JP4630587B2

JP4630587B2 - 塗布装置

Info

Publication number: JP4630587B2
Application number: JP2004189471A
Authority: JP
Inventors: 康一梶山; 通伸水村
Original assignee: V Technology Co Ltd
Current assignee: V Technology Co Ltd
Priority date: 2004-06-28
Filing date: 2004-06-28
Publication date: 2011-02-09
Anticipated expiration: 2024-06-28
Also published as: JP2006007126A

Description

本発明は、容器に貯留された液状又はペースト状の塗布材に正圧を作用して、該塗布材を前記容器に取付けた塗布針から被塗布部材に適量吐出する塗布装置に関し、詳しくは、吐出待機時に塗布針内の塗布材を凍結させることにより、塗布処理動作の効率を低下させることなく塗布材の乾燥を防止しようとする塗布装置に係るものである。

従来のこの種の塗布装置は、塗布材を塗布する塗布域外に塗布材に含まれる溶媒と同種の溶剤を注入した待機容器を備え、吐出待機時に塗布針を待機容器に収容して溶剤の雰囲気中で待機させることによって塗布針内の塗布材が乾燥するのを防止するようになっている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００３−７１３６３号公報

しかし、このような従来の塗布装置においては、塗布材の吐出動作を一時中断するときには、その都度、塗布針を塗布域外に退避させ、上記待機容器に収容して待機させる必要があり、非効率的であった。特に、被塗布部材がサイズの大きい基板の場合、退避距離が長くなるため退避及び復帰時間が長くなり塗布処理動作の効率が悪かった。

そこで、本発明は、このような問題点に対処し、塗布処理動作の効率を低下させることなく塗布材の乾燥を防止しようとする塗布装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明による塗布装置は、容器に貯留された液状又はペースト状の塗布材に正圧を作用して、該塗布材を前記容器に取付けた塗布針から被塗布部材に吐出する塗布装置であって、前記塗布針の外側面に接触させて設けられ、前記塗布針内の前記塗布材を凍結、及び解凍又は加熱する冷却加熱手段と、該冷却加熱手段の駆動を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記冷却加熱手段の駆動を制御して前記塗布材の吐出待機時に前記塗布針内の塗布材を凍結させ、吐出時に該塗布針内の塗布材を解凍又は加熱させるものである。

このような構成により、液状又はペースト状の塗布材の吐出待機時に制御手段で冷却加熱手段を冷却制御して塗布材を貯留する容器に取付けられた塗布針内の塗布材を凍結させ、吐出時に制御手段で冷却加熱手段を加熱制御して塗布針内の塗布材を所定の温度範囲にし、容器に貯留された塗布材に正圧を作用して、該塗布材を塗布針から被塗布部材に吐出する。これにより、吐出待機時に塗布針内の塗布材を凍結させて乾燥を防止する。

また、前記冷却加熱手段は、前記塗布針の外側面に接触させて設けた熱伝導部材と、該熱伝導部材に一側面を接触させたペルチェ素子とを備えたものである。これにより、ペルチェ素子の一側面で熱伝導部材を介して塗布針内の塗布材の熱を吸熱して冷却又は凍結する。

さらに、前記熱伝導部材には温度センサーが設けられ、熱伝導部材の温度を検出してその出力を前記制御手段にフィードバックし、前記塗布材の温度を所定の温度範囲に保つように前記冷却加熱手段の駆動を制御するものである。これにより、温度センサーで塗布材の温度を熱伝導部材を介して検出してその出力を制御手段にフィードバックし、制御手段で冷却加熱手段の駆動を制御して塗布材の温度を所定の温度範囲に保つ。

さらにまた、前記熱伝導部材には、前記塗布針の外周面と嵌合する貫通孔を設けている。これにより、熱伝導部材に設けた貫通孔に塗布針を嵌合する。

そして、前記容器は、移動手段により前記被塗布部材に対して３軸方向に相対的に移動可能にされたものである。これにより、移動手段で容器を被塗布部材に対して３軸方向に相対的に移動する。

請求項１に係る発明によれば、塗布針内の塗布材を吐出待機時に冷却加熱手段を用いて凍結させ、吐出時にこれを加熱して吐出可能にするようにしたことにより、吐出待機時に塗布材の溶媒が蒸発して塗布材が塗布針内で乾燥するのを防止することができる。したがって、塗布材の吐出動作を一時中断するときに、従来技術におけるように、その都度塗布針を塗布域外に退避させ、待機容器に収容して溶剤雰囲気中で待機させる必要がなく塗布処理動作を効率的に行うことができる。

また、請求項２に係る発明によれば、ペルチェ素子の一側面で熱伝導部材を介して塗布針内の塗布材の熱を吸熱して冷却又は凍結するようにしたことにより、小型で且つ冷却効率の高い冷却加熱手段を得ることができる。

さらに、請求項３に係る発明によれば、塗布材の温度を熱伝導部材に設けた温度センサーで検出し、該温度センサーの出力に基づいて制御手段で冷却加熱手段の駆動を制御して塗布材の温度を所定の温度範囲に保つようにしたことにより、塗布材の粘度を吐出に適切な粘度に維持することができる。

さらにまた、請求項４に係る発明によれば、熱伝導部材に設けた貫通孔に塗布針を嵌合するようにしたことにより、熱伝導部材を介して行うペルチェ素子による塗布針の吸熱吸熱又は加熱動作を効率的に行うことができる。

そして、請求項５に係る発明によれば、移動手段で容器を被塗布部材に対して３軸方向に相対的に移動するようにしたことにより、移動手段を制御して容器を移動し、所望の塗布位置に容器に取付けた塗布針を速やかに位置決めすることができる。

以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明による塗布装置の実施形態を示す概念図である。この塗布装置１は、容器に貯留された液状又はペースト状の塗布材に正圧を作用して、該塗布材を前記容器に取付けられた塗布針から被塗布部材に吐出するもので、移動手段としての３軸移動手段２と、容器としてのインクタンク３と、インク吐出制御手段４と、冷却加熱手段５と、制御手段６とを備えてなる。

上記３軸移動手段２は、後述のインクタンク３を保持してＸＹＺの３軸方向にインクタンク３を移動させるものであり、例えばモータを三つ備えており、該モータでＸ，Ｙ，Ｚ軸方向に延びるレールに沿ってインクタンク３を移動するようになっている。なお、この３軸移動手段２は、ロボットのアームであってもよい。また、インクタンク３を移動するものでなく被塗布部材側を移動するものであっても、インクタンク３及び被塗布部材側の両方を移動するようにしたものであってもよい。

上記３軸移動手段２に保持されてインクタンク３が設けられている。このインクタンク３は、塗布材としての例えばパターン欠陥を修正する修正インク７を貯留するものであり、塗布針８を備えて該塗布針８から修正インク７を被塗布部材としての例えばカラーフィルター１９に適量吐出できるようになっている。ここで使用する塗布針８は、図２に示すように本体部８ａの外形が約0.5ｍｍ径を有し、先端部８ｂを細く絞って外形約10μｍ、内径約5μｍに形成したガラス製又はステンレス製のものである。

上記インクタンク３には配管チューブ９を介してインク吐出制御手段４が接続されている。このインク吐出制御手段４は、上記インクタンク３に貯留した修正インク７に正圧を作用させるものであり、エアタンク１０と、タイマー１１と、電磁バルブ１２Ａと、流量制御バルブ１２Ｂとを備えている。ここで、エアタンク１０は、例えばエアポンプから供給されたエアを一時的に貯留するものであり、流量バルブ１２Ｂを介して電磁バルブ１２Ａに接続され、また、タイマー１１は予め設定された時間だけスイッチをＯＮして電磁バルブ１２に通電させるものであり、電磁バルブ１２Ａは通電のＯＮ又はＯＦＦによりバルブの開閉動作をするものである。これにより、インク吐出制御手段４は、タイマー１１に設定された時間だけ電磁バルブ１２Ａを開かせ、エアタンク１０に一時的に貯留されたエアを流量バルブ１２Ｂによって流量を制御しながら上記インクタンク３に配管チューブ９を介して供給し、インクタンク３内に導入されたエアの正圧により修正インク７をインクタンク３の塗布針８から適量吐出させるように動作する。

上記インクタンク３の塗布針８の外側面には、冷却加熱手段５が接触して設けられている。この冷却加熱手段５は、塗布針８内の修正インク７を凍結及び解凍又は加熱させるものであり、図３に示すように塗布針８の外側面に接触して設けた熱伝導部材１３と、該熱伝導部材１３に側面１４ａを接触させたペルチェ素子１４とを備えている。ここで、熱伝導部材１３には貫通孔１５が設けられて塗布針８の外周面と嵌合するようになっている。また、ペルチェ素子１４の上記側面１４ａは、例えば図３に示す矢印方向の電流に対して吸熱面として作用し、熱伝導部材１３を介して塗布針８内の修正インク７の熱を吸熱して該修正インク７を凍結させる。なお、この場合、上記側面１４ａと反対側の側面１４ｂは放熱面として作用し、側面１４ａで吸熱した熱を放熱する。上記熱伝導部材１３は、ペルチェ素子１４による修正インク７の吸熱動作が効率的に行われるように熱伝導の良好な金属部材、例えば銅で形成されたものであり、外側面に温度センサー１６を備えている。この温度センサー１６は、熱伝導部材１３の温度を検出して、修正インク７の温度を吐出に適した適正温度範囲、例えば室温から約60℃以内に保つように後述の制御手段６に検出出力をフィードバックして上記冷却加熱手段５の駆動を制御させるものであり、例えば熱電対である。なお、上記適正温度範囲は、使用するインクの粘度又は溶剤の種類により適宜設定される。

上記冷却加熱手段５のペルチェ素子１４及び温度センサー１６に接続して制御手段６が設けられている。この制御手段６は、冷却加熱手段５の駆動を制御すると共に、修正インク７の温度を所定の温度範囲に維持するものであり、ペルチェ素子制御回路１７と、温度制御回路１８とを備えている。ペルチェ素子制御回路１７は、ペルチェ素子１４に供給する電流を制御して、修正インク７の吐出待機時には冷却加熱手段５を凍結動作させて塗布針８内の修正インク７を凍結させ、吐出時には解凍又は加熱動作させて修正インク７を吐出可能にさせるようになっている。また、温度制御回路１８は、上記温度センサー１６の出力に基づいて熱伝導部材１３の温度が例えば室温から約60℃以内となるようにペルチェ素子制御回路１７に作用してペルチェ素子１４に供給される電流値を制御させる。

次に、このように構成された塗布装置１の動作について説明する。
先ず、修正インク７をカラーフィルター１９の欠陥部２０に吐出させる前の待機時には、制御手段６のペルチェ素子制御回路１７が起動してペルチェ素子１４に対し、図３に矢印で示す方向の電流が供給されている。このとき、ペルチェ素子１４には同図に示す側面１４ａ（吸熱面）から側面１４ｂ（放熱面）への熱の流れが発生しており、熱伝導部材１３を介して塗布針８内の修正インク７の熱を吸熱して凍結させている。このときの側面１４ｂは、側面１４ａからの熱により高温に発熱した状態にある。

次に、図示省略のスイッチの操作により、カラーフィルター１９の欠陥部２０にインクを吐出する修正動作に移ると、ペルチェ素子１４への供給電流がペルチェ素子制御回路１７によりＯＦＦ制御される。これにより、ペルチェ素子１４の側面１４ｂ側の熱が側面１４ａ側に急速に伝導して熱伝導部材１３を介して塗布針８に供給され、塗布針８内の凍結した修正インク７を解凍又は加熱する。このとき、熱伝導部材１３の外側面に取付けた温度センサー１６が熱伝導部材１３の温度を検知して、その温度が例えば室温から60℃以内となるように温度制御回路１８から温度制御信号をペルチェ素子制御回路１７に出力する。ペルチェ素子制御回路１７は、この温度制御信号を受けてペルチェ素子１４への供給電流を制御する。この場合、供給電流の制御は、熱伝導部材１３の温度状態に応じて、修正インク７を凍結させるときと同方向（図３に示す矢印方向）の電流値を制御したり、上記と逆方向の電流を供給するように制御するものである。この修正インク７の解凍又は加熱等の温度制御は、塗布針８の熱容量が小さいため急速に実行される。なお、ペルチェ素子１４へ供給する電流の向きが、図３に示す矢印方向と反対向きであるときには、同図に示すペルチェ素子１４の側面１４ａが放熱面として作用し、側面１４ｂが吸熱面として作用する。したがって、この場合、側面１４ａで発熱する熱を、熱伝導部材１３を介して塗布針８に供給し、修正インクを温めることができる。

次に、修正インク７が解凍又は加熱されて吐出可能状態になると、予め測定されたカラーフィルター１９の欠陥部２０の位置座標データに基づいて３軸移動手段２が起動してインクタンク３をカラーフィルター１９の欠陥部２０まで運ぶ。そして、図示省略の観察用ＣＣＤカメラにより欠陥部２０が拡大して撮像され、欠陥部２０が観察用ＣＣＤカメラの観察域中心に位置付け調整される。なお、この調整は、公知の技術を用いて行うことができる。

次に、観察用ＣＣＤカメラの対物レンズを通して、図４（ａ）に示すように、欠陥部２０に対してトリミング用の例えば533nm又は355nmのレーザ光線Ｌ１が所定時間だけ照射され、欠陥部２０がトリミング加工されて大きくされる（図５（ａ）参照）。この動作は、カラーフィルター１９のピクセル１９ａ面に付着した異物等の突起物を除去するためや、欠陥部２０へ注入される修正インク７が欠陥部２０から溢れないように、１回の吐出動作で塗布針８から吐出される修正インク７の吐出量を考慮して欠陥部２０を意図的に大きくするために行うものである。

欠陥部２０がトリミング加工されると、図４（ｂ）に示すように塗布針８の先端部８ｂが欠陥部２０に位置付けられる。この状態で図示省略のインク吐出開始スイッチを押下すると、図１に示すインク吐出制御手段４のタイマー１１が動作し、予め設定した時間だけ電磁バルブ１２Ａを開く。これにより、圧縮エアがエアタンク１０から流量バルブ１２Ｂで流量調整されながら配管チューブ９を介してインクタンク３に供給される。そして、インクタンク３内の修正インク７にエアによる正圧が付与され、修正インク７は塗布針８から欠陥部２０に吐出される（図５（ｂ）を参照）。

修正インク７の吐出が終了すると、上記対物レンズを通して、図４（ｃ）に示すように、例えば355nm（紫外線）のレーザ光線Ｌ２が所定時間だけ照射され、欠陥部２０に吐出された修正インク７を硬化させる（図５（ｃ）を参照）。これにより、図４（ｄ）に示すように欠陥部２０の修正が完了する（図５（ｄ）を参照）。なお、修正インク７を硬化させる光線は、紫外線でなくＩＲ光線であってもよい。即ち、修正インク７の性質によって、硬化用の光の種類が選択される。

次に、修正インク７の吐出動作を一時中断するときには、図示省略の停止スイッチを押下すると、制御手段６がペルチェ素子制御回路１７を凍結制御して、ペルチェ素子制御回路１７から図３に示す矢印方向の電流をペルチェ素子１４に供給させる。これにより、塗布針８内の修正インク７はペルチェ素子１４に吸熱されて凍結する。

このように本発明の塗布装置１によれば、塗布針８内の修正インク７を吐出待機時にペルチェ素子１４を用いて凍結させ、吐出時にこれを解凍又は加熱して吐出可能にするようにしたことにより、吐出待機時に修正インク７の溶媒が塗布針８内で蒸発してインクが乾燥し、インク吐出不能となるのを防止することができる。したがって、修正インク７の吐出動作を一時中断するときに、従来技術におけるように、その都度塗布針８を塗布域外に退避させ、待機容器に収容して待機させる必要がなく効率的である。

また、ペルチェ素子１４を用いて冷却加熱手段５を構成したことにより、小型で且つ冷却効率の高い冷却加熱手段５を得ることができる。

そして、冷却加熱手段５に温度センサー１６を設けたことにより、吐出時の修正インク７の温度を所定の温度範囲に保つことができ、修正インク７の粘度を吐出に適切な粘度に維持することができる。

なお、塗布材は、上述の修正インク７に限られず、例えば配線パターンの欠陥を修正する銀ペーストでも、または所定のパターンを形成する際に使用するレジストであってもよい。また、上記塗布装置１は、３軸移動手段２により容器を移動可能にしたものに限られず、手にもって使用するものであってもよい。

本発明による塗布装置の実施形態を示す概念図である。上記塗布装置に用いる塗布針の形状の一例を示す断面図である。上記塗布装置の冷却加熱手段の構成例を示す斜視図である。液晶表示素子のカラーフィルターの欠陥修正方法を説明する側面図である。液晶表示素子のカラーフィルターの欠陥修正方法を説明する平面図である。

符号の説明

１…塗布装置
２…３軸移動手段（移動手段）
３…インクタンク（容器）
５…冷却加熱手段
６…制御手段
７…修正インク（塗布材）
８…塗布針
１３…熱伝導部材
１４…ペルチェ素子
１４ａ…側面
１５…貫通孔
１６…温度センサー
１９…カラーフィルター（被塗布部材）

Claims

容器に貯留された液状又はペースト状の塗布材に正圧を作用して、該塗布材を前記容器に取付けた塗布針から被塗布部材に吐出する塗布装置であって、
前記塗布針の外側面に接触させて設けられ、前記塗布針内の前記塗布材を凍結、及び解凍又は加熱する冷却加熱手段と、
該冷却加熱手段の駆動を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記冷却加熱手段の駆動を制御して前記塗布材の吐出待機時に前記塗布針内の塗布材を凍結させ、吐出時に該塗布針内の塗布材を解凍又は加熱させることを特徴とする塗布装置。
前記冷却加熱手段は、前記塗布針の外側面に接触させて設けた熱伝導部材と、該熱伝導部材に一側面を接触させたペルチェ素子とを備えたことを特徴とする請求項１記載の塗布装置。
前記熱伝導部材には温度センサーが設けられ、熱伝導部材の温度を検出してその出力を前記制御手段にフィードバックし、前記塗布材の温度を所定の温度範囲に保つように前記冷却加熱手段の駆動を制御することを特徴とする請求項２記載の塗布装置。
前記熱伝導部材には、前記塗布針の外周面と嵌合する貫通孔を設けたことを特徴とする請求項２又は３に記載の塗布装置。
前記容器は、移動手段により前記被塗布部材に対して３軸方向に相対的に移動可能にされたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の塗布装置。