JP2011016088A - 塗布装置および塗布方法 - Google Patents

Abstract

【課題】吸水シートの消費量を低減しつつ、良好な拭き取り性を維持できる塗布装置を提供する。
【解決手段】基板に溶液をインクジェット方式によって塗布する塗布装置１００であり、基板に溶液を吐出するノズル１２を含むヘッドユニット１０と、ノズル１２をワイピングするワイピングユニット２０とを備える。ワイピングユニット２０は、ノズル１２の吐出面１２ａを拭き取る拭き取り部２２を有し、拭き取り部２２は、吸水シート２１からなる凸状形状を有している。ワイピングユニット２０には、拭き取り部２２が溶液を吸収して重くなった時に、拭き取り部２２の凸状形状を支えるガイド壁２６が形成されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、塗布装置および塗布方法に関し、特に、基板に溶液をインクジェット方式によって塗布する塗布装置および塗布方法に関する。さらには、本発明は、液晶パネルの配向膜などをインクジェット方式によって形成する塗布装置および塗布方法に関する。

液晶表示装置の構成部品である液晶パネルは、一対の基板を所定のギャップを確保した状態で対向させた構造を有している。この基板間のギャップには、液晶分子を含む液晶層が封入されている。また、両基板の液晶層側の表面には、液晶分子を配向させる配向膜が形成されている。

この配向膜は、ポリイミドを含んだ溶液を基板の表面に塗布することによって形成される。ポリイミド溶液を基板に塗布する方法としては、スピンコート法およびスプレー法の他に、インクジェット法が提案されている（例えば、特許文献１、２など）。

インクジェット法によって配向膜を形成する場合、インクジェットヘッドの吐出面にポリイミド溶液が残存していると、次の塗布工程の際に、ポリイミド溶液の吐出を妨げて、不均一に塗布される部分が発生し得る。そのようなことが生じないように、ゴムからなる弾性体ブレードをインクジェットヘッドの吐出面に押し付けながら、余剰のポリイミド溶液（塗布液）を掻き取る手法が採用されている。

特開２００７−２６４５９７号公報 特開２００６−２４８１０２号公報

しかしながら、弾性体ブレードを用いるものでは、インクジェットヘッドの噴霧面と弾性体ブレードとの摩擦によって弾性体ブレードが削れ、弾性体の粉が発生するおそれがある。発生した弾性体粉がノズルに侵入したり、ノズル面に付着すると、それが塗布液に混入して、基板に形成される膜の品質を損ねてしまうことがある。また、弾性体ブレードの劣化等によって掻き取りが不完全になる場合がある。さらには、弾性体ブレード自体に付着した余剰塗布液を除去することが難しいことがあり、そして、掻き取った余剰液が再びインクジェットヘッドのノズル面に付着してしまうことがある。

そのような弾性体ブレードの問題を避けるべく、特許文献２では、吸水性を有する帯状の清掃体を間欠搬送して、ヘッドのノズル面に押し付ける手法が提案されている。この手法によれば、ヘッドのノズル面に余剰吐出液が残ることが防止できるので、拭き取った後のノズル面からの溶液の吐出を安定させることができる。また、清掃体を間欠搬送させることによって、溶液の付着していない清掃体でノズル面を清掃することができるので、拭き取り性能を向上させることができる。

ただし、特許文献２に開示された手法では、帯状の清掃体を間欠搬送してノズル面に押し付けることから、インクジェット塗布装置の構造が複雑になるという問題がある。すなわち、帯状の清掃体を供給するための供給リール、帯状の清掃体をノズル面の前面に繰り出す繰り出し機構、その清掃体をノズル面に押し付けるローラ、清掃体の巻取リールなどが必要となる。

インクジェット塗布装置の構造が複雑になると、装置のコストが上がるだけでなく、装置の故障の要因も増えることになる。また、清掃体を間欠搬送した場合、確かに拭き取り性能は向上させることができるが、清掃体の消費量が増大してコスト高になってしまう。このことは、ひいては、液晶パネルの製造コストの増大につながる。

本願発明者は、清掃体の消費量を抑えるべく、帯状の清掃体を供給リールから供給するのではなく、布状の清掃体（吸水シート）を折り曲げて凸状形状にし、それによって、インクジェットヘッドのノズル面をワイピングする手法を検討した。

図１は、本願発明者が検討したワイピング手法を説明するための工程断面図（模式図）である。図１には、複数のインクジェットヘッド１０００が示されており、ヘッド１０００の下面にはノズル面（吐出面）１１００が位置している。塗布液（例えば、ポリイミド液）を吸収可能な吸水シート１２１０から構成された拭き取り部１２００は凸状形状をしており、吸水シート１２１０は保持部１２５０によって保持されている。

ヘッド１０００のノズル面１１００から塗布液の吐出が終わると、ノズル面１１００に残存している余剰の塗布液を掻き取るために、矢印１５００のように拭き取り部１２００を移動させて、ワイピング動作をする。このワイピングによって、凸状形状の拭き取り部１２００の先端がノズル面１１００に接触して、拭き取り部１２００による拭き取りが行われる。

吸水シート１２１０から構成された拭き取り部１２００を用いたワイピング手法によれば、清掃体（吸水シート）の消費量を大幅に低減することができる。すなわち、吸水シート１２１０からなる拭き取り部１２００は、余剰塗布液を何度も拭き取って吸収することができるので、繰り返しワイピング動作を行うことができる。また、吸水シート１２１０を折り曲げた拭き取り部１２００は弾力性もあるため、その弾力性を利用して、凸状形状の拭き取り部１２００の先端をノズル面１１００に押し込み、それによって、良好に拭き取りを行うことができる。

しかしながら、拭き取り部１２００によるワイピング動作を繰り返すと、次の現象が生じることが本願発明者によってわかった。図２に示すように、ワイピング動作を繰り返すと、拭き取り部１２００が塗布液を吸収していき、拭き取り部１２００の自重が増え、その結果、矢印１３００のように徐々に凸状形状が傾いていく。すると、拭き取り部１２００の先端とノズル面１１００との間に隙間１４００が生じたり、あるいは、拭き取り部１２００がノズル面１１００に押し込む量が減ってしまい、それゆえに、拭き取り不良が発生し得る。

拭き取り不良が発生すると、膜形成の歩留まり低下となる。したがって、拭き取り部１２００が矢印１３００の方向に傾いていくことを予測して、所定の傾きになったら、拭き取り部１２００を交換することが必要となる。拭き取り部１２００の交換は、製造ラインを停止して行う必要があるため、膜形成工程のスループットが低下してしまう。加えて、拭き取り部１２００の凸状形状が傾いたとしても、拭き取り部１２００自身に塗布液の吸収能力が残っているのであれば、清掃体（吸水シート）の消費コストを十分に低減させることができないということになる。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、その主な目的は、吸水シートの消費量を低減しつつ、良好な拭き取り性を維持できる塗布装置を提供することにある。

本発明に係る塗布装置は、基板に溶液をインクジェット方式によって塗布する塗布装置であり、前記基板に前記溶液を吐出するノズルを含むヘッドユニットと、前記ヘッドユニットにおける前記ノズルをワイピングするワイピングユニットとを備え、前記ワイピングユニットは、前記ノズルの吐出面を拭き取る拭き取り部を有しており、前記拭き取り部は、前記溶液を吸収する吸水シートからなる凸状形状を有しており、前記ワイピングユニットには、前記拭き取り部が前記溶液を吸収して重くなった時に前記凸状形状を支えるガイド壁が形成されている
ある好適な実施形態では、さらに、前記基板を保持するステージユニットを備え、前記基板は、液晶パネル用のガラス基板であり、前記溶液は、ポリイミド液である。
本発明に係る塗布方法は、基板に溶液をインクジェット方式によって塗布する塗布方法であり、ノズルを用いて前記基板に溶液を吐出する工程と、前記ノズルをワイピングする工程とを含み、前記ワイピング工程において、前記ノズルに、前記溶液を吸収する吸水シートからなる
凸状形状を有する拭き取り部を接触させるステップを実行し、かつ、前記ワイピング工程において、前記拭き取り部には、前記凸状形状を支えるガイド壁が接触している。
ある好適な実施形態において、前記基板は、液晶パネル用のガラス基板であり、前記吐出する工程において、配向膜が形成される。

本発明によれば、基板に溶液を吐出するノズルの吐出面を拭き取る拭き取り部が、吸水シートからなる凸状形状を有し、拭き取り部の凸状形状を支えるガイド壁が形成されている。したがって、拭き取り部が溶液を吸収して重くなったとしても、拭き取り部の凸状形状が傾くことをガイド壁で抑制することができ、その結果、吸水シートの消費量を低減しつつ、良好な拭き取り性を維持することができる。

ワイピング手法を説明するための工程断面図である。 ワイピング手法を説明するための工程断面図である。 本発明の実施形態に係る塗布装置１００の構成を説明するための側面図である。 本発明の実施形態に係る塗布装置１００の構成を模式的に示した図である。 （ａ）から（ｃ）は、本発明の実施形態に係るワイピング工程について説明する工程図である。 （ａ）および（ｂ）は、本発明の実施形態の塗布方法を説明するための工程図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。以下の図面においては、説明の簡潔化のために、実質的に同一の機能を有する構成要素を同一の参照符号で示す。なお、本発明は以下の実施形態に限定されない。

図３は、本実施形態の塗布装置１００の構成を模式的に示している。本実施形態の塗布装置１００は、基板に溶液をインクジェット方式によって塗布する装置（インクジェット塗布装置）である。

本実施形態の塗布装置１００は、基板に溶液を吐出するノズル１２を含むヘッドユニット１０と、ヘッドユニット１０におけるノズル１２をワイピングするワイピングユニット２０とから構成されている。

ヘッドユニット１０は、基板に溶液を吐出するノズル１２が形成されたヘッド（インクジェットヘッド）１１を備えている。ヘッド１１は、ノズル１２から溶液が吐出される面（吐出面）１２ａを有している。１個のヘッド１１には、１つ又は複数のノズル１２が形成されており、図３に示した例では、２個のヘッド１１がヘッドカバー１３に収納された構造を示している。

ワイピングユニット２０は、ノズル１２の吐出面１２ａを拭き取る拭き取り部２２を有している。拭き取り部２２は、ノズル１２から吐出される溶液を吸収する吸水シート２１から構成されている。拭き取り部２２は凸状形状を有しており、この凸状形状は、吸水シート２１から構成されている。

吸水シート２１は、保持部２４によって保持されて固定されており、その保持部によって、吸水シート２１からなる拭き取り部２２の凸状形状が維持されている。拭き取り部２２は、吸水シート２１から構成されていることから弾力性を有している。それゆえ、拭き取り部２２をノズル１２の吐出面１２ａに接触させた際には、その弾力性を利用することによって、吐出面１２ａに残留する溶液（塗布液）の拭き取りを良好に行うことができる。ワイピングユニット２０による拭き取り動作（ワイピング動作）は、拭き取り部２２を吐出面１２ａに接触させた状態で矢印５０の方向（ワイピング方向）に移動させることによって実行することができる。

本実施形態の構成では、ワイピングユニット２０には、拭き取り部２２の凸状形状を支えるガイド壁２６が形成されている。このガイド壁２６は、拭き取り部２２の凸状形状の倒れ込みを抑制する機能を有している。さらに説明すると、拭き取り部２２がノズル１２の吐出面１２ａに残留する溶液（塗布液）を吸収することによって拭き取り部２２の自重が重くなり、その結果、拭き取り部２２の凸状形状が倒れていく。その倒れ込みをガイド壁２６によって抑えることができる。

本実施形態のインクジェット塗布装置１００では、ヘッドユニット１０におけるノズル１２の吐出面１２ａを拭き取る拭き取り部２２がワイピングユニット２０に形成されている。拭き取り部２２は、吸水シート２１からなる凸状形状を有しており、そして、拭き取り部２２の凸状形状を支えるガイド壁２６が形成されている。したがって、ワイピング動作によって拭き取り部２２が溶液（塗布液）を吸収して重くなったとしても、拭き取り部２２の凸状形状が傾くことをガイド壁２６で抑制することができる。その結果、拭き取り部２２の凸状形状が傾くことによる拭き取り不良を防止することが可能となる。また、拭き取り部２２の凸状形状が傾いた時点で交換していた場合と比べて、拭き取り部２２の交換時期を延ばすことができるので、吸水シート２１の消費量を低減することができる。さらには、帯状の吸水シートを間欠搬送してワイピング動作する手法と比較すると、吸水シート２１の消費量をさらに大幅に低減することができる。

次に、図４を参照しながら、本実施形態のインクジェット塗布装置１００の一例を説明する。図４は、本実施形態のインクジェット塗布装置１００の構成を模式的に示した図である。

図４に示したインクジェット塗布装置１００は、インクジェットヘッド１１を含むヘッドユニット１０と、ヘッド１１のノズル１２をワイピングするワイピングユニット２０とから構成されている。ノズル１２から吐出された溶液（塗布液）によって塗布が実行される基板９０は、ステージユニット３０にて保持される。

本実施形態では、ヘッドユニット１０とワイピングユニット２０とステージユニット３０とは、フィルタ付きのクリーンルーム内に設置することができる。ヘッドユニット１０は、タンクユニットと接続され、タンクユニットからヘッドユニット１０に溶液（塗布液）が供給される。タンクユニットには廃液タンクを配置することが可能である。また、インクジェット塗布装置１００の塗布工程およびワイピング工程は、クリーンルームの外に配置されたコンピュータ（例えば、パーソナルコンピュータ）によって制御することができる。

ノズル１２からの溶液で成膜される基板９０は、ステージユニット３０のステージ３２の上に載置される。ステージ３２には、基板９０のためのリフトピン３４が設けられており、リフトピン３４によって基板９０を移動することができる。また、ステージユニット３０は、基板９０をステージ３２に載置した状態で移動可能なステージ移動機構３５を備えている。ステージ移動機構３５によって、インクジェットヘッド１１のノズル１２の直下に基板９０を移動させることができる。

基板９０は、例えば、ガラス基板であり、本実施形態における基板９０は、液晶パネル用のガラス基板である。また、基板９０は、液晶パネルの寸法に切り出す前のマザーガラスであってもよいし、切り出した後の液晶パネルのサイズのガラスであってもよい。さらに、基板９０は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）が作製されるアレイ基板（またはその作製途中のもの）であってもよいし、カラーフィルタ（ＣＦ）が形成されるＣＦ基板（またはその作製途中のもの）であってもよい。なお、基板９０は、ガラス基板の他、樹脂基板や、ウェハのような他の薄板であっても構わない。加えて、液晶パネル用の基板９０に限らず、ＰＤＰ、有機ＥＬパネル、その他フラットパネルディスプレイまたは電子デバイスを製作する上での薄型の基板であってもよい。

ワイピングユニット２０には、拭き取り部２２と、拭き取り部２２の近傍に位置するガイド壁２６および保持部２４とが設けられている。図示した例では、ワイピングユニット２０は、ステージ移動機構３５に連結されており、ステージ移動機構３５によってワイピングユニット２０を移動させることが可能である。なお、ワイピングユニット２０をステージ移動機構３５に連結せずに、ワイピングユニット２０を移動させる機構を設けた構成にすることも可能である。また、ステージ移動機構３５によって基板９０をインクジェットヘッド１１の直下に移動させる構成でなく、インクジェットヘッド１１を移動させる構成を採用することも可能である。

次に、図５（ａ）から（ｃ）を参照しながら、ノズル１２をワイピングする工程について説明する。図５（ａ）から（ｃ）は、本実施形態のワイピング工程を説明するための工程図である。

インクジェットヘッド１１のノズル１２の吐出面１２ａに、溶液（塗布液）が残留していると、ノズル１２の吐出口（オリフィス）の液面が不均一になり、その結果、ノズル１２から吐出される液滴が安定しなくなる。それゆえ、前回の塗布工程が終了したら、次の塗布工程を実行する前に、ノズル１２のワイピングが実行される。

まず、図５（ａ）に示すように、ノズル１２の近傍に、ワイピングユニット２０を配置する。ワイピングユニット２０には、拭き取り部２２を支えるガイド壁２６が設けられている。

次に、図５（ｂ）に示すように、ワイピングユニット２０の拭き取り部２２を、吐出面（ノズル面）１２ａに押し当てる。吸水シート２１からなる拭き取り部２２は弾力性を有しているので、その弾力性を利用して、拭き取り部２２が吐出面１２ａに押し当てられた時に、ノズル１２の吐出口への密着性を良好にすることができる。次いで、拭き取り部２２を吐出面１２ａに押し当てた状態で矢印５０の方向に移動させると、ノズル１２のワイピング動作が進み、ノズル１２の吐出面１２ａの拭き取りが行われる。

その後は、図５（ｃ）に示すように、ワイピングユニット２０は、インクジェットヘッド１１から離れていく。図５（ａ）から（ｃ）に示した一連のワイピング工程が実行されるごとに、拭き取り部２２を構成する吸水シート２１が溶液（残留した塗布液）を吸収していく。溶液を吸収していくごとに拭き取り部２２は重くなっていく。ただし、本実施形態の構成では、拭き取り部２２はガイド壁２６によって支えられているので、拭き取り部２２の自重の増加によって拭き取り部２２の凸状形状が傾いていくことを抑制でき、その結果、ワイピング動作を良好に実行することができる。

次に、図６（ａ）および（ｂ）を参照しながら、本実施形態の塗布方法について説明する。図６（ａ）および（ｂ）は、本実施形態の塗布方法を説明するための工程図である。

まず、図６（ａ）に示すように、これから塗布を実行する基板９０をステージ３２の上に配置する。この基板９０を準備した状態で、ワイピングユニット２０を用いてインクジェットヘッド１１のワイピングを行う。具体的には、図５（ａ）から（ｃ）に示したようにして、拭き取り部２２をノズル１２に接触させて、吐出面１２ａに残留している溶液（塗布液）の拭き取りを行う。

次に、図６（ｂ）に示すように、インクジェットヘッド１１のノズル１２から溶液１６を吐出することによって、基板９０上に機能膜（例えば、ポリイミドからなる配向膜）を形成する。具体的には、ステージ３２上に配置された基板９０を移動させて（矢印５５参照）、所定領域に機能膜を形成していく。なお、基板９０を移動させる手法に限らず、インクジェットヘッド１１を移動させて、機能膜を形成しても構わない。また、インクジェットヘッド１１による機能膜の形成が完了した後に、次の成膜工程を実行する場合には、再び、図６（ａ）に示したようなワイピング工程が実行される。

本実施形態の塗布方法によれば、ノズル１２を用いて基板９０に溶液（塗布液）を吐出する工程と、ノズル１２をワイピングする工程とを含んでおり、ワイピング工程において、ノズル１２に、吸水シート２１からなる凸状形状を有する拭き取り部２２を接触させ、そして、そのワイピング工程において、拭き取り部２２にガイド壁２６が接触している。したがって、ワイピング工程を繰り返し行っても、拭き取り部２２の凸状形状が傾くことをガイド壁２６で抑制することができる。その結果、吸水シート２１の消費量を低減しつつ、ワイピング工程における良好な拭き取り性を維持することができる。加えて、ワイピング工程における吸水シート２１の消費量を減らすことができるので、製造品（例えば、液晶パネル）の製造コストの増大を抑制することができる。

以上、本発明を好適な実施形態により説明してきたが、こうした記述は限定事項ではなく、勿論、種々の改変が可能である。

本発明によれば、吸水シートの消費量を低減しつつ、良好な拭き取り性を維持できる塗布装置および塗布方法を提供することができる。

１０ ヘッドユニット
１１ インクジェットヘッド
１２ ノズル
１２ａ 吐出面（ノズル面）
１３ ヘッドカバー
１６ 溶液（塗布液）
２０ ワイピングユニット
２１ 吸水シート
２２ 拭き取り部
２４ 保持部
２６ ガイド壁
３０ ステージユニット
３２ ステージ
３４ リフトピン
３５ ステージ移動機構
５０ ワイピング方向
９０ 基板（ガラス基板）
１００ 塗布装置（インクジェット塗布装置）
１０００ インクジェットヘッド

Claims (4)

1. 基板に溶液をインクジェット方式によって塗布する塗布装置であって、
   前記基板に前記溶液を吐出するノズルを含むヘッドユニットと、
   前記ヘッドユニットにおける前記ノズルをワイピングするワイピングユニットと
   を備え、
   前記ワイピングユニットは、前記ノズルの吐出面を拭き取る拭き取り部を有しており、
   前記拭き取り部は、前記溶液を吸収する吸水シートからなる凸状形状を有しており、
   前記ワイピングユニットには、前記拭き取り部が前記溶液を吸収して重くなった時に前記凸状形状を支えるガイド壁が形成されている、塗布装置。
2. さらに、前記基板を保持するステージユニットを備え、
   前記基板は、液晶パネル用のガラス基板であり、
   前記溶液は、ポリイミド液である、請求項１に記載の塗布装置。
3. 基板に溶液をインクジェット方式によって塗布する塗布方法であって、
   ノズルを用いて前記基板に溶液を吐出する工程と、
   前記ノズルをワイピングする工程と
   を含み、
   前記ワイピング工程において、
   前記ノズルに、前記溶液を吸収する吸水シートからなる凸状形状を有する拭き取り部を接触させるステップを実行し、かつ、
   前記ワイピング工程において、前記拭き取り部には、前記凸状形状を支えるガイド壁が接触している、塗布方法。
4. 前記基板は、液晶パネル用のガラス基板であり、
   前記吐出する工程において、配向膜が形成される、請求項３に記載の塗布方法。
   

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