JP2022156187A - ノズル、塗布装置および塗布方法並びにディスプレイ用部材の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】いかなる粘度の塗布液や塗布条件であっても、所望の小さな塗布幅と厚さでストライプ塗布膜を形成できるノズルとそれを使用した塗布装置および塗布方法を提供し、さらにはその塗布方法を使用して、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も提供する。【解決手段】塗布液が供給される塗布液供給口と、塗布液供給口から内部に流入する塗布液を塗布幅方向に拡幅するマニホールドと、該マニホールドに連通して塗布液が下流に向かって流れる流出流路と、該流出流路の下流側端部で開口して塗布液が外部に吐出される吐出口と、を有するノズルであって、さらに前記流出流路の途中から吐出口まで塗布方向に隣接する塗布先端子を備えるとともに、該塗布先端子の先端は塗布幅方向には前記流出流路内の塗布液よりも内側にあることを特徴とするノズルとする。【選択図】 図２

Description

本発明は、金属、ガラス、フィルム、紙等の基材に、ストライプ状に塗布液を塗布してストライプ塗布膜を形成するノズル、塗布装置および塗布方法並びにディスプレイ用部材の製造方法に関する。

金属、ガラス、フィルム、紙等の基材に、塗布膜を所望の幅とピッチでストライプ状に多数形成するストライプ塗布膜形成方法が注目されている。そして、このストライプ塗布膜を簡便かつ精度よく形成する手段として、ストライプノズルが知られている（例えば、特許文献１）。

特許文献１では、ストライプノズルは、内部に塗布液が供給される流入流路と、ノズルの長手方向である塗布幅方向に延在するマニホールドと、塗布幅方向にストライプ塗布膜のピッチＬＲで設けられた複数の流出流路とを備えている。そして、ノズルの外部には、各流出流路の流出側がノズル本体より基材側に突き出るように複数の突出部が備えられている。各突出部は流出側先端が平面に形成されており、該平面に吐出口が形成されている。流入流路に投入された塗布液は、マニホールドに流入して塗布幅方向に拡幅された後、各流出流路に均等に分配されて、流出流路の出口である複数の吐出口から、流出流路の本数だけストライプ状に吐出される。

そのため、吐出口のある突出部の流出側先端の平面（以下、吐出口先端面という）の塗布幅方向の長さは、吐出口の幅ＬＥより少し大きな幅ＬＤとなる。また、隣り合う突出部間には、谷となる凹部形状の切欠きがあり、この切欠きが各吐出口ごとにある吐出口先端面を形状的に分離し、その結果吐出口先端面両側に、塗布方向に延びるエッジを形成する。このエッジは通常は９０度よりも大きな鈍角の角（かど）となる。そして、このような塗布幅方向両側にエッジのある吐出口先端面を基材と一定の隙間を設けて対向させ、各吐出口からストライプ状に塗布液を吐出させながら、基材をノズルに対して一定速度Ｖで相対移動させる。すると吐出口から吐出された塗布液は、幅ＬＤの吐出口先端面両側のエッジまで広がりそこで一旦留まった後に、幅ＬＤで基材上に落下して、幅ＬでピッチＬＲのストライプ塗布膜を形成する。ストライプ塗布膜の幅Ｌは、基材の相対移動速度Ｖに依存し、速度Ｖが大きければ吐出口先端面の塗布液を引きこむことになるので幅Ｌは幅ＬＤより小さくなり、速度Ｖが小さければその反対の関係となる。

吐出口から吐出された塗布液の幅方向の拡がりを抑制するため、吐出口先端面両側のエッジは鈍角ではなく、例えば、９０度の直角か鋭角とするノズルが開示されている（特許文献２および特許文献３参照）。

特開２０１３－１９２９８３号公報 特開２０１６－７８０１２号公報 特開２０２０－１５７１７２号公報

しかしながら、すべての塗布液や塗布条件に対して塗布液の幅方向の拡がりを抑制できなかった。例えば、塗布液が１００ｍＰａｓ以上の粘度で、ストライプ塗布膜の厚さが２０μｍ以下と小さく、ノズルからの吐出速度や吐出量が小さい場合は、移動速度Ｖが大きくても、ストライプ塗布膜の幅Ｌは、吐出口先端面の幅ＬＤよりもかなり大きくなり、厚さも狙い厚さよりも相当小さくなる。

これは、吐出口から吐出された塗布液が、図６に示すように壁面作用により吐出口先端面両側のエッジまで拡がった後も移動してエッジを乗り越え、エッジの先にある斜面をはい上がることの結果として起こる。すなわち、斜面をはい上がる塗布液が一定量溜まってから重力により落下して基材上にストライプ塗布膜が形成されるので、ストライプ塗布膜の幅Ｌは、吐出口先端面両側のエッジを乗り越えて形成される塗布液の溜まり部分の最大幅（塗布幅方向長さ）に依存するようになり、吐出口先端面の幅ＬＤよりもかなり大きくなる。そして、吐出口からの塗布液吐出量は同じであることから、ストライプ塗布膜の幅Ｌが吐出口先端面の幅ＬＤよりもかなり大きいときの膜厚は、幅ＬＤより少し大きい時の膜厚よりも減少する。

特許文献２には、吐出された塗布液が吐出口先端面両側のエッジで留まるように、エッジを鈍角ではなく、例えば、９０度の直角や鋭角にして、エッジの先にある斜面の勾配を大きくしても、塗布液の物性や塗布条件によっては、塗布液の拡がりを抑制できず、改善効果がない場合がある。さらに、特許文献３においては、エッジをさらに細かく角度規定しているが、塗布液の物性や塗布条件によっては、改善効果が見られない場合があった。すなわち、従来技術ではノズル幅方向の塗布膜の拡がりを抑制することができずにいた。

以上、塗布液の粘度や塗布条件に制約されずに、所望の小さな幅と厚さでストライプ塗布膜を形成できるノズルがないというのが現状である。

本発明は、上述のような従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、いかなる粘度の塗布液や塗布条件であっても、所望の小さな塗布幅と塗布厚さでストライプ塗布膜を形成できるノズルと、それを使用した塗布装置および塗布方法を提供することにある。また、本発明は上記の塗布方法を使用して、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も提供する。

上記課題を解決する本発明のノズルの構成は以下である。
（１）塗布液が供給される塗布液供給口と、塗布液供給口から内部に流入する塗布液を塗布幅方向に拡幅するマニホールドと、該マニホールドに連通して塗布液が下流に向かって流れる流出流路と、該流出流路の下流側端部で開口して塗布液が外部に吐出される吐出口とを有するノズルであって、さらに前記流出流路の途中から吐出口まで塗布方向に隣接する塗布先端子を備えるとともに、該塗布先端子の先端は塗布幅方向には前記流出流路内の塗布液よりも内側にあることを特徴とするノズルである。
（２）前記（１）に記載のノズルと、該ノズルに定量の塗布液を供給する塗布液供給装置と、基材を保持する基材載置台と、前記ノズルおよび前記基材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装置と、前記ノズルの吐出口および塗布先端子を基材に近接させ、前記基材上の任意の場所に位置合わせをする装置とを備える塗布装置を提供する。
（３）前記（１）に記載のノズルを所望する場所で基材に近接させ、前記ノズルに塗布液を供給して前記ノズルの吐出口から塗布液を吐出するとともに、前記基材の前記ノズルに対する相対移動を行って、塗布液に前記塗布先端子を接触させながら、前記基材上に塗布膜を形成することを特徴とする塗布方法を提供する。
（４）前記（３）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を提供する。

本発明のノズルは、流出流路の途中から吐出口まで塗布方向に隣接する塗布先端子を備えるとともに、該塗布先端子の先端は塗布幅方向には前記流出流路内の塗布液よりも内側にあるので、吐出口の幅よりも小さい塗布先端子の先端部の形状に案内されてビードを形成して塗布膜を形成する。塗布先端子の先端部の幅は、塗布幅方向で吐出口よりも小さくしているので、吐出口はあるが塗布先端子がない場合（塗布幅Ｗ）と比べて、ストライプ塗布膜は細幅化されて、もともとの塗布幅Ｗよりも大幅に小さな塗布幅のストライプ塗布膜を安定して形成することができる。

また吐出口から吐出される塗布液量を制御することにより、基材上に塗布されるストライプ塗布膜の厚さを制御することになり、厚さを所望の値にすることができる。

さらに、上記のノズルを使用して、広範囲の粘度条件の塗布液を、所望の小さな塗布幅と厚さでストライプ塗布膜を形成することができる。

また、上記のノズルを使用して、低コストで高品質のディスプレイ用部材を容易に製造することができる。

本発明に係る塗布装置１の一実施態様を示す斜視図である。 本発明に係るノズル３０を各構成部材に分解した概略斜視図である。 塗布先端子スペーサ１００、流出スペーサ１２０と基材を示す（ａ）正面断面図、（ｂ）正面断面の部分拡大図である。 塗布先端子スペーサ１００、流出スペーサ１２０での基材への塗布状況を示す部分拡大正面断面図である。 本発明に係るに別の塗布先端子スペーサ２１０、流出スペーサ１２０での基材への塗布状況を示す部分拡大正面断面図である。 従来の流出スペーサ１２０のみ使用して基材への塗布状況を示す拡大正面断面図である。

以下、本発明の実施形態の一例を図面に基づいて説明する。

まず図１は、本発明に係る塗布装置１の一実施態様を示す斜視図であるが、これを参照すると、塗布液を基材上にストライプ状に塗布してストライプ塗布膜を形成できる塗布装置１が示されている。この塗布装置１は、基材である基板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に定量の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。すなわち吸着盤１４は、基板Ａを保持する基材載置台となっている。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－ψ駆動装置１６に取り付けられている。

Ｘ－ψ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の短手に平行な方向）の往復動を自在に行なうことができる。以上よりＸ－ψ駆動装置１６は、Ｘ方向にノズル３０と吸着盤１４を相対的に移動させる移動装置となる。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ψ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。以上より、Ｙ軸リニア駆動装置２０は、Ｙ方向にノズル３０と吸着盤１４を相対的に移動させる移動装置となる。

さらに吸着盤１４の上方のブラケット１８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に伝える。そして制御装置８０がＸ－ψ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の吐出口１３０に対する基板Ａの位置合わせや、ψ方向の相対回転角度設定を行うことができる。以上より、ＣＣＤカメラ２２、Ｘ－ψ駆動装置１６、Ｙ軸リニア駆動装置２０、制御装置８０が、ノズル３０の吐出口１１０を基板Ａ上の任意の場所に位置合わせをする位置合わせ装置を構成している。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。以上よりＺ軸リニア駆動装置１２が、基材である基板Ａに近接させる近接装置となる。

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、フィルター５６、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、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までを連通し、吸引ホース７０はシリンジポンプ６０～タンク７２までを連通している。供給ホース６８は、ノズル３０が移動するのにあわせて追従できるように樹脂製としており、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。

最も上流にあるタンク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。

次に、以上の塗布液供給装置５０から塗布液７４が供給されるノズル３０の詳細について、図２、図３を用いて説明する。

図２は、ノズル３０を各構成部材に分解した概略斜視図である。図３（ａ）は、ノズル３０の塗布先端子スペーサ１００、流出スペーサ１２０と基材を示す正面断面図、図３（ｂ）は正面断面の部分拡大図であるが、塗布先端子スペーサ１００を第２リップ４１側から見たもので表している。

まず、ノズル３０は、図２に示すように、ノズル３０の長手方向である塗布幅方向（Ｘ方向）に延在する第１リップ３１、第２リップ４１と、それらに挟まれる第１スペーサ１４０、流出スペーサ１２０、塗布先端子スペーサ１００、第２スペーサ１６０と、リップ締結用の複数の組立ボルト４２と、で構成されている。第１リップ３１と第２リップ４１は、それぞれの内面３４と内面４４が対向する状態で配置され、その間に、４種のスペーサを挟み込んで、複数の組立ボルト４２で締結固定することで、ノズル３０として一体化されている。

また第１リップ３１の内面３４には、供給される塗布液を塗布幅方向に拡幅するためのマニホールド３２が、塗布幅方向に延在して形成されている。そして、マニホールド３２の塗布幅方向の中央には、塗布液が外部から供給される流入流路３３が第１リップ３１の外部にある塗布液供給口（図示されていない）と連通するように設けられている。すなわち、塗布液供給口から流入流路３３を介して内部に流入する塗布液が、マニホールド３２に供給される。なお塗布液が供給される塗布液供給口は、流入流路３３が上流側にある第１リップ３１の外側面で開口したものとなる。ここで、流入流路３３は、塗布液供給口から供給される塗布液をマニホールド３２の塗布幅方向に一様に拡幅するために、マニホールド３２の塗布幅方向の中央部に設けることが好ましいが、中央部以外に設けてもよい。

次に、ノズル３０の内部に含まれる４種のスペーサはいずれも薄板であり、厚さ方向であるＹ方向に、第１スペーサ１４０、流出スペーサ１２０、塗布先端子スペーサ１００、第２スペーサ１６０の順に重ねられて構成されている。これら４種のスペーサが重ねられることで、図３に示すように、マニホールド３２に連通する流出流路（第１流出流路１２１および第２流出流路１２２）、さらには吐出口１３０が形成される。またこれら４種のスペーサで、ノズルの下流側外側に突き出る突出部を形成する。なお、図２では外部から供給される流入流路３３が第１リップ３１にあってマニホールド３２が第１スペーサ１４０側にあり、流出スペーサ１２０、塗布先端子スペーサ１００の順となっているが、流出スペーサ１２０と塗布先端子スペーサ１００の順は逆でもよい。その場合は、塗布先端子スペーサ１００にはマニホールド３２に対応する位置に開口部が設けられる。

吐出口１３０は、流出流路の下流側の端部が開口しており、部材によって画定され、吐出口１３０からは塗布液が外部に吐出される。流出スペーサ１２０の隣に配置される塗布先端子スペーサ１００には、流出流路の途中から吐出口まで塗布先端子１０１が備えられている。塗布先端子１０１の詳細については、後述する。

この突出部で、吐出口１３０のある吐出口先端面１３１は、４種のスペーサで共有する。また、外側斜面１２６Ａ、１２６Ｂは流出スペーサ１２０、第１スペーサ１４０、第２スペーサ１６０で共有し、両端案内面１０６Ａ、１０６Ｂは塗布先端子スペーサ１００のみで形成する。なお、ここでいう吐出口先端面１３１とは、図３（ａ）および（ｂ）の破線で位置が示されているように、重ねられた塗布先端子スペーサ１００、流出スペーサ１２０、第１スペーサ１４０、第２スペーサ１６０それぞれの流出流路最下流側端部によって形成される、吐出口１３０を含む面であり、塗布幅方向においてはエッジ１２５Ａ、１２５Ｂの間の領域である。

図２に示すように、第１スペーサ１４０の外周部または外形となる外形輪郭１４２と第２スペーサ１６０の外周部または外形となる外形輪郭１６２は、重ね方向であるＹ方向に見て同一であることが好ましい。これにより、第１スペーサ１４０と第２スペーサ１６０は、Ｙ方向に重ねた状態で外形輪郭１４２と外形輪郭１６２を同時加工によって形成することができる。

また、第１リップ３１、第１スペーサ１４０、流出スペーサ１２０、塗布先端子スペーサ１００、第２スペーサ１６０、第２リップ４１には、同じ位置で貫通している組立ボルト４２の挿入用穴４５が複数個設けられているが、この挿入用穴４５も、第１リップ３１、４種のスペーサ、第２リップ４１をＹ方向に重ねた状態で同時加工によって形成することが好ましい。なお第１スペーサ１４０と第２スペーサ１６０の相違は、第１スペーサ１４０の内部に第１リップ３１のマニホールド３２からの塗布液が通過する開口部１４４が設けられていることだけである。また、Ｙ方向に見て、開口部１４４とマニホールド３２は、形状が略一致していることが好ましい。さらに流出スペーサ１２０にも開口部１２４が設けられており、Ｙ方向に見て第１スペーサ１４０の開口部１４４と重なる形状であることが好ましい。

続いて、第１スペーサ１４０と第２スペーサ１６０の間に位置する流出スペーサ１２０と塗布先端子スペーサ１００については、図３に加えて図４と図６を用いて詳細に説明する。

図４は、ノズル３０の塗布先端子スペーサ１００、流出スペーサ１２０での基材への塗布状況を詳細に示す部分拡大正面断面図、図６は流出スペーサ１２０のみ使用して基材への塗布状況を詳細に示す拡大正面断面図であり、塗布先端子スペーサ１００、流出スペーサ１２０をＹ方向に、第２リップ４１側から見たもので表している。図中、パターン模様をつけている部分は塗布液７４を示しており、薄く塗りつぶした箇所は塗布先端子スペーサ１００越しに見える塗布液を示している。

塗布先端子スペーサ１００にある塗布先端子１０１とは、流出流路の途中から吐出口まで塗布液に接触可能に配置され、その先端にある塗布先端子の先端部１０４の吐出口付近における先端形状が、塗布幅方向に第２流出流路１２２や吐出口１３０よりも狭くなっている。また、塗布先端子１０１の配置位置は、第２流出流路１２２および吐出口の塗布方向に隣接している。塗布先端子１０１は、図４に示す、第２流出流路１２２の現状とは逆側に隣接して配置してもよい。塗布液は塗布先端子の先端部１０４により塗布方向に導かれ、塗布幅方向への拡がりが抑制される作用が同じだからである。さらに、塗布先端子は、吐出口を画定する部材と塗布先端子を一体としてもよいし、塗布先端子を別体としてもよい。また、塗布先端子の先端部の幅は、一定の幅でも、様々な幅の組み合わせでもよい。

本発明の１つの実施態様としては、前記流出流路の途中から該吐出口まで塗布液に接触可能に配置され、両端部を切り欠き流出流路に隣接する斜面と、両端部から延びる斜面の間に先端部とを有する部材を挙げることができるが、これに限られるものではない。以下、斜面と先端部を有する塗布先端子について図３を用いて説明する。

図３（ｂ）には、塗布先端子１０１の拡大正面断面図が示されている。図３（ｂ）において、第２流出流路１２２の下流側の端部には、吐出口１３０が、第１スペーサ１４０の一部（図示せず）と流出スペーサ１２０の一部と塗布先端子スペーサ１００の一部とで構成されている。図３（ｂ）において、塗布先端子１０１は、塗布先端子の先端部１０４と両端案内面１０６Ａおよび１０６Ｂを有する。

図３（ｂ）に正面断面図の拡大図を示す。両端案内面１０６Ａおよび１０６Ｂは、第２流出流路１２２や吐出口１３０の両端から中央に向けて斜面となっており、第２流出流路１２２や吐出口１３０に隣接して塗布幅方向のほぼ中央に塗布先端子の先端部１０４が存在する。塗布先端子の先端部１０４は、塗布幅方向に第２流出流路１２２および吐出口１３０の幅（図３（ｂ）の点線間の長さ）よりも小さく、塗布先端子の先端部１０４の幅は狭い。すなわち、塗布先端子の先端部１０４は、塗布幅方向には第２の流出流路１２２内の塗布液よりも内側に在る。流出流路１２２内の塗布液とは、ノズルの下流側外側に突き出る突出部内に存在する流出流路で吐出口近傍の塗布液である。また、内側とは両端を含まない。この塗布先端子１０１の正面からみた形状は先端部にわずかに直線部分があるが全体としてみると略三角形である。なお、図３（ｂ）では塗布先端子の先端部１０４の高さは吐出口と同一高さであるが、吐出口１３０よりも上下にわずかに突出していてもよい。

塗布先端子スペーサ１００の向こう側の流出スペーサ１２０の内部には、開口部１２４に加えて、それに連通して６個ある第１流出流路１２１と第２流出流路１２２が、Ｘ方向にピッチＰで２個示されている。ノズル３０の塗布液供給口に供給された塗布液は、第１リップ３１の流入流路３３、マニホールド３２、第１スペーサ１４０の開口部１４４、流出スペーサ１２０の開口部１２４を経て、第１流出流路１２１の一部に流れ込み、そこから第２流出流路１２２と流れ、第２流出流路１２２が下流側端部で開口して形成される吐出口１３０からノズル３０外部に向かって吐出される。なお吐出口１３０は、第２流出流路１４２の下流側端部で開口して塗布液が外部に吐出される部分となる。

さらに吐出口１３０の塗布幅方向両端には、エッジ１２５Ａ、１２５Ｂとそれにつながる外側斜面１２６Ａ、１２６Ｂが形成されている。したがって流出スペーサ１２０だけの場合は、図６に示すように、吐出口１３０から吐出される塗布液７４は、吐出口１３０を含む吐出口先端面１３１に沿って塗布幅方向に広がり、エッジ１２５Ａ、１２５Ｂを超えて外側斜面１２６Ａ、１２６Ｂに達してから落下し、ビードを形成して基板Ａに塗布され塗布幅ＷＡのストライプ膜になる。つまり、塗布幅ＷＡは、吐出口１３０の幅方向ＷＤよりも大きく拡がってしまう。

一方、塗布先端子スペーサ１００が流出スペーサ１２０と接し、塗布先端子が流出流路の途中から吐出口まで塗布方向であるＹ方向に隣接している場合の塗布液の流れ状況を説明する。第１流出流路１２１と第２流出流路１２２は、マニホールド３２に連通して塗布液が下流に向かって流れる流出流路となる。図４に示すように、実際には塗布先端子の先端１０４が吐出口１３０の近傍にあるので、ノズル３０に供給された塗布液の一部は、第２流出流路１２２の吐出口１３０近くから、すなわち流出流路となる第２流出流路１２２の途中から吐出口１３０まで、塗布先端子スペーサ１００の下部で突き出ている塗布先端子１０１の先端にある塗布先端子の先端部１０４の方に向かって接触する。ここで、塗布先端子の先端部１０４は、吐出口１３０に近づくほど、塗布先端子１０１と塗布液との接触可能な面積は小さくなり、塗布幅方向において流出流路内の塗布液よりも内側に入る。それによって塗布先端子の先端部１０４へと塗布液を導いている。

図４に示す通り、第２流出流路１２２内で塗布先端子の先端部１０４に接触した塗布液は、塗布先端子の先端部１０４の形状に案内されて、幅ＷＤの内側で両端案内面１０６Ａ、１０６Ｂ上にある点を起点としてビードを形成して、塗布幅ＷＢの細幅化されたストライプ膜が形成される。

以上の塗布先端子スペーサ１００の塗布先端子１０１による塗布膜の細幅化処理を確実に行なわれるようにするために、塗布先端子の先端部１０４は、流出流路である第２流出流路や吐出口１３０の塗布幅方向の幅ＷＤよりも小さいことが好ましい。これによって、第２流出流路１２２内で塗布先端子の先端部１０４に接触した塗布液が活動するスペースができるので、塗布液が塗布先端子の先端部１０４の形状に案内され易くなる。それによって幅ＷＤ内で両端案内面１０６Ａ、１０６Ｂ上にある場所を起点としてビードを形成して、塗布幅ＷＢの従来よりも細幅化されたストライプ膜を基板Ａに形成できるようになる。図６に示した流出スペーサ１２０だけの場合には、塗布幅ＷＡは通常は吐出口１３０の幅ＷＤよりもかなり大きくなるので、本発明のノズルは従来のノズルよりも大きく細幅化できることになる。
なおストライプ膜の厚さについては、吐出される全量が基板Ａに塗布されるので、吐出口からの単位時間当たりの吐出量を幅ＷＢと移動速度Ｖで除算すれば、厚さが算出される。

次に本発明に係る別の実施態様例であるノズル２００について、図５を用いて説明する。ここで図５はノズル２００に使用される流出スペーサ１２０と塗布先端子スペーサ２１０での基材への塗布状況を詳細に示す部分拡大正面断面図であり、塗布先端子スペーサ２１０、流出スペーサ１２０をＹ方向に、第２リップ４１側から見たもので表している。図中、パターン模様をつけている部分は塗布液７４を示しており、薄く塗りつぶした箇所は塗布先端子スペーサ２１０越しに見える塗布液を示している。

図５と図４の比較から、ノズル２００は塗布先端子スペーサ２１０の塗布先端子２１１や塗布先端子の先端部２１４の形状が以下の点でノズル３０の塗布先端子１０１や塗布先端子の先端部１０４と異なっている他は全く同じである。

（１）両端案内面２１６Ｂが斜面でなく、第２流出流路１２２の両端流出面１２７Ｂと平行な垂直面となっている。
（２）塗布先端子の先端部２１４の先端となる吐出口１３０と同一面上にある直線部の塗布幅方向の幅ＷＥが、塗布先端子の先端部１０４の対応部分の幅ＷＣよりも大きいが、幅ＷＤよりは小さい。

このようにノズル２００は、以上の相違点や見た目上の形状の相違があるものの、塗布先端子の先端部２１４の塗布幅方向の幅が、第２流出流路１２２や吐出口１３０の塗布幅方向の幅ＷＤよりは小さいという本質的な点で、ノズル３０と相違はない。
したがって以上の変更によっても、流出流路となる第２流出流路１２２の途中から吐出口１３０まで塗布先端子の先端部２１４に接触した塗布液は、塗布先端子の先端部２１４の形状に案内されて、幅ＷＤ内で両端案内面２１６Ａ、２１６Ｂ上にある場所を起点としてビードを形成して、塗布幅ＷＢの従来ノズルよりも細幅化されたストライプ膜が形成される。つまり、塗布先端子の先端が、塗布幅方向には流出流路内の塗布液よりも内側にあればよく、両端案内面や先端部の形状は特に限定されない。

次に、ノズル３０と塗布装置１を用いた塗布液７４の基板Ａへのストライプ膜の塗布方法について図１を用いて説明する。

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ものとする。そして塗布液供給装置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は開、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（ψ方向）には基板Ａの短手側両端部が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。

続いて、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１３０が位置するように、Ｘ－ψ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の吐出口先端面１３１との間のすきまが所定のクリアランスＣ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。

基板Ａとノズル３０の間のすきまがクリアランスＣで静止している状態で、塗布液供給装置５０のシリンジポンプ６０を駆動して一定供給速度で塗布液７４を供給し、ノズル３０から基板Ａ上に塗布液を吐出する。この吐出開始を基点に一定時間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。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と基板Ａの間にビードＢＤが形成され、基板Ａ上に幅ＷＢの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０～１秒、より好ましくは０～０．５秒とする。

基板Ａの塗布終了位置がノズル３０の吐出口１３０の下方にきたら、シリンジポンプ６０による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。これによって基板Ａとノズル３０間に形成されたビードＢＤ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。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－ψ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。

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、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。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、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、塗布終了時に塗布液７４がシリンジ６２内に十分残っているなら、塗布液７４の充填は省略してもよい。またノズル３０で塗布できる範囲が、基板ＡのＸ方向寸法より小さく、ノズル３０の塗布位置を変えて所定回数塗布する場合は、１回の塗布終了ごとに、Ｘ－ψ駆動装置１６を駆動して基板ＡをＸ方向に所定量移動させた後、１回目の塗布と同じ塗布動作を繰り返す。

また以上の塗布方法を実行することにより、本発明のノズル３０を、所望する定められた場所で基材である基板Ａに近接させ、塗布液供給装置５０からノズル３０に塗布液を供給してノズル３０の吐出口１３０から塗布液を吐出するとともに、基板Ａのノズル３０に対する相対移動を行って、塗布液に塗布先端子１０１を接触させながら基板Ａ上にストライプ塗布膜を形成することを実現する。

以下実施例により本発明の具体的態様の例を説明する。

図１～４に示すノズル３０および塗布装置１を用いて、ディスプレイ用途の波長変換フィルターを作成する。

まず２６５×３００ｍｍで厚さ０．７ｍｍの無アルカリガラス基板に、厚さ２０μｍ、幅５０μｍ、基板長手方向（Ｘ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（Ｘ方向）にピッチ３００μｍで７５１本配置されている波長変換フィルター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。

次にバンク間にＲ、Ｇの発光材をストライプ状に塗布すべく、ＲとＧの発光材を準備した。Ｒ発光材は固形分濃度５０％で粘度が１００ｍＰａｓ、Ｇ発光材は固形分濃度５０％で粘度が２４０ｍＰａｓ、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３０における流出スペーサ１２０（厚さ０．５ｍｍ）と塗布先端子スペーサ（厚さ０．５ｍｍ）は、図２、３、４に示すものであり、各部形状は次の通りである。第１流出流路１２１の幅ＷＦ＝０．５ｍｍ、長さＬＡ＝１０ｍｍ、第２流出流路１２２の幅ＷＤ＝０．２２ｍｍ、長さＬＢ＝１．９ｍｍ、塗布先端子スペーサ１００における塗布先端子の先端部１０４の先端部にある直線部分の塗布幅方向の幅ＷＣ＝０．１ｍｍ、両端面１０６Ａ、１０６Ｂが吐出口１３０がある同一面となす角度αＡ、αＢ＝４５度、ピッチＰ＝０．９ｍｍ、である。以上によって、幅ＷＤ＝０．２２ｍｍで塗布方向長さ０．５ｍｍの矩形状の吐出口１３０と、塗布先端子スペーサ１００の塗布先端子の先端部１０４が、ピッチＰ＝０．９ｍｍで２５０個配置されている。

このノズル３０を塗布装置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。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、塗布幅方向である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、塗布方向であるＹ方向には、基板端部から２０ｍｍの位置であり、ポリイミド膜のバンクの５ｍｍ手前であった。また塗布方向（Ｙ方向）と、ポリイミド膜がストライプとなって伸びる方向とが平行となるように、基板ＡのＸ－Ｙ平面内の回転角度ψをＸ－ψ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、吐出口先端面１３１と基板Ａ間のすきまであるクリアランスＣが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が開、吸引バルブ５４が閉であることを確認してから、供給速度６５μｌ／ｓでシリンジポンプ６０を駆動してノズル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２５５ｍｍ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、塗布開始位置から２６０ｍｍの位置でノズル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９０μｍ幅でＷｅｔ厚さ２０μｍの２６０ｍｍ長のストライプ状塗布膜が２５０本形成され、ポリイミド膜のバンク間にもＲ発光材が充填された。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１０μｍ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、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、Ｇ発光材についても、基板端部から２０ｍｍの位置から、厚さ１０μｍ、２６０μｍ幅で２６０ｍｍ長のストライプ状塗布膜が２５０本形成され、Ｇ発光材用のポリイミド膜のバンク間がＧ発光材で規則正しく充填され、塗布欠陥もなかった。なお、Ｇ発光材の膜厚むらは、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。

本発明は、有機ＥＬ、プラズマディスプレイ、カラーフィルター、波長変換フィルター等の基板上の面に、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 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－ψ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
３１ 第１リップ
３２ マニホールド
３３ 流入流路
３４ 内面
４１ 第２リップ
４２ 組立ボルト
４４ 内面
４５ 挿入用孔
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 塗布先端子スペーサ
１０１ 塗布先端子
１０４ 塗布先端子の先端部
１０６Ａ、１０６Ｂ 両端案内面
１１２ 外形輪郭
１２０ 流出スペーサ
１２１ 第１流出流路
１２２ 第２流出流路
１２４ 開口部
１２５Ａ、１２５Ｂ エッジ
１２６Ａ、１２６Ｂ 外側斜面
１２７Ａ、１２７Ｂ 両端流出面
１３０ 吐出口
１３１ 吐出口先端面
１３２ 外形輪郭
１４０ 第１スペーサ
１４２ 外形輪郭
１４４ 開口部
１６０ 第２スペーサ
１６２ 外形輪郭
２００ ノズル
２１０ 塗布先端子スペーサ
２１１ 塗布先端子
２１４ 塗布先端子の先端面
２１６Ａ、２１６Ｂ 両端案内面
Ａ 基板
ＢＤ ビード
Ｃ クリアランス
ＬＡ、ＬＢ 流出流路の長さ
Ｐ ピッチ
ＷＡ、ＷＢ、ＷＣ、ＷＤ、ＷＥ、ＷＦ 塗布幅方向の幅
αＡ、αＢ 吐出口先端面と両端案内面がなす角度

Claims (4)

1. 塗布液が供給される塗布液供給口と、塗布液供給口から内部に流入する塗布液を塗布幅方向に拡幅するマニホールドと、該マニホールドに連通して塗布液が下流に向かって流れる流出流路と、該流出流路の下流側の端部で開口して塗布液が外部に吐出される吐出口と、を有するノズルであって、さらに前記流出流路の途中から吐出口まで塗布方向に隣接する塗布先端子を備えるとともに、該塗布先端子の先端は塗布幅方向には前記流出流路内の塗布液よりも内側にあることを特徴とするノズル。
2. 請求項１に記載のノズルと、該ノズルに定量の塗布液を供給する塗布液供給装置と、基材を保持する基材載置台と、前記ノズルおよび前記基材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装置と、前記ノズルの吐出口および塗布先端子を基材に近接させ、前記基材上の任意の場所に位置合わせする装置とを備えることを特徴とする塗布装置。
3. 請求項１に記載のノズルを用い、所望する場所で基材に近接させ、前記ノズルに塗布液を供給して前記ノズルの吐出口から塗布液を吐出するとともに、前記基材の前記ノズルに対する相対移動を行って、塗布液に前記塗布先端子を接触させながら、前記基材上に塗布膜を形成することを特徴とする塗布方法。
4. 請求項３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。

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