(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
基板を保持する基板保持部と、前記基板保持部に保持された基板に対して塗布液を吐出するノズルと、前記ノズルを基板の表面に対して平行な主走査方向に往復移動させる主走査方向移動機構と、前記基板保持部を前記主走査方向と直交し、かつ、基板の表面に対して平行な副走査方向に、前記ノズルに対して相対的に移動させる副走査方向移動機構と、塗布液貯留部から前記ノズルに対して塗布液を送液するための可撓性の塗布液供給管と、を備えた塗布装置において、
前記塗布液供給管から送液される塗布液の圧力変動に伴って弾性変形することにより塗布液の収容部の体積を変化させる樹脂製の軟質チューブから構成された圧力吸収部と、前記塗布液供給管および前記軟質チューブより小さい内径を有する樹脂製の硬質チューブから構成された前記塗布液供給管より小さなオリフィスを有する流量抵抗部とを有し、前記ノズルと前記塗布液供給管との間に配設されるとともに、前記ノズルと一体となって移動する圧力変動吸収機構を備え、
前記ノズルは、前記副走査方向に関して所定のピッチで複数個配設されており、前記塗布液供給管と前記圧力変動吸収機構は、各ノズルに対応して複数配設されるとともに、
前記複数の塗布液供給管は、前記塗布液貯留部から塗布液が圧送される分岐管に対して、各ノズルに対応して複数配設されたマスフローコントローラを介して、各々、連結されることを特徴とする塗布装置。
基板を保持する基板保持部と、前記基板保持部に保持された基板に対して塗布液を吐出するノズルと、前記ノズルを基板の表面に対して平行な主走査方向に往復移動させる主走査方向移動機構と、前記基板保持部を前記主走査方向と直交し、かつ、基板の表面に対して平行な副走査方向に、前記ノズルに対して相対的に移動させる副走査方向移動機構と、塗布液貯留部から前記ノズルに対して塗布液を送液するための可撓性の塗布液供給管と、を備えた塗布装置において、
肉厚が薄い軟質チューブより構成され、前記塗布液供給管から送液される塗布液の圧力変動に伴って弾性変形することにより塗布液の収容部の体積を変化させる圧力吸収部と、前記塗布液供給管および前記軟質チューブより小さい内径を有し、前記軟質チューブより肉厚が厚い樹脂製の硬質チューブより構成された流量抵抗部とを有し、前記ノズルと前記塗布液供給管との間に配設されるとともに、前記ノズルと一体となって移動する圧力変動吸収機構を備え、
前記ノズルは、前記副走査方向に関して所定のピッチで複数個配設されており、前記塗布液供給管と前記圧力変動吸収機構は、各ノズルに対応して複数配設されるとともに、
前記複数の塗布液供給管は、前記塗布液貯留部から塗布液が圧送される分岐管に対して、各ノズルに対応して複数配設されたマスフローコントローラを介して、各々、連結されることを特徴とする塗布装置。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
このような塗布装置においては、塗布液の膜厚の均一性が要求される。このように塗布液の膜厚を均一にするためには、ノズルから吐出される塗布液の流量を均一にする必要がある。
【0007】
しかしながら、塗布ヘッドにおける複数のノズルと塗布液貯留部とを可撓性の塗布液供給管を介して接続した状態で、高速で往復移動するノズルに塗布液を供給した場合には、ノズルの移動に伴う塗布液供給管の変形や、塗布液供給管内の塗布液に付与される慣性力等の影響により、ノズルから吐出される塗布液の流量を一定に維持することは困難となる。
【0008】
この発明は上記課題を解決するためになされたものであり、往復移動するノズルに対して可撓性の塗布液供給管により塗布液貯留部から塗布液を送液した場合においても、塗布液の流量を一定に維持して塗布液を均一に塗布することが可能な塗布装置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】
【0009】
請求項1に記載の発明は、基板を保持する基板保持部と、前記基板保持部に保持された基板に対して塗布液を吐出するノズルと、前記ノズルを基板の表面に対して平行な主走査方向に往復移動させる主走査方向移動機構と、前記基板保持部を前記主走査方向と直交し、かつ、基板の表面に対して平行な副走査方向に、前記ノズルに対して相対的に移動させる副走査方向移動機構と、塗布液貯留部から前記ノズルに対して塗布液を送液するための可撓性の塗布液供給管と、を備えた塗布装置において、 前記塗布液供給管から送液される塗布液の圧力変動に伴って弾性変形することにより塗布液の収容部の体積を変化させる
樹脂製の軟質チューブから構成された圧力吸収部と、
前記塗布液供給管および前記軟質チューブより小さい内径を有する樹脂製の硬質チューブから構成された前記塗布液供給管より小さなオリフィスを有する流量抵抗部とを有し、前記ノズルと前記塗布液供給管との間に配設されるとともに、前記ノズルと一体となって移動する圧力変動吸収機構を備え
、前記ノズルは、前記副走査方向に関して所定のピッチで複数個配設されており、前記塗布液供給管と前記圧力変動吸収機構は、各ノズルに対応して複数配設されるとともに、前記複数の塗布液供給管は、前記塗布液貯留部から塗布液が圧送される分岐管に対して、各ノズルに対応して複数配設されたマスフローコントローラを介して、各々、連結されることを特徴とする。
【0010】
請求項
2に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、前記樹脂製の軟質チューブは、その外径が1mm乃至3mmであり、その内径が0.5mm乃至2.5mmである。
【0011】
請求項
3に記載の発明は、請求項
1または請求項2に記載の発明において、前記硬質チューブは、その外径が1mm乃至3mmであり、その内径が0.05mm乃至0.2mmである。
【0012】
請求項
4に記載の発明は、基板を保持する基板保持部と、前記基板保持部に保持された基板に対して塗布液を吐出するノズルと、前記ノズルを基板の表面に対して平行な主走査方向に往復移動させる主走査方向移動機構と、前記基板保持部を前記主走査方向と直交し、かつ、基板の表面に対して平行な副走査方向に、前記ノズルに対して相対的に移動させる副走査方向移動機構と、塗布液貯留部から前記ノズルに対して塗布液を送液するための可撓性の塗布液供給管と、を備えた塗布装置において、肉厚が薄い軟質チューブより構成され、前記塗布液供給管から送液される塗布液の圧力変動に伴って弾性変形することにより塗布液の収容部の体積を変化させる圧力吸収部と、前記塗布液供給管および前記軟質チューブより小さい内径を有し、前記軟質チューブより肉厚が厚い樹脂製の硬質チューブより構成された流量抵抗部とを有し、前記ノズルと前記塗布液供給管との間に配設されるとともに、前記ノズルと一体となって移動する圧力変動吸収機構を備え
、 前記ノズルは、前記副走査方向に関して所定のピッチで複数個配設されており、前記塗布液供給管と前記圧力変動吸収機構は、各ノズルに対応して複数配設されるとともに、前記複数の塗布液供給管は、前記塗布液貯留部から塗布液が圧送される分岐管に対して、各ノズルに対応して複数配設されたマスフローコントローラを介して、各々、連結されることを特徴とする。
【発明の効果】
【0013】
請求項1
から請求項4に記載の発明によれば、往復移動するノズルに対して可撓性の塗布液供給管により塗布液貯留部から塗布液を送液した場合においても、圧力吸収部と流量抵抗部とを有する圧力変動吸収機構の作用により、塗布液の流量を一定に維持して塗布液を均一に塗布することが可能となる。
【0014】
また、圧力吸収部を簡易な構成とすることができ、また、軟質チューブの長さを変更することにより塗布液の圧力変動を容易に制御することが可能となる。
【0015】
また、流量抵抗部を簡易な構成とすることができ、また、硬質チューブの長さを変更することにより塗布液の圧力変動を容易に制御することが可能となる。
【0016】
さらに、複数のノズルに対し
て塗布液を圧送した場合においても、各ノズルから吐出される塗布液の流量を一定に維持して塗布液を均一に塗布することが可能となる。
【発明を実施するための形態】
【0018】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図1はこの発明に係る塗布装置の平面図であり、
図2はその正面図である。
【0019】
この塗布装置は、矩形状のガラス基板100に対して塗布液を塗布するためのものである。より詳細には、この塗布装置は、アクティブマトリックス駆動方式の有機EL(Electro Luminescence)表示装置用のガラス基板100に、揮発性の溶媒(本実施の形態では、芳香族の有機溶媒の1つである4−メチルアニソール)、および、発光材料としての有機EL材料を含む塗布液を塗布するためのものである。
【0020】
この塗布装置は、ガラス基板100を移動させるための基板移動機構11を備える。この基板移動機構11は、
図2に示すように、ガラス基板100をその裏面から保持する基板保持部10を有する。この基板保持部10は、一対のレール12に沿って移動する基台13と、この基台13上に配設された回転台14とにより支持されている。このため、この基板保持部10は、
図1に示すY方向に、ガラス基板100の表面と平行に移動可能となっている。このY方向は、後述する塗布ヘッド20の往復移動方向である主走査方向(
図1におけるX方向)と直交する方向である。以下、このY方向を「副走査方向」とも呼称する。また、この基板保持部10は、鉛直方向(
図1におけるZ方向)を向く軸を中心に、回転可能となっている。
【0021】
この基板保持部10は、ガラス基板100を下側から加熱するヒータをその内部に備える。このガラス基板100の表面には、それぞれがX方向に伸びる複数の塗布領域が、Y方向に、例えば100〜150μmのピッチにて配列形成されている。この塗布領域は、例えば、X方向に配置された隔壁などによって形成されている。
【0022】
また、この塗布装置は、ガラス基板100上に形成された、図示しないアライメントマークを撮像して検出するとともに、塗布ヘッド20による塗布軌跡を撮像するための左右一対の撮像部15を備える。この一対の撮像部15には、各々、CCDカメラが配設されている。また、この塗布装置は、塗布軌跡の試験的な塗布に使用される左右一対の試験塗布ステージ部16を備える。
【0023】
基板保持部10に保持されたガラス基板100の表面に向けて塗布液を吐出する塗布ヘッド20は、ヘッド移動機構21により、一対のガイド部22に沿って、ガラス基板100表面に平行な主走査方向(
図1におけるX方向)に往復移動される。この塗布ヘッド20には、同一種類の塗布液を連続的に吐出するための複数のノズル23が副走査方向に関して等間隔に配設されている。
図1および
図2では図示の都合上、5個のノズル23のみを図示しているが、ノズル23の個数は、さらに多数でもよく、また、1個であってもよい。また、ノズル23の配置は所定のピッチであれば等間隔でなくてもよい。
【0024】
塗布ヘッド20は、後述するエア供給管および後述する複数の塗布液供給管64をひとまとめにした供給管群26を介して、塗布液貯留部24およびエア供給源25と接続されている。塗布ヘッド20の往復移動方向(X方向)に関して基板保持部10の両側には、塗布ヘッド20におけるノズル23からの塗布液を受ける2つの受液部17、18が配設されている。また、塗布ヘッド20の往復移動方向(X方向)に関して一方の受液部18の側方には、上述した複数のノズル23の副走査方向のピッチを調整するためのノズルピッチ調整機構19が配設されている。
【0025】
図3は、ヘッド移動機構21におけるスライダ31付近の断面図である。
【0026】
図1に示すヘッド移動機構21におけるガイド部材22には、スライダ31が摺動可能に配設されている。このスライダ31には、ガイド部材22が貫通する貫通孔32が形成されている。このスライダ31には、
図1に示すように、供給管群26に含まれるエア供給管を介して、エア供給源25から一定圧力のエア(気体)が供給される。このため、
図3に示すように、貫通孔32の内周面とガイド部22の外周面との間にエアが噴出される。
図3では、エアの噴出方向を符号A1を付す矢印にて示している。これにより、スライダ31がガイド部22に非接触状態にて係合しつつ、主走査方向に移動可能に支持される。
【0027】
図1を参照して、一対のガイド部22の両端部付近には、Z軸方向を向く軸を中心に回転可能な一対のプーリ33が配設されている。この一対のプーリ33には、無端状の同期ベルト34が巻回されている。スライダ31の一端は、この同期ベルト34に固定されている。一方、スライダ31の他端には、上述した塗布ヘッド20が固定されている。このため、図示しないモータの駆動により同期ベルト34を時計回りあるいは反時計回りに回転させることにより、塗布ヘッド20を(−X)方向または(+X)方向に往復移動させることができる。このとき、上述した気体の作用により、スライダ31をガイド部22に対して非接触状態で支持することができるので、塗布ヘッド20の往復移動を、高速かつ滑らかなものとすることが可能となる。
【0028】
この塗布装置においては、このヘッド移動機構21が、塗布ヘッド20を主走査方向に移動させる主走査方向移動機構となり、基板移動機構11が、基板保持部10を副走査方向に移動させる副走査方向移動機構となる。この塗布装置においては、塗布ヘッド20の主走査方向への移動が完了する毎に、ガラス基板100を副走査方向に移動させることにより、ガラス基板100の表面の塗布領域に対して塗布液の塗布を実行する。なお、塗布ヘッド20の主走査時には、受液部17、18の近傍にて加速または減速が完了し、ガラス基板100の上方においては、塗布ヘッド20は、例えば、毎秒3〜5m程度の一定速度で移動する。
【0029】
図4は、
図1に示す塗布液貯留部24と複数のノズル23との接続関係を示す模式図である。
【0030】
上述した塗布液貯留部24は、塗布液を圧送するための単一のポンプ61と連結されている。このポンプ61は、分岐管を介して複数のマスフローコントローラ62と連結されている。塗布ヘッド20において副走査方向に等間隔に配設された複数のノズル23は、各々、この発明の特徴部分である圧力変動吸収機構70と、上述した可撓性の塗布液供給管64と、電磁開閉弁63とを介して、マスフローコントローラ62と接続されている。
【0031】
なお、各ノズル23および圧力変動吸収機構70は、塗布ヘッド20に配設されており、複数のノズル23と圧力変動吸収機構70とは、一体となって主走査方向に往復移動する構成となっている。
【0032】
ポンプ61の作用により塗布液貯留部24に貯留された塗布液は、マスフローコントローラ62に向けて圧送される。そして、この塗布液はマスフローコントローラ62においてその流量を調整された後、電磁開閉弁63および可撓性の塗布液供給管64を介して圧力変動吸収機構70に送られる。このとき、塗布ヘッド20が高速で往復移動することによる塗布液供給管64の変形や、塗布液供給管64内の塗布液に付与される慣性力等の影響により、塗布液供給管64により送液される塗布液の圧力が変動し、その流量を一定に維持することは困難となる。このため、圧力変動吸収機構70において、この塗布液の圧力の変動を吸収し、各ノズル23から吐出される塗布液の流量を一定としている。
【0033】
次に、この圧力変動吸収機構70の構成について説明する。
図5は、この発明の第1実施形態に係る圧力変動吸収機構70の概要図である。
【0034】
この圧力変動吸収機構70は、圧力吸収部71と流量抵抗部72とを備える。ここで、圧力吸収部71は、塗布液供給管64から送液される塗布液の圧力変動に伴って弾性変形することにより塗布液の収容部の体積を変化させるものであり、肉薄の樹脂製の軟質チューブ73から構成される。また、流量抵抗部72は、塗布液供給管64や軟質チューブ73よりも内径が小さい、すなわち、より小さなオリフィスを有する肉厚の樹脂製の硬質チューブ74から構成される。軟質チューブ73は、コネクタ75を介して塗布液供給管64と接続されている。また、硬質チューブ74は、コネクタ77を介してノズル23と接続されている。そして、軟質チューブ73と硬質チューブ74とは、コネクタ76により接続されている。
【0035】
圧力吸収部71を構成する軟質チューブ73は、例えば、その外径が1.5mm程度で、その内径が1.0mm程度のPFA(4フッ化エチレン)製の管体から構成される。この軟質チューブ73は、塗布液供給管64から送液される塗布液の圧力変動に伴って弾性変形することにより、その内径、すなわち、塗布液の収容部の体積を変化させる構成を有する。このため、この軟質チューブ73は、柔軟性および弾性を有する肉薄の管状部材から構成される。この軟質チューブ73としては、好適な弾性変形が可能なように、その外径が1mm乃至3mm程度であることが好ましく、その内径が0.5mm乃至2.5mm程度であることが好ましい。
【0036】
一方、流量抵抗部72を構成する硬質チューブ74は、その外径が1.5mm程度で、その内径が0.1mm程度のフッ素樹脂製の管体から構成される。この硬質チューブ74は、微小オリフィスとしての小さな管径を有することにより、流量抵抗として機能するものである。このため、この硬質チューブ74は、比較的硬質の肉厚の管状部材から構成される。この硬質チューブ74としては、微小オリフィスとしての機能を有するように、その外径が1mm乃至3mm程度であることが好ましく、その内径が0.05mm乃至0.2mm程度であることが好ましい。なお、この硬質チューブ74は、微小オリフィスとしての機能を維持し得るものであれば、柔軟性や所定の弾性を有するものでもよい。ここでいう硬質とは、軟質チューブ73よりも硬度が大きいことを意味する。
【0037】
このような構成を有する圧力変動吸収機構70においては、塗布液供給管64から送液される塗布液の圧力変動を、圧力吸収部71と流量抵抗部72とにより二段階で吸収して、各ノズル23から吐出される塗布液の流量を一定とすることが可能となる。
【0038】
すなわち、圧力吸収部71を構成する軟質チューブ73においては、塗布液供給管64からノズル23に供給される塗布液の圧力が上がった場合には、軟質チューブ73が膨張することによりその内径が大きくなり、塗布液の収容部の体積が増加する。一方、塗布液供給管64からノズル23に供給される塗布液の圧力が下がった場合には、軟質チューブ73が収縮することによりその内径が小さくなり、塗布液の収容部の体積が減少する。これにより、塗布液の圧力の変動を吸収することが可能となる。
【0039】
一方、流量抵抗部72を構成する硬質チューブ74においては、微小オリフィスとしての小さな管径の作用により、塗布液の圧力変動を吸収することができる。すなわち、塗布液の流路の内径がある値から小さくなった後に、再度、元の内径に戻った場合には、そこを通過する塗布液の平均的な流速は、一旦、速い速度のなった後に、元の速度に復帰する。このときに、塗布液と管路内壁との摩擦による管路を流れる塗布液の圧力損失は、その流速の2乗に比例する。このため、管路内に微小オリフィスを設けることにより、圧力変動を圧力損失により吸収することができる。このため、この硬質チューブ72において塗布液の圧力の変動を吸収して、各ノズル23から吐出される塗布液の流量を一定とすることが可能となる。
【0040】
ここで、一般的に、流量変動を減少させる効果が大きいのは、圧力吸収部71より流量抵抗部72であるが、流量抵抗部72において過度に圧力損失を与えると塗布液の吐出可能流量が小さくなるという問題がある。一方、圧力吸収部71においては、流量変動を抑制する効果は流量抵抗部72より小さいが、吐出可能流量が小さくなることはない。このため、この実施形態においては、圧力吸収部71において流量変動を低減した後、残りの流量変動を流量抵抗部72で除去することにより、塗布液の流量を一定に維持して塗布液を均一に塗布する構成を採用している。
【0041】
このとき、この実施形態においては、圧力吸収部71を軟質チューブ73により構成していることから、その構成が簡易となり、また、軟質チューブ73の長さを変更することにより塗布液の圧力変動を容易に制御することが可能となる。同様に、この実施形態においては、流量抵抗部72を硬質チューブ74で構成していることから、その構成が簡易となり、また、硬質チューブ74の長さを変更することにより塗布液の圧力変動を容易に制御することが可能となる。
【0042】
次に、圧力吸収部71の他の実施形態について説明する。
図6は、この発明の第2実施形態に係る圧力吸収部71の概要図である。
【0043】
この第2実施形態に係る圧力吸収部71は、その一端が塗布液供給管64と連通しその他端がノズル23側と連通する塗布液の流路82と、その側部に開口部が形成されるとともに塗布液の貯留部83を備えたチャンバー81と、このチャンバー81における開口部に配設された弾性変形可能な薄膜84とにより構成される。この圧力吸収部71においては、弾性変形可能な薄膜84の作用により、塗布液の圧力変動を吸収することができる。
【0044】
すなわち、ノズル23に供給される塗布液の圧力が上がった場合には、
図6(a)に示すように、薄膜84が膨らんで塗布液の貯留部83の体積が大きくなり、ノズル23に供給される塗布液の圧力が下がった場合には、
図6(b)に示すように、薄膜84が凹んで塗布液の貯留部83の体積が小さくなる。これにより、この圧力吸収部71において塗布液の圧力の変動を吸収することが可能となる。
【0045】
このため、
図6に示す圧力吸収部71を、
図5に示す圧力吸収部71に代えて、塗布液供給管64と流量抵抗部72との間に配設することにより、塗布液の流量を一定に維持して塗布液を均一に塗布することが可能となる。
【0046】
次に、流量抵抗部72の他の実施形態について説明する。
図7は、この発明の第2実施形態に係る流量抵抗部72の概要図である。
【0047】
図7に示す流量抵抗部72は、その一端が塗布液供給管64側と連通しその他端がノズル23と連通するとともに、その内部に隔壁86による微小オリフィスが形成された管路85より構成されている。この実施形態に係る流量抵抗部72においても、微小オリフィスの作用により、上述した硬質チューブ74の場合と同様、塗布液の圧力変動を吸収することが可能となる。
【0048】
このため、
図7に示す流量抵抗部72を、
図5に示す流量抵抗部72に代えて、圧力吸収部71とノズル23との間に配設することにより、塗布液の流量を一定に維持して塗布液を均一に塗布することが可能となる。
【0049】
以上のような構成を有する塗布装置において、塗布液の塗布を開始する場合においては、最初に、ガラス基板100が基板保持部10に保持される。そして、撮像部15によりガラス基板100に形成されたアライメントマークを検出し、その検出結果に基づいて基板保持部10が移動および回転し、ガラス基板100が
図1において実線にて示す塗布開始位置に配置される。この状態において、塗布ヘッド20における複数のノズル23から塗布液の吐出が開始されるとともに、ヘッド移動機構21により塗布ヘッド20が主走査方向に移動される。
【0050】
そして、複数のノズル23のそれぞれからガラス基板100の表面に向けて塗布液が一定の流量にて連続的に吐出されるとともに、塗布ヘッド20が主走査方向に連続的に一定の速度にて移動し、ガラス基板100の塗布領域の複数の線状領域に塗布液がストライプ状に塗布される。このときには、圧力吸収部71と流量抵抗部72とを備えた圧力変動吸収機構70において塗布液の圧力の変動が吸収されることから、各ノズル23から吐出される塗布液の流量を一定とすることが可能となる。
【0051】
そして、塗布ヘッド20が
図1および
図2中に二点鎖線にて示す受液部18と対向する待機位置まで移動することにより、塗布液によるストライプ状のパターンが形成される。塗布ヘッド20が待機位置まで移動すると、基板移動機構11が駆動され、ガラス基板100が基板保持部10と共に副走査方向に移動する。このとき、塗布ヘッド20では、複数のノズル23から受液部18に向けて塗布液が連続的に吐出されている。
【0052】
以上のような動作を必要な塗布動作が完了するまで継続する。そして、ガラス基板100が塗布終了位置まで移動すると、複数のノズル23からの塗布液の吐出が停止され、塗布装置によるガラス基板100に対する塗布液の塗布動作が終了する。塗布が終了したガラス基板100は、他の塗布装置等に搬送され、この塗布装置により塗布された塗布液以外の他の2色の塗布液が塗布される。そして、ガラス基板100に対して所定の塗布工程が行われた後、他の部品と組み合わされて有機EL表示装置が製造される。
【0053】
なお、上述した実施形態においては、塗布液供給管64側に圧力吸収部71を配設し、ノズル23側に流量抵抗部72を配設しているが、これを逆に配置してもよい。すなわち、塗布液供給管64側に流量抵抗部72を配設し、ノズル23側に圧力吸収部7
1を配設した場合においても、各ノズル23から吐出される塗布液の流量を一定とすることが可能となる。