(57)【要約】【課題】基板の表面に短時間で均一な厚さに溶液を塗布できる塗布装置を提供すること。【解決手段】基板Ｗを搬送するテーブルと、このテーブルの上側に設けられ、基板Ｗの搬送方向と交差するスリット状のノズル１４を備えたヘッド７と、このヘッド７内に設けられ、通電により駆動して上記ノズル１４から溶液を噴射させる圧電振動子とを具備する。【選択図】    図４
2004314012.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の表面に溶液を噴射塗布する塗布装置において、
基板の上側に設けられ、溶液の塗布方向と交差するスリット状のノズルを備えたヘッドと、
このヘッド内に設けられ、通電により駆動して上記ノズルから溶液を噴射させる圧電振動子と、
を具備することを特徴とする塗布装置。
【請求項２】
上記ヘッド内には、独立に駆動される複数の上記圧電振動子が上記ノズルの長手方向に沿って並設されていることを特徴とする請求項１記載の塗布装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ノズルから溶液を噴射して基板に塗布するインクジェット方式の塗布装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、液晶表示装置の製造工程では、ガラス基板の表面にカラーレジストや配向膜等の機能性薄膜が成膜される。基板の表面に機能性薄膜を成膜する場合、その材料となる溶液（機能性薄膜を形成する溶液）を基板に向けて噴射するインクジェット方式の塗布装置を用いることがある。
【０００３】
この塗布装置は、基板を搬送するためのテーブルを有しており、テーブルの上側には、複数のヘッドが基板の搬送方向に対して交差するよう並設されている。各ヘッドの下面には、多数のノズルが穿設されており、これらノズルからヘッドの下側を搬送される基板に向けて溶液が噴射される。
【０００４】
ノズルから噴射された液滴Ｌは、ノズルのピッチとほぼ同じ間隔Ｐで基板Ｗに付着するため、ノズルとノズルの間の部分には液滴Ｌが付着し難い。そこで、従来、ヘッドの下側で基板Ｗを数回往復させ、一回の塗布ごとに基板Ｗを搬送方向と交差する方向に少しずらしていくことで、基板Ｗの表面に液滴Ｌを密に付着させていた（図６参照）。基板Ｗの表面に付着した液滴Ｌは、その後自重によって周囲に流動し、互いに引っ付き合うことで１枚の液膜となる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来のインクジェット方式の塗布装置で使用されるノズルの孔径は約５０［μｍ］〜７０［μｍ］である。そのため、ノズルから噴射される液滴Ｌの直径は、ノズルの孔径とほぼ同じ５０［μｍ］〜７０［μｍ］程度と小さく、基板Ｗに形成される液膜を所定の厚さにするためには非常に時間がかかっていた。
【０００６】
特に、カラーレジストは、通常４［μｍ］〜５［μｍ］程度の膜厚が要求される。これは、配向膜の一般的な膜厚である約０．０７［μｍ］の約６０〜７０倍に相当するため、塗布時間の短縮が強く求められていた。
【０００７】
本発明は、上記事情を鑑みて成されたものであって、その目的とするところは、基板の表面に短時間で均一な厚さに溶液を塗布できる塗布装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決し目的を達成するために、本発明の塗布装置は次のように構成されている。
【０００９】
（１）基板の表面に溶液を噴射塗布する塗布装置において、基板の上側に設けられ、溶液の塗布方向と交差するスリット状のノズルを備えたヘッドと、このヘッド内に設けられ、通電により駆動して上記ノズルから溶液を噴射させる圧電振動子とを具備することを特徴とする。
【００１０】
（２）（１）に記載された塗布装置であって、上記ヘッド内には、独立に駆動される複数の上記圧電振動子が上記ノズルの長手方向に沿って並設されていることを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜図５を参照しながら本発明の第１の実施の形態を説明する。
【００１２】
図１は本発明の第１の実施の形態に係る塗布装置の配管を示す配管系統図、図２は同実施の形態に係る塗布装置を配管を省略して示す正面図である。
【００１３】
図１と図２に示すように、本発明の塗布装置はベース１を有する。ベース１の上面には所定間隔で離間した一対のレール２がベース１の長手方向に沿って設けられている。レール２にはテーブル３が移動可能に設けられ、駆動源（不図示）により走行駆動されるようになっている。テーブル３の上面には多数の支持ピン４が設けられ、これら支持ピン４には液晶表示装置等に用いられるガラス製の基板Ｗが供給支持される。
【００１４】
上記テーブル３によって搬送される基板Ｗの上側には、カラーレジストや配向膜等の機能性薄膜を形成するための溶液を基板Ｗに噴射塗布する複数、この実施の形態では３つのヘッド７が基板Ｗの搬送方向とほぼ直交する方向に沿って千鳥状に配設されている。
【００１５】
図３は同実施の形態に係るヘッド７の構成を示す断面図、図４は同実施の形態に係るヘッド７の構成を示す下面図、図５は同実施の形態に係るヘッド７の取り付け状態を示す下面図である。
【００１６】
図３と図４に示すように、ヘッド７はヘッド本体８を有する。ヘッド本体８は筒状体からなり、その下面開口は可撓板９によって閉塞されている。この可撓板９は、さらにノズルプレート１１で覆われており、ノズルプレート１１と可撓板９との間には液室１２が形成されている。
【００１７】
ヘッド本体８の一端部には、液室１２に連通する供液孔１３が形成されている。この供液孔１３からは、液室１２に配向膜やレジスト等の機能性薄膜を形成する溶液が供給される。なお、上記溶液は、液室１２内が充満するまで供給される。
【００１８】
ノズルプレート１１には、スリット状のノズル１４が基板Ｗの搬送方向とほぼ直交する方向に沿って穿設されている。なお、本実施の形態では、ノズル１４の長さ寸法ｌを約４０［ｍｍ］、幅寸法ｄを約２０［μｍ］としている。
【００１９】
図５に示すように、隣り合うヘッド７に形成されたノズル１４の端部同士は、基板Ｗの搬送方向と直交する方向に対して僅かに重なり合っており、搬送される基板Ｗ全体に隙間無く溶液を噴射できるようになっている。
【００２０】
図３に示すように、可撓板９の上面には、ノズル１４と対向するように複数の圧電振動子１５がノズル１４の長手方向に沿って並設されている。圧電振動子１５は、ヘッド本体８内に設けられた駆動部１６によって独立に駆動電圧が印加される。そして、圧電振動子１５の伸縮によって可撓板９を振動させることで、ノズル１４の全体から基板Ｗに向けて液室１２内の溶液を噴射させる。
【００２１】
このように、各ノズル１４の長手方向に沿って複数の圧電振動子１５を並設し、各圧電振動子１５を駆動部１６によってそれぞれ独立に駆動できるようにしているため、圧電振動子１５に印加する駆動電圧や駆動周波数を制御することで、ノズル１４の長手方向に対して溶液の吐出量を自由に変化させることができる。
【００２２】
ヘッド本体８の他端部には、液室１２に連通する回収孔１７が形成されている。供液孔１３から液室１２に供給された溶液は、この回収孔１７から回収されるようになっている。
【００２３】
図１に示すように、各ヘッド７の供液孔１３（図３にのみ図示）には、溶液供給管２１の先端部から分岐した供給分岐管２２がそれぞれ接続されている。また、各ヘッド７の回収孔１７には、溶液回収管２３の先端部から分岐した回収分岐管２４が接続されている。そして、供給分岐管２２には供給開閉弁２５が設けられ、回収分岐管２４には回収開閉弁２６が設けられている。
【００２４】
溶液供給管２１の先端と溶液回収管２３の先端は、連通弁２７を介して接続されている。また、溶液回収管２３は、回収分岐管２４の基端側に主回収弁２８を備えている。
【００２５】
溶液供給管２１の基端は、溶液Ｌが貯えられた溶液タンク３１の底部に接続されている。また、溶液回収管２３の基端は、溶液タンク３１に供給する溶液Ｌを貯蔵した貯蔵タンク３２に接続されている。
【００２６】
溶液回収管２３の基端部から分岐した供給分岐管３４は、供給弁３３を介して溶液タンク３１の底部に接続されている。溶液タンク３１の上部には、第１の開閉制御弁３６を備えた大気開放管３５が接続されている。
【００２７】
第１の開閉制御弁３６を開放すると、溶液タンク３１内が大気に連通される。なお、大気開放管３５は、この大気開放管３５から大気に放散される気体に含まれる気化溶媒を処理するための処理装置（不図示）が接続されている。
【００２８】
溶液タンク３１の上部には、第２の開閉制御弁３７を備えたガス供給管３８が接続されている。そして、このガス供給管３８を介して、ガス供給源（不図示）から溶液タンク３１内に窒素等の不活性ガスが供給される。
【００２９】
ガス供給管３８には、第２の開閉制御弁３７の上流側にフィルタ３９と第３の開閉制御弁４０とが順に接続されている。第３の開閉制御弁４０には溶液タンク３１内に微量の不活性ガスを供給するための流量絞り弁４１が並列に設けられている。
【００３０】
貯蔵タンク３２の上部には、第４の開閉制御弁４３を備えた大気開放管４４と、第５の開放制御弁４５を備えたガス供給管４６が接続されている。このガス供給管４６にはフィルタ４７及び第６の開閉制御弁４８が順に接続されている。第６の開閉制御弁４８には流量絞り弁４９が並列に設けられている。
【００３１】
上記供給開閉弁２５、回収開閉弁２６、主回収弁２８、供給弁３３、第１〜第６の開閉制御弁３６、３７、４０、４３、４５、４８は、制御装置（不図示）によって開閉制御されるようになっている。
【００３２】
さらに、溶液タンク３１内の溶液Ｌの液面は、レベルセンサ５０によって検出される。溶液Ｌの液面が所定の液面レベル以下になったことがレベルセンサ５０によって検出されると、その検出に基づいて貯蔵タンク３２から溶液タンク３１に溶液Ｌが補給される。つまり、貯蔵タンク３２内の溶液Ｌが第５の開閉制御弁４５を通じて供給される不活性ガスによって加圧されることで、溶液タンク３１に溶液Ｌが補給される。
【００３３】
図２に示すように、テーブル３の一端面には側面形状がＬ字状の取付部材５１が垂直な一辺を上記テーブル３の端面に固定して設けられている。取付部材５１の水平な他辺には、上下シリンダ５２が軸線を垂直にして設けられている。
【００３４】
上下シリンダ５２のロッドには弾性部材５３を介して載置板５４が取り付けられている。この載置板５４の上面には、ゴム等の弾性材からなる３つの押え部材５５がそれぞれ保持部材５６によって上下方向に変位可能に保持されている。各押え部材５５は、各ヘッド７に対応する長さのブレード状をしており、上記保持部材５６に設けられたばね５７によって上昇方向に弾性的に付勢されている。
【００３５】
上記載置板５４には、上記押え部材５５と並列に同じくゴム等の弾性材によって形成されたブレード状のワイピング部材５８が設けられている。このワイピング部材５８は上記押え部材５５よりも背が高く形成されている。
【００３６】
上記載置板５４は回収槽６１の内底部に設けられている。この回収槽６１の一側にはガイド板６２が設けられ、このガイド板６２にはガイド部材６３が設けられている。このガイド部材６３はテーブル３の端面に上下方向に沿って設けられたガイドレール６４にガイドされて上下動する。
【００３７】
それによって、上下シリンダ５２が駆動されれば、載置板５４が駆動されるとともに、ガイド板６２がガイドレール６４に沿って上下動するから、載置板５４が前後方向に振れるのが規制されて上下動する。
【００３８】
上記回収槽６１には図１に示す回収タンク６５が接続されている。この回収タンク６５は、上記ヘッド７のノズル１４の気泡抜きを行う際、ノズル１４から回収槽６１に噴射される溶液を回収する。
【００３９】
上記載置板５４を上昇させ、押え部材５５によって各ヘッド７のノズル１４を閉塞すれば、溶液タンク３１内の溶液Ｌを各ヘッド７の供液孔１３から液室１２及び回収孔１７を通して循環させることができる。
【００４０】
それによって、溶液供給管２１、ヘッド７及び溶液回収管２３の気泡抜きを行うことができる。ノズル１４を開放して溶液タンク３１内の溶液Ｌが溶液回収管２３に戻らない状態で溶液Ｌを各ヘッド７に供給すれば、溶液Ｌはノズル１４から噴射するから、ノズル１４の気泡抜きを行うことができる。
【００４１】
基板Ｗの溶液Ｌを塗布する際、ワイピング部材５８をヘッド７のノズル１４が開口したノズル面に接触する高さに設定しておけば、基板Ｗがヘッド７の下方を往復動する際にノズル面に付着残留する溶液Ｌを拭き取ることができる。
【００４２】
次に、上記構成の塗布装置の作用について説明する。
【００４３】
テーブル３の上面に載置された基板Ｗは、テーブル３と共に所定の方向に搬送される。そして、搬送される基板Ｗがヘッド７の下側に到達すると、圧電振動子１５に駆動電圧が印加され、圧電振動子１５の伸縮によって可撓板９を振動させることで、基板Ｗに向けてノズル１４から液室１２内の溶液を噴射させる。
【００４４】
ノズル１４から噴射する溶液の吐出量が、ノズル１４の長手方向に対して均一でない場合、駆動部１６によって各圧電振動子１５の駆動電圧や駆動周波数を制御し、基板Ｗに溶液が均一に塗布されるように調整する。
【００４５】
基板Ｗに溶液を厚く塗布する場合、駆動部１６によって圧電振動子１５の駆動電圧や駆動周波数を上げ、単位時間当たりにノズル１４から吐出させる溶液の量を増加する。また、基板Ｗに溶液を厚く塗布する場合には、基板Ｗをヘッド７の下側で数回往復させてもよい。
【００４６】
上記構成の塗布装置によれば、基板Ｗに溶液を噴射するノズル１４の形状をスリット状にして、このノズル１４が基板Ｗの搬送方向とほぼ直交するようヘッド７を配置している。
【００４７】
そのため、基板Ｗの搬送方向に対してほぼ直交する方向に対して極めて密に溶液を塗布できるから、基板Ｗの往復搬送の回数を減らすことが出来る。
【００４８】
その結果、基板Ｗの表面に溶液を塗布するのに要する時間が短縮され、タクトタイムを短縮することができる。特に、カラーレジスト等のように、膜厚を厚くする必要がある場合には、本発明の効果がさらに発揮され、生産性を飛躍的に向上することができる。
【００４９】
さらに、上述のように、基板Ｗの搬送方向に対してほぼ直交する方向に対して極めて密に溶液を塗布できるから、基板Ｗの表面に塗布された溶液に、膜厚の差による筋や塗布ムラが生じるのを抑制できる。
【００５０】
また、ノズル１４の長手方向に沿って複数の圧電振動子１５を並設し、各圧電振動子１５を駆動部１６によってそれぞれ独立に駆動できるようにしている。
【００５１】
そのため、溶液の吐出量がノズル１４の長手方向に対して均一でない場合に、各圧電振動子１５に印加する駆動電圧や駆動周波数を制御することで、ノズル１４の長手方向全体に亘って溶液を均一に噴射させることができ、基板Ｗの表面に均一な厚さの機能性薄膜を形成することができる。
【００５２】
また、３つのヘッド７を基板Ｗの搬送方向とほぼ直交する方向に千鳥状に配設し、隣り合うヘッド７に形成されたノズル１４の端部同士が基板Ｗの搬送方向と直交する方向に対して重なり合うようにしている。
【００５３】
そのため、搬送される基板Ｗの表面全体に隙間なく溶液を噴射することができる。
【００５４】
なお、本発明は、上記実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施の段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。
【００５５】
具体的に一例を挙げると、本発明では、基板を保持するテーブル３を駆動することで、基板Ｗをヘッド７の下側に通過させているが、これに代えてテーブル３を固定式とし、固定式テーブル上の基板Ｗに対してヘッド７を移動させるようにしてもよい。
【００５６】
【発明の効果】
本発明によれば、基板の表面に短時間で均一な厚さに溶液を塗布することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る塗布装置の配管を示す配管系統図。
【図２】同実施の形態に係る塗布装置を配管を省略して示す正面図。
【図３】同実施の形態に係るヘッドの構成を示す断面図。
【図４】同実施の形態に係るヘッドの構成を示す下面図。
【図５】同実施の形態に係るヘッドの取り付け状態を示す下面図。
【図６】従来のヘッドによって基板の表面に塗布された溶液の塗布状態を示す概略図。
【符号の説明】
７…ヘッド、１４…ノズル、１５…圧電振動子、Ｗ…基板。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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