TSコータが実現する、材料ロス削減と高生産性を両立した液晶カラーフィルター製造

液晶カラーフィルター製造を支える「TSコータ」

東レエンジニアリング㈱ 第一事業部（以下TRENG）の高精度枚葉塗布装置「TSコータ（TORAY Slit-nozzle Coater）」は、液晶カラーフィルターの製造に欠かせない存在として認知されている。2003年から韓国・台湾・中国向けに販売を開始し、累計販売台数は800台以上。液晶モニター、液晶テレビの80％が「TSコータ」で生産されており、圧倒的な占有率を持つ。それは「TSコータ」が顧客ニーズに合致する製品を開発・販売してきたからだ。その一つに、品種の切り替えロスを削減するジョブ・チェンジ機構の搭載がある。実はこの機構の搭載によって「TSコータ」はサステナビリティにも貢献している。

多品種化に伴う切り替えが課題

液晶カラーフィルターは、薄いガラス基板にカラーレジスト（色材をベースとしたインキ）を塗布して製造する。その工程を担うのがコータ装置だが、用途拡大に伴い、納入先では多品種を生産しており、品種切り替えが非常に多い。液晶カラーフィルターはテレビ、パソコン、スマートフォン、カーナビなどさまざまな分野に使用されるが、最終製品によって求められる性能が異なり、カラーレジストの種類にもそれぞれ違いがあるからだ。このため、最終製品に合わせてコータ装置は通常、1日数回の品種切り替えが行われる。
その品種切り替えの際にはタンク、ポンプ、配管、ノズルに残っているカラーレジストをすべて排出しなければならないことが課題だ。排出するカラーレジストの残量はG8.5サイズ（ガラスサイズ2,200㍉×2,500㍉）で、1回当たり約3.7㍑。しかも、カラーレジスト排出後も洗浄液（4～6㍑）を用いて、コータ装置内の洗浄が必要になる。カラーレジストが残っていると、次のカラーレジストと混ざったり、ゲル化してしまうからだ。洗浄作業だけでも約1時間かかり、その後にようやく次の品種用のカラーレジストの充填が行われる。

カラーレジスト・洗浄液の消費を削減し、歩留まりも改善

これではカラーレジストや洗浄液のムダが多いだけでなく、切り替え作業には数時間かかるため、その間は生産を停止しなければならない。この切り替え作業を削減できれば、カラーレジストなどの材料費の削減はもちろん、歩留まり向上（カラーレジストの液残りに起因する不良発生の防止）、長期安定運転（生産停止時間の削減）、そして切り替え作業運転のエネルギー消費量の削減に結びつく。
第一事業部では切り替えロスを削減するため、「TSコータ」にジョブ・チェンジ機構を組み込んだ。通常は1ポンプのコータ装置に、ポンプをもう1台増設するとともに、フォトレジストサプライユニットを追加した。これによって切り替え時はノズルだけを洗浄すれば済むようにし、塗布液、洗浄液の使用量の大幅な削減を実現した（カラーレジストや洗浄液は納入先の条件によって異なる）。ジョブ・チェンジ機構は装置納入後の追加改造も可能で、サステナビリティに貢献する取り組みとして評価され、多くの追加注文を獲得している。

技術の蓄積が支える、次世代の製造プロセス

TRENGでは、社会や産業の変化を見据えた製品づくりに取り組んできた。液晶カラーフィルター製造装置で培った大型基板の塗布・搬送技術は、分野を超えて活用されており、近年では太陽電池や半導体先端パッケージ分野におけるパネルレベルパッケージ（PLP）向け装置へと展開を広げ、顧客ニーズに応えるものづくりを推進している。