JP2007054704A - 描画システム、デバイス及び電気光学装置並びに電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】 隔壁等を設けることなく微細パターンを描画する。
【解決手段】 吐出ヘッド１から液滴Ｌを吐出して基板上に描画する。吐出ヘッド１から吐出された液滴Ｌを捕捉する捕捉手段１５と、捕捉した液滴Ｌを基板上の所定位置に位置決めする位置決め手段と、位置決めされた液滴Ｌにより基板上に描画されたパターンの少なくとも一部を除去する除去手段とを１５とを備える。
【選択図】 図２

Description

本発明は、描画システム、デバイス及び電気光学装置並びに電子機器に関するものである。

近年、電子装置の製造過程に用いられる塗布技術として、液体吐出方式の利用が拡大する傾向にある。液体吐出方式による塗布技術は、一般に、基板と液体吐出ヘッドとを相対的に移動させながら、液体吐出ヘッドに設けられた複数のノズルから液状体を液滴として吐出し、その液滴を基板上に繰り返し付着させて塗布膜を形成するものであり、スピンコート方式などの従来の塗布技術に比べて、液状体の消費に無駄が少なく、任意のパターンをフォトリソグラフィーなどの手段を用いず直接塗布することが出来るといった利点を有する。
例えば、特許文献１、特許文献２などには、パターン形成用材料を含んだ機能液を液滴吐出ヘッドから基板上に吐出することにより、パターン形成面に材料を配置（塗布）して半導体集積回路などの微細な配線パターンを形成する技術が開示されている。
特開平１１−２７４６７１号公報 特開２０００−２１６３３０号公報

しかしながら、上述したような従来技術には、以下のような問題が存在する。
液滴の着弾精度は±数ミクロンであり、微細パターンを描画する超精密プロセスには適用できないという問題がある。
そこで、微細パターンを描画すべき領域を囲む隔壁を形成し、隔壁間に液滴を吐出する方法も採れるが、この場合、隔壁を形成するための工程を別途設ける必要があり、工数アップ及びコスト増加を招いてしまう。さらに、着色剤を含む液滴を吐出してカラーフィルタを製造する場合には、隔壁により開口率が低下するという問題も生じる。

本発明は、以上のような点を考慮してなされたもので、隔壁等を設けることなく微細パターンが描画可能な描画システム、及び微細パターンが描画されたデバイス、このデバイスを備えた電気光学装置並びに電子機器を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために本発明は、以下の構成を採用している。
本発明の描画システムは、吐出ヘッドから液滴を吐出して基板上に描画する描画システムであって、前記吐出ヘッドから吐出された液滴を捕捉する捕捉手段と、捕捉した前記液滴を基板上の所定位置に位置決めする位置決め手段と、前記位置決めされた液滴により前記基板上に描画されたパターンの少なくとも一部を除去する除去手段とを備えることを特徴とするものである。

従って、本発明の描画システムでは、吐出ヘッドから吐出された液滴を基板に着弾する前に捕捉し、さらに捕捉した液滴を基板上の所定位置に位置決めするため、隔壁等を設ける必要がなく、工数アップ及びコスト増加を招くことなく、液滴を高精度に基板上に配置して、微細パターンを描画することができる。また、本発明の描画システムでは、除去手段により、基板上のパターンを除去できるので、例えば配線パターンの一部を除去して抵抗素子を形成する等、所望形状を容易に形成することが可能になる。

前記捕捉手段としては、照射した光の光圧で前記液滴を捕捉する構成を好適に採用できる。この場合の光としては、ＹＡＧレーザや赤外線レーザ等のレーザ光を用いることができる。すなわち、本発明では、いわゆるレーザピンセット方式により液滴を捕捉して、基板上に高精度に位置決めすることにより、微細パターンを描画することが可能である。

前記位置決め手段としては、前記捕捉された液滴に対して前記基板を前記所定位置に応じた位置に相対移動させる構成を採用できる。
これにより、本発明では、捕捉した液滴を移動させずに基板上の所定位置に塗布できるため、液滴が捕捉状態から外れることなく安定して所定位置に描画することが可能になる。

また、前記位置決め手段としては、前記光を集光する光学素子と、前記光学素子の焦点位置を移動させる移動装置とを有する構成も好適に採用できる。
この構成では、光学素子の焦点に光が集光され、この焦点位置に液滴を捕捉しておくことが可能になる。そして、移動装置により光学素子の焦点位置を移動させることにより、捕捉した液滴を焦点位置に追従させて移動させることができる。
そのため、焦点位置を基板上の所定位置に移動させることにより、液滴を所定位置に移動させて塗布することが可能になる。

また、この場合には、前記位置決め手段が、捕捉された前記液滴を互いに受け渡して搬送する複数の搬送手段を有する構成も好適に採用できる。
従って、この構成では、液滴を捕捉した位置と基板上に塗布する位置との距離が大きい場合でも円滑に液滴を搬送することが可能になり、基板の大型化にも対応することができる。

また、本発明では、前記液滴を吐出するタイミングに応じて前記光の焦点位置を移動させる同期装置を有する構成も好適に採用できる。
この構成では、吐出ヘッドから吐出された液滴の移動速度に合わせて光の焦点位置の移動速度を同期させることにより、液滴と焦点位置との相対速度を略同一とすることができ、吐出ヘッドから吐出された液滴を容易に捕捉することができる。

また、本発明では、前記光が、前記液滴に対して透明な波長を有する第１光と、前記液滴を硬化させる波長を有する第２光とを有する構成も好適に採用できる。
これにより、本発明では、第１光が液滴を透過する際の光圧により液滴を捕捉することができるとともに、第２光により液滴を硬化（溶媒の蒸発が進んだ半硬化状態も含む）させることにより、液滴の捕捉状態が解除されてしまうことを防止でき、また球状の液滴を例えばマイクロレンズとして基板上に配置することが可能になる。

また、本発明における前記除去手段としては、前記基板上に形成されたパターンに対して第３光を照射して、前記パターンの少なくとも一部を除去する構成を好適に採用できる。これにより、本発明では、第３光の照射位置を調整することにより、容易にパターン除去位置を設定することができ、所望形状を容易に得ることができる。
この第３光としては、前記液滴を捕捉する前記光と同一波長を有することが好ましい。
これにより、本発明では、捕捉手段と同一の光源を使用することが可能になり、装置の小型化及び低価格化に寄与できる。

そして、本発明のデバイスは、先に記載の描画システムにより、基板上に機能液の液滴が塗布されたことを特徴とするものである。
これにより、本発明では、基板上に隔壁等を設けることなく、高精度に微細パターンが描画されたデバイスを得ることができる。

また、このデバイスとしては、前記液滴が前記基板における前記液滴に対する親液性領域に塗布される構成も好適である。
これにより、本発明では、

そして、本発明の電気光学装置は、先に記載のデバイスを備えることを特徴とするものである。また、本発明の電子機器は、先に記載のデバイスを備えることを特徴とするものである。
従って、本発明では、工数アップ及びコスト増加を招くことなく、高精度に微細パターンが描画された高品質の電気光学装置及び電子機器を得ることができる。

以下、本発明の描画システム、デバイス及び電気光学装置並びに電子機器の実施の形態を、図１ないし図１３を参照して説明する。
（第１実施形態）
まず、本発明の描画システムについて説明する。
この描画システムは、液滴吐出ヘッドから液滴を吐出して基板に塗布する液滴吐出装置（インクジェット装置）を備えている。

図１は、描画システムを構成する液滴吐出装置ＩＪの概略構成を示す斜視図である。
液滴吐出装置ＩＪは、液滴吐出ヘッド（吐出ヘッド）１と、Ｘ軸方向駆動軸４と、Ｙ軸方向ガイド軸５と、制御装置ＣＯＮＴと、ステージ７と、クリーニング機構８と、基台９、レーザピンセット装置（捕捉手段）１５とを備えている。
ステージ７は、この液滴吐出装置ＩＪによりインク（液体材料）を設けられる基板Ｐを支持するものであって、基板Ｐを基準位置に固定する不図示の固定機構を備えている。

液滴吐出ヘッド１は、複数の吐出ノズルを備えたマルチノズルタイプの液滴吐出ヘッドであり、長手方向とＸ軸方向とを一致させている。複数の吐出ノズルは、液滴吐出ヘッド１の上面（＋Ｚ側の面）にＸ軸方向に並んで一定間隔で設けられている。液滴吐出ヘッド１の吐出ノズルからは、ステージ７に支持されている基板Ｐに塗布（描画）される各種機能液の液滴が吐出される。

Ｘ軸方向駆動軸４には、Ｘ軸方向駆動モータ２が接続されている。Ｘ軸方向駆動モータ２はステッピングモータ等であり、制御装置ＣＯＮＴからＸ軸方向の駆動信号が供給されると、Ｘ軸方向駆動軸４を回転させる。Ｘ軸方向駆動軸４が回転すると、液滴吐出ヘッド１はＸ軸方向に移動する。
Ｙ軸方向ガイド軸５は、基台９に対して動かないように固定されている。ステージ７は、Ｙ軸方向駆動モータ３を備えている。Ｙ軸方向駆動モータ３はステッピングモータ等であり、制御装置ＣＯＮＴからＹ軸方向の駆動信号が供給されると、ステージ７をＹ軸方向に移動させる。

制御装置ＣＯＮＴは、液滴吐出ヘッド１に液滴の吐出制御用の電圧を供給する。また、Ｘ軸方向駆動モータ２に液滴吐出ヘッド１のＸ軸方向の移動を制御する駆動パルス信号を、Ｙ軸方向駆動モータ３にステージ７のＹ軸方向の移動を制御する駆動パルス信号を供給する。
クリーニング機構８は、液滴吐出ヘッド１をクリーニングするものである。クリーニング機構８には、図示しないＹ軸方向の駆動モータが備えられている。このＹ軸方向の駆動モータの駆動により、クリーニング機構は、Ｙ軸方向ガイド軸５に沿って移動する。クリーニング機構８の移動も制御装置ＣＯＮＴにより制御される。

液滴吐出装置ＩＪは、液滴吐出ヘッド１と基板Ｐを支持するステージ７とを相対的に走査しつつ基板Ｐに対して液滴を塗布する。ここで、以下の説明において、Ｙ軸方向を走査方向、Ｙ軸方向と直交するＸ軸方向を非走査方向とする。したがって、液滴吐出ヘッド１の吐出ノズルは、非走査方向であるＸ軸方向に一定間隔で並んで設けられている。なお、図１では、液滴吐出ヘッド１は、基板Ｐの進行方向に対し直角に配置されているが、液滴吐出ヘッド１の角度を調整し、基板Ｐの進行方向に対して交差させるようにしてもよい。このようにすれば、液滴吐出ヘッド１の角度を調整することで、ノズル間のピッチを調節することが出来る。また、基板Ｐとノズル面との距離を任意に調節することが出来るようにしてもよい。

液滴吐出法の吐出技術としては、帯電制御方式、加圧振動方式、電気機械変換式、電気熱変換方式、静電吸引方式などが挙げられる。帯電制御方式は、材料に帯電電極で電荷を付与し、偏向電極で材料の飛翔方向を制御してノズルから吐出させるものである。また、加圧振動方式は、材料に３×１０^５Ｐａ程度の高圧を印加してノズル先端側に材料を吐出させるものであり、制御電圧をかけない場合には材料が直進してノズルから吐出され、制御電圧をかけると材料間に静電的な反発が起こり、材料が飛散してノズルから吐出されない。また、電気機械変換方式は、ピエゾ素子（圧電素子）がパルス的な電気信号を受けて変形する性質を利用したもので、ピエゾ素子が変形することによって材料を貯留した空間に可撓物質を介して圧力を与え、この空間から材料を押し出してノズルから吐出させるものである。

図２には、ピエゾ方式による液体材料の吐出原理を説明するための図である。
図２において、液体材料（機能液）を収容する液体室２１に隣接してピエゾ素子２２が設置されている。液体室２１には、液体材料を収容する材料タンクを含む液体材料供給系２３を介して液体材料が供給される。ピエゾ素子２２は駆動回路２４に接続されており、この駆動回路２４を介してピエゾ素子２２に電圧を印加し、ピエゾ素子２２を変形させることにより、液体室２１が変形し、ノズル２５から液体材料が吐出される。この場合、印加電圧の値を所定の駆動波形で変化させることにより、ピエゾ素子２２の歪み量が制御される。また、印加電圧の周波数を変化させることにより、ピエゾ素子２２の歪み速度が制御される。
なお、液滴吐出方式としては、液体材料を加熱し発生した泡（バブル）により液体材料を吐出させるバブル（サーマル）方式でも採用可能であるが、ピエゾ方式による液滴吐出は材料に熱を加えないため、材料の組成に影響を与えにくいという利点を有する。

また、本実施の形態においては、図１及び図２に示すように、液滴吐出ヘッド１の走査方向一方側に位置してレーザピンセット装置１５が設けられている。
レーザピンセット装置１５は、液滴吐出ヘッド１から吐出された液滴Ｌを捕捉し、基板Ｐ上の所定位置に位置決めするものであって、レーザ光源を含むレーザ光発生装置１６と、レーザ光発生装置１６から照射されたレーザ光（光）を集光する対物レンズ等の集光レンズ（光学素子）１７と、これらレーザ光発生装置１６及び集光レンズ１７を一体的に保持してＸ軸と平行な軸周りに回転自在な支持部材１８とを有している。集光レンズ１７は、複数のノズル２５のそれぞれに対して設けられている。また、レーザ光発生装置１６は、複数のノズル２５のそれぞれに対して設けてもよいし、一つのレーザ光をビームスプリッタにより、複数のレーザ光に分岐してもよい。
また、このレーザピンセット装置１５は、液滴吐出ヘッド１から＋Ｚ側に向けて吐出された液滴Ｌが重力及び空気抵抗によって、飛行速度がほぼゼロとなる高さ（Ｚ位置）に配置されている。

レーザ光発生装置１６からは、液滴Ｌに対して透明な（液滴Ｌに対して、実質的に吸収されない）波長を有するレーザ光が−Ｙ側へ向けて平行光として照射される。レーザ光源としては、例えばＹＡＧ、赤外線、アルゴン等が好適に用いられる。
集光レンズ１７は、液滴吐出ヘッド１から吐出された液滴Ｌの飛行経路上に焦点位置が合致するように光学特性及び位置が設定されるとともに、図示しない駆動機構（移動装置）により、レーザ光発生装置１６に対して微小距離の離間・接近が自在な構成となっている。
上記のレーザ光発生装置１６からのレーザ光の照射、支持部材１８の回転及び集光レンズ１７の移動は、制御装置ＣＯＮＴにより制御される。

続いて、上記の液滴吐出装置ＩＪを用いた液滴塗布方法により、基板Ｐ上に液滴を描画する手順について、図２乃至図７を参照して説明する。なお、図３及び図４においては、便宜上、液滴吐出ヘッド１及び支持部材１８の図示を省略している。
図２に示すように、液滴吐出ヘッド１から吐出されて液滴Ｌは、重力（自重）及び空気抵抗により減速して、速度がほぼゼロとなる捕捉位置に到達する。
液滴Ｌが捕捉位置に到達したことが、カメラやラインセンサ等の検出手段（図示せず）により検出されると、制御装置ＣＯＮＴはレーザ光発生装置１６からレーザ光を照射させる。

液滴Ｌの大きさがレーザ光の波長よりも十分大きい場合、レーザ光が液滴Ｌを透過する際に屈折することにより、液滴Ｌに力（光圧）が及ぼされる。つまり、レーザ光が液滴Ｌで屈折する際の光圧が運動量として変換され、液滴Ｌに力が及ぶことになる。運動量保存の法則により総運動量は保存されるため、一部の運動量が液滴Ｌに分配されて液滴Ｌを拘束する力となる。

例えば、レーザ光が平行光である場合、レーザ光の光子の分布はガウシアンで、光子密度（光子の流れまたは光の強さ）がビーム中央で最も大きく、円周部に向かうに従って小さくなる。また、レーザ中心部の光は外側に屈折し（中央から遠ざかる）、この光子の運動量の変化から発生したカはビームの中央方向に向う。一方、レーザ周辺部の光は内側に屈折し（中央に向かう）、この光子の運動量の変化から発生したカはビームの周辺方向に向う。ところが、ビームの中央付近の光子の数が大きいことからこの２つの力は、同じではなく、レーザ中央部の光で発生した光の方がより大きくなり、結果として液滴Ｌはレーザ中央付近に捕捉される。

次に、支持部材１８がレーザ光発生装置１６及び集光レンズ１７とともに、図２中、反時計回りに９０°回転することにより、レーザ光で捕捉されている液滴Ｌは、図３に示すように、基板Ｐと対向する位置に移動する。このときの移動速度は、液滴Ｌの直径、表面張力、粘度等で決定されるが、捕捉状態を維持できる範囲の高速で移動させることがスループットの考慮した場合、好ましい。

続いて、制御装置ＣＯＮＴは位置決め手段として、集光レンズ１７を基板Ｐに接近する（レーザ光発生装置１６から離間する）方向に移動させる。これにより、集光レンズ１７の焦点位置が移動し、レーザ光で捕捉された液滴Ｌも基板Ｐに接近して着弾する。そして、レーザ光発生装置１６からのレーザ照射を停止することにより、液滴Ｌへの捕捉状態は解除され、液滴Ｌは基板Ｐ上の所定位置に位置決めされる。
これら液滴Ｌの基板Ｐへの位置決めは、複数のノズル２５のそれぞれで独立して行われる。

なお、液滴Ｌが着弾する前には、予め基板Ｐは、液滴Ｌが塗布される所定の位置が、集光レンズ１７の直下に位置決めされるように、Ｘ軸方向駆動モータ２を介して液滴吐出ヘッド１（及びレーザピンセット装置１５）を相対移動させるとともに、Ｙ軸方向駆動モータ３を介してステージ７を移動させておく。
この後、液滴Ｌを乾燥・焼成することにより、基板Ｐ上の所定位置に膜パターンＦ（例えば配線パターン、図５参照）が描画形成される。

続いて、レーザピンセット装置１５は除去手段として、膜パターンＦの一部を除去する。具体的には、集光レンズ１７の焦点位置が膜パターンＦ上に位置するように、集光レンズ１７を移動させる。また、膜パターンＦの中、除去すべき膜パターンが集光レンズ１７の焦点位置となるように、ステージ７を駆動する。また膜パターンＦのトリミング可能なパワーをレーザ光が有するようにレーザ光発生装置１６を調整する。
そして、レーザ光発生装置１６から出射されたレーザ光（第３光）により膜パターンＦが照射されることにより、図６に示すように、膜パターンＦの一部が除去されて欠落部Ｆａが形成される。

そして、膜パターンＦを除去する形状に応じてステージ７を介して基板Ｐを相対移動させることにより、所望形状の欠落部Ｆａを形成することができる。例えば、図７に示すように、線状の膜パターンＦに対して線幅方向に基板Ｐを移動させることにより、部分的に繋がった配線パターンを形成する欠落部Ｆａとすることができる。
この場合、配線パターンＦの中に任意の抵抗値を有する抵抗素子を形成することができる。

以上のように、本実施の形態では、液滴吐出ヘッド１から吐出された液滴Ｌをレーザピンセット装置１５で捕捉し、基板Ｐ上の所定位置に位置決めするため、隔壁を用いることなく超精密の微細パターンを容易に描画形成することができ、隔壁を用いた場合のような工数アップ及びコスト増加を回避することが可能になる。
また、本実施形態では、集光素子１７の焦点位置を移動させることにより、容易に液滴Ｌを所定位置に移動させることができる。

また、本実施形態では、レーザ光によって膜パターンＦの一部を任意の形状にトリミングするので、抵抗素子等を膜ターンＦの一部に容易に形成することが可能になる。
また、本発明では、液滴Ｌを捕捉する際と同じ波長のレーザ光を用いてパターンのトリミングを行っているため、光源を共用することが可能になり、装置の小型化及び低価格に寄与できる。

（第２実施形態）
続いて、第２実施形態について説明する。
上記第１実施形態では、液滴吐出ヘッド１から液滴Ｌを上方（＋Ｚ側）へ向けて吐出する構成としたが、本実施形態では、下方（−Ｚ側）に向けて吐出する場合について説明する。また、本実施形態では、液滴Ｌとして、ＵＶ硬化樹脂の液滴が吐出され、液滴Ｌを捕捉するレーザピンセット装置１５が上記レーザ光に加えて、液滴Ｌを硬化させる波長を有するＵＶ光を照射する構成となっている。

この構成では、ノズル２５は、液滴吐出ヘッド１の下面側（−Ｚ側）に形成されており、レーザピンセット装置１５は吐出された液滴Ｌが空気抵抗により飛行速度がほぼゼロとなるＺ位置に配置されている。
具体的には、重量が１０ｎｇの液滴Ｌはおよそ３ｍ／ｓの速度で吐出された場合、２ｍｍ程度飛行すると、空気抵抗により減速して速度がほぼゼロとなる。
そのため、レーザピンセット装置１５は、液滴吐出ヘッド１のノズル面からおよそ２ｍｍ程度下方のＺ位置に設けられ、吐出された液滴Ｌに対して光を照射して捕捉する。

このとき、レーザ光発生装置１６からは上記レーザ光が第１光として照射されるとともに、図示しないＵＶ光発生装置からはＵＶ光が第２光として照射される。液滴Ｌに対してレーザ光を照射することにより液滴Ｌを捕捉し、ＵＶ光を照射することにより、液滴Ｌの硬化を促進させることができる。
そのため、着弾時には、液滴Ｌは硬化（または高粘度化）しているため、濡れ拡がらずに着弾径を小さくすることができ、より微細なパターンを形成することが可能になるとともに、別途、乾燥・焼成工程を設ける必要がなくなるため、生産効率の向上に寄与できる。

さらに、本実施形態では、空中で液滴Ｌを硬化させることにより、略球体を形成できる等、塗布・描画時の形状を制御することも可能である。
また、硬化して形状が安定した液滴Ｌを移動させることになるため、移動速度を大きくすることが可能になり、スループットの向上に寄与できる。
このように、硬化（半硬化）した液滴Ｌを基板上に位置決めした後に、上述したレーザ光発生装置１６から出射されるレーザ光を用いてトリミングを行うことにより、微細パターンに対して所望の微細形状を形成することが可能である。

（第３実施形態）
続いて、本発明に係る液滴吐出装置の第３実施形態について、図８を参照して説明する。上記実施形態では、液滴吐出ヘッド１から吐出された液滴Ｌの飛行速度がほぼゼロとなるＺ位置にレーザピンセット装置１５を配置して、液滴Ｌを捕捉する構成としたが、本実施形態では、照射するレーザ光を液滴Ｌの飛行速度と同期させて捕捉する構成となっている。

より詳細には、図８に示すように、本実施形態に係るレーザピンセット装置１５は、レーザ光発生装置１６と集光レンズ１７との間に、ポリゴンミラー（同期装置）１９が配設されている。ポリゴンミラー１９は、制御装置ＣＯＮＴの制御下で液滴吐出ヘッド１からの液滴Ｌの吐出タイミングに応じた回転速度でＸ軸周りの図中、反時計回り方向に回転する。レーザ光発生装置１６から照射されたレーザ光は、ポリゴンミラー１９の反射面１９ａで反射して集光ミラー１７で集光されるが、ポリゴンミラー１９が回転するのに従って、集光ミラー１７の焦点位置も−Ｚ側へ移動する。
そのため、ポリゴンミラー１９の回転速度及びタイミングを調整することにより、吐出された液滴Ｌの飛行速度と集光レンズ１７の焦点位置の移動速度との相対速度をほぼゼロとすることができる。

本実施形態では、上記の構成を採ることにより、必ずしも重力や空気抵抗により液滴Ｌの飛行速度がほぼゼロとなるＺ位置にレーザピンセット装置１５を配置する必要がなくなり、設計の汎用性を拡げることが可能になる。
また、本実施形態では、液滴Ｌの飛行速度がゼロとならない場合でも、容易、且つ確実に液滴Ｌを捕捉して、基板Ｐ上の所定位置に位置決めすることが可能になる。
また、本実施形態においても、位置決めされた液滴Ｌに対してレーザトリミングを実施することにより、任意の形状を容易に形成することが可能である。

（第４実施形態）
次に、第４実施形態について、図９を参照して説明する。
本実施形態では、図９に示すように、レーザピンセット装置１５がＹ軸方向に間隔をあけて複数設けられている。各レーザピンセット装置１５は、液滴Ｌを捕捉した状態でＸ軸周りに、例えば１８０°回転することで、搬送手段として液滴Ｌを互いに受け渡してＹ軸方向に搬送可能に設けられている。
この際、隣り合うレーザピンセット装置１５においては、レーザ光発生装置１６、集光レンズ１７、支持部材１８は、互いに逆方向に回転する構成となっている。

本実施形態では、例えば基板Ｐを移動させる機構が設けられていない場合であっても、容易、且つ確実に液滴Ｌを所望の位置に搬送して、基板Ｐの所定位置に位置決めすることが可能である。また、このとき、隣り合うレーザピンセット装置１５間で回転方向を逆方向に設定することにより、隣り合うレーザピンセット装置１５間で焦点位置の相対移動速度をほぼゼロにすることが可能になり、液滴Ｌの移動速度を低下させることなく、連続的に液滴Ｌを受け渡すことが可能になり、液滴塗布に要する時間を短くして生産効率の向上に寄与できる。

上述した描画システムを構成する液滴吐出装置ＩＪを用いて微細パターンが形成された基板は、例えば半導体素子等を備えて構成される各種の電子デバイスに用いられるが、このような基板を備えた各種の電子デバイスは、全て本発明のデバイスとなる。
また、電子デバイス以外にも、前記微細パターンが形成された基板は各種の表示デバイスや駆動デバイスに適用可能であり、これらデバイスは、例えばワープロ、パソコン等の携帯型情報処理装置や、携帯電話、腕時計型電子機器など、各種の電子機器における表示部等として好適に用いることができる。

（液晶表示装置）
次に、上述した液滴吐出装置ＩＪを備えた描画システムを用いて製造される液晶パネル（デバイス）及び当該液晶パネルを備える液晶装置（電気光学装置）について説明する。
図１０乃至図１２に示す本実施の形態の電気光学装置としての液晶表示装置は、スイッチング素子としてＴＦＴ（Thin Film Transistor）素子を用いたアクティブマトリクスタイプの透過型液晶装置である。図１０は本実施形態の透過型液晶装置のマトリクス状に配置された複数の画素におけるスイッチング素子、信号線等の等価回路図である。図１１はデータ線、走査線、画素電極等が形成されたＴＦＴアレイ基板の相隣接する複数の画素群の構造を示す要部平面図である。図１２は図１１のＡ−Ａ’線断面図である。なお、図１２においては、図示上側が光入射側、図示下側が視認側（観察者側）である場合について図示している。また、各図においては、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材毎に縮尺を異ならせてある。

本実施の形態の液晶表示装置において、図１０に示すように、マトリクス状に配置された複数の画素には、画素電極３９と、当該画素電極３９への通電制御を行うためのスイッチング素子であるＴＦＴ素子３０とがそれぞれ形成されており、画像信号が供給されるデータ線６ａが当該ＴＦＴ素子３０のソースに電気的に接続されている。データ線６ａに書き込む画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎは、この順に線順次に供給されるか、あるいは相隣接する複数のデータ線６ａに対してグループ毎に供給される。

また、走査線３ａがＴＦＴ素子３０のゲートに電気的に接続されており、複数の走査線３ａに対して走査信号Ｇ１、Ｇ２、…、Ｇｍが所定のタイミングでパルス的に線順次で印加される。また、画素電極３９はＴＦＴ素子３０のドレインに電気的に接続されており、スイッチング素子であるＴＦＴ素子３０を一定期間だけオンすることにより、データ線６ａから供給される画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎを所定のタイミングで書き込む。

画素電極３９を介して液晶に書き込まれた所定レベルの画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎは、後述する共通電極との間で一定期間保持される。液晶は、印加される電圧レベルにより分子集合の配向や秩序が変化することにより、光を変調し、階調表示を可能にする。ここで、保持された画像信号がリークすることを防止するために、画素電極３９と共通電極との間に形成される液晶容量と並列に蓄積容量７０が付加されている。

次に、図１１に基づいて、本実施形態の液晶表示装置の要部の平面構造について説明する。図１１に示すように、ＴＦＴアレイ基板上に、インジウム錫酸化物（Indium Tin Oxide, 以下、ＩＴＯと略記する）等の透明導電性材料からなる矩形状の画素電極３９（点線部９Ａにより輪郭を示す）が複数、マトリクス状に設けられており、画素電極３９の縦横の境界に各々沿ってデータ線６ａ、走査線３ａおよび容量線３ｂが設けられている。本実施の形態において、各画素電極３９および各画素電極３９を囲むように配設されたデータ線６ａ、走査線３ａ、容量線３ｂ等が形成された領域が画素であり、マトリクス状に配置された各画素毎に表示を行うことが可能な構造になっている。そして、各画素電極３９を囲むデータ線６ａ、走査線３ａ、容量線３ｂ等が形成された縦横の格子状に形成された領域が画像の表示を行わない非表示領域Ｕとされている。

データ線６ａは、ＴＦＴ素子３０を構成する例えばポリシリコン膜からなる半導体層１ａのうち、後述のソース領域にコンタクトホール３５を介して電気的に接続されており、画素電極３９は、半導体層１ａのうち、後述のドレイン領域にコンタクトホール３８を介して電気的に接続されている。また、半導体層１ａのうち、後述のチャネル領域（図中左上がりの斜線の領域）に対向するように走査線３ａが配置されており、走査線３ａはチャネル領域に対向する部分でゲート電極として機能する。

容量線３ｂは、走査線３ａに沿って略直線状に伸びる本線部（すなわち、平面的に見て、走査線３ａに沿って形成された第１領域）と、データ線６ａと交差する箇所からデータ線６ａに沿って前段側（図中上向き）に突出した突出部（すなわち、平面的に見て、データ線６ａに沿って延設された第２領域）とを有する。そして、図１１中、右上がりの斜線で示した領域には、複数の第１遮光膜１１ａが設けられている。

次に、図１２に基づいて、本実施の形態の液晶表示装置の断面構造について説明する。図１２は、上述した通り図１１のＡ−Ａ’線断面図であり、ＴＦＴ素子３０が形成された領域の構成について示す断面図である。本実施の形態の液晶装置においては、ＴＦＴアレイ基板１０と、これに対向配置される対向基板２０との間に液晶層５０が挟持されている。

液晶層５０は、例えば一種又は数種類のネマティック液晶を混合した液晶からなり、一対の配向膜４０及び６０の間で、所定の配向状態をとる。ＴＦＴアレイ基板１０は、石英等の透光性材料からなる基板本体１０Ａと、その液晶層５０側表面に形成されたＴＦＴ素子３０、画素電極３９、配向膜４０を主体として構成されており、対向基板２０はガラスや石英等の透光性材料からなる基板本体２０Ａと、その液晶層５０側表面に形成された共通電極３１、配向膜６０、を主体として構成されている。そして、各基板１０，２０は、スペーサー４５を介して所定の基板間隔が保持されている。

ＴＦＴアレイ基板１０において、基板本体１０Ａの液晶層５０側表面には画素電極３９が設けられ、各画素電極３９に隣接する位置に、各画素電極３９をスイッチング制御する画素スイッチング用ＴＦＴ素子３０が設けられている。画素スイッチング用ＴＦＴ素子３０は、ＬＤＤ（Lightly Doped Drain）構造を有しており、走査線３ａ、当該走査線３ａからの電界によりチャネルが形成される半導体層１ａのチャネル領域１ａ’、走査線３ａと半導体層１ａとを絶縁するゲート絶縁膜３２、データ線６ａ、半導体層１ａの低濃度ソース領域１ｂおよび低濃度ドレイン領域１ｃ、半導体層１ａの高濃度ソース領域１ｄおよび高濃度ドレイン領域１ｅを備えている。

上記走査線３ａ上、ゲート絶縁膜３２上を含む基板本体１０Ａ上には、高濃度ソース領域１ｄへ通じるコンタクトホール３５、及び高濃度ドレイン領域１ｅへ通じるコンタクトホール３８が開孔した第２層間絶縁膜３４が形成されている。つまり、データ線６ａは、第２層間絶縁膜３４を貫通するコンタクトホール３５を介して高濃度ソース領域１ｄに電気的に接続されている。

さらに、データ線６ａ上および第２層間絶縁膜３４上には、高濃度ドレイン領域１ｅへ通じるコンタクトホール３８が開孔した第３層間絶縁膜３７が形成されている。すなわち、高濃度ドレイン領域１ｅは、第２層間絶縁膜３４および第３層間絶縁膜３７を貫通するコンタクトホール３８を介して画素電極３９に電気的に接続されている。

また、ＴＦＴアレイ基板１０の基板本体１０Ａの液晶層５０側表面において、各画素スイッチング用ＴＦＴ素子３０が形成された領域には、ＴＦＴアレイ基板１０を透過し、ＴＦＴアレイ基板１０の図示下面（ＴＦＴアレイ基板１０と空気との界面）で反射されて、液晶層５０側に戻る戻り光が、少なくとも半導体層１ａのチャネル領域１ａ’および低濃度ソース、ドレイン領域１ｂ、１ｃに入射することを防止するための第１遮光膜１１ａが設けられている。

また、第１遮光膜１１ａと画素スイッチング用ＴＦＴ素子３０との間には、画素スイッチング用ＴＦＴ素子３０を構成する半導体層１ａを第１遮光膜１１ａから電気的に絶縁するための第１層間絶縁膜１２が形成されている。さらに、図１１に示したように、ＴＦＴアレイ基板１０に第１遮光膜１１ａを設けるのに加えて、コンタクトホール１３を介して第１遮光膜１１ａは、前段あるいは後段の容量線３ｂに電気的に接続するように構成されている。

さらに、ＴＦＴアレイ基板１０の液晶層５０側最表面、すなわち、画素電極３９および第３層間絶縁膜３７上には、電圧無印加時における液晶層５０内の液晶分子の配向を制御する配向膜４０が形成されている。したがって、このようなＴＦＴ素子３０を具備する領域においては、ＴＦＴアレイ基板１０の液晶層５０側最表面、すなわち液晶層５０の挟持面には複数の凹凸ないし段差が形成された構成となっている。

他方、対向基板２０には、基板本体２０Ａの液晶層５０側表面であって、データ線６ａ、走査線３ａ、画素スイッチング用ＴＦＴ素子３０の形成領域に対向する領域、すなわち各画素部の開口領域以外の領域に、入射光が画素スイッチング用ＴＦＴ素子３０の半導体層１ａのチャネル領域１ａ’や低濃度ソース領域１ｂ、低濃度ドレイン領域１ｃに侵入することを防止するための第２遮光膜３３が設けられている。さらに、第２遮光膜３３が形成された基板本体２０Ａの液晶層５０側には、その略全面にわたって、ＩＴＯ等からなる共通電極３１が形成され、その液晶層５０側には、電圧無印加時における液晶層５０内の液晶分子の配向を制御する配向膜６０が形成されている。

上記の液晶表示装置においては、例えばスペーサー４５を形成する液滴が液滴吐出ヘッドから吐出され、上述したレーザピンセット装置１５により捕捉されて所定位置に高精度に位置決めすることができる。
そのため、ブラックマトリックス上に正確に配置することができ、スペーサー４５の位置ズレに起因する不具合、例えば開口率の低下等を防ぐことが可能になり、表示性に優れた高品質の液晶表示装置を得ることができる。

（電子機器）
図１３（ａ）〜（ｃ）は、本発明の電子機器の実施の形態例を示している。
本例の電子機器は、上記の液晶装置を表示手段として備えている。
図１３（ａ）は、携帯電話の一例を示した斜視図である。図１３（ａ）において、符号１０００は携帯電話本体を示し、符号１００１は上記の液晶装置を用いた表示部を示している。
図１３（ｂ）は、腕時計型電子機器の一例を示した斜視図である。図１３（ｂ）において、符号１１００は時計本体を示し、符号１１０１は上記の液晶装置を用いた表示部を示している。
図１３（ｃ）は、ワープロ、パソコンなどの携帯型情報処理装置の一例を示した斜視図である。図１３（ｃ）において、符号１２００は情報処理装置、符号１２０２はキーボードなどの入力部、符号１２０４は情報処理装置本体、符号１２０６は上記の液晶装置を用いた表示部を示している。
図１３（ａ）〜（ｃ）に示すそれぞれの電子機器は、上記の液晶装置を表示手段として備えているので、表示性に優れた高品質の電子機器を得ることができる。

以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

例えば、上記実施形態では、液滴Ｌを捕捉するレーザ光と、膜パターンＦをトリミングするレーザ光とを同一波長（同一光源）とする構成としたが、これに限定されるものではなく、液滴Ｌの種類に応じトリミングに適した波長を有する光（光源）を個別に用いる構成としてもよい。
また、上記実施形態では、集光レンズ１７の焦点位置に対して基板Ｐを相対移動させる構成としたが、これに限定されるものではなく、集光レンズ１７または、レーザ光発生装置１６が基板Ｐに対して相対移動する構成としてもよい。

また、本発明に係る描画システムは、上述した液晶パネルの製造のみに適用されるものではなく、例えば、電流を通すことによって発光する有機機能層を画素として用いる有機ＥＬ装置等、他の電気光学装置の製造にも適用可能である。なお、有機ＥＬ装置に本発明を適用した場合には、有機機能層が本発明に係る液滴吐出装置によって形成される。
さらに、液晶パネルや有機ＥＬ装置以外にも、金属配線や有機薄膜トランジスタ、レジストやマイクロレンズアレイ、バイオ分野にも適用可能である。

例えば、上述したＵＶ硬化樹脂を搬送することにより、マイクロレンズを形成することができ、また空中で硬化させることにより、ＶＣＳＥＬ上に球状のレンズを形成することも可能になる。
また、液晶表示装置に用いられるカラーフィルタの製造にも適用できる。カラーフィルタ形成用の液滴は、溶媒を選択すれば、波長が１０００〜２５００ｎｍ付近までは透明であるため、この波長帯の光を用いて捕捉することができる。さらに、カラーフィルタ形成用の液滴に吸収される波長の光を照射することにより、液滴の溶媒が蒸発して高濃度化されるため、隔壁から溢れ出すことなく塗布することが可能である。さらに、この場合、液滴が凸形状となるため、レンズ機能を兼用させることで、別途レンズアレイを形成する工程を設ける必要がなくなり、生産効率の向上に寄与できる。また、ある程度硬化した液滴を塗布するため、隔壁そのものを設ける必要もなくなる。

また、隔壁を設けずに液滴を塗布する場合には、例えば基板上の液滴塗布領域に撥液性を付与することで、パターンの線幅を確保するが、本実施形態では、ある程度硬化した液滴を塗布するため、液滴塗布領域が親液性であっても、微細パターンを形成することが可能である。

また、透明電極として多く用いられるＩＴＯを成膜する際にも、上述したレーザピンセット装置を用いて基板上に位置決めすることにより、超精密な微細パターンからなる金属配線を形成することも可能になる。

液滴吐出装置の概略構成を示す斜視図である。 液滴吐出ヘッド及びレーザピンセット装置の概略構成図である。 基板上に液滴を描画する手順を示す図である。 基板上に液滴を描画する手順を示す図である。 基板上の膜パターンをトリミングする図である。 基板上の膜パターンをトリミングする図である。 トリミングされた膜パターンの詳細図である。 第３実施形態に係る液滴吐出ヘッド及びレーザピンセット装置の概略構成図である。 第４実施形態に係る液滴吐出ヘッド及びレーザピンセット装置の概略構成図である。 透過型液晶装置のマトリクス状に配置された複数の画素におけるスイッチング素子、信号線等の等価回路図である。 ＴＦＴアレイ基板の相隣接する複数の画素群の構造を示す要部平面図である。 図１１のＡ−Ａ’線断面図である。 本発明に係る電子機器の一例を示す斜視図である。

符号の説明

Ｆ…膜パターン（パターン）、 ＩＪ…液滴吐出装置（描画システム）、 Ｌ…液滴、 Ｐ…基板、 １…液滴吐出ヘッド（吐出ヘッド）、 １５…レーザピンセット装置（捕捉手段、除去手段）、 １９…ポリゴンミラー（同期装置）、 １０００…携帯電話本体（電子機器）、 １１００…時計本体（電子機器）、 １２００…情報処理装置（電子機器）

Claims (13)

1. 吐出ヘッドから液滴を吐出して基板上に描画する描画システムであって、
   前記吐出ヘッドから吐出された液滴を捕捉する捕捉手段と、
   捕捉した前記液滴を基板上の所定位置に位置決めする位置決め手段と、
   前記位置決めされた液滴により前記基板上に描画されたパターンの少なくとも一部を除去する除去手段とを有することを特徴とする描画システム。
2. 請求項１記載の描画システムにおいて、
   前記捕捉手段は、照射した光の光圧で前記液滴を捕捉することを特徴とする描画システム。
3. 請求項２記載の描画システムにおいて、
   前記位置決め手段は、前記捕捉された液滴に対して前記基板を前記所定位置に応じた位置に相対移動させることを特徴とする描画システム。
4. 請求項２記載の描画システムにおいて、
   前記位置決め手段は、前記光を集光する光学素子と、前記光学素子の焦点位置を移動させる移動装置とを有することを特徴とする描画システム。
5. 請求項４記載の描画システムにおいて、
   前記位置決め手段は、捕捉された前記液滴を互いに受け渡して搬送する複数の搬送手段を有することを特徴とする描画システム。
6. 請求項２から５のいずれかに記載の描画システムにおいて、
   前記液滴を吐出するタイミングに応じて前記光の焦点位置を移動させる同期装置を有することを特徴とする描画システム。
7. 請求項２から６のいずれかに記載の描画システムにおいて、
   前記光は、前記液滴に対して透明な波長を有する第１光と、前記液滴を硬化させる波長を有する第２光とを有することを特徴とする描画システム。
8. 請求項２から７のいずれかに記載の描画システムにおいて、
   前記除去手段は、前記基板上に形成されたパターンに対して第３光を照射して、前記パターンの少なくとも一部を除去することを特徴とする描画システム。
9. 請求項８記載の描画システムにおいて、
   前記第３光は、前記液滴を捕捉する前記光と同一波長を有することを特徴とする描画システム。
10. 請求項１から９のいずれかに記載の描画システムにより、基板上に機能液の液滴が塗布されたことを特徴とするデバイス。
11. 請求項１０記載のデバイスにおいて、
    前記液滴は、前記基板における前記液滴に対する親液性領域に塗布されることを特徴とするデバイス。
12. 請求項１０または１１記載のデバイスを備えることを特徴とする電気光学装置。
13. 請求項１０または１１記載のデバイスを備えることを特徴とする電子機器。

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