JP4538769B2 - Coating method and color filter manufacturing method - 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用カラーフィルタ、プラズマディスプレイ、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適用されるものであり、特にカラーフィルタのガラス基板などの被塗布部材に対して、その表面に塗布液を吐出しながら塗膜を形成する塗布方法およびこの方法を使用したカラーフィルタの製造方法に関する。
【0002】
【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、ガラス基板上に3原色の細かな格子模様を有しており、このような格子模様はガラス基板上に黒色の塗膜を形成した後に、赤、青、緑の塗膜を順次形成していき、これにより、ガラス基板上を3原色に塗り分けて得られる。
【0003】
それゆえ、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て、その塗膜を形成していく形成工程が必要不可欠となる。この種の形成工程には、従来塗布装置としてのスピナー、バーコータあるいはロールコータなどが使用されていたが、塗布液の消費を削減し、塗膜物性の向上を図るために、近年に至ってはダイコータが使用されるようになってきている。
【0004】
この種のダイコータはその一例がたとえば特開平6−339656号公報に開示されている。この公知のダイコータは、往復動可能なテーブルと、下向きの吐出口を有した塗布器とを揃え、テーブルの上面はサクション面として構成されている。したがって、塗膜を形成すべきガラス基板はテーブル上に吸着保持可能となっている。そして、テーブル上にガラス基板が吸着保持された後、テーブルとともにガラス基板が塗布ヘッドの直下を移動するに伴い、塗布ヘッドの吐出口から塗布液を吐出させて、ガラス基板上に塗膜を連続して形成することができる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上述したダイコータを実際の生産工程に適用するにあたっては、同一の塗布液だけを塗布するのではなく、定められた生産品種に応じて異なる種類の塗布液に交換していくことが要求される。塗布液の交換から塗布再開までには、1)塗布器の洗浄、2)新しい塗布液の充填と途中流路のエアー抜き、3)新しい塗布液で膜厚分布を許容値内にする塗布条件出し、の作業を順次行っていかねばならない。特に最後の塗布条件出しについては、基板に試し塗布をしてそれを乾燥、測定という作業を条件が確定するまで繰り返す必要があるが、1回の乾燥の待ち時間だけで30分もかかり、条件が定まらず何回も繰り返すことになると、非常に時間がかかって効率の悪い作業となる。ダイコータによる生産性を向上させるには、これらの作業に要する時間を最小とし、装置の稼働率を高めることが必須である。
【0006】
しかしながら、以上のいわゆる「品種切替作業」に着目して、品種切替作業時間の短縮を図った公知例はあまりない。例えば、特開平8−108120号公報では異なる塗布液への交換時間を短縮する装置が、特開平11−290744号公報で前回測定した膜厚分布データから今回の膜厚分布を修正して塗布条件出しを行なう手段が、提示されてはいるが、これらでは塗布液の品種切替時に大幅な時間短縮は望み得ず、少量多品種生産がすう勢の今日、交換すべき多種の塗布液に対応して生産性を向上させ、コスト削減を図るのは、非常に困難である。
【0007】
この発明は、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、塗布液の品種切替に伴う作業時間を削減する手段を具体的に供することによって、少量多品種生産でもダイコータの生産性を向上させて、コスト低減化が可能な塗布方法及びこの方法を使用したカラーフィルタ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】
上記の目的はこの発明によって達成される。
請求項1に係る塗布方法は、塗布装置に積載された塗布器の吐出口から、塗布液供給手段により供給された塗布液を被塗布部材に吐出しながら、前記塗布器および被塗布部材の少なくとも一方を相対的に移動させて前記被塗布部材に塗膜を形成する塗布方法において、前記塗布器と塗布液供給手段を用いた被塗布部材への塗布液の塗布作業と平行して、塗布装置の外部で別の塗布器及び塗布液供給手段に塗布液を充填しエアー抜きを完全に行ってから、塗布装置に積載されている前記塗布器および塗布液供給手段と交換することを特徴とする方法からなる。
【0009】
ここで、さらに前記塗布器および塗布液供給手段の交換後に、液体塗膜の形成中または形成直後に被塗布部材走行方向の液体塗膜の厚さ分布を測定し、これを基に以降の液体塗膜形成時の被塗布部材走行方向の塗布開始、終了部の液体塗膜厚さ分布の修正を、塗布器からの塗布液の吐出/停止と被塗布部材の移動/停止とのタイミング変更により行なうことも好ましい。
【0012】
本発明に係るカラーフィルタの製造方法は、上記のような塗布方法を使用してカラーフィルタを製造する方法からなる。
【0018】
請求項1に係る塗布方法によれば、交換すべき塗布液を別の塗布液供給手段により充填させた塗布器を事前に準備して、品種切替時に塗布装置本体に保持されている塗布器と塗布液供給手段と交換するのであるから、塗布器の洗浄、塗布液の充填・エアー抜きといった作業が省略され、大幅な作業時間短縮が可能となる。
【0020】
請求項3に係るカラーフィルタの製造方法によれば、上記の優れた塗布方法でカラーフィルターを製造するのであるから、品種切替時間を大きく短縮して稼働率が向上することで、高い生産性を実現することができる。
【0021】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の好ましい実施形態を、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の全体概略斜視図、図2は図1のテーブル6とスリットダイ40および塗布液供給装置周りの構成図である。
【0022】
図1を参照すると、カラー液晶ディスプレイ用カラーフィルタの製造に適用される塗布装置いわゆるダイコータ1が示されている。このダイコータ1は、基台2を備えており、この基台2上には一対のガイド溝レール4が設けられている。これらガイド溝レール4上方には、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となっているテーブル6が配置されている。このテーブル6は基板Aを保持するものであり、そのためその上面10には図示しない吸着孔が設けられて、サクション面として作用するよう構成されている。
【0023】
一対のガイド溝レール4間には、図2に示す送りねじ機構を構成する14、16、18とこれを内蔵するケーシング12が配置されており、ケーシング12はガイド溝レール4に沿って延びている。送りねじ機構は、図2に示されているよボールねじからなるフィードスクリュー14がテーブル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、さらにこのコネクタ16を貫通して延びてその両端部が図示しない軸受に回転自在に支持され、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の上面にはコネクタ16の移動を妨げないように開口部が形成されているが、図1にはその開口部が省略されている。
【0024】
さらに図1を見ると、基台2の上面のほぼ中央に、逆L字形をなすダイ支柱24が配置されている。ダイ支柱24の先端はテーブル6の往復動経路の上方に位置付けられており、その先端には昇降機構26が取り付けられている。昇降機構26は昇降可能な昇降ブラケット(図示しない)を備えており、この昇降ブラケットはケーシング28内の一対のガイドロッドに昇降自在に取り付けられている。また、ケーシング内にはガイドロッド間に位置してボールねじからなるフィードスクリュー(図示しない)もまた回転自在にして配置されており、このフィードスクリューに対してナット型のコネクタを介して昇降ブラケットが連結されている。フィードスクリューの上端にはACサーボモータ30が接続されており、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。
【0025】
昇降ブラケットには支持軸(図示しない)を介してダイホルダ32が取り付けられており、このダイホルダ32はコの字形をなしかつ一対のガイド溝レール4の上方をこれらレール4間に亘って水平に延びている。ダイホルダ32の支持軸は昇降ブラケット内にて回転自在に支持されており、これにより、ダイホルダ32は支持軸とともに垂直面内で回転することができる。
【0026】
昇降ブラケットには、ダイホルダ32の上方に位置して水平バー36が固定されており、この水平バー36はダイホルダ32に沿って延びている。水平バー36の両端部には、電磁作動型のリニアアクチュエータ38がそれぞれ取り付けられている。これらリニアアクチュエータ38は水平バー36の下面から突出する伸縮ロッドを有しており、これら伸縮ロッドがダイホルダ32の両端にそれぞれ当接されている。
【0027】
ダイホルダ32内には、塗布器としてのスリットダイ40が取り付けられている。図1から明らかなようにスリットダイ40はテーブル6の往復動方向と直交する方向、つまり、ダイホルダ32の長手方向に水平に延びており、そして、その両端にてダイホルダ32に支持されている。
【0028】
スリットダイ40は図2に概略的に示されているように、長尺なブロック形状のフロントリップ59およびリアリップ60を有している。これらリップ59、60はテーブル6の往復動方向でみて前後に張り合わされ、図示しない複数の連結ボルトにより相互に一体的に結合されている。両リップ59、60を図示しないシムを介して張り合わせることにより、スリットダイ40の下面74には塗布液を吐出する吐出口72が形成されている。
【0029】
スリットダイ40内部ではその中央部分に位置してマニホールド62が形成されており、このマニホールド62はスリットダイ40の幅方向、すなわち、テーブル6の往復動方向と直交する方向に水平に延びている。マニホールド62は前述した塗布液の供給ホース42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62は塗布液の供給を受けることができる。
スリットダイ40の内部には上端がマニホールド62に連通したスリット64が形成されており、このスリット64の下端が下面74にて開口して、吐出口72となっている。スリット64は上記したように、フロントリップ59とリアリップ60との間に図示しないシムを挟み込むことによってその間隙が確保されている。
【0030】
さて、スリットダイ40からは図2に示されているように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の電磁切換え弁46の供給ポートに接続されている。電磁切換え弁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の先端部はタンク50内に挿入されている。なお、タンク50には塗布液70が蓄えられている。
【0031】
シリンジポンプ44のポンプ部はピストン型のポンプの形態をとっており、塗布液を貯蔵するシリンジ80とその貯蔵した塗布液を押し出したり、逆に塗布液を貯蔵するために吸引するピストン52より構成される。そして電磁切換え弁46の切換え作動により、シリンジ80内の塗布液は供給ホース42および吸引ホース48の一方に選択的に流体的に接続可能となっている。そして、これら電磁切換え弁46およびピストン52の図示しない直線駆動機構はコンピュータ54に電気的に接続されており、このコンピュータ54からの制御信号を受けて、電磁切換え弁46の切換方向、ならびにピストン52の移動速度や移動位置が制御されるようになっている。
【0032】
以上のスリットダイ40への塗布液供給を行なうシリンジポンプ44、供給ホース42の一部および吸引ホース48、タンク50は、台車204の上に配されて、塗布液供給装置200を構成している。この塗布液供給装置200には、台車204上にさらにスリットダイ40を載置できる載置台210とトレイ208が備えられている。載置台210は、スリットダイ40の端部を支持しかつ固定台212に対して図示した軸回りに回転可能な回転台214より構成される。以上の構成によって、載置台210にスリットダイ40をのせて、台車204ごと移動することや、タンク50からの塗布液70を載置台上のスリットダイ40に充填したり、さらには、載置台210の回転台214を回転させてスリットダイ40の吐出口72を上に向けて塗布液を供給する、いわゆるエアー抜き作業も可能となる。
【0033】
さらに、上記のシリンジポンプ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もまた電気的に接続されている。このシーケンサ56は、テーブル6側のフィードスクリュー14のACサーボモータ18や、昇降機構26側のACサーボモータ30やリニアアクチュエータ38の作動をシーケンス制御するものであり、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、テーブル6の移動位置を検出する位置センサ58からの信号、スリットダイ40の作動状態を検出するセンサ(図示しない)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。
【0034】
また、図2では塗布液供給装置200は1ユニットしか示されていないが、複数の塗布液供給装置を使用することも可能で、そのためにコンピュータ54は複数の塗布液供給装置と電気的に接続してそれぞれのシリンジポンプや電磁切換え弁を制御できるように、拡張された電気接続口76を有する。
【0035】
再度図1を参照すると、スリットダイ40の上方には、スリットダイ40をダイホルダー32から/へ脱着する脱着装置100が装備されている。脱着装置100は、スリットダイ40を昇降させる昇降装置102、昇降装置102をダイコータ1の幅方向に水平移動させる移動機構120、ダイコータ1の幅方向にまたがる移動機構120を支えて、門型形状を形成する門柱106よりなる。ここで、昇降装置102には、スリットダイ40の上部にあるフック78に係合する昇降用フック108と昇降用フック108を昇降させるワイヤ104が備えられている。そしてワイヤ104は昇降装置本体110の内部にある電動の巻き上げ機にて、自在に上下方向に移動させることができる。
【0036】
また、昇降装置102は開口部112を通して移動機構120の本体122の内部にある図示しないリニアガイドと、ボールネジとモータからなる直線駆動機構に接続されていて、ダイコータ1の幅方向(基板走行方向に直交する方向)に自在に往復動させることができる。
【0037】
そして塗布液供給装置200を、昇降装置102の可動範囲に移動してくれば、ダイホルダー32上のスリットダイ40を塗布液供給装置上の載置台210に載せかえたり、逆に載置台210上で塗布液を充填したスリットダイ40をダイホルダー32に載せかえることが可能となる。
【0038】
さらにまた図1を参照すると、基台2の上面にはダイ支柱24よりも手前側にセンサ柱20が配置されている。このセンサ支柱20もまた前述したダイ支柱24と同様に逆L字形をなし、ブラケット21を介して厚みセンサ22を、その先端がテーブル6の往復動経路の上方に位置付けられように保持している。
【0039】
この厚みセンサ22は、テーブル6上に基板Aが載置されたとき、その厚さを光学的に検出し、その厚さに対応した検出信号をコンピュータ54に出力する。
【0040】
さらにダイ支柱24の向こう側には、膜厚センサ130がテーブル6の往復動経路の上方に位置付けられようブラケット132を介して、ダイ支柱24に取り付けられている。
【0041】
この膜厚さセンサ130によって、塗布直後の液体塗膜の厚さ、あるいはテーブルの上面を基準とした液体塗膜の高さを測定することができる。膜厚センサ130としては、レーザ、超音波、静電容量等、いかなる方式のものを使用してもよいが、特にレーザフォーカス式のものを用いるのが好ましい。
【0042】
なお以上の厚みセンサ22および膜厚センサ130は、図2を参照すれば明らかなように、コンピュータ54に電気的に接続されていて、任意のタイミングで各々のセンサーからの測定データをコンピュータ54が受け取って、その表示画面にデータを表示したり、その他の制御のために活用することができる。
【0043】
次にこの塗布装置を使った塗布方法について説明する。
まず塗布液供給装置200の載置台210上にスリットダイ40を置き、シリンジポンプ44を用いて、タンク50〜ダイ40まで塗布液70を充満させる。続いて塗布液供給装置200を移動してダイコータ1のそばに置き、脱着装置100を使って、スリットダイ40を塗布液供給装置200の載置台210から、ダイコータ1のダイホルダー32に載せかえる。
【0044】
スリットダイ40がダイコータ1にセットされた時点で、各作動部の原点復帰を行い、テーブル6、スリットダイ40はスタンバイの位置に移動する。そして、テーブル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が載置されるとリフトピンを下降させて基板Aをテーブル上面に載置し、基板Aを吸着する。つづいて、テーブル6を駆動して、基板Aの塗布開始部がスリットダイ40の吐出口72のちょうど真下に来たときにテーブル6を停止させる。
【0045】
この停止状態の時に厚みセンサ22で基板Aの基板厚みを測定し、その厚さに基づき、基板A〜スリットダイ40の下面74間のクリアランスがあらかじめ与えた値になるように、スリットダイ40を下降する一方、シリンジポンプ44にタンク50から所定量の塗布液70を吸引する。そして、コンピュータ54からシリンジポンプ44に対して開始指令を出して、スリットダイ40から塗布液を吐出すると同時に、コンピュータ54内のタイマーがスタートし、定められた時間の後にコンピュータ54からシーケンサ56に対してスタート信号が出され、テーブル6が塗布速度で移動を開始し、塗布液ビードCを形成して塗布が開始される。
【0046】
そして、塗布した部分が膜厚センサ130の真下を通過するときに、形成された液体塗膜の厚さを基板走行方向にわたって測定する。さらに、基板Aの塗布終了位置がスリットダイ40の吐出口72の真下にきたら、シリンジポンプ44に対してコンピュータ54から停止指令を出してスリットダイ40からの塗布液の吐出を停止してからスリットダイ40を上昇させて、完全に塗布液ビードCをたちきる。
【0047】
これらの動作中テーブル6は動きつづけ、基板Aが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は次の工程に搬送される。この後テーブル6はリフトピンを下降させ原点位置に復帰する。ついで次の基板Aが来るのを待ち、同じ動作をくりかえす。ここで、測定された液体塗膜の厚さ分布をみて、液体塗膜の平均厚さが許容値を外れているときは、シリンジポンプ44のピストン52の移動速度をコンピュータ54により修正する。さらに塗布開始、終了部の膜厚分布も許容値から外れている場合は、塗布開始位置でスリットダイ40から塗布液を吐出開始してからテーブル6が移動開始するまでのタイミングを変えたり、シリンジポンプ44の停止するタイミングを塗布終了位置からその前後の位置に変えたりして、膜厚分布を調整する。膜厚センサ130のおかげで、塗布直後にこのような修正作業が可能となり、従来のように塗布後乾燥が完了するまで長時間待機して塗布装置の稼働率を低下させることをなくすことができる。
【0048】
塗布直後に液体塗膜の膜厚測定を行って、膜厚分布の修正を行えることは、生産すべき品種が変わって塗布液が変更され、塗布条件を再設定・確認するときに、特に時間節約に役立つ。
【0049】
次にこれもまた品種切替時の時間節約に役立つスリットダイ40と塗布液供給装置200の交換方法について、図3を参照しながら説明する。図3は、スリットダイ40と塗布液供給装置200の交換方法の概略を示す工程図である。
【0050】
まずダイコータ1では、スリットダイA40Aと塗布液供給装置A200Aを用いて、基板Aへの塗布液Aの塗布作業を行っている。これと平行して、交換用のスリットダイB40Bを交換用の塗布液供給装置B200Bに載置して、切り換えるべき塗布液BをタンクB50B〜シリンジポンプB44B〜スリットダイB40Bまで充填し、エアー抜きも完全に行っておく。ここで、塗布液供給装置B200Bは、当然ながら塗布液供給装置A200Aと全く同じ構成のものである(図3のステップa)。
【0051】
塗布液Aでの塗布作業が完了したら、スリットダイA40Aを脱着装置100を用いて塗布液供給装置A200Aの載置台A210Aに載せかえる(図3のステップb)。
【0052】
次にスリットダイA40Aを載せた塗布液供給装置A200Aを他の場所に移動させるとともに、塗布液Bを充填したスリットダイB40Bをそれを載せた塗布液供給装置B200Bごと移動して、ダイコータ1のそばにおく(図3のステップc)。
【0053】
続いて、塗布液供給装置B200Bに載せられているスリットダイB40Bを、脱着装置100を用いてダイコータ1のダイホルダー32に載せかえる。載せかえが完了したら、塗布液Bの基板Aへの塗布作業を開始する(図3のステップd)。
【0054】
塗布液Aから塗布液Bへの切替後は、上記したように塗布直後に膜厚センサ130を用いて、走行方向の液体塗膜の厚さ分布を測定し、これが許容値になければ上記の修正作業を行う。
【0055】
また、ダイコータ1から取り外されたスリットダイA40Aは、塗布液供給装置A200Aに載置された状態で、塗布液供給装置A200Aの塗布液が流れる流路ともども、洗浄を行い、次の切替時に備える。
【0056】
また次の塗布液への切替があるときは、上記した手順でスリットダイ、塗布液供給装置を順繰りに使用して、切替作業を行う。
【0057】
以上、これまで塗布液の切替時には、1)スリットダイ、および塗布液供給装置の洗浄、2)交換塗布液の充填、といった作業が必要で、ダイコータの停機時間が長く、その稼働率を著しく低下させていたが、本発明に示すあらかじめ塗布液を充填準備したスリットダイ、塗布液供給装置とまるごと交換する手段により、従来の停機ロス時間を大幅に減じることが可能となる。
【0058】
またこの交換作業後に、上記した膜厚センサ130で塗布直後の液体塗膜の膜厚測定をして、膜厚分布の修正を行うことは、品種切替時のさらなる時間短縮が可能となるので、より好ましい。
【0059】
なお、本発明が適用できる塗布液としては、粘度が1cps〜100000cps、望ましくは10cps〜50000cpsであり、ニュートニアンが塗布性から好ましいが、チキソ性を有する塗布液にも適用できる。また塗布液の乾燥速度にも特に依存せず、RGB色用の塗布液の他、レジスト、O/C材に対しても、ダイコータで塗布するときの品種切替作業時間の短縮化のために、本発明を適用できる。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。
【0060】
さらに品種切替のために用意すべきスリットダイおよび塗布液供給装置の台数は、いくつでもよく、品種切替頻度により定めることが望ましい。
【0061】
【実施例】
360×465mmで厚さ0.7mmの無アルカリガラス基板上に、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。ブラックマトリックス膜は、チタン酸窒化物を遮光材、ポリアミック酸をバインダーとして用いたものであった。
【0062】
続いてウェット洗浄によって基板上のパーティクルを除去後、ポリアミック酸をバインダー、γ−ブチロラクトン、N−メチル−2−ピロリドンと3−メチル−3−メトキシブタノールの混合物を溶媒、ピグメントレッド177を顔料にして固形分濃度10%で混合し、さらに粘度を50cpsに調整したR色の塗布液を、20μmの厚さで速度3m/分にて、ダイコータで全面均一に塗布した。ここで、ダイコータのスリットダイはスリットの間隙が100μm、スリットの幅が305mm、スリットダイと基板との間隙は100μmであった。塗布直後に液体塗膜の状態で基板走行方向の膜厚分布を、ダイコータに備え付けの膜厚センサであるレーザフォーカス変位計(キーエンス製LT−8020)を用いて測定したところ、塗布開始部の膜厚許容バラツキ20±1μmを外れる部分が許容値10mmに対して、15mmとなっていたので、塗布開始部の膜厚がオーバーシュート気味のことも考慮して、シリンジポンプの作動開始からテーブルの作動開始までの時間が0.2秒であったのを0.1秒に変えて再度塗布を行った。塗布直後に膜厚センサで測定して確認したところ、今度は許容値におさまっていたので、連続の塗布を開始した。以上のR色塗膜の塗布条件出し作業は10分で完了した。これまで塗布、乾燥、測定、再塗布を繰り返して塗布条件だしを行っていた従来の方法では、1時間かかっていたので、大幅な時間短縮が可能となった。
【0063】
塗布後はホットプレートを使用した乾燥装置で100℃で20分乾燥し、固形分濃度10%、粘度8%のレジスト液を10μm塗布してから、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、キュアを行った。
【0064】
同様の色塗膜の形成をG、B色についても、R色と同様にダイコータと上記の塗布条件出し手段、その他同じ工程を用いてそれぞれの色塗膜を形成した。ここでG色の塗布液には、R色の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40cpsに調整したもの、B色の塗布液には、R色の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50cpsに調整したものを用いた。
【0065】
そして最後にITOをスパッタリングで付着させ、カラーフィルターを作成した。えられたカラーフィルターは、顔料の凝集物や摩耗粉等の異物もなく、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。
【0066】
また途中で、R色の塗布液を上記のものより顔料だけをピグメントレッド111に変えたものに交換する必要があったので、別のスリットダイと塗布液供給装置にて、この交換用塗布液を充填し、ダイコータに装着されていたスリットダイおよびこれに付随する塗布液供給装置と入れ替えた。上記の塗布条件出しまで行って、連続した塗布作業が再開できたのは、交換開始から15分であった。同じスリットダイ、塗布液供給装置の溶剤洗浄、塗布液のいれかえ、塗布条件出しを行っていた従来の方法では、連続塗布再開まで1時間もかかっており、これもまた大幅な時間短縮となって、ダイコータのラインとしての稼働率を向上できた。
【0067】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、交換すべき塗布液を充填させた塗布器および塗布液供給装置を事前に準備して、塗布液等の品種切替時に塗布装置本体に保持されている塗布器および塗布液供給装置を、事前に準備した塗布器および塗布液供給装置と交換するのであるから、塗布器および塗布液供給装置の洗浄、塗布液の充填・エアー抜きといった作業が省略され、大幅な作業時間短縮が可能となる。
【0068】
さらに本発明の別の実施態様によれば、塗布液交換後の塗布中および塗布直後の液体塗膜の状態で膜厚分布を測定し、これに基づき液体塗膜の膜厚分布の調整を行うのであるから、乾燥のための待ち時間がなくなり、膜厚分布を許容値内に収めるまでの塗布条件出しの時間を大幅に減ずることができ、塗布液等の品種切替時を含めた塗布開始時の時間ロスを大幅に小さくすることができる。
【0069】
以上の本発明に係る手段によれば、品種切替に伴う作業時間を大幅に削減できるのであるから、少量多品種生産でもダイコータの稼働率を高めて生産性を向上させ、大幅なコスト低減化を達成することができる。
【0070】
さらに以上の手段をカラーフィルタの製造に導入することにより、多品種のカラーフィルターを低いコストで高い生産性で製造することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に一実施態様に係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をも含めて示した概略構成図である。
【図3】スリットダイと塗布液供給装置の交換方法の概略を示す工程図である。
【符号の説明】
1 ダイコータ
2 基台
6 テーブル
14 フィードスクリュー
18 ACサーボモータ
22 厚みセンサ
32 ダイホルダー
40 スリットダイ(塗布器)
44 シリンジポンプ
50 タンク
54 コンピュータ
62 マニホールド
64 スリット
72 吐出口
100 脱着装置
102 昇降装置
106 門柱
120 移動機構
130 膜厚センサ
200 塗布液供給装置
204 台車
210 載置台
A ガラス基板(被塗布部材)
C 塗布液ビード[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention is applied to, for example, the manufacturing field of color filters for color liquid crystal displays, plasma displays, optical filters, printed circuit boards, integrated circuits, semiconductors, etc., especially for coated members such as glass substrates of color filters. A coating method for forming a coating film while discharging a coating liquid on the surface, and this Method The Manufacturing method of the used color filter To the law Related.
[0002]
[Prior art]
A color filter for a color liquid crystal display has a fine lattice pattern of three primary colors on a glass substrate. Such a lattice pattern forms red, blue and green after forming a black coating on the glass substrate. In this way, the coating film is formed in three primary colors on the glass substrate.
[0003]
Therefore, for the production of a color filter, a forming process is required in which black, red, blue, and green coating liquids are sequentially applied onto a glass substrate to form the coating film. Conventionally, spinners, bar coaters or roll coaters as coating devices have been used for this type of forming process. However, in order to reduce coating solution consumption and improve coating film properties, die coaters have been used in recent years. Are beginning to be used.
[0004]
An example of this type of die coater is disclosed in, for example, JP-A-6-339656. This known die coater is provided with a reciprocable table and an applicator having a downward discharge port, and the upper surface of the table is configured as a suction surface. Therefore, the glass substrate on which the coating film is to be formed can be adsorbed and held on the table. After the glass substrate is sucked and held on the table, the coating liquid is continuously discharged onto the glass substrate by discharging the coating liquid from the discharge port of the coating head as the glass substrate moves together with the table under the coating head. Can be formed.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, when the above-described die coater is applied to an actual production process, it is required not to apply only the same coating liquid but to replace it with a different type of coating liquid according to a predetermined production type. The From replacement of coating solution to resumption of coating, 1) Washing of applicator, 2) Filling with new coating solution and air venting on the way, 3) Coating conditions to make film thickness distribution within allowable value with new coating solution The work must be done sequentially. In particular, for the final application condition setting, it is necessary to repeat the process of applying the test to the substrate, drying it, and measuring it until the conditions are established, but it takes 30 minutes to wait for only one drying time. If it is not determined and it is repeated many times, it will be very time consuming and inefficient. In order to improve the productivity of the die coater, it is essential to minimize the time required for these operations and increase the operating rate of the apparatus.
[0006]
However, there are not many publicly known examples in which the kind switching work time is shortened by paying attention to the so-called “type switching work”. For example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-108120, an apparatus for shortening the exchange time for a different coating solution corrects the current film thickness distribution from the film thickness distribution data previously measured in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-290744 and applies the coating conditions. Although the means to perform dispensing are presented, it is not possible to expect a significant time reduction when changing the type of coating solution in these cases, and today there is a trend to produce a variety of small-quantity products. It is very difficult to improve productivity and reduce costs.
[0007]
The present invention has been made on the basis of the above-mentioned circumstances, and the object of the present invention is to provide a means for reducing the work time associated with the change of the coating liquid type, thereby enabling the die coater to be manufactured even in a small quantity and a variety of types. Coating method capable of improving productivity and reducing cost, and this Method of manufacturing color filter using method The It is to provide.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The above objective is accomplished by the present invention.
According to a first aspect of the present invention, there is provided a coating method in which at least one of the applicator and the member to be coated is discharged from the discharge port of the applicator mounted on the coating apparatus while discharging the coating liquid supplied by the coating liquid supply unit to the member to be coated. In the coating method of forming a coating film on the coated member by relatively moving one of the members, In parallel with the coating operation of the coating liquid to the coated member using the coating device and the coating liquid supply means, Separate applicator and coating liquid supply means outside the coating apparatus In Fill with coating solution Remove the air completely Is loaded on the coating device Said It consists of a method characterized by exchanging with an applicator and a coating liquid supply means.
[0009]
Here, after replacement of the applicator and the coating liquid supply means, during or immediately after the formation of the liquid coating film In the traveling direction of the coated member Liquid coating thickness distribution , And based on this, during the subsequent liquid coating formation Application start and end of application direction Correction of liquid coating thickness distribution By changing the timing of discharging / stopping the coating liquid from the applicator and moving / stopping the coated member It is also preferable to do this.
[0012]
The method for producing a color filter according to the present invention comprises a method for producing a color filter using the coating method as described above.
[0018]
Claim 1 How to apply To the law According to the present invention, an applicator filled with the coating liquid to be replaced by another coating liquid supply means is prepared in advance, and is replaced with an applicator held in the coating apparatus main body and the coating liquid supply means at the time of product type switching. Therefore, operations such as cleaning of the applicator, filling of the coating liquid, and air venting are omitted, and the working time can be greatly reduced.
[0020]
Claim 3 To manufacture color filters according to To the law According to the above excellent application method In law Since the color filter is manufactured, high productivity can be realized by greatly shortening the type switching time and improving the operation rate.
[0021]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is an overall schematic perspective view of a coating apparatus according to the present invention, and FIG. 2 is a configuration diagram around the table 6, the
[0022]
Referring to FIG. 1, there is shown a coating apparatus so-called die coater 1 applied to the production of a color filter for a color liquid crystal display. The die coater 1 includes a
[0023]
Between the pair of
[0024]
Further, referring to FIG. 1, a
[0025]
A
[0026]
A
[0027]
In the
[0028]
The slit die 40 has a long block-shaped
[0029]
A manifold 62 is formed inside the slit die 40 at a central portion thereof. The manifold 62 extends horizontally in the width direction of the slit die 40, that is, in the direction orthogonal to the reciprocating direction of the table 6. The manifold 62 is always connected to the above-described application
A slit 64 having an upper end communicating with the manifold 62 is formed inside the slit die 40, and a lower end of the
[0030]
As shown in FIG. 2, a coating
[0031]
The pump part of the
[0032]
The
[0033]
Further, a
[0034]
In FIG. 2, only one unit of the coating
[0035]
Referring to FIG. 1 again, a
[0036]
The elevating
[0037]
If the coating
[0038]
Still referring to FIG. 1, a
[0039]
When the substrate A is placed on the table 6, the
[0040]
Further, on the other side of the
[0041]
With this
[0042]
Note that the
[0043]
Next, a coating method using this coating apparatus will be described.
First, the slit die 40 is placed on the mounting table 210 of the coating
[0044]
When the slit die 40 is set in the die coater 1, the origin of each operating unit is returned, and the table 6 and the slit die 40 are moved to the standby position. Then, lift pins (not shown) rise on the surface of the table 6, and when the substrate A is placed from a loader (not shown), the lift pins are lowered to place the substrate A on the upper surface of the table and suck the substrate A. Subsequently, the table 6 is driven, and the table 6 is stopped when the coating start portion of the substrate A comes just below the
[0045]
In this stop state, the
[0046]
And when the applied part passes just under the
[0047]
During these operations, the table 6 continues to move, stops when the substrate A 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 substrate A is transferred to the next step by an unloader (not shown). Thereafter, the table 6 lowers the lift pins and returns to the original position. Then, waiting for the next substrate A to come, the same operation is repeated. Here, when the measured thickness distribution of the liquid coating film is observed and the average thickness of the liquid coating film is outside the allowable value, the moving speed of the
[0048]
The ability to correct the film thickness distribution by measuring the film thickness of the liquid coating immediately after application is especially time-consuming when the type of product to be produced is changed and the application liquid is changed and the application conditions are reset and confirmed. Help save money.
[0049]
Next, a method for exchanging the slit die 40 and the coating
[0050]
First, in the die coater 1, the coating liquid A is applied to the substrate A using the slit die A40A and the coating liquid supply apparatus A200A. In parallel with this, the replacement slit die B40B is placed on the replacement coating liquid supply apparatus B200B, and the coating liquid B to be switched is filled from tank B50B to syringe pump B44B to slit die B40B. Go completely. Here, as a matter of course, the coating liquid supply apparatus B200B has the same configuration as the coating liquid supply apparatus A200A (step a in FIG. 3).
[0051]
When the coating operation with the coating liquid A is completed, the slit die A40A is placed on the mounting table A210A of the coating liquid supply apparatus A200A using the desorption device 100 (step b in FIG. 3).
[0052]
Next, the coating liquid supply apparatus A200A on which the slit die A40A is placed is moved to another place, and the slit die B40B filled with the coating liquid B is moved together with the coating liquid supply apparatus B200B on which the coating liquid B is placed, and next to the die coater 1. (Step c in FIG. 3).
[0053]
Subsequently, the slit die B <b> 40 </ b> B placed on the coating liquid supply device B <b> 200 </ b> B is placed on the
[0054]
After switching from the coating liquid A to the coating liquid B, as described above, the thickness distribution of the liquid coating film in the running direction is measured using the
[0055]
In addition, the slit die A40A removed from the die coater 1 is cleaned with the flow path through which the coating liquid of the coating liquid supply apparatus A200A flows while being placed on the coating liquid supply apparatus A200A, and is prepared for the next switching.
[0056]
When there is switching to the next coating liquid, the switching operation is performed using the slit die and the coating liquid supply device in order according to the procedure described above.
[0057]
As described above, when the coating liquid is switched, operations such as 1) cleaning of the slit die and the coating liquid supply device, and 2) filling of the replacement coating liquid are required. However, the conventional stop loss time can be greatly reduced by the means for exchanging the whole with the slit die and the coating liquid supply device prepared in advance for filling with the coating liquid shown in the present invention.
[0058]
In addition, after this replacement operation, measuring the film thickness of the liquid coating film immediately after coating with the above-described
[0059]
The coating liquid to which the present invention can be applied has a viscosity of 1 cps to 100,000 cps, desirably 10 cps to 50,000 cps, and Newtonian is preferable from the viewpoint of coating property, but it can also be applied to a coating liquid having thixotropy. In addition, it does not particularly depend on the drying speed of the coating liquid, in addition to the RGB color coating liquid, in addition to resist and O / C materials, in order to shorten the product switching operation time when applying with a die coater, The present invention can be applied. 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.
[0060]
Further, the number of slit dies and coating liquid supply devices to be prepared for product type switching may be any number, and it is desirable to determine the number depending on the type switching frequency.
[0061]
【Example】
On a non-alkali glass substrate having a thickness of 360 × 465 mm and a thickness of 0.7 mm, the pitch is 254 μm in the substrate width direction, the pitch is 85 μm in the longitudinal direction of the substrate, the line width is 20 μm, and the number of RGB pixels is 4800 (substrate longitudinal direction). A black matrix film having a lattice shape of × 1200 (substrate width direction) and a diagonal length of 20 inches (305 mm in the substrate width direction and 406 mm in the substrate longitudinal direction) and a thickness of 1 μm was formed. The black matrix film was obtained using titanium oxynitride as a light shielding material and polyamic acid as a binder.
[0062]
Subsequently, after removing particles on the substrate by wet cleaning, polyamic acid as a binder, γ-butyrolactone, a mixture of N-methyl-2-pyrrolidone and 3-methyl-3-methoxybutanol as a solvent, and Pigment Red 177 as a pigment. An R-color coating solution, which was mixed at a solid content concentration of 10% and further adjusted to a viscosity of 50 cps, was uniformly coated with a die coater at a speed of 3 m / min at a thickness of 20 μm. Here, the slit die of the die coater had a slit gap of 100 μm, a slit width of 305 mm, and a gap between the slit die and the substrate of 100 μm. Immediately after coating, the film thickness distribution in the substrate running direction in the state of the liquid coating was measured using a laser focus displacement meter (LT-8020 manufactured by Keyence) which is a film thickness sensor attached to the die coater. Since the portion outside the allowable thickness variation of 20 ± 1 μm was 15 mm compared to the allowable value of 10 mm, taking into account that the film thickness of the coating start part seems to overshoot, the operation of the table from the start of the syringe pump operation The time until the start was changed from 0.2 seconds to 0.1 seconds, and coating was performed again. Immediately after coating, the film thickness was measured and confirmed, and this time it was within the allowable range, so continuous coating was started. The above R color coating condition application operation was completed in 10 minutes. The conventional method that has been repeatedly applied, dried, measured, and re-applied until now to apply the coating conditions took 1 hour, so that it was possible to significantly reduce the time.
[0063]
After coating, it is dried at 100 ° C. for 20 minutes with a drying apparatus using a hot plate, coated with 10 μm of a resist solution having a solid content concentration of 10% and a viscosity of 8%, and then dried on a 90 ° C. hot plate for 10 minutes and then exposed Development and peeling were performed, leaving a color coating film only on the R pixel portion, and curing was performed by heating on a hot plate at 260 degrees for 30 minutes.
[0064]
Formation of the same color coating film For the G and B colors, each color coating film was formed in the same manner as in the R color using a die coater, the above-described application condition determining means, and other similar processes. Here, the G color coating solution is an R color coating solution in which the pigment is
[0065]
Finally, ITO was deposited by sputtering to create a color filter. The obtained color filter had no foreign matter such as pigment agglomerates and abrasion powder, and the chromaticity was uniform over the entire surface of the substrate, which was satisfactory in terms of quality.
[0066]
On the other hand, since it was necessary to replace the R coating solution with a pigment red 111 instead of the above, the replacement coating solution was replaced with another slit die and coating solution supply device. Was replaced with the slit die attached to the die coater and the coating liquid supply device associated therewith. It was 15 minutes from the start of the replacement that the above coating conditions were determined and the continuous coating operation could be resumed. In the conventional method where the same slit die, solvent cleaning of the coating liquid supply device, changing of the coating liquid, and application conditions are set, it takes an hour to resume continuous coating, which also greatly reduces the time. The operating rate of the die coater line was improved.
[0067]
【The invention's effect】
As described above, in the present invention, the applicator filled with the coating liquid to be replaced and the coating liquid supply device are prepared in advance, and the applicator is held in the coating apparatus main body when the type of the coating liquid is switched. Since the coating solution supply device and the coating solution supply device are replaced in advance, operations such as cleaning of the coating device and the coating solution supply device, filling of the coating solution, and venting of air are omitted. Work time can be shortened.
[0068]
Furthermore, according to another embodiment of the present invention, the film thickness distribution is measured in the state of the liquid coating film during and immediately after the coating liquid exchange, and the film thickness distribution of the liquid coating film is adjusted based on this. Therefore, there is no waiting time for drying, and the time for setting the coating conditions until the film thickness distribution falls within the allowable value can be greatly reduced. The time loss can be greatly reduced.
[0069]
According to the above-described means according to the present invention, the work time associated with the product change can be greatly reduced. Therefore, even in the small volume and multi-product production, the operation rate of the die coater is increased, the productivity is improved, and the cost is greatly reduced. Can be achieved.
[0070]
Further, by introducing the above means into the production of the color filter, it is possible to produce a wide variety of color filters at a low cost and with high productivity.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic perspective view of a die coater according to an embodiment of the present invention.
2 is a schematic configuration diagram showing the die coater of FIG. 1 including a coating solution supply system. FIG.
FIG. 3 is a process diagram showing an outline of a method for exchanging a slit die and a coating liquid supply apparatus.
[Explanation of symbols]
1 Die coater
2 base
6 tables
14 Feed screw
18 AC servo motor
22 Thickness sensor
32 Die holder
40 Slit die (applicator)
44 Syringe pump
50 tanks
54 Computer
62 Manifold
64 slits
72 Discharge port
100 Desorption device
102 Lifting device
106 Gatepost
120 Movement mechanism
130 Film thickness sensor
200 Coating liquid supply device
204 bogie
210 mounting table
A Glass substrate (Coating member)
C Coating liquid bead
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