薄膜塗布乾燥装置及び薄膜の製造方法
【課題】シート状部材の表面上への材料の塗布及び乾燥を効率よく行い、光学フィルム用基材及びフレキシブル基板の表面に高い生産効率で薄膜を形成できる薄膜塗布乾燥装置及び薄膜の製造方法を提供する。
【解決手段】薄膜塗布乾燥装置１は、筐体１０の内部に、貯留部１３内に貯留された液状又はペースト状の材料３の一部に進入して筐体１０の内部を第１の空間１６と第２の空間１７とに区画する隔壁１５を有する。搬送部（搬送ローラ１４）は、シート状部材２を第１の空間１６から貯留部１３内の材料３中に浸漬させた後、第２の空間１７にてシート状部材２を材料３から取り出すように、シート状部材２を搬送する。第１の空間１６内及び第２の空間１７内は、夫々第１及び第２の排気部材４により排気され、第２の空間１７に取り出されたシート状部材２は、表面に付着した材料３が第２の空間１７で乾燥される。
【解決手段】薄膜塗布乾燥装置１は、筐体１０の内部に、貯留部１３内に貯留された液状又はペースト状の材料３の一部に進入して筐体１０の内部を第１の空間１６と第２の空間１７とに区画する隔壁１５を有する。搬送部（搬送ローラ１４）は、シート状部材２を第１の空間１６から貯留部１３内の材料３中に浸漬させた後、第２の空間１７にてシート状部材２を材料３から取り出すように、シート状部材２を搬送する。第１の空間１６内及び第２の空間１７内は、夫々第１及び第２の排気部材４により排気され、第２の空間１７に取り出されたシート状部材２は、表面に付着した材料３が第２の空間１７で乾燥される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シート状部材の表面上に液状又はペースト状の材料を塗布し、乾燥させて、薄膜を形成する薄膜塗布乾燥装置及び薄膜の製造方法に関し、特に、液晶ディスプレイ用のカラーフィルター等に使用されているフレキシブル基板及び光学フィルム用基材の表面に薄膜を形成する薄膜塗布乾燥装置及び薄膜の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば液晶ディスプレイパネル及びプラズマディスプレイパネル等の前面ガラス基板としては、表面に例えば反射防止機能、広視野角機能又は感光性等を有する薄膜が形成されたものが使用されている。この光学機能性薄膜は、例えば前面ガラス基板等の基板の表面上に直接形成されたり、例えば反射防止フィルム及び広視野角フィルム等、各種のフィルム用基材の表面に形成された後、光学フィルムとして前面ガラス基板上に貼着される。
【０００３】
光学機能性薄膜を基板の表面上に直接形成する場合においては、基板の表面上に液体状又はペースト状の材料を塗布し、材料中の溶媒を乾燥させて薄膜を形成することが行われている。このとき、溶媒を乾燥させる方法としては、加熱による方法がある。
【０００４】
しかしながら、溶媒の乾燥のための加熱温度を高温にすると、材料と共に基板も加熱することになり、基板回路が損傷しやすくなるという問題点がある。そして、この問題点を解決するために乾燥温度を下げると、乾燥速度が遅くなり、製造装置のスループットが低下するという問題点がある。
【０００５】
また、加熱時の温度により、例えば材料中には、気泡が生じることがあり、溶媒の乾燥後に、薄膜の表面にピンホール等の欠陥が発生するという問題点があり、この問題点を解決するために、溶媒の乾燥を減圧下で行う方法が提案されており、種々の技術が開示されている。
【０００６】
例えば、特許文献１には、カラーフィルター基板を製造する際に、基板上に（例えばブラックマトリクス等の遮光層となる）感光性樹脂組成物を塗布後、乾燥工程において、１００Ｔｏｒｒの圧力に減圧した状態で６秒以上乾燥させ、これにより、樹脂組成物の表面に異物、ピンホール及び材料凝集等の欠陥を防止する技術が開示されている。
【０００７】
また、特許文献２及び３にも、基板上に材料を塗布した後、基板を真空炉又は真空チャンバーに移動させ、真空炉又は真空チャンバー内の減圧条件下で溶媒を乾燥させる技術が開示されており、これにより、材料中の気泡等の発生を防止したり、溶媒の沸点を低下させることが開示されている。
【０００８】
一方、例えば前面ガラス基板等の基板の表面上に貼着される光学フィルム等の製造においても、ウェブと呼ばれる透明基材（フィルム）上に各種光学機能性を有する液状又はペースト状の材料を塗布し、材料中の溶媒を乾燥させることにより、ウェブ上に光学機能性薄膜を形成する方法が採用されている。光学フィルム等の製造においては、例えば図４に示すように、ウェブ等の基材２は、ロール状に巻き取られており、ロール２０から連続的に供給され、所定の加工を施した後、再度ロール２０に巻き取る方法が採用されている。この方式は、ロールトゥロール方式と呼ばれている。このように、光学フィルム等の製造においては、フィルムの柔軟性により、フィルムの表面に薄膜を形成する場合においても上記特許文献１乃至３とは異なる形成方法が採用されている。
【０００９】
例えば、特許文献４には、ローラにより支持されて連続的に供給されているウェブに対して、近接するようにスロットダイを設置し、スロットダイの先端の塗布ヘッドから連続的に材料を供給して、ウェブの表面に薄膜となる材料を塗布する技術が開示されている。そして、特許文献１の光学フィルムの製造装置においては、フィルム基材がロール状に巻き取られて連続的に供給されるため、溶媒を乾燥させるための長尺の乾燥炉を設け、大気圧雰囲気、２５乃至１４０℃の温度で乾燥させることが開示されている。
【００１０】
また、連続的に供給されるシート状部材の表面に薄膜の材料を塗布する技術としては、例えば特許文献５及び６に開示されているように、シート状部材を機能性材料中に浸漬させて塗布する方法も考えられる。
【００１１】
他方、近時、液晶ディスプレイパネル及びプラズマディスプレイパネル等の基板材料及び基板回路についての技術開発はますます進んでおり、基板は、柔軟性を有するシート状基板として構成され、これにより、ディスプレイパネルにおける薄肉化が達成され始めている。また、基板のフレキシブル化が達成されることにより、液晶ディスプレイパネル等の製造工程においては、例えばロール状に巻き取られた基板材料により、複数枚のシート状基板を連続的に製造することが可能となり、基板の生産効率を向上できる技術として、注目されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２０００−２４１６２３号公報
【特許文献２】特開２００６−２９７２４１号公報
【特許文献３】特開２０１０−４０９９１号公報
【特許文献４】特開２００７−１２１４２６号公報
【特許文献５】特開２０００−１６７４５７号公報
【特許文献６】特開昭６０−２４８２５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、上記従来技術においては、以下のような問題点がある。即ち、ロール状に巻き取られた長尺のシート状部材の表面に薄膜を形成する場合においては、材料中の溶媒を乾燥させるための乾燥炉が長くなり、薄膜を形成するための装置が大型化するという問題点がある。特に、上記特許文献５及び６の技術を用いた場合においては、シート状部材を液中に浸漬させるため、シート状部材の表面への材料の塗布は効率よく行うことができるものの、特許文献４の技術に比して、溶媒の乾燥時間が長くなり、装置が大型化するという問題も発生する。
【００１４】
この問題点を解決するためには、上記特許文献１乃至３のように、乾燥工程において、シート状部材の周囲を減圧し、これにより、溶媒の乾燥効率を高めることが考えられる。しかしながら、特許文献１乃至３の技術においては、薄膜形成対象物が定形の基板である一方、この技術を単純に長尺のシート状部材、例えばロール状に巻き取られた光学フィルム又はフレキシブル基板に適用することは容易ではない。
【００１５】
また、装置の大型化を避けるために、例えば、乾燥装置と塗布装置とを一体的に構成した場合においては、乾燥時の減圧により、塗布前の材料から溶媒が容易に蒸発してしまい、材料の塗布を阻害するだけではなく、製造コストも上昇するという問題点がある。
【００１６】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、シート状部材の表面上への材料の塗布及び乾燥を効率よく行い、光学フィルム用基材及びフレキシブル基板の表面に高い生産効率で薄膜を形成できる薄膜塗布乾燥装置及び薄膜の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明に係る薄膜塗布乾燥装置は、シート状部材の表面上に液状又はペースト状の材料を塗布した後、乾燥させることにより、前記シート状部材の表面上に薄膜を形成する薄膜塗布乾燥装置において、筐体と、この筐体の内部に設けられ前記液状又はペースト状の材料が貯留された貯留部と、前記貯留部内の材料の一部に進入して前記筐体の内部空間を第１の空間と第２の空間とに区画する隔壁と、前記シート状部材を前記第１の空間から前記貯留部内の材料中に浸漬させた後、前記第２の空間にて前記シート状部材を前記材料から取り出すように、前記シート状部材を搬送する搬送部と、前記第１の空間内を排気する第１の排気部材と、前記第２の空間内を排気して前記材料が付着した前記シート状部材が前記第２の空間内を進行する間に前記材料を乾燥させる第２の排気部材と、を有することを特徴とする。
【００１８】
上述の薄膜塗布乾燥装置において、例えば前記筐体には、前記第２の空間から前記シート状部材を排出するための排出部が設けられており、前記排出部は前記シート状部材の通過を案内する排出路と、前記排出路内を排気する第３の排気部材と、が設けられている。この場合に、例えば前記第３の排気部材は、前記排出路にて前記第２の空間から外部に向かって複数個の排気口を有し、前記第３の排気部材は、前記排出路内の圧力が前記第２の空間から前記筐体の外部へ向けて高くなるように前記排出路内を排気する前記排出路内の圧力が前記第２の空間から前記筐体の外部へ向けて高くなるように前記排出路内を排気する。
【００１９】
上述の薄膜塗布乾燥装置において、前記隔壁は、前記第２の空間に面する前記材料の表面積が前記第１の空間に面する前記材料の表面積よりも小さくなるように前記筐体の内部を区画することが好ましい。
【００２０】
例えば、前記貯留部は、前記第１及び／又は第２の空間側の前記材料の液面上に浮かべられる蓋を有することが好ましい。
【００２１】
前記第１及び第２の排気部材は、例えば前記第１の空間の圧力と前記第２の空間の圧力とが等しくなるように前記第１及び第２の空間内を排気する。
【００２２】
上述の薄膜塗布乾燥装置において、例えば前記筐体には、外部から前記第１の空間内に前記シート状部材を搬入するための搬入部が設けられており、前記搬入部には、前記シート状部材の通過を案内する搬入路と、前記搬入路内を排気する第４の排気部材と、が設けられている。この場合に、例えば前記第４の排気部材は、前記搬入路にて外部から前記第１の空間に向かって複数個の排気口を有し、前記第４の排気部材は、前記搬入路内の圧力が前記筐体の外部から前記第１の空間へ向けて低くなるように前記搬入路内を排気する。
【００２３】
上述の薄膜塗布乾燥装置は、例えば前記第１排気部材に接続され前記第１排気部材により排気された排ガスから前記材料の成分を凝縮により取り出した後、前記貯留部内に返戻する凝縮器を有する。前記シート状部材は例えば柔軟性を有する基板である。又は前記シート状部材は、例えば光学フィルム用の基材であり、前記材料は光学機能性材料である。
【００２４】
本発明に係る薄膜の製造方法は、上述の薄膜塗布乾燥装置を使用し、前記第１排気部材により排気されている第１の空間にシート状部材を供給する工程と、前記シート状部材を液状又はペースト状の材料内に浸漬させて前記シート状部材の表面上に前記材料を塗布する工程と、前記材料内から第２の空間に前記シート状部材を取り出す工程と、前記シート状部材の表面上に塗布された前記材料を減圧下の第２の空間にて乾燥させて薄膜を形成する工程と、表面に薄膜が形成されたシート状部材を前記第２の空間から排出する工程と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２５】
本発明に係る薄膜塗布乾燥装置は、薄膜となる材料を貯留する貯留部を有し、搬送部は、シート状部材を貯留部内の材料中に浸漬する。これにより、シート状部材の表面上への材料の塗布を効率よく行うことができる。また、筐体の内部の空間は、隔壁により第１の空間と第２の空間とに区画されており、第２の空間内は第２排気部材により排気され材料が付着したシート状部材が第２の空間内を進行する間に材料を乾燥させるため、１つの装置内にて材料の塗布及び乾燥を行ってシート状部材の表面に薄膜を形成することができ、生産効率が高い。
【００２６】
従って、本発明に係る薄膜の製造方法は、生産効率が高い。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の第１実施形態に係る薄膜塗布乾燥装置を示す模式図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係る薄膜塗布乾燥装置を示す模式図である。
【図３】本発明の第３実施形態に係る薄膜塗布乾燥装置を示す模式図である。
【図４】ロールトゥロール方式を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、添付の図面を参照して本発明の実施形態について具体的に説明する。先ず、本発明の第１実施形態に係る薄膜塗布乾燥装置について、その構成を説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る薄膜塗布乾燥装置を示す模式図である。本実施形態の薄膜塗布乾燥装置１は、図１に示すように、筐体１０の側面から延びる搬入部１１及び排出部１２と、筐体１０の内部に設けられ薄膜となる材料３を貯留する貯留部１３と、搬送部としての搬送ローラ１４と、隔壁１５とにより構成されており、例えばロール状に巻き取られたシート状部材２が搬入部１１から筐体１０の内部に供給され、シート状部材２の表面上に材料３を塗布し、材料３中の溶媒を乾燥させて薄膜を形成した後、シート状部材２を排出部１２から排出するものである。本実施形態においては、隔壁１５は、筐体１０の内面の上部から延出して設けられており、隔壁１５の先端部は貯留部１３内の材料３の一部に進入している。これにより、筐体１０内部の貯留部１３の内部空間は、隔壁１５により、搬入部１１側の第１の空間１６と排出部１２側の第２の空間１７とに区画されている。本実施形態においては、第１の空間１６は排気ポンプ４（第１排気部材）に接続されて排気される。排気ポンプ４は、例えば凝縮器５に接続されており、凝縮器５は、貯留部１３に接続されている。また、第２の空間１７は、図示しない（第２）排気部材、例えば排気ポンプに接続されて排気される。本実施形態においては、第１及び第２排気部材は、第１の空間１６の圧力と第２の空間１７の圧力とが等しくなるように、夫々第１及び第２の空間１６、１７を排気する。なお、本実施形態においては、シート状部材２として光学フィルム用の基材を使用し、薄膜となる材料として反射防止材料を使用して、反射防止フィルムを製造する場合について説明する。
【００２９】
筐体１０の側面に設けられた搬入部１１は、例えば長さが５００乃至１０００ｍｍであり、その長手方向に垂直な断面において、シート状部材２の搬送路となる孔の大きさは、幅が例えばシート状部材２の幅よりも５乃至１０ｍｍ大きく、高さが例えばシート状部材２の厚さよりも０．１乃至１．０ｍｍ大きい。
【００３０】
また、シート状部材２の排出路を有する排出部１２は、例えば長さが５００乃至１０００ｍｍであり、その長手方向に垂直な断面において、シート状部材２の排出路となる孔の大きさは、幅が例えばシート状部材２の幅よりも５乃至１０ｍｍ大きく、高さが例えばシート状部材２の厚さよりも０．１乃至１．０ｍｍ大きい。本実施形態においては、例えば搬入路及び排出路の長さを十分に長くすることにより、筐体１０の内部が減圧された場合には、搬入路内及び排出路内には、筐体１０の内部から外部へと緩やかな圧力勾配で徐々に圧力が高くなる圧力分布を生じさせることができ、これにより、搬入路及び排出路からの空気の流入を防止することができる。なお、搬入路及び排出路からの空気の流入を防止する方法としては、例えば搬送経路の断面積を複数箇所で局所的に小さくなるように構成したり、搬入路及び排出路の経路断面積を外部から筐体１０の外部から内部へと徐々に大きくなるように構成してもよい。
【００３１】
貯留部１３は、例えば筐体１０の内部の下方に設けられており、液状又はペースト状の薄膜となる材料３が貯留される。本実施形態においては、材料３は、例えばフッ素モノマー等の反射防止材料である。
【００３２】
搬送ローラ１４は、例えば図示しない駆動装置、例えばモータにより駆動されて回転することにより、シート状部材２を搬送するものである。本実施形態においては、搬送ローラ１４は、筐体１０の内部に４個設置されており、第１の空間１６内における搬入路の延長線上から例えばロールの半径寸法だけ下方にずれた位置に１個、第２の空間１７における排出路の延長線上から例えばロールの半径寸法だけ下方にずれた位置に１個、これらの下方に夫々１個ずつ設けられている。そして、下方の２個の搬送ローラ１４は、貯留部１３内に貯留された材料３内に位置するように設けられている。そして、これらの４個の搬送ローラ１４により、シート状部材２が緊張状態で張架されるように構成されている。第２の空間１７内に設けられた搬送ローラ１４の下方には、搬送ローラ１４に懸架されたシート状部材２の裏面（反射防止材料を塗布すべき面の反対側の面）に接するようにへら状のスクレーパー１９が設けられており、シート状部材２の裏面に付着した材料３をスクレーパー１９により掻き落とせるように構成されている。
【００３３】
これにより、シート状部材２は、搬送ローラ１４の回転により、順次、搬入路により案内されて第１の空間１６に供給され、材料３中に浸漬されて両面に材料３が付着した後、第２の空間１７に取り出され、スクレーパー１９により裏面側の余分な材料が掻き落とされ、排出部１２の排出路から外部に排出されていく。なお、搬送ローラ１４の回転は、モータによるものではなくてもよく、例えば、排出部１２の外方からシート状部材２に引張力を負荷することにより、緊張状態のシート状部材２自身の移動により搬送ローラ１４が回転するように構成されていてもよい。
【００３４】
隔壁１５は、上述の如く筐体１０の内部における貯留部１３の上部の空間を第１の空間１６と第２の空間１７とに区画するように設けられている。隔壁１５は、例えば第２の空間１７に面する材料３の表面積が第１の空間１６に面する材料３の表面積よりも小さくなるように筐体１０の内部を区画しており、これにより、第２の空間１７における液面からの溶媒の蒸発を抑制している。本実施形態においては、第１の空間１６側の筐体１０の内面には、排気口が設けられており、この排気口に例えば排気ポンプ４等が接続されることにより、第１の空間１６内の排気を行っている。同様に、第２の空間１７側の筐体１０の内面にも排気口が設けられており、図示しない排気手段、例えば排気ポンプにより第２の空間１７内が排気されている。これにより、本実施形態においては、第１の空間１６の圧力Ｐ１と第２の空間１７の圧力Ｐ２とは、筐体１０の外部圧力よりも小さくなるように設定されている。そして、本発明においては、第１の空間１６の圧力Ｐ１と第２の空間１７の圧力Ｐ２とは互いに等しくなるように設定されている。従って、本発明においては、材料３の液面の高さは、第１の空間１６側と第２の空間１７側とで等しくなる。これに対して、例えば、第２の空間１７の圧力だけを低くした（真空度を高めた）場合においては、例えば特許文献６の第１図に示すように、第２の空間１７側の液面の高さが高くなり、これにより、液状又はペースト状の材料３が貯留部１３から装置の外部に漏出することも考えられる。しかしながら、本発明においては、材料３の液面の高さを第１の空間１６内の圧力Ｐ１と第２の空間１７内の圧力Ｐ２とを互いに等しくすることができ、内部圧力によって液面の高さが変化することはないため、シート状部材２の表面への薄膜の形成を安定して行うことができる。上記第１及び第２の空間内の圧力Ｐ１、Ｐ２は、例えば０．１至０．５ａｔｍである。
【００３５】
本実施形態においては、第１の空間１６側の空間を排気する排気ポンプ４（第１排気部材）には、凝縮器５が接続されている。凝縮器５は、排気ポンプ４により排気された空気中に含まれる材料の成分、例えば材料３の溶媒成分を例えば水による冷却により凝縮して取り出すものである。凝縮器５は、貯留部１３に接続されており、凝縮により取り出した材料の成分を貯留部１３内に戻すことができる。これにより、仮に第１の空間１６における減圧により材料３の溶媒成分が蒸発した場合においても、蒸発した溶媒成分は、再度貯留部１３内の材料３中に戻され、材料３から溶媒だけが蒸発により失われることも抑制される。
【００３６】
次に、本実施形態の薄膜塗布乾燥装置の動作について説明する。本実施形態においては、先ず、例えばＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）又はＴＡＣ（トリアセチレンセルロース）からなる厚さが１００μｍ程度のシート状部材２（光学フィルム用基材）が、搬入部１１の搬入路により案内されて例えば水平方向に供給され、第１の空間１６に入る。第１の空間１６は、排気ポンプ４により、大気圧よりも低い圧力Ｐ１に減圧されている。そして、この減圧により、第１の空間１６内においては、貯留部１３内に貯留された液状又はペースト状の材料３、例えばフッ素モノマー等の反射防止材料の液面から、溶媒が蒸発している。しかしながら、本実施形態においては、排気ポンプ４には、凝縮器５が接続されており、凝縮器５は、排気ポンプ４により排気された排ガスから前記材料成分、即ち、材料３の溶媒成分を例えば水による冷却により凝縮して取り出し、貯留部１３内に返戻する。よって、第１の空間１６内における溶媒の損失を防止することができる。
【００３７】
第１の空間１６内に供給されたシート状部材２（光学フィルム用基材）は、第１の空間１６内に設けられた搬送ローラ１４において、その進行方向を鉛直下方へと９０度転換され、貯留部１３内に貯留された材料３（フッ素モノマー液）に向けて搬送される。そして、貯留部１３内に貯留された材料３内にシート状部材２が浸入し、材料３に浸漬される。
【００３８】
材料３（フッ素モノマー液）内に浸入したシート状部材２（光学フィルム用基材）は、液中の２カ所で方向転換された後、再び取り出される。このとき、シート状部材２が取り出されるのは、第２の空間１７である。材料３内への浸漬により、シート状部材２の両面には、材料３が例えば９５乃至１０５ｎｍの薄膜状に付着する。
【００３９】
第２の空間１７内に取り出されたシート状部材２（光学フィルム用基材）は、第２の空間１７内に配置された搬送ローラ１４に向けて鉛直上方に搬送され、その搬送経路上にてスクレーパー１９により裏面側の余分な材料が掻き落とされた後、搬送ローラ１４にて、その進行方向を水平方向へと９０度転換され、排出路へと向かっていく。このとき、第２の空間１７内の圧力Ｐ２は大気圧よりも低い圧力に減圧されているため、シート状部材２の表面に薄膜状に付着した液状の材料３から、溶媒成分が蒸発していく。これにより、シート状部材２の表面には、例えば反射防止機能を有するフッ素モノマー薄膜が形成され、反射防止フィルムが製造される。製造された反射防止フィルムは、排出部１２の排出路により案内されて、装置の外部に排出されていく。
【００４０】
排出された反射防止フィルムは、例えば図４に示すようなロール２０に巻き取られ、次の製造工程に運ばれていく。
【００４１】
このように、本実施形態の薄膜塗布乾燥装置１においては、シート状部材２を貯留部１３内の材料３中に浸漬するため、シート状部材２の表面上への材料３の塗布を効率よく行うことができ、第２の空間１７における減圧により、材料３が付着したシート状部材２が第２の空間１７内を進行する間に材料３を乾燥させるため、１つの装置内にて材料３の塗布及び乾燥を行ってシート状部材２の表面に薄膜を形成することができ、生産効率が高い。
【００４２】
また、第２の空間１７は、第１の空間１６と等しい圧力に減圧されており、これにより、例えば第２の空間１７における溶媒の蒸発効率を高めるために第２の空間１７の真空度を高めた場合においても、貯留部１３内の材料３の液面の高さが変化することはなく、例えば第２の空間１７から材料３が外部に漏出したり、材料３を乾燥する区間の長さが短くなることを防止でき、シート状部材２の表面への薄膜の形成を安定して行うことができる。
【００４３】
なお、本実施形態においては、第２の空間１７内の材料３の液面からは、材料３中の溶媒が蒸発していくが、隔壁１５を設置することにより、材料３の液面を第１の空間１６側と第２の空間１７側とに分けているため、液面全体から溶媒が蒸発する場合に比して、蒸発により失われる溶媒の量は少ない。また、このとき、例えば第２の空間１７に面する材料３の表面積が第１の空間１６に面する材料３の表面積よりも小さくなるように隔壁１５を設ければ、第２の空間１７における液面からの溶媒の蒸発量をさらに低減することができる。なお、第２の空間１７における溶媒の損失を抑制するために、第１の空間１６と同様に、第２の空間１７側の第２の排気部材に接続されるように凝縮器を設置し、凝縮器により、第２の空間１７側で蒸発した溶媒を貯留部１３に返戻するように構成してもよい。
【００４４】
次に、本実施形態の薄膜塗布乾燥装置１を使用した薄膜の製造方法について説明する。本実施形態においては、シート状部材２としては、例えば図４に示すようにロール状に巻き取られたものを使用する。先ず、このロール２０を例えば供給側の回転軸に設置し、シート状部材２（光学フィルム用基材）の先端をロール２０から引き出して、薄膜塗布乾燥装置１に設置する。即ち、シート状部材２の先端を搬入部１１の搬入路に挿通し、第１の空間１６内に取り出し、４個の搬送ローラ１４に緊張状態に張架し、排出部１２の排出路に挿通して装置の外部へと取り出し、巻き取り側のロール２０の例えば回転軸に固定する。次に、貯留部１３内に材料３として、例えばフッ素モノマー等の反射防止材料を液状又はペースト状の状態で投入する。
【００４５】
そして、第１排気部材及び第２排気部材を駆動することにより、第１の空間１６及び第２の空間１７内を排気し、第１及び第２の空間内を減圧する。このとき第１の空間１６の圧力と第２の空間１７の圧力とを互いに等しく設定する。これにより、薄膜の製造準備が完了する。
【００４６】
薄膜の製造にあたっては、先ず、例えば搬送ローラ１４を回転させるか、又は巻き取り側のロール２０の回転軸を回転させることにより、薄膜塗布乾燥装置１内にシート状部材２（光学フィルム用基材）を連続的に供給する。これにより、シート状部材２を搬入部１１の搬入路から第１の空間１６内に供給する。
【００４７】
次に、第１の空間１６内に供給されたシート状部材２（光学フィルム用基材）を貯留部１３に貯留された材料３（フッ素モノマー液）内に浸漬させることにより、シート状部材２の表面に材料３を付着させる。本発明においては、材料３中にシート状部材２を浸漬させるため、材料の塗布は円滑に進行する。
【００４８】
次に、シート状部材２（光学フィルム用基材）を材料３（フッ素モノマー液）から第２の空間１７に取り出す。これにより、シート状部材２の表面には、材料３が薄膜状に付着する。表面に液状又はペースト状の材料が付着した基材２を、第２の空間１７を経由させて排出路へと搬送する。このとき、第２の空間１７内の圧力Ｐ２は大気圧よりも低い圧力に減圧されているため、シート状部材２の表面に付着したフッ素モノマー材料は、溶媒が蒸発することにより乾燥される。そして、シート状部材２の表面には、例えば反射防止機能を有するフッ素モノマー薄膜が形成され、反射防止フィルムが製造される。引き続き製造された反射防止フィルムを、排出路から装置の外部に排出する。
【００４９】
このように、本実施形態の薄膜の製造方法においては、材料の塗布及び乾燥を順次一つの装置により行うことができ、光学フィルム用基材及びフレキシブル基板の表面に高い生産効率で薄膜を形成することができる。また、第２の空間１７内の圧力を第１の空間１６と等しい圧力に減圧することにより、貯留部１３内の材料３の液面の高さが変化することはなく、シート状部材２の表面への薄膜の形成を安定して行うことができる。
【００５０】
なお、本実施形態においては、シート状部材２として光学フィルム用の基材を使用し、薄膜となる材料３として反射防止材料を使用して、反射防止フィルムを製造する場合について説明したが、本実施形態の薄膜塗布乾燥装置１は、シート状部材２としてフレキシブル基板を使用し、この基板上に各種の薄膜を形成する場合においても有用であり、上記と同様の効果を得ることができる。この場合においては、薄膜となる材料３には、例えば光硬化性樹脂及びポリイミド樹脂等を使用することができ、例えば配線材料である銅箔がパターニングされたフレキシブル基板の表面を薄膜により保護することができる。
【００５１】
次に、本発明の第２実施形態に係る薄膜塗布乾燥装置について説明する。先ず、本実施形態の薄膜塗布乾燥装置の構成について説明する。図２は、本発明の第２実施形態に係る薄膜塗布乾燥装置を示す模式図である。本実施形態においては、第１実施形態の構成を有する薄膜塗布乾燥装置１において、装置の外部から第１の空間１６へと向かう搬入路の途中に、２個の排気口１１ａ及び１１ｂがこの順に設けられている。これらの排気口１１ａ及び１１ｂは、夫々、例えば排気ポンプに接続されており、これにより、搬入路内が排気されており、搬入路内の圧力は、排気口１１ａ及び１１ｂに近接した位置で、夫々Ｐ１ａ、Ｐ１ｂとなるように調整されており、薄膜塗布乾燥装置１の外部の圧力（大気圧）をＰ０としたとき、順次Ｐ０、Ｐ１ａ、Ｐ１ｂ、Ｐ１（第１の空間１６の圧力）の順に圧力が小さくなるように調整されている。これにより、搬入路内の圧力は、筐体１０の外部から第１の空間１６へ向けて圧力が徐々に降圧されている。
【００５２】
同様に、第２の空間１７から装置の外部へ向けて延びる排出路においても、その途中に２個の排気口１２ａ及び１２ｂがこの順に設けられ、排気口１２ａ及び１２ｂから排気することにより、排出路内における排気口１２ａ及び１２ｂに近接した位置の圧力が、夫々Ｐ２ａ、Ｐ２ｂとなるように調整されており、順次Ｐ２、Ｐ２ａ、Ｐ２ｂ、Ｐ０の順に圧力が大きくなるように調整されている。これにより、排出路内の圧力は、第２の空間１７から筐体１０の外部へ向けて圧力が徐々に昇圧されている。
【００５３】
以上の構成により、本実施形態においては、筐体１０の内部の圧力が減圧された場合においても、搬入路及び排出路内に圧力勾配を発生させて、外部から空気が流入することを防止している。その他の構成については、第１実施形態と同じである。
【００５４】
本実施形態においては、筐体１０の内部に外部空気が流入することを効果的に防止することができるため、例えば第１及び第２の空間１６、１７の排気効率が向上し、第１排気部材及び第２排気部材としての例えば排気ポンプの消費電力を低減でき、薄膜の製造コストを低減することができる。
【００５５】
また、第２の空間１７における乾燥工程においては、シート状部材２の表面上に付着した材料の表面が不均一な空気の流れに曝されて、形成される薄膜の膜厚及び膜質が不均一になることを防止することができ、形成する薄膜の品質を向上させることができる。
【００５６】
次に、本第２実施形態の薄膜塗布乾燥装置の動作について説明する。本実施形態においても、第１実施形態と同様に、搬入部１１の搬入路から第１の空間１６へとシート状部材２を供給する。このとき、搬入路の内部は、排気口１１ａ及び１１ｂにより排気されており、装置の外部から第１の空間１６に向けて徐々に圧力が低くなるような圧力勾配が形成されている。これにより、外部から第１の空間１６に空気が流入することが防止されている。
【００５７】
第１の空間１６内は、排気ポンプ４により排気されているが、外部からの空気の流入を防止していることにより、第１の空間１６内の圧力変動は小さい。従って、排気ポンプ４の駆動に必要となる電力が低減される。
【００５８】
第１の空間１６内に供給されたシート状部材２は、第１実施形態と同様に、貯留部１３内の材料３に浸漬され、やがて、第２の空間１７に取り出される。第２の空間１７に取り出されたシート状部材２の両面には、液状又はペースト状の材料３が薄膜状に付着する。
【００５９】
そして、シート状部材２が第２の空間１７に取り出され、第２の空間１７内の搬送ローラ１４へと搬送されていく搬送経路上にて、シート状部材２の両面に付着した液状又はペースト状の材料のうち、シート状部材２の裏面側の余分な材料はスクレーパー１９により掻き落とされる。そして、シート状部材２の表面に薄膜状に付着した材料は、排出部１２に到達するまでの間に、第２の空間１７内の減圧により、溶媒成分が蒸発され、乾燥される。本実施形態においては、排出路内は、排気口１２ａ及び１２ｂにより排気されており、第２の空間１７から装置の外部に向けて徐々に圧力が大きくなるような圧力勾配が形成され、これにより、装置の外部から第２の空間１７内に空気が流入することが防止されている。従って、第１排気部材（排気ポンプ４）と同様に、第２の空間１７を排気する第２排気部材においても、例えば排気ポンプの消費電力を低減することができる。また、排出路からの空気の流入を防止しているため、乾燥していない状態の材料が不均一な空気の流れに曝され、例えば膜圧が不均一になったり、膜質が不均一になることが防止される。
【００６０】
表面に乾燥薄膜が形成されたシート状部材２は、第１実施形態と同様に、排出部１２の排出路から装置の外部に排出され、例えば図４に示すようなロール２０に巻き取られ、次の製造工程に運ばれていく。
【００６１】
このように、本実施形態においては、搬入路及び排出路内に圧力勾配を設けることにより、搬入路及び排出路からの外部空気の流入を防止することができ、薄膜の製造コストを低減し、品質のよい薄膜を形成することができる。
【００６２】
なお、本実施形態においても、第１実施形態と同様の種々の変形が可能である。また、本実施形態においては、少なくとも排出路内を排気すれば、品質の高い均質な薄膜を形成することができるため、搬入路内を排気する構成が設けられていなくてもよい。
【００６３】
次に、本発明の第３実施形態に係る薄膜塗布乾燥装置について説明する。先ず、本実施形態の薄膜塗布乾燥装置の構成について説明する。図３は、本発明の第３実施形態に係る薄膜塗布乾燥装置を示す模式図である。本実施形態においては、材料３を貯留する貯留部１３には、材料３の液面上に浮かべられる蓋１８が設けられている。蓋１８は、第１の空間１６側又は第２の空間１７側の材料３の液面上に一方だけに設けられていてもよく、第１の空間１６側及び第２の空間１７側の両方の液面上に設けられていてもよいが、本実施形態においては、第１の空間１６側に蓋１８ａが設けられ、第２の空間１７側に蓋１８ｂが設けられている。例えば蓋１８ａ及び蓋１８ｂには、夫々、シート状部材２を挿通させるための孔が設けられており、蓋１８ａの孔を介してシート状部材２が第１の空間１６から材料３中に浸漬され、蓋１８ｂの孔を介してシート状部材２が材料３から第２の空間１７に取り出される。その他の構成は第１実施形態と同じである。
【００６４】
即ち、第１実施形態の構成においては、材料３の液面から材料３中の溶媒成分が蒸発していくが、本実施形態においては、蓋１８を設置することにより、材料３の液面からの溶媒の蒸発を抑制している。これにより、本実施形態においては、第１実施形態に比して溶媒の損失が抑制され、薄膜の形成に必要となるコストを低減することができる。例えば、第１実施形態においては、第２の空間１７に面する材料３の表面積が第１の空間１６に面する材料３の表面積よりも小さくなるように隔壁１５を設置することにより、第２の空間１７における液面からの溶媒の蒸発を抑制したが、この場合においては、第１の空間１６に面する材料３の表面積は必然的に広くなり、第１の空間１６側の液面における溶媒の蒸発量が多くなる。本実施形態においては、第１の空間１６側の液面上に蓋１８ａを設置することにより、第１の空間１６側の液面における溶媒の蒸発を抑制し、シート状部材２の表面上に材料３を均質に付着させることができる。また、第２の空間１７側の液面上に蓋１８ｂを設置することにより、材料３が乾燥しやすい圧力に減圧されている第２の空間１７においても、液面からの溶媒の蒸発を抑制することができ、材料３の均質性を維持できるだけではなく、溶媒の損失を低減することにより、薄膜の製造コストの上昇を抑えることができる。なお、例えば、蒸発した溶媒を再度貯留部１３に返戻する構成、例えば凝縮器等を第１の空間１６側及び第２の空間１７側の一方だけに設け、凝縮器等を設けた側にて材料３からの溶媒の損失を防止できる場合においては、凝縮器等を設置していない側の液面上だけに蓋１８を設置してもよい。
【００６５】
また、本実施形態においては、蓋１８のシート状部材２を挿通させる部分だけに孔を設けることにより、材料３の液面が空気に触れる面積を最小限に抑えることができ、溶媒の蒸発をより効果的に抑制することができる。
【００６６】
次に、本第３実施形態の薄膜塗布乾燥装置の動作について説明する。本実施形態においても、第１実施形態と同様に、先ず、例えばＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）又はＴＡＣ（トリアセチレンセルロース）からなる厚さが１００μｍ程度のシート状部材２（光学フィルム用基材）が、搬入部１１の搬入路から供給され、第１の空間１６に入る。第１の空間１６は、排気ポンプ４により、例えば大気圧よりも低い圧力Ｐ１に減圧されている。そして、この第１の空間１６側の材料３の液面上には、蓋１８ａが浮かべられている。蓋１８ａが設置されていない場合においては、排気ポンプ４による減圧により、材料３の液面からは、溶媒が蒸発していくが、本実施形態においては、材料３の液面上に蓋１８を設置することにより、液面からの溶媒の蒸発は抑制される。また、隔壁１５を設置することにより、例えば第１の空間１６に面する材料３の表面積が第２の空間１７に面する材料３の表面積よりも大きい場合においては、第１の空間１６側の液面における溶媒の蒸発量は多くなるが、第１の空間１６側の液面上に蓋１８ａを設置することにより、第１の空間１６側の液面における溶媒の蒸発を抑制し、シート状部材２の表面上に付着させる材料３の均質性を維持することができる。また、仮に材料３の液面から溶媒が蒸発した場合においても、第１の空間１６側に排気ポンプ４及び凝縮器５を設け、凝縮器５により排ガス中の溶媒を再度貯留部１３内に返戻することにより、第１の空間１６側における溶媒の損失は防止できる。
【００６７】
続いて、シート状部材２は、第１実施形態と同様に、搬送ローラ１４で進行方向を転換され、貯留部１３内に貯留された材料３に向けて搬送される。本実施形態においては、第１の空間１６側の材料３の液面上には蓋１８ａが浮かべられており、この蓋１８ａに設けられた孔へ向けてシート状部材２が搬送されていく。そして、シート状部材２は、蓋１８ａの孔に挿通され、やがて、材料３の液面に到達し、材料３中に浸入し、材料３に浸漬される。
【００６８】
そして、液中の２カ所で方向転換された後、第２の空間１７へと向かっていく。本実施形態においては、第２の空間１７側の材料３の液面には、蓋１８ｂが浮かべられており、この蓋１８ｂに設けられた孔へ向けてシート状部材２が搬送されていく。そして、シート状部材２は、材料３の液面から蓋１８ｂの孔内に取り出され、やがて、第２の空間１７に達する。材料３への浸漬により、シート状部材２の両面には、液状又はペースト状の材料３が薄膜状に付着する。
【００６９】
第２の空間１７は、溶媒が乾燥しやすい圧力Ｐ２に減圧されており、材料３の液面上に蓋１８ｂが設けられていない場合においては、材料３の液面からは溶媒が容易に蒸発していく。本実施形態においては、第２の空間１７側の材料３の液面上には蓋１８ｂが設けられているため、第２の空間１７側においても、溶媒の蒸発が抑制される。これにより、材料３の均質性を維持できるだけではなく、溶媒の損失を低減することにより、薄膜の製造コストの上昇を抑えることができる。また、仮に材料３の液面から溶媒が蒸発した場合においても、蒸発した溶媒を再度貯留部１３に返戻する構成、例えば凝縮器等を第２の空間１７側に設ければ、第２の空間１７側における溶媒の損失を更に効果的に防止できる。
【００７０】
第２の空間１７内に取り出されたシート状部材２は、第２の空間１７内の搬送ローラ１４に向けて搬送されていく搬送経路上にて、シート状部材２の両面に付着した液状又はペースト状の材料のうち、シート状部材２の裏面側の余分な材料がスクレーパー１９により掻き落とされる。そして、シート状部材２は、第２の空間１７内の搬送ローラ１４にて、その進行方向を鉛直上方から水平方向へと９０度転換され、排出路へと搬送されていくが、排出路に到達するまでの間に、第２の空間１７の減圧により、その表面に薄膜状に付着した材料３から溶媒成分が円滑に蒸発していき、乾燥されて、乾燥薄膜が形成される。そして、表面に乾燥薄膜が形成されたシート状部材２は、排出路を通過し、装置の外部に排出され、例えば図４に示すようなロール２０に巻き取られ、次の製造工程に運ばれていく。
【００７１】
このように、本実施形態においては、材料３の液面上に浮かべられる蓋１８が設けられているため、第１実施形態の効果に加えて、材料３の液面からの溶媒の蒸発を抑制することができ、材料３の均質性を維持できるだけではなく、薄膜の製造コストの上昇を抑えることができる。
【００７２】
なお、本実施形態においては、蓋１８は、第１の空間１６側及び第２の空間１７側において夫々１部材により構成されているが、第１の空間１６側の蓋１８ａ及び／又は第２の空間１７側の蓋１８ｂは、夫々複数個の部材により構成されていてもよい。また、本実施形態においても、第２実施形態と同様に、搬入路内及び／又は排出路内を排気する構成を設けてもよい。
【符号の説明】
【００７３】
１：薄膜塗布乾燥装置、１０：筐体、１１：搬入部、１１ａ、１１ｂ：排気口、１２：排出部、１２ａ、１２ｂ：排気口、１３：貯留部、１４：搬送ローラ、１５：隔壁、１６：第１の空間、１７：第２の空間、１８、１８ａ、１８ｂ：蓋、１９：スクレーパー、２：シート状部材、３：材料、４：排気ポンプ、５：凝縮器
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シート状部材の表面上に液状又はペースト状の材料を塗布し、乾燥させて、薄膜を形成する薄膜塗布乾燥装置及び薄膜の製造方法に関し、特に、液晶ディスプレイ用のカラーフィルター等に使用されているフレキシブル基板及び光学フィルム用基材の表面に薄膜を形成する薄膜塗布乾燥装置及び薄膜の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば液晶ディスプレイパネル及びプラズマディスプレイパネル等の前面ガラス基板としては、表面に例えば反射防止機能、広視野角機能又は感光性等を有する薄膜が形成されたものが使用されている。この光学機能性薄膜は、例えば前面ガラス基板等の基板の表面上に直接形成されたり、例えば反射防止フィルム及び広視野角フィルム等、各種のフィルム用基材の表面に形成された後、光学フィルムとして前面ガラス基板上に貼着される。
【０００３】
光学機能性薄膜を基板の表面上に直接形成する場合においては、基板の表面上に液体状又はペースト状の材料を塗布し、材料中の溶媒を乾燥させて薄膜を形成することが行われている。このとき、溶媒を乾燥させる方法としては、加熱による方法がある。
【０００４】
しかしながら、溶媒の乾燥のための加熱温度を高温にすると、材料と共に基板も加熱することになり、基板回路が損傷しやすくなるという問題点がある。そして、この問題点を解決するために乾燥温度を下げると、乾燥速度が遅くなり、製造装置のスループットが低下するという問題点がある。
【０００５】
また、加熱時の温度により、例えば材料中には、気泡が生じることがあり、溶媒の乾燥後に、薄膜の表面にピンホール等の欠陥が発生するという問題点があり、この問題点を解決するために、溶媒の乾燥を減圧下で行う方法が提案されており、種々の技術が開示されている。
【０００６】
例えば、特許文献１には、カラーフィルター基板を製造する際に、基板上に（例えばブラックマトリクス等の遮光層となる）感光性樹脂組成物を塗布後、乾燥工程において、１００Ｔｏｒｒの圧力に減圧した状態で６秒以上乾燥させ、これにより、樹脂組成物の表面に異物、ピンホール及び材料凝集等の欠陥を防止する技術が開示されている。
【０００７】
また、特許文献２及び３にも、基板上に材料を塗布した後、基板を真空炉又は真空チャンバーに移動させ、真空炉又は真空チャンバー内の減圧条件下で溶媒を乾燥させる技術が開示されており、これにより、材料中の気泡等の発生を防止したり、溶媒の沸点を低下させることが開示されている。
【０００８】
一方、例えば前面ガラス基板等の基板の表面上に貼着される光学フィルム等の製造においても、ウェブと呼ばれる透明基材（フィルム）上に各種光学機能性を有する液状又はペースト状の材料を塗布し、材料中の溶媒を乾燥させることにより、ウェブ上に光学機能性薄膜を形成する方法が採用されている。光学フィルム等の製造においては、例えば図４に示すように、ウェブ等の基材２は、ロール状に巻き取られており、ロール２０から連続的に供給され、所定の加工を施した後、再度ロール２０に巻き取る方法が採用されている。この方式は、ロールトゥロール方式と呼ばれている。このように、光学フィルム等の製造においては、フィルムの柔軟性により、フィルムの表面に薄膜を形成する場合においても上記特許文献１乃至３とは異なる形成方法が採用されている。
【０００９】
例えば、特許文献４には、ローラにより支持されて連続的に供給されているウェブに対して、近接するようにスロットダイを設置し、スロットダイの先端の塗布ヘッドから連続的に材料を供給して、ウェブの表面に薄膜となる材料を塗布する技術が開示されている。そして、特許文献１の光学フィルムの製造装置においては、フィルム基材がロール状に巻き取られて連続的に供給されるため、溶媒を乾燥させるための長尺の乾燥炉を設け、大気圧雰囲気、２５乃至１４０℃の温度で乾燥させることが開示されている。
【００１０】
また、連続的に供給されるシート状部材の表面に薄膜の材料を塗布する技術としては、例えば特許文献５及び６に開示されているように、シート状部材を機能性材料中に浸漬させて塗布する方法も考えられる。
【００１１】
他方、近時、液晶ディスプレイパネル及びプラズマディスプレイパネル等の基板材料及び基板回路についての技術開発はますます進んでおり、基板は、柔軟性を有するシート状基板として構成され、これにより、ディスプレイパネルにおける薄肉化が達成され始めている。また、基板のフレキシブル化が達成されることにより、液晶ディスプレイパネル等の製造工程においては、例えばロール状に巻き取られた基板材料により、複数枚のシート状基板を連続的に製造することが可能となり、基板の生産効率を向上できる技術として、注目されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２０００−２４１６２３号公報
【特許文献２】特開２００６−２９７２４１号公報
【特許文献３】特開２０１０−４０９９１号公報
【特許文献４】特開２００７−１２１４２６号公報
【特許文献５】特開２０００−１６７４５７号公報
【特許文献６】特開昭６０−２４８２５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、上記従来技術においては、以下のような問題点がある。即ち、ロール状に巻き取られた長尺のシート状部材の表面に薄膜を形成する場合においては、材料中の溶媒を乾燥させるための乾燥炉が長くなり、薄膜を形成するための装置が大型化するという問題点がある。特に、上記特許文献５及び６の技術を用いた場合においては、シート状部材を液中に浸漬させるため、シート状部材の表面への材料の塗布は効率よく行うことができるものの、特許文献４の技術に比して、溶媒の乾燥時間が長くなり、装置が大型化するという問題も発生する。
【００１４】
この問題点を解決するためには、上記特許文献１乃至３のように、乾燥工程において、シート状部材の周囲を減圧し、これにより、溶媒の乾燥効率を高めることが考えられる。しかしながら、特許文献１乃至３の技術においては、薄膜形成対象物が定形の基板である一方、この技術を単純に長尺のシート状部材、例えばロール状に巻き取られた光学フィルム又はフレキシブル基板に適用することは容易ではない。
【００１５】
また、装置の大型化を避けるために、例えば、乾燥装置と塗布装置とを一体的に構成した場合においては、乾燥時の減圧により、塗布前の材料から溶媒が容易に蒸発してしまい、材料の塗布を阻害するだけではなく、製造コストも上昇するという問題点がある。
【００１６】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、シート状部材の表面上への材料の塗布及び乾燥を効率よく行い、光学フィルム用基材及びフレキシブル基板の表面に高い生産効率で薄膜を形成できる薄膜塗布乾燥装置及び薄膜の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明に係る薄膜塗布乾燥装置は、シート状部材の表面上に液状又はペースト状の材料を塗布した後、乾燥させることにより、前記シート状部材の表面上に薄膜を形成する薄膜塗布乾燥装置において、筐体と、この筐体の内部に設けられ前記液状又はペースト状の材料が貯留された貯留部と、前記貯留部内の材料の一部に進入して前記筐体の内部空間を第１の空間と第２の空間とに区画する隔壁と、前記シート状部材を前記第１の空間から前記貯留部内の材料中に浸漬させた後、前記第２の空間にて前記シート状部材を前記材料から取り出すように、前記シート状部材を搬送する搬送部と、前記第１の空間内を排気する第１の排気部材と、前記第２の空間内を排気して前記材料が付着した前記シート状部材が前記第２の空間内を進行する間に前記材料を乾燥させる第２の排気部材と、を有することを特徴とする。
【００１８】
上述の薄膜塗布乾燥装置において、例えば前記筐体には、前記第２の空間から前記シート状部材を排出するための排出部が設けられており、前記排出部は前記シート状部材の通過を案内する排出路と、前記排出路内を排気する第３の排気部材と、が設けられている。この場合に、例えば前記第３の排気部材は、前記排出路にて前記第２の空間から外部に向かって複数個の排気口を有し、前記第３の排気部材は、前記排出路内の圧力が前記第２の空間から前記筐体の外部へ向けて高くなるように前記排出路内を排気する前記排出路内の圧力が前記第２の空間から前記筐体の外部へ向けて高くなるように前記排出路内を排気する。
【００１９】
上述の薄膜塗布乾燥装置において、前記隔壁は、前記第２の空間に面する前記材料の表面積が前記第１の空間に面する前記材料の表面積よりも小さくなるように前記筐体の内部を区画することが好ましい。
【００２０】
例えば、前記貯留部は、前記第１及び／又は第２の空間側の前記材料の液面上に浮かべられる蓋を有することが好ましい。
【００２１】
前記第１及び第２の排気部材は、例えば前記第１の空間の圧力と前記第２の空間の圧力とが等しくなるように前記第１及び第２の空間内を排気する。
【００２２】
上述の薄膜塗布乾燥装置において、例えば前記筐体には、外部から前記第１の空間内に前記シート状部材を搬入するための搬入部が設けられており、前記搬入部には、前記シート状部材の通過を案内する搬入路と、前記搬入路内を排気する第４の排気部材と、が設けられている。この場合に、例えば前記第４の排気部材は、前記搬入路にて外部から前記第１の空間に向かって複数個の排気口を有し、前記第４の排気部材は、前記搬入路内の圧力が前記筐体の外部から前記第１の空間へ向けて低くなるように前記搬入路内を排気する。
【００２３】
上述の薄膜塗布乾燥装置は、例えば前記第１排気部材に接続され前記第１排気部材により排気された排ガスから前記材料の成分を凝縮により取り出した後、前記貯留部内に返戻する凝縮器を有する。前記シート状部材は例えば柔軟性を有する基板である。又は前記シート状部材は、例えば光学フィルム用の基材であり、前記材料は光学機能性材料である。
【００２４】
本発明に係る薄膜の製造方法は、上述の薄膜塗布乾燥装置を使用し、前記第１排気部材により排気されている第１の空間にシート状部材を供給する工程と、前記シート状部材を液状又はペースト状の材料内に浸漬させて前記シート状部材の表面上に前記材料を塗布する工程と、前記材料内から第２の空間に前記シート状部材を取り出す工程と、前記シート状部材の表面上に塗布された前記材料を減圧下の第２の空間にて乾燥させて薄膜を形成する工程と、表面に薄膜が形成されたシート状部材を前記第２の空間から排出する工程と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２５】
本発明に係る薄膜塗布乾燥装置は、薄膜となる材料を貯留する貯留部を有し、搬送部は、シート状部材を貯留部内の材料中に浸漬する。これにより、シート状部材の表面上への材料の塗布を効率よく行うことができる。また、筐体の内部の空間は、隔壁により第１の空間と第２の空間とに区画されており、第２の空間内は第２排気部材により排気され材料が付着したシート状部材が第２の空間内を進行する間に材料を乾燥させるため、１つの装置内にて材料の塗布及び乾燥を行ってシート状部材の表面に薄膜を形成することができ、生産効率が高い。
【００２６】
従って、本発明に係る薄膜の製造方法は、生産効率が高い。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の第１実施形態に係る薄膜塗布乾燥装置を示す模式図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係る薄膜塗布乾燥装置を示す模式図である。
【図３】本発明の第３実施形態に係る薄膜塗布乾燥装置を示す模式図である。
【図４】ロールトゥロール方式を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、添付の図面を参照して本発明の実施形態について具体的に説明する。先ず、本発明の第１実施形態に係る薄膜塗布乾燥装置について、その構成を説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る薄膜塗布乾燥装置を示す模式図である。本実施形態の薄膜塗布乾燥装置１は、図１に示すように、筐体１０の側面から延びる搬入部１１及び排出部１２と、筐体１０の内部に設けられ薄膜となる材料３を貯留する貯留部１３と、搬送部としての搬送ローラ１４と、隔壁１５とにより構成されており、例えばロール状に巻き取られたシート状部材２が搬入部１１から筐体１０の内部に供給され、シート状部材２の表面上に材料３を塗布し、材料３中の溶媒を乾燥させて薄膜を形成した後、シート状部材２を排出部１２から排出するものである。本実施形態においては、隔壁１５は、筐体１０の内面の上部から延出して設けられており、隔壁１５の先端部は貯留部１３内の材料３の一部に進入している。これにより、筐体１０内部の貯留部１３の内部空間は、隔壁１５により、搬入部１１側の第１の空間１６と排出部１２側の第２の空間１７とに区画されている。本実施形態においては、第１の空間１６は排気ポンプ４（第１排気部材）に接続されて排気される。排気ポンプ４は、例えば凝縮器５に接続されており、凝縮器５は、貯留部１３に接続されている。また、第２の空間１７は、図示しない（第２）排気部材、例えば排気ポンプに接続されて排気される。本実施形態においては、第１及び第２排気部材は、第１の空間１６の圧力と第２の空間１７の圧力とが等しくなるように、夫々第１及び第２の空間１６、１７を排気する。なお、本実施形態においては、シート状部材２として光学フィルム用の基材を使用し、薄膜となる材料として反射防止材料を使用して、反射防止フィルムを製造する場合について説明する。
【００２９】
筐体１０の側面に設けられた搬入部１１は、例えば長さが５００乃至１０００ｍｍであり、その長手方向に垂直な断面において、シート状部材２の搬送路となる孔の大きさは、幅が例えばシート状部材２の幅よりも５乃至１０ｍｍ大きく、高さが例えばシート状部材２の厚さよりも０．１乃至１．０ｍｍ大きい。
【００３０】
また、シート状部材２の排出路を有する排出部１２は、例えば長さが５００乃至１０００ｍｍであり、その長手方向に垂直な断面において、シート状部材２の排出路となる孔の大きさは、幅が例えばシート状部材２の幅よりも５乃至１０ｍｍ大きく、高さが例えばシート状部材２の厚さよりも０．１乃至１．０ｍｍ大きい。本実施形態においては、例えば搬入路及び排出路の長さを十分に長くすることにより、筐体１０の内部が減圧された場合には、搬入路内及び排出路内には、筐体１０の内部から外部へと緩やかな圧力勾配で徐々に圧力が高くなる圧力分布を生じさせることができ、これにより、搬入路及び排出路からの空気の流入を防止することができる。なお、搬入路及び排出路からの空気の流入を防止する方法としては、例えば搬送経路の断面積を複数箇所で局所的に小さくなるように構成したり、搬入路及び排出路の経路断面積を外部から筐体１０の外部から内部へと徐々に大きくなるように構成してもよい。
【００３１】
貯留部１３は、例えば筐体１０の内部の下方に設けられており、液状又はペースト状の薄膜となる材料３が貯留される。本実施形態においては、材料３は、例えばフッ素モノマー等の反射防止材料である。
【００３２】
搬送ローラ１４は、例えば図示しない駆動装置、例えばモータにより駆動されて回転することにより、シート状部材２を搬送するものである。本実施形態においては、搬送ローラ１４は、筐体１０の内部に４個設置されており、第１の空間１６内における搬入路の延長線上から例えばロールの半径寸法だけ下方にずれた位置に１個、第２の空間１７における排出路の延長線上から例えばロールの半径寸法だけ下方にずれた位置に１個、これらの下方に夫々１個ずつ設けられている。そして、下方の２個の搬送ローラ１４は、貯留部１３内に貯留された材料３内に位置するように設けられている。そして、これらの４個の搬送ローラ１４により、シート状部材２が緊張状態で張架されるように構成されている。第２の空間１７内に設けられた搬送ローラ１４の下方には、搬送ローラ１４に懸架されたシート状部材２の裏面（反射防止材料を塗布すべき面の反対側の面）に接するようにへら状のスクレーパー１９が設けられており、シート状部材２の裏面に付着した材料３をスクレーパー１９により掻き落とせるように構成されている。
【００３３】
これにより、シート状部材２は、搬送ローラ１４の回転により、順次、搬入路により案内されて第１の空間１６に供給され、材料３中に浸漬されて両面に材料３が付着した後、第２の空間１７に取り出され、スクレーパー１９により裏面側の余分な材料が掻き落とされ、排出部１２の排出路から外部に排出されていく。なお、搬送ローラ１４の回転は、モータによるものではなくてもよく、例えば、排出部１２の外方からシート状部材２に引張力を負荷することにより、緊張状態のシート状部材２自身の移動により搬送ローラ１４が回転するように構成されていてもよい。
【００３４】
隔壁１５は、上述の如く筐体１０の内部における貯留部１３の上部の空間を第１の空間１６と第２の空間１７とに区画するように設けられている。隔壁１５は、例えば第２の空間１７に面する材料３の表面積が第１の空間１６に面する材料３の表面積よりも小さくなるように筐体１０の内部を区画しており、これにより、第２の空間１７における液面からの溶媒の蒸発を抑制している。本実施形態においては、第１の空間１６側の筐体１０の内面には、排気口が設けられており、この排気口に例えば排気ポンプ４等が接続されることにより、第１の空間１６内の排気を行っている。同様に、第２の空間１７側の筐体１０の内面にも排気口が設けられており、図示しない排気手段、例えば排気ポンプにより第２の空間１７内が排気されている。これにより、本実施形態においては、第１の空間１６の圧力Ｐ１と第２の空間１７の圧力Ｐ２とは、筐体１０の外部圧力よりも小さくなるように設定されている。そして、本発明においては、第１の空間１６の圧力Ｐ１と第２の空間１７の圧力Ｐ２とは互いに等しくなるように設定されている。従って、本発明においては、材料３の液面の高さは、第１の空間１６側と第２の空間１７側とで等しくなる。これに対して、例えば、第２の空間１７の圧力だけを低くした（真空度を高めた）場合においては、例えば特許文献６の第１図に示すように、第２の空間１７側の液面の高さが高くなり、これにより、液状又はペースト状の材料３が貯留部１３から装置の外部に漏出することも考えられる。しかしながら、本発明においては、材料３の液面の高さを第１の空間１６内の圧力Ｐ１と第２の空間１７内の圧力Ｐ２とを互いに等しくすることができ、内部圧力によって液面の高さが変化することはないため、シート状部材２の表面への薄膜の形成を安定して行うことができる。上記第１及び第２の空間内の圧力Ｐ１、Ｐ２は、例えば０．１至０．５ａｔｍである。
【００３５】
本実施形態においては、第１の空間１６側の空間を排気する排気ポンプ４（第１排気部材）には、凝縮器５が接続されている。凝縮器５は、排気ポンプ４により排気された空気中に含まれる材料の成分、例えば材料３の溶媒成分を例えば水による冷却により凝縮して取り出すものである。凝縮器５は、貯留部１３に接続されており、凝縮により取り出した材料の成分を貯留部１３内に戻すことができる。これにより、仮に第１の空間１６における減圧により材料３の溶媒成分が蒸発した場合においても、蒸発した溶媒成分は、再度貯留部１３内の材料３中に戻され、材料３から溶媒だけが蒸発により失われることも抑制される。
【００３６】
次に、本実施形態の薄膜塗布乾燥装置の動作について説明する。本実施形態においては、先ず、例えばＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）又はＴＡＣ（トリアセチレンセルロース）からなる厚さが１００μｍ程度のシート状部材２（光学フィルム用基材）が、搬入部１１の搬入路により案内されて例えば水平方向に供給され、第１の空間１６に入る。第１の空間１６は、排気ポンプ４により、大気圧よりも低い圧力Ｐ１に減圧されている。そして、この減圧により、第１の空間１６内においては、貯留部１３内に貯留された液状又はペースト状の材料３、例えばフッ素モノマー等の反射防止材料の液面から、溶媒が蒸発している。しかしながら、本実施形態においては、排気ポンプ４には、凝縮器５が接続されており、凝縮器５は、排気ポンプ４により排気された排ガスから前記材料成分、即ち、材料３の溶媒成分を例えば水による冷却により凝縮して取り出し、貯留部１３内に返戻する。よって、第１の空間１６内における溶媒の損失を防止することができる。
【００３７】
第１の空間１６内に供給されたシート状部材２（光学フィルム用基材）は、第１の空間１６内に設けられた搬送ローラ１４において、その進行方向を鉛直下方へと９０度転換され、貯留部１３内に貯留された材料３（フッ素モノマー液）に向けて搬送される。そして、貯留部１３内に貯留された材料３内にシート状部材２が浸入し、材料３に浸漬される。
【００３８】
材料３（フッ素モノマー液）内に浸入したシート状部材２（光学フィルム用基材）は、液中の２カ所で方向転換された後、再び取り出される。このとき、シート状部材２が取り出されるのは、第２の空間１７である。材料３内への浸漬により、シート状部材２の両面には、材料３が例えば９５乃至１０５ｎｍの薄膜状に付着する。
【００３９】
第２の空間１７内に取り出されたシート状部材２（光学フィルム用基材）は、第２の空間１７内に配置された搬送ローラ１４に向けて鉛直上方に搬送され、その搬送経路上にてスクレーパー１９により裏面側の余分な材料が掻き落とされた後、搬送ローラ１４にて、その進行方向を水平方向へと９０度転換され、排出路へと向かっていく。このとき、第２の空間１７内の圧力Ｐ２は大気圧よりも低い圧力に減圧されているため、シート状部材２の表面に薄膜状に付着した液状の材料３から、溶媒成分が蒸発していく。これにより、シート状部材２の表面には、例えば反射防止機能を有するフッ素モノマー薄膜が形成され、反射防止フィルムが製造される。製造された反射防止フィルムは、排出部１２の排出路により案内されて、装置の外部に排出されていく。
【００４０】
排出された反射防止フィルムは、例えば図４に示すようなロール２０に巻き取られ、次の製造工程に運ばれていく。
【００４１】
このように、本実施形態の薄膜塗布乾燥装置１においては、シート状部材２を貯留部１３内の材料３中に浸漬するため、シート状部材２の表面上への材料３の塗布を効率よく行うことができ、第２の空間１７における減圧により、材料３が付着したシート状部材２が第２の空間１７内を進行する間に材料３を乾燥させるため、１つの装置内にて材料３の塗布及び乾燥を行ってシート状部材２の表面に薄膜を形成することができ、生産効率が高い。
【００４２】
また、第２の空間１７は、第１の空間１６と等しい圧力に減圧されており、これにより、例えば第２の空間１７における溶媒の蒸発効率を高めるために第２の空間１７の真空度を高めた場合においても、貯留部１３内の材料３の液面の高さが変化することはなく、例えば第２の空間１７から材料３が外部に漏出したり、材料３を乾燥する区間の長さが短くなることを防止でき、シート状部材２の表面への薄膜の形成を安定して行うことができる。
【００４３】
なお、本実施形態においては、第２の空間１７内の材料３の液面からは、材料３中の溶媒が蒸発していくが、隔壁１５を設置することにより、材料３の液面を第１の空間１６側と第２の空間１７側とに分けているため、液面全体から溶媒が蒸発する場合に比して、蒸発により失われる溶媒の量は少ない。また、このとき、例えば第２の空間１７に面する材料３の表面積が第１の空間１６に面する材料３の表面積よりも小さくなるように隔壁１５を設ければ、第２の空間１７における液面からの溶媒の蒸発量をさらに低減することができる。なお、第２の空間１７における溶媒の損失を抑制するために、第１の空間１６と同様に、第２の空間１７側の第２の排気部材に接続されるように凝縮器を設置し、凝縮器により、第２の空間１７側で蒸発した溶媒を貯留部１３に返戻するように構成してもよい。
【００４４】
次に、本実施形態の薄膜塗布乾燥装置１を使用した薄膜の製造方法について説明する。本実施形態においては、シート状部材２としては、例えば図４に示すようにロール状に巻き取られたものを使用する。先ず、このロール２０を例えば供給側の回転軸に設置し、シート状部材２（光学フィルム用基材）の先端をロール２０から引き出して、薄膜塗布乾燥装置１に設置する。即ち、シート状部材２の先端を搬入部１１の搬入路に挿通し、第１の空間１６内に取り出し、４個の搬送ローラ１４に緊張状態に張架し、排出部１２の排出路に挿通して装置の外部へと取り出し、巻き取り側のロール２０の例えば回転軸に固定する。次に、貯留部１３内に材料３として、例えばフッ素モノマー等の反射防止材料を液状又はペースト状の状態で投入する。
【００４５】
そして、第１排気部材及び第２排気部材を駆動することにより、第１の空間１６及び第２の空間１７内を排気し、第１及び第２の空間内を減圧する。このとき第１の空間１６の圧力と第２の空間１７の圧力とを互いに等しく設定する。これにより、薄膜の製造準備が完了する。
【００４６】
薄膜の製造にあたっては、先ず、例えば搬送ローラ１４を回転させるか、又は巻き取り側のロール２０の回転軸を回転させることにより、薄膜塗布乾燥装置１内にシート状部材２（光学フィルム用基材）を連続的に供給する。これにより、シート状部材２を搬入部１１の搬入路から第１の空間１６内に供給する。
【００４７】
次に、第１の空間１６内に供給されたシート状部材２（光学フィルム用基材）を貯留部１３に貯留された材料３（フッ素モノマー液）内に浸漬させることにより、シート状部材２の表面に材料３を付着させる。本発明においては、材料３中にシート状部材２を浸漬させるため、材料の塗布は円滑に進行する。
【００４８】
次に、シート状部材２（光学フィルム用基材）を材料３（フッ素モノマー液）から第２の空間１７に取り出す。これにより、シート状部材２の表面には、材料３が薄膜状に付着する。表面に液状又はペースト状の材料が付着した基材２を、第２の空間１７を経由させて排出路へと搬送する。このとき、第２の空間１７内の圧力Ｐ２は大気圧よりも低い圧力に減圧されているため、シート状部材２の表面に付着したフッ素モノマー材料は、溶媒が蒸発することにより乾燥される。そして、シート状部材２の表面には、例えば反射防止機能を有するフッ素モノマー薄膜が形成され、反射防止フィルムが製造される。引き続き製造された反射防止フィルムを、排出路から装置の外部に排出する。
【００４９】
このように、本実施形態の薄膜の製造方法においては、材料の塗布及び乾燥を順次一つの装置により行うことができ、光学フィルム用基材及びフレキシブル基板の表面に高い生産効率で薄膜を形成することができる。また、第２の空間１７内の圧力を第１の空間１６と等しい圧力に減圧することにより、貯留部１３内の材料３の液面の高さが変化することはなく、シート状部材２の表面への薄膜の形成を安定して行うことができる。
【００５０】
なお、本実施形態においては、シート状部材２として光学フィルム用の基材を使用し、薄膜となる材料３として反射防止材料を使用して、反射防止フィルムを製造する場合について説明したが、本実施形態の薄膜塗布乾燥装置１は、シート状部材２としてフレキシブル基板を使用し、この基板上に各種の薄膜を形成する場合においても有用であり、上記と同様の効果を得ることができる。この場合においては、薄膜となる材料３には、例えば光硬化性樹脂及びポリイミド樹脂等を使用することができ、例えば配線材料である銅箔がパターニングされたフレキシブル基板の表面を薄膜により保護することができる。
【００５１】
次に、本発明の第２実施形態に係る薄膜塗布乾燥装置について説明する。先ず、本実施形態の薄膜塗布乾燥装置の構成について説明する。図２は、本発明の第２実施形態に係る薄膜塗布乾燥装置を示す模式図である。本実施形態においては、第１実施形態の構成を有する薄膜塗布乾燥装置１において、装置の外部から第１の空間１６へと向かう搬入路の途中に、２個の排気口１１ａ及び１１ｂがこの順に設けられている。これらの排気口１１ａ及び１１ｂは、夫々、例えば排気ポンプに接続されており、これにより、搬入路内が排気されており、搬入路内の圧力は、排気口１１ａ及び１１ｂに近接した位置で、夫々Ｐ１ａ、Ｐ１ｂとなるように調整されており、薄膜塗布乾燥装置１の外部の圧力（大気圧）をＰ０としたとき、順次Ｐ０、Ｐ１ａ、Ｐ１ｂ、Ｐ１（第１の空間１６の圧力）の順に圧力が小さくなるように調整されている。これにより、搬入路内の圧力は、筐体１０の外部から第１の空間１６へ向けて圧力が徐々に降圧されている。
【００５２】
同様に、第２の空間１７から装置の外部へ向けて延びる排出路においても、その途中に２個の排気口１２ａ及び１２ｂがこの順に設けられ、排気口１２ａ及び１２ｂから排気することにより、排出路内における排気口１２ａ及び１２ｂに近接した位置の圧力が、夫々Ｐ２ａ、Ｐ２ｂとなるように調整されており、順次Ｐ２、Ｐ２ａ、Ｐ２ｂ、Ｐ０の順に圧力が大きくなるように調整されている。これにより、排出路内の圧力は、第２の空間１７から筐体１０の外部へ向けて圧力が徐々に昇圧されている。
【００５３】
以上の構成により、本実施形態においては、筐体１０の内部の圧力が減圧された場合においても、搬入路及び排出路内に圧力勾配を発生させて、外部から空気が流入することを防止している。その他の構成については、第１実施形態と同じである。
【００５４】
本実施形態においては、筐体１０の内部に外部空気が流入することを効果的に防止することができるため、例えば第１及び第２の空間１６、１７の排気効率が向上し、第１排気部材及び第２排気部材としての例えば排気ポンプの消費電力を低減でき、薄膜の製造コストを低減することができる。
【００５５】
また、第２の空間１７における乾燥工程においては、シート状部材２の表面上に付着した材料の表面が不均一な空気の流れに曝されて、形成される薄膜の膜厚及び膜質が不均一になることを防止することができ、形成する薄膜の品質を向上させることができる。
【００５６】
次に、本第２実施形態の薄膜塗布乾燥装置の動作について説明する。本実施形態においても、第１実施形態と同様に、搬入部１１の搬入路から第１の空間１６へとシート状部材２を供給する。このとき、搬入路の内部は、排気口１１ａ及び１１ｂにより排気されており、装置の外部から第１の空間１６に向けて徐々に圧力が低くなるような圧力勾配が形成されている。これにより、外部から第１の空間１６に空気が流入することが防止されている。
【００５７】
第１の空間１６内は、排気ポンプ４により排気されているが、外部からの空気の流入を防止していることにより、第１の空間１６内の圧力変動は小さい。従って、排気ポンプ４の駆動に必要となる電力が低減される。
【００５８】
第１の空間１６内に供給されたシート状部材２は、第１実施形態と同様に、貯留部１３内の材料３に浸漬され、やがて、第２の空間１７に取り出される。第２の空間１７に取り出されたシート状部材２の両面には、液状又はペースト状の材料３が薄膜状に付着する。
【００５９】
そして、シート状部材２が第２の空間１７に取り出され、第２の空間１７内の搬送ローラ１４へと搬送されていく搬送経路上にて、シート状部材２の両面に付着した液状又はペースト状の材料のうち、シート状部材２の裏面側の余分な材料はスクレーパー１９により掻き落とされる。そして、シート状部材２の表面に薄膜状に付着した材料は、排出部１２に到達するまでの間に、第２の空間１７内の減圧により、溶媒成分が蒸発され、乾燥される。本実施形態においては、排出路内は、排気口１２ａ及び１２ｂにより排気されており、第２の空間１７から装置の外部に向けて徐々に圧力が大きくなるような圧力勾配が形成され、これにより、装置の外部から第２の空間１７内に空気が流入することが防止されている。従って、第１排気部材（排気ポンプ４）と同様に、第２の空間１７を排気する第２排気部材においても、例えば排気ポンプの消費電力を低減することができる。また、排出路からの空気の流入を防止しているため、乾燥していない状態の材料が不均一な空気の流れに曝され、例えば膜圧が不均一になったり、膜質が不均一になることが防止される。
【００６０】
表面に乾燥薄膜が形成されたシート状部材２は、第１実施形態と同様に、排出部１２の排出路から装置の外部に排出され、例えば図４に示すようなロール２０に巻き取られ、次の製造工程に運ばれていく。
【００６１】
このように、本実施形態においては、搬入路及び排出路内に圧力勾配を設けることにより、搬入路及び排出路からの外部空気の流入を防止することができ、薄膜の製造コストを低減し、品質のよい薄膜を形成することができる。
【００６２】
なお、本実施形態においても、第１実施形態と同様の種々の変形が可能である。また、本実施形態においては、少なくとも排出路内を排気すれば、品質の高い均質な薄膜を形成することができるため、搬入路内を排気する構成が設けられていなくてもよい。
【００６３】
次に、本発明の第３実施形態に係る薄膜塗布乾燥装置について説明する。先ず、本実施形態の薄膜塗布乾燥装置の構成について説明する。図３は、本発明の第３実施形態に係る薄膜塗布乾燥装置を示す模式図である。本実施形態においては、材料３を貯留する貯留部１３には、材料３の液面上に浮かべられる蓋１８が設けられている。蓋１８は、第１の空間１６側又は第２の空間１７側の材料３の液面上に一方だけに設けられていてもよく、第１の空間１６側及び第２の空間１７側の両方の液面上に設けられていてもよいが、本実施形態においては、第１の空間１６側に蓋１８ａが設けられ、第２の空間１７側に蓋１８ｂが設けられている。例えば蓋１８ａ及び蓋１８ｂには、夫々、シート状部材２を挿通させるための孔が設けられており、蓋１８ａの孔を介してシート状部材２が第１の空間１６から材料３中に浸漬され、蓋１８ｂの孔を介してシート状部材２が材料３から第２の空間１７に取り出される。その他の構成は第１実施形態と同じである。
【００６４】
即ち、第１実施形態の構成においては、材料３の液面から材料３中の溶媒成分が蒸発していくが、本実施形態においては、蓋１８を設置することにより、材料３の液面からの溶媒の蒸発を抑制している。これにより、本実施形態においては、第１実施形態に比して溶媒の損失が抑制され、薄膜の形成に必要となるコストを低減することができる。例えば、第１実施形態においては、第２の空間１７に面する材料３の表面積が第１の空間１６に面する材料３の表面積よりも小さくなるように隔壁１５を設置することにより、第２の空間１７における液面からの溶媒の蒸発を抑制したが、この場合においては、第１の空間１６に面する材料３の表面積は必然的に広くなり、第１の空間１６側の液面における溶媒の蒸発量が多くなる。本実施形態においては、第１の空間１６側の液面上に蓋１８ａを設置することにより、第１の空間１６側の液面における溶媒の蒸発を抑制し、シート状部材２の表面上に材料３を均質に付着させることができる。また、第２の空間１７側の液面上に蓋１８ｂを設置することにより、材料３が乾燥しやすい圧力に減圧されている第２の空間１７においても、液面からの溶媒の蒸発を抑制することができ、材料３の均質性を維持できるだけではなく、溶媒の損失を低減することにより、薄膜の製造コストの上昇を抑えることができる。なお、例えば、蒸発した溶媒を再度貯留部１３に返戻する構成、例えば凝縮器等を第１の空間１６側及び第２の空間１７側の一方だけに設け、凝縮器等を設けた側にて材料３からの溶媒の損失を防止できる場合においては、凝縮器等を設置していない側の液面上だけに蓋１８を設置してもよい。
【００６５】
また、本実施形態においては、蓋１８のシート状部材２を挿通させる部分だけに孔を設けることにより、材料３の液面が空気に触れる面積を最小限に抑えることができ、溶媒の蒸発をより効果的に抑制することができる。
【００６６】
次に、本第３実施形態の薄膜塗布乾燥装置の動作について説明する。本実施形態においても、第１実施形態と同様に、先ず、例えばＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）又はＴＡＣ（トリアセチレンセルロース）からなる厚さが１００μｍ程度のシート状部材２（光学フィルム用基材）が、搬入部１１の搬入路から供給され、第１の空間１６に入る。第１の空間１６は、排気ポンプ４により、例えば大気圧よりも低い圧力Ｐ１に減圧されている。そして、この第１の空間１６側の材料３の液面上には、蓋１８ａが浮かべられている。蓋１８ａが設置されていない場合においては、排気ポンプ４による減圧により、材料３の液面からは、溶媒が蒸発していくが、本実施形態においては、材料３の液面上に蓋１８を設置することにより、液面からの溶媒の蒸発は抑制される。また、隔壁１５を設置することにより、例えば第１の空間１６に面する材料３の表面積が第２の空間１７に面する材料３の表面積よりも大きい場合においては、第１の空間１６側の液面における溶媒の蒸発量は多くなるが、第１の空間１６側の液面上に蓋１８ａを設置することにより、第１の空間１６側の液面における溶媒の蒸発を抑制し、シート状部材２の表面上に付着させる材料３の均質性を維持することができる。また、仮に材料３の液面から溶媒が蒸発した場合においても、第１の空間１６側に排気ポンプ４及び凝縮器５を設け、凝縮器５により排ガス中の溶媒を再度貯留部１３内に返戻することにより、第１の空間１６側における溶媒の損失は防止できる。
【００６７】
続いて、シート状部材２は、第１実施形態と同様に、搬送ローラ１４で進行方向を転換され、貯留部１３内に貯留された材料３に向けて搬送される。本実施形態においては、第１の空間１６側の材料３の液面上には蓋１８ａが浮かべられており、この蓋１８ａに設けられた孔へ向けてシート状部材２が搬送されていく。そして、シート状部材２は、蓋１８ａの孔に挿通され、やがて、材料３の液面に到達し、材料３中に浸入し、材料３に浸漬される。
【００６８】
そして、液中の２カ所で方向転換された後、第２の空間１７へと向かっていく。本実施形態においては、第２の空間１７側の材料３の液面には、蓋１８ｂが浮かべられており、この蓋１８ｂに設けられた孔へ向けてシート状部材２が搬送されていく。そして、シート状部材２は、材料３の液面から蓋１８ｂの孔内に取り出され、やがて、第２の空間１７に達する。材料３への浸漬により、シート状部材２の両面には、液状又はペースト状の材料３が薄膜状に付着する。
【００６９】
第２の空間１７は、溶媒が乾燥しやすい圧力Ｐ２に減圧されており、材料３の液面上に蓋１８ｂが設けられていない場合においては、材料３の液面からは溶媒が容易に蒸発していく。本実施形態においては、第２の空間１７側の材料３の液面上には蓋１８ｂが設けられているため、第２の空間１７側においても、溶媒の蒸発が抑制される。これにより、材料３の均質性を維持できるだけではなく、溶媒の損失を低減することにより、薄膜の製造コストの上昇を抑えることができる。また、仮に材料３の液面から溶媒が蒸発した場合においても、蒸発した溶媒を再度貯留部１３に返戻する構成、例えば凝縮器等を第２の空間１７側に設ければ、第２の空間１７側における溶媒の損失を更に効果的に防止できる。
【００７０】
第２の空間１７内に取り出されたシート状部材２は、第２の空間１７内の搬送ローラ１４に向けて搬送されていく搬送経路上にて、シート状部材２の両面に付着した液状又はペースト状の材料のうち、シート状部材２の裏面側の余分な材料がスクレーパー１９により掻き落とされる。そして、シート状部材２は、第２の空間１７内の搬送ローラ１４にて、その進行方向を鉛直上方から水平方向へと９０度転換され、排出路へと搬送されていくが、排出路に到達するまでの間に、第２の空間１７の減圧により、その表面に薄膜状に付着した材料３から溶媒成分が円滑に蒸発していき、乾燥されて、乾燥薄膜が形成される。そして、表面に乾燥薄膜が形成されたシート状部材２は、排出路を通過し、装置の外部に排出され、例えば図４に示すようなロール２０に巻き取られ、次の製造工程に運ばれていく。
【００７１】
このように、本実施形態においては、材料３の液面上に浮かべられる蓋１８が設けられているため、第１実施形態の効果に加えて、材料３の液面からの溶媒の蒸発を抑制することができ、材料３の均質性を維持できるだけではなく、薄膜の製造コストの上昇を抑えることができる。
【００７２】
なお、本実施形態においては、蓋１８は、第１の空間１６側及び第２の空間１７側において夫々１部材により構成されているが、第１の空間１６側の蓋１８ａ及び／又は第２の空間１７側の蓋１８ｂは、夫々複数個の部材により構成されていてもよい。また、本実施形態においても、第２実施形態と同様に、搬入路内及び／又は排出路内を排気する構成を設けてもよい。
【符号の説明】
【００７３】
１：薄膜塗布乾燥装置、１０：筐体、１１：搬入部、１１ａ、１１ｂ：排気口、１２：排出部、１２ａ、１２ｂ：排気口、１３：貯留部、１４：搬送ローラ、１５：隔壁、１６：第１の空間、１７：第２の空間、１８、１８ａ、１８ｂ：蓋、１９：スクレーパー、２：シート状部材、３：材料、４：排気ポンプ、５：凝縮器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シート状部材の表面上に液状又はペースト状の材料を塗布した後、乾燥させることにより、前記シート状部材の表面上に薄膜を形成する薄膜塗布乾燥装置において、
筐体と、
この筐体の内部に設けられ前記液状又はペースト状の材料が貯留された貯留部と、
前記貯留部内の材料の一部に進入して前記筐体の内部空間を第１の空間と第２の空間とに区画する隔壁と、
前記シート状部材を前記第１の空間から前記貯留部内の材料中に浸漬させた後、前記第２の空間にて前記シート状部材を前記材料から取り出すように、前記シート状部材を搬送する搬送部と、
前記第１の空間内を排気する第１排気部材と、
前記第２の空間内を排気して前記材料が付着した前記シート状部材が前記第２の空間内を進行する間に前記材料を乾燥させる第２排気部材と、
を有することを特徴とする薄膜塗布乾燥装置。
【請求項２】
前記筐体には、前記第２の空間から前記シート状部材を排出するための排出部が設けられており、前記排出部には、前記シート状部材の通過を案内する排出路と、前記排出路内を排気する第３の排気部材と、が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の薄膜塗布乾燥装置。
【請求項３】
前記第３の排気部材は、前記排出路にて前記第２の空間から外部に向かって複数個の排気口を有し、前記第３の排気部材は、前記排出路内の圧力が前記第２の空間から前記筐体の外部へ向けて高くなるように前記排出路内を排気することを特徴とする請求項２に記載の薄膜塗布乾燥装置。
【請求項４】
前記隔壁は、前記第２の空間に面する前記材料の表面積が前記第１の空間に面する前記材料の表面積よりも小さくなるように前記筐体の内部を区画することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の薄膜塗布乾燥装置。
【請求項５】
前記貯留部は、前記第１及び／又は第２の空間側の前記材料の液面上に浮かべられる蓋を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の薄膜塗布乾燥装置。
【請求項６】
前記第１及び第２排気部材は、前記第１の空間の圧力と前記第２の空間の圧力とが等しくなるように前記第１及び第２の空間内を排気することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の薄膜塗布乾燥装置。
【請求項７】
前記筐体には、外部から前記第１の空間内に前記シート状部材を搬入するための搬入部が設けられており、前記搬入部には、前記シート状部材の通過を案内する搬入路と、前記搬入路内を排気する第４の排気部材と、が設けられていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の薄膜塗布乾燥装置。
【請求項８】
前記第４の排気部材は、前記搬入路にて外部から前記第１の空間に向かって複数個の排気口を有し、前記第４の排気部材は、前記搬入路内の圧力が前記筐体の外部から前記第１の空間へ向けて低くなるように前記搬入路内を排気することを特徴とする請求項７に記載の薄膜塗布乾燥装置。
【請求項９】
前記第１排気部材に接続され前記第１排気部材により排気された排ガスから前記材料の成分を凝縮により取り出した後、前記貯留部内に返戻する凝縮器を有することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の薄膜塗布乾燥装置。
【請求項１０】
前記シート状部材は柔軟性を有する基板であることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の薄膜塗布乾燥装置。
【請求項１１】
前記シート状部材は光学フィルム用の基材であり、前記材料は光学機能性材料であることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の薄膜塗布乾燥装置。
【請求項１２】
前記請求項１乃至９のいずれかに記載の薄膜塗布乾燥装置を使用し、前記第１排気部材により排気されている第１の空間にシート状部材を供給する工程と、前記シート状部材を液状又はペースト状の材料内に浸漬させて前記シート状部材の表面上に前記材料を塗布する工程と、前記材料内から第２の空間に前記シート状部材を取り出す工程と、前記シート状部材の表面上に塗布された前記材料を減圧下の第２の空間にて乾燥させて薄膜を形成する工程と、表面に薄膜が形成されたシート状部材を前記第２の空間から排出する工程と、を有することを特徴とする薄膜の製造方法。
【請求項１】
シート状部材の表面上に液状又はペースト状の材料を塗布した後、乾燥させることにより、前記シート状部材の表面上に薄膜を形成する薄膜塗布乾燥装置において、
筐体と、
この筐体の内部に設けられ前記液状又はペースト状の材料が貯留された貯留部と、
前記貯留部内の材料の一部に進入して前記筐体の内部空間を第１の空間と第２の空間とに区画する隔壁と、
前記シート状部材を前記第１の空間から前記貯留部内の材料中に浸漬させた後、前記第２の空間にて前記シート状部材を前記材料から取り出すように、前記シート状部材を搬送する搬送部と、
前記第１の空間内を排気する第１排気部材と、
前記第２の空間内を排気して前記材料が付着した前記シート状部材が前記第２の空間内を進行する間に前記材料を乾燥させる第２排気部材と、
を有することを特徴とする薄膜塗布乾燥装置。
【請求項２】
前記筐体には、前記第２の空間から前記シート状部材を排出するための排出部が設けられており、前記排出部には、前記シート状部材の通過を案内する排出路と、前記排出路内を排気する第３の排気部材と、が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の薄膜塗布乾燥装置。
【請求項３】
前記第３の排気部材は、前記排出路にて前記第２の空間から外部に向かって複数個の排気口を有し、前記第３の排気部材は、前記排出路内の圧力が前記第２の空間から前記筐体の外部へ向けて高くなるように前記排出路内を排気することを特徴とする請求項２に記載の薄膜塗布乾燥装置。
【請求項４】
前記隔壁は、前記第２の空間に面する前記材料の表面積が前記第１の空間に面する前記材料の表面積よりも小さくなるように前記筐体の内部を区画することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の薄膜塗布乾燥装置。
【請求項５】
前記貯留部は、前記第１及び／又は第２の空間側の前記材料の液面上に浮かべられる蓋を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の薄膜塗布乾燥装置。
【請求項６】
前記第１及び第２排気部材は、前記第１の空間の圧力と前記第２の空間の圧力とが等しくなるように前記第１及び第２の空間内を排気することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の薄膜塗布乾燥装置。
【請求項７】
前記筐体には、外部から前記第１の空間内に前記シート状部材を搬入するための搬入部が設けられており、前記搬入部には、前記シート状部材の通過を案内する搬入路と、前記搬入路内を排気する第４の排気部材と、が設けられていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の薄膜塗布乾燥装置。
【請求項８】
前記第４の排気部材は、前記搬入路にて外部から前記第１の空間に向かって複数個の排気口を有し、前記第４の排気部材は、前記搬入路内の圧力が前記筐体の外部から前記第１の空間へ向けて低くなるように前記搬入路内を排気することを特徴とする請求項７に記載の薄膜塗布乾燥装置。
【請求項９】
前記第１排気部材に接続され前記第１排気部材により排気された排ガスから前記材料の成分を凝縮により取り出した後、前記貯留部内に返戻する凝縮器を有することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の薄膜塗布乾燥装置。
【請求項１０】
前記シート状部材は柔軟性を有する基板であることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の薄膜塗布乾燥装置。
【請求項１１】
前記シート状部材は光学フィルム用の基材であり、前記材料は光学機能性材料であることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の薄膜塗布乾燥装置。
【請求項１２】
前記請求項１乃至９のいずれかに記載の薄膜塗布乾燥装置を使用し、前記第１排気部材により排気されている第１の空間にシート状部材を供給する工程と、前記シート状部材を液状又はペースト状の材料内に浸漬させて前記シート状部材の表面上に前記材料を塗布する工程と、前記材料内から第２の空間に前記シート状部材を取り出す工程と、前記シート状部材の表面上に塗布された前記材料を減圧下の第２の空間にて乾燥させて薄膜を形成する工程と、表面に薄膜が形成されたシート状部材を前記第２の空間から排出する工程と、を有することを特徴とする薄膜の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−２４７２４（Ｐ２０１２−２４７２４Ａ）
【公開日】平成２４年２月９日（２０１２．２．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１６７３７５（Ｐ２０１０−１６７３７５）
【出願日】平成２２年７月２６日（２０１０．７．２６）
【出願人】（５００１７１７０７）株式会社ブイ・テクノロジー (283)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年２月９日（２０１２．２．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年７月２６日（２０１０．７．２６）
【出願人】（５００１７１７０７）株式会社ブイ・テクノロジー (283)
【Ｆターム（参考）】
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