JP2007098281A - パターン形成方法及び液滴吐出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】液滴の飛行曲がりや吐出口の目詰まりを回避して、液滴からなるパターンの形状制御性を向上したパターン形成方法及び液滴吐出装置を提供する。
【解決手段】基板２の法線方向（Ｚ矢印方向）から見て、各液滴Ｆｂの相対移動経路Ｒから離間する位置に、対応する出射口Ｅを配設するようにした。しかも、各出射口Ｅを、それぞれ対応するノズルＮと各照射位置ＰＴのそれぞれとを結ぶ直線から離間するように配設した。そして、出射口Ｅから対応する照射位置ＰＴを通過する光軸Ａを形成し、その光軸Ａが、対応する相対移動経路Ｒと交差するようにした。
【選択図】図４

Description

本発明は、パターン形成方法及び液滴吐出装置に関する。

従来、液晶表示装置やエレクトロルミネッセンス表示装置等の表示装置には、画像を表示するための基板が備えられている。この種の基板には、品質管理や製造管理を目的として、その製造元や製品番号等の製造情報をコード化した識別コード（例えば、２次元コード）が形成されている。こうした識別コードは、配列された多数のパターン形成領域（データセル）の一部に、パターンとしてのコードパターン（例えば、有色の薄膜や凹部等のドット）を備え、そのコードパターンの有無によって製造情報を再現可能にしている。

識別コードの形成方法には、金属箔にレーザ光を照射してコードパターンをスパッタ成膜するレーザスパッタ法や、研磨材を含んだ水を基板等に噴射してコードパターンを刻印するウォータージェット法が提案されている（特許文献１、特許文献２）。

しかし、上記レーザスパッタ法では、所望するサイズのコードパターンを得るために、金属箔と基板の間隙を、数〜数十μｍに調整しなければならない。つまり、基板と金属箔の表面に対して非常に高い平坦性が要求され、しかも、これらの間隙をμｍオーダの精度で調整しなければならない。その結果、識別コードを形成できる対象基板が制限されて、その汎用性を損なう問題を招いていた。また、ウォータージェット法では、基板の刻印時に、水や塵埃、研磨剤等が飛散するため、同基板を汚染する問題があった。

近年、こうした生産上の問題を解消する識別コードの形成方法として、インクジェット法が注目されている。インクジェット法は、金属微粒子を含む液滴を吐出口から吐出して、その液滴を乾燥させることによってコードパターンを形成する。そのため、識別コードを形成する基板の対象範囲を拡大することができ、同基板の汚染等を回避して識別コードを形成することができる。
特開平１１−７７３４０号公報 特開２００３−１２７５３７号公報

しかしながら、上記インクジェット法では、液滴を乾燥することによってコードパターンを形成するために、基板の表面状態や液滴の表面張力等に応じて、以下の問題を招いていた。すなわち、基板に着弾した液滴が基板表面に沿って直ちに濡れ広がるため、液滴の乾燥に時間を要すると（例えば、１００ミリ秒以上の時間を要すると）、着弾した液滴が基板表面で過剰に濡れ広がって、対応するデータセル内から食み出すようになる。その結果、コードパターンを読み取り不可能にして基板情報を損失する問題があった。

こうした問題は、図８に示すように、液滴吐出ヘッド１０１の直下に位置する基板１０２上の液滴Ｆｂの領域にレーザ光Ｂを照射し、所定のサイズの液滴Ｆｂを瞬時に乾燥することによって回避可能と考えられる。しかし、液滴Ｆｂの領域にレーザ光Ｂを照射すると、液滴Ｆｂや液滴Ｆｂ周辺の基板１０２、さらには液滴Ｆｂの吐出不良によって露出した基板１０２から、吐出口１０３の領域に向かう反射光Ｂｒが反射されて、吐出口１０３の液状体Ｆを乾燥あるいは焼成させる。その結果、吐出口１０３の中の液状体Ｆが固化して、液滴Ｆｂの飛行曲がりや吐出口１０３の目詰まりを招く虞があった。

本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、その目的は、液滴の飛行曲がりや吐出口の目詰まりを回避して、液滴からなるパターンの形状制御性を向上したパターン形成方法及び液滴吐出装置を提供することである。

本発明のパターン形成方法は、基板と相対向する吐出口からパターン形成材料を含む液滴を吐出して前記基板に着弾した前記液滴を前記吐出口に対して相対移動し、前記相対移動した前記液滴の領域にレーザ光を出射してパターンを形成するようにしたパターン形成方法において、前記基板の法線方向から見て、前記液滴の相対移動経路から離間する位置に前記レーザ光の出射口を設け、前記出射口から前記レーザ光を出射するようにした。

本発明のパターン形成方法によれば、液滴の相対移動経路から出射口を離間させる分だけ、レーザ光の光路から吐出口を離間させることができる。従って、液滴の領域に出射したレーザ光が基板等に反射される場合であっても、吐出口に対するレーザ光の照射を回避することができる。その結果、液滴の飛行曲がりや吐出口の目詰まりを回避して、液滴からなるパターンの形状制御性を向上することができる。

本発明のパターン形成方法は、基板と相対向する複数の吐出口からパターン形成材料を含む液滴を吐出して前記基板に着弾した前記液滴を前記吐出口に対して相対移動し、前記相対移動した前記液滴の領域にレーザ光を出射してパターンを形成するようにしたパターン形成方法において、前記基板の法線方向から見て、前記レーザ光を出射する前記液滴の領域と前記各吐出口とを結ぶ直線から離間する位置に前記レーザ光の出射口を設け、前記出射口から前記レーザ光を出射するようにした。

本発明のパターン形成方法によれば、レーザ光を出射する液滴の領域と各吐出口とを結ぶ直線から出射口を離間させる分だけ、レーザ光の光路から各吐出口を離間させることができる。従って、液滴の領域に出射したレーザ光が基板等に反射される場合であっても、吐出口に対するレーザ光の照射を回避することができる。その結果、液滴の飛行曲がりや吐出口の目詰まりを回避して、液滴からなるパターンの形状制御性を向上することができる。

本発明のパターン形成方法は、基板と相対向する吐出口からパターン形成材料を含む液滴を吐出して前記基板に着弾した前記液滴を前記吐出口に対して相対移動し、前記相対移動した前記液滴の領域にレーザ光を出射してパターンを形成するようにしたパターン形成方法において、前記レーザ光を出射する前記液滴の領域から前記吐出口に向かう方向の単位ベクトルと、前記レーザ光を出射する前記液滴の領域から出射口に向かう方向の単位ベクトルとの合成ベクトルの方向を前記基板の法線方向に対して傾斜させる位置に前記出射口を設け、前記出射口から前記レーザ光を出射するようにした。

本発明のパターン形成方法によれば、出射したレーザ光が基板等によって正反射される場合であっても、レーザ光の光路から吐出口を離間させることができ、吐出口に対するレーザ光の照射を回避することができる。その結果、液滴の飛行曲がりや吐出口の目詰まりを回避して、液滴からなるパターンの形状制御性を向上することができる。

本発明の液滴吐出装置は、基板と相対向する吐出口から液滴を吐出する液滴吐出ヘッドと、前記基板に着弾した前記液滴を前記吐出口に対して相対移動させる相対移動手段と、前記相対移動した前記液滴の領域にレーザ光を出射する出射口と、を備えた液滴吐出装置において、前記出射口は、前記基板の法線方向から見て、前記液滴の相対移動経路から離間する。

本発明の液滴吐出装置によれば、液滴の相対移動経路から出射口を離間させる分だけ、レーザ光の光路から吐出口を離間させることができる。従って、液滴の領域に出射したレーザ光が基板等に反射される場合であっても、反射されたレーザ光の吐出口に対する照射を回避することができる。その結果、液滴の飛行曲がりや吐出口の目詰まりを回避して、液滴からなるパターンの形状制御性を向上することができる。

本発明の液滴吐出装置において、基板と相対向する複数の吐出口から液滴を吐出する液滴吐出ヘッドと、前記基板に着弾した前記液滴を前記吐出口に対して相対移動させる相対移動手段と、前記相対移動した前記液滴の領域にレーザ光を出射する出射口と、を備えた液滴吐出装置において、前記出射口は、前記基板の法線方向から見て、前記レーザ光を出射する前記液滴の領域と前記各吐出口とを結ぶ直線から離間する。

本発明の液滴吐出装置によれば、レーザ光を出射する液滴の領域と各吐出口とを結ぶ直線から出射口を離間させる分だけ、レーザ光の光路から各吐出口を離間させることができる。従って、液滴の領域に出射したレーザ光が基板等に反射される場合であっても、吐出口に対するレーザ光の照射を回避することができる。その結果、液滴の飛行曲がりや吐出口の目詰まりを回避して、液滴からなるパターンの形状制御性を向上することができる。

この液滴吐出装置において、前記出射口は、複数の前記吐出口のそれぞれに対応して複数設けられ、対応する前記吐出口の吐出動作に基づいて前記レーザ光を出射するようにしてもよい。

この液滴吐出装置によれば、各吐出口の吐出動作に基づいてレーザ光を出射することができる。従って、吐出した液滴の分だけレーザ光を出射することができ、レーザ光の過剰な出射を回避することができる。その結果、各吐出口に対するレーザ光の照射を、より確実に回避することができる。

本発明の液滴吐出装置は、基板と相対向する吐出口から液滴を吐出する液滴吐出ヘッドと、前記基板に着弾した前記液滴を前記吐出口に対して相対移動させる相対移動手段と、前記相対移動した前記液滴の領域にレーザ光を出射する出射口と、を備えた液滴吐出装置において、前記出射口は、前記レーザ光を出射する前記液滴の領域から前記出射口に向かう方向の単位ベクトルと、前記レーザ光を出射する前記液滴の領域から前記吐出口に向かう方向の単位ベクトルとの合成ベクトルの方向を前記基板の法線方向に対して傾斜させる。

本発明の液滴吐出装置によれば、出射したレーザ光が基板等によって正反射される場合であっても、レーザ光の光路から吐出口を離間させることができ、吐出口に対するレーザ光の照射を回避することができる。その結果、液滴の飛行曲がりや吐出口の目詰まりを回避して、液滴からなるパターンの形状制御性を向上することができる。

この液滴吐出装置において、前記出射口は、複数の前記吐出口のそれぞれに対応して複数設けられ、対応する前記吐出口の吐出動作に基づいて前記レーザ光を出射し、対応する前記合成ベクトルの方向をそれぞれ前記基板の法線方向に対して傾斜させるようにしてもよい。

この液滴吐出装置によれば、各吐出口の吐出動作に基づいてレーザ光を出射することができる。従って、吐出した液滴の分だけレーザ光を出射することができ、レーザ光の過剰な照射を回避することができる。その結果、各吐出口に対するレーザ光の照射を、より確実に回避することができる。

（第１実施形態）
以下、本発明を具体化した第１実施形態を図１〜図６に従って説明する。まず、本発明のパターン形成方法を利用して形成した識別コードを有する液晶表示装置について説明する。

図１において、液晶表示装置１は、四角形状に形成された基板２を備えて、本実施形態では、その基板２の長手方向をＸ矢印方向とし、Ｘ矢印方向と直交する方向をＹ矢印方向とする。

基板２の一側面（表面２ａ）であって、その略中央位置には、液晶分子を封入した四角形状の表示部３が形成されて、その表示部３の外側には、走査線駆動回路４及びデータ線駆動回路５が形成されている。液晶表示装置１は、これら走査線駆動回路４の供給する走査信号と、データ線駆動回路５の供給するデータ信号に基づいて、前記表示部３内の液晶分子の配向状態を制御するようになっている。そして、液晶表示装置１は、図示しない照明装置からの平面光を液晶分子の配向状態によって変調して、表示部３の領域に所望の画像を表示するようになっている。

基板２の表面２ａであって、その左側下隅には、液晶表示装置１の識別コード１０が形成されている。識別コード１０は、一辺が約１ｍｍの正方形で形成されたコード形成領域Ｓ内に形成されている。コード形成領域Ｓは、１６行×１６列のデータセルＣに仮想分割されて、そのデータセルＣの領域に、外径がデータセルＣの一辺の長さに相当する半球状のパターンとしてのドットＤが選択的に形成されている。本実施形態では、ドットＤの形成されたデータセルＣを「黒セルＣ１」とし、ドットＤの形成されないデータセルＣを「白セルＣ０」という。また、各黒セルＣ１の中心位置を「目標吐出位置Ｐ」とし、データセルＣの一辺の長さを「セル幅Ｗ」という。

ドットＤは、パターン形成材料としての金属微粒子（例えば、ニッケル微粒子やマンガン微粒子）を分散媒に分散させた液状体Ｆ（図４参照）の液滴Ｆｂを黒セルＣ１に吐出し、黒セルＣ１に着弾した液滴Ｆｂを乾燥及び焼成させることによって形成されている。この液滴Ｆｂの乾燥・焼成は、レーザ光Ｂ（図５参照）を照射することによって行われる。尚、本実施形態では、液滴Ｆｂを乾燥・焼成することによってドットＤを形成するようにしているが、これに限らず、例えばレーザ光Ｂの乾燥のみによって形成するようにしてもよい。

そして、識別コード１０は、各データセルＣ内のドットＤの有無によって、液晶表示装置１の製品番号やロット番号等を再現できるようになっている。
次に、前記識別コード１０を形成するための液滴吐出装置について説明する。

図２に示すように、液滴吐出装置２０には、その長手方向がＸ矢印方向に沿う直方体形状に形成された基台２１が備えられている。基台２１の上面には、Ｘ矢印方向に延びる１対の案内溝２２が形成されて、Ｘ軸モータＭＸ（図６参照）に駆動連結される相対移動手段としての基板ステージ２３が、その案内溝２２に案内されてＸ矢印方向及び反Ｘ矢印方向に直動するようになっている。基板ステージ２３の上面には、図示しない吸引式のチャック機構が設けられて、載置される基板２が、表面２ａ（コード形成領域Ｓ）を上側にして位置決め固定されるようになっている。

基台２１のＹ矢印方向両側には、門型に形成された案内部材２４が配設されている。案内部材２４の上側には、液状体Ｆを収容する収容タンク２５が配設されて、収容する液状体Ｆを液滴吐出ヘッド（以下単に、「吐出ヘッド」という。）３０に導出するようになっ
ている。案内部材２４の下側には、Ｙ矢印方向に延びる上下一対の案内レール２６がＹ矢印方向全幅にわたり形成されて、Ｙ軸モータＭＹ（図６参照）に駆動連結されるキャリッジ２７が、その案内レール２６に沿ってＹ矢印方向及び反Ｙ矢印方向に直動するようになっている。

そのキャリッジ２７の下側には、吐出ヘッド３０が搭載されている。図３は、吐出ヘッド３０を基板２側から見た斜視図であって、図４及び図５は、吐出ヘッド３０を説明する説明図である。尚、図５では、図４の状態の基板２をＸ矢印方向に所定の距離だけ搬送した状態を示す。

図３及び図４に示すように、吐出ヘッド３０の基板２側には、ノズルプレート３１が備えられている。ノズルプレート３１は、ステンレス等の板部材であって、その基板２側の側面（ノズル形成面３１ａ）が搬送移動する基板２の表面２ａと平行に配設されている。ノズルプレート３１には、吐出口としての１６個のノズルＮがＹ矢印方向に沿う列状に等間隔で形成されている。ノズルＮは、基板２の法線方向（Ｚ矢印方向）に沿って貫通形成された円形孔であって、そのＹ矢印方向に沿う形成ピッチが、前記目標吐出位置Ｐの形成ピッチと同じ幅（セル幅Ｗ）で形成されている。本実施形態では、表面２ａ上の位置であって、各ノズルＮの反Ｚ矢印方向に相対する位置を、それぞれ「着弾位置ＰＦ」という。また、本実施形態では、最も反Ｙ矢印方向に位置するノズルＮを「第１ノズルＮ１」とし、Ｙ矢印方向に沿って、順に「第２ノズルＮ２」・・・「第１６ノズルＮ１６」という。

図４に示すように、各ノズルＮの内周面であってそのノズル形成面３１ａ側には、ノズル形成面３１ａの全体に広がる撥液膜３２が形成されている。撥液膜３２は、数百ｎｍ程度のシリコーン樹脂やフッ素樹脂等からなる重合膜であって、液状体Ｆに対する撥液性を有して、ノズルＮ内に形成される液状体Ｆの界面（メニスカスＭ）の位置を安定させるようになっている。尚、本実施形態では、撥液膜３２を直接ノズルプレート３１に形成する構成にしたが、これに限らず、ノズルプレート３１と撥液膜３２との間の密着性を向上するために、ノズルプレート３１と撥液膜３２との間に、シランカップリング剤等からなる数ｎｍの密着層を介在させる構成にしてもよい。

各ノズルＮのＺ矢印方向には、収容タンク２５に連通するキャビティ３３が形成されて、収容タンク２５が導出する液状体Ｆを、それぞれ対応するノズルＮ内に供給するようになっている。各キャビティ３３の上側には、Ｚ矢印方向及び反Ｚ矢印方向（上下方向）に振動可能な振動板３４が貼り付けられて、キャビティ３３内の容積を拡大・縮小するようになっている。振動板３４の上側には、各ノズルＮに対応する複数の圧電素子ＰＺが配設されて、圧電素子ＰＺを駆動制御するための信号（圧電素子駆動電圧ＶＤＰ：図６参照）を受けて上下方向に収縮・伸張し、対応する振動板３４をＺ矢印方向及び反Ｚ矢印方向に振動させるようになっている。

そして、基板ステージ２３をＸ矢印方向に搬送して、目標吐出位置Ｐが着弾位置ＰＦと相対するタイミングで、圧電素子ＰＺを収縮・伸張させる。すると、対応するキャビティ３３内の容積が拡大・縮小してメニスカスＭが振動し、所定容量の液状体Ｆが、対応するノズルＮから液滴Ｆｂとして吐出される。ノズルＮから吐出された液滴Ｆｂは、略反Ｚ矢印方向に飛行して、対応するノズルＮの直下に位置する目標吐出位置Ｐ（着弾位置ＰＦ）に着弾する。目標吐出位置Ｐに着弾した液滴Ｆｂは、基板ステージ２３のＸ矢印方向に沿う搬送移動とともにＸ矢印方向に移動し、その搬送時間の経過とともに対応するデータセルＣ内で濡れ広がって、乾燥するためのサイズ（本実施形態では、前記セル幅Ｗ）にまで拡大する。

本実施形態では、液滴Ｆｂの中心位置（目標吐出位置Ｐ）であって、液滴Ｆｂの外径が
セル幅Ｗになる位置（図４に示す２点鎖線）を、「照射位置ＰＴ」とし、最も反Ｙ矢印方向に位置する照射位置ＰＴを「第１照射位置ＰＴ１」とし、Ｙ矢印方向に沿って、順に「第２照射位置ＰＴ２」・・・「第１６照射位置ＰＴ１６」という。また、図４の下図に２点鎖線で示すように、基板２の法線方向（Ｚ矢印方向）から見て、各ノズルＮに対する液滴Ｆｂの移動経路を、「相対移動経路Ｒ」という。

図３及び図４に示すように、吐出ヘッド３０のＸ矢印方向側には、１６個の半導体レーザＬＤを搭載したレーザ照射手段としてのレーザヘッド３５が配設されている。半導体レーザＬＤは、液状体Ｆ（分散媒や金属微粒子）の吸収波長に対応した波長領域のレーザ光Ｂを出射するようになっている。各半導体レーザＬＤの基板２側には、それぞれ半導体レーザＬＤからのレーザ光Ｂを平行光束にするコリメータ３６と、コリメータ３６からのレーザ光を表面２ａ側に収束して液滴Ｆｂを覆うサイズの光断面（ビームスポット）を表面２ａに形成する出射口Ｅが配設されている。

本実施形態では、最も反Ｙ矢印方向に位置する出射口Ｅを「第１出射口Ｅ１」とし、Ｙ矢印方向に沿って、順に「第２出射口Ｅ２」・・・「第１６出射口Ｅ１６」という。
各出射口Ｅ（Ｅ１〜Ｅ１６）は、ビームスポットを形成する光学系（例えば、集光レンズ）のレンズ面であって、それぞれ前記ノズルＮと対応するように配設されている。詳述すると、各出射口Ｅは、Ｙ矢印方向に沿う列状にセル幅Ｗの等間隔で配列されて、Ｚ矢印方向から見て、それぞれ対応するノズルＮ（液滴Ｆｂ）の相対移動経路ＲからＹ矢印方向に離間する位置に配設されている。

しかも、各出射口Ｅは、図５に示すように、対応するノズルＮと各照射位置ＰＴ１〜ＰＴ１６のそれぞれとを含む直線Ｌ上から、その中心位置を離間させるように配設されている。例えば、第２出射口Ｅ２は、対応する第２ノズルＮ２と各照射位置ＰＴ１〜ＰＴ１６のそれぞれとを含む直線Ｌ上から、その中心位置を離間させるように配設されている。

そして、各出射口Ｅは、対応する照射位置ＰＴを通過する光軸Ａをそれぞれ形成して、その光軸Ａ上から、全てのノズルＮ（Ｎ１〜Ｎ１６）を離間させるようになっている。例えば、第２出射口Ｅ２は、対応する第２照射位置ＰＴ２を通過する光軸Ａを形成して、その光軸Ａ上（レーザ光Ｂの光路上）から、全てのノズルＮ（Ｎ１〜Ｎ１６）を外すようになっている。

ここで、目標吐出位置Ｐの液滴ＦｂをＸ矢印方向に搬送して対応する照射位置ＰＴまで搬送し、レーザ光Ｂを出射するための駆動信号（レーザ駆動電圧ＶＤＬ：図６参照）を対応する半導体レーザＬＤに供給して、所定強度のレーザ光Ｂを対応する出射口Ｅから出射させる。すると、出射口Ｅから出射されたレーザ光Ｂは、光軸Ａ上に位置する照射位置ＰＴ（液滴Ｆｂ）の領域を照射して、液滴Ｆｂの濡れ広がりを抑制し、液滴Ｆｂを瞬時に固化させる。固化された液滴Ｆｂは、連続するレーザ光Ｂの照射によってその金属微粒子が焼成されて、外径がセル幅ＷからなるドットＤとして基板２の表面２ａに固着する。

このとき、照射位置ＰＴの領域では、出射されたレーザ光Ｂの一部が、基板２の表面２ａや液滴Ｆｂによって、吐出ヘッド３０（ノズルＮ）側に向かう反射光Ｂｒとして反射される。照射位置ＰＴの領域からの反射光Ｂｒは、Ｚ矢印方向から見て光軸Ａに沿って進行し、各ノズルＮから外れたノズル形成面３１ａの領域に照射される。その結果、各ノズルＮは、反射光Ｂｒの照射による液状体Ｆの増粘や乾燥、撥液膜３２の損傷等を回避することができる。

次に、上記のように構成した液滴吐出装置２０の電気的構成を図６に従って説明する。
図６において、制御部４１は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等を備え、ＲＯＭ等に格納され
た各種データと各種制御プログラムに従って、基板ステージ２３を移動させて、液滴吐出ヘッド３０及びレーザヘッド３５を駆動させる。

制御部４１には、起動スイッチ、停止スイッチ等の操作スイッチを有した入力装置４２が接続されて、入力装置４２からの各種操作信号や識別コード１０の画像が既定形式の描画データＩａとして入力されるようになっている。そして、制御部４１は、入力装置４２からの描画データＩａを受けて、二次元描画平面（コード形成領域Ｓ）上における各データセルＣに、液滴Ｆｂを吐出するか否かを示すビットマップデータＢＭＤと、各圧電素子ＰＺを駆動するための圧電素子駆動電圧ＶＤＰと、半導体レーザＬＤを駆動するためのレーザ駆動電圧ＶＤＬを生成する。

制御部４１には、Ｘ軸モータ駆動回路４３及びＹ軸モータ駆動回路４４が接続されて、Ｘ軸モータ駆動回路４３及びＹ軸モータ駆動回路４４に、それぞれ対応する駆動制御信号を出力するようになっている。Ｘ軸モータ駆動回路４３及びＹ軸モータ駆動回路４４は、制御部４１からの駆動制御信号に応答して、それぞれ基板ステージ２３を往復移動させるＸ軸モータＭＸ及びキャリッジ２７を往復移動させるＹ軸モータＭＹを正転又は逆転させるようになっている。

制御部４１には、基板２の端縁を検出可能な基板検出装置４５が接続されて、基板検出装置４５からの検出信号に基づいて、ノズルＮの直下を通過する基板２の位置を算出するようになっている。

制御部４１には、Ｘ軸モータ回転検出器４６及びＹ軸モータ回転検出器４７が接続されて、Ｘ軸モータ回転検出器４６及びＹ軸モータ回転検出器４７からの検出信号が入力されるようになっている。制御部４１は、Ｘ軸モータ回転検出器４６からの検出信号に基づいて、基板２の移動方向及び移動量を演算するようになっている。そして、制御部４１は、各データセルＣの中心位置が着弾位置ＰＦに位置するタイミングで、後述する吐出ヘッド駆動回路４８及びレーザ駆動回路４９に、それぞれ吐出タイミング信号ＳＧを出力するようになっている。制御部４１は、Ｙ軸モータ回転検出器４７からの検出信号に基づいて、液滴吐出ヘッド３０のＹ矢印方向の移動方向及び移動量を演算するようになっている。そして、制御部４１は、各ノズルＮに対応する着弾位置ＰＦを、それぞれ目標吐出位置Ｐの移動経路上に配置するようになっている。

制御部４１には、吐出ヘッド駆動回路４８が接続されて、吐出タイミング信号ＳＧと、所定のクロック信号に同期させた圧電素子駆動電圧ＶＤＰをそれぞれ出力するようになっている。また、制御部４１は、所定のクロック信号に同期させたビットマップデータＢＭＤ（ヘッド制御信号ＳＣＨ）を生成して、そのヘッド制御信号ＳＣＨを吐出ヘッド駆動回路４８に順次転送するようになっている。吐出ヘッド駆動回路４８は、制御部４１からのヘッド制御信号ＳＣＨを各圧電素子ＰＺに対応させてシリアル／パラレル変換する。そして、吐出ヘッド駆動回路４８は、制御部４１からの吐出タイミング信号ＳＧを受けると、ヘッド制御信号ＳＣＨに応じた圧電素子ＰＺに圧電素子駆動電圧ＶＤＰを供給するようになっている。

制御部４１には、レーザ駆動回路４９が接続されて、吐出タイミング信号ＳＧと、所定のクロック信号に同期させたレーザ駆動電圧ＶＤＬと、前記ヘッド制御信号ＳＣＨをそれぞれ出力するようになっている。レーザ駆動回路４９は、制御部４１からのヘッド制御信号ＳＣＨを各半導体レーザＬＤに対応させてシリアル／パラレル変換する。そして、レーザ駆動回路４９は、制御部４１からの吐出タイミング信号ＳＧを受けると、所定の時間（吐出した液滴Ｆｂの外径がセル幅Ｗまで濡れ広がる時間：待機時間）だけ待機して、ヘッド制御信号ＳＣＨに応じた半導体レーザＬＤにレーザ駆動電圧ＶＤＬを供給するようにな
っている。

すなわち、制御部４１は、レーザ駆動回路４９を介して、液滴Ｆｂを吐出したノズルＮに対応する半導体レーザＬＤからレーザ光Ｂを出射させ、着弾位置ＰＦに着弾した液滴Ｆｂが照射位置ＰＴに到達し、その外径がセル幅Ｗになるタイミングでレーザ光Ｂを照射するようになっている。

次に、液滴吐出装置２０を使って識別コード１０を形成する方法について説明する。
まず、図２に示すように、基板ステージ２３上に、表面２ａが上側になるように基板２を配置固定する。このとき、基板２のＸ矢印方向側の辺は、案内部材２４より反Ｘ矢印方向側に配置されている。

この状態から、入力装置４２を操作して描画データＩａを制御部４１に入力する。すると、制御部４１は、描画データＩａに基づくビットマップデータＢＭＤ、圧電素子駆動電圧ＶＤＰ及びレーザ駆動電圧ＶＤＬを生成する。

圧電素子駆動電圧ＶＤＰ及びレーザ駆動電圧ＶＤＬを生成すると、制御部４１は、Ｙ軸モータＭＹを駆動制御して、基板２をＸ矢印方向に搬送するときに、各目標吐出位置Ｐがそれぞれ対応する着弾位置ＰＦを通過するように、キャリッジ２７（各ノズルＮ）をセットする。

キャリッジ２７をセットすると、制御部４１は、Ｘ軸モータＭＸを駆動制御して、基板２をＸ矢印方向に搬送し、基板検出装置４５及びＸ軸モータ回転検出器４６からの検出信号に基づいて、最もＸ矢印方向側の黒セルＣ１（目標吐出位置Ｐ）が着弾位置ＰＦまで搬送されたか否か判断する。この間、制御部４１は、吐出ヘッド駆動回路４８に、圧電素子駆動電圧ＶＤＰ及びヘッド制御信号ＳＣＨを出力し、レーザ駆動回路４９に、レーザ駆動電圧ＶＤＬ及びヘッド制御信号ＳＣＨを出力し、これら吐出ヘッド駆動回路４８及びレーザ駆動回路４９の双方に、それぞれ吐出タイミング信号ＳＧを出力するタイミングを待つ。

そして、最もＸ矢印方向に位置する黒セルＣ１（目標吐出位置Ｐ）が着弾位置ＰＦに搬送されると、制御部４１は、吐出ヘッド駆動回路４８とレーザ駆動回路４９の双方に吐出タイミング信号ＳＧを出力する。

吐出タイミング信号ＳＧを出力すると、制御部４１は、吐出ヘッド駆動回路４８を介して、ヘッド制御信号ＳＣＨに応じた圧電素子ＰＺに、それぞれ圧電素子駆動電圧ＶＤＰを供給し、ヘッド制御信号ＳＣＨに対応した（選択された）ノズルＮから、一斉に液滴Ｆｂを吐出させる。吐出された液滴Ｆｂは、対応する着弾位置ＰＦ（目標吐出位置Ｐ）に着弾し、着弾位置ＰＦから照射位置ＰＴまで搬送される間に、その外径をセル幅Ｗにする。

また、吐出タイミング信号ＳＧを出力すると、制御部４１は、レーザ駆動回路４９を介して、半導体レーザＬＤを待機時間だけ待機させた後に、ヘッド制御信号ＳＣＨに対応する半導体レーザＬＤに、それぞれレーザ駆動電圧ＶＤＬを供給する。そして、制御部４１は、対応した（選択された）半導体レーザＬＤから、一斉にレーザ光Ｂを出射させる。

一斉に出射されたレーザ光Ｂは、照射位置ＰＴの液滴Ｆｂ、すなわちセル幅Ｗの外径を有した液滴Ｆｂの領域に照射される。レーザ光Ｂの照射された液滴Ｆｂは、分散媒の蒸発と金属微粒子の焼成によって、その外径がセル幅ＷのドットＤとして基板２の表面２ａに固着される。これによって、最もＸ矢印方向に位置する黒セルＣ１に、セル幅Ｗに整合したドットＤが形成される。

このとき、照射位置ＰＴの領域からは、吐出ヘッド３０側に向かう反射光Ｂｒが反射されるが、その反射光Ｂｒは、出射口Ｅによって形成される光軸Ａによって、各ノズルＮから離間したノズル形成面３１ａの領域に照射される。従って、各ノズルＮ内では、液状体Ｆの流動性やメニスカスＭの安定性が維持されて、目詰まりや液滴Ｆｂの飛行曲がりを来たすことなく、後続する液滴Ｆｂを吐出し続けることができる。

以後、同様に、制御部４１は、基板２をＸ矢印方向に搬送して、各目標吐出位置Ｐが着弾位置ＰＦに到達する毎に、選択されたノズルＮから液滴Ｆｂを一斉に吐出する。そして、黒セルＣ１に着弾した液滴Ｆｂがセル幅Ｗになるタイミングで一斉にレーザ光Ｂを照射し、コード形成領域Ｓ内に全てのドットＤを形成する。

次に、上記のように構成した本実施形態の効果を以下に記載する。
（１）上記実施形態によれば、基板２の法線方向（Ｚ矢印方向）から見て、各液滴Ｆｂの相対移動経路Ｒから離間する位置に、対応する出射口Ｅを配設するようにした。そして、出射口Ｅから対応する照射位置ＰＴを通過する光軸Ａを形成し、その光軸Ａが、対応する相対移動経路Ｒと交差するようにした。

従って、相対移動経路Ｒから出射口Ｅを離間させる分だけ、反射光Ｂｒの光路（光軸Ａ）から、対応するノズルＮの位置を離間させることができる。そのため、出射口Ｅに対応するノズルＮには、反射光Ｂｒが入射しない。

その結果、出射したレーザ光Ｂが基板２や液滴Ｆｂによって反射される場合であっても、ノズルＮの液状体ＦやノズルＮ内の撥液膜３２を、反射光Ｂｒから保護することができる。その結果、ノズルＮ内の液状体Ｆの流動性やメニスカスＭの安定性を維持することができる。ひいては、液滴Ｆｂの飛行曲がりやノズルＮの目詰まりを回避して、ドットＤの形状制御性を向上することができる。

（２）上記実施形態によれば、基板２の法線方向（Ｚ矢印方向）から見て、ノズルＮと各照射位置ＰＴのそれぞれとを結ぶ直線Ｌから離間する位置に、各出射口Ｅを配設するようにした。

従って、各出射口Ｅに対応する光軸Ａから、全てのノズルＮを離間させることができ、出射するレーザ光Ｂの全ての光路上から、ノズルＮを離間させることができる。そのため、全てのノズルＮには、反射光Ｂｒが入射しない。

その結果、全てのノズルＮに対して、液状体Ｆの流動性やメニスカスＭの安定性を維持することができる。ひいては、液滴Ｆｂの飛行曲がりやノズルＮの目詰まりを回避してドットＤの形状制御性を向上することができる。

（３）上記実施形態では、各圧電素子ＰＺを駆動制御するヘッド制御信号ＳＣＨに基づいて各半導体レーザＬＤを駆動制御するようにした。従って、各ノズルＮの吐出動作に基づいてレーザ光Ｂを出射することができ、吐出した液滴Ｆｂの分だけ、レーザ光Ｂを照射することができる。その結果、レーザ光Ｂの過剰な出射を回避することができ、各ノズルＮに対する反射光Ｂｒの照射を、より確実に回避することができる。
（第２実施形態）
次に、本発明を具体化した第２実施形態を、図７に従って説明する。尚、第２実施形態では、第１実施形態における出射口Ｅの配置を変更した構成である。そのため以下では、出射口Ｅの変更点ついて詳細に説明する。

図７の下図に示すように、各出射口Ｅは、Ｙ矢印方向に沿う列状にセル幅Ｗの等間隔で配列されて、その中心位置が、Ｚ矢印方向から見て、それぞれ対応するノズルＮ（液滴Ｆｂ）の相対移動経路Ｒ上に配置されている。すなわち、各出射口Ｅは、各照射位置ＰＴと対応するノズルＮとを結ぶ直線上に配置されている。

しかも、図７の上図に示すように、各出射口Ｅは、対応する照射位置ＰＴから対応するノズルＮに向かう方向の単位ベクトル（ノズル方向ベクトルＡ１）と、対応する照射位置ＰＴから出射口Ｅに向かう方向の単位ベクトル（出射ベクトルＡ２）との合成ベクトルＡ３の方向が、基板２の法線方向（Ｚ矢印方向）に対して傾斜するように配設されている。

そして、液滴Ｆｂを対応する照射位置ＰＴまで搬送して、対応する半導体レーザＬＤにレーザ駆動電圧ＶＤＬを供給し、所定強度のレーザ光Ｂを対応する出射口Ｅから出射させる。すると、照射位置ＰＴの領域からの反射光Ｂｒは、前記合成ベクトルＡ３の方向がＺ矢印方向に対して傾斜する分だけ、前記ノズル方向ベクトルＡ１の方向から傾斜するようになる。すなわち、照射位置ＰＴの領域からの反射光Ｂｒは、ノズル形成面３１ａであって各ノズルＮから離間した領域に照射される。その結果、各ノズルＮは、反射光Ｂｒの照射による液状体Ｆの増粘や乾燥、撥液膜３２の損傷等を回避することができる。従って、本構成においても、第１実施形態と同じ効果を得ることができる。

なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・上記実施形態では、反射光Ｂｒが、表面２ａの照射位置ＰＴから反射させる構成にした。これに限らず、例えば、反射光Ｂｒが基板２の裏面や基板ステージ２３から反射される構成にしてもよい。
・上記実施形態では、液滴Ｆｂの領域に照射するレーザ光Ｂによって、液滴Ｆｂを乾燥・焼成する構成にした。これに限らず、例えば照射するレーザ光Ｂのエネルギーによって、液滴Ｆｂを所望の方向に流動させる構成にしてもよく、あるいは液滴Ｆｂの外縁のみに照射して液滴Ｆｂをピニングする構成にしてもよい。すなわち、液滴Ｆｂの領域に照射するレーザ光Ｂによってパターンを形成する構成であればよい。
・上記実施形態では、レーザ光源を半導体レーザＬＤで具体化したが、これに限らず、例えば炭酸ガスレーザやＹＡＧレーザであってもよく、着弾した液滴Ｆｂを乾燥可能な波長のレーザ光Ｂを出力するレーザであればよい。
・上記実施形態では、液滴Ｆｂによって半円球状のドットＤを形成する構成にしたが、これに限らず、例えば、楕円形状のドットや線状のパターンを形成する構成であってもよい。
・上記実施形態では、パターンを識別コード１０のドットＤに具体化した。これに限らず、例えばパターンを、液晶表示装置１や、平面状の電子放出素子を備えて同素子から放出された電子による蛍光物質の発光を利用した電界効果型装置（ＦＥＤやＳＥＤ等）の絶縁膜や金属配線等、各種パターンに具体化してもよく、着弾した液滴Ｆｂの領域にレーザ光を照射して形成するパターンであればよい。
・上記実施形態では、基板を液晶表示装置１の基板２に具体化したが、これに限らず、例えばシリコン基板やフレキシブル基板、あるいは金属基板等であってもよい。

本実施形態における液晶表示装置を示す平面図。 同じく、液滴吐出装置を示す概略斜視図。 第１実施形態の吐出ヘッド及びレーザヘッドを示す概略斜視図。 同じく、吐出ヘッド及びレーザヘッドを説明する説明図。 同じく、吐出ヘッド及びレーザヘッドを説明する説明図。 同じく、液滴吐出装置の電気的構成を示す電気ブロック回路図。 第２実施形態の吐出ヘッド及びレーザヘッドを示す概略断面図。 従来例の吐出ヘッド及びレーザヘッドを示す概略断面図。

符号の説明

２…基板、２０…液滴吐出装置、３０…液滴吐出ヘッド、Ｂ…レーザ光、Ｅ…出射口、Ｄ…パターンとしてのドット、Ｆｂ…液滴、Ｌ…直線、Ｎ…吐出口としてのノズル、Ｒ…相対移動経路、Ａ３…合成ベクトル。

Claims (8)

1. 基板と相対向する吐出口からパターン形成材料を含む液滴を吐出して前記基板に着弾した前記液滴を前記吐出口に対して相対移動し、前記相対移動した前記液滴の領域にレーザ光を出射してパターンを形成するようにしたパターン形成方法において、
   前記基板の法線方向から見て、前記液滴の相対移動経路から離間する位置に前記レーザ光の出射口を設け、前記出射口から前記レーザ光を出射するようにしたことを特徴とするパターン形成方法。
2. 基板と相対向する複数の吐出口からパターン形成材料を含む液滴を吐出して前記基板に着弾した前記液滴を前記吐出口に対して相対移動し、前記相対移動した前記液滴の領域にレーザ光を出射してパターンを形成するようにしたパターン形成方法において、
   前記基板の法線方向から見て、前記レーザ光を出射する前記液滴の領域と前記各吐出口とを結ぶ直線から離間する位置に前記レーザ光の出射口を設け、前記出射口から前記レーザ光を出射するようにしたことを特徴とするパターン形成方法。
3. 基板と相対向する吐出口からパターン形成材料を含む液滴を吐出して前記基板に着弾した前記液滴を前記吐出口に対して相対移動し、前記相対移動した前記液滴の領域にレーザ光を出射してパターンを形成するようにしたパターン形成方法において、
   前記レーザ光を出射する前記液滴の領域から前記吐出口に向かう方向の単位ベクトルと、前記レーザ光を出射する前記液滴の領域から出射口に向かう方向の単位ベクトルとの合成ベクトルの方向を前記基板の法線方向に対して傾斜させる位置に前記出射口を設け、前記出射口から前記レーザ光を出射するようにしたことを特徴とするパターン形成方法。
4. 基板と相対向する吐出口から液滴を吐出する液滴吐出ヘッドと、前記基板に着弾した前記液滴を前記吐出口に対して相対移動させる相対移動手段と、前記相対移動した前記液滴の領域にレーザ光を出射する出射口と、を備えた液滴吐出装置において、
   前記出射口は、前記基板の法線方向から見て、前記液滴の相対移動経路から離間することを特徴とする液滴吐出装置。
5. 基板と相対向する複数の吐出口から液滴を吐出する液滴吐出ヘッドと、前記基板に着弾した前記液滴を前記吐出口に対して相対移動させる相対移動手段と、前記相対移動した前記液滴の領域にレーザ光を出射する出射口と、を備えた液滴吐出装置において、
   前記出射口は、前記基板の法線方向から見て、前記レーザ光を出射する前記液滴の領域と前記各吐出口とを結ぶ直線から離間することを特徴とする液滴吐出装置。
6. 請求項４又は５に記載の液滴吐出装置において、
   前記出射口は、複数の前記吐出口のそれぞれに対応して複数設けられ、対応する前記吐出口の吐出動作に基づいて前記レーザ光を出射することを特徴とする液滴吐出装置。
7. 基板と相対向する吐出口から液滴を吐出する液滴吐出ヘッドと、前記基板に着弾した前記液滴を前記吐出口に対して相対移動させる相対移動手段と、前記相対移動した前記液滴の領域にレーザ光を出射する出射口と、を備えた液滴吐出装置において、
   前記出射口は、前記レーザ光を出射する前記液滴の領域から前記出射口に向かう方向の単位ベクトルと、前記レーザ光を出射する前記液滴の領域から前記吐出口に向かう方向の単位ベクトルとの合成ベクトルの方向を前記基板の法線方向に対して傾斜させることを特徴とする液滴吐出装置。
8. 請求項７に記載の液滴吐出装置において、
   前記出射口は、複数の前記吐出口のそれぞれに対応して複数設けられ、対応する前記吐
   出口の吐出動作に基づいて前記レーザ光を出射し、対応する前記合成ベクトルの方向をそれぞれ前記基板の法線方向に対して傾斜させることを特徴とする液滴吐出装置。

Images