(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上方に向って開口するとともに水平方向に延びる帯状の第１スリットと第２スリットを平行に有し、該第２スリットの開口面が該第１スリットの開口面よりも低い位置にある塗布ヘッドを使用し、該塗布ヘッドの第１スリットに加温された感光性の塗布液を供給し、該塗布液を前記第１スリットから吐出させて前記塗布ヘッドの上方を通って斜め上方向に相対的に移動する被塗布基板と前記塗布ヘッドの間にビードを形成し、該ビードから被塗布基板の塗布面に塗布液を付着させることによって前記被塗布基板への塗布液の塗布を行うとともに、前記被塗布基板に塗布されなかった過剰な塗布液を前記第２スリットから吸込んで回収することを特徴とした塗布方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、特に大型ガラス基板等の枚葉タイプの被塗布基板等に感光性の塗布液を均一、かつ、効率良く塗布するための塗布方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、ＬＣＤ用カラーフィルタ等の大型ガラス基板に塗布液を塗布する方式としては、スピン塗布方式が多く用いられている。
【０００３】
このスピン塗布方式には大気開放型および密閉カップ型があるが、何れの方式も、塗布液の使用効率が１０パーセント程度と低く、しかも基板のコーナ部分の塗布膜厚が厚くなりすぎるという欠点があり、今後見込まれる基板サイズの大型化に伴って、塗布液の使用量、膜厚分布およびスループット等の点において問題が指摘されている。
【０００４】
上述のようなスピン塗布方式の欠点を解決するための方式としては、ナイフ塗布方式、ロール塗布方式またはダイ塗布方式がある。
【０００５】
これらの方式は、何れも、基板上に塗布用クリアランスを設け、その設定値によって塗布膜厚を決定して塗布面の平滑性を得る方式であるが、この方式では、基板表面の平滑度（凹凸度）が塗布精度以上に低い（凹凸度が大きい）ものに対しては、均一な膜厚を得ることが困難である。
【０００６】
また、基板表面の凹凸に影響され難い塗布液の塗布方法としては、一般にディップ塗布方式が知られているが、この方式では、非塗布部を被覆することが不可欠であり、作業が煩雑なものとなる。
【０００７】
そこで、上記のような各塗布方式における欠点を解消して、枚葉基板に塗布液の物性に影響を受けることなく安定した状態で均一な塗布膜を形成することのできるビード塗布方式の塗布装置が提案されている（特願平５−１４６７５７号）。
【０００８】
この塗布装置では、上向きに開口する直線状のスリットを有する塗布ヘッドを備え、基板保持部材に保持された基板が、その先端部が塗布ヘッドのスリットの直上に所定のクリアランスを介して対向するように位置される。そして、塗布ヘッドに塗布液が供給されると、塗布液がスリットから吐出されてビードを形成し、被塗布基板の先端部下面に付着する。この状態から基板保持部材が一定速度で斜め上方にスライドされ、ビードから塗布液が基板の下面に順次付着され、塗布液の層が形成される。このとき、塗布ヘッドには連続して塗布液の供給が行われ、ビードにおける塗布液の量が一定に保たれている。そして、基板が斜め上方に上昇してその後端部が塗布ヘッドのスリット上に到達すると、基板保持部材のスライドが停止され、ビードを形成する塗布液が塗布ヘッド内に吸引されてビードが消滅される。これによって、塗布ヘッドと基板上の塗布液の層が分離される。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上述のようなビード塗布方式は、使用される塗布液の粘度が低いため、塗布液の液切れが良好で塗布液の使用効率が比較的高いものである。
【００１０】
しかしながら、従来は塗布液の粘度低下を溶剤添加により行っていたため、低粘度の塗布液を使用して乾燥後の膜厚が比較的厚い塗布膜を形成する場合、塗布量を多くする必要がある。このため、塗布後の基板の反転時や基板の取扱時に塗布液が流れたり垂れることがあり、均一な塗布膜の形成が困難であるとともに、塗布液の使用効率の低下も生じるという問題があった。
【００１１】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、大型ガラス基板等の枚葉タイプの被塗布基板に対して感光性の塗布膜を均一に形成でき、かつ、塗布液の使用効率の高い塗布方法を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の塗布方法は、上方に向って開口するとともに水平方向に延びる帯状の第１スリットと第２スリットを平行に有し、該第２スリットの開口面が該第１スリットの開口面よりも低い位置にある塗布ヘッドを使用し、該塗布ヘッドの第１スリットに加温された感光性の塗布液を供給し、該塗布液を前記第１スリットから吐出させて前記塗布ヘッドの上方を通って斜め上方向に相対的に移動する被塗布基板と前記塗布ヘッドの間にビードを形成し、該ビードから被塗布基板の塗布面に塗布液を付着させることによって前記被塗布基板への塗布液の塗布を行うとともに、前記被塗布基板に塗布されなかった過剰な塗布液を前記第２スリットから吸込んで回収するような構成とした。
【００１４】
このような本発明では、加温された状態で感光性の塗布液がスリットから吐出されるので、この塗布液の粘度は低い状態にあり、その後、ビードから被塗布基板に塗布された塗布液は被塗布基板に熱を奪われて急速に冷却されて粘度が上昇する。また、回転する被塗布基板上に加温された状態で供給された塗布液は、遠心力によって分散して均一に塗布された段階で被塗布基板に熱を奪われて急速に冷却されて粘度が上昇する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の最も好ましいと思われる実施の形態について説明する。
【００１６】
本発明の塗布方法は、上方に向って開口するとともに水平方向に延びる帯状のスリットを有する塗布ヘッドに供給する感光性の塗布液を、所望の粘度となるように加温した状態とする。そして、この塗布ヘッドと、塗布ヘッドの上方を通って斜め上方向に相対的に移動する被塗布基板との間に、塗布液をスリットから吐出させてビードを形成し、このビードから被塗布基板の塗布面に塗布液を付着させることによって塗布を行うものである。
【００１７】
上記のように、塗布ヘッドに供給される感光性の塗布液は加温によって所望の粘度となるように調整されているため、従来のビード方式の塗布方法におけるような溶剤添加による塗布液の粘度低下の調整が不要であり、同一粘度の塗布液を使用する場合、塗布液における溶剤含有量を低く抑える、すなわち、塗布液の固形分比を高くすることができる。したがって、乾燥後の膜厚が比較的厚い塗布膜を形成する場合であっても、従来のビード方式の塗布方法に比べて塗布量を少なくすることができる。また、被塗布基板の塗布面に塗布された塗布液は、被塗布基板や周囲の空気中に熱を奪われて急速に冷却されて粘度が上昇する。このため、塗布後の基板の反転時や基板の取扱時に塗布液が流れたり垂れることが防止され、均一な塗布膜を形成することができるとともに、塗布液の使用効率が高いものとなる。
【００１８】
本発明の塗布方法において使用する感光性の塗布液は、特に制限はなく、例えば、粘度が３〜２０ｃｐｓ程度の溶剤系感光性樹脂、水系感光性樹脂、または、これらの感光性樹脂に顔料等の着色材を分散させた感光性樹脂等を対象とすることができる。
【００１９】
また、本発明の塗布方法を適用する被塗布基板としては、特に制限はなく、例えば、ＬＣＤカラーフィルタ用のガラス基板等のように、大面積で表面の平滑度が低い（通常５０〜７０μｍ，最大では１００μｍ程度の凹凸がある）基板であっても、厚みが均一な塗布膜を形成することができる。
【００２０】
次に、本発明の塗布方法を塗布装置の一例を挙げて説明する。
図１は、本発明の塗布方法を実施するための塗布装置の一例を示す構成図である。図１において、塗布ヘッド１は隔壁部３と、この隔壁部３を挟むように位置する前壁部２と後壁部４と、これらの前壁部２、隔壁部３および後壁部４の両端部に位置する側壁部（図示せず）とを備えている。そして、前壁部２の上部と隔壁部３の上部とが対向する箇所に、軸方向に沿って延びるとともに上方に向って開口する第１スリットＳ1 が形成されている。また、隔壁部３と後壁部４の上部の対向する面によって、軸方向に沿って延びるとともに上方に向って開口する第２スリットＳ2 が形成されており、この第２スリットＳ2 は上記の第１スリットＳ1 と平行であり、かつ、第２スリットＳ2 の開口面は第１スリットＳ1 の開口面よりも若干低い位置（例えば、５〜１０ｍｍ程度）となっている。そして、この第１スリットＳ1 と第２スリットＳ2 を挟むようにその両側に一対の斜面２ａおよび４ａが形成されている。
【００２１】
また、塗布ヘッド１の内部には、第１スリットＳ1 と平行に延びるとともに、その軸方向の全域に亘って連通される中空状の液溜り１Ａが前壁部２、隔壁部３および側壁部との間に形成され、また、第２スリットＳ2 と平行に延びるとともに、その軸方向の全域に亘って連通される中空状の液溜り１Ｂが隔壁部３、後壁部４および側壁部との間に形成されている。
【００２２】
この塗布ヘッド１の液溜り１Ａは、その塗布液供給口に供給パイプＰ１およびＰ２を介して塗布液供給ポンプＰの吐出側が接続されており、この塗布液供給ポンプＰから塗布液供給口を介して液溜り１Ａに塗布液が供給されるようになっている。また、塗布液供給ポンプＰには下端部が塗布液供給タンク１１内に挿入された供給パイプＰ３が接続され、さらに、供給パイプＰ１とＰ２の間にはフィルタＦが接続されている。尚、塗布液供給口は、塗布ヘッド１の長手方向において前壁部２の中央部に１個設けられていればよいが、塗布ヘッド１の長手方向に沿って複数個設けるようにしてもよい。
【００２３】
また、塗布ヘッド１の液溜り１Ｂには、その塗布液排出口に塗布液の排出パイプＰ４の一端部が接続され、この排出パイプＰ４の他端部が、塗布液供給タンク１１内に挿入されている。
【００２４】
塗布液供給タンク１１は内部に塗布液を保持するものであり、かつ、この塗布液供給タンク１１は槽内に水を保持する加温槽１２内に配設されている。加温槽１２は図示しない加熱装置により、槽内に保持した水を所望の温度に維持するものであり、塗布液供給タンク１１の壁面を介して、塗布液供給タンク１１内に保持された塗布液も所望の温度に維持される。したがって、加温槽１２によって塗布ヘッド１によるビード方式の塗布に最適な粘度となるように塗布液を加温することができる。
【００２５】
図１に示した塗布装置では、加温槽１２により所定の温度に加温された塗布液供給タンク１１内の塗布液は、塗布液供給ポンプＰの駆動によって吸引パイプＰ３に吸い上げられ、供給パイプＰ１、フィルタＦおよび供給パイプＰ２を介して塗布液供給口から塗布ヘッド１の液溜り１Ａに導入される。そして、液溜り１Ａに導入された塗布液は、第１スリットＳ1 から塗布ヘッド１の上面に加温された状態で吐出してビードＢを形成し、さらに、このビードＢから過剰な塗布液が第２スリットＳ2 の方向に流れる。このようにビードＢから第２スリットＳ2 に流れた塗布液は液溜り１Ｂ内に吸い込まれる。この液溜り１Ｂ内に吸い込まれた塗布液は、塗布液排出口から排出パイプＰ４によって塗布液供給タンク１１内に導入され、塗布液供給タンク１１内で所定の温度に維持された塗布液に合流して再び塗布に供される。
【００２６】
本発明の塗布方法では、上述の塗布装置において塗布液供給タンク１１から加温された塗布液を塗布ヘッド１の液溜り１Ａに供給し、ビード方式の塗布に最適な粘度を有する加温された塗布液によりビードＢを形成して被塗布基板への塗布が行われる。被塗布基板に塗布された塗布液は、被塗布基板や周囲の空気中に熱を奪われて急速に冷却されて粘度が上昇し、塗布後の基板の反転時や基板の取扱時に流れたり垂れることがなく、均一な塗布膜を維持する。また、被塗布基板に塗布されなかった過剰の塗布液は、液溜り１Ｂ、排出パイプＰ４を経由して塗布液供給タンク１１内に返送される。
【００２７】
上記の塗布方法における塗布液の加温は、使用する塗布液、被塗布基板の表面状態、塗布膜の厚み等を考慮して設定することができ、例えば、１５〜６０℃の範囲内で所望の温度に設定することができる。
【００２８】
上述の塗布方法では、加温槽１２によって塗布液の加温が行われるが、本発明はこれに限定されるものではなく、塗布液供給タンク１１内の塗布液に加熱装置を挿入して加熱したり、塗布液供給タンク１１内に加熱装置を配設することにより塗布液を加熱してもよく、また、供給パイプＰ１、Ｐ２、Ｐ３に加熱装置を装着して塗布液を加熱してもよく、さらに、上述の各加熱手段の任意の組み合わせとしてもよい。
【００２９】
上述の実施形態はビード塗布における本発明の塗布方法であるが、基板を回転させた状態で、この基板上に塗布液を適量供給し遠心力で均一に分散させて塗布を行う公知のスピン塗布方式においても本発明の塗布方法は適用可能である。この場合、塗布液の加温は上述の実施形態と同様にして行なうことができ、基板上に供給する塗布液の温度は１５〜６０℃の範囲内で基板の回転速度、塗布膜の厚み等を考慮して設定することができる。
【００３０】
【実施例】
次に、実施例を示して本発明を更に詳細に説明する。
【００３１】
幅３００ｍｍ、長さ４００ｍｍ、板厚１．１ｍｍのＬＣＤカラーフィルタ用のガラス基板Ｓを準備し、塗布液として下記の組成の２種の塗布液Ａ、Ｂを調製した。尚、塗布液の粘度測定はＢ型粘度計を用いて行った。
【００３２】
0004203130.tif 000002
（本発明の塗布方法）
次に、第１スリットＳ1 幅２ｍｍ、第２スリットＳ2 幅５ｍｍの塗布ヘッドを備えた図１に示されるような塗布装置を使用し、本発明の塗布方法にしたがって、加温槽の水温を４０℃に設定して塗布液Ａを加温した状態で塗布ヘッドに供給（４００ｃｍ3 ／分）した。塗布液Ａの循環供給を開始して１０分経過後の安定状態での塗布液の温度は３６℃、粘度は６ｃｐｓであった。そして、この塗布ヘッドとガラス基板Ｓとの間の相対角度を２０°、塗布ヘッドとガラス基板Ｓとの相対速度を３０ｍｍ／秒に設定して、ガラス基板Ｓへのビード塗布（塗布量２２．４ｇ／ｍ2 ）を行った。
【００３３】
塗布完了後、直ちにガラス基板Ｓを反転して塗布面を上向き水平とした。その後、９０℃で３分間加熱して塗布膜１を形成した。この塗布膜１は、厚み約２μｍの均一なものであった。
（比較塗布方法）
一方、上記と同様の塗布装置を使用し、加温槽による塗布液の加温を行うことなく塗布液Ｂを塗布ヘッドに供給（４００ｃｍ3 ／分）した。そして、この塗布ヘッドとガラス基板Ｓとの間の相対角度を２０°、塗布ヘッドとガラス基板Ｓとの相対速度を３０ｍｍ／秒に設定して、ガラス基板Ｓへのビード塗布（塗布量２６．６ｇ／ｍ2 ）を行った。
【００３４】
塗布完了後、直ちにガラス基板Ｓを反転して塗布面を上向き水平とした。その後、９０℃で３分間加熱して、塗布膜１と同様の厚みをもつ塗布膜２を形成した。この塗布膜２は、上記のガラス基盤Ｓの反転時、および、その後の取扱時において塗布液の流れ等が発生したことに起因する厚みムラ（約０．１μｍ）がみられ、均一なものではなかった。
【００３５】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によればスリットから吐出されビードを形成する感光性の塗布液は加温されているため、その粘度は低い状態にあり、したがって、被塗布基板への塗布において塗布液の液切れが良好で塗布液の均一な塗布が可能となり、また、被塗布基板に塗布された塗布液は被塗布基板や周囲の空気中に熱を奪われて急速に冷却されるので粘度が上昇し、塗布後の基板の反転時や基板の取扱時に塗布液が流れたり垂れることが防止され、均一な塗布膜を形成することができる。
【００３６】
また、本発明では加温された感光性の塗布液を回転している被塗布基板上に供給して遠心力により分散して塗布するので、分散段階では塗布液の粘度が低いことにより均一な分散が可能であり、この均一分散された塗布液は被塗布基板や周囲の空気中に熱を奪われて急速に冷却されるので粘度が上昇し、塗布後の基板の反転時や基板の取扱時に塗布液が流れたり垂れることが防止され、均一な塗布膜を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の塗布方法に使用する塗布装置の一例を示す概略構成図である。
【符号の説明】
１…塗布ヘッド
２…前壁部
３…隔壁部
４…後壁部
１１…塗布液供給タンク
１２…加温槽
Ｓ1 …第１スリット
Ｓ2 …第２スリット
Ｂ…ビード
Ｓ…基板
【図１】
0004203130.tif 000003