JP5023565B2 - Coating apparatus and coating method, and display member manufacturing method and manufacturing apparatus - Google Patents
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Description
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並びにアレイ基板、プラズマディスプレイ用パネル、光学フィルタなど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塗布する際に、好適に用いられるダイコータの塗布器であるスロットダイ内部に混入した微小エアを効率的に排出することが可能な塗布装置および塗布方法、並びにこれらを用いたディスプレイ用部材の製造装置および製造方法の改良に関するものである。 The present invention is used, for example, in the manufacturing field of color filters for color liquid crystal displays and array substrates, plasma display panels, optical filters, and the like. Specifically, a coating solution is applied to the surface of a member to be coated such as a glass substrate. In this case, a coating apparatus and a coating method capable of efficiently discharging minute air mixed in a slot die, which is a die coater applicator that is preferably used, and a display member manufacturing apparatus and manufacturing using the same It relates to an improvement of the method.
カラー液晶ディスプレイは、カラーフィルタ、アレイ基板などにより構成されているが、カラーフィルタ、アレイ基板ともに、低粘度の液体材料を被塗布部材としてのガラス基板の表面に塗布して乾燥させ、塗布膜を形成する製造工程が多く含まれている。たとえば、カラーフィルタの製造工程では、ガラス基板上に黒色のフォトレジスト材の塗布膜を形成し、フォトリソ法により塗布膜を格子状に加工した後に、格子間に赤色、青色、緑色のフォトレジスト材の塗布膜を同様の手法により順次形成していく。その他にも、フォトレジスト材を塗布して塗布膜を形成後、カラーフィルタとアレイ基板との間に注入される液晶のスペースを形成する柱にしたり、カラーフィルタ上の表面の凹凸を平滑化するためのオーバーコート塗布膜を形成する製造工程などもある。 A color liquid crystal display is composed of a color filter, an array substrate, and the like. Both the color filter and the array substrate are coated with a low-viscosity liquid material on the surface of a glass substrate as a member to be coated, and dried. Many manufacturing processes to be formed are included. For example, in a color filter manufacturing process, a black photoresist material coating film is formed on a glass substrate, and the coating film is processed into a lattice shape by a photolithographic method, and then red, blue, and green photoresist materials are formed between the lattices. These coating films are sequentially formed by the same method. In addition, after applying a photoresist material to form a coating film, it can be used as a column for forming a space for liquid crystal injected between the color filter and the array substrate, or the surface irregularities on the color filter can be smoothed. There is also a manufacturing process for forming an overcoat coating film.
この塗布膜形成のための塗布装置としては、従来スピナー、バーコータなどが使用されていたが、塗布液の消費量削減や消費電力量削減、さらに塗布基板大型化に伴う装置の大型化が困難であることなどにより、近年に至ってダイコータ(例えば特許文献1)の使用が増加してきている。 Conventionally, spinners, bar coaters, etc. have been used as coating devices for this coating film formation. However, it is difficult to reduce the consumption of coating liquid and power consumption, and to increase the size of the device due to the increase in the size of the coating substrate. For some reasons, the use of die coaters (for example, Patent Document 1) has increased in recent years.
この種のダイコータを使用して、ガラス基板などの枚葉状の被塗布部材に塗布する場合、スロットダイの内部にエアが混入することがある。その原因としては、スロットダイに至るまでに塗布液が流れる配管の接続部材やポンプの摺動部材からのエアの侵入、塗布液に溶存していたエアのスロットダイ内部での発泡、塗布液を供給するためのバルブの開閉動作によるエアの吸込みや容積変化による発泡、スロットダイの吐出口からのエアの吸込みなどが挙げられる。このようにエアがスロットダイ内部に混入すると、塗布開始時における吐出圧力の立上りに遅れが生じて塗布開始部分の膜厚が薄くなったり、エアが吐出口から被塗布部材に吐出されることによりピンホールや縦スジといった塗布欠点が発生するといった問題が生じる。 When this type of die coater is used to apply to a sheet-like application member such as a glass substrate, air may be mixed inside the slot die. The cause of this is air intrusion from the pipe connection member and pump sliding member through which the coating liquid flows to the slot die, air bubbles dissolved in the coating liquid inside the slot die, Examples include air suction by opening / closing operation of a valve for supply, foaming due to volume change, and air suction from a slot die outlet. When air is mixed into the slot die in this way, a delay occurs in the rise of the discharge pressure at the start of coating, and the film thickness at the coating start portion becomes thin, or air is discharged from the discharge port to the coated member. There arises a problem that application defects such as pinholes and vertical stripes occur.
そのため、スロットダイ内部にエアが混入した場合は、このような問題が生じる前に、スロットダイを反転させて吐出口からエアを排出したり(例えば特許文献2)、スロットダイにエア排出口を設けてエアを排出する(例えば特許文献3〜5)ことがなされている。
しかしながら、上記発明の手段のうち、特許文献2のスロットダイを反転させて、吐出口を上向きにしてからエアを排出する方法は、一時的に塗布生産作業を中断してスロットダイを反転させた状態で塗布液を吐出するため、エア排出後にスロットダイに付着した塗布液を作業者が直接手作業で拭取ったり、スロットダイを回転させる回転機構が必要となる。しかし、近年の基板の大型化に対応するために長尺・大型化したスロットダイを、作業者が手作業で清掃することは、多大な時間と労力を要するために、塗布生産作業を中断することと合わせて、塗布のための稼働率が極めて減少し、さらにタクトタイムの短縮も出来ないことから、生産性が著しく低下する。また、大型化したスロットダイを回転させるには、高精度かつ高出力の回転機構が必要となることから、装置が高コスト化するなどの問題もある。
一方、特許文献3〜5にあるように、スロットダイに設けたエア排出口からエアを排出する方法では、スロットダイ内部のマニホールド上面の傾斜角により作用するエアの浮力や、供給口からの送液による塗布液のエアを押し流す力を利用して、スロットダイ内部のエアをエア排出口まで移動させてから排出するので、これらの力が大きく作用するような比較的サイズの大きなエアなら、吐出口が下向きの状態でも、効率良く確実に排出可能であり、スロットダイを反転させてエアを排出する際に付随する問題は解決できる。
しかしながら、何れの方法でも、浮力や塗布液の押し流す力が非常に小さくなる、例えば直径が1mmに満たない微小エアがスロットダイ内部に混入すると、エア排出口に至るまでのエアの移動速度が極端に遅くなったり、移動途中で流路の壁面に付着して動かなくなったりしてしまうため、特にスロットダイが長尺になるほど、微小エアを排出することは極めて困難になる。また、特許文献3〜5の何れにも、このような微小エアを効率よくスロットダイから排出する方法については全く記載されていないため、微小エアが内部に混入した際には、エア排出時の塗布液の送液速度や送液時間を増やすしか対応手段がない。このため、仮に微小エアが排出できたとしても、そのためには大量の塗布液と時間が必要となる。したがって、直径が1mmに満たないような微小エアを排出するために、特許文献3〜5のシステムを非常に高価な液晶ディスプレイ製造用途の塗布液に適用することはコスト面から極めて困難である。さらに、時によっては、微小エアが完全排出できない場合もあるため、不定期に微小エアが吐出口から被塗布部材に吐出されて、ピンホールや縦スジといった塗布欠点が発生するといった問題も生じている。
この発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、スロットダイ内部に微小エアが混入しても、これを少ない塗布液の消費量で確実かつ速やかにスロットダイ外部に排出する手段を実現することによって、生産性が高くて、かつ高品質な塗布膜形成が可能な塗布装置および塗布方法、並びにこれらを用いたディスプレイ用部材の製造装置および製造方法を提供することにある。
However, among the means of the invention described above, the method of inverting the slot die of
On the other hand, as disclosed in
However, in any of the methods, the buoyancy and the force to push the coating liquid are very small. For example, if minute air having a diameter of less than 1 mm is mixed in the slot die, the moving speed of the air to the air discharge port is extremely high. In particular, the longer the slot die becomes, the more difficult it is to discharge minute air. Moreover, since none of
The present invention has been made to solve the above-described problems. The object of the present invention is to ensure that even if minute air is mixed into the slot die, it can be reliably and quickly consumed with a small amount of coating liquid consumed. A coating apparatus and a coating method capable of forming a coating film with high productivity and high quality by realizing means for discharging to the outside of the slot die, and a display member manufacturing apparatus and manufacturing method using the same Is to provide.
上記本発明の目的は、以下に述べる手段により達成される。
塗布液を塗布器に供給するための供給口、塗布液を一方向に拡幅するためのマニホールド、塗布液を吐出するために一方向に延在する吐出口、マニホールドと吐出口を連通するスリット、および液体排出口を有する塗布器と、塗布液を排出するために液体排出口に接続されて排出される塗布液の流通/遮断を行うための開閉手段を途中に有する液体排出経路と、塗布器に液体供給経路を介して塗布液を供給する液体供給手段と、被塗布部材を保持する保持手段と、塗布器および保持手段の少なくとも一方を相対的に移動させる移動手段を備えた塗布装置において、塗布器に気体を供給する気体供給経路が、少なくとも塗布器、液体供給経路、または液体排出経路のいずれかに接続されており、気体供給経路の入口が大気開放されているか、または、加圧気体供給源を用いる場合、気体供給経路に流量調整弁を有していることを特徴とする。
The object of the present invention is achieved by the means described below.
A supply port for supplying the coating liquid to the applicator, a manifold for widening the coating liquid in one direction, a discharge port extending in one direction for discharging the coating liquid, a slit communicating the manifold and the discharge port, And an applicator having a liquid discharge port, a liquid discharge path having an opening / closing means connected to the liquid discharge port for discharging / discharging the coating solution to be circulated / blocked, and an applicator In a coating apparatus comprising: a liquid supply unit that supplies a coating liquid to a liquid supply path; a holding unit that holds a member to be coated; and a moving unit that relatively moves at least one of the applicator and the holding unit. The gas supply path for supplying gas to the applicator is connected to at least one of the applicator, liquid supply path, or liquid discharge path, and the inlet of the gas supply path is open to the atmosphere. As used pressurized gas supply source, characterized in that it has a flow regulating valve in the gas supply path.
本発明に係るディスプレイ用部材の製造装置は、上記に記載の塗布装置を用いてディスプレイ用部材を製造することを特徴とする。
A display member manufacturing apparatus according to the present invention is characterized in that a display member is manufactured using the coating apparatus described above.
また、本発明に係る塗布方法は、塗布液を一方向に拡幅するためのマニホールドと塗布液を吐出するために一方向に延在する吐出口と液体排出口を有する塗布器を用い、塗布器の吐出口から塗布液を吐出しつつ被塗布部材と塗布器の少なくとも一方を相対的に移動させて塗布液を被塗布部材の表面に塗布する塗布方法において、塗布液が充填されているマニホールドの上部に気体を供給し、次いで塗布液を供給し、次いで気体と塗布液の一部を液体排出口から排出させ、その後、被塗布部材の表面に塗布液を塗布することを特徴とする。
また、本発明に係るディスプレイ用部材の製造方法は、上記に記載の塗布方法を用いて、ディスプレイ用部材を製造することを特徴とする。
Further, the coating method according to the present invention uses a coating device having a manifold for widening the coating solution in one direction and a discharge port extending in one direction and a liquid discharge port for discharging the coating solution. In a coating method in which at least one of the coated member and the applicator is relatively moved while discharging the coating liquid from the discharge port, the coating liquid is applied to the surface of the coated member . A gas is supplied to the upper portion , then a coating liquid is supplied, then a part of the gas and the coating liquid is discharged from the liquid discharge port, and then the coating liquid is applied to the surface of the member to be coated.
Moreover, the manufacturing method of the member for a display which concerns on this invention manufactures the member for a display using the coating method as described above.
本発明に係る塗布装置および塗布方法を用いれば、気体供給手段を有した気体供給経路を、少なくともスロットダイ、液体供給経路または液体排出経路のいずれかに接続するとともに、この気体供給手段から一定量以上の容積である気体をスロットダイ内部に供給し、これにより内部に形成された気体領域に微小エアを統合して、微小エアを消泡した後に、供給した気体を少量の塗布液と共にスロットダイ外部に排出するのであるから、微小エアを短時間で効率的に、かつ確実に外部に排出することが可能となる。
そのため、微小エア排出を行ってもタクトタイムの短縮が容易なほか、微小エア排出のために、非常に高価な液晶ディスプレイ製造用途の塗布液を無駄に消費することもないため、稼働率やコスト面など生産性を大幅に向上させることが出来る。
また、この優れたエア排出性能により、塗布開始時における吐出圧力の立上り時間が短いために、短い区間で定常膜厚に達することができ、さらに、微小エア起因のピンホールや縦スジといった塗布欠点が発生するといった問題も完全に解消できる。それに加えて、スロットダイの吐出口を上向きにしてエア排出をするためのスロットダイの回転機構が不要であるので、基板の大型化にも容易に対応することが可能となる。
By using the coating apparatus and the coating method according to the present invention, the gas supply path having the gas supply means is connected to at least one of the slot die, the liquid supply path, and the liquid discharge path, and a certain amount is supplied from the gas supply means. The gas having the above volume is supplied to the inside of the slot die, thereby integrating the minute air into the gas region formed inside, and defoaming the minute air. Since the air is discharged to the outside, the minute air can be discharged to the outside efficiently and reliably in a short time.
Therefore, it is easy to shorten the tact time even if minute air is discharged, and because the minute air is discharged, it does not waste a very expensive coating liquid for liquid crystal display manufacturing. Productivity can be greatly improved.
In addition, due to this excellent air discharge performance, since the rise time of the discharge pressure at the start of coating is short, it is possible to reach a steady film thickness in a short section, and furthermore, coating defects such as pinholes and vertical stripes caused by minute air It is possible to completely eliminate problems such as In addition, since a slot die rotation mechanism for discharging air with the slot die discharge port facing upward is unnecessary, it is possible to easily cope with an increase in the size of the substrate.
本発明に係るディスプレイ用部材の製造装置および製造方法によれば、上記の優れた塗布装置および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、優れた塗布品位のディスプレイ用部材を低コストかつ高い歩留り率で製造することが可能となる。 According to the display member manufacturing apparatus and method according to the present invention, since the display member is manufactured by using the above-described excellent coating apparatus and coating method, an excellent coating quality display member can be manufactured at low cost. And it becomes possible to manufacture with a high yield rate.
以下、本発明の好ましい実施形態の一例を、図面に基づいて説明する。
図1は、本発明に係る塗布装置であるダイコータ1の概略構成図、図2は、ダイコータ1の塗布器であるスロットダイ20の正面図であり、気体供給経路87や液体排出経路83A、83Bの配置などを示している。図3は、スロットダイ20の供給口80の位置における側面断面図、図4は、スロットダイ20のマニホールド24の端部位置における側面断面図。図5は、塗布液充填作業において、スロットダイ20の内部のエアが排出される状況を示す概略正面断面図、図6は、塗布動作中に混入したスロットダイ20の内部のエアが排出される状況を示す概略正面断面図、図7は、スロットダイ20の内部の微小エアが、スロットダイ20に供給した気体で消泡される状況を示す概略正面断面図である。
Hereinafter, an example of a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a
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は、基台2を備えており、その上に一対のガイドレール31が設けられている。このガイドレール31の上には、ステージ29が設置されている。ステージ29はリニアモータ30により駆動され、図1に示すX方向に自在に往復動が可能である。またステージ29の上面は図示しない複数個の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4を吸着保持することができる。また、基台2には、門型の支柱3が設置されている。この支柱3の両側には、上下の往復動が可能な一対の昇降装置ユニット10が備えられており、この昇降装置ユニット10に塗布を行う塗布器であるスロットダイ20が、その吐出口27を下向きにして取り付けられている。
このスロットダイ20を上下に昇降させる昇降装置ユニット10は、スロットダイ20の長手方向の両端(左右)に1台ずつ備えられており、スロットダイ20を保持する保持台21を昇降させる昇降台12、昇降台12を上下方向に案内するガイド14、モータ11、モータ11の回転運動を昇降台12の直線運動に変換するボールねじ13より構成されている。この昇降装置ユニット10は、スロットダイ20の長手方向の両端(左右)で各々独立して動作することができるため、スロットダイ20の長手方向の水平に対する傾き角を任意に設定できる。これにより、スロットダイ20の吐出口面26と被塗布部材である基板4を、スロットダイ20の長手方向に平行に置くことができるため、基板4の表面とスロットダイ20の吐出口面26の間隙、すわなち、クリアランスを任意の大きさに、しかもスロットダイ20の長手方向に平行に設けることができる。
Referring to FIG. 1, a
One
また、スロットダイ20は、長手方向に伸びるフロントリップ22およびリアリップ23を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。
スロットダイ20の内部にはマニホールド24が形成されており、フロントリップ22およびリアリップ23と同様に長手方向に伸びている。マニホールド24の下方には、フロントリップ22とリアリップ23間の間隙であるスリット25が連通して形成されており、このスリット25も長手方向に伸びている。そして、このスリット25の下端がスロットダイ20の吐出口27である。吐出口27は、スロットダイ20の下端面である吐出口面26内にある。
The slot die 20 is configured by superimposing a
A manifold 24 is formed inside the slot die 20 and extends in the longitudinal direction in the same manner as the
さらに、基台2には拭き取りユニット40が設けられている。この拭き取りユニット40は、ステージ29と同様にガイドレール31上をX方向に自在に往復動できる。拭き取りユニット40は、拭き取りヘッド43、拭き取りヘッド駆動装置42、ヘッド保持器41、トレイ44、拭き取りユニット保持台45で構成されている。なお、拭き取りヘッド43はスロットダイ20の下端部形状に合わせた形状をしており、合成樹脂などの弾性体を用いることが好ましい。
Furthermore, a wiping
この拭き取りユニット40を使用して拭き取りを行う場合は、拭き取りユニット40をスロットダイ20の下部までX方向に移動させ、スロットダイ20を昇降装置ユニット10により下降させて拭き取りヘッド43をスロットダイ20の下端部に接触させる。そして、接触させた拭き取りヘッド43を、拭き取りヘッド駆動装置42によりスロットダイ20の長手方向に摺動させることにより、スロットダイ20の下端部に付着した残留塗布液およびパーティクルなどを除去することができる。これらの残留塗布液およびパーティクルなどは、拭き取りヘッド43の下部に設置されたトレイ44によって受けられ、図示しない廃液経路を通じて、図示しない廃液タンクに回収される。なお、このトレイ44は、塗布液53の種類交換、スロットダイ20の下端である吐出口面26の乾燥防止のために吐出口27から吐出される塗布液53や溶剤などを回収することにも使用できる。
When wiping is performed using the
また、液体供給手段として、塗布液53をスロットダイ20に供給する塗布液供給装置ユニット50には、塗布液53を蓄える塗布液タンク52、塗布液53を押し出すシリンジポンプ51、塗布液タンク52とシリンジポンプ51を繋ぐポンプ供給路54、シリンジポンプ51とスロットダイ20を繋ぐ液体供給経路であるダイ供給路63が備えられる。ここで、塗布液53は、塗布液タンク52の下流に接続されたポンプ供給路54、吸引用開閉バルブ55を経て、シリンジポンプ51に供給される。シリンジポンプ51に供給された塗布液53は、吐出用開閉バルブ62、ダイ供給路63を介して、スロットダイ20の供給口80からマニホールド24に送り込まれる。
Further, as a liquid supply means, a coating liquid
シリンジポンプ51は、シリンジ61、ピストン60、ピストン60を保持するピストン保持台56、ピストン保持台56を上下方向に案内するピストン昇降ガイド59、ピストン保持台56の上下方向の駆動源であるシリンジポンプ用モータ58、シリンジポンプ用モータ58の回転運動をピストン保持台56の直線運動に変換するシリンジポンプ用ボールねじ57より構成されている。本構成を有するシリンジポンプ51は、塗布液タンク52からピストン60の内部通路を経てシリンジ61の内部に塗布液53の充填を行い、それをピストン60により押し出すことで、スロットダイ20に基板4の塗布領域分だけ供給する定容量型のポンプである。
シリンジ61の内部に塗布液53を充填する場合は、シリンジ61の上流に取り付けられている吸引用開閉バルブ55を「開」、シリンジ61の下流に取り付けられている吐出用開閉バルブ62を「閉」にした状態で、ピストン60を下降させる。また、シリンジ61の内部の塗布液53をスロットダイ20に向かって送液する場合は、吸引用開閉バルブ55を「閉」、吐出用開閉バルブ62を「開」にした状態で、ピストン60を上昇させる。そこでシリンジポンプ51から送液された塗布液53は、スロットダイ20に供給される。
The
When filling the inside of the
次に、図2を参照すると、本実施態様のスロットダイ20では、ダイ供給路63に連通した供給口80がマニホールド24の塗布幅方向で中央に位置し、その供給口80の上方には液体排出口81Aが、マニホールド24の塗布幅方向の両端位置には一対の液体排出口81Bが各々設けられている。この供給口80と液体排出口81Aとは、図3で示すように、供給口80に繋がる供給内部流路85の上部を含むようにして設けられた液体排出内部流路84Aを介して接続されていることが好ましい。また、マニホールド24と液体排出口81Bは、図4で示すように、マニホールド24の上部に連通した液体排出内部流路84Bを介して接続されていることが好ましい。
Next, referring to FIG. 2, in the slot die 20 of this embodiment, the
本発明において、供給口80の位置は特に限定されないが、本実施態様のようにマニホールド24の塗布幅方向の中央にあると、特にスロットダイ20が長尺化した場合でも塗布幅方向に塗布液を拡幅するための流路長さが短くできるので好ましい。また、液体排出口の数や位置も特に限定されないが、本実施態様のエア排出効率向上の点で、供給口80の上方とマニホールド24に到達するまでにダイ供給路63から侵入するエア100が排出できるように液体排出口81Aを供給口80の上方に設けることが好ましく、更にマニホールド24の塗布幅方向の両端位置に一対の液体排出口81Bを設けることが、スロットダイ20の内部での発泡エアや吐出口27からの吸い込みによりマニホールド24に溜まったエア100をマニホールド24で拡幅される塗布液の流れに沿って排出できるので好ましい。また、液体排出内部流路84A、84Bは、鉛直方向でも良いが、図3、図4で示すように、水平方向に液体排出口81A、81Bへと繋がる経路を取る方が、エア100を排出するのに必要な塗布液53の排出量がヘッド差により減少しないので好ましい。
再び図2を参照すると、液体排出口81A、81Bには、液体排出経路83A、83B、排出用開閉バルブ82A、82Bが各々接続されており、液体排出口81A、81Bから排出されたエア100および廃液88は、排出用開閉バルブ82A、82B、液体排出経路83A、83Bを経て液体排出用タンク89A、89Bに排出される。なお、液体排出口81A、81Bからエア100を排出するためには、液体排出経路83A、83Bにポンプなどの機械的吸引手段を接続して吸引しても良いが、システムが複雑化するため、供給口80から流入する塗布液53の流れの力を利用してエア100を排出することが好ましい。
ここで、排出用開閉バルブ82A、82Bは、液体排出口81A、81Bから排出されたエア100をスロットダイ20の内部から素早く隔離するために、液体排出口81A、81Bの直近に設けることが好ましく、少なくとも液体排出口81A、81Bから100mm以内に設けることが好ましい。また、液体排出経路83A、83Bは、金属製ならびに合成樹脂製配管など如何なるものを用いてもよいが、昇降動作を行うスロットダイ20に接続されることから、屈曲自在な合成樹脂製配管を使用することが好ましい。さらに、液体排出経路83A、83Bは、液体排出口81A、81Bから水平線に対し、θ=±30°以内の方向に伸び、かつ液体排出口81A、81Bの中心と略同一高さ位置、または、それよりは低い位置に配置されることが好ましい。ここで、略同一高さとは、液体排出口81A、81Bの中心から50mm上方までである。θ=−30°より小さい場合は、エア100の浮力により液体排出口81A、81Bから液体排出経路83A、83Bにエア100が排出しにくくなる。θ=+30°より大きかったり、液体排出経路83A、83Bが液体排出口81A、81Bの中心から50mm上方より高い位置に配置される場合は、ヘッド差により、エア100を押し流すために必要な塗布液53の排出量が低下して、その結果、エア100の排出効率が低下するので好ましくない。また、液体排出経路83A、83Bの最下流に位置する出口97A、97Bが、直接大気開放されていると、エア排出動作を止めた際に、出口97A、97Bから外気を吸い込み、これによって、乾燥固化物が発生して液詰まりが生じる。これを防止するために、液体排出経路83A、83Bの出口97A、97Bは、液体排出用タンク89A、89B内に溜まっている廃液88中に浸されていることが好ましい。このように、液体排出経路83A、83Bの出口97A、97Bが廃液88中に浸されている場合は、液体排出用タンク89A、89B内の廃液88の上面位置が液体排出経路83A、83Bの大気開放位置となるので、ここが液体排出経路83A、83Bの実質的な出口となる。
液体排出口81A、81Bからは容易に排出できないようなスロットダイ20の内部の微小エア101を消泡するために、本実施態様のダイコータ1には、液体排出経路83Aの排出用開閉バルブ82Aの下流側に接続されたスロットダイ20の内部に気体を供給するための気体供給経路87が備えられている。そして、この気体供給経路87は、気体供給手段として、気体供給用開閉バルブ86Aと、気体供給用開閉バルブ86の上流側で大気開放された入口96を有する。この気体供給手段によって、大気圧の気体をスロットダイ20の内部に供給することができるが、気体供給用開閉バルブ86を開いた時に液体排出経路83Aの塗布液53が逆流しないように、気体供給経路87の少なくとも一部が液体排出経路83Aよりも高い位置に配置されていることが好ましい。また、入口96を大気開放することで大気圧の気体を気体供給源として用いる以外に、ポンプや圧空源などで加圧された気体を気体供給源として用いても良いが、加圧気体を供給する手段を用いる場合、気体供給速度が速すぎるとスロットダイ20の内部の塗布液53が気液置換の際に泡立ち、逆に微小エア101の発生を招く恐れがあるため、気体供給経路87に流量調整弁などを設けて、緩やかに気体を供給できるようにすることが必要である。なお、ポンプや圧空源などで加圧された気体を気体供給源として用いる場合は、気体供給経路87の配置はいずれでも良い。気体供給経路87として使用する配管の材質は、金属や合成樹脂など如何なるものも適用できるが、取り扱い易さを考慮して合成樹脂が好ましい。
In the present invention, the position of the
Referring to FIG. 2 again,
Here, in order to quickly isolate the
In order to defoam the
さらに、本実施態様では、気体供給経路87が、液体排出口81Aに繋がる液体排出経路83Aに接続されているが、マニホールド24端部の液体排出口81Bに繋がる液体排出経路83Bや、スロットダイ20の供給口80に繋がるダイ供給路63など、マニホールド24内部に気体を供給できる箇所であればいかなる場所に接続しても良く、マニホールド24に繋がる供給口80や液体排出口81A、81Bとは別箇の孔をフロントリップ22やリアリップ23に設けて直接スロットダイ20に接続しても良い。また、気体供給経路87は、スロットダイ20の複数の気体供給可能箇所に複数個接続しても良い。
Furthermore, in this embodiment, the gas supply path 87 is connected to the
次に、液体排出用タンク89A、89Bに排出されて一定量以上溜まった廃液88は、廃液用開閉バルブ91A、91B、廃液排出経路90A、90Bを経て、吸引ポンプ92A、92Bで吸引されて外部に排出される。ここで、液体排出用タンク89A、89Bには、吸引ポンプ92A、92Bで吸引開始する所定量の廃液が溜まったことを検知するHi側センサ94A、94Bと、吸引ポンプ92A、92Bで吸引停止する廃液量を検知するLow側センサ95A、95Bが設けられており、Hi側センサ94A、94BとLow側センサ95A、95Bの高低差は好ましくは200mm以下、さらに好ましくは100mm以下である。また、Hi側センサ94A、94BやLow側センサ95A、95Bを用いて間欠的に廃液88を排出せずに、一定量廃液88が溜まったら液体排出用タンク89A、89Bから廃液88が流れ出る構造とし、液体排出用タンク89A、89Bの液面が一定となるように廃液88を排出しても良い。さらに、図2では、2つの液体排出用タンク89A、89Bが設けられているが、液体排出用タンク89A、89Bを1つに集約しても良いし、液体排出経路83A、83Bの数だけ設けてもいずれでも良い。
Next, the
また、スロットダイ20の内部に残存するエア100を排出する際は、ポンプなどの機械的吸引手段を用いて液体排出口81A、81Bからエア100を排出しても良いが、簡易なシステムで高い排出効率が得られるサイフォン現象を利用することが好ましい。ここで、サイフォン現象を利用する場合は、液体排出経路83A、83Bの出口97A、97Bは、吐出口27よりも低い位置に配置することが好ましい。さらに好ましくは、吐出口27よりも低い位置で、かつ液体排出経路83A、83Bの最下部で大気開放されていることである。ただし、吐出口27と液体排出用タンク89A、89Bの廃液88の上面位置の高低差Hが大きすぎると、ヘッド差により、液体排出口81A、81Bから排出される塗布液53の割合が、スロットダイ20の内部に送液される供給量に対して大きくなりすぎてしまう。それによって、マニホールド24の内部の一部が負圧となり、吐出口27から外気を吸込んでしまう現象が発生する。そのため、高低差Hの大きさと、液体排出口81A、81Bの口径および液体排出経路83A、83Bの配管径と配管長で定まる流路抵抗を調整したり、液体排出経路83A、83Bの任意の箇所に流量調整弁を設けたりして、スロットダイ20内部への供給量と液体排出口81A、81Bへの排出量のバランスを取る必要がある。ここで、スロットダイ20の内部に送液する供給量Q1に対する、液体排出口81A、81Bからの排出量Q2の割合Q2/Q1は好ましくは0.5〜0.95、より好ましくは0.7〜0.9とする。この範囲より大きいと吐出口27から外気を吸込みやすくなり、この範囲より小さいと排出する塗布液53の量が多くなって効率的にエア100を排出させられない。また、液体排出経路83A、83Bは、内部でエア100の滞留が発生しないような排出流速が得られる内径にすることが好ましい。これを実現するために、液体排出経路83A、83Bの出口となる大気開放部と吐出口27の高低差Hは800mm以下、液体排出口81A、81Bの内径は10mm以下、液体排出経路83A、83Bの配管径は内径10mm以下が好ましく、さらに、液体排出経路83A、83Bの出口となる大気開放部と吐出口27の高低差Hは500mm以下、液体排出口81A、81Bの内径は6mm以下、液体排出経路83A、83Bの配管径は内径6mm以下であることがより好ましい。
Further, when the
なお、リニアモータ30、モータ11、さらにはシリンジポンプ51のピストン60を駆動するシリンジポンプ用モータ58を含む塗布液供給装置ユニット50、排出用開閉バルブ82A、82B、気体供給用開閉バルブ86などは、すべて制御装置70の制御信号にて動作する。そして、制御装置70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装置に送信されることで、あらかじめ定められた動作を行う。また、各動作条件の変更が必要な場合は、操作盤71に適宜変更パラメータを入力すれば、それが制御装置70に伝達されて、運転動作の変更が可能となる。
The
なお、ここでは、気体供給経路87や気体供給用開閉バルブ86を、塗布液53の流れの力を利用してエア100を排出する装置構成に適用した一例について述べたが、液体排出口81A、81Bをマニホールド24の上部に設けるなどして浮力の力を利用してエア100を排出する装置構成などいずれに適用しても良い。
Here, an example in which the gas supply path 87 and the gas supply opening / closing
次に、このダイコータ1を使って、スロットダイ20内部からエアを排出する方法の一例について説明する。
Next, an example of a method for discharging air from the inside of the slot die 20 using the
初めに、図2や図5を参照しながら、スロットダイ20の内部に塗布液53が無く、全く空の状態から塗布液53を充填させる塗布生産作業前のエア排出方法について説明する。まず、図2に示す塗布液タンク52からシリンジ61の内部まで塗布液53を充満させる。次に、排出用開閉バルブ82A、82B、気体供給用開閉バルブ86を全て「閉」にした状態で、シリンジポンプ51のピストン60を上昇させ、シリンジ61の内部に充填された塗布液53をスロットダイ20に供給する。これにより塗布液53は、図5(a)のように供給口80からマニホールド24の内部へとが流入する。さらに、シリンジポンプ51より塗布液53が供給されると、図5(b)のようにマニホールド24およびスリット25の塗布幅方向に亘って塗布液53が広がりながら、一部はスリット25を通過して吐出口27より吐出される。続けて、塗布液53を供給すると、図5(c)のように塗布液53は、スリット25の全幅範囲に広がって吐出口27より吐出されるようになるが、供給口80の上部およびマニホールド24の両端部の上部にはエア100が閉じ込められてしまい、もはや吐出口27からは排出できない状態となる。ここで、シリンジポンプ51から塗布液53を供給しながら、気体供給用開閉バルブ86を「閉」のままで、排出用開閉バルブ82A、82Bを「開」にすると、スロットダイ20の内部に閉じ込められたエア100が、塗布液53とともに液体排出口81A、81Bから排出される。そして、図5(d)のように、エア100が排出され、スロットダイ20の内部に塗布液53が充満した時点で、塗布液充填作業を完了する。このようなエア100の排出動作は、シリンジポンプ51の塗布液53の供給を1回だけ動作させる間に完了させても良いし、供給動作を繰り返しながら実施しても構わない。
First, with reference to FIGS. 2 and 5, a description will be given of an air discharge method before a coating production operation in which the
次に、図2や図6を参照しながら、塗布液53が充填されたスロットダイ20の内部にエア100が混入したときに行う塗布生産作業中のエア排出方法について説明する。
Next, with reference to FIGS. 2 and 6, an air discharge method during the coating production operation performed when the
図6(a)のように、塗布生産作業中にスロットダイ20の内部に混入したエア100は、マニホールド24の複数箇所と供給口80の上部に溜まる。このエア100を排出するため、気体供給用開閉バルブ86を「閉」の状態のままで、シリンジポンプ51から塗布液53を供給しながら、排出用開閉バルブ82A、82Bを「開」にすると、図6(b)のようにスロットダイ20の内部に溜まったエア100の一部が塗布液53とともに、液体排出口81A、81Bから排出される。そして、図6(c)のように、スロットダイ20内部からのエア100が完全に排出され、再び塗布液53が充満された時点で、塗布生産作業中におけるスロットダイ20の内部に混入したエア100の排出作業が完了する。シリンジポンプ51からスロットダイ20に塗布液53を供給しながら、排出用開閉バルブ82A、82Bを「開」にするエア排出動作は、1回だけでも良いし、繰り返し実施しても構わない。
As shown in FIG. 6A, the
ところで、図7(a)に示すように、塗布液53が充填されたスロットダイ20の内部に、例えば直径1mmに満たないような微小エア101が混入した場合は、微小エア101の体積が非常に小さくて浮力が小さいのと、壁面に付着すると送液だけでは移動しにくいため、上記した塗布生産作業中のエア排出方法では微小エア101を排出できないときがある。その時は、以下に説明する塗布生産作業中の微小エア排出方法によって微小エア101を排出する。
By the way, as shown in FIG. 7A, when the
まず、図7(a)に示す、マニホールド24の内部および供給口80の上部に溜まった微小エア101を消泡するため、シリンジポンプ51からのスロットダイ20への塗布液53の供給を止めて、気体供給用開閉バルブ86、排出用開閉バルブ82A、82Bを全て「開」にする。これによって、図7(b)のように、吐出口27および液体排出口81A、81Bから塗布液が排出される分だけ、供給気体102が気体供給経路87と液体排出経路83A、並びに液体排出口81Aを通って供給口80からマニホールド24内部に供給され、この気液置換によって、供給気体102の気体空間が供給口80を中心にして塗布幅方向に広がりながらマニホールド24の上部に形成されていく。そして、微小エア101が存在する位置まで気体空間が形成されると、図7(c)のように、浮力によって微小エア101が気体空間に統合もしくは吸収され、消泡される。図7(d)のように、供給気体102による気体空間が少なくともマニホールド24の上部の全幅に亘って形成されたら、気体供給用開閉バルブ86、排出用開閉バルブ82A、82Bを全て「閉」にして供給気体102の供給を止め、上述した通常の塗布生産作業中のエア排出作業を実施すると、スロットダイ20の内部にある供給気体102は容易に全て排出されてスロットダイ20内部に塗布液53が充満する。この結果、もともとあった微小エア101も排出されることになり、微小エアの排出作業が完了する。
以上のエア排出方法における排出用開閉バルブ82A、82Bの開閉操作は、吐出口27からのエア100の吸込みや液体排出口81A、81Bからの逆流を防ぐために、上述したようにシリンジポンプ51による塗布液53の送液中に行うことが好ましく、必ず排出用開閉バルブ82A、82Bを「閉」としてからシリンジポンプ51による送液を停止させる。また、上記の実施態様例では、排出用開閉バルブ82A、82Bは、全てを同時に「開」にしているが、各排出用開閉バルブ82A、82Bの開閉動作は、各々単独で順次動作させても、予め定められた組合せパターンに従って動作させても、いずれでも良い。この場合、開閉順序に特に制約はないが、供給口80付近に溜まったエア100をマニホールド24に流入させずに効率良く排出するように、供給口80の位置の排出用開閉バルブ82Aを先に「開」にすることが好ましい。また、塗布生産作業中の微小エア排出方法は、速やかに供給気体102をマニホールド24の内部に供給するために、気体供給用開閉バルブ86、排出用開閉バルブ82A、82Bを全て「開」にしているが、気体供給経路87が接続されていない液体排出経路83Bの排出用開閉バルブ82Bは「閉」のままで気体供給用開閉バルブ86を「開」にしても、供給気体102をマニホールド24の内部に供給することができる。
さらに、ここでは、スロットダイ20の内部のエア100、微小エア101、供給気体102および塗布液53を液体排出口81A、81Bから排出するために、シリンジポンプ51によって塗布液53をスロットダイ20に送液しているが、送液手段はこれに限らず、圧送や別の公知のポンプを用いることも可能である。
なお、以上のようにして、スロットダイ20の内部より排出されるエア100、微小エア101、供給気体102および塗布液53は、液体排出経路83A、83Bを経て、液体排出用タンク89A、89Bに排出され、塗布液53が廃液88として蓄えられる。ここで、廃液88が、液体排出用タンク89A、89Bに設置されたHi側センサ94A、94Bで図2に示すように高さQ4以上溜まったと検知されたら、吸引ポンプ92A、92Bを稼動させ、廃液用開閉バルブ91A、91Bを「開」にして、廃液排出経路90A、90Bを通じて廃液88を吸引し、図示しない廃液経路に排出させる。廃液88の排出により、Low側センサ95A、95Bで液体排出用タンク89A、89B内の残存廃液が高さQ3以下まで下がったと検知されたら、廃液用開閉バルブ91A、91Bを「閉」にし、吸引ポンプ92A、92Bを停止させ、廃液88の吸引排出動作を終了させる。ここで、スロットダイ20からのエア排出動作中に吸引ポンプ92A、92Bを稼動させると、各液体排出口81A、81Bからの塗布液53の排出量が変化して、エア排出量を制御できなくなることから、吸引ポンプ92A、92Bはエア排出動作が行なわれないとき、すなわち排出用開閉バルブ82A、82Bが「閉」のときに稼動させることが好ましい。
なお、ここでは、供給気体102により微小エア101を消泡する方法を、塗布液53の流れの力を利用してエア100を排出する方法に適用した一例について述べたが、液体排出経路83A、83Bにポンプなどの機械的吸引手段を接続して吸引したり、液体排出口81A、81Bをマニホールド24の上部に設けるなどして浮力の力を利用したりして、エア100を排出する方法などいずれに適用しても良い。
First, the supply of the
The opening / closing operation of the discharge opening /
Furthermore, here, in order to discharge the
As described above, the
Here, although an example in which the method of defoaming the
次に、本発明になるダイコータ1を使って、基板4に塗布する方法の一例について説明する。
Next, an example of a method of applying to the substrate 4 using the
まず、ダイコータ1における各可動部の原点復帰が行われると、各可動部はあらかじめ設定されたスタンバイ位置に移動する。なお、この時までに目標とする塗布条件を実現するためのパラメータは、操作盤71に入力が完了されている。さらに、塗布生産作業前におこなうスロットダイ20内部のエア100の排出も、上記の塗布生産作業前のエア排出方法によって完了しており、塗布液タンク52からスロットダイ20の内部まで塗布液53は既に充満されている。このとき、排出用開閉バルブ82A、82B、気体供給用開閉バルブ86は全て「閉」にされており、拭き取りユニット40はスロットダイ20から離れた位置にある。以上の準備動作が完了した時点で、初めに拭き取りユニット40をスロットダイ20の直下に移動させる。
First, when the origin return of each movable part in the
続いて、ステージ29の表面に図示しない複数のリフトピンを上昇させ、図示しないアンローダから基板4をリフトピン上部に積載する。そしてリフトピンを下降させて、基板4をステージ29の上面に載置し、図示しないセンタリング装置で基板4の位置決めを行い、図示しない複数の吸着孔により基板4を吸着保持する。これと並行して、塗布液供給装置ユニット50を稼動させて、スロットダイ20から少量の塗布液53をトレイ44に向かって吐出させる。そして、スロットダイ20を昇降装置ユニット10により下降し、スロットダイ20の下端を拭き取りヘッド43に接触させ、拭き取りヘッド43をスロットダイ20の長手方向に摺動させる。スロットダイ20の吐出口面26の周辺が拭き取りヘッド43の摺接によって清掃されたら、スロットダイ20は昇降装置ユニット10によって上昇され、拭き取りユニット40はスロットダイ20の下部から離れた基板進行方向の原点位置に戻される。
Subsequently, a plurality of lift pins (not shown) are raised on the surface of the
次に、基板4を保持したステージ29が移動を開始し、図示しないセンサにより基板4の厚さを計測する。その後、基板4の塗布開始位置がスロットダイ20の吐出口真下まで移動してステージ29が停止される。そして、図示しないセンサにより計測された基板4の厚さを基に、昇降装置ユニット10が稼動されて、スロットダイ20の吐出口面26と基板4の表面までの間隙量、すなわちクリアランスが設定された値になるよう、スロットダイ20を下降させる。
スロットダイ20の下降が終了したら、塗布液供給装置ユニット50を駆動し、ピストン60でシリンジ61の内部に充填された塗布液53を押し出してビード28を形成してから一定時間後に、基板4を保持したステージ29をリニアモータ30により移動開始させる。これによって、スロットダイ20の吐出口27から塗布液53が移動する基板4の表面に吐出され、塗布膜が形成される。その後、基板4の塗布終了部がスロットダイ20の吐出口27の位置にきたら、ピストン60を停止させて塗布液53の供給を停止し、続いて昇降装置ユニット10を駆動して、スロットダイ20を上昇させる。この動作で、基板4とスロットダイ20の間に形成されたビード28が完全に断ち切られ、塗布が終了する。その後もステージ29は移動を続け、基板4を搬出する位置で停止する。これと並行して、スロットダイ20は上下方向の原点位置に戻される。そして、ステージ29上での基板4の吸着を解除し、図示しないリフトピンを上昇することで基板4を持ち上げ、アンローダが基板4を保持して、次工程に基板4を搬送する。
次いで、ステージ29は原点位置に戻され、塗布液供給装置ユニット50のピストン60は下降して、シリンジ61の内部に新たな塗布液53を充填させる。その後に再び、拭き取りユニット40をスロットダイ20の下部まで移動させ、次の基板4が移載されてくるのを待ち、同じ動作を繰り返す。
ここで、塗布動作中に、塗布液供給ユニット50からのエア100の侵入、塗布液53に溶存していたエア100の発泡、吸引用開閉バルブ55や吐出用開閉バルブ62の開閉動作によるエア100の吸込み、スロットダイ20の吐出口27からのエア100の吸込みなどにより、スロットダイ20の内部にエア100が混入することがある。エア100が混入すると、塗布開始時における吐出圧力の立上りに遅れが生じて塗布開始部分の膜厚が薄くなったり、エア100が吐出口27から被塗布部材に吐出されることによりピンホールや縦スジといった塗布欠点が発生するといった問題が生じる。そのため、上記の塗布生産作業中のエア排出方法を用いて、事前に設定した条件だけエア排出動作を繰り返し、スロットダイ20の内部から塗布動作中に混入したエア100を排出し、この状態で基板4への塗布を再開する。しかし、この塗布生産作業中のエア排出方法で、塗布欠点の発生といった問題をなくすことができない場合は、スロットダイ20の内部に微小エア101が混入していることがある。そこで、上記の塗布生産作業中の微小エア排出方法を行なえば、スロットダイ20内部の微小エアを排出でき、塗布開始部分の薄膜化や塗布欠点の発生といった問題をなくすことができる。なお、これらのエア排出作業は、膜厚が不安定となったり塗布欠点が発生してから実施しても、基板4への塗布作業を一定枚数行うごとに実施しても良いし、何らかの理由で塗布作業を一時的に中断した後の塗布作業再開前に実施しても良い。
Next, the
When the lowering of the slot die 20 is completed, the coating liquid
Next, the
Here, during the coating operation, the
ここで、本発明が適用できる塗布液53としては、粘度が1〜1000mPa・s、より望ましくは1〜50mPa・sであり、塗布性からニュートニアンであることが好ましいが、チキソ性を有する塗布液53にも適用できる。特に、溶剤として揮発性の高いもの、たとえばプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)、酢酸ブチル、乳酸エチルなどを使用している塗布液53を塗布するときに有効である。具体的に適用できる塗布液53の例としては、カラーフィルタ用のRGBレジスト液、ブラックマトリックス用レジスト液、フォトスペーサ用レジスト液、アレイ基板用ポジレジスト液、オーバーコート材などがある。また、基板4である被塗布部材としてはガラスの他にアルミなどの金属板、セラミック板、シリコンウェハーなどを用いてもよい。さらに、塗布作業中のエア排出作業を一定塗布枚数ごとに行うときは、好ましくは5〜100枚ごと、より好ましくは15〜50枚ごとに行う。塗布作業中の微小エア排出作業についても、一定塗布枚数ごとに行うときは、好ましくは50〜5000枚ごと、より好ましくは100〜1000枚ごとに行なう。また、微小エア排出作業で、スロットダイ20の内部に供給する気体量やその供給時間は、マニホールド24に溜まっている微小エア101を確実に消泡するために、少なくともマニホールド24の上部を気液置換できる量や時間とする。
Here, the
以下に、実施例を示し、本発明例を更に具体的に説明する。 Hereinafter, examples of the present invention will be described more specifically.
実施例1
図1、図2に示すダイコータをそのまま適用して、カラーフィルタを製造した。スロットダイには、吐出口の間隙が100μm、長手方向の長さが1100mm、直径4mmの液体排出口が供給口部およびマニホールド両端部の計3箇所に設けられたものを用いた。ここで、スロットダイに接続される液体排出経路には、内径4mmのテフロン(登録商標)製の配管を用い、スロットダイの液体排出口に水平方向に接続するとともに、各々の液体排出口の中心より20mm低い位置を通るようにこの配管を設置した。また、気体供給用開閉バルブを有する気体供給経路は、内径6mmのテフロン(登録商標)配管を用い、供給口部に繋がる液体排出経路の出口と排出用開閉バルブとの間に接続し、一方の気体供給経路の入口は大気開放口として、スロットダイの吐出口より高い位置に設置した。さらに液体排出経路の出口の大気開放部とスロットダイの吐出口の高低差Hを400mmとし、液体排出経路の出口の方が低くなるように設定し、排出用開閉バルブは各液体排出口から50mm離れた位置に設けた。なお、塗布液としては、ブラックマトリックス、R色、G色、B色の各塗布液を用意した。ブラックマトリックス用塗布液は、カーボンブラックを遮光材、アクリル樹脂をバインダー、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)を溶媒にそれぞれ用い、固形分濃度を10%、粘度を10mPa・s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、粘度を5mPa・s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15%で粘度を5mPa・s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15%で粘度を5mPa・sに調整したものである。これらの塗布液はいずれも感光性特性を有するものであった。
Example 1
A color filter was manufactured by directly applying the die coater shown in FIGS. As the slot die, a liquid discharge port having a discharge port gap of 100 μm, a longitudinal length of 1100 mm, and a diameter of 4 mm provided at a total of three locations of the supply port portion and both ends of the manifold was used. Here, the liquid discharge path connected to the slot die uses a Teflon (registered trademark) pipe having an inner diameter of 4 mm, and is connected to the liquid discharge port of the slot die in the horizontal direction, and the center of each liquid discharge port. This pipe was installed so as to pass through a
まず、ブラックマトリックス用塗布液を塗布するため、塗布液をタンクに満たし、スロットダイ内部への塗布液充填作業を行った。ここで、塗布液充填作業時のエア排出作業として、送液速度5000μl/sec、送液量40000μl、送液時間8secを、シリンジポンプによるスロットダイ内部への塗布液の送液条件にして、送液開始から1秒後に供給口部および両端部に接続された排出用開閉バルブを全て「開」の状態、7秒後に全て「閉」の状態にするエア排出作業サイクルを3回繰り返して、スロットダイ内部のエアを完全に排出した。なお、このエア排出作業中には、気体供給用開閉バルブはずっと「閉」の状態に保った。 First, in order to apply the black matrix coating solution, the tank was filled with the coating solution, and the inside of the slot die was filled with the coating solution. Here, as the air discharging operation at the time of filling the coating liquid, the liquid feeding speed is 5000 μl / sec, the liquid feeding amount is 40000 μl, and the liquid feeding time is 8 sec. After 1 second from the start of the liquid, the air discharge work cycle in which all of the opening and closing valves connected to the supply port and both ends are in the “open” state and all in the “closed” state after 7 seconds is repeated three times. The air inside the die was completely discharged. During the air discharge operation, the gas supply opening / closing valve was kept in a “closed” state all the time.
以上の塗布液充填作業の後に、1100×1300mmで厚さ0.7mmの無アルカリガラス基板に、塗布膜厚10μm、スロットダイと基板との間であるクリアランスが100μm、塗布速度3m/分にて塗布した。ここで、ガラス基板300枚に対して、塗布を行ったが、塗布動作中に、供給系からのエアの侵入、塗布液に溶存していたエアの発泡、スロットダイの吐出口からのエアの吸込みなどによる膜厚精度の悪化や塗布欠点の発生を防止するために、エア排出作業として塗布生産作業を一旦停止し、送液速度5000μl/sec、送液量40000μl、送液時間8secとし、送液開始から1秒後に供給口部および両端部に接続された排出用開閉バルブを全て「開」の状態、7秒後に全て「閉」の状態にするエア排出作業サイクルを20枚毎に1回行った。このエア排出作業サイクル実施中も気体供給用開閉バルブは「閉」の状態に保った。また、上記エア排出作業では排出困難な微小エアを排出させるために、微小エア排出作業として塗布生産作業を一旦停止し、100枚毎に気体供給用開閉バルブおよび排出用開閉バルブを30秒間全て「開」とし、スロットダイ内部にエアを供給し微小エアを消泡した後に、上記の塗布液充填作業時のエア排出作業をおこなった。
塗布した基板は100℃のホットプレートで10分乾燥して、露光・現像・剥離を行なった後、260度のホットプレートで30分加熱してキュアし、厚さが1μmとなるブラックマトリックスパターンを作成した。
After the above coating liquid filling operation, a non-alkali glass substrate of 1100 × 1300 mm and a thickness of 0.7 mm is coated with a coating film thickness of 10 μm, a clearance between the slot die and the substrate of 100 μm, and a coating speed of 3 m / min. Applied. Here, the coating was performed on 300 glass substrates. During the coating operation, the intrusion of air from the supply system, the foaming of the air dissolved in the coating solution, the air from the discharge port of the slot die, In order to prevent the deterioration of film thickness accuracy and the occurrence of coating defects due to suction, etc., the coating production work is temporarily stopped as the air discharge work, the liquid feeding speed is 5000 μl / sec, the liquid feeding amount is 40000 μl, and the liquid feeding time is 8 sec. An air discharge operation cycle is performed once every 20 sheets to make all the opening and closing valves connected to the supply port and both ends “open” after 1 second from the start of the liquid, and to “close” all after 7 seconds. went. The gas supply opening / closing valve was kept in the “closed” state even during the air discharge work cycle. Further, in order to discharge minute air that is difficult to be discharged by the air discharging operation, the coating production operation is temporarily stopped as the minute air discharging operation, and the gas supply opening / closing valve and the discharging opening / closing valve are all turned on every 100 seconds for 30 seconds. After the air was supplied to the inside of the slot die and the fine air was removed, the air was discharged during the coating liquid filling operation.
The coated substrate is dried on a hot plate at 100 ° C. for 10 minutes, exposed, developed and peeled off, then heated and cured on a hot plate at 260 degrees for 30 minutes to form a black matrix pattern having a thickness of 1 μm. Created.
次に、R色用塗布液を塗布膜厚が13μmにする以外はブラックマトリックス用塗布液と全く同じ条件でダイコータにて、ブラックマトリックスが形成された300枚の基板に連続して塗布を行なった。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色塗布膜を残し、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。 Next, coating was continuously performed on 300 substrates on which the black matrix was formed with a die coater under exactly the same conditions as the coating liquid for black matrix except that the coating thickness for the R color was changed to 13 μm. . The coated substrate is dried on a hot plate at 90 ° C. for 10 minutes, 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.
次に、G色用塗布液を、塗布膜厚が20μmにする以外はR色用塗布液と全く同じ条件でダイコータにて、ブラックマトリックス、R画素部が形成された300枚の基板に連続して塗布を行なった。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・剥離を行って、G画素部にのみ厚さ2μmのG色塗布膜を残し、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。 Next, the coating solution for G color is continuously applied to 300 substrates on which the black matrix and the R pixel portion are formed by a die coater under exactly the same conditions as the coating solution for R color except that the coating film thickness is 20 μm. The coating was performed. The coated substrate is dried on a hot plate at 100 ° C. for 10 minutes, and then exposed, developed, and peeled off, leaving a 2 μm thick G coating film only on the G pixel portion, and heated on a 260 ° hot plate for 30 minutes. Then, it was cured.
さらに、B色用塗布液をG色用塗布液と全く同じ条件でダイコータにて、ブラックマトリックス、R画素部、G画素部が形成された300枚の基板に連続して塗布を行なった。塗布した基板もG色用塗布液と全く同じ条件にてキュアを行なった。 Further, the B color coating solution was continuously applied to 300 substrates on which the black matrix, the R pixel portion, and the G pixel portion were formed using a die coater under exactly the same conditions as the G color coating solution. The coated substrate was also cured under exactly the same conditions as the G color coating solution.
なお、各色塗布液の塗布において、乾燥後のパターン形成前の状態で膜厚を測定したところ、全ての塗布基板に対して、端部の10mmを除くと、基板走行方向、幅方向ともに、目標としていた±3%以下の膜厚精度であった。並行して、塗布ムラの検査も行なったが、全ての塗布基板に対して、塗布品位は非常に良好であり、スロットダイ内部のエアが吐出口から被塗布部材に吐出されることにより発生するピンホールや縦スジといったエア起因の塗布欠点は全くなかった。 In the application of each color coating liquid, the film thickness was measured in the state before the pattern formation after drying. For all the coated substrates, the target in both the substrate running direction and the width direction was obtained except for 10 mm at the end. The film thickness accuracy was ± 3% or less. In parallel, the coating unevenness was also inspected, but the coating quality was very good for all the coated substrates, and it was generated when the air inside the slot die was discharged from the discharge port to the coated member. There were no air-borne coating defects such as pinholes or vertical stripes.
そして最後にITOをスパッタリングで付着させ、300枚のカラーフィルタを作成した。得られたカラーフィルタは、全てが膜厚精度を満たしている上に、塗布欠点も無く、品質的に申し分ないものであった。また、塗布液充填作業や塗布動作中に混入したスロットダイ内部のエアおよび微小エアの排出作業が迅速に行えたため、生産効率も非常に高かった。 Finally, ITO was deposited by sputtering to produce 300 color filters. All of the obtained color filters satisfied the film thickness accuracy and had no coating defects, and were satisfactory in quality. In addition, since the work for filling the coating liquid and discharging the air inside the slot die and the minute air mixed during the coating operation could be performed quickly, the production efficiency was very high.
比較例1
気体供給経路および気体供給用開閉バルブを設けず、100枚毎の微小エアの排出作業を行なわないこと以外は、実施例と全く同じ条件で、カラーフィルタの作成を行なった。この結果、スロットダイ内部の微小エアが充分に排出されなかったことから、膜厚精度の悪化や塗布欠点などにより、300枚中8枚については不良品となり、良好な品質のカラーフィルタを得ることは出来なかった。
Comparative Example 1
A color filter was prepared under exactly the same conditions as in the example, except that the gas supply path and the gas supply opening / closing valve were not provided and minute air was not discharged every 100 sheets. As a result, the minute air inside the slot die was not sufficiently discharged, so that out of 300 sheets became defective due to the deterioration of film thickness accuracy and coating defects, and a good quality color filter was obtained. I couldn't.
また、300枚の塗布終了後に、スロットダイ内部の微小エアを排出するための条件を探るために、微小エアを完全に排出できる送液条件を検討してみたところ、どのような条件でも微小エアを排出出来ないことが分かった。 In addition, in order to find out the conditions for discharging minute air inside the slot die after 300 sheets of coating have been completed, liquid feeding conditions that can completely discharge minute air have been examined. It was found that could not be discharged.
1 ダイコータ
2 基台
3 支柱
4 基板
10 昇降装置ユニット
11 モータ
12 昇降台
13 ボールねじ
14 ガイド
20 スロットダイ
21 保持台
22 フロントリップ
23 リアリップ
24 マニホールド
25 スリット
26 吐出口面
27 吐出口
28 ビード
29 ステージ
30 リニアモータ
31 ガイドレール
40 拭き取りユニット
41 ヘッド保持器
42 拭き取りヘッド駆動装置
43 拭き取りヘッド
44 トレイ
45 拭き取りユニット保持台
50 塗布液供給装置ユニット
51 シリンジポンプ
52 塗布液タンク
53 塗布液
54 ポンプ供給路
55 吸引用開閉バルブ
56 ピストン保持台
57 シリンジポンプ用ボールねじ
58 シリンジポンプ用モータ
59 ピストン昇降ガイド
60 ピストン
61 シリンジ
62 吐出用開閉バルブ
63 ダイ供給路
70 制御装置
71 操作盤
80 供給口
81A、81B 液体排出口
82A、82B 排出用開閉バルブ
83A、83B 液体排出経路
84A、84B 液体排出内部流路
85 供給内部流路
86 気体供給用開閉バルブ
87 気体供給経路
88 廃液
89A、89B 液体排出用タンク
90A、90B 廃液排出経路
91A、91B 廃液用開閉バルブ
92A、92B 吸引ポンプ
94A、94B Hi側センサ
95A、95B Low側センサ
96 入口
97A、97B 出口
100 エア
101 微小エア
102 供給気体
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Die coater 2 Base 3 Support | pillar 4 Board | substrate 10 Lifting device unit 11 Motor 12 Lifting table 13 Ball screw 14 Guide 20 Slot die 21 Holding stand 22 Front lip 23 Rear lip 24 Manifold 25 Slit 26 Discharge port surface 27 Discharge port 28 Bead 29 Stage 30 Linear motor 31 Guide rail 40 Wiping unit 41 Head holder 42 Wiping head driving device 43 Wiping head 44 Tray 45 Wiping unit holding base 50 Coating liquid supply unit 51 Syringe pump 52 Coating liquid tank 53 Coating liquid 54 Pump supply path 55 For suction Open / close valve 56 Piston holding base 57 Ball screw for syringe pump 58 Motor for syringe pump 59 Piston lift guide 60 Piston 61 Syringe 62 Discharge open / close bar Lub 63 Die supply path 70 Control device 71 Control panel 80 Supply port 81A, 81B Liquid discharge port 82A, 82B Discharge open / close valve 83A, 83B Liquid discharge channel 84A, 84B Liquid discharge internal channel 85 Supply internal channel 86 For gas supply Open / close valve 87 Gas supply path 88 Waste liquid 89A, 89B Liquid discharge tank 90A, 90B Waste liquid discharge path 91A, 91B Waste liquid open / close valve 92A, 92B Suction pump 94A, 94B Hi side sensor 95A, 95B Low side sensor 96 Inlet 97A, 97B Outlet 100 Air 101 Micro air 102 Supply gas
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