JP2004267992A - 塗布方法および塗布装置並びにディスプレイ用部材の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】いかなる種類の塗布液、塗布厚さに対しても、予備塗布を行わず基板全面にわたって高品位、並びに膜厚均一の塗布を容易に実現できる塗布手段を提供し、タクトタイム短縮、塗布液無効使用量の削減による低コスト化を実現する。
【解決手段】一方向に延びる吐出口を有する塗布器を被塗布部材に近接させ、塗布液供給手段から塗布液を塗布器に供給して塗布器の吐出口から塗布液を吐出し、かつ塗布器と被塗布部材のいずれかを水平方向に相対的に移動させて、被塗布部材に塗膜を形成する塗布方法において、塗布器の吐出口から一定体積Ｑの塗布液を吐出し一定時間待機した後、塗布器をクリアランスＳを設けるように被塗布部材に近接させて塗布液を塗布器より吐出するとともに、被塗布部材を塗布器に対して相対的に移動させて、被塗布部材に塗膜を形成することを特長とする塗布方法。
【選択図】図１
【解決手段】一方向に延びる吐出口を有する塗布器を被塗布部材に近接させ、塗布液供給手段から塗布液を塗布器に供給して塗布器の吐出口から塗布液を吐出し、かつ塗布器と被塗布部材のいずれかを水平方向に相対的に移動させて、被塗布部材に塗膜を形成する塗布方法において、塗布器の吐出口から一定体積Ｑの塗布液を吐出し一定時間待機した後、塗布器をクリアランスＳを設けるように被塗布部材に近接させて塗布液を塗布器より吐出するとともに、被塗布部材を塗布器に対して相対的に移動させて、被塗布部材に塗膜を形成することを特長とする塗布方法。
【選択図】図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えばカラー液晶ディスプレイ用カラーフィルタ並びにアレイ基板、光学フィルタ、プリント基板、集積回路、半導体等の製造分野に使用されるものであり、詳しくはガラス基板などの被塗布部材表面に塗布液を吐出しながら塗膜を形成する塗布方法および塗布装置、並びにこれらの塗布方法を使用したディスプレイ用部材の製造方法の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
カラー液晶ディスプレイはアレイ基板、カラーフィルタ等より構成されているが、アレイ基板、カラーフィルターとも、低粘度の液状材料を塗布して乾燥させ、塗膜を形成する製造工程多く含んでいる。たとえば、ガラス基板上に３原色の細かな格子模様を有しているカラーフィルタでは、ガラス基板上に黒、赤、青、緑の塗布液を順次塗布して、その塗膜を形成していく。またその他フォトレジスト材を塗布して塗膜を形成後、フォトリソ加工によりパターン加工を行って、カラーフィルターとアレイ基板との間に注入される液晶のスペースを形成する柱にしたり、表面の凹凸を微小とするためのオーバーコート塗膜を形成する等もある。この種の塗膜形成工程には、使用される塗布液の粘度が数１０ｍＰａＳ以下で、容易に均一な塗膜を形成できるということもあって、スピナーが多く使用されてきたが、最近にいたって、高価な塗布液の消費を削減することと、塗布される基板の大板化に伴う装置の大型化が困難であることがあいまって、ダイコータが多く導入されるようになってきている。
【０００３】
この種のダイコータの一例としては、往復動可能なテーブルと、下向きの吐出口を有した塗布ヘッドとを１台備え、テーブル上にガラス基板が吸着保持された後、テーブルとともにガラス基板が塗布ヘッドの直下を移動する際に、塗布ヘッドの吐出口から塗布液を吐出させ、ガラス基板上に塗膜を連続して形成するものがある（例えば特許文献１）。
【０００４】
また基板一枚一枚に塗布を行うので、塗布開始、終了部の塗布方法が、基板全体で膜厚精度をよくするために重要となるが、塗布開始についてみれば、ポンプと基板動作の制御で対応するもの（例えば特許文献２）、あらかじめダイからロールに予備塗布を行うことでダイとロールとの間にビードを形成してから、ダイをビードとともに基板の方へ移動させて、基板への本塗布を開始するもの（例えば特許文献３）等がある。さらに、塗布開始部の厚膜化を防止するために、基板とダイとの間のすきまであるクリアランスを、塗布液の吐出ならびに基板に対するダイの水平移動と連動させて制御するものもある（例えば特許文献４）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平６−３３９６５６号公報（第５欄１８行目〜第７欄２５行目、第１０欄９行目〜４３行目、図１）
【０００６】
【特許文献２】
特開平８−２２９４８２号公報（第１３欄４６行目〜第１５欄４８行目、図３）
【０００７】
【特許文献３】
特開２００１−３１０１４７号公報（第１欄５行目〜５０行目、第２欄４３行目〜５０行目、第４欄９行目〜第５欄３７行目、図１、図３、図４）
【０００８】
【特許文献４】
特開２００２−１１３４１１号公報（請求項５、第４欄４８行目〜第５欄２４行目、第９欄３行目〜３１行目、図１、図５）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記の塗布開始手段のうち、あらかじめダイからロールに予備塗布をしてから、基板への本塗布を開始するものは、１）余分な設備が必要でコスト高となる、２）余分な動作をするためにタクトが長くなり、生産性向上を阻害する、３）ロールに予備塗布してからダイ吐出口先端に塗布液が微少量残存するが、この残存量が一定でなく、塗布開始部の膜厚が変動して安定しない、４）予備塗布によって、本来の塗布に必要でない無効塗布液量が多くなるので、コスト高となる、等の不具合がある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
一方、予備塗布をしない塗布方法を用いて、揮発性の高い溶剤を使用した塗布液をウェット厚２０μｍ以下で塗布すると、図３に示すように、先頭部分に塗布されない膜切れ部分が、基板幅方向にわたって何カ所にも発生することがある。これは、１）塗布開始部の状態を常に同じとするために塗布前にダイの吐出口周辺を清掃するが、このときに吐出口付近のダイ内部の塗布液が持ちさられ、空隙が生じた、２）ダイの吐出口周辺清掃後、塗布に至る短い時間の間で、吐出口周辺の塗布液の溶剤が蒸発し、蒸発量に応じて吐出口近くのダイ内部に空隙が生じた、ためにダイ内部に塗布液が満たされていない空隙があり、それがそのまま基板の塗布開始部に転写されて、塗布されない部分が生じるものと推測される。この現象はウェット塗布厚さが２０μｍを越えると非常におこりにくくなるが、それは、塗布液の吐出量に対しての空隙量の占める割合が小さくなるので、影響を与えないものと考えられる。それに対して予備塗布を行うと、それによって吐出口付近の空隙を押し出してしまうから、ダイ内部で必ず空隙のない状態で塗布を行えるので、塗布開始部分に塗布されない部分が生じるという不具合は起こらない。
【００１１】
本発明は、上述の事情に基づいてなされたもので、その目的とするところは、いかなる種類の塗布液、塗布厚さに対しても、予備塗布を行わず基板全面にわたって高品位、並びに膜厚均一の塗布を容易に実現できる塗布手段を実現し、タクトタイム短縮、塗布液無効使用量の削減による低コスト化に寄与する塗布装置及び方法ならびにこれら装置及び方法を使用したディスプレイ用部材の製造方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、以下に述べる手段によって達成される。
【００１３】
本発明の塗布方法は、一方向に延びる吐出口を有する塗布器を被塗布部材に近接させ、塗布液供給手段から塗布液を塗布器に供給して塗布器の吐出口から塗布液を吐出し、かつ塗布器と被塗布部材のいずれかを水平方向に相対的に移動させて、被塗布部材に塗膜を形成する塗布方法において、塗布器の吐出口から一定体積Ｑの塗布液を吐出し一定時間待機した後、塗布器をクリアランスＳを設けるように被塗布部材に近接させて塗布液を塗布器より吐出するとともに、被塗布部材を塗布器に対して相対的に移動させて、被塗布部材に塗膜を形成することを特長とする。ここで、前記塗布器の吐出口より吐出する塗布液の一定体積Ｑは、前記塗布器の吐出口を含む面の塗布方向長さをＬ、吐出口の塗布器長手方向長さをＷとすると、Ｑ＝α１×Ｓ×Ｌ×Ｗ、０．０５≦α１≦１．０、であることが好ましい。
【００１４】
本発明の別の塗布方法は、一方向に延びる吐出口を有する塗布器を被塗布部材に近接させ、塗布液供給手段から塗布液を塗布器に供給して塗布器の吐出口から塗布液を吐出し、かつ塗布器と被塗布部材のいずれかを水平方向に相対的に移動させて、被塗布部材に塗膜を形成する塗布方法において、所定のクリアランスにて塗布器を静止している被塗布部材に近接させてから、塗布器から一定体積Ｑの塗布液を吐出し、一定時間待機後、被塗布部材に塗布器から塗布液を吐出するとともに、被塗布部材の塗布器に対する相対移動を開始して、被塗布部材に塗膜を形成することをを特長とする。ここで、前記クリアランスには第１のクリアランスと第２のクリアランスがあり、第１のクリアランスにて塗布器を静止している被塗布部材に近接させてから塗布器から一定体積Ｑの塗布液を吐出し、一定時間待機後第２のクリアランスとなるよう塗布器を移動後、被塗布部材に塗布器から塗布液を吐出するとともに、被塗布部材の塗布器に対する相対移動を開始して、被塗布部材に塗膜を形成することが好ましい。また、前記第１のクリアランスを第２のクリアランスよりも小さくすること、さらに前記塗布器の吐出口より吐出する塗布液の一定体積Ｑは、前記塗布器の吐出口を含む面の塗布方向長さをＬ、吐出口の塗布器長手方向長さをＷ、一定体積Ｑを吐出するときの塗布器と被塗布部材との間のクリアランスをＳとすると、Ｑ＝α２×Ｓ×Ｌ×Ｗ、０．０５≦α２≦１．０、であることも好ましい。
【００１５】
本発明の塗布装置は、塗布液を吐出するために一方向に延びる吐出口を有する塗布器と、塗布器に塗布液を供給する塗布液供給手段と、被塗布部材を保持する載置台と、前記塗布器および載置台のうちの少なくとも一方を相対的に移動させる移動手段と、塗布器を被塗布部材に近接させる昇降手段とを備えた塗布装置であって、さらに塗布器の吐出口から一定量塗布液を吐出し、一定時間待機してから、塗布液を塗布器より吐出するとともに、被塗布部材の塗布器に対する相対移動を開始して、被塗布部材への塗布を開始させる制御装置を有することを特徴とする。
【００１６】
本発明のディスプレイ用部材の製造方法は、上記のいずれかの塗布方法を使用してディスプレイ用部材を製造する。
【００１７】
本発明になる塗布方法および塗布装置を用いれば、塗布器から微小量塗布液を吐出して一定時間待機してから被塗布部材への塗膜の形成を開始するのであるから、吐出口付近の塗布器内部に空隙が生じていても、空隙部が塗布器外部に排出されるとともに、吐出口外部にある塗布液によって空隙が解消されるために、予備吐出を行わずとも、塗布開始部から高品位ならびに膜厚均一の塗布が行える。この塗布方法はいかなる種類の塗布液、塗布条件に対しても適用できる。
【００１８】
本発明になるディスプレイ用部材の製造方法によれば、上記の優れた塗布方法を用いてディスプレイ用部材を製造するのであるから、高い品質のディスプレイ用部材を低コストで製造することが可能となる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の好ましい一実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２０】
図１は、この発明に係る塗布装置であるダイコータ１の概略正面断面図、図２はダイコータ１を使用して塗布する時の、各動作部の動作状況を示す時間線図、図３は基板での塗布状況を示す平面図、図４はダイ２０と基板Ａとのビード形成状況を示す概略斜視図である。
【００２１】
図１を参照すると、本発明のダイコータ１が示されている。このダイコータ１は基台２を備えており、基台２上には、一対のガイドレール４が設けられている。このガイドレール４上にはステージ６が配置されており、ステージ６は図示しないリニアモータで駆動されて図１に示すＸ方向に自在に往復動する。またステージ６の上面は吸着孔からなる真空吸着面となっており、被塗布部材である基板Ａを吸着保持することができる。
【００２２】
基台２の中央を見ると、門型の支柱１０がある。支柱１０の両側に、上下昇降ユニット７０が備えられており、この上下昇降装置ユニット７０に塗布を行うダイ２０が取り付けられている。
【００２３】
ダイ２０は矢印で示すＸ方向に垂直な方向、すなわち紙面に垂直な方向にのびているフロントリップ２２、及びリアリップ２４を、シム３２を介してＸ方向に重ね合わせ、図示しない複数の連結ボルトにより一体的に結合することで構成されている。ダイ２０内の中央部にはマニホールド２６が形成されており、このマニホールド２６もダイ２０の長手方向（Ｘ方向に直交する方向）にのびている。マニホールド２６の下方には、スリット２８が連通して形成されている。このスリット２８もダイ２０の長手方向にのびており、その下端がダイ２０の最下端面である吐出口面３６で開口となって、吐出口３４を形成する。なおスリット２８はシム３２によって形成されるので、スリットの間隙（Ｘ方向に測定）は、シム３２の厚さと等しくなる。
【００２４】
このダイ２０を昇降させる上下昇降装置ユニット７０は、ダイ２０を吊り下げる形で保持する吊り下げ保持台８０、吊り下げ保持台８０を昇降させる左右一対の昇降台７８、昇降台７８を上下方向に案内するガイド７４、モータ７２の回転運動を昇降台７８の直線運動に変換するボールねじ７６より構成されている。上下昇降ユニット７０はダイ２０の長手方向の両端部を支持するよう左右１対あって、各々が独立に昇降できるので、ダイ２０長手方向の水平に対する傾き角度を任意に設定することができる。これによってダイ２０の吐出口面３６と基板Ａを、ダイ２０の長手方向にわたって略並行にすることができる。さらに、この上下昇降ユニット７０によって、ステージ６上の基板Ａとダイ２０の吐出口面３６の間にすきま、すわなち、クリアランスを、任意の大きさに設けることができる。
【００２５】
さらに図１で基台２の右側端部を見ると、拭き取りユニット９０がガイドレール４上にＸ方向に移動自在に取付られている。拭き取りユニット９０には、ダイ２０の吐出口３４周辺に係合する形状を有する拭き取りヘッド９２が、ブラケット９４を介してスライダー９６に取り付けられている。スライダー９６は駆動ユニット９８により、ダイ２０の長手方向、すなわちＸ方向に直行する方向に自在に移動する。駆動ユニット９８とトレイ１００は台車１０２上に固定されている。台車１０２はガイドレール４上にあり、ガイドレール４に案内されて、図示しないリニアモータによりＸ方向に自在に往復動できるので、拭き取りユニット９０全体がＸ方向に往復動できる。また拭き取りを行う時は、拭き取りヘッド９２がダイ２０に係合する位置まで拭き取りユニット９０全体をＸ方向に移動させ、ダイ２０を下降して拭き取りヘッド９２に係合させる。そして、駆動ユニット９８を駆動して拭き取りヘッド９２をダイ２０の長手方向に摺動させると、ダイ２０の吐出口付近に残存している塗布液その他の汚染物を除去、清掃することができる。除去した塗布液その他はトレイ１００で回収される。トレイ１００は図示しない排出ラインに接続されており、内部にたまった塗布液等の液体を外部に排出、回収することができる。またトレイ１００は、ダイ２０からエアー抜き等で吐出される塗布液を回収するために使用することもできる。なお拭き取りヘッド９２はダイ２０に均等に係合できるようゴム等の弾性体、合成樹脂が好ましい。
【００２６】
さらにまた基台２の左側を見ると、基板Ａの厚さを測定する厚さセンサー１２０が支持台１２２に取り付けられている。厚さセンサー１２０はレーザを使用したものであることが好ましい。厚さセンサー１２０により基板Ａの厚さを測定することで、どのような厚さの基板Ａに対しても、ダイ２０の吐出口面３６と基板Ａの隙間であるクリアランスを、常に一定にすることができる。
【００２７】
再びダイ２０を見ると、ダイ２０のマニホールド２６の上流側は、塗布液供給装置４０に連なる供給ホース６０に、内部通路（図示しない）を介して常時接続されており、これにより、マニホールド２６へは塗布液供給装置４０から塗布液を供給することができる。マニホールド２６に入った塗布液はダイ２０の長手方向に均等に拡幅されて、スリット２８を経て、吐出口３４から吐出される。
【００２８】
なお、塗布液供給装置４０は、供給ホース６０の上流側に、供給バルブ４２、シリンジポンプ５０、吸引バルブ４４、吸引ホース６２、タンク６４を備えている。タンク６４には塗布液６６が蓄えられており、圧空源６８に連結されて任意の大きさの背圧を塗布液６６に付加することができる。タンク６４内の塗布液６６は、吸引ホース６２を通じてシリンジポンプ５０に供給される。シリンジポンプ５０では、シリンジ５２、ピストン５４がポンプ本体５６に取り付けられている。ここでピストン５４は図示しない駆動源によって上下方向に自在に往復動できる。シリンジポンプ５０は、一定の内径を有するシリンジ５２内に塗布液を充填し、それをピストン５４により押し出して、ダイ２０に基板Ａ一枚塗布分だけ供給する定容量型のポンプである。シリンジ５２内に塗布液６６を充填するときは、吸引バルブ４４を開、供給バルブ４２を閉として、ピストン５４を下方に移動させる。またシリンジ５２内に充填された塗布液をダイ２０に向かって供給するときは、吸引バルブ４４を閉、供給バルブ４２を開とし、ピストン５４を上方に移動させることで、ピストン５４でシリンジ５２内部の塗布液を押し上げて排出する。オス側のピストン５４とメス側のシリンジ５２との間に気密性を持たせるために図示しないＯリングを両者間のシール材として、ピストン５４に取り付けるのが好ましい。
【００２９】
なお制御信号にて動作するリニアモータ、モータ７２、塗布液供給装置４０等はすべて制御装置２００に電気的に接続されている。そして、制御装置に組み込まれた自動運転プログラムにしたがって制御指令信号が各機器に送信されて、あらかじめ定められた動作を行う。なお条件変更時は操作盤２０２に適宜変更パラメータを入力すれば、それが制御装置２００に伝達されて、運転動作の変更が実現できる。
【００３０】
次に本発明の塗布装置を使った第１の塗布方法について詳述する。
【００３１】
まずダイコータ１の各動作部の原点復帰が行われると、各移動部はスタンバイ位置に移動する。すなわち、ステージ６は図１の左端部（破線で示す位置）、ダイ２０は最上部に移動するとともに、拭き取りユニット９０はトレイ１００がダイ２０の下部位置にくるよう移動する。ここで、タンク６４〜ダイ２０まで塗布液６６はすでに充満されており、ダイ２０内部の残留エアーを排出する作業も既に終了している。この時の塗布液供給装置４０の状態は、シリンジ５２に塗布液６６が充填、吸引バルブ４４は閉、供給バルブ４２は開、そしてピストン５４は最下端の位置にあり、いつでも塗布液６６をダイ２０に供給できるようになっている。
【００３２】
最初に、ステージ６の表面に図示しないリフトピンを上昇させ、図示しないローダから基板Ａがリフトピン上部に載置される。次にリフトピンを下降させて基板Ａをテーブル６上面に載置し、同時に吸着保持する。これと並行して塗布液供給装置４０を稼働させて少量の塗布液６６をトレイ１００に向かって吐出後、拭き取りヘッド９２をダイ２０の吐出口３４の真下の位置にくるよう拭き取りユニット９０を移動させる。そして、ダイ２０を下降させてダイ２０の吐出口面３６を拭き取りヘッド９２に係合後、拭き取りヘッドをダイ２０長手方向に摺動させて、ダイ２０の吐出口３４付近をダイ長手方向にわたって、清掃する。清掃完了後、拭き取りユニット９０はもとの場所（図１の右端）に復帰する。
【００３３】
それから、再び塗布液供給装置４０を稼働させて、一定量の塗布液をダイ２０の吐出口３４から吐出する。ここで吐出される塗布液は微小量であるので下方には落下せず、吐出口３４およびその周囲の吐出口面３６にぶら下がる形で残留する。このときスリット２８の吐出口３４付近に微少な空隙があると、吐出口３４の外部に押し出される。吐出口３４から吐出された塗布液は吐出口３４の長手方向をつたわって流れる性質があるので、スリット２８に空隙があって塗布液がおしだされてこない部分があっても、この長手方向に伝わる塗布液によって空隙部分が排除され、吐出口３４下部は長手方向に連結した塗布液で満たされる。そしてこの吐出口３４下部で連結する塗布液の吐出口３４からの垂れ下がり量は、表面張力の作用でダイ２０長手方向にわたって均一化される。なおここでの吐出口３４からの吐出量は、図４を参照して、ダイの吐出口３４を含む面、すなわち吐出口面３６の塗布方向長さをＬ、吐出口３４のダイ２０長手方向長さをＷ、後述する吐出口面３６と基板Ａとの塗布するときのすきま量であるクリアランスをＳとすると、Ｓ×Ｌ×Ｗで表される容積の好ましくは５〜１００％、より好ましくは１０〜５０％である。この範囲より少ないと、吐出口３４から吐出後長手方向に移動する量が少なく、移動速度も低いため、他の部分で形成される空隙を解消することが実質的にできない。上記範囲より吐出量が多いと、吐出口面３６と基板Ａとの間で形成されるすきま部から塗布液があふれ出すために、塗布開始時の膜厚が許容値以上に厚くなってしまう。さらにまた上記の吐出量を吐出口３４から吐出した後に、一定時間待機させる必要がある。この時間は、吐出された塗布液が吐出口３４から垂れ下がり、表面張力の作用でダイ２０長手方向にわたって均一化されるために要するものであり、好ましくは０．１〜１０秒、より好ましくは０．３〜３秒である。これより短いと均一化されず、これより長いとタクトタイムを大幅に長くするので好ましくない。
【００３４】
さて、以上の動作と並行してステージ６を移動開始し、基板Ａが厚さセンサー１２０下を通過する基板Ａの厚さを測定する。そして基板Ａの塗布開始部がダイ２０の吐出口３４Ａの真下に達したら、ステージ６を停止させる。この時に、測定した基板Ａの厚さデータを用い、上下昇降ユニット７０を駆動して、ダイ２０の吐出口面３６を基板Ａからあらかじめ与えたクリアランス分離れた位置まで近接させる。そしてシリンジポンプ５０のピストン５４を所定速度で上昇させ、ダイ２０から塗布液６６を吐出した一定時間後に、テーブル６を所定速度で移動開始し、塗布液６６の基板Ａへの塗布を始めて、塗布膜Ｃを形成する。基板Ａの塗布終了部がダイ２０の吐出口３４の位置にきたらピストン５４を停止させて塗布液６６の供給を停止し、つづいて上下昇降ユニット７０を駆動して、ダイ２０を上昇させる。これによって基板Ａとダイ２０Ａの間に形成されたビードが断ち切られ、塗布が終了する。
【００３５】
これらの動作中テーブル６は動きつづけ、終点位置にきたら停止し、基板Ａの吸着を解除してリフトピンを上昇させて基板Ａを持ち上げる。この時図示されないアンローダによって基板Ａの下面が保持され、次の工程に基板Ａを搬送する。基板Ａをアンローダに受け渡したら、テーブル６はリフトピンを下降させ原点位置に復帰する。テーブル６の原点位置復帰後、拭き取りユニット９０を、トレイ１００がダイ２０の吐出口３４の下部に配置するよう移動させる。
【００３６】
その後シリンジポンプ５０Ａを作動させて、１０〜５００μＬの少量の塗布液をダイ２０に送り込み、ダイ２０内部に残存する空隙部を塗布液で満たす。
【００３７】
完了後シリンジポンプ５０は、吸引バルブ４４を開、供給バルブ４２を閉として、ピストン５４を一定速度で下降させ、タンク６４の塗布液６６をシリンジ５２に充填する。充填完了後、ピストン５４を停止させ、吸引バルブ４４を閉、供給バルブ４２を開として、次の基板Ａが来るのを待ち、同じ動作をくりかえす。
【００３８】
以上の塗布方法では、塗布開始前にダイ２０の吐出口３４より微小一定量の塗布液を吐出し、スリット２８内および吐出口３４付近に空隙がない状態で必ず塗布を行うようにしたので、塗布開始部が図３（ｂ）のようになり、（ａ）に示すような塗布開始部の塗布されない部分である膜切れや、膜切れを起点とするすじ欠点の発生を完全に防止することができる。
【００３９】
なお、上記の実施態様の説明では、弾性体の拭き取りヘッド９２をダイの吐出口付近に係合させて摺動させることで、ダイの吐出口付近の清掃をする手段を示したが、布材あるいは溶剤を湿潤させた布材でダイの吐出口付近を拭き取る手段を用いてもよい。
【００４０】
次に本発明の第２の塗布方法について説明する。
【００４１】
まず塗布液をタンク６４〜ダイ２０まで充填し、ステージ６、ダイ２０、拭き取りユニット９０をスタンバイの位置まで配置させるまでは、上記の第１の塗布方法と全く同じである。
【００４２】
まず、図示しないローダから基板Ａがリフトピンを介在して、テーブル６上面に載置、吸着保持される。そして塗布液供給装置４０を稼働させて少量の塗布液６６をトレイ１００に向かって吐出後、ダイ２０を下降させてダイ２０の吐出口面３６を拭き取りヘッド９２に係合後、拭き取りヘッド９２をダイ２０長手方向に摺動させて、ダイ２０の吐出口３４付近をダイ長手方向にわたって、清掃する。清掃完了後、拭き取りユニット９０はもとの場所（図１の右端）に復帰する。
【００４３】
これ以降のステージ６、ダイ２０、シリンジポンプ５０の動作については、図２のタイムチャート参照しながら説明する。拭き取りユニット９０が基台２の右端部に移動したのを確認して、基板Ａを載置したステージ６を移動開始する。この時ダイ２０は、塗布が行われる位置よりもはるか上方にある拭き取り位置にあり、一方シリンジポンプ５０は、待機してまだ停止している。そして基板Ａが厚さセンサー１２０下を通過する時に基板厚さを測定し、基板Ａの塗布開始部がダイ２０の吐出口３４Ａの真下に達したら、ステージ６を停止させる。この時、測定した基板Ａの厚さデータを用い、上下昇降ユニット７０を駆動して、ダイ２０の吐出口面３６と基板Ａ間のすきまが、あらかじめ定めた第１のクリアランスになるようダイ２０を第１の下降位置まで下降させる。そしてシリンジポンプ５０を駆動して、一定量の塗布液をダイ２０の吐出口３４から吐出して、ビードを形成する。一定時間後にダイ２０の吐出口面と基板Ａ間のすきまを第２のクリアランスになるように、ダイ２０を上下方向に第２の下降位置まで移動させる。第２のクリアランスは、一度形成したビードを維持するよう設定することが好ましい。そして、この状態でシリンジポンプ５０のピストン５４を所定速度で上昇させ、ダイ２０から塗布液６６を吐出し一定時間後にビードが所定の大きさに成長してから、テーブル６を所定速度で移動開始し、塗布液６６の基板Ａへの塗布を始めて、塗布膜Ｃを形成する。なおこの時、ダイ２０からの塗布液の吐出とテーブル６のダイ２０との相対移動開始が同時でもよいし、テーブル６のダイ２０との相対移動の方を早くしてもよい。また、シリンジポンプ５０のピストン５４が所定速度に達するのと、テーブル６が所定速度に達するタイミングはいかなるものであってもよいが、同時か、テーブル６が所定速度に達するのが遅い方が好ましい。
【００４４】
そして、基板Ａの塗布終了部がダイ２０の吐出口３４の位置にきたらピストン５４を停止させて塗布液６６の供給を停止し、その後ダイ２０の吐出口面と基板Ａとの間に残存している塗布液の一部が基板Ａの移動に伴い基板Ａに転写されるいわゆるスキージ塗布をしてから、上下昇降ユニット７０を駆動して、ダイ２０を上昇させる。これによって基板Ａとダイ２０Ａの間に形成されたビードが断ち切られ、塗布が終了する。
【００４５】
そのあいだもテーブル６は動作を継続し、終点位置にきたら停止し、基板Ａの吸着を解除してリフトピンを上昇させて基板Ａを持ち上げる。この時図示されないアンローダによって基板Ａの下面が保持され、次の工程に基板Ａを搬送する。基板Ａをアンローダに受け渡したら、テーブル６はリフトピンを下降させ原点位置に復帰する。テーブル６の原点位置復帰後、拭き取りユニット９０を、トレイ１００がダイ２０の吐出口３４の下部に配置するよう移動させる。
【００４６】
その後シリンジポンプ５０Ａを作動させて、１０〜５００μＬの少量の塗布液をダイ２０に送り込み、ダイ２０内部に残存する空隙部を塗布液で満たす。
【００４７】
完了後シリンジポンプ５０を作動させて、第１の塗布と同様にして塗布液６６をシリンジ５２に充填する。充填完了後、ピストン５４を停止させ、吸引バルブ４４を閉、供給バルブ４２を開として、次の基板Ａが来るのを待ち、同じ動作をくりかえす。
【００４８】
上記の塗布方法で、第１のクリアランスは２０〜２００μｍ、第２のクリアランスは４０〜３００μｍにするのが好ましい。第１のクリアランスを設定してから、ダイ２０の吐出口３４より一定量塗布液を吐出するが、これによって、スリット２８の吐出口３４付近に微少な空隙があっても、１）吐出口３４の外部に押し出される、２）吐出口３４から吐出された塗布液は、吐出口面３６と基板Ａの間に形成されたすきまを、一種の毛細管現象によって、ダイ２０の長手方向につたわって流れるので、スリット２８の空隙が塗布液によっておしだされて吐出口３４付近の吐出口面３６と基板Ａとの間のすきま部に残留していても、毛細管により伝わってくる塗布液によって、すきま部から排出される、ので、吐出口面３６と基板Ａ間で塗布液が長手方向に連結してビードを形成するため、空隙はその後の塗布に影響を与えることはない。この時の吐出口３４からの塗布液の吐出量は、図４に示すダイ２０の吐出口面３６の塗布方向（矢印の方向）長さＬ、吐出口面３６と基板Ａとの間のすきま量である第１のクリアランスＳ、吐出口３４の長手方向長さＷ、によって形成される容積Ｖ＝Ｌ×Ｓ×Ｗの好ましくは５〜１００％、より好ましくは、１０〜５０％である。これによって規定される塗布液吐出量により、吐出口面３６と基板Ａ間に塗布液が連結したビード１３０が形成されるが、この範囲よりも塗布液吐出量が小さいと、毛細管により塗布液がダイ長手方向に流れる速度が非常に遅くなって塗布のタクトタイムも遅くなり、一方上記の範囲よりも大きくなると、塗布液がダイ２０長手方向に早く流れて空隙を排出する時間が大幅に減じられるが、吐出口面３６と基板Ａで形成されるすきま部より塗布液がはみ出して、以降の塗布を正常に行えなくなる。
【００４９】
また第１のクリアランスが上記の範囲より小さいと、基板の厚さむらにより、基板Ａと吐出口面が衝突することがあり、上記範囲よりも大きいと、基板Ａと吐出口面３６間に形成されるすきま部を毛細管により塗布液がつたわっていく速度が極端に小さくなり、短時間の内に塗布液により空隙を解消して塗布液を連結させてビードを形成することができなくなる。さらに第２のクリアランスが上記範囲よりも小さいと、塗布時に塗布液に作用するせん断力が大きくなり、塗布時に膜切れ等の欠点が発生し、上記範囲よりも大きいと、第１のクリアランスにて形成されたビードが切断され、塗布開始部に塗布されない膜切れ部分が発生してしまう。
【００５０】
なお第１のクリアランスは第２のクリアランスと同じにしてもよいが、第２のクリアランスよりも小さくすることがより好ましい。これは第１のクリアランスが小さい方が、吐出口３４より吐出された塗布液の毛細管効果によるダイ長手方向の流れ速度が早くなることの他、第２のクリアランスが大きくなることで、吐出口面３６と基板Ａとの間に形成されるすきま部に許容される上限塗布液吐出量が大きくなるので、塗布開始部の膜厚を制御する操作マージンが大きくなり、塗布開始部の膜厚制御がより容易となるためである。逆に第２のクリアランスを小さくすると、クリアランスを小さくすることで吐出口面３６と基板Ａ間のすきま部で形成される許容容積が小さくなるために、余剰の塗布液がはみでてきて基板Ａの塗布されない部分を汚す等の不都合を発生させる。
【００５１】
さらにまた第１のクリアランスを設定して、一定量の塗布液を吐出口３４から吐出し、一定時間待機後に第２のクリアランスに設定できるようにしているが、この待機時間は好ましくは０．１〜１０秒、より好ましくは０．３〜３秒である。これより短いと、基板Ａと吐出口面３６間に形成されるすきま部を毛細管により塗布液がつたわって、空隙を解消して塗布液を連結させてビードを形成する時間に足らず、これより長いと、タクトタイムが大幅に長くなって、生産性向上の障害要因となってしまう。
【００５２】
以上のように第１のクリアランスを設定して一定量の塗布液を吐出することにより、スリット２８内の空隙を吐出口３４外に排除するとともに、吐出口３４付近でダイ２０外に残存している空隙が、毛細管効果によりダイ長手方向に移動する塗布液でさらに排除されるようになるので、塗布液が吐出口面３６と基板Ａ間のすきま部に満たされ長手方向に連結するビードを形成する。このビードを維持できる第２のクリアランスにて引き続いて塗布開始すると、塗布開始部に図３（ａ）のように塗布されない部分が発生することはなく、図３（ｂ）のように塗布開始部から塗布欠点なく塗布することができる。塗布されない部分を解消することによって、塗布されない部分を起点として発生するすじ欠点、さらには塗布されないことにより生じる膜厚不均一の非製品部分領域を小さくすることができる。また上記塗布方法は、塗布液の種類や塗布量に関係なく適用できるので、塗布開始部の塗布されない部分を解消するために、塗布液の組成や固形分濃度を変えたり、塗布量を大きくする必要がない。特に塗布量を大きくすることで、塗布後の乾燥までの区間での基板傾きにより塗布液が流動して、膜厚均一性が阻害されるという不都合を一切解消することができる。また、塗布開始部の塗布されない部分を解消するためにロールへの予備塗布を使用しているコータにも本塗布方法は適用でき、それによってロールへの予備塗布を一切なくすことができるので、予備塗布に伴う無効な塗布液の消費をなくすことができるとともに、予備塗布を行わない分だけタクトタイムの短縮化を図ることが可能となる。
【００５３】
なお本発明が適用できる塗布液としては粘度が１〜１０００ｍＰａＳ、より望ましくは１〜５０ｍＰａＳであり、ニュートニアンであることが塗布性から好ましいが、チキソ性を有する塗液にも適用できる。とりわけ溶剤に揮発性の高いもの、たとえばＰＧＭＥＡ、酢酸ブチル、乳酸エチル等を使用している塗布液を塗布するときに有効である。具体的に適用できる塗布液の例としては、上記にあげたカラーフィルター用のブラックマトリックス、色画素形成用塗布液の他、レジスト液、オーバーコート材等がある。基板である被塗布部材としてはガラスの他にアルミ等の金属板、セラミック板、シリコンウェハー等を用いてもよい。さらに使用する塗布状態と塗布速度が０．１ｍ／分〜１０ｍ／分、より好ましくは０．５ｍ／分〜６ｍ／分、ダイのリップ間隙は５０〜１０００μｍ、より好ましくは８０〜２００μｍ、塗布厚さがウェット状態で１〜５０μｍ、より好ましくは２〜２０μｍである。
【００５４】
【実施例】
ダイコータ１を用いてカラーフィルターを製造した。
ダイは、吐出口の長手方向長さが３６０ｍｍ、吐出口面の塗布方向長さが０．５ｍｍ、スリットの間隙が１００μｍで、基板に３６０ｍｍ幅の塗布膜が形成できるものであった。
【００５５】
まず、３６０×４６５ｍｍで厚さ０．７ｍｍの無アルカリガラス基板を洗浄後に、ブラックマトリックス塗布液を厚さ１０μｍ、ダイと基板との間のクリアランス１００μｍで３ｍ／分にて塗布した。塗布はダイの吐出口付近を吐出口形状と同じ形状のシリコンゴムで拭き取ってから、ダイを停止している基板の塗布開始部に１００μｍのクリアランスで近接させ、ウェット厚さ１０μｍに相当する塗布液をシリンジポンプから送液し、ポンプ送液開始後０．５秒後に基板Ａの移動を開始することで行った。なおこの時塗布したブラックマトリックス塗布液には、チタン酸窒化物を遮光材、アクリル樹脂をバインダー、ＰＧＭＥＡを溶剤にそれぞれ用い、固形分濃度を１０％、粘度を１０ｍＰａＳに調整した感光性のものを用いた。また、塗布厚さが小さいため、塗布開始部に塗布されない箇所が基板幅方向に５ヶ所生じたので、ダイの吐出口付近を吐出口形状と同じ形状のシリコンゴムで拭き取ってから、ダイを停止している基板の塗布開始部に１００μｍのクリアランスで近接させ、ブラックマトリックス用塗布液を５μＬ吐出し、０．１秒待機の後、ウェット厚さ１０μｍに相当する塗布液をシリンジポンプから送液し、ポンプ送液開始後０．２秒後に基板Ａの移動を開始するようにした。これによって塗布開始部に塗布されない箇所はすべて解消された。なお塗布のタクトタイムは３０秒であった。さて、塗布した基板は１００℃のホットプレートで１０分乾燥後、露光・現像・剥離を行った後、２６０度のホットプレートで３０分加熱して、キュアを行い、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。なお、乾燥後の格子模様形成前の状態で塗布厚さを測定したところ、端部の１０ｍｍを除いて、基板走行方向、幅方向とも±３％以下のむらであった。
【００５６】
ウェット洗浄後、Ｒ色用塗布液を厚さ２０μｍ、ダイと基板との間のクリアランス１００μｍで３ｍ／分にて塗布した。Ｒ色用塗布液はアクリル樹脂をバインダー、ＰＧＭＥＡを溶媒、ピグメントレッド１７７を顔料にして固形分濃度１０％で混合し、さらに粘度を５ｍＰａＳに調整した感光性のものであった。塗布した基板は、９０℃のホットプレートで１０分乾燥後、露光・現像・剥離を行って、Ｒ画素部にのみ厚さ２μｍのＲ色塗膜を残し、２６０度のホットプレートで３０分加熱して、キュアを行なった。つづいてブラックマトリックス、Ｒ色の塗膜を形成した基板に、Ｇ色用塗布液を厚さ２０μｍ、ダイと基板との間のクリアランス１００μｍで３ｍ／分にて塗布後、１００℃のホットプレートで１０分乾燥後、露光・現像・剥離を行って、Ｇ色画素部にのみ厚さ２μｍのＧ色塗膜を残し、２６０度のホットプレートで３０分加熱して、キュアを行なった。さらにブラックマトリックス、Ｒ色、Ｇ色の塗膜を形成した基板に、Ｂ色用塗布液を厚さ２０μｍ、ダイと基板との間のクリアランス１００μｍで３ｍ／分にて塗布後、１００℃のホットプレートで１０分乾燥後、露光・現像・剥離を行って、Ｂ色画素部にのみ厚さ２μｍのＢ色塗膜を残し、２６０度のホットプレートで３０分加熱して、キュアを行なった。なお、Ｇ色用塗布液はＲ色用塗布液で顔料をピグメントグリーン３６にして固形分濃度１０％で粘度を１０ｍＰａＳに調整したもの、Ｂ色用塗布液にはＲ色用塗布液で顔料をピグメントブルー１５にして固形分濃度１０％で粘度を１０ｍＰａＳに調整したものであった。Ｒ、Ｇ、Ｂ色塗布液の塗布はいずれも、ダイの吐出口付近をシリコンゴムで拭き取ってから、ダイを停止している基板の塗布開始部に１００μｍのクリアランスで近接させ、ウェット厚さ２０μｍに相当する塗布液をシリンジポンプから送液し、ポンプ送液開始後０．３秒後に基板Ａの移動を開始することで行った。塗布のタクトタイムは３０秒であった。なお、塗布品位は申し分のないものであった。膜厚分布についても乾燥後、各色とも測定したところ、端部１０ｍｍを除外して基板走行方向、幅方向とも±３％以下の変動しかなく、良好であった。
【００５７】
そして最後にＩＴＯをスパッタリングで付着させた。この製造方法にて、１０００枚のカラーフィルターを作成した。得られたカラーフィルターは、塗布むらがなく、色度も基板全面にわたって均一で、品質的に申し分ないものであった。
【００５８】
【発明の効果】
本発明になる塗布方法および塗布装置を用いれば、塗布器から一定量塗布液を吐出して一定時間待機してから被塗布部材への塗膜の形成を開始するのであるから、吐出口付近の塗布器内部に空隙が生じていても、空隙部が塗布器外部に排出されるとともに、吐出口外部で長手方向に流動する塗布液によって空隙が完全に解消されるために、予備塗布を行わずとも、塗布開始部から高品位ならびに膜厚均一の塗布が行える。さらにいかなる種類の塗布液、塗布条件に対しても、予備塗布を行わずに基板全面にわたって高品位、並びに膜厚均一の塗布を容易に実現できるので、タクトタイム短縮、並びに塗布液無効使用量の削減による低コスト化を実現することができる。
【００５９】
本発明になるディスプレイ用部材の製造方法によれば、上記の優れた塗布方法を用いてディスプレイ用部材を製造するのであるから、高い品質のディスプレイ用部材を低コストで製造することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例のダイコータ１の概略正面断面図である。
【図２】ダイコータ１を使用して塗布する時の、各動作部の動作状況を示す時間線図である。
【図３】基板での塗布状況を示す平面図である。
【図４】ダイ２０と基板Ａとのビード形成状況を示す概略斜視図である。
【符号の説明】
１ ダイコータ
２ 基台
４ ガイドレール
６ ステージ
１０ 支柱
２０ ダイ（塗布器）
２２ フロントリップ
２４ リアリップ
２６ マニホールド
２８ スリット
３２ シム
３４ 吐出口
３６ 吐出口面
４０ 塗布液供給装置
４２ 供給バルブ
４４ 吸引バルブ
５０ シリンジポンプ
５２ シリンジ
５４ ピストン
５６ 本体
６０ 供給ホース
６２ 吸引ホース
６４ タンク
６６ 塗布液
６８ 圧空源
７０ 上下昇降ユニットＢ
７２ モータ
７４ ガイド
７８ 昇降台
８０ 吊り下げ保持台
９０ 拭き取りユニット
９２ 拭き取りヘッド
９４ ブラケット
９６ スライダー
９８ 駆動ユニット
１００ トレイ
１０２ 台車
１２０ 厚さセンサー
１２２ 支持台
１３０ ビード
２００ 制御装置
２０２ 操作盤
Ａ 基板（被塗布部材）
Ｃ 塗布膜
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えばカラー液晶ディスプレイ用カラーフィルタ並びにアレイ基板、光学フィルタ、プリント基板、集積回路、半導体等の製造分野に使用されるものであり、詳しくはガラス基板などの被塗布部材表面に塗布液を吐出しながら塗膜を形成する塗布方法および塗布装置、並びにこれらの塗布方法を使用したディスプレイ用部材の製造方法の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
カラー液晶ディスプレイはアレイ基板、カラーフィルタ等より構成されているが、アレイ基板、カラーフィルターとも、低粘度の液状材料を塗布して乾燥させ、塗膜を形成する製造工程多く含んでいる。たとえば、ガラス基板上に３原色の細かな格子模様を有しているカラーフィルタでは、ガラス基板上に黒、赤、青、緑の塗布液を順次塗布して、その塗膜を形成していく。またその他フォトレジスト材を塗布して塗膜を形成後、フォトリソ加工によりパターン加工を行って、カラーフィルターとアレイ基板との間に注入される液晶のスペースを形成する柱にしたり、表面の凹凸を微小とするためのオーバーコート塗膜を形成する等もある。この種の塗膜形成工程には、使用される塗布液の粘度が数１０ｍＰａＳ以下で、容易に均一な塗膜を形成できるということもあって、スピナーが多く使用されてきたが、最近にいたって、高価な塗布液の消費を削減することと、塗布される基板の大板化に伴う装置の大型化が困難であることがあいまって、ダイコータが多く導入されるようになってきている。
【０００３】
この種のダイコータの一例としては、往復動可能なテーブルと、下向きの吐出口を有した塗布ヘッドとを１台備え、テーブル上にガラス基板が吸着保持された後、テーブルとともにガラス基板が塗布ヘッドの直下を移動する際に、塗布ヘッドの吐出口から塗布液を吐出させ、ガラス基板上に塗膜を連続して形成するものがある（例えば特許文献１）。
【０００４】
また基板一枚一枚に塗布を行うので、塗布開始、終了部の塗布方法が、基板全体で膜厚精度をよくするために重要となるが、塗布開始についてみれば、ポンプと基板動作の制御で対応するもの（例えば特許文献２）、あらかじめダイからロールに予備塗布を行うことでダイとロールとの間にビードを形成してから、ダイをビードとともに基板の方へ移動させて、基板への本塗布を開始するもの（例えば特許文献３）等がある。さらに、塗布開始部の厚膜化を防止するために、基板とダイとの間のすきまであるクリアランスを、塗布液の吐出ならびに基板に対するダイの水平移動と連動させて制御するものもある（例えば特許文献４）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平６−３３９６５６号公報（第５欄１８行目〜第７欄２５行目、第１０欄９行目〜４３行目、図１）
【０００６】
【特許文献２】
特開平８−２２９４８２号公報（第１３欄４６行目〜第１５欄４８行目、図３）
【０００７】
【特許文献３】
特開２００１−３１０１４７号公報（第１欄５行目〜５０行目、第２欄４３行目〜５０行目、第４欄９行目〜第５欄３７行目、図１、図３、図４）
【０００８】
【特許文献４】
特開２００２−１１３４１１号公報（請求項５、第４欄４８行目〜第５欄２４行目、第９欄３行目〜３１行目、図１、図５）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記の塗布開始手段のうち、あらかじめダイからロールに予備塗布をしてから、基板への本塗布を開始するものは、１）余分な設備が必要でコスト高となる、２）余分な動作をするためにタクトが長くなり、生産性向上を阻害する、３）ロールに予備塗布してからダイ吐出口先端に塗布液が微少量残存するが、この残存量が一定でなく、塗布開始部の膜厚が変動して安定しない、４）予備塗布によって、本来の塗布に必要でない無効塗布液量が多くなるので、コスト高となる、等の不具合がある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
一方、予備塗布をしない塗布方法を用いて、揮発性の高い溶剤を使用した塗布液をウェット厚２０μｍ以下で塗布すると、図３に示すように、先頭部分に塗布されない膜切れ部分が、基板幅方向にわたって何カ所にも発生することがある。これは、１）塗布開始部の状態を常に同じとするために塗布前にダイの吐出口周辺を清掃するが、このときに吐出口付近のダイ内部の塗布液が持ちさられ、空隙が生じた、２）ダイの吐出口周辺清掃後、塗布に至る短い時間の間で、吐出口周辺の塗布液の溶剤が蒸発し、蒸発量に応じて吐出口近くのダイ内部に空隙が生じた、ためにダイ内部に塗布液が満たされていない空隙があり、それがそのまま基板の塗布開始部に転写されて、塗布されない部分が生じるものと推測される。この現象はウェット塗布厚さが２０μｍを越えると非常におこりにくくなるが、それは、塗布液の吐出量に対しての空隙量の占める割合が小さくなるので、影響を与えないものと考えられる。それに対して予備塗布を行うと、それによって吐出口付近の空隙を押し出してしまうから、ダイ内部で必ず空隙のない状態で塗布を行えるので、塗布開始部分に塗布されない部分が生じるという不具合は起こらない。
【００１１】
本発明は、上述の事情に基づいてなされたもので、その目的とするところは、いかなる種類の塗布液、塗布厚さに対しても、予備塗布を行わず基板全面にわたって高品位、並びに膜厚均一の塗布を容易に実現できる塗布手段を実現し、タクトタイム短縮、塗布液無効使用量の削減による低コスト化に寄与する塗布装置及び方法ならびにこれら装置及び方法を使用したディスプレイ用部材の製造方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、以下に述べる手段によって達成される。
【００１３】
本発明の塗布方法は、一方向に延びる吐出口を有する塗布器を被塗布部材に近接させ、塗布液供給手段から塗布液を塗布器に供給して塗布器の吐出口から塗布液を吐出し、かつ塗布器と被塗布部材のいずれかを水平方向に相対的に移動させて、被塗布部材に塗膜を形成する塗布方法において、塗布器の吐出口から一定体積Ｑの塗布液を吐出し一定時間待機した後、塗布器をクリアランスＳを設けるように被塗布部材に近接させて塗布液を塗布器より吐出するとともに、被塗布部材を塗布器に対して相対的に移動させて、被塗布部材に塗膜を形成することを特長とする。ここで、前記塗布器の吐出口より吐出する塗布液の一定体積Ｑは、前記塗布器の吐出口を含む面の塗布方向長さをＬ、吐出口の塗布器長手方向長さをＷとすると、Ｑ＝α１×Ｓ×Ｌ×Ｗ、０．０５≦α１≦１．０、であることが好ましい。
【００１４】
本発明の別の塗布方法は、一方向に延びる吐出口を有する塗布器を被塗布部材に近接させ、塗布液供給手段から塗布液を塗布器に供給して塗布器の吐出口から塗布液を吐出し、かつ塗布器と被塗布部材のいずれかを水平方向に相対的に移動させて、被塗布部材に塗膜を形成する塗布方法において、所定のクリアランスにて塗布器を静止している被塗布部材に近接させてから、塗布器から一定体積Ｑの塗布液を吐出し、一定時間待機後、被塗布部材に塗布器から塗布液を吐出するとともに、被塗布部材の塗布器に対する相対移動を開始して、被塗布部材に塗膜を形成することをを特長とする。ここで、前記クリアランスには第１のクリアランスと第２のクリアランスがあり、第１のクリアランスにて塗布器を静止している被塗布部材に近接させてから塗布器から一定体積Ｑの塗布液を吐出し、一定時間待機後第２のクリアランスとなるよう塗布器を移動後、被塗布部材に塗布器から塗布液を吐出するとともに、被塗布部材の塗布器に対する相対移動を開始して、被塗布部材に塗膜を形成することが好ましい。また、前記第１のクリアランスを第２のクリアランスよりも小さくすること、さらに前記塗布器の吐出口より吐出する塗布液の一定体積Ｑは、前記塗布器の吐出口を含む面の塗布方向長さをＬ、吐出口の塗布器長手方向長さをＷ、一定体積Ｑを吐出するときの塗布器と被塗布部材との間のクリアランスをＳとすると、Ｑ＝α２×Ｓ×Ｌ×Ｗ、０．０５≦α２≦１．０、であることも好ましい。
【００１５】
本発明の塗布装置は、塗布液を吐出するために一方向に延びる吐出口を有する塗布器と、塗布器に塗布液を供給する塗布液供給手段と、被塗布部材を保持する載置台と、前記塗布器および載置台のうちの少なくとも一方を相対的に移動させる移動手段と、塗布器を被塗布部材に近接させる昇降手段とを備えた塗布装置であって、さらに塗布器の吐出口から一定量塗布液を吐出し、一定時間待機してから、塗布液を塗布器より吐出するとともに、被塗布部材の塗布器に対する相対移動を開始して、被塗布部材への塗布を開始させる制御装置を有することを特徴とする。
【００１６】
本発明のディスプレイ用部材の製造方法は、上記のいずれかの塗布方法を使用してディスプレイ用部材を製造する。
【００１７】
本発明になる塗布方法および塗布装置を用いれば、塗布器から微小量塗布液を吐出して一定時間待機してから被塗布部材への塗膜の形成を開始するのであるから、吐出口付近の塗布器内部に空隙が生じていても、空隙部が塗布器外部に排出されるとともに、吐出口外部にある塗布液によって空隙が解消されるために、予備吐出を行わずとも、塗布開始部から高品位ならびに膜厚均一の塗布が行える。この塗布方法はいかなる種類の塗布液、塗布条件に対しても適用できる。
【００１８】
本発明になるディスプレイ用部材の製造方法によれば、上記の優れた塗布方法を用いてディスプレイ用部材を製造するのであるから、高い品質のディスプレイ用部材を低コストで製造することが可能となる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の好ましい一実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２０】
図１は、この発明に係る塗布装置であるダイコータ１の概略正面断面図、図２はダイコータ１を使用して塗布する時の、各動作部の動作状況を示す時間線図、図３は基板での塗布状況を示す平面図、図４はダイ２０と基板Ａとのビード形成状況を示す概略斜視図である。
【００２１】
図１を参照すると、本発明のダイコータ１が示されている。このダイコータ１は基台２を備えており、基台２上には、一対のガイドレール４が設けられている。このガイドレール４上にはステージ６が配置されており、ステージ６は図示しないリニアモータで駆動されて図１に示すＸ方向に自在に往復動する。またステージ６の上面は吸着孔からなる真空吸着面となっており、被塗布部材である基板Ａを吸着保持することができる。
【００２２】
基台２の中央を見ると、門型の支柱１０がある。支柱１０の両側に、上下昇降ユニット７０が備えられており、この上下昇降装置ユニット７０に塗布を行うダイ２０が取り付けられている。
【００２３】
ダイ２０は矢印で示すＸ方向に垂直な方向、すなわち紙面に垂直な方向にのびているフロントリップ２２、及びリアリップ２４を、シム３２を介してＸ方向に重ね合わせ、図示しない複数の連結ボルトにより一体的に結合することで構成されている。ダイ２０内の中央部にはマニホールド２６が形成されており、このマニホールド２６もダイ２０の長手方向（Ｘ方向に直交する方向）にのびている。マニホールド２６の下方には、スリット２８が連通して形成されている。このスリット２８もダイ２０の長手方向にのびており、その下端がダイ２０の最下端面である吐出口面３６で開口となって、吐出口３４を形成する。なおスリット２８はシム３２によって形成されるので、スリットの間隙（Ｘ方向に測定）は、シム３２の厚さと等しくなる。
【００２４】
このダイ２０を昇降させる上下昇降装置ユニット７０は、ダイ２０を吊り下げる形で保持する吊り下げ保持台８０、吊り下げ保持台８０を昇降させる左右一対の昇降台７８、昇降台７８を上下方向に案内するガイド７４、モータ７２の回転運動を昇降台７８の直線運動に変換するボールねじ７６より構成されている。上下昇降ユニット７０はダイ２０の長手方向の両端部を支持するよう左右１対あって、各々が独立に昇降できるので、ダイ２０長手方向の水平に対する傾き角度を任意に設定することができる。これによってダイ２０の吐出口面３６と基板Ａを、ダイ２０の長手方向にわたって略並行にすることができる。さらに、この上下昇降ユニット７０によって、ステージ６上の基板Ａとダイ２０の吐出口面３６の間にすきま、すわなち、クリアランスを、任意の大きさに設けることができる。
【００２５】
さらに図１で基台２の右側端部を見ると、拭き取りユニット９０がガイドレール４上にＸ方向に移動自在に取付られている。拭き取りユニット９０には、ダイ２０の吐出口３４周辺に係合する形状を有する拭き取りヘッド９２が、ブラケット９４を介してスライダー９６に取り付けられている。スライダー９６は駆動ユニット９８により、ダイ２０の長手方向、すなわちＸ方向に直行する方向に自在に移動する。駆動ユニット９８とトレイ１００は台車１０２上に固定されている。台車１０２はガイドレール４上にあり、ガイドレール４に案内されて、図示しないリニアモータによりＸ方向に自在に往復動できるので、拭き取りユニット９０全体がＸ方向に往復動できる。また拭き取りを行う時は、拭き取りヘッド９２がダイ２０に係合する位置まで拭き取りユニット９０全体をＸ方向に移動させ、ダイ２０を下降して拭き取りヘッド９２に係合させる。そして、駆動ユニット９８を駆動して拭き取りヘッド９２をダイ２０の長手方向に摺動させると、ダイ２０の吐出口付近に残存している塗布液その他の汚染物を除去、清掃することができる。除去した塗布液その他はトレイ１００で回収される。トレイ１００は図示しない排出ラインに接続されており、内部にたまった塗布液等の液体を外部に排出、回収することができる。またトレイ１００は、ダイ２０からエアー抜き等で吐出される塗布液を回収するために使用することもできる。なお拭き取りヘッド９２はダイ２０に均等に係合できるようゴム等の弾性体、合成樹脂が好ましい。
【００２６】
さらにまた基台２の左側を見ると、基板Ａの厚さを測定する厚さセンサー１２０が支持台１２２に取り付けられている。厚さセンサー１２０はレーザを使用したものであることが好ましい。厚さセンサー１２０により基板Ａの厚さを測定することで、どのような厚さの基板Ａに対しても、ダイ２０の吐出口面３６と基板Ａの隙間であるクリアランスを、常に一定にすることができる。
【００２７】
再びダイ２０を見ると、ダイ２０のマニホールド２６の上流側は、塗布液供給装置４０に連なる供給ホース６０に、内部通路（図示しない）を介して常時接続されており、これにより、マニホールド２６へは塗布液供給装置４０から塗布液を供給することができる。マニホールド２６に入った塗布液はダイ２０の長手方向に均等に拡幅されて、スリット２８を経て、吐出口３４から吐出される。
【００２８】
なお、塗布液供給装置４０は、供給ホース６０の上流側に、供給バルブ４２、シリンジポンプ５０、吸引バルブ４４、吸引ホース６２、タンク６４を備えている。タンク６４には塗布液６６が蓄えられており、圧空源６８に連結されて任意の大きさの背圧を塗布液６６に付加することができる。タンク６４内の塗布液６６は、吸引ホース６２を通じてシリンジポンプ５０に供給される。シリンジポンプ５０では、シリンジ５２、ピストン５４がポンプ本体５６に取り付けられている。ここでピストン５４は図示しない駆動源によって上下方向に自在に往復動できる。シリンジポンプ５０は、一定の内径を有するシリンジ５２内に塗布液を充填し、それをピストン５４により押し出して、ダイ２０に基板Ａ一枚塗布分だけ供給する定容量型のポンプである。シリンジ５２内に塗布液６６を充填するときは、吸引バルブ４４を開、供給バルブ４２を閉として、ピストン５４を下方に移動させる。またシリンジ５２内に充填された塗布液をダイ２０に向かって供給するときは、吸引バルブ４４を閉、供給バルブ４２を開とし、ピストン５４を上方に移動させることで、ピストン５４でシリンジ５２内部の塗布液を押し上げて排出する。オス側のピストン５４とメス側のシリンジ５２との間に気密性を持たせるために図示しないＯリングを両者間のシール材として、ピストン５４に取り付けるのが好ましい。
【００２９】
なお制御信号にて動作するリニアモータ、モータ７２、塗布液供給装置４０等はすべて制御装置２００に電気的に接続されている。そして、制御装置に組み込まれた自動運転プログラムにしたがって制御指令信号が各機器に送信されて、あらかじめ定められた動作を行う。なお条件変更時は操作盤２０２に適宜変更パラメータを入力すれば、それが制御装置２００に伝達されて、運転動作の変更が実現できる。
【００３０】
次に本発明の塗布装置を使った第１の塗布方法について詳述する。
【００３１】
まずダイコータ１の各動作部の原点復帰が行われると、各移動部はスタンバイ位置に移動する。すなわち、ステージ６は図１の左端部（破線で示す位置）、ダイ２０は最上部に移動するとともに、拭き取りユニット９０はトレイ１００がダイ２０の下部位置にくるよう移動する。ここで、タンク６４〜ダイ２０まで塗布液６６はすでに充満されており、ダイ２０内部の残留エアーを排出する作業も既に終了している。この時の塗布液供給装置４０の状態は、シリンジ５２に塗布液６６が充填、吸引バルブ４４は閉、供給バルブ４２は開、そしてピストン５４は最下端の位置にあり、いつでも塗布液６６をダイ２０に供給できるようになっている。
【００３２】
最初に、ステージ６の表面に図示しないリフトピンを上昇させ、図示しないローダから基板Ａがリフトピン上部に載置される。次にリフトピンを下降させて基板Ａをテーブル６上面に載置し、同時に吸着保持する。これと並行して塗布液供給装置４０を稼働させて少量の塗布液６６をトレイ１００に向かって吐出後、拭き取りヘッド９２をダイ２０の吐出口３４の真下の位置にくるよう拭き取りユニット９０を移動させる。そして、ダイ２０を下降させてダイ２０の吐出口面３６を拭き取りヘッド９２に係合後、拭き取りヘッドをダイ２０長手方向に摺動させて、ダイ２０の吐出口３４付近をダイ長手方向にわたって、清掃する。清掃完了後、拭き取りユニット９０はもとの場所（図１の右端）に復帰する。
【００３３】
それから、再び塗布液供給装置４０を稼働させて、一定量の塗布液をダイ２０の吐出口３４から吐出する。ここで吐出される塗布液は微小量であるので下方には落下せず、吐出口３４およびその周囲の吐出口面３６にぶら下がる形で残留する。このときスリット２８の吐出口３４付近に微少な空隙があると、吐出口３４の外部に押し出される。吐出口３４から吐出された塗布液は吐出口３４の長手方向をつたわって流れる性質があるので、スリット２８に空隙があって塗布液がおしだされてこない部分があっても、この長手方向に伝わる塗布液によって空隙部分が排除され、吐出口３４下部は長手方向に連結した塗布液で満たされる。そしてこの吐出口３４下部で連結する塗布液の吐出口３４からの垂れ下がり量は、表面張力の作用でダイ２０長手方向にわたって均一化される。なおここでの吐出口３４からの吐出量は、図４を参照して、ダイの吐出口３４を含む面、すなわち吐出口面３６の塗布方向長さをＬ、吐出口３４のダイ２０長手方向長さをＷ、後述する吐出口面３６と基板Ａとの塗布するときのすきま量であるクリアランスをＳとすると、Ｓ×Ｌ×Ｗで表される容積の好ましくは５〜１００％、より好ましくは１０〜５０％である。この範囲より少ないと、吐出口３４から吐出後長手方向に移動する量が少なく、移動速度も低いため、他の部分で形成される空隙を解消することが実質的にできない。上記範囲より吐出量が多いと、吐出口面３６と基板Ａとの間で形成されるすきま部から塗布液があふれ出すために、塗布開始時の膜厚が許容値以上に厚くなってしまう。さらにまた上記の吐出量を吐出口３４から吐出した後に、一定時間待機させる必要がある。この時間は、吐出された塗布液が吐出口３４から垂れ下がり、表面張力の作用でダイ２０長手方向にわたって均一化されるために要するものであり、好ましくは０．１〜１０秒、より好ましくは０．３〜３秒である。これより短いと均一化されず、これより長いとタクトタイムを大幅に長くするので好ましくない。
【００３４】
さて、以上の動作と並行してステージ６を移動開始し、基板Ａが厚さセンサー１２０下を通過する基板Ａの厚さを測定する。そして基板Ａの塗布開始部がダイ２０の吐出口３４Ａの真下に達したら、ステージ６を停止させる。この時に、測定した基板Ａの厚さデータを用い、上下昇降ユニット７０を駆動して、ダイ２０の吐出口面３６を基板Ａからあらかじめ与えたクリアランス分離れた位置まで近接させる。そしてシリンジポンプ５０のピストン５４を所定速度で上昇させ、ダイ２０から塗布液６６を吐出した一定時間後に、テーブル６を所定速度で移動開始し、塗布液６６の基板Ａへの塗布を始めて、塗布膜Ｃを形成する。基板Ａの塗布終了部がダイ２０の吐出口３４の位置にきたらピストン５４を停止させて塗布液６６の供給を停止し、つづいて上下昇降ユニット７０を駆動して、ダイ２０を上昇させる。これによって基板Ａとダイ２０Ａの間に形成されたビードが断ち切られ、塗布が終了する。
【００３５】
これらの動作中テーブル６は動きつづけ、終点位置にきたら停止し、基板Ａの吸着を解除してリフトピンを上昇させて基板Ａを持ち上げる。この時図示されないアンローダによって基板Ａの下面が保持され、次の工程に基板Ａを搬送する。基板Ａをアンローダに受け渡したら、テーブル６はリフトピンを下降させ原点位置に復帰する。テーブル６の原点位置復帰後、拭き取りユニット９０を、トレイ１００がダイ２０の吐出口３４の下部に配置するよう移動させる。
【００３６】
その後シリンジポンプ５０Ａを作動させて、１０〜５００μＬの少量の塗布液をダイ２０に送り込み、ダイ２０内部に残存する空隙部を塗布液で満たす。
【００３７】
完了後シリンジポンプ５０は、吸引バルブ４４を開、供給バルブ４２を閉として、ピストン５４を一定速度で下降させ、タンク６４の塗布液６６をシリンジ５２に充填する。充填完了後、ピストン５４を停止させ、吸引バルブ４４を閉、供給バルブ４２を開として、次の基板Ａが来るのを待ち、同じ動作をくりかえす。
【００３８】
以上の塗布方法では、塗布開始前にダイ２０の吐出口３４より微小一定量の塗布液を吐出し、スリット２８内および吐出口３４付近に空隙がない状態で必ず塗布を行うようにしたので、塗布開始部が図３（ｂ）のようになり、（ａ）に示すような塗布開始部の塗布されない部分である膜切れや、膜切れを起点とするすじ欠点の発生を完全に防止することができる。
【００３９】
なお、上記の実施態様の説明では、弾性体の拭き取りヘッド９２をダイの吐出口付近に係合させて摺動させることで、ダイの吐出口付近の清掃をする手段を示したが、布材あるいは溶剤を湿潤させた布材でダイの吐出口付近を拭き取る手段を用いてもよい。
【００４０】
次に本発明の第２の塗布方法について説明する。
【００４１】
まず塗布液をタンク６４〜ダイ２０まで充填し、ステージ６、ダイ２０、拭き取りユニット９０をスタンバイの位置まで配置させるまでは、上記の第１の塗布方法と全く同じである。
【００４２】
まず、図示しないローダから基板Ａがリフトピンを介在して、テーブル６上面に載置、吸着保持される。そして塗布液供給装置４０を稼働させて少量の塗布液６６をトレイ１００に向かって吐出後、ダイ２０を下降させてダイ２０の吐出口面３６を拭き取りヘッド９２に係合後、拭き取りヘッド９２をダイ２０長手方向に摺動させて、ダイ２０の吐出口３４付近をダイ長手方向にわたって、清掃する。清掃完了後、拭き取りユニット９０はもとの場所（図１の右端）に復帰する。
【００４３】
これ以降のステージ６、ダイ２０、シリンジポンプ５０の動作については、図２のタイムチャート参照しながら説明する。拭き取りユニット９０が基台２の右端部に移動したのを確認して、基板Ａを載置したステージ６を移動開始する。この時ダイ２０は、塗布が行われる位置よりもはるか上方にある拭き取り位置にあり、一方シリンジポンプ５０は、待機してまだ停止している。そして基板Ａが厚さセンサー１２０下を通過する時に基板厚さを測定し、基板Ａの塗布開始部がダイ２０の吐出口３４Ａの真下に達したら、ステージ６を停止させる。この時、測定した基板Ａの厚さデータを用い、上下昇降ユニット７０を駆動して、ダイ２０の吐出口面３６と基板Ａ間のすきまが、あらかじめ定めた第１のクリアランスになるようダイ２０を第１の下降位置まで下降させる。そしてシリンジポンプ５０を駆動して、一定量の塗布液をダイ２０の吐出口３４から吐出して、ビードを形成する。一定時間後にダイ２０の吐出口面と基板Ａ間のすきまを第２のクリアランスになるように、ダイ２０を上下方向に第２の下降位置まで移動させる。第２のクリアランスは、一度形成したビードを維持するよう設定することが好ましい。そして、この状態でシリンジポンプ５０のピストン５４を所定速度で上昇させ、ダイ２０から塗布液６６を吐出し一定時間後にビードが所定の大きさに成長してから、テーブル６を所定速度で移動開始し、塗布液６６の基板Ａへの塗布を始めて、塗布膜Ｃを形成する。なおこの時、ダイ２０からの塗布液の吐出とテーブル６のダイ２０との相対移動開始が同時でもよいし、テーブル６のダイ２０との相対移動の方を早くしてもよい。また、シリンジポンプ５０のピストン５４が所定速度に達するのと、テーブル６が所定速度に達するタイミングはいかなるものであってもよいが、同時か、テーブル６が所定速度に達するのが遅い方が好ましい。
【００４４】
そして、基板Ａの塗布終了部がダイ２０の吐出口３４の位置にきたらピストン５４を停止させて塗布液６６の供給を停止し、その後ダイ２０の吐出口面と基板Ａとの間に残存している塗布液の一部が基板Ａの移動に伴い基板Ａに転写されるいわゆるスキージ塗布をしてから、上下昇降ユニット７０を駆動して、ダイ２０を上昇させる。これによって基板Ａとダイ２０Ａの間に形成されたビードが断ち切られ、塗布が終了する。
【００４５】
そのあいだもテーブル６は動作を継続し、終点位置にきたら停止し、基板Ａの吸着を解除してリフトピンを上昇させて基板Ａを持ち上げる。この時図示されないアンローダによって基板Ａの下面が保持され、次の工程に基板Ａを搬送する。基板Ａをアンローダに受け渡したら、テーブル６はリフトピンを下降させ原点位置に復帰する。テーブル６の原点位置復帰後、拭き取りユニット９０を、トレイ１００がダイ２０の吐出口３４の下部に配置するよう移動させる。
【００４６】
その後シリンジポンプ５０Ａを作動させて、１０〜５００μＬの少量の塗布液をダイ２０に送り込み、ダイ２０内部に残存する空隙部を塗布液で満たす。
【００４７】
完了後シリンジポンプ５０を作動させて、第１の塗布と同様にして塗布液６６をシリンジ５２に充填する。充填完了後、ピストン５４を停止させ、吸引バルブ４４を閉、供給バルブ４２を開として、次の基板Ａが来るのを待ち、同じ動作をくりかえす。
【００４８】
上記の塗布方法で、第１のクリアランスは２０〜２００μｍ、第２のクリアランスは４０〜３００μｍにするのが好ましい。第１のクリアランスを設定してから、ダイ２０の吐出口３４より一定量塗布液を吐出するが、これによって、スリット２８の吐出口３４付近に微少な空隙があっても、１）吐出口３４の外部に押し出される、２）吐出口３４から吐出された塗布液は、吐出口面３６と基板Ａの間に形成されたすきまを、一種の毛細管現象によって、ダイ２０の長手方向につたわって流れるので、スリット２８の空隙が塗布液によっておしだされて吐出口３４付近の吐出口面３６と基板Ａとの間のすきま部に残留していても、毛細管により伝わってくる塗布液によって、すきま部から排出される、ので、吐出口面３６と基板Ａ間で塗布液が長手方向に連結してビードを形成するため、空隙はその後の塗布に影響を与えることはない。この時の吐出口３４からの塗布液の吐出量は、図４に示すダイ２０の吐出口面３６の塗布方向（矢印の方向）長さＬ、吐出口面３６と基板Ａとの間のすきま量である第１のクリアランスＳ、吐出口３４の長手方向長さＷ、によって形成される容積Ｖ＝Ｌ×Ｓ×Ｗの好ましくは５〜１００％、より好ましくは、１０〜５０％である。これによって規定される塗布液吐出量により、吐出口面３６と基板Ａ間に塗布液が連結したビード１３０が形成されるが、この範囲よりも塗布液吐出量が小さいと、毛細管により塗布液がダイ長手方向に流れる速度が非常に遅くなって塗布のタクトタイムも遅くなり、一方上記の範囲よりも大きくなると、塗布液がダイ２０長手方向に早く流れて空隙を排出する時間が大幅に減じられるが、吐出口面３６と基板Ａで形成されるすきま部より塗布液がはみ出して、以降の塗布を正常に行えなくなる。
【００４９】
また第１のクリアランスが上記の範囲より小さいと、基板の厚さむらにより、基板Ａと吐出口面が衝突することがあり、上記範囲よりも大きいと、基板Ａと吐出口面３６間に形成されるすきま部を毛細管により塗布液がつたわっていく速度が極端に小さくなり、短時間の内に塗布液により空隙を解消して塗布液を連結させてビードを形成することができなくなる。さらに第２のクリアランスが上記範囲よりも小さいと、塗布時に塗布液に作用するせん断力が大きくなり、塗布時に膜切れ等の欠点が発生し、上記範囲よりも大きいと、第１のクリアランスにて形成されたビードが切断され、塗布開始部に塗布されない膜切れ部分が発生してしまう。
【００５０】
なお第１のクリアランスは第２のクリアランスと同じにしてもよいが、第２のクリアランスよりも小さくすることがより好ましい。これは第１のクリアランスが小さい方が、吐出口３４より吐出された塗布液の毛細管効果によるダイ長手方向の流れ速度が早くなることの他、第２のクリアランスが大きくなることで、吐出口面３６と基板Ａとの間に形成されるすきま部に許容される上限塗布液吐出量が大きくなるので、塗布開始部の膜厚を制御する操作マージンが大きくなり、塗布開始部の膜厚制御がより容易となるためである。逆に第２のクリアランスを小さくすると、クリアランスを小さくすることで吐出口面３６と基板Ａ間のすきま部で形成される許容容積が小さくなるために、余剰の塗布液がはみでてきて基板Ａの塗布されない部分を汚す等の不都合を発生させる。
【００５１】
さらにまた第１のクリアランスを設定して、一定量の塗布液を吐出口３４から吐出し、一定時間待機後に第２のクリアランスに設定できるようにしているが、この待機時間は好ましくは０．１〜１０秒、より好ましくは０．３〜３秒である。これより短いと、基板Ａと吐出口面３６間に形成されるすきま部を毛細管により塗布液がつたわって、空隙を解消して塗布液を連結させてビードを形成する時間に足らず、これより長いと、タクトタイムが大幅に長くなって、生産性向上の障害要因となってしまう。
【００５２】
以上のように第１のクリアランスを設定して一定量の塗布液を吐出することにより、スリット２８内の空隙を吐出口３４外に排除するとともに、吐出口３４付近でダイ２０外に残存している空隙が、毛細管効果によりダイ長手方向に移動する塗布液でさらに排除されるようになるので、塗布液が吐出口面３６と基板Ａ間のすきま部に満たされ長手方向に連結するビードを形成する。このビードを維持できる第２のクリアランスにて引き続いて塗布開始すると、塗布開始部に図３（ａ）のように塗布されない部分が発生することはなく、図３（ｂ）のように塗布開始部から塗布欠点なく塗布することができる。塗布されない部分を解消することによって、塗布されない部分を起点として発生するすじ欠点、さらには塗布されないことにより生じる膜厚不均一の非製品部分領域を小さくすることができる。また上記塗布方法は、塗布液の種類や塗布量に関係なく適用できるので、塗布開始部の塗布されない部分を解消するために、塗布液の組成や固形分濃度を変えたり、塗布量を大きくする必要がない。特に塗布量を大きくすることで、塗布後の乾燥までの区間での基板傾きにより塗布液が流動して、膜厚均一性が阻害されるという不都合を一切解消することができる。また、塗布開始部の塗布されない部分を解消するためにロールへの予備塗布を使用しているコータにも本塗布方法は適用でき、それによってロールへの予備塗布を一切なくすことができるので、予備塗布に伴う無効な塗布液の消費をなくすことができるとともに、予備塗布を行わない分だけタクトタイムの短縮化を図ることが可能となる。
【００５３】
なお本発明が適用できる塗布液としては粘度が１〜１０００ｍＰａＳ、より望ましくは１〜５０ｍＰａＳであり、ニュートニアンであることが塗布性から好ましいが、チキソ性を有する塗液にも適用できる。とりわけ溶剤に揮発性の高いもの、たとえばＰＧＭＥＡ、酢酸ブチル、乳酸エチル等を使用している塗布液を塗布するときに有効である。具体的に適用できる塗布液の例としては、上記にあげたカラーフィルター用のブラックマトリックス、色画素形成用塗布液の他、レジスト液、オーバーコート材等がある。基板である被塗布部材としてはガラスの他にアルミ等の金属板、セラミック板、シリコンウェハー等を用いてもよい。さらに使用する塗布状態と塗布速度が０．１ｍ／分〜１０ｍ／分、より好ましくは０．５ｍ／分〜６ｍ／分、ダイのリップ間隙は５０〜１０００μｍ、より好ましくは８０〜２００μｍ、塗布厚さがウェット状態で１〜５０μｍ、より好ましくは２〜２０μｍである。
【００５４】
【実施例】
ダイコータ１を用いてカラーフィルターを製造した。
ダイは、吐出口の長手方向長さが３６０ｍｍ、吐出口面の塗布方向長さが０．５ｍｍ、スリットの間隙が１００μｍで、基板に３６０ｍｍ幅の塗布膜が形成できるものであった。
【００５５】
まず、３６０×４６５ｍｍで厚さ０．７ｍｍの無アルカリガラス基板を洗浄後に、ブラックマトリックス塗布液を厚さ１０μｍ、ダイと基板との間のクリアランス１００μｍで３ｍ／分にて塗布した。塗布はダイの吐出口付近を吐出口形状と同じ形状のシリコンゴムで拭き取ってから、ダイを停止している基板の塗布開始部に１００μｍのクリアランスで近接させ、ウェット厚さ１０μｍに相当する塗布液をシリンジポンプから送液し、ポンプ送液開始後０．５秒後に基板Ａの移動を開始することで行った。なおこの時塗布したブラックマトリックス塗布液には、チタン酸窒化物を遮光材、アクリル樹脂をバインダー、ＰＧＭＥＡを溶剤にそれぞれ用い、固形分濃度を１０％、粘度を１０ｍＰａＳに調整した感光性のものを用いた。また、塗布厚さが小さいため、塗布開始部に塗布されない箇所が基板幅方向に５ヶ所生じたので、ダイの吐出口付近を吐出口形状と同じ形状のシリコンゴムで拭き取ってから、ダイを停止している基板の塗布開始部に１００μｍのクリアランスで近接させ、ブラックマトリックス用塗布液を５μＬ吐出し、０．１秒待機の後、ウェット厚さ１０μｍに相当する塗布液をシリンジポンプから送液し、ポンプ送液開始後０．２秒後に基板Ａの移動を開始するようにした。これによって塗布開始部に塗布されない箇所はすべて解消された。なお塗布のタクトタイムは３０秒であった。さて、塗布した基板は１００℃のホットプレートで１０分乾燥後、露光・現像・剥離を行った後、２６０度のホットプレートで３０分加熱して、キュアを行い、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。なお、乾燥後の格子模様形成前の状態で塗布厚さを測定したところ、端部の１０ｍｍを除いて、基板走行方向、幅方向とも±３％以下のむらであった。
【００５６】
ウェット洗浄後、Ｒ色用塗布液を厚さ２０μｍ、ダイと基板との間のクリアランス１００μｍで３ｍ／分にて塗布した。Ｒ色用塗布液はアクリル樹脂をバインダー、ＰＧＭＥＡを溶媒、ピグメントレッド１７７を顔料にして固形分濃度１０％で混合し、さらに粘度を５ｍＰａＳに調整した感光性のものであった。塗布した基板は、９０℃のホットプレートで１０分乾燥後、露光・現像・剥離を行って、Ｒ画素部にのみ厚さ２μｍのＲ色塗膜を残し、２６０度のホットプレートで３０分加熱して、キュアを行なった。つづいてブラックマトリックス、Ｒ色の塗膜を形成した基板に、Ｇ色用塗布液を厚さ２０μｍ、ダイと基板との間のクリアランス１００μｍで３ｍ／分にて塗布後、１００℃のホットプレートで１０分乾燥後、露光・現像・剥離を行って、Ｇ色画素部にのみ厚さ２μｍのＧ色塗膜を残し、２６０度のホットプレートで３０分加熱して、キュアを行なった。さらにブラックマトリックス、Ｒ色、Ｇ色の塗膜を形成した基板に、Ｂ色用塗布液を厚さ２０μｍ、ダイと基板との間のクリアランス１００μｍで３ｍ／分にて塗布後、１００℃のホットプレートで１０分乾燥後、露光・現像・剥離を行って、Ｂ色画素部にのみ厚さ２μｍのＢ色塗膜を残し、２６０度のホットプレートで３０分加熱して、キュアを行なった。なお、Ｇ色用塗布液はＲ色用塗布液で顔料をピグメントグリーン３６にして固形分濃度１０％で粘度を１０ｍＰａＳに調整したもの、Ｂ色用塗布液にはＲ色用塗布液で顔料をピグメントブルー１５にして固形分濃度１０％で粘度を１０ｍＰａＳに調整したものであった。Ｒ、Ｇ、Ｂ色塗布液の塗布はいずれも、ダイの吐出口付近をシリコンゴムで拭き取ってから、ダイを停止している基板の塗布開始部に１００μｍのクリアランスで近接させ、ウェット厚さ２０μｍに相当する塗布液をシリンジポンプから送液し、ポンプ送液開始後０．３秒後に基板Ａの移動を開始することで行った。塗布のタクトタイムは３０秒であった。なお、塗布品位は申し分のないものであった。膜厚分布についても乾燥後、各色とも測定したところ、端部１０ｍｍを除外して基板走行方向、幅方向とも±３％以下の変動しかなく、良好であった。
【００５７】
そして最後にＩＴＯをスパッタリングで付着させた。この製造方法にて、１０００枚のカラーフィルターを作成した。得られたカラーフィルターは、塗布むらがなく、色度も基板全面にわたって均一で、品質的に申し分ないものであった。
【００５８】
【発明の効果】
本発明になる塗布方法および塗布装置を用いれば、塗布器から一定量塗布液を吐出して一定時間待機してから被塗布部材への塗膜の形成を開始するのであるから、吐出口付近の塗布器内部に空隙が生じていても、空隙部が塗布器外部に排出されるとともに、吐出口外部で長手方向に流動する塗布液によって空隙が完全に解消されるために、予備塗布を行わずとも、塗布開始部から高品位ならびに膜厚均一の塗布が行える。さらにいかなる種類の塗布液、塗布条件に対しても、予備塗布を行わずに基板全面にわたって高品位、並びに膜厚均一の塗布を容易に実現できるので、タクトタイム短縮、並びに塗布液無効使用量の削減による低コスト化を実現することができる。
【００５９】
本発明になるディスプレイ用部材の製造方法によれば、上記の優れた塗布方法を用いてディスプレイ用部材を製造するのであるから、高い品質のディスプレイ用部材を低コストで製造することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例のダイコータ１の概略正面断面図である。
【図２】ダイコータ１を使用して塗布する時の、各動作部の動作状況を示す時間線図である。
【図３】基板での塗布状況を示す平面図である。
【図４】ダイ２０と基板Ａとのビード形成状況を示す概略斜視図である。
【符号の説明】
１ ダイコータ
２ 基台
４ ガイドレール
６ ステージ
１０ 支柱
２０ ダイ（塗布器）
２２ フロントリップ
２４ リアリップ
２６ マニホールド
２８ スリット
３２ シム
３４ 吐出口
３６ 吐出口面
４０ 塗布液供給装置
４２ 供給バルブ
４４ 吸引バルブ
５０ シリンジポンプ
５２ シリンジ
５４ ピストン
５６ 本体
６０ 供給ホース
６２ 吸引ホース
６４ タンク
６６ 塗布液
６８ 圧空源
７０ 上下昇降ユニットＢ
７２ モータ
７４ ガイド
７８ 昇降台
８０ 吊り下げ保持台
９０ 拭き取りユニット
９２ 拭き取りヘッド
９４ ブラケット
９６ スライダー
９８ 駆動ユニット
１００ トレイ
１０２ 台車
１２０ 厚さセンサー
１２２ 支持台
１３０ ビード
２００ 制御装置
２０２ 操作盤
Ａ 基板（被塗布部材）
Ｃ 塗布膜
Claims (8)
- 一方向に延びる吐出口を有する塗布器を被塗布部材に近接させ、塗布液供給手段から塗布液を塗布器に供給して塗布器の吐出口から塗布液を吐出し、かつ塗布器と被塗布部材のいずれかを水平方向に相対的に移動させて、被塗布部材に塗膜を形成する塗布方法において、塗布器の吐出口から一定体積Ｑの塗布液を吐出し一定時間待機した後、塗布器をクリアランスＳを設けるように被塗布部材に近接させて塗布液を塗布器より吐出するとともに、被塗布部材を塗布器に対して相対的に移動させて、被塗布部材に塗膜を形成することを特徴とする塗布方法。
- 前記塗布器の吐出口より吐出する塗布液の一定体積Ｑは、前記塗布器の吐出口を含む面の塗布方向長さをＬ、吐出口の塗布器長手方向長さをＷとすると、Ｑ＝α１×Ｓ×Ｌ×Ｗ、０．０５≦α１≦１．０、であることを特徴とする請求項１に記載の塗布方法。
- 一方向に延びる吐出口を有する塗布器を被塗布部材に近接させ、塗布液供給手段から塗布液を塗布器に供給して塗布器の吐出口から塗布液を吐出し、かつ塗布器と被塗布部材のいずれかを水平方向に相対的に移動させて、被塗布部材に塗膜を形成する塗布方法において、所定のクリアランスにて塗布器を静止している被塗布部材に近接させてから、塗布器から一定体積Ｑの塗布液を吐出し、一定時間待機後、被塗布部材に塗布器から塗布液を吐出するとともに、被塗布部材の塗布器に対する相対移動を開始して、被塗布部材に塗膜を形成することを特徴とする塗布方法。
- 前記クリアランスには第１のクリアランスと第２のクリアランスがあり、第１のクリアランスにて塗布器を静止している被塗布部材に近接させてから塗布器から一定体積Ｑの塗布液を吐出し、一定時間待機後第２のクリアランスとなるよう塗布器を移動後、被塗布部材に塗布器から塗布液を吐出するとともに、被塗布部材の塗布器に対する相対移動を開始して、被塗布部材に塗膜を形成することを特徴とする請求項３に記載の塗布方法。
- 前記第１のクリアランスを第２のクリアランスよりも小さくすることを特徴とする請求項４に記載の塗布方法。
- 前記塗布器の吐出口より吐出する塗布液の一定体積Ｑは、前記塗布器の吐出口を含む面の塗布方向長さをＬ、吐出口の塗布器長手方向長さをＷ、一定体積Ｑを吐出するときの塗布器と被塗布部材との間のクリアランスをＳとすると、Ｑ＝α２×Ｓ×Ｌ×Ｗ、０．０５≦α２≦１．０、であることを特徴とする請求項３〜５に記載の塗布方法。
- 塗布液を吐出するために一方向に延びる吐出口を有する塗布器と、塗布器に塗布液を供給する塗布液供給手段と、被塗布部材を保持する載置台と、前記塗布器および載置台のうちの少なくとも一方を相対的に移動させる移動手段と、塗布器を被塗布部材に近接させる昇降手段とを備えた塗布装置であって、さらに塗布器の吐出口から一定量塗布液を吐出し、一定時間待機してから、塗布液を塗布器より吐出するとともに、被塗布部材の塗布器に対する相対移動を開始して、被塗布部材への塗布を開始させる制御装置を有することを特徴とする塗布装置。
- 請求項１〜６に記載のいずれかの塗布方法を用いてディスプレイ用部材を製造することを特徴とするディスプレイ用部材の製造方法。
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