JPH078880A

JPH078880A - 流体塗布装置

Info

Publication number: JPH078880A
Application number: JP18093393A
Authority: JP
Inventors: Mitsuru Hirata; 満平田; Yoshito Baba; 義人馬場
Original assignee: Hirata Corp; Shipley Far East Ltd
Current assignee: Hirata Corp; DuPont Performance Products Japan KK
Priority date: 1993-06-24
Filing date: 1993-06-24
Publication date: 1995-01-13

Abstract

(57)【要約】【目的】凹凸のある塗布対象物に対しても表面が均一
となるように流体を塗布することができる流体塗布装置
を提供する。【構成】スロット４４で塗布液を一定膜厚に整えてノ
ズル口４５から流出させる塗布ヘッド２０の下面部分に
開口部５０を設け、開口部５０内に上下動自在にかき取
り用のブレード４７を納め、バネ５２でブレード４７を
下方へ付勢する。ブレード４７の両端部下面には略円弧
状に湾曲したガイド部４８を延出してあり、ガイド部４
８を塗布対象物１６の表面に摺接させることによりブレ
ード４７による塗布液のかき取り高さを一定にすること
ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は流体塗布装置に関する。
具体的にいうと、本発明は、塗布対象物の表面に均一な
膜厚で流体を塗布するためのスロット型の流体塗布装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、カラー液晶ディスプレイ（ＬＣ
Ｄ）に用いるカラ−フィルタを製造する場合には、まず
ガラス板の表面にブラックマトリックスを形成した後、
スピンコータ等の塗布装置を用いて当該ガラス板の表面
に赤色フィルタ塗料、青色フィルタ塗料及び緑色フィル
タ塗料を順次塗布し、ブラックマトリックスの開口部分
に所定パターンで赤色フィルタ、青色フィルタ及び緑色
フィルタを形成している。

【０００３】この場合、赤色フィルタ、青色フィルタ及
び緑色フィルタとブラックマトリックスの表面を均一に
するため、各色のフィルタ塗料をガラス板の表面に塗布
した後、ブラックマトリックスの表面から盛り上がった
各色のフィルタ塗料をかき取っている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来に
あっては、ブラックマトリックスから盛り上がったフィ
ルタ塗料をかき取るための装置は、スピンコータ等の流
体塗布装置とは別々の装置となっていた。このため、塗
布装置とかき取り装置とを別々に設置する必要があり、
装置コストないし設備コストが高くつくという問題があ
った。

【０００５】本発明は叙上の従来例の欠点に鑑みてなさ
れたものであって、その目的とするところは、凹凸のあ
る塗布対象物に対しても表面が均一となるように流体を
塗布することができる流体塗布装置を提供することにあ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の流体塗布装置
は、塗布ヘッド内に流体を注入するための流体注入口
と、塗布ヘッド内に幅方向に沿って形成され、該流体注
入口から注入された流体を塗布ヘッドの幅方向に拡散さ
せるための空洞部と、該空洞部内の流体を一定の厚みに
して流出させるためのスロットとを備えた流体塗布装置
において、塗布対象物の表面に塗布された流体の塗膜を
かき取るための手段を設けたことを特徴としている。

【０００７】また、上記塗膜をかき取るための手段は、
塗布ヘッドに設けることが好ましい。

【０００８】

【作用】本発明の流体塗布装置にあっては、塗布ヘッド
によって塗布した塗膜をかき取るための手段を有してい
るので、表面に凹凸を有する塗布対象物に流体を塗布す
る場合にも、表面が平滑となるように流体を塗布するこ
とができる。

【０００９】また、塗膜をかき取るための手段を塗布ヘ
ッドに設ければ、塗布ヘッドとかき取るための手段とを
同時に駆動することができるので、駆動のための構造を
簡単にすることができる。さらに、塗布ヘッドによって
流体を塗布した直後に塗膜をかき取ることができるの
で、揮発性の溶剤を含む流体の場合でも、塗膜表面が硬
化を開始する前にかき取ることができる。

【００１０】

【実施例】図１は本発明の一実施例による流体塗布装置
Ａの外観を示す斜視図である。この流体塗布装置Ａは、
キャビネット部２と装置本体１とからなり、キャビネッ
ト部２内には塗布液を溜めたタンクやコントローラ（い
ずれも図示せず）が収納されており、装置本体１はキャ
ビネット部２の上に設置されている。装置本体１は、主
として、塗布対象物１６を水平に送る送り機構部３と、
送り機構部３によって送られる塗布対象物１６の表面に
塗布液をコーティングする塗布機構部４と、塗布対象物
１６の板厚を塗布直前に計測する測定ヘッド５とから構
成されている。

【００１１】上記送り機構部３は、ガラス基板のような
塗布対象物１６を吸着して一定速度で水平に搬送するも
のであって、その構造を図２の断面図により詳細に説明
する。ベース６の上面には１対の平行なガイドレール７
が設けられ、テーブル９の下面に設けられた４つのスラ
イダー８がガイドレール７によってスライド自在に支持
されており、テーブル９はガイドレール７に沿って滑ら
かに走行する。また、ベース６内の中央部には、雄ねじ
シャフト１０がガイドレール７と平行に配設されてお
り、雄ねじシャフト１０の両端部はアンギュラベアリン
グ１１を介してベース６に回転自在に支持され、テーブ
ル９の下面部分に固定された雌ねじ管１２と雄ねじシャ
フト１０とを互いに螺合させてボールねじ機構を構成し
ている。ベース６の端部にはサーボモータ１３が固定さ
れており、サーボモータ１３の出力軸は継手１４を介し
て雄ねじシャフト１０と連結されている。従って、サー
ボモータ１３によって雄ねじシャフト１０を一定の回転
数で回転させることによりテーブル９をガイドレール７
に沿って定速で移動させることができる。

【００１２】上記テーブル９は多数の真空吸引孔１５を
備えた真空吸着テーブルであって、上に置かれたガラス
基板等の塗布対象物１６を吸着して固定し、テーブル９
と共に塗布対象物１６を定速送りすることができる。

【００１３】図３は塗布機構部４を側面から詳細に示す
図である。この塗布機構部４においては、昇降ホルダー
１７によって上下スライド自在に保持された１対の昇降
ロッド１８の上端間に塗布アーム１９が横架されてお
り、塗布アーム１９の前面もしくは背面に塗布ヘッド２
０が固定されている。昇降ホルダー１７はベース６から
側方へ張り出した棚部２１に固定されており、昇降ロッ
ド１８の真下にはエアシリンダ２２が設置され、エアシ
リンダ２２の出力軸２３の上端面が昇降ロッド１８の下
端面と対向している。従って、エアシリンダ２２の出力
軸２３を上方へ突出させ、昇降ロッド１８の下端面を押
し上げると、塗布アーム１９と共に塗布ヘッド２０が上
昇する。また、エアシリンダ２２の出力軸２３を下方へ
後退させると、塗布ヘッド２０は自重によって出力軸２
３と共に下降する。

【００１４】また、塗布ヘッド２０もしくは塗布アーム
１９の真下には、数値制御形のリニアアクチュエータ２
４が設置されている。このリニアアクチュエータ２４
は、ジョイント２５を介してサーボモータ、パルスモー
タ等のモータ２６と接続されており、モータ２６によっ
て底面の入力軸２７を回転させると、上面のストッパー
ロッド２８が上方へ突出する。しかも、このリニアアク
チュエータ２４は内部にねじ機構を有していて、入力軸
２７の回転数に比例した距離だけストッパーロッド２８
が突出する。しかして、リニアアクチュエータ２４のス
トッパーロッド２８が突出すると、エアシリンダ２２の
出力軸２３を後退させて塗布ヘッド２０を下降させたと
き、塗布ヘッド２０もしくは塗布アーム１９の下面がス
トッパーロッド２８の上端に当接した瞬間、昇降ロッド
１８の下端面がエアシリンダ２２の出力軸２３から離
れ、その位置で塗布ヘッド２０がリニアアクチュエータ
２４により支持され、位置決めされる。

【００１５】上記ストッパーロッド２８の突出距離は、
測定ヘッド５の出力によって制御される。すなわち、測
定ヘッド５が塗布対象物１６の板厚を計測すると、塗布
ヘッド２０と塗布対象物１６とのギャップが最適距離
（例えば、数１０ミクロン〜数１００ミクロン）となる
位置に塗布ヘッド２０を支持及び位置決めするよう、リ
ニアアクチュエータ２４のストッパーロッド２８の突出
長が決められる。

【００１６】図４は上記塗布ヘッド２０の分解斜視図を
示し、図５はその断面図を示す。塗布ヘッド２０は、２
つの分割ヘッド２９，３０と１枚のシム３１とから構成
されている。一方の分割ヘッド２９の内壁面には、図４
に示すように、左右にわたって空洞状をした流体リザー
バ３２が設けられている。流体リザーバ３２は、分割ヘ
ッド２９の内壁面から内方へ向けて水平に凹設されてお
り、分割ヘッド２９の上面から流体リザーバ３２の中央
部に向けて塗布液注入口３３が穿設されており、また、
分割ヘッド２９の上面から流体リザーバ３２の両端部に
向けて塗布液排出口３４が穿設されている。他方の分割
ヘッド３０は、内壁面の上端縁から位置決め用の突部３
５が突設されており、この突部３５を対向する分割ヘッ
ド２９の上面に当設させることにより、塗布ヘッド２０
の組立時に両分割ヘッド２９，３０同志を位置合わせで
きるようにしている。また、両分割ヘッド２９，３０の
下面の内壁面側の縁には左右全幅にわたって断面三角形
状のテーパ部３６を突出させてあり、下面全体にポリテ
トラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等のフッ素樹脂３７
をコ−ティングしてある。シム３１は、金属製の薄板で
あって、両側端に脚片３８を有していて脚片３８間に切
欠状凹部３９を形成されている。

【００１７】しかして、内壁面間にシム３１を挟み込む
ようにして両分割ヘッド２９，３０を組み合わせ、分割
ヘッド３０及びシム３１の通孔４０，４１に挿通させた
ボルト４２を分割ヘッド２９のねじ孔４３に螺合させ、
ボルト４２を強く締め付けることによって図５のような
塗布ヘッド２０が構成されている。こうして組み立てら
れた塗布ヘッド２０においては、シム３１の切欠状凹部
３９によって分割ヘッド２９，３０の内壁面間に塗布液
整形用のスロット４４が形成され、スロット４４の下端
は塗布ヘッド２０下面でノズル口４５として開口し、流
体リザーバ３２の開口はスロット４４の上端部に臨み、
スロット４４内部と連通している。

【００１８】しかして、塗布液注入口３３から流体リザ
ーバ３２内に塗布液が供給されると、塗布液が流体リザ
ーバ３２内に充満して流体リザーバ３２内の全幅に広が
る。さらに、塗布液は供給圧によって流体リザーバ３２
からスロット４４内へ流れ出し、スロット４４で均一な
膜厚に整えられて下端のノズル口４５から均一な膜厚の
塗布液として流出し、塗布対象物１６の表面に成膜され
る。ここで、塗布液の流量と塗布対象物１６の送り速度
との間には一定の関係があり、塗布対象物１６の送り速
度は塗布液の流量（吐出速度）よりも大きくなってい
る。このため、ノズル口４５から吐出された均一な膜厚
の塗布液は塗布対象物１６の表面へ塗布される際に薄く
引き延され、スロット４４で付与された膜厚よりもさら
に薄い膜厚の塗膜が塗布対象物１６の表面に形成され
る。また、流体リザーバ３２内の塗布液を塗布液排出口
３４から強制的に排出することにより、スロット４４内
の圧力分布を調整し、スロット４４から吐出される塗布
液の膜厚が均一になるよう調整することができる。

【００１９】また、この塗布ヘッド２０は、塗布した塗
膜をかき取るためのかき取り装置４６を備えている。こ
のかき取り装置４６は、図６に示すように、ブレード４
７の両端部から下方へ向けて略円弧状に湾曲したガイド
部４８を延出し、ブレード４７の両端部を一対の摺動子
４９の下端部に固定したものである。ここで、ガイド部
４８の下面からブレード４７の下面までの距離Ｈがブレ
ード４７のかき取り高さとなっている。分割ヘッド３０
の下面には、ブレード４７を納めるための開口部５０が
形成されており、開口部５０の両端部の摺動子４９と対
応する位置には、摺動子４９を納める縦孔部５１が形成
されている。ブレード４７を開口部５０内に納め、摺動
子４９を縦孔部５１内に上下摺動自在に納めてあり、バ
ネ５２によって摺動子４９を下方へ付勢することにより
ブレード４７を下方へ弾性的に突出させている。一方、
摺動子４９をストッパー５３によって抜け止めしてい
る。

【００２０】つぎに、上記流体塗布装置Ａの動作を説明
する。図７及び図８（ａ）（ｂ）は上記流体塗布装置Ａ
による塗布動作を示す説明図であって、塗布対象物１６
の上面に設けられたマスク５４の開口５５内に塗料５６
を塗布する場合を示している。塗布対象物１６がテーブ
ル９に固定されて送り機構部３によって測定ヘッド５の
下方へ送られてくると、測定ヘッド５によって塗布対象
物１６の板厚が計測される。板厚が計測されると、塗布
ヘッド２０の下降位置が決められ、塗布ヘッド２０を当
該位置に停止させるためにストッパーロッド２８が演算
量だけ突出される。ついで、エアシリンダ２２の出力軸
２３が引っ込んで塗布ヘッド２０が下降し、下降した塗
布ヘッド２０がストッパーロッド２８によって支持さ
れ、図７に示すように塗布ヘッド２０のノズル口４５が
塗布対象物１６の表面と微小距離を隔てて対向する位置
で位置決めされ、スロット４４で一定の膜厚に整えられ
た塗料５６がノズル口４５から流出し、塗布対象物１６
の表面にコーティングされる。

【００２１】一方、図８（ａ）に示すように、かき取り
装置４６のガイド部４８はバネ５２の弾性によって塗布
対象物１６の表面に摺接し、図８（ｂ）に示すようにブ
レード４７の下端縁と塗布対象物１６との距離を一定距
離Ｈ（例えば、マスク５４の厚みと等しい距離）に保
つ。従って、図７に示すようにマスク５４の表面に盛り
上がっている塗料５６は、直ちにブレード４７によって
かき取られ、塗料５６の塗膜表面は所定の厚さとなるよ
うに平滑に仕上げられる。こうして塗布及びかき取りが
終了すると、もとのように塗布ヘッド２０がエアシリン
ダ２２によって上昇させられる。

【００２２】なお、図７及び図８（ａ）（ｂ）の例で
は、マスク５４と同じ厚みに塗料５６を塗布する場合に
ついて説明したが、マスク５４の厚みよりも厚く塗料５
６を塗布する場合にも、塗布ヘッド２０によって塗布さ
れた塗料５６等をブレード４７でかき取って均一な塗膜
を形成することができることはいうまでもない。

【００２３】つぎに、上記流体塗布装置を用いてカラー
フィルタを製造する方法について説明する。図９（ａ）
〜（ｆ）は、カラーフィルタの製造工程の一例を示す断
面図である。１６Ａはガラス板（塗布対象物）であっ
て、ガラス板１６Ａの表面には図９（ａ）に示すように
真空蒸着やスパッタリング等の薄膜形成技術によって金
属薄膜からなるブラックマトリックス５７が格子状に形
成されている。上記流体塗布装置Ａを用いて、まず当該
ガラス板１６Ａの表面に赤色フィルタ塗料５８ａを塗布
する〔図９（ｂ）〕。このとき、赤色フィルタ塗料５８
ａはブレード４７でかき取られ、ブラックマトリックス
５７よりも大きな一定膜厚に整えられる。ついで、赤色
フィルタ塗料５８ａ（ネガ型）の赤色フィルタ形成領域
以外をフォトマスク（図示せず）で覆って露光した後エ
ッチングし、緑色フィルタ６０及び青色フィルタ６２を
形成するための開口５９をあける〔図９（ｃ）〕。赤色
フィルタ塗料５８ａをベーキング処理して所定領域に赤
色フィルタ５８を形成した後、同様に流体塗布装置Ａを
用いてブレード４７でかき取ることにより、開口５９内
に同じ膜厚に緑色フィルタ塗料６０ａを塗布する〔図９
（ｄ）〕。緑色フィルタ塗料６０ａにフォトリソグラフ
ィ法で青色フィルタ６２を形成するための開口６１を開
口した後ベーキングし、所定領域に緑色フィルタ６０を
形成する〔図９（ｅ）〕。ついで、流体塗布装置Ａを用
いて青色フィルタ塗料６２ａを塗布すると共にブレード
４７でかき取ることによって開口６１内に青色フィルタ
塗料６２ａを同じ膜厚に整え、ベーキングして青色フィ
ルタ６２を形成する。この結果、赤色フィルタ５８と緑
色フィルタ６０と青色フィルタ６２の境界部分に金属薄
膜のブラックマトリックス５７が位置する図９（ｆ）の
ような構造のカラーフィルタ６３が作製される。

【００２４】図１０（ａ）〜（ｈ）は、カラーフィルタ
の製造工程の別な例を示す断面図である。この製造工程
で作製されるカラーフィルタ６８では、ブラックマトリ
ックス６７が黒色塗料６７ａによって最後に形成され
る。すなわち、図１０に従って説明すると、まず、流体
塗布装置Ａを用いてガラス板１６Ａの表面に赤色フィル
タ塗料５８ａを塗布する〔図１０（ａ）〕。このとき、
赤色フィルタ塗料５８ａはブレード４７で一定膜厚にか
き取られる。ついで、赤色フィルタ塗料５８ａをフォト
リソグラフィ法によってパターニングし、緑色フィルタ
６０、青色フィルタ６２及びブラックマトリックス６７
を形成するための開口６４をあける〔図１０（ｂ）〕。
赤色フィルタ塗料５８ａをベーキング処理した後、同じ
ように流体塗布装置Ａを用いてブレード４７でかき取る
ことにより、開口６４内に同じ膜厚で緑色フィルタ塗料
６０ａを塗布する〔図１０（ｃ）〕。フォトリソグラフ
ィ法によって緑色フィルタ塗料６０ａに青色フィルタ６
２及びブラックマトリックス６７を形成するための開口
６５をあけた後ベーキングし、所定領域に緑色フィルタ
６０を形成する〔図１０（ｄ）〕。ついで、流体塗布装
置Ａによって開口６５内に青色フィルタ塗料６２ａを塗
布すると共にブレード４７でかき取って青色フィルタ塗
料６２ａを同じ膜厚にする〔図１０（ｅ）〕。青色フィ
ルタ塗料６２ａにブラックマトリックス６７を形成する
ための開口６６をあけた後ベーキングし、所定領域に緑
色フィルタ６２を形成する〔図１０（ｆ）〕。最後に、
赤色フィルタ５８、緑色フィルタ６０、青色フィルタ６
２の上から黒色塗料６７ａを塗布し〔図１０（ｇ）〕、
ガラス板１６Ａの下面側から露光して各フィルタ５８，
６０，６２間の黒色塗料６７ａを光硬化させ、各フィル
タ５８，６０，６２上面の黒色塗料６７ａのみを除去し
てブラックマトリックス６７を形成する。なお、黒色塗
料６７ａを塗布する際にも流体塗布装置Ａを用いれば図
１０（ｇ）の工程を省略することができる。

【００２５】図１１に示すものは本発明の別な実施例を
示す側面図である。前記実施例では、かき取り装置４６
を塗布ヘッド２０の下面に設けたが、図１１に示すよう
に塗布ヘッド２０の背面に設けても良い。すなわち、か
き取り用のブレード４７に設けた縦長の長孔６９を利用
してビス７０等によりブレード４７を塗布ヘッド２０の
背面に上下動自在に取り付け、ブレード４７の自重によ
り、あるいはバネの弾性力によってブレード４７を下方
へ付勢している。

【００２６】また、図１２に示すものは本発明のさらに
別な実施例を示す側面図である。この実施例では、一方
の分割ヘッド２９の横幅を他方の分割ヘッド３０の横幅
よりも長くして分割ヘッド２９の両側端部を分割ヘッド
３０から横方向へ突出させ、分割ヘッド２９の突出部分
にスペーサ７１を介して長孔６９によりブレード４７を
上下動自在に取り付け、ブレード４７の自重により、あ
るいはバネの弾性力によってブレード４７を下方へ付勢
している。

【００２７】図１１や図１２の実施例のようにかき取り
装置４６を塗布ヘッド２０の外部に取り付ける構造とす
れば、かき取り装置４６の保守点検や交換を容易にする
ことができる。

【００２８】なお、上記実施例では、かき取り装置は塗
布ヘッドに設けたが、塗布ヘッドとは別に設け、塗布ヘ
ッドとは別に駆動されるようにしても差し支えない。

【００２９】

【発明の効果】本発明によれば、塗膜をかき取るための
手段によって塗布された塗膜を平滑にかき取ることがで
きるので、表面に凹凸を有する塗布対象物に流体を塗布
する場合にも、表面が平滑となるように流体を塗布する
ことができる。従って、例えばカラー液晶パネルに用い
るカラーフィルタのようにブラックマトリックス内にカ
ラーフィルタの塗料を塗布する場合にもブラックマトリ
ックスの開口内へ平滑にフィルタ用塗料を塗布すること
ができる。

【００３０】よって、流体塗布装置と別に塗膜のかき取
り装置を購入して設置する必要がなく、設備コストを安
価にすることができる。さらに、設置機器の種類が減る
ことによって設備の保守点検も容易になるという利点が
ある。

【００３１】また、塗膜をかき取るための手段を塗布ヘ
ッドに設ければ、塗布ヘッドとかき取り手段とを同時に
駆動することができるので、塗布ヘッドとかき取り手段
とを一度に駆動することができ、流体塗布装置の構造を
簡単にすることができると共に生産性も向上する。さら
に、塗布ヘッドによって流体を塗布した直後に塗膜をか
き取ることができるので、揮発性の溶剤を含む流体の場
合でも、塗膜表面が硬化を開始する前にかき取ることが
でき、かき取り不良の発生を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による流体塗布装置を示す外
観斜視図である。

【図２】同上の流体塗布装置における送り機構部を示す
断面図である。

【図３】同上の流体塗布装置における塗布機構部及び測
定ヘッドを示す側面図である。

【図４】同上の塗布機構部における塗布ヘッドの分解斜
視図である。

【図５】同上の塗布ヘッドの断面図である。

【図６】かき取り装置の斜視図である。

【図７】同上の流体塗布装置の動作説明図である。

【図８】（ａ）（ｂ）は同上のかき取り装置の作用説明
図である。

【図９】（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）（ｅ）（ｆ）は同上
の流体塗布装置を用いたカラーフィルタの製造工程を説
明する図である。

【図１０】（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）（ｅ）（ｆ）
（ｇ）（ｈ）は同上の流体塗布装置を用いたカラーフィ
ルタの別な製造工程を説明する図である。

【図１１】別な実施例によるかき取り装置を示す側面図
である。

【図１２】さらに別な実施例によるかき取り装置を示す
側面図である。

【符号の説明】

２０塗布ヘッド３１シム３２流体リザーバ（空洞部）３３塗布液注入口（流体注入口）４４スロット４６かき取り装置４７ブレード４８ガイド部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】塗布ヘッド内に流体を注入するための流
体注入口と、塗布ヘッド内に幅方向に沿って形成され、
該流体注入口から注入された流体を塗布ヘッドの幅方向
に拡散させるための空洞部と、該空洞部内の流体を一定
の厚みにして流出させるためのスロットとを備えた流体
塗布装置において、塗布対象物の表面に塗布された流体の塗膜をかき取るた
めの手段を設けたことを特徴とする流体塗布装置。
【請求項２】前記塗膜をかき取るための手段を前記塗
布ヘッドに設けたことを特徴とする請求項１に記載の流
体塗布装置。