(57)【要約】【課題】ダイヘッドを用いた塗工装置において塗布開始時に生じる膜厚不足領域を小さくする。【解決手段】基材１を保持して移動するチャック台２と、基材１に塗布液を塗布する塗工用ダイヘッド３と、ダイヘッドに塗布液を供給するよう連結された配管８及びポンプ６を備えた塗工装置において、ダイヘッドに近接した位置の配管８に、ポンプ６に至るまでの配管内を所望の圧力に保持する背圧弁１５を設け、常時、配管８内に適当な圧力をかけておき、ポンプの作動開始時に吐出圧を敏速に立ち上がらせ、短時間で所望の吐出量を確保できる構成とする。【選択図】　図１
2004050026.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材に対して相対的に移動しながら塗布液を吐出し、前記基材表面に塗布する塗工用ダイヘッドと、該ダイヘッドに塗布液を供給するよう連結された配管及びポンプと、前記ダイヘッドに近接した位置で前記配管に設けられ、前記ポンプに至るまでの配管内を所望の圧力に保持する背圧弁とを備えた塗工装置。
【請求項２】
前記ポンプが、シリンジポンプ、ダイアフラムポンプ又はチューブフラムポンプであることを特徴とする請求項１記載の塗工装置。
【請求項３】
前記背圧弁によって配管内に保持する圧力を、定常塗布時に前記ポンプ吐出口側に生じている圧力にほぼ等しく設定することを特徴とする請求項１又は２記載の塗工装置。
【請求項４】
前記背圧弁が、エア供給式のダイアフラム弁であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の塗工装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガラス板などの平板状の基材に対して、ダイヘッドを用いて塗布液を高精度で塗布する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶用カラーフィルタの製造工程において、ガラス板などの基材に対して、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色の層の形成、或いは表面保護層や柱材の形成のために、液状のレジストを塗布することが行われている。これらのレジストの塗布に当たっては高精度塗布が必要であることから、通常、基材表面に過剰量の液滴を供給し、基材を高速回転させて薄く均一に拡げるスピン方式が用いられている。しかし、この方法では供給したレジストの大半が周囲に飛散してしまうため、レジストの消費量が多くなり、コスト高となるという問題があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、これに代わる方法として、ダイヘッドを用いた塗布方法が試みられている。図３は、ダイヘッドを用いた塗工装置の１例を示すもので、１は、塗布すべき基材、２はその基材１を保持して水平に移動させるチャック台、３は、チャック台２に保持された基材１の上方に、吐出口を近接させて設けられた塗工用のダイヘッド、４はダイヘッド３によって基材表面に形成されたレジスト層、５は塗布すべき液状のレジスト（塗布液という）を収容したタンク、６は、タンク５の塗布液をダイヘッド３に供給するポンプ、７はそのポンプ内の圧力を検出する内蔵圧力計、８は配管である。ポンプ６には、吐出量を高精度で制御する必要があることから、高精密シリンジポンプ、ダイアフラムポンプ、チューブフラムポンプなどが用いられる。この塗工装置による塗布動作は、次のように行われる。まず、基板１の塗布開始位置（先端）をダイヘッド３の直下に位置させ、且つダイヘッド３を基板１に近接させた状態で、ポンプ６の作動を開始し、塗布液をダイヘッド３の先端から吐出してダイヘッド３と基材１の間に塗布液の溜まり（ビード）を形成し、次いで、ダイヘッド３からの塗布液の吐出を継続したままで、チャック台２を矢印Ａで示す方向に一定速度で走行させ、基材１をダイヘッド３に対して移動させことで、塗布液を基材１表面に所定厚さに塗布し、基材１の塗布終了位置（後端）まで塗布液を塗布した後、ポンプ６を停止し、ダイヘッド３からの塗布液の吐出を停止する。これにより、基材１の表面にレジスト層４を形成できる。以下、同様の動作を次の基材１に対して繰り返すことで、枚葉の基材１に対して次々とレジスト層４を形成できる。
【０００４】
ところが、この塗工装置による塗布では、図４に示すように、塗布開始からある程度時間が経過した後に塗布した領域は、塗布厚が一定となった定常領域となっているが、塗布開始時に塗布したかなりの領域（例えば、３〜５ｃｍ程度）では膜厚が薄くなっているという現象があり、この領域（膜厚不足領域）は、近年激しいスペックが要求されるカラーフィルタに用いるレジスト層には用いることができず、除去しなければないないという問題があった。
【０００５】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、ダイヘッドを用いた塗工装置において塗布開始時に生じる膜厚不足領域を小さくすることを可能とする塗工装置を提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、塗布開始時の膜厚不足領域発生の原因を検討した結果、次の事項を見出した。すなわち、図３に示す塗工装置では、１枚の基板１に対して塗布を終了すると、ポンプ６を停止させるため、ポンプ６及び配管８内の圧力が一旦開放され、圧力０の状態となり、その状態から次の基板１に対する塗布のためにポンプ６を作動させることとなる。この時、ポンプ６として用いられる高精密シリンジポンプ、ダイアフラムポンプ、チューブフラムポンプなどでは、図４のグラフに曲線１１で示すように、作動を開始した後、吐出側配管内の圧力がゆっくりと上昇し、所望の一定圧力Ｐに達するまでに、数秒程度の時間がかっており、このためダイヘッド３からの吐出量も、曲線１２で示すようにゆっくりと増加し、所望の一定吐出量Ｑに達するまでに数秒程度の時間がかかり、この間に塗布した領域の膜厚が薄くなっていた。従って、ポンプ６の停止中も配管８内の圧力を高く保持しておけば、塗布開始時の吐出量不足を抑制できる。本発明はかかる知見に基づいてなされたもので、塗工用ダイヘッドと、該ダイヘッドに塗布液を供給するよう連結された配管及びポンプとを備えた塗工装置において、前記ダイヘッドに近接した位置の配管に、前記ポンプに至るまでの配管内を所望の圧力に保持する背圧弁を設けるという構成としたものである。この構成により、ポンプの停止中も配管内が所望の圧力に保たれており、塗布開始のためにポンプの作動を開始した時における吐出圧力は、何も圧力をかけていない場合に比べて、圧力の立ち上がりが速くスムーズになり、このため短時間で所望の吐出量を確保でき、塗布開始時に生じる膜厚不足領域をきわめて短くできる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明に係る塗工装置の基本形態は、基材に対して相対的に移動しながら塗布液を吐出し、前記基材表面に塗布する塗工用ダイヘッドと、該ダイヘッドに塗布液を供給するよう連結された配管及びポンプと、前記ダイヘッドに近接した位置で前記配管に設けられ、前記ポンプに至るまでの配管内を所望の圧力に保持する背圧弁とを備えたものである。
【０００８】
ここで用いるポンプは、吐出量を精密に制御できるよう、シリンジポンプ、ダイアフラムポンプ又はチューブフラムポンプとすることが好ましく、特に、ダイアフラムポンプ又はチューブフラムポンプは、作動開始時の吐出圧力の立ち上がりに時間がかかる傾向があるので、本発明適用の効果が大きい。
【０００９】
前記背圧弁が配管内にかける圧力は、通常、０．１〜１０ｋｇｆ／ｃｍ２　程度に設定されるが、好ましくは、背圧弁を設けない場合における定常塗布時に前記ポンプ吐出口側に生じている圧力にほぼ等しく設定する。このように設定しておくと、より敏速に所望の吐出量を確保できる。
【００１０】
本発明に使用する背圧弁は、配管内を所望の圧力に保持できるものであれば任意であるが、エア供給式のダイアフラム弁を用いることが好ましい。エア供給式のダイアフラム弁は供給エア圧力の調整によって容易に配管内圧力を所望の圧力に調整できる利点を有している。
【００１１】
以下、図面に示す本発明の好適な実施の形態を説明する。図１は本発明の好適な実施の形態に係る塗工装置の概略斜視図であり、図３に示す塗工装置と同一又は同様な部品には同一符号を付している。図１に示す塗工装置では、ポンプ６からダイヘッド３に至る配管８に、ダイヘッド３に極力近接させて背圧弁１５と圧力計１６を配置している。背圧弁１５は、配管８内に液が流れている状態、流れていない状態のいずれにおいても、配管８内の圧力を、常時任意に設定した圧力に保つことができる機能を備えたものであり、ここではエア供給式のダイアフラム弁が用いられ、その背圧弁１５には、所望圧力のエアを供給するエア供給装置１７が接続されている。エア供給式のダイアフラム弁による配管内圧力の調整は、外部からエアを供給し、そのエアで作動するダイアフラムが配管内の液を押したり引いたりすることにより行われており、供給エアの圧力設定により、配管８内の圧力を任意に設定できる。その他の構成は、図３に示す塗工装置と同様である。
【００１２】
次に、図１に示す塗工装置による塗布動作を説明する。背圧弁１５には、エア供給装置１７により常時、所望圧力のエアが供給されており、背圧弁１５は配管８内を常時、所望圧力に保持している。背圧弁１５が配管８内を保持する圧力としては、背圧弁を設けない場合において定常塗布時にポンプ６の吐出口側に生じている圧力（例えば、０．５ｋｇｆ／ｃｍ２　）にほぼ等しく設定しておく。この状態で、塗布動作が行われる。すなわち、基板１の塗布開始位置（先端）をダイヘッド３の直下に位置させ、且つダイヘッド３を基板１に近接させた状態で、ポンプ６の作動を開始し、塗布液をダイヘッド３の先端から吐出してダイヘッド３と基材１の間に塗布液の溜まり（ビード）を形成し、次いで、ダイヘッド３からの塗布液の吐出を継続したまま、チャック台２及び基材１を矢印Ａで示す方向に一定速度で走行させ、基材１に塗布液を所定厚さに塗布し、基材１の塗布終了位置（後端）まで塗布液を塗布した後、ポンプ６を停止し、ダイヘッド３からの塗布液の吐出を停止する。これにより、基材１の表面にレジスト層４を形成できる。
【００１３】
ここで、塗布開始時において、ポンプ６が作動を開始した時、配管８内は、図２のグラフに直線２１で示すように、すでに所定の圧力Ｐとなっている。このため、ポンプ６の吐出圧は直ちに所定の圧力Ｐに達することとなり、ダイヘッド３からの吐出量は、図２の線２２で示すように、急激に所望の吐出量Ｑに到達する。ポンプ６の作動開始から所望の吐出量Ｑに到達するまでの時間は、背圧弁を設けていない場合に、圧力が曲線１１のように上昇し、吐出量が曲線１２で示すようにゆっくりと増加する場合に比べて、きわめて短縮されている。かくして、塗布開始時の膜厚不足領域を、きわめて短くでき、基板１のほとんどの部分を有効に利用できる。
【００１４】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明により、チューブフラムポンプなどの欠点である液吐出開始時における圧力の立ち上がりが遅く、それにより所定の吐出量を確保するまでに時間がかかるという問題を解決し、塗布開始時における膜厚の薄くなる領域を短くすることができる。このため、本発明の塗工装置は、近年激しいスペックが要求されるカラーフィルタに用いるレジスト層の形成にも有効に用いることができるといった効果を有している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る塗工装置の概略斜視図
【図２】図１の塗工装置による塗工開始時の圧力及び吐出量の変化を示すグラフ並びに基材表面のレジスト層の厚さを誇張して示す概略断面図
【図３】カラーフィルタのレジスト層を形成するために提案された塗工装置の概略斜視図
【図４】図３の塗工装置による塗工開始時の圧力及び吐出量の変化を示すグラフ並びに基材表面のレジスト層の厚さを誇張して示す概略断面図
【符号の説明】
１　基材
２　チャック台
３　塗工用ダイヘッド
４　レジスト層
５　タンク
６　ポンプ
７　内蔵圧力計
８　配管
１５　背圧弁
１６　圧力計
１７　エア供給装置
【図１】
2004050026.tif 000003
【図２】
2004050026.tif 000004
【図３】
2004050026.tif 000005
【図４】
2004050026.tif 000006