JP2013192983A - 塗布方法および塗布装置並びにディスプレイ用部材の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】間欠型定容量ポンプを備えた塗布液供給システムでノズルに塗布液を供給してストライプ状や面状の塗布膜を形成する時に、低粘度の塗布液を使用したり、Ｗｅｔ膜厚が１０μｍ以下であっても、塗布開始から終了まで均一な厚さの塗布膜を形成できる塗布方法ならびに塗布装置を実現させるとともに、低コストで高品質のディスプレイ用部材を製造できるディスプレイ用部材の製造方法を提供する。
【解決手段】間欠型定容量ポンプ６０の上流側５４と下流側５２の開閉バルブを閉としてから、一定容量の塗布液を間欠型定容量ポンプから供給して一旦間欠型定容量ポンプを停止させ、間欠型定容量ポンプと下流側の開閉バルブ間の配管内に一定圧力を付与してから、間欠型定容量ポンプの始動開始と下流側バルブの開を略同時に行うことで、塗布液を塗布器に供給し、塗布器から被塗布部材上に塗布液を吐出して塗布膜を形成する塗布方法。
【選択図】図１

Description

この発明は、例えば有機ＥＬやカラー液晶ディスプレイ用カラーフィルタ等のディスプレイ用部材を製造する分野に主として使用されるものであり、詳しくはガラス基板などの被塗布部材表面にストライプ状や面状に薄膜を安定して高精度に形成できる塗布方法および塗布装置並びにディスプレイ用部材の製造方法の改良に関する。

従来から知られているように、有機ＥＬ、カラー液晶ディスプレイ用カラーフィルタ等には、等ピッチに配置されたポリイミドやブラックマトリックス等の隔壁またはバンク間に塗布液を充填し、直線ストライプ状に塗布膜を形成する工程がある。このようなストライプ状の塗布膜をガラス基板等の被塗布部材上に塗布で形成する手段としては、スクリーン印刷やノズル法がよく知られているが、スクリーン等の副資材が不要で、必要な量だけ高価な塗布液を供給して塗布膜を形成できるノズル法の方が、コスト的に優れており、最近特に注目を集めている。

ノズル法にも、ストライプの配置ピッチにあわせて設けられた多数の吐出口を有するノズルから、塗布液を間欠的に噴射するインクジェットノズル法や、塗布液を連続して吐出する連続吐出ノズル法がある。インクジェットノズル法は、個々の吐出口での塗布液吐出を制御できるので、いかなるパターン形状にも対応できフレキシビリティが高いが、均一性、吐出安定性に課題がある。一方連続吐出ノズル法は、すべての吐出口から同時に塗布液を吐出するのでストライプ状にしか塗布できないが、逆に均一性、吐出安定性に優れているので、製造に広く利用されている。連続吐出ノズル法で薄膜塗布に適するのが、ノズル〜ガラス基板間のクリアランスを比較的小さくしてノズル吐出口とガラス基板間に液溜まりであるビードを形成し、ビード幅に相当する幅のストライプ状塗布膜を形成するビード法（例えば特許文献１）である。

ビード法で使用するノズルは、ノズル吐出口とガラス基板間にストライプ幅のビードを形成しやすいように、ノズル吐出口を含むその周辺部であるノズル吐出口面あるいは吐出口部が、他の部分よりも塗布液吐出方向に突出して、先端部がおおよそストライプ状塗布膜の幅となる突出部または突起部を形成している。すなわち、ストライプ状塗布膜を形成するノズルは、広幅の面状の薄膜を形成するスリットノズルを、その幅をストライプ幅まで極小化したノズルだといえる。実際の塗布を行うために、このようなノズルに塗布液を供給するシステムとしては、シリンジポンプ等の間欠型定容量ポンプからテフロン（登録商標）等の樹脂配管を介して定容量の塗布液をノズルに供給するものが一般的である。間欠型定容量ポンプは一定量の塗布液を貯蔵して、それを供給するものである。そのために間欠型定容量ポンプの上流側は樹脂配管を介して塗布液の貯蔵タンクに連結している。間欠型定容量ポンプへの塗布液充填と、間欠型定容量ポンプからの塗布液の排出（供給）を行えるように、間欠型定容量ポンプの上流側と下流側にそれぞれ開閉バルブが備えられる。すなわち間欠型定容量ポンプに塗布液を充填する時は、上流側開閉バルブを開、下流側開閉バルブ閉とし、間欠型定容量ポンプに塗布液が供給されるようにする。一方、間欠型定容量ポンプから塗布液を排出して、ノズルに塗布液を供給する時は、上流側開閉バルブを閉、下流側開閉バルブ開とし、間欠型定容量ポンプ内の塗布液が下流側に流出するようにする。（例えば特許文献２）
間欠型定容量ポンプを用いた塗布液供給システムを使って、ガラス基板とのすきま、すなわちクリアランスが５０μｍ以下となるようにガラス基板に近接しているノズルに、５０ｍＰａｓ以下の低粘度の塗布液をＷｅｔ膜厚10μｍ以下となるように供給すると、塗布方向の膜厚分布が均一にならないことがたびたびある。よく見られるのは、膜厚が塗布開始部で薄く、次第に狙い膜厚まで漸増するパターンで、はなはだしい場合には、塗布終了時でも狙い膜厚に達しないこともある。このような塗布時に、ノズルの圧力を測定してみると、間欠型低容量ポンプからノズルに塗布液を供給開始しても、すぐには圧力が上がらず、塗布終了部まで圧力が漸増し、しかも塗布膜厚に相当する圧力まで上昇していないことが確認できた。このような結果となったのは、薄膜であるために塗布液の供給量が非常に小さく、間欠型定容量ポンプ〜ノズル間にある樹脂配管の膨張に供給塗布液が消費されたことが原因と考えられる。

この問題を解決するのに有効な手段として、下流側開閉バルブを閉じた状態で先に間欠型定容量ポンプを始動開始し、ポンプの駆動モータを所定量回転させて予め吐出圧を加えておいてから下流側開閉バルブを開とする方法が提案されている（例えば特許文献３）。

特許文献３に示される手段は、本文献に記載されているように、塗布液の粘度が高かったり、膜厚が比較的厚くて、塗布液吐出の応答性が遅れて開始部での膜厚が薄くなる場合には有効である。しかし、低粘度の塗布液や、特にＷｅｔ膜厚１０μｍ以下の薄膜塗布の場合には、微細な調整ができないので、改善手段とはなりえていない。

特開２００７−１８７９４８号公報 特開２０１１−１７７７０７号公報 特許４４４７３３１号公報

この発明は、間欠型定容量ポンプとその上下流側に開閉バルブとを備えた塗布液供給システムを用いて、ノズルに塗布液を供給し、ビード法によりストライプ状や面状に塗布膜を形成する時に、塗布方向に均一な膜厚がえられないという問題点を解決するためになされたものである。とりわけ低粘度の塗布液を使用する時や、Ｗｅｔ膜厚が１０μｍ以下の薄膜である時に有用であることを意図し、その目的とするところは、間欠型定容量ポンプを備えた塗布液供給システムでノズルに塗布液を供給してストライプ状や面状の塗布膜を形成する時に、塗布液が低粘度やＷｅｔ膜厚が１０μｍ以下であっても、塗布開始から終了まで均一な厚さの塗布膜を形成できる塗布方法ならびに塗布装置を実現させるとともに、低コストで高品質のディスプレイ用部材を製造できるディスプレイ用部材の製造方法を提供することにある。

上記本発明の目的は、以下に述べる手段によって達成される。
本発明になる塗布方法は、上流側と下流側にそれぞれ開閉バルブを備える間欠型定容量ポンプから、下流側に配置された配管と開閉バルブを介して、塗布液を塗布器に供給し、該塗布器の吐出口から塗布液を吐出しつつ、塗布器に近接させた枚葉状の被塗布部材の前記塗布器に対する相対移動を行って、被塗布部材上に塗布膜を形成する塗布方法であって、
前記上流側と下流側の開閉バルブを閉としてから、まず一定容量の塗布液を前記間欠型定容量ポンプから供給して一旦間欠型定容量ポンプを停止させ、間欠型定容量ポンプと下流側の開閉バルブ間の配管内に一定圧力を付与してから、間欠型定容量ポンプの始動開始と下流側バルブの開を略同時に行って、塗布液を塗布器に供給し、塗布器から被塗布部材上に塗布液を吐出して塗布膜を形成することを特徴とする。

本発明になる塗布装置は、塗布液を吐出するために一方向に延在する吐出口を有する塗布器と、塗布器の上流側にあって塗布器に塗布液を供給する間欠型定容量ポンプと、間欠型定容量ポンプの上流側と下流側のそれぞれに配置される開閉バルブと樹脂製配管と、被塗布部材を保持する載置台と、塗布器および載置台のうちの少なくとも一方を相対的に移動させる移動手段とを備えて、被塗布部材に塗布膜を形成する塗布装置であって、前記下流側の開閉バルブを塗布器に近接して配置するとともに、前記下流側開閉バルブは、開閉切替時の容量変化量が１μｌ以下のものであることを特徴とする。

本発明になるディスプレイ用部材の製造方法は、上記の塗布方法を用いて、ディスプレイ用部材を製造することを特徴とする。

本発明になる塗布方法および塗布装置を用いれば、間欠型定容量ポンプの上流側と下流側の開閉バルブを閉とした状態で、一定容量の塗布液を間欠型定容量ポンプから供給し、ノズルに近接して配置した下流側開閉バルブと間欠型定容量ポンプ間に発生する圧力を塗布時以上の圧力に上昇させてから、間欠型定容量ポンプの始動開始と下流側バルブの開を略同時に行って、塗布液をノズルに供給することができるのであるから、塗布開始時より塗布液量が不足することなく狙い膜厚で、かつ均一に塗布方向にストライプ状や面状に塗布膜を形成することが可能となる。また上流側と下流側の開閉バルブを閉とした状態で間欠型定容量ポンプから供給する塗布液量を微細に制御できるので、塗布開始前に下流側開閉バルブと間欠型定容量ポンプ間に発生する圧力も微細に調整することが可能となり、とりわけ塗布液が低粘度の時や、Ｗｅｔ膜厚が１０μｍ以下の薄膜である時にも、塗布開始部の膜厚を微細に調整して、狙い膜厚にて塗布方向に均一に塗布することが可能となる。

本発明になるディスプレイ用部材の製造方法によれば、上記の優れた塗布方法を用いてディスプレイ用部材を製造するのであるから、均一な膜厚を有する高品質のディスプレイ用部材を、低コストで製造できる。

本発明にかかるストライプ塗布装置１の一実施態様を示す斜視図である。 ノズル３０による基板への塗布状況を示す拡大正面断面図である。 本発明にかかる塗布方法での主要な動作部の動作状況を示す時間線図である。 本発明の塗布方法により塗布をした結果を模式的に示す膜厚分布図である。 本発明に関わるバルブの一例を示す概略断面図である。 本発明に関わる好ましいバルブの一例を示す概略断面図である。

本発明にかかる塗布方法および塗布装置を図面を参照しながら説明する。図１は、本発明にかかるストライプ塗布装置の一実施態様を示す斜視図、図２はノズル３０による基板への塗布状況を示す拡大正面断面図、図３は本発明にかかる塗布方法での主要な動作部の動作状況を示す時間線図、図４は本発明の塗布方法により塗布をした結果を模式的に示す膜厚分布図、図５は本発明に関わるバルブの一例を示す概略断面図、図６は本発明に関わる好ましいバルブの一例を示す概略断面図である。

図１を参照すると、塗布液をストライプ状に塗布可能なストライプ塗布装置１が示されている。

このストライプ塗布装置１は、被塗布部材である基板Ａに塗布液を塗布するノズル３０と、ノズル３０と基板Ａが取りつけられてこれらを自在に移動させるＸＹＺステージ１０と、ノズル３０に塗布液を供給する塗布液供給手段である塗布液供給装置５０と、ＸＹＺステージ１０と塗布液供給装置５０の動作を統括的に制御する制御装置８０と、より構成されている。

ＸＹＺステージ１０の吸着盤１４には基板Ａが載置され、Ｚ軸リニア駆動装置１２にはノズル３０が固定保持されている。吸着盤１４の上面には図示されていない吸着孔が多数配置されており、図示されていない真空源からの真空圧によって基板Ａを吸着保持することができる。この吸着盤１４はその中央部で図示しない回転軸を介してＸ−θ駆動装置１６に取り付けられている。Ｘ−θ駆動装置１６は、ベース２６上に固定されており、吸着盤１４のＸ−Ｙ平面内での回転とＸ方向（基板Ａ短手方向）の往復動を自在に行なうことができる。なおＸ、Ｙ、Ｚの方向については、図１に示される通りで、ＸＹＺステージ１０の左下隅にＸ、Ｙ、Ｚ各軸の原点Ｏが設けられているとともに、原点Ｏでの矢印の方向が正方向である。またＸ−Ｙ平面内での回転方向がθ方向となっている。

ノズル３０を保持するＺ軸リニア駆動装置１２は、ノズル３０をＺ方向すなわち上下方向に自在に昇降することができるもので、ブラケット１８に固定されている。ブラケット１８はさらにＹ軸リニア駆動装置２０に保持されている。Ｙ軸リニア駆動装置２０は、ベース２６上の一端に配置されている門型ベース２８上に固定されており、ブラケット１８をＹ方向に自在に往復動させることができる。その結果ブラケット１８に固定されているノズル３０をＹ方向にも自在に往復動させることができる。さらに吸着盤１４の上方のブラケット１８に対応する位置には、ＣＣＤカメラ２２と高さセンサー２４も装着されている。ＣＣＤカメラ２２は制御装置８０に電気的に連結されており、基板Ａのアライメントマークの位置を検知して、それを制御装置８０に伝え、制御装置８０がＸ−θ駆動装置１６やＹ軸リニア駆動装置２０を駆動することによって、ノズル３０に対する基板Ａの位置合わせやθ方向の相対回転角度設定を行うことができる。一方高さセンサー２４は、基板Ａの上面の位置を検知、すなわち基板Ａの厚さを検知し、それを電気的に接続されている制御装置８０に伝える。その信号に基づいて制御装置８０がＺ軸リニア駆動装置１２等を駆動することによって、ノズル３０の最下面と基板Ａ上面とのすきま、すなわちクリアランスを所定値に設定することができる。

再びノズル３０を見ると、塗布液供給装置５０に連なる供給ホース６８とノズル３０が常時接続されており、これによりノズル３０へは塗布液供給装置５０から塗布液を供給することができる。ノズル３０へ供給された塗布液は、ノズル３０の内部通路を経て基板Ａに向かってノズル３０より吐出される。

なお、塗布液供給装置５０は、供給ホース６８の上流側に、供給バルブ５２、シリンジポンプ６０、吸引ホース７０、吸引バルブ５４、フィルター５６、タンク７２を備えている。ここで供給ホース６８はノズル３０〜シリンジポンプ６０まで連なり、吸引ホース７０はシリンジポンプ６０〜タンク７２まで連なっている。シリンジポンプ６０の下流側となる供給バルブ５２は、通常は樹脂製の供給ホース６８の弾性変形による流動の影響を受けないように、好ましくはノズル３０に近接して設け、より好ましくはノズル３０に直接接続するか、金属配管を介してノズル３０に接続する。さらにバルブ開閉による容量変化の影響を極力排除するために、開閉による容量変化が好ましくは１μｌ以下となるバルブを用いることが好ましい。供給ホース６８を樹脂製としているのは、ノズル３０が移動するのにあわせて追従できるためであり、耐薬品性等も考慮して、テフロン（登録商標）等を使用するのが好ましい。またフィルター５６はシリンジポンプ６０の吐出挙動に影響を与えず、その応答性を高めるために、シリンジポンプ６０の上流側に設けられている。このフィルター５６の上流にあるタンク７２には塗布液７４が蓄えられており、圧空源７６に連結されて任意の大きさの背圧を塗布液７４に付加することができる。タンク７２内の塗布液７４は、吸引ホース７０を通じてシリンジポンプ６０に供給される。シリンジポンプ６０では、シリンジ６２、ピストン６４が本体６６に取り付けられている。ここでピストン６４は図示しない駆動源によって上下方向に自在に往復動できる。シリンジポンプ６０は、一定の内径を有するシリンジ６２内に塗布液７４を充填し、それをピストン６４により押し出して、ノズル３０に一定容量の塗布液を供給できる間欠型定容量ポンプである。シリンジ６２内に塗布液７４を充填するときは、シリンジポンプ６０の上流側の開閉バルブである吸引バルブ５４を開、下流側の開閉バルブである供給バルブ５２を閉として、ピストン６４を下方に移動させる。またシリンジ６２内に充填された塗布液をノズル３０に向かって供給するときは、吸引バルブ５４を閉、供給バルブ５２を開とし、ピストン６４を上方に移動させることで、ピストン６４でシリンジ６２内部の塗布液７４を押し上げ排出する。

以上の塗布液供給装置５０から塗布液７４を供給されるノズル３０の詳細について、図２を用いて説明する。

図２は図１にあるノズル３０をＹ方向、すなわち塗布方向ならびにノズル３０の長手方向（Ｘ方向）に直交する方向、に見た中央部の断面を拡大して示しており、塗布液７４をノズル３０でクリアランスＬＣだけ離れた基板Ａにストライプ状に塗布している状況を示している。ノズル３０は紙面に垂直な方向、すなわち図１のＹ方向に移動して塗布を行う。図２で、ノズル３０を構成する本体３４の中央部に、ノズル３０の長手方向に伸びるマニホールド３８が形成されている。このマニホールド３８には灰色に色づけした塗布液７４が充満しており、中央部上方には供給口４２が設けられている。供給口４２は図１の供給ホース６８と接続しており、この供給口４２を介して塗布液供給装置５０から塗布液７４をマニホールド３８に供給することができる。マニホールド３８の下方の下部３２には貫通溝３６がマニホールド３８と連通して形成されている。この貫通溝３６の下端がノズル３０の最下端面である吐出口面４６で開口して、吐出口４０を形成する。したがって吐出口４０は塗布液供給装置５０と流体的に連通しているので、塗布液供給装置５０から塗布液７４が供給されれば、吐出口４０から塗布液７４は下向きに吐出される。この下向きが塗布液吐出方向となる。吐出口４０は吐出口面４６に含まれているが、吐出口面４６は下部３２の外面４９よりも、塗布液７４の吐出方向である下向きに突出量ＬＡだけ突出して、吐出口面４６の両隣に連なる傾斜部４８Ａ、４８Ｂとともに突出部４４を形成している。すなわち、吐出口４０の周辺が塗布液吐出方向に突出して突出部４４となっている。吐出口４０はノズル３０の長手方向にピッチＬＲで複数個設けられているので、突出部４４も同じくノズル３０の長手方向にピッチＬＲで複数個設けられることになる。なお下部３２の外面４９は、長手方向に隣合う突出部４４の間にある下部３２の外側の面と定義される。

吐出口４０から吐出された塗布液７４が、突出部４４と基板Ａとの間、より正確には吐出口面４６および傾斜部４８Ａ、４８Ｂの一部と基板Ａとの間に連結ビードＢＰを形成すれば、吐出口４０から一定量の塗布液を吐出しつつ、ノズル３０を基板Ａに対してＹ方向に相対移動させることにより、ストライプ幅ＬＢのストライプ状塗布膜が形成できることになる。なおストライプ幅ＬＢは、ノズル３０の先端部となる吐出口面４６の幅ＬＤとは必ずしも一致しない。

吐出口４０の形状については、塗布液７４の吐出方向に見て矩形となっている。吐出口４０の幅ＬＥは、吐出口面４６の幅ＬＤ以下であるのが通常である。傾斜部４８Ａ、４８Ｂの塗布液７４の吐出方向に対する角度φは、０〜４５度である。

再び図１を見ると、制御信号にて動作するＸ−θ駆動装置１６、Ｙ軸リニア駆動装置２０、Ｚ軸リニア駆動装置１２、塗布液供給装置５０、等はすべて制御装置８０に電気的に接続されている。そして、制御装置８０に組み込まれた自動運転プログラムにしたがって制御指令信号が各機器に送信されて、あらかじめ定められた動作を行う。なお条件変更時は操作盤８２に適宜変更パラメータを入力すれば、それが制御装置８０に伝達されて、運転動作の変更が実現できる。特に塗布液供給装置５０の中では、シリンジポンプ６０、供給バルブ５２、吸引バルブ５４が電気的に接続されており、制御装置８０にその電気的信号をとりこんだり、制御装置８０からの指令により、シリンジポンプ６０から塗布液をノズル３０に供給したり、シリンジポンプ６０に塗布液を充填したりする等の任意の動作をさせることができる。制御装置８０を用いれば、ストライプ塗布装置１の動作を自在に制御できるので、与えられた塗布条件下での塗布を自在に行うことができる。

次に、ストライプ塗布装置１を用いた塗布液７４のガラス基板上へのストライプ状の塗布方法について図１と図３を用いて説明する。図３はストライプ塗布装置１を使用して塗布する時の主要な動作部の動作状況を示す時間線図である。

まず準備作業として、図１のタンク７２〜ノズル３０までを塗布液７４で充満して残留空気を排出する作業は既に終了している。この時の塗布液供給装置５０の状態は、シリンジ６２に塗布液７４が充填、吸引バルブ５４は閉、供給バルブ５２は閉、そしてピストン６４は最下端の位置にあり、いつでも塗布液７４をノズル３０に供給できるようになっている。また吸着盤１４、ノズル３０もそれぞれ初期位置で待機している。すなわち吸着盤１４はＸ方向には原点位置、Ｘ−Ｙ平面内の回転方向（θ方向）には吸着盤１４の短手側端部がＸ方向と平行になるように配置されている。ノズル３０はＹ方向には原点位置、Ｚ方向には一番高い位置にある原点位置に配置されている。（図３のｔ＝ｔ０の状態）
つづいてストライプ塗布装置１の動作開始信号が操作盤８２から制御装置８０に伝えられると、吸着盤１４の表面に図示しないリフトピンが上昇し、図示しない移載装置からガラス基板である基板Ａがリフトピン上部に載置される。そしてリフトピンを下降させて基板Ａを吸着盤１４上に載置し、同時に吸着保持する。次いで高さセンサー２４によって基板Ａの高さを検知するとともに、ＣＣＤカメラ２２で２ヶ所設けられているアライメントマークを検知して、アライメントマークで定められる塗布方向とＹ方向が一致するように吸着盤１４を回転させる。次いで予め定めた基板Ａの塗布開始位置直上にノズル３０の吐出口４０が位置するように、Ｘ−θ駆動装置１６を駆動して吸着盤１４をＸ方向に移動させるとともに、Ｙ軸リニア装置２０を駆動してノズル３０をＹ方向に移動させる。ノズル３０が基板Ａ上の塗布開始位置直上に来たら停止させるとともに、測定した基板Ａの高さに応じて、基板Ａとノズル３０の吐出口面４６との間のすきまが所定のクリアランスＬＣの値になるように、Ｚ軸リニア駆動装置１２を駆動してノズル３０をＺ方向に下降停止させる。（図３のｔ＝ｔ１の状態）
基板Ａとノズル３０の間のすきまがクリアランスＬＣで静止している状態で、塗布液供給装置５０の間欠型定容量ポンプであるシリンジポンプ６０を駆動して一定供給速度（供給速度１）での供給を開始し（図３のｔ＝ｔ２の状態）、一定の塗布液供給量ＱＡだけ塗布液７４をシリンジ６２から排出完了した後、すなわち一定容量の塗布液を供給した後に、シリンジポンプ６０は停止する（図３のｔ＝ｔ３の状態）。この時、シリンジポンプ６０の上下流にある吸引バルブ５４、供給バルブ５２ともに閉であるので、シリンジ６２から排出された塗布液はこれらのバルブ以降には流れ出ず、シリンジポンプ６０から吸引バルブ５４、供給バルブ５２に至る吸引ホース７０、供給ホース６８を、塗布液供給量ＱＡに相当する分だけ弾性膨張させる。すなわち一定の予圧を付加することになり、予圧の大きさはシリンジポンプから供給する塗布液供給量ＱＡによって微細に調整可能となる。

シリンジポンプ６０から一定量ＱＡの塗布液７４を排出完了後に一定時間ｔｗだけ待機して、吸引ホース７０と供給ホース６８内の予圧を安定化させる。すなわち間欠型定容量ポンプと下流側の開閉バルブ間の配管内に一定圧力を付与する。一定時間ｔｗは好ましくは０．１〜５秒、より好ましくは０．２〜２秒にする。一定時間ｔｗだけ待機したら、シリンジポンプ６０を駆動し、一定供給速度（供給速度２）での塗布液７４の供給と、供給バルブ５２の閉から開への切替を、略同時に開始し、塗布液を塗布器に供給し、塗布器から被塗布部材である基板Ａ上に塗布液を吐出する（図３のｔ＝ｔ４の状態）。この開始（ｔ＝ｔ４）を基点に一定時間ｔｓ後に、Ｙ軸リニア駆動装置２０を駆動してノズル３０の一定速度での移動を開始して塗布を開始する（図３のｔ＝ｔ５の状態）。この時のノズル３０の移動の一定速度は塗布速度より与えられ、シリンジポンプ６０の一定供給速度は、塗布するウェット膜厚と塗布速度より与えられる。以上の動作によって、ノズル３０の各突出部４４と基板Ａの間に連結ビードＢＰが形成され、基板Ａ上にストライプ状の塗布膜が形成される。なお一定時間ｔｓは好ましくは０〜５秒、より好ましくは０〜２秒とする。ｔｓ＝０の時は、シリンジポンプ６０からの塗布液７４の供給、供給バルブ５２の閉から開への切替、ノズル３０の移動、を略同時に開始することになる。

基板Ａの塗布終了位置がノズル３０の吐出口４０の位置にきたらシリンジポンプ６０の一定供給速度での塗布液７４の供給を停止し、つづいてＺ軸リニア駆動装置１２を駆動して、ノズル３０を上昇させる（図３のｔ＝ｔ６の状態）。これによって基板Ａとノズル３０の突出部４４間に形成された連結ビードＢＰが断ち切られ、ストライプ状の塗布が終了する。ノズル３０は上昇により原点位置（初期位置）に復帰する。塗布終了後もＹ軸リニア駆動装置２０は動きつづけ、終点位置にきたらノズル３０は一旦停止する（図３のｔ＝ｔ７の状態）。続いて初期位置である原点位置に向かって逆方向にＹ軸リニア駆動装置２０を駆動してノズル３０を移動開始するとともに、Ｘ−θ駆動装置１６を駆動して吸着盤１４も初期位置に向かってＸ方向に移動開始させる（図３のｔ＝ｔ８の状態）。そしてノズル３０がＹ方向の原点位置、吸着盤１４がＸ方向の初期位置である原点位置に達して静止したら（図３のｔ＝ｔ９の状態）、吸着盤１４の基板Ａの吸着を解除し、リフトピンを上昇させて基板Ａを持ち上げる。この時図示されない移載装置によって基板Ａの下面が保持され、次の工程に基板Ａを搬送する。そして供給バルブ５２を閉、吸引バルブ５４は開としてから、シリンジポンプ６０を逆方向に駆動して一定速度でタンク７２の塗布液７４をシリンジ６２に充填開始する（図３のｔ＝ｔ１０の状態）。充填完了後、シリンジポンプ６０を停止させ、吸引バルブ５４を閉として（図３のｔ＝ｔ１１の状態）、次の基板Ａが来るのを待ち、同じ動作をくりかえす。

以上の塗布方法で、塗布終了時の塗布液７４のノズル３０への供給停止はシリンジポンプ６０を停止させて行ったが、供給バルブ５２を閉にして行ってもよい。

以上の本発明に係る塗布方法を実施した結果を、図４を用いて説明する。図４は塗布結果を模式的に示す膜厚分布図である。図４では、塗布方向の全領域での膜厚分布が示されている。本発明では、供給バルブ５２と吸引バルブ５４を閉にした状態でシリンジポンプ６０から一定量の塗布液を供給することで塗布開始前に予圧を与えるために、塗布液の供給量である塗布液供給量ＱＡの大きさによって予圧の大きさが変化して、塗布開始部の膜厚分布が大きく異なる。塗布液供給量Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３はＱ１＜Ｑ２＜Ｑ３の関係にあるが、塗布液供給量ＱＡが少ない時（ＱＡ＝Ｑ１）の時は、目標とする膜厚にまでなかなか達せず、逆に塗布液供給量ＱＡが多い時（ＱＡ＝Ｑ３）の時は、目標とする膜厚を最初に大きく越えてオーバーシュートし、目標とする膜厚までになかなか低下しない。しかしながら、塗布液供給量ＱＡが適正であると（ＱＡ＝Ｑ２）、すぐに目標とする膜厚に達して、一定膜厚で均一となる領域が最大となり、製品として使用できる領域が拡大して歩留まり向上に役立つとともに、塗布液も無効となる液量が最小となって、コストダウンに寄与する。

本発明は、特に塗布するＷｅｔ膜厚が１０μｍ以下の薄膜で、その効果を大いに発揮する。Ｗｅｔ膜厚が１０μｍ以下の時は、上記の塗布液供給量ＱＡは数μｌレベルとなり、適正な膜厚分布をえるために１μｌ単位での調整が必要となる。本発明では間欠型定容量ポンプであるシリンジポンプ６０を使用しているので、１μｌ単位であっても、繰り返し同じ精度の塗布液供給量を供給することが可能である。それはシリンジポンプ６０の供給する塗布液量の精度は、μｍ単位で制御できるピストン６４の位置決め精度に由来することによる。それに対して、公知の手段のように、間欠型定容量ポンプの下流側開閉バルブを閉じた状態で先に間欠型定容量ポンプを始動開始し、ポンプの駆動モータを所定量回転させて予圧を加えておいてから下流側開閉バルブを開とするのでは、このような１μｌ単位での精密な調整は行えず、再現性もない。それは、ポンプが稼働しており、下流側開閉バルブの切替タイミングがごくわずかにずれただけでも、閉鎖状態で供給する塗布液量が、１μｌよりもはるかに大きな単位で変動するためである。したがってこのような公知の手段は、閉鎖状態で供給する塗布液量が多少変動しても影響を与えない膜厚が比較的厚い場合に有効であり、本発明が対象とするＷｅｔ膜厚が１０μｍ以下の場合には全く無力である。

さらにまた本発明では供給バルブ５２にバルブの開閉切替時の容量変化量が好ましくは１μｌ以下、より好ましくは０．５μｌ以下のものを使用しているので、塗布開始前に予圧を与えてから供給バルブ５２の開への切替とシリンジポンプ６０の供給開始を同時に行う時に、バルブの切替による圧力変動がなく、設定した予圧がそのままノズル３０の方に伝わって所望の吐出が行える。供給バルブ５２に、例えば、開に切替えると内部に多量の液を蓄積し、閉に切替えると蓄積した液を排出するダイヤフラムバルブを使用すると、供給バルブ５２の開への切替とシリンジポンプ６０の供給開始を同時に行う時に、微細な予圧がバルブの開によって吸収されて減圧状態となり、ノズル３０からは全く塗布液が吐出されないことになる。バルブの開閉切替時の容量変化量が１μｌ以下となる具体的なバルブとしては、ボールバルブや、図５に示すコルクバルブ、さらには図６に示す流路内で弁座が移動するバルブが挙げられる。図５はコルクバルブ１００の概略断面図であるが、コルクバルブ１００は、中央にある円錐体状のコルク１０２が本体１０６内でシールを保ったまま回転自在の構成となっている。コルク１０２には貫通孔１０４が設けられており、本体１０６にも貫通孔１０４と同一軸線上に入口孔１０８と出口孔１１０が設けられている。図５（ａ）の状態は、入口孔１０８、貫通孔１０４、出口孔１１０と流路が貫通して液体が通過できる「開」状態である。コルク１０２を中心線Ｃの回りで９０度回転させると、図５（ｂ）に示す状態となり、コルク１０２の外周面１１２が遮蔽物となって入口孔１０８から出口孔１１０に至る流路が遮断されるので「閉」状態なる。コルク１０２を中心線Ｃ回りに回転させて「開」「閉」状態を切り替えても容量変化はほぼゼロである。

一方図６はバルブ２００の概略断面図である。バルブ２００は、本体２０２の内部にある内部流路２０４内に、軸２０６で回転自在のアーム２０８を設けたものである。アーム２０８の一端には弁座２１０が設けられており、図６ではこの弁座２１０で入口孔２１２をシール材２１６を介して遮蔽しているので、流路が遮断されて「閉」状態となっている。軸２０６によりアーム２０８を時計方向に回転させると、弁座２１０が上昇して、入口孔２１２、内部流路２０４、出口孔２１４と流路が通じ、「開」状態となる。すなわち液体は入口孔２１２よりバルブ２００内の内部流路２０４に入り、出口孔２１４より出ていく。内部流路２０４内にはバブル２００を通過させる液体が充満しており、内部流路内２０４でアーム２０８が回転してもアーム２０８の位置が変わるだけで容量変化はない。したがってバルブ２００も「開」「閉」状態を切り替えても、容量変化量はほぼゼロである。

コルクバルブ１００ではバルブの「閉」→「開」への切替で、コルク１０２に設けられた貫通孔１０４がコルク１０２の回転角度に応じて入口孔１０８と出口孔１１０に向き合うことになるので、コルクバルブ１００での液体の通過面積で次第に大きくなるのに対し、バルブ２００ではほとんど一瞬で液体の通過面積が最大となる。したがってバルブ２００の方が、バルブの「閉」→「開」への切替で通過面積変化による圧力損失の影響を受けずに一気に塗布液を通すことができるので、本発明に使用するバルブとしてより好ましい。

さらにまた、これらの開閉切替時の容量変化量が１μｌ以下となるバルブを適用する供給バルブ５２は、ノズル３０に近接して好ましくは５０ｍｍ以内の範囲に設け、より好ましくはノズル３０に直接接続するか、弾性変形の全くない金属パイプ等の金属配管を介してノズル３０に接続する。それは、塗布開始前に設定した予圧が、途中で減衰することなくそのままノズル３０に短時間で伝わり、応答性よくノズル３０から塗布液が吐出されるからである。

なお、本発明はいかなる塗布液にも適用できるが、粘度が０．５〜１００ｍＰａｓの比較的低粘度の塗布液にその有効性が如実に現れるので、それに適用することがより好ましい。さらに塗布条件としては、塗布速度は１ｍｍ／ｓ〜５００ｍｍ／ｓ、より好ましくは１０ｍｍ／ｓ〜２００ｍｍ／ｓである。クリアランスＬＣは好ましくは１０〜２００μｍ、より好ましくは２０〜１００μｍである。塗布厚さも特に限定されないが、より薄い方がその効力を一層発揮するので、Ｗｅｔ厚さで好ましくは１０μｍ以下、より好ましくは５μｍ以下である。

また上記実施態様例では間欠型の定容量ポンプとしてシリンジポンプを使用したが、定容量の塗布液の供給と吸引が行われるのならこれに限定されることはなく、ベロフラム型ポンプ（商品名ＣＴポンプ）、ダイヤフラムポンプ等が好適に用いることができる。

なおストライプ塗布装置１については、構成を変えて、ノズル３０を固定、基板ＡをＹ方向に移動させてストライプ状に塗布できるようにしてもよい。

以下実施例により本発明を具体的に説明する。
２５０×３００mmで厚さ０．７mmの無アルカリガラス基板に、厚さ２μｍで幅が２０μｍ、基板長手方向の長さ２５０ｍｍのポリイミド膜がバンクとして基板短手方向にピッチ１００μｍで２１０１本配置されている有機ＥＬのパターン基板を用意した。なおポリイミド膜は基板中央にあり、基板長手方向の両側２５ｍｍ、基板短手方向の両側２０ｍｍがストライプ状のポリイミド膜のない非製品領域であった。さらにバンクとしてのポリイミド膜の間にはＩＴＯ透明電極が陽極としてガラス基板上に０．１μｍ、その上に正孔注入輸送層が０．２μｍ形成されていた。正孔注入輸送層はポリエチレンジオキシチオフェンとポリスチレンスルフォン酸が混合されたものを主成分とするものであった。

次にバンク間の正孔注入輸送層の上にＲ、Ｇ、Ｂの発光材をストライプ状に塗布すべく、ＲＧＢ発光材を準備した。ＲＧＢ発光材はいずれもポリフェニレンビニレン系高分子であり、Ｒ発光材は固形分濃度１％で粘度が２ｍＰａｓ、Ｇ発光材は固形分濃度０．５％で粘度が１．５ｍＰａｓ、Ｂ発光材は固形分濃度１％で粘度が５ｍＰａｓであった。図１に示すストライプ塗布装置１でストライプ状の塗布を行うべく、専用のノズル３０を準備した。

このノズルには、ノズル３０の長手方向の長さ、すなわち幅ＬＥ＝４０μｍで塗布方向長さ１００μｍの矩形状の吐出口が、ピッチＬＲ＝３００μｍで７００個配置されており、吐出口面４６はノズル３０の長手方向の長さ、すなわち幅ＬＤ＝６０μｍで、塗布方向長さが５００μｍであり、また突出量ＬＡ＝１００μｍ、φ＝２０度であった。このノズル３０をストライプ塗布装置１にとりつけ、上記のＲ発光材をタンク７２〜ノズル３０まで充填した。なお供給バルブ５２には、図６に示すバルブ２００と同じタイプのもので、開閉切替による容量変化が０．１μｌ以下のものを使用し、ノズル３０から１０ｍｍ離れた位置に配置した。上記のポリイミド膜がバンクとしてストライプ状に形成された基板を吸着盤１４に吸着後、基板上のアライメントマークをＣＣＤカメラ２２で検知して、ノズル３０を基板の塗布開始位置の直上に配置した。

なお塗布開始位置は、Ｘ方向には、原点に一番近いバンク間の溝が、ノズル３０の一番原点に近い吐出口と一致する位置、Ｙ方向には原点に一番近い基板端部から２０ｍｍの位置であった。また吐出口が直線上に連なる方向（ノズル３０の長手方向）と、ポリイミド膜がストライプとなって伸びる方向が直交するように基板ＡのＸ−Ｙ平面内の回転角度θをＸ−θ駆動装置１６により調整をした。高さセンサー２４で測定した基板高さに基づいて、吐出口面４６と基板Ａ間のすきまであるクリアランスＬＣ＝５０μｍとなるように、ノズル３０を下降させた。そして供給バルブ５２、吸引バルブ５４ともに閉であることを確認してから、間欠型定容量ポンプであるシリンジポンプ６０を駆動して、供給速度２μｌ／ｓで塗布液供給量ＱＡ＝３μｌだけＲ発光材をシリンジポンプ６０から排出して、吸引ホース７０、供給ホース６８内に予圧をあたえた。シリンジポンプ６０が停止後１秒たって、一定圧力を付与した状態になってから、供給速度１４μｌ／ｓでシリンジポンプ６０を駆動開始するのと同時に供給バルブ５２を開にし、ノズル３０よりＲ発光材を吐出開始するともに、この吐出開始より０．２秒後にＹ軸リニア駆動装置を駆動開始して、ノズル３０をＹ方向に５０ｍｍ／ｓで移動開始した。そして基板長手方向の塗布開始位置から２６０ｍｍの位置でシリンジポンプ６０を停止させるとともに、Ｚ軸リニア駆動装置を駆動して、ノズル３０を上昇させた。これらの動作によって基板端部から２０ｍｍの塗布開始位置から８０μｍ幅でＷｅｔ厚さ５μｍの２６０ｍｍ長のストライプ状塗布膜が７００本形成され、ポリイミド膜のバンク間にすべてが充填された。この時、バンク上に乗り上げるＲ発光材はなく、Ｒ発光材が充填されていない部分もなかった。以上のＲ発光材の塗布が完了した基板を取り出し、ホットプレートで１２０℃、１０分の乾燥を行った。乾燥後に膜厚を測定したところ、塗布開始から５ｍｍで５０ｎｍとなっており、塗布開始と終了部から５ｍｍずつ除いた２５０ｍｍの範囲、すなわちポリイミド膜のバンクが形成されている範囲で、膜厚むらは±５％以下となって非常に良好であった。

引き続いてＧ発光材、Ｂ発光材についても同様のストライプ状塗布を行った。Ｇ発光材についてはＲ発光材のすぐ隣のバンク間に塗布できるように位置決めをし、塗布液供給量ＱＡ＝２．５μｌ、シリンジポンプ６０の供給速度が２８μｌ／ｓである他は、すべてＲ発光材と同じ条件にて塗布と乾燥を行った。Ｂ発光材についても、Ｒ発光材とＧ発光材の間のバンク間に塗布できるように位置決めをし、塗布液供給量ＱＡ＝５μｌであるほかは、すべてＲ発光材と同じ条件にて塗布と乾燥を行った。以上の塗布と乾燥を行った結果、Ｒ、Ｇ、Ｂ発光材ともに、基板端部から２０ｍｍの塗布開始位置から、５０ｎｍ厚さ、８０μｍ幅で２６０ｍｍ長のストライプ状塗布膜が、それぞれ７００本ずつ形成され、すべてのポリイミド膜のバンク間がＲ、Ｇ、Ｂ発光材で規則正しく充填された。なお、膜厚むらは、Ｒ、Ｇ、Ｂ発光材ともに、塗布両端から５ｍｍを除外した２５０ｍｍ長の製品領域で、±５％以下で、非常に良好であった。特に塗布開始部が５０ｎｍよりも厚くなることはなかった。

そして最後に塗布したＲＧＢ発光材とバンクの上を覆うように陰電極を蒸着して有機ＥＬ素子を作成した。この有機ＥＬ素子をさらに後工程で所定の処理をして表示装置に形成したところ、ＲＧＢの色が基板全面にわたって均一に表示され、品質的に申し分ないものであった。

本発明は、有機ＥＬ、カラーフィルター、プラズマディスプレイ等の基板上の面にストライプ状の塗布膜を形成する各種ディスプレイ用部材の製造に利用可能である。

１ ストライプ塗布装置
１０ ＸＹＺステージ
１２ Ｚ軸リニア駆動装置
１４ 吸着盤
１６ Ｘ−θ駆動装置
１８ ブラケット
２０ Ｙ軸リニア駆動装置
２２ ＣＣＤカメラ
２４ 高さセンサー
２６ ベース
２８ 門型ベース
３０ ノズル
３２ 下部
３４ 本体
３６ 貫通溝
３８ マニホールド
４０ 吐出口
４２ 供給口
４４ 突出部
４６ 吐出口面
４８Ａ、４８Ｂ 傾斜部
４９ 外面
５０ 塗布液供給装置
５２ 供給バルブ
５４ 吸引バルブ
５６ フィルター
６０ シリンジポンプ
６２ シリンジ
６４ ピストン
６６ 本体
６８ 供給ホース
７０ 吸引ホース
７２ タンク
７４ 塗布液
７６ 圧空源
８０ 制御装置
８２ 操作盤
１００ コルクバルブ
１０２ コルク
１０４ 貫通孔
１０６ 本体
１０８ 入口孔
１１０ 出口孔
１１２ 外周面
２００ バルブ
２０２ 本体
２０４ 内部流路
２０６ 軸
２０８ アーム
２１０ 弁座
２１２ 入口孔
２１４ 出口孔
２１６ シール材
Ａ 基板
ＢＰ 連結ビード
Ｃ コルク１０２の中心線
ＬＡ 突出量
ＬＢ 連結ビードＢＰの幅（ストライプ幅）
ＬＣ クリアランス
ＬＤ 吐出口面４６の幅
ＬＥ 吐出口４０の幅
ＬＲ ピッチ
ＱＡ、Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３ 塗布液供給量
ｔｓ 一定時間
ｔｗ 一定時間
θ Ｘ−Ｙ平面内の回転方向
φ 塗布液７４の吐出方向を基準とした傾斜部４８Ａ、４８Ｂとなす角度

Claims (3)

1. 上流側と下流側にそれぞれ開閉バルブを備える間欠型定容量ポンプから、下流側に配置された配管と開閉バルブを介して、塗布液を塗布器に供給し、該塗布器の吐出口から塗布液を吐出しつつ、塗布器に近接させた枚葉状の被塗布部材の前記塗布器に対する相対移動を行って、被塗布部材上に塗布膜を形成する塗布方法であって、
   前記上流側と下流側の開閉バルブを閉としてから、まず一定容量の塗布液を前記間欠型定容量ポンプから供給して一旦間欠型定容量ポンプを停止させ、間欠型定容量ポンプと下流側の開閉バルブ間の配管内に一定圧力を付与してから、間欠型定容量ポンプの始動開始と下流側バルブの開を略同時に行って、塗布液を塗布器に供給し、塗布器から被塗布部材上に塗布液を吐出して塗布膜を形成することを特徴とする塗布方法。
2. 塗布液を吐出するために一方向に延在する吐出口を有する塗布器と、塗布器の上流側にあって塗布器に塗布液を供給する間欠型定容量ポンプと、間欠型定容量ポンプの上流側と下流側のそれぞれに配置される開閉バルブと樹脂製配管と、被塗布部材を保持する載置台と、塗布器および載置台のうちの少なくとも一方を相対的に移動させる移動手段とを備えて、被塗布部材に塗布膜を形成する塗布装置であって、前記下流側の開閉バルブを塗布器に近接して配置するとともに、前記下流側開閉バルブは、開閉切替時の容量変化量が１μｌ以下のものであることを特徴とする塗布装置。
3. 請求項１に記載の塗布方法を用いて、ディスプレイ用部材を製造することを特徴とするディスプレイ用部材の製造方法。