WO2019013208A1

WO2019013208A1 - 塗布装置および塗布方法

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Publication number: WO2019013208A1
Application number: PCT/JP2018/026054
Authority: WO
Inventors: 真毅伊藤
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2017-07-11
Filing date: 2018-07-10
Publication date: 2019-01-17
Anticipated expiration: 2020-01-11

Abstract

本発明の一態様による塗布装置は、粘性材料を塗布対象物に向けて吐出するディスペンサーユニットと、ディスペンサーユニットを制御する制御装置と、を備え、ディスペンサーユニットは、液室を有するシリンダと、シリンダの下端に設けられ、液室内の粘性材料を塗布対象物に向けて吐出する吐出ノズルと、液室内に配置され、回転することにより前記液室内の粘性材料を吐出ノズルへ向けて軸方向へ送り出すスクリューロッドと、スクリューロッドを回転させるモーターと、を備え、スクリューロッドは、シャフトと、シャフトの外周面に設けられた螺旋状の凸条部と、凸条部によって形成される螺旋状の凹条部と、を有し、制御装置は、スクリューロッドの回転位置に応じてモーターの回転数を制御する。

Description

塗布装置および塗布方法

　本発明のいくつかの態様は、塗布装置および塗布方法に関するものである。
　本願は、２０１７年７月１１日に、日本に出願された特願２０１７－１３５５８６号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

　近年、液晶パネルの狭額縁化に伴って、互いに対向する一対の基板どうしを貼り合わせるシール部の線細化が進み、基板上でのシール部を形成する領域が狭くなってきている。
そのため、製造時に、基板上へシール材を塗布する際の塗布量（吐出量）にバラツキが大きいと他の領域を侵すことになり、表示不良や液晶パネルの強度に影響を与える要因となってしまう。

　特許文献１のシール材の塗布装置は、シール材の塗布方式として空気抵抗式を採用している。特許文献１では、シリンジから一定の抵抗でシール材を吐出させながら、基板を移動させ、基板上に線状のシール部を形成している。具体的には、距離測定用のレーザーセンサによって基板までの距離を測定し、シリンジの先端と基板との間を一定の距離に保ち、一定の塗布抵抗でシール材を塗布している。また、シール材の断面積を断面積測定手段によって測定し、測定された断面積に基づいて制御手段により、シリンジからのシール材の吐出量をフィードバック制御している。

特開平１１－１１９２３２号公報

　しかしながら、特許文献１のように、抵抗式を採用したシール材の塗布方法は、シール材の断面積が小さい場合は安定性が悪く、吐出量にバラツキが生じ、均一な線幅のシール部を形成することができない。シール部の線幅が均一でない場合、基板どうしの密着強度が低下したり、基板間のセルギャップにムラが生じたりする。そのため、シール材の塗布量のバラツキを改善することが求められている。

　本発明の一つの態様は、上記従来技術の問題点に鑑み成されたものであって、シール材の塗布量のバラツキを改善することのできる、塗布装置および塗布方法を提供することを目的とする。

　本発明の一態様における塗布装置は、粘性材料を塗布対象物に向けて吐出するディスペンサーユニットと、前記塗布対象物を載置するステージと、前記ディスペンサーユニットと前記ステージとを相対移動させる移動機構と、前記ディスペンサーユニットおよび前記移動機構を制御する制御装置と、を備え、前記ディスペンサーユニットは、液室を有するシリンダと、前記シリンダの下端に設けられ、前記液室内の前記粘性材料を塗布対象物に向けて吐出する吐出ノズルと、前記液室内に配置され、回転することにより前記液室内の前記粘性材料を前記吐出ノズルへ向けて軸方向へ送り出すスクリューロッドと、前記スクリューロッドを回転させるモーターと、を備え、前記スクリューロッドは、シャフトと、前記シャフトの外周面に設けられた螺旋状の凸条部と、前記凸条部によって形成される螺旋状の凹条部と、を有し、前記制御装置は、前記スクリューロッドの回転位置に応じて前記モーターの回転数を制御する。

　本発明の一態様における塗布装置において、前記吐出ノズルは、前記シリンダおよび前記スクリューロッドと同心円状に設けられ、前記スクリューロッドの軸方向に交差する方向の断面に平行する吐出口を有し、前記スクリューロッドの径方向両側における前記凸条部の第１位置および第２位置のそれぞれと前記吐出口との間の軸方向における距離が互いに異なっている構成としてもよい。

　本発明の一態様における塗布方法は、上記した塗布装置を用いて塗布対象物に粘性材料を塗布する塗布方法において、上記ディスペンサーユニットのスクリューロッドの回転位置を把握し、前記回転位置に応じて前記スクリューロッドの回転数を制御する。

　本発明の一態様における塗布方法において、前記ディスペンサーユニットから吐出される前記粘性材料の抵抗が大きくなる位置では前記スクリューロッドの前記回転数を上げ、前記粘性材料の抵抗が小さくなる位置では前記スクリューロッドの前記回転数を下げる制御を行う方法としてもよい。

　本発明のいくつかの態様によれば、シール材の塗布量のバラツキを改善することのできる、塗布装置および塗布方法を提供することができる。

液晶表示装置の製造に用いられる塗布装置１の構成を示す概略構成図。ディスペンサーユニット５の要部を拡大して示す図。（ａ）は、スクリューロッド５２の回転数（一定）を示し、（ｂ）は、スクリューロッド５２の回転数を一定にしてシール材４を塗布した場合のシール材４の仕上がり状態を示す平面図。（ａ）は、スクリューロッド５２の回転数（変動）を示し、（ｂ）は、スクリューロッド５２の回転数を変動させてシール材４を塗布した場合のシール材４の仕上がり状態を示す平面図。

　以下、本発明の一態様に係る塗布装置について詳述する。
　なお、以下の各図面においては、各構成要素を見やすくするため、構成要素によって寸法の縮尺を異ならせて示すことがある。

［塗布装置］
　図１は、液晶表示装置の製造に用いられる塗布装置１の構成を示す概略構成図である。
図２は、ディスペンサーユニット５の要部を拡大して示す図である。
　図１に示す本実施形態の塗布装置１は、液晶表示装置の製造方法に用いられるスクリュー方式の塗布装置である。塗布装置１は、シール材（粘性材料）４の被塗布対象物である基板Ｗを水平状態で載置させるステージ２と、ステージ２上に載置された基板（塗布対象物）Ｗに対してシール材４を吐出するディスペンサーユニット５と、ディスペンサーユニット５に供給するシール材４を貯留するシール材貯留部６と、を少なくとも備えて構成されている。

　また、塗布装置１は、さらにディスペンサーユニット５とステージ２とを相対的に移動させる移動機構と、ステージ２およびディスペンサーユニット５の動作を制御する制御装置７と、を備えている。なお、塗布装置１のうち、ディスペンサーユニット５、制御装置７以外の一般的な構成については図示及び説明を省略する。

（ディスペンサーユニット５）
　ディスペンサーユニット５は、図１および図２に示すように、シリンダ５１と、シリンダ５１内に配置されたスクリューロッド５２と、スクリューロッド５２を回転させるモーター５３と、シリンダ５１の下端側に連通する吐出ノズル５４と、を有している。

　シリンダ５１は、ステージ２の上方に配置され、ステージ２の基板載置面２ａに対して垂直な方向へ延在している。シリンダ５１は、スクリューロッド５２が収容される液室５１Ａを有した中空部材である。スクリューロッド５２の中心軸とシリンダ５１の中心軸とは一致する。液室５１Ａ内におけるシリンダ５１の周壁部５１ｂとスクリューロッド５２との間の隙間は、シール材貯留部６から供給されるシール材４によって満たされることになる。

　シリンダ５１の周壁部５１ｂには、シール材貯留部６に連通する供給口５１ｃが形成されており、この供給口５１ｃを介して、シール材貯留部６から供給されたシール材４がシリンダ５１の液室５１Ａ内へ流入する。シリンダ５１の下端には、軸方向の先端（－Ｚ方向）側へ行くにしたがって縮径するテーパー部５１ｄが存在しており、その先端中央に、液室５１Ａ内のシール材４を吐出するための吐出ノズル５４が設けられている。

　スクリューロッド５２は、シリンダ５１内において回転自在に配置されている。スクリューロッド５２は、中実円柱形状をした棒状のシャフト５２Ａと、シャフト５２Ａの外周面５２ａに設けられた１条の螺旋状の凸条部５２Ｂと、この螺旋状の凸条部５２Ｂによって形成される凹条部５２Ｃとを有してなる。中心軸に対する凸条部５２Ｂの螺旋角度θは、１０度以上８０度以下である。スクリューロッド５２の下端には、軸方向の先端（－Ｚ方向）側へ行くにしたがって縮径するテーパー部５２ｄが存在し、そのテーパー面は上述したシリンダ５１のテーパー部５１ｄのテーパー面に略平行する。

　このようなスクリューロッド５２は、螺旋状の凹条部５２Ｃ内までシール材４で満たされた液室５１Ａから吐出ノズル５４へ向けてシール材４（図１）を搬送する。つまり、スクリューロッド５２が回転軸Ｏの周りに回転することにより、凸条部５２Ｂによって液室５１Ａ内のシール材４が吐出ノズル５４へ向けて軸方向へ押し出されるように搬送される。

　吐出ノズル５４は、スクリューロッド５２によって搬送されるシリンダ５１の液室５１Ａ内のシール材４を、ステージ２に載置された基板Ｗ上へ吐出するためのノズルである。
吐出ノズル５４は、シリンダ５１およびスクリューロッド５２と同心円状に配置されている。吐出ノズル５４の吐出口５４ａは、スクリューロッド５２の軸方向に交差する方向の断面に平行である。そのため、スクリューロッド５２により軸方向へ送り出されたシール材４がその延長上に位置する吐出口５４ａからスムーズに吐出される。

　モーター５３の駆動制御を行うことによって、スクリューロッド５２の回転速度を凸条部５２Ｂの位置に応じて決定することができる。これにより、シール材４の脈動が抑えられて、一定量で吐出させることができる。

　制御装置７は、移動機構の動作と、ディスペンサーユニット５の動作とを調整する。
　制御装置７は、ディスペンサーユニット５とステージ２とを一定速度で相対移動させて塗布を行う際に、スクリューロッド５２の回転数を変化させる。なお、ディスペンサーユニット５とステージ２との相対速度は、常に一定でなくてもよく、直線描画、曲線描画、コーナー描画等に応じて適宜変更してもよい。

［シール材の塗布方法]
　図３（ａ）は、スクリューロッド５２の回転数（一定）を示し、図３（ｂ）は、スクリューロッド５２の回転数を一定にしてシール材４を塗布した場合のシール材４の仕上がり状態を示す平面図である。図４（ａ）は、スクリューロッド５２の回転数（変動）を示し、図３（ｂ）は、スクリューロッド５２の回転数を変動させてシール材４を塗布した場合のシール材４の仕上がり状態を示す平面図である。

　例えば、液晶表示装置を製造する際には、本実施形態の塗布装置１を用いて、互いに対向して配置される一対の基板のうち一方の基板Ｗ上に、表示領域を囲むようにして長方形状の閉ループのパターンを形成するライン塗布を行う。

　スクリュー方式の塗布装置１では、まず始めに初期充填動作が行われ、その後、塗布動作が行われる。
　初期充填動作は、スクリューロッド５２を回転させることにより、シリンダ５１の周壁部５１ｂとスクリューロッド５２との間に形成される螺旋状の隙間に、空気を残留させることなくシール材４を充填するための動作である。
　塗布動作は、スクリューロッド５２の回転量に応じたシール材４を吐出ノズル５４から連続的に押し出して、基板Ｗ上に所望のパターン描画を行うための動作である。

　塗布装置１の制御装置７は、モーター５３を駆動してシリンダ５１内のスクリューロッド５２を回転させることにより、シリンダ５１の周壁部５１ｂと螺旋状の凹条部５２Ｃとの間のシール材４を凸条部５２Ｂにより軸方向へ押し出して、テーパー部５２ｄに形成された凹条部５２Ｃの開口部５２ｅから吐出ノズル５４側へと移送し、吐出ノズル５４からステージ２上に載置された基板Ｗに向かって吐出させる。吐出ノズル５４から吐出させたシール材４を基板Ｗ上に塗布することにより、閉ループのシールパターンを形成する。

　このような塗布装置１では、スクリューロッド５２が回転することによってシール材４が押し出されるが、スクリューロッド５２の回転位置によって、凸条部５２Ｂの径方向両側の第１位置Ａ１および第２位置Ａ２のそれぞれと吐出ノズル５４の吐出口５４ａとの間の距離Ｌ１，Ｌ２（図１）が異なるため、図３（ａ）に示すようにモーター５３の回転数を一定にしてスクリューロッド５２を等速で回転させると、図３（ｂ）に示すように押出圧力が変動してシール材４の吐出量にバラツキが生じてしまう。このように、スクリューロッド５２を一定の速度で回転させる場合には、スクリューロッド５２の回転位置（回転角度）によって凸条部５２Ｂによる押出圧力（シール材４の抵抗）の変動が生じ、これによってシール材４の吐出量に脈動が生じてしまう。そのため、これを改善する必要がある。

　そこで本実施形態では、図４（ａ）に示すように、制御装置７においてモーター５３の回転数をスクリューロッド５２の回転位置、つまり上述した押出圧力に応じて変動させ、スクリューロッド５２の回転速度を変化させる制御を行った。ここでは、スクリューロッド５２における押出圧力が低い位置（シール材４の抵抗が低い）では回転数を上げて吐出量を多くし、押出圧力が高い位置（シール材４の抵抗が高い）では回転数を下げることで吐出量を少なくする制御を行った。その結果、図４（ｂ）に示すようにシール材４の吐出量のバラツキが改善され、直進性の高い仕上がりでシール材４を塗布することができた。

　ディスペンサーユニット５から吐出されるシール材４の単位時間当たりの吐出量は、スクリューロッド５２の回転数に比例する。そのため、スクリューロッド５２の回転数を調整することにより、吐出ノズル５４から吐出されるシール材４の吐出量が一定となるように調整することが可能である。

　また、本実施形態の塗布装置１は、スクリューロッド５２の回転位置を検出する検出手段を備えていてもよい。検出手段としては種々の手段が挙げられるが、例えば、スクリューロッド５２の凸条部５２Ｂにおける径方向両側の第１位置Ａ１と第２位置Ａ２とをセンサ等を用いて検出し、その結果に基づいて制御装置７がモーター５３の回転数を制御するようにしてもよい。

　スクリューロッド５２の回転位置（第１位置Ａ１および第２位置Ａ２の位置）を把握することにより、スクリューロッド５２によるシール材４の押出圧力（シール材４の抵抗）が変わっても、最適な吐出量になるようスクリューロッド５２の回転数を変動させてシール材４の突出量が一定となるようにできる。

　上述したように、本実施形態の塗布装置１によれば、スクリューロッド５２の回転位置（シール材４の抵抗）に応じてその回転数を制御することによって、シール材４を一定の吐出量で安定して突出させることができるため、吐出量の脈動が抑えられてシール材４を直線状に描画できる。これにより、シール材４の全体において接着強度が一定となってパネル強度を十分に確保することができる。また、基板Ｗ上に塗布されたシール材４の直進性が向上することで、シール材４の細線化が可能になる。そのため、液晶パネルの狭額縁化に伴って狭くなったシール形成領域内に良好に塗布することができるため、他の領域を侵すことがなく、良好な表示が行える液晶パネルを得ることができる。

　以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

　本発明のいくつかの態様は、シール材の塗布量のバラツキを改善することが必要な塗布装置および塗布方法などに適用することができる。

　１…塗布装置、２…ステージ、４…シール材（粘性材料）、５…ディスペンサーユニット、７…制御装置、５１…シリンダ、５１Ａ…液室、５２，６２…スクリューロッド、５２Ａ…シャフト、５２ａ…外周面、５２Ｂ…凸条部、５２Ｃ…凹条部、５３…モーター、５４…吐出ノズル、５４ａ…吐出口、Ｗ…基板（塗布対象物）

Claims

　粘性材料を塗布対象物に向けて吐出するディスペンサーユニットと、
　前記塗布対象物を載置するステージと、
　前記ディスペンサーユニットと前記ステージとを相対移動させる移動機構と、
　前記ディスペンサーユニットおよび前記移動機構を制御する制御装置と、を備え、
　前記ディスペンサーユニットは、
　液室を有するシリンダと、
　前記シリンダの下端に設けられ、前記液室内の前記粘性材料を塗布対象物に向けて吐出する吐出ノズルと、
　前記液室内に配置され、回転することにより前記液室内の前記粘性材料を前記吐出ノズルへ向けて軸方向へ送り出すスクリューロッドと、
　前記スクリューロッドを回転させるモーターと、を備え、
　前記スクリューロッドは、シャフトと、前記シャフトの外周面に設けられた螺旋状の凸条部と、前記凸条部によって形成される螺旋状の凹条部と、を有し、
　前記制御装置は、前記スクリューロッドの回転位置に応じて前記モーターの回転数を制御する、塗布装置。
　前記吐出ノズルは、前記シリンダおよび前記スクリューロッドと同心円状に設けられ、前記スクリューロッドの軸方向に交差する方向の断面に平行する吐出口を有し、
　前記スクリューロッドの径方向両側における前記凸条部の第１位置および第２位置のそれぞれと前記吐出口との間の軸方向における距離が互いに異なっている、請求項１に記載の塗布装置。
　請求項１または２のいずれか一項に記載の塗布装置を用いて塗布対象物に粘性材料を塗布する塗布方法において、
　上記ディスペンサーユニットのスクリューロッドの回転位置を把握し、前記回転位置に応じて前記スクリューロッドの回転数を制御する、塗布方法。
　前記ディスペンサーユニットから吐出される前記粘性材料の抵抗が大きくなる位置では前記スクリューロッドの前記回転数を上げ、前記粘性材料の抵抗が小さくなる位置では前記スクリューロッドの前記回転数を下げる制御を行う、請求項３に記載の塗布方法。