JP2005087874A - ダイヘッド、ダイヘッドの調整装置、及び塗布装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 組み立て式で調整が容易に行え、精度の高いダイヘッドと、その調整装置を提供すること。
【解決手段】 ダイヘッド１０を先端検知器３１上に移動させ、ダイヘッド１０の先端が各先端検知器３１−１、３１−２、３１−３、３１−４の先端に接するようにダイヘッド１０を設置し、基準面との距離を基にダイヘッド１０の真直度や平行度が検知される。例えば、取り付けられたダイヘッド１０は、先端検知器３１−４側が高く、先端検知器３１−１側が低く傾いて、基準面に対して平行でないとすると、支持部５１は支点５３に対して回転させられ、ダイヘッド１０が基準面に平行となるように調整される。【選択図】 図２

Description

本発明は、被塗布基材に塗布液を吐出する塗布液吐出用のダイヘッド、及びそのダイヘッドの調整装置に関する。

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（Ｒｅｄ、Ｇｒｅｅｎ、Ｂｌｕｅ）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。

上述の塗布処理は、通常塗布装置において行われ、塗布装置は、基板を載置する載置台と、載置台上の基板に塗布液を吐出する塗布液吐出用ダイヘッドを備えている。塗布液吐出用ダイヘッドは、本体が基板の一辺程度の細長形状を有し、その下面にスリット状の吐出口を備えている。そして、塗布処理時には、塗布液吐出用ダイヘッドを、基板の一端部から他端部まで基板の表面上を水平に移動させ、この際、吐出口から長手方向に沿った塗布液をカーテン状に吐出することによって、基板の表面に塗布液を塗布し、基板上に５〜２０μｍ程度の極めて薄い塗布膜を形成していた。

特開２００２−１５３７９５号公報

ところで、最近では液晶ディスプレイの大型化に伴い、１メートルから２メートルといった大型のカラーフィルタの製造が要求されるようになっている。このような大型のカラーフィルタの製造には、大型の塗布液吐出用ダイヘッドが必要であり、重量も重くなる。そこで、このような大型カラーフィルタ用の塗布膜の生成には組み立て式のダイヘッドが適しているが、前述のように極めて薄い塗布膜を均一に基板上に生成するためには、組み立て後のダイヘッドの平行度や真直度といった調整を正確に行う必要がある。
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、精度が高く、組み立てた後正確な調整が容易に可能な塗布液吐出用のダイヘッド及びその調整装置を提供することをその目的とする。

上記目的を達成するために、第１の発明は、本体支持部と、前記本体支持部に取り付けられる第１の本体構成部材と、前記第１の本体構成部材と当接される第２の本体構成部材と、前記第２の本体構成部材に当接される押圧部材と、前記本体支持部に設けられ、前記押圧部材を押圧する押圧手段と、を具備することを特徴とするダイヘッドである。

ここで、第１の本体構成部材は、第１の位置決めピンを介して前記本体支持部に取り付けられ、第２の本体構成部材は、第２の位置決めピンを介して前記第１の本体構成部材に当接される。
また、本体支持部は、第１の支持部材と第２の支持部材とからなり、押圧手段は、油圧シリンダ又は空気圧シリンダである。また、このダイヘッドでは、第１の本体構成部材と、前記第２の本体構成部材の間から塗布液が吐出する。

第２の発明は、ダイヘッドの先端を検知する検知手段と、前記ダイヘッドの鉛直方向の位置を調整する第１の調整機構と、前記ダイヘッドの基準面に対する平行度を調整する第２の調整機構と、を具備し、前記検知手段で検知されたデータに基づいて、前記第１の調整機構と前記第２の調整機構とを調整することを特徴とするダイヘッドの調整装置である。

ここで、検知手段は、塗布装置の基板載置台の端部に設けられる。検知手段は、少なくとも一つ以上の先端検知器を具備し、先端検知器を用いて基準面に対するダイヘッドの位置を検知する。
ここで、第１の調整機構は、例えばダイヘッドの中心（重心）の高さを調整する機構である。
第２の調整機構は、ダイヘッドがある点回りに回転可能な場合には、その位置を調整したり、またダイヘッドの本体構成部材が支持体に取り付けられている場合、支持体に対する本体構成部材の位置をねじ等で調整するものである。
この検知手段で検知されたデータに基づいて、第１の調整機構と第２の調整機構は、ダイヘッドの高さやダイヘッドの傾きを調整し、基準面に対する平行度を調整する。

第３の発明は、ダイヘッドから塗布液を吐出して基板上に塗布する塗布装置であって、前記ダイヘッドは、本体支持部と、前記本体支持部に取り付けられる第１の本体構成部材と、前記第１の本体構成部材と当接される第２の本体構成部材と、前記第２の本体構成部材に当接される押圧部材と、前記本体支持部に設けられ、前記押圧部材を押圧する押圧手段と、を具備することを特徴とする塗布装置である。

本発明によれば、大型のダイヘッドであっても、複数の部材から構成されているため、メンテナンスがしやすい。また、ダイヘッドを組み立てた後にも、平行度や真直度をチェックし、調整することにより精度の高いダイヘッドを提供することが可能である。

本発明は、複数の部材を組み立ててなる、メンテナンスの容易なダイヘッドを実現し、そのダイヘッドを精度良く、容易に調整するための調整装置を実現した。

図１は、本実施の形態にかかるダイヘッドを用いた塗布装置１の構成の概略を示す図である。図２は、図１のＰ方向からみた塗布装置１を示す図である。
図１に示すように、塗布装置１は載置台５、アーム９、ダイヘッド１０、先端検知器３１−１、３１−２、３１−３、３１−４、スライダ４０、４１、レール４２、４３等から構成される。

スライダ４０、４１は、アーム９の端部を支持する部材であり、レール４２、４３に対して空気を噴出することによって、レール４２、４３上を動くことが可能であり、アーム９はＡ方向またはその反対方向に移動可能である。スライダ４０、４１には高さを調整する機構を設けてもよい。
また、スライダ４０、４１に車輪を設け、レール４２、４３上を走行させるようにしてもよい。

アーム９には上下調整機構５５が摺動可能に設けられる。即ち、上下調整機構５５はアーム９に上下方向に摺動可能に設けられ、適当な位置で上下調整機構５５はアーム９に固定される。支持部５１は上下調整機構５５に、支点５３により回転調整可能に設けられる。支持部５１にはダイヘッド１０が取り付けられる。

上下調整機構５５は、支持部５１、即ちダイヘッド１０の高さを調整する。また、ダイヘッド１０を支持する支持部５１は支点５３を中心に左右に回転するように設けられている。
従って、上下調整機構５５により、支持部５１及びダイヘッド１０の全体の高さを調整し、支持部５１を支点５３に対して回転させてダイヘッド１０が載置台５に対して平行になるように調整する。

載置台５は、例えば基板Ｇと同じかそれよりも大きい方形の盤である。載置台５の上面は、平坦化処理が施されており、載置台５には、基板Ｇを水平かつ平坦に載置できる。載置台５は上下方向に昇降可能であり、昇降することにより、例えば図示しない搬送機構から受け取った基板Ｇを載置台５に載置したり、載置された基板Ｇを塗布処理に適当な位置（高さ）にあわせたりすることが可能である。
また載置台５には吸引機構（図示せず）が設けられており、基板Ｇが設置されると、吸引機構により基板Ｇを吸引して固定する。

ダイヘッド１０は、載置台５に一時的に固定された基板Ｇに塗布液を塗布するための塗布液吐出部材である。その塗布液はダイヘッド１０の吐出口から吐出される。ダイヘッド１０は、例えば図1や図２に示すように長軸方向の長さが基板Ｇの横幅よりも長い細長形状を有している。

載置台５の端部壁面には、先端検知器３１−１、３１−２、３１−３、３１−４が設けられる。
図３は載置台５と先端検知器３１を示す平面図である。先端検知器３１は、リニアスケールを用いたものである。

ダイヘッド１０を先端検知器３１上に移動させ、ダイヘッド１０の先端が各先端検知器３１−１、３１−２、３１−３、３１−４の先端に接するようにダイヘッド１０を設置し、基準面との距離を基にダイヘッド１０の真直度や平行度が検知される。

ここで、真直度とは、ダイヘッド１０自体の真直性を示す尺度である。ダイヘッド１０は後述のように複数の部材を組み立ててなる。基板Ｇに塗布液を均一に塗布するためには、ダイヘッド１０、特に塗布液を吐出する部分が真っ直ぐであることが重要となる。

また平行度は、基準となる面、例えば基板Ｇを載せる載置台５の上面とダイヘッド１０とが平行であるかどうかを示すデータである。
尚、ここでは先端検知器を４つ設けたが、３つ以上設けることで同様の効果が得られる。

ダイヘッド１０の真直度、平行度が確認された後、ダイヘッド１０は塗布液を吐出しながら載置台５上を往復移動し、基板Ｇ上に塗布膜を塗布する。

次に、ダイヘッド１０の構成について説明する。図４はダイヘッド１０の断面図であり、図６に示すＸ−Ｘに相当する面でダイヘッド１０を切断した場合の断面図である。ダイヘッド１０は、支持部材１１、支持部材１２、第１の本体構成部材１３、第２の本体構成部材１６、支持部材１５、油圧シリンダ３５、押圧部材１７、ピン取付部３８等から構成される。

ダイヘッド１０は、その長手方向に沿って細長い２つの支持部材１１、１２を有する。図４に示すように当該支持部材１１、１２を、並べて接合面１１ａと接合面１２ａを接合することよってダイヘッド本体を支持する本体支持部が形成されている。第１の支持部材１２と第２の支持部材１１とは図示しないねじ等で固定される。この本体支持部が、支持部５１に取り付けられる。

第１の支持部材１２、第２の支持部材１１の材質には、例えばステンレス鋼が用いられている。第２の支持部材１１は、断面がほぼ矩形であり、第１の支持部材１２は断面が鉤型となっている。
第２の支持部材１１の下面側には、支持部材１５が設けられる。この支持部材１５に油圧シリンダ３５が設けられる。

第１の支持部材１２の内部には、空洞部３９が設けられ、空洞部３９内部にピン取付部３８が設けられる。ピン取付部３８は、上部にねじ３３が設けられ、このねじ３３は第１の支持部材１２を貫通し、第１の支持部材１２の上面に達する。
ピン取付部３８には、断面が半円弧状の溝７３が設けられ、この溝７３に位置合わせピン１９が設けられる。

ピン取付部３８に設けられた位置合わせピン１９は、支持部材１２に対して第１の構成部材１３を正確に設置するため、その設置位置の基準を表すピンである。ピン取付部３８は、ねじ３３を回転し上下させることで位置を変えることができ、即ち、位置合わせピン１９の位置を変えることが可能となる。このようにピン取付部３８を上下させて位置を変えるため、ピン取付部３８の下部には空洞部７５が、第１の本体構成部材１３の上部にはすき間８３が形成される場合がある。

ピン取付部３８はダイヘッドの長手方向に複数設けられ、複数のピン取付部３８の位置を個別に調整することにより、第１の本体構成部材１３の第１の支持部材１２に対する位置が調整される。

第１の本体構成部材１３は、長手方向に沿って細長い略直方体形状の部材である。第１の本体構成部材１３は、ダイヘッド１０自体の軽量化のために剛体ではなく、柔軟性のある物質で作られていてもよい。第１の本体構成部材１３の背面側には、半円弧状の溝７７が設けられ、この溝７７に位置合わせピン１９が嵌合する。

第１の本体構成部材１３の正面側には溝７９、第１のマニホルド２１、第２のマニホルド３７、スリット２７、吐出口２６が形成され、第１のマニホルド２１と第２のマニホルド３７の間には、複数の凸部２２が形成され、凸部２２同志の間が通路２５となる。
第１の本体構成部材１３の下面側には溝５２ｂが設けられる。

図５は第１の本体構成部材１３の断面図であり、図６は図５に示すＰ方向から見た第１の本体構成部材１３の正面図である。
図５に示すように、第１の本体構成部材１３の上端部には長手方向に沿った上端平面部Ｓ１が形成されている。この上端平面部Ｓ１は、第２の本体構成部材１６と接合する時の接触面であり、長手方向に伸びる溝７９が設けられる。この溝７９には、位置あわせピン２３が嵌合される。

上端平面部Ｓ１の下方には、塗布液を貯留する貯留部としての第１のマニホルド２１（Ｓ２）と、複数の通路２５（Ｓ３）と、他の貯留部としての第２のマニホルド３７（Ｓ４）及び下端平面部Ｓ５が上から順に形成されている。

第１のマニホルド２１は、第１の本体構成部材１３の長手方向に沿って長い溝状に形成しており、第１の本体構成部材１３と第２の本体構成部材１６が接合した際に、図６に示す外部の塗布液供給管Ｈから導入された塗布液を貯留し、当該塗布液の圧力を均一化することができる。

複数の通路２５は、その上端部側が第１のマニホルド２１の下面に連通し、そこから下方に向かって鉛直方向に溝状に形成され、下端部側が第２のマニホルド３７に連通している。したがって、第１の本体構成部材１３と第２の本体構成部材１６が接合した際に、通路２５によって塗布液の流通路が形成され、第１のマニホルド２１の塗布液を第２のマニホルド２３に流すことができる。

複数の通路２５は、ダイヘッド１０の長手方向に沿って一定間隔で平行に設けられている。複数の通路２５同志の間には、例えば方形状の複数の凸部２２が長手方向に並列されて形成されている。これらの凸部２２は、前記上端平面部Ｓ１と同一平面上に形成されている。したがって、凸部２２は、第２の本体構成部材１６との接合時の接触面になっている。

第２のマニホルド３７は、前記第１のマニホルド２１と平行に長手方向に沿って長い溝状に形成しており、第１の本体構成部材１３と第２の本体構成部材１６が接合した際に、各通路２５から流入する塗布液を貯留できる。このように複数の通路２５を通過する塗布液を再度一箇所に集めることによって、塗布液の液圧を均一化することができる。

第２のマニホルド３７の下方側に位置する下端平面部Ｓ５は、本体長手方向の一端部側から他端部側に沿って形成されている。下端平面部Ｓ５は、後述する第２の本体構成部材１６の接合面との間で、本体の下面に開口するスリット状の吐出口２６と、図４に示すような前記第２のマニホルド３７から吐出口２６に通じるスリット２７を形成する。

こうして、塗布液供給管Ｈから供給される塗布液は、第１のマニホルド２１で貯留され、圧力が均一化された後、各通路２５を通り、再度第２のマニホルド３７で貯留されて、圧力が均一化される。そして塗布液は、スリット２７を通って吐出口２６に流れ、スリット状の吐出口２６からカーテン状に吐出される。

第２の本体構成部材１６は、断面がほぼ矩形であり、第１の本体構成部材と接する面に、半円弧状の溝８１が形成される。この溝８１と第１の本体構成部材１３に設けられた溝７９に合わせて位置合わせピン２３が取り付けられる。
押圧部材１７は、油圧シリンダ３５の作用により、第２の本体構成部材１６を第１の本体構成部材１３に押圧する。

また、第２の本体構成部材１６の下部に設けられた溝５２ａ及び第１の本体構成部材１３の下部に設けられた溝５２ｂは、吐出口２６と同程度の長さで吐出口２６に近接されて形成されている。この溝５２ａ、５２ｂによって、移動している吐出口２６から吐出される塗布液がダイヘッド１０の下面を伝って流れることが規制され、塗布液は、平行溝５２ａ、５２ｂの位置から一様に基板Ｇに向けて落下する。

次に、ダイヘッド１０の組み立てについて説明する。図７、図８、図９はダイヘッド１０の組立てを説明するための図である。図７から図９では、第１の支持部材１２中のピン取付部３８、ねじ３３の図示は省略している。図７に示すように、第１の支持部材１２と第２の支持部材１１は予め接合されており、支持部材１１に支持部材１５が取り付けられる。支持部材１５は、押圧部材１７とその先端に設けられた油圧シリンダ３５を可動に支持する。

一方、第１の本体構成部材１３に設けられた溝７９には位置合わせピン２３が設けられ、その位置合わせピン２３と第２の本体構成部材１６に設けられた溝８１の位置を合わせるように、第１の本体構成部材１３と第２の本体構成部材１６とを接合させる。

次に、図８に示すように、支持部材１２に設けられた溝７３を所定の位置に設定し、その溝７３に位置合わせピン１９を設置し、第１の本体構成部材１３に設けられた溝７７に位置合わせピン１９を嵌め込むことによって、支持部材１２に対して第１の本体構成部材１３と第２の本体構成部材１６が設置される。

その後、図９に示すように、油圧シリンダ３５によって押圧部材１７が図中の矢印の方向に押される。こうして、各部材が嵌合され、必要な箇所をねじ（図示せず）で固定して図４に示すようなダイヘッド１０が組み立てられる。
尚、ダイヘッド１０を分解する場合は、油圧シリンダ３５を解放して、前述したのと逆の手順で各部を分解する。

次に、組み立てられたダイヘッド１０の調整方法について述べる。図１０はダイヘッド１０の先端の検知する先端検知器３１−１を示す図である。図１１は、載置台５に設けられた先端検知器の位置を示す図である。組み立てたられたダイヘッド１０は、支持部５１に取り付けられ、基板Ｇに対する塗布処理に適した所定の高さに設定された後、図１０に示すように、先端検知器３１−１、…、３１−４の上部に移動させる。

ダイヘッド１０の先端が各先端検知器３１−１、３１−２、３１−３、３１−４のセンサ部６５の先端に全て接するように、ダイヘッド１０を上下調整機構５５により上下（ＥＦ）方向に移動させる。ここで、ダイヘッド１０の先端とは、例えば塗布液の吐出口２６である。尚、図１０及び図１１では、複雑な形状であるダイヘッド１０は便宜上点線で示す。いま、載置台５の上面は水平かつ平坦であるとし、その面を基準面とする。

先端検知器３１−１、…、３１−４は、例えばデジタルリニアスゲージであり、その先端のセンサ部６５の変位から「基準面からの距離」を検知する。この距離とダイヘッド１０の高さを基に、各先端検知器３１−１、３１−２、３１−３、３１−４におけるダイヘッド１０の先端の高さが求められる。

図１２は、測定位置と測定した高さの一例を示す図である。図１２からわかるように、取り付けられたダイヘッド１０は、先端検知器３１−４側が高く、先端検知器３１−１側が低く傾いて支持部５１設置されている。即ち、ダイヘッド１０は基準面に対して平行でないことがわかる。

このような場合、図２に示すように、支持部５１を支点５３に対して回転させ、ダイヘッド１０が基準面に平行となるように調整する。調整が終了した後、再度、先端検知器３１−１、３１−２、３１−３、３１−４を用いてダイヘッド１０の各位置における高さを測定し、図１３に示すように、各位置における高さが一定になるまで、即ち、ダイヘッド１０が基準面に対して平行になるまで上述の調整を繰り返す。

また、真直度に異常がある場合、例えば、先端検知器３１−１、３１−２、３１−３、３１−４を用いて測定された高さが一定の傾きで傾いているのでなく、バラバラな値を示す場合は、ダイヘッド１０の組み立て時にダイヘッドが正しく組み立てられていないか、その他の異常があると考えられる。

このように真直度に異常がある場合は、塗布装置１は警報を発生するなどしてオペレータに真直度の異常を知らせる。このように第１の本体構成部材１３が真直でない場合、再度組み立てなおすか、長手方向に複数本設置されたねじ３３を微調整することによって、第１の本体構成部材の第１の支持部材１２に対する位置を調整する。

その後、再度、先端検知器３１−１、３１−２、３１−３、３１−４によってダイヘッド１０の各位置における高さを求め、図１３に示すように、各位置における高さが一定になるまで、即ち、ダイヘッド１０が真直になるまで上述の調整を繰り返す。

以上のように調整が終了したら、図１０に示す基板間距離センサ６１は、基準面となる載置台５の上面との距離ｄを求め、距離センサの測定値がダイヘッド１０の先端と基準面との間隔になるように校正し、塗布処理を開始する。基板間距離センサ６１は例えばレーザ等を用いた距離センサである。

このように、本実施例では、ダイヘッド１０は組み立て式であるため、大型カラーフィルタ用のダイヘッドであっても、一部の部品を交換すればよくメンテナンスをしやすい。また、組立てられた後でも、平行度、真直度をチェックし、ダイヘッド１０の調整が容易に行われ、精度の高いダイヘッドを提供できる。
本実施例では、押圧手段として油圧シリンダ３５を用いたが、空気圧シリンダを用いてもよい。

以上、本発明の好適な実施例について説明したが、発明の技術的範囲は、前述した実施の形態に限定されるものではなく、前述した実施の形態を改変したものも本発明の技術的な範囲に含まれる。
本発明によれば、組み立て式で調整が容易に行え、精度の高いダイヘッドを供給することが可能である。

塗布装置１の構成の概略を示す図である（実施例１） Ｐ方向から見た塗布装置１を示す図である。（実施例１） 載置台５と先端検知器３１の断面図である。（実施例１） ダイヘッド１０の断面図である。（実施例１） 第１の本体構成部材１３の断面図である。（実施例１） 第１の本体構成部材１３の長手方向断面図である。（実施例１） ダイヘッド１０の組み立て方法を示す図である。（実施例１） ダイヘッド１０の組み立て方法を示す図である。（実施例１） ダイヘッド１０の組み立て方法を示す図である。（実施例１） 先端検知器３１−１を示す図である。（実施例１） 載置台５に設けられた先端検知器の位置を示す図である。（実施例１） 先端検知器の位置と測定高さ（調整前）を示す図である（実施例１） 先端検知器の位置と測定高さ（調整後）を示す図である（実施例１）

符号の説明

１ 塗布装置
５ 載置台
１０ ダイヘッド
３１ 先端検知器
５１ 支持部
５５ 上下調整機構

Claims (9)

1. 本体支持部と、
   前記本体支持部に取り付けられる第１の本体構成部材と、
   前記第１の本体構成部材と当接される第２の本体構成部材と、
   前記第２の本体構成部材に当接される押圧部材と、
   前記本体支持部に設けられ、前記押圧部材を押圧する押圧手段と、
   を具備することを特徴とするダイヘッド。
2. 前記第１の本体構成部材は、第１の位置決めピンを介して前記本体支持部に取り付けられ、
   前記第２の本体構成部材は、第２の位置決めピンを介して前記第１の本体構成部材に当接されることを特徴とする請求項１記載のダイヘッド。
3. 前記本体支持部は、第１の支持部材と第２の支持部材とからなることを特徴とする請求項１記載のダイヘッド。
4. 前記押圧手段は、油圧シリンダ又は空気シリンダであることを特徴とする請求項１記載のダイヘッド。
5. 前記第１の本体構成部材と、前記第２の本体構成部材の間から塗布液が吐出することを特徴とする請求項１記載のダイヘッド。
6. ダイヘッドの先端を検知する検知手段と、
   前記ダイヘッドの鉛直方向の位置を調整する第１の調整機構と、
   前記ダイヘッドの基準面に対する平行度を調整する第２の調整機構と、
   を具備し、
   前記検知手段で検知されたデータに基づいて、前記第１の調整機構と前記第２の調整機構とを調整することを特徴とするダイヘッドの調整装置。
7. 前記検知手段は、基板載置台の端部に設けられることを特徴とする請求項６記載のダイヘッドの調整装置。
8. ダイヘッドから塗布液を吐出して基板上に塗布する塗布装置であって、
   前記ダイヘッドは、
   本体支持部と、
   前記本体支持部に取り付けられる第１の本体構成部材と、
   前記第１の本体構成部材と当接される第２の本体構成部材と、
   前記第２の本体構成部材に当接される押圧部材と、
   前記本体支持部に設けられ、前記押圧部材を押圧する押圧手段と、
   を具備することを特徴とする塗布装置。
9. 前記第１の本体構成部材は、第１の位置決めピンを介して前記本体支持部に取り付けられ、
   前記第２の本体構成部材は、第２の位置決めピンを介して前記第１の本体構成部材に当接されることを特徴とする請求項８記載の塗布装置。

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