JP4438169B2 - 塗布装置および塗布部材の製造方法ならびにカラーフィルタの製造装置および製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、塗布液の塗布装置および塗布部材の製造方法に係わり、特に、ガラス基板や金属基板などの硬質で平坦な枚葉形態の被塗布部材の表面に、塗布液を吐出口から吐出して、均一な厚みの塗布液の塗膜を形成する塗布装置およびこの塗布装置を用いて被塗布部材に塗膜を形成してなる塗布部材の製造方法、ならびに、これら装置および方法を用いたカラーフィルタの製造装置および製造方法に関する。
【０００２】
【０００３】
【発明の属する技術分野】
本発明は、塗布液の塗布装置および塗布部材の製造方法に係わり、特に、ガラス基板や金属基板などの硬質で平坦な枚葉形態の被塗布部材の表面に、塗布液を吐出口から吐出して、均一な厚みの塗布液の塗膜を形成する塗布装置およびこの塗布装置を用いて被塗布部材に塗膜を形成してなる塗布部材の製造方法、ならびに、これら装置および方法を用いたカラーフィルタの製造装置および製造方法に関する。
【０００４】
【従来の技術】
カラー液晶ディスプレイ用のカラーフィルタは、被塗布部材としてのガラス基板上に、３原色の細かな格子模様を有しており、この格子模様は、ガラス基板上に黒色の塗膜を形成した後、そのガラス基板上を更に、赤、青、緑の３原色に塗り分けて製造される。
【０００５】
それ故、カラーフィルタの製造には、ガラス基板上に、黒、赤、青、緑の塗布液を順次塗布し、それぞれの塗膜を順次形成する塗布工程が、不可欠である。
【０００６】
この種の薄膜塗布工程には、従来、枚葉塗布装置として、スピナー、バーコータあるいはロールコータが使用されていたが、塗布液の消費量削減が可能で、塗膜物性の向上や基板の大板化への対応が比較的容易にできるという利点から、近年に至っては、ダイコータの使用が検討されている。
【０００７】
ダイコータでは、被塗布部材表面に、塗布幅方向で均一な厚みの塗膜を形成し、かつ、塗布すじのない高品位な塗布面を得るには、被塗布部材と塗布ヘッドのリップ先端部との隙間（以後、クリアランスと称す）を長手方向で均一、かつ、適切な範囲に設定し、図６で示す液溜まりＢを塗布幅方向で均一に形成する必要がある。このためのクリアランスの調整範囲は、塗布厚みの１〜１０倍程度、具体的には、塗布厚みが３０μｍ以下なら、５０〜３００μｍ程度であり、その長手方向のバラツキは、設定するクリアランスの大きさに対して、数％から十数％程度、具体的には数μｍから十数μｍ程度まで、小さくしなければならない。
【０００８】
このように非常に狭いクリアランスを、長手方向で均一に設定するための技術として、従来より塗布ヘッドおよびその保持手段の機械精度を高める工夫がなされてきた。つまり、塗布ヘッドおよび塗布ヘッドの保持手段におけるそれぞれの保持面が同一面上になるよう製作することで塗布ヘッドの保持精度を高めたり、さらに、特開平７−２５６１８６号公報では、塗布ヘッドの吐出口側におけるリップ先端部の長手方向の真直度を高精度に仕上げることが、開示されている。
【０００９】
しかしながら、生産性向上のため、被塗布部材が広幅化されるに伴い、例えば塗布ヘッドが１ｍ以上に長尺化されると、特開平７−２５６１８６号公報で開示されているように、たとえ、リップ先端部の真直度を塗布幅方向で５μｍ以下に仕上げたとしても、塗布ヘッドをその保持手段に保持した際に、それぞれが自重で変形して生じる、自重たわみによる変形量（以下、自重たわみ量と称す）が、設定するクリアランスに対して無視できなくなるほど大きくなり、クリアランスが両端に対して中央が狭くなることで、塗布厚み精度が悪化したり、塗布すじが発生しやすくなり、製品の品質特性上、不都合が生じる。
【００１０】
この塗布ヘッドが長尺になるほど問題になる、塗布ヘッドや保持手段の自重たわみ量を実質的にゼロ、すなわち、設定するクリアランスの大きさに対して、数％以内とするには、塗布ヘッドや保持部の断面積を大きくして、たわみに対する剛性を高めれば良いが、それに伴う塗布ヘッドや保持部の大型化や重量増加により、例えば塗布ヘッドの製作費用が著しく増大したり、ヘッドの交換や洗浄、組立分解作業に多大な労力が必要になる問題が発生する。また、塗布ヘッドを大型化するほど、その製作精度を高めることが困難となり、その結果、塗布厚み精度がかえって悪化するというジレンマにも陥る。
【００１１】
そこで、特開平６−１４２５８８号公報や同１０−３２８６００号公報には、塗布ヘッドの背面から押圧によってヘッドを強制的に変形させることができる、クリアランス均一化機構を備えたダイコータが提案されている。
【００１２】
しかしながら、クリアランス均一化機構を備えた特開平６−１４２５８８号公報や同１０−３２８６００号公報に提案されているダイコータでは、塗布ヘッドの交換毎に必要な、均一化機構とヘッドの脱着作業が煩わしく、押圧量を微調整する作業に熟練が必要なため、装置を立ち上げるまでに多大な時間を要するといった新たな問題が生じる。さらには、調整機構の装着に伴う剛性確保のために、必然的にダイコータのサイズも大きくなり、製作コストや設置スペースの増加などの問題も生じる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述した従来技術では解決出来ない問題点を解決するもので、その目的とするところは、塗布ヘッドの剛性アップによる重量や製作コストの増加、さらには作業性の悪化をまねくことなく、ヘッドの交換毎に煩わしいたわみ調整作業を作業者が行わなくとも、サイズの大きな被塗布部材に対して、塗布幅方向にわたって均一なクリアランスを容易に設定し、塗布厚み精度の高い塗布液の塗膜を容易に形成できる、塗布装置および塗布部材の製造方法を提供することにある。更に、これら塗布装置および塗布部材の製造方法を用いた、生産性の高い、カラーフィルタの製造装置および製造方法を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、上記目的を達成するためには、塗布ヘッドやその保持手段の自重たわみ量がクリアランスに影響しないように、塗布ヘッドや保持手段の各保持面や塗布ヘッドのリップ先端部を長手方向で特定の形状とすることが効果的であるとの知見を得、本発明を完成させるに至った。
【００１５】
上記目的を達成する本発明に係る塗布装置の構成は、次の通りである。
【００１６】
塗布液を吐出するための吐出口を備えた塗布ヘッドと、該塗布ヘッドを保持する保持手段と、該塗布ヘッドの吐出口に対向して被塗布部材を支持する支持手段と、塗布ヘッドまたは被塗布部材のいずれか一方を相対的に移動させる移動手段を備え、前記被塗布部材に前記塗布ヘッドの吐出口から吐出する塗布液の塗膜を形成する塗布装置において、前記保持手段および前記塗布ヘッドは、塗布ヘッドを保持するための保持面をそれぞれ有し、かつ、少なくとも一方の保持面は、塗布ヘッドの長手方向で同一面上になく、さらに、前記保持手段および前記塗布ヘッドが有するそれぞれの前記保持面を互いに当接させることにより、塗布ヘッドの長手方向でクリアランスが略均一となるように前記保持手段と前記塗布ヘッドが固定されていることを特徴とする塗布装置。
【００１７】
本発明に係るこの塗布装置によれば、塗布ヘッドやその保持手段の少なくとも一方の保持面が、塗布ヘッドの長手方向で同一面上にないため、塗布ヘッドをその保持手段に取り付ける際に働くモーメントによって、塗布ヘッドや保持手段は、例えば、塗布ヘッドの自重たわみ量が、実質的にゼロ、すなわち、設定するクリアランスに対して、数％以下となる方向に変形することが可能である。したがって、作業者は塗布ヘッドの自重たわみなどを特に意識しなくとも、塗布ヘッドの長手方向の水平度さえ調整すれば、均一なクリアランスを容易に設定でき、例えば、塗布幅が１ｍを超えるような長尺の塗布ヘッドでも、塗布幅方向で均一な厚みの塗膜を容易に形成することができる。さらに、たわみに対する剛性を十分に確保しなくても良くなるため、塗布ヘッドを軽量化して、ヘッド交換作業や洗浄、組立分解作業などが容易に、かつ、短時間で実施でき、装置の稼働率が向上する。
【００１８】
上述した本発明の塗布装置では、前記保持手段および／または前記塗布ヘッドの保持面は、塗布ヘッドの長手方向で離散的に３カ所以上であることが好ましく、さらに好ましくは、その各保持面の位置が鉛直方向に異なっていることが良い。
【００１９】
この場合、塗布ヘッドやその保持手段に取り付けた際、それぞれを容易に変形させることができ、さらに、例えば、塗布ヘッドの自重たわみ量が、実質的にゼロ、すなわち、設定するクリアランスに対して、数％以下となる方向に変形させるための調整が容易に実施することができる。
【００２０】
また、上記目的を達成する本発明に係る塗布装置は、次のような構成でも良い。
【００２１】
塗布液を吐出するための吐出口を備えた塗布ヘッドと、該塗布ヘッド保持する保持手段と、該塗布ヘッドの吐出口に対向して被塗布部材を支持する支持手段と、塗布ヘッドまたは被塗布部材のいずれか一方を相対的に移動させる移動手段を備え、前記被塗布部材に前記塗布ヘッドの吐出口から吐出する塗布液の塗膜を形成する塗布装置において、塗布ヘッドの吐出口側が長手方向で凹型形状を有することを特徴とする塗布装置。
【００２２】
本発明に係るこの塗布装置によれば、塗布ヘッドをその保持手段に取り付けた際に、それぞれが自重で中央が凸型にたわんだとしても、塗布ヘッドの吐出口側が長手方向で凹型形状をしているために、クリアランスの中央がその両端に対して狭くなる傾向を低減することができ、前述した本発明の塗布装置と同様の効果を発現する。
【００２３】
そして、本発明の塗布ヘッドにおける吐出側の凹型形状は、同断面形状の塗布ヘッドを保持手段で保持したときの自重たわみ曲線と長手方向で線対称となる曲線に、略一致していることが好ましい。
【００２４】
この場合、クリアランスを容易に均一に設定することができる。
【００２５】
上述した本発明のこれら塗布装置においては、被塗布部材が、枚葉形態の部材であることが好ましい。
【００２６】
この場合、枚葉部材、すなわち、金属、樹脂、ガラスなどからなる硬質の板状部材であり、本発明の塗布装置によって間欠的に塗膜が形成される部材上面に、厚さが均一で塗布むらのない、高品位の塗膜を広い領域で形成することができる。
【００２７】
本発明に係るカラーフィルタの製造装置の構成は、次の通りである。
【００２８】
上記本発明に係る塗布装置のいずれかにおける被塗布部材が、カラーフィルタ製造用被塗布部材からなることを特徴とするカラーフィルタの製造装置。
【００２９】
このカラーフィルタの製造装置によれば、高品質なカラーフィルタを、サイズの大きなガラス基板から、効率良く製造することができる。
【００３０】
さらに、本発明に係る塗布部材の製造方法の構成は、次の通りである。
【００３１】
支持体上に支持されている被塗布部材に向かって、保持手段に保持されている塗布ヘッドの吐出口より塗布液を吐出しながら、塗布ヘッドまたは被塗布部材のいずれか一方を相対的に移動させて、被塗布部材上に塗膜を形成する塗布部材の製造方法において、塗布ヘッドの長手方向で同一面上にない、前記保持手段および／または前記塗布ヘッドの保持面により塗布ヘッドを保持していることを特徴とする塗布部材の製造方法。
【００３２】
本発明に係るこの塗布部材の製造方法によれば、上記本発明に係る塗布装置と同様な作用、すなわち、例えば、塗布幅が１ｍを超えるような被塗布部材に対しても、均一なクリアランスによって、厚さの均一な塗膜を有する塗布部材を製造することができる。
【００３３】
そして、上述の本発明に係る塗布部材の製造方法においては、塗布ヘッドは長手方向で離散的に３カ所以上保持されていることが好ましく、さらに好ましくは、塗布ヘッドを保持する位置が、鉛直方向で異なる位置にあるのが良い。
【００３４】
この場合、容易にかつ精度良く、塗布ヘッドやその保持手段の自重たわみが低減する方向に、塗布ヘッドやその保持手段を変形させて、塗布ヘッドを保持することができるため、例えば、塗布幅が１ｍを超えるような被塗布部材に対しても、速やかにクリアランスを均一に設定して、厚さの均一な塗膜を有する塗布部材を効率よく製造することができる。
【００３５】
また、本発明に係る塗布部材の製造方法においては、次のような構成でも良い。
【００３６】
支持体上に支持されている被塗布部材に向かって、保持手段に保持されている塗布ヘッドの吐出口より塗布液を吐出しながら、塗布ヘッドまたは被塗布部材のいずれか一方を相対的に移動させて、被塗布部材上に塗布液の塗膜を形成する塗布部材の製造方法において、吐出口側は長手方向に凹型形状の塗布ヘッドで塗膜を形成することを特徴とする塗布部材の製造方法。
【００３７】
本発明に係るこの塗布部材の製造方法においても、上記本発明に係る塗布装置と同様な作用によって、厚さの均一な塗膜を有する塗布部材を製造することができる。
【００３８】
さらに、前記凹型形状は、同断面形状の塗布ヘッドを保持手段で保持したときの自重たわみ曲線と長手方向で線対称となる曲線に、略一致させることが、好ましい。
【００３９】
また、本発明に係る塗布部材の製造方法のいずれかにおける被塗布部材は、枚葉部材であることが好ましく、この場合、サイズの大きな枚葉部材でも、その表面に厚さが均一な高品位の塗膜を有する塗布部材を製造することができる。
【００４０】
本発明に係るカラーフィルタの製造方法の構成は、次の通りである。
【００４１】
上記発明に係る塗布部材の製造方法のいずれかにおける被塗布部材が、カラーフィルタ製造用被塗布部材からなることを特徴とするカラーフィルタの製造方法。
【００４２】
このカラーフィルタの製造方法によれば、サイズの大きなガラス基板などの透明基板に、厚みが均一で高品位の塗膜を容易に順次形成することができるため、カラーフィルタを効率良く製造することが可能となる。
【００４３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を、その実施例を用いて、図面を参照しながら、更に説明する。
【００４４】
図１は、本発明の塗布装置の一実施例であるダイコータの概略斜視図である。
【００４５】
図２は、図１に示したダイコータを、塗布液の供給系および各作動部材の制御系をも含めて示す概略側面構成図である。
【００４６】
図３は、図１に示したダイコータに使用されている、実施例１の塗布ヘッド透視図とホルダを模式的に示す斜視図であり、ヘッドと保持部は、それぞれ長手方向で離散的に３箇所の保持面を有している。
【００４７】
図４は、図３の保持部に塗布ヘッドを保持した際、塗布ヘッドと保持部が変形して、自重たわみが小さくなった状態を模式的に示す斜視図である。
【００４８】
図５は、塗布ヘッドや保持部の自重たわみによって、端部よりも中央が狭くなるクリアランスを均一にするため、リップ先端部を凹型形状に加工した、実施例２の塗布ヘッドを模式的に示す斜視図である。
【００４９】
図６は、図１に示したダイコータに使用されている塗布ヘッドで塗布している状況を示す、横断面図である。
【００５０】
図７は、塗布ヘッドや保持部の自重たわみを考慮しない、従来の塗布ヘッドと保持部の保持状態を示す概略斜視図である。
【００５１】
図１に示したダイコータ（塗布装置）は、カラーフィルタの製造に用いられるものである。このダイコータは、基台２を備えている。基台２上には、一対のガイド溝レール４が設けられており、これらガイド溝レール４には、ステージ６が配置され、このステージ６の上面は、サクション面として構成されている。ステージ６は、一対のスライド脚８を介して、ガイド溝レール４上を水平方向に往復動自在に支持されている。
【００５２】
一対のガイド溝レール４間には、ガイド溝レール４に沿って延びるケーシング１２が配置されており、このケーシング１２には、送り機構が内蔵されている。送り機構は、図２に示すように、ボールねじからなるフィードスクリュー１４を有しており、フィードスクリュー１４は、ステージ６の下面に固定されたナット状のコネクタ１６にねじ込まれ、このコネクタ１６を貫通して延びている。フィードスクリュー１４の両端部は、図示しない軸受に回転自在に支持されており、その一端には、ＡＣサーボモータ１８が連結されている。なお、ケーシング１２の上面または側面には、コネクタ１６の移動を許容する開口が形成されているが、図１中にはその開口の図示は、省略されている。
【００５３】
なお、ここでは、ステージ６が往復動する構成となっているが、これに限らず、後述する塗布ヘッド４０が、ステージ６に対して、往復動する構成であってもよい。要は、ステージ６および塗布ヘッド４０のうちの少なくとも一方が、他方に対して往復動すればよい。
【００５４】
基台２の上面には、その一端側に、逆Ｌ字形のセンサ支柱２０が配置されている。センサ支柱２０は、その先端が一方のガイド溝レール４の上方まで延びており、その先端には、電動型の昇降アクチュエータ２１が取り付けられている。この昇降アクチュエータ２１には、厚みセンサ２２が下向きにして取り付けられており、この厚みセンサ２２としては、レーザ変位計、電子マイクロ変位計、超音波厚さ計などの、公知のセンサを使用することができる。
【００５５】
更に、基台２の上面には、センサ支柱２０よりも基台２の中央側に、同じく逆Ｌ字形をなしたダイ支柱２４が配置されている。ダイ支柱２４の先端は、一対のガイド溝レール４間の上方、すなわち、ステージ６の往復動経路の上方に位置し、その先端には、昇降機構２６が取り付けられている。図１中には詳細に示されていないが、昇降機構２６は、昇降ブラケットを備えており、この昇降ブラケットは、一対のガイドロッドに昇降自在に取り付けられている。これらガイドロッド間には、ボールねじからなるフィードスクリューが配置されており、このフィードスクリューは、昇降ブラケットのナット部にねじ込まれ、このナット部を貫通して延びている。フィードスクリューの上端部には、ＡＣサーボモータ３０が連結されており、このＡＣサーボモータ３０は、ケーシング２８の上面に取り付けられている。なお、前述したガイドロッドおよびフィードスクリューは、ケーシング２８に収容され、軸上を介して回転自在に支持されている。
【００５６】
昇降ブラケットには、支持軸（図示せず）を介して、コ字形をなしたホルダ３２が垂直面内で回転自在に取り付けられており、このホルダ３２は、一対のガイド溝レール４の上方を、これらガイド溝レール４間に亘って水平に延びている。更に、昇降ブラケットには、ホルダ３２の上方に水平バー３６が固定されており、この水平バー３６は、ホルダ３２に沿って延びている。水平バー３６の両端部には、空圧型の調整アクチュエータ３８が、それぞれ取り付けられている。この調整アクチュエータ３８は、水平バー３６の下面から突出した伸縮可能なロッドを有しており、これら伸縮ロッドの下端は、ホルダ３２の両端それぞれに当接されている。
【００５７】
図３に示すように、ホルダ３２の内側には、塗布ヘッド４０を保持するためのコの字型をした保持部８０が、両側の回転軸８１を介して、取り付けられており、塗布ヘッド４０と保持部８０の長手方向で、それぞれ３つ備わる対保持部保持面８４、対塗布ヘッド保持面８２を介して、塗布ヘッド４０は、保持部８０へ腰掛けるようにボルト（図示しない）で保持される。なお、保持部８０の両端におけるブロック８３は、塗布ヘッド４０の倒れ防止として機能する部材であり、塗布ヘッド４０を取り付けたときは、塗布ヘッド４０とブロック８３は接触しておらず、わずかな隙間を設けている。
【００５８】
保持部８０に保持された塗布ヘッド４０は、ホルダ３２内で保持部８０と一体で上向きに回転され、塗布液を吐出することで、内部の残留エアを排出するという、エア抜き作業が既に終了されている。
【００５９】
図２で示されているように、塗布ヘッド４０からは、塗布液の供給ホース４２が延びており、この供給ホース４２の先端は、シリンジポンプ４４における電磁切り換え弁４６の供給ポートに接続されている。電磁切り換え弁４６の吸引ポートからは、吸引ホース４８が延びており、この吸引ホース４８の先端部は、塗布液を蓄えたタンク５０内に挿入されている。
【００６０】
シリンジポンプ４４のポンプ本体５２は、電磁切り換え弁４６の切り換え作動により、供給ホース４２および吸引ホース４８の一方に、選択的に接続可能となっている。そして、これら電磁切り換え弁４６およびポンプ本体５２は、コンピュータ５４に電気的に接続され、このコンピュータ５４からの制御信号を受けて、それらの作動が制御されるようになっている。また、コンピュータ５４は、前述した昇降アクチュエータ２１および厚みセンサ２２にもまた電気的に接続されている。
【００６１】
更に、シリンジポンプ４４の作動を制御するため、コンピュータ５４には、シーケンサ５６が電気的に接続されている。このシーケンサ５６は、ステージ６側のフィードスクリュー１４のＡＣサーボモータ３０の作動をシーケンス制御するものである。そのシーケンス制御のために、シーケンサ５６には、ＡＣサーボモータ１８、３０の作動状態を示す信号、ステージ６の移動位置を検出する位置センサ５８からの信号、塗布ヘッド４０の作動状態を検出するセンサ（図示せず）からの信号などが入力され、一方、シーケンサ５６からは、シーケンス動作を示す信号が、コンピュータ５４に出力されるようになっている。なお、位置センサ５８を使用する代わりに、ＡＣサーボモータ１８にエンコーダを組み込み、このエンコーダから出力されるパルス信号に基づき、シーケンサ５６にて、ステージ６の位置を検出することも可能である。また、シーケンサ５６に、コンピュータ５４による制御を組み込むことも可能である。
【００６２】
図示されていないが、ダイコータには、ステージ６上に被塗布部材としての枚葉部材、例えば、カラーフィルタのためのガラス基板Ａを供給するローダや、ステージ６からガラス基板Ａを取り外すためのアンローダが備えられており、これらローダおよびアンローダには、その主要構成部分に、例えば、円筒座標系産業用ロボットが使用される。
【００６３】
図１から明らかなように、前述した塗布ヘッド４０は、ステージ６の往復動方向と直行する方向、すなわち、ステージ６の幅方向に水平に延びており、前述したように、その一部が長手方向でホルダ３２の保持部８０へ腰掛けるように保持されている。ここで、塗布ヘッド４０の水平調整は、前述した水平バー３６の両端に設けられた調整アクチュエータ３８の伸縮ロッドを伸縮させ、ホルダ３２をその支持軸回りに回転させることで行われる。
【００６４】
前述した水平調整により、塗布ヘッド４０が高々数百ｍｍで短尺の場合には、クリアランスをある程度均一に設定することも可能であるが、特に塗布ヘッド４０が１ｍを越すような長尺である場合には、図７に示すように、塗布ヘッド４０や保持部８０がその自重で変形してしまい、クリアランスの大きさに対して自重たわみ量が無視できないほど大きくなって、均一なクリアランスを設定することが不可能になる。
【００６５】
そこで、図３に示す本実施例１では、離散的に３箇所配置した対塗布ヘッドおよび対保持部保持面８２、８４のぞれぞれにおいて、各保持面と隣り合う各保持面の端部を結んだ直線により形成される長手方向のプロファイルは、クリアランスが長手方向で略均一となるように、図８で示すような形状に設定されている。すなわち、対保持部保持面８４により形成されるプロファイルは、各保持部保持面８４が共通公差域において平面度公差が１０μｍ以下、好ましくは５μｍ以下、さらに好ましくは２μｍ以下に設定されているため、直線的な形状をしており、対塗布ヘッド保持面８２で形成されるプロファイルは、中央が高い凸型形状になるよう、中央保持面高さＨｃが端部保持面高さＨｅよりも高く設定されている。
【００６６】
ここで、平面度とは、ＪＩＳ Ｂ ０６２１（１９８４）で定義されるものであり、「平面形体の幾何学的に正しい平面からの狂いの大きさ」を意味する。また、共通公差域とは、ＪＩＳ Ｂ ００２１（１９８４）に準拠するものであり、複数の離れた形体に共通の領域をもつ公差値が指定されていることを意味する。
【００６７】
なお、本発明で定義する同一面上とは、各保持面の平面度が、共通公差で１０μｍ未満と非常に高精度に仕上げられている状態を指し、同一面上でないとは、各保持面の平面度が共通公差域で１０μｍ以上に設定されている状態を指す。
【００６８】
また、上述の凸型形状は、塗布ヘッド４０と保持部８０を保持した際、塗布ヘッド４０や保持部８０の自重たわみ量が、クリアランスの大きさに対して数％以下まで小さくなるよう、予め設定しておくが、より好ましくは、ステージ６上面の平面精度や被塗布部材の長手方向の厚み形状なども考慮して設定しておく方が、さらにクリアランスのバラツキが小さくできるので良い。
【００６９】
そして、対塗布ヘッド保持面８２の個々の高さ設定は、保持面を構成する部位が保持部８０と一体構造である場合には、保持部８０を直接加工することで行うことができるが、好ましくは、保持面を構成する部位を取り外し自在にしておき、目標の凸型形状に応じて、それぞれの保持面を構成する部位の厚みを調整したり、保持部８０と対塗布ヘッド保持面８２の間にスペーサを挿入できるような構造にしておけば、事前の設定作業が迅速に行える。さらに、対塗布ヘッド保持面８２を構成する部位を、与える温度によって体積が変化するバイメタル構造としておけば、それぞれの保持面を局所的に温調することで、個々の高さを自在に調整しておくことも可能である。
【００７０】
また、保持部８０と塗布ヘッド４０の横断面は、長手方向のたわみに対する剛性がほぼ同一になるような形状に設計されている。この場合、保持部８０と塗布ヘッド４０を保持する際に、対塗布ヘッド保持面８２が形成する凸型形状に応じて、保持部８０と塗布ヘッド４０は、作用反作用の関係により、それぞれ逆方向に、ほぼ同じ量だけ変形するため、迅速に自重たわみ量を実質的にゼロとする凸型形状が予測できる。
【００７１】
なお、本実施例では、対塗布ヘッド保持面８２を調節しているが、同様の調節を、対保持部保持面８４に対して行っても良いし、両方に対して行っても良い。また、対塗布ヘッドおよび対保持部保持面８２、８４はそれぞれ離散的に３箇所配置しているが、その数は特に限定されるものではなく、必要に応じて増減することができる。また、離散的な配置ではなく、長手方向に連続的な保持面を１つ設ける構成でも良い。
【００７２】
図５に示す本実施例２の塗布ヘッド４０では、保持部８０に保持した際の、塗布ヘッド４０や保持部８０の自重たわみ量が、実質的にゼロとなるように、リップ先端部７０が自重でたわみ方向とは逆向きの凹型形状に加工されている。
【００７３】
リップ先端部７０の凹型形状は、背面からダイを強制的に押すことで、リップ先端部７０を長手方向で凸型に変形させた状態で研削加工したり、回転定盤上で遊星回転するワークを研摩するラッピング加工機によってリップ先端部７０を仕上げる場合には、回転定盤の温度分布を調整したり、前述の研削加工と同様、塗布ヘッド４０を凸型に変形させた状態でラップするなど、公知の加工方法を適用。
することで設定することが可能である。
【００７４】
本発明における塗布装置では、塗布ヘッド４０を保持部８０に保持した際の、自重たわみ量を予め測定しておき、そのたわみ量に応じて、上述した対塗布ヘッド保持面８２の長手方向のプロファイルや、リップ先端部７０の長手方向の形状を設定するものである。
【００７５】
自重たわみ量を測定する方法は、特に限定されるものではないが、ＪＩＳ Ｂ０６２１（１９８４）で定義される真直度、すなわち、「直線形体の幾何学的に正しい直線からの狂いの大きさ」を測定するために一般的に用いられる方法を適用することができる。
【００７６】
例えば、塗布ヘッド４０を保持部８０に保持した後、市販の水準器やオートコリメータ、もしくはインジケータなどにより、塗布ヘッド４０の上面４１における長手方向の真直度を測定することで、自重たわみ量を算出することができる。
【００７７】
この場合、対塗布ヘッドおよび対保持部保持面８２、８４の共通公差域における平面度は１０μｍ以下、好ましくは５μｍ以下、さらに好ましくは２μｍ以下に設定しておき、かつ、上面４１に対して、対保持部保持面８４とリップ先端部７０は、ＪＩＳ Ｂ ０６２１（１９８４）で定義される平行度、すなわち、「基準となるデータム直線又はデータム平面に対して平行な幾何学的直線又は幾何学的平面からの平行であるべき直線形体又は平面形体からの狂いの大きさ」が１０μｍ以下、好ましくは５μｍ以下になるよう加工しておくことが、自重たわみ量を精度良く算出するために、好ましい。
【００７８】
水準器やオートコリメータにより真直度を測定する場合には、上面４１の任意位置における長手方向の変位量を２点連鎖法によって測定し、そのデータを真直度に換算するためにＪＩＳ Ｂ ０６２１（１９８４）では最小領域法で処理するよう規定されているが、より一般的に用いられている両端基準法や最小二乗法などによって処理した真直度を自重たわみ量とすれば良い。インジケータにより測定する場合には、ステージ６上面を基準定盤として、上面４１の真直度を測定し、自重たわみ量を算出すれば良い。
【００７９】
なお、上述した真直度の測定方法の詳細は、例えば海文堂出版株式会社から出版されている「精密形状測定の実際」（中野健一著）に記されている。
【００８０】
また、簡便な方法として、ステージ６の往復動方向の片端面に長手方向で両端と中央に最低３箇所、ステージ６上面からのリップ先端部７０の距離を測定できる市販の距離センサを設置しておき（図示しない）、距離センサによって、ステージ６上面を基準とした、塗布ヘッド４０や保持部８０の自重たわみ量を測定しても良い。
【００８１】
測定した塗布ヘッド４０や保持部８０の自重たわみ量を実質的にゼロ、すなわち設定するクリアランスに対して、１０％未満、好ましくは、５％以下、さらに好ましくは２％以下とするために、実施例１では、前述した対塗布ヘッド保持面８２の中央保持面高さＨｃと端部保持面高さＨｅの相対差（Ｈｃ−Ｈｅ）が、両端と中央部の最大変形量に対して約２倍に設定されており、さらには、ステージ６上面における塗布幅方向のうねりの平均値を考慮して設定されている。また、実施例２では、リップ先端部７０の長手方向が、塗布ヘッド４０や保持部８０の自重たわみによる変形とは逆向きに、測定した自重たわみ量に応じて、中央が凹型形状に加工されている。
【００８２】
図６に示す、本発明の塗布ヘッド４０は、例えば１ｍを越すような、長尺なブロックであるフロントリップ５９およびリアリップ６０を備えており、これらフロントおよびリアリップ５９、６０は、ステージ６の往復動方向前後に位置して、互いに一体的に保持されている。塗布ヘッド４０内の中央部分には、塗布液の供給ホース４２に、内部通路を介して、常時接続されている、塗布液を塗布幅方向に拡幅するための拡幅路、すなわち、マニホールド６２が形成されており、このマニホールド６２は、ステージ６の往復動方向と直行する方向に延びている。
【００８３】
マニホールド６２からは、下方に向けてリップ間隙６４が垂直に延び、塗布ヘッド４０の下面に開口している。リップ間隙６４の下端開口、つまり、吐出口６６は、マニホールド６２と同様に、ステージ６の往復動方向と直交する方向に延びている。具体的には、フロントリップ５９とリアリップ６０との間には、シム（図示しない）が介在されている。このシムの厚みにより、リップ間隙６４および吐出口６６の隙間、すなわち、ステージ６の往復動方向に沿う長さが、例えば、５０μｍ以上、３００μｍ以下に設定されている。
【００８４】
次に、上述したダイコータを使用して行われる塗布部材（カラーフィルタ）の製造方法を説明する。
【００８５】
まず、ダイコータにおける各作動部の原点復帰が行われると、ステージ６は、厚みセンサ２２の下方に位置付けられ、また、タンク５０から、吸引ホース４８および供給ホース４２を経て、塗布ヘッド４０内のマニホールド６８およびリップ間隙６４内に至る経路内に、塗布液が満たされている。
【００８６】
この状態で、図示しないローダからステージ６上にガラス基板Ａが供給され、このガラス基板Ａは、ステージ６上に、サクション圧を受けて保持される。このようにしてガラス基板Ａのローディングが完了すると、厚みセンサ２２が所定の位置まで下降し、ガラス基板Ａの厚みが厚みセンサ２２により測定される。測定後、厚みセンサ２２は、元の位置まで上昇する。
【００８７】
上述したガラス基板Ａのローディングの開始と同時に、シリンジポンプ４４の電磁切り換え弁４６が、そのポンプ本体５２に吸引ホース４８を接続すべく、切り換え作動し、これにより、ポンプ本体５２により、タンク５０内の塗布液が、吸引ホース４８を通じて、吸引される。シリンジポンプ４４内に所定量の塗布液が吸引されると、電磁切り換え弁４６は、ポンプ本体５２と供給ホース４２とを接続すべく、切換え作動する。そして、ステージ６は、塗布ヘッド４０に向けて往動され、塗布ヘッド４０の直前で、停止される。この後、塗布ヘッド４０が下降し、図６に示すように、塗布ヘッド４０のリップ先端部７０とガラス基板Ａの上面との間に、所定のクリアランス、すなわち、形成すべき塗膜の厚さ、すなわち塗布膜厚ｔに対して１〜１０倍程度のクリアランスＨが確保される。例えば、塗布膜厚ｔが４０μｍ以下なら、クリアランスＨは、５０μｍ〜３００μｍの範囲が好ましく、より好ましくは、１００μｍ〜１５０μｍの範囲である。５０μｍ未満の場合は、塗布ヘッド４０や保持部８０の自重たわみ量を小さくしたとしても、ガラス基板Ａの厚さむらの影響により、塗布厚みの均一性が悪く、生産効率が落ちる。一方、３００μｍより大きい場合は、塗布開始部で縦すじなどの塗布欠陥が発生しやすくなる。なお、クリアランスＨは、厚みセンサ２２により測定したガラス基板Ａの厚さを考慮し、ステージ６と塗布ヘッド４０との間の距離を測定する距離センサ（図示せず）からの出力信号に基づき、塗布ヘッド４０の下降位置が位置決めされることで、正確に設定される。
【００８８】
次に、ステージ６を更に往動させ、ガラス基板Ａの上面における塗膜の形成を、開始すべきスタートラインを塗布ヘッド４０の吐出口６６の直下に位置付け、ステージ６を一旦停止させる。
【００８９】
このステージ６の一旦停止と実質的に同時に、シリンジポンプ４４に塗布液の吐出動作を開始させ、塗布液を塗布ヘッド４０に向けて供給する。これにより、塗布ヘッド４０の吐出口６６から、ガラス基板Ａ上に、塗布液Ｌが吐出される。ここで、吐出口６６は、その間隙が塗布ヘッド４０の長手方向、つまり、ステージ６の往復動方向に沿って一定であるから、吐出口６６からは、ガラス基板Ａのスタートラインに沿って一様に塗布液Ｌが吐出され、この結果、塗布ヘッド４０とガラス基板Ａとの間には、塗布液の液溜まりＢ（図６）が、スタートラインに沿って形成される。
【００９０】
この液溜まりＢの形成と同時に、吐出口６６からの塗布液Ｌの吐出を継続しながら、ステージ６を一定の速度で往動方向に進行させると、この液溜まりＢを介して、ガラス基板Ａの上面に塗布液Ｌの塗膜Ｄが連続的に形成される。
【００９１】
従って、塗膜Ｄの厚みを均一にするためには、クリアランスＨを長手方向で均一に設定して、塗布幅方向にわたって均一な液溜まりを形成することが重要である。
【００９２】
ステージ６の進行に伴い、ガラス基板Ａ上にて塗膜Ｄの形成を終了すべきフィニッシュラインが、塗布ヘッド４０の吐出口６６の直前位置に到達すると、この時点で、シリンジポンプ４４の吐出動作が停止されても、ガラス基板Ａ上の液溜まりの塗布液を消費しながら、塗膜Ｄの形成がフィニッシュラインまで継続される。なお、ガラス基板Ａ上のフィニッシュラインが、塗布ヘッド４０の吐出口７４を通過した時点で、シリンジポンプ４４の吐出動作を停止するようにしてもよい。
【００９３】
ガラス基板Ａ上のフィニッシュラインが、吐出口６６を通過する時点または通過した時点で、シリンジポンプ４４の吸引動作がわずかに行われ、これにより、塗布ヘッド４０のリップ間隙６４内の塗布液Ｌは、マニホールド６２側に吸引される。
【００９４】
同時に、塗布ヘッド４０は、元の位置まで上昇され、塗布ヘッド４０から塗布液Ｌの吐出工程が終了する。次に、シリンジポンプ４４に、吸引動作と同じ量だけ吐出動作を与えて、塗布ヘッド４０のリップ間隙６４に空気が残らないようにした後、電磁切り換え弁４６は、ポンプ本体５２と吸引ホース４８とを接続すべく、切り換え動作し、これにより、ポンプ本体５２に、タンク５０内の塗布液が、吸引ホース４８を通じて、吸引される。シリンジポンプ４４内に所定量の塗布液が吸引されると、シリンジポンプ４４の電磁切り換え弁４６は、ポンプ本体５２と供給ホース４２とを接続すべく、切り換え作動する。なお、塗布ヘッド４０の上昇位置にて、リップ先端部７０に付着している塗布液Ｌが、クリーナ（図示せず）により拭き取られる。
【００９５】
一方、ステージ６の往動は、塗布液Ｌの吐出工程が終了しても継続されており、ステージ６がガイド溝レール４の終端に到達した時点で、その往動が停止される。この状態で、塗膜Ｄが形成されたガラス基板Ａは、そのサクションによる吸着が解除されて後、アンローダによりステージ６上から取り外される。この後、ステージ６は、復動され、図１に示す初期位置に戻されて、一連の塗布工程が終了する。初期位置にて、ステージ６は、新たなガラス基板がローディングされるまで待機する。
【００９６】
上述したガラス基板Ａ上への塗膜Ｄを形成するダイコータは、塗布ヘッド４０を保持部８０の自重たわみやステージ６上面の平面精度の影響を少なくできる前述した塗布ヘッド４０や保持部８０を備えているため、塗布幅方向で均一なクリアランスＨを容易に設定することが可能となり、塗布ヘッド４０の剛性アップに伴う重量増加や、作業者が特別な調整作業を行うこともなく、サイズの大きなガラス基板上に、その塗膜Ｄを均一に形成することができ、カラーフィルタの製造に好適なものとなる。
【００９７】
以上において、本発明の塗布装置や塗布部材の製造方法における実施例を説明したが、本発明に係る塗布装置の具体的な構成は、この実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で設計変更が可能であり、さらに、本発明に係る被塗布部材の製造方法に適用する被塗布部材としては、上述したガラス基板だけでなく、金属板などの枚葉部材や、フィルムなどのウエブや金属箔などの連続的に連なる部材でも良く、製造される塗布部材としては、プラズマディスプレイ用部材、版材などであっても良い。また、その塗布液としては、水や有機溶媒に高分子材料や無機物を溶解または分散させたものなどが、適用できる。
【００９８】
【実施例】
ダイコータにおいて、サイズが非常に大きなガラス基板、例えば、縦横１１００ｍｍ×９６０ｍｍ、厚み０．７ｍｍの基板に、塗布液を均一に塗布するためには、前述したように、長手方向で均一なクリアランスを設定できるよう、塗布ヘッドを塗布ヘッド保持部に保持することが重要である。
【００９９】
表１では、塗布幅が１１００ｍｍである本発明の塗布装置によって、上述のガラス基板に塗膜Ｄを形成したときの、塗布幅方向における膜厚精度を、従来の塗布装置と比較した結果を示す。
【０１００】
なお、本実施例および比較例では、スリットダイ４０の離散的に３箇所配置された対保持部保持面８４は、それぞれの平面度が共通公差域で１．６μｍ、かつ、各保持面により形成される直線的なプロファイルがリップ先端部７０に対して５μｍの平行度になるように設定されている。
【０１０１】
次に、塗布ヘッド４０や保持部８０の自重たわみ量を測定するため、それぞれの対塗布ヘッド保持面８２の平面度が共通交差域で１．８μｍとした。そして、保持部８０に保持した塗布ヘッド４０における上面４１の長手方向６箇所の変位量を、市販の水準器『新潟精機（株）製レベルニック精密級電子水準器ＤＬ−Ｓ３』を用いて、２点連鎖法により測定し、得られた変位量を両端基準法で換算すると、塗布ヘッドや保持部の自重たわみは中央が下向きに凸型分布をしており、自重たわみ量は１８μｍあった。
【０１０２】
実施例１−１では、対塗布ヘッド保持面８２の中央保持面高さＨｃと端部保持面高さＨｅの相対差（Ｈｃ−Ｈｅ）が３６μｍとなるよう、両端の保持面の厚みを予め調節しておくことで、塗布ヘッド４０を保持部８０に保持した際の、塗布ヘッドや保持部の自重たわみ量は１．８μｍになった。なお、塗布ヘッド４０のリップ先端部７０の真直度は２μｍであった。
【０１０３】
実施例１−２では、ステージ６上面において、往復動方向３箇所における塗布幅方向の真直度を平均することで算出した平均真直度分布が、中央で６μｍ凸型の傾向にあったため、さらに、中央保持面高さＨｃと端部保持面高さＨｅの相対差（Ｈｃ−Ｈｅ）が４８μｍとなるように、両端の保持面の厚みを予め調節しておき、塗布を行った。なお、塗布ヘッド４０は実施例１−１と同じものを使用した。
【０１０４】
実施例２では、対塗布ヘッド保持面の中央と両端部の相対差（Ｈｃ−Ｈｅ）を１．５μｍに設定した後、リップ先端部における長手方向が中央で最大１８μｍ凹型となる形状に予め加工しておいた塗布ヘッド４０によって、塗布を行った。
【０１０５】
また、比較例として、塗布ヘッドや保持部の自重たわみを考慮しない、図７で示す保持状態によって塗布を行った。この場合の自重たわみ量は、前述のとおり１８μｍであった。
【０１０６】
なお、この実験では、リップ間隙６４の隙間を１００μｍ、クリアランスＨを１００μｍ、形成すべき塗膜Ｄの塗布厚みｔを２５μｍ、塗布速度は６ｍ／分に設定した。
【０１０７】
また、塗布液として、ピグメントレッド１７７とガラスビーズをγ−ブチロラクトンへホモジナイザーによって分散処理した後、濾過によりガラスビーズを除去した顔料分散液にポリアミック酸のγ−ブチロラクトン溶液を粘度が１５ｍＰａ・ｓとなるよう適宜添加、混合したカラーペーストを使用した。
【０１０８】
【表１】

【０１０９】
表１から明らかなように、本発明のダイコータでは、塗布ヘッドや保持部の自重たわみを小さくできるため、クリアランスを均一に設定でき、塗布幅が１ｍを超える場合でも、塗布厚みが均一な塗布部材が製造可能になることがわかる。
【０１１０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の塗布装置および塗布部材の製造方法、ならびに、カラーフィルタの製造装置および製造方法によれば、例えば、塗布幅が１ｍを超えるような、サイズの大きなガラス基板に塗布液を塗布する場合においても、塗布ヘッドや塗布ヘッド保持部の自重による変形やステージ６上面の平面精度の影響が小さくできるように、予め塗布ヘッドや塗布ヘッド保持部、もしくは、リップ先端部の長手方向の形状が設定されているため、煩わしいたわみ調整や剛性を高めるために塗布ヘッドを大型化する必要もなく、作業者が均一なクリアランスを容易、かつ迅速に設定することができ、塗布幅方向で均一な塗布液の塗膜を形成することが可能となる。この結果、被塗布部材が、枚葉部材、つまり、カラーフィルタ用のガラス基板である場合には、高品質なカラーフィルタを効率良く得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例であるダイコータの概略斜視図である。
【図２】図１のダイコータを塗布液の供給系および各作動部材の制御系をも含めて示した概略側面構成図である。
【図３】図１のダイコータに使用されている塗布ヘッドとホルダを示す概略斜視図である。
【図４】図３の保持部に塗布ヘッドを保持した際、塗布ヘッドと保持部が変形して、自重たわみが小さくなった状態を模式的に示す斜視図である。
【図５】本発明における自重たわみによる変形量を無視できる塗布ヘッドの概略斜視図である。
【図６】図１に示されたダイコータに使用されている塗布ヘッドの塗布状態を示す横断面図である。
【図７】塗布ヘッドや保持部の自重たわみを考慮しない、従来の塗布ヘッドと保持部の保持状態を示す概略斜視図である。
【図８】実施例１における対塗布ヘッド保持面、対保持部保持面の幾何学的な形状の一例を示す図である。
【符号の説明】
２：基台
４：ガイド溝レール
６：ステージ（支持手段）
８：スライド脚
１２：ケーシング
１４：フィードスクリュー
１６：コネクタ
１８：ＡＣサーボモータ
２０：センサ支柱
２１：昇降アクチュエータ
２２：厚みセンサ
２４：ダイ支柱
２６：昇降装置
２８：ケーシング
３０：ＡＣサーボモータ
３２：ホルダ
３６：水平バー
３８：調整アクチュエータ
４０：塗布ヘッド
４２：供給ホース
４４：シリンジポンプ（供給手段）
４６：電磁切り換え弁
４８：吸引ホース
５０：タンク
５２：ポンプ本体
５４：コンピュータ
５６：シーケンサ
５８：位置センサ
５９：フロントリップ
６０：リアリップ
６２：マニホールド
６４：リップ間隙
６６：吐出口
７０：リップ先端部
８０：保持部（保持手段）
８２：対塗布ヘッド保持面
８４：対保持部保持面
Ａ：ガラス基板（被塗布部材）
Ｂ：液溜まり

Claims (10)

1. 塗布液を吐出するための吐出口を備えた塗布ヘッドと、該塗布ヘッドを保持する保持手段と、該塗布ヘッドの吐出口に対向して被塗布部材を支持する支持手段と、塗布ヘッドまたは被塗布部材のいずれか一方を相対的に移動させる移動手段を備え、前記被塗布部材に前記塗布ヘッドの吐出口から吐出する塗布液の塗膜を形成する塗布装置において、前記保持手段および前記塗布ヘッドは、塗布ヘッドを保持するための保持面をそれぞれ有し、かつ、少なくとも一方の保持面は、塗布ヘッドの長手方向で同一面上になく、さらに、前記保持手段および前記塗布ヘッドが有するそれぞれの前記保持面を互いに当接させることにより、塗布ヘッドの長手方向でクリアランスが略均一となるように前記保持手段と前記塗布ヘッドが固定されていることを特徴とする塗布装置。
2. 前記保持手段および／または前記塗布ヘッドの保持面は、塗布ヘッドの長手方向で離散的に３カ所以上有することを特徴とする請求項１に記載の塗布装置。
3. 前記保持手段および／または前記塗布ヘッドの各保持面は、鉛直方向に位置が異なることを特徴とする請求項２に記載の塗布装置。
4. 前記被塗布部材が、枚葉形態の部材であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の塗布装置。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載の塗布装置における被塗布部材が、カラーフィルタ製造用被塗布部材からなることを特徴とするカラーフィルタの製造装置。
6. 支持体上に支持されている被塗布部材に向かって、保持手段に保持されている塗布ヘッドの吐出口より塗布液を吐出しながら、塗布ヘッドまたは被塗布部材のいずれか一方を相対的に移動させて、被塗布部材上に塗膜を形成する塗布部材の製造方法において、前記保持手段および前記塗布ヘッドは、塗布ヘッドを保持するための保持面をそれぞれ有し、かつ、少なくとも一方の保持面は、塗布ヘッドの長手方向で同一面上になく、さらに、前記保持手段および前記塗布ヘッドが有するそれぞれの前記保持面を互いに当接させることにより、塗布ヘッドの長手方向でクリアランスが略均一となるように前記保持手段と前記塗布ヘッドが固定されていることを特徴とする塗布部材の製造方法。
7. 前記保持面が離散的に３カ所以上あることを特徴とする請求項６に記載の塗布部材の製造方法。
8. 前記保持手段および／または前記塗布ヘッドの各保持面は、鉛直方向に位置が異なることを特徴とする請求項７に記載の塗布部材の製造方法。
9. 請求項６〜８のいずれかに記載の塗布部材の製造方法における被塗布部材が、枚葉部材であることを特徴とする塗布部材の製造方法。
10. 請求項６〜８のいずれかに記載の塗布部材の製造方法における被塗布部材が、カラーフィルタ製造用被塗布部材からなることを特徴とするカラーフィルタの製造方法。

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