JP2008293704A - 塗布装置 - Google Patents

Abstract

【課題】液柱状態の塗布液を基板に塗布する際、基板外に吐出される塗布液が当該基板へ影響しない塗布装置を提供する。
【解決手段】鉛直下方向への直線棒状となった液柱状態の塗布液を基板上に吐出して当該塗布液を塗布する塗布装置である。ノズルは、その先端部から塗布液を液柱状態で吐出する。ステージは、基板をその上面に載置する。ノズル移動機構は、ステージ上の空間において、当該ステージ面を横断する方向にノズルを往復移動させる。液受部は、ノズル移動機構が横断する方向に沿ってステージ上から外れた位置にノズルより塗布液を吐出させつつノズルを移動させる際、当該ノズルからステージ外に吐出された塗布液を受ける。液受部は、吸着材を含む。吸着材は、ステージ上から外れた位置に配置されたノズルの先端部から鉛直下方向となる位置に塗布液を吸着保持する。
【選択図】図５

Description

本発明は、塗布装置に関し、より特定的には、ステージ上に載置した基板にノズルから液柱状態の塗布液を吐出して塗布する塗布装置に関する。

従来、ノズルから塗布液を吐出しつつ、連続して一筆書きのように基板に塗布液を塗布する塗布装置が開発されている。例えば、有機ＥＬ表示装置を製造する装置では、ステージ上に載置されたガラス基板等の基板の主面に所定のパターン形状で有機ＥＬ材料がノズル塗布される。このような塗布装置においては、基板に塗布液を塗布する際、ノズルが基板外に移動したときに基板外に塗布された塗布液や不要な塗布液を回収するために、基板外に塗布液を受ける液受部が配設される（例えば、特許文献１参照）。

図１０に示すように、塗布装置は、赤、緑、および青色の有機ＥＬ材料の塗布を受けるガラス基板Ｐを載置するステージ１０１を備えている。そして、当該製造装置は、赤色、緑色、および青色の有機ＥＬ材料の何れかを吐出する複数本（図１０の例では３本）のノズル１０２〜１０４と、基板Ｐの外に吐出された有機ＥＬ材料を回収する液受部１０５とを備えている。赤、緑、および青色の有機ＥＬ材料としては、例えば、基板Ｐ上にストライプ状に形成された溝内に拡がるように流動する程度の粘性を有する有機性のＥＬ材料が用いられる。そして、所定の圧力および流量でノズル１０２〜１０４から有機ＥＬ材料を直線棒状（以下、液柱状態と記載する）に吐出して、基板Ｐ上に塗布される。なお、液受部１０５は、基板Ｐの両サイド外側（図１０では、一方のみ示している）に上面を開口して配設されている。

ノズル１０２〜１０４は、後述するノズル往復移動方向に対して斜めに並設した状態で保持部材（図示せず）によって支持されており、当該保持部材およびステージ１０１は、塗布装置の各駆動機構によって動作する。駆動機構は、基板Ｐを所定方向に横断する方向（基板Ｐに形成されたストライプ状の溝の方向であり、図示矢印Ｆ方向；以下、ノズル往復移動方向と記載する）にノズル１０２〜１０４を支持する保持部材を往復移動させる。このとき、駆動機構は、基板Ｐの一方サイド外側に配設されている液受部１０５の上部空間から、基板Ｐを横断して基板Ｐの他方サイド外側に配設されている液受部１０５の上部空間まで、上記保持部材を往復移動させる。また、駆動機構は、上記保持部材が液受部１０５の上部空間に配置されている際、上記ノズル往復移動方向とは垂直の所定方向（紙面垂直方向）に所定ピッチだけステージ１０１を移動させる。このような駆動機構の動作と同時にノズル１０２〜１０３から有機ＥＬ材料を液柱状態で吐出することによって、赤、緑、および青色の有機ＥＬ材料がストライプ状の溝毎に赤、緑、青色の順に配列された、いわゆる、ストライプ配列が基板Ｐ上に形成される。

しかしながら、基板Ｐ外に設けられた液受部１０５へ液柱状態の塗布液を吐出する場合、次のような問題がある。ノズル１０２〜１０４と液受部１０５との距離（図１０に示すｈ１＋ｈ２）が長くなることによって、液柱状態であった塗布液が表面張力により液滴化する。例えば、ノズル１０２〜１０４の先端部から基板Ｐ上面までの距離ｈ１は、０．２５〜０．５０ｍｍ程度に液柱状態が保証できる距離に設定することができるが、距離ｈ１＋ｈ２が２０ｍｍ以上となる場合、吐出圧力や流量の調整だけでは液滴化を防ぐことが難しくなる。また、ノズル１０２〜１０４が図示Ｆ方向へ高速移動する場合、その速度に応じて液滴化した塗布液が微細なミスト状にさらに***する。そして、高速移動するノズル１０２〜１０４の背後の空間が負圧となり、ミスト状になった塗布液がノズル１０２〜１０４の近傍まで舞い上がってしまう。その結果、基板Ｐ外で発生したミスト状の塗布液が基板Ｐ上に落下して上面に付着するため、塗布不良の原因となってしまう。

また、液柱状態の塗布液が液滴化する前に、液柱状態のまま塗布液を平板等の部材に塗着させてしまうような方式が考えられる。しかしながら、塗布液を液柱状態で塗着させた部材上には、当該塗布液が溜まった状態（液だまり）で残存する。そして、部材上に溜まった液だまりに対してさらに液柱状態の塗布液を塗着し続けると、当該液だまりに液柱状態の塗布液が突入する箇所付近においてミスト状の塗布液が発生してしまう。

一方、図１１に示すように、上記特許文献１で記載された塗布装置では、スリットＳが形成された液受部１０６が設けられている。スリットＳは、上記ノズル往復移動方向と平行に液受部１０６の上面に形成される。また、スリットＳは、ステージ１０１上から上記ノズル往復移動方向へ外れた位置で、かつ、ノズル１０２〜１０４の先端部から鉛直下方向となる位置に形成される。そして、スリットＳが形成される液受部１０６の上面は、ステージ１０１の上面とほぼ同じ高さに設けられる（すなわち、距離ｈ２が基板Ｐの厚さ程度の小さい値となる）ため、スリットＳの開口を通してノズルから吐出された液柱状態の塗布液を液受部１０６で回収して、ミスト状の塗布液が液受部１０６の外部へ漏出することを防止している。
特開２００６−１８１４１０号公報

しかしながら、塗布装置は、その製造効率等の面から複数のノズルを用いることが一般的である。また、上述したように複数のノズルは、ノズル往復移動方向に対して斜めに並設した状態で支持されて、当該ノズル往復移動方向へ往復移動するため、全てのノズルからの塗布液を通過させるためにスリットＳの開口幅を広く形成する必要がある。したがって、上記特許文献１で開示された塗布装置においては、スリットＳの開口面積が大きく形成することが必要となり、結果的にスリットＳの開口部からミスト状の塗布液が液受部１０６の外部へ漏出することが考えられる。

それ故に、本発明の目的は、液柱状態の塗布液を基板に塗布する際、基板外に吐出される塗布液が当該基板へ影響しない塗布装置を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明は、以下に述べるような特徴を有している。
第１の発明は、鉛直下方向への直線棒状となった液柱状態の塗布液を基板上に吐出して当該塗布液を塗布する塗布装置である。塗布装置は、ノズル、ステージ、ノズル移動機構、および液受部を備える。ノズルは、その先端部から塗布液を液柱状態で吐出する。ステージは、基板をその上面に載置する。ノズル移動機構は、ステージ上の空間において、当該ステージ面を横断する方向にノズルを往復移動させる。液受部は、ノズル移動機構が横断する方向に沿ってステージ上から外れた位置にノズルより塗布液を吐出させつつ当該ノズルを移動させる際、当該ノズルからステージ外に吐出された塗布液を受ける。液受部は、吸着材を含む。吸着材は、ステージ上から外れた位置に配置されたノズルの先端部から鉛直下方向となる位置に塗布液を吸着保持する。

第２の発明は、上記第１の発明において、吸着材は、吸蔵型の有機系油吸着材で構成される。

第３の発明は、上記第１または第２の発明において、吸着材は、その上面がノズルから吐出された塗布液が液柱状態から***が始まる高さより当該ノズル側となる、鉛直下方向位置に配設される。

第４の発明は、上記第１または第２の発明において、液受部は、吸引手段を、さらに含む。吸引手段は、吸着材の内部に形成された隙間空間に吸着保持された塗布液を吸引する。

第５の発明は、上記第１または第２の発明において、液受部は、横断する方向と交差するステージの両側面に沿って当該ステージにそれぞれ延設される。吸着材は、液受部が延設されるステージの両側面に沿って拡張されて設置される。

上記第１の発明によれば、ステージ上から外れた位置に配置されたノズルから吐出され液柱状態であった塗布液が、液受部の吸着材に吸着保持される。したがって、塗布液を吸着保持する吸着材上には、当該塗布液が溜まった状態（液だまり）で残存することがない。つまり、液だまりに対してさらに塗布液を塗着し続けることがなく、当該液だまりに塗布液を突入させることによるミスト状の塗布液の発生を防止することができる。したがって、基板外に吐出した塗布液が舞い上がって基板上に落下して付着することなく、塗布不良を防止することができる。

上記第２の発明によれば、親油性が高く吸着量も多いため、有機ＥＬ材料等の有機溶媒を有する塗布液を用いるときに好適である。

上記第３の発明によれば、ステージ上から外れた位置に配置されたノズルから吐出され液柱状態であった塗布液が、***前に吸着材の上面に塗着する。したがって、ノズルから吐出された塗布液が、表面張力により液滴化する前に全て吸着材に吸着保持させることができるため、塗布液が微細なミスト状になって基板上に落下することを防止することができる。

上記第４の発明によれば、吸着材に吸着保持された塗布液を吸引することによって、吸着材の上面に液だまりが発生することを防止しながら、液受部に吐出された塗布液が外部へ漏れることを確実に防止することができる。

上記第５の発明によれば、吸着材の同じ箇所に対して連続的な塗着が繰り返されることが防止され、吸着材自体の容量も大きくなるために、塗布液を吸着保持可能な吸着量が増大し、吸着材の使用可能期間を延ばすことができる。したがって、吸着材を交換する作業の回数を少なくすることができる。

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態に係る塗布装置について説明する。説明を具体的にするために、当該塗布装置が有機ＥＬ材料や正孔輸送材料等を塗布液として用いる有機ＥＬ表示装置を製造する塗布装置に適用された例を用いて、以下の説明を行う。当該塗布装置は、有機ＥＬ材料や正孔輸送材料等をステージ上に載置されたガラス基板上に所定のパターン形状に塗布して有機ＥＬ表示装置を製造するものである。図１は、塗布装置１の要部概略構成を示す平面図および正面図である。なお、塗布装置１は、上述したように有機ＥＬ材料や正孔輸送材料等の複数の塗布液を用いるが、それらの代表として有機ＥＬ材料を塗布液として説明を行う。

図１において、塗布装置１は、大略的に、基板載置装置２および有機ＥＬ塗布機構５を備えている。有機ＥＬ塗布機構５は、ノズル移動機構部５１と、ノズルユニット５０と、液受部５３Ｌおよび５３Ｒとを有している。ノズル移動機構部５１は、ガイド部材５１１が図示Ｘ軸方向に延設されており、ノズルユニット５０をガイド部材５１１に沿って図示Ｘ軸方向に移動させる。ノズルユニット５０は、赤、緑、および青色の何れか１色の有機ＥＬ材料を吐出する複数のノズル５２（図１では、３本のノズル５２ａ、５２ｂ、および５２ｃ）を並設した状態で保持する。各ノズル５２ａ〜５２ｃへは、それぞれ供給部（図２参照）から赤、緑、および青色の何れか１色の有機ＥＬ材料が供給される。このように、複数のノズル５２から同じ色の有機ＥＬ材料が吐出されるが、説明を具体的にするために赤色の有機ＥＬ材料が３本のノズル５２ａ〜５２ｃから吐出される例を用いる。

基板載置装置２は、ステージ２１、旋回部２２、平行移動テーブル２３、ガイド受け部２４、およびガイド部材２５を有している。ステージ２１は、被塗布体となるガラス基板等の基板Ｐをそのステージ上面に載置する。ステージ２１の下部は、旋回部２２によって支持されており、旋回部２２の回動動作によって図示θ方向にステージ２１が回動可能に構成されている。また、ステージ２１の内部には、有機ＥＬ材料が塗布された基板Ｐをステージ面上で予備加熱処理するための加熱機構や基板Ｐの吸着機構や受け渡しピン機構等が設けられている。

有機ＥＬ塗布機構５の下方を通るように、ガイド部材２５が上記Ｘ軸方向と垂直の図示Ｙ軸方向に延設されて水平に固定される。平行移動テーブル２３の下面には、ガイド部材２５と当接してガイド部材２５上を滑動するガイド受け部２４が固設されている。また、平行移動テーブル２３の上面には、旋回部２２が固設される。これによって、平行移動テーブル２３が、例えばリニアモータ（図示せず）からの駆動力を受けてガイド部材２５に沿った図示Ｙ軸方向に移動可能になり、旋回部２２に支持されたステージ２１の水平移動も可能になる。

受け渡しピン機構を介してステージ２１上に基板Ｐを載置し、当該基板Ｐを吸着固定して、平行移動テーブル２３が有機ＥＬ塗布機構５の下方まで移動したとき、当該基板Ｐが赤色の有機ＥＬ材料の塗布をノズル５２ａ〜５２ｃから受ける位置となる。そして、制御部（図２参照）がノズルユニット５０をＸ軸方向に往復移動させるようにノズル移動機構部５１を制御し、ステージ２１をＹ軸方向へ当該直線移動毎に所定ピッチだけ移動させるように平行移動テーブル２３を制御し、ノズル５２ａ〜５２ｃから所定流量の有機ＥＬ材料を吐出させる。また、ノズル５２ａ〜５２ｃのＸ軸方向吐出位置において、ステージ２１に載置された基板Ｐから逸脱する両サイド空間には、基板Ｐから外れて吐出された有機ＥＬ材料を受ける液受部５３Ｌおよび５３Ｒがそれぞれ固設されている。ノズル移動機構部５１は、基板Ｐの一方サイド外側に配設されている液受部５３（例えば、液受部５３Ｌ）の上部空間から、基板Ｐを横断して基板Ｐの他方サイド外側に配設されている液受部５３（例えば、液受部５３Ｒ）の上部空間まで、ノズルユニット５０を往復移動させる。また、平行移動テーブル２３は、ノズルユニット５０が液受部５３の上部空間に配置されている際、ノズル往復移動方向とは垂直の所定方向（図示Ｙ軸方向）に所定ピッチだけステージ２１を移動させる。このようなノズル移動機構部５１および平行移動テーブル２３の動作と同時にノズル５２ａ〜５２ｃから有機ＥＬ材料を液柱状態で吐出することによって、赤色の有機ＥＬ材料が基板Ｐに形成されたストライプ状の溝毎に配列された、いわゆる、ストライプ配列が基板Ｐ上に形成される。

次に、図２を参照して、塗布装置１における制御機能および供給部の概略構成について説明する。なお、図２は、塗布装置１の制御機能および供給部を示すブロック図である。

図２において、塗布装置１は、上述した構成部の他に、制御部３、第１供給部５４ａ、第２供給部５４ｂ、および第３供給部５４ｃを備えている。第１〜第３供給部５４ａ〜５４ｃは、共に赤色の有機ＥＬ材料をそれぞれノズル５２ａ〜５２ｃに配管を介して供給する。

第１供給部５４ａは、有機ＥＬ材料の供給源５４１ａと、供給源５４１ａから有機ＥＬ材料を取り出すためのポンプ５４２ａと、有機ＥＬ材料の流量を検出する流量計５４３ａとを備えている。また、第２供給部５４ｂは、有機ＥＬ材料の供給源５４１ｂと、供給源５４１ｂから有機ＥＬ材料を取り出すためのポンプ５４２ｂと、有機ＥＬ材料の流量を検出する流量計５４３ｂとを備えている。第３供給部５４ｃは、有機ＥＬ材料の供給源５４１ｃと、供給源５４１ｃから有機ＥＬ材料を取り出すためのポンプ５４２ｃと、有機ＥＬ材料の流量を検出する流量計５４３ｃとを備えている。そして、制御部３は、第１〜第３供給部５４ａ〜５４ｃ、旋回部２２、平行移動テーブル２３、およびノズル移動機構部５１のそれぞれの動作を制御する。なお、供給源５４１ａ〜５４１ｃからノズル５２ａ〜５２ｃに至るそれぞれの配管は、ＰＥ（ポリエチレン）、ＰＰ（ポリプロピレン）、テフロン（登録商標）等を材料とする管部材が用いられる。

ノズル５２ａは、第１供給部５４ａから供給された有機ＥＬ材料中の異物を除去するためのフィルタ部５２１ａを有している。ノズル５２ｂは、第２供給部５４ｂから供給された有機ＥＬ材料中の異物を除去するためのフィルタ部５２１ｂを有している。ノズル５２ｃは、第３供給部５４ｃから供給された有機ＥＬ材料中の異物を除去するためのフィルタ部５２１ｃを有している。なお、ノズル５２ａ〜５２ｃは、それぞれ同一の構造であるため、総称して説明する場合は参照符号「５２」を付して説明を行う。

ここで、赤色の有機ＥＬ材料の塗布を受ける基板Ｐの表面には、有機ＥＬ材料を塗布すべき所定のパターン形状に応じたストライプ状の溝が複数本並設されるように形成されている。有機ＥＬ材料としては、例えば、基板Ｐ上の溝内に拡がるように流動する程度の粘性を有する有機性のＥＬ材料が用いられ、具体的には各色毎の高分子タイプの有機ＥＬ材料が用いられる。ノズルユニット５０は、所定の支持軸周りに回動自在に支持されており、制御部３の制御によって当該支持軸周りに回動させることで、塗布ピッチ間隔を調整することができる。

制御部３は、ステージ２１に載置された基板Ｐの位置や方向に基づいて、基板Ｐに形成された溝の方向が上記Ｘ軸方向になるように旋回部２２の角度を調整し、塗布のスタートポイント、すなわち、基板Ｐに形成された溝の一方の端部側で塗布を開始する塗布開始位置を算出する。なお、上記塗布開始位置は、一方の液受部５３の上部空間となる。そして、制御部３は、上述したように平行移動テーブル２３およびノズル移動機構部５１を駆動させる。

上記塗布開始位置において、制御部３は、各ノズル５２ａ〜５２ｃから有機ＥＬ材料の吐出開始を各ポンプ５４２ａ〜５４２ｃに指示する。このとき、制御部３は、ストライプ状の溝の各ポイントにおける有機ＥＬ材料の塗布量が均一となり、液柱状態で有機ＥＬ材料が吐出されるように、ノズル５２ａ〜５２ｃの移動速度に応じてその塗布量を制御しており、流量計５４３ａ〜５４３ｃからの流量情報をフィードバックして制御する。そして、制御部３は、基板Ｐ上の溝内への有機ＥＬ材料の流し込むために、有機ＥＬ材料を基板Ｐ上の溝に沿わせながらこの溝内に流し込むようにノズルユニット５０をガイド部材５１１に沿わせて移動させるように制御する。この動作によって、液柱状態で各ノズル５２ａ〜５２ｃから吐出される赤色の有機ＥＬ材料が同時にそれぞれの溝に流し込まれていく。

制御部３は、基板Ｐ上をノズルユニット５０が横断して溝の他方端部の外側に固設されている他方の液受部５３上に位置すると、ノズル５２ａ〜５２ｃからの有機ＥＬ材料の吐出を継続したまま、ノズル移動機構部５１によるノズルユニット５０の移動を停止する。この１回の移動によって、３列分の溝への有機ＥＬ材料の塗布が完了する。具体的には、同色の有機ＥＬ材料を各ノズル５２ａ〜５２ｃから吐出しているので、３列毎に１列の溝を塗布対象とした合計３列分の溝に有機ＥＬ材料が塗布される。

次に、制御部３は、平行移動テーブル２３をＹ軸正方向に所定距離（例えば、溝９列分）だけピッチ送りして、次に塗布対象となる溝への有機ＥＬ材料の塗布を行えるようにする。そして、制御部３は、他方の液受部５３の上部空間からノズルユニット５０を逆の方向へ基板Ｐ上を横断させて一方の液受部５３上に位置すると、ノズル５２ａ〜５２ｃからの有機ＥＬ材料の吐出を継続したまま、ノズル移動機構部５１によるノズルユニット５０の移動を停止する。この２回目の移動によって、次の３列分の溝への有機ＥＬ材料の塗布が完了する。このような動作を繰り返すことによって、赤色の有機ＥＬ材料が赤色を塗布対象とした溝に流し込まれる。

次に、図３〜図６を参照して、液受部５３について説明する。なお、図３は、液受部５３の構造を示す斜視図である。図４は、図３のＤ方向から見た液受部５３の側面概要図である。図５は、ノズル５２ａ〜５２ｃから吐出される有機ＥＬ材料と液受部５３との位置関係を示す斜視図である。図６は、ノズル５２ａ〜５２ｃが移動した際の液受部５３との位置関係を示す斜視図である。図７は、図３の断面Ａ−ＡをＢ方向から見たボックス部５３２の断面図である。なお、ステージ２１に対して両サイドにある液受部５３Ｌおよび５３Ｒ（図１参照）は、共にステージ２１を対称とした同一の構造を有しており、図３〜図７は、その一方を液受部５３として示している。

図３において、液受部５３は、ボックス部５３２、および吸着材５３７を備えている。

ボックス部５３２は、例えばノズル移動機構部５１に連結され、ノズル移動機構部５１との位置関係が常時固定されるように固設されている。ボックス部５３２は、上面が開放されたボックス形状を有しており、その内部に吸着材５３７が設置される。そして、ボックス部５３２内部へ吐出された有機ＥＬ材料は、吸着材５３７内部に吸着される。なお、吸着材５３７が何らかの要因で一度吸着された有機ＥＬ材料を放出してしまうとき、当該有機ＥＬ材料は、ボックス部５３２の最下位置から流出する流路を介して排液タンクへ流下する。なお、ボックス部５３２の内部構造や吸着材５３７の具体例等については、後述する。

ボックス部５３２の上端面は、ステージ２１の上面と略同一の高さ（図４の高さｄ参照）となるように固設されている。ボックス部５３２のステージ２１側の側面は、当該ステージ２１近傍に所定の隙間（図４の隙間ａ参照）を形成して固設される。そして、ボックス部５３２は、ステージ２１の側面から図示Ｘ軸正方向へ一部がはみ出す（図４の長さｂ参照）ように載置された基板Ｐ（図３においては、破線で示している）に対して、その一部がオーバラップ（図４のオーバラップ長さｃ参照）して配置される。

図４において、ボックス部５３２のステージ２１側の側面は、ステージ２１側面と隙間ａが形成されるように設けられる。この隙間ａは、ステージ２１の図示Ｙ軸方向への平行移動動作や旋回部２２の回動動作によって、ステージ２１とボックス部５３２とが干渉しない距離に設けられ、例えば３ｍｍである。また、基板Ｐは、ステージ２１の端面に対して液受部５３側に長さｂだけはみ出して載置される。長さｂは、ボックス部５３２と基板Ｐとが長さｃだけオーバラップするように設定されるため、ｂ＝ａ＋ｃであり、例えば長さｂ＝５ｍｍ、オーバラップ長さｃ＝２ｍｍである。ボックス部５３２の上端面は、基板Ｐの端部から下方向の洩れを防ぐためにステージ２１の上面と同一の高さで設けられるのが望ましいが、上述したようにステージ２１に載置された基板Ｐが平行移動や回動するため、基板Ｐの下面とボックス部５３２の上端面との干渉を防止する必要がある。このため、ボックス部５３２の上端面は、ステージ２１の上面より高さｄだけ低く設けられ、例えば高さｄ＝０．５〜３．０ｍｍである。

なお、基板Ｐの下面とボックス部５３２の上端面との干渉を防止するために、ボックス部５３２の上端面がステージ２１の上面より高さｄだけ低く設けられる一例を説明したが、このような効果を期待しない場合、ボックス部５３２の上端面がステージ２１の上面以上の高さに設けられてもかまわない。ボックス部５３２の上端面が少なくともノズル５２ａ〜５２ｃの先端部より低く設けられていれば、液受部５３とノズル５２ａ〜５２ｃとが干渉することを防止することができる。

次に、図５を参照して、ノズル５２ａ〜５２ｃと液受部５３との位置関係について説明する。なお、図５では、主にノズル５２ａ〜５２ｃ、液受部５３、および基板Ｐを示しており、他の部位を省略して示している。また、液受部５３については、ボックス部５３２および吸着材５３７のみ図示している。上述したように、基板Ｐに対して有機ＥＬ材料を塗布する際、塗布開始および終了時点、あるいはＸ軸方向折返し時点等において、ノズル５２ａ〜５２ｃが液受部５３の上部空間に配置される。このとき、ノズル５２ａ〜５２ｃは、液受部５３の上方から液柱状態の有機ＥＬ材料を吐出している。

液受部５３の上部空間にノズル５２ａ〜５２ｃが移動したとき、当該ノズル５２ａ〜５２ｃから吐出される有機ＥＬ材料がボックス部５３２の内部に設置された吸着材５３７の上面で受けられるように、液受部５３が設けられている。つまり、ノズル５２ａ〜５２ｃがＸ軸方向へ基板Ｐ外に出る際、当該ノズル５２ａ〜５２ｃの各先端部（吐出口）の直下位置を全て含むように吸着材５３７が配置されている。例えば、ボックス部５３２および吸着材５３７は、ノズル５２ａ〜５２ｃの移動方向（Ｘ軸方向）を長手方向とした横長形状で構成され、ノズル５２ａ〜５２ｃの先端部に対する図示Ｚ軸負方向（鉛直方向）にボックス部５３２の上面開放口および吸着材５３７が設けられている。ここで、ノズル５２ａ〜５２ｃは、Ｘ軸方向に並設された３列分の溝へ同時に有機ＥＬ材料を塗布するために図示Ｙ軸方向へ若干ずれて配置される。ボックス部５３２の上面開放口および吸着材５３７は、これらのノズル５２ａ〜５２ｃから液柱状態で吐出される有機ＥＬ材料を全て塗着させる短手方向の幅を有している。

また、図５に示したようにノズル５２ａ〜５２ｃが液受部５３の上部空間に配置されると、やがてノズル５２ａ〜５２ｃがＸ軸負方向である図示Ｃ方向へ高速に移動する（図６）。図６に示すように、ノズル５２ａ〜５２ｃが液受部５３の上部空間から図示Ｃ方向へ移動する際も、当該ノズル５２ａ〜５２ｃから吐出される有機ＥＬ材料は、基板Ｐ上に吐出されるまで全て液柱状態で吸着材５３７の上面に塗着してボックス部５３２に回収される。

次に、図７を参照して、ボックス部５３２の内部構造および吸着材５３７について説明する。

図７において、吸着材５３７は、ボックス部５３２の筐体内部に設けられる。吸着材５３７は、ノズル５２ａ〜５２ｃから吐出される塗布液を吸着保持する塗布液吸着部材である。例えば、ノズル５２ａ〜５２ｃから有機ＥＬ材料が吐出される場合、吸着材５３７は、ポリプロピレン繊維等の吸蔵型の有機系油吸着材（吸油性ポリマー）が用いられる。なお、吸着材５３７は、塗布する塗布液に応じて、他の吸蔵型の油吸着材（例えば、ポリスチレン繊維やポリウレタンフォーム等の他の有機系油吸着材や無機系油吸着材）を用いてもかまわない。また、吸着材５３７は、ゲル化型の油吸着材、複合型の油吸着材、および自己膨潤型の油吸着材等、他の吸油機構を有する油吸着材を用いてもかまわない。

吸着材５３７は、ボックス部５３２内に、吸着材５３７の最上面位置がボックス部５３２の上端面の下方となるように設置される。そして、液受部５３の上部空間においてノズル５２ａ〜５２ｃから吐出された有機ＥＬ材料（図７の例ではノズル５２ａから吐出された塗布液Ｌ１〜Ｌ３）が、それぞれ液柱状態から***が始まる高さより上方に、吸着材５３７の最上面位置が配置される。つまり、吸着材５３７は、ボックス部５３２内において、ノズル５２ａ〜５２ｃから吐出された有機ＥＬ材料が、液柱状態で常にその上面に塗着するように配置される。具体的には、ノズル５２ａ〜５２ｃ先端部と吸着材５３７の上面との距離Ｈ１が、吐出する有機ＥＬ材料の液柱状態が保証できる距離（例えば、２０ｍｍ）未満となるように、吸着材５３７が設置される。また、ノズル５２ａ〜５２ｃについては、ボックス部５３２の上端面や吸着材５３７の上面との干渉を防止する必要がある。つまり、ノズル５２ａ〜５２ｃの先端部とボックス部５３２の上端面との距離Ｈ２が、ある程度確保されている必要がある。

上述した構成によって、基板Ｐの外で吐出される有機ＥＬ材料は、液柱状態で吸着材５３７に塗着して吸着材５３７内部に吸着保持される。例えば、吸着材５３７が吸蔵型油吸着材で構成されている場合、その繊維質や多孔質の隙間空間内に有機ＥＬ材料が吸着保持される。このように、ノズル５２ａ〜５２ｃから吐出され液柱状態であった有機ＥＬ材料が、表面張力により液滴化する前に全て吸着材５３７の内部に吸着保持してボックス部５３２内で回収される。したがって、有機ＥＬ材料を液柱状態で塗着させた吸着材５３７上には、当該有機ＥＬ材料が溜まった状態（液だまり）で残存することがない。つまり、吸着材５３７上に溜まった液だまりに対してさらに液柱状態の有機ＥＬ材料を塗着し続けることがなく、当該液だまりに液柱状態の有機ＥＬ材料を突入させることによるミスト状の有機ＥＬ材料の発生を防止することができる。

なお、液受部５３に有機ＥＬ材料を吐出し続けると、やがて吸着材５３７が吸着保持可能な吸着量を越えてしまう。したがって、吸着材５３７は、塗着する有機ＥＬ材料量が吸着保持可能量を超える前に交換して使用する必要がある。なお、吸着材５３７が外部からの圧迫等によって一度吸着した有機ＥＬ材料を放出してしまうとき、ボックス部５３２の最下位置から排液タンクへ放出された有機ＥＬ材料が流動する。

このように、本実施形態に係る塗布装置のボックス部５３２は、その内部に吸着材５３７が設置されているために、塗布液を液柱状態で塗着させた吸着材５３７上に液だまりが残存することがなく、当該液だまりに液柱状態の塗布液が突入することによるミスト状の塗布液の発生を防止することができる。また、吸着材５３７には、液柱状態で塗布液が塗着するため、吸着材５３７へ塗着前に塗布液が液滴化することがないため、当該液滴化によるミスト状の塗布液の発生も防止される。したがって、ボックス部５３２内部に吸着材５３７を設置することによって、ボックス部５３２内に吐出された有機ＥＬ材料が外部へ再度舞い上がることがない。つまり、基板外に吐出した有機ＥＬ材料が基板Ｐ上に落下して付着することなく、塗布不良を防止することができる。

なお、上述した実施形態では、吸着材５３７が吸蔵型油吸着材等の油吸着材で構成される例を示したが、他の部材で構成してもかまわない（以下、他の部材で構成した吸着材を吸着材５３８と記載する）。例えば、ポリウレタン等のプラスチックを発泡成形した一般的なスポンジ等の多孔質体や、一般的な布やわた等の繊維質体を、吸着材５３８として用いてもかまわない。以下、図８を参照して、他の部材で構成した吸着材５３８の一例を説明する。なお、図８は、他の部材で構成された吸着材５３８を設置した構成したボックス部５３２を、図３の断面Ａ−ＡをＢ方向から見た断面図である。

図８において、ボックス部５３２の筐体内部には他の部材で構成された吸着材５３８が設置され、ボックス部５３２の下面には、複数の吸引孔が形成されている。そして、ボックス内吸引部（図示せず）が当該吸引孔からボックス部５３２内部の気体等を吸引する。

吸着材５３８は、吸着材５３７と同様に、吸着材５３８の最上面位置が、ボックス部５３２の上端面の下方となり、かつ、液受部５３の上部空間においてノズル５２ａ〜５２ｃから吐出された有機ＥＬ材料がそれぞれ液柱状態から***が始まる高さより上方となる位置に配置される。つまり、吸着材５３８も、ボックス部５３２内において、ノズル５２ａ〜５２ｃから吐出された有機ＥＬ材料が、液柱状態で常にその上面に塗着するように配置される。

上述した構成によって、基板Ｐの外で吐出される有機ＥＬ材料は、液柱状態で吸着材５３８に塗着する。そして、吸着材５３８内部に毛細管現象や上記ボックス内吸引部の吸引力が作用して、塗着した有機ＥＬ材料が吸着材５３８内部の繊維質や多孔質の隙間空間内に吸収されていく。そして、吸着材５３８の内部に吸収された有機ＥＬ材料の１部は、ボックス部５３２の下面の吸引孔からボックス内吸引部によって吸引され、排液タンクで回収される。

このように、ノズル５２ａ〜５２ｃから吐出され液柱状態であった有機ＥＬ材料が、表面張力により液滴化する前に全て吸着材５３８の内部に吸収されてボックス部５３２内で回収される。したがって、他の部材で吸着材５３８を構成しても、その下部から吸引することによって、有機ＥＬ材料を液柱状態で塗着させた吸着材５３８上には、当該有機ＥＬ材料が液だまり状態で残存することがない。つまり、吸着材５３８上に溜まった液だまりに対してさらに液柱状態の有機ＥＬ材料を塗着し続けることがなく、当該液だまりに液柱状態の有機ＥＬ材料を突入させることによるミスト状の有機ＥＬ材料の発生を防止することができる。なお、吸着材５３７が吸蔵型油吸着材等の油吸着材で構成される場合も、その油吸着材が有する吸油機構に応じて、ボックス部５３２の下面からの吸引を加えてもかまわない。

また、上述した実施形態では、上面が開放されたボックス部５３２の内部に吸着材５３７を設置している。これは、吸着材５３７を交換することを前提にボックス部５３２の形状を設定しており、上面を開放しておくことによって吸着材５３７の交換作業が容易となる。しかしながら、このような効果を期待しない場合、ボックス部５３２は、他の形状でもかまわない。例えば、ボックス部５３２の上面を覆うような上板部材を設けてもかまわない。上記上板部材は、図３等に示すＸ軸方向を長手開口方向とするスリット開口部が形成されており、ボックス部５３２から取り外し可能にはめ込まれている。このスリット開口部は、ノズル５２ａ〜５２ｃがＸ軸方向へ基板Ｐ外に出る際、当該ノズル５２ａ〜５２ｃの各先端部（吐出口）の直下位置を全て含むように形成されている。したがって、ノズル５２ａ〜５２ｃが液受部５３の上部空間に配置されると、当該ノズル５２ａ〜５２ｃから吐出された有機ＥＬ材料は、スリット開口部を通ってボックス部５３２の内部の吸着材５３７に塗着する。

また、上述した実施形態では、ノズルユニット５０がＸ軸方向に直線移動する毎に、ステージ２１をＹ軸方向へ所定ピッチだけ移動させて、ノズルユニット５０とステージ２１との当該Ｙ軸方向に対する相対的な位置関係を変化させているが、本発明はこれに限らない。例えば、ノズルユニット５０がＸ軸方向に直線移動する毎に、当該ノズルユニット５０をＹ軸方向へ所定ピッチだけ移動（つまり、有機ＥＬ塗布機構５がＹ軸方向へ移動）させて、ノズルユニット５０とステージ２１との当該Ｙ軸方向に対する相対的な位置関係を変化させてもかまわない。この場合、液受部５３は、有機ＥＬ塗布機構５と共にＹ軸方向へ所定ピッチだけ移動する。

また、上述した実施形態では、液受部５３がノズル移動機構部５１に連結されてノズル移動機構部５１との位置関係が常時固定されるように固設される一例を示したが、ノズル移動機構部５１と液受部とが相対的に移動する位置関係であってもかまわない。例えば、図９に示すように、ステージ２１の両側面（図９において、Ｙ軸方向に沿ったＸ軸方向側の両側面）に固設した液受部５５Ｌおよび５５Ｒを設けて、液受部５５Ｌおよび５５Ｒをステージ２１と共に移動させてもかまわない。この場合、液受部５５Ｌおよび５５Ｒは、Ｙ軸方向に拡張して設ける必要があり、具体的にはステージ２１の上記両側面の全面に沿って両外側に設けることが必要となる。また、液受部５５Ｌおよび５５Ｒに設置される吸着材５５１も同様にＹ軸方向に拡張してそれぞれ設けられる。このようにＹ軸方向に拡張された液受部５５Ｌおよび５５Ｒを設けることによって、ノズル５２ａ〜５２ｃが液受部５５Ｌまたは５５Ｒの上部空間に配置されて有機ＥＬ材料を吐出した際に、吸着材５５１の同じ箇所に対して連続的な塗着が繰り返されることが防止され、吸着材５５１の使用可能期間を延ばすことができる。また、吸着材５５１自体の容量も上述した実施例と比較して大きくなるために、有機ＥＬ材料を吸着保持可能な吸着量を増大させることができ、さらに吸着材５５１の使用可能期間を延ばすことを期待できる。したがって、液受部５５Ｌおよび５５ＲをＹ軸方向に拡張して設けてステージ２１と共に移動させることによって、吸着材５５１を交換する作業の回数を少なくすることができる。

また、上述した実施形態では、赤、緑、および青色のうち、赤色の有機ＥＬ材料を３個１組のノズル５２ａ〜５２ｃで基板Ｐの溝内に流し込んでいるが、この塗布工程は、有機ＥＬ表示装置を製造する途中工程である。有機ＥＬ表示装置を製造するときの処理手順は、正孔輸送材料（ＰＥＤＯＴ）塗布→乾燥→赤色の有機ＥＬ材料塗布→乾燥→緑色の有機ＥＬ材料塗布→乾燥→青色の有機ＥＬ材料塗布→乾燥という手順となる。この場合、本発明の塗布装置は、正孔輸送材料、赤色の有機ＥＬ材料、緑色の有機ＥＬ材料、および青色の有機ＥＬ材料をそれぞれ塗布する工程に用いることができる。

また、ノズル５２ａ〜５２ｃから赤、緑、および青色の有機ＥＬ材料をそれぞれ吐出してもかまわない。この場合、赤、緑、および青色の順に配列された、いわゆる、ストライプ配列が１つの塗布工程で形成される。また、上述した実施形態では、３個１組のノズル５２ａ〜５２ｃで基板Ｐの各溝内に有機ＥＬ材料を流し込んでいるが、この３個１組のノズル５２ａ〜５２ｃを複数組設けて基板Ｐの各溝内に有機ＥＬ材料を流し込んでもかまわない。この場合、各ノズルの組がＸ軸方向へ動作する位置に対応する液受部５３をそれぞれ設ければ、塗布処理にかかる時間を短縮しながら、本発明の効果を得ることができる。

また、上述した実施形態では、塗布液として有機ＥＬ材料や正孔輸送材料を塗布液とした有機ＥＬ表示装置の製造装置を一例にして説明したが、本発明は他の塗布装置にも適用できる。例えば、レジスト液やＳＯＧ（Ｓｐｉｎ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）液やＰＤＰ（プラズマディスプレイパネル）を製造するのに使用される蛍光材料を塗布する装置にも適用することができる。また、液晶カラーディスプレイをカラー表示するために液晶セル内に構成されるカラーフィルタを製造するために使用される色材を塗布する装置にも適用することができる。

本発明に係る塗布装置は、被塗布体となる基板の外に吐出された塗布液を確実に回収することができ、基板に対して液柱状態の塗布液を塗布する装置等として有用である。

本発明の一実施形態に係る塗布装置１の要部概略構成を示す平面図および正面図 図１の塗布装置１の制御機能を示すブロック図 図１の液受部５３の構造を示す斜視図 図３のＤ方向から見た液受部５３の側面概要図 ノズル５２ａ〜５２ｃから吐出される有機ＥＬ材料と液受部５３との位置関係を示す斜視図 ノズル５２ａ〜５２ｃが移動した際の液受部５３との位置関係を示す斜視図 図３の断面Ａ−ＡをＢ方向から見たボックス部５３２の断面図 吸着材５３８を設置した構成したボックス部５３２を、図３の断面Ａ−ＡをＢ方向から見た断面図 ステージ２１の両側面に沿って液受部５５Ｌおよび５５Ｒを設けた塗布装置１の要部概略構成を示す平面図 従来の塗布装置のノズル１０２〜１０４と液受部１０５との位置関係を示す側面概要図 従来の液受部１０６の構造を示す斜視図

符号の説明

１…塗布装置
２…基板載置装置
２１…ステージ
２２…旋回部
２３…平行移動テーブル
２４…ガイド受け部
２５、５１１…ガイド部材
３…制御部
５…有機ＥＬ塗布機構
５０…ノズルユニット
５１…ノズル移動機構部
５２…ノズル
５２１…フィルタ部
５３、５５…液受部
５３２…ボックス部
５３７、５３８、５５１…吸着材
５４…供給部
５４１…供給源
５４２…ポンプ
５４３…流量計
５４４…フィルタ

Claims (5)

1. 鉛直下方向への直線棒状となった液柱状態の塗布液を基板上に吐出して当該塗布液を塗布する塗布装置であって、
   その先端部から前記塗布液を前記液柱状態で吐出するノズルと、
   前記基板をその上面に載置するステージと、
   前記ステージ上の空間において、当該ステージ面を横断する方向に前記ノズルを往復移動させるノズル移動機構と、
   前記ノズル移動機構が前記横断する方向に沿って前記ステージ上から外れた位置に前記ノズルより前記塗布液を吐出させつつ当該ノズルを移動させる際、当該ノズルから前記ステージ外に吐出された前記塗布液を受ける液受部とを備え、
   前記液受部は、前記ステージ上から外れた位置に配置された前記ノズルの先端部から鉛直下方向となる位置に前記塗布液を吸着保持する吸着材を含む、塗布装置。
2. 前記吸着材は、吸蔵型の有機系油吸着材で構成される、請求項１に記載の塗布装置。
3. 前記吸着材は、その上面が前記ノズルから吐出された塗布液が前記液柱状態から***が始まる高さより当該ノズル側となる、前記鉛直下方向位置に配設される、請求項１または２に記載の塗布装置。
4. 前記液受部は、前記吸着材の内部に形成された隙間空間に吸着保持された前記塗布液を吸引する吸引手段を、さらに含む、請求項１または２に記載の塗布装置。
5. 前記液受部は、前記横断する方向と交差する前記ステージの両側面に沿って当該ステージにそれぞれ延設され、
   前記吸着材は、前記液受部が延設される前記ステージの両側面に沿って拡張されて設置される、請求項１または２に記載の塗布装置。

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