JP2010269245A - Coating apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、基板等の対象物に溶液を塗布する塗布装置に関する。 The present invention relates to a coating apparatus that applies a solution to an object such as a substrate.
従来より、液晶表示パネルの製造に際して、ガラス基板に配向膜等を形成するべく、インクジェット方式により基板に溶液を噴射塗布する塗布装置が用いられる。このような塗布装置は、複数のノズルを配置してなる個々のヘッドの噴射面から基板ステージに搭載されたガラス基板に向けて溶液を噴射塗布する。このような塗布装置においては、溶液タンクに溶液を貯留し、当該溶液タンクに気体を送り込み、その気圧によって、当該溶液タンクから溶液供給用の管を介してヘッドへ溶液が供給される(例えば、特許文献1参照)。 2. Description of the Related Art Conventionally, when manufacturing a liquid crystal display panel, a coating apparatus that sprays and applies a solution to a substrate by an inkjet method is used to form an alignment film or the like on a glass substrate. Such a coating apparatus sprays and coats a solution from a spray surface of each head formed by arranging a plurality of nozzles toward a glass substrate mounted on a substrate stage. In such a coating apparatus, the solution is stored in the solution tank, gas is sent to the solution tank, and the solution is supplied from the solution tank to the head via the solution supply pipe by the atmospheric pressure (for example, Patent Document 1).
ここで、従来の溶液の供給手段の一例を、図4を用いて説明する。このような供給手段は、ヘッド206へ供給するための溶液250を貯留する溶液タンク202を備える。溶液タンク202には、溶液供給用管204が、溶液タンク202の上端の蓋部を貫通して接続される。溶液供給用管204における溶液タンク202側の端部は、溶液タンク202の底部近傍まで延びている。また、溶液供給用管204の他端はヘッド206の給液口に接続される。溶液タンク202内の溶液250の液面251の高さ(水頭)は、ヘッド206から溶液250をガラス基板に向けて噴射塗布する際、ヘッド206の下面(溶液の噴射面)に対して所定の範囲に保つように管理される。すなわち、ヘッド206による溶液250の消費によって水頭が所定の範囲以下となったことが不図示の液面検出器によって検知されたならば、水頭が上限となるまで溶液補給用管207を介して溶液タンク202内に溶液250が補給される。
Here, an example of a conventional solution supply means will be described with reference to FIG. Such supply means includes a
このような溶液タンク202においては、以下のような理由から、容積、水平方向の断面積、貯留する溶液の量が制約される。すなわち、基板に対する溶液250の塗布に先立ち、各ヘッド206内を溶液205で満たす必要がある。そこで、溶液タンク202は、これに必要な量の溶液250を一度に供給できるだけの容量が必要となる。また、ヘッド206による溶液250の消費に対する水頭の変化が緩慢である方が水頭の管理が容易である。そこで溶液タンク202の水平方向の断面積がある程度大きいことが望まれる。さらに、複数のガラス基板に対して連続的に溶液250を塗布する塗布作業中に、ノズル内への気泡の混入などの不具合が生じたときに、溶液タンク202内に加圧気体を供給し、ヘッド206内に所定量の溶液250を強制的に供給するメンテナンス動作を行う場合がある。そこで、このメンテナンス動作に必要な溶液250の量が確保できる高さ位置で水頭を管理することが望まれる。
In such a
このようなことから、溶液タンク202内には、比較的多くの量(少なくともメンテナンス動作に必要な量)の溶液250が貯留されている。そして、塗布対象の全ての基板に対する溶液250の塗布が完了したときには、溶液タンク202には、多くの量の溶液250が塗布に使用されないまま残ってしまう。溶液タンク202内に残った溶液250は使用されずに廃棄されることになるので、材料の無駄が生じていた。
For this reason, a relatively large amount (at least an amount necessary for the maintenance operation) of the
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、溶液を効率よく使用することが可能な塗布装置を提供するものである。 This invention is made | formed in view of such a situation, and provides the coating device which can use a solution efficiently.
本発明に係る塗布装置は、対象物に溶液を塗布するヘッドと、前記溶液を貯留する溶液タンクと、前記溶液を前記溶液タンクの内部から前記ヘッドに供給する溶液供給用管と、前記溶液タンクの内部に配置され、前記溶液に沈められる沈設部材とを有する。 The coating apparatus according to the present invention includes a head for applying a solution to an object, a solution tank for storing the solution, a solution supply pipe for supplying the solution from the inside of the solution tank to the head, and the solution tank. And a settling member that is submerged in the solution.
この構成によれば、溶液タンクに貯留された溶液に沈設部材を沈めることにより、溶液の液面の高さをヘッドに対して所定範囲内に維持するので、溶液タンクの内部における、高さを維持すべき溶液の液面より下方の部分の容積を減らすことができる、換言すれば、塗布に使用されない溶液の量を減らすことができる。 According to this configuration, the height of the liquid level of the solution is maintained within a predetermined range with respect to the head by sinking the settling member in the solution stored in the solution tank. The volume of the portion below the liquid level of the solution to be maintained can be reduced, in other words, the amount of solution not used for application can be reduced.
また、本発明に係る塗布装置は、前記溶液の液面の高さを検出する検出手段と、前記検出手段により検出された前記溶液の液面の高さに応じて、前記沈設部材の高さを調整する制御部を有する。 In addition, the coating apparatus according to the present invention includes a detecting unit that detects a height of the liquid level of the solution, and a height of the settling member according to the height of the liquid level of the solution detected by the detecting unit. A control unit for adjusting
この構成によれば、溶液の液面の高さに応じて、沈設部材の高さを調整することにより、当該沈設部材の溶液に対する沈設量が変化し、その結果、溶液の液面の高さが調整される。 According to this configuration, by adjusting the height of the settling member according to the level of the liquid level of the solution, the settling amount of the settling member with respect to the solution changes, and as a result, the height of the liquid level of the solution Is adjusted.
同様の観点から、本発明に係る塗布装置は、前記制御部が、前記溶液の液面の高さが所定範囲内で維持されるように、前記沈設部材の高さを調整する。 From the same viewpoint, in the coating apparatus according to the present invention, the control unit adjusts the height of the settling member so that the liquid level of the solution is maintained within a predetermined range.
また、本発明に係る塗布装置は、前記溶液タンクが、底面が中心に向かって下方に傾斜した形状である。 In the coating apparatus according to the present invention, the solution tank has a shape in which the bottom surface is inclined downward toward the center.
この構成によれば、溶液タンクの内部における、高さを維持すべき溶液の液面より下方の部分の容積を更に減らすことができる、換言すれば、塗布に使用されない溶液の量を減らすことができる。 According to this configuration, it is possible to further reduce the volume of the portion below the liquid level of the solution that should maintain the height inside the solution tank, in other words, to reduce the amount of the solution that is not used for application. it can.
また、本発明に係る塗布装置は、前記沈設部材が、下面が前記溶液タンクの底面に沿った形状である。 Moreover, in the coating apparatus according to the present invention, the settling member has a shape in which the lower surface is along the bottom surface of the solution tank.
この構成によれば、沈設部材の下面を溶液タンクの底面に沿った形状とすることで、溶液タンクの内部における、高さを維持すべき溶液の液面より下方の部分の容積を更に減らすことができ、塗布に使用されない溶液の量を減らすことができる。 According to this configuration, the lower surface of the settling member is shaped along the bottom surface of the solution tank, thereby further reducing the volume of the portion below the liquid level of the solution that should maintain the height inside the solution tank. And the amount of solution that is not used for coating can be reduced.
本発明によれば、溶液タンクの内部における、高さを維持すべき溶液の液面より下方の部分の容積を減らすこと、換言すれば、塗布に使用されない溶液の量を減らすことにより、溶液を効率よく使用することが可能となる。 According to the present invention, the solution is reduced by reducing the volume of the portion below the liquid level of the solution to be maintained in the inside of the solution tank, in other words, by reducing the amount of the solution not used for application. It can be used efficiently.
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の実施形態に係る塗布装置の概略構成を示す図である。図1に示す塗布装置10は、液晶表示パネルの製造に際して、インクジェット方式によりガラス基板20に溶液を噴射塗布して、配向膜を形成するものである。
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a coating apparatus according to an embodiment of the present invention. A
塗布装置10は、ベース11を備え、ベース11の上面には所定の間隔で配置された一対のレール12が水平方向に敷設されている。このレール12には、基板ステージ13が移動可能に取り付けられる。この基板ステージ13は、不図示の駆動源によってレール12に沿って水平方向(図1のYの方向)に移動する。基板ステージ13の上面には、多数の支持ピン14が取り付けられている。この支持ピン14によって、ガラス基板20は、基板ステージ13上で支持される。
The
基板ステージ13の移動経路の上方には、複数のヘッド17が基板ステージ13の移動方向(Y方向)に直交するX方向に沿って設けられている。これらヘッド17は、下面に不図示の複数個のノズルがX方向に沿って配列されており、この下面が噴射面となって、ヘッド17の下を通過する基板ステージ13に載置されたガラス基板20に向けて、当該ガラス基板20の上面に配向膜を形成するための溶液(例えばポリイミド溶液)をインクジェット方式で噴射塗布する。
A plurality of
図2は、塗布装置10における、ヘッド17に溶液を供給する手段の構成を示す図である。溶液供給手段は、溶液タンク102、蓋部106、溶液供給用管108、溶液貯留用管110、気体供給用管112、液面確認用管114、液面検出部116、第1開閉弁118、第2開閉弁120、第3開閉弁122、制御部124、沈設部材130を備えてなる。
FIG. 2 is a diagram showing a configuration of means for supplying a solution to the
溶液タンク102は、底面103が中心に向かって下方に傾斜した底部を備えた略円筒形状の容器である。この溶液タンク102には、上部に蓋部106が取り付けられることで、内部を密閉状態にすることができる。
The
溶液タンク102には、溶液供給用管108が蓋部106を貫通して接続されており、その溶液供給用管108の溶液タンク102側の端部109は溶液タンク102の底面近傍まで延びている。この溶液供給用管108は、他方の端部が分岐されて各ヘッド17の給液口に接続される。溶液供給用管108は、溶液タンク102からの溶液150をヘッド17へ送り出すためのものであり、中間部分に第1開閉弁118が設けられている。
A
また、溶液タンク102には、溶液貯留用管110が、蓋部106を貫通してその端部が溶液タンク102の内部に位置するように取り付けられている。この溶液貯留用管110は、溶液タンク102と不図示の貯蔵タンクとを接続し、貯蔵タンクからの溶液150を溶液タンク102へ送り込むためのものであり、中間部分に第2開閉弁120が設けられている。
In addition, a
また、溶液タンク102には、気体供給用管112が、蓋部106を貫通してその端部が溶液タンク102の内部に位置するように取り付けられている。この気体供給用管112は、溶液タンク102と不図示の気体供給機構とを接続し、気体供給機構からの気体である窒素ガスを溶液タンク102へ送り込むためのものであり、中間部分に第3開閉弁122が設けられている。
In addition, a
更には、溶液タンク102の底面105には、液面確認用管114の一端が取り付けられている。この液面確認用管114は、溶液タンク102の底面103から水平方向に延在し、更に上方に延在する。この液面確認用管114の上方に延在する部分には、液面検出器116が取り付けられている。この液面検出器116は、液面確認用管114内の溶液150の液面の高さを検出する。ここで、溶液タンク102に貯留された溶液150の液面151の高さと、液面確認用管114内の溶液150の液面の高さとは一致する。従って、液面検出器116は、間接的に溶液タンク102内の溶液150の液面151の高さを検出することになる。
Furthermore, one end of a liquid
また、溶液タンク102には、上下方向に移動可能な沈設部材130が設けられている。すなわち、沈設部材130には、蓋部106上に設けられた上下駆動部125によって上下動され、蓋部106を貫通して溶液タンク102内に垂下する棒状の昇降部材125aが連結されており、上下駆動部125の駆動によって、昇降部材125aを介して沈設部材130の高さ調節が可能となっている。沈設部材130の下面132は、溶液タンク102の底面103に沿った形状である。
The
制御部124は、不図示の貯蔵タンクから溶液タンク102への溶液150の補給と、不図示の気体供給機構から溶液タンク102への窒素ガスの送り込み、沈設部材130の高さ調整等の各制御を行う。
The
次に、所定のロットのガラス基板20に対して溶液150を塗布する動作について説明する。なお、本実施の形態においては、所定のロットの初期から後半にかけての通常の塗布段階と、ロットの終了段階とで、溶液タンク102の溶液150の液面151の高さ(水頭)の制御の仕方が異なる。そこで、まず、通常の塗布段階について説明する。
Next, the operation of applying the
まず最初に、各ヘッド17内に溶液150を充填する。すなわち、塗布を開始する前は、ヘッド17内に溶液150が充填されていないから、各ヘッド17に溶液150を供給してヘッド17に溶液150を充填する。この場合、溶液タンク102内を、不図示の貯留タンクから溶液貯留用管110を介して溶液150を供給することによって、充分な量の溶液150で満たす。この状態で、気体供給用管112を介して溶液タンク102内へ加圧した窒素ガスを所定時間供給し、溶液供給用管108及び各ヘッド17へ溶液150を圧送する。所定時間が経過し、各へッド17への溶液150の充填が完了したならば、制御部124は液面検出器116による検出値を読み取りつつ溶液貯留用管110を介して溶液タンク102内へ溶液150を補給し、溶液タンク102内の溶液150の水頭が許容範囲(ヘッド17の噴射面から距離Lの位置を中央とする所定範囲)内となるように調整する。なお、このとき、沈設部材130は、上下駆動部125によって上昇させられて、溶液150の液面151よりも高い位置に位置付けられている。
First, the
このようにして、各ヘッド17に溶液150を充填したならば、溶液150を塗布すべきガラス基板20を基板ステージ13上に順次供給する。ガラス基板20を載置した基板ステージ13の移動中、ガラス基板20がヘッド17の下を通過するタイミングに合わせてヘッド17の各ノズルから溶液150を吐出させる。このとき、各ノズルから所定量の溶液150の液滴が所定の時間間隔で吐出されるから、ガラス基板20の上面には行列状に溶液150の液滴が塗布される。ガラス基板20に塗布された溶液150の液滴は、ガラス基板20上で濡れ広がって互いに接触し合い、一体化して膜を形成する。
Thus, when each
このような塗布が行われることによって、溶液タンク102内に貯留された溶液150が消費されるので、溶液タンク102内の溶液150の水頭が徐々に下がっていく。溶液150の水頭は、液面検出器116によって検出されているので、制御部124は液面検出器116による検出値が水頭の許容範囲(ヘッド17の噴射面から距離Lの位置を中央とする所定範囲)の下限に達したと判定すると、第2開閉弁120を開放し、溶液タンク102内への溶液150の補給を開始する。溶液150の補給は、液面検出器116による検出値が水頭の許容範囲の上限に達するまで継続される。制御部124は、液面検出器116による検出値が水頭の許容範囲の上限に達したと判定すると、第2開閉弁120を閉じる。通常の塗布段階において、制御部124は、上述のようにして溶液タンク102内の溶液150の水頭を許容範囲内で一定に保つ制御を行う。なお、上述の動作中、沈設部材130は、上下駆動部125によって上昇させられて、溶液150の液面151よりも高い位置に位置付けられたままである。
By performing such application, the
次に、ロットの終了段階について説明する。
ロットの終了段階において、溶液タンク102内に貯留された溶液150が消費されて、溶液タンク102内の溶液150の水頭が許容範囲の下限に達した場合、不図示の貯留タンクからの溶液150の補給は行わず、つまり、第2開閉弁120を閉じたまま、沈設部材130を徐々に下降させる。すなわち、制御部124は、上下駆動部125を制御して沈設部材130を徐々に下降させ、沈設部材130を貯留された溶液150中に沈下させる。このようにして沈設部材130が下方に移動すると、図2に示す状態から図3に示す状態に遷移し、沈設部材130によって溶液150が押しのけられるので、その結果、溶液150の液面151の高さが上昇し、水頭が許容範囲内で維持される。なお、このとき制御部124は、液面検出器116の検出値を監視し、液面検出器116の検出値が水頭の許容範囲の上限に達したと判定した時点で、沈設部材130の下降を停止させる。
Next, the lot end stage will be described.
When the
溶液タンク102内の溶液150が更に消費されて再び水頭が許容範囲の下限に達した場合、上述と同様にして沈設部材130を下降させる。このような動作を繰り返して、今回のロットの最後のガラス基板20までの溶液150の塗布を行う。ここで、通常の塗布段階の制御からロット終了段階の制御に切り換えるタイミングは、沈殿部材130の体積(排水量)、1枚のガラス基板20の塗布に要する溶液150の量に基づいて決定すればよい。例えば、沈設部材130の体積(排水量)が、10枚分のガラス基板20の塗布に要する溶液150の量に相当するのであれば、今回のロットのガラス基板20が残り10枚に達した時点で、溶液タンク102内の水頭の制御を、通常の塗布段階の制御からロット終了段階の制御へ切り替えるようにすればよい。
When the
なお、今回のロットの全てのガラス基板20の塗布に要する溶液150の量が、沈殿部材130の体積以下である場合、今回のロットの1枚目のガラス基板20から上述のロット終了段階の制御、すなわち、沈殿部材130の下降によって水頭を許容範囲内に保つ制御をしてもよい。
When the amount of the
このように、本実施形態の塗布装置では、溶液タンク102の内部に沈設部材130が配置され、この沈設部材130が溶液タンク102に貯留された溶液150に沈められる。更には、溶液150の液面151の高さが基準範囲内で維持されるように、この沈設部材130の高さが調整される。これにより、溶液150の液面151の高さを溶液供給用管108の端部109よりも高い位置に維持したり、基準範囲内に維持する場合において、溶液タンク102の内部における、高さを維持すべき溶液150の液面151より下方の部分の容積を減らすことができる、換言すれば、塗布に使用されない溶液150の量を減らすことができる。
Thus, in the coating apparatus of this embodiment, the settling
また、溶液タンク102の底面103が中心に向かって下方に傾斜した形状であり、沈設部材130の下面132が、その溶液タンク102の底面103に沿った形状であり、これによっても、溶液タンク102の内部における、高さを維持すべき溶液150の液面151より下方の部分の容積を減らすことができ、塗布に使用されない溶液の量を減らすことができる。
In addition, the
なお、上述した実施形態では、塗布装置は、インクジェット方式によりガラス基板20に溶液150を噴射塗布したが、他の方式でガラス基板20に溶液150を塗布する場合にも同様に本発明を適用することができる。また、溶液150の塗布の対象は、ガラス基板20に限定されるものではなく、他の対象物であってもよい。
In the above-described embodiment, the coating apparatus sprays and applies the
本発明に係る塗布装置は、溶液を効率よく使用することが可能となり、塗布装置として有用である。 The coating apparatus according to the present invention enables efficient use of the solution and is useful as a coating apparatus.
10 塗布装置
11 ベース
12 レール
13 基板ステージ
14 支持ピン
17 ヘッド
20 ガラス基板
102 溶液タンク
103 溶液タンクの底面
106 蓋部
108 溶液供給用管
109 溶液供給用管の端部
110 溶液貯留用管
112 気体供給用管
114 液面確認用管
116 液面検出器
118 第1開閉弁
120 第2開閉弁
122 第3開閉弁
124 制御部
130 沈設部材
132 沈設部材の下面
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記溶液を貯留する溶液タンクと、
前記溶液を前記溶液タンクの内部から前記ヘッドに供給する溶液供給用管と、
前記溶液タンクの内部に配置され、前記溶液に沈められる沈設部材とを有する塗布装置。 A head for applying a solution to an object;
A solution tank for storing the solution;
A solution supply pipe for supplying the solution from the inside of the solution tank to the head;
A coating apparatus having a settling member disposed inside the solution tank and submerged in the solution.
前記検出手段により検出された前記溶液の液面の高さに応じて、前記沈設部材の高さを調整する制御部を有する請求項1に記載の塗布装置。 Detecting means for detecting the height of the liquid surface of the solution;
The coating apparatus according to claim 1, further comprising a control unit that adjusts a height of the settling member according to a height of a liquid level of the solution detected by the detection unit.
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