塗布器
【課題】エア排出時間を短縮するために内部流路に接続するエア排出経路の個数を増加させても、エアを塗布器外部へ排出する排出口の個数は最小限に保つ手段を実現することで、排出口に接続されるエア排出用付帯部品の個数も最小限にして、低コスト化を図るだけでなく、塗布以外の作業時間を短縮して塗布生産時間を増やし、生産性と塗布品質に優れる塗布器を提供する。
【解決手段】
塗布液が供給される供給口、供給される塗布液を長手方向に拡幅するマニホールド、塗布液を吐出する吐出口、マニホールドと吐出口を連通するスリット、マニホールドに存在する塗布液／エアをマニホールドから流出させる複数のベント口とそれに連なるベント経路、ベント口から流出する塗布液／エアを塗布器の外部に排出する排出口を備えるとともに、排出口の個数がベント口の個数よりも少ない塗布器。
【解決手段】
塗布液が供給される供給口、供給される塗布液を長手方向に拡幅するマニホールド、塗布液を吐出する吐出口、マニホールドと吐出口を連通するスリット、マニホールドに存在する塗布液／エアをマニホールドから流出させる複数のベント口とそれに連なるベント経路、ベント口から流出する塗布液／エアを塗布器の外部に排出する排出口を備えるとともに、排出口の個数がベント口の個数よりも少ない塗布器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばカラー液晶ディスプレイ用カラーフィルター並びにアレイ基板、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塗布する塗布器の、内部に溜まったエアを効率的に外部に排出することを可能とする改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
カラー液晶ディスプレイ用カラーフィルター並びにアレイ基板、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工程では、ガラス基板などの枚葉状の被塗布部材表面に液体材料である塗布液を塗布して乾燥させ、塗布液の塗布膜を形成する工程が多く含まれる。近年、この塗布膜を形成するための塗布装置には、スリット状の吐出口から塗布液を吐出する塗布器（スロットダイ）を具備したダイコータが主に使用されている。
【０００３】
このダイコータにより枚葉状の被塗布部材表面に塗布液を塗布する場合、塗布液の発泡などによって塗布器の内部流路にエアが溜まってエア溜まりが形成されることがある。このエア溜まりがある程度以上の大きさに成長すると、塗布液を塗布器に供給して塗布を開始する時に、供給した塗布液がエア溜まりの圧縮に消費されて、塗布器から実際に吐出される塗布液量が減じるため、塗布開始部の膜厚が所定の膜厚よりも薄くなる問題が生じる。また塗布中に、塗布器の内部流路に溜まったエアが塗布器の吐出口から吐出されてしまうと、塗布膜の表面にピンホールや縦スジといった塗布欠陥が発生し、塗布膜の品質が著しく損なわれるといった問題も生じる。
【０００４】
これらの問題を解決するために、塗布器内部流路に溜まるエアを定期的に排出することが行われるが、このエア排出を簡便に行えるように、エア排出流路を塗布器の内部流路に付加して設けることがなされている。一方、近年のガラス基板の大型化に応じて長尺化された塗布器では、エア排出に要する時間が内部流路の容量増大に伴って増加しており、塗布装置の稼働率を高めるためにエア排出時間の一層の短縮が求められている。さらには、上記のエア起因の塗布欠陥が全くない高品質の塗布膜をえるために、排出しにくい微小なエアまで、短時間で排出することが要求されるようになってきた。
【０００５】
以上の複合的な要求を満たすために、複数のエア排出経路を塗布器の内部流路に付加することで、同時に複数箇所からのエア排出をエアのサイズに関係なく可能にし、時間短縮を図る提案がなされている（例えば特許文献１、２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−１４２６４８号公報
【特許文献２】特開２００９−１７８６４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１、２に示される従来の塗布器は、塗布器の内部流路に接続されるエア排出経路と、エア排出経路の一端にあって塗布液およびエアを塗布器の外部へ排出する排出口とが一対となっており、両者の個数が同一である構成となっている。さらに上記排出口のそれぞれには、塗布液およびエアを流出させる配管と、配管での塗布液およびエアの流出／遮断を開閉動作で個々に制御する切換バルブとからなるエア排出用付帯部品が接続され、これによってエア排出／塗布の切換が行われる。すなわち、エア排出時には切換バルブを開として、塗布液およびエアを外部に流出させ、塗布時には切換バルブを閉として、塗布液を塗布器の吐出口からのみ吐出するようにする。このようにエア排出用付帯部品は必須の構成要素になっており、それゆえ、エア排出時間を短縮するために単純にエア排出経路／排出口の個数を増やすと、それに伴って、排出口に接続されるエア排出用付帯部品の個数も増加してしまう。このようにエア排出用付帯部品の個数が増加してしまうと、設置コストが増加する上に装置構成が非常に複雑になるほか、エア排出用付帯部品の塗布器への脱着作業にも多大な労力と時間を要してしまう。このような脱着作業の時間増分は、エア排出経路の増加によるエア排出時間の短縮分を相殺してしまうか、はなはだしい場合にはエア排出時間の短縮分よりもはるかに大きくなってしまい、塗布以外の時間を短縮して塗布生産時間を長くするという本来の目的が全く達成できないという問題があった。
【０００８】
本発明は、上記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、エア排出時間を短縮するために内部流路に接続するエア排出経路の個数を増加させても、エア排出経路を流出するエアを塗布器外部へ排出する排出口の個数は少なく最小限に保つ手段を実現することで、排出口に接続されるエア排出用付帯部品の個数も最小限にして、低コスト化を図るだけでなく、塗布以外の作業時間を短縮して塗布生産時間を増やし、生産性と塗布品質に優れる塗布器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
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。
本発明に係る塗布器は、塗布液が供給される供給口、供給口から供給された塗布液を長手方向に拡幅するためのマニホールド、塗布液を吐出するために長手方向に延在する吐出口、マニホールドと吐出口を連通するスリット、を備える塗布器であって、さらに前記マニホールドに存在する塗布液およびエアをマニホールドから流出させるための複数のベント口とそれに連なるベント経路、該ベント口から流出する塗布液およびエアを塗布器の外部に排出するための排出口を備えるとともに、該排出口が前記ベント口の個数よりも少ない個数で設けられていることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の好ましい形態によれば、塗布器はさらに、複数の前記ベント経路が合流する合流部と、合流部と前記排出口を接続する排出経路と、を含む。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る塗布器によれば、塗布器の内部流路から塗布液およびエアを流出させるベント口とそれに連なるエア排出経路であるベント経路の個数に対して、ベント経路を流出する塗布液およびエアを塗布器の外部へ排出する排出口の個数を少なく最小限にすることが可能な構成にしたので、排出口に接続されて塗布器の定期的なエア排出を行うエア排出用付帯部品の個数も少なく、最小限にすることができる。これにより、エア排出用付帯部品の設置で低コスト化が実現できる上に、簡素な装置構成となってエア排出用付帯部品の接続時間も短縮される。また塗布液およびエアを塗布器の外部へ排出する排出口の個数を少なく最小限に保ったまま、ベント口とそれに連なるベント経路の数を自由に増やすことができるので、いかに塗布器が長尺化し、エアが微細化しても、排出時間を大幅に短縮してエア排出を行うことが可能となる。その結果、本発明の塗布器を塗布生産に適用すれば、エア排出及びそれに関連する作業に要する時間を大幅に短縮して、とりわけ超大型基板使用時の塗布生産時間を大幅に増加させるので、非常に生産性が高く、高品質の塗布膜がえられる塗布生産を実行することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係る塗布器であるスロットダイ１０１を各構成部材に分解して示す概略斜視図である。
【図２】リアリップ１０３の概略斜視図である。
【図３】リアリップ１０３に設けられた流路での塗布時の塗布液流れを示す概略斜視図である。
【図４】リアリップ１０３に設けられた流路でのエア排出時の塗布液流れを示す概略斜視図である。
【図５】リアリップ１０３に設けられた流路でのエア排出状況を示す概略斜視図である。
【図６】本発明に係る別の塗布器であるスロットダイ２０１の内部に設けられた流路を示すリアリップ２０３の概略斜視図である。
【図７】本発明に係るさらに別の塗布器であるスロットダイ３０１を各構成部材に分解して示す概略斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の好ましい実施形態の一例を、図面に基づいて説明する。図１は本発明に係る塗布器であるスロットダイ１０１を各構成部材に分解して示す概略斜視図、図２はリアリップ１０３の概略斜視図、図３はリアリップ１０３に設けられた流路での塗布時の塗布液流れを示す概略斜視図、図４はリアリップ１０３に設けられた流路でのエア排出時の塗布液流れを示す概略斜視図、図５はリアリップ１０３に設けられた流路でのエア排出状況を示す概略斜視図、である。
【００１４】
まず図１を参照すると、塗布器であるスロットダイ１０１は、両矢印で示される長手方向に伸びるフロントリップ１０２、シム１０４およびリアリップ１０３を重ね合わせ、複数の連結ボルト１０５により一体的に結合することで構成されている。スロットダイ１０１の内部には、塗布液を長手方向すなわち塗布幅方向に拡幅するためのマニホールド１０６が、スロットダイ１０１の内部流路の一つとして、リアリップ１０３のフロントリップ１０２と相対する面である内面に形成されており、フロントリップ１０２およびリアリップ１０３と同様に長手方向に延在している。このマニホールド１０６に塗布液を外部から供給する供給口１１６とそれに連なってマニホールド１０６に連通する供給経路１１９も、リアリップ１０３に設けられている。リアリップ１０３のフロントリップ１０２と相対する面の逆側にある外面には、エア排出用付帯部品１３０が接続されている。またマニホールド１０６の下方のフロントリップ１０２とリアリップ１０３の間には、シム１０４の厚さに等しい隙間であるスリット１０７が、マニホールド１０６に連通して形成されている。このスリット１０７も長手方向に延在している。そして、スリット１０７の下端は開口していて、この開口が塗布液を吐出するためのスリット状の吐出口１０８となる。なお塗布時に塗布液が流動する流路となる供給経路１１９、マニホールド１０６、スリット１０７が、内部流路と定義される。
【００１５】
次に、図２を参照してリアリップ１０３に形成される、すなわち設けられている流路を詳しく見てみる。図２では長手方向は両矢印で示されている。まずマニホールド１０６に溜まるエアを排出するために、マニホールド１０６の長手方向中央上部には、ベント口１０９とそれに連なって接続するベント経路１１３が設けられている。一方マニホールド１０６の長手方向両端上部には、ベント口１１０、ベント口１１１とそれに各々連なって接続するベント経路１１４、１１５が設けられている。塗布液およびエアが流出するスロットダイ１０１のエア排出経路であるベント経路１１３、１１４、１１５は、マニホールド１０６の長手方向中央で上方に設けた合流部１１２で合流して１つの経路に集約される。さらに合流部１１２はリアリップ１０３の外方（リアリップ１０３のフロントリップ１０２と相対する面とは逆側の方向）に向かって延びる排出経路１１８に接続される。排出経路１１８のリアリップ１０３の外方に延びる一端は、リアリップ１０３の外面で開口して、排出口１１７を形成している。この排出口１１７から、上記のスロットダイ１０１の内部に設けられた流路を流出してきた塗布液およびエアを、スロットダイ１０１の外部へ排出する。さらに排出口１１７には、排液配管１３１と、この排液配管１３１での塗布液およびエアの流出／遮断を制御する切換バルブであるエアオペバルブ１３２が、図示しないフランジを介して接続されている。エアオペバルブ１３２には、開閉動作に必要なパイロット圧力を付与するための圧縮空気を供給する圧空配管１３３も接続されている。以上の排液配管１３１、エアオペバルブ１３２、圧空配管１３３、図示しないフランジによって、エア排出用付帯部品１３０が構成されている。
【００１６】
次に図３を参照して、塗布時のスロットダイ１０１の内部に設けられた流路での塗布液１２２の流れを説明する。塗布時には、リアリップ１０３の外面側にある排液配管１３１に接続されたエアオペバルブ１３２は閉として、塗布液の流出が遮断されている。本実施態様例ではエアオペバルブ１３２はいわゆる「ノーマルクローズ」のものを使用しており、パイロット圧力が付与されると「閉」から「開」に切り替わるので、エアオペバルブ１３２を閉とするために、圧空配管１３３には圧縮空気は供給されていない。
【００１７】
さて、リップ１０３に設けられた流路（スロットダイ１０１の内部に設けられた流路）に塗布液が充満した状態で、図示しない塗布液供給装置から塗布液１２２を供給口１１６から供給経路１１９を経てスロットダイ１０１内部に供給すると、塗布液１２２はマニホールド１０６に一旦流入後、マニホールド１０６内で中央から両端に向かって長手方向両側に拡幅される塗布液１２２Ａと、ベント口１０９からベント経路１１３へ流入する塗布液１２２Ｂに分岐する。マニホールド１０６内で長手方向両側に拡幅される塗布液１２２Ａは、そのままスリット１０７を通って吐出口１０８から吐出される。一方、ベント経路１１３へ流入する塗布液１２２Ｂは、合流部１１２を経由して、ベント経路１１４、１１５にそれぞれ分岐し、ベント口１１０、１１１を通過して再びマニホールド１０６に再流入する塗布液１２２Ｃとなる。マニホールド１０６に再流入する塗布液１２２Ｃは、その後長手方向の両端部でスリット１０７を通って吐出口１０８から吐出される。吐出口１０８から吐出される全ての塗布液は、吐出口１０８の下に設置された被塗布部材上に塗布され、塗布膜が形成される。以上の塗布液１２２の流れでは、マニホールド１０６内で長手方向両側に拡幅される塗布液１２２Ａと、ベント経路１１３、１１４、１１５を介してマニホールド１０６に再流入する塗布液１２２Ｃとが、マニホールド１０６の長手方向両端部で合流することになる。この時、長手方向両端部でベント口１１０、１１１からマニホールド１０６に再流入する塗布液１２２Ｃは、マニホールド１０６内で長手方向両側に拡幅される塗布液１２２Ａによってさらに両端部へ押し流されて、吐出口１０８の両端から１mm程度の範囲でしか吐出されない。したがって塗布液１２２の合流によって塗布膜に縦スジと呼ばれる塗布欠陥が発生する場合でも、製品とならない端部でしか発生せず、製品となる塗布膜の品質には何ら影響を与えない。
【００１８】
次に図４を参照して、スロットダイ１０１の内部から外部にエアを排出する時に、塗布液１２２がスロットダイ１０１の内部に設けられた流路を流れる状況を説明する。エア排出時には、圧空配管１３３に圧縮空気を供給してパイロット圧力を付与してエアオペバルブ１３２を開にし、塗布液が排液配管１３１を通じて外部に流出するようにする。このようにエアオペバルブ１３２が設定され、リップ１０３に設けられた流路に塗布液が充満した状態で、図示しない塗布液供給装置から塗布液１２２を、供給口１１６から供給経路１１９を経てマニホールド１０６に供給する。供給された塗布液１２２は、塗布時と同様にマニホールド１０６内で長手方向両側に拡幅される塗布液１２２Ａと、ベント口１０９からベント経路１１３へ流入する塗布液１２２Ｂとに分岐する。マニホールド１０６内で長手方向両側に拡幅される塗布液１２２Ａは、さらにスリット１０７を通って吐出口１０８から吐出される塗布液１２２Ｅと、ベント口１１０、１１１からベント経路１１４、１１５へ流入する塗布液１２２Ｄに分岐する。さらにベント経路１１３に流入する塗布液１２２Ｂと、ベント経路１１４、１１５に流入する塗布液１２２Ｄは、合流部１１２において合流して、排出経路１１８を経て排出口１１７から排液配管１３１を流出して、スロットダイ１０１の外部へ排出される。以上のベント経路１１３に流入する塗布液１２２Ｂと、ベント経路１１４、１１５に流入する塗布液１２２Ｄにエアが含まれていれば、塗布液の流れと共にエアをスロットダイ１０１の外部に排出できることになる。またベント経路１１３、１１４、１１５の断面一杯に広がる大きなエアもベント経路１１３、１１４、１１５を流出する塗布液に押される形で、スロットダイ１０１の外部に排出される。なおスロットダイ１０１の外部に排出された塗布液は、排液配管１３１に接続される図示されない排液タンク等に回収される。
【実施例】
【００１９】
次に図５を参照して、スロットダイ１０１の内部に蓄積された溜まりエア１２３をスロットダイ１０１の外部に排出する作用について詳細に説明する。
【００２０】
スロットダイ１０１に塗布液１２２を充填して塗布を長時間行うと、マニホールド１０６の長手方向中央部にエアが徐々に蓄積されて溜まりエア１２３を形成する（図５（ａ）の状態）。この状態で一旦塗布を中断し、まず圧空配管１３３に圧縮空気を供給してパイロット圧を付与してエアオペバルブ１３２を開とし、塗布液およびエアが排液配管１３１を通じて外部に流出できる状態にする。
【００２１】
つづいて図示しない塗布液供給装置を作動させて、塗布液１２２を供給口１１６から供給経路１１９を経てマニホールド１０６に流入させると、塗布液１２２はマニホールド１０６内で長手方向両側に拡幅される塗布液１２２Ａと、ベント口１０９からベント経路１１３へ流入する塗布液１２２Ｂとに分岐する。この塗布液１２２の分岐にあわせて溜まりエア１２３も分離する。すなわち、溜まりエア１２３の一部は、マニホールド１０６内で長手方向両側に拡幅される塗布液１２２Ａによって、長手方向に中央部から両端部に向かって押し流されて、ベント口１１０、１１１からベント経路１１４、１１５に流入するエア１２５、１２６になる。エア１２５、１２６が分離した後の溜まりエア１２３の残りの部分は、ベント経路１１３へ流入する塗布液１２２Ｂによって、ベント口１０９からベント経路１１３へ流入するエア１２４となる（図５（ｂ）の状態）。
【００２２】
さらに続けて塗布液１２２を供給口１１６から供給すると、マニホールド１０６内で長手方向両側に拡幅される塗布液１２２Ａによって、エア１２５、１２６はベント経路１１４、１１５を合流部１１２に向かって移動する。これと並行して、ベント経路１１３へ流入する塗布液１２２Ｂによって、エア１２４はベント経路１１３を合流部１１２に向かって移動し、合流部１１２にてエア１２５、１２６と合流する（図５（ｃ）の状態）。
【００２３】
エア１２４、１２５、１２６は合流後に、供給口１１６から続けて供給される塗布液１２２によってさらに下流側に押し流され、排出経路１１８を経て排出口１１７から排液配管１３１を流出してスロットダイ１０１の外部へ排出される。すなわち、スロットダイ１０１の内部に蓄積された溜まりエア１２３が、スロットダイ１０１の外部に排出されたことになる。
【００２４】
ここで、溜まりエア１２３がスロットダイ１０１の内部からスロットダイ１０１外部に排出するまでの排出時間を最短とするために、各ベント口にあるエアがほぼ同時に合流部で合流できるようにすることが好ましい。そのために、ベント経路でのベント口から合流部までの塗布液の流動時間が、どのベント経路を経由しても略同一となるようにベント経路ごとに塗布液の流速を定め、その流速が得られるようにベント経路の形状を定めるのが好ましい。具体的には、ｎ個あるベント経路１、２、．．．、ｎのベント口から合流部までの長さをＬ１、Ｌ２、．．．、Ｌｎ、各ベント経路１、２、．．．、ｎでの塗布液の流速をＶ１、Ｖ２、．．．、Ｖｎとすると、ベント経路でのベント口から合流点までの塗布液の流動時間をどのベント経路を経由しても同じ時間ｔ０にすることから、ｔ０＝Ｌ１／Ｖ１＝Ｌ２／Ｖ２＝．．．＝Ｌｎ／Ｖｎ、となる。各ベント経路１、２、．．．、ｎを粘度ηの塗布液が速度Ｖ１、Ｖ２、．．．、Ｖｎで流動する時の圧力損失ΔＰ１、ΔＰ２、．．．、ΔＰｎは、ΔＰ１＝η×Ｖ１×ｆ１、ΔＰ２＝η×Ｖ２×ｆ２、．．．、ΔＰｎ＝η×Ｖｎ×ｆｎ、である。ここでｆ１、ｆ２、．．．、ｆｎは各ベント経路１、２、．．．、ｎの形状から定められる形状係数である。各ベント経路１、２、．．．、ｎは、ベント口から合流点までの区間で並列流路を形成しているので、各ベント経路１、２、．．．、ｎでの圧力損失ΔＰ１、ΔＰ２、．．．、ΔＰｎは等しくなることから、Ｖ１×ｆ１＝Ｖ２×ｆ２＝．．．＝Ｖｎ×ｆｎとなる。この等式を満たす形状係数ｆ１、ｆ２、．．．、ｆｎが得られるように、各ベント経路１、２、．．．、ｎの形状、すなわち断面形状と長さを定めれば、各ベント口にあるエアがほぼ同時に合流部で合流することが可能となる。
【００２５】
実用的には、ベント口とベント経路の個数が３であるスロットダイ１０１を例に挙げると、長手方向両端にあるベント経路１１４、１１５が対称形状であり、ベント口１１０、１１１から合流点１１２までの長さがより長いベント経路１１４、１１５の断面積を、ベント口１０９から合流点１１２までの長さがより短いベント経路１１３の断面積より３０倍以上大きくすると、図５（ｃ）に示すように、ベント口１０９、１１０、１１１から流出してきたエア１２４、１２５、１２６を、ほぼ同時に合流部１１２へ到達させることができるので、そのような形状にすることが好ましい。なおベント経路やベント口の断面形状は、上記の条件を満たす形状係数を有するものなら、三角形、四角形等の多角形、円形、半円形、等いかなる形状のものであってもよい。
【００２６】
なお図５（ａ）の状態で、溜まりエア１２３が大きくてその一部がすでにベント口１０９からベント経路１１３に入り込んでいる場合は、塗布液１２２が供給口１１６から供給されると溜まりエア１２３が押され、ベント口１０９によって溜まりエア１２３の一部が切断されて小さな気泡となり、ベント経路１１３へ流入する塗布液１２２Ｂがなくても、浮力によりベント経路１１３内を上昇する。その上昇速度も、ベント経路の断面形状に依存するので、塗布液の流動によってエアが移動するのと同じようにして、ベント経路の断面形状、長さ等の形状を定めるのが好ましい。
【００２７】
上記実施態様では、供給口１１６、排出口１１７、合流部１１２がスロットダイ１０１の長手方向中央に設けられ、ベント経路１１４とベント経路１１５が対称形に形成されているが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、供給口１１６、排出口１１７、合流部１１２をスロットダイ１０１の長手方向中央以外に設けて、ベント経路１１４とベント経路１１５を非対称形に形成してもよい。
【００２８】
また、ベント口１０９、１１０、１１１の位置も限定されないが、マニホールド１０６に溜まるエアを流出しやすくするために、塗布液がマニホールド１０６を拡幅する流れによってエアが集合しやすいマニホールド１０６の長手方向両端部や、エアの浮力によってエアが集合しやすいマニホールド１０６の重力方向最上部など、エアが溜まりやすい位置に設けることが好ましい。
【００２９】
次に本発明に係る別の塗布器であるスロットダイ２０１を、図６を用いて説明する。図６は、スロットダイ２０１の内部に設けられた流路を示すリアリップ２０３の概略斜視図である。
【００３０】
スロットダイ２０１は、リアリップ２０３以外はスロットダイ１０１と全く同じ構成である。図６を参照すると、リアリップ２０３には、重力方向の上部に連山状の稜線を持つ形状のマニホールド２０６が設けられている。マニホールド２０６の連山状の稜線には５個の頂部があり、それぞれの頂部にベント口２０９、２１０、２１１、２１２、２１３が設けられている。ベント口２０９、２１０、２１１には、それぞれベント経路２１６、２１７、２１８が連なって接続されている。ベント経路２１６、２１７、２１８は、それぞれの一端が合流部２１４で合流して一つの経路に集約され、合流部２１４でさらに排出口２２３に連なる排出経路２２５に接続されている。一方ベント口２１２、２１３にも、同様にベント経路２１９、２２０が連なって接続され、それらの一端が合流部２１５で合流して一つの経路に集約され、合流部２１５でさらに排出口２２４に連なる排出経路２２６に接続されている。排出口２２３、２２４にはそれぞれ個別に図示されていないエア排出用付帯部品が、スロットダイ１０１の時と同様に接続される。また塗布液２２７は供給口２２２から供給経路２３３を経て、マニホールド２０６に供給され、塗布時にはスリット２０７を経て吐出口２０８から吐出される。スロットダイ２０１のリアリップ２０３に形成される流路では、以上の構成により、マニホールド２０６に流入、または発生するエアは、浮力によってマニホールド２０６の連山状の稜線の各頂部に向かって上昇する。したがってマニホールド２０６の連山状の稜線の各頂部にはエアが蓄積され、エア２２８、２２９、２３０、２３１、２３２となる。この状態で塗布液を排出口２２３、２２４から流出できるようにエア排出用付帯部品を設定し、供給口２２２から塗布液２２７を供給すると、エア２２８、２２９、２３０はベント口２０９、２１０、２１１から排出口２２３に至る流路を流出してスロットダイ２０１外部に排出される。これと並行して、エア２３１、２３２もベント口２１２、２１３から排出口２２４に至る流路を流出してスロットダイ２０１の外部に排出される。以上のスロットダイ２０１内部に溜まったエアを、スロットダイ２０１の内部に設けられた２系統の流路で外部へ排出することは、供給口２２２から供給される塗布液２２７が分岐して、エア２２８、２２９、２３０、２３１、２３２を外部に向かって押し流すことで行われる。スロットダイ２０１は、合流部２１４、２１５を有する構成にすることで、５箇所のベント経路２１７、２１８、２１９、２２０、２２１から、２箇所の排出口２２３、２２４に少なくすることができる。これによって排出口２２３、２２４に接続するエア排出用付帯部品の数も２にすることができ、ベント口と同数の排出口を有する従来の装置構成と比べて、装置構成を大幅に簡素化でき、さらにエア排出用付帯部品の取付時間も大幅に短縮することができる。このように本発明に係る塗布器では、ベント口ないしはベント経路の個数よりも少ない個数の排出口を設けることによって、上記の格段の効果を発揮するものであり、この個数の条件を満たすなら設ける排出口の個数はいかなる値であってもよいが、より好ましくは設ける排出口の個数を１とする。
【００３１】
ここで、スロットダイ２０１についてもスロットダイ１０１と同様に、ベント口２０９、２１０、２１１にあるエア２２８、２２９、２３０がほぼ同時に合流部２１４で合流できるようにするとともに、ベント口２１２、２１３にあるエア２３１、２３２がほぼ同時に合流部２１５で合流することが好ましい。
そのために、ベント経路でのベント口から合流点までの塗布液の流動時間が、どのベント経路を経由しても略同一となるようにベント経路ごとに塗布液の流速を定め、その流速が得られるようにベント経路の形状を定めるのが好ましい。
【００３２】
なおベント経路２１９、２２０については、ベント口２１２、２１３から合流部２１５までの長さを同じにすると、ベント経路を同一の断面形状とすることでベント口２３１、２３２に溜まるエア２１２、２１３を同時に合流部２１５で合流させることができる。
【００３３】
次に本発明に係るさらに別の塗布器であるスロットダイ３０１を、図７を用いて説明する。図７は、スロットダイ３０１を各構成部材に分解して示す概略斜視図である。スロットダイ３０１は、リアリップ３０３の外面（フロントリップ３０２と相対する面の逆側の面）に合流部材３２１を重ね合わせて連結ボルト３０５で締結し、この合流部材３２１とリアリップ３０３にまたがってベント経路３１３、３１４、３１５を設けるとともに、ベント経路３１３、３１４、３１５が合流する合流部３１２と、排出口３１７と、合流部３１２と排出口３１７を接続する排出経路３１８とを合流部材３２１に設け、合流部材３２１の出口となる排出口３１７にエア排出用付帯部品１３０を接続した他は、スロットダイ１０１と全く同じである。したがって、リアリップ３０３に設けた供給口３１６に塗布液を供給すれば、スロットダイ１０１の時と全く同じ作用にて、スロットダイ３０１の内部流路であるマニホールド３０６に溜まったエアを、ベント口３０９、３１０、３１１から排出口３１７に至る流路を流出させて、スロットダイ３０１の外部に排出することができる。さらに３個のベント経路に対して排出口を１個にできるので、ベント口と同数の排出口を有する従来の装置構成と比べて、装置構成を大幅に簡素化でき、さらにエア排出用付帯部品の取付時間も大幅に短縮することができる。このように、塗布液を供給する供給口のある部材とは別の部材に、エアを排出するためのベント経路や合流部以降の流路を設けるようにしても、その部材が塗布器を構成しかつ塗布器に含まれる部材であるなら、本発明の作用や効果は同じように発揮される。すなわちスロットダイ３０１のような構成をとっても、塗布器の内部にエアを排出する経路とその合流部を設けるという本発明の本質要素には変わりはない。
【００３４】
以上の本発明の塗布器に適用できる塗布液としては、粘度が１〜１０００mPaS、より望ましくは１〜１００mPaSであり、ニュートニアンであることが塗布性から好ましいが、チキソ性を有する塗布液であってもよい。とりわけ溶剤に揮発性の高いものや溶存しているエアが発泡しやすいもの、たとえばＰＧＭＥＡ、酢酸ブチル、乳酸エチル等を使用している塗布液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の例としては、カラーフィルター用のブラックマトリックス、ＲＧＢ色画素形成用塗布液の他、レジスト液、オーバーコート材、柱形成材料、ＴＦＴアレイ基板用のポジレジスト等がある。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明は、例えばカラー液晶ディスプレイ用カラーフィルター並びにアレイ基板、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利用可能である。
【符号の説明】
【００３６】
１０１ スロットダイ（塗布器）
１０２ フロントリップ
１０３ リアリップ
１０４ シム
１０５ 連結ボルト
１０６ マニホールド
１０７ スリット
１０８ 吐出口
１０９、１１０、１１１ ベント口
１１２ 合流部
１１３、１１４、１１５ ベント経路
１１６ 供給口
１１７ 排出口
１１８ 排出経路
１１９ 供給経路
１２２ 塗布液
１２２Ａ マニホールド１０６内で長手方向両側に拡幅される塗布液
１２２Ｂ ベント経路１１３へ流入する塗布液
１２２Ｃ マニホールド１０６に再流入する塗布液
１２２Ｄ ベント経路１１４、１１５へ流入する塗布液
１２２Ｅ 吐出口１０８から吐出される塗布液
１２３ 溜まりエア
１２４、１２５、１２６ エア
１３０ エア排出用付帯部品
１３１ 排液配管
１３２ エアオペバルブ
１３３ 圧空配管
２０１ スロットダイ（別の塗布器）
２０３ リアリップ
２０６ マニホールド
２０７ スリット
２０８ 吐出口
２０９、２１０、２１１、２１２、２１３ ベント口
２１４、２１５ 合流部
２１６、２１７、２１８、２１９、２２０ ベント経路
２２２ 供給口
２２３、２２４ 排出口
２２５、２２６ 排出経路
２２７ 塗布液
２２８、２２９、２３０、２３１、２３２ エア
２３３ 供給経路
３０１ 塗布器（さらに別の塗布器）
３０２ フロントリップ
３０３ リアリップ
３０５ 連結ボルト
３０６ マニホールド
３０９、３１０、３１１ ベント口
３１２ 合流部
３１３、３１４、３１５ ベント経路
３１６ 供給口
３１７ 排出口
３１８ 排出経路
３２１ 合流部材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばカラー液晶ディスプレイ用カラーフィルター並びにアレイ基板、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塗布する塗布器の、内部に溜まったエアを効率的に外部に排出することを可能とする改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
カラー液晶ディスプレイ用カラーフィルター並びにアレイ基板、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工程では、ガラス基板などの枚葉状の被塗布部材表面に液体材料である塗布液を塗布して乾燥させ、塗布液の塗布膜を形成する工程が多く含まれる。近年、この塗布膜を形成するための塗布装置には、スリット状の吐出口から塗布液を吐出する塗布器（スロットダイ）を具備したダイコータが主に使用されている。
【０００３】
このダイコータにより枚葉状の被塗布部材表面に塗布液を塗布する場合、塗布液の発泡などによって塗布器の内部流路にエアが溜まってエア溜まりが形成されることがある。このエア溜まりがある程度以上の大きさに成長すると、塗布液を塗布器に供給して塗布を開始する時に、供給した塗布液がエア溜まりの圧縮に消費されて、塗布器から実際に吐出される塗布液量が減じるため、塗布開始部の膜厚が所定の膜厚よりも薄くなる問題が生じる。また塗布中に、塗布器の内部流路に溜まったエアが塗布器の吐出口から吐出されてしまうと、塗布膜の表面にピンホールや縦スジといった塗布欠陥が発生し、塗布膜の品質が著しく損なわれるといった問題も生じる。
【０００４】
これらの問題を解決するために、塗布器内部流路に溜まるエアを定期的に排出することが行われるが、このエア排出を簡便に行えるように、エア排出流路を塗布器の内部流路に付加して設けることがなされている。一方、近年のガラス基板の大型化に応じて長尺化された塗布器では、エア排出に要する時間が内部流路の容量増大に伴って増加しており、塗布装置の稼働率を高めるためにエア排出時間の一層の短縮が求められている。さらには、上記のエア起因の塗布欠陥が全くない高品質の塗布膜をえるために、排出しにくい微小なエアまで、短時間で排出することが要求されるようになってきた。
【０００５】
以上の複合的な要求を満たすために、複数のエア排出経路を塗布器の内部流路に付加することで、同時に複数箇所からのエア排出をエアのサイズに関係なく可能にし、時間短縮を図る提案がなされている（例えば特許文献１、２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−１４２６４８号公報
【特許文献２】特開２００９−１７８６４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１、２に示される従来の塗布器は、塗布器の内部流路に接続されるエア排出経路と、エア排出経路の一端にあって塗布液およびエアを塗布器の外部へ排出する排出口とが一対となっており、両者の個数が同一である構成となっている。さらに上記排出口のそれぞれには、塗布液およびエアを流出させる配管と、配管での塗布液およびエアの流出／遮断を開閉動作で個々に制御する切換バルブとからなるエア排出用付帯部品が接続され、これによってエア排出／塗布の切換が行われる。すなわち、エア排出時には切換バルブを開として、塗布液およびエアを外部に流出させ、塗布時には切換バルブを閉として、塗布液を塗布器の吐出口からのみ吐出するようにする。このようにエア排出用付帯部品は必須の構成要素になっており、それゆえ、エア排出時間を短縮するために単純にエア排出経路／排出口の個数を増やすと、それに伴って、排出口に接続されるエア排出用付帯部品の個数も増加してしまう。このようにエア排出用付帯部品の個数が増加してしまうと、設置コストが増加する上に装置構成が非常に複雑になるほか、エア排出用付帯部品の塗布器への脱着作業にも多大な労力と時間を要してしまう。このような脱着作業の時間増分は、エア排出経路の増加によるエア排出時間の短縮分を相殺してしまうか、はなはだしい場合にはエア排出時間の短縮分よりもはるかに大きくなってしまい、塗布以外の時間を短縮して塗布生産時間を長くするという本来の目的が全く達成できないという問題があった。
【０００８】
本発明は、上記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、エア排出時間を短縮するために内部流路に接続するエア排出経路の個数を増加させても、エア排出経路を流出するエアを塗布器外部へ排出する排出口の個数は少なく最小限に保つ手段を実現することで、排出口に接続されるエア排出用付帯部品の個数も最小限にして、低コスト化を図るだけでなく、塗布以外の作業時間を短縮して塗布生産時間を増やし、生産性と塗布品質に優れる塗布器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
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。
本発明に係る塗布器は、塗布液が供給される供給口、供給口から供給された塗布液を長手方向に拡幅するためのマニホールド、塗布液を吐出するために長手方向に延在する吐出口、マニホールドと吐出口を連通するスリット、を備える塗布器であって、さらに前記マニホールドに存在する塗布液およびエアをマニホールドから流出させるための複数のベント口とそれに連なるベント経路、該ベント口から流出する塗布液およびエアを塗布器の外部に排出するための排出口を備えるとともに、該排出口が前記ベント口の個数よりも少ない個数で設けられていることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の好ましい形態によれば、塗布器はさらに、複数の前記ベント経路が合流する合流部と、合流部と前記排出口を接続する排出経路と、を含む。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る塗布器によれば、塗布器の内部流路から塗布液およびエアを流出させるベント口とそれに連なるエア排出経路であるベント経路の個数に対して、ベント経路を流出する塗布液およびエアを塗布器の外部へ排出する排出口の個数を少なく最小限にすることが可能な構成にしたので、排出口に接続されて塗布器の定期的なエア排出を行うエア排出用付帯部品の個数も少なく、最小限にすることができる。これにより、エア排出用付帯部品の設置で低コスト化が実現できる上に、簡素な装置構成となってエア排出用付帯部品の接続時間も短縮される。また塗布液およびエアを塗布器の外部へ排出する排出口の個数を少なく最小限に保ったまま、ベント口とそれに連なるベント経路の数を自由に増やすことができるので、いかに塗布器が長尺化し、エアが微細化しても、排出時間を大幅に短縮してエア排出を行うことが可能となる。その結果、本発明の塗布器を塗布生産に適用すれば、エア排出及びそれに関連する作業に要する時間を大幅に短縮して、とりわけ超大型基板使用時の塗布生産時間を大幅に増加させるので、非常に生産性が高く、高品質の塗布膜がえられる塗布生産を実行することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係る塗布器であるスロットダイ１０１を各構成部材に分解して示す概略斜視図である。
【図２】リアリップ１０３の概略斜視図である。
【図３】リアリップ１０３に設けられた流路での塗布時の塗布液流れを示す概略斜視図である。
【図４】リアリップ１０３に設けられた流路でのエア排出時の塗布液流れを示す概略斜視図である。
【図５】リアリップ１０３に設けられた流路でのエア排出状況を示す概略斜視図である。
【図６】本発明に係る別の塗布器であるスロットダイ２０１の内部に設けられた流路を示すリアリップ２０３の概略斜視図である。
【図７】本発明に係るさらに別の塗布器であるスロットダイ３０１を各構成部材に分解して示す概略斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の好ましい実施形態の一例を、図面に基づいて説明する。図１は本発明に係る塗布器であるスロットダイ１０１を各構成部材に分解して示す概略斜視図、図２はリアリップ１０３の概略斜視図、図３はリアリップ１０３に設けられた流路での塗布時の塗布液流れを示す概略斜視図、図４はリアリップ１０３に設けられた流路でのエア排出時の塗布液流れを示す概略斜視図、図５はリアリップ１０３に設けられた流路でのエア排出状況を示す概略斜視図、である。
【００１４】
まず図１を参照すると、塗布器であるスロットダイ１０１は、両矢印で示される長手方向に伸びるフロントリップ１０２、シム１０４およびリアリップ１０３を重ね合わせ、複数の連結ボルト１０５により一体的に結合することで構成されている。スロットダイ１０１の内部には、塗布液を長手方向すなわち塗布幅方向に拡幅するためのマニホールド１０６が、スロットダイ１０１の内部流路の一つとして、リアリップ１０３のフロントリップ１０２と相対する面である内面に形成されており、フロントリップ１０２およびリアリップ１０３と同様に長手方向に延在している。このマニホールド１０６に塗布液を外部から供給する供給口１１６とそれに連なってマニホールド１０６に連通する供給経路１１９も、リアリップ１０３に設けられている。リアリップ１０３のフロントリップ１０２と相対する面の逆側にある外面には、エア排出用付帯部品１３０が接続されている。またマニホールド１０６の下方のフロントリップ１０２とリアリップ１０３の間には、シム１０４の厚さに等しい隙間であるスリット１０７が、マニホールド１０６に連通して形成されている。このスリット１０７も長手方向に延在している。そして、スリット１０７の下端は開口していて、この開口が塗布液を吐出するためのスリット状の吐出口１０８となる。なお塗布時に塗布液が流動する流路となる供給経路１１９、マニホールド１０６、スリット１０７が、内部流路と定義される。
【００１５】
次に、図２を参照してリアリップ１０３に形成される、すなわち設けられている流路を詳しく見てみる。図２では長手方向は両矢印で示されている。まずマニホールド１０６に溜まるエアを排出するために、マニホールド１０６の長手方向中央上部には、ベント口１０９とそれに連なって接続するベント経路１１３が設けられている。一方マニホールド１０６の長手方向両端上部には、ベント口１１０、ベント口１１１とそれに各々連なって接続するベント経路１１４、１１５が設けられている。塗布液およびエアが流出するスロットダイ１０１のエア排出経路であるベント経路１１３、１１４、１１５は、マニホールド１０６の長手方向中央で上方に設けた合流部１１２で合流して１つの経路に集約される。さらに合流部１１２はリアリップ１０３の外方（リアリップ１０３のフロントリップ１０２と相対する面とは逆側の方向）に向かって延びる排出経路１１８に接続される。排出経路１１８のリアリップ１０３の外方に延びる一端は、リアリップ１０３の外面で開口して、排出口１１７を形成している。この排出口１１７から、上記のスロットダイ１０１の内部に設けられた流路を流出してきた塗布液およびエアを、スロットダイ１０１の外部へ排出する。さらに排出口１１７には、排液配管１３１と、この排液配管１３１での塗布液およびエアの流出／遮断を制御する切換バルブであるエアオペバルブ１３２が、図示しないフランジを介して接続されている。エアオペバルブ１３２には、開閉動作に必要なパイロット圧力を付与するための圧縮空気を供給する圧空配管１３３も接続されている。以上の排液配管１３１、エアオペバルブ１３２、圧空配管１３３、図示しないフランジによって、エア排出用付帯部品１３０が構成されている。
【００１６】
次に図３を参照して、塗布時のスロットダイ１０１の内部に設けられた流路での塗布液１２２の流れを説明する。塗布時には、リアリップ１０３の外面側にある排液配管１３１に接続されたエアオペバルブ１３２は閉として、塗布液の流出が遮断されている。本実施態様例ではエアオペバルブ１３２はいわゆる「ノーマルクローズ」のものを使用しており、パイロット圧力が付与されると「閉」から「開」に切り替わるので、エアオペバルブ１３２を閉とするために、圧空配管１３３には圧縮空気は供給されていない。
【００１７】
さて、リップ１０３に設けられた流路（スロットダイ１０１の内部に設けられた流路）に塗布液が充満した状態で、図示しない塗布液供給装置から塗布液１２２を供給口１１６から供給経路１１９を経てスロットダイ１０１内部に供給すると、塗布液１２２はマニホールド１０６に一旦流入後、マニホールド１０６内で中央から両端に向かって長手方向両側に拡幅される塗布液１２２Ａと、ベント口１０９からベント経路１１３へ流入する塗布液１２２Ｂに分岐する。マニホールド１０６内で長手方向両側に拡幅される塗布液１２２Ａは、そのままスリット１０７を通って吐出口１０８から吐出される。一方、ベント経路１１３へ流入する塗布液１２２Ｂは、合流部１１２を経由して、ベント経路１１４、１１５にそれぞれ分岐し、ベント口１１０、１１１を通過して再びマニホールド１０６に再流入する塗布液１２２Ｃとなる。マニホールド１０６に再流入する塗布液１２２Ｃは、その後長手方向の両端部でスリット１０７を通って吐出口１０８から吐出される。吐出口１０８から吐出される全ての塗布液は、吐出口１０８の下に設置された被塗布部材上に塗布され、塗布膜が形成される。以上の塗布液１２２の流れでは、マニホールド１０６内で長手方向両側に拡幅される塗布液１２２Ａと、ベント経路１１３、１１４、１１５を介してマニホールド１０６に再流入する塗布液１２２Ｃとが、マニホールド１０６の長手方向両端部で合流することになる。この時、長手方向両端部でベント口１１０、１１１からマニホールド１０６に再流入する塗布液１２２Ｃは、マニホールド１０６内で長手方向両側に拡幅される塗布液１２２Ａによってさらに両端部へ押し流されて、吐出口１０８の両端から１mm程度の範囲でしか吐出されない。したがって塗布液１２２の合流によって塗布膜に縦スジと呼ばれる塗布欠陥が発生する場合でも、製品とならない端部でしか発生せず、製品となる塗布膜の品質には何ら影響を与えない。
【００１８】
次に図４を参照して、スロットダイ１０１の内部から外部にエアを排出する時に、塗布液１２２がスロットダイ１０１の内部に設けられた流路を流れる状況を説明する。エア排出時には、圧空配管１３３に圧縮空気を供給してパイロット圧力を付与してエアオペバルブ１３２を開にし、塗布液が排液配管１３１を通じて外部に流出するようにする。このようにエアオペバルブ１３２が設定され、リップ１０３に設けられた流路に塗布液が充満した状態で、図示しない塗布液供給装置から塗布液１２２を、供給口１１６から供給経路１１９を経てマニホールド１０６に供給する。供給された塗布液１２２は、塗布時と同様にマニホールド１０６内で長手方向両側に拡幅される塗布液１２２Ａと、ベント口１０９からベント経路１１３へ流入する塗布液１２２Ｂとに分岐する。マニホールド１０６内で長手方向両側に拡幅される塗布液１２２Ａは、さらにスリット１０７を通って吐出口１０８から吐出される塗布液１２２Ｅと、ベント口１１０、１１１からベント経路１１４、１１５へ流入する塗布液１２２Ｄに分岐する。さらにベント経路１１３に流入する塗布液１２２Ｂと、ベント経路１１４、１１５に流入する塗布液１２２Ｄは、合流部１１２において合流して、排出経路１１８を経て排出口１１７から排液配管１３１を流出して、スロットダイ１０１の外部へ排出される。以上のベント経路１１３に流入する塗布液１２２Ｂと、ベント経路１１４、１１５に流入する塗布液１２２Ｄにエアが含まれていれば、塗布液の流れと共にエアをスロットダイ１０１の外部に排出できることになる。またベント経路１１３、１１４、１１５の断面一杯に広がる大きなエアもベント経路１１３、１１４、１１５を流出する塗布液に押される形で、スロットダイ１０１の外部に排出される。なおスロットダイ１０１の外部に排出された塗布液は、排液配管１３１に接続される図示されない排液タンク等に回収される。
【実施例】
【００１９】
次に図５を参照して、スロットダイ１０１の内部に蓄積された溜まりエア１２３をスロットダイ１０１の外部に排出する作用について詳細に説明する。
【００２０】
スロットダイ１０１に塗布液１２２を充填して塗布を長時間行うと、マニホールド１０６の長手方向中央部にエアが徐々に蓄積されて溜まりエア１２３を形成する（図５（ａ）の状態）。この状態で一旦塗布を中断し、まず圧空配管１３３に圧縮空気を供給してパイロット圧を付与してエアオペバルブ１３２を開とし、塗布液およびエアが排液配管１３１を通じて外部に流出できる状態にする。
【００２１】
つづいて図示しない塗布液供給装置を作動させて、塗布液１２２を供給口１１６から供給経路１１９を経てマニホールド１０６に流入させると、塗布液１２２はマニホールド１０６内で長手方向両側に拡幅される塗布液１２２Ａと、ベント口１０９からベント経路１１３へ流入する塗布液１２２Ｂとに分岐する。この塗布液１２２の分岐にあわせて溜まりエア１２３も分離する。すなわち、溜まりエア１２３の一部は、マニホールド１０６内で長手方向両側に拡幅される塗布液１２２Ａによって、長手方向に中央部から両端部に向かって押し流されて、ベント口１１０、１１１からベント経路１１４、１１５に流入するエア１２５、１２６になる。エア１２５、１２６が分離した後の溜まりエア１２３の残りの部分は、ベント経路１１３へ流入する塗布液１２２Ｂによって、ベント口１０９からベント経路１１３へ流入するエア１２４となる（図５（ｂ）の状態）。
【００２２】
さらに続けて塗布液１２２を供給口１１６から供給すると、マニホールド１０６内で長手方向両側に拡幅される塗布液１２２Ａによって、エア１２５、１２６はベント経路１１４、１１５を合流部１１２に向かって移動する。これと並行して、ベント経路１１３へ流入する塗布液１２２Ｂによって、エア１２４はベント経路１１３を合流部１１２に向かって移動し、合流部１１２にてエア１２５、１２６と合流する（図５（ｃ）の状態）。
【００２３】
エア１２４、１２５、１２６は合流後に、供給口１１６から続けて供給される塗布液１２２によってさらに下流側に押し流され、排出経路１１８を経て排出口１１７から排液配管１３１を流出してスロットダイ１０１の外部へ排出される。すなわち、スロットダイ１０１の内部に蓄積された溜まりエア１２３が、スロットダイ１０１の外部に排出されたことになる。
【００２４】
ここで、溜まりエア１２３がスロットダイ１０１の内部からスロットダイ１０１外部に排出するまでの排出時間を最短とするために、各ベント口にあるエアがほぼ同時に合流部で合流できるようにすることが好ましい。そのために、ベント経路でのベント口から合流部までの塗布液の流動時間が、どのベント経路を経由しても略同一となるようにベント経路ごとに塗布液の流速を定め、その流速が得られるようにベント経路の形状を定めるのが好ましい。具体的には、ｎ個あるベント経路１、２、．．．、ｎのベント口から合流部までの長さをＬ１、Ｌ２、．．．、Ｌｎ、各ベント経路１、２、．．．、ｎでの塗布液の流速をＶ１、Ｖ２、．．．、Ｖｎとすると、ベント経路でのベント口から合流点までの塗布液の流動時間をどのベント経路を経由しても同じ時間ｔ０にすることから、ｔ０＝Ｌ１／Ｖ１＝Ｌ２／Ｖ２＝．．．＝Ｌｎ／Ｖｎ、となる。各ベント経路１、２、．．．、ｎを粘度ηの塗布液が速度Ｖ１、Ｖ２、．．．、Ｖｎで流動する時の圧力損失ΔＰ１、ΔＰ２、．．．、ΔＰｎは、ΔＰ１＝η×Ｖ１×ｆ１、ΔＰ２＝η×Ｖ２×ｆ２、．．．、ΔＰｎ＝η×Ｖｎ×ｆｎ、である。ここでｆ１、ｆ２、．．．、ｆｎは各ベント経路１、２、．．．、ｎの形状から定められる形状係数である。各ベント経路１、２、．．．、ｎは、ベント口から合流点までの区間で並列流路を形成しているので、各ベント経路１、２、．．．、ｎでの圧力損失ΔＰ１、ΔＰ２、．．．、ΔＰｎは等しくなることから、Ｖ１×ｆ１＝Ｖ２×ｆ２＝．．．＝Ｖｎ×ｆｎとなる。この等式を満たす形状係数ｆ１、ｆ２、．．．、ｆｎが得られるように、各ベント経路１、２、．．．、ｎの形状、すなわち断面形状と長さを定めれば、各ベント口にあるエアがほぼ同時に合流部で合流することが可能となる。
【００２５】
実用的には、ベント口とベント経路の個数が３であるスロットダイ１０１を例に挙げると、長手方向両端にあるベント経路１１４、１１５が対称形状であり、ベント口１１０、１１１から合流点１１２までの長さがより長いベント経路１１４、１１５の断面積を、ベント口１０９から合流点１１２までの長さがより短いベント経路１１３の断面積より３０倍以上大きくすると、図５（ｃ）に示すように、ベント口１０９、１１０、１１１から流出してきたエア１２４、１２５、１２６を、ほぼ同時に合流部１１２へ到達させることができるので、そのような形状にすることが好ましい。なおベント経路やベント口の断面形状は、上記の条件を満たす形状係数を有するものなら、三角形、四角形等の多角形、円形、半円形、等いかなる形状のものであってもよい。
【００２６】
なお図５（ａ）の状態で、溜まりエア１２３が大きくてその一部がすでにベント口１０９からベント経路１１３に入り込んでいる場合は、塗布液１２２が供給口１１６から供給されると溜まりエア１２３が押され、ベント口１０９によって溜まりエア１２３の一部が切断されて小さな気泡となり、ベント経路１１３へ流入する塗布液１２２Ｂがなくても、浮力によりベント経路１１３内を上昇する。その上昇速度も、ベント経路の断面形状に依存するので、塗布液の流動によってエアが移動するのと同じようにして、ベント経路の断面形状、長さ等の形状を定めるのが好ましい。
【００２７】
上記実施態様では、供給口１１６、排出口１１７、合流部１１２がスロットダイ１０１の長手方向中央に設けられ、ベント経路１１４とベント経路１１５が対称形に形成されているが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、供給口１１６、排出口１１７、合流部１１２をスロットダイ１０１の長手方向中央以外に設けて、ベント経路１１４とベント経路１１５を非対称形に形成してもよい。
【００２８】
また、ベント口１０９、１１０、１１１の位置も限定されないが、マニホールド１０６に溜まるエアを流出しやすくするために、塗布液がマニホールド１０６を拡幅する流れによってエアが集合しやすいマニホールド１０６の長手方向両端部や、エアの浮力によってエアが集合しやすいマニホールド１０６の重力方向最上部など、エアが溜まりやすい位置に設けることが好ましい。
【００２９】
次に本発明に係る別の塗布器であるスロットダイ２０１を、図６を用いて説明する。図６は、スロットダイ２０１の内部に設けられた流路を示すリアリップ２０３の概略斜視図である。
【００３０】
スロットダイ２０１は、リアリップ２０３以外はスロットダイ１０１と全く同じ構成である。図６を参照すると、リアリップ２０３には、重力方向の上部に連山状の稜線を持つ形状のマニホールド２０６が設けられている。マニホールド２０６の連山状の稜線には５個の頂部があり、それぞれの頂部にベント口２０９、２１０、２１１、２１２、２１３が設けられている。ベント口２０９、２１０、２１１には、それぞれベント経路２１６、２１７、２１８が連なって接続されている。ベント経路２１６、２１７、２１８は、それぞれの一端が合流部２１４で合流して一つの経路に集約され、合流部２１４でさらに排出口２２３に連なる排出経路２２５に接続されている。一方ベント口２１２、２１３にも、同様にベント経路２１９、２２０が連なって接続され、それらの一端が合流部２１５で合流して一つの経路に集約され、合流部２１５でさらに排出口２２４に連なる排出経路２２６に接続されている。排出口２２３、２２４にはそれぞれ個別に図示されていないエア排出用付帯部品が、スロットダイ１０１の時と同様に接続される。また塗布液２２７は供給口２２２から供給経路２３３を経て、マニホールド２０６に供給され、塗布時にはスリット２０７を経て吐出口２０８から吐出される。スロットダイ２０１のリアリップ２０３に形成される流路では、以上の構成により、マニホールド２０６に流入、または発生するエアは、浮力によってマニホールド２０６の連山状の稜線の各頂部に向かって上昇する。したがってマニホールド２０６の連山状の稜線の各頂部にはエアが蓄積され、エア２２８、２２９、２３０、２３１、２３２となる。この状態で塗布液を排出口２２３、２２４から流出できるようにエア排出用付帯部品を設定し、供給口２２２から塗布液２２７を供給すると、エア２２８、２２９、２３０はベント口２０９、２１０、２１１から排出口２２３に至る流路を流出してスロットダイ２０１外部に排出される。これと並行して、エア２３１、２３２もベント口２１２、２１３から排出口２２４に至る流路を流出してスロットダイ２０１の外部に排出される。以上のスロットダイ２０１内部に溜まったエアを、スロットダイ２０１の内部に設けられた２系統の流路で外部へ排出することは、供給口２２２から供給される塗布液２２７が分岐して、エア２２８、２２９、２３０、２３１、２３２を外部に向かって押し流すことで行われる。スロットダイ２０１は、合流部２１４、２１５を有する構成にすることで、５箇所のベント経路２１７、２１８、２１９、２２０、２２１から、２箇所の排出口２２３、２２４に少なくすることができる。これによって排出口２２３、２２４に接続するエア排出用付帯部品の数も２にすることができ、ベント口と同数の排出口を有する従来の装置構成と比べて、装置構成を大幅に簡素化でき、さらにエア排出用付帯部品の取付時間も大幅に短縮することができる。このように本発明に係る塗布器では、ベント口ないしはベント経路の個数よりも少ない個数の排出口を設けることによって、上記の格段の効果を発揮するものであり、この個数の条件を満たすなら設ける排出口の個数はいかなる値であってもよいが、より好ましくは設ける排出口の個数を１とする。
【００３１】
ここで、スロットダイ２０１についてもスロットダイ１０１と同様に、ベント口２０９、２１０、２１１にあるエア２２８、２２９、２３０がほぼ同時に合流部２１４で合流できるようにするとともに、ベント口２１２、２１３にあるエア２３１、２３２がほぼ同時に合流部２１５で合流することが好ましい。
そのために、ベント経路でのベント口から合流点までの塗布液の流動時間が、どのベント経路を経由しても略同一となるようにベント経路ごとに塗布液の流速を定め、その流速が得られるようにベント経路の形状を定めるのが好ましい。
【００３２】
なおベント経路２１９、２２０については、ベント口２１２、２１３から合流部２１５までの長さを同じにすると、ベント経路を同一の断面形状とすることでベント口２３１、２３２に溜まるエア２１２、２１３を同時に合流部２１５で合流させることができる。
【００３３】
次に本発明に係るさらに別の塗布器であるスロットダイ３０１を、図７を用いて説明する。図７は、スロットダイ３０１を各構成部材に分解して示す概略斜視図である。スロットダイ３０１は、リアリップ３０３の外面（フロントリップ３０２と相対する面の逆側の面）に合流部材３２１を重ね合わせて連結ボルト３０５で締結し、この合流部材３２１とリアリップ３０３にまたがってベント経路３１３、３１４、３１５を設けるとともに、ベント経路３１３、３１４、３１５が合流する合流部３１２と、排出口３１７と、合流部３１２と排出口３１７を接続する排出経路３１８とを合流部材３２１に設け、合流部材３２１の出口となる排出口３１７にエア排出用付帯部品１３０を接続した他は、スロットダイ１０１と全く同じである。したがって、リアリップ３０３に設けた供給口３１６に塗布液を供給すれば、スロットダイ１０１の時と全く同じ作用にて、スロットダイ３０１の内部流路であるマニホールド３０６に溜まったエアを、ベント口３０９、３１０、３１１から排出口３１７に至る流路を流出させて、スロットダイ３０１の外部に排出することができる。さらに３個のベント経路に対して排出口を１個にできるので、ベント口と同数の排出口を有する従来の装置構成と比べて、装置構成を大幅に簡素化でき、さらにエア排出用付帯部品の取付時間も大幅に短縮することができる。このように、塗布液を供給する供給口のある部材とは別の部材に、エアを排出するためのベント経路や合流部以降の流路を設けるようにしても、その部材が塗布器を構成しかつ塗布器に含まれる部材であるなら、本発明の作用や効果は同じように発揮される。すなわちスロットダイ３０１のような構成をとっても、塗布器の内部にエアを排出する経路とその合流部を設けるという本発明の本質要素には変わりはない。
【００３４】
以上の本発明の塗布器に適用できる塗布液としては、粘度が１〜１０００mPaS、より望ましくは１〜１００mPaSであり、ニュートニアンであることが塗布性から好ましいが、チキソ性を有する塗布液であってもよい。とりわけ溶剤に揮発性の高いものや溶存しているエアが発泡しやすいもの、たとえばＰＧＭＥＡ、酢酸ブチル、乳酸エチル等を使用している塗布液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の例としては、カラーフィルター用のブラックマトリックス、ＲＧＢ色画素形成用塗布液の他、レジスト液、オーバーコート材、柱形成材料、ＴＦＴアレイ基板用のポジレジスト等がある。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明は、例えばカラー液晶ディスプレイ用カラーフィルター並びにアレイ基板、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利用可能である。
【符号の説明】
【００３６】
１０１ スロットダイ（塗布器）
１０２ フロントリップ
１０３ リアリップ
１０４ シム
１０５ 連結ボルト
１０６ マニホールド
１０７ スリット
１０８ 吐出口
１０９、１１０、１１１ ベント口
１１２ 合流部
１１３、１１４、１１５ ベント経路
１１６ 供給口
１１７ 排出口
１１８ 排出経路
１１９ 供給経路
１２２ 塗布液
１２２Ａ マニホールド１０６内で長手方向両側に拡幅される塗布液
１２２Ｂ ベント経路１１３へ流入する塗布液
１２２Ｃ マニホールド１０６に再流入する塗布液
１２２Ｄ ベント経路１１４、１１５へ流入する塗布液
１２２Ｅ 吐出口１０８から吐出される塗布液
１２３ 溜まりエア
１２４、１２５、１２６ エア
１３０ エア排出用付帯部品
１３１ 排液配管
１３２ エアオペバルブ
１３３ 圧空配管
２０１ スロットダイ（別の塗布器）
２０３ リアリップ
２０６ マニホールド
２０７ スリット
２０８ 吐出口
２０９、２１０、２１１、２１２、２１３ ベント口
２１４、２１５ 合流部
２１６、２１７、２１８、２１９、２２０ ベント経路
２２２ 供給口
２２３、２２４ 排出口
２２５、２２６ 排出経路
２２７ 塗布液
２２８、２２９、２３０、２３１、２３２ エア
２３３ 供給経路
３０１ 塗布器（さらに別の塗布器）
３０２ フロントリップ
３０３ リアリップ
３０５ 連結ボルト
３０６ マニホールド
３０９、３１０、３１１ ベント口
３１２ 合流部
３１３、３１４、３１５ ベント経路
３１６ 供給口
３１７ 排出口
３１８ 排出経路
３２１ 合流部材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
塗布液が供給される供給口、供給口から供給された塗布液を長手方向に拡幅するためのマニホールド、塗布液を吐出するために長手方向に延在する吐出口、マニホールドと吐出口を連通するスリット、を備える塗布器であって、さらに前記マニホールドに存在する塗布液およびエアをマニホールドから流出させるための複数のベント口とそれに連なるベント経路、該ベント口から流出する塗布液およびエアを塗布器の外部に排出するための排出口を備えるとともに、該排出口が前記ベント口の個数よりも少ない個数で設けられていることを特徴とする塗布器。
【請求項２】
さらに、複数の前記ベント経路が合流する合流部と、合流部と前記排出口を接続する排出経路と、を含むことを特徴とする請求項１に記載の塗布器。
【請求項１】
塗布液が供給される供給口、供給口から供給された塗布液を長手方向に拡幅するためのマニホールド、塗布液を吐出するために長手方向に延在する吐出口、マニホールドと吐出口を連通するスリット、を備える塗布器であって、さらに前記マニホールドに存在する塗布液およびエアをマニホールドから流出させるための複数のベント口とそれに連なるベント経路、該ベント口から流出する塗布液およびエアを塗布器の外部に排出するための排出口を備えるとともに、該排出口が前記ベント口の個数よりも少ない個数で設けられていることを特徴とする塗布器。
【請求項２】
さらに、複数の前記ベント経路が合流する合流部と、合流部と前記排出口を接続する排出経路と、を含むことを特徴とする請求項１に記載の塗布器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−１８３４６３（Ｐ２０１２−１８３４６３Ａ）
【公開日】平成２４年９月２７日（２０１２．９．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−４７４０３（Ｐ２０１１−４７４０３）
【出願日】平成２３年３月４日（２０１１．３．４）
【出願人】（０００００３１５９）東レ株式会社 (7,677)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月２７日（２０１２．９．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月４日（２０１１．３．４）
【出願人】（０００００３１５９）東レ株式会社 (7,677)
【Ｆターム（参考）】
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