JP2011056373A - 塗布装置及び塗布方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明はスリットノズルを有するガントリー型の塗布装置において、均一でかつ安定な塗布膜を実現することを目的とする。
【解決手段】本発明の塗布装置は、被塗布基板に塗布インクを塗布するスリットノズルと、塗布インクを充填するタンクと、スリットノズルに塗布インクを送るチューブフラムポンプとを有した塗布装置であって、チューブフラムポンプはタンクおよびスリットノズルと、塗布インクを配送する配管によって接続され、チューブフラムポンプにおいて、タンクからインクが注入される注入口と、スリットノズルへインクを排出する排出口とを結ぶ方向が、水平方向に対して角度を有するように、チューブフラムポンプを回転させる機構を有することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、ガラスなどの被塗布基板に対し均一に塗布膜を形成するための塗布装置及び塗布方法に関するものである。

プラズマディスプレイパネル（以下、ＰＤＰとする）や液晶パネルなどの製造プロセスにおいて、基板上に各種被膜や洗浄液などを形成するために塗布装置が使用される。

このような画像表示デバイスでは、基板上により均一な膜を形成するために、基板を載置するステージを囲むように設置された走行式の門型フレームにスリットノズルを設置した塗布装置（以下、ガントリー式塗布装置とする）がよく用いられている。

また、このようなガントリー式の塗布装置においては、送液ポンプもスリットノズルと一緒に走行して塗布を行う方法が一般的となっているが、近年では塗布ムラやスジなどの品質に対する要求精度が高くなってきており、特許文献１に示されるように、走行による振動の影響を受けにくいチューブフラムポンプの使用が提案されている（特許文献１参照）。

特開２００７−５４６９８号公報

一方で、塗布するインクにおいても、近年はデバイスの微細化や複雑化に伴い、より不純物の少ない、また低温で除去可能な材料が求められており、樹脂や分散剤を必要最低限もしくは全く用いない場合もある。

そのようなインクを用いる場合、インク中の固形分の沈降や凝集が課題となってくるため、インクを循環しながら塗布を行い、濃度変化や沈降などを抑制する方法も多く使用されるようになってきている。

しかし、前述の特許文献１に記載の方法では、塗布時における振動に対して有効であるが、流路が斜めになっているためにわずかに滞留部が発生し、その影響でインクの循環動作時に十分にインクの攪拌が行えなかったり、インクの泡抜き動作時に完全に泡が抜けなかったりという不具合を起こしてしまう場合があった。

そこで、本発明では、上記課題に鑑み、均一な塗布膜を安定して得られる塗布装置及び方法を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明の塗布装置は、被塗布基板に塗布インクを塗布するスリットノズルと、塗布インクを充填するタンクと、スリットノズルに塗布インクを送るチューブフラムポンプとを有した塗布装置であって、チューブフラムポンプはタンクおよびスリットノズルと、塗布インクを配送する配管によって接続され、チューブフラムポンプにおいて、タンクからインクが注入される注入口と、スリットノズルへインクを排出する排出口とを結ぶ方向が、水平方向に対して角度を有するように、チューブフラムポンプを回転させる機構を有することを特徴とする。ここでチューブフラムポンプが回転する中心を、チューブフラムポンプの排出口側に設けることが望ましい。またタンク、チューブフラムポンプ、およびスリットノズルとを接続する第１の配管系統と、第１の配管系統とは異なる系統であって、タンクとスリットノズルとを接続した第２の配管系統とを有し、第２の配管系統によってスリットノズルからタンクへ塗布インクを送るための機構を有することが望ましい。

そして本発明の塗布方法は、タンクに充填された塗布インクをチューブフラムポンプによってスリットノズルに配送し、スリットノズルによって塗布インクを被塗布基板に塗布する塗布方法であって、チューブフラムポンプはタンクおよびスリットノズルと、塗布インクを配送する配管によって接続され、チューブフラムポンプの、タンクからインクが注入される注入口と、スリットノズルへ塗布インクを排出する排出口とを結ぶ方向を、塗布インク塗布時には方向を略水平にし、塗布時以外の期間に方向を水平方向に対して角度を有するようにする期間が存在することを特徴とする。ここで、塗布インクは、平均粒径または凝集した平均粒径が、１．０μｍ以上である金属酸化物を含有することが望ましい。

本発明によれば、スリットノズルを有するガントリー型の塗布装置において、振動による塗布ムラや、塗布インクの泡による塗布ヌケ、また塗布インクの沈降や凝集によるスジなどの塗布不良のない均一な塗膜を形成することが可能となる。

本発明の実施の形態における塗布装置を示す概略図 本発明の実施の形態における循環機構を有する塗布装置を示す概略図

以下、本発明の一実施の形態について図面を用いて説明する。

図１は本発明の実施の形態における塗布装置の断面図である。図１において、被塗布基板１はステージ２に載置され、その基板を囲むように門型フレーム３が設置され、この門型フレーム３は走行機構４により紙面に対し垂直方向に走行可能である。

また門型フレーム３には昇降機構１２に取付けられたスリットノズル５とチューブフラムポンプ６が設置され、両者は配管１０で接続されており、さらに塗布インク８の入ったタンク７とチューブフラムポンプ６は配管９で接続されている。

通常塗布動作は、チューブフラムポンプ６が拡張してタンク７のインク８を吸入し、その後門型フレーム３を走行させながらチューブフラムポンプ６を収縮してインクをスリットノズル５から吐出させることで行われる。

なお、インク吐出の前には、スリットノズル５を昇降機構１２にて基板１側に下降させ、適正な塗布ギャップを形成する必要がある。

上記の塗布動作を行う際に、スリットノズル内に泡が混入していると、泡による塗布ヌケや、圧力不均一による膜厚異常や塗布始端形状異常などが起こってしまう。そこでスリットノズル内の泡を除去する作業をまず行うことになるが、その方法としては配管９の途中に流量の大きいポンプを設置して大流量で吐出することでノズル内の泡を追い出す方法や、ノズルを傾けて小量ずつ吐出して追い出す方法など様々である。

この泡抜き動作時に、チューブフラムポンプ６が図のように水平に設置されていると、内部で滞留する部位があるために完全に泡が抜けない場合がある。そこで、チューブフラムポンプ６の回転機構１１を用いて、チューブフラムポンプ６の角度を図の点線のように垂直方向に回転させることで（Ａ→Ｂ）、内部の滞留部をなくし泡抜きを完全に実施することができる。

このとき、チューブフラムポンプ６の角度は、その内部構造に依存するため、図の限りではなく、適正な角度が存在するが、本発明者らの検討によれば、水平に対し４５度以上の角度にすることで、効果が現れることが分かっている。

なお、泡を除去する動作をチューブフラムポンプの角度を変えながら行う方法も有効である。

またこの回転機構１１の回転軸は、チューブフラムポンプ６の排出側に設けることが望ましい。排出側に設けることで、より塗布出来栄えに影響を与える配管１０の振動を最小限に抑えることが可能になるためである。

なお、この回転機構１１による回転方向や軸位置などは図の限りではなく、配管１０の変形や振動が抑えられるような構造であれば問題ない。

また、図２に示すように、インク循環用ポンプ３２とインク復路配管３３を設置してインクを循環する機構を有した塗布装置の場合、チューブフラムポンプの角度を適正に変えることでインクの流路を円滑にすることが可能となるため、循環によるインク攪拌の効率向上など、さらなる効果が期待できる。

なお、図において循環経路はスリットノズル２５中央から左右にインクが通り、その後合流してからタンク２７に戻る経路となっているがその限りではなく、タンクからスリットノズルまでのインクを循環できる経路であれば問題ない。

次に本発明における塗布方法について、詳しく説明する。

図２に示すようなインク循環可能なガントリー型塗布装置において、粘度５ｃｐの揮発性溶媒に平均粒径１．２μｍの凝集粒子を分散させたインクを用いた。このとき、インクに樹脂成分などが含まれておらず、凝集粒子の沈降が起こりやすいため、図２に示したようにインクの復路配管３３と循環用ポンプ３２を有し定期的にインクの循環動作を行う構造とした。

まずインク２８をスリットノズル２５内に充填するため、循環ポンプ３２を用いてインクを循環することで充填を行う。この際、前述したようにスリットノズル２５内に泡が残ってしまうと塗布不良の原因となるため、完全に除去する必要がある。そのため、チューブフラムポンプ２６の角度を流路が最も円滑な泡抜き動作に適した角度Ｂに設定し循環を行いインクを充填する。なお、充填方法はこの限りではない。

次に基板２１へのインク塗布を行うため、チューブフラムポンプ２６の吸引を行い、続いて昇降機構３４にてスリットノズル２５を適正な塗布ギャップまで下降させ、ガントリーを移動させながらチューブフラムポンプ２６の排出を行う。この際は、ガントリーの移動動作による振動の影響が最も小さくなるようにチューブフラムポンプ２６の角度をＡに設定する。

このとき、チューブフラムポンプの角度がＢのままの場合、ガントリーの移動の振動の影響でポンプが振動し、結果塗布膜にスジが発生しやすい。この場合発生するスジは、ガントリーの進行方向に垂直で、等間隔で複数本発生する場合が多い。

また、定期的にインクを循環する場合は、流路を円滑にした角度Ｂに設定することで、循環効率を高めてインクの沈降を抑制することができる。

このとき、チューブフラムポンプの角度がＡのまま生産を継続して定期循環を行った場合、ポンプ内の滞留部に少しずつインクが沈降し、ある一定量堆積した後スリットノズルの方に流れ出す。結果スリットノズルの詰まりを引き起こしたり、塗布膜に濃いスジが発生したりする可能性がある。

特に、この例のように、インクが低粘度で、また樹脂や分散剤などの添加がなく、かつ固形分の平均粒径が比較的大きい場合には、循環時の流路に滞留部をなくすことは非常に重要となる。

以上、本発明のように、一連の塗布動作の中でそれぞれ適正なチューブフラムポンプ角度に設定しながら動作を行うことが可能な塗布装置及び塗布方法を用いれば、均一な塗布膜をより安定に得ることができる。

なお、本発明には直接関係がないので、図の複雑化を避けるため図中にはバルブを示していないが、実際の装置においては、チューブフラムポンプの前後や循環用の復路配管にバルブを設置する必要がある。

また、本文中における「平均粒径」とは、体積累積平均径（Ｄ５０）のことを意味している。

以上のように本発明は、均一かつ安定な塗布膜を実現する上で有用な発明である。

１ 基板
２ 移載ステージ
３ 門型フレーム
４ 走行機構
５ スリットノズル
６ チューブフラムポンプ
７ タンク
８ インク
９ タンクとチューブフラムポンプを接続する配管
１０ チューブフラムポンプとスリットノズルを接続する配管
１１ チューブフラムポンプの回転機構
１２ スリットノズルを昇降するための昇降機構

Claims (5)

1. 被塗布基板に塗布インクを塗布するスリットノズルと、前記塗布インクを充填するタンクと、前記スリットノズルに前記塗布インクを送るチューブフラムポンプとを有した塗布装置であって、
   前記チューブフラムポンプは前記タンクおよび前記スリットノズルと、前記塗布インクを配送する配管によって接続され、
   前記チューブフラムポンプにおいて、前記タンクから前記インクが注入される注入口と、前記スリットノズルへ前記インクを排出する排出口とを結ぶ方向が、水平方向に対して角度を有するように、前記チューブフラムポンプを回転させる機構を有することを特徴とする塗布装置。
2. 前記チューブフラムポンプが回転する中心を、前記チューブフラムポンプの前記排出口側に設けることを特徴とする請求項１に記載の塗布装置。
3. 前記タンク、前記チューブフラムポンプ、および前記スリットノズルを接続する第１の配管系統と、前記第１の配管系統とは異なる系統であって、前記タンクおよび前記スリットノズルを接続した第２の配管系統とを有し、前記第２の配管系統によって前記スリットノズルから前記タンクへ前記塗布インクを送るための機構を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の塗布装置。
4. タンクに充填された塗布インクをチューブフラムポンプによってスリットノズルに配送し、前記スリットノズルによって前記塗布インクを被塗布基板に塗布する塗布方法であって、
   前記チューブフラムポンプは前記タンクおよび前記スリットノズルと、前記塗布インクを配送する配管によって接続され、
   前記チューブフラムポンプの、前記タンクから前記インクが注入される注入口と、前記スリットノズルへ前記インクを排出する排出口とを結ぶ方向を、
   前記塗布インク塗布時には前記方向を略水平にし、
   前記塗布時以外の期間に前記方向を水平方向に対して角度を有するようにする期間が存在することを特徴とする塗布方法。
5. 前記塗布インクは、平均粒径または凝集した平均粒径が、１．０μｍ以上である金属酸化物を含有することを特徴とする請求項４に記載の塗布方法。

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