(57)【要約】【課題】基板の塗布領域全面にわたって塗布方向に横ダンとして視覚的に検知される、周期的な微小膜厚ムラを解消し、ディスプレイの品位向上を実現させることができる塗布方法および塗布装置並びにディスプレイ用部材の製造方法および製造装置を提供すること。【解決手段】定容量ポンプで塗布液を塗布器に供給し、塗布器と被塗布部材を相対的に移動させながら塗布液を塗布する方法において、前記定容量ポンプと塗布器の間において、圧力差発生器により塗布液圧力差を発生させて塗布することを特徴とする塗布方法と塗布装置。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
定容量ポンプで塗布液を塗布器に供給し、塗布器で被塗布部材に塗布液を塗布する方法であって、前記定容量ポンプと塗布器の間において、圧力差発生器により塗布液圧力差を発生させて塗布することを特徴とする塗布方法。
【請求項２】
前記圧力差発生器を用いた前記圧力差は、０．０５ＭＰａ〜１ＭＰａであることを特徴とする請求項１に記載の塗布方法。
【請求項３】
前記圧力差発生器の下流側に、濾過装置を配置して塗布することを特徴とする請求項１および２に記載の塗布方法。
【請求項４】
塗布開始時における前記定容量ポンプの機械動作速度を、多段階的に変化させて塗布することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の塗布方法。
【請求項５】
請求項1〜４に記載のいずれかの塗布方法を用いてディスプレイ用部材を製造することを特徴とするディスプレイ用部材の製造方法。
【請求項６】
塗布液を吐出するために一方向に伸びる吐出口を有する塗布器と、塗布器に塗布液を供給する定容量ポンプと、被塗布部材を保持する保持台と、前記塗布器および保持台上の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を備えて、被塗布部材に塗布膜を形成する塗布装置において、前記塗布器と定容量ポンプとの間に圧力差を発生させる圧力差発生器をさらに備えたことを特徴とする塗布装置。
【請求項７】
前記圧力差発生器は、オリフィスを有することを特徴とする請求項６に記載の塗布装置。
【請求項８】
前記圧力差発生器は、圧力差調整が可能な機構を有するものであることを特徴とする請求項６に記載の塗布装置。
【請求項９】
前記圧力差発生器の下流側に、濾過装置を配したことを特徴とする請求項６〜８のいずれかに記載の塗布装置。
【請求項１０】
塗布開始時における前記定容量ポンプの機械動作速度を、多段階的に変化させ得る塗布液供給制御手段を有することを特徴とする請求項６〜９のいずれかに記載の塗布装置。
【請求項１１】
請求項６〜１０に記載のいずれかの塗布装置を用いてディスプレイ用部材を製造することを特徴とするディスプレイ用部材の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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並びにアレイ基板、プラズマディスプレイ用パネル、光学フィルタなど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、高い膜厚精度で塗布膜を形成する塗布方法および塗布装置、並びにこれらを用いたディスプレイ用部材の製造方法および製造装置の改良に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
カラー液晶用ディスプレイは、カラーフィルタ、アレイ基板などにより構成されているが、カラーフィルタ、アレイ基板ともに、低粘度の液体材料を塗布して乾燥させ、塗布膜を形成する製造工程が多く含まれている。たとえば、カラーフィルタの製造工程では、ガラス基板上に黒色のフォトレジスト材の塗布膜を形成し、フォトリソ法により塗布膜を格子状に加工した後に、格子間に赤色、青色、緑色のフォトレジスト材の塗布膜を同様の手法により順次形成していく。その他にも、フォトレジスト材を塗布して塗布膜を形成後、カラーフィルタとアレイ基板との間に注入される液晶のスペースを得るための柱を形成する製造工程や、カラーフィルタ上の表面の凹凸を平滑化するためのオーバーコート塗布膜を形成する製造工程などもある。
【０００３】
この塗布膜形成のための塗布装置としては、従来スピナー、バーコータなどが使用されていたが、塗布液の消費量削減や消費電力削減、さらに塗布基板大型化に伴う装置の大型化が困難であることなどにより、近年に至ってダイコータの使用が増加してきている（例えば特許文献１）。
【０００４】
この種のダイコータは、ダイを基板に近接させ、ダイの吐出口面と基板の表面にビードを形成し、ダイまたは基板を移動させて、ダイから塗布液を吐出することにより基板一枚一枚に塗布を行う。ダイまたは基板の移動と、塗布液の吐出を適切に制御することで、定められた範囲で所定の膜厚精度を達成できるが、ダイの吐出口面と基板の表面に形成されるビードが振動すると、塗布領域において塗布方向に周期的な微小膜厚ムラが発生することがある。この微小膜厚ムラは、膜厚ムラの大きさとしては許容値内であるが、透過光や反射光で視覚的にムラとして検知できるときがあり、このような膜厚ムラは、一般に「横ダン」と呼ばれている。
【０００５】
塗布された基板がディスプレイ用部材として使用される場合、横ダンのように膜厚変動が許容値内であっても視覚的に検知できると、ディスプレイ上にもその欠点が表示されることが度々ある。したがって、横ダンが見えると品位不良とされることが多く、横ダンを解消する手段が強く求められている。この横ダンの原因となるビードの振動発生要因としては、１）基板を保持するステージ、あるいは口金を水平方向に移動させるガントリの走行速度ムラ、２）塗布液供給装置のダイへの塗布液の供給ムラが挙げられる。ステージやガントリの走行速度ムラに対しては、リニアモータを使用して、速度ムラを小さくすることが横ダンの解消に有効である（例えば特許文献２）。
【０００６】
一方、塗布液供給装置の供給ムラの要因としては、ダイに塗布液を供給する定容量ポンプの脈動や、定容量ポンプとダイ間を接続している供給配管の揺れにより誘発される脈動が挙げられる。定容量ポンプの脈動に対しては、高精度のピストン型ポンプを使用することで脈動を小さくしたりする提案（例えば特許文献３）、供給配管の揺れに対しては、供給配管を固定化することで揺れを防止することなどの提案が行われている（例えば特許文献４）。
【０００７】
しかしながら、定容量ポンプをいかに極限まで高精度化して、脈動を小さくしても、塗布液の物性や塗布条件、基板の状態によって、ごく僅かな供給ムラによる周期的な微小膜厚ムラが、横ダンとして視覚的に検知されることが度々あった。
【特許文献１】特開平６−３３９６５６号公報（第５欄１８行目〜第９欄１３行目、図１）
【特許文献２】特開平１１−０５７５８６号公報（第３欄１５行目〜第７欄１３行目、図１）
【特許文献３】特開平１２−３３４３５５号公報（第８欄１７行目〜第１３欄３２行目、図２）
【特許文献４】特開２００３−１１７４６５号公報（第６欄３行目〜第９欄８行目、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
この発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、高精度な定容量ポンプでも存在するわずかな供給ムラにより、塗布領域全面にわたって塗布方向に横ダンとして視覚的に検知される周期的な微小膜厚ムラを解消することが可能な塗布方法および塗布装置を提供すること、並びにこれらを用いたディスプレイ用部材の製造方法および製造装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した本発明の目的は、以下に述べる手段により達成される。
【００１０】
すなわち、本発明に係る塗布方法は、定容量ポンプで塗布液を塗布器に供給し、塗布器で被塗布部材に塗布液を塗布する方法であって、前記定容量ポンプと塗布器の間において、圧力差発生器により塗布液圧力差を発生させて塗布することを特徴とする。
【００１１】
ここで、前記圧力差発生器を用いた前記圧力差は０．０５ＭＰａ〜１ＭＰａであることが好ましい。さらに、前記圧力差発生器の下流側に、濾過装置を配置して塗布することが好ましく、加えて、塗布開始時における前記定容量ポンプの機械動作速度を、多段階的に変化させて塗布することが好ましい。
【００１２】
また、本発明に係るディスプレイ用部材の製造方法は、上記に記載の塗布方法を用いてディスプレイ用部材を製造することを特徴とする。
【００１３】
また、本発明に係る塗布装置は、塗布液を吐出するために一方向に伸びる吐出口を有する塗布器と、塗布器に塗布液を供給する定容量ポンプと、被塗布部材を保持する保持台と、塗布器および保持台上の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、塗布器を被塗布部材に近接させる近接手段を備えて、被塗布部材に塗布膜を形成する塗布装置において、塗布器と定容量ポンプとの間に圧力差を発生させる圧力差発生器をさらに備えたことを特徴とする。
【００１４】
ここで、前記圧力差発生器は、オリフィスまたは圧力差調整が可能なものを有することが好ましい。さらに、前記圧力差発生器の下流側に、濾過装置を配していることが好ましく、加えて、塗布開始時における定容量ポンプの機械動作速度を、多段階的に変化させ得る塗布液供給制御手段を有することが好ましい。
【００１５】
また、本発明に係るディスプレイ用部材の製造装置は、上記に記載の塗布装置を用いてディスプレイ用部材を製造することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明にかかる塗布方法および塗布装置を用いれば、定容量ポンプと塗布器の間に圧力差発生器を備えているのであるから、定容量ポンプと塗布器の間にわずかな供給ムラがあっても、設置する圧力差発生器で整流化されるため、塗布領域全面にわたって塗布方向に発生する周期的な微小膜厚ムラを微小化して、横ダンとして視覚的に検知できないレベルにすることが可能となる。また、塗布開始時における定容量ポンプの機械動作速度を、動作開始時に多段階的に変化させることにより、定容量ポンプの機械動作速度に対するダイ吐出速度の応答性が向上するので、定容量ポンプに圧力差発生器による大きな圧力差が負荷として作用しても、高い膜厚精度を得ることが可能となる。
【００１７】
本発明にかかるディスプレイ用部材の製造方法および製造装置によれば、上記の優れた塗布方法および塗布装置を用いてディスプレイ用部材を製造するのであるから、横ダンが全くない優れた塗布品位のディスプレイ用部材を低コストで製造することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の好ましい実施形態を、図面に基づいて説明する。
【００１９】
図１は、本発明に係る塗布装置であるダイコータ１を塗布液５３の供給系も含めて示した概略構成モデル図である。図２は本発明に係る塗布装置であるダイコータ１を使用して塗布する際のシリンジポンプ５１のピストン動作速度とダイ吐出速度の関係を示す時間線図であり、図３は本発明の塗布方法を用いて塗布する際のシリンジポンプ５１のピストン動作速度とダイ吐出速度の関係を示す時間線図である。
【００２０】
図１において、ダイコータ１は、基台２を備えており、その上に一対のガイドレール２９が設けられている。このガイドレール２９の上にはステージ３１が設置されている。ステージ３１はリニアモータ３２により駆動され、図１に示すＸ方向に自在に往復動が可能なものである。また、ステージ３１の上面は図示していない複数個の吸着孔からなる真空吸着面となっており、被塗布部材である基板Ａを吸着保持することができる。また、基台２には、門型の支柱３が設置されている。この支柱３の両側には、上下の往復動が可能な一対の昇降装置ユニット１０が備えられており、この昇降装置ユニット１０に塗布を行う塗布器であるダイ２０が取り付けられている。
【００２１】
このダイ２０を上下に昇降させる昇降装置ユニット１０は、ダイ２０を保持する保持台２１、保持台２１を昇降させる左右一対の昇降台１２、昇降台１２を上下方向に案内する一対のガイド１４、一対のモータ１１、モータ１１の回転運動を昇降台１２の直線運動に変換する一対のボールねじ１３より構成されている。この昇降装置ユニット１０は、左右で各々独立して動作することができるため、ダイ２０の長手方向の水平に対する傾き角を任意に設定できる。これにより、ダイ２０の吐出口面２６と被塗布部材である基板Ａを、ダイ２０の長手方向に平行に設定できるため、基板Ａの表面とダイ２０の吐出口面２６の間隙、すわなち、クリアランスを任意の大きさに設けることができる。
【００２２】
また、ダイ２０は、長手方向に伸びるフロントリップ２２およびリアリップ２３をＸ方向に重ね合わせ、図示していない複数の連結ボルトにより一体的に結合することで構成されている。
【００２３】
ダイ２０の内部にはマニホールド２４が形成されており、フロントリップ２２およびリアリップ２３と同様に長手方向に伸びている。マニホールド２４の下方には、フロントリップ２２とリアリップ２３の間隙からなるスリット２５が連通して形成されており、このスリット２５も長手方向に伸びている。そして、このスリット２５の下端がダイ２０の吐出口２８であり、吐出口２８を含む下端面が吐出口面２６である。
【００２４】
さらに、基台２には拭き取りユニット４０が設けられている。この拭き取りユニット４０は、ステージ３１と同様にガイドレール２９上をＸ方向に自在に往復動できる。この拭き取りユニット４０は、拭き取りヘッド４１、拭き取りヘッド駆動装置４３、ヘッド保持器４２、トレイ４４、拭き取りユニット保持台４５で構成されている。なお、拭き取りヘッド４１はダイ２０の下端形状に合わせた形状をしており、合成樹脂などの弾性体を用いることが好ましい。
【００２５】
この拭き取りユニット４０を使用して拭き取りを行う場合は、拭き取りユニット４０をダイ２０の下部までＸ方向に移動させ、ダイ２０を昇降装置ユニット１０により下降させて拭き取りヘッド４１をダイ２０の下端部に接触させる。そして、接触させた拭き取りヘッド４１を、拭き取りヘッド駆動装置４３によりダイ２０の長手方向に駆動させることにより、ダイ２０の下端部に付着した残留塗布液およびパーティクルなどを除去することができる。これらの残留塗布液およびパーティクルなどは、拭き取りヘッド４１の下部に設置されたトレイ４４によって受けられ、図示しない廃液経路を通じて、図示しない廃液タンクに回収される。なお、このトレイ４４は、塗布液５３の種類交換、タンク５２からダイ２０の内部に存するエアの除去、ダイ２０の下端である吐出口面２６の乾燥防止のために吐出口２８から吐出される塗布液５３や溶剤などを回収することにも使用できる。
【００２６】
また、塗布液５３の供給系である塗布液供給装置ユニット５０には、塗布液５３を蓄えるタンク５２が備えられる。この塗布液５３は、タンク５２の下流に接続されたポンプ供給路５４、吸引バルブ５５を経て、シリンジポンプ５１に供給される。シリンジポンプ５１に供給された塗布液５３は、吐出バルブ６２、圧力計６３、圧力差発生器６４、フィルタ６６を経て、ダイ供給路６５を介して、ダイ２０のマニホールド２４に送り込まれる。
【００２７】
シリンジポンプ５１は、シリンジ６１、ピストン５６、ピストン５６を保持するピストン保持台５７、ピストン保持台５７を上下方向に案内するピストン昇降ガイド６０、ピストン保持台５７の上下方向の駆動源であるシリンジポンプ用モータ５９、シリンジポンプ用モータ５９の回転運動をピストン保持台５７の直線運動に変換するシリンジポンプ用ボールねじ５８より構成されている。本構成を有するシリンジポンプ５１は、シリンジ６１の内部に塗布液５３の充填を行い、それをピストン５６により押し出すことで、ダイ２０に基板Ａの塗布領域分だけ供給する定容量型のポンプである。
【００２８】
シリンジ６１の内部に塗布液５３を充填する場合は、シリンジ６１の上流に取り付けられている吸引バルブ５５を開、シリンジ６１の下流に取り付けられている吐出バルブ６２を閉にした状態で、ピストン５６を下降させる。また、シリンジ６１の内部の塗布液５３をダイ２０に向かって送液する場合は、吸引バルブ５５を閉、吐出バルブ６２を開にした状態で、ピストン５６を上昇させる。なお、ピストン５６とシリンジ６１の接触部には、機密性を保つためＯリング６７がシール材として用いられている。
【００２９】
シリンジポンプ５１から送液された塗布液５３は、シリンジ６１の下流に接続されたダイ供給路６５を通じて、ダイ２０に供給される。ここで、ダイ供給路６５は、金属製ならびに合成樹脂製配管など如何なるものを用いてもよいが、昇降動作を行うダイ２０に接続されることから、合成樹脂製配管を使用することが好ましい。このダイ供給路６５に接続されている圧力差発生器６４には、圧力差発生器６４の前後で圧力差を生じさせ得るものなら如何なるものを使用してもよく、ダイ供給路６５よりも小径の配管、塗布液の経路を局所的に任意の断面形状に変形させたもの、オリフィスを有するものなどが好ましい。さらに、塗布液５３の物性や塗布膜厚などの塗布条件が変わる場合には、圧力差発生器６４により発生する圧力差が簡潔に変更できるように、圧力差発生器６４は、ニードルバルブ、ボールバルブ、ダイヤフラムバルブなどの圧力差調整が可能な手段・機構を有するものを用いることが好ましい。
【００３０】
この圧力差発生器６４は、圧力差を塗布液５３に応じて適切に設定することで、圧力差発生器６４の上流にある脈動を整流化する作用がある。圧力差発生器６４により、わずかな供給ムラによる脈動が整流化される理由としては、圧力差発生器６４により流れが堰き止められることから、一種のバッファ効果により脈動が吸収されるものと考えられる。バッファ効果は、流れが堰き止められるほど、すなわち圧力差発生器６４を通過しにくくなるほど高くなるので、圧力差が大きくなるほど脈動を整流化する効果が高くなる。つまり、脈動が横ダンの原因であるので、圧力差発生器により整流化が行われて、脈動がなくなる、あるいは非常に小さくなることで、横ダンや微小な膜厚ムラはなくなったり非常に小さなレベルにすることができる。
【００３１】
ここで、圧力差発生器６４は、定容量ポンプであるシリンジポンプ５１とダイ２０の間のわずかな供給ムラを整流化することが目的であるから、シリンジポンプ５１とダイ２０の間に設置することが必要条件となるが、ダイ２０の近傍に設置することが好ましい。これは、シリンジポンプ５１による供給ムラだけではなく、ダイ供給路６５でさらに発生する僅かな供給ムラの整流化も可能となるためである。さらに、圧力計６３は、圧力差発生器６４により発生する圧力を測定可能とするため、圧力差発生器６４の上流側に設置することが好ましい。また、フィルタ６６は圧力差発生器６４の上流側、下流側いずれに設置してもよいが、圧力差発生器６４で生じるパーティクルを取り除けることから、圧力差発生器６４の下流側に設置することが好ましい。そして、圧力差発生器６４によるバッファ効果をより高めて脈動をなくすために、圧力差発生器６４の上流に脈動吸収手段を配することが好ましい。脈動吸収手段とは、塗布液５３に接液させた弾性体の弾性変形により脈動を吸収するものであり、弾性体としては、ゴム、バネ、気体または液体などが用いられることが好ましい。また、ダイ供給路６５に好適に用いられる合成樹脂製配管も一種の脈動吸収手段である。
【００３２】
なお、制御信号にて動作するリニアモータ３２、モータ１１、さらにはシリンジポンプ５１のピストン５６を駆動するシリンジポンプ用モータ５９を含む塗布液供給装置ユニット５０などは、すべて制御装置１０１に電気的に接続されている。そして、制御装置１０１に組み込まれた自動運転プログラムにしたがって制御指令信号が各装置に送信されることで、あらかじめ定められた動作を行う。また、各動作条件の変更が必要な場合は、操作盤１００に適宜変更パラメータを入力すれば、それが制御装置１０１に伝達されて、運転動作の変更が可能となる。
【００３３】
次に、このダイコータ1を使って、図１に示す基板Ａの塗布領域に塗布する方法について説明する。
【００３４】
まず、塗布装置における各稼動部の原点復帰が行われると、各移動部はあらかじめ設定されたスタンバイ位置に移動する。このときまでに、タンク５２からダイ２０の内部まで塗布液５３は、既に充満されており、タンク５２からダイ２０の内部までの残留エアの排出作業も完了している。また、目標とする塗布条件を実現するためのパラメータも操作盤１００に入力完了している。
【００３５】
次に、ダイ２０の下部に拭き取りユニット４０を移動させた後に、塗布液供給装置ユニット５０のシリンジポンプ５１を駆動して、塗布時と同じ条件で塗布液５３をダイ２０に供給し、ダイ２０の吐出口２８からトレイ４４に向かって塗布液５３を吐出する。並行して、圧力計６３で圧力を計測し、圧力差発生器６４による圧力差が所定の値になるように調整する。ここでの圧力は、０．０５ＭＰａよりも低いと、整流効果が十分得られないことから横ダンを解消できず、１ＭＰａよりも高いと、ダイ供給路６５に用いられる合成樹脂製配管の強度限界や、シリンジポンプ５１のＯリング６７などからの液漏れが発生することから、０．０５ＭＰａ〜１ＭＰａに調整することが好ましく、より好ましくは０．１ＭＰａ〜０．５ＭＰａである。
【００３６】
圧力差発生器６４の圧力差発生状況の確認および調整が完了したら、ステージ３１の表面に図示しない複数のリフトピンを上昇させ、図示しないアンローダから基板Ａをリフトピン上部に積載する。次にリフトピンを下降させて、基板Ａをステージ３１の上面に載置し、図示しないセンタリング装置で基板Ａの位置決めを行い、図示しない複数の吸着孔により基板Ａを吸着保持する。これと並行して、塗布液供給装置ユニット５０を稼動させて、ダイ２０から少量の塗布液５３をトレイ４４に向かって吐出させる。そして、ダイ２０を昇降装置ユニット１０により下降し、ダイ２０の下端を拭き取りヘッド４１に接触させ、拭き取りヘッド４１をダイ２０の長手方向に摺動させる。ダイ２０の吐出口面２６の周辺が拭き取りヘッド４１によって清掃されたら、ダイ２０は昇降装置ユニット１０によって上昇され、拭き取りユニット４０は原点位置に戻される。
【００３７】
次に、基板Ａを保持したステージ３１が移動を開始し、図示していないセンサにより基板Ａの厚さを計測する。その後、基板Ａの塗布開始位置がダイ２０の吐出口２８の真下まで移動してステージ３１が停止される。そして、図示しないセンサにより計測された基板Ａの厚さを元に、昇降装置ユニット１０が稼動されて、ダイ２０の吐出口面２６と基板Ａの表面までの間隙量、すなわちクリアランスが設定された値になるよう、ダイ２０を下降させる。
【００３８】
ダイ２０の下降が終了したら、塗布液供給装置ユニット５０を駆動し、ピストン５６でシリンジ６１の内部に充填された塗布液５３を押し出してから一定時間（停止時間）後に、基板Ａを保持したステージ３１をリニアモータ３２により移動開始させる。そして、ダイ２０の吐出口２８から塗布液５３が移動する基板Ａの表面に吐出され、塗布膜を形成する。その後、基板Ａの塗布終了部がダイ２０の吐出口２８の位置にきたら、ピストン５６を停止させて塗布液５３の供給を停止し、続いて昇降装置ユニット１０を駆動して、ダイ２０を上昇させる。これによって、基板Ａとダイ２０の間に形成されたビード２７が完全に断ち切られ、塗布が終了する。その後もステージ３１は移動を続け、基板Ａを搬出する位置で停止する。並行して、ダイ２０は原点位置に戻される。そして、基板Ａの吸着を解除し、図示しないリフトピンを上昇することで基板Ａを持ち上げ、アンローダが基板Ａを保持して、次工程に基板Ａを搬送する。
【００３９】
次いで、ステージ３１は原点位置に戻され、塗布液供給装置ユニット５０のピストン５６は下降して、シリンジ６１の内部に新たな塗布液５３を充填させる。その後に再び、拭き取りユニット４０をダイ２０の下部まで移動させ、次の基板Ａが移載されてくるのを待ち、同じ動作を繰り返す。
【００４０】
なお、上記の塗布方法を使用して、圧力差発生器６４で整流化して、塗布領域全面に渡って塗布方向に横ダンとして視覚的に検知される、周期的な微小膜厚ムラを解消するには、圧力差発生器６４による圧力差を０．０５ＭＰａ〜１ＭＰａにすることが好ましいが、このときシリンジポンプ５１などの定容量ポンプには、その圧力差が負荷として作用する。一般にシリンジポンプ５１は、圧力による負荷が小さいときには、図２に示すように、ピストン５６の機械動作速度に応じてダイ２０から塗布液５３を吐出するため、ピストン５６の機械動作速度のプロファイルと、実際にダイ２０から吐出される塗布液５３のダイ吐出速度のプロファイルは、動作開始時から一致する。すなわち、ピストン５６の機械動作速度が動作開始から所定の値に達する時間ｔｍは、ダイ吐出速度が所定の値に達する時間ｔｐと一致する。しかし、圧力差発生器６４により、ダイ２０とシリンジポンプ５１の間で十分な圧力差を発生させ負荷が大きくなると、図３の破線に示すように、ピストン５６の機械動作速度に対するダイ吐出速度の応答性が著しく低下する。すなわち、ピストン５６は動作開始から時間ｔｍで所定速度Ｖｍに達するのに対し、ダイ吐出速度は、ｔｍより長い時間ｔｐで所定速度Ｖｐに達する。このように、ピストン５６の動作に対して実際のダイ２０からの吐出が遅れ、さらに圧力差による負荷の大きさによっても遅れ時間が異なることから、塗布開始部のダイ吐出速度を十分に制御できないことになり、所定の膜厚精度が得られなくなる。
【００４１】
この応答性の低下に対しては、図３の実線に示すように、塗布開始時におけるシリンジポンプ５１のピストン５６の機械動作速度を、動作開始からの時間ｔｍにおいて多段階的に変化させて、さらに目標速度Ｖｍに達するまでの区間で目標速度Ｖｍよりもオーバーシュートさせることで、ダイ吐出速度の立ち上がりを早めることができる。「塗布開始時」とは、シリンジポンプ５１のピストン５６の機械動作速度が動作開始から目標速度であるＶｍに達するまでの時間ｔｍ内のことをいい、「多段階的に変化させる」とは、塗布開始時における、シリンジポンプ５１のピストン５６の機械動作速度が、一つ以上の任意の所定速度を経た後に目標速度Ｖｍに達するように変化させることをいうものである。
【００４２】
この方法によって、ピストン５６の動作速度が所定値Ｖｍに達する時間ｔｍと、ダイ吐出速度が所定値Ｖｐに達する時間ｔｐを一致させることができ、ピストン５６の動作速度に対するダイ吐出速度の応答性が向上する。なお、図３では多段階的に変化させるピストン５６の動作速度をＶ１、Ｖ２、Ｖｍ、時間間隔をｔ１、ｔ２、ｔ３の３段階で設定しているが、ピストン５６の動作速度と時間間隔や何段階かという設定回数は、塗布速度などの条件に基づき適宜に定めるのが好ましい。また、調整の簡便さから動作速度、時間間隔を各々２段階とし、時間間隔は等間隔とすることがさらに好ましい。ダイ吐出速度の立ち上がりを短くすると不良膜厚領域が少なくなることから、時間間隔は５０〜３００ｍｓが好ましく、１００〜２００ｍｓであることがさらに好ましい。そして、ピストン５６の動作速度は、１段階目の速度を２段階目の速度、すなわち目標速度Ｖｍよりも１〜５００％増加させることが好ましく、１０〜３００％増加させることがさらに好ましい。
【００４３】
ここで、本発明が適用できる塗布液５３としては、粘度が１〜１０００ｍＰａＳ、より望ましくは１〜５０ｍＰａＳであり、塗布性からニュートニアンであることが好ましいが、チキソ性を有する塗布液にも適用できる。特に、溶剤として揮発性の高いもの、たとえばプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（ＰＧＭＥＡ）、酢酸ブチル、乳酸エチルなどを使用している塗布液５３を塗布するときに有効である。具体的に適用できる塗布液５３の例としては、カラーフィルタ用レジスト液、ブラックマトリックス用レジスト液、スペーサ用レジスト液、アレイ基板用レジスト液、オーバーコート材などがある。また、基板Ａである被塗布部材としてはガラスの他にアルミなどの金属板、セラミック板、シリコンウェハーなどを用いてもよい。さらに使用する塗布条件は、塗布速度は０．１ｍ／分〜１５ｍ／分、より好ましくは０．５ｍ／分〜８ｍ／分、ダイ２０のスリット２５の間隙は５０〜３００μｍ、より好ましくは７０〜２００μｍ、膜厚が乾燥される前の塗布直後の状態で１〜５０μｍ、より好ましくは２〜２０μｍ、クリアランスは５０μｍ〜２００μｍ、より好ましくは８０μｍ〜１５０μｍ、停止時間は０ｓｅｃ〜１ｓｅｃ、より好ましくは０．０５ｓｅｃ〜０．５ｓｅｃである。
【実施例】
【００４４】
以下に、実施例を示し、本発明例を具体的に説明する。
実施例１
圧力差発生器６４としてニードルバルブを用いて、カラーフィルタを製造した。
ダイは、吐出口の長さが３６０ｍｍ、スリットの間隙が１００μｍで、基板に３６０ｍｍ幅の塗布膜が形成できるものであった。また、塗布液として、ブラックマトリックス、Ｒ色、Ｇ色、Ｂ色の各塗布液を用意した。このブラックマトリックス用塗布液は、チタン酸窒化物を遮光材、アクリル樹脂をバインダー、ＰＧＭＥＡを溶剤にそれぞれ用い、固形分濃度を１０％、粘度を１０ｍＰａＳに調整した。同様に、Ｒ色用塗布液はアクリル樹脂をバインダー、ＰＧＭＥＡを溶媒、ピグメントレッド１７７を顔料にして固形分濃度１５％で混合し、さらに粘度を５ｍＰａＳに調整したもの、Ｇ色用塗布液はＲ色用塗布液で顔料をピグメントグリーン３６にして固形分濃度１０％で粘度を１０ｍＰａＳに調整したもの、Ｂ色用塗布液にはＲ色用塗布液で顔料をピグメントブルー１５にして固形分濃度１０％で粘度を１０ｍＰａＳに調整したものである。これらの塗布液はいずれも感光性特性を有するものであった。
【００４５】
まず、ブラックマトリックス用塗布液を塗布するため、塗布液をタンクに満たし、タンクからダイまでのエア抜きを十分に行なった。次に、塗布直後の塗布膜厚が１０μｍ、塗布速度が３ｍ／分となるようにダイ吐出速度を操作盤にて設定し、ダイからトレイに向かってブラックマトリックス用塗布液を吐出した。これと並行して、圧力計で計測される吐出時の圧力が０．２ＭＰａになるように圧力差発生器であるニードルバルブを調整した。この調整と同時に、シリンジポンプのピストン動作速度を２段階に変化させて、最初の０．１秒で０．６４ｍｍ／秒、次の０．１秒で０．５７ｍｍ／秒に達するように設定した。
【００４６】
以上の準備の後に、３６０×４６５ｍｍで厚さ０．７ｍｍの無アルカリガラス基板１００枚に対して、塗布膜厚１０μｍ、クリアランス１００μｍで、塗布速度３ｍ／分にて連続して塗布した。塗布した基板は１００℃のホットプレートで１０分乾燥して、露光・現像・剥離を行なった後、２６０度のホットプレートで３０分加熱してキュアし、基板の幅方向にピッチが２５４μｍ、基板の長手方向にピッチが８５μｍ、線幅が２０μｍ、ＲＧＢ画素数が４８００（基板長手方向）×１２００（基板幅方向）、対角の長さが２０インチとなる格子形状で、厚さが１μｍとなるブラックマトリックスパターンを作成した。
【００４７】
次に、Ｒ色用塗布液を塗布膜厚が１３μｍにする以外はブラックマトリックス用塗布液と全く同じ条件でダイコータにて、ブラックマトリックスが形成された１００枚の基板に対して、連続して塗布を行なった。塗布した基板は、９０℃のホットプレートで１０分乾燥後、露光・現像・剥離を行って、Ｒ画素部にのみ厚さ２μｍのＲ色塗布膜を残し、２６０度のホットプレートで３０分加熱して、キュアを行なった。
【００４８】
次に、Ｇ色用塗布液を、塗布膜厚が２０μｍにする以外はＲ色用塗布液と全く同じ条件でダイコータにて、ブラックマトリックス、Ｒ画素部が形成された１００枚の基板に対して、連続して塗布を行なった。塗布した基板は、１００℃のホットプレートで１０分乾燥後、露光・現像・剥離を行って、Ｇ画素部にのみ厚さ２μｍのＧ色塗布膜を残し、２６０度のホットプレートで３０分加熱して、キュアを行なった。
【００４９】
さらに、Ｂ色用塗布液をＧ色用塗布液と全く同じ条件でダイコータにて、ブラックマトリックス、Ｒ画素部、Ｇ画素部が形成された１００枚の基板に対して、連続して塗布を行なった。塗布した基板もＧ色用塗布液と全く同じ条件にてキュアを行なった。
【００５０】
なお、各色塗布液の塗布において、乾燥後のパターン形成前の状態で膜厚を測定したところ、全ての塗布基板に対して、端部の１０ｍｍを除くと、基板走行方向、幅方向ともに、目標としていた±３％以下の膜厚精度であった。並行して、塗布ムラの検査も行なったが、全ての塗布基板に対して、塗布品位は非常に良好であり、塗布領域全面にわたって塗布方向に横ダンとして視覚的に検知される、周期的な微小膜厚ムラは全くなかった。
【００５１】
そして最後にＩＴＯをスパッタリングで付着させ、１００枚のカラーフィルタを作成した。得られたカラーフィルタは、膜厚精度を満たしている上に、塗布方向の周期的な膜厚ムラがないために色度も基板全面にわたって均一で、品質的に申し分ないものであった。
比較例１
圧力差発生器を取り除いて、圧力差調整およびダイ吐出速度調整を行わないこと以外は実施例と同様の条件で、カラーフィルタの作成を行なった。この結果、全ての基板に対して膜厚精度は、基板走行方向、幅方向ともに、目標としていた±３％以下の膜厚精度であったが、塗布領域全面に渡って塗布方向に横ダンとして視覚的に検知される、周期的な微小膜厚ムラが発生したため、良好な品質のカラーフィルタを得ることはできなかった。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の塗布装置の一実施例であるダイコータの概略構成を示したモデル図である。
【図２】本発明の塗布装置の一実施例であるダイコータを使用して塗布する際のシリンジポンプのピストン動作速度とダイ吐出速度の関係を示す時間線図である。
【図３】本発明の塗布方法を用いて塗布する際のシリンジポンプのピストン動作速度とダイ吐出速度の関係を示す時間線図である。
【符号の説明】
【００５３】
１  ダイコータ
２  基台
３  支柱
１０  昇降装置ユニット
１１  モータ
１２  昇降台
１３  ボールねじ
１４  ガイド
２０  ダイ（塗布器）
２１  保持台
２２  フロントリップ
２３  リアリップ
２４  マニホールド
２５  スリット
２６  吐出口面
２７  ビード
２８  吐出口
２９  ガイドレール
３１  ステージ
３２  リニアモータ
４０  拭き取りユニット
４１  拭き取りヘッド
４２  ヘッド保持器
４３  ヘッド駆動装置
４４  トレイ
４５  拭き取りユニット保持台
５０  塗布液供給装置ユニット
５１  シリンジポンプ
５２  タンク
５３  塗布液
５４  ポンプ供給路
５５  吸引バルブ
５６  ピストン
５７  ピストン保持台
５８  シリンジポンプ用ボールねじ
５９  シリンジポンプ用モータ
６０  ピストン昇降ガイド
６１  シリンジ
６２  吐出バルブ
６３  圧力計
６４  圧力差発生器
６５  ダイ供給路
６６  フィルタ
６７  Ｏリング
１００  操作盤
１０１  制御装置
【図１】
2005262081.tif 000003
【図２】
2005262081.tif 000004
【図３】
2005262081.tif 000005