JP4363046B2 - Coating apparatus, coating method, and manufacturing method of display member - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えばカラー液晶ディスプレイ及びその部材であるカラーフィルタ、TFT基板、プラズマディスプレイ及びその部材である前面板並びに背面板、さらには光学フィルタ、プリント基板、集積回路、半導体等の製造分野に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塗布液を吐出しながら塗膜を形成する塗布装置および塗布方法、並びに塗布方法を使用したディスプレイ用部材の製造方法の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】
カラー液晶ディスプレイはアレイ基板、カラーフィルタ等より構成されているが、アレイ基板、カラーフィルターとも、低粘度の液体材料を塗布して乾燥させる製造工程を多く含んでいる。たとえば、ガラス基板上に3原色の細かな格子模様を有しているカラーフィルタでは、ガラス基板上に黒、赤、青、緑の塗布液を順次塗布して、その塗膜を形成していく。またその他、フォトレジスト材を塗布して塗膜を形成後、フォトリソ加工によりパターン加工を行って、カラーフィルターとアレイ基板との間に液晶が注入されるスペースを確保する柱にしたり、表面の凹凸を微小とするためのオーバーコート塗膜を形成する等がある。この種の塗膜形成工程には、使用される塗布液の粘度が数10mPaS以下で、容易に均一な塗膜を形成できるということもあって、スピナーが多く使用されてきたが、最近にいたって、高価な塗布液の消費を削減することと、装置の大型化があいまって、ダイコータが多く導入されるようになってきている。
【0003】
この種のダイコータは、往復動可能なステージと、下向きの吐出口を有した塗布ヘッドとを1台備え、ステージ上にガラス基板を吸着保持した後、ステージとともにガラス基板を一定速度で移動させる間に、ガラス基板に近接させた塗布ヘッド(ダイ)の吐出口から塗布液を吐出させ、ガラス基板上に塗膜を形成するようになっている(例えば文献1)。
【0004】
また設備費の削減や、少量多品種対応のために、1台のダイコータで、ブラックマトリックス、R、G、Bの色ペースト、パターン及び柱形成のためのレジスト液、表面平坦化用オーバーコート材を塗布することが行われるようになってきている。その場合、生産性を上げるために塗布液交換時間を最短とすることが課題とされ、そのための手段として、異なる塗布液を充填した複数のダイをあらかじめ備えたダイコータが提案されている(例えば文献2)。この種のダイコータでは、種類の異なる塗布液が最初にダイに充填されており、独立した塗布液供給装置により、任意のタイミングに任意の塗布液を塗布することが可能とされている。
【0005】
【特許文献1】
特開平6-339656号公報(第5欄18行目〜第9欄13行目、第10欄9行目〜第12欄12行目、図1)
【0006】
【特許文献2】
特開平6−339658号公報(請求項1、第2欄48行目〜第3欄3行目、第6欄24行目〜第7欄7行目、第8欄43行目〜第9欄49行目、図3、図7)
しかしながら、実際に公知の手段を適用し、複数のダイに塗布液を充填してから、1台のダイで塗布している間は他のダイは待機させ、一定時間後に切り替えを行って、待機させていたダイで塗布すると、最初から高品位の塗布が行えないという問題が発生した。これは、1)カラーフィルター等液晶ディスプレイ用部材に使用される塗布液は揮発性の高い溶剤を使用していることが多く、待機しているダイの吐出口より溶剤が蒸発し、待機中に吐出口付近で固形分が析出し、そのまま塗布すると吐出した塗布液が固形物に阻害されてすじ状に塗布される、2)また固形分が析出するには及ばなくても、吐出口付近の塗布液が蒸発してエアーに置き換わり、切り替え直後の塗布では開始部に塗布されない領域が多く生じる、3)待機中にはダイに塗布液を供給しないので、ダイ内で塗布液が滞留するが、安定性に不足する塗布液を使用していると、ダイ内で顔料凝集等の不具合が生じ、そのまま塗布すると凝集物によるすじ状の欠点が発生する、ためである。この問題のために塗布液の切替えが短時間で行えず、はなはだしい場合には塗布液を充填していない新しいダイに新しい塗布液を供給して、新規に塗布を行わなければ不具合を解消できないこともあり、せっかく複数のダイを用意しても、稼働率並びに生産性の向上等、所期の目的を達成できなかった。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述の事情に基づいてなされたもので、その目的とするところは、複数個装備したダイの切り替えを行うことで、1台のダイコータで複数の塗布液を順次切り替えて塗布する塗布手段において、塗布液特性等の実状に配慮することで、切り替え直後から膜厚が均一で、欠点が皆無の高品位の塗布が行える塗布装置及び塗布方法ならびに本塗布方法を使用したディスプレイ用部材の製造方法を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、以下に述べる手段によって達成される。
本発明の塗布装置は、一枚の被塗布部材に塗膜を形成する塗布装置であって、塗布液を吐出するために一方向に延びる吐出口を有する2個の塗布器と、各々の塗布器に塗布液を供給する2台の塗布液供給手段と、被塗布部材を保持するステージと、前記2個の塗布器を塗布器の長手方向と直交する方向に別々に往復移動させる移動手段と、2個の塗布器を各々独立して被塗布部材に近接させる昇降手段と、前記2個の塗布器から吐出される塗布液を各々回収し、かつ前記2個の塗布器が塗布のために往復移動する範囲外に設けた各々の待機位置に備えられた塗布器専用の液受けと、前記2個の塗布器の吐出口先端を清浄し、各々個別に設けられた清浄装置と、2個の塗布器から順次塗布を行う塗布器を選択して塗布を行わせるとともに、待機している塗布器に、洗浄液あるいは異なる種類の塗布液を塗布液供給手段より供給するよう制御する制御装置と、を備えたことを特徴とする。
【0009】
本発明の塗布方法は、一方向に延びる吐出口を有する2個の塗布器を用いて複数の塗布液を被塗布部材に順次塗布する塗布方法であって、選択した塗布器で被塗布部材への塗布液の塗布を繰り返し行っている間、前記2個の塗布器が塗布のために往復移動する範囲外に設けた各々の待機位置で、塗布を行なわない塗布器は吐出口より塗布液を塗布器専用の液受けに排出、回収して待機させること、塗布器の吐出口周辺を清浄化すること、待機している塗布器に洗浄溶剤、あるいは異なる塗布液を供給し、塗布器の洗浄、あるいは異なる塗布液への入れ替え、を行うことを特徴とする。
【0010】
本発明のディスプレイ用部材の製造方法は、上記の塗布方法を使用してディスプレイ用部材を製造する。
本発明になる塗布装置および塗布方法によれば、1台の塗布器で塗布している間、待機している塗布器からは塗布液を吐出し、それを液受けで回収するのであるから、塗布液の塗布器吐出口周辺での蒸発、固形分析出、または塗布器内部での塗布液滞留を防止できるので、待機している塗布器に切り替えて塗布を行っても、開始直後から欠点のない高品位で、かつ塗布膜厚が均一な塗布を行うことができる。
【0011】
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、高い品質のディスプレイ用部材を高い生産性にて製造することが可能となる。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の好ましい一実施形態を図面に基づいて説明する。
図1は、この発明に係る塗布装置であるダイコータ1の概略正面断面図、図2は図1の矢印Fの位置から見たダイと液受けトレイの概略側面図である。
図1を参照すると、本発明のダイコータ1が示されている。このダイコータ1には2個のダイ20A、Bが備えられている。さらにダイコータ1は基台2を備えており、基台2上には、一対のガイドレール4が設けられている。このガイドレール4上にはステージ6が配置されており、リニアモータ8に駆動されて図1に示すX方向に自在に往復動する。またステージ6の上面は吸着孔からなる真空吸着面となっており、被塗布部材である基板Aを吸着保持することができる。
【0013】
基台2の中央を見ると、門型の支柱10がある。支柱10の両側に、2台の上下昇降ユニットA110と上下昇降ユニットB70が備えられており、この上下昇降装置ユニットA110と上下昇降ユニットB70に塗布を行う2台のダイ20A、Bが各々取り付けられている。
【0014】
ダイ20A、BはX方向に垂直な方向、すなわち紙面に垂直な方向にのびているフロントリップ22A、B、及びリアリップ24A、Bを、シム32A、Bを介してX方向に重ね合わせ、図示しない複数の連結ボルトにより一体的に結合することで構成されている。ダイ20A、B内の中央部にはマニホールド26A、Bが形成されており、このマニホールド26A、Bもダイ20A、Bの長手方向にのびている。マニホールド26A、Bの下方には、スリット28A、Bが連通して形成されている。このスリット28A、Bもダイ20A、Bの長手方向にのびており、その下端がダイ20A、Bの最下端面で開口となって、吐出口34A、Bを形成する。なおスリット28A、Bはシム32A、Bによって形成されるので、スリットA、Bの間隙(X方向に測定)は、シム32A、Bの厚さと等しくなる。
【0015】
さてダイ20A、Bを昇降させる上下昇降装置ユニットA110と上下昇降ユニットB70は全く同じ構成なので、図2で上下昇降ユニットB70を詳しく見てみる。すなわち上下昇降ユニットB70は、ダイ20Bを吊り下げる形で保持する吊り下げ保持台79、吊り下げ保持台79を昇降させる左右一対の昇降台78A、B、昇降台78A、Bを上下方向に案内するガイド74A、B、モータ72A、Bの回転運動を昇降台78A、Bの直線運動に変換するボールねじ76A、Bより構成されている。昇降台78Aと78Bは各々独立に昇降でき、ダイ20Bの水平に対する傾き角度を任意に設定することができる。これによってダイ20Bの最下端面(吐出口34Bのある面)と基板Aを、ダイ20Bの長手方向にわたって略並行にすることができる。このような構成を有する上下昇降ユニットB70、並びに上下昇降ユニットA110により、ダイ20B、およびダイ20Aを自在にそれぞれ独立して昇降させることができるとともに、ステージ6上の基板Aとダイ20A、Bの吐出口34A、Bとの間に均一なすきまであるクリアランスを設けることができる。
【0016】
ところでダイ20Aの左側には液受けユニット100Aが、ダイ20Bの下方には液受けユニット100Bが備えられている。液受けユニット100A、Bは、ダイ20A、Bから排出される塗布液を回収するトレイ102A、B、トレイ102A、BをX方向にのびる一対のガイド104に沿って、リニアモータ108A(図示されず)、108BによりX方向に自在に往復動されるトレイ載置台106A、Bよりなる。またトレイ102A、Bは、受け台109A、Bを介してトレイ載置台106A、Bに接続されているので、トレイ102A、Bは、独立したリニアモータ108A、B制御により、各々別個にX方向に移動させることができる。なおトレイ102A、Bは図示しない排出用配管および回収タンクに接続されており、トレイ102A、Bにたまった塗布液を全て回収タンク(図示しない)に集めることができる。
【0017】
さらに図1で基台2の右側端部を見ると、拭き取りユニット80がガイドレール4上にX方向に移動自在に取付られている。拭き取りユニット80には、ダイ20A、Bの吐出口34A、B周辺に係合する形状を有する拭き取りヘッド82が、ブラケット84を介してスライダー86に取り付けられている。スライダー86は駆動ユニット88により、ダイ20A、Bの長手方向、すなわちX方向に直行する方向に自在に移動する。駆動ユニット88とトレイ90は台車92上に固定されている。台車92はガイドレール4上にあり、ガイドレール4に案内されて、図示しないリニアモータによりX方向に自在に往復動できるので、拭取ユニット80全体がX方向に往復動できる。また拭取を行う時は、拭き取りユニット80全体を拭き取りヘッド82がダイ20A、Bに係合する位置までX方向に移動させ、ダイ20A、Bを下降して拭き取りヘッド82に係合させる。そして、駆動ユニット88を駆動して拭き取りヘッド82をダイ20A、Bの長手方向に摺動させると、ダイ20A、Bの吐出口付近に残存している塗布液その他の汚染物を除去、清掃することができる。除去した塗布液その他はトレイ90で回収される。トレイ90は図示しない排出ラインに接続されており、内部にたまった塗布液等の液体を外部に排出、回収することができる。なお拭き取りユニット80はトレイ102A、Bとは上下方向で干渉しない位置に配置されているので、トレイ102A、BのX方向位置に関係なく、X方向に自在に移動することができる。また拭き取りヘッド82はダイ20A、Bに均等に係合できるようゴム等の弾性体、合成樹脂が好ましい。
【0018】
さらにまた基台2の左側を見ると、基板Aの厚さを測定する厚さセンサー120が支持台122に取り付けられている。厚さセンサー120はレーザを使用したものであることが好ましい。厚さセンサー120により基板Aの厚さを測定することで、どのような厚さの基板Aに対しても、ダイ20A、Bの吐出口34A、Bのある先端面と基板Aの隙間であるクリアランスを、常に一定にすることができる。
【0019】
再び2台のダイ20A、Bを見ると、ダイ20A、Bのマニホールド26A、Bの上流側は、塗布液供給装置40A、Bに連なる供給ホース60A、Bに、内部通路(図示しない)を介して常時接続されており、これにより、マニホールド26A、Bへは塗布液供給装置40A、Bから塗布液を供給することができる。マニホールド26A、Bに入った塗布液はダイ20A、Bの長手方向に均等に拡幅されて、スリット28A、Bを経て、吐出口34A、Bから吐出される。
【0020】
なお、塗布液供給装置40A、Bは、供給ホース60A、Bの上流側に、供給バルブ42A、B、シリンジポンプ50A、B、吸引バルブ44A、B、吸引ホース62A、B、タンク64A、Bを備えている。タンク64A、Bには塗布液66A、Bが蓄えられており、圧空源68A、Bに連結されて任意の大きさの背圧を塗布液66A、Bに付加することができる。タンク64A、B内の塗布液66A、Bは、吸引ホース62A、Bを通じてシリンジポンプ50A、Bに供給される。シリンジポンプ50A、Bでは、シリンジ52A、B、ピストン54A、Bがポンプ本体56A、Bに取り付けられている。ここでピストン54A、B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50A、Bは、一定の内径を有するシリンジ52A、B内に塗布液を充填し、それをピストン54A、Bにより押し出して、ダイ20A、Bに基板A一枚塗布分だけ供給する定容量型のポンプである。シリンジ52A、B内に塗布液66A、Bを充填するときは、吸引バルブ44A、Bを開、供給バルブ42A、Bを閉として、ピストン54A、Bを下方に移動させる。またシリンジ52A、B内に充填された塗布液をダイ20A、Bに向かって供給するときは、吸引バルブ44A、Bを閉、供給バルブ42A、Bを開とし、ピストン54A、Bを上方に移動させることで、ピストン54A、Bでシリンジ52A、B内部の塗布液を押し上げて排出する。オス側のピストン54A、Bとメス側のシリンジ52A、Bとの間に気密性を持たせるために図示しないOリングをシール材として、ピストン54A、Bに取り付けるのが好ましい。
【0021】
なお制御信号にて動作するリニアモータ8、モータ72A、B、リニアモータ108A、B、塗布液供給装置40A、B等はすべて制御装置200に電気的に接続されている。そして、制御装置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202に適宜変更パラメータを入力すれば、それが制御装置200に伝達されて、運転動作の変更が実現できる。
【0022】
さて上記に説明したダイコータ1で、複数の塗布液A、Bの切り替えは具体的には以下のようにして行う。
【0023】
まず塗布液66A、Bを、それぞれに対応するタンク64A、Bからダイ20A、Bまで充填する。充填の間、トレイ102A、Bは対応するダイ20A、Bの吐出口34A、Bの下方に配置し、充填中に吐出口34A、Bより吐出される塗布液66A、Bを回収する。先に塗布液66Aを基板Aに塗布するとすれば、トレイ102Aをダイ20Aの真下の位置から左側に移動させ、ダイ20Aが基板Aに近接できるようにする。ダイ20Aが基板Aに近接して塗布している間、ダイ20Bからは、シリンジポンプ50Bからの供給量を調整して、塗布液66Bが微少量トレイ102Bに向かって吐出できるようにする。塗布液の供給パターンは連続して微少量の塗布液を吐出してもよいし、一定時間サイクルで所定時間のみ塗布液を吐出するようにしてもよい。このようにして待機中に常に塗布液を吐出するようにした結果、待機中に吐出口34B付近で固形分が析出したり、吐出口34B付近の塗布液が蒸発してエアーに置き換わることもないし、いわんやダイ20B内部での塗布液66Bの滞留による顔料凝集等の不具合が生じることもない。また、塗布液66Bを回収しているトレイ102Bはステージ6の上方に位置しているので、ステージ6はトレイ102Bの下方を自在に往復動できる。したがって、ダイ20Aによる基板Aへの塗布を妨げることはない。
【0024】
塗布する塗布液を塗布液66Aから塗布液66Bに切り替える時は、一旦塗布液供給装置40Bを停止させ、ダイ20Bからの塗布液66Bの吐出を中断する。そしてダイ20Bの下方にあるトレイ102Bを、ダイ20Bが下降しても干渉しない位置まで右側に退避させる。その一方ダイ20Aを上昇させてから、トレイ102Aをダイ20Aの下方に移動させる。ダイ20Bを基板Aに近接させ、塗布液供給装置40Bを稼働させて塗布液66Bの基板Aへの塗布を開始する一方、塗布液供給装置40Aも稼働して、制御装置200からの指令により、ダイ20Aからは微少量の塗布液66Aをトレイ102Aに向かって吐出するようにする。
ここでトレイ102Aはステージ6の上方にあり、ステージ6の往復動を妨げることはないので、ダイ20Bによる基板Aへの塗布も妨げられない。以降の塗布する塗布液の切り替えは、上記の手順にしたがい同様にして行う。
【0025】
なお待機中に吐出する塗布液の量は、好ましくは1〜1000μL/S、より好ましくは5〜50μL/Sである。この範囲より少ないと不具合が生じ、この範囲より大きいと塗布液の無効消費量が多くなり、高価な塗布液の無効使用量を少なくするというダイコータの特長を損なうことになる。また塗布を行う前には、必ずダイ20A、Bの吐出口34A、B周辺に付着している残留塗布液を除去することが必要であり、そのために拭取ユニット80を稼働させて清掃する。これによって吐出口34A、B周辺が初期化され、いつも同じ状態で塗布を開始できるので、長期にわたって安定した塗布が行える。とりわけ塗布するダイ20A、Bと塗布液を切り替えた直後に、この拭取ユニット80による残留塗布液除去、清掃作業を行うことが、塗布の高品位化および基板全面にわたる塗布膜厚均一化実現のために必須となる。以上の塗布液の切り替え方法によれば、塗布液の切替は30秒〜5分で行える。さらに待機中のダイからは塗布液を少量必ず排出していることにより、切り替え直後から高品位かつ膜厚が均一な塗布が行えため、無効となるダミー塗布等も行う必要がなく、塗布装置の稼働時間の減少を最小限にとどめることができる。
【0026】
次に本発明の塗布装置を使った塗布方法全体について詳述する。
【0027】
まずダイコータ1の各動作部の原点復帰が行われると、ステージ6は図1の左端部(破線で示す位置)、ダイ20A、Bは最上部、拭取ユニット80は右端部、トレイ102A、Bは対応するダイ20A、Bの下部のスタンバイ位置に移動する。ここで、タンク64A、B〜ダイ20A、Bまで塗布液66A、Bはすでに充満されており、ダイ20A、B内部の残留エアーを排出する作業も既に終了している。この時の塗布液供給装置40A、Bの状態は、シリンジ52A、Bに塗布液66A、Bが充填、吸引バルブ44A、Bは閉、供給バルブ42A、Bは開、そしてピストン54A、Bは最下端の位置にあり、いつでも塗布液66A、Bをダイ20A、Bに供給できるようになっている。
【0028】
さて最初に塗布液66Aをダイ20Aで塗布するので、待機させるダイ20Bの方は、塗布液供給装置40Bを稼働させて、ダイ20Bの下方にすでにあるトレイ102Bに向かって、少量の塗布液を吐出口34Bより排出開始する。ついで、ステージ6の表面には図示しないリフトピンが上昇し、図示しないローダから基板Aがリフトピン上部に載置される。
【0029】
次にリフトピンを下降させて基板Aをテーブル6上面に載置し、同時に吸着保持する。これと並行して塗布液供給装置40Aを稼働させて少量の塗布液66Aを吐出後、トレイ102Aをダイ20Aの下方より左側に退避させ、そのかわりに拭取ユニット80をダイ20Aの下方に移動させ停止させる。そしてダイ20Aを下降させてダイ20Aの吐出口34Aを拭取ヘッド82に係合後、拭取ヘッド82をダイ20A長手方向に摺動させて、ダイ20Aの吐出口34A付近をダイ長手方向にわたって、清掃する。清掃完了後、拭取ユニット80はもとの場所(図1の右端)に復帰する。ついでテーブル6を移動開始して、基板Aが厚さセンサー120下を通過する時に基板厚さを測定する。そして基板Aの塗布開始部がダイ20Aの吐出口34Aの真下に達したら、ステージ6を停止させる。この時に、測定した基板Aの厚さデータを用い、上下昇降ユニットA110を駆動して、ダイ20Aの吐出口34Aのある面を基板Aからあらかじめ与えたクリアランス分離れた位置まで近接させる。そしてシリンジポンプ50Aのピストン54Aを所定速度で上昇させ、ダイ20Aから塗布液66Aを吐出するとともに、テーブル6を所定速度で移動開始し、塗布液66Aの基板Aへの塗布を始めて、塗布膜Cを形成する。基板Aの塗布終了部がダイ20Aの吐出口34Aの位置にきたらピストン54Aを停止させて塗布液66Aの供給を停止し、つづいて上下昇降ユニットA110を駆動して、ダイ20Aを上昇させる。これによって基板Aとダイ20Aの間に形成されたビードが断ち切られ、塗布が終了する。ダイ20Aの上昇を確認してから、その下方にトレイ102Aを移動させる。
これらの動作中テーブル6は動きつづけ、終点位置にきたら停止し、基板Aの吸着を解除して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アンローダによって基板Aの下面が保持され、次の工程に基板Aを搬送する。基板Aをアンローダに受け渡したら、テーブル6はリフトピンを下降させ原点位置に復帰する。
【0030】
これと並行してシリンジポンプ50Aを作動させて、10〜500μLの少量の塗布液をダイ20Aに送り込み、ダイ20A内部に空隙部が必ずないようにする。
【0031】
完了後シリンジポンプ50Aは、吸引バルブ44Aを開、供給バルブ42Aを閉として、ピストン54Aを一定速度で下降させ、タンク64の塗布液66Aをシリンジ52Aに充填する。充填完了後、ピストン54を停止させ、吸引バルブ44Aを閉、供給バルブ42Aを開として、次の基板Aが来るのを待ち、同じ動作をくりかえす。
【0032】
なおダイ20Aで基板Aに塗布液66Aを塗布している間中、ダイ20Bには塗布液供給装置40Bより塗布液66Bを少量連続して供給しているので、塗布液66Bがダイ20Bの吐出口34Bからトレイ102Bに向かって排出される。そしてトレイ102Bに落下した塗布液66Bは図示しない排出ラインを通じて回収される。
【0033】
さて、塗布液66Aの塗布を完了し、塗布液66Bの塗布を開始するときは、上記した方法にしたがって塗布液切替作業を行う。すなわち、ダイ20Bに塗布液供給装置40Bより塗布液66Bを供給して基板Aに塗布を行う一方で、ダイ20Aには塗布液供給装置40Aより少量連続して塗布液66Aを供給し、ダイ20Aの吐出口34Aよりトレイ102Aに向かって塗布液66Aを排出して待機させる。この時の塗布方法は、上記の塗布方法で、ダイ20Aをダイ20Bに、塗布液供給装置40Aを塗布液供給装置40Bに、トレイ102Aをトレイ102Bに、上下昇降ユニットA110を上下昇降ユニットB70に、置き換えて実行すればよい。
【0034】
なお、上記の実施態様の説明では、弾性体の拭取ヘッド82をダイの吐出口付近に係合させて摺動させることで、ダイの吐出口付近の清掃をする手段を示したが、布材あるいは溶剤を湿潤させて布材でダイの吐出口付近を拭き取る手段を用いてもよい。また回転するローラにダイの吐出口を近接させ、ローラに向けて塗布液を吐出し、吐出口付近の塗布液をローラに転写することで清掃を行う手段を用いてもよい。さらに拭取ユニットは、複数のダイに対応して個別に設けてもよい。
【0035】
次に本発明になる塗布装置の別の実施態様例であるダイコータ300を、図3を用いて説明する。図3はダイコータ300の概略正面断面図である。
【0036】
ダイコータ300には、2個のダイ312A、Bが各々門型のガントリー310A、Bに、上下昇降ユニット314A、Bを介して取り付けられている。ダイ312A、Bは、上下昇降ユニット314の動作により、上下方向に自在に移動可能である。ガントリー310A、Bは、基台302上に配置されたレール304に案内されて、図示しないリニアモータにより自在に水平方向に往復動できる。ガントリー310A、Bの移動によって、ダイ312A、Bが移動することになる。また基台302の中央部には、固定の載置台306が備えられている。載置台の上面は基板Aを載置する吸着面となっている。さらに基台2の両端部に、それぞれトレイ308A、308Bが備えられている。トレイ308A、Bには図示しない排出ラインが連結されており、ここに排出された塗布液を回収することができる。またダイ312A、Bには、図示されていない2台の塗布液供給装置A、Bが個別に接続されている。したがって塗布液供給装置A、Bから、異なる2種の塗布液A、Bが各々ダイ312A、Bに供給されて、塗布液A、Bの基板Aへの塗布を別々の行うことができる。またガントリー310A、Bには、ダイ312A、Bの清掃装置が、図示されていないが、各々個別に設けられており、ダイ312A、Bの吐出口を316A、B周辺をダイ長手方向にわたって、塗布前に清掃することができる。
【0037】
さてダイコータ300での塗布は、載置台306に吸着固定された基板Aに対して、ダイ312A、Bの吐出口316A、Bのある先端面をクリアランス分だけ近接させ、ダイ312A、Bに塗布液供給装置A、Bから一定量の塗布液を供給しながら、ダイ312A、Bを移動させることで行う。また待機位置Dにガントリー310Aを、待機位置Eにガントリー310Bを移動させると、各々ダイ312A、Bの真下にトレイ308A、Bが備えられることになるので、ここで各々のダイの待機中の塗布液の排出を行うことができる。またこの待機位置D、Eにガントリー310A、Bのどちらかが待機していても、もう片方のダイの基板Aへの塗布を妨げることはない。すなわち載置台306と、ガントリー310A、B上のダイ312A、Bが塗布のために相対移動する範囲外に、待機位置D、Eは設けられている。具体的にいうと、待機位置Dにガントリー310Aがあっても、ガントリー310Bの移動によるダイ312Bの基板Aへの塗布は妨げられない。また逆に、待機位置Eにガントリー310Bがあっても、ガントリー310Aの移動によるダイ312Aの基板Aへの塗布は妨げられない。なお、このダイコータ300では、待機中のダイ312A、Bからの塗布液の排出と、塗布を離れた場所で行えるので、お互いの影響を完全に排除することができる。具体的にいうと、ダイコータ1では待機しているダイから液受けトレイに向かって塗布液を排出しているその下を、塗布した基板Aが通過するが、待機位置を設けているダイコータ300にはそのような状況はなく、よりクリーンな塗布を行わせることができる。
【0038】
なお上記の実施態様では、基板Aを固定、ダイ312A、Bを移動させることで塗布を行う例について説明した。塗布を行うには基板Aとダイ312A、Bが相対移動すればよいので、載置台306も移動できるようにし、基台302の中央にガントリー310A、Bが停止する位置を設け、そこへ基板Aを移動させることで、停止しているダイ312A、Bのいずれかで塗布を行うようにしてもよい。このガントリー312A、Bの塗布のための停止位置は、塗布位置といえるものである。
【0039】
次にこのダイコータ300を用いた塗布方法並びに塗布液の切り替え方法について説明する。
【0040】
まずダイコータ300の各動作部の原点復帰が行われると、ガントリー310Aは待機位置D、ガントリー310Bは待機位置E、ダイ312A、Bは最上部に移動する。ここで、各々の塗布液供給装置A、Bからダイ312A、Bまで各々異なる塗布液A、Bがすでに充填されており、ダイ312A、B内部の残留エアーを排出する作業も終了している。
【0041】
さて最初にダイ312Aで塗布液Aを塗布するので、待機させるダイ312Bの方は、塗布液供給装置Bを稼働させて、ダイ312Bの下方にあるトレイ308Bに向かって、少量の塗布液Bを吐出口316Bより排出開始する。ついで、載置台306の表面には図示しないリフトピンが上昇し、図示しないローダから基板Aがリフトピン上部に載置される。
【0042】
次にリフトピンを下降させて基板Aを載置台306上面に載置し、同時に吸着保持する。これと並行して塗布液供給装置Aを稼働させて少量の塗布液Aをダイ312Aの吐出口316Aより吐出後、ガントリー310Aに備えられている図示しない清掃装置を稼働させて、ダイ312Aの吐出口316A付近をダイ長手方向にわたって、清掃する。清掃完了後、ガントリー310Aを右側に移動させ、基板Aの塗布開始部がダイ312Aの吐出口316Aの真下に達したら、ガントリー310Aを停止させる。この時に、前工程で測定した基板Aの厚さデータを用い、上下昇降ユニット314Aを駆動して、ダイ312Aの吐出口316Aのある面を基板Aからあらかじめ与えたクリアランス分離れた位置まで近接させる。そして塗布液供給装置Aを稼働させて、一定量の塗布液Aをダイ312Aから吐出するとともに、ガントリー310Aを所定速度で右側に移動開始し、塗布液Aの基板Aへの塗布を始め、塗布膜を形成する。基板Aの塗布終了部が吐出口316Aの位置にきたら塗布液供給装置Aを停止させて塗布液Aの供給を停止し、つづいて上下昇降ユニット314Aを駆動して、ダイ312Aを上昇させる。これによって基板Aとダイ312Aの間に形成されたビードが断ち切られ、塗布が終了する。これらの動作中ガントリー310Aは右側に移動しつづけ、待機位置Eの左側にある終点位置にきたら停止し、基板Aの吸着を解除して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アンローダによって基板Aの下面が保持され、次の工程に基板Aを搬送する。基板Aをアンローダに受け渡したらリフトピンを下降させ、ガントリー310Aを左側に移動させて、待機位置Dまで復帰させる。ガントリー310Aが待機位置Dに復帰したら、塗布液供給装置Aを作動させて、10〜500μLの少量の塗布液Aをダイ312Aに送り込み、ダイ312A内部に空隙部が必ずないようにする。続いて基板Aが来るのを待って、同じことを繰り返す。
【0043】
ダイ312Aで基板Aに塗布液Aを塗布している間中、ダイ312Bには別の塗布液供給装置Bより別の塗布液Bを少量連続して供給しているので、塗布液Bがダイ312Bの吐出口316Bからトレイ308Bに向かって排出される。そしてトレイ308Bに落下した塗布液Bは図示しない排出ラインを通じて回収される。
【0044】
さて、ダイ312Aで塗布液Aの塗布を完了し、ダイ312Bで塗布液Bの塗布を開始するときは、まず、ガントリー310Aを待機位置Dに移動させる。待機位置Dにガントリー310Aがきたら、塗布液供給装置Aを稼働させてダイ312Aの吐出口316Aより、少量の塗布液Aをトレイ308Aに向かって排出させる。一方ダイ312Bの方は、塗布液供給装置Bからの塗布液Bの供給を停止し、吐出口316からの塗布液Bの排出を一旦停止する。そして、上記した塗布方法にしたがい、ダイ312Bの基板Aへの塗布液Bの塗布を開始する。すなわち、まず基板Aを載置台306上面に吸着保持し、これと並行して塗布液供給装置Bを稼働させて少量の塗布液Bをダイ312Bの吐出口316Bより吐出後、ガントリー310Bに備えられている図示しない清掃装置により、ダイ312Bの吐出口316B付近をダイ長手方向にわたって、清掃する。清掃完了後、ガントリー310Bを左側に移動させ、基板Aの塗布開始部がスリットダイ312Aの吐出口316Bの真下に達したら、ガントリー310Bを停止させる。この時に、前工程で測定した基板Aの厚さデータを用い、上下昇降ユニット314Bを駆動して、ダイ312Bの吐出口316Bのある面を基板Aからあらかじめ与えたクリアランス分離れた位置まで近接させる。そして塗布液供給装置を稼働させて、一定量の塗布液Bをダイ312Bから吐出するとともに、ガントリー310Bを所定速度で右側に移動開始し、塗布液の基板Aへの塗布を始め、塗布膜を形成する。基板Aの塗布終了部が吐出口316Bの位置にきたら塗布液供給装置Bを停止させて塗布液Bの供給を停止し、つづいて上下昇降ユニット314Bを駆動して、ダイ312Bを上昇させる。これによって基板Aとダイ312Bの間に形成されたビードが断ち切られ、塗布が終了する。塗布終了後もガントリー310Bは右側に移動しつづけ、この間に基板Aの吸着を解除して、次の工程に基板Aを搬送する。ガントリー310Bが待機位置Eに達したら、ガントリー310Bを停止させる。そして塗布液供給装置Bを作動させて、少量の塗布液Bをダイ31Bに送り込み、ダイ312B内部に空隙部が必ずないようにする。以降基板Aが来るのを待って同じことを繰り返す。
【0045】
ダイ312Bで基板Aに塗布液Bを塗布している間中、ダイ312Aには塗布液供給装置Aより塗布液Aを少量連続して供給しているので、塗布液Aがダイ312Aの吐出口316Aからトレイ308Aに向かって排出される。そしてトレイ308Aに落下した塗布液Aは図示しない排出ラインを通じて回収される。
【0046】
さらに塗布液Bから塗布液Aに切り替える時は、上記に記載した同様の方法で行えばよい。
【0047】
さて、上記の実施態様例では2種類の塗布液を2台のダイで繰り返して塗布する例を示したが、塗布液の種類、ダイの台数には制約はなく、もっと多数のものに適用してもよい。とりわけ、カラーフィルターの製造のために本発明の塗布装置を適用する場合は、ブラックマトリックス、R、G、Bの工程が1台のダイコータで実施できるよう4台のダイ、塗布液供給装置、並びにダイの上下昇降ユニットを備えていることが好ましい。さらに塗布液の切替タイミングについては、時間で管理してもよいし、塗布枚数で管理してもよい。カセットで基板管理する場合は、1カセット分の枚数、例えば10〜20枚程度や、1カセット分の枚数の倍数で、塗布液の切替を行うのが好ましい。
【0048】
さらに待機しているダイに対しては、トレイでダイから吐出される液体を回収できるようになっているので、溶剤を供給して洗浄を行ってもよい。これによっって塗布と並行して洗浄を行えるので、洗浄のために停機する必要がなく、塗布装置の稼働率を向上できる。また、洗浄終了後あるいは使用中の塗布液に替えて、品種の異なる塗布液をダイに供給すれば、塗布液の品種変更も塗布を行いがら実施できることになる。これにより、塗布を中断する必要がないために、塗布装置の稼働率が向上し、生産性を高めることができる。洗浄を行う時や異なる品種塗布液に切り替える時は、多量の洗浄用溶剤や塗布液を供給するので、トレイとダイを密着させ、ダイの吐出口から排出される洗浄溶剤や塗布液が飛散しないようにする。そのためにシール材をトレイとダイの間に挟んで、密閉性をあげるのが好ましい。
【0049】
なお本発明が適用できる塗布液としては粘度が1〜100000mPaS、望ましくは10〜50000mPaSであり、ニュートニアンであることが塗布性から好ましいが、チキソ性を有する塗液にも適用できる。とりわけ溶剤に揮発性の高いもの、たとえばPGMEA、酢酸ブチル、乳酸エチル等を使用している塗布液を切り替えて塗布するときに有効である。具体的に適用できる塗布液の例としては、上記にあげたカラーフィルター用のブラックマトリックス、色画素形成用塗布液の他、レジスト液、オーバーコート材等がある。基板である被塗布部材としてはガラスの他にアルミ等の金属板、セラミック板、シリコンウェハー等を用いてもよい。さらに使用する塗布状態としては、クリアランスが40〜500μm、より好ましくは80〜300μm、塗布速度が0.1m/分〜10m/分、より好ましくは0.5m/分〜6m/分、ダイのリップ間隙は50〜1000μm、より好ましくは100〜600μm、塗布厚さが5〜400μm、より好ましくは20〜250μmである。
【0050】
【実施例】
4台のダイヘッド、ダイ昇降装置並びに塗布液供給手段を備えたダイコータを用いてカラーフィルターを製造した。
【0051】
ダイは4台とも、吐出口の長さが360mm、スリットの間隙が100μmで、基板に360mm幅の塗布膜が形成できるものであった。さらに4台のダイは各々独立した昇降装置に取り付けられ、任意の1台のダイを選択して塗布を行える構成のものであった。また4台のダイに対応してそれぞれブラックマトリックス、R色、G色、B色の塗布液と、これらの塗布液をダイに個別に供給するシリンジポンプを4台用意した。そしてブラックマトリックス用塗布液は、チタン酸窒化物を遮光材、アクリル樹脂をバインダー、PGMEAを溶剤にそれぞれ用い、固形分濃度を10%、粘度を10mPaSに調整した。同様に、R色用塗布液はアクリル樹脂をバインダー、PGMEAを溶媒、ピグメントレッド177を顔料にして固形分濃度15%で混合し、さらに粘度を5mPaSに調整したもの、G色用塗布液はR色用塗布液で顔料をピグメントグリーン36にして固形分濃度10%で粘度を10mPaSに調整したもの、B色用塗布液にはR色用塗布液で顔料をピグメントブルー15にして固形分濃度10%で粘度を10mPaSに調整したもの、を用意した。塗布液はいずれも感光性特性を有するものであった。これらの4種の塗布液を4台のタンクにいれ、それぞれ別個のラインとして4セットのタンク〜シリンジポンプ〜ダイに塗布液を充填した。
【0052】
まず、ブラックマトリックスの塗布液を塗布すべく、ブラックマトリックス塗布液用ダイの塗布準備を行う一方、残りの3台のダイからは、R、G、Bの塗布液を10μL/Sの微小量にて連続してそれぞれのダイ専用のステンレス製トレイに吐出して待機させた。そして360×465mmで厚さ0.7mmの無アルカリガラス基板上に、ブラックマトリックス塗布液を厚さ10μm、ダイと基板との間のクリアランス100μmで3m/分にて塗布した。塗布した基板は100℃のホットプレートで10分乾燥後、露光・現像・剥離を行った後、260度のホットプレートで30分加熱して、キュアを行い、基板の幅方向にピッチが254μm、基板の長手方向にピッチが85μm、線幅が20μm、RGB画素数が4800(基板長手方向)×1200(基板幅方向)、対角の長さが20インチ(基板幅方向に305mm、基板長手方向に406mm)となる格子形状で、厚さが1μmとなるブラックマトリックス膜を作成した。100枚連続してブラックマトリックス塗布液を塗布した後に、待機していたR色用塗布液のダイを塗布に、これまで塗布をしていたブラックマトリックス塗布液用ダイを待機になるよう切替を行った。切替時間は1分であった。ブラックマトリックス塗布液用ダイからは、10μL/Sの微小量連続して専用トレイにブラックマトリックス用塗布液を吐出させた。この作業中に、ブラックマトリックスの格子形状を形成した基板100枚をダイコータ前に準備し、洗浄後、R色用塗布液を厚さ13μm、ダイと基板との間のクリアランス100μmで3m/分にて塗布した。塗布した基板は、90℃のホットプレートで10分乾燥後、露光・現像・剥離を行って、R画素部にのみ厚さ2μmのR色塗膜を残し、260度のホットプレートで30分加熱して、キュアを行なった。同じようにして100枚塗布した後に、R色塗布液からG色用塗布液に同様の作業で切り替えを行い、ブラックマトリックス、R色の塗膜を形成した100枚の基板に、G色用塗布液を厚さ20μm、ダイと基板との間のクリアランス100μmで3m/分にて塗布後、100℃のホットプレートで10分乾燥後、露光・現像・剥離を行って、G色画素部にのみ厚さ2μmのG色塗膜を残し、260度のホットプレートで30分加熱して、キュアを行なった。さらにG色塗布液からB色用塗布液に同様にして切り替えを行い、ブラックマトリックス、R色、G色の塗膜を形成した100枚の基板に、B色用塗布液を厚さ20μm、ダイと基板との間のクリアランス100μmで3m/分にて塗布後、100℃のホットプレートで10分乾燥後、露光・現像・剥離を行って、B色画素部にのみ厚さ2μmのB色塗膜を残し、260度のホットプレートで30分加熱して、キュアを行なった。それぞれの塗布液の交換時間は、いずれも1分以内に完了した。なお、塗布品位は各塗布液切り替え直後から申し分のないものであった。膜厚分布について測定したところ、各塗布液切り替え直後から±3%以下の変動しかなく、良好であった。
【0053】
そして最後にITOをスパッタリングで付着させ、100枚のカラーフィルターを作成した。得られたカラーフィルターは、全て顔料の凝集物や摩耗粉等の異物もなく、塗布むらもないために色度も基板全面にわたって均一で、品質的に申し分ないものであった。
【0054】
【発明の効果】
本発明になる塗布装置および塗布方法によれば、1台の塗布器であるダイで塗布している間、待機しているダイからは少量の塗布液を吐出し、それを液受けで回収するのであるから、塗布液の塗布器吐出口周辺での蒸発、固形分析出、または塗布器内部での塗布液滞留を防止できるので、待機している塗布器に切り替えて塗布を行っても、開始直後から欠点のない高品位で、かつ塗布膜厚が均一な塗布を行うことができる。
【0055】
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、高い品質のディスプレイ用部材を高い生産性にて製造することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例のダイコータ1の概略正面断面図である。
【図2】 図1の矢印の位置から見たダイと液受けトレイの概略側面図である。
【図3】本発明の別の実施例のダイコータ300の概略正面断面図である。
【符号の説明】
1 ダイコータ
2 基台
4 ガイドレール
6 ステージ
8 リニアモータ
10 支柱
20A、20B ダイ(塗布器)
22A、22B フロントリップ
24A、24B リアリップ
26A、26B マニホールド
28A、28B スリット
32A、32B シム
34A、34B 吐出口
40A、40B 塗布液供給装置
42A、42B 供給バルブ
44A、44B 吸引バルブ
50A、50B シリンジポンプ
52A、52B シリンジ
54A、54B ピストン
56A、56B 本体
60A、60B 供給ホース
62A、62B 吸引ホース
64A、64B タンク
66A、66B 塗布液
68A、68B 圧空源
70 上下昇降ユニットB
72A、72B モータ
74A、74B ガイド
76A、76B ボールねじ
78A、78B 昇降台
79A、79B 吊り下げ保持台
80 拭き取りユニット
82 拭き取りヘッド
84 ブラケット
86 スライダー
88 駆動ユニット
90 トレイ
100A、100B 液受けユニット
102A、102B トレイ
104 ガイド
106A、106B トレイ載置台
108A、108B リニアモータ
109A、109B 受け台
110 上下昇降ユニットA
120 厚さセンサー
122 支持台
200 制御装置
202 操作盤
300 ダイコータ
302 基台
304 レール
306 載置台
308A、308B トレイ
310A、310B ガントリー
312A、312B ダイ
314A、314B 上下昇降ユニット
316A、316B 吐出口
A 基板(被塗布部材)
C 塗布膜[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention is used, for example, in the manufacturing field of color liquid crystal displays and color filters that are members thereof, TFT substrates, plasma displays and front and rear plates that are members thereof, optical filters, printed boards, integrated circuits, semiconductors, etc. Specifically, the present invention relates to a coating apparatus and a coating method for forming a coating film while discharging a coating liquid onto a surface of a coated member such as a glass substrate, and an improvement in a method for manufacturing a display member using the coating method.
[0002]
[Prior art]
A color liquid crystal display is composed of an array substrate, a color filter, and the like, and both the array substrate and the color filter include many manufacturing processes in which a low-viscosity liquid material is applied and dried. For example, in a color filter having a fine lattice pattern of three primary colors on a glass substrate, black, red, blue and green coating liquids are sequentially coated on the glass substrate to form the coating film. . In addition, after applying a photoresist material to form a coating film, pattern processing is performed by photolithography, which can be used as a pillar to secure a space for liquid crystal to be injected between the color filter and the array substrate, For example, an overcoat coating film for reducing the thickness of the film is formed. In this type of coating film forming process, spinners have been used in many cases because the coating solution used has a viscosity of several tens of mPaS or less and a uniform coating film can be easily formed. Thus, a combination of reducing the consumption of expensive coating liquid and increasing the size of the apparatus has led to the introduction of many die coaters.
[0003]
This type of die coater comprises a stage capable of reciprocation and a coating head having a downward discharge port. While the glass substrate is sucked and held on the stage, the glass substrate is moved at a constant speed together with the stage. In addition, a coating liquid is discharged from a discharge port of a coating head (die) placed close to the glass substrate to form a coating film on the glass substrate (for example, Document 1).
[0004]
In order to reduce equipment costs and to handle a wide variety of products, a single die coater can be used to form black matrix, R, G, B color paste, resist solution for pattern and column formation, and surface coating overcoat material. It is becoming to be applied. In that case, it is a problem to minimize the coating liquid exchange time in order to increase productivity, and as a means for that purpose, a die coater provided in advance with a plurality of dies filled with different coating liquids has been proposed (for example, literature) 2). In this type of die coater, different types of coating solutions are first filled in the die, and any coating solution can be applied at any timing by an independent coating solution supply device.
[0005]
[Patent Document 1]
JP-A-6-339656 (5th column 18th line to 9th column 13th line, 10th column 9th line to 12th column 12th line, FIG. 1)
[0006]
[Patent Document 2]
JP-A-6-339658 (
However, after actually applying known means and filling a plurality of dies with the coating solution, the other dies are kept waiting while being applied with one die, and then switched after a certain period of time. When applied with a die that had been used, there was a problem that high-quality coating could not be performed from the beginning. This is because 1) The coating liquid used for liquid crystal display members such as color filters often uses a highly volatile solvent, and the solvent evaporates from the discharge port of the waiting die, Solid matter is deposited in the vicinity of the discharge port, and if applied as it is, the discharged coating solution is obstructed by the solid matter and applied in a streak shape. The coating liquid evaporates and is replaced with air, and there are many areas that are not applied to the start part immediately after switching. 3) Since the coating liquid is not supplied to the die during standby, the coating liquid stays in the die. This is because if a coating solution that is insufficient in stability is used, problems such as pigment aggregation occur in the die, and if it is applied as it is, streaky defects due to the aggregates occur. Due to this problem, the coating solution cannot be switched in a short time, and in extreme cases, the failure cannot be resolved unless a new coating solution is supplied to a new die that is not filled with the coating solution and new coating is performed. Therefore, even if a plurality of dies are prepared, the intended purpose such as improvement of the operation rate and productivity cannot be achieved.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made based on the above-described circumstances, and the object of the present invention is to perform coating by sequentially switching a plurality of coating liquids with a single die coater by switching a plurality of dies. In consideration of the actual conditions such as the characteristics of the coating solution, the coating apparatus and coating method capable of performing high-quality coating with uniform film thickness and no defects immediately after switching, and the display member using this coating method It is to provide a manufacturing method.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The above object is achieved by the means described below.
The coating apparatus of the present invention is a coating apparatus that forms a coating film on a single member to be coated, and has a discharge port extending in one direction to discharge the coating liquid.2With an applicator,EachSupply coating liquid to applicator2 unitsCoating liquid supply means, a stage for holding a member to be coated,TwoCoatingVesselIn a direction perpendicular to the longitudinal direction of the applicatorSeparate round tripMoving means for moving;2Elevating means for bringing the applicator of each close to the member to be coated independently,2 aboveThe coating liquid discharged from the applicatorEachRecovered and saidTwoApplicatorRound trip for applicationMoveEach provided outside the rangeofOnly for applicators provided at the standby positionLiquid receiver,A cleaning device provided to clean the tip of the discharge port of the two applicators and provided individually, and twoSelect the applicator that performs the application sequentially from the applicators.At the same time, control is performed so that the cleaning liquid or a different type of coating liquid is supplied from the coating liquid supply means to the waiting application device.Control deviceWhen,It is characterized by having.
[0009]
The coating method of the present invention has a discharge port extending in one direction.2A coating method in which a plurality of coating liquids are sequentially applied to a member to be coated using the coating device, and the coating liquid is applied to the member to be coated with the selected coating device.repetitionWhile goingAt each standby position provided outside the range in which the two applicators reciprocate for application,If the applicator does not apply, apply the coating liquid from the discharge port.For liquid receiver for applicatorDischarge, collect and wait, Clean the area around the discharge port of the applicator, supply the washing applicator to the waiting applicator or a different coating solution, and clean the applicator or replace it with a different coating solution.It is characterized by.
[0010]
BookThe manufacturing method of the display member of the invention is the aboveCoatingA display member is manufactured using a cloth method.
According to the coating apparatus and the coating method according to the present invention, while applying with one applicator, the coating liquid is discharged from the waiting applicator, and it is collected by the liquid receiver. Evaporation of the coating liquid around the applicator outlet, solid analysis, or retention of the coating liquid inside the applicator can be prevented. High quality and uniform coating thickness can be applied.
[0011]
According to the method for manufacturing a display member according to the present invention, since the display member is manufactured using the above-described excellent coating method, it is possible to manufacture a high-quality display member with high productivity. It becomes.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic front sectional view of a
Referring to FIG. 1, a
[0013]
Looking at the center of the
[0014]
The dies 20A and B are formed by superimposing
[0015]
Now, since the vertical lift unit A110 that lifts and lowers the dies 20A and 20B is exactly the same, the vertical lift unit B70 will be described in detail in FIG. That is, the up-and-down lift unit B70 guides up and down the
[0016]
By the way, a
[0017]
Further, when the right end portion of the
[0018]
Further, when viewing the left side of the
[0019]
Looking again at the two dies 20A, B, the upstream side of the
[0020]
The coating
[0021]
Note that the
[0022]
Now, in the
[0023]
First, the
[0024]
When the coating liquid to be applied is switched from the
Here, since the
[0025]
The amount of the coating solution discharged during standby is preferably 1-1000 μL / S, more preferably 5-50 μL / S. If it is less than this range, problems occur, and if it is greater than this range, the amount of ineffective consumption of the coating liquid increases and the feature of the die coater that reduces the amount of invalid use of expensive coating liquid is impaired. In addition, before applying, it is necessary to remove the residual coating liquid adhering to the periphery of the
[0026]
Next, the whole coating method using the coating apparatus of this invention is explained in full detail.
[0027]
First, when the origin of each operating part of the
[0028]
Now, since the
[0029]
Next, the lift pins are lowered and the substrate A is placed on the upper surface of the table 6 and simultaneously held by suction. In parallel with this, the coating
During these operations, the table 6 continues to move, stops when it reaches the end point position, releases the suction of the substrate A, raises the lift pins, and lifts the substrate A. At this time, the lower surface of the substrate A is held by an unloader (not shown), and the substrate A is transported to the next step. When the substrate A is delivered to the unloader, the table 6 lowers the lift pins and returns to the origin position.
[0030]
In parallel with this, the
[0031]
After completion, the
[0032]
Note that while the
[0033]
Now, when the application of the
[0034]
In the above description of the embodiment, the means for cleaning the vicinity of the die outlet is shown by engaging and sliding the wiping
[0035]
Next, a
[0036]
In the
[0037]
Application by the
[0038]
In the above embodiment, the example in which the coating is performed by fixing the substrate A and moving the dies 312A and 3B has been described. Since the substrate A and the dies 312A and B need only be moved relative to each other for coating, the mounting table 306 can also be moved, and a position where the
[0039]
Next, a coating method using the
[0040]
First, when the origin of each operation unit of the
[0041]
Now, since the coating liquid A is first applied by the
[0042]
Next, the lift pins are lowered to place the substrate A on the upper surface of the mounting table 306 and simultaneously hold it by suction. In parallel with this, the coating liquid supply device A is operated to discharge a small amount of the coating liquid A from the
[0043]
While the coating solution A is being applied to the substrate A with the
[0044]
When the application of the application liquid A is completed with the
[0045]
While the coating liquid B is being applied to the substrate A with the
[0046]
Furthermore, when switching from the coating liquid B to the coating liquid A, the same method as described above may be used.
[0047]
In the above embodiment example, two types of coating liquids are repeatedly applied with two dies. However, the type of coating liquid and the number of dies are not limited, and can be applied to a larger number of coating liquids. May be. In particular, when the coating apparatus of the present invention is applied for the manufacture of a color filter, four dies, a coating liquid supply apparatus, and so on, that the steps of black matrix, R, G, and B can be carried out by a single die coater. It is preferable to provide a die lifting / lowering unit. Furthermore, the switching timing of the coating liquid may be managed by time or by the number of coatings. When the substrate management is performed by the cassette, it is preferable to switch the coating liquid by the number of sheets for one cassette, for example, about 10 to 20 sheets or a multiple of the number of sheets for one cassette.
[0048]
Furthermore, for the waiting die, the liquid discharged from the die can be collected by the tray, so that the solvent may be supplied for cleaning. As a result, the cleaning can be performed in parallel with the coating, so that it is not necessary to stop for cleaning, and the operating rate of the coating apparatus can be improved. Further, if a different type of coating solution is supplied to the die after the cleaning is completed or in place of the coating solution in use, the type of coating solution can be changed while being applied. Thereby, since it is not necessary to interrupt application | coating, the operation rate of a coating device can improve and productivity can be improved. When cleaning or when switching to a different type of coating solution, a large amount of cleaning solvent or coating solution is supplied, so that the tray and die are in close contact, and the cleaning solvent and coating solution discharged from the die outlet do not scatter. Like that. For this purpose, it is preferable to increase the sealing performance by sandwiching a sealing material between the tray and the die.
[0049]
The coating liquid to which the present invention can be applied has a viscosity of 1 to 100000 mPaS, desirably 10 to 50000 mPaS and is preferably a Newtonian from the viewpoint of coating properties, but can also be applied to a coating liquid having thixotropy. In particular, it is effective when a coating solution using a solvent having high volatility, for example, PGMEA, butyl acetate, ethyl lactate or the like is switched and applied. Specific examples of the coating solution that can be applied include a black matrix for a color filter and a coating solution for forming a color pixel, a resist solution, an overcoat material, and the like. As a member to be coated which is a substrate, a metal plate such as aluminum, a ceramic plate, a silicon wafer or the like may be used in addition to glass. Further, as a coating state to be used, the clearance is 40 to 500 μm, more preferably 80 to 300 μm, the coating speed is 0.1 m / min to 10 m / min, more preferably 0.5 m / min to 6 m / min, the die lip The gap is 50 to 1000 μm, more preferably 100 to 600 μm, and the coating thickness is 5 to 400 μm, more preferably 20 to 250 μm.
[0050]
【Example】
A color filter was manufactured using a die coater provided with four die heads, a die lifting device, and a coating solution supply means.
[0051]
All four dies had a discharge port length of 360 mm, a slit gap of 100 μm, and a coating film having a width of 360 mm could be formed on the substrate. Further, the four dies were each attached to an independent lifting device, and any one die could be selected and applied. In addition, four black matrix, R color, G color, and B color coating liquids corresponding to the four dies, and four syringe pumps that individually supply these coating liquids to the dies were prepared. The coating liquid for black matrix was adjusted to a solid content concentration of 10% and a viscosity of 10 mPaS using titanium oxynitride as a light shielding material, acrylic resin as a binder, and PGMEA as a solvent. Similarly, the R color coating solution is an acrylic resin binder, PGMEA as a solvent, Pigment Red 177 as a pigment and mixed at a solid content concentration of 15%, and the viscosity is adjusted to 5 mPaS. The G color coating solution is R Pigment green 36 is used as the pigment for the color coating solution, and the viscosity is adjusted to 10 mPaS at a solid concentration of 10%. The coating solution for B color is used as the pigment blue 15 for the R color coating solution and the solid content concentration is 10 % And the viscosity adjusted to 10 mPaS. All the coating liquids had photosensitive characteristics. These four kinds of coating liquids were put into four tanks, and the coating liquids were filled in four sets of tanks to syringe pumps to dies as separate lines.
[0052]
First, in order to apply the black matrix coating liquid, the black matrix coating liquid die is prepared for coating, while the remaining three dies are used to make the R, G, and B coating liquids as small as 10 μL / S. In succession, it was discharged onto a stainless steel tray dedicated to each die and kept waiting. A black matrix coating solution was applied to a 360 × 465 mm non-alkali glass substrate having a thickness of 0.7 mm at a thickness of 10 μm and a clearance of 100 μm between the die and the substrate at 3 m / min. The coated substrate was dried on a hot plate at 100 ° C. for 10 minutes, exposed, developed, and peeled, then heated on a 260 ° hot plate for 30 minutes, cured, and the pitch in the width direction of the substrate was 254 μm. The pitch is 85 μm in the longitudinal direction of the substrate, the line width is 20 μm, the number of RGB pixels is 4800 (substrate longitudinal direction) × 1200 (substrate width direction), the diagonal length is 20 inches (305 mm in the substrate width direction, substrate longitudinal direction) A black matrix film having a lattice shape of 406 mm) and a thickness of 1 μm was prepared. After applying the black matrix coating solution for 100 sheets in a row, the R color coating solution die that was on standby was switched to the application, and the black matrix coating solution die that had been applied so far was switched to standby. It was. The switching time was 1 minute. From the black matrix coating solution die, the black matrix coating solution was discharged onto a dedicated tray continuously at a minute amount of 10 μL / S. During this operation, 100 substrates having a black matrix lattice shape were prepared before the die coater, and after cleaning, the coating solution for R color was 13 μm thick, and the clearance between the die and the substrate was 3 μm at a clearance of 100 μm. And applied. The coated substrate is dried on a hot plate at 90 ° C. for 10 minutes, and then exposed, developed, and peeled off, leaving an R color coating film with a thickness of 2 μm only on the R pixel portion, and heated on a 260 ° hot plate for 30 minutes. Then, it was cured. After applying 100 sheets in the same manner, switching from the R color coating liquid to the G color coating liquid is performed in the same manner, and the G color coating is applied to 100 substrates on which the black matrix and the R color coating film are formed. After applying the liquid at a thickness of 20 μm and a clearance of 100 μm between the die and the substrate at 3 m / min, drying on a hot plate at 100 ° C. for 10 minutes, and then exposing, developing, and peeling off, only on the G color pixel area A G-color coating film having a thickness of 2 μm was left, and curing was performed by heating for 30 minutes on a 260 ° C. hot plate. Further, switching from the G color coating solution to the B color coating solution was performed in the same manner. On the 100 substrates on which the black matrix, R color, and G color coating films were formed, the B color coating solution was formed with a thickness of 20 μm. After applying at 3 m / min with a clearance of 100 μm between the substrate and the substrate, drying on a hot plate at 100 ° C. for 10 minutes, and then exposing, developing, and peeling off, and applying B color with a thickness of 2 μm only on the B color pixel area The film was left and heated on a 260 ° C. hot plate for 30 minutes for curing. The exchange time for each coating solution was completed within 1 minute. The coating quality was satisfactory immediately after switching of each coating solution. When the film thickness distribution was measured, it was good that there was only a fluctuation of ± 3% or less immediately after each coating solution was switched.
[0053]
Finally, ITO was deposited by sputtering to produce 100 color filters. The obtained color filters were all satisfactory in terms of quality because they were free of foreign matters such as pigment aggregates and abrasion powders, and had no uneven coating, so the chromaticity was uniform over the entire surface of the substrate.
[0054]
【The invention's effect】
According to the coating apparatus and the coating method according to the present invention, a small amount of coating liquid is discharged from a waiting die while being coated with a die which is a single coating device, and is collected by a liquid receiver. Therefore, it is possible to prevent evaporation of the coating liquid around the discharge port of the applicator, solid analysis, or stagnation of the coating liquid inside the applicator. Immediately after that, it is possible to perform high-quality coating with no defects and uniform coating thickness.
[0055]
According to the method for manufacturing a display member according to the present invention, since the display member is manufactured using the above-described excellent coating method, it is possible to manufacture a high-quality display member with high productivity. It becomes.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic front sectional view of a
FIG. 2 is a schematic side view of a die and a liquid receiving tray as viewed from the position of the arrow in FIG.
FIG. 3 is a schematic front sectional view of a
[Explanation of symbols]
1 Die coater
2 base
4 Guide rail
6 stages
8 Linear motor
10 props
20A, 20B Die (Applicator)
22A, 22B Front lip
24A, 24B Rear lip
26A, 26B Manifold
28A, 28B Slit
32A, 32B shim
34A, 34B Discharge port
40A, 40B Coating solution supply device
42A, 42B Supply valve
44A, 44B Suction valve
50A, 50B syringe pump
52A, 52B Syringe
54A, 54B Piston
56A, 56B body
60A, 60B supply hose
62A, 62B Suction hose
64A, 64B tank
66A, 66B Coating solution
68A, 68B Air pressure source
70 Vertical elevator unit B
72A, 72B Motor
74A, 74B Guide
76A, 76B Ball screw
78A, 78B Lifting platform
79A, 79B Suspension holding stand
80 Wiping unit
82 Wiping head
84 Bracket
86 Slider
88 Drive unit
90 trays
100A, 100B Liquid receiving unit
102A, 102B tray
104 Guide
106A, 106B Tray mounting table
108A, 108B Linear motor
109A, 109B cradle
110 Vertical lift unit A
120 Thickness sensor
122 Support stand
200 Controller
202 Operation panel
300 die coater
302 base
304 rail
306 mounting table
308A, 308B tray
310A, 310B Gantry
312A, 312B die
314A, 314B Vertical lift unit
316A, 316B Discharge port
A Substrate (Coating member)
C Coating film
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