開始するときの、基板１００とスリットダイ１０とのギャップ２５で形成されるビード２１の挙動を図５、６を用いて説明する。ここで、図５は本発明による塗布方法による適正な状態の塗布開始時のビード２１の挙動を、図６は先端長Ｌが長い場合の塗布開始時のビード２１の挙動を、それぞれ塗布幅方向に向かって見て模式的に示したものである。各図において、過程Ｉ〜ＩＩではスリットダイ１０と基板１００とをともに停止させた状態で、吐出口１６から塗布液を吐出してビード２１を形成し、過程ＩＩＩでは塗布液を吐出しながら基板１００の移動を開始し、過程ＩＶでは移動速度が定速となり、定常塗布状態に入る。
【００２５】
図５を見ると、過程Ｉ〜ＩＩで吐出口１６から吐出された塗布液２がギャップ２５に十分に充填され、ビード２１のビード端２２が上流側エッジ２３まで到達する。次に、基板１００の移動を開始し、過程ＩＶで定常塗布状態に至る。このとき、ビード端２２は上流側エッジ２３に止まったままで、ビード２１の容積が変化することはない。
【００２６】
ところで、ビード端２２の停止位置は、ビード２１をギャップ２５内で上流側エッジ２３側に押し拡げる圧力Ｐｆと、基板１００により塗液を上流側エッジ２３とは反対側（基板１００移動方向）に移動させることにより生じる剪断力Ｔがバランスする場所である。ビード２１をギャップ２５内で押し拡げる圧力Ｐｆは、表面張力による毛細管圧力と吐出口１６での動圧よりなると考えられるので、その大きさは吐出速度すなわち単位時間あたりの供給量Ｑに比例し、クリアランスＨに反比例する。一方、剪断力Ｔは塗布速度、塗液粘度に比例し、クリアランスＨに反比例する。したがって、Ｌ、Ｈ、Ｑをうまく選定すれば、ビード端２２が安定する上流側エッジ２３にもってくることができる。
【００２７】
なお、ビード端２２が上流側エッジ２３の位置で安定しているのは、ビード端２２が斜面２６の方に移動しようとすると、ビード端２２の長さが長くなり、保持圧力が小さくなるために、剪断力Ｔにより引き戻されるからである。ひとたびビード端２２が上流側エッジ２３に到達すれば、押し拡げる圧力Ｐｆと剪断力Ｔがバランスしているので、吐出口１６側に引き戻されることはない。
【００２８】
そして、定常塗布状態となった後も、ビード端２２は上流側エッジ２３でスリットダイ１０に対して相対的に静止した状態を維持し、ビード２１の容量の増減が生じないので、塗布厚みの安定した塗膜を得る。
【００２９】
次に、先端長Ｌが十分に長い場合のビード２１の挙動を図６を用いて説明する。まず、過程Ｉ〜ＩＩでスリットダイ１０と基板１００をともに静止させた状態で、ビード端２２が定常塗布時（過程ＩＶ）の位置に到達するまで塗布液２を吐出する。次に、過程ＩＩＩで基板１００の移動を開始し、過程ＩＶで移動速度が定速となり、定常塗布状態に入る。この場合、図６の過程ＩＶに示すように、定常塗布状態ではビード端２２は、先端面２０において上流側エッジ２３と吐出口１６の間の位置にある。なお、このビード端２２のスリットダイ１０に対する相対位置は、上述したように塗布液にかかる剪断力Ｔと、表面張力等によるなるビード２１を押し拡げる圧力Ｐｆのバランスにより定まる。
【００３０】
図６の過程ＩＶでは、図５の過程ＩＶの場合と異なり、ビード端２２は上流側エッジ２３ではなく、表面粗さの小さい滑らかな平面である先端面２０下に位置しており、わずかな外乱により、剪断力Ｔとビード２１を押し拡げる圧力Ｐｆのバランスが損なわれるので、ビード端２２が移動しやすい状態となっている。また、塗布幅方向においてもビード端２２の位置が不均一になりやすい。そして、この傾向は０．１〜２０（ｍＰａ・ｓ）の低粘度の塗布液において顕著である。
【００３１】
このようにビード端２２が先端面２０下で位置変動すると、上述したように塗布厚さの変動を引き起こし、所定の塗布厚みの精度を得ることができない。また、ビード端２２の位置変動を生じながら、ビード端２２が吐出口１６まで移動すると、ビード２１内にエアーを噛み混み、膜切れを引き起こす。
【００３２】
以上のことから、塗布開始部で高い膜厚精度を得るためには、ビード端２２を上流側エッジ２３に可能な限り早く到達させて、ビード２１の容積が不安定な初期ビード形成時間を短くする必要がある。さらに、定常塗布状態においてもビード端２２を上流側エッジ２３に位置させて、外乱に対してビード端２２が動きにくい条件、すなわち、ビード２１の容積が変動しにくい条件で塗布する必要がある。
【００３３】
発明者らはこの現象に関して鋭意研究し、塗布開始部及び定常塗布領域において安定した塗布厚み精度を得るためには、ギャップ２５にビード２１を形成する時間Ｔ＝（ＬＨＷ）／Ｑが０．７秒下、好ましくは、Ｔ＝（ＬＨＷ）／Ｑが０．５秒以下の関係を満たす必要があることを見出した。この関係式を満たすことにより、ビード端２２がすぐに上流側エッジ２３に到達するとともに、定常塗布中においても上流側エッジ２３にてビード端２２が安定する。その結果、塗布開始部において、膜切れ等の塗布欠点が発生せず、かつ、高い膜厚精度で塗布が可能となるともに、定常塗布領域においても高い膜厚精度を維持できる。Ｔを０．７秒以下にする手段としては、先端長Ｌを短くするか、クリアランスＨを小さくするか、塗布液の固形分濃度を下げて、単位時間あたりの供給量Ｑを大きくすることが有効である。
【００３４】
また、所定の塗布厚みが小さいために、塗布開始部で膜切れが生じたり、塗布開始部および定常塗布領域で膜厚精度が不良になる場合においては、ギャップ２５にビード２１を形成する時間Ｔ＝（ＬＨＷ）／Ｑが０．７秒以下を満たすように、塗布液の濃度を下げて単位時間あたりの供給量Ｑを増加させたり、先端長Ｌを短くしたり、クリアランスＨを小さくする等の調整を行えば、膜切れによるスジ欠点を発生させることなく、高精度な膜厚分布の塗膜を得ることができる。
【００３５】
なお、以上の逆アクション、例えばクリアランスＨを大きくしたり、単位時間当たりの供給量Ｑを小さくしたりすると、先端長Ｌが長くなった場合と同様にビード２１を形成する時間Ｔが長くなるので、塗布開始部の膜厚精度が悪化することは言うまでもない。
【００３６】
次に、上記に説明したダイコータ１により基板１００に塗布する一連の動作を図１〜５を用いて説明する。
【００３７】
まず、図１、図２に示すダイコータ１における各作動部の原点復帰と、タンク７５〜スリットダイ１０までの塗布液の充填と、スリットダイ１０を上向きにして塗布液を吐出して、スリットダイ１０の内部の残留エアーを排出する、いわゆるエアー抜き作業を既に終了している。この状態より以下の塗布動作を行う。また、この時点でのシリンジポンプ７１は、開閉弁７４Ａを閉じて、開閉弁７４Ｂを開き、シリンジポンプ７１を作動させ、タンク７５内の塗布液をシリンジポンプ７１内に吸引しておく。
【００３８】
（１）塗布開始の指令が図示しない制御装置に入ると、テーブル４０上に基板１００を図示しないローダ装置によりセットして吸着保持する。また、これと並行して、送液ユニット７０で、開閉弁７４Ａを開け、７４Ｂを閉じた状態で、シリンジポンプ７１を作動させ、シリンジポンプ７１からスリットダイ１０側に塗布液を供給して、スリットダイ１０の吐出口１６より塗布液を吐出する。そして、ダイ清掃装置３０を駆動して、清掃具３１を、スリットダイ１０の下方で塗布幅方向Ｄの方向に移動させて、清掃開始位置Ｐの下方で停止させる。次に、清掃具３１がスリットダイ１０に密着するようにスリットダイ１０を下降させてから、清掃具３１を塗布幅方向Ｃ方向に移動させて、吐出口１６とその周辺部に付着した塗布液を掻き取る。
【００３９】
（２）上記の基板セット工程とスリットダイ１０の清掃工程が終了すれば、基板１００の塗布開始位置がスリットダイ１０の吐出口１６の下方に位置するように、テーブル４０を移動させた後、停止させる。次に、開閉弁７４Ａを開け、開閉弁７４Ｂを閉じた状態のままで、シリンジポンプを作動させ、スリットダイ１０に塗布液の供給を開始する。このとき、図４、図５で説明したように、基板１００とスリットダイ１０が相対的に停止した状態で、ギャップ２５でビード２１が形成され始める。次に、あらかじめ決められた時間が経過した後、基板１００の基板移動方向Ａの方向への直進移動を開始して、基板１００の所定領域に塗膜を形成する。そして、基板１００の塗布終了部がスリットダイ１０の吐出口１６の真下にきたら、送液ユニット７０で、シリンジポンプ７１を停止することにより、スリットダイ１０からの塗布液の吐出を停止し、１０〜１０００ｍｓ後に、スリットダイ１０を上方に待避させる。
【００４０】
（３）上記の塗布工程後、テーブル４０を基板移動方向Ａに移動させて、終点位置に達すると、図示しないアンローダ装置によって基板１００を取り出し、下流側の装置に受け渡す。また、この基板取り出し工程と同時に、ダイ清掃装置３０を駆動して、清掃具３１をスリットダイの下方を塗布幅方向Ｄに移動させて、清掃開始位置で停止させておく。さらに、次の塗布のために送液ユニット７０で、開閉弁７４Ａを閉じ、開閉弁７４Ｂを開けてシリンジポンプ７１を作動させることによりタンク７５からシリンジポンプ７１側に塗布液を吸引ておく。
【００４１】
（４）上記の基板取り出し工程が終了すれば、テーブル４０を基板移動方向Ｂに、最初の基板受け取り位置まで高速で移動させる。
【００４２】
以降、上記の（１）〜（４）の工程を繰り返すことにより、順次、基板上に塗膜を形成する。
【００４３】
上記の塗布方法では、スリットダイ１０と基板１００との間に構成されるギャップ２５に対する塗布液の充填時間を０．７秒以下にする。これにより、塗布開始時のビード２１が不安定になる時間を短くできるので、塗布開始部で膜切れがなく、膜厚不良領域の小さい均一な塗膜を作成でき、さらに定常塗布領域においても均一な厚みの塗膜を得ることができる。
【００４４】
なお、上記の塗布方法の（２）において、テーブル４０が停止した状態からビード２１の形成を行って塗布を開始しているが、一定速度で走行するテーブル４０上の基板１００の塗布開始位置が吐出口１６の真下にくる前にあらかじめ塗布液を吐出しておき、先端面２０に液溜まりを形成しておけば、塗布開始前にテーブル４０を停止させる必要はなく、この場合にも本発明の塗布方法が有効である。
【００４５】
また、基板１００を一定速度で移動させ、基板１００の塗布開始位置が吐出口１６の真下かそれより前方に来たときに、吐出口１６より塗布液の吐出を開始して塗布する方法にも本発明は有効に適用できる。
【００４６】
本発明が好適に用いられる塗布液としては、粘度が０．１〜２０［ｍＰａ・ｓ］、さらに好ましくは０．１〜１０［ｍＰａ・ｓ］、表面張力が２０〜５０［ｍＮ／ｍ］、より好ましくは２０〜３５［ｍＰａ・ｓ］の塗布液である。そして、本発明は、スリットダイ１０の先端面２０における塗布液の静的接触角が、１〜３０度、より好ましくは、１〜１５度の範囲において好適に利用される。
【００４７】
また、本発明は、カラーフィルターの製造工程で使用するブラックマトリックス、ＲＥＤ、ＧＲＥＥＮ、ＢＬＵＥの各画素用塗布液、および、レジスト液、オーバーコート剤に対して高い効果を得ることができる。塗布厚さについては、５μｍ〜１００μｍ、より好ましくはいわゆる薄膜領域である５μｍ〜２０μｍとする。基板と塗布器の隙間（クリアランス）については、４０〜３００μｍ、より好ましくは６０〜２００μｍの範囲とする。また、先端長Ｌの長さは０．２〜４．０ｍｍ、吐出口単位長さあたりの吐出速度Ｑ／Ｗは０．１〜２．０ｍｍ３／秒・ｍの範囲が好ましい。さらに、テーブルの移動速度（塗布速度）は５ｍｍ／秒〜２００ｍｍ／秒の範囲が好適に用いられ、さらに好ましくは３０ｍｍ／秒〜１００ｍｍ／秒の範囲が良い。
【００４８】
また、図４に示す斜面２６と先端面２０とのなす傾斜角２６ａ、および、下流側の斜面２７と先端面２０とのなす傾斜角２７ａは１５度以上、９０度以下とするのが好ましい。１５度以下にすると、ビード２１においてギャップ２５内で押し拡げる圧力Ｐｆにより斜面２６を這い上がってくるので、ビード端２２が上流側エッジ２３、および下流側エッジ２８で止まることができない。また、９０度以上にするのは、加工技術的に困難である。さらに、ビード端２２が上流側エッジ２３、下流側エッジ２８でふらつかないために、上流側エッジ２３、下流側エッジ２８はＲ０．０５以内（半径５０μｍ以内）、より好ましくは、Ｒ０．０３以内（半径３０μｍ以内）で加工するのが良い。
なお、本実施形態ではテーブルが移動することにより塗布を行う方法に関して説明したが、スリットダイ１０とテーブル４０は相対的に移動可能であればよいので、スリットダイ１０が移動することで塗布を行っても良い。また、本発明は、上記説明した枚葉状の基材への塗布の他に、フィルム等の連続基材に間欠塗布する場合にも適用できる。
【００４９】
【実施例】
実施例１
スリット幅が０．１ｍｍ、吐出口長さＷが５５０ｍｍ、先端長Ｌが０．７ｍｍ、２．２ｍｍ、３．７ｍｍの３種類のスリットダイを用意し、各々のスリットダイで、カラーフィルター用ＲＥＤ塗液を速度５０ｍｍ／秒で塗布した。塗液は、塗布時の単位時間当たりの供給量Ｑが２００ｍｍ３／秒となるように調整したものであった。なお、このときの塗液の粘度は４．４ｍＰａ・ｓであった。
【００５０】
塗布後は９０度で３０秒真空乾燥した。この後、蛍光灯下での目視検査に酔ってスジ欠点有無の評価、及び、膜厚分布の測定を行った。結果を表１に示す。
【００５１】
表１中の「膜厚精度」の項では、膜厚ムラが許容値±０．１μｍの範囲外となる膜厚不良領域が塗布開始部から１０ｍｍ以内のものを‘○’、２０ｍｍ以内のものを‘▲’、２０ｍｍ以上あるものを‘×’として表した。また、表１の「スジの有無」の項では、スジ欠点によって膜切れが１ヶ所以上発生するものを‘有’、まったく無いものを‘無’とした。
【００５２】
表１の結果より、ビードの形成時間Ｔ＝（ＬＨＷ）／Ｑが０．７秒以上の場合、ビードの挙動が不安定になり、エアーを噛み込み、膜切れによるスジ欠点が発生し、膜厚不良領域も大きくなった。ビードの形成時間Ｔが０．７秒以下の場合、膜切れは全く発生せず、膜厚不良領域を塗布開始部より２０ｍｍ以内に抑制することができた。さらに、ビードの形成時間Ｔが０．５秒以下の場合、塗布開始部の膜厚不良領域が１０ｍｍ以内となり、極めて高精度な膜厚分布を得ることができた。
【００５３】
【表１】
【００５４】
実施例２
単位時間あたりの塗布液の供給量が３７０ｍｍ３／秒となるように濃度調整したカラーフィルター用Ｇｒｅｅｎ塗液（粘度：７．０ｍＰａ・ｓ）を、先端長Ｌが３．７ｍｍ、吐出口長さが５５０ｍｍのスリットダイで、クリアランスＨを０．０７ｍｍ、０．１ｍｍ、０．１５ｍｍで塗布した以外は、実施例１とまったく条件で、塗布、乾燥を行った。
【００５５】
このときの塗布開始部のスジ欠点の有無、膜厚分布の精度の評価結果を表２に示す。表２の結果より、実施例１と同じく、ビードの形成時間Ｔが０．７秒以下の場合、膜切れは全く発生せず、膜厚不良領域を塗布開始部より２０ｍｍ以内に抑制することができ、さらに、ビードの形成時間Ｔが０．５秒以下の場合、塗布開始部の膜厚不良領域が１０ｍｍ以内となり、極めて高精度な膜厚分布を得ることができた。
【００５６】
【表２】
【００５７】
実施例３
粘度を３．４ｍＰａ・ｓに調整したカラーフィルター用ＲＥＤ塗液を用いて、先端長Ｌが３．７ｍｍ、吐出口長さ５５０ｍｍのスリットダイで、クリアランスＨを０．１ｍｍ、単位時間あたりの供給量Ｑを１９６ｍｍ３／秒、２８０ｍｍ３／秒、３６４ｍｍ３／秒、４７６ｍｍ３／秒にして塗布した以外は、実施例１とまったく同じ条件で塗布、乾燥を行った。
【００５８】
このときの塗布開始部のスジ欠点の有無、膜厚精度の評価結果を表３に示す。
【００５９】
表３の結果より、実施例１と同じく、ビードの形成時間Ｔが０．７秒以下の場合、膜切れは全く発生せず、膜厚不良領域を塗布開始部より２０ｍｍ以内に抑制することができ、さらに、ビードの形成時間Ｔが０．５秒以下の場合、塗布開始部の膜厚不良領域が１０ｍｍ以内となり、極めて高精度な膜厚分布を得ることができた。
【００６０】
【表３】
【００６１】
実施例４
３６０×４６５ｍｍで厚さ０．７ｍｍの無アルカリガラス基板上に、基板の幅方向にピッチが２５４μｍ、基板の長手方向にピッチが８５μｍ、線幅が２０μｍ、ＲＧＢ画素数が４８００（基板長手方向）×１２００（基板幅方向）、対角の長さが２０インチ（基板幅方向に３０５ｍｍ、基板長手方向に４０６ｍｍ）となる格子形状で、厚さが１μｍとなるブラックマトリックス膜を作成した。ブラックマトリックス膜は、チタン酸窒化物を遮光材、ポリアミック酸をバインダーとして用いたものであった。
【００６２】
続いてウェット洗浄によって基板上のパーティクルを除去後、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（ＰＧＭＥＡ）、３−エトキシプロピオン酸エチル（ＥＥＰ）を溶媒にして、固形分濃度２０％で混合し、さらに粘度を４．４ｍＰａ・ｓに調整したカラーフィルター用感光性アクリル系ＲＥＤの塗布液を、単位時間あたりの供給量Ｑが１３０ｍｍ３／秒で、塗布速度（テーブル４０の定常移動速度）が５０ｍｍ／秒で、クリアランスＨが０．１ｍｍの条件で塗布を行った。なお、用いたスリットダイ１０は、先端長Ｌが１．０ｍｍで、吐出口長さＷが３６０ｍｍで、スリット幅は０．１ｍｍであった。したがって、ギャップに対する塗布液の充填時間（ＬＨＷ）／Ｑは０．４２秒であった。
【００６３】
以上の形状のスリットダイを使用して塗布した後、９０度で３０秒真空乾燥した後に、露光・現像を行って、ＲＥＤ画素部にのみ色塗膜を残した。同様の色塗膜の形成をＧＲＥＥＮ、ＢＬＵＥについても、上記と全く同じダイコータとスリットダイで塗布した。
【００６４】
ここで、ＧＲＥＥＮの塗布液は、固形分濃度を１７％、粘度を３．５ｍＰａ・ｓ、に調整したものであり、単位時間あたりの供給量Ｑが１４０ｍｍ３／秒で、塗布速度（テーブルの定常移動速度）が５０ｍｍ／秒で、クリアランスＨが０．１ｍｍの条件で塗布を行った。したがって、ギャップに対する塗布液の充填時間（ＬＨＷ）／Ｑは０．３９秒であった。
【００６５】
ＢＬＵＥの塗布液は固形分濃度を１８％、粘度を３．８ｍＰａ・ｓ、に調整したものであり、単位時間あたりの供給量Ｑが１２０ｍｍ３／秒で、塗布速度（テーブルの定常移動速度）が５０ｍｍ／秒で、クリアランスＨが０．１ｍｍの条件で塗布を行った。したがって、ギャップに対する塗布液の充填時間（ＬＨＷ）／Ｑは０．４６秒であった。
【００６６】
ＲＥＤ、ＧＲＥＥＮ、ＢＬＵＥの画素膜形成後に２６０度のホットプレートで３０分加熱して、キュアを行った。
【００６７】
そして最後にＩＴＯをスパッタリングで付着させた。
【００６８】
以上の工程によりカラーフィルターを連続して１００枚作成した。
【００６９】
ここで、Ｒ、Ｇ、Ｂ、はいずれも塗布開始部で膜厚不良領域（所望の膜厚との差が±０．０５μｍ以上）を１０ｍｍ以内とすることができ、最終的に得られたカラーフィルターは、色度も基板全体にわたって均一で、品質的に申し分ないものであった。
【００７０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の塗布方法およびカラーフィルター製造方法では、ギャップに対するビード形成時間を適正な範囲になるよう限定したので、塗布開始部において、短時間で安定したビードを形成できるようになり、その結果、塗布開始部で膜切れすることなく、不良膜厚領域の小さな均一な塗膜を得ることができ、さらに、定常塗布領域においても高精度な膜厚分布を得ることができる。特に、低粘度の塗布液を塗布する場合や、塗布厚みが小さい場合に対して有効である。
【００７１】
さらにまた、本発明のカラーフィルター製造方法によれば、本発明の塗布方法を用いて、膜厚制御の困難な塗布開始部と定常塗布領域で高精度の膜厚分布を得ることができるので、全面にわたって色むらのない高い品質のカラーフィルターを製造できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明で用いるダイコータを示す概略正面図である。
【図２】本発明で用いるダイコータを示す概略側面図である。
【図３】本発明で用いるスリットダイを示す概略斜視図である。
【図４】本発明で用いるスリットダイを塗布幅方向から見た概略断面図である。
【図５】塗布開始部でのビード形成過程を示した模式図である。
【図６】塗布開始部でのビード形成過程を示した模式図である。
【符号の説明】
１：ダイコータ
１０：スリットダイ
１１：バックアップリップ
１２：ドクターリップ
１３：スペーサ
１５：ボルト
１６：吐出口
１７：スリット
１８：塗布液流入口
１９：マニホールド
２０：先端面
２１：ビード
２２：ビード端
２３：上流側エッジ
２５：ギャップ
２６：斜面
２６ａ：傾斜角
２７：下流側斜面
２７ａ：傾斜角
３０：ダイ清掃装置
３１：清掃具
３２：清掃具保持部材
４０：テーブル
５０：基台
６０：支柱
７０：送液ユニット
７１：シリンジポンプ
７２：供給ホース
７３：吸引ホース
７４Ａ、７４Ｂ：開閉弁
１００：基板
Ａ、Ｂ：基板移動方向
Ｃ、Ｄ：塗布幅方向
Ｈ：クリアランス
Ｌ：先端長
Ｐ：清掃開始位置
Ｗ：吐出口長さ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention is preferably used in the field of manufacturing color filters for liquid crystal displays, optical filters, panels for plasma displays, and the like. The present invention relates to a coating method for applying a coating liquid with high film thickness accuracy in a coating start section, and a method for manufacturing a color filter using the coating liquid.
[0002]
[Prior art]
In the process of manufacturing a liquid crystal display, there is a step of applying a coating liquid on a glass substrate serving as a sheet-like substrate so that the film thickness after drying is several microns. As a means, there is a spinner, a bar coater, a roll coater, or the like. . Furthermore, in recent years, die coaters have been used in order to reduce the consumption of the coating liquid and improve the physical properties of the coating film.
[0003]
In this type of die coater, the coating liquid is discharged from the discharge port and the coating material is coated on the surface of the base material while relatively moving the applicator having a downward discharge port and the substrate sucked and held on the table. Form a film. During the formation of the coating film, a liquid pool called a bead is formed in a gap (hereinafter, referred to as a gap) between the substrate and the applicator, and the application liquid discharged from the applicator is applied to the bead. On the other hand, the same amount of the coating liquid as the coating liquid supplied to the bead adheres to the base material from the bead to form a coating film.
[0004]
In order to obtain a high-quality liquid crystal display, it is important that the thickness (coating thickness) of the coating is uniform on the substrate, but if the size (volume) of the bead changes during coating, Since the fluctuations adhere to the substrate as a coating film, the fluctuations in the coating thickness are caused. Therefore, in order to make the coating thickness uniform throughout the coating direction, it is necessary to keep the size (volume) of the bead constant.
[0005]
The bead behavior during coating can be divided into an initial bead formation process and a steady bead process. The initial bead formation process is a process from a state in which there is no bead to a case where the bead is increased to a predetermined bead in a short time at the moment when the relative movement of the base material and the applicator at the start of coating is started. The process is a process of applying a bead after growing it into a predetermined bead while maintaining a constant bead volume.
[0006]
The initial bead formation process, that is, in the coating start portion, the bead volume is smaller than the steady bead process, and is not constant, so it is difficult to form a uniform coating thickness, and is smaller than a predetermined coating thickness. Or cause film breakage. As a method of solving this problem, before starting the relative movement between the base material and the applicator, the discharge of the application liquid is started in advance, and the entire gap area is sufficiently filled with beads. Even after the relative movement between the substrate and the slit die is started, a coating film having a uniform coating thickness can be obtained at the coating start portion (for example, see Patent Document 1).
[0007]
[Patent Document 1] JP-A-8-229497 (page 2 to page 3 page 16 FIG. 1)
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, when applying a low-viscosity coating liquid or when applying a coating liquid having a predetermined small coating thickness, even if the means of the above invention is used, a predetermined film thickness accuracy cannot be obtained at the coating start part. In some cases, film breakage may occur. This unstable region of the film thickness is present at least 20 mm or more from the start of coating, which causes a film thickness defect in the product portion or quality deterioration such as color unevenness due to it, and a region of a defective portion that cannot be formed into a product increases. I was
[0009]
The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and film breakage occurs when any coating liquid, particularly a low-viscosity coating liquid is applied, or when a predetermined coating thickness is small. It is an object of the present invention to provide a coating method for obtaining a coating film having a highly accurate film thickness even in a coating start portion having a thickness of 20 mm or less from an end, and a steady coating region, and a method for manufacturing a color filter using the coating method. .
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The above object is achieved by the following invention.
The coating method according to the present invention is to discharge the coating liquid from the coating device while relatively moving a coating device having a discharge port for discharging the coating liquid, and a substrate positioned opposite to the discharge port. In a coating method for forming a coating film on the surface of a substrate, the length of the distal end surface of the applicator including the discharge port in the relative movement direction facing the substrate is L (mm); The distance from the tip of the applicator is H (mm), the length of the discharge port in the application width direction is W (mm), and the supply amount of the coating liquid to the base material per unit time is Q (mm). 3 / S), (LHW) / Q is 0.7 (s) or less, and the viscosity of the coating solution is in the range of 0.1 to 20 (mPa · s).
[0011]
A color filter manufacturing method according to the present invention is characterized in that a color filter is manufactured using the coating method according to claim 1.
[0012]
According to the coating method according to the above invention, by forming the beads in the gap region in an appropriate time, the bead volume is stabilized in a shorter time at the coating start portion, and the film breaks at the coating start portion and the steady coating region. Without this, a predetermined film thickness accuracy can be obtained.
[0013]
Furthermore, according to the color filter manufacturing method of the invention, the coating method of the invention can be used to form a coating film surface with high film thickness accuracy and high film thickness in the application start portion and the steady application region. A high quality color filter without color unevenness can be manufactured.
[0014]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
1 and 2 are a schematic front view and a schematic side view showing an example of a die coater 1 which is a coating apparatus to which the coating method of the present invention is applied. FIG. 3 shows a coating using a slit die 10 which is a coating device. FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of the applicator of FIG. 3 viewed from the application width direction.
[0015]
First, the configuration of the die coater 1 will be described with reference to FIGS. The die coater 1 includes a slit die 10, a die cleaning device 30 for cleaning the slit die 10 before or after coating, a table 40 for holding a substrate 100 to be coated, a base 50 on which the table 40 is mounted, and a slit. It comprises a column 60 that supports and moves up and down the die 10, and a liquid sending unit 70 that supplies a coating liquid to the slit die 10.
[0016]
Here, the slit die 10 is attached to a gate-shaped column 60 via a vertically moving mechanism (not shown) so that the slit die 10 can be raised and lowered. The table 40 is attached to a base 50 via a reciprocating mechanism (not shown) so that the lower part of the slit die 10 can move straight in the substrate moving directions A and B. At the time of coating, the substrate 100 is held on the table 40 by vacuum suction, and the coating liquid is supplied to the slit die 10 by the liquid sending unit 70.
[0017]
The die cleaning device 30 includes a cleaning tool 31 for cleaning the tip end surface of the slit die 10, and a cleaning tool holding member 32. The cleaning tool holding member 32 is attached to the column 60 via a reciprocating mechanism (not shown) so that the cleaning tool holding member 32 can linearly move in the application width directions C and D.
[0018]
By moving the cleaning tool holding member 32 in the direction C while bringing the cleaning tool 31 into contact with the distal end surface including the discharge port of the slit die 10, excess coating liquid attached to the distal end surface is scraped off and removed. You. The removed coating solution is suctioned and removed by a suction and drainage device such as a vacuum pump (not shown), and is further sent to a waste liquid tank (not shown).
[0019]
The liquid feeding unit 70 includes a tank 75 for supplying the coating liquid, a syringe pump 71 for supplying a constant volume of the coating liquid, a suction hose 73 connecting the tank 75 and the syringe pump 71, and a slit with the syringe pump 71. The supply and suction hoses 72 and 73 are provided with on-off valves 74A and 74B in the middle of the supply and suction hoses 72 and 73, respectively. By the operation of the syringe pump 71 and the respective on-off valves 74A and 74B, a constant volume of the coating liquid in the tank 75 is supplied to the slit die 10.
[0020]
In addition, as the liquid supply means of the liquid supply unit 70, in addition to the syringe pump, a gear pump, a diaphragm pump, a tube pump, or air pressure supply may be used.
[0021]
Next, an example of the configuration of the slit die 10 will be described with reference to FIGS. The slit die 10 is configured by arranging a backup lip 11 on the upstream side in the substrate transport direction and a doctor lip 12 on the downstream side in the substrate transport direction, sandwiching a spacer 13 therebetween, and connecting them with bolts 15. . Since the spacer 13 is interposed, a slit 17 is formed between the backup lip 11 and the doctor lip 12 and has the same length as the application width and communicates with the manifold 19. A discharge port 16 is formed at the tip of the slit 17. Note that the gap width of the slit 17 is equal to the thickness of the spacer 13.
[0022]
In the case of using the slit die 10 for application, first, the application liquid is caused to flow from the application liquid inlet 18 provided on the backup lip 11 side. Thereafter, the coating liquid once enters the manifold 19 communicating with the coating liquid inlet 18, is spread in the coating width direction, flows out of the discharge port 16 through the slit 17, and moves along with the substrate 100 that moves at a constant speed. After a coating liquid pool 21 (hereinafter, referred to as a bead) is formed in a gap 25 which is a gap between the coating liquid and the coating liquid 10, the coating liquid 28 is formed on the substrate. At this time, the volume of the bead is determined by the length L (hereinafter referred to as the tip length) of the tip end surface 20 in the coating direction, the distance H (hereinafter referred to as the clearance) between the slit die 10 and the substrate 100, and the width of the discharge port in the coating width direction. It is equal to or less than the volume (LHW) of the gap 25 determined by the length W (hereinafter, discharge port length).
[0023]
Here, in order to make the coating thickness uniform, it is necessary to always keep the volume of the bead 21 constant. If the volume of the bead 21 increases during coating, the coating liquid discharged from the discharge port 16 is consumed not only for forming the coating film but also for increasing the bead volume, so that the coating thickness decreases. On the other hand, if the volume of the bead 21 decreases during coating, the coating liquid used for forming the coating film is added to the reduced coating volume in addition to the discharged coating liquid. It becomes. Therefore, in order to obtain a uniform coating thickness in the coating direction, the volume of the bead 21 during coating must always be constant. In addition, as described later, since the volume of the bead 21 is most likely to fluctuate at the start of coating, it is important to minimize the formation time of the bead 21 in the gap 25 and to stabilize the state of the bead 21 at an early stage. is there.
[0024]
Next, the behavior of the bead 21 formed by the gap 25 between the substrate 100 and the slit die 10 when the application to the substrate 100 is started using the slit die 10 of FIG. 3 will be described with reference to FIGS. I do. Here, FIG. 5 shows the behavior of the bead 21 at the start of coating in a proper state by the coating method according to the present invention, and FIG. 6 shows the behavior of the bead 21 at the start of coating when the tip length L is long. This is schematically shown when viewed toward. In each figure, in steps I to II, the slit die 10 and the substrate 100 are both stopped, and the coating liquid is discharged from the discharge port 16 to form a bead 21. In step III, the substrate is discharged while the coating liquid is discharged. The movement of 100 is started, and in the process IV, the movement speed becomes constant, and a steady application state is entered.
[0025]
Referring to FIG. 5, the coating liquid 2 discharged from the discharge ports 16 in the processes I to II is sufficiently filled in the gap 25, and the bead end 22 of the bead 21 reaches the upstream edge 23. Next, the movement of the substrate 100 is started, and a steady application state is reached in the process IV. At this time, the volume of the bead 21 does not change while the bead end 22 remains at the upstream edge 23.
[0026]
By the way, the stop position of the bead end 22 is determined by the pressure Pf for pushing and expanding the bead 21 toward the upstream edge 23 in the gap 25 and the coating liquid by the substrate 100 on the side opposite to the upstream edge 23 (in the direction in which the substrate 100 moves). This is where the shearing force T generated by the movement is balanced. Since the pressure Pf for pushing and spreading the bead 21 in the gap 25 is considered to be composed of the capillary pressure due to surface tension and the dynamic pressure at the discharge port 16, the magnitude thereof is proportional to the discharge speed, that is, the supply amount Q per unit time, It is inversely proportional to the clearance H. On the other hand, the shear force T is proportional to the coating speed and the viscosity of the coating liquid, and is inversely proportional to the clearance H. Therefore, if L, H, and Q are properly selected, the bead end 22 can be brought to the upstream edge 23 where it is stable.
[0027]
In addition, the reason why the bead end 22 is stable at the position of the upstream edge 23 is that if the bead end 22 attempts to move toward the slope 26, the length of the bead end 22 increases and the holding pressure decreases. Is pulled back by the shearing force T. Once the bead end 22 reaches the upstream edge 23, the pressure Pf to expand and the shearing force T are balanced, so that the bead 22 is not pulled back to the discharge port 16 side.
[0028]
Then, even after the steady application state, the bead end 22 maintains a state of being relatively stationary with respect to the slit die 10 at the upstream edge 23 and the capacity of the bead 21 does not increase or decrease. Obtain a stable coating.
[0029]
Next, the behavior of the bead 21 when the tip length L is sufficiently long will be described with reference to FIG. First, in Steps I to II, the coating liquid 2 is discharged until the bead end 22 reaches the position of the regular coating (Step IV) with both the slit die 10 and the substrate 100 stationary. Next, the movement of the substrate 100 is started in the process III, and the moving speed becomes constant in the process IV, and the substrate 100 enters a steady application state. In this case, as shown in the process IV in FIG. 6, the bead end 22 is at a position between the upstream edge 23 and the discharge port 16 on the tip end surface 20 in the steady application state. Note that the relative position of the bead end 22 with respect to the slit die 10 is determined by the balance between the shearing force T applied to the coating liquid and the pressure Pf for spreading the bead 21 due to surface tension or the like, as described above.
[0030]
In the process IV of FIG. 6, unlike the case of the process IV of FIG. 5, the bead end 22 is located not under the upstream edge 23 but under the front end surface 20 which is a smooth flat surface having a small surface roughness. Since the balance between the shearing force T and the pressure Pf for pushing and spreading the bead 21 is impaired by the disturbance, the bead end 22 is easily moved. Also, the position of the bead end 22 is likely to be non-uniform in the coating width direction. This tendency is remarkable in a coating solution having a low viscosity of 0.1 to 20 (mPa · s).
[0031]
When the position of the bead end 22 fluctuates below the tip end surface 20 as described above, the fluctuation of the coating thickness is caused as described above, and the accuracy of the predetermined coating thickness cannot be obtained. Also, when the bead end 22 moves to the discharge port 16 while the position of the bead end 22 fluctuates, air is caught and mixed in the bead 21 and the film is cut.
[0032]
From the above, in order to obtain high film thickness accuracy at the coating start part, the bead end 22 is made to reach the upstream side edge 23 as soon as possible, and the initial bead formation time in which the volume of the bead 21 is unstable is shortened. There is a need to. Further, even in the steady application state, it is necessary to position the bead end 22 at the upstream edge 23 and apply under conditions where the bead end 22 does not easily move due to disturbance, that is, under conditions where the volume of the bead 21 does not easily fluctuate.
[0033]
The present inventors have made intensive studies on this phenomenon, and in order to obtain stable coating thickness accuracy at the coating start portion and the steady coating region, the time T = (LHW) / Q for forming the beads 21 in the gap 25 is 0.7. Seconds, preferably, T = (LHW) / Q needs to satisfy the relationship of 0.5 seconds or less. By satisfying this relational expression, the bead end 22 reaches the upstream edge 23 immediately, and the bead end 22 is stabilized at the upstream edge 23 even during steady application. As a result, coating defects such as film breakage do not occur at the coating start portion, coating can be performed with high film thickness accuracy, and high film thickness accuracy can be maintained even in a steady coating region. Means for reducing T to 0.7 seconds or less include increasing the supply amount Q per unit time by shortening the tip length L, decreasing the clearance H, or decreasing the solid content concentration of the coating solution. It is valid.
[0034]
Further, when the predetermined coating thickness is small and the film is cut off at the coating start portion or the film thickness accuracy is poor at the coating start portion and the steady coating region, the time T for forming the bead 21 in the gap 25 is required. = (LHW) / Q satisfies 0.7 seconds or less by decreasing the concentration of the coating solution to increase the supply amount Q per unit time, shorten the tip length L, decrease the clearance H, etc. Is adjusted, it is possible to obtain a coating film having a highly accurate film thickness distribution without causing streak defects due to film breakage.
[0035]
In addition, when the above-mentioned reverse action, for example, the clearance H is increased or the supply amount Q per unit time is reduced, the time T for forming the bead 21 is increased as in the case where the tip length L is increased. Needless to say, the accuracy of the film thickness at the coating start part is deteriorated.
[0036]
Next, a series of operations for coating the substrate 100 by the above-described die coater 1 will be described with reference to FIGS.
[0037]
First, return to the origin of each operating portion in the die coater 1 shown in FIGS. 1 and 2, filling of the coating liquid from the tank 75 to the slit die 10, and discharging the coating liquid with the slit die 10 facing upward, The so-called air bleeding operation for discharging the residual air inside 10 has already been completed. The following coating operation is performed from this state. Further, the syringe pump 71 at this time closes the on-off valve 74A and opens the on-off valve 74B to operate the syringe pump 71 to suck the application liquid in the tank 75 into the syringe pump 71.
[0038]
(1) When an application start command is input to a control device (not shown), the substrate 100 is set on the table 40 by a loader device (not shown) and held by suction. In parallel with this, in the liquid sending unit 70, the on-off valve 74A is opened and the syringe pump 71 is operated with the 74B closed, and the application liquid is supplied from the syringe pump 71 to the slit die 10 side. The application liquid is discharged from the discharge port 16 of the slit die 10. Then, the die cleaning device 30 is driven to move the cleaning tool 31 in the application width direction D below the slit die 10 and stop below the cleaning start position P. Next, after lowering the slit die 10 so that the cleaning tool 31 is in close contact with the slit die 10, the cleaning tool 31 is moved in the application width direction C, and the coating liquid adhered to the discharge port 16 and its peripheral portion is moved. Scrape off.
[0039]
(2) After the substrate setting step and the cleaning step of the slit die 10 are completed, the table 40 is moved so that the coating start position of the substrate 100 is located below the discharge port 16 of the slit die 10. Stop. Next, with the open / close valve 74A opened and the open / close valve 74B closed, the syringe pump is operated to start supplying the application liquid to the slit die 10. At this time, as described with reference to FIGS. 4 and 5, in a state where the substrate 100 and the slit die 10 are relatively stopped, the bead 21 starts to be formed in the gap 25. Next, after a predetermined time has elapsed, the substrate 100 starts to move straight in the substrate moving direction A, and a coating film is formed on a predetermined region of the substrate 100. Then, when the application end portion of the substrate 100 comes directly below the discharge port 16 of the slit die 10, by stopping the syringe pump 71 in the liquid sending unit 70, the discharge of the coating liquid from the slit die 10 is stopped. After 〜1000 ms, the slit die 10 is retracted upward.
[0040]
(3) After the above-described coating process, the table 40 is moved in the substrate moving direction A, and when it reaches the end point, the substrate 100 is taken out by an unloader device (not shown) and delivered to the downstream device. Simultaneously with the substrate removal step, the die cleaning device 30 is driven to move the cleaning tool 31 below the slit die in the application width direction D and stop at the cleaning start position. Further, for the next application, the liquid supply unit 70 closes the on-off valve 74A and opens the on-off valve 74B to operate the syringe pump 71, thereby sucking the application liquid from the tank 75 to the syringe pump 71 side.
[0041]
(4) When the above-described substrate removing step is completed, the table 40 is moved in the substrate moving direction B to the first substrate receiving position at a high speed.
[0042]
Thereafter, by repeating the above steps (1) to (4), a coating film is sequentially formed on the substrate.
[0043]
In the above coating method, the filling time of the coating liquid into the gap 25 formed between the slit die 10 and the substrate 100 is set to 0.7 seconds or less. As a result, the time during which the bead 21 becomes unstable at the start of coating can be shortened, so that there is no film breakage at the coating start portion, and a uniform coating film having a small film thickness defective area can be formed. A coating film having an appropriate thickness can be obtained.
[0044]
In the above application method (2), the bead 21 is formed and the application is started from the state where the table 40 is stopped. However, the application start position of the substrate 100 on the table 40 running at a constant speed is determined. If the application liquid is discharged before coming directly below the discharge port 16 and a liquid pool is formed on the tip end surface 20, it is not necessary to stop the table 40 before the application is started. Is effective.
[0045]
Further, there is also a method in which the substrate 100 is moved at a constant speed, and when the application start position of the substrate 100 is directly below or ahead of the discharge port 16, the application liquid is started to be discharged from the discharge port 16 to perform coating. The present invention can be applied effectively.
[0046]
The coating liquid for which the present invention is preferably used has a viscosity of 0.1 to 20 [mPa · s], more preferably 0.1 to 10 [mPa · s], and a surface tension of 20 to 50 [mN / m]. And more preferably a coating liquid of 20 to 35 [mPa · s]. The present invention is suitably used when the static contact angle of the coating liquid on the distal end surface 20 of the slit die 10 is in the range of 1 to 30 degrees, more preferably 1 to 15 degrees.
[0047]
Further, the present invention can obtain a high effect on the black matrix, the coating liquid for each pixel of RED, GREEN, and BLUE, the resist liquid, and the overcoat agent used in the manufacturing process of the color filter. The coating thickness is 5 μm to 100 μm, more preferably 5 μm to 20 μm, which is a so-called thin film region. The gap (clearance) between the substrate and the applicator is in the range of 40 to 300 μm, more preferably 60 to 200 μm. The length of the tip length L is 0.2 to 4.0 mm, and the discharge speed Q / W per unit length of the discharge port is 0.1 to 2.0 mm. 3 / M · m is preferred. Further, the moving speed (coating speed) of the table is preferably in the range of 5 mm / sec to 200 mm / sec, and more preferably in the range of 30 mm / sec to 100 mm / sec.
[0048]
Further, it is preferable that the inclination angle 26a between the inclined surface 26 and the distal end surface 20 shown in FIG. 4 and the inclination angle 27a between the downstream inclined surface 27 and the distal end surface 20 be 15 degrees or more and 90 degrees or less. When the angle is set to 15 degrees or less, the bead 21 crawls up the slope 26 due to the pressure Pf pushed and expanded in the gap 25, so that the bead end 22 cannot stop at the upstream edge 23 and the downstream edge 28. In addition, it is difficult to make the angle more than 90 degrees in terms of processing technology. Further, since the bead end 22 does not fluctuate at the upstream edge 23 and the downstream edge 28, the upstream edge 23 and the downstream edge 28 are within R0.05 (within a radius of 50 μm), more preferably within R0.03 (within R0.03). It is better to work with a radius of 30 μm or less.
In the present embodiment, the method of performing the application by moving the table has been described. However, since the slit die 10 and the table 40 may be relatively movable, the application is performed by moving the slit die 10. May be. Further, the present invention can be applied not only to the above-described application to a sheet-like substrate, but also to an intermittent application to a continuous substrate such as a film.
[0049]
【Example】
Example 1
Three types of slit dies having a slit width of 0.1 mm, a discharge port length W of 550 mm, and a tip length L of 0.7 mm, 2.2 mm, and 3.7 mm are prepared. Each slit die is used for a color filter RED. The coating liquid was applied at a speed of 50 mm / sec. The supply amount Q of the coating liquid per unit time at the time of coating is 200 mm 3 / Sec. At this time, the viscosity of the coating liquid was 4.4 mPa · s.
[0050]
After the application, vacuum drying was performed at 90 degrees for 30 seconds. After that, evaluation of the presence or absence of a streak defect and measurement of the film thickness distribution were carried out using a visual inspection under a fluorescent lamp. Table 1 shows the results.
[0051]
In the section of “Film thickness accuracy” in Table 1, “Thickness” indicates that the film thickness defect area in which the film thickness unevenness is out of the allowable value ± 0.1 μm is within 10 mm from the coating start portion, and “Good” is within 20 mm. Is represented by "▲", and those having a length of 20 mm or more are represented by "x". In the section "Presence or absence of streaks" in Table 1, "presence" indicates that film breakage occurs at one or more locations due to streak defects, and "absence" indicates that no film breakage occurs.
[0052]
From the results shown in Table 1, when the bead formation time T = (LHW) / Q is 0.7 seconds or more, the behavior of the bead becomes unstable, air is caught, and streak defects due to film breakage occur. The thickness defect area has also increased. When the bead formation time T was 0.7 seconds or less, no film breakage occurred, and the defective film thickness region could be suppressed within 20 mm from the coating start portion. Further, when the bead forming time T was 0.5 seconds or less, the thickness defect area at the coating start portion was within 10 mm, and an extremely accurate film thickness distribution could be obtained.
[0053]
[Table 1]
[0054]
Example 2
The supply amount of the coating liquid per unit time is 370mm 3 / G for color filter (viscosity: 7.0 mPa · s), the density of which is adjusted so as to have a clearance H of 0.3 mm and a discharge port length of 550 mm. Coating and drying were performed under the same conditions as in Example 1 except that the coating was performed at 07 mm, 0.1 mm, and 0.15 mm.
[0055]
Table 2 shows the evaluation results of the presence or absence of the streak defect at the coating start portion and the accuracy of the film thickness distribution at this time. From the results in Table 2, as in Example 1, when the bead formation time T is 0.7 seconds or less, no film breakage occurs, and the poor film thickness region can be suppressed within 20 mm from the coating start portion. In addition, when the bead forming time T was 0.5 seconds or less, the defective film thickness region at the application start portion was within 10 mm, and an extremely accurate film thickness distribution could be obtained.
[0056]
[Table 2]
[0057]
Example 3
Using a RED coating liquid for a color filter whose viscosity has been adjusted to 3.4 mPa · s, a slit die having a tip length L of 3.7 mm and a discharge port length of 550 mm has a clearance H of 0.1 mm and is supplied per unit time. The amount Q is 196 mm 3 / Sec, 280mm 3 / Sec, 364 mm 3 / Sec, 476 mm 3 The coating and drying were carried out under exactly the same conditions as in Example 1 except that the coating was performed at a rate of / sec.
[0058]
Table 3 shows the results of the evaluation of the presence or absence of a streak defect at the coating start portion and the accuracy of film thickness at this time.
[0059]
From the results in Table 3, as in Example 1, when the bead forming time T is 0.7 seconds or less, no film breakage occurs, and the region with a poor film thickness can be suppressed within 20 mm from the coating start portion. In addition, when the bead forming time T was 0.5 seconds or less, the defective film thickness region at the application start portion was within 10 mm, and an extremely accurate film thickness distribution could be obtained.
[0060]
[Table 3]
[0061]
Example 4
A pitch of 254 μm in the width direction of the substrate, a pitch of 85 μm in the longitudinal direction of the substrate, a line width of 20 μm, and the number of RGB pixels of 4800 (in the longitudinal direction of the substrate) on a 360 × 465 mm, 0.7 mm thick non-alkali glass substrate. A black matrix film having a lattice shape of × 1200 (substrate width direction) and a diagonal length of 20 inches (substrate width direction 305 mm, substrate longitudinal direction 406 mm) and a thickness of 1 μm was prepared. The black matrix film used titanium oxynitride as a light-shielding material and polyamic acid as a binder.
[0062]
Subsequently, particles on the substrate are removed by wet cleaning, and then mixed with propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA) and ethyl 3-ethoxypropionate (EEP) at a solid concentration of 20% using a solvent, and the viscosity is further increased to 4. A supply amount Q per unit time of a coating solution of a photosensitive acrylic RED for a color filter adjusted to 4 mPa · s is 130 mm. 3 / Sec, the application speed (the steady moving speed of the table 40) was 50 mm / sec, and the clearance H was 0.1 mm. The slit die 10 used had a tip length L of 1.0 mm, a discharge port length W of 360 mm, and a slit width of 0.1 mm. Therefore, the filling time (LHW) / Q of the coating liquid with respect to the gap was 0.42 seconds.
[0063]
After coating using a slit die having the above shape, vacuum drying was performed at 90 degrees for 30 seconds, and then exposure and development were performed to leave a color coating film only on the RED pixel portion. The same color coating film was formed on GREEN and BLUE using the same die coater and slit die as described above.
[0064]
Here, the GREEN coating solution was adjusted to a solid content concentration of 17% and a viscosity of 3.5 mPa · s, and the supply amount Q per unit time was 140 mm. 3 The coating was performed under the conditions of an application speed (steady moving speed of the table) of 50 mm / sec and a clearance H of 0.1 mm. Therefore, the filling time (LHW) / Q of the coating liquid with respect to the gap was 0.39 seconds.
[0065]
The BLUE coating solution was adjusted to a solid concentration of 18% and a viscosity of 3.8 mPa · s, and the supply amount Q per unit time was 120 mm. 3 The coating was performed under the conditions of an application speed (steady moving speed of the table) of 50 mm / sec and a clearance H of 0.1 mm. Therefore, the filling time (LHW) / Q of the coating liquid with respect to the gap was 0.46 seconds.
[0066]
After forming the pixel films of RED, GREEN, and BLUE, the substrate was heated by a hot plate at 260 degrees for 30 minutes to cure.
[0067]
Finally, ITO was deposited by sputtering.
[0068]
Through the above steps, 100 color filters were continuously formed.
[0069]
Here, all of R, G, and B were able to set the thickness defect region (difference from the desired film thickness to ± 0.05 μm or more) within 10 mm at the coating start portion, and finally obtained them. The color filters were also uniform in chromaticity over the entire substrate, and were excellent in quality.
[0070]
【The invention's effect】
As described above, in the coating method and the color filter manufacturing method of the present invention, the bead forming time with respect to the gap is limited to be within an appropriate range, so that a stable bead can be formed in a short time at the coating start portion. As a result, a uniform coating film having a small defective film thickness region can be obtained without breaking the film at the coating start portion, and a highly accurate film thickness distribution can be obtained even in the steady coating region. It is particularly effective when a low-viscosity coating liquid is applied or when the applied thickness is small.
[0071]
Furthermore, according to the color filter manufacturing method of the present invention, it is possible to obtain a highly accurate film thickness distribution in the coating start portion and the steady coating region where the film thickness is difficult to control, using the coating method of the present invention. High quality color filters without color unevenness can be manufactured over the entire surface.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic front view showing a die coater used in the present invention.
FIG. 2 is a schematic side view showing a die coater used in the present invention.
FIG. 3 is a schematic perspective view showing a slit die used in the present invention.
FIG. 4 is a schematic sectional view of a slit die used in the present invention as viewed from a coating width direction.
FIG. 5 is a schematic view showing a bead forming process at a coating start part.
FIG. 6 is a schematic view showing a bead forming process at a coating start part.
[Explanation of symbols]
1: Die coater
10: slit die
11: Backup lip
12: Doctor Lip
13: Spacer
15: bolt
16: Discharge port
17: slit
18: Application liquid inlet
19: Manifold
20: Tip surface
21: Bead
22: Bead end
23: Upstream edge
25: Gap
26: Slope
26a: inclination angle
27: Downstream slope
27a: inclination angle
30: Die cleaning device
31: Cleaning tool
32: Cleaning tool holding member
40: Table
50: Base
60: Support
70: Liquid sending unit
71: Syringe pump
72: Supply hose
73: Suction hose
74A, 74B: On-off valve
100: substrate
A, B: substrate moving direction
C, D: coating width direction
H: Clearance
L: Tip length
P: Cleaning start position
W: Discharge port length
