JPH078894A

JPH078894A - 塗膜の形成方法

Info

Publication number: JPH078894A
Application number: JP15732293A
Authority: JP
Inventors: Kenji Sugimoto; 賢司杉本; Kazuhiko Abe; 和彦安部; Sadao Kobashi; 貞夫小橋
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 1993-06-28
Filing date: 1993-06-28
Publication date: 1995-01-13

Abstract

(57)【要約】【構成】本発明は、平板上に塗料を塗布、乾燥して該平
板上に塗膜を形成する方法において、該平板上の周縁部
に塗料を塗布しない部分を残して、塗料をカーテンフロ
ーで塗布することを特徴とする塗膜およびカラーフィル
タ用塗膜の形成方法である。【効果】本発明によると、透明平板のエッジ部および裏
面が塗料で汚染されないために、カラーフィルタの生産
性が著しく向上する。更に透明平板の面内のみに均一な
薄膜塗布を施すために、塗料のロスが非常に少なく、高
品位・低価格のカラーフィルタが生産可能である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液晶を用いたカラーデ
ィスプレイや固体撮像素子などに用いられるカラーフィ
ルタ用塗膜に特に好適に用いられる塗膜の形成方法に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に液晶を用いたディスプレイ等に利
用されるカラーフィルタは、ガラス基板等の透明基板上
に、赤、緑、青の３原色パターンがある一定の位置関係
を保って配列されている。この透明基板上への薄膜塗布
方式としては、従来スピンコータ、ロールコータ、バー
コータ等がある。

【０００３】スピンコータは、半導体ウエハのフォトレ
ジスト塗布に幅広く用いられている方法である。カラー
フィルタの製造では例えば特開昭６３−１０７７６９号
公報に開示されており、回転するガラス基板の表面中央
に塗料を添加して塗膜を形成する。この塗布方法は、塗
膜の厚みが均一であるが、所定の膜厚を得るために塗料
の使用量が多く、経済性に欠けるという問題がある。更
にガラス基板のエッジ部および裏面に塗料が付着するた
めに、エッジ部および裏面をクリーンにするための余分
な工程が必要となるばかりか、品質低下の原因にもなり
やすい。また装置内に塗料を飛散させる構造であるため
に、装置内に付着した塗料が固形化され異物として発生
するなどの問題がある。

【０００４】ロールコータは、ゴムロールを介して塗料
をガラス基板に転写する方式のものであり、大型サイズ
基板の塗布に向いているため、サーマルヘッド，イメー
ジセンサ，フォトマスク等のパターニング目的でフォト
レジストの塗布に用いられる。しかし基本的にゴムロー
ルを用いているために塗膜の平滑性や耐久性に欠けると
いう問題がある。

【０００５】バーコータはロッドに細いワイヤを巻いた
バーを用いて、基板上に塗料を塗布する方法であり、例
えば特開平０２−２５８０８１号公報に開示されてい
る。この方法はロッドを巻いたワイヤがガラス基板に接
するために塗膜にスジが入りやすいという欠点がある。

【０００６】一方、カーテンフローコータは、ダイヘッ
ド、Ｔダイ、スリットダイと呼ばれる口金のリップ先端
から塗料をカーテン状に吐出し、基板に非接触で塗布す
る方式のものである。この方式は、吐出されるまでの塗
料供給経路が密閉されているために異物の混入がなく、
更に塗料の粘度変化が少ないなどの特徴を有している。

【０００７】しかしながら、カーテンフローコータによ
る長尺基板への薄膜塗布は、塗布開始部において数メー
トルの間膜厚精度が悪く、このために小さな平板への薄
膜塗布は困難とされてきた。また、カーテンフローコー
タによる平板への塗布としては、合板用、スレート用
等、２０μｍ以上の厚膜塗布であり、スピンコータやロ
ールコータのように１０μｍ未満の薄膜塗布を行うと、
面内の膜厚均一性に欠けるという問題がある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、異物
の混入が少なく、塗料粘度の変化が少ない等の従来のカ
ーテンフローコートの特徴を保持したままで、これまで
の課題である透明平板への薄膜塗布を可能とすることに
ある。更に透明平板のエッジ部および裏面を口金から吐
出した塗料で汚すことなく、面内の膜厚均一性を高め、
経済性に優れたカラーフィルタ用塗膜の形成方法を提供
することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、次の構成を有
するものである。

【００１０】(1) 平板上に塗料を塗布、乾燥して該平板
上に塗膜を形成する方法において、該平板上の周縁部に
塗料を塗布しない部分を残して、塗料をカーテンフロー
で塗布することを特徴とする塗膜の形成方法。

【００１１】(2) 透明平板上に塗料を塗布、乾燥して該
透明平板上にカラーフィルタ用塗膜を形成する方法にお
いて、該透明平板上の周縁部に塗料を塗布しない部分を
残して、塗料をカーテンフローで塗布することを特徴と
するカラーフィルタ用塗膜の形成方法。

【００１２】次に本発明における塗膜の形成方法を図面
に従って説明する。

【００１３】第１図は、本発明にかかる塗料のカーテン
フローによる塗布（スリットダイコータ）の一例を示す
概略図である。すなわち、塗料１０はポンプ９によって
配管８から口金６の内部に供給され、平板１の搬送（矢
印Ａ方向）に従い、口金６の先端であるリップ５からカ
ーテン状態で吸着ステージ２上に吸着固定された平板１
上に塗布される。塗膜の均一性は、カーテン状に吐出さ
れる塗料を口金先端部にあるリップ５の間隔や、平板１
とリップ５の間隔すなわちクリアランス４を調整してコ
ントロールされる。

【００１４】本発明に使用される口金先端部のリップ５
の間隔は特に限定されるものでないが、２０〜４００μ
ｍの範囲が好ましく、より好ましくは５０〜２５０μｍ
の範囲である。リップ５の間隔が２０μｍ未満の場合ま
たは４００μｍをこえる場合はリップ５から吐出された
塗料の形状が不安定になり、塗膜に縦状のスジが入りや
すいという欠点がある。

【００１５】クリアランス４の間隔は、１０〜５００μ
ｍの範囲が好ましく、より好ましくは５０〜２５０μｍ
の範囲である。１０μｍ未満の場合、透明平板１の平滑
性が劣るために、リップ５の先端が透明平板１に接触し
て塗膜に縦状のスジが入りやすい欠点がある。一方、ク
リアランス４の間隔が５００μｍをこえる場合は、吐出
時のカーテン状塗膜に膜ギレが生じやすい。

【００１６】本発明のカーテンフローによる塗布は、ス
リットダイコータによる方法に限定されず、ダイヘッ
ド、Ｔダイ等による方法でも良い。また、塗料の供給手
段は、ポンプに限定されず、圧空等の方式によっても良
い。

【００１７】平板上の周縁部に塗料を塗布しない部分を
残して塗料を塗布するには、例えば、以下の方法によれ
ば良い。

【００１８】まず、平板１の幅方向については、第２図
に示すように口金６の内部に組み込んだフイルム１１の
幅を塗膜幅と同等ないしは数ｍｍ短くすることによって
達成できる。このような方法によって、平板１の幅方向
の両側エッジ部１２および平板１の裏面１３の汚れが防
止可能である。第３図に、塗料を塗布、乾燥して塗膜を
形成した透明平板の一例を示す。

【００１９】一方、塗布開始部および塗布終了部は、シ
ーケンスを第４図および第５図のように調整することに
より達成できる。

【００２０】塗布開始部に関しては、第４図に示すよう
に口金６の先端部であるリップ５の真下に平板１が搬送
され停止する。その後、平板上のエッジ部より内側でリ
ップ５の先端から塗料を吐出開始後、平板１の搬送を開
始し、塗布を行う。平板１の停止位置は、特に限定され
るものでないが、通常、吐出開始位置が平板１のエッジ
部１２の端部１〜２０ｍｍの範囲にあることが好まし
く、より好ましくは、２〜１０ｍｍの範囲である。この
距離が１ｍｍ未満の場合は、平板１のエッジ部１２を塗
料で汚染しやすく、異物の発生源となる。２０ｍｍをこ
える場合は、平板１のロスが大きいために不経済であ
る。

【００２１】塗布終了部に関しては、平板上のエッジ部
より内側でリップ５の先端からの吐出を終了後、第４図
に示すように平板１のエッジ部１２から塗布開始部と同
様の位置で平板１の搬送を終了する。

【００２２】以上のごとくシーケンスを調整することに
よって、平板１の搬送方向の両側のエッジ部１２および
裏面１３を塗料で汚すことなく、面内のみに（周縁部に
塗料を塗布しない部分を残して）塗布可能である。

【００２３】なお平板１の停止時間（吐出開始から平板
搬送開始まで、および吐出終了から平板搬送終了まで）
は、０．２〜１０秒の範囲が好ましく、より好ましく
は、０．３〜３秒の範囲である。０．２秒未満では、塗
布開始部および塗布終了部の塗膜厚が薄く、１０秒をこ
えるときは塗布開始部および塗布終了部の膜厚が厚すぎ
るために、面内の膜厚が不均一になる。

【００２４】以下、カラーフィルタ用塗膜に本発明の塗
膜の形成方法を適用した場合について説明する。

【００２５】カラーフィルタ用塗膜の場合、平板として
透明平板を用いる。透明平板としては、特に限定される
ものでないが、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリ
レート等のプラスチック平板やプラスチックフイルムお
よびガラス板等全光線透過率が７０％以上の透明平板が
好ましく用いる。なおこれらの中ではガラス板がより好
ましく用いられる。

【００２６】塗料の種類としては、特に限定されるもの
でないが、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリビニ
ールアルコール樹脂、ポリアミド酸樹脂、ポリイミド樹
脂等の一種ないしは二種以上の混合物およびこれらの感
光性樹脂等が好ましく用いられる。なおこれらの樹脂に
染料または顔料等の着色剤を分散混合して、使用するこ
ともできる。

【００２７】透明平板への塗布後の膜厚は、特に限定さ
れるものでないが、乾燥後の状態で０．１〜５．０μｍ
の範囲が好ましく、より好ましくは、０．２〜３μｍで
ある。乾燥後の塗膜が０．１μｍ未満では、乾燥塗膜に
縦状のスジが発生し、品質上問題である。一方、５μｍ
をこえる場合は、塗料の使用量が多くなり、経済性に欠
ける。

【００２８】以上のごとく、本発明によってカラーフィ
ルタ用塗膜を形成することにより、透明平板のエッジ部
および裏面を塗布塗料で汚染することなく、面内のみに
薄膜均一塗布を可能とし、高品質で経済性に優れたカラ
ーフィルタを提供することが可能である。

【００２９】カラーフィルタの製造方法については、例
えば、以下の方法が挙げられるが、これらに限定されな
い。まず、透明平板上に微細パターンからなる遮光層を
形成する。この遮光層上に着色剤を添加した熱硬化性の
塗料を塗布し、５０〜１５０℃の温度で乾燥して、熱硬
化性塗膜を形成する。続いて該熱硬化性塗膜上にポジ型
フォトレジストを塗布し、超高圧水銀灯等を用いてマス
ク露光を行い、次いで該ポジ型フォトレジストを現像・
エッチングし、レリーフパターンを形成した後、該レリ
ーフパターンをマスクとして、該熱硬化性塗膜をエッチ
ングする。続いて該ポジ型フォトレジストを剥離した
後、２００〜３５０℃程度に加熱焼成し、塗膜を熱硬化
する。以上の工程を赤色、緑色および青色についてくり
返し、所定の赤色、緑色および青色の微細パターンを形
成し、カラーフィルタとする。

【００３０】塗料の乾燥温度は、５０〜１５０℃の範囲
が好ましく、より好ましくは、８０〜１２５℃の範囲で
ある。５０℃未満では、乾燥時間が長く生産効率が悪く
なる。一方１５０℃をこえる場合は、熱硬化が進行して
しまい現像液に不溶化してしまう。

【００３１】一方着色剤を添加した感光性塗料の場合
は、透明平板上に微細パターンからなる遮光層を形成
し、該遮光層上に着色剤を添加した感光性塗料を塗布し
て、５０〜１５０℃の温度で乾燥して、感光性塗膜を形
成する。続いて超高圧水銀灯等を用いてマスク露光を行
い、感光性塗膜を光硬化する。その後遮光層上の未硬化
感光性塗膜を現像・エッチングする。以上の工程を赤
色、緑色および青色についてくり返し、所定の赤色、緑
色および青色の微細パターンを形成し、カラーフィルタ
とする。

【００３２】なお必要に応じて、該赤色、緑色および青
色の微細パターン上に保護膜および平滑性を高める目的
で着色剤を含まない塗料を塗布して、カラーフィルタと
してもよい。

【００３３】本発明によるカーテンフローによる塗膜の
形成方法は、以上のカラーフィルタ製造工程における各
種塗料の塗布に有効である。

【００３４】

【作用】以上説明したごとく、口金のリップ間に、塗布
膜の幅と同等ないしは数ｍｍ短い幅のフィルムを取りつ
けた口金を用いて、透明平板の一方のエッジ部により近
い面内から塗料をカーテンフロー状態で吐出、所定の時
間を経過後に透明平板を搬送して、塗布する。

【００３５】塗布終了時は、口金先端のリップ部が透明
平板のもう一方のエッジ部により近づいた位置で透明平
板の搬送および塗料の吐出を停止する。この様な塗布方
法により透明平板の面内のみに均一な薄膜塗布が可能と
なった。

【００３６】

【実施例】以下に、実施例を挙げて本発明を詳細に説明
するが、これらに限定されるものでない。

【００３７】実施例１第１図に示す口金６と、第４図および第５図に示す透明
平板の面内塗布方法を用いて、大きさ３００ｍｍ×４０
０ｍｍ、厚さ１．１ｍｍのガラス基板１上にＮメチルピ
ロリドン溶剤と塩臭素化フタルシアニングリーン（Ｃ．
Ｉ．ピグメントグリーン３６）とジスアゾイエローＨＲ
（Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー８３）顔料を添加・分散
したポリアミド酸塗料を固形分８ｗｔ％、粘度１５０ｃ
ｐで塗布、１１０℃で１０分乾燥した。

【００３８】口金６のリップ５の間には、厚さ１００μ
で幅２９０ｍｍのポリエステルフイルム１１をセット
し、この口金６のリップ５間隔を押し引きボルト７で１
００μｍに微調整した。この状態の口金６をガラス基板
１のエッジ端部から５ｍｍの位置上にクリアランス４が
１００μｍになるようにセットした。その後ポンプ９で
塗料１０を０．５秒吐出し、ガラス基板１とリップ５の
間にカーテン状の膜を形成後、ガラス基板１を１ｍ／
分、３ｍ／分および５ｍ／分の速度で搬送し、塗布を開
始した。塗布終了時は、ガラス基板１のエッジ端部から
５ｍｍの位置で塗料１０の吐出を停止し、０．３秒後、
ガラス基板１の搬送を停止し、塗布を終えた。その結
果、いずれの塗布速度でも縦スジがなく、良好な塗膜が
得られた。

【００３９】なお塗料によるガラス基板の裏面およびエ
ッジ部の汚れもなく、４辺のエッジ端部から４ｍｍ以内
の面内に均一な塗膜が形成された。

【００４０】実施例２実施例１と同一な方法で、セロソルブアセテート溶剤と
ジアントラキノンニルレッド（Ｃ．Ｉ．ピグメントレッ
ド１７７）顔料を添加・分散したアクリル樹脂（コータ
ックス、東レ製）を固形分３０ｗｔ％、粘度２５ｃｐで
塗布、１３０℃で１５分乾燥した。更に同一の溶剤およ
び樹脂中にフタルシアニンブルー（Ｃ．Ｉ．ピグメント
ブルー１５４）を固形分３０ｗｔ％、粘度１８ｃｐで塗
布、１３０℃で１５分乾燥した。その結果実施例１と同
様に良好な塗膜が得られた。なおガラス基板の裏面およ
びエッジ部の汚れもなく、面内に均一な塗布が可能であ
った。

【００４１】実施例３実施例１と同一の方法で、大きさ３００ｍｍ×３５０ｍ
ｍ、厚さ１．１ｍｍのＳｉＯ₂付きのソーダライムガラ
ス基板１上に粘度３０ｃｐのフォトレジストを塗布、１
００℃で１０分乾燥した。

【００４２】口金６のリップ５の間には、厚さ５０μｍ
で幅２９０ｍｍのポリエステルフイルム１１をセット
し、この口金６のリップ５間隔を押し引きボルト７で５
０μに微調整した。この状態の口金６をガラス基板１の
エッジ端部から５ｍｍの位置上にクリアランス４が５０
μｍになるようにセットした。その後ポンプ９で塗料１
０を０．７秒吐出し、ＳｉＯ₂付きのソーダライムガラ
ス基板１とリップ５の間にカーテン状の膜を形成後、Ｓ
ｉＯ₂付きのソーダライムガラス基板１を３ｍ／分の速
度で搬送し、塗布を開始した。塗布終了時は、ガラス基
板１のエッジ端部から５ｍｍの位置で塗料１０の吐出を
停止し、０．２秒後、ＳｉＯ₂付きのソーダライムガラ
ス基板１の搬送を停止し、塗布を終えた。その結果、塗
膜幅は、２９６ｍｍと若干広くなったが、面内のみの均
一な塗布が可能であった。なお縦スジもなく、良好な塗
膜が得られた。

【００４３】

【発明の効果】本発明によると、異物の混入が少なく、
塗料粘度の変化が少ないという従来のカーテンフローコ
ートの特性を保持しつつ、透明平板のエッジ部および裏
面が塗料で汚染されないために、カラーフィルタの生産
性が著しく向上する。更に透明平板の面内のみに均一な
薄膜塗布を施すために、塗料のロスが非常に少なく、高
品位・低価格のカラーフィルタが生産可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかるカーテンフローによる塗布（ス
リットダイコータ）の一例を示す概略図である。

【図２】第１図に示したカーテンフローによる塗布の右
側面図を示す概略図である。

【図３】塗料を塗布・乾燥して塗膜を形成した平板の概
略図である。

【図４】平板の塗料塗布開始部の概略図である。

【図５】平板の塗料塗布終了部の概略図である。

【符号の説明】

１平板２吸着ステージ３塗膜４クリアランス５リップ６口金７押し引きボルト８配管９ポンプ１０塗料１１フイルム１２平板のエッジ部１３平板の裏面

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】平板上に塗料を塗布、乾燥して該平板上に
塗膜を形成する方法において、該平板上の周縁部に塗料
を塗布しない部分を残して、塗料をカーテンフローで塗
布することを特徴とする塗膜の形成方法。
【請求項２】平板上のエッジ部より内側で塗料を吐出開
始後、平板の搬送を開始することを特徴とする請求項１
記載の塗膜の形成方法。
【請求項３】平板上のエッジ部より内側で塗料を吐出終
了後、平板の搬送を終了することを特徴とする請求項１
または２記載の塗膜の形成方法。
【請求項４】透明平板上に塗料を塗布、乾燥して該透明
平板上にカラーフィルタ用塗膜を形成する方法におい
て、該透明平板上の周縁部に塗料を塗布しない部分を残
して、塗料をカーテンフローで塗布することを特徴とす
るカラーフィルタ用塗膜の形成方法。
【請求項５】透明平板上のエッジ部より内側で塗料を吐
出開始後、透明平板の搬送を開始することを特徴とする
請求項４記載のカラーフィルタ用塗膜の形成方法。
【請求項６】透明平板上のエッジ部より内側で塗料を吐
出終了後、透明平板の搬送を終了することを特徴とする
請求項４または５記載のカラーフィルタ用塗膜の形成方
法。
【請求項７】透明平板上に形成されるカラーフィルタ用
塗膜の厚みが乾燥後０．１〜５．０μｍの範囲であるこ
とを特徴とする請求項４〜６のいずれか記載のカラーフ
ィルタ用塗膜の形成方法。