JP2004298774A

JP2004298774A - 塗布装置

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Publication number: JP2004298774A
Application number: JP2003095495A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Watanabe; 一生渡辺
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 2003-03-31
Filing date: 2003-03-31
Publication date: 2004-10-28
Anticipated expiration: 2023-03-31
Also published as: JP4316275B2

Abstract

【課題】塗布液吐出用ダイヘッドの移動時の揺れを抑制し，基板に均一な塗布液を塗布する。
【解決手段】ダイヘッド１１を支持しレール４上を移動するアーム６の基部Ｋに，錘部材Ｍを取り付ける。この錘部材Ｍによって，アーム６とダイヘッド１１を含む移動系Ｒの重心Ｕを，リニアモータ９によりアーム６に働く駆動力Ｐの作用線Ｌと一致させる。こうすることによって，移動系Ｒに駆動力Ｐによるモーメントが働かず，アーム６の移動時の挙動が安定するので，ダイヘッド１１の揺れが抑制される。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，基板の塗布装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば液晶ディスプレイのカラーフィルタの製造工程において，矩形のガラス基板（以下，「基板」という。）の表面上にブラックマトリクスやＲ，Ｇ，Ｂの着色パターンなどを形成する際に，基板上に所定の塗布液を塗布して塗布膜を形成する塗布処理が行われている。
【０００３】
上述の塗布処理は，例えば基板の一辺程度の細長形状を有する塗布液吐出用ダイヘッドが，スリット状の吐出口から塗布液を吐出した状態で，基板の一端部から他端部上まで移動し，基板の表面に塗布液を塗布することによって行われている。
【０００４】
かかる塗布処理が行われる塗布装置は，通常基板を載置する載置台を備えている。載置台の側方には，載置台に沿ってレールが設けられ，レール上には，塗布液吐出用ダイヘッドを支持し，レール上を移動するアームが設けられている。アームは，例えばレールから上方に延びて，その先端部から載置台上に水平に延びた略逆Ｌ字形をなしており，その水平部分において載置台の上方から塗布液吐出用ダイヘッドを支持していた（例えば，特許文献１参照。）。そして，上記レールに対して移動する，例えばアームと塗布液吐出用ダイヘッドからなる移動系は，例えばリニアモータなどの駆動部による外力がレールに沿った方向に作用することによって推進力を得ていた。
【０００５】
【特許文献１】
特開平９−１３１５５９号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら，上述したような従来の移動系は，専ら塗布液吐出用ダイヘッドやアームの剛性，強度の観点から設計されており，移動系の重心の位置に関しては特に考えられていなかった。実際，上記移動系は，塗布液吐出用ダイヘッドが基板の上方の比較的高い位置で支持されているので，その移動系の重心の位置が，駆動部による外力の作用線よりも高くなっている。
【０００７】
このため，移動系に推進力となる外力が加わる度に，前記移動系には，その外力のモーメントが働くことになる。このモーメントにより，例えば塗布時に塗布液吐出用ダイヘッドが基板上を移動する際に，移動系全体が揺れると塗布液吐出用ダイヘッドも揺れてしまう。塗布液吐出用ダイヘッドが揺れて，塗布液吐出用ダイヘッドの挙動が不安定になると，基板に供給される塗布量が基板面内において変動し，基板上に均一に塗布液が塗布されないこともある。特に，近年基板の寸法が大型化し，塗布液吐出用ダイヘッドも大型化して，塗布液吐出用ダイヘッドの重量が増大している中，その塗布液吐出用ダイヘッドの揺れはさらに大きくなる傾向にある。また，スループットの向上の観点から塗布液吐出用ダイヘッドをより高速で移動させることが望まれており，この場合の塗布液吐出用ダイヘッドの揺れが大きくなるので，その揺れを如何にして抑えるかが重要な問題となりつつある。
【０００８】
本発明は，かかる点に鑑みてなされたものであり，塗布液吐出用ダイヘッドが移動する際の揺れを抑制し，基板に均一な塗布液を塗布する塗布装置を提供することをその目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために，本発明は，塗布液を吐出した状態で基板上を所定方向に移動することによって基板の表面に塗布液を塗布する塗布液吐出用ダイヘッドを備えた塗布装置であって，基板を載置する載置台と，前記載置台に隣接して前記所定方向に向けて配置されたレールと，前記塗布液吐出用ダイヘッドを有し，当該塗布液吐出用ダイヘッドと一体となって前記レール上を移動する移動系と，を備え，前記移動系は，駆動部による外力が前記所定方向に作用することによって前記レール上を移動可能であり，少なくとも前記所定方向に直交する方向の側面から見て前記移動系の重心を前記駆動部による外力の作用線上に位置させていること特徴とする。なお，本発明の「重心を作用線上に位置させる」には，重心を作用線上に完全に一致させる場合のみならず，誤差の範囲で移動系の揺れを防止できる範囲でズレがある場合をも含まれる。
【００１０】
この発明によれば，塗布液吐出用ダイヘッドを含めたレール上を移動する移動系の重心が，少なくとも前記側面から見て前記駆動部による外力の作用線上にあるので，前記側面における移動系の重心を通る水平軸周りに，前記外力のモーメントが働くことがない。したがって，移動時，特に加減速時に移動系が揺れることが抑制され，塗布液吐出用ダイヘッドの揺れも抑制できる。この結果，基板に常に一定量の塗布液が塗布され，基板上に均一な塗布膜が形成できる。
【００１１】
前記塗布装置は，平面から見たときにも前記移動系の重心を前記作用線上に位置させていてもよい。かかる場合，平面から見たときの移動系の重心が作用線上に位置するので，例えば平面における前記重心を通る垂直軸周りに，駆動部による外力のモーメントが働かない。したがって，移動系には，駆動部に起因する不要なモーメントが働くことがなく，塗布液吐出用ダイヘッドの挙動がさらに安定し，より均一な塗布液が塗布できる。
【００１２】
少なくとも前記所定方向に直交する方向の側面から見て前記塗布液吐出用ダイヘッドの吐出口の位置は，前記移動系の重心に一致していてもよい。かかる場合，仮にモーメントが作用して移動系が回転変位しても吐出口が中心なのでその影響を受けることがない。したがって，塗布液吐出用ダイヘッドが移動する際の吐出口の挙動が安定して，吐出口の揺れが低減できる。したがって，吐出口から吐出される塗布液が基板上に均等に塗布される。
【００１３】
前記移動系は，当該移動系の重心を前記作用線上に位置させる錘部材を備えていてもよい。かかる場合，移動系の重心を作用線上に位置させることが設計上困難であっても，錘部材によって重心の位置を移動させて作用線上に合わせることができる。
【００１４】
前記移動系は，前記塗布液吐出用ダイヘッドを支持して前記レール上を移動する移送体を備え，前記錘部材は，前記移送体に取り付けられていてもよい。また前記移送体は，前記レール上から上方に向かって形成された垂直部材と，前記垂直部材から水平方向に向かって形成され前記塗布液吐出用ダイヘッドを支持する水平部材を備え，前記錘部材は，前記垂直部材に取り付けられていてもよい。
【００１５】
前記移動系は，前記レールに対して非接触の状態で前記レール上を移動できてもよい。移動系がレールに対して非接触である場合，移動系が移動時に揺れやすくなる。したがって，かかる場合に上述したような錘部材を付けることにより，塗布液吐出用ダイヘッドの揺れを大幅に改善できる。
【００１６】
前記塗布装置は，前記移動系に接続された配線，配管などの接続線を，前記レールに沿って前記移動系に追従させて移動させる駆動機構を，さらに備えていてもよい。かかる場合，接続線を移動系に追従させることができるので，接続線と移動系との間に強い張力が働くことを抑制できる。したがって，接続線と移動系との張力によって移動系の挙動が乱されることがなく，塗布液吐出用ダイヘッドの揺動を抑制できる。この結果，基板上に均等に塗布液を塗布できる。なお，前記駆動機構は，前記レールに沿って設けられた他のレールと，前記接続線の一部を保持した状態で前記他のレール上を移動する移動部材を備えていてもよい。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下，本発明の好ましい実施の形態について説明する。図１は，本実施の形態にかかる塗布装置１の構成の概略を示す縦断面の説明図であり，図２は，塗布装置１の構成の概略を示す側面図である。
【００１８】
塗布装置１は，例えば図１，図２に示すように基台２を有し，その基台２上の中央部には，基板Ｇを載置する載置台３が置かれている。載置台３は，例えば上面が水平で，基板Ｇより僅かに大きい矩形の盤状に形成されており，基板Ｇを水平に載置できる。載置台３のＹ方向（図１中の左右方向）の両側には，それぞれレール４，５が敷かれている。レール４，５は，Ｘ方向（図２の左右方向）に沿って，例えば載置台３の寸法よりも長く形成されている。
【００１９】
レール４，５上には，例えば図１に示すように門型の移送体としてのアーム６がエアベアリング７，８を介して移動自在に設けられている。エアベアリング７，８は，各レール４，５との隙間にエアを供給することによって，アーム６をレール４，５から浮上させることができる。したがって，アーム６は，レール４，５上を当該レール４，５に対して非接触な状態で移動できる。
【００２０】
アーム６は，２本の垂直方向に形成された垂直部材としての支柱６ａ，６ｂと，支柱６ａ，６ｂの上端部を連結する水平部材としての水平支持部６ｃを備えている。支柱６ａは，レール４上に立設され，支柱６ｂは，レール５上に立設されている。水平支持部６ｃは，載置台３上にＹ方向に沿って形成されている。
【００２１】
アーム６の内側には，図１に示すようにアーム６をＸ方向に沿って駆動する駆動部としてのリニアモータ９が配置されている。リニアモータ９は，例えばレール４，５に沿って設けられたマグネットレール９ａと，マグネットレール９ａを覆い当該マグネットレール９ａに沿って設けられたコイル９ｂとから構成されている。コイル９ｂに電流を流すことによって，コイル９ｂが電磁石となり，この電磁石の極性をマグネットレール９ａに沿って連続的に切り換えることによって水平方向の駆動力を得ることができる。リニアモータ９は，例えば支柱６ａ，６ｂの基部Ｋにそれぞれ取り付けられている。したがって，図２に示すようにリニアモータ９により作用する外力としての駆動力Ｐは，前記基部ＫからＸ方向に向けてアーム６に作用している（図２中のＬは駆動力Ｐの作用線を示す。）。
【００２２】
アーム６の水平支持部６ｃには，例えば図２に示すように固定部材１０を介して塗布液吐出用ダイヘッド（以下，「ダイヘッド」とする。）１１が取り付けられている。固定部材１０は，例えば水平支持部６ｃからＸ方向に突出するように形成されており，ダイヘッド１１は，固定部材１０の下面に取り付けられている。
【００２３】
ダイヘッド１１は，例えば基板Ｇの短辺程度の長さの略直方体形状の本体１１ａを有し，当該本体１１ａの長手方向が基板Ｇの短辺方向（図１のＹ方向）に向けられている。ダイヘッド１１の下面には，本体１１ａの長手方向に沿ったスリット状の吐出口１２が形成されている。図示しない配管を通じてダイヘッド１１内に導入された塗布液は，ダイヘッド１１の下面の吐出口１２からカーテン状に吐出される。
【００２４】
アーム６の支柱６ａ，６ｂの外側には，それぞれ錘部材Ｍが取り付けられている。錘部材Ｍの重量は，図２に示すようにＹ方向側の側面から見てアーム６と塗布液吐出用ダイヘッド１１を含めた移動系Ｒの重心Ｕが前記リニアモータ９の駆動力Ｐの作用線Ｌ上に位置するように設定されている。錘部材Ｍは，例えば支柱６ａ，６ｂの基部Ｋから下方に垂下した係止部１３と，当該係止部１３の下端部に係止された錘１４から構成されている。例えば錘１４は，係止部１３に対して取り付け自在になっており，重量の異なる錘１４を交換したり，錘１４の取り付け高さを調整することによって，重心Ｕの位置を調整できる。
【００２５】
本実施の形態にかかる塗布装置１は，以上のように構成されており，次に塗布装置１で実施される塗布処理プロセスについて説明する。
【００２６】
先ず，載置台３上に基板Ｇが載置されると，例えば載置台３のＸ方向負方向側（図２の右側）の外方で待機していたダイヘッド１１がアーム６の移動により基板ＧのＸ方向負方向側の端部上まで移動する。このアーム６の移動は，アーム６がエアベアリング７，８によってレール４，５から浮上し非接触な状態になっており，アーム６にリニアモータ９の駆動力Ｐが作用することによって行われる。続いてダイヘッド１１の吐出口１２から塗布液がカーテン状に吐出され，当該ダイヘッド１１が基板ＧのＸ方向正方向側の端部上まで移動する。このときダイヘッド１１は，移動開始時に加速され，基板Ｇ上を一定の速度で通過した後，移動終了時に減速される。錘部材Ｍによってダイヘッド１１とアーム６を含む移動系Ｒの重心Ｕが，Ｙ方向側の側面から見て駆動力Ｐの作用線Ｌ上に位置しているので，移動系Ｒには，駆動力ＰによるＹ軸周り（図２のθ方向）のモーメントが働かず，ダイヘッド１１は，基板Ｇの一端部から他端部まで揺れることなく滑らかに移動する。
【００２７】
ダイヘッド１１が基板ＧのＸ方向正方向側の端部上まで移動し停止すると，塗布液の吐出も停止されて，基板Ｇには塗布液の塗布膜が形成される。塗布膜が形成された基板Ｇは，載置台３上から塗布装置１の外部に搬出されて，基板Ｇの一連の塗布処理が終了する。
【００２８】
以上の実施の形態によれば，アーム６に重心Ｕを作用線Ｌ上に一致させるための錘部材Ｍを取り付けたので，駆動力Ｐにより移動系Ｒにかかるモーメントを低減することができ，それによってダイヘッド１１の挙動が安定する。この結果，ダイヘッド１１から吐出される塗布液の塗布量が基板Ｇ面内で一定になり，基板Ｇには，均一な塗布膜が形成される。特に，本実施の形態のようにエアベアリング７，８によってアーム６がレール４，５に対して非接触な状態で移動する場合には，ダイヘッド１１が動き易くなるため，錘部材Ｍを取り付けることによって，その揺れを著しく抑制できる。
【００２９】
以上の実施の形態で記載したダイヘッド１１やアーム６には，塗布液を供給したり，電力を供給したりするために配管や配線が，例えば装置外から接続されている。ダイヘッド１１やアーム６を含む移動系Ｒが移動すると，その配管や配線などの接続線と移動系Ｒとの間に張力がかかる場合があり，この張力によって移動系Ｒの挙動が影響される場合がある。そこで，塗布装置１に，前記接続線を移動系Ｒに追従させて移動させる移動機構を備えるようにしてもよい。
【００３０】
かかる場合の一例として，例えば図３，４に示すようにアーム６の外方の基台２上には，レール４に沿った他のレールとしてのサブレール２０が設けられる。サブレール２０には，ダイヘッド１１やアーム６に接続された接続線Ｓの一箇所を保持し当該サブレール２０上を移動する移動部材２１が設けられている。移動部材２１は，例えば移動部材２１に設けられた穴２１ａに接続線Ｓを通すことによって接続線Ｓを保持できる。移動部材２１の駆動は，例えば図示しないリニアモータ又はボールネジなどの駆動部により行われる。また，基台２には，錘部材Ｍと移動部材２１或は接続線Ｓとが干渉しないように，レール４とサブレール２０との間にＸ方向に沿ったスリット２２が設けられている。錘部材Ｍは，このスリット２２内に収められ，このスリット２２内をＸ方向に沿って移動できる。なお，本実施の形態においては，接続線Ｓを移動させる移動機構は，サブレール２０と移動部材２１によって構成されている。
【００３１】
そして，塗布時にアーム６がレール４に沿って移動する際には，移動部材２１は，そのアーム６の移動に同期して追従する。こうすることによって，アーム６と移動部材２１との距離が所定の範囲或いは一定に維持され，接続線Ｓに張力が掛かることが防止される。したがって，接続線Ｓの張力によるダイヘッド１１の揺れが抑えられ，基板Ｇ上に均一な塗布膜が形成される。
【００３２】
なお，上述した接続線Ｓの移動機構は，アーム６の支柱６ａ側に設けたが，支柱６ｂ側にも接続線がある場合には，支柱６ｂ側にも設けてもよい。また，接続線Ｓの材質として可撓性に優れたものを用いることが好ましい。
【００３３】
以上の実施の形態におけるアーム６は，ダイヘッド１１を載置台３のＹ方向の両側から支持していたが，例えば図５に示すようにアーム３０がダイヘッド１１を片側から支持し，レール４が載置台３の一方側にのみ設けられていてもよい。かかる場合，例えばレール４上を移動するダイヘッド１１とアーム３０を含む移動系Ｒの重心Ｕが，平面から見てもリニアモータ９の駆動力Ｐの作用線Ｌ上に一致するように，錘部材Ｍの錘１４が設定されてもよい。つまり作用線Ｌがいずれの方向から見ても重心Ｕを通るようにしてもよい。この場合，移動系Ｒの重心Ｕに，水平面における垂直軸周り（図５に示すＡ方向）の駆動部Ｐによるモーメント，Ｘ方向の側面におけるＸ軸周り（図５に示すＢ方向）のモーメントも働かなくなる。したがって，移動系Ｒに駆動力Ｐによる不要なモーメントが働かなくなり，ダイヘッド１１の挙動がさらに安定される。
【００３４】
以上の実施の形態で記載した塗布装置１において，Ｙ方向側の側面から見たときのダイヘッド１１の吐出口１２の位置と移動系Ｒの重心Ｕとを一致させるようにしてもよい。かかる場合，例えば図６に示すようにダイヘッド１１をアーム６の内側である同じＹ軸上に位置させ，錘部材Ｍの錘１４を調整することにより，重心Ｕを吐出口１２の位置に一致させてもよい。こうすることによって，仮に移動系Ｒに駆動力Ｐによるモーメントが掛かっても，重心Ｕの位置における揺れは小さいので，重心Ｕの位置に一致する吐出口１２の揺れも小さくできる。さらに，例えば駆動力Ｐの作用点の位置を高くして作用線Ｌが重心Ｕを通るようにしてもよい。これは，例えばリニアモータ９のアーム６への取り付け位置を高くすることによって実現してもよい。こうすることによって，一致した重心Ｕと吐出口１２の位置が作用線Ｌ上に位置し，上述したような駆動力Ｐによるモーメントが働かなくなるので，ダイヘッド１１の吐出口１２における揺れを大幅に低減できる。
【００３５】
以上，本発明の実施の形態の一例について説明したが，本発明はこの例に限らず種々の態様を採りうるものである。例えば本実施の形態における錘部材Ｍは，アーム６の基部Ｋに取り付けられていたが，移動系Ｒの他の部分に取り付けられていてもよい。また，アーム６を移動させる駆動部は，リニアモータ９に限られず，ボールネジ，ベルトなどの他の駆動部が用いられていてもよい。さらに，上記実施の形態では，移動系Ｒの重心を作用線Ｌ上に位置させるために，錘部材Ｍを用いていたが，アーム６やダイヘッド１１の移動系Ｒを，重心Ｕが作用線Ｌ上に位置するように設計してもよい。また，レール４の設置位置やリニアモータ９の設置位置を変えて作用線Ｌの位置を変えることにより重心Ｕを作用線Ｌ上に位置させてもよい。
【００３６】
【発明の効果】
本発明によれば，塗布液吐出用ダイヘッドの振動が抑制されるので，基板上に一定の塗布液が吐出され，基板上に膜厚が均一な塗布膜が形成される。したがって，歩留まりの向上が図られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態にかかる塗布装置の構成の概略を示す縦断面の説明図である。
【図２】塗布装置の構成の概略を示す側面図である。
【図３】接続線の移動機構を取り付けた塗布装置の構成の概略を示す縦断面の説明図である。
【図４】図３の塗布装置の側面図である。
【図５】片持ちのアームを備えた塗布装置の構成の概略を示す側面図である。
【図６】移動系の重心を吐出口に一致させた様子を示すための塗布装置の側面図である。
【符号の説明】
１塗布装置
４，５レール
６アーム
９リニアモータ
１１ダイヘッド
Ｍ錘部材
Ｒ移動系
Ｐ駆動力
Ｌ作用線
Ｕ重心
Ｇ基板

Claims

塗布液を吐出した状態で基板上を所定方向に移動することによって基板の表面に塗布液を塗布する塗布液吐出用ダイヘッドを備えた塗布装置であって，
基板を載置する載置台と，
前記載置台に隣接して前記所定方向に向けて配置されたレールと，
前記塗布液吐出用ダイヘッドを有し，当該塗布液吐出用ダイヘッドと一体となって前記レール上を移動する移動系と，を備え，
前記移動系は，駆動部による外力が前記所定方向に作用することによって前記レール上を移動可能であり，
少なくとも前記所定方向に直交する方向の側面から見て前記移動系の重心を前記駆動部による外力の作用線上に位置させていること特徴とする，塗布装置。
平面から見たときにも前記移動系の重心を前記作用線上に位置させていることを特徴とする，請求項１に記載の塗布装置。
少なくとも前記所定方向に直交する方向の側面から見て前記塗布液吐出用ダイヘッドの吐出口の位置は，前記移動系の重心に一致していることを特徴とする，請求項１又は２のいずれかに記載の塗布装置。
前記移動系は，当該移動系の重心を前記作用線上に位置させる錘部材を備えていることを特徴とする，請求項１，２又は３のいずれかに記載の塗布装置。
前記移動系は，前記塗布液吐出用ダイヘッドを支持した状態で前記レール上を移動する移送体を備え，
前記錘部材は，前記移送体に取り付けられていることを特徴とする，請求項４に記載の塗布装置。
前記移送体は，前記レール上から上方に向かって形成された垂直部材と，前記垂直部材から水平方向に向かって形成され前記塗布液吐出用ダイヘッドを支持する水平部材を備え，
前記錘部材は，前記垂直部材に取り付けられていることを特徴とする，請求項５に記載の塗布装置。
前記移動系は，前記レールに対して非接触の状態で前記レール上を移動できることを特徴とする，請求項１，２，３，４，５又は６のいずれかの記載の塗布装置。
前記移動系に接続された配線，配管などの接続線を，前記レールに沿って前記移動系に追従させて移動させる駆動機構を，さらに備えたことを特徴とする，請求項１，２，３，４，５，６又は７のいずれかに記載の塗布装置。
前記駆動機構は，前記レールに沿って設けられた他のレールと，前記接続線の一部を保持した状態で前記他のレール上を移動する移動部材を備えたことを特徴とする，請求項８に記載の塗布装置。