JP6967477B2 - 塗布器、及び塗布器のエア排出方法 - Google Patents

Description

本発明は、塗布器、及び塗布器のエア排出方法に関する。

液晶ディスプレイやプラズマディスプレイ等のフラットパネルディスプレイには、ガラス等からなる基板上にレジスト液が塗布されて製造されたもの（これを「塗布基板」という。）が使用される。塗布基板は、レジスト液（以下、「塗布液」という。）を塗布する塗布装置によって製造され、塗布装置は、基板を載置するステージと、塗布液を吐出する塗布器とを有する。塗布器は、その内部に、塗布液が溜められる横方向に長い溜め部と、この溜め部に塗布液を流入させる流入路と、塗布液を吐出する吐出口と、溜め部と吐出口とを繋ぐ吐出用のスリット流路とを有する。流入部から溜め部に供給された塗布液を、スリット流路を通じて吐出口から吐出しながら、基板と塗布器とを相対的に移動させる塗布動作が行われる。これにより、所定厚さの塗布膜が基板上に形成される。

前記塗布装置では、定期的に、塗布器に対してエア排出処理（エアベント処理）が行われる。これは、塗布器内の流路において、塗布液に気泡等のエアが混入した状態で塗布動作を行うと、エアの変形により塗布液の吐出量が変動しやすくなり、塗布厚さムラの原因となるためである。そこで、例えば、塗布動作の前に、塗布器内の流路に存在するエアを排出させるエア排出処理が行われる。前記のような塗布装置は、例えば特許文献１に開示されている。

特開２００６−８７９９９号公報

特許文献１に開示される塗布装置の塗布器では、溜め部の上面側が、中央に向けて徐々に高くなる傾斜形状を有する。溜め部の中央の高くなっている位置において、排出口が形成され、排出口からエアが塗布液と共に外部へ排出される。前記傾斜形状により、エアを排出口へ集め易くしている。

しかし、小さい気泡からなるエアの場合、浮力が小さいため、例えば溜め部の横方向両端側に存在する小さな気泡は、横方向の中央の排出口まで移動し難い。また、塗布液の粘度が比較的高い場合、気泡が大きくても、溜め部の両端側に存在する気泡は、中央の排出口まで移動し難い。このように、従来では、エアが塗布液の中を排出口まで横方向に移動する必要があり、エアが塗布器の外部へ排出され難い場合がある。
そこで、本発明は、塗布器内のエアの排出性能を高めることを目的とする。

本発明の塗布器は、塗布液が溜められる横方向に長い溜め部と、当該溜め部に塗布液を流入させる流入路と、塗布液を吐出する吐出口と、前記溜め部と前記吐出口とを繋ぐ吐出用のスリット流路と、を有し、更に、前記流入路が開口する前記溜め部から前記横方向の全幅にわたって上に向かって設けられているスリット状のエア通過流路と、前記エア通過流路と繋がり外部へ塗布液を排出するための排出流路と、を有する。

この塗布器によれば、溜め部の塗布液中に存在するエアは、溜め部において横方向に移動しなくても、その存在位置から上のエア通過流路へと流れることができる。エア通過流路を上に向かって流れたエアは、排出流路に運ばれ、塗布器の外部へ排出される。このように、溜め部においてエアを横方向に移動させなくてもよいことから、エアを塗布器の外部へ排出させやすく、エアの排出性能の高い塗布器となる。

また、本発明は、塗布液が溜められる横方向に長い溜め部と、当該溜め部に塗布液を流入させる流入路と、塗布液を吐出する吐出口と、前記溜め部と前記吐出口とを繋ぐ吐出用のスリット流路と、を有する塗布器において、内部のエアを排出する方法であって、前記流入路が開口する前記溜め部のエアを、塗布液と共に、当該溜め部から前記横方向の全幅にわたって上に向かって設けられているスリット状のエア通過流路を、通過させ、その後、前記塗布器の外部へと繋がる排出流路を経て、外部へ排出する。

この方法によれば、溜め部の塗布液中に存在するエアは、溜め部において横方向に移動しなくても、その存在位置から上のエア通過流路へと流れ、その後、排出流路を経て、塗布器の外部へ排出される。このように、溜め部においてエアを横方向に移動させなくてもよいことから、エアを塗布器の外部へ排出させやすく、エアの排出性能が高くなる。

本発明によれば、塗布器内のエアの排出性能が高まる。

本発明の塗布器を含む塗布装置の一例を概略的に示す側面図である。 本発明の塗布器、及び塗布器内のエアを塗布液と共に排出するための構成を示す正面図である。 エア排出方法の説明図である。 エア排出方法の説明図である。 エア排出方法の説明図である。 エア排出方法の説明図である。 塗布器の変形例を示す側面図である。

〔塗布器、及び塗布装置について〕
図１は、本発明の塗布器を含む塗布装置の一例を概略的に示す側面図である。図２は、本発明の塗布器、及び塗布器内のエアを塗布液と共に排出するための構成を示す正面図である。なお、図１及び図２では、塗布器１０が断面として示されている。塗布器１０は、図外の基板に対して塗布液を塗布するために用いられる。

塗布器１０を含む塗布装置５について説明する。図１において、塗布装置５は、塗布器１０の他に、配管５２を通じて塗布液を塗布器１０へ供給するためのポンプ（第一のポンプ）５１を備える。配管５２には開閉バルブ５３が設けられる。塗布装置５は、更に、図示しないが、前記基板を保持するステージと、このステージと塗布器１０とを基板に沿って相対移動させる移動機構とを備える。塗布器１０から塗布液を吐出させながら、塗布器１０と前記基板とを相対的に移動させる動作（これを「塗布動作」という。）を行なうことで、所定厚さの塗布膜が前記基板上に形成される。

塗布器１０について説明する。塗布器１０は、横方向（水平方向）に長い形状を有する（図２参照）。前記横方向は、図１の場合、紙面に直交する方向であり、図２の場合、左右方向である。横方向に直交する水平方向を、奥行方向と定義する。塗布器１０内には、前記ポンプ５１によって供給された塗布液が前記塗布動作のために流れる流路１７が形成されている。前記流路１７として、塗布器１０内に、横方向に長い溜め部１１と、溜め部１１に塗布液を流入させる流入路１３と、吐出用のスリット流路１２が設けられている。塗布液は、塗布器１０内において充満状態にある。

流入路１３は、塗布器１０の後壁１４（図１参照）を貫通する孔により構成された流路である。流入路１３の一端側に前記配管５２が接続されていて、流入路１３の他端が溜め部１１において開口する。流入路１３は、横方向の中央に１ヶ所設けられている。

溜め部１１は、横方向に長く形成され（図２参照）、流入路１３から流路断面が横方向及び上下方向に拡大した領域である。流入路１３を通じて供給された塗布液は、溜め部１１において横方向に拡幅されて溜められる。溜め部１１は、奥行方向にも拡大された領域である（図１参照）。

スリット流路１２は、横方向に長く形成され、奥行方向に薄いスリット状の流路である。スリット流路１２は、塗布器１０内において上から下に向かう方向が塗布液の流れ方向となるように、上下方向に延びて設けられている。スリット流路１２は、溜め部１１と比較して奥行方向に流路が縮小された形状を有する（図１参照）。スリット流路１２の一方側（上側）は溜め部１１において開口し、他方側（下側）は塗布器１０の先端面（下端面）１５において開口する。スリット流路１２と溜め部１１とは相互の横方向の全幅で繋がっている。つまり、スリット流路１２と溜め部１１とは横方向に同じ寸法を有する。スリット流路１２の先端面１５における開口が、前記塗布動作の際に塗布液が吐出される吐出口１６となる。

このように、塗布器１０は、塗布液が溜められる横方向に長い溜め部１１と、溜め部１１に塗布液を流入させる流入路１３と、塗布液を吐出する吐出口１６と、溜め部１１と吐出口１６とを繋ぐ吐出用のスリット流路１２とを有する。ポンプ５１により流入路１３を通じて溜め部１１に供給された塗布液を、スリット流路１２を通じて吐出口１６から吐出させながら、図外の基板と塗布器１０とを相対的に移動させる塗布動作が行われる。これにより、所定厚さの塗布膜が基板上に形成される。前記流路１７は、基板に塗布液を塗布するために用いられる塗布用流路として機能する。

塗布器１０には、更に、前記流路（塗布用流路）１７に存在する塗布液に含まれる気泡等のエアＱを排出するためのエア抜き用流路１８を備える。エア抜き用流路１８として、塗布器１０は、エア通過流路１９と、排出流路２０とを備える。

エア通過流路１９は、横方向に長く形成され、奥行方向に薄いスリット状の流路である。エア通過流路１９は、塗布器１０内において下から上に向かう方向が塗布液の流れ方向となるように、上下方向に延びて設けられている。エア通過流路１９は、溜め部１１と比較して奥行方向に流路が縮小された形状を有する（図１参照）。エア通過流路１９の一方側（下側）は溜め部１１において開口し、他方側（上側）は排出流路２０において開口する。エア通過流路１９と溜め部１１とは相互の横方向の全幅で繋がっている。つまり、エア通過流路１９と溜め部１１とは横方向に同じ寸法を有する。後にも説明するが、溜め部１１に溜められた塗布液は、溜め部１１からエア通過流路１９を通じて流れることができる。更に、塗布液は、エア通過流路１９を通過して、排出流路２０へと流れることができる。なお、エア通過流路１９よりも、塗布動作のための吐出用のスリット流路１２の方が、奥行方向について幅広であってもよいが、本実施形態では、スリット流路１２よりもエア通過流路１９の方が、奥行方向について幅広である。

排出流路２０は、塗布器１０内において、エア通過流路１９の横方向の全幅にわたってエア通過流路１９の上に設けられている。排出流路２０とエア通過流路１９とは、エア通過流路１９の横方向の全幅で繋がっている。更に、排出流路２０は、エア通過流路１９よりも横方向に長い直線状の流路であり、排出流路２０は、塗布器１０が有する横方向両側の側壁２１，２１（図２参照）を横方向に貫通している。排出流路２０の横方向両端は、配管２２，２３が接続される接続口２４，２５となる。図１に示されるエア抜き用流路１８では、排出流路２０において、エア通過流路１９から流路断面が拡大している。つまり、排出流路２０は、エア通過流路１９と比較して奥行方向に流路が拡大された形状を有する。

図２において、横方向について一方側（右側）の第一の接続口２４に、第一の配管２２が接続され、横方向について他方側（左側）の第二の接続口２５に、第二の配管２３が接続される。第一の配管２２に第一の開閉バルブ２６が設けられる。第二の配管２３に第二の開閉バルブ２７が設けられる。第一の配管２２は、分岐部２８を有し、分岐部２８に第三の配管２９が接続される。第三の配管２９に開閉バルブ３０及び第二のポンプ３１が接続される。前記塗布動作の際、バルブ２６，２７，３０は閉状態にある。塗布器１０内のエアＱを排出する際、バルブ２６，２７，３０は所定のタイミングで閉状態から開状態となる。

以上のように、塗布器１０は、エア抜き用流路１８として、スリット状のエア通過流路１９と、排出流路２０とを有する。エア通過流路１９は、溜め部１１から、この溜め部１１の横方向の全幅にわたって上に向かって設けられている。排出流路２０は、エア通過流路１９と繋がっていて、塗布器１０の外部へエアＱと共に塗布液を排出するための流路となる。

本実施形態のエア通過流路１９は、溜め部１１から仮想鉛直面に沿って上向きに延びて設けられているが、厳密に鉛直方向に沿って設けられていなくてもよく、仮想鉛直面に対して例えば４５°以下の角度を有して傾斜する方向に沿って延びて設けられていてもよい。また、本実施形態の排出流路２０は（図１参照）、エア通過流路１９と比べて、奥行方向に流路が拡大した形状を有するが、図７に示されるように、排出流路２０とエア通過流路１９とは、奥行方向の寸法が同じであってもよい。

塗布器１０は、吐出口１６を閉じる閉塞部材３３を更に有する。閉塞部材３３は、塗布器１０の先端面１５に接触すると吐出口１６を閉じ、吐出口１６からの塗布液の吐出を不能とする。このために、閉塞部材３３は、図外のアクチュエータによって、塗布器１０の先端面１５に接近したり離れたりすることができる。

〔塗布器１０のエア排出方法について〕
前記構成を備えた塗布器１０のエア排出方法について説明する。図３に示されるように、第一のポンプ５１により塗布液が、配管５２を通じて塗布器１０に供給される。この際、閉塞部材３３によって吐出口１６は閉じられている。図４に示されるように、第一及び第二の開閉バルブ２６，２７は開状態にある。第三の開閉バルブ３０は閉状態にあり、第二のポンプ３１の動作は停止されている。

塗布液が配管５２を通じて塗布器１０に供給されると、前記のとおり、その塗布液は、流入路１３を通じて溜め部１１に供給される。溜め部１１において塗布液は横方向に拡幅されていて、更に追加的に供給される塗布液も溜め部１１において拡幅される。このように、溜め部１１において、塗布液は横方向に拡幅して溜められた状態（充満状態）にあるため、流入路１３から塗布液が更に供給されると、溜め部１１の横方向の（両端側を含む）各位置において塗布液中に存在するエアＱは、塗布液と共にそのまま上に向かってエア通過流路１９を流れる。このエアＱの流れの様子が、図４において矢印Ｙで示される。エア通過流路１９を流れたエアＱを含む塗布液は、排出流路２０へ流れ、横方向の一方側及び他方側（左右両側）に流れることができる。第一及び第二の開閉バルブ２６，２７が開状態であるため、排出流路２０を流れたエアＱを含む塗布液は、第一の配管２２及び第二の配管２３を流れる。第一の配管２２及び第二の配管２３を通過した塗布液は、塗布器１０の外部に設けられている排液受け用のタンク３２に排出され、溜められる。

エア排出のために、第一及び第二の開閉バルブ２６，２７が開状態となり（更に、吐出口１６が閉塞部材３３によって閉じられ）、塗布器１０に塗布液が供給されてから所定時間が経過すると、開閉バルブ５３を閉じ（図５参照）、更に、図６に示されるように、第二の開閉バルブ２６を閉じると共に、第三の開閉バルブ３０を開いて第二のポンプ３１を動作させる。すると、第二のポンプ３１によって塗布液が塗布器１０に供給される。なお、ポンプ３１が供給する塗布液は、塗布器１０から図外の基板に吐出して塗布を行なうために用いられる塗布液（図１の第一のポンプ５１が吐出する塗布液）と同じものである。すると、排出流路２０内のエアＱを含む塗布液は、全て第二の配管２３を通じて流れ、排液受け用のタンク３２に排出される。このエアＱの流れの様子が、図６において矢印Ｘで示される。以上より、塗布器１０内において塗布液に混入しているエアＱは、塗布器１０の外部（排液受けタンク３２）へ排出される。

このように本実施形態の塗布器１０におけるエアＱの排出方法は、溜め部１１内のエアＱを、塗布液と共に、溜め部１１から横方向の全幅にわたって上に向かって設けられているスリット状のエア通過流路１９を、通過させ、その後、塗布器１０の外部へと繋がる排出流路２０を経て、外部へ排出する方法である。この方法によれば、溜め部１１の塗布液中に存在するエアＱは、溜め部１１において横方向に移動しなくても、図４に示されるように、その存在位置から上にエア通過流路１９へと流れ、その後、排出流路２０を経て、塗布器１０の外部へ排出される。

〔本実施形態の塗布器１０について〕
本実施形態の塗布器１０は、スリット状のエア通過流路１９と、このエア通過流路１９と繋がり外部へ塗布液を排出するための排出流路２０とを有する。エア通過流路１９は、流入路１３が開口する溜め部１１から横方向の全幅にわたって上に向かって設けられている。この塗布器１０によれば、溜め部１１の横方向の両端側において塗布液中にエアＱが存在していても、そのエアＱは、溜め部１１において横方向に移動しなくても、その存在位置（横方向両端側の位置）から上のエア通過流路１９へと流れることができる。エア通過流路１９を上に向かって流れたエアＱは、排出流路２０に運ばれ、塗布器１０の外部へ排出される。以上より、本実施形態の塗布器１０、及びこの塗布器１０におけるエア排出方法によれば、溜め部１１においてエアＱを横方向に移動させなくてもよいことから、エアＱを塗布器１０の外部へ排出させやすく、エアＱの排出性能が高い。

ここで、エア通過流路１９が（図３参照）スリット状であり、溜め部１１と比較して奥行方向に流路が縮小された形状を有することの意義について説明する。仮に、図示しないが、エア通過流路１９がスリット状ではなく奥行方向に広い形状であると、横方向の中央に１ヶ所設けられている流入路１３（図４参照）から溜め部１１に供給された塗布液は、溜め部１１において横方向に十分に拡幅される前に、そのエア通過流路１９を流れてしまう。つまり、溜め部１１の横方向の両端側の領域、及び、エア通過流路１９の横方向の両端側の領域では、塗布液が流れ難くなる（塗布液の流れが遅くなる）。すると、溜め部１１の横方向の両端側の領域に存在する塗布液に混入しているエアＱは、排出され難くなる。これに対して、本実施形態のように、エア通過流路１９がスリット状であることで、横方向の中央に１ヶ所設けられている流入路１３から溜め部１１に供給された塗布液は、溜め部１１において横方向に十分に拡幅され、続いて、エア通過流路１９をある程度の流速を有して流れることができる。よって、溜め部１１の横方向の両端側の領域からも、エアＱを塗布液と共に、上に向かってエア通過流路１９を通じて流し、塗布器１０の外部へ排出することが容易となる。

また、本実施形態の塗布器１０では（図４参照）、排出流路２０は、エア通過流路１９の横方向の全幅にわたってエア通過流路１９の上に設けられており、排出流路２０は、塗布器１０の側壁２１を横方向に貫通して設けられている。このため、エア通過流路１９を上に向かって通過したエアＱが、そのまま排出流路２０へ流れ、排出流路２０に沿って横方向に塗布液と共にエアＱを流すことができる。更に、排出流路２０は、塗布器１０の側壁２１を横方向に貫通して設けられていることから、排出流路２０のエアＱをそのまま同一の横方向に向かって外部へ排出することができ、エアの排出効率が良い。排出流路２０における流路は直線状であるため、流路抵抗が小さく、エアＱの引っかかりが生じ難い。

前記のとおり、溜め部１１の塗布液に混入しているエアＱをエア通過流路１９へ流すために、流入路１３から溜め部１１へ塗布液を供給すればよいが、吐出口１６からも塗布液が流出される。そこで、本実施形態の塗布器１０は、吐出口１６を閉じる閉塞部材３３を有する。塗布器１０内の塗布液に混入しているエアＱを排出するエア排出処理（エアベント処理）を行なう際、閉塞部材３３によって、吐出口１６が閉じられる。これにより、吐出口１６から塗布液が吐出されるのを防ぎ、溜め部１１の塗布液に混入されているエアＱを、塗布液と共にエア通過流路１９及び排出流路２０を通じて外部へ効率よく（つまり、無駄に塗布液を消費しないで）排出することができる。吐出用のスリット流路１２が比較的（例えばエア通過流路１９よりも）奥行方向について幅広である場合、閉塞部材３３は特に有効である。

また、本実施形態では、図５に示されるように、エア抜き用流路１８では、排出流路２０において、エア通過流路１９から流路断面が拡大している。このため、排出流路２０に一旦入ったエアＱが（図６参照）エア通過流路１９へ戻るのを防ぐことができる。また、排出流路２０の流路断面が広くなることで、排出流路２０における流路抵抗が小さくなり、エアＱの排出効率が高まる。

前記のとおり、流入路１３を通じて溜め部１１に塗布液を供給すると、溜め部１１のエアＱは、塗布液と共に、エア通過流路１９及び排出流路２０を経て、塗布器１０の外部へ排出される。本実施形態では、第二のポンプ３１（図６参照）によって積極的に塗布液を排出流路２０へ流し、エアＱが含まれる塗布液を強制的に外部へ排出する。このために、塗布器１０は、接続口２４を有し、接続口２４には、排出流路２０の塗布液を外部へ排出させるための第二のポンプ３１が、配管（第二の配管２２の一部及び第三の配管２９）を通じて接続される。この構成により、排出流路２０において積極的な塗布液の流れを第二のポンプ３１により発生させることができる。この結果、排出流路２０からエアＱを効率よく排出することが可能となる。

以上より、本実施形態の塗布器１０によれば、塗布器１０内のエアＱの排出性能が高まる。よって、塗布器１０内の塗布液に混入するエアＱを少量の塗布液の排出動作で効率よく排出でき、塗液の利用効率を高めることが可能となる。

〔その他〕
今回開示した実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の権利範囲は、上述の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の範囲に記載された構成と均等の範囲内でのすべての変更が含まれる。
例えば、図１に示されるように、塗布器１０の横方向に直行する断面において、排出流路２０の断面形状は円形である場合について説明したが、この断面形状は変更自在であり、矩形や楕円であってもよい。また、溜め部１１等の断面形状も、図１に示される形状以外であってもよい。

１０：塗布器 １１：溜め部 １２：スリット流路
１３：流入路 １６：吐出口 １９：エア通過流路
２０：排出流路 ２１：側壁 ２４：接続口
３１：ポンプ ３３：閉塞部材

Claims (6)

1. 塗布液が溜められる横方向に長い溜め部と、当該溜め部に塗布液を流入させる流入路と、塗布液を吐出する吐出口と、前記溜め部と前記吐出口とを繋ぐ吐出用のスリット流路と、を有し、
   更に、前記流入路が開口する前記溜め部から前記横方向の全幅にわたって上に向かって設けられているスリット状のエア通過流路と、前記エア通過流路と繋がり外部へ塗布液を排出するための排出流路と、を有する、塗布器。
2. 前記排出流路は、前記エア通過流路の前記横方向の全幅にわたって当該エア通過流路の上に設けられており、当該排出流路は、塗布器側壁を前記横方向に貫通して設けられている、請求項１に記載の塗布器。
3. 前記排出流路において、前記エア通過流路から流路断面が拡大している、請求項１又は２に記載の塗布器。
4. 前記排出流路の塗布液を外部へ排出させるためのポンプを、配管を通じて接続させる接続口を有する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の塗布器。
5. 前記吐出口を閉じる閉塞部材を更に有する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の塗布器。
6. 塗布液が溜められる横方向に長い溜め部と、当該溜め部に塗布液を流入させる流入路と、塗布液を吐出する吐出口と、前記溜め部と前記吐出口とを繋ぐ吐出用のスリット流路と、を有する塗布器において、内部のエアを排出する方法であって、
   前記流入路が開口する前記溜め部のエアを、塗布液と共に、当該溜め部から前記横方向の全幅にわたって上に向かって設けられているスリット状のエア通過流路を、通過させ、その後、前記塗布器の外部へと繋がる排出流路を経て、外部へ排出する、塗布器のエア排出方法。

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