ノズル、塗布装置および塗布方法並びにディスプレイ用部材の製造方法
【課題】
複数の塗布液の吐出口を有してストライプ状塗布膜を形成するノズルで、いかなる特性の塗布液や塗布条件であっても、きわめて微細な幅のストライプ状塗布膜を形成できるノズルや塗布装置および塗布方法を実現させるとともに、低コストで高品質のディスプレイ用部材を製造できるディスプレイ用部材の製造方法を提供する
【解決手段】
吐出口から吐出される塗布液を塗布液吐出方向に案内する一対の対向平面を備え、この一対の対向平面はノズル長手方向と略直交する方向に平行となるように形成されているノズル。
複数の塗布液の吐出口を有してストライプ状塗布膜を形成するノズルで、いかなる特性の塗布液や塗布条件であっても、きわめて微細な幅のストライプ状塗布膜を形成できるノズルや塗布装置および塗布方法を実現させるとともに、低コストで高品質のディスプレイ用部材を製造できるディスプレイ用部材の製造方法を提供する
【解決手段】
吐出口から吐出される塗布液を塗布液吐出方向に案内する一対の対向平面を備え、この一対の対向平面はノズル長手方向と略直交する方向に平行となるように形成されているノズル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば有機ＥＬやカラー液晶ディスプレイ用カラーフィルター等のディスプレイ用部材を製造する分野に主として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ストライプ状に所定幅の塗布膜を多数形成できるノズル、塗布装置および塗布方法並びにディスプレイ用部材の製造方法の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から知られているように、有機ＥＬ、カラー液晶ディスプレイ用カラーフィルター、プラズマディスプレイパネルの背面板には、等ピッチに配置されたポリイミドやブラックマトリックス、ガラス等のバンク間に形成される直線状の溝に、塗布液を充填してストライプ状に塗布膜を形成する工程がある。このようなストライプ状の塗布膜をガラス基板等の被塗布部材上に塗布により形成する手段としては、スクリーン印刷やノズル法がよく知られているが、スクリーン等の副資材が不要で、必要な量だけ高価な塗布液を供給して塗布膜を形成できるノズル法の方が、コスト的に優れており、最近特に注目を集めている。
【０００３】
ノズル法にも、ストライプの配置ピッチにあわせて設けられた複数の吐出口を有するノズルから、塗布液を間欠的に噴射するインクジェットノズル法や、塗布液を連続して吐出する連続吐出ノズル法がある。インクジェットノズル法は、個々の吐出口での塗布液の吐出を制御できるので、被塗布部材に形成されたいかなるパターン形状にも対応でき、フレキシビリティが高いが、均一性、吐出安定性に課題がある。一方連続吐出ノズル法は、すべての吐出口から同時に塗布液を吐出するので、ストライプ状にしか塗布できないが、逆に均一性、吐出安定性に優れているため、製造工程に広く利用されている。さらにまた連続吐出ノズル法にも、ノズルと被塗布部材間のすきま、すなわちクリアランスを比較的大きくして、ノズルから塗布液をおおよそストライプの幅を有する柱状流（直線棒状）にして吐出し、そのまま被塗布部材に塗布する柱状流法と（例えば特許文献１）、クリアランスを比較的小さくしてノズルの吐出口と被塗布部材間に液溜まりであるビードを形成し、ノズル長手方向のビード幅に相当する幅のストライプ状塗布膜を形成するビード法（例えば特許文献２）がある。ビード法は適用できる塗布液の粘度や塗布膜厚さの範囲が柱状流法よりもはるかに広く、使用しやすいという特長がある。
特許文献２で示されるビード法で使用するノズルは、図５（ａ）および図６（図５（ａ）の矢印Ｅ方向に見たノズル９２の拡大斜視図が示されている）に示すノズル９２のように、吐出口９５を含む吐出口面９４と被塗布部材である基板Ａ間に所望の幅のビードＢを容易に形成させるために、吐出口面９４が他の部分よりも塗布液吐出方向に突出して、突出部９３を形成している。このようなノズル９２では図５（ａ）に示すように、吐出口９５から吐出された塗布液は突出部９３の吐出口面９４のノズル９２の長手方向の長さＬＩまで拡大するので、基板Ａに塗布されるストライプ状塗布膜の幅ＬＢは、最小でも長さＬＩとなる。また吐出口面９４と基板Ａ間のすきまであるクリアランスＬＣが大きくなると、ストライプ状塗布膜の幅ＬＢは吐出口面９４のノズル９２の長手方向の長さＬＩよりも拡大することになる。すなわち、ストライプ状塗布膜の幅ＬＢをより小さくしたければ、それに応じて、吐出口面９４のノズル９２の長手方向の長さＬＩをより小さくしなければならない。しかしながら、加工上の限界から吐出口面９４のノズル９２の長手方向の長さＬＩは１００μｍ以下にするのは困難であるので、特許文献２の手段では、目標とする幅ＬＢが１００μm以下の微細なストライプ状塗布膜を形成することは困難である。
また５０ｍＰａ・ｓ以下の低粘度の塗布液をＷｅｔ膜厚２０μｍ以下の比較的薄い膜厚、かつ低速度で塗布しようとすると、吐出口９５からの塗布液の吐出速度が低くなるので、図５（ｂ）に示すように、吐出された塗布液は、突出部９３の吐出口面９４を経て、突出部９３の傾斜部９６の途中まではい上がり、そこから重力で垂れ下がって基板Ａに塗布される。その結果、基板Ａに塗布されたストライプ状塗布膜の幅ＬＢは、吐出口面９４のノズル長手方向長さＬＩよりも相当大きくなり、幅ＬＢが１００μｍ以下の微細なストライプ状塗布膜を形成することは全く望めない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１０７５５号公報
【特許文献２】特開２００７−１８７９４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明はかかる状況に鑑みてなされたもので、複数の塗布液の吐出口を有してストライプ状塗布膜を形成するノズルにおいて、塗布液の特性や塗布条件に関わらず、きわめて微細な幅のストライプ状塗布膜を形成することができるノズル、塗布装置および塗布方法を実現させるとともに、低コストで高品質のディスプレイ用部材を製造できるディスプレイ用部材の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記本発明の目的は、以下に述べる手段によって達成される。
（１）本発明になるノズルは、塗布液が供給される塗布液供給口と、塗布液供給口から供給された塗布液をノズル長手方向に拡幅するマニホールドと、マニホールドに連通し塗布液が分配される複数の分岐部と、該分岐部が開口した一端にあって塗布液が外部に吐出される複数の吐出口と、を有するノズルであって、さらに吐出口から吐出される塗布液を塗布液吐出方向に案内する一対の対向平面を備え、該一対の対向平面はノズル長手方向と略直交する方向に平行となるように形成されることを特徴とする。ここで、吐出口から吐出される塗布液を塗布液吐出方向に案内し、前記一対の対向平面のそれぞれと交わる第３の平面を備えることが好ましい。
（２）本発明になる塗布装置は、（１）に記載のノズルと、該ノズルに定量の塗布液を供給する手段を含む塗布液供給手段と、被塗布部材を保持する載置台と、前記ノズルおよび載置台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、前記ノズルを被塗布部材に近接させる近接手段と、前記ノズルの吐出口を被塗布部材上の任意の場所に位置合わせをする位置合わせ手段と、を備えてストライプ状塗布膜を形成することを特徴とする。
（３）本発明になる塗布方法は、（１）に記載のノズルを被塗布部材に近接させ、塗布液供給装置から前記ノズルに塗布液を供給して前記ノズルの複数の吐出口から塗布液を吐出して、被塗布部材の前記ノズルに対する相対移動を行って、被塗布部材上にストライプ状塗布膜を形成することを特徴とする。
（４）本発明になるディスプレイ用部材の製造方法は、（３）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。
【発明の効果】
【０００７】
本発明になるノズル、塗布装置および塗布方法を用いれば、ノズルの吐出口から吐出される塗布液を塗布液吐出方向に案内する一対の対向平面がノズル長手方向と略直交する方向に平行となるように形成されているので、塗布液はこの一対の対向平面で形成される空間から塗布液吐出方向と塗布方向に流れ出て被塗布部材にストライプ状に塗布される。この作用によって、塗布液の特性や塗布条件に関わらず、吐出口のノズル長手方向の長さにほぼ等しい一対の対向平面の対向間隔の幅にて、ストライプ状の塗布膜を形成することができる。その結果、幅が１００μｍ以下のきわめて微細なストライプ状の塗布膜を、塗布液の特性や塗布条件に関わらず容易に形成することが可能となる。
【０００８】
本発明になるディスプレイ用部材の製造方法によれば、上記の優れた塗布方法を用いてディスプレイ用部材を製造するのであるから、高精細かつ高品質のディスプレイ用部材を、低コストで製造できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明にかかるストライプ塗布装置の一実施態様を示す斜視図である。
【図２】図１のノズル３０の拡大正面断面図である。
【図３】図２の矢印Ｅ方向から見たノズル３０の拡大斜視図である。
【図４】本発明の別の実施態様例であるノズル１００の拡大斜視図である。
【図５】従来のノズルの一例を示す拡大正面断面図である。
【図６】図５の矢印Ｅ方向から見たノズル９２の拡大斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明にかかるノズル、塗布装置および塗布方法を、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明にかかるストライプ塗布装置の一実施態様を示す斜視図、図２は、図１のノズル３０の拡大正面断面図、図３は、図２の矢印Ｅ方向から見たノズル３０の拡大斜視図、図４は、本発明の別の実施態様例であるノズル１００の拡大斜視図である。
【００１１】
図１を参照すると、塗布液をストライプ状に塗布可能なストライプ塗布装置１が示されている。
【００１２】
このストライプ塗布装置１は、被塗布部材である基板Ａに塗布液を塗布するノズル３０と、ノズル３０と基板Ａが取り付けられて、これらを自在に移動させるＸＹＺステージ１０と、ノズル３０に塗布液を供給する塗布液供給手段である塗布液供給装置５０と、ＸＹＺステージ１０と塗布液供給装置５０の動作を統括的に制御する制御装置８０と、より構成されている。
【００１３】
ＸＹＺステージ１０の吸着盤１４には基板Ａが載置され、Ｚ軸リニア駆動装置１２にはノズル３０が固定保持されている。吸着盤１４の上面には図示されていない吸着孔が多数配置されており、図示されていない真空源からの真空圧によって基板Ａを吸着保持することができる。この吸着盤１４はその中央部で図示しない回転軸を介してＸ−θ駆動装置１６に取り付けられている。Ｘ−θ駆動装置１６は、ベース２６上に固定されており、吸着盤１４のＸ−Ｙ平面内での回転とＸ方向（基板Ａ長手方向）の往復動を自在に行なうことができる。なおＸ、Ｙ、Ｚの方向については、図１に示される通りで、ＸＹＺステージ１０の左下隅にＸ、Ｙ、Ｚ各軸の原点Ｏが設けられているとともに、原点Ｏでの矢印の方向が正方向である。またＸ−Ｙ平面内での回転方向がθ方向となっている。
ノズル３０を保持するＺ軸リニア駆動装置１２は、ノズル３０をＺ方向すなわち上下方向に自在に昇降することができるもので、ブラケット１８に固定されている。ブラケット１８はさらにＹ軸リニア駆動装置２０に保持されている。Ｙ軸リニア駆動装置２０は、ベース２６上の一端に配置されている門型ベース２８上に固定されており、ブラケット１８をＹ方向に自在に往復動することができる。その結果ブラケット１８に固定されているノズル３０をＹ方向にも自在に往復動させることができる。さらに吸着盤１４の上方のブラケット１８に対応する位置には、ＣＣＤカメラ２２と高さセンサー２４も装着されている。ＣＣＤカメラ２２は制御装置８０に電気的に連結されており、基板Ａのアライメントマークの位置を検知して、それを制御装置８０に伝え、制御装置８０がＸ−θ駆動装置１６やＹ軸リニア駆動装置２０を駆動することによって、ノズル３０に対する基板Ａの位置合わせやθ方向の相対回転角度設定を行うことができる。一方高さセンサー２４は、基板Ａの上面の位置を検知、すなわち基板Ａの厚さを検知し、それを電気的に接続されている制御装置８０に伝える。その信号に基づいて制御装置８０がＺ軸リニア駆動装置１２等を駆動することによって、ノズル３０の最下面と基板Ａ上面とのすきま、すなわちクリアランスを所定値に設定することができる。
【００１４】
再びノズル３０を見ると、塗布液供給装置５０に連なる供給ホース６８とノズル３０が常時接続されており、これによりノズル３０へは塗布液供給装置５０から塗布液を供給することができる。ノズル３０へ供給された塗布液は、ノズル３０の内部通路を経て基板Ａに向かってノズル３０より吐出される。
【００１５】
なお、塗布液供給装置５０は、供給ホース６８の上流側に、フィルター５６、供給バルブ５２、シリンジポンプ６０、吸引バルブ５４、吸引ホース７０、タンク７２を備えている。タンク７２には塗布液７４が蓄えられており、圧空源７６に連結されて任意の大きさの背圧を塗布液７４に付加することができる。タンク７２内の塗布液７４は、吸引ホース７０を通じてシリンジポンプ６０に供給される。シリンジポンプ６０では、シリンジ６２、ピストン６４が本体６６に取り付けられている。ここでピストン６４は図示しない駆動源によって上下方向に自在に往復動できる。シリンジポンプ６０は、一定の内径を有するシリンジ６２内に塗布液７４を充填し、それをピストン６４により押し出して、ノズル３０に一定容量の塗布液を供給できる定容量間欠供給型のポンプである。シリンジ６２内に塗布液７４を充填するときは、吸引バルブ５４を開、供給バルブ５２を閉として、ピストン６４を下方に移動させる。またシリンジ６２内に充填された塗布液をノズル３０に向かって供給するときは、吸引バルブ５４を閉、供給バルブ５２を開とし、ピストン６４を上方に移動させることで、ピストン６４でシリンジ６２内部の塗布液７４を押し上げ排出する。
【００１６】
上記のように、制御信号にて動作するＸ−θ駆動装置１６、Ｙ軸リニア駆動装置２０、Ｚ軸リニア駆動装置１２、塗布液供給装置５０、等はすべて制御装置８０に電気的に接続されている。そして、制御装置８０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機器に送信されて、あらかじめ定められた動作を行う。なお条件変更時は操作盤８２に適宜変更パラメータを入力すれば、それが制御装置８０に伝達されて、運転動作の変更が実現できる。特に塗布液供給装置５０の中では、シリンジポンプ６０、供給バルブ５２、吸引バルブ５４が電気的に接続されており、制御装置８０にその電気的信号を取り込んだり、制御装置８０からの指令により、塗布液７４をノズル３０に供給したりする等の任意の動作をさせることができる。制御装置８０を用いれば、ストライプ塗布装置１の動作を自在に制御できるので、与えられた塗布条件下での塗布を自在に行うことができる。
【００１７】
次に、ストライプ塗布装置１を構成する一要素であるノズル３０については、図２、図３を用いて詳細に説明する。
【００１８】
図２（ａ）は、図１にあるノズル３０をＹ方向、すなわち基板Ａの短辺方向ならびにノズル３０の長手方向（Ｘ方向）に直交する方向、に見た中央部の断面を拡大して示しており、図２（ｂ）は、斜線で示す塗布液７４をノズル３０でクリアランスＬＣだけ離れた基板Ａにストライプ状に塗布している状況を示している。また、図３は、図２の矢印Ｅ方向から見てノズル３０の吐出口４２近傍を拡大して立体的に示している。ノズル３０は、図２（ａ）で紙面に垂直な方向、すなわち図１のＹ方向に移動し、これが塗布方向となる。そしてノズル３０を構成する本体３２の中央部に、ノズル３０の長手方向に伸びるマニホールド３４が形成されている。このマニホールド３４の中央部上方には、塗布液供給口３６が設けられている。塗布液供給口３６は、図１の供給ホース６８と接続している。この塗布液供給口３６を介して、塗布液供給装置５０から塗布液７４をマニホールド３４に供給することができ、塗布液７４をマニホールド３４内に充満させることができる。マニホールド３４の下方の下板部３８には、複数の分岐部４０が流路としてマニホールド３４と連通して形成されている。この分岐部４０のマニホールド３４とは逆側の一端が吐出口面４５でノズル３０の外部に開口して吐出口４２を形成する。したがって吐出口４２は、塗布液供給装置５０と流体的に連通しているので、塗布液供給装置５０から塗布液７４が供給されれば、吐出口４２から塗布液７４は図２（ａ）の下向き方向（Ｚ方向）に吐出される。この方向が塗布液吐出方向となる。
【００１９】
さらに、吐出口４２の両隣に連なって一対の対向平面４４Ａ、Ｂが、塗布液吐出方向に外面４６から長さＬＡだけ伸びて形成されている。この一対の対向平面４４Ａ、Ｂは、ノズル３０の長手方向（Ｘ方向）と直交する方向、すなわちＹ方向に略平行となっており、ギャップＬＳの間隔だけ離れて空間Ｓを形成している。一対の対向平面４４Ａ、Ｂのノズル長手方向側には、それぞれ最下端面４９Ａ、Ｂ、傾斜部４７Ａ、Ｂ、外面４６が連なって形成されている。また一対の対向平面４４Ａ、Ｂと最下端面４９Ａ、Ｂをそれぞれ接続する稜線部分が最下端部４８Ａ、Ｂとなっている。最下端面４９Ａ、Ｂは、吐出口４２を含む吐出口面４５と略平行に構成されている。一対の対向平面４４Ａ、Ｂは、吐出口４２から吐出される塗布液７４を一旦は塗布液吐出方向に案内し、塗布液７４が空間Ｓを満たすと、塗布液吐出方向に加えて、Ｙ方向である塗布方向にも塗布液を流し出すという機能を備えている。吐出口４２はノズル３０の長手方向にピッチＬＲで複数個設けられているので、一対の対向平面４４Ａ、Ｂやそれに連なる最下端部４８Ａ、Ｂ、最下端面４９Ａ、Ｂ、傾斜部４７Ａ、Ｂも同じくノズル３０の長手方向にピッチＬＲで複数組設けられることになる。
【００２０】
以上の構成から、吐出口４２から吐出された塗布液７４は、一対の対向平面４４Ａ、Ｂに案内された後に、一対の対向平面４４Ａ、Ｂ間に形成される空間Ｓから塗布液吐出方向と塗布方向上流側および下流側の合計３方向に流れていくことができる。一対の対向平面４４Ａ、Ｂ間に形成される空間Ｓから流れ出てくる塗布液７４が、ノズル３０に対して相対移動する基板Ａ上に塗布されると、基板Ａ上にストライプ状塗布膜の形成が行われる。
【００２１】
次に図２（ｂ）を用いて、ノズル３０でストライプ状の塗布膜が形成される状況をさらに詳しく説明する。まず静止している基板Ａの上方に、最下端面４９Ａ、ＢがクリアランスＬＣだけ離れて位置するようにノズル３０が近接して静置される。続いて吐出口４２から塗布液７４が吐出され、吐出された塗布液７４は一対の対向平面４４Ａ、Ｂで塗布液吐出方向に案内される。案内された塗布液７４が一対の対向平面４４Ａ、Ｂ間に形成される空間Ｓに充満すると、この空間Ｓから塗布液７４が塗布液吐出方向と塗布方向上流側および下流側の合計３方向に流れ出た後、基板Ａに向かってビードＢを形成する。この時形成されるビードＢはノズル３０と基板Ａが静止しているために、ノズル長手方向（Ｘ方向）には最下端面４９Ａ、Ｂ全面まで拡がり、ノズル３０側では長さＬＥ（最下端面４９Ａ、Ｂが占める領域のノズル３０の長手方向の長さ）、基板Ａ上では長さＬＥよりも少し大きな幅ＬＢとなる。このようにビードＢを形成した状態で、吐出口４２から塗布液７４を吐出し続け、さらにノズル３０か基板Ａのいずれか一方または両方を塗布方向に相対移動させる、たとえば図２（ｂ）の基板Ａを紙面に垂直方向で手前側に移動させると、基板Ａ上に最初のほんのわずかだけ幅が長さＬＥよりも少し大きな幅ＬＢのストライプ状の塗布膜が形成される。さらに塗布を続けると、一対の対向平面４４Ａ、Ｂ間に形成される空間Ｓに満たされている塗布液７４は、基板Ａがノズル３０に対して相対的に移動しているため、塗布液吐出方向である下側よりも塗布方向下流側、すなわち基板Ａの移動方向側（紙面に垂直方向で手前側）に多く空間Ｓから流れ出ていき、結果として塗布厚さに相当する量の塗布液７４が基板Ａ上に塗布される。この時、基板Ａの移動方向から、塗布方向上流側（紙面に垂直方向で奥側）には空間Ｓからは塗布液は流れ出ていかない。
【００２２】
さて、一対の対向平面４４Ａ、Ｂ間に形成される空間Ｓの塗布方向下流側から主に流れ出る塗布液７４によって、ビードＢは引っ張られる形になるためにビードＢ内部には負圧が発生し、そのためにビードＢはノズル３０の長手方向には、最下端面４９Ａ、Ｂと傾斜部４７Ａ、Ｂが交わる稜線のある両端の位置から最下端部４８Ａ、Ｂの位置まで縮小して、図２（ｂ）に示すようにノズル３０側では一対の対向平面４４Ａ、Ｂ間のギャップＬＳの幅となる。この時基板Ａ上には、幅が一対の対向平面４４Ａ、Ｂ間のギャップＬＳよりも少し大きな幅ＬＢのストライプ状の塗布膜が形成され、この状態が塗布終了まで続く。すなわち塗布開始直後の１ｍｍ以下のほんのわずかの区間だけ長さＬＥよりも少し大きな幅ＬＢで、それ以降の塗布終了部までの区間では対向平面４４Ａ、Ｂ間のギャップＬＳよりも少し大きな幅ＬＢで、ストライプ状の塗布膜が形成されることになる。この場合、クリアランスＬＣを小さくしていくと、ストライプ状塗布膜の幅ＬＢはさらに一対の対向平面４４Ａ、Ｂ間のギャップＬＳに近づく。
【００２３】
すなわち、図５、図６に示すような吐出口９５からそのまま塗布液が吐出されて基板Ａに塗布される従来型のノズル９２では、吐出口９５のノズル９２の長手方向の長さＬＪよりも大きな吐出口面９４のノズル９２の長手方向の長さＬＩ（図２、図３のノズル３０では最下端面４９Ａ、Ｂのノズル３０の長手方向（Ｘ方向）の長さＬＥに相当）が最小の塗布できるストライプ幅であったものが、本発明のノズル３０では吐出口４２から塗布液７４を案内し、合計３方向に塗布液が流れ出る一対の対向平面４４Ａ、Ｂを設けているために、吐出口４２のノズル３０の長手方向の長さＬＤに等しい一対の対向平面４４Ａ、Ｂ間のギャップＬＳを塗布可能な最小のストライプ幅にすることができる。
【００２４】
この作用は塗布速度が高くても小さくても、また塗布液の特性に関係なく働く。例えば、５０ｍＰａ・ｓ以下の低粘度の塗布液をＷｅｔ膜厚２０μｍ以下の比較的薄い膜厚、かつ低速度で塗布しようとすると、従来ノズル９２では、吐出口９５からの塗布液の吐出速度が低くなるので、図５（ｂ）に示すように、吐出された塗布液は、突出部９３の吐出口面９４を経て、突出部９３の傾斜部９６の途中まではい上がり、その結果、ストライプ状塗布膜の幅ＬＢは、吐出口面９４のノズル９２の長手方向長さＬＩよりも相当大きくなっていた。それに対し本発明のノズル３０では、吐出口４２からの塗布液７４の吐出速度に関係なく、空間Ｓより塗布方向下流側にそのまま塗布液が流れ出て基板Ａの方に向かうのであるから、吐出口４２のノズル３０の長手方向の長さＬＤに等しい一対の対向平面４４Ａ、Ｂ間のギャップＬＳの幅のストライプ状塗布膜を形成できる。
【００２５】
従来ノズル９２の吐出口面９４のノズル９２の長手方向の長さＬＩや本発明の最下端面４９Ａ、Ｂのノズル３０の長手方向の長さＬＥは、吐出口面９４や最下端面４９Ａ、Ｂを形成する部分の剛性を確保するために、吐出口のノズル長手方向長さよりも少なくとも２０μｍ以上大きくする必要がある。したがって、本発明のノズル３０は従来のノズルよりも少なくとも２０μｍ以上小さな微細なストライプ幅の塗布膜を形成することができるといえる。
次に図４を見ると、本発明になるノズルの別の実施態様例であるノズル１００が、吐出口４２近傍を拡大して立体的に示されている。ノズル１００は、一対の対向平面４４Ａ、Ｂのそれぞれと交わる第３の平面４１を備えている他は、ノズル３０と全く同じである。第３の平面４１は吐出口４２の直下になく、吐出口４２よりも塗布方向（Ｙ方向）上流側の吐出口面４５上に連なってあることが好ましい。このような構成であれば、吐出口４２から吐出された塗布液７４が一対の対向平面４４Ａ、Ｂ間に形成される空間Ｓから、確実に塗布方向（Ｙ方向）の下流側に流れ出て、塗布方向の上流側には絶対に流れ出ないので、より安定したビードＢの縮小が行われる。その結果一対の対向平面４４Ａ、Ｂ間のギャップＬＳを最小とする微細な幅のストライプ状の塗布膜を、基板Ａ上に容易にしかも安定して形成することができる。
【００２６】
なおノズル３０の吐出口４２の形状については、塗布液７４の吐出方向（図２の矢印Ｅ方向）から見て、円形、矩形、長穴形状等いかなるものであっても良い。吐出口４２のノズル３０のノズル長手方向（Ｘ方向）の長さＬＤと、一対の対向平面４４Ａ、Ｂ間のギャップＬＳは略同一であることが好ましいが、ギャップＬＳの方を大きくしても良い。また、ノズル３０の最下端面４９Ａ、Ｂのノズル３０の長手方向（Ｘ方向）の長さＬＥは、上記したように一対の対向平面４４Ａ、Ｂ間のギャップＬＳより２０〜１００μｍ長いことが好ましい。これによって一対の対向平面４４Ａ、Ｂの平行度を維持する剛性を得ることができる。吐出口４２を含む吐出口面４５からノズル３０の最下端面４９Ａ、Ｂまでの長さＬａは、１０〜１００μmであることが好ましい。この範囲未満であると上記したようなビードＢ内部に負圧を発生させてビードＢを縮小させるのに必要な空間Ｓを充分に形成することができず、この範囲を越えると一対の対向平面４４Ａ、Ｂの平行度を維持する剛性を確保できない。長さＬａが１０〜１００μmであるなら、吐出口面４５と外面４６は同一平面上に含まれていてもよいし、そうでなくてもよい。傾斜部４７Ａ、Ｂの塗布液７４の吐出方向（Ｚ方向）に対する角度φ１は、いかなる角度であってもよいが、好ましくは−１０〜９０度、より好ましくは０〜４５度にする。角度φ１＝９０度は、換言するとノズル３０の最下端面４９Ａ、Ｂが、下板部３８の外面４６と同一平面であることを表す。
【００２７】
吐出口面４５の塗布方向（Ｙ方向）長さＬＨは、吐出口４２の塗布方向（Ｙ方向）長さＬＦより５０〜５００μｍ長いことが好ましい。この範囲未満であると吐出口面４５を形成する加工難易度が高くなり、この範囲を越えるとビードＢの容量が大きくなって内部に発生する負圧の大きさはほとんど向上しないので、ビードＢの縮小効果が限定される。またノズル３０の最下端面４９Ａ、Ｂの塗布方向（Ｙ方向）長さＬＧは、吐出口面４５の塗布方向（Ｙ方向）長さＬＨ以下であることが好ましい。この関係によって、吐出口面４５の塗布方向（Ｙ方向）両隣に連なる傾斜部４３は塗布液吐出方向に対する角度φ２を有することになる。角度φ２は、０〜８０度が好ましい。
【００２８】
一対の対向平面４４Ａ、Ｂの長さＬＡは、好ましくは０〜２０００μｍ、より好ましくは２０〜５００μｍである。ここでＬＡ＝０とは、ノズル３０の最下端面４９Ａ、Ｂと下板部３８の外面４６が同一平面内に存在することを表す。長さＬＡが上記の範囲であると、塗布開始直後からストライプ状塗布膜の形成が可能となるが、２０００μmより大きいと、ノズル３０の形状加工難度が増大する。最下端面４９Ａ、Ｂのノズル３０の長手方向（Ｘ方向）の長さＬＥは好ましくは３０〜３００μｍ、より好ましくは４０〜２００μｍ、塗布方向（Ｙ方向）の長さＬＧは好ましくは１０〜５００μm、より好ましくは２０〜２００μmである。また吐出口面４５の塗布方向（Ｙ方向）長さＬＨは好ましくは６０〜７００μｍ、より好ましくは７０〜６００μｍである。吐出口４２のノズル３０の長手方向（Ｘ方向）の長さＬＤと塗布方向（Ｙ方向）長さＬＦは好ましくは１０〜２００μｍ、より好ましくは２０〜１００μｍである。この範囲内であると、分岐部４０から吐出口４２間を塗布液７４が通過する際に異物等による詰まり故障を回避しやすく、また塗布液７４を安定して吐出させるための適度な流速を得ることが可能となる。一対の対向平面４４Ａ、Ｂ間のギャップＬＳは好ましくは１０〜２００μｍ、より好ましくは２０〜１００μｍである。
【００２９】
次に、ストライプ塗布装置１を用いた塗布液７４の被塗布部材である基板Ａへのストライプ塗布方法について、図１を用いて説明する。まず準備作業として、図１のタンク７２からノズル３０まで塗布液７４はすでに充満されており、タンク７２以降のノズル３０までの残留空気を排出する作業も既に終了している。この時の塗布液供給装置５０の状態は、シリンジ６２に塗布液７４が充填、吸引バルブ５４は閉、供給バルブ５２は開、そしてピストン６４は最下端の位置にあり、いつでも塗布液７４をノズル３０に供給できるようになっている。また吸着盤１４、ノズル３０もそれぞれ初期位置で待機している。すなわち吸着盤１４はＸ方向には原点位置、Ｘ−Ｙ平面内の回転方向（θ方向）には吸着盤１４の長手側端部がＸ方向と平行になるように配置されている。ノズル３０はＹ方向には原点位置、Ｚ方向には最も高い位置に配置されている。
【００３０】
続いてストライプ塗布装置１の動作開始信号が操作盤８２から制御装置８０に伝えられると、吸着盤１４の表面に図示しないリフトピンが上昇し、図示しない移載装置から被塗布部材である基板Ａがリフトピン上部に載置される。そしてリフトピンを下降させて基板Ａを吸着盤１４上に載置し、同時に吸着保持する。次いで高さセンサー２４によって基板Ａの高さを検知するとともに、ＣＣＤカメラ２２で２ヶ所設けられているアライメントマークを検知して、アライメントマークで定められた塗布方向とＹ方向が一致するようにＸ−θ駆動装置１６を駆動して吸着盤１４をθ方向に回転させる。次いで予め定めた基板Ａの塗布開始位置直上にノズル３０の吐出口４２が位置するように、Ｘ−θ駆動装置１６を駆動して吸着盤１４をＸ方向に移動させるとともに、Ｙ軸リニア装置２０を駆動してノズル３０をＹ方向に移動させる。ノズル３０が基板Ａ上の塗布開始位置直上に来たら停止させるとともに、測定した基板Ａの高さに応じて基板Ａとノズル３０の最下端面４９Ａ、Ｂとの間のすきまが所定のクリアランスＬＣの値になるように、Ｚ軸リニア駆動装置１２を駆動してノズル３０をＺ方向に下降停止させる。基板Ａとノズル３０の間のすきまがクリアランスＬＣで静止している状態で、塗布液供給装置５０のシリンジポンプ６０を駆動してピストン６４を上側に所定速度で上昇させて、塗布液７４をノズル３０に供給する。供給された塗布液７４がノズル３０の吐出口４２から吐出され、ノズル３０の最下端面４９Ａ、Ｂと基板Ａとの間にビードＢが形成されたら、Ｙ軸リニア駆動装置２０を駆動して一定速度でノズル３０をＹ方向に移動開始し、塗布液７４の基板Ａへの塗布を始めて、ストライプ状塗布膜を形成する。基板Ａの塗布終了位置がノズル３０の吐出口４２の位置に来たら、シリンジポンプ６０のピストン６４を停止させて塗布液７４の供給を停止し、続いてＺ軸リニア駆動装置１２を駆動して、ノズル３０を上昇させる。これによってノズル３０と基板Ａとの間に形成されたビードＢが断ち切られ、ストライプ状の塗布が終了する。塗布終了後もＹ軸リニア駆動装置２０は動き続け、終点位置に来たらノズル３０は一旦停止し、今度は初期位置に向かって逆方向にＹ軸リニア駆動装置２０を駆動してノズル３０を移動させる。続いてＸ−θ駆動装置１６を駆動して吸着盤１４をＸ方向に移動させるとともに、Ｙ軸リニア装置２０を駆動してノズル３０をＹ方向に移動させ、基板Ａの次の塗布開始位置上にノズル３０の吐出口４２が来るようにする。これらの動作と並行して、供給バルブ５２を閉、吸引バルブ５４は開としてから、ピストン６４を一定速度で下降させ、タンク７２の塗布液７４をシリンジ６２に充填する。充填完了後、ピストン６４を停止させ、吸引バルブ５４を閉、供給バルブ５２を開として、ノズル３０が基板Ａの塗布開始位置上に来るのを待ち、同じ動作を繰り返して次のストライプ状の塗布膜を形成する。
【００３１】
なお塗布終了後にノズル３０が初期位置に戻り、基板Ａでの予定の塗布が完了している場合は、基板Ａの吸着を解除し、リフトピンを上昇させて基板Ａを持ち上げる。この時図示されない移載装置によって基板Ａの下面が保持され、次の工程に基板Ａを搬送する。これと並行して、供給バルブ５２を閉、吸引バルブ５４は開としてから、ピストン６４を一定速度で下降させ、タンク７２の塗布液７４をシリンジ６２に充填する。充填完了後、ピストン６４を停止させ、吸引バルブ５４を閉、供給バルブ５２を開として、次の基板Ａが来るのを待ち、同じ動作を繰り返す。なおシリンジポンプ６０への塗布液７４の充填については、随時行えばよく、１〜Ｎ（整数）回の塗布ごとに行ってもよいし、１〜Ｎ枚の基板への塗布が完了した時点で行ってもよい。
また上記の塗布方法では、基板Ａは隔壁等のパターンが形成されていない基板Ａでの実施態様例を示したが、基板Ａがストライプ状に複数の隔壁が形成されたパターン基板であってもよい。
【００３２】
なお、本発明はいかなる塗布液にも適用できるが、粘度が０．５〜１００ｍＰａ・ｓの塗布液にその有効性が如実に現れるので、それに適用することがより好ましい。さらに塗布条件としては、塗布速度は１ｍｍ／ｓ〜５００ｍｍ／ｓ、より好ましくは１０ｍｍ／ｓ〜３５０ｍｍ／ｓである。クリアランスＬＣは好ましくは１０〜３００μｍ、より好ましくは２０〜１５０μｍである。塗布厚さも特に限定されないが、より薄い方がその効力を一層発揮するので、Ｗｅｔ厚さで好ましくは１〜２０μｍ、より好ましくは２〜１０μｍである。
【００３３】
また上記実施態様例では間欠型の定容量ポンプとしてシリンジポンプ６０を使用したが、定容量の塗布液の供給が行われるのならこれに限定されることはなく、ベロフラム型ポンプ（商品名ＣＴポンプ）、ダイヤフラムポンプ、チュービングポンプ、ギアポンプ等が好適に用いられる。
【００３４】
なおストライプ塗布装置１については、構成を変えて、ノズル３０を固定、基板ＡをＹ方向に移動させてストライプ状に塗布できるようにしてもよい。
【実施例】
【００３５】
以下実施例により本発明を具体的に説明する。
３７０×４７０mmで厚さ０．７mmの無アルカリガラス基板に、厚さ２μｍで幅が３０μｍ、基板短辺方向の長さ３５０ｍｍのポリイミド膜がバンクとして基板長辺方向にピッチ１００μｍで４６０９本配置されている有機ＥＬのパターン基板を用意した。なおポリイミド膜は基板中央にあり、基板短辺方向の両側１０ｍｍ、基板長手方向の両側５ｍｍがストライプ状のポリイミド膜のない非製品領域であった。さらに隔壁としてのポリイミド膜の間にはＩＴＯ透明電極が陽極としてガラス基板上に０．１μｍ、その上に正孔注入輸送層が０．２μｍ形成されていた。正孔注入輸送層はポリエチレンジオキシチオフェンとポリスチレンスルフォン酸が混合されたものを主成分とするものであった。
【００３６】
次に隔壁間の正孔注入輸送層の上にＲ、Ｇ、Ｂの発光材をストライプ状に塗布すべく、ＲＧＢ発光材を準備した。ＲＧＢ発光材はいずれもポリフェニレンビニレン系高分子であり、Ｒ発光材は固形分濃度１％で粘度が２ｍＰａ・ｓ、Ｇ発光材は固形分濃度０．５％で粘度が１．５ｍＰａ・ｓ、Ｂ発光材は固形分濃度１％で粘度が１ｍＰａ・ｓであった。図１に示すストライプ塗布装置１でストライプ状の塗布を行うべく、専用のノズル３０を準備した。
【００３７】
このノズル３０には、ノズル３０の長手方向の長さＬＤ＝６０μｍで、塗布方向長さＬＦ＝８０μｍの矩形状の吐出口４２が、ピッチＬＲ＝３００μｍで５１２個配置されていた。さらにノズル３０の最下端面４９Ａ、Ｂのノズル３０の長手方向長さＬＥ＝１００μｍ、塗布方向長さＬＧ＝１８０μｍ、吐出口面４５の塗布方向長さＬＨ＝３８０μm、一対の対向平面４４Ａ、Ｂの長さＬＡ＝３００μｍ、吐出口面４５から最下端面４９Ａ、Ｂまでの長さＬａ＝１００μm、φ１＝２０度、φ２＝４５度であった。なお、一対の対向平面４４Ａ、Ｂ間のギャップＬＳは、吐出口４２のノズル３０の長手方向の長さＬＤと同じ６０μｍであった。このノズル３０をストライプ塗布装置１に取り付け、上記のＲ発光材をタンク７２からノズル３０まで充填した。上記のポリイミドのストライプ膜が形成された基板を吸着盤１４に吸着後、基板上のアライメントマークをＣＣＤカメラ２２で検知して、ノズル３０を基板の塗布開始位置の直上に配置した。
【００３８】
なお塗布開始位置は、Ｘ方向には、原点に一番近い基板のバンク間の溝が、ノズル３０の一番原点に近い吐出口と一致する位置、Ｙ方向には原点に一番近い基板端部から５ｍｍの位置であった。また吐出口４２が直線状に連なる方向と、ポリイミド膜がストライプとなって伸びる方向が直交するように基板ＡのＸ−Ｙ平面内の回転角度をＸ−θ駆動装置１６により調整をした。高さセンサー２４で測定した基板Ａの高さに基づいて、最下端面４９Ａ、Ｂと基板Ａとの間のすきまであるクリアランスＬＣ＝３０μｍとなるように、Ｚ軸リニア駆動装置１２を駆動してノズル３０を下降させた。
【００３９】
続いてシリンジポンプ６０のピストン６４を、供給速度０．９５μｌ／ｓとなるように一定速度で上昇させてノズル３０よりＲ発光材の吐出を開始し、この吐出開始より０．２秒後にＹ軸リニア駆動装置２０を駆動開始して、ノズル３０をＹ方向に６６ｍｍ／ｓで移動開始した。そして基板短辺方向の塗布開始位置から３６０ｍｍの位置でシリンジポンプ６０のピストン６４を停止させるとともに、塗布開始位置から３６５ｍｍの位置でＺ軸リニア駆動装置１２を駆動して、ノズル３０を上昇させた。これらの動作によって基板Ａ端部から５ｍｍの塗布開始位置から７０μm幅でＷｅｔ厚さ０．４μｍの３６０ｍｍ長のストライプ状塗布膜が５１２本形成され、ポリイミド膜のバンク間にすべてＲ発光材が充填され、バンク上に乗り上げる物や、充填されていない部分もなかった。
【００４０】
なお塗布方向にはバンクの前後に５ｍｍずつ、バンクパターンのない基板上にも幅が６５μｍのストライプ状の塗布膜が形成された。次にノズル３０の塗布開始位置を負のＸ方向に１５３．６ｍｍだけ移動させて、同様の塗布を行い、さらにノズル３０の塗布開始位置を正のＸ方向に１５３．６ｍｍだけ移動させて同様の塗布を繰り返し、合計１５３６本のストライプ状塗布膜を形成し、予定していたポリイミド膜のバンク間にＲ発光材を全て充填した。Ｒ発光材の塗布が完了した基板を取り出し、ホットプレートで１２０℃、１０分の乾燥を行った。
【００４１】
引き続いてＧ発光材、Ｂ発光材についても同様のストライプ塗布を行った。Ｇ発光材についてはＲ発光材のすぐ隣のバンク間に塗布できるように位置決めをし、シリンジポンプ６０のストライプ塗布時の吐出速度が１．９μｌ／ｓである他は、すべてＲ発光材と同じ条件にて塗布と乾燥を行った。Ｂ発光材については、Ｒ発光材とＧ発光材の間のバンク間に塗布できるように位置決めをし、Ｒ発光材とすべて同じ条件に塗布と乾燥を行った。以上の塗布と乾燥を行った結果、Ｒ、Ｇ、Ｂ発光材ともに、基板端部から５ｍｍの塗布開始位置から、４ｎｍ厚さ、７０μm幅で３６０ｍｍ長のストライプ状塗布膜が、それぞれ１５３６本形成され、すべてのポリイミド膜のバンク間がＲ、Ｇ、Ｂ発光材が規則正しく充填された。なお、厚さむらは、Ｒ、Ｇ、Ｂ発光材ともに、塗布開始部および終了部から５ｍｍ除外した製品領域で、±５％以下で、非常に良好であった。
【００４２】
そして最後に塗布したＲＧＢ発光材と隔壁の上を覆うように陰電極を蒸着して有機ＥＬ素子を作成した。この有機ＥＬ素子をさらに後工程で所定の処理をして表示装置に形成したところ、ＲＧＢの色が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。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明は、有機ＥＬ、カラーフィルター、プラズマディスプレイ等の基板上に面にストライプ状の塗布膜を形成する各種ディスプレイ用部材の製造に利用可能である。
【符号の説明】
【００４４】
１ ストライプ塗布装置
１０ ＸＹＺステージ
１２ Ｚ軸リニア駆動装置
１４ 吸着盤
１６ Ｘ−θ駆動装置
１８ ブラケット
２０ Ｙ軸リニア駆動装置
２２ ＣＣＤカメラ
２４ 高さセンサー
２６ ベース
２８ 門型ベース
３０ ノズル
３２ 本体
３４ マニホールド
３６ 塗布液供給口
３８ 下板部
４０ 分岐部
４１ 第３の平面
４２ 吐出口
４３ 傾斜部
４４Ａ、Ｂ 一対の対向平面
４５ 吐出口面
４６ 外面
４７Ａ、Ｂ 傾斜部
４８Ａ、Ｂ 最下端部
４９Ａ、Ｂ 最下端面
５０ 塗布液供給装置
５２ 供給バルブ
５４ 吸引バルブ
５６ フィルター
６０ シリンジポンプ
６２ シリンジ
６４ ピストン
６６ 本体
６８ 供給ホース
７０ 吸引ホース
７２ タンク
７４ 塗布液
７６ 圧空源
８０ 制御装置
８２ 操作盤
９２ ノズル
９３ 突出部
９４ 吐出口面
９５ 吐出口
９６ 傾斜部
１００ ノズル
Ａ 基板
Ｂ ビード
ＬＡ 一対の対向平面４４Ａ、Ｂの長さ
Ｌａ 吐出口面４５から最下端面４９までの長さ
ＬＢ ストライプ状塗布膜の幅
ＬＣ クリアランス
ＬＤ 吐出口４２のノズル３０の長手方向（Ｘ方向）の長さ
ＬＥ 最下端面４９Ａ、Ｂのノズル３０の長手方向（Ｘ方向）の長さ
ＬＦ 吐出口４２の塗布方向（Ｙ方向）長さ
ＬＧ 最下端面４９Ａ、Ｂの塗布方向（Ｙ方向）長さ
ＬＨ 吐出口面４５の塗布方向（Ｙ方向）長さ
ＬＩ 吐出口面９４のノズル９２の長手方向の長さ
ＬＪ 吐出口９５のノズル９２の長手方向の長さ
ＬＲ ピッチ
ＬＳ 一対の対向平面４４Ａ、Ｂ間のギャップ
Ｓ 一対の対向平面４４Ａ、Ｂ間に形成される空間
θ Ｘ−Ｙ平面内の回転方向
φ１ 傾斜部４７Ａ、Ｂの塗布液吐出方向に対する角度
φ２ 傾斜部４３の塗布液吐出方向に対する角度
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば有機ＥＬやカラー液晶ディスプレイ用カラーフィルター等のディスプレイ用部材を製造する分野に主として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ストライプ状に所定幅の塗布膜を多数形成できるノズル、塗布装置および塗布方法並びにディスプレイ用部材の製造方法の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から知られているように、有機ＥＬ、カラー液晶ディスプレイ用カラーフィルター、プラズマディスプレイパネルの背面板には、等ピッチに配置されたポリイミドやブラックマトリックス、ガラス等のバンク間に形成される直線状の溝に、塗布液を充填してストライプ状に塗布膜を形成する工程がある。このようなストライプ状の塗布膜をガラス基板等の被塗布部材上に塗布により形成する手段としては、スクリーン印刷やノズル法がよく知られているが、スクリーン等の副資材が不要で、必要な量だけ高価な塗布液を供給して塗布膜を形成できるノズル法の方が、コスト的に優れており、最近特に注目を集めている。
【０００３】
ノズル法にも、ストライプの配置ピッチにあわせて設けられた複数の吐出口を有するノズルから、塗布液を間欠的に噴射するインクジェットノズル法や、塗布液を連続して吐出する連続吐出ノズル法がある。インクジェットノズル法は、個々の吐出口での塗布液の吐出を制御できるので、被塗布部材に形成されたいかなるパターン形状にも対応でき、フレキシビリティが高いが、均一性、吐出安定性に課題がある。一方連続吐出ノズル法は、すべての吐出口から同時に塗布液を吐出するので、ストライプ状にしか塗布できないが、逆に均一性、吐出安定性に優れているため、製造工程に広く利用されている。さらにまた連続吐出ノズル法にも、ノズルと被塗布部材間のすきま、すなわちクリアランスを比較的大きくして、ノズルから塗布液をおおよそストライプの幅を有する柱状流（直線棒状）にして吐出し、そのまま被塗布部材に塗布する柱状流法と（例えば特許文献１）、クリアランスを比較的小さくしてノズルの吐出口と被塗布部材間に液溜まりであるビードを形成し、ノズル長手方向のビード幅に相当する幅のストライプ状塗布膜を形成するビード法（例えば特許文献２）がある。ビード法は適用できる塗布液の粘度や塗布膜厚さの範囲が柱状流法よりもはるかに広く、使用しやすいという特長がある。
特許文献２で示されるビード法で使用するノズルは、図５（ａ）および図６（図５（ａ）の矢印Ｅ方向に見たノズル９２の拡大斜視図が示されている）に示すノズル９２のように、吐出口９５を含む吐出口面９４と被塗布部材である基板Ａ間に所望の幅のビードＢを容易に形成させるために、吐出口面９４が他の部分よりも塗布液吐出方向に突出して、突出部９３を形成している。このようなノズル９２では図５（ａ）に示すように、吐出口９５から吐出された塗布液は突出部９３の吐出口面９４のノズル９２の長手方向の長さＬＩまで拡大するので、基板Ａに塗布されるストライプ状塗布膜の幅ＬＢは、最小でも長さＬＩとなる。また吐出口面９４と基板Ａ間のすきまであるクリアランスＬＣが大きくなると、ストライプ状塗布膜の幅ＬＢは吐出口面９４のノズル９２の長手方向の長さＬＩよりも拡大することになる。すなわち、ストライプ状塗布膜の幅ＬＢをより小さくしたければ、それに応じて、吐出口面９４のノズル９２の長手方向の長さＬＩをより小さくしなければならない。しかしながら、加工上の限界から吐出口面９４のノズル９２の長手方向の長さＬＩは１００μｍ以下にするのは困難であるので、特許文献２の手段では、目標とする幅ＬＢが１００μm以下の微細なストライプ状塗布膜を形成することは困難である。
また５０ｍＰａ・ｓ以下の低粘度の塗布液をＷｅｔ膜厚２０μｍ以下の比較的薄い膜厚、かつ低速度で塗布しようとすると、吐出口９５からの塗布液の吐出速度が低くなるので、図５（ｂ）に示すように、吐出された塗布液は、突出部９３の吐出口面９４を経て、突出部９３の傾斜部９６の途中まではい上がり、そこから重力で垂れ下がって基板Ａに塗布される。その結果、基板Ａに塗布されたストライプ状塗布膜の幅ＬＢは、吐出口面９４のノズル長手方向長さＬＩよりも相当大きくなり、幅ＬＢが１００μｍ以下の微細なストライプ状塗布膜を形成することは全く望めない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１０７５５号公報
【特許文献２】特開２００７−１８７９４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明はかかる状況に鑑みてなされたもので、複数の塗布液の吐出口を有してストライプ状塗布膜を形成するノズルにおいて、塗布液の特性や塗布条件に関わらず、きわめて微細な幅のストライプ状塗布膜を形成することができるノズル、塗布装置および塗布方法を実現させるとともに、低コストで高品質のディスプレイ用部材を製造できるディスプレイ用部材の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記本発明の目的は、以下に述べる手段によって達成される。
（１）本発明になるノズルは、塗布液が供給される塗布液供給口と、塗布液供給口から供給された塗布液をノズル長手方向に拡幅するマニホールドと、マニホールドに連通し塗布液が分配される複数の分岐部と、該分岐部が開口した一端にあって塗布液が外部に吐出される複数の吐出口と、を有するノズルであって、さらに吐出口から吐出される塗布液を塗布液吐出方向に案内する一対の対向平面を備え、該一対の対向平面はノズル長手方向と略直交する方向に平行となるように形成されることを特徴とする。ここで、吐出口から吐出される塗布液を塗布液吐出方向に案内し、前記一対の対向平面のそれぞれと交わる第３の平面を備えることが好ましい。
（２）本発明になる塗布装置は、（１）に記載のノズルと、該ノズルに定量の塗布液を供給する手段を含む塗布液供給手段と、被塗布部材を保持する載置台と、前記ノズルおよび載置台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、前記ノズルを被塗布部材に近接させる近接手段と、前記ノズルの吐出口を被塗布部材上の任意の場所に位置合わせをする位置合わせ手段と、を備えてストライプ状塗布膜を形成することを特徴とする。
（３）本発明になる塗布方法は、（１）に記載のノズルを被塗布部材に近接させ、塗布液供給装置から前記ノズルに塗布液を供給して前記ノズルの複数の吐出口から塗布液を吐出して、被塗布部材の前記ノズルに対する相対移動を行って、被塗布部材上にストライプ状塗布膜を形成することを特徴とする。
（４）本発明になるディスプレイ用部材の製造方法は、（３）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。
【発明の効果】
【０００７】
本発明になるノズル、塗布装置および塗布方法を用いれば、ノズルの吐出口から吐出される塗布液を塗布液吐出方向に案内する一対の対向平面がノズル長手方向と略直交する方向に平行となるように形成されているので、塗布液はこの一対の対向平面で形成される空間から塗布液吐出方向と塗布方向に流れ出て被塗布部材にストライプ状に塗布される。この作用によって、塗布液の特性や塗布条件に関わらず、吐出口のノズル長手方向の長さにほぼ等しい一対の対向平面の対向間隔の幅にて、ストライプ状の塗布膜を形成することができる。その結果、幅が１００μｍ以下のきわめて微細なストライプ状の塗布膜を、塗布液の特性や塗布条件に関わらず容易に形成することが可能となる。
【０００８】
本発明になるディスプレイ用部材の製造方法によれば、上記の優れた塗布方法を用いてディスプレイ用部材を製造するのであるから、高精細かつ高品質のディスプレイ用部材を、低コストで製造できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明にかかるストライプ塗布装置の一実施態様を示す斜視図である。
【図２】図１のノズル３０の拡大正面断面図である。
【図３】図２の矢印Ｅ方向から見たノズル３０の拡大斜視図である。
【図４】本発明の別の実施態様例であるノズル１００の拡大斜視図である。
【図５】従来のノズルの一例を示す拡大正面断面図である。
【図６】図５の矢印Ｅ方向から見たノズル９２の拡大斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明にかかるノズル、塗布装置および塗布方法を、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明にかかるストライプ塗布装置の一実施態様を示す斜視図、図２は、図１のノズル３０の拡大正面断面図、図３は、図２の矢印Ｅ方向から見たノズル３０の拡大斜視図、図４は、本発明の別の実施態様例であるノズル１００の拡大斜視図である。
【００１１】
図１を参照すると、塗布液をストライプ状に塗布可能なストライプ塗布装置１が示されている。
【００１２】
このストライプ塗布装置１は、被塗布部材である基板Ａに塗布液を塗布するノズル３０と、ノズル３０と基板Ａが取り付けられて、これらを自在に移動させるＸＹＺステージ１０と、ノズル３０に塗布液を供給する塗布液供給手段である塗布液供給装置５０と、ＸＹＺステージ１０と塗布液供給装置５０の動作を統括的に制御する制御装置８０と、より構成されている。
【００１３】
ＸＹＺステージ１０の吸着盤１４には基板Ａが載置され、Ｚ軸リニア駆動装置１２にはノズル３０が固定保持されている。吸着盤１４の上面には図示されていない吸着孔が多数配置されており、図示されていない真空源からの真空圧によって基板Ａを吸着保持することができる。この吸着盤１４はその中央部で図示しない回転軸を介してＸ−θ駆動装置１６に取り付けられている。Ｘ−θ駆動装置１６は、ベース２６上に固定されており、吸着盤１４のＸ−Ｙ平面内での回転とＸ方向（基板Ａ長手方向）の往復動を自在に行なうことができる。なおＸ、Ｙ、Ｚの方向については、図１に示される通りで、ＸＹＺステージ１０の左下隅にＸ、Ｙ、Ｚ各軸の原点Ｏが設けられているとともに、原点Ｏでの矢印の方向が正方向である。またＸ−Ｙ平面内での回転方向がθ方向となっている。
ノズル３０を保持するＺ軸リニア駆動装置１２は、ノズル３０をＺ方向すなわち上下方向に自在に昇降することができるもので、ブラケット１８に固定されている。ブラケット１８はさらにＹ軸リニア駆動装置２０に保持されている。Ｙ軸リニア駆動装置２０は、ベース２６上の一端に配置されている門型ベース２８上に固定されており、ブラケット１８をＹ方向に自在に往復動することができる。その結果ブラケット１８に固定されているノズル３０をＹ方向にも自在に往復動させることができる。さらに吸着盤１４の上方のブラケット１８に対応する位置には、ＣＣＤカメラ２２と高さセンサー２４も装着されている。ＣＣＤカメラ２２は制御装置８０に電気的に連結されており、基板Ａのアライメントマークの位置を検知して、それを制御装置８０に伝え、制御装置８０がＸ−θ駆動装置１６やＹ軸リニア駆動装置２０を駆動することによって、ノズル３０に対する基板Ａの位置合わせやθ方向の相対回転角度設定を行うことができる。一方高さセンサー２４は、基板Ａの上面の位置を検知、すなわち基板Ａの厚さを検知し、それを電気的に接続されている制御装置８０に伝える。その信号に基づいて制御装置８０がＺ軸リニア駆動装置１２等を駆動することによって、ノズル３０の最下面と基板Ａ上面とのすきま、すなわちクリアランスを所定値に設定することができる。
【００１４】
再びノズル３０を見ると、塗布液供給装置５０に連なる供給ホース６８とノズル３０が常時接続されており、これによりノズル３０へは塗布液供給装置５０から塗布液を供給することができる。ノズル３０へ供給された塗布液は、ノズル３０の内部通路を経て基板Ａに向かってノズル３０より吐出される。
【００１５】
なお、塗布液供給装置５０は、供給ホース６８の上流側に、フィルター５６、供給バルブ５２、シリンジポンプ６０、吸引バルブ５４、吸引ホース７０、タンク７２を備えている。タンク７２には塗布液７４が蓄えられており、圧空源７６に連結されて任意の大きさの背圧を塗布液７４に付加することができる。タンク７２内の塗布液７４は、吸引ホース７０を通じてシリンジポンプ６０に供給される。シリンジポンプ６０では、シリンジ６２、ピストン６４が本体６６に取り付けられている。ここでピストン６４は図示しない駆動源によって上下方向に自在に往復動できる。シリンジポンプ６０は、一定の内径を有するシリンジ６２内に塗布液７４を充填し、それをピストン６４により押し出して、ノズル３０に一定容量の塗布液を供給できる定容量間欠供給型のポンプである。シリンジ６２内に塗布液７４を充填するときは、吸引バルブ５４を開、供給バルブ５２を閉として、ピストン６４を下方に移動させる。またシリンジ６２内に充填された塗布液をノズル３０に向かって供給するときは、吸引バルブ５４を閉、供給バルブ５２を開とし、ピストン６４を上方に移動させることで、ピストン６４でシリンジ６２内部の塗布液７４を押し上げ排出する。
【００１６】
上記のように、制御信号にて動作するＸ−θ駆動装置１６、Ｙ軸リニア駆動装置２０、Ｚ軸リニア駆動装置１２、塗布液供給装置５０、等はすべて制御装置８０に電気的に接続されている。そして、制御装置８０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機器に送信されて、あらかじめ定められた動作を行う。なお条件変更時は操作盤８２に適宜変更パラメータを入力すれば、それが制御装置８０に伝達されて、運転動作の変更が実現できる。特に塗布液供給装置５０の中では、シリンジポンプ６０、供給バルブ５２、吸引バルブ５４が電気的に接続されており、制御装置８０にその電気的信号を取り込んだり、制御装置８０からの指令により、塗布液７４をノズル３０に供給したりする等の任意の動作をさせることができる。制御装置８０を用いれば、ストライプ塗布装置１の動作を自在に制御できるので、与えられた塗布条件下での塗布を自在に行うことができる。
【００１７】
次に、ストライプ塗布装置１を構成する一要素であるノズル３０については、図２、図３を用いて詳細に説明する。
【００１８】
図２（ａ）は、図１にあるノズル３０をＹ方向、すなわち基板Ａの短辺方向ならびにノズル３０の長手方向（Ｘ方向）に直交する方向、に見た中央部の断面を拡大して示しており、図２（ｂ）は、斜線で示す塗布液７４をノズル３０でクリアランスＬＣだけ離れた基板Ａにストライプ状に塗布している状況を示している。また、図３は、図２の矢印Ｅ方向から見てノズル３０の吐出口４２近傍を拡大して立体的に示している。ノズル３０は、図２（ａ）で紙面に垂直な方向、すなわち図１のＹ方向に移動し、これが塗布方向となる。そしてノズル３０を構成する本体３２の中央部に、ノズル３０の長手方向に伸びるマニホールド３４が形成されている。このマニホールド３４の中央部上方には、塗布液供給口３６が設けられている。塗布液供給口３６は、図１の供給ホース６８と接続している。この塗布液供給口３６を介して、塗布液供給装置５０から塗布液７４をマニホールド３４に供給することができ、塗布液７４をマニホールド３４内に充満させることができる。マニホールド３４の下方の下板部３８には、複数の分岐部４０が流路としてマニホールド３４と連通して形成されている。この分岐部４０のマニホールド３４とは逆側の一端が吐出口面４５でノズル３０の外部に開口して吐出口４２を形成する。したがって吐出口４２は、塗布液供給装置５０と流体的に連通しているので、塗布液供給装置５０から塗布液７４が供給されれば、吐出口４２から塗布液７４は図２（ａ）の下向き方向（Ｚ方向）に吐出される。この方向が塗布液吐出方向となる。
【００１９】
さらに、吐出口４２の両隣に連なって一対の対向平面４４Ａ、Ｂが、塗布液吐出方向に外面４６から長さＬＡだけ伸びて形成されている。この一対の対向平面４４Ａ、Ｂは、ノズル３０の長手方向（Ｘ方向）と直交する方向、すなわちＹ方向に略平行となっており、ギャップＬＳの間隔だけ離れて空間Ｓを形成している。一対の対向平面４４Ａ、Ｂのノズル長手方向側には、それぞれ最下端面４９Ａ、Ｂ、傾斜部４７Ａ、Ｂ、外面４６が連なって形成されている。また一対の対向平面４４Ａ、Ｂと最下端面４９Ａ、Ｂをそれぞれ接続する稜線部分が最下端部４８Ａ、Ｂとなっている。最下端面４９Ａ、Ｂは、吐出口４２を含む吐出口面４５と略平行に構成されている。一対の対向平面４４Ａ、Ｂは、吐出口４２から吐出される塗布液７４を一旦は塗布液吐出方向に案内し、塗布液７４が空間Ｓを満たすと、塗布液吐出方向に加えて、Ｙ方向である塗布方向にも塗布液を流し出すという機能を備えている。吐出口４２はノズル３０の長手方向にピッチＬＲで複数個設けられているので、一対の対向平面４４Ａ、Ｂやそれに連なる最下端部４８Ａ、Ｂ、最下端面４９Ａ、Ｂ、傾斜部４７Ａ、Ｂも同じくノズル３０の長手方向にピッチＬＲで複数組設けられることになる。
【００２０】
以上の構成から、吐出口４２から吐出された塗布液７４は、一対の対向平面４４Ａ、Ｂに案内された後に、一対の対向平面４４Ａ、Ｂ間に形成される空間Ｓから塗布液吐出方向と塗布方向上流側および下流側の合計３方向に流れていくことができる。一対の対向平面４４Ａ、Ｂ間に形成される空間Ｓから流れ出てくる塗布液７４が、ノズル３０に対して相対移動する基板Ａ上に塗布されると、基板Ａ上にストライプ状塗布膜の形成が行われる。
【００２１】
次に図２（ｂ）を用いて、ノズル３０でストライプ状の塗布膜が形成される状況をさらに詳しく説明する。まず静止している基板Ａの上方に、最下端面４９Ａ、ＢがクリアランスＬＣだけ離れて位置するようにノズル３０が近接して静置される。続いて吐出口４２から塗布液７４が吐出され、吐出された塗布液７４は一対の対向平面４４Ａ、Ｂで塗布液吐出方向に案内される。案内された塗布液７４が一対の対向平面４４Ａ、Ｂ間に形成される空間Ｓに充満すると、この空間Ｓから塗布液７４が塗布液吐出方向と塗布方向上流側および下流側の合計３方向に流れ出た後、基板Ａに向かってビードＢを形成する。この時形成されるビードＢはノズル３０と基板Ａが静止しているために、ノズル長手方向（Ｘ方向）には最下端面４９Ａ、Ｂ全面まで拡がり、ノズル３０側では長さＬＥ（最下端面４９Ａ、Ｂが占める領域のノズル３０の長手方向の長さ）、基板Ａ上では長さＬＥよりも少し大きな幅ＬＢとなる。このようにビードＢを形成した状態で、吐出口４２から塗布液７４を吐出し続け、さらにノズル３０か基板Ａのいずれか一方または両方を塗布方向に相対移動させる、たとえば図２（ｂ）の基板Ａを紙面に垂直方向で手前側に移動させると、基板Ａ上に最初のほんのわずかだけ幅が長さＬＥよりも少し大きな幅ＬＢのストライプ状の塗布膜が形成される。さらに塗布を続けると、一対の対向平面４４Ａ、Ｂ間に形成される空間Ｓに満たされている塗布液７４は、基板Ａがノズル３０に対して相対的に移動しているため、塗布液吐出方向である下側よりも塗布方向下流側、すなわち基板Ａの移動方向側（紙面に垂直方向で手前側）に多く空間Ｓから流れ出ていき、結果として塗布厚さに相当する量の塗布液７４が基板Ａ上に塗布される。この時、基板Ａの移動方向から、塗布方向上流側（紙面に垂直方向で奥側）には空間Ｓからは塗布液は流れ出ていかない。
【００２２】
さて、一対の対向平面４４Ａ、Ｂ間に形成される空間Ｓの塗布方向下流側から主に流れ出る塗布液７４によって、ビードＢは引っ張られる形になるためにビードＢ内部には負圧が発生し、そのためにビードＢはノズル３０の長手方向には、最下端面４９Ａ、Ｂと傾斜部４７Ａ、Ｂが交わる稜線のある両端の位置から最下端部４８Ａ、Ｂの位置まで縮小して、図２（ｂ）に示すようにノズル３０側では一対の対向平面４４Ａ、Ｂ間のギャップＬＳの幅となる。この時基板Ａ上には、幅が一対の対向平面４４Ａ、Ｂ間のギャップＬＳよりも少し大きな幅ＬＢのストライプ状の塗布膜が形成され、この状態が塗布終了まで続く。すなわち塗布開始直後の１ｍｍ以下のほんのわずかの区間だけ長さＬＥよりも少し大きな幅ＬＢで、それ以降の塗布終了部までの区間では対向平面４４Ａ、Ｂ間のギャップＬＳよりも少し大きな幅ＬＢで、ストライプ状の塗布膜が形成されることになる。この場合、クリアランスＬＣを小さくしていくと、ストライプ状塗布膜の幅ＬＢはさらに一対の対向平面４４Ａ、Ｂ間のギャップＬＳに近づく。
【００２３】
すなわち、図５、図６に示すような吐出口９５からそのまま塗布液が吐出されて基板Ａに塗布される従来型のノズル９２では、吐出口９５のノズル９２の長手方向の長さＬＪよりも大きな吐出口面９４のノズル９２の長手方向の長さＬＩ（図２、図３のノズル３０では最下端面４９Ａ、Ｂのノズル３０の長手方向（Ｘ方向）の長さＬＥに相当）が最小の塗布できるストライプ幅であったものが、本発明のノズル３０では吐出口４２から塗布液７４を案内し、合計３方向に塗布液が流れ出る一対の対向平面４４Ａ、Ｂを設けているために、吐出口４２のノズル３０の長手方向の長さＬＤに等しい一対の対向平面４４Ａ、Ｂ間のギャップＬＳを塗布可能な最小のストライプ幅にすることができる。
【００２４】
この作用は塗布速度が高くても小さくても、また塗布液の特性に関係なく働く。例えば、５０ｍＰａ・ｓ以下の低粘度の塗布液をＷｅｔ膜厚２０μｍ以下の比較的薄い膜厚、かつ低速度で塗布しようとすると、従来ノズル９２では、吐出口９５からの塗布液の吐出速度が低くなるので、図５（ｂ）に示すように、吐出された塗布液は、突出部９３の吐出口面９４を経て、突出部９３の傾斜部９６の途中まではい上がり、その結果、ストライプ状塗布膜の幅ＬＢは、吐出口面９４のノズル９２の長手方向長さＬＩよりも相当大きくなっていた。それに対し本発明のノズル３０では、吐出口４２からの塗布液７４の吐出速度に関係なく、空間Ｓより塗布方向下流側にそのまま塗布液が流れ出て基板Ａの方に向かうのであるから、吐出口４２のノズル３０の長手方向の長さＬＤに等しい一対の対向平面４４Ａ、Ｂ間のギャップＬＳの幅のストライプ状塗布膜を形成できる。
【００２５】
従来ノズル９２の吐出口面９４のノズル９２の長手方向の長さＬＩや本発明の最下端面４９Ａ、Ｂのノズル３０の長手方向の長さＬＥは、吐出口面９４や最下端面４９Ａ、Ｂを形成する部分の剛性を確保するために、吐出口のノズル長手方向長さよりも少なくとも２０μｍ以上大きくする必要がある。したがって、本発明のノズル３０は従来のノズルよりも少なくとも２０μｍ以上小さな微細なストライプ幅の塗布膜を形成することができるといえる。
次に図４を見ると、本発明になるノズルの別の実施態様例であるノズル１００が、吐出口４２近傍を拡大して立体的に示されている。ノズル１００は、一対の対向平面４４Ａ、Ｂのそれぞれと交わる第３の平面４１を備えている他は、ノズル３０と全く同じである。第３の平面４１は吐出口４２の直下になく、吐出口４２よりも塗布方向（Ｙ方向）上流側の吐出口面４５上に連なってあることが好ましい。このような構成であれば、吐出口４２から吐出された塗布液７４が一対の対向平面４４Ａ、Ｂ間に形成される空間Ｓから、確実に塗布方向（Ｙ方向）の下流側に流れ出て、塗布方向の上流側には絶対に流れ出ないので、より安定したビードＢの縮小が行われる。その結果一対の対向平面４４Ａ、Ｂ間のギャップＬＳを最小とする微細な幅のストライプ状の塗布膜を、基板Ａ上に容易にしかも安定して形成することができる。
【００２６】
なおノズル３０の吐出口４２の形状については、塗布液７４の吐出方向（図２の矢印Ｅ方向）から見て、円形、矩形、長穴形状等いかなるものであっても良い。吐出口４２のノズル３０のノズル長手方向（Ｘ方向）の長さＬＤと、一対の対向平面４４Ａ、Ｂ間のギャップＬＳは略同一であることが好ましいが、ギャップＬＳの方を大きくしても良い。また、ノズル３０の最下端面４９Ａ、Ｂのノズル３０の長手方向（Ｘ方向）の長さＬＥは、上記したように一対の対向平面４４Ａ、Ｂ間のギャップＬＳより２０〜１００μｍ長いことが好ましい。これによって一対の対向平面４４Ａ、Ｂの平行度を維持する剛性を得ることができる。吐出口４２を含む吐出口面４５からノズル３０の最下端面４９Ａ、Ｂまでの長さＬａは、１０〜１００μmであることが好ましい。この範囲未満であると上記したようなビードＢ内部に負圧を発生させてビードＢを縮小させるのに必要な空間Ｓを充分に形成することができず、この範囲を越えると一対の対向平面４４Ａ、Ｂの平行度を維持する剛性を確保できない。長さＬａが１０〜１００μmであるなら、吐出口面４５と外面４６は同一平面上に含まれていてもよいし、そうでなくてもよい。傾斜部４７Ａ、Ｂの塗布液７４の吐出方向（Ｚ方向）に対する角度φ１は、いかなる角度であってもよいが、好ましくは−１０〜９０度、より好ましくは０〜４５度にする。角度φ１＝９０度は、換言するとノズル３０の最下端面４９Ａ、Ｂが、下板部３８の外面４６と同一平面であることを表す。
【００２７】
吐出口面４５の塗布方向（Ｙ方向）長さＬＨは、吐出口４２の塗布方向（Ｙ方向）長さＬＦより５０〜５００μｍ長いことが好ましい。この範囲未満であると吐出口面４５を形成する加工難易度が高くなり、この範囲を越えるとビードＢの容量が大きくなって内部に発生する負圧の大きさはほとんど向上しないので、ビードＢの縮小効果が限定される。またノズル３０の最下端面４９Ａ、Ｂの塗布方向（Ｙ方向）長さＬＧは、吐出口面４５の塗布方向（Ｙ方向）長さＬＨ以下であることが好ましい。この関係によって、吐出口面４５の塗布方向（Ｙ方向）両隣に連なる傾斜部４３は塗布液吐出方向に対する角度φ２を有することになる。角度φ２は、０〜８０度が好ましい。
【００２８】
一対の対向平面４４Ａ、Ｂの長さＬＡは、好ましくは０〜２０００μｍ、より好ましくは２０〜５００μｍである。ここでＬＡ＝０とは、ノズル３０の最下端面４９Ａ、Ｂと下板部３８の外面４６が同一平面内に存在することを表す。長さＬＡが上記の範囲であると、塗布開始直後からストライプ状塗布膜の形成が可能となるが、２０００μmより大きいと、ノズル３０の形状加工難度が増大する。最下端面４９Ａ、Ｂのノズル３０の長手方向（Ｘ方向）の長さＬＥは好ましくは３０〜３００μｍ、より好ましくは４０〜２００μｍ、塗布方向（Ｙ方向）の長さＬＧは好ましくは１０〜５００μm、より好ましくは２０〜２００μmである。また吐出口面４５の塗布方向（Ｙ方向）長さＬＨは好ましくは６０〜７００μｍ、より好ましくは７０〜６００μｍである。吐出口４２のノズル３０の長手方向（Ｘ方向）の長さＬＤと塗布方向（Ｙ方向）長さＬＦは好ましくは１０〜２００μｍ、より好ましくは２０〜１００μｍである。この範囲内であると、分岐部４０から吐出口４２間を塗布液７４が通過する際に異物等による詰まり故障を回避しやすく、また塗布液７４を安定して吐出させるための適度な流速を得ることが可能となる。一対の対向平面４４Ａ、Ｂ間のギャップＬＳは好ましくは１０〜２００μｍ、より好ましくは２０〜１００μｍである。
【００２９】
次に、ストライプ塗布装置１を用いた塗布液７４の被塗布部材である基板Ａへのストライプ塗布方法について、図１を用いて説明する。まず準備作業として、図１のタンク７２からノズル３０まで塗布液７４はすでに充満されており、タンク７２以降のノズル３０までの残留空気を排出する作業も既に終了している。この時の塗布液供給装置５０の状態は、シリンジ６２に塗布液７４が充填、吸引バルブ５４は閉、供給バルブ５２は開、そしてピストン６４は最下端の位置にあり、いつでも塗布液７４をノズル３０に供給できるようになっている。また吸着盤１４、ノズル３０もそれぞれ初期位置で待機している。すなわち吸着盤１４はＸ方向には原点位置、Ｘ−Ｙ平面内の回転方向（θ方向）には吸着盤１４の長手側端部がＸ方向と平行になるように配置されている。ノズル３０はＹ方向には原点位置、Ｚ方向には最も高い位置に配置されている。
【００３０】
続いてストライプ塗布装置１の動作開始信号が操作盤８２から制御装置８０に伝えられると、吸着盤１４の表面に図示しないリフトピンが上昇し、図示しない移載装置から被塗布部材である基板Ａがリフトピン上部に載置される。そしてリフトピンを下降させて基板Ａを吸着盤１４上に載置し、同時に吸着保持する。次いで高さセンサー２４によって基板Ａの高さを検知するとともに、ＣＣＤカメラ２２で２ヶ所設けられているアライメントマークを検知して、アライメントマークで定められた塗布方向とＹ方向が一致するようにＸ−θ駆動装置１６を駆動して吸着盤１４をθ方向に回転させる。次いで予め定めた基板Ａの塗布開始位置直上にノズル３０の吐出口４２が位置するように、Ｘ−θ駆動装置１６を駆動して吸着盤１４をＸ方向に移動させるとともに、Ｙ軸リニア装置２０を駆動してノズル３０をＹ方向に移動させる。ノズル３０が基板Ａ上の塗布開始位置直上に来たら停止させるとともに、測定した基板Ａの高さに応じて基板Ａとノズル３０の最下端面４９Ａ、Ｂとの間のすきまが所定のクリアランスＬＣの値になるように、Ｚ軸リニア駆動装置１２を駆動してノズル３０をＺ方向に下降停止させる。基板Ａとノズル３０の間のすきまがクリアランスＬＣで静止している状態で、塗布液供給装置５０のシリンジポンプ６０を駆動してピストン６４を上側に所定速度で上昇させて、塗布液７４をノズル３０に供給する。供給された塗布液７４がノズル３０の吐出口４２から吐出され、ノズル３０の最下端面４９Ａ、Ｂと基板Ａとの間にビードＢが形成されたら、Ｙ軸リニア駆動装置２０を駆動して一定速度でノズル３０をＹ方向に移動開始し、塗布液７４の基板Ａへの塗布を始めて、ストライプ状塗布膜を形成する。基板Ａの塗布終了位置がノズル３０の吐出口４２の位置に来たら、シリンジポンプ６０のピストン６４を停止させて塗布液７４の供給を停止し、続いてＺ軸リニア駆動装置１２を駆動して、ノズル３０を上昇させる。これによってノズル３０と基板Ａとの間に形成されたビードＢが断ち切られ、ストライプ状の塗布が終了する。塗布終了後もＹ軸リニア駆動装置２０は動き続け、終点位置に来たらノズル３０は一旦停止し、今度は初期位置に向かって逆方向にＹ軸リニア駆動装置２０を駆動してノズル３０を移動させる。続いてＸ−θ駆動装置１６を駆動して吸着盤１４をＸ方向に移動させるとともに、Ｙ軸リニア装置２０を駆動してノズル３０をＹ方向に移動させ、基板Ａの次の塗布開始位置上にノズル３０の吐出口４２が来るようにする。これらの動作と並行して、供給バルブ５２を閉、吸引バルブ５４は開としてから、ピストン６４を一定速度で下降させ、タンク７２の塗布液７４をシリンジ６２に充填する。充填完了後、ピストン６４を停止させ、吸引バルブ５４を閉、供給バルブ５２を開として、ノズル３０が基板Ａの塗布開始位置上に来るのを待ち、同じ動作を繰り返して次のストライプ状の塗布膜を形成する。
【００３１】
なお塗布終了後にノズル３０が初期位置に戻り、基板Ａでの予定の塗布が完了している場合は、基板Ａの吸着を解除し、リフトピンを上昇させて基板Ａを持ち上げる。この時図示されない移載装置によって基板Ａの下面が保持され、次の工程に基板Ａを搬送する。これと並行して、供給バルブ５２を閉、吸引バルブ５４は開としてから、ピストン６４を一定速度で下降させ、タンク７２の塗布液７４をシリンジ６２に充填する。充填完了後、ピストン６４を停止させ、吸引バルブ５４を閉、供給バルブ５２を開として、次の基板Ａが来るのを待ち、同じ動作を繰り返す。なおシリンジポンプ６０への塗布液７４の充填については、随時行えばよく、１〜Ｎ（整数）回の塗布ごとに行ってもよいし、１〜Ｎ枚の基板への塗布が完了した時点で行ってもよい。
また上記の塗布方法では、基板Ａは隔壁等のパターンが形成されていない基板Ａでの実施態様例を示したが、基板Ａがストライプ状に複数の隔壁が形成されたパターン基板であってもよい。
【００３２】
なお、本発明はいかなる塗布液にも適用できるが、粘度が０．５〜１００ｍＰａ・ｓの塗布液にその有効性が如実に現れるので、それに適用することがより好ましい。さらに塗布条件としては、塗布速度は１ｍｍ／ｓ〜５００ｍｍ／ｓ、より好ましくは１０ｍｍ／ｓ〜３５０ｍｍ／ｓである。クリアランスＬＣは好ましくは１０〜３００μｍ、より好ましくは２０〜１５０μｍである。塗布厚さも特に限定されないが、より薄い方がその効力を一層発揮するので、Ｗｅｔ厚さで好ましくは１〜２０μｍ、より好ましくは２〜１０μｍである。
【００３３】
また上記実施態様例では間欠型の定容量ポンプとしてシリンジポンプ６０を使用したが、定容量の塗布液の供給が行われるのならこれに限定されることはなく、ベロフラム型ポンプ（商品名ＣＴポンプ）、ダイヤフラムポンプ、チュービングポンプ、ギアポンプ等が好適に用いられる。
【００３４】
なおストライプ塗布装置１については、構成を変えて、ノズル３０を固定、基板ＡをＹ方向に移動させてストライプ状に塗布できるようにしてもよい。
【実施例】
【００３５】
以下実施例により本発明を具体的に説明する。
３７０×４７０mmで厚さ０．７mmの無アルカリガラス基板に、厚さ２μｍで幅が３０μｍ、基板短辺方向の長さ３５０ｍｍのポリイミド膜がバンクとして基板長辺方向にピッチ１００μｍで４６０９本配置されている有機ＥＬのパターン基板を用意した。なおポリイミド膜は基板中央にあり、基板短辺方向の両側１０ｍｍ、基板長手方向の両側５ｍｍがストライプ状のポリイミド膜のない非製品領域であった。さらに隔壁としてのポリイミド膜の間にはＩＴＯ透明電極が陽極としてガラス基板上に０．１μｍ、その上に正孔注入輸送層が０．２μｍ形成されていた。正孔注入輸送層はポリエチレンジオキシチオフェンとポリスチレンスルフォン酸が混合されたものを主成分とするものであった。
【００３６】
次に隔壁間の正孔注入輸送層の上にＲ、Ｇ、Ｂの発光材をストライプ状に塗布すべく、ＲＧＢ発光材を準備した。ＲＧＢ発光材はいずれもポリフェニレンビニレン系高分子であり、Ｒ発光材は固形分濃度１％で粘度が２ｍＰａ・ｓ、Ｇ発光材は固形分濃度０．５％で粘度が１．５ｍＰａ・ｓ、Ｂ発光材は固形分濃度１％で粘度が１ｍＰａ・ｓであった。図１に示すストライプ塗布装置１でストライプ状の塗布を行うべく、専用のノズル３０を準備した。
【００３７】
このノズル３０には、ノズル３０の長手方向の長さＬＤ＝６０μｍで、塗布方向長さＬＦ＝８０μｍの矩形状の吐出口４２が、ピッチＬＲ＝３００μｍで５１２個配置されていた。さらにノズル３０の最下端面４９Ａ、Ｂのノズル３０の長手方向長さＬＥ＝１００μｍ、塗布方向長さＬＧ＝１８０μｍ、吐出口面４５の塗布方向長さＬＨ＝３８０μm、一対の対向平面４４Ａ、Ｂの長さＬＡ＝３００μｍ、吐出口面４５から最下端面４９Ａ、Ｂまでの長さＬａ＝１００μm、φ１＝２０度、φ２＝４５度であった。なお、一対の対向平面４４Ａ、Ｂ間のギャップＬＳは、吐出口４２のノズル３０の長手方向の長さＬＤと同じ６０μｍであった。このノズル３０をストライプ塗布装置１に取り付け、上記のＲ発光材をタンク７２からノズル３０まで充填した。上記のポリイミドのストライプ膜が形成された基板を吸着盤１４に吸着後、基板上のアライメントマークをＣＣＤカメラ２２で検知して、ノズル３０を基板の塗布開始位置の直上に配置した。
【００３８】
なお塗布開始位置は、Ｘ方向には、原点に一番近い基板のバンク間の溝が、ノズル３０の一番原点に近い吐出口と一致する位置、Ｙ方向には原点に一番近い基板端部から５ｍｍの位置であった。また吐出口４２が直線状に連なる方向と、ポリイミド膜がストライプとなって伸びる方向が直交するように基板ＡのＸ−Ｙ平面内の回転角度をＸ−θ駆動装置１６により調整をした。高さセンサー２４で測定した基板Ａの高さに基づいて、最下端面４９Ａ、Ｂと基板Ａとの間のすきまであるクリアランスＬＣ＝３０μｍとなるように、Ｚ軸リニア駆動装置１２を駆動してノズル３０を下降させた。
【００３９】
続いてシリンジポンプ６０のピストン６４を、供給速度０．９５μｌ／ｓとなるように一定速度で上昇させてノズル３０よりＲ発光材の吐出を開始し、この吐出開始より０．２秒後にＹ軸リニア駆動装置２０を駆動開始して、ノズル３０をＹ方向に６６ｍｍ／ｓで移動開始した。そして基板短辺方向の塗布開始位置から３６０ｍｍの位置でシリンジポンプ６０のピストン６４を停止させるとともに、塗布開始位置から３６５ｍｍの位置でＺ軸リニア駆動装置１２を駆動して、ノズル３０を上昇させた。これらの動作によって基板Ａ端部から５ｍｍの塗布開始位置から７０μm幅でＷｅｔ厚さ０．４μｍの３６０ｍｍ長のストライプ状塗布膜が５１２本形成され、ポリイミド膜のバンク間にすべてＲ発光材が充填され、バンク上に乗り上げる物や、充填されていない部分もなかった。
【００４０】
なお塗布方向にはバンクの前後に５ｍｍずつ、バンクパターンのない基板上にも幅が６５μｍのストライプ状の塗布膜が形成された。次にノズル３０の塗布開始位置を負のＸ方向に１５３．６ｍｍだけ移動させて、同様の塗布を行い、さらにノズル３０の塗布開始位置を正のＸ方向に１５３．６ｍｍだけ移動させて同様の塗布を繰り返し、合計１５３６本のストライプ状塗布膜を形成し、予定していたポリイミド膜のバンク間にＲ発光材を全て充填した。Ｒ発光材の塗布が完了した基板を取り出し、ホットプレートで１２０℃、１０分の乾燥を行った。
【００４１】
引き続いてＧ発光材、Ｂ発光材についても同様のストライプ塗布を行った。Ｇ発光材についてはＲ発光材のすぐ隣のバンク間に塗布できるように位置決めをし、シリンジポンプ６０のストライプ塗布時の吐出速度が１．９μｌ／ｓである他は、すべてＲ発光材と同じ条件にて塗布と乾燥を行った。Ｂ発光材については、Ｒ発光材とＧ発光材の間のバンク間に塗布できるように位置決めをし、Ｒ発光材とすべて同じ条件に塗布と乾燥を行った。以上の塗布と乾燥を行った結果、Ｒ、Ｇ、Ｂ発光材ともに、基板端部から５ｍｍの塗布開始位置から、４ｎｍ厚さ、７０μm幅で３６０ｍｍ長のストライプ状塗布膜が、それぞれ１５３６本形成され、すべてのポリイミド膜のバンク間がＲ、Ｇ、Ｂ発光材が規則正しく充填された。なお、厚さむらは、Ｒ、Ｇ、Ｂ発光材ともに、塗布開始部および終了部から５ｍｍ除外した製品領域で、±５％以下で、非常に良好であった。
【００４２】
そして最後に塗布したＲＧＢ発光材と隔壁の上を覆うように陰電極を蒸着して有機ＥＬ素子を作成した。この有機ＥＬ素子をさらに後工程で所定の処理をして表示装置に形成したところ、ＲＧＢの色が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。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明は、有機ＥＬ、カラーフィルター、プラズマディスプレイ等の基板上に面にストライプ状の塗布膜を形成する各種ディスプレイ用部材の製造に利用可能である。
【符号の説明】
【００４４】
１ ストライプ塗布装置
１０ ＸＹＺステージ
１２ Ｚ軸リニア駆動装置
１４ 吸着盤
１６ Ｘ−θ駆動装置
１８ ブラケット
２０ Ｙ軸リニア駆動装置
２２ ＣＣＤカメラ
２４ 高さセンサー
２６ ベース
２８ 門型ベース
３０ ノズル
３２ 本体
３４ マニホールド
３６ 塗布液供給口
３８ 下板部
４０ 分岐部
４１ 第３の平面
４２ 吐出口
４３ 傾斜部
４４Ａ、Ｂ 一対の対向平面
４５ 吐出口面
４６ 外面
４７Ａ、Ｂ 傾斜部
４８Ａ、Ｂ 最下端部
４９Ａ、Ｂ 最下端面
５０ 塗布液供給装置
５２ 供給バルブ
５４ 吸引バルブ
５６ フィルター
６０ シリンジポンプ
６２ シリンジ
６４ ピストン
６６ 本体
６８ 供給ホース
７０ 吸引ホース
７２ タンク
７４ 塗布液
７６ 圧空源
８０ 制御装置
８２ 操作盤
９２ ノズル
９３ 突出部
９４ 吐出口面
９５ 吐出口
９６ 傾斜部
１００ ノズル
Ａ 基板
Ｂ ビード
ＬＡ 一対の対向平面４４Ａ、Ｂの長さ
Ｌａ 吐出口面４５から最下端面４９までの長さ
ＬＢ ストライプ状塗布膜の幅
ＬＣ クリアランス
ＬＤ 吐出口４２のノズル３０の長手方向（Ｘ方向）の長さ
ＬＥ 最下端面４９Ａ、Ｂのノズル３０の長手方向（Ｘ方向）の長さ
ＬＦ 吐出口４２の塗布方向（Ｙ方向）長さ
ＬＧ 最下端面４９Ａ、Ｂの塗布方向（Ｙ方向）長さ
ＬＨ 吐出口面４５の塗布方向（Ｙ方向）長さ
ＬＩ 吐出口面９４のノズル９２の長手方向の長さ
ＬＪ 吐出口９５のノズル９２の長手方向の長さ
ＬＲ ピッチ
ＬＳ 一対の対向平面４４Ａ、Ｂ間のギャップ
Ｓ 一対の対向平面４４Ａ、Ｂ間に形成される空間
θ Ｘ−Ｙ平面内の回転方向
φ１ 傾斜部４７Ａ、Ｂの塗布液吐出方向に対する角度
φ２ 傾斜部４３の塗布液吐出方向に対する角度
【特許請求の範囲】
【請求項１】
塗布液が供給される塗布液供給口と、塗布液供給口から供給された塗布液をノズル長手方向に拡幅するマニホールドと、マニホールドに連通し塗布液が分配される複数の分岐部と、該分岐部が開口した一端にあって塗布液が外部に吐出される複数の吐出口と、を有するノズルであって、さらに吐出口から吐出される塗布液を塗布液吐出方向に案内する一対の対向平面を備え、該一対の対向平面はノズル長手方向と略直交する方向に平行となるように形成されることを特徴とするノズル。
【請求項２】
吐出口から吐出される塗布液を塗布液吐出方向に案内し、前記一対の対向平面のそれぞれと交わる第３の平面を備えたことを特徴とする請求項１に記載のノズル。
【請求項３】
請求項１または２に記載のノズルと、該ノズルに定量の塗布液を供給する手段を含む塗布液供給手段と、被塗布部材を保持する載置台と、前記ノズルおよび載置台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、前記ノズルを被塗布部材に近接させる近接手段と、前記ノズルの吐出口を被塗布部材上の任意の場所に位置合わせをする位置合わせ手段と、を備えてストライプ状塗布膜を形成することを特徴とする塗布装置。
【請求項４】
請求項１または２に記載のノズルを被塗布部材に近接させ、塗布液供給装置から前記ノズルに塗布液を供給して前記ノズルの複数の吐出口から塗布液を吐出して、被塗布部材の前記ノズルに対する相対移動を行って、被塗布部材上にストライプ状塗布膜を形成することを特徴とする塗布方法。
【請求項５】
請求項４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ディスプレイ用部材の製造方法。
【請求項１】
塗布液が供給される塗布液供給口と、塗布液供給口から供給された塗布液をノズル長手方向に拡幅するマニホールドと、マニホールドに連通し塗布液が分配される複数の分岐部と、該分岐部が開口した一端にあって塗布液が外部に吐出される複数の吐出口と、を有するノズルであって、さらに吐出口から吐出される塗布液を塗布液吐出方向に案内する一対の対向平面を備え、該一対の対向平面はノズル長手方向と略直交する方向に平行となるように形成されることを特徴とするノズル。
【請求項２】
吐出口から吐出される塗布液を塗布液吐出方向に案内し、前記一対の対向平面のそれぞれと交わる第３の平面を備えたことを特徴とする請求項１に記載のノズル。
【請求項３】
請求項１または２に記載のノズルと、該ノズルに定量の塗布液を供給する手段を含む塗布液供給手段と、被塗布部材を保持する載置台と、前記ノズルおよび載置台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、前記ノズルを被塗布部材に近接させる近接手段と、前記ノズルの吐出口を被塗布部材上の任意の場所に位置合わせをする位置合わせ手段と、を備えてストライプ状塗布膜を形成することを特徴とする塗布装置。
【請求項４】
請求項１または２に記載のノズルを被塗布部材に近接させ、塗布液供給装置から前記ノズルに塗布液を供給して前記ノズルの複数の吐出口から塗布液を吐出して、被塗布部材の前記ノズルに対する相対移動を行って、被塗布部材上にストライプ状塗布膜を形成することを特徴とする塗布方法。
【請求項５】
請求項４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ディスプレイ用部材の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１１−１８３２９１（Ｐ２０１１−１８３２９１Ａ）
【公開日】平成２３年９月２２日（２０１１．９．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−５０３４４（Ｐ２０１０−５０３４４）
【出願日】平成２２年３月８日（２０１０．３．８）
【出願人】（０００００３１５９）東レ株式会社 (7,677)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月２２日（２０１１．９．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月８日（２０１０．３．８）
【出願人】（０００００３１５９）東レ株式会社 (7,677)
【Ｆターム（参考）】
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