TW201511838A - 塗布裝置以及塗布方法 - Google Patents

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Abstract

一種塗布裝置，用以將一塗液塗布於一基材上，該塗布裝置包括：一塗布頭，具有一塗液出口，該塗布頭與該基材適於沿一第一軸向相對移動，並能夠通過該塗液出口將該塗液塗布於該基材；一調節件，連接於該塗布頭，該調節件包含一設置於該塗液出口處的活動墊片，該活動墊片適於沿一第二軸向移動，調節該塗液出口的開口率；以及一驅動組件，與該調節件相接，用以控制該調節件沿該第二軸向進行移動。另外，一種塗布方法在此提出。

Description

塗布裝置以及塗布方法
本發明乃是關於一種塗布裝置，特別是指一種可進行圖形化塗布之塗布裝置以及塗布方法。
溶劑型塗布係利用液體具有黏度與流動的慣性力塗於一個固體載體表面上以產生一個均勻薄膜的精密技術，廣泛的應用在半導體製程，面板加工技術與光學膜製作技術上。目前塗布技術例如有身計量式(self-metering)的含浸式塗布(dip coating)、滾筒式塗布(roller coating)、刮刀式塗布(blade coating)、噴塗式塗布(inkjet coating)及點膠式塗布(dispensing)。當光學塗液或是功能性塗液塗布在基材上之後一般需要透過後製程將塗布層圖形化，例如先將光阻劑塗布在基材上烘焙成膜，再利用曝光顯影技術將薄膜圖形化。光學膠塗布亦然，先將可撥膠印刷在載板上，在光學膠塗布初固化後，再將可撥膠移除，得到圖形化塗布層。後製程的增加不只是提高的生產成本外，也容易因外來污染物影響塗布層外觀。
傳統的狹縫式塗布裝置，所塗布的圖形圖案是具有一固定寬度的形狀(例如矩形形狀)，或是具有規則形狀。但隨著設計的不同需求，有些產品所需的圖形圖案是需要有變化性的(例如不規則形狀)，因此傳統設備不能滿足這樣的需求。
本發明實施例在於提供一種塗布裝置，其透過活動墊片之調整而控制塗液在基材上的圖形，以符合二維圖形化塗布之要求。
本發明實施例提供一種塗布裝置，用以將一塗液塗布於一基材上，以形成一塗布層，該塗布裝置包括：一塗布頭，具有一塗液出口，該塗布頭與該基材適於沿一第一軸向相對移動，並通過該塗液出口用以將該塗液塗布於該基材；一調節件，連接於該塗布頭，該調節件包含一設置於該塗液出口處的活動墊片，該活動墊片適於沿一第二軸向移動，以調節該塗液出口的開口率；以及一驅動組件，與該調節件相接，用以控制該調節件沿該第二軸向移動。
本發明實施例還提供一種塗布方法，包括下列步驟。首先，準備一塗布裝置，該塗布裝置包含：一塗布頭，具有一塗液出口；一調節件，連接於該塗布頭，該調節件包含一設置於該塗液出口處的活動墊片；以及一驅動組件，連接於該調節件；將一基材設置於該塗布頭下方；以及使該塗布頭與該基材沿一第一軸向進行相對移動，且同時通過該驅動組件驅動該調節件，使該活動墊片沿一第二軸向進行移動，調整該塗液出口的開口率。
本發明實施例所提供之塗布裝置以及塗布方法，透過在塗布頭移動的過程中，活動墊片與塗布頭的相對 位置可改變，藉此，塗布頭在移動的過程中經由調整塗液出口的開口率，而使塗布的圖案具有不規則形狀。
為了能更進一步瞭解本發明為達成既定目的所採取之技術、方法及功效，請參閱以下有關本發明之詳細說明、圖式，相信本發明之目的、特徵與特點，當可由此得以深入且具體之瞭解，然而所附圖式與附件僅提供參考與說明用，並非用來對本發明加以限制者。
1‧‧‧塗布裝置
110‧‧‧塗布頭
111‧‧‧公模
112‧‧‧母模
1011‧‧‧第一凹槽
1012‧‧‧第二凹槽
101‧‧‧塗液出口
102‧‧‧塗液流道
103‧‧‧塗液入口
P1、P2‧‧‧組裝面
M1、M2‧‧‧容置空間
d1、d2‧‧‧塗液出口寬度
120‧‧‧調節件
121‧‧‧活動墊片
122‧‧‧外接端
123‧‧‧感應凸輪
124‧‧‧連接架
1241‧‧‧凸桿
1242‧‧‧彈性件
130‧‧‧驅動組件
131‧‧‧圖形模塊
L‧‧‧圖形模塊的側邊
140‧‧‧承載平台
150‧‧‧固定墊片
160‧‧‧塗液存儲器
170‧‧‧塗液壓力控制組件
171‧‧‧控制閥
180‧‧‧塗液輸送組件
181‧‧‧輸送閥
182‧‧‧輸送管
2‧‧‧基材
3‧‧‧塗布層
S1~S3‧‧‧步驟
X‧‧‧第一軸向
Y‧‧‧第二軸向
Z‧‧‧第三軸向
圖1A至圖1C係本發明一實施例之塗布裝置於使用狀態中的立體示意圖。
圖2係本發明一實施例之塗布裝置的局部立體示意圖。
圖3係圖2之塗布裝置的局部爆炸示意圖。
圖4A至圖4B係圖2之塗布裝置於使用狀態中母模的局部剖面示意圖。
圖5為本發明一實施例塗布裝置沿第三軸向的上視圖。
圖6A係另一實施例母模的局部剖面示意圖。
圖6B為另一實施例塗布裝置沿第三軸向的上視圖。
圖7A係又一實施例母模的局部剖面示意圖。
圖7B為又一實施例塗布裝置沿第三軸向的上視圖。
圖8係本發明一實施例之塗布裝置的局部側視示意圖。
圖9係本發明一實施例之塗布方法的步驟流程圖。
為便於了解本發明塗布裝置的塗布方式，請參考圖1A至圖1C，圖1A至圖1C繪示了本發明一實施例之塗布裝置於使用狀態中的立體示意圖。
如圖1A所示，塗布裝置1包含有三個主要部件：塗布頭110、調節件120、驅動組件130，調節件120連接於塗布頭110，驅動組件130連接於調節件120，各組件的具體構造後文將詳述。
在本實施例中，塗布裝置1更包含承載平台140，用以承載被塗布的基材2。待塗布之基材2可透過真空吸附、靜電吸附，或機械裝置等方式固定在承載平台140上。基材2可為卷材等載體，例如為玻璃基材、或塑膠基材。同時，基材2亦可為複合疊層之載體，例如已形成有光學塗層之玻璃基材。
進一步參考圖1B和圖1C，在塗布過程中，塗布頭110具有塗液出口(後文詳述)，且塗布頭110能夠與基材2沿一第一軸向X進行相對移動，並能夠通過塗液出口將塗液塗布於基材2。於本實施例，塗布過程中，承載平台140係處於靜置狀態，而塗布頭110進行移動。但不難理解，在另一實施例中，亦可使塗布頭110處於靜置狀態，而承載平台140進行移動。在又一實施例中，亦可使塗布頭110和承載平台140都進行移動。
在塗布頭110與基材2沿第一軸向X進行相對移動時，在第二軸向Y上，驅動組件130可驅動調節件120，進而調整經由塗布頭110所塗布的塗液的尺寸，形成如圖1C所示的塗布層3。
以下將詳述本發明塗布裝置1的構造及作動原理。
請參考圖2至圖5，圖2係本發明一實施例之塗布裝置的局部立體示意圖，而圖3係圖2之塗布裝置1的局部爆炸示意圖，圖4A和圖4B為塗布裝置於使用狀態中母模的局部剖面示意圖，圖5為塗布裝置沿第三軸向Z的上視圖。
如圖2和圖3所示，塗布頭110包含公模111和母模112，公模111與母模112可對應結合。公模111和母模112分別具有一組裝面P1和一組裝面P2。公模111之組裝面P1以及母模112之組裝面P2兩者形狀、大小可大致相同。在本實施例中，公模111之組裝面P1上開設有第一凹槽1011，而母模112之組裝面P2開設有第二凹槽1012。第一凹槽1011以及第二凹槽1012兩者的延伸方向大致沿第二軸向Y，且形狀、大小也可大致相同，如皆為長條形狀。第一凹槽1011以及第二凹槽1012的設置位置相對應，例如第一凹槽1011以及第二凹槽1012分別鄰接於公模111組裝面P1以及母模112組裝面P2的底邊。意即，公模111之底端可暴露第一凹槽1011，且母模112之底端可暴露第二凹槽1012。如圖5所示，塗布頭110具有塗液出口101，其為第一凹槽1011與第二凹槽1012所圍設之空間所構成。在本實施例中，公模111和母模112還分別設置有容置空間M1和M2。
母模112之第二凹槽1012的位置設置有多個塗液入口103，其係用以將外部塗液導入到塗液流道102(後文將詳述)。在另一實施例中，塗液入口103亦可設置於公模111上。塗液流道102位於塗液出口101的上方，塗液流道102的寬度可略大於、略小於或等於狹縫狀塗液出口101的寬度。塗布裝置1還包括固定墊片150，配置於公模111和母模112之間，更具體地，在本實施例中，固定墊片150亦配置於第一凹槽1011和第二凹槽1012所 圍設之空間，且活動墊片121與固定墊片150沿第三軸向Z進行排布。於本實施例中，固定墊片150能與公模111、母模112配合，例如可通過螺絲鎖縛的方式進行配合。
調節件120連接於塗布頭110，且包含設置於塗液出口101處的活動墊片121、活動墊片121的外接端122、感應凸輪123、連接架124，其中，連接架124包含凸桿1241和彈性件1242，感應凸輪123透過連接架124以及外接端122連接於活動墊片121。
當公模111和母模112對應接合之後，活動墊片121將配置於公模111與母模112之間。於本實施例中，活動墊片121將配置於第一凹槽1011和第二凹槽1012所圍設之空間，而彈性件1242和凸桿1241將配置於容置空間M1和M2。更具體而言，活動墊片121設置在塗液出口101的一側(或兩側)，且活動墊片121設置在塗液出口101的短邊端，且活動墊片121的高度可略大於、略小於或略等於狹縫狀塗液出口101的高度。彈性件1242位於容置空間M1和M2的一端可抵住於塗布頭110，而彈性件1242的另一端可抵住凸桿1241，彈性件1242可被凸桿1241與塗布頭110壓縮。
驅動組件130連接於調節件120，用以控制調節件120之活動墊片121沿第二軸向Y進行移動。在本實施例中，驅動組件130係為圖形模塊131，圖形模塊131具有一側邊L，側邊L係對應於塗布層3之形狀，側邊L沿第一軸向X進行延展，且感應凸輪123可沿側邊L進行作動。
復結合圖1A至圖1C，不難理解，在塗布頭110與基材2沿一第一軸向X相對移動時，感應凸輪123可沿圖形模塊131之一側邊L進行滾動，並藉由彈性件1242和凸桿1241的連動作用，使得活動墊片121沿第二軸 向Y的進行移動，調整塗液出口101的開口率(如圖4A和圖4B，塗液出口101的開口率可為d1和d2等不同寬度)。
圖形模塊131為可拆卸的模塊，以根據不同產品需要作調整。圖形模塊131可設置在塗布頭110的至少一側(於本實施例中，塗布頭110的兩側都有設置圖形模塊131)，且圖形模塊131的側邊L可具有不同的特定形狀，圖形模塊122的尺寸也可根據塗布的圖形圖案的長度或寬度而設計。
值得一提的是，在本發明一實施例中，驅動組件130可以是其它控制系統，其可電腦化連動控制調節件120的移動，而調整狹縫狀塗液出口101的開口率。詳細而言，驅動組件130例如為電腦數值控制系統(CNC，Computer Numerical Control)，而不使用圖形模塊131。活動墊片121的外接端122與所述控制系統連接，所述控制系統可通過程序設計調整活動墊片121的移動。
以上各組件之相對位置亦可視需要作多種變型，以下將說明本發明塗布裝置之其它實施例。需先敘明，以下各實施例各組件未作說明的其它特性可與前述實施例相同，後續不再贅述。
請同時參考圖3、圖6A和圖6B，圖6A係另一實施例母模的局部剖面示意圖，圖6B為另一實施例塗布裝置沿第三軸向Z的上視圖。比照圖6A與圖4A，可知母模112之第二凹槽1012的區域可依需要進行調整，以本實施例而言，如為滿足節省固定墊片150之目的。比照圖6B與圖5，可知公模111之上亦可不開設第一凹槽1011。
請同時參考圖3、圖7A和圖7B，圖7A係又一實施例母模的 局部剖面示意圖，圖7B為又一實施例塗布裝置沿第三軸向Z的上視圖。比照圖7A與圖4A、圖7B與圖5，可知母模112之形狀可依需要作調整，且母模112之第二凹槽1012可僅配置出塗液流道102。同時，公模111亦可不開設第一凹槽1011。於此實施例中，活動墊片121、固定墊片150沿第三軸向Z進行配置排布，且配置於公模111和母模112之間。固定墊片150配置於公模111與母模112之間，能使公模111與母模112之間具有間隙，也就是說，公模111與母模112對應結合，公模111組裝面P1以及母模112組裝面P2之間具有特定距離，藉此形成狹縫狀塗液出口101。於本實施例中，公模111、母模112以及固定墊片150分別包含有至少一個螺絲口，公模111、母模112以及固定墊片150上的螺絲口的位置、尺寸相對應，螺絲等固定件可穿設於公模111、母模112以及固定墊片150上相對應的螺絲口，以固定公模111、母模112與固定墊片150。也就是說，公模111和母模112可透過穿設於螺絲口的螺絲鎖縛固定墊片150。螺絲口均勻分布，以確保固定墊片150各部分受力均勻。不難理解，於其它實施例中，固定墊片150亦可與公模111或母模112一體成形。
在以上各實施例中，公模111、母模112、固定墊片150以及活動墊片121的材料例如可為不銹鋼等材料。
結合以上各實施例，可知塗布頭110之各組件與調節件120之各組件之組合關係(如公模、母模的凹槽和容置空間的位置、形狀，以及調節件相對公模、母模之位置)可視需要作多種調整。
以下將就外部塗液如何藉由塗液入口103進入塗液流道102進行詳述。
請同時參考圖7A和圖8，圖8係本發明一實施例之塗布裝置 的局部側視示意圖。在本發明一實施例中，塗布裝置1還可包括塗液存儲器160以及塗液輸送組件180。塗液存儲器160連通於塗布頭110，例如通過導管連通於母模112之塗液入口103。塗液輸送組件180用以將外部塗液輸送至塗液存儲器160中。塗液輸送組件180例如為幫浦，且塗液輸送組件180可具有輸送閥181以及輸送管182。在本實施例中，塗布裝置1還可包括塗液壓力控制組件170，塗液壓力控制組件170用以控制塗液存儲器160輸送至塗布頭110之塗液的輸送壓力。塗液壓力控制組件170例如為馬達，且塗液壓力控制組件170可具有控制閥171。
需說明的是，為利於展示各關鍵組件之相對位置，本發明之圖示中略去部分非關鍵之組件，以圖1A為例，於圖示中，驅動組件130似為懸空設置，便本領域人員應不難理解，其僅為示例使用，於實際產品中，驅動組件130例如藉由一外接件進行固定。類似組件的位置都可依此理解，故不再一一贅述。
在本發明一實施例中，塗布裝置1還可包括控制單元，舉例而言，控制單元可包含神經網路系統(Neural network system)或是可程式電腦控制系統(Programmable control system)。可程式電腦控制系統用以程式化地控制塗布頭110與承載平台140的相對移動速度與移動位置，精準計算塗液輸送流量與速率，與活動墊片121的移動位置與速度。塗布控制的基礎理論可以從簡化白努利方程式(Bernoulli's equation)得到一簡易方程式：ρ 1V1A1=ρ 2V2A2，ρ：塗液密度，V：流速，A：塗液出口投影面積。換句話說，當塗液密度固定時，活動墊片121縮小塗液出口投影面積，塗布 頭110與承載平台140的相對移動速度就需要降低，或者，可降低塗布頭110塗液出口壓力。控制單元可依據塗布圖形而控制塗液流率，並可確定塗布程序，藉此，塗布裝置1可用以得到一個具有異型圖形(Geometry-shaped pattern)塗布圖案。另外，控制單元還可延伸到抽吸塗布頭110裡的塗液，以穩定控制塗液吐出量以達到穩定的塗層厚度。
上述實施例可歸納出本發明一實施例的塗布方法，請參照圖9，圖9係本發明一實施例之塗布方法的步驟流程圖。首先，提供一塗布裝置1，塗布裝置1包含：一塗布頭110，具有一塗液出口101；一調節件120，連接於塗布頭110，調節件120包含一設置於塗液出口101處的活動墊片121；以及一驅動組件130，連接於調節件120(步驟S1)。塗布裝置1各組件的相對關係可參考前面的描述。其次，將一基材2設置於塗布頭110下方(步驟S2)。最後，使塗布頭110與基材2沿一第一軸向X進行相對移動，且同時通過驅動組件130驅動調節件120，使活動墊片121沿一第二軸向Y進行移動，進而調整塗液出口101的開口率(步驟S3)。
本發明實施例所提供的塗布裝置1，可用以將塗液塗布於基材2上。所述塗布裝置1可透過調節件120之活動墊片121之調整而控制塗液在基材2上的圖形，以符合二維異型塗布之要求，避免於後製程導入時所伴隨之外觀缺陷的發生。具體而言，在塗布頭110移動的過程中，活動墊片121會調整其與母模112的相對位置，藉此，塗布頭110在移動的過程中會經由調整狹縫狀塗液出口101的開口率而使塗布的圖形圖案具有不規則形狀。所述塗布裝置1可用以得到具有均勻膜厚以及二維異型特徵圖形的塗布膜層。所述塗布裝置1可用以得到特定塗布形狀與均勻的成膜厚度。
所述塗布裝置1可用以得到特定塗布形狀與薄形化的成膜厚度，同時保持成膜的緻密性與物理性質化學性質可靠度。所述塗布裝置1在塗布的過程可避免塗液回收的問題。所述狹縫式塗布裝置1可用以得到較平坦的成膜，成膜具有較小表面粗糙度，在應用於光學膜製程時，可避免成膜表面粗糙度影響光學效果，減少漸層與彩虹紋等缺陷之產生。此外，所述塗布裝置1對塗液之選擇性較低，適合具有不同黏度的塗液，或適合具有不同含量固成份的塗液。再者，所述塗布裝置1於用以可圖形化成膜的同時，可提升基材2使用率，並可快速成膜。
以上所述僅為本發明的實施例，其並非用以限定本發明的專利保護範圍。任何熟習相像技藝者，在不脫離本發明的精神與範圍內，所作的更動及潤飾的等效替換，仍為本發明的專利保護範圍內。
1‧‧‧狹縫式塗布裝置
110‧‧‧塗布頭
111‧‧‧公模
112‧‧‧母模
120‧‧‧調節件
122‧‧‧活動墊片外接端
123‧‧‧感應凸輪
124‧‧‧連接架
130‧‧‧驅動組件
131‧‧‧圖形模塊
L‧‧‧圖形模塊的側邊
140‧‧‧承載平台
2‧‧‧基材
X‧‧‧第一軸向
Y‧‧‧第二軸向
Z‧‧‧第三軸向

Claims (16)

  1. 一種塗布裝置，用以將一塗液塗布於一基材上，以形成一塗布層，該塗布裝置包括：一塗布頭，具有一塗液出口，該塗布頭與該基材適於沿一第一軸向相對移動，並通過該塗液出口用以將該塗液塗布於該基材；一調節件，連接於該塗布頭，該調節件包含一設置於該塗液出口處的活動墊片，該活動墊片適於沿一第二軸向移動，以調節該塗液出口的開口率；以及一驅動組件，與該調節件相接，用以控制該調節件沿該第二軸向移動。
  2. 根據申請專利範圍第1項所述之塗布裝置，其中，更包括一承載平台，用以承載被塗布的該基材。
  3. 根據申請專利範圍第2項所述之塗布裝置，其中該基材透過真空吸附、靜電吸附，或機械裝置的方式固定在該承載平台上。
  4. 根據申請專利範圍第1項所述之塗布裝置，其中該塗布頭包括一公模以及一母模，該公模與該母模對應結合，該活動墊片配置於該公模與該母模之間。
  5. 根據申請專利範圍第4項所述之塗布裝置，其中該塗布装置還包括一固定墊片，配置於該公模與該母模之間，且該活動墊片與該固定墊片沿一第三軸向進行排布。
  6. 根據申請專利範圍第1項所述之塗布裝置，其中，在該塗布頭與該基材沿該第一軸向進行相對移動時，該活動墊片沿該第二軸向移動，調整該塗液出口的開口率。
  7. 根據申請專利範圍第1項所述之塗布裝置，其中該調節件還包括一感應凸輪，該感應凸輪連接於該活動墊片。
  8. 根據申請專利範圍第7項所述之塗布裝置，其中該驅動組件為一圖形模塊，該圖形模塊具有一側邊，該側邊係對應於該塗布層之形狀，該感應凸輪可沿該側邊作動。
  9. 根據申請專利範圍第8項所述之塗布裝置，其中該圖形模塊設置在該塗布頭的至少一側。
  10. 根據申請專利範圍第1項所述之塗布裝置，其中該塗布裝置更包括一塗液存儲器以及一塗液輸送組件，該塗液存儲器連通於該塗布頭，而該塗液輸送組件用以將外部的該塗液輸送至該塗液存儲器中。
  11. 根據申請專利範圍第10項所述之塗布裝置，其中該塗液輸送組件為幫浦。
  12. 根據申請專利範圍第11項所述之塗布裝置，其中，更包括一塗液壓力控制組件，用以控制該塗液存儲器輸送至該塗布頭之該塗液的輸送壓力。
  13. 根據申請專利範圍第12項所述之塗布裝置，其中該塗液壓力控制組件為馬達。
  14. 根據申請專利範圍第1項所述之塗布裝置，其中該塗布裝置更包括一控制單元，該控制單元包含神經網路系統或可程式電腦控制系統。
  15. 根據申請專利範圍第1項所述之塗布裝置，其中該驅動組件為電腦數值控制系統，其電腦化連動控制該調節件的移動。
  16. 一種塗布方法，包括：提供一塗布裝置，該塗布裝置包含：一塗布頭，具有一塗液出口；一調節件，連接於該塗布頭，該調節件包含一設置於該塗液出口處的活動墊片；以及一驅動組件，連接於該調節件；將一基材設置於該塗布頭下方；以及使該塗布頭與該基材沿一第一軸向進行相對移動，且同時通過該驅動組件驅動該調節件，使該活動墊片沿一第二軸向進行移動，以調節該塗液出口的開口率。
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