被塗布部材の処理装置および処理方法並びに液晶ディスプレイ用部材の製造方法
【課題】液晶ディスプレイに必要な塗布膜を形成する低粘度の液体材料を減圧乾燥しても、膜厚が均一でむらのない塗布膜を形成する減圧乾燥手段を提供する。そしてそれによって低コストで高品質のカラーフィルターやＴＦＴアレイ基板等の液晶ディスプレイ用部材を高い生産性で製造できる液晶ディスプレイ用部材の製造方法も提供する。
【解決手段】枚葉状の被塗布部材の下面を複数の支持体で支持し、被塗布部材上の液体材料の液体成分を蒸発させて塗布膜を形成する被塗布部材の処理装置であって、支持体は被塗布部材と接触する支持部に向かって先細りとなる板状形状で、支持部の厚さが１５０μｍ以下である被塗布部材の処理装置。
【解決手段】枚葉状の被塗布部材の下面を複数の支持体で支持し、被塗布部材上の液体材料の液体成分を蒸発させて塗布膜を形成する被塗布部材の処理装置であって、支持体は被塗布部材と接触する支持部に向かって先細りとなる板状形状で、支持部の厚さが１５０μｍ以下である被塗布部材の処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えばカラー液晶ディスプレイ用カラーフィルタやＴＦＴ用アレイ基板等の液晶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枚葉状の被塗布部材表面に膜厚が均一でむらのない塗布膜を多数枚にわたって形成するために必要な乾燥技術に関わる被塗布部材の処理装置および処理方法並びに液晶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】
カラー液晶用ディスプレイは、カラーフィルタ、ＴＦＴ用アレイ基板などにより構成されているが、カラーフィルタ、ＴＦＴ用アレイ基板ともに、低粘度の液体材料を塗布液として塗布して乾燥させ、塗布膜を形成する製造工程が多く含まれている。たとえば、カラーフィルタの製造工程では、枚葉状の被塗布部材であるガラス基板上に黒色のフォトレジスト材の塗布膜を形成し、フォトリソ法により塗布膜を格子状に加工した後に、格子間に赤色、青色、緑色のフォトレジスト材の塗布膜を同様の手法により順次形成していく。その他にも、フォトレジスト材を塗布して塗布膜を形成後、カラーフィルタとＴＦＴ用アレイ基板との間に注入される液晶のスペースを確保する柱を形成したり、カラーフィルタ上の表面の凹凸を平滑化するためのオーバーコート塗布膜を形成する製造工程や、ＴＦＴ用アレイ基板に所定のパターンを形成するためにフォトレジスト材の塗布膜を形成する製造工程などもある。
この塗布膜形成のための液体材料である塗布液の被塗布部材への塗布装置としては、塗布液の消費量や消費電力の削減、さらに２ｍ角以上という超大型基板に対応する装置の大型化が容易であるなどの理由によりスリットコータが使用される。また被塗布部材の上面に塗布された塗布液の溶剤成分を蒸発させて乾燥を行う乾燥装置には、塗布液が１〜５０mPaS程度の低粘度であることもあって、減圧乾燥装置が多く用いられる。減圧乾燥装置は、塗布液が全面にわたって塗布された被塗布部材を密閉容器内にいれ、常温にて絶対圧で３０〜６０Ｐａ程度まで減圧して、塗布液の溶剤を蒸発させることで、乾燥を行うものである。減圧乾燥装置による乾燥によって被塗布部材の上面に固体の塗布膜が形成され、わずかに残存している溶剤を完全に蒸発させるために、このあとで１００〜１２０℃程度の加熱処理、いわゆるプリベークが行われる。減圧乾燥を行うにあたっては、被塗布部材は通常その下面をプロキシミティピンと呼ばれる支持体で被塗布部材のたわみが最小となる複数位置で支持され、たわみによる被塗布部材の傾きによって低粘度の塗布液が流れて塗布膜厚さの不均一が生じないように配慮されている（例えば特許文献１）。しかしながら、通常よく見られる円錐形状で接触部が球状となっているプロキシミティピンで支持されて減圧乾燥を終えた被塗布部材を見ると、図６に示されるようにプロキシミティピンで支持された部分は他の部分とは様子が異なっていて、むら１００として視認できる。このむら１００をよく見ると、円錐形状のプロシキミティピンの球状部分と被塗布部材が接触する部分は濃いむら１０２として見え、接触部分のその周囲は薄い、ぼんやりとした薄むら１０４として見える。減圧乾燥中には液体蒸発により発生する蒸発潜熱の作用によって被塗布部材の温度が常温よりも若干低くなる。それによって被塗布部材とプロキシミティピンとの間に温度差が生じ、プロキシミティピンから加熱されるような形になって、被塗布部材のプロキシミティピンと接触する部分が早く蒸発して膜厚が周囲よりわずかに薄くなる。この膜厚がわずかに薄くなる部分が、使用する塗布液や被塗布部材の種類によっては濃いむら１０２として視認される。このようなむらはホットプレートで加熱乾燥する時にも同じように生じる。濃いむら１０２を見えなくするには、プロキシミティピンから熱伝達量を小さくすればよいとされ、プロキシミティンピンを熱伝導率の小さな樹脂にしたり（例えば特許文献２）、接触面積を小さくするような形状にしたり（例えば特許文献３、４）する工夫がなされているが、完全にむらを見えなくするレベル、あるいはむらを極く軽微にして品質的に影響しないレベルまでには到っていない。また、薄むら１０４については、プロキシミティピンと被塗布部材の接触面積以上の大きさになっており、プロキシミティピンピンの接触部以外で被塗布部材に近接している部分があたかも裏写りしているように、近接している部分の面積でむらとなる。これは減圧乾燥時にプロキシミティピンの被塗布部材の近接部分と被塗布部材との間のすきまでは、減圧乾燥時開始時には他の部分よりも高い流速で空気が流れるために、その部分の乾燥が他の部分よりも早くなって、周囲よりも膜厚が薄くなるのがむらとして見え、そのために接触部分よりも大きな面積でむらとなると考えられている。公知の手段では、このことまで考慮をしてプロキシミティピンの形状を規定しているものはない。以上の理由で減圧乾燥時にプロキシミティピンで支持される部分やその近接部を含む大きさでむらが残るために、被塗布部材の製品となる部分でのむらを完全になくすには、被塗布部材の製品となる以外の部分をプロキシミティピンで支持せざるをえない。しかし近年被塗布部材が２ｍ角をこえるほど大型化しており、製品以外の部分を支持すると被塗布部材のたわみによる傾きによって塗布液が流れて、塗布膜の膜厚が不均一化する。一方製品部分を支持すると上記のようにむらが発生し、ディスプレイとしての品質が保持できない。すなわち、膜厚が均一でむらなく塗布膜を形成できる減圧乾燥手段がないという問題点があった。
【特許文献１】特開平１０−７６２１１号公報（第００１４欄〜第００２２欄、図１、図２）
【特許文献２】特開２００７−２２６１２８号公報（第００２０欄、第００２３欄、図１、図２）
【特許文献３】特開２００３−２２４１０５号公報（第００１０欄〜第００１４欄、図１）
【特許文献４】特開２００５−２４３８９６号公報（第００１９欄〜第００２０欄、図２、図３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、上述の事情に基づいてなされたもので、その目的とするところは、液晶ディスプレイに必要な塗布膜を形成する低粘度の液体材料を減圧乾燥しても、膜厚が均一でむらのない塗布膜を形成する減圧乾燥手段を提供することにある。そしてそれによって低コストで高品質のカラーフィルターやＴＦＴアレイ基板等の液晶ディスプレイ用部材を高い生産性で製造できる液晶ディスプレイ用部材の製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
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。
本発明になる被塗布部材の処理装置は、上面に液体材料が塗布された枚葉状の被塗布部材の下面を複数の支持体で支持し、被塗布部材上の液体材料の液体成分を蒸発させて塗布膜を形成する被塗布部材の処理装置であって、前記支持体は被塗布部材と接触する支持部に向かって先細りとなる板状形状で、支持部の厚さが１５０μｍ以下であることを特徴とする。
【０００５】
本発明になる被塗布部材の処理方法は、上面に液体材料が塗布された枚葉状の被塗布部材の下面を支持しながら、被塗布部材上の液体材料の液体成分を蒸発させて塗布膜を形成する被塗布部材の処理方法であって、被塗布部材と接触する支持部に向かって先細りとなる板状形状でかつ支持部の厚さが１５０μｍ以下である支持体で、前記被塗布部材の下面を支持しながら液体成分を蒸発させることを特徴とする。
【０００６】
本発明になる液晶ディスプレイ用部材の製造方法は、請求項２に記載の被塗布部材の処理方法を用いて塗布膜を形成し、液晶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】
本発明になる被塗布部材の処理装置および処理方法を用いれば、被塗布部材との接触部が厚さ１５０μｍ以下である板状形状の支持体で線接触で支持して接触面積を極小にしているのであるから、支持体から被塗布部材への熱伝達がほとんどなく、被塗布部材の支持体接触部分のむらの発生を抑制することができ、むらが非常に発生しやすい液体材料でも極めて軽微なむらにとどめることができる。また被塗布部材と接触する支持部に向かって先細りとなる板状形状によって、支持体で被塗布部材に近接する部分の面積も極小となっているのであるから、接触部以外のいわゆる裏写りによるむらの発生を抑制することができるとともに、むらが非常に発生しやすい液体材料でも極めて軽微なむらにとどめることができる。
またむらが発生しないあるいはむらを極めて軽微にとどめて製品品質には影響及ばさないために、被塗布部材の製品部分でも支持可能となって、被塗布部材のたわみを極小とする位置で支持するために被塗布部材の傾きも極小となる。その結果低粘度の液体材料を使用しても液流れが生じず、被塗布部材上に形成される塗布膜の膜厚を均一にすることが可能となる。
【０００８】
本発明になる液晶ディスプレイ用部材の製造方法によれば、上記の優れた被塗布部材の処理方法を用いて液体材料の液体成分を蒸発させて被塗布部材上に塗布膜を形成して液晶ディスプレイ用部材製造するのであるから、膜厚が均一でむらのない塗布膜を有した高品質の液晶ディスプレイ用部材を高い生産性で製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、この発明の好ましい一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明に係る支持体５０を含む減圧乾燥装置１の概略正面断面図、図２は本発明による支持体５０の詳細図、図３は別の支持体６０の詳細図、図４はさらに別の支持体７０の概略側面図、図５はさらにまた別の支持体８０の概略側面図、である。
【００１０】
まず図１を参照すると、本発明の支持体５０を装備した減圧乾燥装置１が示されている。この減圧乾燥装置１は支持体５０の他に、本体４、上蓋２、リフトピンユニット１０、本体４と密着しているシール６、真空配管３２、大気配管３６、真空ポンプ３０が備えられている。支持体５０は本体４の中に複数個配置されており、被塗布部材である基板Ａの下面を支持している。基板Ａの上面には乾燥後に塗布膜となる液体材料である塗布液Ｂが塗布されている。基板Ａが支持体５０に支持された状態で、上蓋２が図示されていない駆動源によって昇降し、シール面８がシール６に接触することにより、上蓋２と本体４との間で密閉空間２０を構成する。リフトピンユニット１０は、基板Ａを実際に最上部１３で支持して支持体５０との受け渡しを行うリフトピン１２、複数のリフトピン１２を保持するベース板１４、ベース板１４を上下方向に昇降させるエアーシリンダー１６、ベース板１４と本体４の間でリフトピン１２を完全に覆ってシールするジャバラ１８、より構成される。ジャバラ１８は、リフトピン１２が本体４を通過するために本体４に設けられた貫通穴２２があっても、密閉空間２０の密閉度を維持するためのものである。リフトピン１２は上述の通り、基板Ａを支持体５０上に載置したり、支持体５０に載置されている基板Ａを取り出したりするために使用するものである。したがって、リフトピン１２の最上部１３は、リフトピン１２が最上点位置にある時に支持体５０の支持部５２より上側に高い位置にある。一方リフトピン１２が最下点位置にある時には、リフトピン１２の最上部１３は支持体５０の支持部５２より下側に低い位置にある。さらに、上蓋２が最上点位置にある時には、上蓋２の最下面となるシール面８は、最上点位置にあるリフトピン１２の最上部１３よりも、上側に高い位置にあって、減圧乾燥装置１の外部から基板Ａを水平搬送して、リフトピン１２に受け渡すことができるとともに、リフトピン１２に支持されている基板Ａを、減圧乾燥装置１の外部に搬送することができる。さらに密閉空間２０は、本体４に設けられた複数の排気路４０の入口である排気路入口４２から、排気路４０、配管３２、真空開閉バルブ３４を介して真空ポンプ３０に連通しており、真空ポンプ３０の作用によって、密閉空間２０を所定の真空度にまで減圧させることができる。真空ポンプ３０により到達させることのできる真空度としては、好ましくは絶対圧で１０〜１５０Ｐａ、より好ましくは３０〜１００Ｐａである。また密閉空間２０には上蓋２を貫通して大気配管３６が接続されている。大気配管３６の途中には大気開閉バルブ３８が接続されている。密閉空間２０を減圧するときには、大気開閉バルブ３８を閉、真空開閉バルブ３４を開とし、減圧乾燥が終了して密閉空間２０を大気圧に戻す時には、真空開閉バルブ３４を閉としてから、大気開閉バルブ３８を開とする。
【００１１】
次に図２を見ると、本発明の支持体５０の詳細が示されている。図２（ａ）は正面図、図２（ｂ）は側面図であり、基板Ａが一点鎖線で示されている。支持体５０は、ベース５６と、ベース５６上に固定された厚さＴ１の板状形状である胴部５４と、胴部５４の上部にある厚さＴ２の支持部５２と、より構成されている。そして支持部５２の上部で基板Ａの下面を支持して接触している。胴部５４の上部には、基板Ａの下面と略平行に形成された上部５９が設けられている。図２（ａ）より胴部５４は、基板Ａと接触する支持部５２に向かうにしたがって先細り形状となっている。また図２（ｂ）より、支持部５２の厚さＴ２は胴部５４の厚さＴ１より小さくしており、支持体５０は基板Ａとの接触部に向かって厚さが段階的に減少するように形成されている。また厚さＴ２の支持部５２は上下方向に長さＬ２となっている。図２（ａ）を再び見ると、支持部５２は上向きのＲ形状（円弧形状）となっており、Ｒの頂点で基板Ａの下面を支持する。基板Ａ支持時に、支持部５２と基板Ａとは線接触することになるが、この線接触時の線幅は厚さＴ２となる。また胴部５４と支持部５２の先細り形状はテーパ角θで定められ、テーパ角θは好ましくは５〜４５度、より好ましくは１０〜３０度とする。この範囲より小さいと基板Ａを支持する強度が不足し、この範囲より大きいと先細りのテーパとなっているテーパ部５８が、基板Ａ支持時に基板Ａの下面と近接する面積が大きすぎて、減圧乾燥時にむらを発生ささせてしまう。また支持部５２の厚さＴ２は好ましく３０〜１５０μｍ、より好ましくは５０〜１００μｍとする。この範囲より小さいと基板Ａを支持する強度が不足して支持部５２が座屈して破損し、この範囲より大きいと基板Ａを線接触支持する線幅が大きくなって、減圧乾燥時にむらが発生してしまう。また胴部５４の厚さＴ１は、好ましくは２００〜１０００μｍ、より好ましくは３００〜６００μｍとする。この範囲より小さいと基板Ａを支持する強度が不足して座屈し、この範囲より大きいと基板Ａ支持時に上部５９と基板Ａの下面との間に減圧乾燥開始時の空気流速を早くするほどの大きさのすきまを構成することになり、上部５９の形状が減圧乾燥時にいわゆる裏写りによるむらとなってしまう。さらに支持部５２の長さＬ２は、好ましくは０．５〜５ｍｍ、より好ましくは１〜３ｍｍとする。この範囲より大きいと厚さＴ２の支持部５２が基板Ａを支持する時の剛性が不足して座屈を生じ、この範囲より小さいと、胴部５４の上部５９が基板に近接しすぎて、上述したように上部５９の形状が減圧乾燥時にむらとなって現れてしまう。また支持部５２を正面から見たときのＲ形状のＲの大きさは、好ましくは０．５〜５ｍｍ、より好ましくは１〜３ｍｍとする。この範囲より小さいと基板Ａを支持する時の強度が不足し、この範囲より大きいと支持部５２のＲ形状部が弾性変形して基板Ａを支持する時の接触長さが大きくなって、むら軽減作用が減じてしまう。さらに支持体５０の材質は、胴部５４と支持部５２は熱伝導率が小さい合成樹脂であることが好ましく、ＰＥＴ、ＰＥＥＫ、ＰＰ、ＰＰＳ、ポリイミド樹脂、高密度ポリエチレン樹脂等が、基板Ａを支持するための強度も有しているので、より好ましい。ベース５６については、基板Ａ支持時に基板Ａの下面と相対する面を合成樹脂で構成し、その下側を金属、セラミックス等の比重がより高い材料で構成してもよい。これによって、支持体５０を減圧乾燥機１に配置する時に、支持体５０の重心が低い位置となるのでより安定化する。
【００１２】
次に図３を見ると、本発明の支持体６０の詳細が示されている。図３（ａ）は正面図、図３（ｂ）は側面図であり、基板Ａが一点鎖線で示されている。支持体６０は、基板Ａと線接触長さＬ１で線接触する形状の支持部６２を備えるように胴部６４を形成した他は、支持体５０と全く同じである。支持部６２と基板Ａの下面との線接触長さＬ１は、好ましくは０．１〜２ｍｍ、より好ましくは０．５〜１ｍｍとする。この範囲よりも小さいと、支持部６２が基板Ａを支持する剛性が不足して座屈する。反対にこの範囲よりも大きいと、接触長さが大きすぎて、支持部６２で基板Ａの線接触支持する部分のむら軽減作用がいちじるしく低下してしまう。
【００１３】
さらに図４を見ると、支持体７０の詳細を示す側面図が示されている。支持体７０は支持体５０で基板Ａと略平行な形状であった胴部５４の上部５９を、一点鎖線で示される基板Ａの下面に対して傾き角度φをなす上部７６にし、上部７６を胴部５４に代わって胴部７４に設けたものである。傾き角度φは２０〜７５°が好ましく、これによって上部７６の基板Ａに近接する部分の面積が小さくなるので、上部７６による減圧乾燥時のむらがより一層発生しにくくなる。
【００１４】
さらにまた図５を見ると、支持体８０の詳細を示す側面図が示されている。支持体８０は支持体５０をばね支持ベース８４上でばね８２によって弾性支持するようにしたものである。この構造によって、基板Ａのたわみを最小とするために支持体５０を多数個配置しても、確実に全ての支持体５０で基板Ａを支持できる。その結果、基板Ａを支持しない支持体５０があることで基板たわみが大きくなって、減圧乾燥前に塗布液の流動が生じて塗布膜の膜厚が不均一になることを、完全に防止することができる。
次に減圧乾燥装置１を用いた被塗布部材の処理方法、すなわち基板Ａの減圧乾燥方法について説明する。まず前工程で、スリットノズルを使用したスリットコータなどで、塗布液Ｂが基板Ａの上面に均一に所定厚さで塗布される。つぎに図示されていない駆動源を駆動して上蓋２を最上点位置まで上昇させた後に、リフトピンユニット１０のエアーシリンダー１６を駆動してリフトピン１２を最上点位置まで上昇させる。そして基板Ａをロボット等により水平搬送して、リフトピン１２の最上部１３上に基板Ａを受け渡す。基板Ａがリフトピン１２に受け渡されたら、エアーシリンダー１６を駆動してリフトピン１２を最下点位置まで下降させて、基板Ａを支持体５０に受け渡す。つづいて、図示されていない駆動源を駆動して上蓋２をシール面８がシール６と十分接触する位置まで下降させる。次に大気開閉バルブ３８を閉、真空開閉バルブ３４を閉にして、真空ポンプ３０を駆動する。真空ポンプ３０から真空開閉バルブ３４に至る真空配管３２の区間が所定の真空度まで減圧されたら、真空開閉バルブ３４を開として、密閉空間２０の減圧を開始し、所定時間減圧乾燥する。この時に基板Ａの下面を支持体５０で支持しながら、塗布液の液体成分である溶剤が蒸発していく。溶剤の蒸発が終了して、密閉空間２０の真空度が所定の大きさに達したら、真空開閉バルブ３４を閉とし、つづいて大気開閉バルブ３８を開にする。これによって大気が密閉空間２０に導入され、密閉空間２０の圧力が大気圧となったら、図示されていない駆動源を駆動して上蓋２を最上点位置まで上昇させる。つづいてリフトピンユニット１０のエアーシリンダー１６を駆動して、リフトピン１２も最上点位置まで上昇させる。この動作によって、基板Ａが支持体５０からリフトピン１２の最上部１３に受け渡される。つづいてリフトピン１２上にある乾燥が終了して塗布膜が形成されている基板Ａを、ロボットによって減圧乾燥装置１外に持ち出し、次工程に搬出する。
【００１５】
以上の減圧乾燥時に、支持体５０は支持部５２で厚さＴ２が線幅となる線接触にて基板Ａを支持しているが、両者間の接触面積が極小となっているために、乾燥時の蒸発潜熱により温度が低下している基板Ａへの支持部５２からの熱伝達量も極小となる。それによって基板Ａの支持部５２で支持されている部分の乾燥状況も他の部分とほとんど変わらないために、通常の特性の塗布液を減圧乾燥させるなら、基板Ａの支持体５０で接触支持されている部分でむらが発生しない。また支持体５０は、支持部５２と基板Ａとの接触部に向かって厚さが段階的にＴ１からＴ２へ減少する板状形状であるとともに、適正な先細り形状としているので、支持体５０で基板Ａに近接する上部５９やテーパ部５８の面積も極小となる。そのためにテーパ部５８と基板Ａの間、および上部５９と基板Ａの間にすきまがあっても、そのすきまを減圧乾燥開始時に空気が通過する時の通過長は極小となり、空気の通過速度もほとんど変化しない。すなわち基板Ａの支持体５０とのすきま形成部と、基板Ａのその他の部分で乾燥状況がほとんど変わらないので、基板Ａに近接するテーパ部５８や上部５９が起因となるいわゆる裏写りによるむらは発生しない。さらにむらが非常に発生しやすい特性の塗布液を減圧乾燥させても、上記の作用により、支持体５０の基板Ａに接触する部分や基板Ａに近接する部分で、製品品質に影響しない極めて軽微なむらにとどめておくことが可能となる。また段階的に減少する厚さＴ１とＴ２を適正に選定して最適な板状形状としているので、基板Ａとの線接触面積や近接する部分の面積が極小となるにもかかわらず、支持体５０に基板Ａを十分支持して座屈を生じない剛性をもたせることが可能となっている。
【００１６】
以上のように支持体５０を使用すれば、減圧乾燥時に支持体５０で基板Ａを支持することによるむらを発生させない、あるいは製品品質に影響しない極めて軽微なむらにとどめることができる。このことによって基板Ａの製品部分でも支持体５０で支持可能となって、基板Ａのたわみを極小とする位置で基板Ａを支持することができるので、基板Ａの傾きも極小となる。その結果低粘度の液体材料を使用しても液流れが生じず、基板Ａ上に減圧乾燥後に形成される塗布膜の膜厚を均一にすることができる。
【００１７】
なお複数個ある支持体５０の減圧乾燥装置１内の配置向きについては、複数個設けられている排気路入口４２のうち、各々の支持体５０に対して最も近接した位置にある排気路入口４２に向かって、各々の支持体５０の配置位置から引いた直線と、各胴部５４のテーパ角θが形成される面が略平行となる向きに、各々の支持体５０を配置することが好ましい。減圧乾燥開始時には空気が複数の排気路４０の入口である排気路入口４２に向かって流れるが、上記の向きに支持体５０が配置されていると、この空気の流れに沿うように各支持体５０の胴部５４のテーパ角θが形成される面があることになる。これによって空気の流れが支持体５０によって妨げられず、支持体５０がない部分と空気の流れが変化しないので、空気流れの相違による乾燥状況の違いに起因するむらが発生しない。
【００１８】
以上の支持体５０による作用と効果は、支持体６０、７０、８０でも同様にしてえられる。
【００１９】
以上の本発明が適用できる液体材料である塗布液としては、粘度が１〜１００mPaS、より望ましくは１〜５０mPaSである。とりわけ溶剤に揮発性の高いもの、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。減圧乾燥前の塗布液の厚さは特に制約はないが、好ましくはウェット状態で５〜４０μｍである。具体的に適用できる塗布液の例としては、上記にあげた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。基板Ａで示される被塗布部材としてはガラス基板の他に、金属膜が蒸着されたガラス、アルミ等の金属板、セラミック板、シリコンウェハー等を用いてもよい。特にガラス基板に対しては、厚さが好ましくは１．１ｍｍ以下、より好ましくは０．７ｍｍ以下の時に、むらの発生を効果的に抑制することができる。
【００２０】
なお本発明に係る支持体５０、６０、７０、８０は、塗布液を塗布された基板をホットプレート等の加熱手段で加熱乾燥させる時の塗布基板の支持手段に適用できる。このような加熱乾燥であっても、支持体５０、６０、７０、８０は減圧乾燥の時と同じ作用効果を発揮する。
【実施例】
【００２１】
以下実施例により本発明を具体的に説明する。
１１００×１３００ｍｍで厚さ０．７ｍｍの無アルカリガラス基板を洗浄装置に投入した。ウェット洗浄によって基板上のパーティクルを除去後、スリットコータにて塗布幅が１１００ｍｍのスリットノズルを用いて１００ｍｍ／ｓでブラックマトリックス材を１０μｍ基板全面に塗布した。ブラックマトリックス材には、遮光材にカーボンブラック、バインダーにアクリル樹脂、溶剤にプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（ＰＧＭＥＡ）を使用し、さらに感光剤を添加して、固形分濃度１５％、粘度４mPaSに調整したものを用いた。このブラックマトリックス材が塗布された塗布基板をロボットにて減圧乾燥装置１まで搬送し、リフトピン１２上に載置した。つづいてリフトピン１２を下降させて、支持体５０上に塗布基板を載せ替えた。支持体５０は、ＰＥＴ製で胴部５４のテーパ角θが３０°、支持部５２のＲは２ｍｍ、厚さＴ１＝０．５ｍｍ、厚さＴ２＝１００μｍ、支持部５２の長さＬ２が２ｍｍ、に形成されたものを用いた。そして減圧乾燥装置１の塗布基板が載置される本体４の上の面に、塗布基板の１１００ｍｍの方向（短手方向）に基板端部に相当する地点より５０ｍｍの位置からピッチ２００ｍｍで６点をとり、この６点を通って塗布基板の１３００ｍｍの方向（長手方向）に伸びる直線を６本引いた。ついで塗布基板の１３００ｍｍの方向に基板端部に相当する地点より２５ｍｍの位置からピッチ２５０ｍｍで６点をとり、この６点を通って塗布基板の１１００ｍｍの方向（短手方向）に伸びる直線を６本引いた。そして直交する方向に各々６本ずつある直線の交点となる３６箇所で支持体５０の支持部５２で塗布基板を支持できるように、支持体５０を３６個配置した。塗布基板が支持体５０上に載置されてから、上蓋２を下降させて密閉状態とし、真空ポンプ３０を駆動して、減圧を開始した。減圧は大気から２０００Ｐａまでを１０秒、２０００Ｐａから６０Ｐａまでを３０秒となるように真空ポンプの排気速度を制御し、密閉空間２０の到達真空度が６０Ｐａに達した時に減圧を停止し、１０秒で大気圧まで復帰させた。乾燥完了後に上蓋２を上昇させた後に、リフトピン１２を上昇させて支持体５０上の塗布基板をリフトピン１２上に載せ替え、ロボットでプリベーク工程に搬送した。乾燥した塗布膜が形成された塗布基板を観察したところ、支持体５０と塗布基板の接触位置を示すようなむらはなく、さらにその他の乾燥起因のむらは全くなかった。以上のブラックマトリックス材の塗布膜が形成された基板を、プリベーク工程にて、１００℃のホットプレートで１０分間さらに乾燥した。ついで露光・現像・剥離を行った後、２６０℃のホットプレートで３０分加熱して、キュアを行い、基板の幅方向にピッチが２５４μｍ、基板の長手方向にピッチが８５μｍ、線幅が２０μｍ、ＲＧＢ画素数が１６００（基板長手方向）×１２００（基板幅方向）、対角の長さが２０インチ（基板長手方向に４０６ｍｍ、基板幅方向に３０５ｍｍ）となる格子形状で、厚さが１μｍとなるブラックマトリックス膜を、基板内の９箇所（９面取）に作成した。
【００２２】
次にウェット洗浄後、Ｒ色用塗布液をウェット厚さ２０μｍ、塗布速度１００ｍｍ／ｓにてスリットコータで塗布した。Ｒ色用塗布液はアクリル樹脂をバインダー、ＰＧＭＥＡを溶媒、ピグメントレッド１７７を顔料にして固形分濃度１２％で混合し、さらに粘度を５mPaSに調整した感光性のものであった。塗布した基板は、同じ減圧乾燥装置１でブラックマトリックス材と同じ条件にて減圧乾燥を行ってから、９０℃のホットプレートで１０分間さらに乾燥した。ついで露光・現像・剥離を行って、Ｒ画素部にのみ厚さ２μｍのＲ色塗膜を残し、２６０℃のホットプレートで３０分加熱して、キュアを行なった。つづいてブラックマトリックス、Ｒ色の塗膜を形成した基板に、Ｇ色用塗布液をウェット厚さ２０μｍ、塗布速度１００ｍｍ／ｓにてスリットコータで塗布後、同じ減圧乾燥装置１でＲ色用塗布液と同じ条件にて減圧乾燥を行った。つづいて１００℃のホットプレートで１０分間さらに乾燥した後に、露光・現像・剥離を行って、Ｇ色画素部にのみ厚さ２μｍのＧ色塗膜を残し、２６０度のホットプレートで３０分加熱して、キュアを行なった。
【００２３】
さらにブラックマトリックス、Ｒ色、Ｇ色の塗膜を形成した基板に、Ｂ色用塗布液をウェット厚さ２０μｍで塗布速度１００ｍｍ／ｓにてスリットコータで塗布後に、同じ減圧乾燥装置１でＲ色用塗布液と同じ条件にて減圧乾燥を行った。その後、１００℃のホットプレートで１０分間さらに乾燥し、ついで露光・現像・剥離を行って、Ｂ色画素部にのみ厚さ２μｍのＢ色塗膜を残し、２６０℃のホットプレートで３０分加熱して、キュアを行なった。なお、Ｇ色用塗布液はＲ色用塗布液で顔料をピグメントグリーン３６にして固形分濃度１３％で粘度を４mPaSに調整したもの、Ｂ色用塗布液にはＲ色用塗布液で顔料をピグメントブルー１５にして固形分濃度１４％で粘度を４mPaSに調整したものであった。
【００２４】
以上ブラックマトリックスにＲＧＢ色を着色したものに、柱材とオーバーコート材を塗布後、最後にＩＴＯをスパッタリングで付着させた。この製造方法にて、１０００枚のカラーフィルターを作成した。得られたカラーフィルターは、支持体５０で基板が支持された部分のむらやその他の乾燥むらはもちろん塗布むらもなく、膜厚が均一であるために色度も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。
【００２５】
さらに、このカラーフィルターをＴＦＴアレイを形成した基板と重ね合わせ、オーブン中で加圧しながら１６０℃で９０分間加熱して、シール剤を硬化させた。このセルに液晶注入を行った後、紫外線硬化樹脂により液晶注入口を封口した。次に、偏光板をセルの２枚のガラス基板の外側に貼り付け、さらに、得られたセルをモジュール化して、液晶表示装置を完成させた。以上のようにして１０００枚の液晶表示装置を作成したが、得られた液晶表示装置はいずれもむらや欠点がなく、色度も基板全面に渡って、均一で品質的に申し分ないものであった。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明に係る支持体５０を含む減圧乾燥装置１の概略正面断面図である。
【図２】本発明による支持体５０の詳細図である。
【図３】別の支持体６０の詳細図である。
【図４】さらに別の支持体７０の概略側面図である。
【図５】さらにまた別の支持体８０の概略側面図である。
【図６】むら１００を示す平面図である。
【符号の説明】
【００２７】
１ 減圧乾燥装置
２ 上蓋
４ 本体
６ シール
８ シール面
１０ リフトピンユニット
１２ リフトピン
１３ 最上部
１４ ベース板
１６ エアーシリンダー
１８ ジャバラ
２０ 密閉空間
２２ 貫通穴
３０ 真空ポンプ
３２ 真空配管
３４ 真空開閉バルブ
３６ 大気配管
３８ 大気開閉バルブ
４０ 排気路
４２ 排気路入口
５０ 支持体
５２ 支持部
５４ 胴部
５６ ベース
５８ テーパ部
５９ 上部
６０ 支持体
６２ 支持部
６４ 胴部
７０ 支持体
７４ 胴部
７６ 上部
８０ 支持体
８２ ばね
８４ ばね支持ベース
１００ むら
１０２ 濃いむら
１０４ 薄むら
Ａ 基板（被塗布部材）
Ｂ 塗布液
Ｌ１ 線接触長さ
Ｌ２ 支持部５２の長さ（厚さＴ２部分の上下方向長さ）
θ テーパ角
φ 基板Ａの下面に対する上部７６の傾き角度
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えばカラー液晶ディスプレイ用カラーフィルタやＴＦＴ用アレイ基板等の液晶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枚葉状の被塗布部材表面に膜厚が均一でむらのない塗布膜を多数枚にわたって形成するために必要な乾燥技術に関わる被塗布部材の処理装置および処理方法並びに液晶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】
カラー液晶用ディスプレイは、カラーフィルタ、ＴＦＴ用アレイ基板などにより構成されているが、カラーフィルタ、ＴＦＴ用アレイ基板ともに、低粘度の液体材料を塗布液として塗布して乾燥させ、塗布膜を形成する製造工程が多く含まれている。たとえば、カラーフィルタの製造工程では、枚葉状の被塗布部材であるガラス基板上に黒色のフォトレジスト材の塗布膜を形成し、フォトリソ法により塗布膜を格子状に加工した後に、格子間に赤色、青色、緑色のフォトレジスト材の塗布膜を同様の手法により順次形成していく。その他にも、フォトレジスト材を塗布して塗布膜を形成後、カラーフィルタとＴＦＴ用アレイ基板との間に注入される液晶のスペースを確保する柱を形成したり、カラーフィルタ上の表面の凹凸を平滑化するためのオーバーコート塗布膜を形成する製造工程や、ＴＦＴ用アレイ基板に所定のパターンを形成するためにフォトレジスト材の塗布膜を形成する製造工程などもある。
この塗布膜形成のための液体材料である塗布液の被塗布部材への塗布装置としては、塗布液の消費量や消費電力の削減、さらに２ｍ角以上という超大型基板に対応する装置の大型化が容易であるなどの理由によりスリットコータが使用される。また被塗布部材の上面に塗布された塗布液の溶剤成分を蒸発させて乾燥を行う乾燥装置には、塗布液が１〜５０mPaS程度の低粘度であることもあって、減圧乾燥装置が多く用いられる。減圧乾燥装置は、塗布液が全面にわたって塗布された被塗布部材を密閉容器内にいれ、常温にて絶対圧で３０〜６０Ｐａ程度まで減圧して、塗布液の溶剤を蒸発させることで、乾燥を行うものである。減圧乾燥装置による乾燥によって被塗布部材の上面に固体の塗布膜が形成され、わずかに残存している溶剤を完全に蒸発させるために、このあとで１００〜１２０℃程度の加熱処理、いわゆるプリベークが行われる。減圧乾燥を行うにあたっては、被塗布部材は通常その下面をプロキシミティピンと呼ばれる支持体で被塗布部材のたわみが最小となる複数位置で支持され、たわみによる被塗布部材の傾きによって低粘度の塗布液が流れて塗布膜厚さの不均一が生じないように配慮されている（例えば特許文献１）。しかしながら、通常よく見られる円錐形状で接触部が球状となっているプロキシミティピンで支持されて減圧乾燥を終えた被塗布部材を見ると、図６に示されるようにプロキシミティピンで支持された部分は他の部分とは様子が異なっていて、むら１００として視認できる。このむら１００をよく見ると、円錐形状のプロシキミティピンの球状部分と被塗布部材が接触する部分は濃いむら１０２として見え、接触部分のその周囲は薄い、ぼんやりとした薄むら１０４として見える。減圧乾燥中には液体蒸発により発生する蒸発潜熱の作用によって被塗布部材の温度が常温よりも若干低くなる。それによって被塗布部材とプロキシミティピンとの間に温度差が生じ、プロキシミティピンから加熱されるような形になって、被塗布部材のプロキシミティピンと接触する部分が早く蒸発して膜厚が周囲よりわずかに薄くなる。この膜厚がわずかに薄くなる部分が、使用する塗布液や被塗布部材の種類によっては濃いむら１０２として視認される。このようなむらはホットプレートで加熱乾燥する時にも同じように生じる。濃いむら１０２を見えなくするには、プロキシミティピンから熱伝達量を小さくすればよいとされ、プロキシミティンピンを熱伝導率の小さな樹脂にしたり（例えば特許文献２）、接触面積を小さくするような形状にしたり（例えば特許文献３、４）する工夫がなされているが、完全にむらを見えなくするレベル、あるいはむらを極く軽微にして品質的に影響しないレベルまでには到っていない。また、薄むら１０４については、プロキシミティピンと被塗布部材の接触面積以上の大きさになっており、プロキシミティピンピンの接触部以外で被塗布部材に近接している部分があたかも裏写りしているように、近接している部分の面積でむらとなる。これは減圧乾燥時にプロキシミティピンの被塗布部材の近接部分と被塗布部材との間のすきまでは、減圧乾燥時開始時には他の部分よりも高い流速で空気が流れるために、その部分の乾燥が他の部分よりも早くなって、周囲よりも膜厚が薄くなるのがむらとして見え、そのために接触部分よりも大きな面積でむらとなると考えられている。公知の手段では、このことまで考慮をしてプロキシミティピンの形状を規定しているものはない。以上の理由で減圧乾燥時にプロキシミティピンで支持される部分やその近接部を含む大きさでむらが残るために、被塗布部材の製品となる部分でのむらを完全になくすには、被塗布部材の製品となる以外の部分をプロキシミティピンで支持せざるをえない。しかし近年被塗布部材が２ｍ角をこえるほど大型化しており、製品以外の部分を支持すると被塗布部材のたわみによる傾きによって塗布液が流れて、塗布膜の膜厚が不均一化する。一方製品部分を支持すると上記のようにむらが発生し、ディスプレイとしての品質が保持できない。すなわち、膜厚が均一でむらなく塗布膜を形成できる減圧乾燥手段がないという問題点があった。
【特許文献１】特開平１０−７６２１１号公報（第００１４欄〜第００２２欄、図１、図２）
【特許文献２】特開２００７−２２６１２８号公報（第００２０欄、第００２３欄、図１、図２）
【特許文献３】特開２００３−２２４１０５号公報（第００１０欄〜第００１４欄、図１）
【特許文献４】特開２００５−２４３８９６号公報（第００１９欄〜第００２０欄、図２、図３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、上述の事情に基づいてなされたもので、その目的とするところは、液晶ディスプレイに必要な塗布膜を形成する低粘度の液体材料を減圧乾燥しても、膜厚が均一でむらのない塗布膜を形成する減圧乾燥手段を提供することにある。そしてそれによって低コストで高品質のカラーフィルターやＴＦＴアレイ基板等の液晶ディスプレイ用部材を高い生産性で製造できる液晶ディスプレイ用部材の製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
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。
本発明になる被塗布部材の処理装置は、上面に液体材料が塗布された枚葉状の被塗布部材の下面を複数の支持体で支持し、被塗布部材上の液体材料の液体成分を蒸発させて塗布膜を形成する被塗布部材の処理装置であって、前記支持体は被塗布部材と接触する支持部に向かって先細りとなる板状形状で、支持部の厚さが１５０μｍ以下であることを特徴とする。
【０００５】
本発明になる被塗布部材の処理方法は、上面に液体材料が塗布された枚葉状の被塗布部材の下面を支持しながら、被塗布部材上の液体材料の液体成分を蒸発させて塗布膜を形成する被塗布部材の処理方法であって、被塗布部材と接触する支持部に向かって先細りとなる板状形状でかつ支持部の厚さが１５０μｍ以下である支持体で、前記被塗布部材の下面を支持しながら液体成分を蒸発させることを特徴とする。
【０００６】
本発明になる液晶ディスプレイ用部材の製造方法は、請求項２に記載の被塗布部材の処理方法を用いて塗布膜を形成し、液晶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】
本発明になる被塗布部材の処理装置および処理方法を用いれば、被塗布部材との接触部が厚さ１５０μｍ以下である板状形状の支持体で線接触で支持して接触面積を極小にしているのであるから、支持体から被塗布部材への熱伝達がほとんどなく、被塗布部材の支持体接触部分のむらの発生を抑制することができ、むらが非常に発生しやすい液体材料でも極めて軽微なむらにとどめることができる。また被塗布部材と接触する支持部に向かって先細りとなる板状形状によって、支持体で被塗布部材に近接する部分の面積も極小となっているのであるから、接触部以外のいわゆる裏写りによるむらの発生を抑制することができるとともに、むらが非常に発生しやすい液体材料でも極めて軽微なむらにとどめることができる。
またむらが発生しないあるいはむらを極めて軽微にとどめて製品品質には影響及ばさないために、被塗布部材の製品部分でも支持可能となって、被塗布部材のたわみを極小とする位置で支持するために被塗布部材の傾きも極小となる。その結果低粘度の液体材料を使用しても液流れが生じず、被塗布部材上に形成される塗布膜の膜厚を均一にすることが可能となる。
【０００８】
本発明になる液晶ディスプレイ用部材の製造方法によれば、上記の優れた被塗布部材の処理方法を用いて液体材料の液体成分を蒸発させて被塗布部材上に塗布膜を形成して液晶ディスプレイ用部材製造するのであるから、膜厚が均一でむらのない塗布膜を有した高品質の液晶ディスプレイ用部材を高い生産性で製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、この発明の好ましい一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明に係る支持体５０を含む減圧乾燥装置１の概略正面断面図、図２は本発明による支持体５０の詳細図、図３は別の支持体６０の詳細図、図４はさらに別の支持体７０の概略側面図、図５はさらにまた別の支持体８０の概略側面図、である。
【００１０】
まず図１を参照すると、本発明の支持体５０を装備した減圧乾燥装置１が示されている。この減圧乾燥装置１は支持体５０の他に、本体４、上蓋２、リフトピンユニット１０、本体４と密着しているシール６、真空配管３２、大気配管３６、真空ポンプ３０が備えられている。支持体５０は本体４の中に複数個配置されており、被塗布部材である基板Ａの下面を支持している。基板Ａの上面には乾燥後に塗布膜となる液体材料である塗布液Ｂが塗布されている。基板Ａが支持体５０に支持された状態で、上蓋２が図示されていない駆動源によって昇降し、シール面８がシール６に接触することにより、上蓋２と本体４との間で密閉空間２０を構成する。リフトピンユニット１０は、基板Ａを実際に最上部１３で支持して支持体５０との受け渡しを行うリフトピン１２、複数のリフトピン１２を保持するベース板１４、ベース板１４を上下方向に昇降させるエアーシリンダー１６、ベース板１４と本体４の間でリフトピン１２を完全に覆ってシールするジャバラ１８、より構成される。ジャバラ１８は、リフトピン１２が本体４を通過するために本体４に設けられた貫通穴２２があっても、密閉空間２０の密閉度を維持するためのものである。リフトピン１２は上述の通り、基板Ａを支持体５０上に載置したり、支持体５０に載置されている基板Ａを取り出したりするために使用するものである。したがって、リフトピン１２の最上部１３は、リフトピン１２が最上点位置にある時に支持体５０の支持部５２より上側に高い位置にある。一方リフトピン１２が最下点位置にある時には、リフトピン１２の最上部１３は支持体５０の支持部５２より下側に低い位置にある。さらに、上蓋２が最上点位置にある時には、上蓋２の最下面となるシール面８は、最上点位置にあるリフトピン１２の最上部１３よりも、上側に高い位置にあって、減圧乾燥装置１の外部から基板Ａを水平搬送して、リフトピン１２に受け渡すことができるとともに、リフトピン１２に支持されている基板Ａを、減圧乾燥装置１の外部に搬送することができる。さらに密閉空間２０は、本体４に設けられた複数の排気路４０の入口である排気路入口４２から、排気路４０、配管３２、真空開閉バルブ３４を介して真空ポンプ３０に連通しており、真空ポンプ３０の作用によって、密閉空間２０を所定の真空度にまで減圧させることができる。真空ポンプ３０により到達させることのできる真空度としては、好ましくは絶対圧で１０〜１５０Ｐａ、より好ましくは３０〜１００Ｐａである。また密閉空間２０には上蓋２を貫通して大気配管３６が接続されている。大気配管３６の途中には大気開閉バルブ３８が接続されている。密閉空間２０を減圧するときには、大気開閉バルブ３８を閉、真空開閉バルブ３４を開とし、減圧乾燥が終了して密閉空間２０を大気圧に戻す時には、真空開閉バルブ３４を閉としてから、大気開閉バルブ３８を開とする。
【００１１】
次に図２を見ると、本発明の支持体５０の詳細が示されている。図２（ａ）は正面図、図２（ｂ）は側面図であり、基板Ａが一点鎖線で示されている。支持体５０は、ベース５６と、ベース５６上に固定された厚さＴ１の板状形状である胴部５４と、胴部５４の上部にある厚さＴ２の支持部５２と、より構成されている。そして支持部５２の上部で基板Ａの下面を支持して接触している。胴部５４の上部には、基板Ａの下面と略平行に形成された上部５９が設けられている。図２（ａ）より胴部５４は、基板Ａと接触する支持部５２に向かうにしたがって先細り形状となっている。また図２（ｂ）より、支持部５２の厚さＴ２は胴部５４の厚さＴ１より小さくしており、支持体５０は基板Ａとの接触部に向かって厚さが段階的に減少するように形成されている。また厚さＴ２の支持部５２は上下方向に長さＬ２となっている。図２（ａ）を再び見ると、支持部５２は上向きのＲ形状（円弧形状）となっており、Ｒの頂点で基板Ａの下面を支持する。基板Ａ支持時に、支持部５２と基板Ａとは線接触することになるが、この線接触時の線幅は厚さＴ２となる。また胴部５４と支持部５２の先細り形状はテーパ角θで定められ、テーパ角θは好ましくは５〜４５度、より好ましくは１０〜３０度とする。この範囲より小さいと基板Ａを支持する強度が不足し、この範囲より大きいと先細りのテーパとなっているテーパ部５８が、基板Ａ支持時に基板Ａの下面と近接する面積が大きすぎて、減圧乾燥時にむらを発生ささせてしまう。また支持部５２の厚さＴ２は好ましく３０〜１５０μｍ、より好ましくは５０〜１００μｍとする。この範囲より小さいと基板Ａを支持する強度が不足して支持部５２が座屈して破損し、この範囲より大きいと基板Ａを線接触支持する線幅が大きくなって、減圧乾燥時にむらが発生してしまう。また胴部５４の厚さＴ１は、好ましくは２００〜１０００μｍ、より好ましくは３００〜６００μｍとする。この範囲より小さいと基板Ａを支持する強度が不足して座屈し、この範囲より大きいと基板Ａ支持時に上部５９と基板Ａの下面との間に減圧乾燥開始時の空気流速を早くするほどの大きさのすきまを構成することになり、上部５９の形状が減圧乾燥時にいわゆる裏写りによるむらとなってしまう。さらに支持部５２の長さＬ２は、好ましくは０．５〜５ｍｍ、より好ましくは１〜３ｍｍとする。この範囲より大きいと厚さＴ２の支持部５２が基板Ａを支持する時の剛性が不足して座屈を生じ、この範囲より小さいと、胴部５４の上部５９が基板に近接しすぎて、上述したように上部５９の形状が減圧乾燥時にむらとなって現れてしまう。また支持部５２を正面から見たときのＲ形状のＲの大きさは、好ましくは０．５〜５ｍｍ、より好ましくは１〜３ｍｍとする。この範囲より小さいと基板Ａを支持する時の強度が不足し、この範囲より大きいと支持部５２のＲ形状部が弾性変形して基板Ａを支持する時の接触長さが大きくなって、むら軽減作用が減じてしまう。さらに支持体５０の材質は、胴部５４と支持部５２は熱伝導率が小さい合成樹脂であることが好ましく、ＰＥＴ、ＰＥＥＫ、ＰＰ、ＰＰＳ、ポリイミド樹脂、高密度ポリエチレン樹脂等が、基板Ａを支持するための強度も有しているので、より好ましい。ベース５６については、基板Ａ支持時に基板Ａの下面と相対する面を合成樹脂で構成し、その下側を金属、セラミックス等の比重がより高い材料で構成してもよい。これによって、支持体５０を減圧乾燥機１に配置する時に、支持体５０の重心が低い位置となるのでより安定化する。
【００１２】
次に図３を見ると、本発明の支持体６０の詳細が示されている。図３（ａ）は正面図、図３（ｂ）は側面図であり、基板Ａが一点鎖線で示されている。支持体６０は、基板Ａと線接触長さＬ１で線接触する形状の支持部６２を備えるように胴部６４を形成した他は、支持体５０と全く同じである。支持部６２と基板Ａの下面との線接触長さＬ１は、好ましくは０．１〜２ｍｍ、より好ましくは０．５〜１ｍｍとする。この範囲よりも小さいと、支持部６２が基板Ａを支持する剛性が不足して座屈する。反対にこの範囲よりも大きいと、接触長さが大きすぎて、支持部６２で基板Ａの線接触支持する部分のむら軽減作用がいちじるしく低下してしまう。
【００１３】
さらに図４を見ると、支持体７０の詳細を示す側面図が示されている。支持体７０は支持体５０で基板Ａと略平行な形状であった胴部５４の上部５９を、一点鎖線で示される基板Ａの下面に対して傾き角度φをなす上部７６にし、上部７６を胴部５４に代わって胴部７４に設けたものである。傾き角度φは２０〜７５°が好ましく、これによって上部７６の基板Ａに近接する部分の面積が小さくなるので、上部７６による減圧乾燥時のむらがより一層発生しにくくなる。
【００１４】
さらにまた図５を見ると、支持体８０の詳細を示す側面図が示されている。支持体８０は支持体５０をばね支持ベース８４上でばね８２によって弾性支持するようにしたものである。この構造によって、基板Ａのたわみを最小とするために支持体５０を多数個配置しても、確実に全ての支持体５０で基板Ａを支持できる。その結果、基板Ａを支持しない支持体５０があることで基板たわみが大きくなって、減圧乾燥前に塗布液の流動が生じて塗布膜の膜厚が不均一になることを、完全に防止することができる。
次に減圧乾燥装置１を用いた被塗布部材の処理方法、すなわち基板Ａの減圧乾燥方法について説明する。まず前工程で、スリットノズルを使用したスリットコータなどで、塗布液Ｂが基板Ａの上面に均一に所定厚さで塗布される。つぎに図示されていない駆動源を駆動して上蓋２を最上点位置まで上昇させた後に、リフトピンユニット１０のエアーシリンダー１６を駆動してリフトピン１２を最上点位置まで上昇させる。そして基板Ａをロボット等により水平搬送して、リフトピン１２の最上部１３上に基板Ａを受け渡す。基板Ａがリフトピン１２に受け渡されたら、エアーシリンダー１６を駆動してリフトピン１２を最下点位置まで下降させて、基板Ａを支持体５０に受け渡す。つづいて、図示されていない駆動源を駆動して上蓋２をシール面８がシール６と十分接触する位置まで下降させる。次に大気開閉バルブ３８を閉、真空開閉バルブ３４を閉にして、真空ポンプ３０を駆動する。真空ポンプ３０から真空開閉バルブ３４に至る真空配管３２の区間が所定の真空度まで減圧されたら、真空開閉バルブ３４を開として、密閉空間２０の減圧を開始し、所定時間減圧乾燥する。この時に基板Ａの下面を支持体５０で支持しながら、塗布液の液体成分である溶剤が蒸発していく。溶剤の蒸発が終了して、密閉空間２０の真空度が所定の大きさに達したら、真空開閉バルブ３４を閉とし、つづいて大気開閉バルブ３８を開にする。これによって大気が密閉空間２０に導入され、密閉空間２０の圧力が大気圧となったら、図示されていない駆動源を駆動して上蓋２を最上点位置まで上昇させる。つづいてリフトピンユニット１０のエアーシリンダー１６を駆動して、リフトピン１２も最上点位置まで上昇させる。この動作によって、基板Ａが支持体５０からリフトピン１２の最上部１３に受け渡される。つづいてリフトピン１２上にある乾燥が終了して塗布膜が形成されている基板Ａを、ロボットによって減圧乾燥装置１外に持ち出し、次工程に搬出する。
【００１５】
以上の減圧乾燥時に、支持体５０は支持部５２で厚さＴ２が線幅となる線接触にて基板Ａを支持しているが、両者間の接触面積が極小となっているために、乾燥時の蒸発潜熱により温度が低下している基板Ａへの支持部５２からの熱伝達量も極小となる。それによって基板Ａの支持部５２で支持されている部分の乾燥状況も他の部分とほとんど変わらないために、通常の特性の塗布液を減圧乾燥させるなら、基板Ａの支持体５０で接触支持されている部分でむらが発生しない。また支持体５０は、支持部５２と基板Ａとの接触部に向かって厚さが段階的にＴ１からＴ２へ減少する板状形状であるとともに、適正な先細り形状としているので、支持体５０で基板Ａに近接する上部５９やテーパ部５８の面積も極小となる。そのためにテーパ部５８と基板Ａの間、および上部５９と基板Ａの間にすきまがあっても、そのすきまを減圧乾燥開始時に空気が通過する時の通過長は極小となり、空気の通過速度もほとんど変化しない。すなわち基板Ａの支持体５０とのすきま形成部と、基板Ａのその他の部分で乾燥状況がほとんど変わらないので、基板Ａに近接するテーパ部５８や上部５９が起因となるいわゆる裏写りによるむらは発生しない。さらにむらが非常に発生しやすい特性の塗布液を減圧乾燥させても、上記の作用により、支持体５０の基板Ａに接触する部分や基板Ａに近接する部分で、製品品質に影響しない極めて軽微なむらにとどめておくことが可能となる。また段階的に減少する厚さＴ１とＴ２を適正に選定して最適な板状形状としているので、基板Ａとの線接触面積や近接する部分の面積が極小となるにもかかわらず、支持体５０に基板Ａを十分支持して座屈を生じない剛性をもたせることが可能となっている。
【００１６】
以上のように支持体５０を使用すれば、減圧乾燥時に支持体５０で基板Ａを支持することによるむらを発生させない、あるいは製品品質に影響しない極めて軽微なむらにとどめることができる。このことによって基板Ａの製品部分でも支持体５０で支持可能となって、基板Ａのたわみを極小とする位置で基板Ａを支持することができるので、基板Ａの傾きも極小となる。その結果低粘度の液体材料を使用しても液流れが生じず、基板Ａ上に減圧乾燥後に形成される塗布膜の膜厚を均一にすることができる。
【００１７】
なお複数個ある支持体５０の減圧乾燥装置１内の配置向きについては、複数個設けられている排気路入口４２のうち、各々の支持体５０に対して最も近接した位置にある排気路入口４２に向かって、各々の支持体５０の配置位置から引いた直線と、各胴部５４のテーパ角θが形成される面が略平行となる向きに、各々の支持体５０を配置することが好ましい。減圧乾燥開始時には空気が複数の排気路４０の入口である排気路入口４２に向かって流れるが、上記の向きに支持体５０が配置されていると、この空気の流れに沿うように各支持体５０の胴部５４のテーパ角θが形成される面があることになる。これによって空気の流れが支持体５０によって妨げられず、支持体５０がない部分と空気の流れが変化しないので、空気流れの相違による乾燥状況の違いに起因するむらが発生しない。
【００１８】
以上の支持体５０による作用と効果は、支持体６０、７０、８０でも同様にしてえられる。
【００１９】
以上の本発明が適用できる液体材料である塗布液としては、粘度が１〜１００mPaS、より望ましくは１〜５０mPaSである。とりわけ溶剤に揮発性の高いもの、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。減圧乾燥前の塗布液の厚さは特に制約はないが、好ましくはウェット状態で５〜４０μｍである。具体的に適用できる塗布液の例としては、上記にあげた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。基板Ａで示される被塗布部材としてはガラス基板の他に、金属膜が蒸着されたガラス、アルミ等の金属板、セラミック板、シリコンウェハー等を用いてもよい。特にガラス基板に対しては、厚さが好ましくは１．１ｍｍ以下、より好ましくは０．７ｍｍ以下の時に、むらの発生を効果的に抑制することができる。
【００２０】
なお本発明に係る支持体５０、６０、７０、８０は、塗布液を塗布された基板をホットプレート等の加熱手段で加熱乾燥させる時の塗布基板の支持手段に適用できる。このような加熱乾燥であっても、支持体５０、６０、７０、８０は減圧乾燥の時と同じ作用効果を発揮する。
【実施例】
【００２１】
以下実施例により本発明を具体的に説明する。
１１００×１３００ｍｍで厚さ０．７ｍｍの無アルカリガラス基板を洗浄装置に投入した。ウェット洗浄によって基板上のパーティクルを除去後、スリットコータにて塗布幅が１１００ｍｍのスリットノズルを用いて１００ｍｍ／ｓでブラックマトリックス材を１０μｍ基板全面に塗布した。ブラックマトリックス材には、遮光材にカーボンブラック、バインダーにアクリル樹脂、溶剤にプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（ＰＧＭＥＡ）を使用し、さらに感光剤を添加して、固形分濃度１５％、粘度４mPaSに調整したものを用いた。このブラックマトリックス材が塗布された塗布基板をロボットにて減圧乾燥装置１まで搬送し、リフトピン１２上に載置した。つづいてリフトピン１２を下降させて、支持体５０上に塗布基板を載せ替えた。支持体５０は、ＰＥＴ製で胴部５４のテーパ角θが３０°、支持部５２のＲは２ｍｍ、厚さＴ１＝０．５ｍｍ、厚さＴ２＝１００μｍ、支持部５２の長さＬ２が２ｍｍ、に形成されたものを用いた。そして減圧乾燥装置１の塗布基板が載置される本体４の上の面に、塗布基板の１１００ｍｍの方向（短手方向）に基板端部に相当する地点より５０ｍｍの位置からピッチ２００ｍｍで６点をとり、この６点を通って塗布基板の１３００ｍｍの方向（長手方向）に伸びる直線を６本引いた。ついで塗布基板の１３００ｍｍの方向に基板端部に相当する地点より２５ｍｍの位置からピッチ２５０ｍｍで６点をとり、この６点を通って塗布基板の１１００ｍｍの方向（短手方向）に伸びる直線を６本引いた。そして直交する方向に各々６本ずつある直線の交点となる３６箇所で支持体５０の支持部５２で塗布基板を支持できるように、支持体５０を３６個配置した。塗布基板が支持体５０上に載置されてから、上蓋２を下降させて密閉状態とし、真空ポンプ３０を駆動して、減圧を開始した。減圧は大気から２０００Ｐａまでを１０秒、２０００Ｐａから６０Ｐａまでを３０秒となるように真空ポンプの排気速度を制御し、密閉空間２０の到達真空度が６０Ｐａに達した時に減圧を停止し、１０秒で大気圧まで復帰させた。乾燥完了後に上蓋２を上昇させた後に、リフトピン１２を上昇させて支持体５０上の塗布基板をリフトピン１２上に載せ替え、ロボットでプリベーク工程に搬送した。乾燥した塗布膜が形成された塗布基板を観察したところ、支持体５０と塗布基板の接触位置を示すようなむらはなく、さらにその他の乾燥起因のむらは全くなかった。以上のブラックマトリックス材の塗布膜が形成された基板を、プリベーク工程にて、１００℃のホットプレートで１０分間さらに乾燥した。ついで露光・現像・剥離を行った後、２６０℃のホットプレートで３０分加熱して、キュアを行い、基板の幅方向にピッチが２５４μｍ、基板の長手方向にピッチが８５μｍ、線幅が２０μｍ、ＲＧＢ画素数が１６００（基板長手方向）×１２００（基板幅方向）、対角の長さが２０インチ（基板長手方向に４０６ｍｍ、基板幅方向に３０５ｍｍ）となる格子形状で、厚さが１μｍとなるブラックマトリックス膜を、基板内の９箇所（９面取）に作成した。
【００２２】
次にウェット洗浄後、Ｒ色用塗布液をウェット厚さ２０μｍ、塗布速度１００ｍｍ／ｓにてスリットコータで塗布した。Ｒ色用塗布液はアクリル樹脂をバインダー、ＰＧＭＥＡを溶媒、ピグメントレッド１７７を顔料にして固形分濃度１２％で混合し、さらに粘度を５mPaSに調整した感光性のものであった。塗布した基板は、同じ減圧乾燥装置１でブラックマトリックス材と同じ条件にて減圧乾燥を行ってから、９０℃のホットプレートで１０分間さらに乾燥した。ついで露光・現像・剥離を行って、Ｒ画素部にのみ厚さ２μｍのＲ色塗膜を残し、２６０℃のホットプレートで３０分加熱して、キュアを行なった。つづいてブラックマトリックス、Ｒ色の塗膜を形成した基板に、Ｇ色用塗布液をウェット厚さ２０μｍ、塗布速度１００ｍｍ／ｓにてスリットコータで塗布後、同じ減圧乾燥装置１でＲ色用塗布液と同じ条件にて減圧乾燥を行った。つづいて１００℃のホットプレートで１０分間さらに乾燥した後に、露光・現像・剥離を行って、Ｇ色画素部にのみ厚さ２μｍのＧ色塗膜を残し、２６０度のホットプレートで３０分加熱して、キュアを行なった。
【００２３】
さらにブラックマトリックス、Ｒ色、Ｇ色の塗膜を形成した基板に、Ｂ色用塗布液をウェット厚さ２０μｍで塗布速度１００ｍｍ／ｓにてスリットコータで塗布後に、同じ減圧乾燥装置１でＲ色用塗布液と同じ条件にて減圧乾燥を行った。その後、１００℃のホットプレートで１０分間さらに乾燥し、ついで露光・現像・剥離を行って、Ｂ色画素部にのみ厚さ２μｍのＢ色塗膜を残し、２６０℃のホットプレートで３０分加熱して、キュアを行なった。なお、Ｇ色用塗布液はＲ色用塗布液で顔料をピグメントグリーン３６にして固形分濃度１３％で粘度を４mPaSに調整したもの、Ｂ色用塗布液にはＲ色用塗布液で顔料をピグメントブルー１５にして固形分濃度１４％で粘度を４mPaSに調整したものであった。
【００２４】
以上ブラックマトリックスにＲＧＢ色を着色したものに、柱材とオーバーコート材を塗布後、最後にＩＴＯをスパッタリングで付着させた。この製造方法にて、１０００枚のカラーフィルターを作成した。得られたカラーフィルターは、支持体５０で基板が支持された部分のむらやその他の乾燥むらはもちろん塗布むらもなく、膜厚が均一であるために色度も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。
【００２５】
さらに、このカラーフィルターをＴＦＴアレイを形成した基板と重ね合わせ、オーブン中で加圧しながら１６０℃で９０分間加熱して、シール剤を硬化させた。このセルに液晶注入を行った後、紫外線硬化樹脂により液晶注入口を封口した。次に、偏光板をセルの２枚のガラス基板の外側に貼り付け、さらに、得られたセルをモジュール化して、液晶表示装置を完成させた。以上のようにして１０００枚の液晶表示装置を作成したが、得られた液晶表示装置はいずれもむらや欠点がなく、色度も基板全面に渡って、均一で品質的に申し分ないものであった。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明に係る支持体５０を含む減圧乾燥装置１の概略正面断面図である。
【図２】本発明による支持体５０の詳細図である。
【図３】別の支持体６０の詳細図である。
【図４】さらに別の支持体７０の概略側面図である。
【図５】さらにまた別の支持体８０の概略側面図である。
【図６】むら１００を示す平面図である。
【符号の説明】
【００２７】
１ 減圧乾燥装置
２ 上蓋
４ 本体
６ シール
８ シール面
１０ リフトピンユニット
１２ リフトピン
１３ 最上部
１４ ベース板
１６ エアーシリンダー
１８ ジャバラ
２０ 密閉空間
２２ 貫通穴
３０ 真空ポンプ
３２ 真空配管
３４ 真空開閉バルブ
３６ 大気配管
３８ 大気開閉バルブ
４０ 排気路
４２ 排気路入口
５０ 支持体
５２ 支持部
５４ 胴部
５６ ベース
５８ テーパ部
５９ 上部
６０ 支持体
６２ 支持部
６４ 胴部
７０ 支持体
７４ 胴部
７６ 上部
８０ 支持体
８２ ばね
８４ ばね支持ベース
１００ むら
１０２ 濃いむら
１０４ 薄むら
Ａ 基板（被塗布部材）
Ｂ 塗布液
Ｌ１ 線接触長さ
Ｌ２ 支持部５２の長さ（厚さＴ２部分の上下方向長さ）
θ テーパ角
φ 基板Ａの下面に対する上部７６の傾き角度
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面に液体材料が塗布された枚葉状の被塗布部材の下面を複数の支持体で支持し、被塗布部材上の液体材料の液体成分を蒸発させて塗布膜を形成する被塗布部材の処理装置であって、前記支持体は被塗布部材と接触する支持部に向かって先細りとなる板状形状で、支持部の厚さが１５０μｍ以下であることを特徴とする被塗布部材の処理装置。
【請求項２】
上面に液体材料が塗布された枚葉状の被塗布部材の下面を支持しながら、被塗布部材上の液体材料の液体成分を蒸発させて塗布膜を形成する被塗布部材の処理方法であって、被塗布部材と接触する支持部に向かって先細りとなる板状形状でかつ支持部の厚さが１５０μｍ以下である支持体で、前記被塗布部材の下面を支持しながら液体成分を蒸発させることを特徴とする被塗布部材の処理方法。
【請求項３】
請求項２に記載の被塗布部材の処理方法を用いて塗布膜を形成し、液晶ディスプレイ用部材を製造することを特徴とする液晶ディスプレイ用部材の製造方法。
【請求項１】
上面に液体材料が塗布された枚葉状の被塗布部材の下面を複数の支持体で支持し、被塗布部材上の液体材料の液体成分を蒸発させて塗布膜を形成する被塗布部材の処理装置であって、前記支持体は被塗布部材と接触する支持部に向かって先細りとなる板状形状で、支持部の厚さが１５０μｍ以下であることを特徴とする被塗布部材の処理装置。
【請求項２】
上面に液体材料が塗布された枚葉状の被塗布部材の下面を支持しながら、被塗布部材上の液体材料の液体成分を蒸発させて塗布膜を形成する被塗布部材の処理方法であって、被塗布部材と接触する支持部に向かって先細りとなる板状形状でかつ支持部の厚さが１５０μｍ以下である支持体で、前記被塗布部材の下面を支持しながら液体成分を蒸発させることを特徴とする被塗布部材の処理方法。
【請求項３】
請求項２に記載の被塗布部材の処理方法を用いて塗布膜を形成し、液晶ディスプレイ用部材を製造することを特徴とする液晶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２００９−２０４９１２（Ｐ２００９−２０４９１２Ａ）
【公開日】平成２１年９月１０日（２００９．９．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−４７３５１（Ｐ２００８−４７３５１）
【出願日】平成２０年２月２８日（２００８．２．２８）
【出願人】（０００００３１５９）東レ株式会社 (7,677)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年９月１０日（２００９．９．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年２月２８日（２００８．２．２８）
【出願人】（０００００３１５９）東レ株式会社 (7,677)
【Ｆターム（参考）】
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