JP2015192987A - 塗布装置、塗布方法、及びディスプレイ用部材の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
(1)塗布開始領域では、ノズルから吐出される塗布液でビードを形成しながら塗布されるために、ビード形成完了までは塗布のための流量が不足して不良膜厚となる、
(2)塗布終了領域では、ノズルから塗布液の吐出が停止しても、漸次縮小するビードが完全に破壊されるまでは塗布されて、不良膜厚となる、ためである。
また、前記移動手段によりノズルと被塗布部材とを相対的に一方向に移動させながら塗布を行うことから、塗布終了の際にノズルへの塗布液の送り出しを停止しただけでは、ノズルの吐出口と被塗布部材との間にビードとなる塗布液が残存し、塗布終了領域での不良膜厚領域が小さくならない。しかし、本発明によれば、減圧手段が、塗布終了に合わせて瞬時にノズル内の塗布液の吸引を行うことが可能であるため、塗布終了の際に、ノズルの吐出口と被塗布部材との間に残存するビード(塗布液)をノズル内に吸引して瞬時に破壊することができる。このため、塗布終了領域での不良膜厚領域を小さくすることが可能となる。
(3)または、前記送液器が、前記ノズルから延びる第1流路に接続され、前記タンクが、前記ノズルから延びる前記第1流路とは別の独立した第2流路に接続されている構成とすることもできる。この場合塗布開始時に、第1供給手段を用いた定流量吐出のためのノズルへの塗布液の供給と、第2供給手段を用いた余剰吐出のためのノズルへの塗布液の供給を、全く独立した別の流路で相互干渉なしに行えるので、応答性が向上して、より短い時間での塗布液の余剰吐出が容易に実現できる。
これによれば、塗布を開始する際に、送液器とタンクの両方から塗布液を余分に高速で送り出すことが極く短い時間でできるので、極く短い時間でノズルから、塗布液をパルス状に余剰吐出することができる。このため、塗布開始領域での不良膜厚領域をさらに小さくすることが可能となる。
(6)また、前記(5)において前記第2供給手段は、更に、前記供給停止用バルブと前記ノズルとの間の流路に設けられ当該流路の塗布液を吸引する吸引手段を有しているのが好ましい。この場合、タンク内の塗布液に、より高い圧力で加圧した状態で供給停止用バルブを開き、より短い時間でノズルに塗布液を送り出せるが必要量以上の過剰に送り出してしまうのを、吸引手段が塗布液を吸引することで過剰分が除かれ、結果として一層短い時間でのノズルからの余剰吐出が可能となる。そして、余剰吐出してからそのまま、前記第1供給手段の送液器がノズルへ塗布液を一定流量で送り出している動作に引き継がれる。
本発明によれば、前記(1)の塗布装置と同様の作用効果を奏することが可能であり、塗布開始工程では、瞬時にノズルから余剰吐出を行ってビード形成することが可能であり、また、塗布終了工程では、瞬時にビードを破壊して塗布を終了させることが可能となる。
(9)また、前記塗布開始工程において、前記第2供給手段による塗布液の供給の停止と共に、前記タンクに繋がる流路内の塗布液の吸引を行うのが好ましい。これにより、前記(8)の塗布方法と同様の作用効果を奏することが可能であり、より短い時間でノズルから塗布液を余剰吐出させることが可能となる。
本発明に用いられる前記塗布方法によれば、上記したように、塗布開始工程では、瞬時にノズルから余剰吐出を行ってビード形成することが可能であり、また、塗布終了工程では、瞬時にビードを破壊して塗布を終了させることが可能となる。これによって、被塗布部材の塗布開始領域と塗布終了領域での不良膜厚領域を高速塗布時でも小さくすることが可能となり、品質の高いディスプレイ用部材を高い生産性でしかも低コストで製造することが可能となる。
本発明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、品質の高いディスプレイ用部材を高い生産性と低コストで製造することが可能となる。
図1は、本発明の塗布装置1の概略構成を説明する模式図である。この塗布装置1は、被塗布部材である基板Wの表面に塗布液2を塗布する装置であり、基板W上にはこの塗布液2による塗膜M1と塗膜M2が形成される。塗布装置1は、基板Wに対して塗布液2を吐出するノズル5、このノズル5へ塗布液2を供給する供給手段10、ノズル5と基板Wとの内の一方又は双方を水平方向に移動させる移動手段8、及び、ノズル5内の塗布液2を吸引する減圧手段40を備えている。さらに、塗布装置1は、コンピュータからなる制御装置4を備えており、制御装置4は、塗布装置1が備えている各機構(移動手段8、各バルブを含む供給手段10、各バルブを含む減圧手段40)の動作制御を行う。
また、ノズル5は、昇降機構9によって、上下方向(図14(a)のZ方向)に移動可能であり、これによってノズル5の吐出口7aと基板Wとのすきまであるギャップ量Gを調整することができる。なお、昇降機構9は、前記制御装置4(図1参照)によって動作が制御されるモータ9aと、このモータ9aにより回転するねじ軸9bと、このねじ軸9bに螺合するナットユニット9cとを有している。ナットユニット9cにノズル5が固定されており、ねじ軸9bの正逆回転により、ナットユニット9cがねじ軸9bに沿って昇降し、ノズル5を上下動させる。そして昇降機構9によってノズル5の吐出口7aを基板Wに近接させてギャップ量Gのすきまを作り、基板Wを載せたステージ3を一方向(X方向)に一定速度Vで移動させながら、ノズル5の吐出口7aから塗布液2を一定流量Qで吐出させると、まずノズル5の吐出口7aと基板Wの間にビードBが形成され、つづいて基板Wの移動に伴ってビードBを起点とした塗布液2の塗布が行なわれて、膜厚Tの塗膜Mを形成することができる。なおここでいう流量は、単位時間に流れる塗布液の容量である。これから膜厚Tは、塗布幅(Y方向の長さ)をCWとすると、T=Q/(V×CW)で算出される。また、本実施形態では、1枚の基板Wとノズル5とを相対的に一方向に移動させている間に、ノズル5の吐出口7aからの塗布液2の吐出を間欠的に行うことで、間欠塗布を行うことができる。これにより、図1に示すように基板W上には、移動方向に沿って、複数の独立した塗膜M1と塗膜M2が形成される。
なお、このような塗布動作の際、ステージ3は一方向に移動し、全ての塗布動作を終えると、ステージ3は反対方向に移動して初期状態へ戻る。
流路11は、主として樹脂製の配管(樹脂製のチューブ)からなり、この流路11には、各機器を接続するための継手が含まれる。なお、流路11を構成する配管は、樹脂製以外の金属製等であってもよい。
第2供給手段62を構成する中間タンク13は、第1供給手段61が有しているノズル5からポンプ12までの間の流路11に継手部分19aの位置で接続されている。なお、中間タンク13は、中間バルブ15を介して前記流路11と繋がっている。
中間バルブ15は、前記第2供給手段62に含まれ、中間タンク13とノズル5との間の流路に設けられており、後述する下流側バルブ17と共にこの中間バルブ15は、中間タンク13内の塗布液2のノズル5への送り出しの開始と停止とを行うための供給停止用バルブとして機能する。
加圧手段14は、圧縮空気を中間タンク13に供給する加圧器からなり、この圧縮空気によって中間タンク13の内圧を高めることができる。加圧手段14は、中間タンク13内の塗布液2を加圧し、中間バルブ15と下流側バルブ17が開の状態で、この加圧によって中間タンク13内の塗布液2をノズル5へ送り出す(圧送する)ことができる。中間バルブ15を閉にすると、中間タンク13内の塗布液2の送り出しが停止される。また加圧手段14は、加圧する圧力を任意に設定することができる。この圧力の大きさによって、中間タンク13内の塗布液2をノズル5へ送り出す流量を定めることができる。当然ながら、設定圧力が高いほど流量も大きくなり、たとえば下流バルブ17を閉から開にして塗布液2を送り出す時も、一定流量になるまでの立ち上がりも早い(立ち上がり時間が短い)。
そして、ノズル5の吐出流路7から中間タンク13までの流路長は、吐出流路7から上流側タンク16までの流路長よりも短く構成されており、更に、吐出流路7からポンプ12までの流路長よりも短く構成されている。
塗布を開始する前の準備を行う。ノズル5と供給手段10を構成するすべての流路に塗布液が充填されている状態で、下流側バルブ17を閉としてから、上流側バルブ18を開、中間バルブ15を開にし、加圧手段16aを作動させて上流側タンク16の塗布液2を圧力により押し出して、フィルタ20(図1参照)を介してポンプ12及び中間タンク13に補充する。なおポンプ12はシリンジポンプであるので、ピストンを吸引側に動作させて、一枚(2面)以上の基板Wに塗布を行うことが可能な量の塗布液2を、シリンジに充填する。また基板Wはステージ3に載置されて、X方向にノズル5から離れた初期位置(X=X0)にある。さらに減圧手段40について、第1減圧用バルブ43を閉、第2減圧用バルブ44を開としてから、吸引ポンプ41を作動させ、調整器46で塗布終了時の減圧力PVEを設定する。
塗膜M1のための塗布準備を行う。前工程での塗布液2の補充が完了した時点で、上流側バルブ18を閉にする。続いて加圧手段14によって、所定の圧力Pで中間タンク13の塗布液2を加圧する。これとあわせて昇降機構9を動作させて、ノズル5の吐出口7aと基板Wの間のすきまがギャップ量Gとなるように、ノズル5を下降させる。つづいて、下流側バルブ17を閉、中間バルブ15を開のままで、ポンプ12を駆動させて立ち上げ、ポンプ12から一定流量Qで塗布液2を流路11へ送り出す。送り出された塗布液2は、圧力Pに抗して中間タンク13へ向かう。
塗膜M1の塗布を開始する。ステージ3を駆動して基板Wが一定速度Vで移動し、基板Wの塗膜M1の塗布開始位置(X=X1)がノズル5の吐出口7aの直下に到達したら、下流側バルブ17を開にする。これにより、基板Wの塗布開始の領域(塗布開始位置から数ミリメートルの範囲の区間)に対して、ノズル5からポンプ12による塗布液2の流量Qでの定流量吐出に加えて、加圧手段14の圧力Pでの加圧で、中間タンク13の塗布液2の余剰吐出が行われる。この結果、ビードBが形成開始されるとともに、塗布も開始される。なお速度Vは塗布速度となる。
下流バルブ17を開にして塗布開始してから所定時間後に中間バルブ15を閉にして、ノズル5からの余剰吐出を停止させる。これによってビードBは形成が完了して所定の大きさになるとともに、ノズル5からは流量Qでの定流量吐出が行われているので、塗膜M1の膜厚は膜厚Tに達する。したがって、ここから所定膜厚Tでの塗膜M1の形成が開始される。なおここで、中間バルブ15の閉とともに減圧手段40の第1減圧用バルブ43を開にし、所定時間後に第2減圧用バルブ44を閉にしてもよい。これによって中間バルブ15を閉にするだけよりも短い時間で余剰吐出を停止させることができる。なお本工程で減圧手段40を用いる場合は、(A1)塗布準備工程で、調整器46で塗布開始時の減圧力PVSに設定しておく。そして本工程(A4)終了後に、次の準備のために、第1減圧用バルブ43を閉にした後に、第2減圧用バルブ44を開にし、つづいて、調整器46で塗布終了時の減圧力PVEに設定する。
基板Wは速度Vで移動をつづけ、ポンプ12によってノズル5から塗布液2を流量Qで定流量吐出しているので、安定した塗布が行われ、膜厚Tの塗膜M1が形成される。
基板Wの塗膜M1の塗布終了位置(X=X2)がノズル5の吐出口7aの直下に到達したら、下流側バルブ17を閉にするとともに、中間バルブ15の開と減圧手段40の第1減圧バルブ43の開を実行する。そして第1減圧バルブ43の開から所定時間後に第2減圧バルブ44を閉にして、塗布終了時の吸引を完了させる。以上により、基板Wに対する塗布液2の定流量吐出を終了(中断)させるとともに、減圧手段40によってビードBが吐出口7aを介してノズル5に吸引されるので、ビードBが瞬時に破壊されて塗布が終了し、同時に塗膜M1の形成も完了する。またポンプ12は以上の動作に関係なく動作をつづけており、中間バルブ15の開により、流量Qで中間タンク13に塗布液2を送り出し続ける。
次の塗膜M2の塗布のための準備を行う。基板Wの速度Vでの移動と平行して、第1減圧用バルブ43を閉にした後に、第2減圧用バルブ44を開にする。ポンプ12は駆動をつづけている。
塗膜M2の塗布を開始する。速度Vでの移動をつづける基板Wの塗膜M2の塗布開始位置(X=X3)がノズル5の吐出口7aの直下に到達したら、下流側バルブ17を開にする。これにより、ノズル5からポンプ12による流量Qの定流量吐出に加えて、加圧手段14の圧力Pでの加圧で、中間タンク13の塗布液2の余剰吐出が行われて、ビードBの形成が開始されるとともに塗布も開始される。
下流側バルブ17を開にして塗布開始してから所定時間後に中間バルブ15を閉にして、ノズル5からの余剰吐出を停止させる。これによってビードBは形成が完了して所定の大きさになるとともに、塗膜M2の膜厚は膜厚Tに達する。
なおここで、中間バルブ15の閉とともに減圧手段40の第1減圧用バルブ43を開にし、所定時間後に第2減圧用バルブ44を閉にしてもよい。これによってより短い時間で余剰吐出が停止する。なお本工程で減圧手段40を用いる場合は、(A7)第2塗布開始準備工程で、調整器46で塗布開始時の減圧力PVSに設定しておく。そして本工程(A9)終了後に、第1減圧用バルブ43を閉にした後に、第2減圧用44バルブを開にし、つづいて、調整器46で塗布終了時の減圧力PVEに設定する。
基板Wは速度Vで移動をつづけ、ポンプ12によってノズル5から塗布液2を流量Qで定流量吐出しているので、膜厚Tの塗膜M2が形成される。
基板Wの塗膜M2の塗布終了位置(X=X4)がノズル5の吐出口7aの直下に達したら、下流側バルブ17を閉にするとともに、中間バルブ15の開と減圧手段40の第1減圧用バルブ43の開を実行する。そして第1減圧用バルブ43の開から所定時間後に第2減圧用バルブ44を閉にして吸引も完了させる。以上により、基板Wへの塗布液2の定流量吐出が終了し、さらに減圧手段40によってビードBが吐出口7aを介してノズル5に吸引されるので、ビードBが瞬時に破壊されて塗布が終了し、塗膜M2の形成も完了する。この後ポンプ12を停止させる。
塗布終了後も基板Wはなおも速度Vで移動をつづけ、終点位置(X=X5)に達したら、停止する。そして塗布された基板Wを取り出して次工程(乾燥工程)に搬出するとともに、ステージ3を逆方向に移動して初期位置(X=X0)に戻る。
以降(A1)塗布準備工程から、次の基板Wへの塗布をくりかえす。
なお中間バルブ15をt=t4で閉にするのに対して、第1減圧用バルブ43を開とするのはそれと同時でもよいし、t=t4の前後であってもよい。減圧力PVSの大きさとあわせて、余剰吐出が停止する時間t6が最小となるようにタイミングを調整すればよい。また上記の余剰吐出が停止するまでの時間t6は、余剰吐出のための加圧手段14による加圧の圧力P1をさらに大きくするとともに、減圧手段40の調整器46で設定する塗布開始時の減圧力PVSも大きくし、さらに減圧による吸引時間(第1減圧用バルブ43を開としてから第2減圧用バルブ44を閉とするまでの時間)を調整することで、極限まで小さくでき、その結果不良膜厚領域を極限まで小さくできる。しかしながら、この調整が不十分で、たとえば図6(C)と同じ作動条件で、減圧による吸引時間(第1減圧用バルブ43を開としてから第2減圧用バルブ44を閉とするまでの時間)が長いと、図6(D)のようになる。すなわち、余剰吐出が停止する時間t7はt6よりも小さくなるが、吸引が終わらずにノズル5の吐出流量が流量Qよりも減じて過少吐出となってしまい、再び流量Qに戻るまでt6よりも大きなt8までかかってしまう。この場合、不良膜厚領域の大きさはV×t8となり、吸引時間が適正な場合のV×t6よりも大きくなる。不良膜厚領域を極限まで小さくするには、流量Qの定流量吐出を基準として、適正量の余剰吐出を極小時間で行い、過少吐出を発生させないことが必要となる。余剰吐出は流量Qを基準とした流量の正パルス、過少吐出は流量の負パルスと見立てられることから、以上のことを言いかえると、不良膜厚領域を極限まで小さくするには、流量の極小幅の正パルスを発生させることが必要であり、流量の負パルスを発生させてはならない、となる。
適正量の余剰吐出を極小時間で行うには、余剰吐出時の中間タンク13からノズル5への塗布液の供給時間や、減圧手段40による吸引時間も極小にすることが求められる。本発明では、余剰吐出時の中間タンク13からノズル5への塗布液の供給時間を極小とするために、第2供給手段62によるノズル5への塗布液の供給を開始するための開用のバルブである下流側バルブ17と、下流側バルブ17と直列配置で設けられかつ下流側バルブ17とは独立て動作可能でノズル5への塗布液の供給を停止するための閉用のバルブである中間バルブ15とを設けている。また、減圧手段40による吸引時間も極小にするために、減圧手段40の減圧用バルブとして、塗布液の吸引を開始するための開用の第1減圧用バルブ43と、第1減圧用バルブ43と直列配置で設けられかつ第1減圧用バルブとは独立して動作可能で塗布液の吸引を停止するための閉用の第2減圧用バルブ44とを設けている。すなわち一つのバルブで閉→開→閉を行うと、そのバルブの固有の動作時間以下には、上記の供給時間も吸引時間も小さくすることはできないが、直列に接続されている開用のバルブの閉→開と閉用のバルブの開→閉を本発明のように独立して相対的に実施すれば、供給時間も吸引時間も極小にすることができる。
なお塗布終了時に、下流側バルブ17を閉にするのに対して、第1減圧用バルブ43を開とするのはそれと同時でもよいし、その前後であってもよい。減圧力PVEとあわせて塗布液の吸引が適正かつ最速で実行できるように調整すればよい。
以上、本発明の塗布装置と塗布方法を用いれば、上記のような優れた構成や作用があるので、塗布開始と終了領域での不良膜厚領域を極限まで小さくすることが可能となる。
1.(A1)塗布準備工程で、開始時減圧手段50について、第1減圧用バルブ53を閉、第2減圧用バルブ54を開としてから、吸引ポンプ51を作動させ、調整器56で塗布開始時の減圧力PVSに設定する。
2.(A4)第1塗布開始工程2と(A9)第2塗布開始工程2を以下の(A4’)第1塗布開始工程2と(A9’)第2塗布開始工程2に入れ替える。
下流側バルブ17を開にして塗布開始してから所定時間後に中間バルブ15を閉にし、中間バルブ15の閉とともに開始時減圧手段50の第1減圧用バルブ53を開にし、所定時間後に第2減圧用バルブ54を閉にする。これによってノズル5からの余剰吐出を停止させる。そして本工程(A4’)終了後に、次の準備のために、第1減圧用バルブ53を閉にした後に、第2減圧用バルブ54を開にする。
下流側バルブ17を開にして塗布開始してから所定時間後に中間バルブ15を閉にして、中間バルブ15の閉とともに開始時減圧手段50の第1減圧用バルブ53を開にし、所定時間後に第2減圧用バルブ54を閉にする。これによってノズル5からの余剰吐出を停止させる。そして本工程(A9’)終了後に、第1減圧用バルブ53を閉にした後に、第2減圧用バルブ54を開にする。
塗布開始時に開始時減圧手段50を用いた場合の作用効果は、減圧手段40を塗布開始時に用いた場合とまったく同じである。ただし、開始時減圧手段50は、塗布開始時に専用化して使用することができる。すなわち、減圧手段40のように塗布開始時と塗布終了時で減圧力の設定を切り替える必要がなく、高速塗布時のように応答性が求められる場合に、開始時減圧手段50は好ましく適用できる。
1.(A1)塗布準備工程で、吸引手段70について、第1吸引バルブ73を閉、第2吸引バルブ74を開としてから、吸引ポンプ71を作動させ、調整器76で塗布開始時の減圧力PVSに設定する。
2.(A4)第1塗布開始工程2と(A9)第2塗布開始工程2を以下の(A4”)第1塗布開始工程2と(A9”)第2塗布開始工程2に入れ替える。
下流側バルブ17を開にして塗布開始してから所定時間後に中間バルブ15を閉にし、中間バルブ15の閉とともに吸引手段70の第1吸引バルブ73を開にし、所定時間後に第2吸引バルブ74を閉にする。これによってノズル5からの余剰吐出を停止させる。そして本工程(A4”)終了後に、次の準備のために、第1吸引バルブ73を閉にした後に、第2吸引バルブ74を開にする。
下流側バルブ17を開にして塗布開始してから所定時間後に中間バルブ15を閉にし、中間バルブ15の閉とともに吸引手段70の第1吸引バルブ73を開にし、所定時間後に第2吸引バルブ74を閉にする。これによってノズル5からの余剰吐出を停止させる。そして本工程(A9”)終了後に、次の準備のために、第1吸引バルブ73を閉にした後に、第2吸引バルブ74を開にする。
塗布開始時に吸引手段70を用いた場合の作用効果は、塗布液を中間バルブ15とノズル5の間にある流路から吸引する以外は、減圧手段40を塗布開始時に用いた場合とまったく同じである。ただし減圧手段40では、塗布開始時の減圧力PVSを非常に大きくすると、ノズル5に供給される塗布液にくわえて、吐出口7aから空気も吸引することがあるので、適用可能な減圧力PVSの大きさに制限がある。一方吸引手段70は、ノズル5からは上流側に離れた位置にある中間バルブ15を通過した余剰吐出用の塗布液を吸引することになるので、ノズル5の吐出口7aから空気を吸引することがないために、適用可能な減圧力PVSを減圧手段40よりも大きく設定することができる。したがって吸引手段70は、減圧手段40よりも、さらに早く余剰吐出を停止させて不良膜厚領域を小さくする場合に、好ましく適用することができる。
図9は、塗布装置100の概略構成を説明する模式図である。図9に示す塗布装置100は、図1に示す塗布装置1と以下の点が異なる以外は全く同じである。
1.塗布装置100では、中間タンク13を含む第2供給手段62は、ノズル5から延びる第1流路11a(図1の流路11に相当)とは別の独立した第2流路11bに接続されている。なお第1流路11aには、第1供給手段61を構成する送液器であるポンプ12が接続されている。(塗布装置1では、中間タンク13を含む第2供給手段62が、ノズル5から送液器であるポンプ12までの流路11に接続されている)。
2.塗布装置100では、第2供給手段を構成する供給停止用バルブとして、上流側中間バルブ15aと下流側中間バルブ15bの2個の独立したバルブを備える(塗布装置1では、供給停止用バルブは中間バルブ15のみである)。
3.塗布装置100では、第2供給手段62として、第2流路11bに下流側中間バルブ15bの下流側で接続される吸引手段70を追加して有している。なお吸引手段70は、上記したように、吸引ポンプ71と、吸引力(減圧力)を自在に調整可能な調整器76と、下流側中間バルブ15bとノズル5との間の流路と吸引ポンプ71とを繋ぐ吸引流路72と、吸引流路72に直列に配置された第1吸引バルブ73と第2吸引バルブ74と、を備えている。
なお、塗布装置100の作用と効果は、図8に示す塗布装置1のそれと同じである。ただし、塗布開始時に、第1供給手段61を用いた定流量吐出のためのノズル5への塗布液の供給には第1流路11aを用い、第2供給手段を用いた余剰吐出のためのノズル5への塗布液の供給には第2流路11bを用いている。このように定流量吐出のための塗布液の供給と、余剰吐出のための塗布液の供給を、全く独立した別の流路で相互干渉なしに行えるので、塗布装置100では応答性が向上して、塗布装置1よりもさらに短い時間での塗布液の余剰吐出が容易に実現できる。
ノズル5と、供給手段10を構成する第1供給手段61と第2供給手段62等、すべての流路に塗布液が充填されている状態で、下流側バルブ17と下流側中間バルブ15bを閉としてから、上流側バルブ18を開、上流側中間バルブ15aを開にし、加圧手段16aを作動させて上流側タンク16の塗布液2を圧力により押し出し、フィルタ20を介してポンプ12に補充する。なお中間タンク13には人手にて塗布液がすでに補充されている。
ここで、基板Wはステージ3に載置されて、初期位置(X=X0)にある。また減圧手段40について、第1減圧用バルブ43を閉、第2減圧用バルブ44を開としてから、吸引ポンプ41を作動させ、調整器46で塗布終了時の減圧力PVEを設定する。また吸引手段70も、第1吸引バルブ73を閉、第2吸引バルブ74を開としてから、吸引ポンプ71を作動させ、調整器76で塗布開始時時の減圧力PVSに設定する。
加圧手段14によって、所定の圧力Pで中間タンク13の塗布液2を加圧する。これとあわせて昇降機構9を動作させて、ノズル5の吐出口7aと基板Wの間のすきまがギャップ量Gとなるように、ノズル5を下降させる。つづいて、下流側バルブ17を閉、上流側バルブ18を開のままで、ポンプ12を駆動させて立ち上げ、ポンプ12から一定流量Qで塗布液2を第1流路11aへ送り出す。送り出された塗布液2は、上流側タンク16へ向かう。
ステージ3を駆動して基板Wが一定速度Vで移動し、基板Wの塗膜M1の塗布開始位置(X=X1)がノズル5の吐出口7aの直下に到達したら、下流側バルブ17と下流側中間バルブ15bを開にするとともに、上流側バルブ18を閉にする。これにより、基板Wの塗布開始の領域(塗布開始位置から数ミリメートルの範囲の区間)に対して、ノズル5からポンプ12による塗布液2の流量Qでの定流量吐出に加えて、加圧手段14の圧力Pでの加圧で、中間タンク13の塗布液2の余剰吐出が行われる。この結果、ビードBが形成開始されるとともに、塗布も開始される。
下流側バルブ17と下流側中間バルブ15bを開にして塗布開始してから所定時間後に上流側中間バルブ15aを閉にし、上流側中間バルブ15aの閉とともに吸引手段70の第1吸引バルブ73を開にし、所定時間後に第2吸引バルブ74を閉にする。これによってノズル5からの余剰吐出が停止する。同時にビードBは形成が完了して所定の大きさになるとともに、ノズル5からは流量Qでの定流量吐出が行われているので、塗膜M1の膜厚は膜厚Tに達する。したがって、ここから所定膜厚Tでの塗膜M1の形成が開始される。なお吸引手段70の作動によって上流側中間バルブ15aを閉にするだけよりも短い時間で余剰吐出を停止させることができる。そして本工程(B4)終了後に、次の準備のために、第1吸引バルブ73を閉にした後に、第2吸引バルブ74を開にする。同じく、下流側中間バルブ15bを閉にした後に、上流側中間バルブ15aを開にする。
基板Wは速度Vで移動をつづけ、ポンプ12によってノズル5から塗布液2を流量Qで定流量吐出しているので、安定した塗布が行われ、膜厚Tの塗膜M1が形成される。
基板Wの塗膜M1の塗布終了位置(X=X2)がノズル5の吐出口7aの直下に到達したら、下流側バルブ17を閉にするとともに、上流側バルブ18の開と減圧手段40の第1減圧用バルブ43の開を実行する。そして第1減圧用バルブ43の開から所定時間後に第2減圧用バルブ44を閉にして、塗布終了時の吸引を完了させる。以上により、基板Wに対する塗布液2の定流量吐出を終了(中断)させるとともに、減圧手段40によってビードBが吐出口7aを介してノズル5に吸引されるので、ビードBが瞬時に破壊されて塗布が終了し、同時に塗膜M1の形成も完了する。またポンプ12は以上の動作に関係なく駆動をつづけており、上流側バルブ18の開により、流量Qで上流タンク16に塗布液2を送り出し続ける。
基板Wの速度Vでの移動と平行して、第1減圧用バルブ43を閉にした後に、第2減圧用バルブ44を開にする。ポンプ12は駆動をつづけている。
塗膜M2の塗布を開始する。速度Vでの移動をつづける基板Wの塗膜M2の塗布開始位置(X=X3)がノズル5の吐出口7aの直下に到達したら、下流側バルブ17と下流側中間バルブ15bを開にするとともに、上流側バルブ18を閉にする。これにより、ノズル5からポンプ12による流量Qの塗布液2の定流量吐出に加えて、加圧手段14の圧力Pでの加圧で、中間タンク13の塗布液2の余剰吐出が行われて、ビードBの形成が開始されるとともに塗布も開始される。
下流側バルブ17と下流側中間バルブ15bを開にして塗布開始してから所定時間後に字上流側中間バルブ15aを閉にし、上流側中間バルブ15aの閉とともに吸引手段70の第1吸引バルブ73を開にし、所定時間後に第2吸引バルブ74を閉にする。これによってノズル5からの余剰吐出を停止させる。同時にビードBは形成が完了して所定の大きさになるとともに、ノズル5からは流量Qでの定流量吐出が行われているので、塗膜M2の膜厚は膜厚Tに達する。したがって、ここから所定膜厚Tでの塗膜M2の形成が開始される。
そして本工程(B9)終了後に、次の準備のために、第1吸引バルブ73を閉にした後に、第2吸引バルブ74を開にする。
基板Wは速度Vで移動しつづけ、ポンプ12によってノズル5から塗布液2を流量Qで定流量吐出しているので、膜厚Tの塗膜M2が形成される。
基板Wの塗膜M2の塗布終了位置(X=X4)がノズル5の吐出口7aの直下に達したら、下流側バルブ17を閉にするとともに、上流側バルブ18の開と減圧手段40の第1減圧用バルブ43の開を実行する。そして第1減圧用バルブ43の開から所定時間後に第2減圧用バルブ44を閉にして吸引も完了させる。以上により、基板Wへの塗布液2の定流量吐出が終了し、さらに減圧手段40によってビードBが吐出口7aを介してノズル5に吸引されるので、ビードBが瞬時に破壊されて塗布が終了し、塗膜M2の形成も完了する。この後ポンプ12を停止させる。
塗布終了後も基板Wはなおも速度Vで移動をつづけ、終点位置(X=X5)に達したら、停止する。そして塗布された基板Wを取り出して次工程(乾燥工程)に搬出するとともに、ステージ3を逆方向に移動して初期位置(X=X0)に戻る。
以降(B1)塗布準備工程から、次の基板Wへの塗布をくりかえす。
以上の構成によって、第2供給手段62の中間タンク13が、第1供給手段61が有しているノズル5からポンプ12までの間の流路11に、継手80を介して接続されているといえる。そして、この継手80は、その内部に、第1供給手段61が有する流路11に接続されている第1継手流路81と、この第1継手流路81と内部接続点86で合流しかつ第2供給手段62が有する流路に接続されている第2継手流路82と、を備えており、中間タンク13から出て第2継手流路82を流れる塗布液2が、第1継手流路81を流れる塗布液2の流れ方向と同方向となる速度成分を有するべく、第2継手流路82は第1継手流路81と合流している構成となっている。
そこで、塗布装置200を用いた(A3)第1塗布開始工程1を(A3’)第1塗布開始工程1’として、それを図17を用いてたどりながら、塗布装置200の作用と効果について説明する。図17は、図2(C)に対応して、塗布装置200による塗布開始動作を示す説明図である。
塗膜M1の塗布を開始する。ステージ3を駆動して基板Wが一定速度Vで移動し、基板Wの塗膜M1の塗布開始位置(X=X1)がノズル5の吐出口7aの直下に到達したら、下流側バルブ17を開にする。これにより、基板Wの塗布開始の領域(塗布開始位置から数ミリメートルの範囲の区間)に対して、ノズル5からポンプ12による塗布液2の流量Qでの定流量吐出に加えて、加圧手段14の圧力Pでの加圧で、中間タンク13の塗布液2の余剰吐出が行われる。この結果、ビードBが形成開始されるとともに、塗布も開始される。
この時、角度θが好ましくは5〜75度、より好ましくは15〜60度であれば、下流側バルブ17を開にした時に、継手80の第1継手流路81内の塗布液2と、第2継手流路82内の塗布液2は、同じ方向に向かって(つまり、同じ方向の速度成分を有して)流れ出す。これによって第1継手流路81内を流れるポンプ12による塗布液2の流量Qでの定量吐出に、第2継手流路82内を流れる加圧手段14の圧力Pによる中間タンク13の塗布液2の余剰流量Qrが、確実に瞬時に加算されて、極く短い時間でノズル5に供給される塗布液2の流量が合流流量(Q+Qr)に達する。さらに、第1継手流路81内の塗布液2がノズル5側に向かって流れ始めると、ベンチュリー効果による吸引作用によって、第2継手流路82内の塗布液2は第1継手流路81に引き込まれ、圧力Pによる中間タンク13の塗布液の流れを助けるので、第2継手流路82内を流れる塗布液が余剰流量Qrに極く短い時間で達する。以上の作用により、下流側バルブ17が開となってから、一層極く短い時間でノズル5に供給される塗布液の流量が合流流量(Q+Qr)に達する。したがって、塗布液を合流流量(Q+Qr)でパルス状にノズル5から余剰吐出することができる。角度θを上記の範囲よりも小さくするのは、継手内の流路で合流領域が長くなるので継手が巨大化し、実用的でない。また角度θを上記の範囲より大きくすると、第2継手流路82内の塗布液の一部が第1継手流路内の塗布液2と対抗するように流れるようになるので、下流側バルブ17が開となってから塗布液の流量が合流流量(Q+Qr)に達するまでの時間が長くなり、合流流量(Q+Qr)でパルス状にノズル5からの余剰吐出が行えなくなる。
とりわけ角度θを90度よりも大きくすると、第2継手流路82内の塗布液2は、第1継手流路内の塗布液2と一旦対抗して流れて衝突後に方向変換してノズル5側に流れるので、下流側バルブ17が開となってから塗布液の流量が合流流量(Q+Qr)に達する時間がかなり長くなり、ノズル5から合流流量(Q+Qr)で台形形状にしか余剰吐出が行えなくなる。台形形状の余剰吐出では、高速塗布時に塗布開始部での不良膜厚領域を小さくできなくなってしまう。これに対して、本実施形態では、ノズル5から塗布液2を、図6(c)に示すようにパルス状として余剰吐出(図6(c)のハッチ部分)することができる。なお、前記台形形状の余剰吐出とは、図6(c)のハッチ部分に相当する領域が台形形状になることをいう。
また流路長さLPを小さくすると、第1継手流路81と第2継手流路82を流れる塗布液が内部合流点86で合流してから下流側バルブ17に達するまでの流路長さが小さくなる。したがって流路長さLPを小さくすると、下流側バルブ17を開にしてから、内部合流点86で合流した塗布液が下流側バルブ17に達するまでの時間も小さくなる。すなわち、下流側バルブ17を開にしてから、流量が合流流量(Q+Qr)の塗布液が、下流側バルブ17からノズル5に供給開始されるまでの時間が短くなる。このことは下流側バルブ17を開にしてから塗布液が高い応答性でノズル5に供給されるともいえる。流路長さLPを好ましくは50mm以下にすると、下流側バルブ17を開にしてから瞬時に、ポンプ12による流量Qの塗布液に、加圧手段14による余剰流量Qrの塗布液が合流した合流流量(Q+Qr)の塗布液が、下流側バルブ17からノズル5に供給される。これによって下流側バルブ17を開にしてから、瞬時に塗布液をノズル5から合流流量(Q+Qr)にて余剰吐出する、すなわち高い応答性で塗布液をノズル5から余剰吐出することが可能となる。下流側バルブ17の開動作に対するノズル5からの塗布液の余剰吐出の応答性は、下流側バルブ17からノズル5までの流路長さを好ましくは50mm以下、より好ましくは20mm以下とすれば、より一層高くすることができる。すなわち、下流側バルブ17が開となってから、極く極く短い時間でノズル5から塗布液を合流流量(Q+Qr)にて余剰吐出することが可能となる。
以上の塗布装置200を用いて塗布開始すれば、下流側バルブ17を開にしてから応答性高く瞬時にパルス状に一定流量の塗布液の余剰吐出をノズル5から行うことができるので、高速塗布時でも塗布開始部の不良膜厚領域を小さくして、均一厚さの製品領域を拡大することが可能となる。
以上の(A3’)工程での塗布装置200と塗布装置1の作用の相違は、塗布装置200を用いた(A8)第2塗布開始工程1である(A8’) 第2塗布開始工程1’でも全く同じである。
以上の塗布装置1と塗布装置100の適用性は塗布装置200についても同様である。
250mm(幅方向)×550mm(塗布方向)で厚さ0.7mmの無アルカリガラス基板内に、210mm(幅方向)×250mm(塗布方向)の面領域を塗布方向に20mmの間隔をあけて2ヶ所設け、それぞれの面領域に、高さが2μmで幅が20μm、基板長手方向の長さが250mmのポリイミド膜がバンクとして、幅方向にピッチ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。
4:制御装置 5:ノズル 6:マニホールド
7:吐出流路 7a:吐出口 8:移動手段 8a:リニアモータ
8b:ガイド部材 9:昇降機構 10:供給手段 11:流路
11a:第1流路 11b:第2流路 12:ポンプ(送液器)
13:中間タンク(タンク) 14:加圧手段 15:中間バルブ
15a:上流側中間バルブ 15b:下流側中間バルブ 16:上流側タンク
16a:加圧手段 17:下流側バルブ 18:上流側バルブ
19a:継手部分 19b:継手部分 19c:流路部分
20:フィルタ 40:減圧手段 41:吸引ポンプ(減圧部)
42:減圧流路 43:第1減圧用バルブ 44:第2減圧用バルブ
46:調整器 50:開始時減圧手段 51:吸引ポンプ(減圧部)
52:減圧流路 53:第1減圧用バルブ 54:第2減圧用バルブ
56:調整器 61:第1供給手段 62:第2供給手段
70:吸引手段 71:吸引ポンプ(吸引部) 72:吸引流路
73:第1吸引バルブ 74:第2吸引バルブ 76:調整器
80:継手 81:第1継手流路 82:第2継手流路
83:送液器側接続点 84:ノズル側接続点 85:第2供給手段接続点
86:内部接続点 200:塗布装置
B:ビード G:ギャップ量 Q:流量 LP:流路長さ
M:塗膜 t:時間 T:膜厚(塗膜Mの) W:基板(被塗布部材)
θ:第2継手流路が第1継手流路に対してなす角度
Claims (10)
- 被塗布部材に対して塗布液を吐出するノズルと、前記ノズルと前記被塗布部材とを相対的に移動させる移動手段と、前記ノズルへ塗布液を供給する供給手段と、前記ノズル内の前記塗布液の吸引を行うための減圧手段と、を備え、
前記供給手段は、
前記ノズルへ塗布液を一定の流量で送り出す送液器を含む第1供給手段と、
塗布液を溜めると共に前記ノズルと流路を介して接続されているタンク、及び、前記タンクの塗布液を加圧して当該塗布液を前記ノズルへ送り出すための加圧手段を有している第2供給手段と、を備えていることを特徴とする塗布装置。 - 前記タンクが、前記第1供給手段が有している前記ノズルから前記送液器までの間の流路に接続されている請求項1に記載の塗布装置。
- 前記送液器が、前記ノズルから延びる第1流路に接続され、
前記タンクが、前記ノズルから延びる前記第1流路とは別の独立した第2流路に接続されている請求項1に記載の塗布装置。 - 前記タンクが、前記第1供給手段が有している前記ノズルから前記送液器までの間の流路に継手を介して接続されており、当該継手は内部に、前記第1供給手段が有している流路に接続される第1継手流路と、該第1継手流路との接続点から該第1継手流路に対して5〜75度の角度をなして、前記第1供給手段が有している流路の前記送液器側に向かって延びて前記第2供給手段に接続される第2継手流路と、を備え、
さらに、前記継手から前記第1供給手段が有している流路の前記ノズル側に流路長さで50mm以下の位置に、前記送液器およびタンクの両方からノズルへの塗布液の供給と停止とを行うバルブを配置することを特徴とする請求項2に記載の塗布装置。 - 前記第2供給手段は、更に、前記タンクと前記ノズルとの間の流路に設けられ当該タンク内の塗布液の当該ノズルへの送り出しの開始と停止とを行うための供給停止用バルブを有している請求項1〜4のいずれか一項に記載の塗布装置。
- 前記第2供給手段は、更に、前記供給停止用バルブと前記ノズルとの間の流路に設けられ当該流路の塗布液を吸引する吸引手段を有している請求項5に記載の塗布装置。
- 請求項1〜6のいずれか一項に記載の塗布装置を用いて、被塗布部材に対して塗布液を塗布する方法であって、
前記第1供給手段により前記ノズルへ塗布液を一定の流量で供給開始するのに合わせて、前記第2供給手段により前記ノズルへ塗布液の供給を開始し、所定時間後に当該第2供給手段による当該ノズルへの塗布液の供給を停止して、塗布を開始する塗布開始工程と、
前記第1供給手段による一定の流量での塗布液の供給を継続する塗布中間工程と、
前記第1供給手段による塗布液の供給を停止すると共に、前記減圧手段による前記ノズル内の塗布液の吸引を開始し、所定時間後に当該吸引を停止して前記被塗布部材への塗布を終了する塗布終了工程と、を含むことを特徴とする塗布方法。 - 前記塗布開始工程において、前記第2供給手段による塗布液の供給の停止と共に、前記減圧手段によるノズル内の塗布液の吸引を行う請求項7に記載の塗布方法。
- 前記塗布開始工程において、前記第2供給手段による塗布液の供給の停止と共に、前記タンクに繋がる流路内の塗布液の吸引を行う請求項7に記載の塗布方法。
- 請求項7〜9に記載の塗布方法を用いて、前記被塗布部材から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。
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