KR20060103847A

KR20060103847A - 액적 토출 장치

Info

Publication number: KR20060103847A
Application number: KR1020060026447A
Authority: KR
Inventors: 유지 이와타
Original assignee: 세이코 엡슨 가부시키가이샤
Priority date: 2005-03-28
Filing date: 2006-03-23
Publication date: 2006-10-04
Anticipated expiration: 2026-03-23
Also published as: US7431445B2; CN1840334A; JP4232753B2; JP2006272086A; CN100425446C; TWI295967B; TW200704522A; US20060215006A1; KR100801566B1

Abstract

본 발명의 액적 토출 장치는 기능성 재료를 포함하는 액상체로 이루어지는 액적을 대상물을 향해서 토출하는 토출부를 구비한다. 토출부는 투과성 부재를 갖는다. 레이저 조사부는 투과성 부재에 레이저광을 조사한다. 레이저광은 상기 투과성 부재에서 제 1 레이저광과 제 2 레이저광으로 분기된다. 상기 제 1 레이저광은, 상기 대상물 위에 상기 액적이 착탄하는 위치 또는 그 근방을 조사할 수 있도록 상기 투과성 부재를 통과한다. 상기 제 2 레이저광은 상기 제 1 레이저광의 조사 위치와는 다른 대상물 위의 위치를 조사한다. 따라서, 액적에 레이저광을 정밀하게 조사하고, 효율적인 건조·소성을 행할 수 있다.

표시 모듈, 주사선 구동 회로, 데이터선 구동 회로, 도트 패턴, 토출 헤드, 레이저 조사 장치, 노즐, 반도체 레이저, 기능액

Description

액적 토출 장치{LIQUID EJECTION APPARATUS}

도 1은 본 발명을 구체화한 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 액정 표시 모듈의 정면도.

도 2는 도 1의 액정 표시 모듈의 뒷면에 형성된 도트 패턴의 도면.

도 3은 도 2의 도트 패턴의 측면도.

도 4는 도 2의 도트 패턴의 설명도.

도 5는 도 2의 도트 패턴을 제조하기 위한 액적 토출 장치의 요부 사시도.

도 6은 도 5의 액적 토출 장치에 조립된 토출 헤드의 사시도.

도 7은 도 6의 토출 헤드의 요부 단면도.

도 8은 도 6의 토출 헤드의 분해 사시도.

도 9는 도 5의 액적 토출 장치의 전기 블록 회로도.

도 10은 도 7의 토출 헤드 및 반도체 레이저의 구동 타이밍을 나타내는 타이밍 차트.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1…표시 모듈 2…기판

3…표시부 4…주사선 구동 회로

5…데이터선 구동 회로 10…도트 패턴

21…기틀 22…안내홈

23…기판 스테이지 24…탑재면

25a, 25b…지지대 26…안내 부재

27…수용 탱크 28…안내 레일

29…캐리지(carriage) 30…토출 헤드

31…제 1 기판 32…제 2 기판

32a…노즐홈 32b…진동판

32c…캐비티 (cavity) 32d…오리피스(orifice)

32e…액체 저장부 32f…진동실

33…제 3 기판 38…레이저 조사 장치

40…제어 장치 41…입력 장치

42, 49…I/F부 43…제어부

44…RAM 45…ROM

46…구동 파형 생성 회로 46a…파형 메모리

46b…D/A 변환부 46c…신호 증폭부

47…발진 회로 48…전원 회로

50…버스 51…헤드 구동 회로

52…레이저 구동 회로 53…기판 검출 장치

54…X축 모터 구동 회로 54a…X축 모터 회전 검출기

55…Y축 모터 구동 회로 55a…Y축 모터 회전 검출기

56…시프트 레지스터 57…래치(latch) 회로

58…레벨 시프터 59, 62…스위치 회로

61…지연 펄스 생성 회로 D…도트

Z1…패턴 형성 영역 Z2…여백 영역

C…셀 (cell) N…노즐

L…반도체 레이저 Fa…기능액

Fb…액적 BMD…비트맵 데이터

VDL…레이저 구동 전압 VDC…정전 구동 전압

Ia…묘화 데이터 CLK…클럭 신호

SI…토출 제어 신호 LAT…래치 신호

GS1, GS2…개폐 신호 S1, S2…스위치 소자

MX…X축 모터 MY…Y축 모터

본 발명은 액적 토출 장치에 관한 것이다.

종래, 액정 디스플레이 장치나 유기 일렉트로루미네선스 표시 장치(유기 EL 표시 장치) 등의 전기 광학 장치는 기판 위에 복수의 전기 광학 소자를 형성하고 있다. 일반적으로 이 종류의 기판에는, 품질 관리·제품 관리 등의 목적에서 제조 번호, 또는 제조 번호를 코드화한 2차원 코드 등의 고유한 식별 코드가 묘화(描畵) 되어 있다. 이 식별 코드는 인식부로서의 전용의 코드 리더에 의해 읽혀져 해독된다.

이 기판에 식별 코드를 묘화하는 방법으로서, 기판(글라스 기판)에 금속박 부착 필름을 대면시키고 레이저광을 조사하여 금속막을 기판에 전사시켜서 기판에 마크를 형성하거나, 또는, 연마재를 포함한 물을 기판 등에 분사하여 기판에 번호 등을 각인하거나 하는 방법이 제안되어 있다(일본국 공개 특허출원 평11-77340호 공보, 일본국 공개 특허출원 2003-127537호 공보 참조).

그러나, 각 묘화 방법은 묘화 공정이 많고, 장치도 고가이며, 대형화하는 경향이 있다. 거기에서, 장치가 작고 묘화도 단시간에 실현될 수 있는 잉크젯법이 검토되고 있다. 잉크젯법은 액적 토출 장치를 이용하여 노즐로부터 기능액(잉크 액적)을 기판에 대하여 토출시켜서 2차원 바코드 등의 식별 코드의 패턴을 형성한다.

또한, 고밀도이고 고정밀한 잉크젯에 사용하는 토출 헤드를 간단하고 대량으로 제조하는 기술도 개시되어 있다(일본국 공개 특허출원 평5-309835호 공보 참조). 이 문헌에 기재된 기술에서는, (110)면 방위의 실리콘 웨이퍼(wafer) 위에 패터닝하고 그 특정한 위치에 구멍 뚫기 가공을 실시한다. 그 후에 결정 이방성 에칭(etching)을 행함으로써, 웨이퍼 표면에 대하여 직각인 (111)면으로 구성된 잉크 노즐공과 잉크 압력실을 일체로 성형한 토출 헤드를 제조한다.

또한, 이러한 토출 헤드에서 토출 특성을 광 측정기 등으로 간단하고 효율적으로 평가할 수 있는 등, 양산성, 검사 효율이 우수한 구조의 잉크젯 기록 장치에 관한 기술도 개시되어있다(일본국 공개 특허출원 평6-23980호 공보 참조). 이 문헌에 기재된 기술에 의하면, 토출 헤드는 각 노즐공으로 연통하는 독립된 토출실과, 이 토출실의 일부의 벽을 형성하는 진동판을 갖는다. 그리고, 이 진동판을 구동하는 구동부와, 각 토출실에 잉크를 공급하는 공통의 잉크 캐비티(cavity)를 갖는다. 그리고, 진동판 아래에 형성되는 전극 기판이 투명 기판이며, 전극이 투명 도전막으로 이루어진다. 이에 의해, 토출 헤드 외부에서 내부를 관찰할 수 있다.

그리고, 식별 코드를 묘화하기 위한 잉크젯법에서는, 액적을 정확한 위치에 착탄시키는 공정과, 기판에 착탄시킨 잉크를 건조하고 기능 재료를 소성시켜서 기판에 밀착시키는 공정이 있다.

우선, 액적을 정확한 위치에 착탄시키기 위해서는 기판과 토출 헤드를 근접시킬 필요가 있다. 한편, 착탄에서 건조까지의 시간이 길면 착탄한 액적은 확잔 습윤하거나 수축하거나 할 가능성이 있어, 착탄 후 조속히 건조나 소성하는 공정을 효율적으로 행할 필요가 있다. 그러나, 기판과 토출 헤드를 근접시키면 착탄 위치가 토출 헤드의 그늘에 들어가버려, 착탄 위치가 이 그늘로부터 나올 때까지 레이저광의 조사를 기다리지 않으면 안된다. 이 경우, 레이저광에 의한 건조 공정에 지연이 발생하여, 적절한 액적 형상을 유지하는 것이 곤란해질 경우가 있다. 또한, 투명 기판·투명 스테이지의 뒷면으로부터 레이저광을 조사할 경우도 있다. 그러나, 실제로 이용하는 기판이 항상 투명이라고는 한정할 수 없다.

본 발명의 목적은 토출한 기능 재료를 포함하는 액적에 레이저광을 정밀하게 조사하여, 효율적인 건조·소성을 행할 수 있는 액적 토출 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 제 1 측면은 기능성 재료를 포함하는 액상체로 이루어지는 액적을 대상물을 향해서 토출하는 토출부를 구비하는 액적 토출 장치를 제공한다. 토출부는 상기 액상체를 저장하는 압력실과, 상기 압력실에 압력을 가해서 상기 액적을 토출시키는 가압부와, 투과성 부재를 갖는다. 레이저 조사부는 상기 투과성 부재에 레이저광을 조사한다. 상기 레이저광은 상기 투과성 부재에서 제 1 레이저광과 제 2 레이저광으로 분기된다. 상기 제 1 레이저광은 상기 대상물 위에 상기 액적이 착탄하는 위치 또는 그 근방을 조사할 수 있도록 상기 투과성 부재를 투과한다. 상기 제 2 레이저광은 상기 제 1 레이저광의 조사 위치와는 다른 대상물 위의 위치를 조사한다.

본 발명의 제 2 측면은 기능성 재료를 포함하는 액상체로 이루어지는 액적을 대상물을 향해서 토출하는 토출부를 구비하는 액적 토출 장치를 제공한다. 상기 토출부는 투과성 부재를 갖는다. 레이저 조사부는 상기 투과성 부재에 레이저광을 조사한다. 상기 레이저광은 상기 투과성 부재에서 제 1 레이저광과 제 2 레이저광으로 분기된다. 상기 제 1 레이저광은 상기 대상물 위에 착탄한 직후의 액적에 조사된다. 상기 제 2 레이저광은 상기 제 1 레이저광이 조사된 후의 액적에 조사된다.

본 발명의 신규라고 생각되는 특징은, 특히, 첨부한 청구 범위에서 명확해진 다. 목적 및 이익이 따르는 본 발명은, 이하에 도시된 현 시점에서의 바람직한 실시예의 설명을 첨부한 도면과 함께 참조함으로써 이해될 것이다.

이하, 본 발명의 실시예를 도 1 내지 도 10에 따라 설명한다.

(액정 표시 장치의 표시 모듈)

우선, 액적 토출 장치를 사용해서 형성된 식별 코드로서의 도트 패턴이 묘화된 액정 표시 장치의 표시 모듈에 관하여 설명한다.

도 1에서, 표시 모듈(1)은 광 투과성의 표시용 기판으로서의 글라스로 구성되는 기판(2)을 구비하고 있다. 그 기판(2)의 표면(2a)의 대략 중앙 위치에는 액정을 봉입한 사각형 형상의 표시부(3)가 형성되고, 그 표시부(3)의 외측에는 주사선 구동 회로(4) 및 데이터선 구동 회로(5)가 형성되어 있다. 그리고, 표시 모듈(1)은 주사선 구동 회로(4)가 공급하는 주사 신호와, 데이터선 구동 회로(5)가 공급하는 데이터 신호에 의거하여 액정 분자의 배향 상태를 제어하고, 조명 장치(도시 생략)로부터 조사된 평면광을 액정 분자의 배향 상태로 변조함으로써, 표시부(3)에 원하는 화상을 표시하도록 되어 있다.

기판(2)의 착탄면으로서의 뒷면(2b)의 오른쪽 모서리에는 표시 모듈(1)의 도트(D)로 구성된 도트 패턴(10)이 형성되어 있다. 도트 패턴(10)은 도 2에 도시된 바와 같이, 패턴 형성 영역(Z1) 내에 형성되는 복수의 도트(D)로 구성되어 있다. 이 패턴 형성 영역(Z1)의 외주에는 미리 정한 여백 영역(Z2)이 형성되어 있다. 그리고, 패턴 형성 영역(Z1)에 형성된 도트 패턴(10)은 본 실시예에서는 2차원 코드이며, 2차원 코드 리더로 읽힌다. 또한, 여백 영역(Z2)은 상기 도트(D)가 형성되 지 않는 영역이며, 2차원 코드 리더가 패턴 형성 영역(Z1)을 특정해서 상기 패턴 형성 영역(Z1) 내의 도트 패턴(10)의 오검출을 방지하기 위한 영역이다.

패턴 형성 영역(Z1)은 1∼2mm의 정방형의 영역이며, 도 4 에 도시된 바와 같이, 16행×16열의 각 셀(C)로 가상 분할되고, 그 분할된 각 셀(C)에 대하여 선택적으로 도트(D)가 형성된다. 또, 그 분할된 셀(C) 내에 도트(D)가 형성되는 셀(C)을 흑(黑)셀(C1), 셀(C) 내에 도트(D)가 형성되지 않는 셀(C)을 백(白)셀(C0)(비형성 영역)이라고 한다. 그리고, 16행×16열의 각 셀(C)에 대하여 선택적으로 도트(D)가 형성되고, 그 각 도트(D)로 구성하는 표시 모듈(1)의 제품 번호나 로트(lot) 번호를 식별하기 위한 도트 패턴(10)(2차원 코드)이 형성된다. 또한, 도 4에 있어서 상측으로부터 순서대로, 1행째의 셀(C), 2행째의 셀(C), …, 16행째의 셀(C)이라고 하고, 도 4에 있어서 좌측으로부터 순서대로, 1열째의 셀(C), 2열째의 셀(C), …, 16열째의 셀(C)라고 한다.

흑셀(C1)(도트 영역)에 형성되는 도트(D)는, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 반구 형상으로 기판(2)에 밀착해서 형성되어 있다. 이 도트(D)의 형성 방법은 본 실시예에서는 잉크젯법으로 행한다. 상세하게 설명하면, 도트(D)는 후술하는 액적 토출 장치(20)의 노즐(N)로부터 기능성 재료로서의 망간 미립자를 포함하는 액상체로서의 기능액(Fa)(도 7 참조)의 액적(Fb)을 셀(C)(흑셀(C1))에 토출시킨다. 다음에, 그 흑셀(C1)에 착탄한 액적(Fb)을 건조하고 망간 미립자를 소성시킴으로써 기판(2)에 밀착한 망간으로 이루어지는 반구 형상의 도트(D)가 형성된다. 이 건조·소성은 레이저광을 기판(2)(흑셀(C1))에 착탄한 액적(Fb)에 조사함으로써 행해진 다.

(액적 토출 장치)

다음에, 기판(2)의 뒷면(2b)에 도트 패턴(10)을 형성하기 위해서 사용되는 액적 토출 장치(20)에 관하여 설명한다.

도 5는 기판(2)의 뒷면(2b)의 도트 패턴(10)을 형성하기 위한 액적(Fb)을 토출하는 액적 토출 장치(20)의 구성을 나타내는 사시도이다.

액적 토출 장치(20)에는 도 5에 도시된 바와 같이, 직방체 형상으로 형성되는 기틀(21)이 구비되어 있다. 본 실시예에서는 이 기틀(21)의 길이 방향을 Y 화살표 방향이라고 하고, Y 화살표 방향과 직교하는 방향을 X 화살표 방향이라고 한다.

기틀(21)의 상면(21a)에는 Y 화살표 방향으로 연장되는 한 쌍의 안내홈(22)이 Y 화살표 방향 전폭에 걸쳐 형성되어 있다. 그 기틀(21)의 상측에는, 한 쌍의 안내홈(22)에 대응하는 직동 기구(도시 생략)를 구비한 기판 스테이지(23)가 부착되어 있다. 기판 스테이지(23)의 직동 기구는 예를 들면, 안내홈(22)에 따라 연장되는 나사축(구동축)과, 상기 나사축과 나사 결합하는 볼 너트를 구비한 나사식 직동 기구이며, 그 구동축이 스텝모터로 이루어지는 Y축 모터(MY)(도 9 참조)에 연결되어 있다. 그리고, 소정의 스텝수에 상대하는 구동 신호가 Y축 모터(MY)에 입력되면 Y축 모터(MY)가 정전(正轉) 또는 역전(逆轉)하여, 기판 스테이지(23)가 상기 스텝수에 해당하는 만큼만 Y 화살표 방향을 따라 소정의 속도에서 왕복 운동하도록(Y 방향으로 이동한다) 되어 있다.

본 실시예에서는 기판 스테이지(23)의 배치 위치에서, 도 5에 도시된 바와 같이, 기틀(21)의 가장 앞쪽에 배치하는 위치를 개시 위치라고 하고 가장 안쪽에 배치하는 위치를 전환 위치라고 한다.

기판 스테이지(23)의 상면에는 탑재면(24)이 형성되고, 그 탑재면(24)에는 도시하지 않은 흡인식의 기판 척(chuck) 기구가 설치되어 있다. 그리고 탑재면(24)에 기판(2)을 탑재하면, 상기 기판 척에 의해 기판(2)이 탑재면(24)의 소정 위치에 위치 결정 고정된다. 이때, 패턴 형성 영역(Z1)은 각 셀(C)의 열 방향이 Y 화살표 방향에 따르도록 설정되며, 1행째의 셀(C)이 가장 Y 화살표 방향측이 되도록 배치된다.

기틀(21)의 X 화살표 방향 양측에는 한 쌍의 지지대(25a, 25b)가 설치되고, 그 한 쌍의 지지대(25a, 25b)에는 X 화살표 방향으로 연장되는 안내 부재(26)가 가설되어 있다. 안내 부재(26)는 그 길이 방향의 폭이 기판 스테이지(23)의 X 화살표 방향보다도 길게 형성되고, 그 한쪽 끝이 지지대(25a)측으로 돌출하도록 배치되어 있다.

안내 부재(26)의 상측에는 상기 망간 미립자를 포함하는 기능액(Fa)을 수용하는 수용 탱크(27)가 설치되어 있다. 한편, 그 안내 부재(26)의 하측에는 X 화살표 방향으로 연장되는 상하 한 쌍의 안내 레일(28)이 X 방향 전폭에 걸쳐 돌출 설치되어 있다. 이 안내 레일(28)에는 이 안내 레일(28)에 대응하는 직동 기구(도시 생략)를 구비한 캐리지(29)가 부착되어 있다. 이 캐리지(29)의 직동 기구는 예를 들면, 안내 레일(28)에 따라 연장되는 나사축(구동축)과, 상기 나사축과 나사결합 하는 볼 너트를 구비한 나사식 직동 기구이며, 그 구동축이 소정의 펄스 신호를 받아서 스텝 단위로 정역전하는 X축 모터(MX)(도 9 참조)에 연결되어 있다. 그리고 소정의 스텝 수에 상당하는 구동 신호를 X축 모터(MX)에 입력하면 X축 모터가 정전 또는 역전하여, 캐리지(29)가 상기 스텝 수에 상당하는 만큼만 X 화살표 방향을 따라 왕복 운동한다.

이 캐리지(29)에는 토출부로서의 토출 헤드(30)가 일체로 설치되어 있다. 도 6은 토출 헤드(30)의 하면(기판 스테이지(23)측의 면)을 상방으로 향했을 경우의 사시도이다. 도 7은 토출 헤드(30)의 구조를 설명하기 위한 요부 단면도이다. 도 8은 토출 헤드(30)의 주요부를 분해해서 나타내는 사시도이며, 일부 단면도로 나타내고 있다.

도 6에 도시된 바와 같이, 토출 헤드(30)는 그 하면에 도트 패턴(10)을 형성하기 위한 16개의 토출구로서의 노즐(N)이 X 화살표 방향(셀(C)의 행 방향)으로 일렬이 되어서 동일한 간격으로 관통 형성되어 있다. 노즐(N)은 그 피치 폭이 셀(C)의 형성 피치와 같은 크기로 형성되는 구멍이다. 즉, 각 노즐(N)은 기판(2)(패턴 형성 영역(Z1))이 Y 화살표 방향을 따라 왕복 직선 이동할 때에 각각 열 방향을 따라 각 셀(C)과 대치 가능하게 배치 형성되어 있다.

이 토출 헤드(30)는, 도 7에 도시된 바와 같이, 제 1 기판(31), 제 2 기판(32), 및 제 3 기판(33)을 중첩해서 접합한 적층 구조가 되어 있다. 제 1 기판(31)은 투명한 붕규산(硼珪酸) 글라스로 이루어지는 평면인 판 형상의 기판이다. 이 제 1 기판(31)의 외측 표면에는 금속박막(31a)이 형성되어 있다. 이 금속박막 (31a)은 레이저광에 대하여 투과성을 갖는 동시에, 반사막으로서도 기능한다. 이 금속박막(31a)은 붕규산 글라스의 표면에 소정의 막 두께의 금속을 증착해서 형성한다. 제 1 기판(31)에 접합되는 제 2 기판(32)은 가공한 실리콘으로 이루어지는 기판이다. 제 2 기판(32)에 접합되는 제 3 기판(33)은 붕규산 글라스로 이루어지는 기판이다. 그리고, 도 6에 도시된 바와 같이, 제 1 기판(31)과 제 2 기판(32) 사이에 노즐(N)이 형성되어 있다.

상세하게 설명하면, 도 7에 도시된 바와 같이, 각 노즐(N)에 상대하는 위치에는 압력실로서의 캐비티(32c)가 형성되어 있다. 캐비티(32c)는 수용 탱크(27)에 연통되어, 수용 탱크(27) 내의 기능성 재료로서의 망간 미립자를 분산매로 분산시킨 액상체로서의 기능액(Fa)을 각 캐비티(32c) 내에 공급 가능하게 한다.

캐비티(32c)의 측벽은 좌우측 방향으로 진동해서, 캐비티(32c) 내의 용적을 확대 축소하는 진동판(32b)이 된다. 또한, 이 진동판(32b)의 반 Y 화살표 방향에는 진동실(32f)을 통해서 전극(33a)을 갖는 정전 액추에이터(actuator)가 배치되어 있다. 또한, 본 실시예에서는 진동판(32b), 진동실(32f), 및 정전 액추에이터가 액적(Fb)을 토출시키기 위한 가압부로서 기능한다. 구체적으로는, 전극(33a)에 헤드 구동 회로(51)에 의해 0V 내지 10OV의 펄스 전압을 인가하고, 전극(33a)의 표면이 플러스로 대전하면, 대응하는 진동판(32b)은 마이너스 전위로 대전한다. 따라서, 진동판(32b)은 축적 전하에 의한 정전기의 흡인 작용에 의해 전극(33a)측으로 휘어, 캐비티(32c) 내의 용적이 확대한다. 그리고, 기능액(Fa)이 액체 저장부(32e)로부터 오리피스(orifice)(32d)를 통해서 캐비티(32c) 내에 보급된다. 한편, 전극(33a)의 축적 전하가 방전되었을 경우, 진동판(32b)의 휨이 해방되어 캐비티(32c) 내의 용적이 축소한다. 이 경우, 축소한 용적만큼의 망간 미립자를 포함하는 기능액(Fa)이 각 노즐(N)로부터 액적(Fb)이 되어서 기판(2)에 토출된다.

다음에, 토출 헤드(30)를 구성하는 제 2 기판(32) 및 제 3 기판(33)의 구성에 대해서 상세히 설명한다.

도 8에 도시된 바와 같이, 제 2 기판(32)의 표면에는 동일 간격으로 형성된 노즐홈(32a)과, 노즐홈(32a)의 각각에 접속되는 홈부가 설치되어 있다. 이 홈부는 캐비티(32c)를 형성하는 영역, 오리피스(32d)를 형성하는 영역, 액체 저장부(32e)를 형성하는 영역을 포함해서 구성된다. 그리고 이 제 1 기판(31)과 제 2 기판(32)을 밀착시키면, 홈부가 제 1 기판(31)으로 덮이고, 측벽을 진동판(32b)으로 하는 캐비티(32c), 이것에 기능액(Fa)을 유도하기 위한 오리피스(32d), 및 액체 저장부(32e)가 형성된다. 또한, 오리피스(32d)에 접속된 오목부는 각 캐비티(32c)에 기능액(Fa)을 공급하기 위한 액체 저장부(32e)가 된다. 또한, 기능액 공급구(32g)는 접속 파이프(도시 생략)를 통하여 액체 저장부(32e)에 기능액(Fa)을 공급하는 수용 탱크(27)에 접속된다.

또한 캐비티(32c)가 되는 홈부의 반대측의 진동판(32b)의 측면은 진동실(32f)을 구성하기 위한 오목부로 되어 있다. 이 오목부는 제 3 기판(33)에 배치된 각 전극(33a)에 대향하도록 배치되어 있다. 이 때문에, 이 제 2 기판(32)과 제 3 기판(33)을 밀착시키면 오목부가 제 3 기판(33)으로 덮여, 상기 진동실(32f)이 형성된다.

제 3 기판(33) 위에는, 스퍼터링(sputtering)법에 의해, 진동판(32b)에 대응하는 각각의 위치에 진동판 형상에 대응한 형상으로 0.1㎛ 정도의 ITO로 이루어지는 전극(33a)이 형성되어 있다. 전극(33a)은 리드부를 거쳐서 단자부(33b)에 접속된다. 또한, 단자부(33b)를 제외한 영역에 0.2㎛정도의 붕규산 글라스의 스퍼터링막으로 피복한 절연층(33e)이 형성되어 있다. 이 절연층(33e)은 구동시의 절연 파괴나 쇼트를 방지한다.

또한, 제 1 기판(31)과 제 2 기판(32)은 양극(陽極) 접합되고, 동일한 조건에서 제 2 기판(32)과 제 3 기판(33)을 접합하여 토출 헤드(30)가 이루어진다. 그리고, 제 2 기판(32)과 전극(33a)의 단자부(33b) 사이에 헤드 구동 회로(51)가 접속된다.

한편, 도 6에 도시된 바와 같이, 캐리지(29)에서 토출 헤드(30)의 Y 화살표 방향에는 레이저 조사 장치(38)가 설치되어 있다. 이 레이저 조사 장치(38)는 16개의 반도체 레이저(L)의 출사부가 X 화살표 방향으로 일렬로 되어서 동일한 간격으로 나란하게 설치되어 있다. 이들 16개의 반도체 레이저(L)로 이루어지는 레이저 열은 16개의 노즐(N)로 이루어지는 노즐 열과 병설되어 있어서, 대응하는 각 반도체 레이저(L)와 노즐(N)의 간격은 각각 같아지도록 형성되어 있다.

반도체 레이저(L)는 그 레이저광이 상기 제 1 기판(31)을 비스듬히 투과하도록 비스듬히 설치된다. 이 때문에, 반도체 레이저(L)로부터의 레이저광은 도 7에 도시된 바와 같이 제 1 기판(31)을 투과하는 제 1 레이저광과, 제 1 기판(31)의 표면에서 반사되는 제 2 레이저광으로 분기된다. 또한, 제 1 레이저광이 노즐(N)로 부터 토출된 액적(Fb)의 착탄 위치의 근방에 조사되도록, 반도체 레이저(L)를 비스듬히 부착할 수 있다. 그리고, 제 1 레이저광은 착탄한 액적(Fb)을 건조시키기 위해서 이용된다. 한편, 제 1 기판(31)에 의해 반사된 제 2 레이저광은 액적(Fb)의 소성을 행하기 위해서 이용된다. 본 실시예에서는 투과광량보다 반사광량쪽이 많아지도록, 제 1 기판(31)(또는, 제 1 기판(31)의 표면)의 유전률(誘電率), 반도체 레이저(L)의 경사 각도를 정한다. 또한, 본 실시예에서는, 이 제 2 레이저광은 액적(Fb)의 착탄 위치로부터 소정의 열째에 위치하는 셀에 조사하도록 구성한다.

(전기적 블록 회로)

다음에, 상기한 바와 같이 구성한 액적 토출 장치(20)의 전기적 블록 회로를 도 9에 따라서 설명한다.

도 9에 있어서, 제어 장치(40)에는 외부 컴퓨터 등의 입력 장치(41)로부터 각종 데이터를 수신하는 I/F부(42)와, CPU 등으로 이루어지는 제어부(43), DRAM 및 SRAM으로 이루어져 각종 데이터를 저장하는 RAM(44), 각종 제어 프로그램을 저장하는 ROM(45)이 구비되어 있다. 또한, 제어 장치(40)에는 구동 파형 생성 회로(46), 각종 구동 신호를 동기하기 위한 클럭 신호(CLK)를 생성하는 발진 회로(47), 상기 반도체 레이저(L)를 구동하기 위한 레이저 구동 전압(VDL)을 생성하는 전원 회로(48), 각종 구동 신호를 송신하는 I/F부(49)가 구비되어 있다. 그리고 제어 장치(40)에서는 이들 I/F부(42), 제어부(43), RAM(44), ROM(45), 구동 파형 생성 회로(46), 발진 회로(47), 전원 회로(48) 및 I/F부(49)가 버스(50)를 통하여 접속되어 있다.

I/F부(42)는 입력 장치(41)로부터, 기판(2)의 제품 번호나 로트 번호 등의 식별 데이터를 공지의 방법으로 2차원 코드화한 도트 패턴(10)의 화상을 기정 형식의 묘화 데이터(Ia)로서 수신한다.

제어부(43)는 I/F부(42)가 수신한 묘화 데이터(Ia)에 의거하여 도트 패턴 작성 처리 동작을 실행한다. 즉, 제어부(43)는 RAM(44) 등을 처리 영역으로서, ROM(45) 등에 수용된 제어 프로그램(예를 들면, 도트 패턴 작성 프로그램)에 따라, 기판 스테이지(23)를 이동시켜서 기판(2)의 반송 처리 동작을 하고, 토출 헤드(30)의 전극(33a)과 진동판(32b)으로 구성되는 정전 액추에이터를 구동시켜서 액적 토출 처리 동작을 행한다. 또한, 제어부(43)는 도트 패턴 작성 프로그램에 따라, 각 반도체 레이저(L)를 구동시켜서 액적(Fb)을 건조시키는 건조 처리 동작을 행한다.

상세하게 설명하면, 제어부(43)는 I/F부(42)가 수신한 묘화 데이터(Ia)에 소정의 전개 처리를 실시하고, 2차원 묘화 평면(패턴 형성 영역(Z1))위에서의 각 셀(C)에, 액적(Fb)을 토출할지의 여부를 나타내는 비트맵 데이터(BMD)를 생성해서 RAM(44)에 저장한다. 이 비트맵 데이터(BMD)는 상기 정전 액추에이터에 대응해서 16×16비트의 비트 길이를 가진 시리얼 데이터이며, 각 비트의 값(0 또는 1)에 따라, 진동판(32b)과 전극(33a)으로 이루어지는 정전 액추에이터의 온 또는 오프를 규정하는 것이다.

또한, 제어부(43)는 묘화 데이터(Ia)에 상기 비트맵 데이터(BMD)의 전개 처리와 다른 전개 처리를 실시하고, 정전 액추에이터에 인가하는 정전 구동 전압(VDC)의 파형 테이터를 생성하여, 구동 파형 생성 회로(46)에 출력한다. 구동 파 형 생성 회로(46)는 제어부(43)가 생성한 파형 데이터를 저장하는 파형 메모리(46a)와, 상기 파형 데이터를 디지털/아날로그 변환해서 아날로그 신호로서 출력하는 D/A 변환부(46b)와, D/A 변환부로부터 출력되는 아날로그의 파형 신호를 증폭하는 신호 증폭부(46c)를 구비하고 있다. 그리고, 구동 파형 생성 회로(46)는 파형 메모리(46a)에 저장한 파형 데이터를 D/A 변환부(46b)에 의해 디지털/아날로그 변환하고, 아날로그 신호의 파형 신호를 신호 증폭부(46c)에 의해 증폭해서 정전 구동 전압(VDC)을 생성한다.

또한, 제어부(43)는 I/F부(49)을 통하여, 상기 비트맵 데이터(BMD)에 의거하는 데이터를, 발진 회로(47)가 생성하는 클럭 신호(CLK)에 동기시킨 토출 제어 신호(SI)로서, 후술하는 헤드 구동 회로(51)(시프트 레지스터(56))에 순차 시리얼 전송한다. 또한, 제어부(43)는 전송한 토출 제어 신호(SI)를 래치(latch)하기 위한 래치 신호(LAT)를 헤드 구동 회로(51)에 출력한다. 또한, 제어부(43)는 발진 회로(47)가 생성하는 클럭 신호(CLK)에 동기시켜서, 정전 구동 전압(VDC)을 헤드 구동 회로(51)(스위치 소자(S1))에 출력한다.

이 제어 장치(40)에는 I/F부(49)를 통하여 헤드 구동 회로(51), 레이저 구동 회로(52), 기판 검출 장치(53), X축 모터 구동 회로(54) 및 Y축 모터 구동 회로(55)가 접속되어 있다.

헤드 구동 회로(51)는 시프트 레지스터(56), 래치 회로(57), 레벨 시프터(58) 및 스위치 회로(59)를 구비하고 있다. 시프트 레지스터(56)는 클럭 신호(CLK)에 동기해서 제어 장치(40)(제어부(43))로부터 전송된 토출 제어 신호(SI)를, 16개의 정전 액추에이터의 전극(33a)에 대응시켜서 시리얼/패럴렐 변환한다. 래치 회로(57)는 시프트 레지스터(56)의 패럴렐 변환한 16비트의 토출 제어 신호(SI)를 제어 장치(40)(제어부(43))로부터의 래치 신호(LAT)에 동기해서 래치하고, 래치한 토출 제어 신호(SI)를 레벨 시프터(58) 및 레이저 구동 회로(52)에 출력한다. 레벨 시프터(58)는 래치 회로(57)가 래치한 토출 제어 신호(SI)에 의거하여 스위치 회로(59)가 구동하는 전압까지 승압하고, 16개의 각 정전 액추에이터의 전극(33a)에 대응하는 개폐 신호(GS1)를 각각 생성한다.

스위치 회로(59)에는 각 전극(33a)에 해당하는 스위치 소자(S1)가 각각 접속된다. 각 스위치 소자(S1)의 입력측에는 공통되는 정전 구동 전압(VDC)이 입력되고, 출력측에는 각각 대응하는 전극(33a)이 접속되어 있다. 그리고, 각 스위치 소자(S1)에는 레벨 시프터(58)로부터 대응하는 개폐 신호(GS1)가 입력되어, 이 개폐 신호(GS1)에 따라 정전 구동 전압(VDC)을 정전 액추에이터에 공급할지의 여부를 제어한다.

즉, 본 실시예의 액적 토출 장치(20)는 구동 파형 생성 회로(46)가 생성한 정전 구동 전압(VDC)을, 각 스위치 소자(S1)를 통하여 대응하는 각 정전 액추에이터에 공급한다. 또한, 제어 장치(40)(제어부(43))는 각 스위치 소자(S1)의 개폐가 제어하기 위한 토출 제어 신호(SI)(개폐 신호(GS1))를 공급하고, 정전 구동 전압(VDC)의 인가를 제어한다. 즉, 스위치 소자(S1)가 닫힘으로써, 이 스위치 소자(S1)에 대응하는 전극(33a)에 정전 구동 전압(VDC)을 공급하여, 이 정전 액추에이터에 대응하는 노즐(N)로부터 액적(Fb)을 토출한다. 이 경우, 래치 신호(LAT)는 16개의 노즐(N)의 바로 아래를 기판(2)의 패턴 형성 영역(Z1)의 각 횡 일렬이 통과할 때마다 출력된다. 그리고, 이 래치 신호(LAT)에 응답하여, 정전 액추에이터가 구동되어 노즐(N)으로부터 액적(Fb)이 토출됨으로써, 패턴 형성 영역(Z1)의 각 셀(C)(흑셀(C1))에 도트(D)가 형성된다.

도 10은 상기 래치 신호(LAT), 토출 제어 신호(SI) 및 개폐 신호(GS1)의 펄스 파형과, 개폐 신호(GS1)에 응답해서 정전 액추에이터에 인가되는 정전 구동 전압(VDC)의 파형을 나타낸다. 도 10에 도시된 바와 같이, 제어부(43)로부터 헤드 구동 회로(51)에 출력된 래치 신호(LAT)가 하강하면, 16비트 분의 토출 제어 신호(SI)에 의거하여 개폐 신호(GS1)가 생성되어, 16개의 개폐 신호(GS1) 중 상승한 개폐 신호(GS1)에 대응하는 정전 액추에이터에 정전 구동 전압(VDC)이 공급된다. 이 경우, 진동판(32b)과의 사이에서 커패시터(capacitor)를 구성하는 전극(33a)의 전압(VC)은 정전 구동 전압(VDC)의 전압에 따라 상승한다. 이 경우, 정전기력에 의해 정전 액추에이터가 수축해서 캐비티(32c) 내에 기능액(Fa)이 인입된다. 다음으로, 정전 구동 전압(VDC)의 전압값의 하강과 함께 정전 액추에이터에 의해 캐비티(32c) 내의 기능액(Fa)이 밀어내져 액적(Fb)이 토출된다. 액적(Fb)을 토출하면, 정전 구동 전압(VDC)의 전압값은 초기 전압까지 되돌아가서, 정전 액추에이터의 구동에 의한 액적(Fb)의 토출 동작이 종료한다.

도 9에 도시된 바와 같이, 레이저 구동 회로(52)에는 지연 펄스 생성 회로(61)와 스위치 회로(62)가 구비되어 있다. 지연 펄스 생성 회로(61)는 래치 회로(57)가 상기 래치 신호(LAT)의 하강에 응답해서 래치한 토출 제어 신호(SI)를 소정 의 시간(T)(구체적으로는, 대기 시간(T1, T2))만큼 지연시킨 펄스 신호(개폐 신호(GS2))를 생성하고, 이 개폐 신호(GS2)를 스위치 회로(62)에 출력한다. 여기에서, 대기 시간(T1)이란, 정전 액추에이터(노즐(N))에 대응하는 반도체 레이저(L)의 제 1 레이저광의 조사 위치에 액적(Fb)이 착탄할 때까지 필요로 하는 시간이다. 또한, 대기 시간(T2)이란, 정전 액추에이터(노즐(N))에 대응하는 반도체 레이저(L)의 제 2 레이저광의 조사 위치에, 착탄한 액적(Fb)이 통과하기 위해서 필요로 하는 시간이다. 또, 이들 대기 시간(T1, T2)은 정전 액추에이터 구동 타이밍(래치 신호(LAT)의 하강 타이밍)을 기준(기준 시간(Tk))으로 하고 있고, 각 대기 시간(T1, T2)은 미리 시험 등에 의거하여 설정되는 시간이다. 본 실시예에서는 제 1 레이저광의 조사 위치의 셀로부터 소정 열째의 셀에 제 2 레이저광이 조사되도록 설정되어 있기 때문에, 대기 시간(T2)은 기판(2)이 소정 열만큼의 셀을 이동하는 시간만큼 대기 시간(T1)보다도 길다. 그리고, 지연 펄스 생성 회로(61)는 래치 회로(57)가 상기 래치 신호(LAT)의 하강에 응답해서 래치한 토출 제어 신호(SI)를, 대기시간(T1, T2)을 경과하면, 즉, 착탄한 액적(Fb)이 제 1 레이저광의 조사 위치 또는 제 2 레이저광의 조사 위치에 도달했을 때, 개폐 신호(GS2)를 스위치 회로(62)에 출력한다.

스위치 회로(62)에는 16개의 각 반도체 레이저(L)에 대응하는 스위치 소자(S2)가 구비되어 있다. 각 스위치 소자(S2)의 입력측에는 전원 회로(48)가 생성한 공통의 레이저 구동 전압(VDL)이 입력되고, 출력측에는 대응하는 각 반도체 레이저(L)가 접속되어 있다. 그리고, 각 스위치 소자(S2)에는 지연 펄스 생성 회로(61) 로부터 대응하는 개폐 신호(GS2)가 입력되어, 개폐 신호(GS2)에 따라 레이저 구동 전압(VDL)을 반도체 레이저(L)에 공급할지의 여부를 제어한다. 즉, 본 실시예의 액적 토출 장치(20)는 전원 회로(48)가 생성한 레이저 구동 전압(VDL)을, 각 스위치 소자(S2)를 통해서 대응하는 각 반도체 레이저(L)에 공통으로 인가하는 동시에, 그 스위치 소자(S2)의 개폐를 제어 장치(40)(제어부(43))가 공급하는 토출 제어 신호(SI)(개폐 신호(GS2))에 의해 제어하도록 하고 있다. 그리고, 스위치 소자(S2)가 닫히면, 상기 스위치 소자(S2)에 대응하는 반도체 레이저(L)에 레이저 구동 전압(VDL)이 공급되어, 대응하는 반도체 레이저(L)로부터 레이저광이 출사된다.

즉, 도 10에 도시된 바와 같이 래치 신호(LAT)가 헤드 구동 회로(51)에 입력되면, 대기 시간(T1, T2) 후에 개폐 신호(GS2)가 생성된다. 그리고, 개폐 신호(GS2)가 상승했을 때에, 대응하는 반도체 레이저(L)에 레이저 구동 전압(VDL)이 인가되어, 정확히, 반도체 레이저(L)의 조사 위치를 통과하는 기판(2)(흑셀(C1))에 착탄한 액적(Fb)에, 상기 반도체 레이저(L)로부터 레이저광이 출사된다. 그리고 개폐 신호(GS2)가 하강하고, 레이저 구동 전압(VDL)의 공급이 차단되어서 반도체 레이저(L)에 의한 건조 처리 동작이 종료한다.

제어 장치(40)에는 I/F부(49)를 통해서 기판 검출 장치(53)가 접속되어 있다. 기판 검출 장치(53)는 기판(2)의 가장자리를 검출하고, 제어 장치(40)에 의해 토출 헤드(30)(노즐(N))의 바로 아래를 통과하는 기판(2)의 위치를 산출할 때에 이용된다.

제어 장치(40)에는 I/F부(49)를 통해서 X축 모터 구동 회로(54)가 접속되어, X축 모터 구동 회로(54)에 X축 모터 구동 제어 신호를 출력하게 되어 있다. X축 모터 구동 회로(54)는 제어 장치(40)로부터의 X축 모터 구동 제어 신호에 응답하여, 캐리지(29)를 왕복 이동시키는 X축 모터(MX)를 정전 또는 역전시키게 되어 있다. 그리고, 예를 들면, X축 모터(MX)를 정전시키면, 캐리지(29)는 X 화살표 방향으로 이동하고, 역전시키면 캐리지(29)는 X 화살표의 반대 방향으로 이동한다.

제어 장치(40)에는 상기 X축 모터 구동 회로(54)를 통해서 X축 모터 회전 검출기(54a)가 접속되어, X축 모터 회전 검출기(54a)로부터의 검출 신호가 입력된다. 제어 장치(40)는, 이 검출 신호에 의거하여 X축 모터(MX)의 회전 방향 및 회전량을 검출하고, 토출 헤드(30)(캐리지(29))의 X 화살표 방향의 이동량과, 이동 방향을 연산한다.

제어 장치(40)에는 I/F부(49)를 통해서 Y축 모터 구동 회로(55)가 접속되어, Y축 모터 구동 회로(55)에 Y축 모터 구동 제어 신호를 출력하게 되어 있다. Y축 모터 구동 회로(55)는, 제어 장치(40)로부터의 Y축 모터 구동 제어 신호에 응답하고, 기판 스테이지(23)를 왕복 이동시키는 Y축 모터(MY)를 정전 또는 역전시켜, 기판 스테이지(23)를 미리 정한 속도로 이동시킨다. 예를 들면, Y축 모터(MY)를 정전시키면, 기판 스테이지(23)(기판(2))는 미리 정한 속도로 Y 화살표 방향으로 이동하고, 역전시키면, 기판 스테이지(23)(기판(2))는 미리 정한 속도로 Y화살표의 반대 방향으로 이동한다.

제어 장치(40)에는 상기 Y축 모터 구동 회로(55)를 통해서 Y축 모터 회전 검출기(55a)가 접속되어, Y축 모터 회전 검출기(55a)로부터의 검출 신호가 입력된다. 제어 장치(40)는, Y축 모터 회전 검출기(55a)로부터의 검출 신호에 의거하여 Y축 모터(MY)의 회전 방향 및 회전량을 검출하고, 토출 헤드(30)에 대한 기판(2)의 Y 화살표 방향의 이동 방향 및 이동량을 연산한다.

(도트 패턴의 생성)

다음에, 상기 액적 토출 장치(20)를 사용해서 도트 패턴(10)을 기판(2)의 뒷면(2b)에 형성하는 방법에 관하여 설명한다.

우선, 도 5에 도시된 바와 같이, 개시 위치에 위치하는 기판 스테이지(23)위에 기판(2)을 뒷면(2b)이 상측이 되도록 배치 고정한다. 이때, 기판(2)의 Y 화살표 방향측의 변(邊)은 안내 부재(26)보다 Y 화살표 방향 반대측에 배치되어 있다. 또한, 캐리지(29)(토출 헤드(30))는 기판(2)이 Y 화살표 방향으로 이동했을 때, 그 바로 아래를, 도트 패턴(10)을 형성하는 위치(패턴 형성 영역(Z1))가 통과하는 위치에 세트되어 있다.

이 상태로부터, 제어 장치(40)는 Y축 모터(MY)를 구동 제어하고, 기판 스테이지(23)를 통해서 기판(2)을 소정의 속도로 Y 화살표 방향으로 반송시킨다. 이윽고, 기판 검출 장치(53)가 기판(2)의 Y 화살표측의 가장자리를 검출하면, 제어 장치(40)는 Y축 모터 회전 검출기(55a)로부터의 검출 신호에 의거하여 횡 일렬의 셀(C)(흑셀(C1))이 노즐(N)의 바로 아래까지 반송된 것인지의 여부를 연산한다.

이 사이, 제어 장치(40)는 도트 패턴 작성 프로그램에 따라, RAM(44)에 저장한 비트맵 데이터(BMD)에 의거하는 토출 제어 신호(SI)와, 구동 파형 생성 회로(46)에서 생성한 정전 구동 전압(VDC)을 헤드 구동 회로(51)에 출력한다. 또한, 제어 장치(40)는 전원 회로(48)에서 생성한 레이저 구동 전압(VDL)을 레이저 구동 회로(52)에 출력한다. 그리고, 제어 장치(40)는 래치 신호(LAT)를 출력하는 타이밍을 기다린다.

그 후, 1행째의 셀(C)(흑셀(C1))이 노즐(N)의 바로 아래(착탄 위치)까지 반송되면, 제어 장치(40)는 래치 신호(LAT)를 헤드 구동 회로(51)에 출력한다. 헤드 구동 회로(51)는 제어 장치(40)로부터의 래치 신호(LAT)를 응답하고, 토출 제어 신호(SI)에 의거하는 개폐 신호(GS1)을 생성하고, 상기 개폐 신호(GS1)를 스위치 회로(59)에 출력한다. 그리고, 닫힌 상태의 스위치 소자(S1)에 대응하는 정전 액추에이터에, 정전 구동 전압(VDC)을 공급하고, 대응하는 노즐(N)로부터, 정전 구동 전압(VDC)에 상대하는 액적(Fb)을 일제히 토출한다.

한편, 레이저 구동 회로(52)(지연 펄스 생성 회로(61))는 래치 회로(57)가 래치한 토출 제어 신호(SI)를 받아서 개폐 신호(GS2)의 생성을 개시하고, 대기 시간(T1, T2)(기판(2)(흑셀(C1))에 착탄한 액적(Fb)이 제 1 레이저광 및 제 2 레이저광의 각각의 레이저 조사 위치에 도달하는 시간) 대기한다. 그리고, 래치 신호(LAT)를 받고 대기 시간(T1, T2)을 경과하면, 레이저 구동 회로(52)는 지연 펄스 생성 회로(61)가 생성한 개폐 신호(GS2)를 스위치 회로(62)에 출력하고, 닫힌 상태의 스위치 소자(S2)에 대응하는 반도체 레이저(L)에 레이저 구동 전압(VDL)을 공급한다.

이에 따라, 각 반도체 레이저(L)로부터 레이저광이 조사된다. 그리고, 이 레이저광은 제 1 기판(31)에 의해 제 1 레이저광 및 제 2 레이저광으로 분기된다. 이 중, 제 1 레이저광은 횡 일렬의 흑셀(C1) 내에 착탄한 직후의 액적(Fb)에 조사되고, 각 제 1 레이저광의 에너지에 의해, 착탄한 액적(Fb)의 분산매를 증발시켜, 상기 액적(Fb)을 건조시킨다. 한편, 제 2 레이저광은 제 2 레이저광의 조사 위치에 다다른 횡 일렬의 흑셀(C1) 내에 착탄한 액적(Fb)에 조사되고, 이 제 2 레이저광의 에너지에 의해, 액적(Fb)에 포함되어 있던 망간 미립자가 소성되어 기판(2)에 밀착된다.

이후, 동일하게, 각 노즐(N)로부터 토출된 액적(Fb)은 기판(2)에 착탄할 때마다, 대응하는 반도체 레이저(L)의 제 1 레이저광의 조사를 받아서 건조되고, 제 2 레이저광의 조사 위치에 반송될 때마다, 반도체 레이저(L)의 레이저광의 조사를 받아서 소성된다. 그리고, 도트 패턴(10)을 구성하는 반구 형상의 도트(D)가 횡 일렬마다 형성되어온다.

그 후, 패턴 형성 영역(Z1)에 형성되는 도트 패턴(10)의 전체 도트(D)가 형성되면, 제어 장치(40)는 Y축 모터(MY)를 제어하여 기판(2)을 토출 헤드(30)의 하방 위치로부터 퇴출시킨다.

다음에, 상기한 바와 같이 구성한 본 실시예의 효과를 이하에 기재한다.

(1) 본 실시예에 의하면, 캐비티(32c)를 구성하는 제 1 기판(31)은 투명한 기판이다. 반도체 레이저(L)는 이 제 1 기판(31)을 투과한 제 1 레이저광이 노즐(N)으로부터 토출된 액적의 근방에 조사되도록, 비스듬히 설치되어 있다. 이 때문에, 제 1 기판(31)을 투과한 제 1 레이저광은 액적(Fb)이 기판(2)에 착탄하는 위치의 근방에 조사되고, 제 1 기판(31)의 표면에서 반사된 제 2 레이저광은 착탄한 액 적(Fb)으로부터 소정의 열째에 위치하는 셀에 조사된다. 따라서, 각 노즐(N)에 대응하는 하나의 반도체 레이저(L)를 이용하여, 착탄 위치에 있는 액적(Fb)을 조속히 건조하고, 또한 소성할 수 있다. 또한, 제 1 레이저광과 제 2 레이저광이 다른 타이밍으로 액적(Fb)에 조사되므로, 보다 긴 시간, 레이저광을 액적(Fb)에 조사할 수 있어, 효율적으로 액적(Fb)의 건조 및 소성을 행할 수 있다. 또한, 제 1 레이저광 및 제 2 레이저광으로 분기시키는 제 1 기판(31)은 토출 헤드(30)를 구성하는 부재이기 때문에, 별도의 부재를 설치하지 않아도 되어, 효율적으로 건조 및 소성을 행할 수 있다.

(2) 본 실시예에 의하면, 투과광량보다 반사광량쪽이 많아지도록, 제 1 기판(31)(또는, 제 1 기판(31)의 표면)의 유전율, 반도체 레이저(L)의 경사 각도를 정한다. 이 때문에, 제 1 기판(31)을 투과해서 액적(Fb)의 건조를 행하는 제 1 레이저광의 광량보다, 제 1 기판(31)에 의해 반사되어 액적(Fb)의 소성을 행하는 제 2 레이저광의 광량 쪽이 많아진다. 보통, 건조에 비해, 소성에는 보다 많은 에너지가 필요하다. 따라서 소성 때문에, 더욱 큰 에너지의 제 2 레이저광을 조사하므로, 보다 효율적으로 액적의 소성을 행할 수 있다.

(3) 본 실시예에 의하면, 캐비티(32c)의 측부를 진동판(32b)으로 해서, 이 진동판(32b)을 진동시키기 위한 전극(33a)으로 이루어지는 정전 액추에이터가 설치되어 있다. 진동판(32b), 진동실(32f) 및 정전 액추에이터가, 액적(Fb)을 토출시키기 위한 가압부로서 기능한다. 캐비티의 외측에 진동판을 구성하는 글라스판이나 플라스틱판 등을 통해서 압전 소자를 설치한 구조와는 달리, 미세한 토출 헤드 (30)를 제조할 수 있다. 또한, 압전 소자의 경우, 압전 소자 자신의 두께나, 진동판으로의 접착제의 두께의 격차가 발생하는 경우가 있다. 캐비티(32c)를 구성하는 한면을 진동판(32b)으로 하여, 정전기력을 이용한 토출을 행하는 구동 방식을 채용하기 때문에, 안정한 토출 특성을 얻을 수 있다.

(4) 본 실시예에 의하면, 제 2 기판(32)의 표면에는 동일한 간격으로 형성된 노즐홈(32a)과, 노즐홈(32a)의 각각에 접속되는 홈부가 설치되어 있다. 이 홈부는 캐비티(32c)를 형성하는 영역, 오리피스(32d)를 형성하는 영역, 액체 저장부(32e)를 형성하는 영역을 포함해서 구성된다. 그리고, 제 2 기판(32)과, 평면인 판 형상의 제 1 기판(31)을 밀착시키면, 홈부가 제 1 기판(31)으로 덮여, 측벽을 진동판(32b)으로 하는 캐비티(32c), 오리피스(32d) 및 액체 저장부(32e)가 형성된다. 이 때문에, 레이저광을 분기하는 제 1 기판(31) 자체의 구성을 간소화할 수 있으므로, 분기시킨 제 1 레이저광 및 제 2 레이저광의 조사 위치를 보다 정확하게 파악할 수 있다.

(5) 본 실시예에 의하면, 반도체 레이저(L)의 구동 타이밍을 노즐(N)의 구동 개시를 정하는 래치 신호(LAT)의 하강을 기준(기준 시간(Tk)), 즉, 액적(Fb)을 토출시키기 위한 정전 액추에이터의 구동을 기준으로 해서 결정했으므로, 노즐(N)으로부터 토출한 액적(Fb)의 위치를 정확하게 파악할 수 있다. 따라서, 레이저광을 정밀하게 액적(Fb)에 조사할 수 있어, 확실하게 액적(Fb)을 건조·소성시킬 수 있다. 또한, 제어부(43)의 부하도 경감할 수 있다.

(6) 본 실시예에 의하면, 16개의 반도체 레이저(L)는 구동한 정전 액추에이 터에 대응하는 반도체 레이저(L)밖에 구동시키지 않도록 했으므로, 반도체 레이저(L)의 소비 전력을 억제할 수 있다.

상기 실시예는 아래와 같이 변형 가능하다.

상기 실시예에서는 캐비티(32c)를 구성하는 투명한 제 1 기판을 이용하여, 제 1 레이저광 및 제 2 레이저광으로 분기했다. 이에 한정하지 않고, 토출 헤드(30)의 일부가 제 1 레이저광 및 제 2 레이저광을 분기하는 투과성 부재가 되어 있으면, 다른 구성이어도 된다. 예를 들면, 레이저광이 조사되는 제 1 기판의 하방의 일부만을 투명재로 구성하여도 좋다. 또한, 제 1 기판을 투명재로 했지만, 레이저광을 투과 성분과 반사 성분으로 분배하기 위해서 투명 부재의 표면 혹은 내부에 처리를 실시한 부재를 제 1 기판으로서 사용해도 좋다.

즉, 투과성 부재란, 입사한 광의 적어도 일부를 투과하는 부재이며, 입사한 레이저광을 액적의 착탄 위치 또는 착탄 위치 근방에 조사하는 제 1 레이저광과, 이 제 1 레이저광의 조사 위치와는 다른 위치에 조사하는 제 2 레이저광으로 분기할 수 있는 부재이다. 이 투과성 부재에는,레이저광을 투과 성분과 반사 성분으로 분배하기 위해서 투명 부재의 표면 혹은 내부에 어떠한 처리를 실시한 하프 미러(half mirror) 등의 부재에 한하지 않고, 처리를 실시하지 않은 미가공 글라스와 같은 부재도 포함한다.

상기 실시예에서는 반도체 레이저(L)의 위치를 고정하고, 이 반도체 레이저(L)로부터 레이저광을 조사했다. 이에 한하지 않고, 제 1 레이저광의 조사 위치를 액적(Fb)의 착탄 위치 또는 그 근방에 거의 고정한 상태에서, 제 2 레이저광의 조 사 위치를 액적(Fb)의 기판의 이동에 맞춰서 추종하도록, 반도체 레이저(L)를 회전 운동시켜도 좋다. 구체적으로는, 반도체 레이저(L)를 기판의 이동에 맞춰서 추종시키는 추종부(70)(도 7에 2점 쇄선으로 나타낸다)를 설치하고, 이 추종부(70)의 움직임을 제어한다. 이에 따라, 소성을 위한 제 2 레이저광의 조사 시간을 길게 해서, 소성을 촉진할 수 있다.

상기 실시예에서는 레이저 구동 회로(52)의 지연 펄스 생성 회로(61)에 있어서, 대기 시간(T1, T2)이 경과했을 때, 개폐 신호(GS2)를 출력하도록 했다. 이를, 제어 장치(40)로, 대기 시간(T1, T2)을 재고, 대기 시간(T1, T2)이 경과했을 때, 레이저 구동 회로(52)에 제어 신호를 출력한다. 그리고, 레이저 구동 회로(52)는 제어 신호에 응답하여, 헤드 구동 회로(51)의 래치 회로(57)로부터 입력한 토출 제어 신호(SI)에 의거하여 생성한 개폐 신호(GS2)를 출력하도록 하여도 좋다.

상기 실시예에서는 래치 신호(LAT)의 하강을 기준으로서 대기 시간(T1, T2)을 설정했지만, 래치 신호(LAT)의 상승을 기준으로 대기 시간(T1, T2)을 설정해서 실시하여도 좋고, 요는, 정전 액추에이터의 구동 동작을 정하는 구동 신호를 기준으로 시간(T1, T2)을 설정하면 어떤 타이밍이어도 좋다.

상기 실시예에서는 가압부로서 정전 액추에이터를 사용해서 액적(Fb)을 토출했지만, 정전 액추에이터 이외의 방법으로, 압력실(캐비티(32c))을 가압하는 가압부를 이용해도, 반도체 레이저(L)측의 토출 헤드(30)의 일부가 레이저광을 제 1 레이저광 및 제 2 레이저광으로 분기하는 부재이면, 다른 구성이어도 좋다. 예를 들면, 정전 액추에이터 이외의 방법(예를 들면, 피에조(piezo) 소자를 이용하는 방법 이나 기포를 이용하는 방법 등)을 이용해서 캐비티(32c) 내를 가압하여, 액적(Fb)을 토출하여도 좋다. 예를 들면, 피에조 소자를 이용할 경우에는, 캐비티(32c)를 구성하는 진동판(32b)에 피에조 소자를 접촉시켜, 구동 신호에 의해 캐비티(32c)의 체적을 변경해서 액적(Fb)을 토출시킨다. 또한, 기포를 이용할 경우에는, 캐비티(32c) 내에 기포를 생성하고 파열시켜서 액적(Fb)을 토출시킨다. 이들의 경우에도, 레이저 조사부로부터의 레이저광을 토출 헤드(30)의 일부에서 제 1 레이저광 및 제 2 레이저광으로 분기시킴으로써, 노즐(N)로부터 토출되어서 착탄한 액적(Fb)의 건조 및 소성을 효율적으로 행할 수 있다.

상기 실시예에서는 도트 패턴(10)을 구성하는 도트(D)를 형성하기 위한 액적 토출 장치(20)로 구체화했지만, 예를 들면, 기능성 재료로서 배선 재료를 포함하는 액적을 기판에 토출시켜서, 기판 위로 금속 배선을 형성하는 액적 토출 장치나 절연막을 형성하기 위한 액적 토출 장치 등에 응용하여도 좋다. 이 경우에도, 효율적으로 후공정의 건조·소성이 액적 토출 장치에서 행할 수 있다.

상기 실시예에서는 반구 형상의 도트(D)로 구체화했지만, 그 형상은 한정되는 것은 아니고, 예를 들면, 그 평면 형상이 타원형의 도트이거나, 바코드를 구성하는 바(bar)와 같이 선 형상이거나 하여도 좋다.

상기 실시예에서는 패턴은 2차원 코드의 식별 코드였지만, 이에 한하지 않고, 예를 들면, 바코드여도 좋다. 또한, 패턴은 문자, 숫자, 기호 등이어도 좋다.

상기 실시예에서는 도트 패턴(10)을 표시용 기판으로서 기판(2)에 형성했지만, 이것을 실리콘 웨이퍼, 수지 필름, 금속판 등으로 해도 좋다.

상기 실시예에서는 표시 모듈(1)에 구체화했다. 이에 한하지 않고, 예를 들면, 유기 일렉트로루미네선스 표시 장치의 표시 모듈이어도 좋고, 또는 평면 형상의 전자 방출 소자를 구비하고, 상기 소자로부터 방출된 전자에 의한 형광 물질의 발광을 이용한 전계 효과형 장치(FED나 SED 등)를 구비한 표시 모듈이어도 좋다. 또한, 도트 패턴(10)이 형성된 기판(2) 등은 이들 표시 장치뿐만 아니라, 다른 전자 기기에 사용하여도 좋다.

여기에서는, 복수의 실시예만을 기재했지만, 본 발명이 그 취지로부터 일탈하지 않는 범위에서 다른 특유의 예로 구체화되어도 좋다는 것은 당업자에 있어서 명확하다. 본 발명은 여기에 기재된 내용에 한하지 않고, 첨부한 청구범위 내에서 개량되어도 좋다.

본 발명에 의하면, 토출한 기능 재료를 포함하는 액적에 레이저광을 정밀하게 조사하여, 효율적인 건조·소성을 실시할 수 있는 액적 토출 장치를 제공할 수 있다.

Claims

액적 토출 장치(20)로서,

상기 장치(20)는,

기능성 재료를 포함하는 액상체로 이루어지는 액적을 대상물(2)을 향해서 토출하는 토출부(30)이며, 상기 토출부(30)는 상기 액상체를 저장하는 압력실(32c)과, 상기 압력실(32c)에 압력을 가해서 상기 액적을 토출시키는 가압부(32b, 33a)와, 투과성 부재(31)를 갖고,

상기 투과성 부재(31)에 레이저광을 조사하는 레이저 조사부(L)이며, 상기 레이저광은 상기 투과성 부재(31)에서 제 1 레이저광과 제 2 레이저광으로 분기되어, 상기 제 1 레이저광은 상기 대상물(2) 위로 상기 액적이 착탄하는 위치 또는 그 근방을 조사할 수 있도록 상기 투과성 부재(31)를 투과하고, 상기 제 2 레이저광은 상기 제 1 레이저광의 조사 위치와는 다른 대상물(2) 위의 위치를 조사하는 것을 특징으로 하는 액적 토출 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 제 1 레이저광은 상기 대상물(2) 위에 착탄한 직후의 액적에 조사되고,

상기 제 2 레이저광은 상기 제 1 레이저광이 조사된 후의 액적에 조사되는 것을 특징으로 하는 액적 토출 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 투과성 부재(31)는 상기 제 2 레이저광의 양이 상기 제 1 레이저광의 양보다 많아지도록 상기 레이저광을 분기시키는 것을 특징으로 하는 액적 토출 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 투과성 부재(31)는 반투과성을 갖는 반사막(31a)을 구비하는 것을 특징으로 하는 액적 토출 장치.
제 4 항에 있어서,

상기 제 2 레이저광은 상기 반사막(31a)에 의해 반사되고, 제 2 레이저광의 양은 상기 반사막(31a)을 투과하는 상기 제 1 레이저광의 양보다도 많은 것을 특징으로 하는 액적 토출 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 투과성 부재(31)는 제 1 기판(31)이며, 상기 제 2 레이저광은 상기 제 1 기판(31)에서 반사되고,

상기 토출부는 제 2 기판(32)을 더 구비하고, 상기 제 1 기판(31)과 제 2 기판(32)이 상기 압력실(32c)을 구획하는 것을 특징으로 하는 액적 토출 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 레이저 조사부(L)의 방향을 상기 토출부(30)에 대하여 변화시키는 변화부(70)를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 액적 토출 장치.
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 압력실(32c)을 구획하기 위한 기판(32)을 더 구비하고, 상기 기판(32)은 상기 압력실(32c)에 면하는 가요부(可撓部)(32b)를 갖는 것을 특징으로 하는 액적 토출 장치.
제 8 항에 있어서,

상기 가압부(32b, 33a)는 상기 가요부(32b)와, 상기 가요부(32b)에 대향하는 전극(33a)을 포함하고, 상기 전극(33a)으로부터의 정전기력이 상기 가요부(32b)를 구부리는 것을 특징으로 하는 액적 토출 장치.
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 제 1 레이저광은 상기 대상물(2)의 표면에 대하여 비스듬히 조사되는 것을 특징으로 하는 액적 토출 장치.
액적 토출 장치(20)로서,

상기 장치(20)는,

기능성 재료를 포함하는 액상체로 이루어지는 액적을 대상물(2)을 향해서 토출하는 토출부(30)이며, 상기 토출부(30)는 투과성 부재(31)를 갖고,

상기 투과성 부재(31)에 레이저광을 조사하는 레이저 조사부(L)이며, 상기 레이저광은 상기 투과성 부재(31)에서 제 1 레이저광과 제 2 레이저광으로 분기되어, 상기 제 1 레이저광은 상기 대상물(2) 위에 착탄한 직후의 액적에 조사되고, 상기 제 2 레이저광은 상기 제 1 레이저광이 조사된 후의 액적에 조사되는 것을 특징으로 하는 액적 토출 장치.