JP3684878B2 - 塗布装置および塗布部材の製造方法、ならびに、カラーフィルタの製造装置および製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、塗布液の塗布装置および塗布部材の製造方法に係わり、特に、ガラス基板や金属基板などの硬質で平坦な枚葉部材の表面に、粘度の低い塗布液を吐出口から吐出して、均一な厚みの塗布液の塗膜を形成する塗布装置およびこの塗布装置を用いて枚葉部材に塗膜を形成して成る塗布部材の製造方法、ならびに、これら装置および方法を用いたカラーフィルタの製造装置および製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
カラー液晶ディスプレイ用のカラーフィルタは、ガラス基板上に、３原色の細かな格子模様を有しており、この格子模様は、該ガラス基板上に、黒色の塗膜が形成された後、そのガラス基板上が、更に、赤、青、緑の３原色に塗り分けられて、形成される。
【０００３】
また、必要に応じて、該３原色の格子模様の上に、保護および表面の平滑性を高める目的で、着色剤を含まない塗布液（以下、オーバーコート液と称す）が、薄膜状に塗布され、保護膜が形成される場合もある。
【０００４】
それ故、カラーフィルタの製造においては、ガラス基板上に、黒、赤、青、緑の塗布液が薄膜状に順次塗布されるため、それぞれの薄い塗膜を順次形成する塗布工程や、オーバーコート液を塗布して薄い保護膜を形成する工程が、不可欠である。
【０００５】
この種の薄膜塗布工程には、従来、枚葉塗布装置として、スピナー、バーコータあるいはロールコータが使用されていたが、塗布液の消費量削減が可能で、塗膜物性の向上や基板の大板化への対応が比較的容易にできるという利点から、近年に至っては、ダイコータの使用が検討され、更には、これを用いての塗布速度の高速化も検討されている。
【０００６】
ダイコータでは、特に、平坦な枚葉部材に、薄膜が塗布される場合、塗布開始部から均一な厚みで、かつ、横むらや縦すじ等のない高品位な薄い塗膜が形成可能であることが、製品の品質および生産性の向上のために、要望されている。
【０００７】
故に、図４に示すように、塗布液を吐出する塗布器、いわゆるスリットダイ４０のフロントおよびリアリップエッジ面（下端面）７０、７４と被塗布部材Ａの表面との隙間Ｈ（以下、クリアランスと称す）に形成されるビードと呼ばれる塗布液の液溜まりが、塗布開始時および塗布している間、略同一の大きさで安定に保持されることが、要望されている。
【０００８】
この塗布開始部で、高い膜厚の均一性と品位が要求される枚葉塗布に適したスリットダイとして、特開平９−１３１５５９号公報には、フロントリップエッジ面の塗布進行方向でみた長さが、リアリップエッジ面の塗布進行方向でみた長さよりも短く、更に、リアリップエッジ面の前記長さが、１ｍｍ以上、４ｍｍ以下に設定することが、提案されている。
【０００９】
しかしながら、特開平９−１３１５５９号公報に提案されているスリットダイでは、塗布速度を速くしたり、塗布厚みを薄くする際、ビードの安定性向上のために、塗布液の粘度を低くするにつれて、塗布開始部の膜厚安定性が悪くなり、横むら欠陥が発生する問題が認められる。
【００１０】
すなわち、枚葉塗布を行なうためのダイコータでは、ビードの安定性向上のために、ウエブなどへの連続塗布をする場合に用いられるビードの前後に圧力差を設ける手法、具体的には、ビード後方に減圧室が設けられ、ビードが後方へ引っ張られるようにする手法は、塗布開始時の減圧調整が難しく、塗布開始部の膜厚均一性が悪化するため、適用することが困難である。
【００１１】
従って、塗布開始部の膜厚均一性を損なわずに、膜塗布速度を速くしたり、塗布膜厚を薄くするには、塗布液の粘度を低くして、ビードの安定性を高める等の対策が必要になる。
【００１２】
ところが、上記提案のスリットダイによって、非常に低粘度の塗布液、例えば、１０ｍＰａ・ｓ以下の有機溶媒を含む表面張力の低い塗布液を塗布する場合、図５に示す通り、塗布開始時に形成される初期ビードＢ１が、図６に示す通り、塗布中では、リアリップエッジ面７４の後方に、濡れ拡がってしまい、塗布開始部の塗布膜厚の変動が認められ、図７で示す横むら８０などの塗布欠陥の発生が認められる。
【００１３】
なお、図５、６、および、７における符号は、後に記述する図１、２、３、および、４における符号と共通しているので、ここでの詳細な説明は、省略する。
【００１４】
更に、塗布液の濡れ拡がりによる塗布膜厚の変動や横むらは、塗布速度が速くなるほど顕著に発生し、品質上重大な問題になることが、判明した。
【００１５】
これは、塗布速度が速くなるにつれて、相対的に移動する被塗布部材のビードに及ぼすせん断力が大きくなるため、このせん断力に抗して、塗布液が濡れ拡がるための遷移時間が長くなることと、濡れ拡がる遷移時間の間に、被塗布部材の表面へ塗膜が形成される範囲が、相対的に広くなるためであると推察される。
【００１６】
この塗布中に塗布液のビードが、リアリップエッジ面の後方へ濡れ拡がってしまう問題の防止策として、特公平１−５７６２９号公報には、スリットダイのリップエッジ面に、フッ素樹脂などの撥水性樹脂を施すことが提案されている。更に、特開平５−２６１３３０号公報には、リップエッジ面または／およびそれに続く傾斜面部に、フッ素含有樹脂が分散共析した複合メッキ被膜を施すことが提案され、メッキ被膜を無電解ニッケルメッキによって形成した後に、３００℃以上の熱処理を施して、撥水性を高めることが良いとされている。
【００１７】
しかしながら、特公平１−５７６２９号公報で提案されているスリットダイでは、例えば、該樹脂の表面を研摩したとしても、樹脂の強度の問題もあり、充分な精度および強度を得ることは難しく、このダイを用いて、均一な膜厚精度を得ることは困難である。
【００１８】
また、特開平５−２６１３３０号公報に提案されている方法は、塗布幅が、３００ｍｍと比較的小型のスリットダイには適用できるが、更に塗布幅が広くなりダイが大型化するほど、後の研摩修正では修正が不可能になるほど熱処理でリップが歪んでしまい、塗布幅方向における均一な膜厚精度を得ることが困難である。また、この歪み対策として、スリットダイの高さ方向の剛性を向上させると、ダイの重量増加を招き、作業性が悪化したり、製作コストが著しく増加する問題がある。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述した従来技術では解決出来ない問題点を解決するもので、その目的とするところは、高速で薄膜塗布を行うために、表面張力や粘度の低い塗布液を枚葉部材に塗布する場合において、塗布開始部の膜厚均一性が良好であり、かつ、横むらなどの塗布欠陥が発生することなく、安価で塗布速度の高速化が実現できる塗布装置および塗布部材の製造方法を提供することにある。
【００２０】
更に、これら塗布装置および塗布部材の製造方法を用いた、製造タクトタイムを短縮することができる、カラーフィルタの製造装置および製造方法を提供することにある。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、上記目的を達成するためには、リアリップエッジ面の塗布進行方向でみた長さＬｒを最適な範囲に規定し、リアリップエッジ面とそれに連なり後方へと傾斜している傾斜面とが交わる稜線でビードの濡れ拡がりを防ぐとともに、フロントリップエッジ面の塗布進行方向でみた長さＬｆを、前記長さＬｒよりも短くして、塗布開始時のビードの安定性を高めることが効果的であるとの知見を得、本発明を完成させるに至った。
【００２２】
上記目的を達成する本発明に係る塗布装置の構成は、次の通りである。
【００２３】
二つのリップが、所定のリップ間隙をもって対向して位置し、両リップの下端における前記間隙が、一方向に延びる吐出口を下面に形成してなる塗布器と、該塗布器の吐出口に対向して隙間をもって枚葉部材の表面を位置せしめて該枚葉部材を支持する支持手段と、前記塗布器と前記支持手段に支持された枚葉部材とを、前記吐出口の方向に対し実質的に直角な方向に、相対的に移動させる移動手段とを具備し、前記枚葉部材の表面に前記吐出口から粘度が１０ｍＰａ・ｓ以下の塗布液を吐出して塗膜を形成する塗布装置において、前記二つのリップのうち、前記枚葉部材の相対的な進行方向において、進行方向側に位置する方のリップをフロントリップとし、それとは反対側に位置する方のリップをリアリップとし、両リップの前記吐出口に連なり前記枚葉部材に対向する面を、それぞれ、フロントリップエッジ面およびリアリップエッジ面としたとき、
ａ）前記フロントリップエッジ面の前記進行方向に沿った長さＬｆが、０．１ｍｍ以下であって、
ｂ）該リアリップエッジ面の前記進行方向に沿った長さＬｒが、０．１ｍｍ以上、１．０ｍｍ未満であり、
ｃ）前記フロントリップエッジ面の前記進行方向に沿った長さＬｆ、が前記長さＬｒよりも短いことを特徴とする塗布装置。
【００２４】
本発明に係るこの塗布装置によれば、塗布開始部の膜厚均一性が良く、特に、低粘度の塗布液を塗布する場合でも、塗布中にリアリップエッジ面におけるビードが、後方へ濡れ拡がることがなく、塗布開始時のビードと略同一の大きさに塗布中のビードが形成されるようになり、塗布開始から塗布終了までの間、適正な塗膜の膜厚が得られ、横むらなどの塗布欠陥が発生することがない。
【００２６】
この塗布装置によれば、塗布開始時におけるビードの安定性が更に高まり、塗布速度を速くしても、縦すじが発生することなく、良好な塗膜を得ることができる。
【００２７】
また、この塗布装置において、前記フロントおよびリアリップエッジ面は、同一の面内にあることが好ましい。
【００２８】
この場合、塗布幅方向に亘り、所望のクリアランスを容易に精度良く設定できるため、塗布幅方向におけるビード形状の均一性が高められ、膜厚精度の高い塗膜が容易に形成される。
【００２９】
更に、また、この塗布装置において、前記フロントリップの前面は、前記フロントリップエッジ面に連なり該エッジ面に対し角度θｆをもって前記吐出口側に傾斜したフロント傾斜面を有し、前記リアリップの後面は、前記リアリップエッジ面に連なり該エッジ面に対し角度θｒをもって前記吐出口側に傾斜したリア傾斜面を有し、前記角度θｆおよび角度θｒは、それぞれ、３０°以上、６０°以下であることが好ましい。
【００３０】
この場合、ビードの濡れ拡がりを規制したとしても、リアリップ側の傾斜面までビードが回り込むようなことはなく、ビードの境界線は、リアリップエッジ面に安定して保持される。従って、塗布幅方向に亘ってビードの均一性が維持できるため、精度の高い塗膜が容易に形成される。
【００３１】
また、更に、この塗布装置において、前記リップ間隙を間隙Ｌｇとするとしたとき、該間隙Ｌｇが、０．０５ｍｍ以上、０．３ｍｍ以下であることが好ましい。
【００３２】
この場合、リップ間隙の流路抵抗が、所望の範囲に維持され、塗布器の吐出口からは、その長手方向に沿い、塗布液が一様に吐出される。
【００３３】
そして、更に、この塗布装置において、前記フロントリップエッジ面、前記リアリップエッジ面、前記フロント傾斜面、および、前記リア傾斜面の算術平均粗さ（Ｒａ）が、０．００１μｍ以上、０．５μｍ以下であることが好ましい。
【００３４】
この場合、塗布液によって、リップの先端が汚れることが実質的になく、たとえ汚れが発生したとしても、それが原因で発生する塗布欠陥が、長期間防止できる。さらには、リップの先端を容易に清掃できるため、作業性が大幅に向上し、特に、精密な塗膜の形成が要求される塗布装置には、好適なものとなる。
【００３５】
また、この塗布装置において、枚葉部材が、ガラス基板であることが好ましい。
【００３６】
この場合、枚葉部材の上面に、厚さが均一で塗布むらのない、高品位の塗膜が、広い領域で形成される。
【００３７】
本発明に係るカラーフィルタの製造装置の構成は、次の通りである。
【００３８】
上記本発明に係る塗布装置のいずれかにおける枚葉部材が、カラーフィルタ製造用ガラス基板からなることを特徴とするカラーフィルタの製造装置。
【００３９】
このカラーフィルタの製造装置によれば、高品質なカラーフィルタを、短いタクトタイムで、製造することができる。
【００４０】
本発明に係る塗布部材の製造方法の構成は、次の通りである。
【００４１】
前記本発明に係る塗布装置を用いて塗布部材を製造するに当たり、
（イ）前記塗布器とこれに対向して位置する前記枚葉部材の表面との隙間クリアランスを、所定の値に調整し、
（ロ）前記吐出口から塗布液の吐出を開始した後に、
（ハ）前記塗布器と前記枚葉部材とを相対的に移動させ、
（ニ）前記リアリップエッジ面とそれに連なる後方の前記リア傾斜面とが交わる稜線で、前記吐出口および前記リアリップエッジ面と前記枚葉部材の表面との隙間に形成される塗布液のビードの境界線を保持しながら、
前記枚葉部材の表面に塗膜を形成することを特徴とする塗布部材の製造方法。
【００４２】
本発明に係るこの塗布部材の製造方法によれば、上記本発明に係る塗布装置と同様な作用、すなわち、塗布開始部およびそれに続く塗布部における横むらの発生がなく、厚さの均一な塗膜を有する塗布部材の製造が可能となる。
【００４３】
この本発明の塗布部材の製造方法において、前記クリアランスの値を、０．０５ｍｍ以上、０．２ｍｍ以下に、設定することが好ましい。
【００４４】
この場合、塗布開始時に形成するビードと塗布中のビードの大きさとを、容易に略同一に調整することが可能となり、塗布の操作性が向上する。
【００４５】
また、この塗布部材の製造方法において、塗布器と前記枚葉部材とを相対的に移動する速度が、３ｍ／分よりも高速であることが好ましい。
【００４６】
塗布液の粘度が、１０ｍＰａ・ｓ以下の、塗布液の粘度がかなり低いにも拘わらず、塗布開始部およびそれに続く塗布部における横むらの発生がなく、厚さの均一な塗膜を形成することが可能となる。
【００４７】
本発明に係るのカラーフィルタの製造方法の構成は、次の通りである。
【００４８】
上記本発明に係る塗布部材の製造方法のいずれかにおける枚葉部材が、カラーフィルタ製造用ガラス基板からなることを特徴とするカラーフィルタの製造方法。
【００４９】
このカラーフィルタの製造方法によれば、ガラス基板などの透明基板に、所定の塗膜を短時間で順次形成することができるため、カラーフィルタを効率良く製造することが可能となる。
【００５０】
また、このカラーフィルタの製造方法において、塗布液が、カラーフィルタ表層の保護および平滑性付与機能を有するオーバーコート形成用の塗布液であることが好ましい。
【００５１】
この場合、着色剤を含まない透明な塗膜を形成する場合であっても、塗布開始部およびそれに続く塗布部において、横むらとして観察される反射むらが目立つことがない良好な塗膜を短時間で形成することができるため、カラーフィルタを効率よく製造することが可能となる。
【００５２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を、その実施例を用いて、図面を参照しながら、更に説明する。
【００５３】
図１は、本発明の塗布装置の一実施例であるダイコータの概略斜視図である。
【００５４】
図２は、図１に示したダイコータを、塗布液の供給系および各作動部材の制御系をも含めて示す概略側面構成図である。
【００５５】
図３は、図１に示したダイコータに使用されているスリットダイの横断面図である。この図３に、塗布開始部の膜厚を均一にするために塗布開始時に形成される初期ビードＢ１の適正な状態が模式的に示されている。
【００５６】
図４は、図３と同じスリットダイの横断面図であり、塗布している間に形成される塗布ビードＢ２の状態が模式的に示されている。
【００５７】
図１に示したダイコータ（塗布装置）は、カラーフィルタの製造に用いられるものである。このダイコータは、基台２を備えている。基台２上には、一対のガイド溝レール４が設けられており、これらガイド溝レール４には、ステージ６が配置され、このステージ６の上面は、サクション面とされている。ステージ６は、一対のスライド脚８を介して、ガイド溝レール４上を水平方向に往復動自在に支持されている。
【００５８】
一対のガイド溝レール４間には、ガイド溝レール４に沿って延びるケーシング１２が配置されており、このケーシング１２には、送り機構が内蔵されている。送り機構は、図２に示すように、ボールねじからなるフィードスクリュー１４を有しており、フィードスクリュー１４は、ステージ６の下面に固定されたナット状のコネクタ１６にねじ込まれ、このコネクタ１６を貫通して延びている。フィードスクリュー１４の両端部は、図示しない軸受に回転自在に支持されており、その一端には、ＡＣサーボモータ１８が連結されている。なお、ケーシング１２の上面または側面には、コネクタ１６の移動を許容する開口が形成されているが、図１中にはその開口の図示は、省略されている。
【００５９】
なお、ここでは、ステージ６が往復動する構成となっているが、これに限らず、後述するスリットダイ４０が、ステージ６に対して、往復動する構成であってもよい。要は、ステージ６とスリットダイ４０との少なくとも一方が、他方に対して往復動、すなわち、相対的に往復動すればよい。
【００６０】
基台２の上面には、その一端側に、逆Ｌ字形のセンサ支柱２０が配置されている。センサ支柱２０は、その先端が一方のガイド溝レール４の上方まで延びており、その先端には、電動型の昇降アクチュエータ２１が取り付けられている。
【００６１】
この昇降アクチュエータ２１には、厚みセンサ２２が下向きにして取り付けられており、この厚みセンサ２２としては、レーザ変位計、電子マイクロ変位計、超音波厚さ計などが使用される。
【００６２】
更に、基台２の上面には、センサ支柱２０よりも基台２の中央側に、同じく逆Ｌ字形をなしたダイ支柱２４が配置されている。ダイ支柱２４の先端は、一対のガイド溝レール４間の上方、すなわち、ステージ６の往復動経路の上方に位置し、その先端には、昇降機構２６が取り付けられている。
【００６３】
図１中には詳細に示されていないが、昇降機構２６には、昇降ブラケットが備えられており、この昇降ブラケットは、一対のガイドロッドに昇降自在に取り付けられている。これらガイドロッド間には、ボールねじからなるフィードスクリューが配置されており、このフィードスクリューは、昇降ブラケットのナット部にねじ込まれ、このナット部を貫通して延びている。
【００６４】
フィードスクリューの上端部には、ＡＣサーボモータ３０が連結されており、このＡＣサーボモータ３０は、ケーシング２８の上面に取り付けられている。なお、前述したガイドロッドおよびフィードスクリューは、ケーシング２８に収容され、軸を介して回転自在に支持されている。
【００６５】
昇降ブラケットには、支持軸（図示せず）を介して、コ字形をなしたダイホルダ３２が垂直面内で回転自在に取り付けられており、このダイホルダ３２は、一対のガイド溝レール４の上方を、これらガイド溝レール４間に亘って水平に延びている。更に、昇降ブラケットには、ダイホルダ３２の上方において、水平バー３６が固定されており、この水平バー３６は、ダイホルダ３２に沿って延びている。
【００６６】
水平バー３６の両端部には、空圧型の調整アクチュエータ３８が、それぞれ取り付けられている。この調整アクチュエータ３８は、水平バー３６の下面から突出した伸縮可能なロッドを有しており、これら伸縮ロッドの下端は、ダイホルダ３２の両端それぞれに、当接されている。
【００６７】
ダイホルダ３２内には、塗布器としてのスリットダイ４０が取り付けられている。図２に示されているように、スリットダイ４０からは、塗布液の供給ホース４２が延びており、この供給ホース４２の先端は、シリンジポンプ４４における電磁切り換え弁４６の供給ポートに接続されている。電磁切り換え弁４６の吸引ポートからは、吸引ホース４８が延びており、この吸引ホース４８の先端部は、塗布液を蓄えたタンク５０内に挿入されている。
【００６８】
シリンジポンプ４４のポンプ本体５２は、電磁切り換え弁４６の切り換え作動により、供給ホース４２および吸引ホース４８の一方に、選択的に接続可能とされている。
【００６９】
これら電磁切り換え弁４６およびポンプ本体５２は、コンピュータ５４に電気的に接続され、このコンピュータ５４からの制御信号を受けて、それらの作動が制御されるようになっている。コンピュータ５４は、前述した昇降アクチュエータ２１および厚みセンサ２２にもまた、電気的に接続されている。
【００７０】
更に、シリンジポンプ４４の作動を制御するため、コンピュータ５４には、シーケンサ５６が電気的に接続されている。このシーケンサ５６は、ステージ６側のフィードスクリュー１４のＡＣサーボモータ３０の作動をシーケンス制御するものである。
【００７１】
そのシーケンス制御のために、シーケンサ５６には、ＡＣサーボモータ１８、３０の作動状態を示す信号、ステージ６の移動位置を検出する位置センサ５８からの信号、スリットダイ４０の作動状態を検出するセンサ（図示せず）からの信号などが入力され、一方、シーケンサ５６からは、シーケンス動作を示す信号が、コンピュータ５４に出力されるようになっている。
【００７２】
なお、位置センサ５８を使用する代わりに、ＡＣサーボモータ１８にエンコーダを組み込み、このエンコーダから出力されるパルス信号に基づき、シーケンサ５６にて、ステージ６の位置を検出することも可能である。また、シーケンサ５６に、コンピュータ５４による制御を組み込むことも可能である。
【００７３】
図示されていないが、ダイコータには、ステージ６上に被塗布部材としての枚葉部材、例えば、カラーフィルタのためのガラス基板Ａを供給するローダや、ステージ６からガラス基板Ａを取り外すためのアンローダが備えられており、これらローダおよびアンローダには、その主要構成部分に、例えば、円筒座標系産業用ロボットが使用される。
【００７４】
図１から明らかなように、前述したスリットダイ４０は、ステージ６の往復動方向と直行する方向、すなわち、ステージ６の幅方向に水平に延びており、その両端が、ダイホルダ３２に支持されている。ここで、スリットダイ４０の水平調整は、前述した水平バー３６の両端に設けられた調整アクチュエータ３８の伸縮ロッドを伸縮させ、ダイホルダ３２をその支持軸回りに回転させることで行われる。
【００７５】
図３、４に示す、本発明の塗布装置に用いられるスリットダイ４０は、長尺なブロックであるフロントリップ５９およびリアリップ６０を備えており、これらフロントリップ５９およびリアリップ６０は、ステージ６の往復動方向に前後して位置し、互いに一体的に結合されている。
【００７６】
スリットダイ４０内の中央部分には、塗布液を塗布幅方向に拡幅するための拡幅路、すなわち、マニホールド６２が形成されており、このマニホールド６２は、ステージ６の往復動方向と直行する方向に延びている。マニホールド６２は、前記塗布液の供給ホース４２に接続されている。
【００７７】
マニホールド６２からは、下方に向けてリップ間隙６４が垂直に延び、スリットダイ４０の下面に開口している。リップ間隙６４の下端開口、つまり、吐出口６６は、マニホールド６２と同様に、ステージ６の往復動方向と直交する方向に延びている。具体的には、フロントリップ５９とリアリップ６０との間には、シム（図示しない）が介在されている。このシムの厚みにより、リップ間隙６４および吐出口６６の隙間Ｌｇ、すなわち、ステージ６の往復動方向に沿う長さが、例えば、０．０５ｍｍ以上、０．３ｍｍ以下に設定されている。
【００７８】
図１に示す状態からステージ６がスリットダイ４０に向けて往動するとき、その往動方向（図４中の矢印Ｃ方向）でみて前側に位置するフロントリップ５９に関し、その前面の下部には、吐出口６６に向けて傾斜したフロント傾斜面６８が形成されており、このフロント傾斜面６８の下端縁と吐出口６６との間にて、フロントリップエッジ面７０が規定されている。
【００７９】
一方、リアリップ６０に関しては、その後面の下端部が吐出口６６に向けて傾斜したリア傾斜面７２が、形成されており、このリア傾斜面７２の下端縁と吐出口６６との間にて、リアリップエッジ面７４が規定されている。エッジ面７４の長さＬｒは、０．１ｍｍ以上、１．０ｍｍ未満に設定されている。
【００８０】
ステージ６の往復動方向でみて、図４から明らかなように、フロントリップエッジ面７０の長さＬｆは、リアリップエッジ面７４の長さＬｒよりも短く、そして、これらエッジ面７０、７４は、同一の水平面内に位置付けられている。
【００８１】
更に、フロント傾斜面６８およびリア傾斜面７２と水平面とのなす角度θｆ、および、角度θｒは、それぞれ、３０°以上、６０°以下に設定されている。
【００８２】
そして、更に、この塗布装置において、前記フロントリップエッジ面および前記リアリップエッジ面、ならびに、前記フロント傾斜面および前記リア傾斜面の算術平均粗さ（Ｒａ）が、０．００１μｍ以上、０．５μｍ以下に設定されている。
【００８３】
以上において、本発明の塗布装置における塗布器、すなわち、スリットダイの実施例を、図面を用いて説明したが、本発明に係る塗布装置の具体的な構成は、この実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で設計変更が可能である。
【００８４】
次に、上述したダイコータが使用されて行われる塗布部材（カラーフィルタ）の製造方法が説明される。
【００８５】
まず、ダイコータにおける各作動部の原点復帰が行われると、ステージ６は、厚みセンサ２２の下方に位置付けられ、また、タンク５０から、塗布液が供給され、吸引ホース４８および供給ホース４２を経て、スリットダイ４０内のマニホールド６２およびリップ間隙６４内に、塗布液が満たされる。
【００８６】
この状態で、図示しないローダからステージ６上にガラス基板Ａが供給され、このガラス基板Ａは、ステージ６上に、サクション圧を受けて保持される。このようにしてガラス基板Ａのローディングが完了すると、厚みセンサ２２が所定の位置まで下降し、ガラス基板Ａの厚みが、厚みセンサ２２により測定される。測定後、厚みセンサ２２は、元の位置まで上昇する。
【００８７】
上述したガラス基板Ａのローディングの開始と同時に、シリンジポンプ４４の電磁切り換え弁４６が、そのポンプ本体５２に吸引ホース４８を接続すべく、切り換え作動し、これにより、ポンプ本体５２により、タンク５０内の塗布液が、吸引ホース４８を通じて、吸引される。シリンジポンプ４４内に所定量の塗布液が吸引されると、電磁切り換え弁４６は、ポンプ本体５２と供給ホース４２とを接続すべく、切換え作動する。
【００８８】
そして、ステージ６は、スリットダイ４０に向けて往動され、スリットダイ４０の直前で、停止される。この後、スリットダイ４０が下降し、スリットダイ４０のフロントおよびリアリップエッジ面７０、７４とガラス基板Ａの上面との間に、所定のクリアランス、すなわち、形成すべき塗膜の厚さ、すなわち塗布膜厚ｔに対して数倍のクリアランスＨが確保される。
【００８９】
このクリアランスＨは、０．０５ｍｍ〜０．２ｍｍの範囲が好ましく、より好ましくは、０．１ｍｍ〜０．１５ｍｍの範囲である。０．０５ｍｍ未満の場合は、ガラス基板Ａの厚さむらの影響により、塗布開始部の膜厚の均一性が悪く、生産効率が落ちる。一方、０．２ｍｍより大きい場合は、塗布開始部で縦すじなどの塗布欠陥が発生しやすくなる。
【００９０】
なお、クリアランスＨは、厚みセンサ２２により測定したガラス基板Ａの厚さを考慮し、ステージ６とスリットダイ４０との間の距離を測定する距離センサ（図示せず）からの出力信号に基づき、スリットダイ４０の下降位置が制御されることで、正確に設定される。
【００９１】
次に、ステージ６が更に往動せしめられ、ガラス基板Ａの上面における塗膜の形成を開始すべきスタートラインが、スリットダイ４０の吐出口６６の直下に位置付けられ、ステージ６が一旦停止せしめられる。
【００９２】
このステージ６の一旦停止と実質的に同時に、シリンジポンプ４４が塗布液の吐出動作を開始し、塗布液がスリットダイ４０に向けて供給される。これにより、スリットダイ４０の吐出口６６から、ガラス基板Ａ上に、塗布液Ｌが吐出される。ここで、吐出口６６は、その間隙がスリットダイ４０の長手方向に沿って一定であるから、吐出口６６からは、ガラス基板Ａのスタートラインに沿って一様に塗布液Ｌが吐出され、この結果、スリットダイ４０とガラス基板Ａとの間には、塗布液の液溜まりである初期ビードＢ１（図３）が、スタートラインに沿って形成される。
【００９３】
この初期ビードＢ１の形成と同時に、吐出口６６からの塗布液Ｌの吐出が継続されながら、ステージ６が一定の速度で往動方向に進行すると、初期ビードＢ１にせん断力が働き、ある遷移時間を経て、図４に示されるような塗布ビードＢ２が、ガラス基板Ａとスリットダイ４０の間に形成され、この塗布ビードＢ２を介して、ガラス基板Ａの上面に塗布液Ｌの塗膜Ｄが連続的に形成される。
【００９４】
従って、塗布開始部の膜厚を均一にするためには、リアリップエッジ面７４側において、ステージ６を一旦停止する時間（以後、停止時間と称す）の長さを調節し、塗布ビードＢ２と略同一になる初期ビードＢ１が形成されなければならない。
【００９５】
ステージ６の進行に伴い、ガラス基板Ａ上にて塗膜Ｄの形成を終了すべきフィニッシュラインが、スリットダイ４０の吐出口６６の直前位置に到達すると、この時点で、シリンジポンプ４４の吐出動作が停止されても、ガラス基板Ａ上の液溜まりであるビードＢ２の塗布液を消費しながら、塗膜Ｄの形成がフィニッシュラインまで継続される。
【００９６】
なお、ガラス基板Ａ上のフィニッシュラインが、スリットダイ４０の吐出口６６を通過した時点で、シリンジポンプ４４の吐出動作を停止するようにしてもよい。
【００９７】
ガラス基板Ａ上のフィニッシュラインが、吐出口６６を通過する時点または通過した時点で、シリンジポンプ４４の吸引動作がわずかに行われ、これにより、スリットダイ４０のリップ間隙６４内の塗布液Ｌは、マニホールド６２側に吸引される。同時に、スリットダイ４０は、元の位置まで上昇され、スリットダイ４０から塗布液Ｌの吐出工程が終了する。
【００９８】
次に、シリンジポンプ４４に、吸引動作と同じ量だけ吐出動作を与えて、スリットダイ４０のリップ間隙６４に空気が残らないようにした後、電磁切り換え弁４６は、ポンプ本体５２と吸引ホース４８とを接続すべく、切り換え動作し、これにより、ポンプ本体５２に、タンク５０内の塗布液が、吸引ホース４８を通じて、吸引される。
【００９９】
シリンジポンプ４４内に所定量の塗布液が吸引されると、シリンジポンプ４４の電磁切り換え弁４６は、ポンプ本体５２と供給ホース４２とを接続すべく、切り換え作動する。
【０１００】
なお、スリットダイ４０の上昇位置にて、そのフロントおよびリアリップエッジ面７０、７４とフロントおよびリア傾斜面６８、７２に付着している塗布液Ｌが、クリーナ（図示せず）により拭き取られる。
【０１０１】
一方、ステージ６の往動は、塗布液Ｌの吐出工程が終了しても継続されており、ステージ６がガイド溝レール４の終端に到達した時点で、その往動が停止される。 この状態で、塗膜Ｄが形成されたガラス基板Ａは、そのサクションによる吸着が解除されて後、アンローダによりステージ６上から取り外される。
【０１０２】
この後、ステージ６は、復動され、図１に示す初期位置に戻されて、一連の塗布工程が終了する。初期位置にて、ステージ６は、新たなガラス基板がローディングされるまで待機する。
【０１０３】
上述したガラス基板Ａ上への塗膜Ｄを形成するダイコータは、上述したスリットダイ４０を備えているので、塗布速度を速く、塗布膜厚ｔを薄くするために、粘度の低い塗布液を塗布する場合でも、その塗膜Ｄを塗布開始部から均一に形成することができ、カラーフィルタの製造に好適なものとなる。
【０１０４】
すなわち、スリットダイ４０に関し、リアリップエッジ面７４の長さＬｒは、０．１ｍｍ以上、１．０ｍｍ未満の範囲に設定されており、より好ましくは、０．３ｍｍ以上、０．６ｍｍ以下に設定されている。
【０１０５】
長さＬｒが、上記範囲に設定されていると、図４に示すように、例え低い粘度の塗布液を塗布する場合でも、塗布液の濡れ拡がりを最小限に抑えることができるため、前述した停止時間を調節して、塗布ビードＢ２の大きさと略同一になる初期ビードＢ１を容易に形成することができ、塗布開始部の膜厚均一性が良くなり、濡れ拡がりによる横むらの発生を抑制することができる。
【０１０６】
長さＬｒが、０．１ｍｍよりも短いと、塗布ビードＢ２をリアリップエッジ面７４側に充分大きく形成できず、空気同伴によるビード破壊が生じて縦すじが発生する。
【０１０７】
逆に、長さＬｒが、１．０ｍｍ以上あると、塗布液の濡れ拡がりが生じてリアリップエッジ面７４側に長く伸びる塗布ビードＢ２の大きさと略同一になる初期ビードＢ１を形成するための停止時間は長くなり、フロントリップ５９のフロント傾斜面６８に溜まった塗布液によって、塗布開始部の膜厚が厚くなったり、塗布幅方向でみた両端から塗布液が溢れ、基板の両端が汚れる。
【０１０８】
一方、停止時間が短すぎると、図５で示すように、リアリップエッジ面７４とガラス基板Ａとの間に、初期ビードＢ１を充分形成することができず、塗布開始時に塗布液の濡れ拡がりによる横むらが発生する。そして、横むらは、塗布速度を速くするほど顕著になる。これは、塗布速度が速くなるにつれて、相対的に移動する被塗布部材のビードに及ぼすせん断力が大きくなるため、このせん断力に抗して、塗布液が濡れ拡がるための遷移時間が長くなることと、濡れ拡がる遷移時間の間に、被塗布部材の表面へ塗膜が形成される範囲が、相対的に広くなるためであると推察される。
【０１０９】
リアリップエッジ面７４に連なるリア傾斜面７２の角度θｒが、３０°以上であれば、塗布液の濡れ拡がりが、リア傾斜面７２にまで回り込むようなことはなく、エッジ面７４とリア傾斜面７２の稜線で、塗布ビードＢ２の後方側境界線を確実に維持することができる。また、傾斜面７２の角度θｒが、６０°を越えると、リアリップ６０における下端部の剛性が不足する虜がある。
【０１１０】
フロントリップエッジ面７０の長さＬｆは、前述の範囲に設定されたリアリップエッジ面７４の長さＬｒよりも短くなっているため、初期ビードＢ１がリアリップエッジ面７４とガラス基板Ａとの間で形成されやすくなり、塗布開始時に、空気同伴によってビードが不安定になったり、縦すじなどの塗布欠陥も発生しない。
【０１１１】
また、塗布速度をより速く、塗膜Ｄの塗布厚みｔをより薄くするためには、フロントリップエッジ面７０の長さＬｆを短くするほど、塗布ビードＢ２が安定するため、０．１ｍｍ以下に設定されていることが好ましい。長さＬｆは、０、すなわち、フロントリップエッジ面７０は、ナイフエッジ状であってもよいが、この場合、そのエッジの剛性を確保するのが困難になる場合がある。従って、より好ましくは、長さＬｆは、０．０３ｍｍ〜０．１ｍｍの範囲に設定されるのが好ましい。
【０１１２】
フロントリップエッジ面７０に連なるフロント傾斜面６８の角度θｆも、３０°以上あれば、塗布ビードＢ２の前方側境界線が、表面張力によりエッジ面７０を越え、フロント傾斜面６８まで濡れ拡がることはない。なお、傾斜面６８の角度θｆが、６０°を越えると、フロントリップ５８における下端部の剛性が不足する虜がある。
【０１１３】
フロントリップエッジ面７０およびリアリップエッジ面７４が、同一の水平面にあると、スリットダイの下端面の長さを十分に確保できるため、塗布幅方向に亘って、ガラス基板Ａとのクリアランスを容易に精度良く設定することが可能となり、塗布ビードＢ２の上縁を規定する両境界線が安定に維持され、塗布ビードＢ２の形状が不安定になることはない。
【０１１４】
更に、リップ間隙６４の隙間Ｌｇが、０．０５ｍｍ以上確保されていると、スリット６４を規定するフロントリップ５８およびリアリップ６０の内面に関して、加工精度上、その平面性を十分に確保できる。一方、隙間Ｌｇが、０．３ｍｍを越えると、リップ間隙６４およびマニホールド６２内の塗布液の吐出圧が低下し、スリットダイ４０の吐出口６６から一様に塗布液を吐出することができない。
【０１１５】
そして、更に、塗布液Ｌの吐出工程が終了した後、前述したフロントおよびリアリップエッジ面７０、７４とフロントおよびリア傾斜面６８、７２に付着している塗布液Ｌをクリーナで拭き取る際に、塗布液Ｌの拭き取りを容易、かつ、確実に行い、拭き残しによる塗布欠陥の発生を防止するために、フロントリップエッジ面７０およびリアリップエッジ面７４、ならびに、フロント傾斜面６８およびリア傾斜面７２の算術平均粗さ（Ｒａ）は、０．００１μｍ以上、０．５μｍ以下であることが好ましく、より好ましくは、０．００１μｍ以上、０．２μｍ以下の範囲である。
【０１１６】
算術平均粗さ（Ｒａ）が１．０μｍより大きい場合には、クリーナによる拭き残しが生じ易く、表面の凹部に残った塗布液によって縦すじなどの塗布欠陥が発生しやすくなる。逆に、良くしすぎると加工費がかさむため、算術平均粗さ（Ｒａ）は、０．００１μｍ以上とするのがよい。
【０１１７】
本発明で規定する算術平均粗さ（Ｒａ）とは、ＪＩＳ Ｂ ０６０１（１９９４）に準拠して測定される数値である。すなわち、算術平均粗さ（Ｒａ）は、粗さ曲線からその平均線の方向に、基準長さ（Ｌ）だけ抜き取り、この抜き取り部分の平均線の方向にＸ軸、縦倍率の方向にＹ軸を取り、粗さ曲線をｙ＝ｆ（Ｘ）で表したときに、次式によって求められる値を、マイクロメートル単位（μｍ）で表したものをいう。
【０１１８】
【数１】

【０１１９】
【実施例】
ダイコータにおいて、非常に低粘度の塗布液、例えば、１０ｍＰａ・ｓ以下の塗布液を塗布するためには、フロントおよびリアリップエッジ面の長さを前述した寸法の範囲に規定して、塗布開始時のビード安定性を高め、塗布中におけるビードの濡れ拡がりを防止することが重要である。
【０１２０】
上述したフロントおよびリアリップエッジ面７０、７４の長さＬｆ、長さＬｒとステージ６の移動速度を、種々に変更して、厚み１．１ｍｍで、被塗布面に、Ｃｒメッキを施したガラス基板Ａ（サイズ：縦横５５０ｍｍ×６５０ｍｍ）に、塗膜Ｄを形成したときの、塗布開始部の膜厚均一性と横むら欠陥の発生有無、および、塗布中における縦すじ欠陥の発生有無について実験した結果を、表１に示す。
【０１２１】
なお、この実験では、リップ間隙６４の隙間Ｌｇが０．１ｍｍ、クリアランスＨが０．１ｍｍ、形成すべき塗膜Ｄの塗布厚みｔが６μｍに設定された。また、塗布液としては、日本合成ゴム（株）製のエポキシ系２液混合タイプのオーバーコート液「商品名：オプトマー」が、その粘度が３ｍＰａ・ｓになるように、その主溶媒であるジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテートとメトキシプロピルアセテートの混合液で希釈され、用いられた。
【０１２２】
【表１】

表１から明らかなように、フロントリップエッジ面７０の長さＬｆが、０．６ｍｍ以上の場合は、塗膜Ｄが良好に形成されないことが判る。また、リアリップエッジ面７４の長さＬｒが、１．０ｍｍ以上の場合は、塗布速度が３ｍ／分より速くなるほど、上述した塗布液の塗れ拡がりに要するビードの遷移時間が長くなったり、濡れ拡がる遷移時間の間に塗膜が形成される範囲が相対的に広くなるため、塗膜Ｄの塗布開始部で横むらが顕著に発生し、更に膜厚均一性も悪化することが分かる。
【０１２３】
一方、エッジ面７４の長さＬｒが、０．１ｍｍよりも短くなると、縦すじが発生するため、塗布速度が速くできない。更に、エッジ面７０の長さＬｆが、エッジ面７４の長さＬｒよりも長いと、塗布開始部の膜厚均一性が悪くなる。
【０１２４】
表１より、非常に粘度の低い塗布液によって高速塗布しても、良好な塗膜Ｄを得るには、エッジ面７４の長さＬｒが、０．１ｍｍ以上、１．０ｍｍ未満の範囲に規定され、且つ、エッジ面７０の長さＬｆが、エッジ面７４の長さＬｒよりも短く、好ましくは、０．５ｍｍ以下であることが必要であることが分かる。
【０１２６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の塗布装置および塗布部材の製造方法、ならびに、カラーフィルタの製造装置および製造方法によれば、その塗布器のリアリップエッジ面の長さＬｒが適切な範囲に規定され、フロントリップエッジ面の長さＬｆが前記長さＬｒより短くされているので、高速で薄膜塗布を行うために望まれる、非常に低粘度の塗布液を塗布する場合において、ビードの後方側への濡れ拡がりが防止され、塗布開始部からの膜厚均一化が図られ、かつ、濡れ拡がりによる横むら発生が防止される。この結果、枚葉部材が、カラーフィルタ用のガラス基板である場合には、高品質なカラーフィルタを、短いタクトタイムで製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例であるダイコータの概略斜視図である。
【図２】図１に示されたダイコータの塗布液の供給系および各作動部材の制御系をも含めて示す概略側面図である。
【図３】図１に示されたダイコータに使用されているスリットダイの初期ビードＢ１の形成状態を示す横断面図である。
【図４】図３と同じスリットダイの塗布ビードＢ２の形成状態を示す横断面図である。
【図５】従来のスリットダイの初期ビードＢ１の形成状態を示す横断面図である。
【図６】図５と同じ従来のスリットダイの塗布ビードＢ２の形成状態を示す横断面図である。
【図７】従来のスリットダイを用いた場合において、塗布液の濡れ拡がりによって発生した塗布開始部の横むらが発生している塗布部材の概略斜視図である。
【符号の説明】
２：基台
４：ガイド溝レール
６：ステージ
８：スライド脚
１２：ケーシング
１４：フィードスクリュー
１６：コネクタ
１８：ＡＣサーボモータ
２０：センサ支柱
２１：昇降アクチュエータ
２２：厚みセンサ
２４：ダイ支柱
２６：昇降機構
２８：ケーシング
３０：ＡＣサーボモータ
３２：ダイホルダ
３６：水平バー
３８：調整アクチュエータ
４０：スリットダイ（塗布器）
４２：供給ホース
４４：シリンジポンプ（供給手段）
４６：電磁切り換え弁
４８：吸引ホース
５０：タンク
５２：ポンプ本体
５４：コンピュータ
５６：シーケンサ
５８：位置センサ
５９：フロントリップ
６０：リアリップ
６２：マニホールド
６４：リップ間隙
６６：吐出口
６８：フロント傾斜面
７０：フロントリップエッジ面
７２：リア傾斜面
７４：リアリップエッジ面
８０：横むら
Ａ：ガラス基板（被塗布部材）
Ｂ１：初期ビード
Ｂ２：塗布ビード
Ｃ：ステージ６の移動方向
Ｄ：塗膜

Claims (8)

1. 二つのリップが、所定のリップ間隙をもって対向して位置し、両リップの下端における前記間隙が、一方向に延びる吐出口を下面に形成してなる塗布器と、該塗布器の吐出口に対向して隙間をもって枚葉部材の表面を位置せしめて該枚葉部材を支持する支持手段と、前記塗布器と前記支持手段に支持された枚葉部材とを、前記吐出口の方向に対し実質的に直角な方向に、相対的に移動させる移動手段とを具備し、前記枚葉部材の表面に前記吐出口から粘度が１０ｍＰａ・ｓ以下の塗布液を吐出して塗膜を形成する塗布装置において、
   前記二つのリップのうち、前記枚葉部材の相対的な進行方向において、進行方向側に位置する方のリップをフロントリップとし、それとは反対側に位置する方のリップをリアリップとし、両リップの前記吐出口に連なり前記枚葉部材に対向する面を、それぞれ、フロントリップエッジ面およびリアリップエッジ面としたとき、
   ａ）前記フロントリップエッジ面の前記進行方向に沿った長さＬｆが、０．１ｍｍ以下であって、
   ｂ）該リアリップエッジ面の前記進行方向に沿った長さＬｒが、０．１ｍｍ以上、１．０ｍｍ未満であり、
   ｃ）前記フロントリップエッジ面の前記進行方向に沿った長さＬｆが、前記長さＬｒよりも短い、
   ことを特徴とする塗布装置。
2. 前記フロントおよびリアリップエッジ面とが、同一の面内にあることを特徴とする請求項１に記載の塗布装置。
3. 前記フロントリップの前面は、前記フロントリップエッジ面に連なり該エッジ面に対し角度θｆをもって前記吐出口側に傾斜したフロント傾斜面を有し、前記リアリップの後面は、前記リアリップエッジ面に連なり該エッジ面に対し角度θｒをもって前記吐出口側に傾斜したリア傾斜面を有し、前記角度θｆおよび角度θｒが、それぞれ、３０°以上、６０°以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の塗布装置。
4. 請求項１乃至３のいずれかの塗布装置における枚葉部材が、カラーフィルタ製造用ガラス基板からなることを特徴とするカラーフィルタの製造装置。
5. 請求項１乃至４のいずれかに記載の塗布装置を用いて塗布部材を製造するに当たり、
   （イ）前記塗布器とこれに対向して位置する前記枚葉部材の表面との隙間クリアランスを、所定の値に調整し、
   （ロ）前記吐出口から塗布液の吐出を開始した後に、
   （ハ）前記塗布器と前記枚葉部材とを相対的に移動させ、
   （ニ）前記リアリップエッジ面とそれに連なる後方の前記リア傾斜面とが交わる稜線で、前記吐出口および前記リアリップエッジ面と前記枚葉部材の表面との隙間に形成される塗布液のビードの境界線を保持しながら、
   前記枚葉部材の表面に塗膜を形成することを特徴とする塗布部材の製造方法。
6. 前記クリアランスの値が、０．０５ｍｍ以上、０．２ｍｍ以下であることを特徴とする請求項５に記載の塗布部材の製造方法。
7. 前記塗布器と前記枚葉部材とを相対的に移動する速度が、３ｍ／分よりも高速であることを特徴とする請求項５または６に記載の塗布部材の製造方法。
8. 請求項５乃至７のいずれかに記載の塗布部材の製造方法における枚葉部材が、カラーフィルタ製造用ガラス基板からなることを特徴とするカラーフィルタの製造方法。

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