(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロッド外周にワイヤを密着させて巻付けたマイクロロッドバーの下部を塗布液槽に浸漬し、このマイクロロッドバーとその上方に対向配置されたニップローラとの間に硬基板を挟み硬基板をニップローラの周速度で送ることにより、前記硬基板の下面に塗布液を塗布する硬基板塗布方法において、マイクロロッドバーの周速度を一定に保ち、硬基板の先端が前記マイクロロッドバーに接触する前からその後にかけての所定範囲Ｌ1で硬基板の送り速度をマイクロロッドバーの周速度に比べて遅くすると共に、前記ニップローラと前記マイクロロッドバーとの間隙を前記所定範囲Ｌ1内でかつ前記硬基板の先端が前記マイクロロッドバーの上縁を通る直前から前記所定範囲Ｌ1の終端までの範囲で前記硬基板の厚さより狭い寸法内で僅かに増大させることを特徴とする硬基板塗布方法。
【請求項２】
硬基板の搬送速度およびニップローラの周速度をマイクロロッドバーの周速度の１／１０以下にする請求項１の硬基板塗布方法。
【請求項３】
ロッド外周にワイヤを密着させて巻付けたマイクロロッドバーの下部を塗布液槽に浸漬し、このマイクロロッドバーとその上方に対向配置されたニップローラとの間に硬基板を挟み硬基板をニップローラの周速度で送ることにより、前記硬基板の下面に塗布液を塗布する硬基板塗布装置において、
前記マイクロロッドバーの前方で硬基板の搬送速度を制御する搬送速度制御手段と；
前記マイクロロッドバーの前方で硬基板の先端を検出する先端検出センサと；
マイクロロッドバーの周速度を一定にする速度制御手段と；
ニップローラの周速度を制御する速度制御手段と；
先端検出センサの出力に基づき硬基板の先端がマイクロロッドバーに接触する前からその後にかけての所定範囲Ｌ1を求める送り量検出手段と；
前記ニップローラの昇降駆動手段と；
前記所定範囲Ｌ1で前記硬基板の搬送速度をマイクロロッドバーの周速度に対し遅くするように前記搬送速度制御手段と前記ニップローラの速度制御手段とを制御すると共に、前記ニップローラとマイクロロッドバーの間隙を前記所定範囲Ｌ1内でかつ前記硬基板の先端が前記マイクロロッドバーの上縁を通る直前から前記所定範囲Ｌ1の終端までの範囲で前記硬基板の厚さより狭い寸法内で僅かに増大させる主制御手段と；
を備えることを特徴とする硬基板塗布装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガラス基板を用いた液晶表示板などの製造に用いられ、フォトレジストなどの塗布液を硬基板に薄く均一に塗布するための硬基板塗布方法と装置とに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
液晶板の製造工程の中には、ガラス基板などの硬基板にフォトレジストなどの塗布液を薄く均一な厚さに塗布する工程がある。例えばカラー液晶板の製造においては、透明電極を予め形成したガラス基板に、フォトレジストの機能を有する赤のカラ−モザイク液を均一に塗布した後、露光して赤に対応するカラ−モザイクを硬化させ、未硬化部分を除去することにより赤のカラーモザイクを形成している。そしてこれと同様な処理を緑、青などの他の色について繰り返している。
【０００３】
このようにフォトレジストとなる塗布液を塗布する場合、この液は均一な厚さ（例えば２μ±５％程度）に厳密に管理して薄く塗布する必要がある。この塗布の厚さが不均一であると、光の透過率のむらが生じ、品質の低下を招くことになるからである。
【０００４】
従来はこの塗布のためにスピンコータが用いられていた。このスピンコータは回転させた基板の回転中心付近に塗布液を滴下し、この液を遠心力を利用して飛散させることにより塗布するものである。しかしこのスピンコータを用いる方法では基板の交換に手間取り作業能率が悪くなるばかりでなく、飛散して捨てられる液の量が増えることになる。このためコストアップになるという問題があった。
【０００５】
そこで水平に配設された上下一対のローラ間に基板を挟んで塗布する装置を用いることが考えられている。この装置は下のローラとなるマイクロロッドバーの下部を塗布液に浸漬し、このマイクロロッドバーとこの上方に位置するニップローラとの間に基板を挟んで送りながら、マイクロロッドバーにより基板の下面に塗布するものである。
【０００６】
ここに用いるマイクロロッドバーは硬基板の幅より僅かに狭い長さの塗布部を持っている。すなわち硬基板の両縁に非塗布部を作るように硬基板の幅より狭い範囲だけワイヤが密着巻きされ、この部分（塗布部）の両側で小径となるように作られている。
【０００７】
そして硬基板の両縁下面を搬送ローラに載せて搬送する。すなわちマイクロロッドバーの一方側からこの搬送ローラに硬基板をその両縁を載せて送ってマイクロロッドバーとニップローラの間に導き、マイクロロッドバーの他方側に出た硬基板の両縁下面の非塗布部をこの搬送ローラに載せて搬送するものである。
【０００８】
【従来技術の問題点】
ここに硬基板はニップローラとマイクロロッドバーの間隙に入ると直ちに塗布が始まるが、実際には硬基板の先端側の一部（通常先端から約５ｍｍの部分）は表示領域あるいはマーキング領域として使用されることがないから、ここには塗布する必要が無い。このためこの先端側の一部に不要な塗布が行われて塗布液が無駄に消費されるという問題があった。
【０００９】
また硬基板の先端がマイクロロッドバーに接触する際に、マイクロロッドバーの表面の塗布液が硬基板の先端の端面に厚く付着することがある。この場合にはやはり塗布液の無駄な消費を招くだけでなく、次のような問題が発生する。すなわちこの先端の端面に厚く付いた塗布液は、硬基板の搬送中に周囲の部材に付着することがあり、この付着した塗布液は乾燥して周囲に飛散し、硬基板の塗布面に付着して塗布面を汚し（コンタミネーション）製品の歩止まり低下の原因となる、という問題である。
【００１０】
この硬基板の先端の端面に付いた塗布液が硬基板に付いたまま現像処理されて減ることもある。しかしこの場合も硬化した塗布液が割れて脱落し、塗布面を汚して製品の歩度まりを低下させる。
【００１１】
さらにニップローラとマイクロロッドバーとの間隙は、硬基板を適切な圧力でマイクロロッドバーに押圧するように決められている。このためこの間隙は硬基板の厚さよりも小さく設定される。しかしこの場合には、硬基板の先端がこの間隙に入る際にマイクロロッドバーに衝突し、マイクロロッドバーの表面に巻いたワイヤに傷を付けるおそれが生じる。
【００１２】
このワイヤに付く傷の具合によっては、その後の塗布面の品質を低下させることがある。また塗布液を多層に塗り重ねる場合には、下の硬化した層（下塗り層）に傷を付けることになり、カラー液晶板などに用いるカラーフィルタを作る場合に画素破壊を生じさせ製品の歩止まりを低下させるという問題が生じる。
【００１３】
【発明の目的】
この発明はこのような事情に鑑みなされたものであり、硬基板の前端下面や端面に塗る塗布量を減らして塗布液の無駄な消耗を防ぎ、また端面に付いた塗布液が塗布面を汚すのを防ぎ、硬基板がニップローラとマイクロロッドバーとの間隙に進入する際に硬基板がマイクロロッドバーに当たることによる衝撃を弱めてマイクロロッドバーのワイヤに傷が付くのを防ぎ、塗布面の仕上がり品質を向上させ、製品の歩止まりを向上させることができる硬基板塗布方法を捉供することを第１の目的とする。
【００１４】
またこの方法の実施に直接使用する硬基板塗布装置を提供することを他の目的とする。
【００１５】
【発明の構成】
本発明によれば第１の目的は、ロッド外周にワイヤを密着させて巻付けたマイクロロッドバーの下部を塗布液槽に浸漬し、このマイクロロッドバーとその上方に対向配置されたニップローラとの間に硬基板を挟み硬基板をニップローラの周速度で送ることにより、前記硬基板の下面に塗布液を塗布する硬基板塗布方法において、マイクロロッドバーの周速度を一定に保ち、硬基板の先端が前記マイクロロッドバーに接触する前からその後にかけての所定範囲Ｌ1で硬基板の送り速度をマイクロロッドバーの周速度に比べて遅くすると共に、前記ニップローラと前記マイクロロッドバーとの間隙を前記所定範囲Ｌ1内でかつ前記硬基板の先端が前記マイクロロッドバーの上縁を通る直前から前記所定範囲Ｌ1の終端までの範囲で前記硬基板の厚さより狭い寸法内で僅かに増大させることを特徴とする硬基板塗布方法により達成される。
【００１６】
硬基板の搬送速度を減速する場合には硬基板の送り速度をマイクロロッドバーの周速度の１／１０以下にするのがよい。
【００１７】
前記第２の目的は、ロッド外周にワイヤを密着させて巻付けたマイクロロッドバーの下部を塗布液槽に浸漬し、このマイクロロッドバーとその上方に対向配置されたニップローラとの間に硬基板を挟み硬基板をニップローラの周速度で送ることにより、前記硬基板の下面に塗布液を塗布する硬基板塗布装置において、前記マイクロロッドバーの前方で硬基板の搬送速度を制御する搬送速度制御手段と；前記マイクロロッドバーの前方で硬基板の先端を検出する先端検出センサと；マイクロロッドバーの周速度を一定にする速度制御手段と；ニップローラの周速度を制御する速度制御手段と；先端検出センサの出力に基づき硬基板の先端がマイクロロッドバーに接触する前からその後にかけての所定範囲Ｌ1を求める送り量検出手段と；前記ニップローラの昇降駆動手段と；前記所定範囲Ｌ1で前記硬基板の搬送速度をマイクロロッドバーの周速度に対し遅くするように前記搬送速度制御手段と前記ニップローラの速度制御手段とを制御すると共に、前記ニップローラとマイクロロッドバーの間隙を前記所定範囲Ｌ1内でかつ前記硬基板の先端が前記マイクロロッドバーの上縁を通る直前から前記所定範囲Ｌ1の終端までの範囲で前記硬基板の厚さより狭い寸法内で僅かに増大させる主制御手段と；を備えることを特徴とする硬基板塗布装置により達成される。
【００１８】
【発明の実施の態様】
図１は本発明の一実施態様である装置の全体配置図、図２はマイクロロッドバーの一部拡大断面図、図３は塗布部の斜視図、図４は塗布部付近の拡大断面図、図５は装置の制御系統を示すブロック図、図６はその動作タイミング図である。
【００１９】
図において、符号１０は液晶板のカラーフィルタに用いるガラス基板であり、硬基板となるものである。このガラス基板１０は例えば幅３００〜５５０ｍｍ、長さ４００〜７００ｍｍ、厚さ０．７〜１．１ｍｍのものである。
【００２０】
１２は塗布液槽、１４はマイクロロッドバーである。マイクロロッドバー１４は、図２に示すように断面円形のステンレス製ロッド（芯金）１４Ａの表面に細いステンレスのワイヤ１４Ｂを密着するように巻き付けたものであり、金属線間の溝による毛細管現象を利用して液を塗布するものである。なおこのマイクロロッドバー１４の塗布領域の端部は、ワイヤ１４Ｂの間隙を半田１４Ｃで埋めた半田処理部となり、ガラス基板１０への塗布量を制限している。マイクロロッドバー１４は塗布液槽１２の中に設けたバックアップ材１６（図４）に載った状態でモータ駆動される。
【００２１】
塗布液はマイクロロッドバー１４の下部が十分に浸るようにその液面が一定に管理されている。なおマイクロロッドバー１４の外径（直径）は約６〜１２ｍｍであり、７〜８ｍｍのものがよく用いられる。２０はニップローラであり、マイクロロッドバー１４の上方にマイクロロッドバー１４から僅かに離れるように保持されている。なおこのニップローラ２０は後記するように昇降駆動手段４６によって僅かに上下動可能である（図５参照）。
【００２２】
ガラス基板１０はその左右両縁を多数の搬送ローラ２２に載せた状態で図（１、４、５、６）の左側から一定速度で搬送され、その前縁がマイクロロッドバー１４とニップローラ２０の間に進入する。図３で２４はこの搬送ローラ２２の駆動機構を収容するケースである。
【００２３】
このガラス基板１０はそれ以後はニップローラ２０の回転により右側へ一定速度で送られ、その間にマイクロロッドバー１４によってガラス基板１０の下面に液が塗布されるものである。そして塗布が終ったガラス基板１０はその左右両縁の非塗布部を搬送ローラ２２に載せてさらに送られ塗布液が乾燥される。
【００２４】
マイクロロッドバー１４の前方、すなわちガラス基板１０の進入側には、ガラス基板１０の先端を検出するセンサ（先端検出センサ）３０が設けられている。このセンサ３０は、例えば発光素子と受光素子とで構成され、発光素子が射出する光ビームをガラス基板１０の下面で反射させて受光素子で検出するものが使用できる。
【００２５】
図５において、３２は主制御手段であって、マイクロコンピュータ（以下ＣＰＵ）で形成される。このＣＰＵ３２はセンサ３０の出力に基づいてこのガラス基板１０の先端を基準としてガラス基板１０の送り量Ｌを求める送り量検出手段３４を含む。この送り量検出手段３４は、例えば搬送ローラ２２の駆動モータ３６の回転量やニップローラ２０の回転量から演算により送り量Ｌを求めるように構成することができる。
【００２６】
３８はニップローラ２０の駆動モータ、４０はその速度制御手段、４２はマイクロロッドバー１４の駆動モータ、４４はその速度制御手段である。４６はニップローラ２０の昇降駆動手段であり、例えばステッピングモータにより回転される送りねじと、この送りねじに螺合したナットとで構成し、このナットをニップローラ２０の軸受に保持したものとする。この場合には送りねじの回転によりニップローラ２０を昇降することができる。４８は搬送ローラ２２を駆動するモータ３６を制御するための送りローラ速度制御手段である。
【００２７】
主制御手段３２は、図６に示すタイミングに従って各部を制御する。すなわち送り量検出手段３４がガラス基板１０の先端を検出するまでの間は、ニップローラ２０の周速度Ｖｎを塗布時の周速度３ｍ／ｍｉｎ（メートル／分）よりも小さい周速度１ｍ／ｍｉｎにする。これは非塗布時には大径のニップローラ２０を低速で回転すれば十分であることを考慮したものである。なおこの非塗布時にも塗布時と同じ周速度３／ｍｉｎで駆動してものよいのは勿論である（図６の仮想線Ｖｎ´参照）。
【００２８】
主制御手段３２は、ガラス基板１０の厚さが０．７０ｍｍの場合には、マイクロロッドバー１４とニップローラ２０との間隙ｄを０．６０ｍｍとするように昇降駆動手段４６を制御する。またマイクロロッドバー１４の周速度を３ｍ／ｍｉｎとなるように速度制御している。
【００２９】
今ガラス基板１０の先端がセンサ３０により検出されると、主制御手段３２は搬送ローラ２２の送り速度Ｖｏおよびニップローラ２０の周速度Ｖｎを塗布時の周速度３ｍ／ｍｉｎの１／３０に減速する。すなわち０．１ｍ／ｍｉｎにする。ここにＶｏ＝Ｖｎである。一方送り量検出手段３４は、センサ３０がガラス基板１０の先端を検出した基準位置からの送り量Ｌを演算し続ける。そしてこの送り量Ｌが、マイクロロッドバー１４の上縁からこの基準位置までの距離Ｌｏの直面になると、ニップローラ２０を僅かに上昇させ、間隙ｄを０．０１〜０．０５ｍｍ増大させる。
【００３０】
ガラス基板１０がこの間隙ｄの間に進入すると、ガラス基板１０とニップローラ２０との摩擦係数がマイクロロッドバー１４との摩擦係数よりも大きいから、ガラス基板１０はニップローラ２０の周速度Ｖｎと同速度で送られる。マイクロロッドバー１４の周速度Ｖｍは３ｍ／ｍｉｎなのに対しニップローラ２０の周速度Ｖｎは０．１ｍ／ｍｉｎであるから、マイクロロッドバー１４はガラス基板１０の下面で滑りながら回転する。
【００３１】
一般にマイクロロッドバー１４とガラス基板１０の下面とが接触する２つの角部には、図４に示すように一対のメニスカス（液溜まり部）Ｍ１、Ｍ２が表面張力により形成される。ガラス基板１０が送られる時には、ガラス基板１０の送出側のメニスカスＭ２により、塗布量が決まる。すなわちこのメニスカスＭ２（の容量）が大きければ塗布厚は厚くなり、メニスカスＭ２（の容量）が小さければ塗布厚は薄くなる。
【００３２】
このメニスカスＭ２の大きさはまたマイクロロッドバー１４の周速度Ｖｍが増えると小さくなる。メニスカスＭ２の塗布液のうち、マイクロロッドバー１４の表面に付いて塗布液槽１２に戻される量は、マイクロロッドバー１４の周速度Ｖｍの増大により増えるからである。このようにマイクロロッドバー１４の周速度Ｖｍに対するニップローラ２０の周速度Ｖｎの速度比Ｖｎ／Ｖｍを減少させると、塗布厚は薄くなる。このためガラス基板１０が間隙ｄに進入した直後の塗布厚は薄くなる。
【００３３】
この状態はガラス基板１０の先端がマイクロロッドバー１４の上縁から一定距離（例えば４ｍｍ）進むまで保たれ、この一定距離に達すると主制御手段４８は通常の塗布条件に戻す。すなわちガラス基板１０の搬送速度Ｖｏおよびニップローラ２０の周速度Ｖｎをマイクロロッドバー１４と同じ３ｍ／ｍｉｎとし、ニップローラ２０とマイクロロッドバー１４との間隙ｄを０．６０ｍｍに戻す。その後は通常の塗布厚に塗布を行う。なおこの発明では、送り速度Ｖｏおよびニップローラ速度Ｖｎが０．１ｍ／ｍｍに減速している期間を所定範囲Ｌ１という。
【００３４】
またガラス基板１０は間隙ｄに進入する際にマイクロロッドバー１４の表面に衝突するが、その時の衝撃の大きさは主としてガラス基板１０の送り速度Ｖｏに依存する。すなわちこの速度Ｖｏが大きい程、この衝撃も大きくなる。この実施態様によればＶｏを著しく小さくした状態でガラス基板１０はマイクロロッドバー１４に当たるから、この衝撃を著しく弱めることができる。
【００３５】
さらにこの実施態様ではガラス基板１０の先端が間隙ｄに進入する時点を含むその前後でこの間隙ｄを僅かに増やしている。この理由はガラス基板１０の送り速度Ｖｏ（０．１ｍ／ｍｉｎ）より速い周速度（３．０ｍ／ｍｉｎ）で回転しているマイクロロッドバー１４が、ガラス基板１０を傷付けないようにするためである。すなわちガラス基板１０はニップローラ２０によりマイクロロッドバー１４に押圧されることになるが、この時の押圧力が大きいとガラス基板１０に傷が付き易いから、間隙ｄを増やしてこの押圧力を弱くするものである。またこの間隙ｄを増やすことにより、ガラス基板１０の先端がマイクロロッドバー１４に当たる際の衝撃が一層弱められる効果もある。
【００３６】
なおこの間隙ｄを増やす範囲は、この実施態様では図６に明らかなように、ガラス基板１０の先端がマイクロロッドバー１４の上縁に到達する直前から、所定範囲Ｌ１の終端までとしている。しかし仮想線で示すようにガラス基板１０の先端が基準位置（センサ３０の位置）に来る前から間隙ｄを増大させておいてもよい。
【００３７】
以上の実施態様では、マイクロロッドバー１４の周速度Ｖｍを一定（３ｍ／ｍｉｎ）に保ったまま、ガラス基板１０の送り速度Ｖｏとニップローラ２０の周速度Ｖｎとを所定範囲Ｌ１で減速する。
【００３８】
【発明の効果】
請求項１の発明は以上のように、硬基板の先端がマイクロロッドバーに接触する前からその後にかけての所定範囲Ｌ1で硬基板の送り速度をマイクロロッドバーの周速度に対して遅くしたものであるから、マイクロロッドバーと硬基板との間にできる２つのメニスカスのうち、硬基板の送り出し側のメニスカス（Ｍ２）が小さくなる。このため硬基板の塗布厚を薄くすると共に、硬基板の先端の端面に塗布液が付くのを防ぐことができ、塗布液の消耗量を減らすことができる。
【００３９】
また硬基板の先端の端面に塗布液が厚く付かなくなるから、この塗布液の飛散や脱落による塗布面の汚れ（コンタミネーション）を防ぐことができる。さらに硬基板の先端がマイクロロッドバーに当たる際の衝撃を弱めることができるので、マイクロロッドバーに傷を付けるおそれがなくなり、塗布面の仕上り品質を向上させ、製品歩溜まりを向上させることができる。
【００４０】
この場合、硬基板の送り速度Ｖｏはマイクロロッドバー周速度Ｖｍの１／１０以下に遅らせるのが望ましい（請求項２）。
【００４１】
またニップローラとマイクロロッドバーとの間隙を、硬基板の先端がマイクロロッドバーに接触する直前から所定範囲Ｌ1の終端までの範囲でニップローラを上昇させることにより前記硬基板の厚さより狭い寸法内で僅かに増大させるので、硬基板とマイクロロッドバーに傷が付くのを防止し、かつ硬基板がこの間隙に入る際に硬基板の先端がマイクロロッドバーに与える衝撃を一層弱めることができる。
【００４２】
請求項３の発明によれば、この方法の実施に直接使用する硬基板塗布装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施態様である装置の全体配置図
【図２】マイクロロッドバーの一部拡大断面図
【図３】塗布部の斜視図
【図４】塗布部付近の拡大断面図
【図５】制御系統を示すブロック図
【図６】動作タイミング図
【符号の説明】
１０  硬基板としてのガラス基板
１２  塗布液槽
１４  マイクロロッドバー
２０  ニップローラ
２２  搬送ローラ
３０  先端検出センサ
３２  主制御手段
３４  送り量検出手段
４０  ニップローラ速度制御手段
４４  マイクロロッドバー速度制御手段
４６  昇降駆動手段
４８  搬送ローラ速度制御手段
【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６】
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【図５】
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