JP4006799B2 - 塗布装置および塗布方法並びにカラーフィルターの製造方法および製造装置 - Google Patents

塗布装置および塗布方法並びにカラーフィルターの製造方法および製造装置 Download PDF

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Description

【0001】
産業上の利用分野】
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、光学フィルタ、プリント基板、集積回路、半導体等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吐出しながら塗膜を形成する塗布装置および塗布方法並びにこれら装置および方法を使用したカラーフィルタの製造装置および製造方法の改良に関する。
【0002】
従来の技術】
カラー液晶ディスプレイ用のカラーフィルタは、ガラス基板上に3原色の細かな格子模様を有しており、このような格子模様はガラス基板上に黒色の塗膜を形成した後に、赤、青、緑の塗膜を順次形成していき、これにより、ガラス基板上を3原色に塗り分けて得られる。
【0003】
それゆえ、カラーフィルタの製造には、ガラス基板上に黒、赤、青、緑の塗布液を順次塗布して、その塗膜を形成していく形成工程が必要不可欠となる。この種の形成工程には、従来塗布装置としてのスピナー、バーコータあるいはロールコータなどが使用されていたが、塗布液の消費を削減し、また、塗膜の物性を向上する上で、近年に至ってはダイコータの使用が検討されている。
【0004】
この種のダイコータはその一例がたとえば特開平4−61958号公報や特開平6−339656号公報に開示されている。この公知のダイコータは往復動可能なテーブルと、下向きの吐出口を有した塗布ヘッドとを備え、テーブルの上面はサクション面として構成されている。 したがって、塗膜を形成すべきガラス基板はテーブル上に吸着保持可能となっている。そして、このコータはテーブル上にガラス基板が吸着保持された後、テーブルとともにガラス基板が塗布ヘッドの直下を移動するに伴い、塗布ヘッドの吐出口から塗布液を吐出させ、ガラス基板上に塗膜を連続して形成するようになっている。この場合、ガラス基板と塗布ヘッドとは一対一に対応した位置に配置される。また、ガラス基板は長方形形状をなしているが、通常塗布ヘッドが短くできることと、走行安定性の点から、その長辺側を走行方向に対して平行にしてテーブル上面で吸着保持している。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、1枚のガラス基板を塗布処理するのに要する処理時間、すなわちタクトタイムを短くしようとすると塗布速度を上げる必要があるが、ダイコータの場合、塗布速度は塗液の物性や塗膜厚さ等の制限で限界があるために、高々数10%程度しか上げられない。したがって、塗布速度を上げてタクトタイムを大幅に短くして生産性を向上させるのは事実上困難である。
【0006】
本発明は、上述の事情に基づいてなされたものでその目的とするところは、塗布速度を上げないでもタクトタイムを短くしてダイコータの生産性を飛躍的に向上させる塗布装置及び方法ならびにこれら装置及び方法を使用した簡便なカラーフィルターの製造装置および製造方法を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、以下に述べる手段によって達成される。
すなわち、請求項1の塗布装置は、塗布液を供給する供給手段と、前記供給手段から供給された塗布液を吐出するために一方向に延びる吐出口を有する塗布液吐出装置と、塗布液吐出装置および被塗布部材のうちの少なくとも一方を相対的に移動させる移動手段とを備えた塗布装置において、前記塗布液吐出装置が前記相対移動の方向に沿って1つの塗布液を同時に塗布するように複数配置されているとともに、各塗布液吐出装置の吐出口に対応する位置に前記被塗布部材を保持する被塗布部材保持手段が設けられていることを特徴とする。
また、請求項の塗布装置は、上記塗布装置の場合において、前記被塗布部材保持手段が、前記被塗布部材を1枚保持するものである。
請求項の塗布方法は、塗布液供給装置から塗布液を塗布液吐出装置に供給し、前記塗布液吐出装置および被塗布部材のうちの少なくとも一方を相対的に移動させて前記塗布液吐出装置の吐出口から塗布液を吐出させて前記被塗布部材上に所定厚みの塗膜を形成する塗布方法において、前記塗布液吐出装置を前記相対移動の方向に沿って複数配置するとともに、各塗布液吐出装置の吐出口に対応する位置に前記被塗布部材をそれぞれ配置し、次いで各被塗布部材を対応する塗布液吐出装置に対して同時に移動させ、前記塗布液吐出装置により1つの塗布液を同時に塗布することを特徴とする。なお、ここでいう「同時」とは、被塗布部材の工程間での移動がスムーズにいけば問題ないのであって、多少の時間的ずれも含まれ、以下においても同様である。
また、請求項の塗布方法は、上記塗布方法において、前記被塗布部材の枚数が、1枚であることを特徴とする。
請求項のカラーフィルターの製造装置は、その塗布装置として、上記いずれかの塗布装置を有するものである。
請求項のカラーフィルターの製造方法は、その製造工程中の塗布方法において、上記いずれかの塗布方法を用いるものである。
請求項1〜4の塗布装置および方法によれば、複数の被塗布部材を走行方向に配置して同数の塗布液吐出装置により同時に1つの塗布液を塗布するのであるから、被塗布部材1枚あたりのタクトタイム大幅に縮少され、生産性を向上できる。
請求項およびのカラーフィルターの製造装置および製造方法によれば、カラーフィルターの生産性を飛躍的に向上させることができる。
【0008】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の好ましい一実施形態を図面に基づいて説明する。
図1は、この発明に係る塗布装置の全体斜視図、図2は図1のステージ6とスリットダイ40a、40b回りの模式図である。
【0009】
図1を参照すると、本発明になるカラー液晶ディスプレイ用カラーフィルタの製造に適用される塗布装置いわゆるダイコータが示されており、このダイコータは基台2を備えている。基台2上には、一対のガイド溝レール4が設けられており、これらガイド溝レール4には、ステージ6が配置されている。このステージ6の上面は、走行方向に対して長く、真空吸引によって2枚の被塗布部材A、Bがステージ面に固定可能なように、サクション面を構成する複数の吸着孔6aが設けられている。したがって、これらステージ6および複数の吸着孔6aで本発明の被塗布部材保持手段を構成している。ステージ6は一対のスライド脚8を介してガイド溝レール4上を水平方向に往復動自在となっている。
【0010】
一対のガイド溝レール4間には、図2に示す送りねじ機構12、14、16を内蔵したケーシング12が配置されており、ケーシング12はガイド溝レール4に沿って水平方向に延びている。送りねじ機構14、16、18は、図2に示されているようにボールねじからなるフィードスクリュー14を有しており、フィードスクリュー14はステージ6の下面に固定されたナット状のコネクタ16にねじ込まれ、このコネクタ16を貫通して延びている。フィードスクリュー14の両端部は図示しない軸受に回転自在に支持されており、その一端にはACサーボモータ18が連結されている。
【0011】
図1に示されているように、基台2の上面には2つのダイ支柱24a、24bが配置されており、このダイ支柱24a、24bは逆L字形をなしている。ダイ支柱24a、24bの先端はステージ6の往復動経路の上方に位置付けられており、その先端には各々の昇降機構26a、26bが取り付けられている。各々の昇降機構は昇降可能な昇降ブラケット(図示しない)を備えており、この昇降ブラケットはケーシング28a、28b内の一対のガイドロッドに昇降自在に取り付けられている。また、ケーシング内にはガイドロッド間に位置してボールねじからなるフィードスクリュー(図示しない)もまた回転自在にして配置されており、このフィードスクリューに対してナット型のコネクタを介して昇降ブラケットが連結されている。フィードスクリューの上端にはACサーボモータ30a、30bが接続されており、このACサーボモータ30a、30bはケーシング28a、28bの上面に取り付けられている。
【0012】
昇降ブラケットには支持軸(図示しない)を介してダイホルダ32a、32bが取り付けられており、このダイホルダ32a、32bはそれぞれコの字形をなしかつ一対のガイド溝レール4の上方をこれらレール4に交差する方向に水平にに延びている。ダイホルダ32a、32bの支持軸は昇降ブラケット内にて回転自在に支持されており、これにより、ダイホルダ32a、32bは支持軸とともに垂直面内で回転することができる。
【0013】
昇降ブラケットには、ダイホルダ32a、32bの上方に位置して水平バー36a、36bが固定されており、この水平バーはダイホルダに沿って延びている。水平バーの両端部には、電磁作動型のリニアアクチュエータ38a、38bがそれぞれ取り付けられている。これらリニアアクチュエータは水平バーの下面から突出する伸縮ロッドを有しており、これら伸縮ロッドがダイホルダの両端にそれぞれ当接されている。
【0014】
ダイホルダ32a、32b内には塗布液吐出装置としてのスリットダイ40a、40bが取り付けられている。図1から明らかなように2つのスリットダイはステージ6の往復動方向と直交する方向、つまり、ダイホルダ32a、32bの長手方向に水平に延びており、そして、その両端にてダイホルダ32a、32bに支持されている。
【0015】
スリットダイからは図2に示されているように塗布液の供給ホース42a、42bが延びており、この供給ホースの先端はシリンジポンプ44a、44b、つまり、その電磁切換え弁46a、46bの供給ポートに接続されている。電磁切換え弁の吸引ポートからは吸引ホース48a、48bが延びており、この吸引ホースの先端部はタンク50a、50b内に挿入されている。なお、各々のタンクには塗布液が蓄えられている。
【0016】
シリンジポンプのポンプ本体52a、52bは、電磁切換え弁46a、46bの切換え作動により、供給ホース42a、42bおよび吸引ホース48a、48bの一方に選択的に接続可能となっている。そして、これら電磁切換え弁46a、46bおよびポンプ本体52a、52bはコンピュータ54に電気的に接続されており、このコンピュータ54からの制御信号を受けて、それらの作動が制御されるようになっている。
【0017】
さらに、シリンジポンプ44a、44bの作動を制御するため、コンピュータ54にはシーケンサ56もまた電気的に接続されている。このシーケンサ56は、ステージ6側のフィードスクリュー14のACサーボモータ18や、昇降機構26a、26b側のACサーボモータ30a、30bやリニアアクチュエータ38a、38bの作動をシーケンス制御するものであり、そのシーケンス制御のために、シーケンサ56にはACサーボモータ18、30a、30bの作動状態を示す信号、ステージ6の移動位置を検出する位置センサ58からの信号、スリットダイ40a、40bの作動状態を検出するリニアセンサ(図示しない)からの信号などが入力され、一方、シーケンサ56からはシーケンス動作を示す信号がコンピュータ54に出力されるようになっている。なお、位置センサ58を使用する代わりに、ACサーボモータ18にエンコーダを組み込み、このエンコーダから出力されるパルス信号に基づき、シーケンサ56にてステージ6の位置を検出することも可能である。また、シーケンサ56にコンピュータ54による制御を組み込むことも可能である。
【0018】
図2に概略的に示されているようにスリットダイ40a、40bは長尺なブロック形状のフロントリップ59a、59bおよびリアリップ60a、60bを有している。これらリップ59a、59b、60a、60bはステージ6の往復動方向でみて前後に張り合わされ、図示しない複数の連結ボルトにより相互に一体的に結合されている。両リップ59a、59b、60a、60bの張り合わせにより、スリットダイ40a、40bの下面にはノズル部が形成されている。
【0019】
スリットダイ40a内にはその中央部分に位置してマニホールド62a、62bが形成されており、このマニホールド62a、62bはスリットダイ40a、40bの幅方向、すなわち、ステージ6の往復動方向と直交する方向に水平に延びている。マニホールド62a、62bは前述した塗布液の供給ホース42a、42bに内部通路(図示しない)を介して常時接続されており、これにより、マニホールド62a、62bは塗布液の供給を受けることができる。
【0020】
スリットダイ40a、40bの内部には上端がマニホールド62a、62bに連通し、その下端がノズル部の下面に開口したスリット64a、64bが形成されており、このスリット64a、64bの下端開口が吐出口として規定されている。具体的には、スリット64a、64bはフロントリップ59a、59bとリアリップ60a、60bとの間に挟み込まれたシム(図示しない)によって確保されており、これにより、前記吐出口もまたスリットダイ40a、40bの幅方向に延びている。
【0021】
再度図1を参照すると、基台2の上面にはダイ支柱24a、24bよりも手前側に位置してセンサ柱20a、20bが配置されており、このセンサ支柱20a、20bもまた前述したダイ支柱24a、24bと同様に逆L字形をなしている。センサ支柱20a、20bの先端はステージ6の往復動経路の上方に位置付けられており、その先端にはブラケットを介して厚みセンサ22a、22bが取り付けられている。
【0022】
次にこの塗布装置を使った塗布方法について説明する。まず塗布装置における各作動部の原点復帰が行われるとステージ6、ダイ40a、40bはスタンバイの位置に移動する。この時、塗布液タンク50a、50b〜ダイ40a、40bまで塗布液はすでに充満されており、ダイを上向きにして塗布液を吐出してダイ内部の残留エアーを排出するという、いわゆるエアー抜き作業も既に終了している。そして、ステージ6の表面には図示しないリフトピンが上昇し、図示しないローダからの被塗布部材の載置のために待機している。
被塗布部材Aがローダからリフトピン上部に載置される。
【0023】
次にリフトピン上の被塗布部材A、Bをリフトピンを下降させてテーブル上面に載置し、同時に被塗布材を吸着する。次にテーブル上の被塗布部材A、Bの塗布開始部がダイ40a、40bの吐出口の真下にくるまで移動させ、停止させる。この停止状態の時に厚みセンサ22a、22bで被塗布部材A、Bの基板厚みを測定し、その厚さとあらかじめ与えたクリアランスからダイ40a、40bのリニアセンサー上での下降すべき値を演算し、次のその位置に移動するよう制御するのでリニアセンサー上の所定位置まで各々のダイ40a、40bが下降し、被塗布部材との間の各々のクリアランスを正確に設定する。
【0024】
一方、シリンジポンプ44a、44bはこの間にタンクから所定量の塗液を吸引しており、クリアランスの設定確認後塗液を各々のシリンジポンプからダイ40a、40bに送り込む。シリンジポンプの送り込み動作開始と同時に、コンピュータ54内のタイマーがスタートし、定められた時間の後にコンピュータからシーケンサ56に対してスタート信号が出され、テーブル6が塗布速度で移動を開始し、塗布が開始される。
【0025】
被塗布部材Aがいつもテーブル6上の定められた位置におかれているから被塗布部材塗布部分の走行方向の終端部から(a)5mm前や(b)終端位置に相当するテーブル6の位置に位置センサーやそのエンコーダ値をあらかじめ設定することができる。ステージ6が(a)に対応する位置にきたら、シリンジポンプ44a、44bに対してコンピュータ54から停止指令を出し、(b)の位置までスキージ塗工し、次いでテーブル6が(b)に対応する位置にきたら、コンピュータ54からダイ40a、40bを上昇させる信号を出し、ダイ40a、40bを上昇させて完全に塗布液ビードCをたちきる。これらの動作中テーブル6は動きつづけ、被塗布部材A、Bをアンローダで移載する終点位置にきたら停止し、被塗布部材A、Bの吸着を解除してリフトピンを上昇させて被塗布部材A、Bを持ち上げる。
【0026】
この時図示されないアンローダによって被塗布部材A、Bの下面が保持され、次の工程に被塗布部材を搬送する。被塗布部材をアンローダに受け渡したら、テーブル6はリフトピンを下降させ原点位置に復帰する。
【0027】
この時に再びシリンジポンプ44を作動させて、10〜500μ1の少量の塗液をダイ40に送り込み、ダイ40a、40bリップ部内部に空隙部が必ずないようにすると共に、ダイ40a、40bの下端面を塗液で濡らしてからシリコンゴム製等の拭き取り部材で下端面との残存塗液を拭き取り、略均一面にする。
【0028】
一方、シリンジポンプ44a、44bは、吸引動作を行ってタンク50a、50bから新たに液を充満させる。ついで次の被塗布部材が来るのを待ち、同じ動作をくりかえす。
【0029】
図1の実施態様によれば、2枚の被塗布部材、すなわちガラス基板を同時に塗布するのであるから、被塗布部材1枚あたりの処理時間は、1枚だけに塗布する場合の半分になる作用効果が得られる。
【0030】
なお、本実施態様では、スリットダイ40、被塗布部材の設置個数は2であったが、さらに多くてもよい。またテーブルを各々の被塗布部材ごとに設けてもよい。さらにまた、シリンジポンプ44a、44bを共通化して、1つのシリンジポンプから2つのダイへ塗液を供給するようにしてもよい。さらにまた、2枚の被塗布部材、2台のスリットダイは異なるサイズのものでもよい。
【0031】
図3は別の実施態様を示したものである。本実施態様では、2枚の被塗布部材をステージの走行方向と直角方向、すなわち幅方向に同一線上に被塗布部材の長手方向を走行方向に合わせて配置したものである。2枚の被塗布部材の先頭は幅方向に同一線上にあり、テーブルの吸着面を2枚の被塗布部材を保持する面積を有している。一方、スリットダイ40の吐出口66は、各々の被塗布部材の先頭辺と平行の対応する位置関係にダイホルダにとりつけられている。図に示すように、吐出口66は、中央部でシムで分離されて幅方向に2つ設けられており、各々の幅方向の長さは被塗布部材の幅方向長さとほぼ同じにしてある。
【0032】
テーブル吸着面上には、図示しないリフトピンが被塗布部材の対応する所にあり、1枚あたり4本、合計8本が昇降可能に設置されている。さらに、被塗布部材を吸着する吸着孔も被塗布部材の配置領域内で設けられている。
【0033】
また、被塗布部材の厚さの測定はこの前の工程でまとめて行われており、その中で厚さむらの基準値、例えば20μm以下のガラス基板が同一グループのものとして集積される。したがって、本実施態様の塗布装置では基板厚さ測定器は省略されている。また、塗液を供給するシリンジポンプは一台のみである。
【0034】
この塗布装置を使った塗布方法は、2枚の被塗布部材を移載装置により幅方向に並べてリフトピン上に載置するのと、基板厚みを前工程からコンピュータ54に転送してその値をうけてクリアランスを設定すること、昇降吐出制御するスリットダイが1台であることの他、上述の図1の塗布装置の塗布方法と全く同じである。
本実施態様によっても、被塗布部材1枚あたりの処理時間を、塗布速度を低下させることなく1枚だけ塗布する場合に比べて半分にすることができる。
【0035】
この実施態様では次のような変形も可能である。
まず、1台のダイホルダに2台のスリットダイを吐出口66の下面が同一水平面上になるように幅方向に一列にとりつけてもよい。
また、モータ駆動のできるダイホルダを2台にして、2台のスリットダイを各々のダイホルダに取り付け、別々にクリアランスを設定するようにしてもよい。この場合は、ステージに載置した各々の被塗布部材の厚さを基板厚さ計で測定して、クリアランス設定にフィードバックさせる方がより好適である。
またスリットダイの台数、被塗布部材の枚数は2に限らず、さらに多数であってもよい。
【0036】
図4はさらに別の実施態様を示したものである。本実施態様ではステージの吸着部を幅方向に拡大して、被塗布部材をその長手方向を幅方向に向けて配置できるようにしている。ここでのスリットダイの吐出口幅は当然ながら被塗布部材の長手方向長さとほぼ同じにしている。ただし、基板内側に塗布するときは、その塗布幅に応じて短くする。また被塗布部材の厚さを測定する基板厚さ計を設けて、この測定値によって、被塗布部材厚みに応じたクリアランス設定ができるようになっている。
【0037】
さらに被塗布部材を昇降する4本のリフトピンが、被塗布部材を昇降させるのに好適な位置に配されている。また吸着孔は被塗布部材のサイズに応じて、被塗布部材のしめる領域内で吸着を好適にする位置に設けられている。この場合、被塗布部材のサイズに応じて吸着する吸着孔を選択できるような配置も可能である。 本実施態様の塗布装置を使った塗布方法は、上述の図1の実施態様の塗布装置を使った塗布方法で、リフトピン上に移載する被塗布部材が1枚であることと、昇降・吐出制御するスリットダイ40が1台であることの他は、全く同一である。 本塗布装置によれば、被塗布部材の長手方向と幅方向の寸法差の長さだけ塗布する時間、すなわち処理時間を短くすることができる。さらに、図1、図3の実施態様の塗布装置で、本実施態様の塗布装置のように、被塗布部材をその長手方向を装置の幅方向に一致して配置させて塗布することにより、さらに処理時間を短くすることも可能である。
【0038】
【発明の効果】
以上説明したように請求項1〜4の塗布装置および塗布方法によれば、複数の被塗布部材を走行方向に配して、複数の塗布液供給装置で同時に塗布するので塗布速度を減じることなく一枚あたりの処理時間を大幅に縮小でき、生産性を飛躍的に向上させることができる。
【0039】
請求項5、6のカラーフィルターの製造装置および製造方法によれば、より短い時間でカラーフィルターを製造することが可能となり、その生産性を大幅に向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例のダイコータを概略的に示した斜視図である。
【図2】図1のダイコータを塗布液の供給系も含めて示した概略構成図である。
【図3】本発明の別の実施例のダイコータを概略的に示した斜視図である。
【図4】本発明のさらに別の実施例のダイコータを概略的に示した斜視図である。
【符号の説明】
2 基台
6 ステージ
6a 吸着孔
14 フォードスクリュー
18 ACサーボモータ
22 厚みセンサ
40 スリットダイ(塗布液吐出装置)
44 シリンジポンプ
50 タンク
54 コンピュータ
62 マニホールド
64 スリット
A、B 被塗布部材

Claims (6)

  1. 塗布液を供給する供給手段と、前記供給手段から供給された塗布液を吐出するために一方向に延びる吐出口を有する塗布液吐出装置と、塗布液吐出装置および被塗布部材のうちの少なくとも一方を相対的に移動させる移動手段とを備えた塗布装置において、前記塗布液吐出装置が前記相対移動の方向に沿って1つの塗布液を同時に塗布するように複数配置されているとともに、各塗布液吐出装置の吐出口に対応する位置に前記被塗布部材を保持する被塗布部材保持手段が設けられていることを特徴とする塗布装置。
  2. 前記被塗布部材保持手段が、前記被塗布部材を1枚保持するものであることを特徴とする請求項1に記載の塗布装置。
  3. 塗布液供給装置から塗布液を塗布液吐出装置に供給し、前記塗布液吐出装置および被塗布部材のうちの少なくとも一方を相対的に移動させて前記塗布液吐出装置の吐出口から塗布液を吐出させて前記被塗布部材上に所定厚みの塗膜を形成する塗布方法において、前記塗布液吐出装置を前記相対移動の方向に沿って複数配置するとともに、各塗布液吐出装置の吐出口に対応する位置に前記被塗布部材をそれぞれ配置し、次いで各被塗布部材を対応する塗布液吐出装置に対して同時に移動させ、前記塗布液吐出装置により1つの塗布液を同時に塗布することを特徴とする塗布方法。
  4. 前記被塗布部材の枚数が、1枚であることを特徴とする請求項に記載の塗布方法
  5. 請求項1〜のいずれかに記載の塗布装置を有することを特徴とするカラーフィルターの製造装置。
  6. 請求項3〜4に記載のいずれかの塗布方法を用いることを特徴とするカラーフィルターの製造方法。
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