JP4400541B2 - パターン形成方法及び液滴吐出装置 - Google Patents

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ノズルから吐出して、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、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７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にレーザ光Ｌを照射し、基板１０２に着弾した液滴Ｆｂを、順次レーザ光Ｌの領域に侵入させる（基板１０２を搬送して液滴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、基板１０２上にレーザ光Ｌを照射すると、照射した領域（液滴Ｆｂや基板１０２）からの反射光Ｌｒや散乱光Ｌｄが、ノズルＮの形成されたノズル形成面１０３と基板１０２の表面１０２ａとの間で多重反射されて、ノズル形成面１０３やノズルＮ、基板１０２に形成された他のパターンや液滴吐出装置の各種部材に損傷を来たす虞があった。

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、レーザ光による各種部材の損傷を抑制して、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、基板の一側面と対向するノズル形成面のノズルからパターン形成材料を含む液滴を吐出する液滴吐出ヘッドと、前記基板の一側面にレーザ光を照射するレーザ照射手段とに対し、前記基板を移動方向に相対的に移動させるとともに、前記基板の一側面の着弾位置に着弾した前記液滴をその着弾位置の前記移動方向にあるレーザ光の照射位置へ移動させることによって前記液滴を乾燥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、前記ノズル形成面に設けられた前記ノズルの移動方向に配設された反射抑制部材に向けて前記照射位置からのレーザ光が進行するかたちに、前記基板の一側面の法線方向に対して傾斜した光軸を有する前記レーザ光を前記照射位置の前記移動方向の側から前記照射位置に向けて照射するようにした。

本発明のパターン形成方法によれば、一側面側から反射あるいは散乱されたレーザ光の反射を、ノズル形成面の反射抑制部材によって抑制することができる。従って、基板と液滴吐出ヘッドとの間の多重反射を抑制することができ、所望する液滴の領域にのみレーザ光の照射することができる。その結果、レーザ光による各種部材の損傷を抑制して、液滴によって形成するパターンの形状制御性を向上することできる。

本発明の液滴吐出装置は、基板の一側面と対向するノズル形成面のノズルから液滴を吐出する液滴吐出ヘッドと、前記基板の一側面にレーザ光を照射するレーザ照射手段とを備え、前記液滴吐出ヘッドと前記レーザ照射手段とに対して前記基板を移動方向に相対的に移動させるとともに、前記基板の一側面の着弾位置に着弾した前記液滴をその着弾位置の前記移動方向にあるレーザ光の照射位置へ移動させることによって前記液滴を乾燥する液滴吐出装置において、前記レーザの反射を抑制する反射抑制部材を前記ノズル形成面に備え、前記レーザ照射手段は、前記照射位置からのレーザ光が前記ノズルの前記移動方向にある前記反射抑制部材に進行するかたちに、前記基板の一側面の法線方向に対して傾斜した光軸を有する前記レーザ光を前記照射位置の前記移動方向の側から前記照射位置に向けて照射する。

本発明の液滴吐出装置によれば、ノズル形成面からのレーザ光の反射を反射抑制部材によって抑制することができる。従って、基板と液滴吐出ヘッドとの間のレーザ光の多重反射を抑制することができ、所望する液滴の領域にのみレーザ光を照射することができる。その結果、レーザ光による各種部材の損傷を低減して、液滴によって形成するパターンの形状制御性を向上することできる。

この液滴吐出装置において、前記反射抑制部材は、前記ノズル形成面に積層された反射防止膜であってもよい。
この液滴吐出装置によれば、ノズル形成面に積層した反射防止膜によって、一側面からのレーザ光の反射を防止することができる。従って、基板とノズル形成面との間の距離を拡大することなく、反射抑制部材（反射防止膜）を介在させることができ、液滴の着弾精度を維持して、レーザ光による各種部材の損傷を低減することができる。

この液滴吐出装置において、前記反射抑制部材は、前記レーザ光を吸収する光吸収性を有してもよい。
この液滴吐出装置によれば、一側面側からのレーザ光を反射抑制部材によって吸収するため、レーザ光による各種部材の損傷を、より確実に低減することができ、液滴によって形成するパターンの形状制御性を向上することできる。

この液滴吐出装置において、前記反射抑制部材は、前記ノズルの領域を除く前記ノズル形成面の領域に備えられるようにしてもよい。
この液滴吐出装置によれば、ノズルの領域を除いた領域に反射抑制部材を備えるため、液滴の吐出動作に制約されること無く、反射抑制部材を設計することができる。従って、反射抑制部材の材料や構造の選択範囲を拡張することができる。

この液滴吐出装置において、前記反射抑制部材は、前記液滴を撥液する撥液性を有する
ようにしてもよい。
この液滴吐出装置によれば、液滴に起因した反射抑制部材の汚染や損傷を低減することができ、レーザ光による各種部材の損傷を、より確実に低減することができる。

この液滴吐出装置において、前記反射抑制部材は、前記ノズル形成面に着脱可能に取着される構成であってもよい。
この液滴吐出装置によれば、反射抑制部材をノズル形成面から取り外すことができるため、ノズルやノズル形成面の洗浄を行うことができる。従って、液滴の吐出動作の安定化を図ることができる。

以下、本発明を具体化した実施形態を図１〜図５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には、四角形状に形成されたガラス基板（以下単に、「基板」という。）２が備えられて、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Ｌ（図４参照）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Ｌ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５参照）に駆動連結される基板ステージ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５参照）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る。
図３に示すように、吐出ヘッド３０の基板２側（図３における上側）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、その下面（図３における上面：ノズル形成面３１ａ）がレーザ光Ｌを反射する鏡面に研磨されたステンレス等の板部材であって、そのノズル形成面３１ａが基板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、複数のノズル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、そのＹ矢印方向に沿う形成ピッチが目標吐出位置Ｐの形成ピッチと同じ幅（セル幅Ｗ）で形成されて、図４に示すように、それぞれ基板２の法線方向（Ｚ矢印方向）に沿って貫通形成されている。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。

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にまで広がる撥液膜３２が形成されている。撥液膜３２は、レーザ光Ｌを透過する数百ｎｍ程度のシリコーン樹脂やフッ素樹脂等の重合膜であって、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。

ノズル形成面３１ａであって前記撥液膜３２を除く領域には、ノズル形成面３１ａの全体に広がる反射防止膜３３が形成されている。反射防止膜３３は、公知の無機材料（例えば酸化シリコン、窒化シリコン、酸化窒化シリコン、ＩＴＯ等）で形成されて、その膜厚と屈折率によって、ノズル形成面３１ａからのレーザ光Ｌ（反射光Ｌ２）の位相と振幅を制御するようになっている。そして、反射防止膜３３は、その表面（反射面３３ａ）からのレーザ光Ｌ（反射光Ｌ１）と前記ノズル形成面３１ａからのレーザ光Ｌ（反射光Ｌ２）を相殺的に干渉させて、反射面３３ａやノズル形成面３１ａからのレーザ光Ｌの反射を抑制するようになっている。

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３４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３４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３５が貼り付けられて、キャビティ３４内の容積を拡大・縮小するようになっている。振動板３５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５参照）を受けて上下方向に収縮・伸張し、対応する振動板３５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３４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、時間（基板ステージ２３による搬送時間）の経過とともに直ちに濡れ広がって、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にまで濡れ広がる搬送時間後の配置位置（図４に示す２点鎖線）を、「照射位置ＰＴ」という。尚、本実施形態の照射位置ＰＴは、ノズルプレート３１と相対向する領域内に設定されている。

図４に示すように、吐出ヘッド３０のＸ矢印方向側には、半導体レーザＬＤを搭載したレーザ照射手段を構成するレーザヘッド３６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等）の吸収波長に対応した波長領域のレーザ光Ｌを出射するようになっている。半導体レーザＬＤの基板２側には、コリメータ３７とシリンドリカルレンズ３８が配設されている。コリメータ３７は、半導体レーザＬＤからのレーザ光Ｌを平行光束にしてシリンドリカルレンズ３８に導くようになっている。シリンドリカルレンズ３８は、コリメータ３７からのレーザ光Ｌを表面２ａに収束するとともに、液滴Ｆｂを覆ってＹ矢印方向に延びる帯状の光断面（ビームスポット）を表面２ａに形成するようになっている。これらコリメータ３７とシリンドリカルレンズ３８からなる光学系は、表面２ａの法線方向（Ｚ矢印方向）に対して傾斜して前記照射位置ＰＴを通過するレーザ光Ｌの光軸Ａ１を形成するようになっている。

そして、レーザ光Ｌを出射するための駆動信号（レーザ駆動電圧ＶＤＬ：図５参照）を半導体レーザＬＤに供給すると、光軸Ａ１に沿うレーザ光Ｌが出射されて、基板２の表面２ａにビームスポットが形成される。この状態で、目標吐出位置Ｐに着弾した液滴ＦｂがＸ矢印方向に搬送させると、液滴Ｆｂは、その外径がセル幅Ｗになるタイミングで照射位置ＰＴを通過し、照射位置ＰＴの領域でレーザヘッド３６からレーザ光Ｌを照射される。レーザ光Ｌの照射された液滴Ｆｂは、その分散媒の蒸発によって濡れ広がりが抑制されて、外径がセル幅Ｗからなる半球状パターンとして瞬時に固化される。固化された液滴Ｆｂは、連続するレーザ光Ｌ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の領域に照射されたレーザ光Ｌの一部は、基板２からの反射光Ｌｒや液滴Ｆｂからの散乱光Ｌｄになって、吐出ヘッド３０のノズルプレート３１側に反射又は散乱される。ノズルプレート３１側に反射又は散乱されたレーザ光Ｌ（反射光Ｌｒ及び散乱光Ｌｄ）は、反射防止膜３３によって相殺的に干渉して大きく減衰する。その結果、反射面３３ａ又はノズル形成面３１ａからのレーザ光Ｌの反射を抑制することができ、基板２とノズルプレート３１との間のレーザ光Ｌの多重反射を抑制することができる。従って、照射位置ＰＴの領域以外の領域へのレーザ光Ｌの照射を低減することができ、レーザ光Ｌの照射によって受ける各種部材（例えば、撥液膜３２、ノズルＮ、ノズルプレート３１等）のダメージを解消することができる。

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５に従って説明する。
図５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３６を駆動させる。

制御部４１には、各種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の画像を示す既定形式の描画データＩａが入力されるようになっている。そして、入力装置４２から描画データＩａを入力すると、制御部４１は、描画データＩａに所定の展開処理を施して、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を生成して格納する。

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、吐出ヘッド駆動回路４８に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を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からの吐出タイミング信号ＳＧを受けて、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。

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を生成して、圧電素子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。

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に対応するノズルＮから、一斉に液滴Ｆｂを吐出させる。吐出された液滴Ｆｂは、反Ｚ矢印方向に飛行して対応する着弾位置ＰＦ（目標吐出位置Ｐ）に着弾する。

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にレーザ駆動電圧ＶＤＬを供給し、半導体レーザＬＤからレーザ光Ｌを出射させる。出射されたレーザ光Ｌは、基板２の照射位置ＰＴにビームスポットを形成して、着弾した液滴Ｆｂの侵入を待つ。

このとき、照射位置ＰＴに照射されたレーザ光Ｌの一部は、表面２ａからの反射光Ｌｒとして吐出ヘッド３０（ノズルプレート３１）側に反射される。表面２ａから反射された反射光Ｌｒは、反射防止膜３３によって相殺的に干渉して大きく減衰し、ノズルプレート３１側で終端される。従って、照射位置ＰＴのビームスポットが液滴Ｆｂの侵入を待つ間、照射位置ＰＴと相対向する吐出ヘッド３０側では、反射面３３ａ又はノズル形成面３１ａからのレーザ光Ｌの反射が抑制されて、照射位置ＰＴの領域にのみ、Ｙ軸方向に延びる帯状のレーザ光Ｌが照射されるようになる。

そして、着弾した液滴Ｆｂが照射位置ＰＴ（ビームスポット）に搬送されると、液滴Ｆｂは、その外径がセル幅Ｗになるタイミングでレーザ光Ｌの照射を受け、分散媒の蒸発と金属微粒子の焼成によってドットＤを形成する。

このとき、液滴Ｆｂに照射されたレーザ光Ｌの一部は、液滴Ｆｂからの反射光Ｌｒ又は散乱光Ｌｄとして吐出ヘッド３０（ノズルプレート３１）側に反射又は散乱される。液滴Ｆｂからの反射光Ｌｒや散乱光Ｌｄは、反射防止膜３３によって相殺的に干渉して大きく減衰し、ノズルプレート３１側で終端される。従って、液滴Ｆｂを乾燥・焼成する間、照
射位置ＰＴと相対向する吐出ヘッド３０側では、反射面３３ａ又はノズル形成面３１ａからのレーザ光Ｌの反射が抑制されて、照射位置ＰＴの液滴Ｆｂの領域にのみ、レーザ光Ｌが照射されるようになる。

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、対応するノズルＮから液滴Ｆｂを一斉に吐出する。そして、各液滴Ｆｂの外径がセル幅Ｗになるタイミングで、対応する各液滴Ｆｂを一斉に照射位置ＰＴに搬送して、コード形成領域Ｓの全てドット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、吐出ヘッド３０の基板２側に、レーザ光Ｌを反射するノズル形成面３１ａを設け、そのノズル形成面３１ａの基板２側に反射防止膜３３を設けた。そして、反射防止膜３３の反射面３３ａからの反射光Ｌ１とノズル形成面３１ａからの反射光Ｌ２を相殺的に干渉させて、反射面３３ａやノズル形成面３１ａからのレーザ光Ｌの反射を抑制するようにした。

従って、液滴Ｆｂにレーザ光Ｌを照射するときに、基板２や液滴Ｆｂに反射又は散乱されたレーザ光Ｌを、ノズル形成面３１ａ（吐出ヘッド３０）側で終端させることができる。その結果、基板２と吐出ヘッド３０との間のレーザ光Ｌの多重反射を抑制することができ、照射位置ＰＴの領域にのみレーザ光Ｌを照射することができる。そのため、レーザ光Ｌによる各種部材の損傷を低減して、セル幅ＷのドットＤを形成することができ、液滴Ｆｂによって形成するパターンの形状制御性を向上することができる。

（２）しかも、ノズル形成面３１ａに形成した薄膜によってレーザ光Ｌの反射を抑制するため、ノズル形成面３１ａと表面２ａとの間の距離（プラテンギャップ）を保持することができる。従って、液滴Ｆｂの着弾位置の精度を低下させることなく、レーザ光Ｌによる各種部材の損傷を低減することができる。

（３）上記実施形態によれば、撥液膜３２の領域を除くノズル形成面３１ａの領域に、反射防止膜３３を形成するようにした。従って、液滴Ｆｂの吐出動作に制約されることなく、反射防止膜３３の構成材料や膜厚等を選択することができる。

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、反射防止膜３３によって、反射光Ｌ１，Ｌ２を相殺的に干渉させるようにした。これに限らず、例えば反射防止膜３３を、異なる消衰係数の多層膜、光吸収性の薄膜（例えば、レーザ光Ｌを吸収する色素を含有した薄膜）、多孔質性の薄膜（例えば、ケイ素系樹脂にシリカナノ粒子を含有させた薄膜等）よって構成して、レーザ光Ｌを、膜中で連続的に吸収するようにしてもよい。これによれば、反射防止可能なレーザ光Ｌの入射角θ（図４参照）の範囲や波長領域を拡大することができる。

尚、反射防止膜３３で吸収したレーザ光Ｌを、同反射防止膜３３において熱量に変換し、その熱量をステンレス製のノズルプレート３１やＳｉ製のキャビティを介して放熱する構成にしてもよい。さらには、ノズルＮの近傍では、液状体Ｆを介して放熱することができ、高粘度の液状体Ｆを吐出する場合には、変換した熱量によって同液状体Ｆの粘度を低粘度化し、同液状体Ｆの吐出動作の安定化を図る構成にしてもよい。
・上記実施形態では、反射防止膜３３を、公知の無機材料で構成するようにした。これに限らず、例えば液状体Ｆに対する撥液性を有した有機材料を含む単層膜や積層膜（例えば、フッ素系樹脂材料やその微粒子を含む金属膜等）によって反射防止膜３３を構成してもよい。これによれば、液状体Ｆを撥液する反射防止膜３３を形成することができ、液状体Ｆによる汚染を低減して、その光学特性の安定化を図ることができる。
・上記実施形態では、ノズル形成面３１ａを鏡面にして反射防止膜３３を積層する構成にした。これに限らず、例えば、図６に示すように、基板２側からのレーザ光Ｌを多重反射して吸収する多数の閉じ込め凹部５１を有した反射抑制部材としての反射防止プレート５２を、ノズル形成面３１ａに機械的あるいは磁気的に着脱可能に取付ける構成にしてもよい。これによれば、反射防止プレート５２をノズル形成面３１ａから取り外すことができるため、ノズルＮやノズル形成面３１ａの洗浄を行うことができ、ひいては液滴Ｆｂの吐出動作の安定化を図ることができる。
・上記実施形態では、ノズルＮの周辺にのみ撥液膜３２を形成する構成にした。これに限らず、例えばノズルＮの周辺と反射防止部材の全体を覆うように、撥液膜３２を形成する構成にしてもよい。
・上記実施形態では、各液滴Ｆｂに共通する帯状のビームスポットを形成する構成にした。これに限らず、例えば各ノズルＮに対応する半導体レーザＬＤ、コリメータ３７及び集光レンズを搭載して、各液滴Ｆｂに対応する円形あるいは楕円形のビームスポットをそれぞれ形成す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Ｌ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Ｌ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Ｌ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、基板２の表面２ａや液滴Ｆｂの領域から反射光Ｌｒを反射する構成にした。これに限らず、例えば基板２の裏面や基板ステージ２３から反射光Ｌｒを反射する構成であってもよい。
・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Ｌ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。 同じく、液滴吐出ヘッド及びレーザヘッドを示す概略斜視図。 同じく、液滴吐出ヘッド及びレーザヘッドを示す概略断面図。 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。 変更例の液滴吐出ヘッド及びレーザヘッドを示す概略断面図。 従来例の液滴吐出装置を示す概略断面図。

符号の説明

２…基板、１０…識別コード、２０…液滴吐出装置、３０…液滴吐出ヘッド、３１ａ…ノズル形成面、３３…反射抑制部材としての反射防止膜、３６…レーザ照射手段を構成するレーザヘッド、５２…反射抑制部材としての反射防止プレート、Ｌ…レーザ光、Ｄ…パターンとしてのドット、Ｆｂ…液滴、Ｎ…ノズル。

Claims (7)

1. 基板の一側面と対向するノズル形成面のノズルからパターン形成材料を含む液滴を吐出する液滴吐出ヘッドと、前記基板の一側面にレーザ光を照射するレーザ照射手段とに対し、前記基板を移動方向に相対的に移動させるとともに、前記基板の一側面の着弾位置に着弾した前記液滴をその着弾位置の前記移動方向にあるレーザ光の照射位置へ移動させることによって前記液滴を乾燥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、
   前記ノズル形成面に設けられた前記ノズルの前記移動方向に配設された反射抑制部材に向けて前記照射位置からのレーザ光が進行するかたちに、前記基板の一側面の法線方向に対して傾斜した光軸を有する前記レーザ光を前記照射位置の前記移動方向の側から前記照射位置に向けて照射することを特徴とするパターン形成方法。
2. 基板の一側面と対向するノズル形成面のノズルから液滴を吐出する液滴吐出ヘッドと、
   前記基板の一側面にレーザ光を照射するレーザ照射手段とを備え、
   前記液滴吐出ヘッドと前記レーザ照射手段とに対して前記基板を移動方向に相対的に移動させるとともに、前記基板の一側面の着弾位置に着弾した前記液滴をその着弾位置の前記移動方向にあるレーザ光の照射位置へ移動させることによって前記液滴を乾燥する液滴吐出装置において、
   前記レーザ光の反射を抑制する反射抑制部材を前記ノズル形成面に備え、
   前記レーザ照射手段は、
   前記照射位置からのレーザ光が前記ノズルの前記移動方向にある前記反射抑制部材に進行するかたちに、前記基板の一側面の法線方向に対して傾斜した光軸を有する前記レーザ光を前記照射位置の前記移動方向の側から前記照射位置に向けて照射する
   ことを特徴とする液滴吐出装置。
3. 請求項２に記載の液滴吐出装置において、
   前記反射抑制部材は、前記ノズル形成面に積層された反射防止膜であることを特徴とする液滴吐出装置。
4. 請求項２又は３に記載の液滴吐出装置において、
   前記反射抑制部材は、前記レーザ光を吸収する光吸収性を有したことを特徴とする液滴吐出装置。
5. 請求項２〜４のいずれか１つに記載の液滴吐出装置において、
   前記反射抑制部材は、前記ノズルの領域を除く前記ノズル形成面の領域に備えられたことを特徴とする液滴吐出装置。
6. 請求項２〜５のいずれか１つに記載の液滴吐出装置において、
   前記反射抑制部材は、前記液滴を撥液する撥液性を有したことを特徴とする液滴吐出装置。
7. 請求項２〜６のいずれか１つに記載の液滴吐出装置において、
   前記反射抑制部材は、前記ノズル形成面に着脱可能に取着されたことを特徴とする液滴吐出装置。

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