マルチノズルユニットの塗布制御プロセス

6-1 は じ め に

第 5 章 で は ，FE D の 蛍 光 体 パ ネ ル 形 成 の た め ，BM 層 に 蛍 光 体 ペ ー ス ト の 塗 布 形 状 を 維 持 す る 厚 膜 蛍 光 体 層 形 成 プ ロ セ ス に つ い て 述 べ た ． こ れ は ，P D P の 蛍 光 体 パ ネ ル 形 成 が ， 蛍 光 体 ペ ー ス ト の 表 面 張 力 を 利 用 す る 塗 布 プ ロ セ ス 1 ) , 2 ) で あ る の に 対 し ，FE D は 蛍 光 体 ペ ー ス ト 内 の BC A を BM 層 に 吸 収 さ せ て 蛍 光 体 の 厚 さ を 制 御 す る ，独 自 の プ ロ セ ス で あ る ． し か し ， シ ン グ ル ノ ズ ル で の デ ィ ス ペ ン ス 塗 布 で は ， 印 刷 方 式 な ど と 比 較 し て ， 生 産 性 が 低 か っ た ．

生 産 性 向 上 の た め に ，シ ン グ ル ノ ズ ル で の 高 速 塗 布 を 検 討 し た が ， 蛍 光 体 パ ネ ル の 画 素 数 が 多 い た め ， 限 界 が あ っ た ．P D P の 蛍 光 体 ペ ー ス ト 塗 布 で は ， マ ル チ ノ ズ ル に よ る 塗 布 方 式 を す で に 採 用 し て い

る 3 ) , 4 ) が ，FED の 蛍 光 体 ペ ー ス ト 塗 布 は ，従 来 の マ ル チ ノ ズ ル の 塗

布 プ ロ セ ス で は ， ペ ー ス ト の 厚 さ や 塗 布 原 理 ， 塗 布 範 囲 が 異 な る た め ， 流 用 は で き な か っ た ． 特 に ，P D P の 構 造 と 異 な り ，FE D は 画 素 ご と に 隔 壁 を 持 た な い た め ， マ ル チ ノ ズ ル 塗 布 で の 混 色 が 問 題 で あ

っ た ^{5 ) , 6 )}． ま た ， マ ル チ ノ ズ ル の 本 数 を 増 加 し た 長 尺 の マ ル チ ノ ズ

ル で は ， ノ ズ ル 相 互 の 塗 布 量 均 一 化 が 困 難 で あ っ た ． こ の 理 由 と し て ， ノ ズ ル ご と に 発 生 す る 速 度 ロ ス を ， 複 数 の ペ ー ス ト 供 給 口 で 補 正 す る こ と が 困 難 な た め ， 速 度 ロ ス が 累 積 し て い る と 考 え ら れ る ．

本 章 で は ，FE D の 蛍 光 体 パ ネ ル の B M 開 口 部 に ，10 µ m 以 下 の 蛍 光 体 層 を 複 数 同 時 に 形 成 す る ， 独 自 の マ ル チ ノ ズ ル ユ ニ ッ ト 塗 布 プ ロ セ ス に つ い て 明 ら か に す る ．本 研 究 に お け る 実 験 装 置 と 実 験 方 法 ， 実 験 結 果 お よ び そ の 考 察 に つ い て ， 以 下 に 述 べ る ．

6-2 装 置 構 成 と 実 験 方 法

本 研 究 で は ， 複 数 の 線 状 蛍 光 体 ペ ー ス ト を 同 時 に 塗 布 す る マ ル チ ノ ズ ル の 構 造 と ， 塗 布 プ ロ セ ス の 開 発 を 行 っ た ． 蛍 光 体 層 を 形 成 す る プ ロ セ ス で ，11 5 µ m × 15 5 µ m の 開 口 部 に ，厚 さ 8±1.5 µ m の 蛍 光 体 層 を 形 成 し た ． 赤 ， 青 ， 緑 の 3 色 の 蛍 光 体 層 は ，21 0 µ m ピ ッ チ

で 構 成 た ．

図 時 に

ズ ル を 使 用 す る こ と で 帯 状 ペ ー ス ト を 複 数 本 同 時 剥 離 ，熱 処 理 す る

の 蛍 光 体 粒 子 を で 構 成

BM

ペ ー ス ト 内 の 線 を

光 レ ジ ン を 感 光 で ，

ト を

構 成 さ れ る

．

図 6- 1 に ，

に 塗 布 し ， 蛍 光 体 層 を 形 成 す る ズ ル を 使 用 す る こ と で

帯 状 ペ ー ス ト を 複 数 本 同 時 剥 離 ，熱 処 理 す る

の 蛍 光 体 粒 子 を 構 成 し た ．

付 き ガ ラ ス 基 板 の 所 定 位 置 に 塗 布 ペ ー ス ト 内 の

を BM 付 き ガ ラ ス 基 板 の 裏 面 か ら 照 射 し て 光 レ ジ ン を 感 光

，28 °C，30 ト を 除 去 し た 後

図 6- 1

さ れ る た め ， 同 色

，BM 付 き ガ ラ ス 基 板 上 に 複 数 本 の 蛍 光 体 ペ ー ス ト を 同 し ， 蛍 光 体 層 を 形 成 す る

ズ ル を 使 用 す る こ と で 帯 状 ペ ー ス ト を 複 数 本 同 時 剥 離 ，熱 処 理 す る こ と

の 蛍 光 体 粒 子 を 含 有 し ，

．( a ) と

付 き ガ ラ ス 基 板 の 所 定 位 置 に 塗 布 ペ ー ス ト 内 の BC A を 除 去

付 き ガ ラ ス 基 板 の 裏 面 か ら 照 射 し て 光 レ ジ ン を 感 光 し た ．

30 秒 剥 離

し た 後 ， ス ペ ー サ を 設 置 し

1 マ ル チ

同 色 の 塗 布 に 必 要 な

付 き ガ ラ ス 基 板 上 に 複 数 本 の 蛍 光 体 ペ ー ス ト を 同 し ， 蛍 光 体 層 を 形 成 す る

ズ ル を 使 用 す る こ と で ，B M 帯 状 ペ ー ス ト を 複 数 本 同 時 に

こ と を 特 徴 と し て い る し ，そ の 他

( b) は 赤 ，

付 き ガ ラ ス 基 板 の 所 定 位 置 に 塗 布 を 除 去 し た

付 き ガ ラ ス 基 板 の 裏 面 か ら 照 射 し て

．( d) は 0.4 wt 剥 離 を 行 い ，

ス ペ ー サ を 設 置 し

マ ル チ ノ ズ ル ユ ニ ッ ト に よ る プ ロ セ ス フ ロ ー - 113 -

の 塗 布 に 必 要 な

付 き ガ ラ ス 基 板 上 に 複 数 本 の 蛍 光 体 ペ ー ス ト を 同 し ， 蛍 光 体 層 を 形 成 す る プ ロ セ ス フ ロ ー を 示 す

付 き ガ ラ ス 基 板 の 開 口 部 上 に

に 形 成 し ， 全 色 塗 布 完 了 後 に 裏 面 露 光 ， 特 徴 と し て い る

そ の 他 を U V

， 青 ， 緑 の 付 き ガ ラ ス 基 板 の 所 定 位 置 に 塗 布 し

し た ．( c ) は

付 き ガ ラ ス 基 板 の 裏 面 か ら 照 射 し て は 0.4 wt %

，BM 膜 で 遮 光 さ れ た 未 感 光 部 の ス ペ ー サ を 設 置 し て

ノ ズ ル ユ ニ ッ ト に よ る プ ロ セ ス フ ロ ー の 塗 布 に 必 要 な ピ ッ チ は

付 き ガ ラ ス 基 板 上 に 複 数 本 の 蛍 光 体 ペ ー ス ト を 同 プ ロ セ ス フ ロ ー を 示 す

付 き ガ ラ ス 基 板 の 開 口 部 上 に

し ， 全 色 塗 布 完 了 後 に 裏 面 露 光 ， 特 徴 と し て い る ．蛍 光 体 ペ ー ス ト

感 光 レ ジ ン 樹 脂 と 緑 の 線 状 の

し ，120 ° C は 露 光 工 程 で 付 き ガ ラ ス 基 板 の 裏 面 か ら 照 射 し て ，

の Na₂CO

膜 で 遮 光 さ れ た 未 感 光 部 の て ，500 ° C

ノ ズ ル ユ ニ ッ ト に よ る プ ロ セ ス フ ロ ー ピ ッ チ は ，630

付 き ガ ラ ス 基 板 上 に 複 数 本 の 蛍 光 体 ペ ー ス ト を 同 プ ロ セ ス フ ロ ー を 示 す

付 き ガ ラ ス 基 板 の 開 口 部 上 に

し ， 全 色 塗 布 完 了 後 に 裏 面 露 光 ， 蛍 光 体 ペ ー ス ト

感 光 レ ジ ン 樹 脂 と

線 状 の 蛍 光 体 ペ ー ス ト を C，15 分 間 乾 燥 し 露 光 工 程 で ，365

， ペ ー ス ト

CO₃ を 含 有 す る 剥 離 液 膜 で 遮 光 さ れ た 未 感 光 部 の

C，90 分 で 熱 処 理

ノ ズ ル ユ ニ ッ ト に よ る プ ロ セ ス フ ロ ー

630 µ m で あ っ

付 き ガ ラ ス 基 板 上 に 複 数 本 の 蛍 光 体 ペ ー ス ト を 同 プ ロ セ ス フ ロ ー を 示 す ． マ ル チ 付 き ガ ラ ス 基 板 の 開 口 部 上 に ， 同 色 の

し ， 全 色 塗 布 完 了 後 に 裏 面 露 光 ， 蛍 光 体 ペ ー ス ト は 1～4 感 光 レ ジ ン 樹 脂 と 溶 剤 の B 蛍 光 体 ペ ー ス ト を

間 乾 燥 し て 365 n m の 紫 外 ペ ー ス ト 内 の U V

を 含 有 す る 剥 離 液 膜 で 遮 光 さ れ た 未 感 光 部 の ペ ー ス

分 で 熱 処 理 す

ノ ズ ル ユ ニ ッ ト に よ る プ ロ セ ス フ ロ ー

で あ っ

付 き ガ ラ ス 基 板 上 に 複 数 本 の 蛍 光 体 ペ ー ス ト を 同 マ ル チ ノ 同 色 の し ， 全 色 塗 布 完 了 後 に 裏 面 露 光 ， 4 µ m

BC A 蛍 光 体 ペ ー ス ト を ， て ， 紫 外 U V 感 を 含 有 す る 剥 離 液 ペ ー ス

す る

- 114 -

こ と で ， 蛍 光 体 材 料 以 外 の 除 去 と ， ア ノ ー ド と カ ソ ー ド の 電 界 空 間 を 形 成 す る ス ペ ー サ の 固 定 を 行 っ た ．

6-2.1 マ ル チ ノ ズ ル ユ ニ ッ ト の 構 成 と 圧 力 分 布 の 解 析 複 数 ペ ー ス ト の 同 時 塗 布 で は ， マ ル チ ノ ズ ル ユ ニ ッ ト で 均 一 な 塗 布 を 行 う プ ロ セ ス が 必 要 で あ っ た ． こ の た め ， マ ル チ ノ ズ ル ユ ニ ッ ト 内 の 圧 力 や 流 量 の ば ら つ き 低 減 が ， 重 要 と な っ た ．

図 6- 2 に ，16 本 の 塗 布 ノ ズ ル を 具 備 す る マ ル チ ノ ズ ル ユ ニ ッ ト の 構 成 を 示 す ．ノ ズ ル の ピ ッ チ 間 隔 は ，加 工 制 約 上 か ら 3.78 mm と し た ． こ の 塗 布 ノ ズ ル の ピ ッ チ 間 隔 は ， 同 色 蛍 光 体 層 を 形 成 す る ピ ッ チ 630 µ m の 6 倍 で あ る ． こ の た め ， ガ ラ ス 基 板 に 同 色 の ペ ー ス ト を 塗 布 す る に は ，3 往 復 の 塗 布 が 必 要 と な っ た ． こ の ノ ズ ル ユ ニ ッ ト に 備 え る 塗 布 ノ ズ ル の 本 数 を 1 6 本 に し た 理 由 は ，FE D 蛍 光 体 パ ネ ル の 画 素 数 が ，16 の 倍 数 で 構 成 さ れ る た め で あ る ．塗 布 ノ ズ ル の 内 径 は ， 前 回 の シ ン グ ル ノ ズ ル の 塗 布 実 験 か ら 得 ら れ た 0.14 mm と し た ．

Pressure

Φ24

Φ1.5

4.2

70

15×Pitch 3.78 = 56.7 1.89

9

8 Φ0.36

Φ0.14 Φ0.6

4.2

18

(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) Atmosphere A

Pressure: 0.1MPa Unit: mm

Cross Section of A Branch Nozzle

図 6- 2 マ ル チ ノ ズ ル ユ ニ ッ ト の 内 部 寸 法

- 115 -

こ の マ ル チ ノ ズ ル ユ ニ ッ ト で ，8±1.5 µ m の 蛍 光 体 層 を 形 成 す る た め に は ，蛍 光 体 含 有 率 55 w t % の ペ ー ス ト を 塗 布 厚 さ 14.5±2.7 µ m に 制 御 す る 必 要 が あ っ た ． こ の た め ， マ ル チ ノ ズ ル ユ ニ ッ ト の ノ ズ ル と ガ ラ ス 基 板 の ギ ャ ッ プ 量 を ，30～70 µ m に 制 御 す る 機 構 を 考 案 し た ．

マ ル チ ノ ズ ル ユ ニ ッ ト の 問 題 の ひ と つ と し て ， 各 塗 布 ノ ズ ル で 発 生 す る 供 給 圧 力 ロ ス が あ る ． こ の た め ， マ ル チ ノ ズ ル ユ ニ ッ ト へ の 供 給 ポ ー ト の 径 は ，24 mm と し た ． こ の 理 由 と し て ，16 本 の 塗 布 ノ ズ ル に 蛍 光 体 ペ ー ス ト を 分 配 す る 際 に ， 供 給 径 の 圧 力 ロ ス を 低 減 す る た め ， 第 5 章 の シ ン グ ル ノ ズ ル の 供 給 径 1.5 mm の 16 倍 以 上 が 必 要 で あ っ た ．

こ の 他 ， 塗 布 ノ ズ ル で の 圧 力 ロ ス 発 生 の 低 減 策 と し て ， マ ル チ ノ ズ ル ユ ニ ッ ト の 供 給 口 か ら 塗 布 ノ ズ ル の 間 に 5040 µ m² の バ ッ フ ァ 領 域 を 設 け た ．こ れ は ，16 本 の 塗 布 ノ ズ ル に 蛍 光 体 ペ ー ス ト を 分 配 す る 際 ， 圧 力 ロ ス を 低 減 す る た め に 必 要 で あ っ た ．

マ ル チ ノ ズ ル ユ ニ ッ ト は ， 図 6- 2 に 示 す よ う に ， 線 対 称 の 構 造 と し た ．こ の た め ，片 側 8 本 で 構 成 す る モ デ ル で シ ミ ュ レ ー シ ョ ン を 簡 素 化 し ， モ デ ル の 内 圧 分 布 の シ ミ ュ レ ー シ ョ ン を 行 っ た ． マ ル チ ノ ズ ル ユ ニ ッ ト 内 で 分 配 さ れ た 蛍 光 体 ペ ー ス ト は ， 各 塗 布 ノ ズ ル か ら 均 一 な 塗 布 量 を 吐 出 す る た め ，各 ノ ズ ル の 圧 力 均 一 化 を 検 討 し た ．

一 般 的 に ， 支 管 で の 圧 損 を 求 め る ハ ー ゲ ン ・ ポ ア イ ズ の 式 か ら ， 塗 布 ノ ズ ル へ の 分 配 圧 力 と 平 均 流 速 の 関 係 は ，( 6- 1) 式 で 表 さ れ る ．

2

32 ρ D

u µ L ρ

∆ P

F = =

・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・( 6- 1)

こ こ で ，

F

は 摩 擦 因 子 ，

∆ P

は 分 配 圧 力 損 失 （Pa），

µ

は 粘 弾 性 係 数 （Pa · s），

u

は 平 均 流 速 （mm/ s），

L

は ノ ズ ル 長 さ （mm），

ρ

^は

ペ ー ス ト 密 度 （g/ mm³），

D

は ノ ズ ル 内 径 （mm） で あ る ．

こ の 解 析 モ デ ル で は ， バ ッ フ ァ 内 で の 流 速 が 遅 い こ と か ら ， 各 ノ ズ ル に 平 均 流 速 で 蛍 光 体 ペ ー ス ト が 流 れ る と 仮 定 し ． マ ル チ ノ ズ ル ユ ニ ッ ト 内 の 圧 力 分 布 の シ ミ ュ レ ー シ ョ ン を 行 っ た ．

- 116 -

6-2.2 マ ル チ ノ ズ ル ユ ニ ッ ト 内 の 分 配 圧 力 損 失 の 解 析 バ ッ フ ァ 内 で の 流 速 に よ っ て は ， 各 ノ ズ ル で の 圧 力 損 失 が 発 生 す る た め ， 圧 力 損 失 が 流 速 に 影 響 す る 場 合 を 考 え た 。 図 6- 3 に ， バ ッ フ ァ 領 域 （ 以 下 ， 主 管 ） か ら 分 配 し た 各 塗 布 ノ ズ ル （ 以 下 ， 支 管 ） で 発 生 す る 分 配 圧 力 損 失 モ デ ル を 示 す ． 植 松 氏 ， 高 木 氏 が 提 案 す る 主 管 か ら 支 管 に 分 配 さ れ る 際 の 主 管 の 流 速 分 布 解 析 ^{7 )} か ら ，展 開 し

た ．^{7 )} こ の 支 管 に お け る ， 塗 布 量 と 塗 布 圧 力 の 関 係 は ，( 6- 2) 式 と

( 6- 3) 式 で 表 さ れ る ．

i i

i i

i

Q A ( V V ) q

Q −

₊1

= −

₊1

=

・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・( 6- 2)

2 13

2 1 2

1 ⁱ

2

^{i i}

2

ⁱ

i

ρ V

D ) λ l ( ξ

) V V ρ ( P

P

₊

− = −

₊

− +

・ ・ ・ ・( 6- 3)

こ こ で ，Q は 主 管 内 の 流 量（mm³/ s），

A

は 主 管 の 断 面 積（mm²），

V

iは 主 管 内 の 流 速（mm/ s），

q

は 支 管 内 の 流 速（mm³/ s），P _i は 圧 力

（M Pa），

ρ

は 蛍 光 体 ペ ー ス ト の 密 度 （g/ mm³），l は 支 管 の ピ ッ チ

（mm）， ξ₁₃ は 主 管 で の 分 岐 損 失 係 数 ，

λ

は 主 管 の 管 摩 擦 係 数 ， そ し て

D

は 主 管 の 直 径 （mm） で あ る ．

≅ 0 Q /

q

の 場 合 ，( 6- 3) 式 で は ，

ξ

₁₃

≅ 0

と な り ， こ の 塗 布 圧 力 と 主 管 内 の 流 速 の 関 係 は ，( 6- 3) 式 か ら ( 6- 4) 式 が 導 け る ．

2 2

1

²

V

²

D ) λ ( V dx

d dx

dp

ρ = − −

・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・( 6- 4) 一 方 ，支 管 と 主 管 の 流 速 の 関 係 は ， ( 6- 2) 式 か ら ( 6- 5) 式 を 導 く こ と が で き る ．

A V q

V

_i+1

=

_i

−

^d ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・( 6- 5) こ こ で ，

i

地 点 に お け る

V

_i は 主 管 で の 流 速 （mm/ s），

q

_d は 分 管 で の 流 速 で あ る ．

以 上 か ら ， ( 6- 4) 式 と( 6- 5) 式 か ら ，( 6- 6) 式 が 導 け る ．

1 2 3 6

2 2

i i

e

i

V

D λ L D x

V λ ρ

p

p 



 



 −

+

−

− =

・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・( 6- 6) こ こ で ，

P

_e は 主 管 末 端 で の 塗 布 圧 力 ，

( ^{λ ⋅ L / 3 D − 1} )

は 圧 力 損 失 パ ラ メ ー タ で あ る ． マ ル チ ノ ズ ル ユ ニ ッ ト に お い て ， 分 配 圧 力 差 は そ の

ドキュメント内 レーザ光を用いた集積回路接合材料 , ディスプレイ蛍光材料の流動制御に関する研究 (ページ 121-139)