KR100493553B1 - 토출 장치와 그 제어 방법, 토출 방법, 마이크로 렌즈어레이의 제조 방법 및 전기광학장치의 제조 방법 - Google Patents

토출 장치와 그 제어 방법, 토출 방법, 마이크로 렌즈어레이의 제조 방법 및 전기광학장치의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 마이크로 렌즈 등을 높은 정밀도로 형성할 수 있는 토출 장치를 제공하는 것을 과제로 한다. 본 발명의 토출 장치에 있어서, 제어 수단으로부터 출력된 파형 선택 데이터에 의거하여, 스위치 회로는 구동 신호(COM)로부터 소정의 구동 펄스(COM1, COM2, COM3)를 선택하여 압력 발생 소자에 인가하기 때문에, 액상 점성물의 노즐 사이에서의 중량 편차를 보정할 수 있다.

Description

토출 장치와 그 제어 방법, 토출 방법, 마이크로 렌즈 어레이의 제조 방법 및 전기광학장치의 제조 방법{EJECTING UNIT AND CONTROL METHOD THEREOF, EJECTING METHOD, METHOD OF MANUFACTURING MICRO-LENS ARRAY AND METHOD OF MANUFACTURING ELECTOR-OPTICAL DEVICE}
본 발명은 수지 등의 액상 점성물을 토출하는 토출 장치와 그 제어 방법, 이 토출 장치를 사용한 토출 방법, 이 토출 방법을 이용한 마이크로 렌즈 어레이, 컬러 필터 기판 및 전기광학장치의 제조 방법에 관한 것이다.
종래, 액정표시장치에 있어서, 입사한 광을 화소 영역에 효과적으로 이용하는데 사용되고 있는 마이크로 렌즈 어레이는, 투명 기판 위에 감광성 수지를 스핀 코팅법에 의해 도포한 후, 그것을 포토리소그래피 기술을 이용하여 패터닝함으로써 제조되어 있다. 여기서, 예를 들어, 잉크젯 프린터 및 잉크젯 플로터(plotter) 등에서 채용되고 있는 토출 방식에 의해 투명 수지(액상 점성물)를 매트릭스 형상으로 토출한 후, 그것을 경화시켜 마이크로 렌즈를 형성하면, 마이크로 렌즈 어레이의 생산 효율을 대폭으로 향상시킬 수 있다.
또한, 칩 사이를 광으로 연결하기 위한 광 상호 접속(interconnection) 장치에도 마이크로 렌즈 어레이가 사용되고 있으며, 이러한 마이크로 렌즈 어레이를 제조함에 있어서도, 상기의 토출 방식에 의해 투명 수지를 매트릭스 형상으로 토출한 후, 그것을 경화시켜 마이크로 렌즈를 형성하면, 그 생산 효율을 대폭으로 향상시킬 수 있다. 또한, 상기의 토출 방식에 의하면, 금형 및 후가공이 불필요하기 때문에, 각종 광학 부품을 제조하는데 적합하다.
또한, 액정장치의 컬러 필터 기판에 있어서, 착색층은 종래 포토리소그래피 기술을 이용하여 형성되어 있으나, 착색층도 상기의 토출 방식에 의해 제조하면, 컬러 필터 기판의 생산 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 최근 형광성 유기 화합물을 사용한 유기 일렉트로 루미네선스 소자가 주목되고 있으나, 이 유기 일렉트로 루미네선스 소자를 제조함에 있어서, 종래는 메탈 마스크를 통한 부분 증착에 의해 형광성 유기 화합물층을 소정 영역에 형성하고 있다. 따라서, 고정밀화, 대면적화, 생산 효율의 향상이 곤란했으나, 이러한 형광성 유기 화합물층의 형성에도 상기의 토출 방식을 적용하면, 고정밀화, 대면적화, 생산 효율의 향상이 가능해진다.
그러나, 마이크로 렌즈 어레이 등에서는 각 마이크로 렌즈의 사이에서 렌즈 특성에 편차가 없는 것이 요구되나, 토출 장치의 전체 노즐의 압력 발생 소자에 동일한 구동 신호를 인가하는 구성에서는, 헤드의 구조상 노즐 위치에 따라 토출되는 액상 점성물의 중량 및 토출 속도 등에 편차가 생기는 것을 회피할 수 없다. 그 결과, 불균일이 발생하여, 균일 형상의 마이크로 렌즈 어레이, 또는 안정된 특성의 컬러 필터 기판 및 유기 일렉트로 루미네선스 소자를 형성할 수 없다는 문제점이 있다.
예를 들면, 헤드에 설치되어 있는 복수의 노즐 사이에 있어서, 동일 열 내에서는 압력 발생 소자 어레이를 헤드의 케이스에 접착하는 방법, 또는 헤드 케이스의 각부 강성의 차이 등 때문에, 노즐 위치에 따라 토출되는 액상 점성물의 중량 및 토출 속도에 편차가 발생한다. 또한, 서로 다른 열 사이에 있어서, 헤드 케이스의 어느쪽 위치에 압력 발생 소자 어레이가 접착되는지 등에 따라 발열량의 차이 등이 생기기 때문에, 노즐 위치에 따라 토출되는 액상 점성물의 중량 및 토출 속도에 편차가 발생한다. 이러한 동일 열 내의 편차 또는 열 사이의 편차가 한도를 초과한 것에 대해서는 헤드로서 사용하지 않음으로써, 이러한 요인에 의한 토출 장치에서의 토출량 불균일 등을 어느 정도 방지하는 것은 가능하다. 그러나, 이러한 대책에서는, 제조된 헤드의 검사 단계에서 헤드의 제조 수율이 저하되는 것을 회피할 수 없다. 또한, 동일한 토출 장치에서 헤드를 교환하는 경우도 있다.
본 발명은 상기 사정을 감안하여 안출된 것으로서, 예를 들어, 마이크로 렌즈 등을 높은 정밀도로 형성할 수 있는 토출 장치, 토출 방법, 및 그것을 사용한 마이크로 렌즈 어레이, 컬러 필터 기판, 및 전기광학장치의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명에서는, 대상물에 액상 점성물을 토출하기 위한 토출 장치에 있어서, 복수의 노즐에 각각 대응하는 복수의 압력 발생 소자를 구비한 헤드와, 복수의 구동 펄스를 포함하여 이루어진 구동 신호를 생성하는 구동 신호 생성 수단과, 상기 복수의 구동 펄스 중의 어느쪽 구동 펄스를 상기 압력 발생 소자에 인가하는지를 규정하는 파형 선택 데이터를 출력하는 제어 수단과, 상기 복수의 구동 펄스로부터 소정의 구동 펄스를 선택하여 상기 압력 발생 소자에 인가하는 스위치 수단을 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서는, 제어 수단으로부터 출력된 파형 선택 데이터에 의거하여, 스위치 수단은 공통의 구동 신호로부터 소정의 구동 펄스를 선택하여 압력 발생 소자에 인가하기 때문에, 액상 점성물의 노즐 사이에서의 중량 편차를 보정할 수 있다. 따라서, 각 노즐로부터 액상 점성물을 토출시킨 경우, 1도트당 중량이 노즐 사이에서 불규칙하게 분포하지 않기 때문에, 고정밀의 토출을 행할 수 있다.
또한, 본 발명은, 상기 구동 신호의 서로 다른 복수 주기에 포함되는 복수의 구동 펄스는 상이한 것을 특징으로 하고 있다. 이러한 구성으로 함으로써, 액상 점성물의 중량 편차를 보다 높은 정밀도로 보정할 수 있다.
여기서, 상기 대상물에 상기 액상 점성물을 토출할 때, 상기 구동 신호의 복수 주기가 상기 액상 점성물을 토출시키는 동작의 단위로 설정되어 있을 수도 있다.
또한, 상기 대상물에 상기 액상 점성물을 토출할 때, 상기 구동 신호의 특정 제 1 주기에 대한 특정 주기의 시간 위치는, 상기 구동 신호의 1주기를 단위로 하여 조정 가능한 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 있어서, 상기 대상물에 상기 액상 점성물을 토출할 때, 1개의 상기 압력 발생 소자에 대한 상기 구동 펄스의 인가는, 예를 들어, 상기 구동 신호의 1주기 내에서 실행된다.
이에 대신하여, 본 발명에서는, 상기 대상물에 상기 액상 점성물을 토출할 때, 1개의 상기 압력 발생 소자에 대한 상기 구동 펄스의 인가를 상기 구동 신호의 복수 주기에 걸쳐 행할 수도 있다.
본 발명에 있어서, 상기 복수의 구동 펄스는 각각 상기 액상 점성물을 서로 다른 중량으로 토출할 수 있는 파형을 구비하고, 상기 스위치 수단은 상기 파형 선택 데이터에 의거하여 상기 복수의 구동 펄스로부터 1개의 구동 펄스를 선택하여 소정의 상기 압력 발생 소자에 인가한다.
이에 대신하여, 본 발명에서는, 상기 복수의 구동 펄스는 각각 상기 액상 점성물을 서로 다른 중량으로 토출할 수 있는 파형을 구비하고, 상기 스위치 수단은 상기 파형 선택 데이터에 의거하여 상기 복수의 구동 펄스로부터 복수의 구동 펄스를 선택하여 소정의 상기 압력 발생 소자에 인가할 수도 있다.
본 발명에 있어서, 상기 제어 수단은, 예를 들어, 상기 복수의 압력 발생 소자에 동일 파형의 구동 펄스를 인가했을 때에 상기 복수 헤드의 각각으로부터 토출되는 상기 액상 점성물의 중량 편차에 대응하는 노즐 데이터를 기록하여 두는 기록부를 구비하고, 그 기록부에 기록되어 있는 상기 노즐 데이터에 의거하여 상기 파형 선택 데이터를 생성하여, 출력한다.
본 발명에 있어서, 상기 복수의 헤드는, 예를 들어, 상기 압력 발생 소자에 동일 파형의 구동 펄스를 인가했을 때에 토출되는 상기 액상 점성물의 중량에 대응하여 복수로 랭크 분류되고, 그 랭크 분류된 결과가 상기 노즐 데이터로서 상기 기록부에 기록되어 있다.
이에 대신하여, 본 발명에서는, 상기 노즐 데이터가 상기 복수 헤드의 각각에 대해서 상기 기록부에 기록되어 있는 구성일 수도 있다.
본 발명에 있어서, 상기 헤드에는 그 헤드에 형성되어 있는 상기 헤드에 대한 상기 노즐 데이터가 부여되나, 해당 노즐 데이터가 상기 중량 편차를 계측한 헤드 검사장치로부터 상기 노즐 데이터가 상기 기록부에 입력되는 구성 등을 채용할 수 있다.
본 발명에 따른 토출 장치의 제어 방법으로서, 제 1 구동 펄스를 사용하여 액상 점성물을 토출하는 제 1 공정과, 토출된 상기 액상 점성물의 토출 중량의 측정 결과에 의거하여 상기 제 1 구동 펄스를 보정하는 제 2 공정을 적어도 갖는다는 수단을 채용한다.
또한, 이 토출 장치의 제어 방법에 있어서, 토출 장치의 각 노즐로부터 토출되는 상기 액상 점성물의 토출 중량이 대략 균일해질 때까지 상기 제 1 공정과 상기 제 2 공정을 반복한다는 수단을 채용할 수도 있다.
또한, 본 발명에 따른 토출 장치의 제어 방법에 있어서, 상기 헤드에 형성되어 있는 상기 복수 헤드의 각 노즐 데이터를 결정함에 있어서는, 기준이 되는 파형의 구동 펄스를 인가했을 때의 토출 중량이 목표 중량으로부터 벗어나 있을 때에는, 토출 중량이 상기 목표 중량으로 되는 파형을 결정하는 제 1 공정과, 구한 파형의 구동 신호를 상기 압력 발생 소자에 인가하고, 이 때의 토출 중량을 계측하는 제 2 공정과, 그 토출 중량과 상기 목표 중량을 비교하여 해당 토출 중량과 상기 목표 중량이 일치했을 때에 상기 노즐 데이터를 확정하는 제 3 공정을 가지며, 해당 토출 중량이 상기 목표 중량으로부터 벗어나 있을 때에는 다시 상기 제 1 공정, 상기 제 2 공정 및 상기 제 3 공정을 반복한다.
이 경우, 상기 제 1 공정, 제 2 공정 및 상기 제 3 공정을 반복하는 상한 횟수를 정하여 두고, 해당 상한 횟수까지 상기 제 1 공정, 상기 제 2 공정 및 제 3 공정을 반복하여도 상기 노즐 데이터를 확정할 수 없을 경우에는, 상기 헤드를 규격외품으로 판단하는 것이 바람직하다.
본 발명을 적용한 토출 장치는, 예를 들어, 상기 대상물로서의 기판 위에 복수의 마이크로 렌즈를 형성하기 위한 수지를 상기 액상 점성물로서 토출하는 마이크로 렌즈 어레이의 제조 공정에 사용할 수 있다.
또한, 본 발명을 적용한 전기광학장치의 제조 방법은, 상기 대상물로서의 기판 위에 컬러 필터를 형성하기 위한 수지를 상기 액상 점성물로서 토출하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하고 있다.
또한, 본 발명을 적용한 토출 장치는, 상기 대상물로서의 기판 위에 전기광학 물질을 함유하는 액체를 상기 액상 점성물로서 토출하는 전기광학장치의 제조 공정에 사용하는 것도 가능하다. 여기서, 상기 전기광학 물질은, 액정 이외에 일렉트로 루미네선스를 발생시키기 위한 형광성 유기 화합물 등이다.
도면을 참조하여 본 발명의 실시형태에 대해서 상세하게 설명한다.
[토출 장치의 전체 구성]
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 의한 토출 장치의 전체 구성을 나타내는 개략 사시도이다. 도 2는 도 1에 나타낸 토출 장치의 기능 블록도이다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 본 실시형태의 토출 장치(1)는, 예를 들어, 잉크젯식 토출 장치인 토출 장치 본체(1A)와 컴퓨터(1B)로 구성되어 있다.
토출 장치 본체(1A)는 헤드(10), X방향 구동축(4), X방향 구동 모터(2), Y방향 가이드축(5), Y방향 구동 모터(3), 제어장치(40), 스테이지(7), 클리닝 기구부(8), 및 베이스(9)를 갖고 있다. 또한, 컴퓨터(1B)는 토출 장치 본체(1A)에서 대상물(W)에 대하여 어느쪽 위치에 액상 점성물을 토출하는지 등의 토출 조건을 입력할 수 있는 키보드(71)를 구비하고 있는 동시에, 이 키보드(71) 또는 FD 등의 기록 매체를 통하여 입력된 토출 조건을 기록 및 보존하여 두는 기록부(72)를 구비하고 있으며, 이 기록부(72)에 기록되어 있는 토출 조건에 대해서는 키보드(71) 등을 통하여 선택 및 지시가 가능하다. 또한, 기록부(72)에는, 후술하는 바와 같이, 헤드(10)에 설치되어 있는 복수의 노즐 사이에서의 토출 중량 편차를 보정하기 위한 노즐 데이터도 기록되어 있다.
여기서, 노즐 데이터는 헤드(10)마다 부여되고 있기 때문에, 토출 장치(1)를 구성할 때에, 작업자는 탑재하는 헤드(10)에 첨부되어 있는 노즐 데이터를, 예를 들어, 키보드(71)를 통하여 기록부(72)에 입력한다. 또한, 노즐 데이터가 헤드(10)에 바코드로 표시되어 있을 경우에는, 노즐 데이터를 광학적으로 판독하여 기록부(72)에 입력할 수도 있다. 또한, 노즐 데이터는, 후술하는 바와 같이, 각 헤드(10)에 형성되어 있는 헤드의 각각으로부터 액상 점성물을 토출시키고 그 중량을 계측함으로써 결정되는 것이기 때문에, 이 중량 편차를 계측하여 노즐 데이터를 구하는 헤드 검사장치(도시 생략)로부터 기록부(72)에 직접 입력하는 구성일 수도 있다.
토출 장치 본체(1A)에 있어서, 헤드(10)는 수지 등의 액상 점성물이 저장된 탱크(도시 생략)로부터 파이프(액체 공급로)를 통하여 공급된 액상 점성물을 그 노즐로부터 토출하기 위한 것이다. 본 실시형태에 있어서는, 액상 점성물로서 수지 등을 취급하나, 수지는 프린터 등에서 사용되고 있는 잉크와 비교하여 점도가 상당히 높다. 그래서, 본 실시형태에서는 탱크, 파이프, 헤드(10)에는 히터(도시 생략)가 설치되어 있고, 액상 점성물을 가온(加溫)함으로써 점도를 저하시켜 사용한다. 또한, 본 발명에서 사용되는 액상 점성물은 점성이 높은 것에 한정되지 않고, 예를 들어, 잉크이거나, 금속 미립자를 포함하는 액상체일 수도 있다.
스테이지(7)는 액상 점성물이 토출되는 대상으로 되는 기판(W)을 배치하기 위한 것이며, 이 기판(W)을 소정의 기준 위치에 고정시키는 기구를 갖고 있다. X방향 구동축(4)은 볼 나사 등으로 구성되고, 단부에는 X방향 구동 모터(2)가 접속되어 있다. X방향 구동 모터(2)는 스테핑 모터 등이며, 제어장치(40)로부터 X축 방향의 구동 신호가 공급되면, X방향 구동축(4)을 회전시킨다. 이 X방향 구동축(4)이 회전되면, 헤드(10)가 X방향 구동축(4) 위를 X방향으로 이동한다.
Y방향 가이드축(5)도 볼 나사 등으로 구성되어 있으나, 베이스(9) 위의 소정 위치에 고정되어 있다. 이 Y방향 가이드축(5) 위에는 스테이지(7)가 배치되어 있고, 이 스테이지(7)는 Y방향 구동 모터(3)를 구비하고 있다. Y방향 구동 모터(3)는 스테핑 모터 등이며, 제어장치(40)로부터 Y축 방향의 구동 신호가 Y방향 구동 모터(3)에 공급되면, 스테이지(7)는 Y방향 가이드축(5)에 안내되면서 Y방향으로 이동한다. 이러한 X방향 구동 모터(2) 및 Y방향 구동 모터(3)를 사용하여, 헤드(10)를 기판(W) 위의 임의의 장소에 이동시키는 헤드 이동 기구(6)가 구성되어 있다.
도 2에 있어서, 토출 장치 본체(1A)의 제어장치(40)는, 컴퓨터(1B)로부터 토출 조건 등을 수신하는 인터페이스(43)와, 각종 데이터의 기록을 행하는 RAM(44)과, 각종 데이터 처리를 행하기 위한 루틴 등을 기록한 ROM(45)과, CPU 등으로 이루어진 장치 본체측 제어부(46)와, 발진회로(47)와, 헤드(10)에 공급하는 구동 신호(COM)를 발생시키는 구동 신호 생성부(48)와, 인터페이스(49)를 구비하고 있다. 인터페이스(49)는 도트 패턴 데이터로 전개된 토출 데이터를 헤드(10)에 출력하는 동시에, 구동 신호를 헤드 이동 기구(6)의 X방향 구동 모터(2) 및 Y방향 구동 모터(3)에 출력한다.
이상과 같은 구성의 토출 장치(1)에 있어서, 장치 본체측 제어부(46)와 컴퓨터(1B)는, 후술하는 바와 같이, 토출 장치(1) 전체의 제어 수단(12)으로서 기능한다. 토출 장치(1)에 있어서, 컴퓨터(1B)로부터 보내진 토출 조건은 인터페이스(43)를 통하여 토출 장치 내부의 수신 버퍼(44A)에 유지된다. 수신 버퍼(44A)에 유지된 데이터는 명령(command) 해석이 실행되고 나서 중간 버퍼(44B)에 보내진다. 중간 버퍼(44B) 내에서는, 장치 본체측 제어부(46)에 의해 중간 코드로 변환된 중간 형식으로서의 데이터가 유지되고, 액상 점성물의 토출 위치 등의 정보를 부가하는 처리가 장치 본체측 제어부(46)에 의해 실행된다. 다음으로, 장치 본체측 제어부(46)는 중간 버퍼(44B) 내의 데이터를 해석하여 디코딩화한 후, 도트 패턴 데이터를 출력 버퍼(44C)에 전개하고, 기록시킨다.
헤드(10)의 1스캔 분에 상당하는 도트 패턴 데이터가 얻어지면, 이 도트 패턴 데이터는 인터페이스(49)를 통하여 헤드(10)에 직렬 전송된다. 출력 버퍼(44C)로부터 1스캔 분에 상당하는 도트 패턴 데이터가 출력되면, 중간 버퍼(44B)의 내용이 소거되어, 다음의 중간 코드 변환이 실행된다.
헤드(10)는 후술하는 각 노즐로부터 소정의 타이밍으로 액상 점성물을 토출시키는 것이며, 구동 신호 생성부(48)에서 생성된 구동 신호(COM)는 인터페이스(49)를 통하여 헤드(10)에 출력되어 있다. 또한, 도트 패턴 데이터로 전개된 토출 데이터(SI)는, 발진회로(47)로부터의 클록 신호(CLK)에 동기하여 인터페이스(49)를 통하여 헤드(10)에 구성되어 있는 헤드 구동회로(11)에 직렬 출력된다. 여기서, 도트 패턴 데이터로 전개된 토출 데이터(SI)에는, 헤드(10)에 형성되어 있는 어느쪽 노즐로부터 액상 점성물을 토출하는지를 규정하는 노즐 선택 데이터가 포함되어 있는 동시에, 각 노즐로부터 액상 점성물을 토출하는데 어느쪽 구동 펄스를 사용하는지를 규정하는 파형 선택 데이터도 포함되어 있다.
헤드 구동회로(11)는 제 1 시프트 레지스터(13A), 제 2 시프트 레지스터(13B), 제 1 래치회로(14A), 제 2 래치회로(14B), 디코더(15), 레벨 시프터(16), 스위치 회로(18)(스위치 소자(18-1, 18-2, …, 18-N)), 및 제어 논리(19)를 포함하여 구성되어 있다. 또한, 스위치 회로(18)에 있어서, 각 스위치 소자(18-1, 18-2, …, 18-N)의 출력 측에는 압력 발생 소자(17(17-1, 17-2, …, 17-N))로서의 압전 진동자가 접속되어 있다.
이 헤드 구동회로(11)에 있어서, 제어장치(40)로부터 출력되어 온 토출 데이터(SI)는, 먼저, 「직렬/병렬 변환수단」으로서의 제 1 시프트 레지스터(13A) 및 제 2 시프트 레지스터(13B)에 직렬 전송된다. 여기서, 토출 데이터의 상위 비트의 데이터가 제 2 시프트 레지스터(13B)에 입력되고, 하위 비트의 데이터가 제 1 시프트 레지스터(13A)에 입력된다.
시프트 레지스터(13A, 13B)에는, 「래치수단」으로서의 제 1 래치회로(14A) 및 제 2 래치회로(14B)가 각각 접속되어 있다. 토출 장치 본체(1A)로부터의 래치 신호(LAT)가 각 래치회로(14A, 14B)에 입력되면, 래치회로(14A, 14B)는 시프트 레지스터(13A, 13B) 각각에 의해 병렬 변환된 토출 데이터(SI)를 각각 래치한다. 따라서, 제 1 래치회로(14A)에는 토출 데이터(SI)의 하위 비트의 데이터가 래치되고, 제 2 래치회로(14B)에는 토출 데이터(SI)의 상위 비트가 래치된다. 여기서, 제 1 시프트 레지스터(13A) 및 제 1 래치회로(14A), 제 2 시프트 레지스터(13B) 및 제 2 래치회로(14B)가 각각 「기억회로」를 구성하고, 이들 2개의 기억회로에 의해 「기억수단」이 구성되어 있다.
각 래치회로(14A, 14B)에서 래치된 토출 데이터(SI)는 디코더(15)에 입력된다. 이 디코더(15)는, 제어 논리(19)로부터의 신호에 의해, 2비트의 토출 데이터(SI)를 4비트의 토출 데이터(SI)로 번역한다. 따라서, 디코더(15) 및 제어 논리(19)에 의해 「번역수단」이 구성된다. 디코더(15) 등에 의해 번역된 토출 데이터(SI)는, 전압 증폭기로서의 레벨 시프터(16)에 의해, 스위치 회로(18)를 구동할 수 있는 전압, 예를 들어, 수십 볼트 정도의 소정 전압치까지 승압(昇壓)된다. 소정 전압치까지 승압된 토출 데이터(SI)는, 「스위치 수단」으로서의 스위치 회로(18)에 부여된다. 스위치 회로(18)에 있어서, 각 스위치 소자(18-1, 18-2, …, 18-N)의 입력 측에는 구동 신호 생성부(48)로부터의 구동 신호(COM)가 인가되어 있고, 각 스위치 소자(18-1, 18-2, …, 18-N)의 출력 측에는 압력 발생 소자(17(17-1,17-2,…,17-N))가 접속되어 있다.
토출 데이터(SI)는 스위치 회로(18)의 동작을 각 스위치 소자(18-1, 18-2, …, 18-N)마다 제어한다. 예를 들면, 각 스위치 소자(18-1, 18-2, …, 18-N)에 부가되는 토출 데이터(SI)가 「1」인 기간 중은, 구동 신호(COM)가 압력 발생 소자(17(17-1,17-2,…,17-N))에 인가되고, 이 구동 신호(COM)에 따라 압력 발생 소자(17)는 신축한다. 한편, 각 스위치 소자(18-1, 18-2, …, 18-N)에 부가되는 토출 데이터(SI)가 「0」인 기간 중은, 압력 발생 소자(17)에 대한 구동 신호(COM)의 공급이 차단된다.
여기서, 제어장치(40)로부터의 토출 데이터(SI)는, 예를 들어, (10) 및 (01) 등과 같이, 각 노즐마다 상위 비트 1 및 하위 비트 0의 합계 2비트 데이터로 구성되어 있다. 그리고, 전체 노즐에 대한 비트 0의 데이터가 제 1 시프트 레지스터(13A)에 입력되고, 전체 노즐에 대한 비트 1의 데이터가 제 2 시프트 레지스터(13B)에 입력된다.
각 시프트 레지스터(13A, 13B)에 입력된 각 노즐마다의 토출 데이터(SI)는, 각 래치회로(14A, 14B)에 래치되어 디코더(15)에 입력된다. 디코더(15)는, 제어 논리(19)로부터의 신호에 의거하여, 2비트의 토출 데이터(SI)를 4비트의 토출 데이터(SI)로 번역한다. 그리고, 스위치 회로(18)의 각 스위치 소자(18-1, 18-2, …, 18-N)에 부가되는 비트 데이터가 「1」인 경우는, 구동 신호(COM)가 압력 발생 소자(17-1, 17-2, …, 17-N)에 직접 인가되고, 각 압력 발생 소자(17-1, 17-2, …, 17-N)는 구동 신호(COM)의 신호 파형에 따라 변위한다. 반대로, 각 스위치 소자(18-1, 18-2, …, 18-N)에 부가되는 비트 데이터가 「0」인 경우는, 각 압력 발생 소자(17-1, 17-2, …, 17-N)에 대한 구동 신호(COM)가 차단되고, 각 압력 발생 소자(17-1, 17-2, …, 17-N)는 직전의 전하를 유지한다.
[헤드(10)의 구성]
도 3은 도 1에 나타낸 토출 장치의 헤드의 구성을 나타내는 분해사시도이다. 또한, 도 4는 헤드(10)를 설명하기 위한 도면으로서, 도 4의 (a)는 도 3에 나타낸 헤드에 형성되어 있는 액추에이터의 단면도이고, 도 4의 (b)는 도 4의 (a)에 나타낸 액추에이터에 사용한 압력 발생 소자에 인가되는 구동 신호의 기본 파형도이다. 헤드(10)는, 예를 들어, 도 3 및 도 4에 나타낸 바와 같이, 노즐 형성판(210), 압력 발생실 형성판(220), 및 진동판(230)을 구비하고 있다. 압력 발생실 형성판(220)은 압력 발생실(221), 측벽(격벽)(222), 저장기(reservoir)(223), 및 도입로(224)를 구비하고 있다. 압력 발생실 형성판(220)은 실리콘 등의 기판을 에칭함으로써 압력 발생실(221) 등이 형성되며, 압력 발생실(221)은 토출 직전의 액상 점성물을 저장하는 공간으로 되어 있다. 측벽(222)은 압력 발생실(221) 사이를 구획하도록 형성되고, 저장기(223)는 액상 점성물을 각 압력 발생실(221)에 충족시키기 위한 유로로 되어 있다. 도입로(224)는 저장기(223)로부터 각 압력 발생실(221)에 액상 점성물을 도입할 수 있도록 형성되어 있다.
노즐 형성판(210)은, 압력 발생실 형성판(220)에 형성된 압력 발생실(221)의 각각에 대응하는 위치에 노즐(211)이 위치하도록 압력 발생실 형성판(220)의 한쪽 면에 유기계 또는 무기계의 접착제로 접합되어 있다. 노즐 형성판(210)을 접합한 압력 발생실 형성판(220)은 케이스(225)에 수납되어 헤드(10)를 구성하고 있다. 진동판(230)은 탄성 변형 가능한 박판으로 구성되고, 압력 발생실 형성판(220)의 다른쪽 면에 유기계 또는 무기계의 접착제로 접합되어 있다. 진동판(230)의 각 압력 발생실(221)의 위치에 대응하는 부분에는, 압력 발생 소자(17)로서의 압전 진동자(PZT)가 설치되어 있다.
여기서, 압력 발생 소자(17)는 종진동 횡효과의 PZT에 한정되지 않고, 휨 진동형 PZT일 수도 있다. 또한, 압력 발생 소자(17)로서는 압전 진동자에 한정되지 않고, 예를 들어, 자왜(磁歪) 소자 등의 다른 소자를 사용할 수도 있다. 또한, 히터 등의 열원에 의해 액상 점성물을 가열시키고, 가열에 의해 생긴 거품에 의해 압력을 변화시키는 구성일 수도 있다. 요컨대, 외부로부터 부여되는 신호에 따라, 후술하는 압력 발생실 내에 압력 변동을 발생시키는 소자라면 사용할 수 있다.
[구동 펄스의 기본 파형]
다음으로, 도 4의 (b)를 참조하여 구동 신호(COM)를 구성하는 구동 펄스의 기본 파형을 설명한다. 도 4의 (b)에 있어서, 압력 발생 소자(17)를 작동시키기 위한 구동 신호(COM)는, 기본적으로는, 그 전압값이 중간 전위 Vm으로부터 스타트한 후(홀드 펄스(311)), 시각 T1로부터 시각 T2까지 최대 전위 VPS까지 일정한 기울기로 상승하고(충전 펄스(312)), 시각 T2로부터 시각 T3까지 최대 전위 VPS를 소정 시간만큼 유지한다(홀드 펄스(313)). 다음으로, 시각 T3으로부터 시각 T4까지의 사이에 최저 전위 VLS까지 일정한 기울기로 하강한 후(방전 펄스(314)), 시각 T4로부터 시각 T5까지 최저 전위 VLS를 소정 시간만큼 유지한다(홀드 펄스(315)). 그리고, 시각 T5로부터 시각 T6까지 전압값은 중간 전위 Vm까지 일정한 기울기로 상승한다(충전 펄스(316)).
따라서, 도 4의 (a) 및 (b)에 있어서, 충전 펄스(312)가 압력 발생 소자(17)에 인가되면, 압력 발생 소자(17)는 압력 발생실(221)의 용적을 팽창시키는 쪽으로 휘어져, 압력 발생실(221)에 부압을 발생시킨다. 그 결과, 메니스커스는 노즐(211)로부터 들어가고, 다음으로, 방전 펄스(314)를 인가하면, 압력 발생 소자(17)는 압력 발생실(221)의 용적을 수축시키는 방향으로 휘어져, 압력 발생실(221)에 정압이 발생한다. 그 결과, 노즐(211)로부터 액체방울이 토출된다. 그리고, 홀드 펄스(315)가 인가된 후, 충전 펄스(316)를 인가하여 메니스커스의 진동을 억제한다. 따라서, 예를 들어, 최대 전위 VPS가 높을수록, 또는 방전 펄스(314)의 기울기가 급격할수록 노즐(211)로부터 토출되는 액상 점성물의 1도트당 중량이 크다.
[구동 신호 생성부(48)의 구성]
다음으로, 구동 신호 생성부(48)에 대해서 도 5 내지 도 7을 참조하여 설명한다. 도 5는 구동 신호 생성부(48)의 구성을 나타내는 블록도이다. 도 6은 구동 신호 생성부(48)에서 구동 신호(COM)에 포함되는 구동 펄스를 생성하여 가는 과정을 나타내는 설명도이다. 도 7은 구동 신호 생성부(48)에서 데이터 신호를 사용하여 메모리에 전위차(ΔV)를 설정하는 경우의 각 신호의 타이밍을 나타내는 타이밍차트이다.
도 5에 나타낸 바와 같이, 구동 신호 생성부(48)는 장치 본체측 제어부(46)로부터의 신호를 수취하여 기록하는 메모리(81), 이 메모리(81)의 내용을 판독하여 일시적으로 유지하는 제 1 래치(82), 이 제 1 래치(82)의 출력과 후술하는 또 하나의 제 2 래치(84)의 출력을 가산하는 가산기(83), 제 2 래치(84)의 출력을 아날로그 데이터로 변환하는 D/A 변환기(86), 및 변환된 아날로그 신호를 구동 신호의 전압까지 증폭하는 전압 증폭부(88)를 구비하는 동시에, 전압 증폭부(88)로부터 출력된 구동 신호에 대한 전류 증폭기(89)를 각각 구비하고 있다.
메모리(81)는 구동 신호(COM)의 파형을 결정하는 소정의 파라미터를 기록하여 두는 파형 데이터 기록부이다. 구동 신호(COM)의 파형은, 미리 장치 본체측 제어부(46)로부터 수취한 소정의 파라미터에 의해 결정된다. 즉, 구동 신호 생성부(48)는 클록 신호(801, 802, 803), 데이터 신호(830), 어드레스 신호(810, 811, 812, 813), 리세트 신호(820), 및 이네이블(enable) 신호(840)를 수취한다.
이와 같이 구성한 구동 신호 생성부(48)에 있어서는, 도 6에 나타낸 바와 같이, 구동 신호(COM)의 생성에 앞서, 장치 본체측 제어부(46)의 전압 변화량을 나타내는 몇 개의 데이터 신호와 그 데이터 신호의 어드레스가 클록 신호(801)에 동기하여, 구동 신호 생성부(48)의 메모리(81)에 출력된다. 데이터 신호(830)는, 도 7에 나타낸 바와 같이, 클록 신호(801)를 동기 신호로 하는 직렬 전송에 의해 데이터를 교환하는 구성으로 되어 있다.
즉, 장치 본체측 제어부(46)로부터 소정의 전압 변화량을 전송할 경우에는, 먼저, 클록 신호(801)에 동기하여 복수 비트의 데이터 신호를 출력하고, 그 후, 이 데이터를 저장하는 어드레스를 이네이블 신호(840)에 동기하여 어드레스 신호(810∼813)로서 출력한다. 메모리(81)는, 이 이네이블 신호(840)가 출력된 타이밍으로 어드레스 신호를 판독하고, 수취한 데이터를 그 어드레스에 기록한다. 어드레스 신호(810∼813)는 4비트의 신호이기 때문에, 최대 16종류의 전압 변화량을 메모리(81)에 기록할 수 있다. 또한, 데이터의 상위 비트는 부호로서 사용되고 있다. 또한, 상기 어드레스 신호(810∼813)의 비트 수는 4비트에 한정되지 않고 5비트 이상으로 설정할 수도 있다. 즉, 어드레스 신호(810∼813)의 비트 수를 더 증가시킴으로써, 16종류를 초과하는 전압 변화량을 메모리(81)에 기록하는 것이 가능해지기 때문에, 전압 변화량의 설정 폭을 넓힐 수 있다.
각 어드레스(A, B, …)에 대한 전압 변화량의 설정이 종료된 후, 예를 들어, 어드레스(B)가 어드레스 신호(810∼813)에 출력되면, 최초의 클록 신호(802)에 의해, 이 어드레스(B)에 대응한 전압 변화량 ΔV1이 제 1 래치회로(82)에 의해 유지된다. 이 상태에서, 다음으로 클록 신호(803)가 출력되면, 제 2 래치회로(84)의 출력에 제 1 래치회로(82)의 출력이 가산된 값이 제 2 래치회로(84)에 유지된다. 즉, 도 6에 나타낸 바와 같이, 일단 어드레스 신호에 대응한 전압 변화량이 선택되면, 그 후, 클록 신호(803)를 받을 때마다 제 2 래치회로(84)의 출력은, 그 전압 변화량에 따라 증감한다. 메모리(81)의 어드레스(B)에 저장된 전압 변화량 ΔV1과 클록 신호(803)의 단위 시간 ΔT에 의해 구동 파형의 슬루 레이트가 결정된다. 또한, 증가 또는 감소는 각 어드레스에 저장된 데이터의 부호에 따라 결정된다.
도 6에 나타낸 예에서는, 어드레스(A)에는 전압 변화량으로서 값 0, 즉, 전압을 유지할 경우의 값이 저장되어 있다. 따라서, 클록 신호(802)에 의해 어드레스(A)가 유효해지면, 구동 신호 파형은 증감이 없는 평탄한 상태로 유지된다. 또한, 어드레스(C)에는, 구동 파형의 슬루 레이트를 결정하기 위해, 단위 시간 ΔT당의 전압 변화량 ΔV2가 저장되어 있다. 따라서, 클록 신호(802)에 의해 어드레스(C)가 유효해진 후는, 이 전압 ΔV2씩 전압이 저하된다. 이와 같이 장치 본체측 제어부(46)로부터 어드레스 신호와 클록 신호를 출력하는 것만으로 구동 신호(COM)의 파형을 자유롭게 제어할 수 있고, 본 실시형태에서는, 구동 신호(COM)로서, 도 8에 나타낸 바와 같이, 1 토출 주기 내에 4개의 구동 펄스를 포함하여 이루어진 구동 신호(COM)를 생성한다.
도 8은 본 발명의 일 실시형태에 의한 토출 장치(1)에서 사용되는 공통의 구동 신호(COM) 파형, 이 구동 신호(COM)에 포함되는 각 구동 펄스를 압력 발생 소자(17)에 인가했을 때에 노즐(211)로부터 토출되는 액상 점성물의 도트의 대소관계, 및 토출 데이터(SI)에 의거하여 구동 신호(COM)로부터 1개의 구동 펄스를 선택하여 압력 발생 소자(17)에 인가하는 방법을 나타내는 설명도이다. 또한, 도 9의 (a), (b), (c), (d), (e)는 각각 본 실시형태의 토출 장치에서 사용되는 공통의 구동 신호(COM) 파형, 공통의 구동 신호(COM)로부터 제 1 구동 펄스를 선택했을 때에 압력 발생 소자(17)에 인가되는 구동 신호 파형, 공통의 구동 신호(COM)로부터 제 2 구동 펄스를 선택했을 때에 압력 발생 소자(17)에 인가되는 구동 신호 파형, 공통의 구동 신호(COM)로부터 제 3 구동 펄스를 선택했을 때에 압력 발생 소자(17)에 인가되는 구동 신호 파형, 및 공통의 구동 신호(COM)로부터 제 4 구동 펄스를 선택했을 때에 압력 발생 소자(17)에 인가되는 구동 신호 파형을 나타내는 설명도이다.
도 8에 나타낸 바와 같이, 구동 신호(COM)에는 1 토출 주기 내에 4개의 구동 펄스(COM1, COM2, COM3, COM4)가 포함되어 있고, 제 1 구동 펄스(COM1), 제 2 구동 펄스(COM2), 및 제 3 구동 펄스(COM3)는 도 4의 (b)를 참조하여 설명한 최대 전위 VPS가 제 1 구동 펄스(COM1), 제 2 구동 펄스(COM2), 및 제 3 구동 펄스(COM3)의 순서로 낮게 되어 있다. 따라서, 제 1 구동 펄스(COM1), 제 2 구동 펄스(COM2), 및 제 3 구동 펄스(COM3)를 동일한 압력 발생 소자(17)에 인가한 경우, 노즐로부터 토출되는 액상 점성물의 1도트당 중량은 「대」, 「중」, 「소」로 된다.
따라서, 제 1 구동 펄스(COM1), 제 2 구동 펄스(COM2), 제 3 구동 펄스(COM3)에 대해서는 각각 대도트 펄스, 중도트 펄스, 소도트 펄스로서 표현하는 것도 가능하다. 여기서, 중량은 「대」, 「중」, 「소」에서, 예를 들어, 수% 정도의 차가 있다. 또한, 제 4 구동 펄스(COM4)는 노즐(211) 부근의 액상 점성물을 미(微)진동시켜 액상 점성물의 점도 증대 또는 경화(硬化)를 방지하기 위한 것이며, 이 제 4 구동 펄스(COM4)에 의해 액상 점성물이 토출되지는 않는다. 따라서, 제 4 구동 펄스(COM4)는 「미진동 펄스」로서 표현할 수 있다.
다음으로, 이상과 같이 구성한 구동 신호(COM)로부터 제 1 구동 펄스(COM1)(대도트 펄스), 제 2 구동 펄스(COM2)(중도트 펄스), 제 3 구동 펄스(COM3)(소도트 펄스)를 선택하여, 노즐 사이의 토출 중량 편차를 방지하는 방법을 도 8 및 도 9 등을 참조하면서 설명한다. 여기서, 도 2를 참조하여 설명한 바와 같이, 본 실시형태에서는, 디코더(15)로부터 스위치 회로(18)에 부가되는 토출 데이터(SI)의 비트가 「1」인 기간 중에는, 구동 신호(COM)가 압력 발생 소자(17)에 인가되어, 압력 발생 소자(17)는 구동 신호(COM)의 파형에 따라 신축한다. 한편, 토출 데이터의 비트가 「0」인 기간 중에는, 압력 발생 소자(17)에 대한 구동 신호(COM)의 공급이 차단되어, 압력 발생 소자(17)는 직전의 상태를 유지한다. 따라서, 토출 데이터(SI)의 비트를 제 1 내지 제 4 구동 펄스(COM1∼COM4)의 발생 타이밍에 동기시키면, 제 1 내지 제 4 구동 펄스(COM1∼COM4) 중의 어느 하나를 선택하여 압력 발생 소자(17)에 인가할 수 있다.
그래서, 본 실시형태에서는, 동일한 구동 펄스를 인가한 경우, 평균보다 적게 토출되는 노즐(211), 평균 중량으로 토출되는 노즐(211), 및 평균보다 많이 토출되는 노즐(211) 사이에서 토출 중량이 불규칙하게 분포하는 것을 해소하기 위해, 평균보다 적게 토출되는 노즐(211)에 대응하는 압력 발생 소자(17)에는 제 1 구동 펄스(COM1)(대도트 펄스)를, 평균 중량으로 토출되는 노즐(211)에 대응하는 압력 발생 소자(17)에는 제 2 구동 펄스(COM2)(중도트 펄스)를, 평균보다 많이 토출되는 노즐(211)에 대응하는 압력 발생 소자(17)에는 제 3 구동 펄스(COM3)(소도트 펄스)를 각각 인가한다.
이러한 구동 방법을 적용함에 있어서는, 상세하게는 후술하나, 헤드(10)에 형성되어 있는 각 압력 발생 소자(17)에 동일 파형의 구동 펄스를 인가하고, 각 노즐(211)로부터 토출되는 액상 점성물의 1도트당 중량을 미리 계측하여 둔다. 그리고, 그 계측 결과로부터 각 노즐(211)을 평균보다 적게 토출되는 그룹, 평균 중량으로 토출되는 그룹, 평균보다 많이 토출되는 그룹으로 분류하여, 그 그룹 분류 결과를 노즐 데이터로서 컴퓨터(1B)에 입력하여 둔다. 여기서 입력된 노즐 데이터는 컴퓨터(1B)의 기록부(72)에 기록된다.
그리고, 컴퓨터(1B)에 있어서, 대상물(W)에 대한 액상 점성물의 토출 패턴이 지정되었을 때, 이 토출 패턴은 기록부(72)에 기록되어 있던 노즐 데이터와 함께, 토출 장치 본체(1A)에 토출 조건으로서 출력된다. 그리고, 토출 장치 본체(1A)에 있어서, 장치 본체측 제어부(46)에 의해 토출 패턴이 도트 패턴 데이터로 전개될 때, 토출 데이터(SI)에는, 노즐 데이터에 대응하여 구동 신호(COM)에 포함되는 구동 펄스(COM1∼COM4)로부터 어느쪽 구동 펄스를 인가하는지를 규정하는 파형 선택 데이터가 부가된다. 여기서, 파형 선택 데이터는 2비트의 토출 데이터 (00), (01), (10), (11)로서 표현되고, 이 2비트의 토출 데이터는 디코더(15)에 의해 4비트 데이터로 번역되며, 이 4비트의 데이터는 구동 신호(COM)에 포함되는 구동 펄스(COM1∼COM4)의 발생과 동기되어 있다.
예를 들면, 2비트의 데이터 (00)은 디코더(15)에 의해 4비트 데이터 (1000)으로 디코딩되는 결과, 이 데이터에 대응하는 노즐(211)을 구동하는 압력 발생 소자(17)에는, 도 9의 (b)에 나타낸 바와 같이, 제 1 구동 펄스(COM1)만이 인가된다. 또한, 2비트의 데이터 (01)은 디코더(15)에 의해 4비트 데이터 (0100)으로 번역(디코딩)되는 결과, 이 데이터에 대응하는 노즐(211)을 구동하는 압력 발생 소자(17)에는, 도 9의 (c)에 나타낸 바와 같이, 제 2 구동 펄스(COM2)만이 인가된다.
또한, 2비트의 데이터 (10)은 디코더(15)에 의해 4비트 데이터 (0010)으로 디코딩되는 결과, 이 데이터에 대응하는 노즐(211)을 구동하는 압력 발생 소자(17)에는, 도 9의 (d)에 나타낸 바와 같이, 제 3 구동 펄스(COM3)만이 인가된다. 또한, 2비트의 데이터 (11)은 디코더(15)에 의해 4비트 데이터 (0001)로 번역(디코딩)되는 결과, 이 데이터에 대응하는 노즐(211)을 구동하는 압력 발생 소자(17)에는, 도 9의 (e)에 나타낸 바와 같이, 제 4 구동 펄스(COM4)만이 인가된다.
이와 같이, 각 구동 펄스(COM1∼COM4)마다 1비트의 데이터를 할당하여 토출 데이터(SI)를 구성하면, 각 비트의 값에 따라 원하는 구동 펄스(COM1∼COM4)만을 선택할 수 있다. 따라서, 본 실시형태에서는, 동일한 구동 펄스를 인가한 경우, 평균보다 적게 토출되는 노즐(211)에 대응하는 압력 발생 소자(17)에 제 1 구동 펄스(COM1)(대도트 펄스)를, 평균 중량으로 토출되는 노즐(211)에 대응하는 압력 발생 소자(17)에는 제 2 구동 펄스(COM2)(중도트 펄스)를, 평균보다 많이 토출되는 노즐(211)에 대응하는 압력 발생 소자(17)에는 제 3 구동 펄스(COM3)(소도트 펄스)를 인가할 수 있기 때문에, 각 노즐(211)로부터 토출되는 액상 점성물의 1도트당 중량을 평균화할 수 있다. 따라서, 후술하는 마이크로 렌즈 어레이 등을 제조했을 때에도, 각 마이크로 렌즈의 렌즈 특성에 편차가 발생하지 않는다.
[노즐 데이터의 결정 방법]
다음으로, 도 10 및 도 11을 참조하여, 헤드 검사장치에 있어서 헤드의 각각의 노즐 데이터를 결정하는 방법을 설명한다. 또한, 이 검사장치에는 CPU, RAM, 및 ROM 등이 탑재되어 있으며, ROM에 저장되어 있는 프로그램에 따라 이하의 공정이 실행된다.
도 10은 노즐 데이터를 결정하는 순서를 나타내는 플로차트이다. 또한, 도 11은 도 10에 나타낸 순서로 노즐 데이터를 결정하는데 사용하는 테이블의 설명도이며, 최고 전압이 서로 다른 각종 파형의 구동 펄스와, 이 구동 펄스를 압력 발생 소자에 인가했을 때에 헤드로부터 토출되는 액상 점성물의 중량과의 관계를 나타내고 있다. 본 실시형태에서는, 도 10에 나타낸 각 공정을 행하기 전에, 도 11에 나타낸 바와 같이, 최고 전압 VH가 19.2V로부터 20.8V까지 0.2V 단위로 상이한 각종 파형의 구동 펄스와, 구동 펄스를 압력 발생 소자에 인가했을 때에 노즐(211)로부터 토출되는 액상 점성물의 중량과의 관계를 나타내는 테이블을 작성하여 둔다.
그리고, 도 10에 있어서, 노즐 데이터의 결정 작업을 개시했을 때는, 후술하는 반복 수를 나타내는 변수 n을 「1」로 설정하는 등 각 파라미터를 초기화한다(스텝 ST1). 다음으로, 압력 발생 소자에 최고 전압 VH가, 예를 들어, 20.0V인 파형의 구동 펄스를 인가하여, 그 때에 헤드로부터 토출되는 중량 Iw를 계측한다(스텝 ST2). 다음으로, 스텝 ST3에서 토출 중량 Iw가 10.0ng(목표 중량)인지의 여부를 확인하고, 토출 중량 Iw가 10.Ong일 경우에는, 노즐 ID를 「5」로 확정한다(스텝 ST4).
이에 대하여, 스텝 ST3에서 토출 중량 Iw가 목표 중량인 10.0ng로부터 벗어나 있다고 판단되었을 경우에는, 도 11에 나타낸 테이블로부터 최고 전압 VH가 20V인 열에서 해당하는 토출 중량 Iw의 노즐 ID를 찾아내고, 이 노즐 ID에서 토출 중량 Iw가 목표 중량인 10.0ng로 되는 최고 전압 VH를 찾아낸다(스텝 ST5: 제 1 공정). 예를 들면, 스텝 ST2에서 압력 발생 소자에 최고 전압 VH가 20V인 파형의 구동 펄스를 인가했을 때에 헤드로부터 토출되는 중량 Iw가 9.6ng였을 경우, 최고 전압 VH가 20V인 열에서 토출 중량 Iw가 9.6인 노즐 ID는 「3」이기 때문에(프레임 B를 참조), 이 노즐 ID에서 토출 중량 Iw가 10.0ng로 되는 최고 전압 VH를 20.4V로 결정한다(프레임 C를 참조).
다음으로, 최고 전압 VH가 20.4V인 파형의 구동 펄스를 압력 발생 소자에 인가하고, 그 때에 헤드로부터 토출되는 중량 Iw를 계측한다(스텝 ST6: 제 2 공정). 다음으로, 스텝 ST7에서 토출 중량 Iw가 목표 중량인 10.Ong인지의 여부를 확인하고, 토출 중량 Iw가 10.Ong일 경우에는, 노즐 ID를, 예를 들어, 「3」으로 확정한다(스텝 ST8: 제 3 공정). 이에 대하여, 스텝 ST7에서도 토출 중량 Iw가 목표 중량인 10.0ng가 아니라고 판단되었을 경우에는, 스텝 ST9에서 반복 수 n이 S인지의 여부를 확인하고, 반복 수 n이 S가 아닐 경우에는, 반복 수 n을 1만큼 끌어올려(스텝 ST10), 다시 스텝 ST5로 되돌아간다.
그리고, 압력 발생 소자에 최고 전압 VH가 20.4V인 파형의 구동 펄스를 인가했음에도 불구하고, 헤드로부터 토출되는 중량 Iw가 9.8ng였을 경우, 최고 전압 VH가 20.4V인 열에서 토출 중량 Iw가 9.8인 노즐 ID는 「2」이기 때문에(프레임 D를 참조), 이 노즐 ID에서 토출 중량 Iw가 10.0ng로 되는 최고 전압 VH를 20.6V로 결정한다(프레임 D를 참조).
다음으로, 구한 최고 전압 VH가 20.6V인 파형의 구동 펄스를 압력 발생 소자에 다시 인가하고, 그 때에 헤드로부터 토출되는 중량 Iw를 계측한다(스텝 ST6). 다음으로, 스텝 ST7에서 토출 중량 Iw가 10.Ong인지의 여부를 확인하고, 토출 중량 Iw가 10.Ong일 경우에는, 노즐 ID를, 예를 들어, 「2」로 확정한다(스텝 ST8). 이에 대하여, 스텝 ST7에서 토출 중량 Iw가 10.Ong가 아니라고 판단되었을 경우에는, 스텝 ST9에서 반복 수 n이 S인지의 여부를 확인하고, 반복 수 n이 S가 아닐 경우에는, 반복 수 n을 1만큼 끌어올려, 다시 스텝 ST5로 되돌아가, 동일한 공정을 반복한다.
또한, 스텝 ST10에서 반복 수 n이 S일 경우에는, 스텝 ST11에서 헤드를 규격외품이라고 판단하고(스텝 ST11), 노즐 데이터의 결정 작업을 종료한다(스텝 ST12). 따라서, 상수 S는 반복 수 n의 상한을 규정하게 된다. 이와 같이 하여, 1개의 헤드(10)에 형성되어 있는 복수 노즐(211)의 각각에 대해서 노즐 ID를 구하고, 이 노즐 ID에 대응하는 최고 전압 VH의 파형을 갖는 구동 펄스(도 8 및 도 9를 참조)를 압력 발생 소자에 인가하면, 모든 노즐(211)로부터 10.0ng의 액상 점성물을 토출할 수 있다.
여기서, 노즐 ID 자체를 노즐 데이터로서 사용할 수도 있으나, 본 실시형태에서는, 도 8 및 도 9를 참조하여 설명한 바와 같이, 최고 전압 VH가 서로 다른 3개의 구동 펄스(COM1, COM2, COM3)를 포함하는 구동 신호(COM)를 사용하고 있다. 따라서, 도 11에 나타낸 바와 같이, 노즐 ID 「1」∼「9」를 그룹 1, 2, 3으로 그룹 분류하고, 그룹 1, 2, 3 중의 어느쪽 그룹에 속하는지를 노즐 데이터로서 사용한다. 따라서, 노즐 ID가 「1」∼「3」인 노즐(211)에 대해서는, 동일한 구동 펄스를 인가한 경우, 평균보다 적게 토출된다고 하여, 그룹 1로 랭크 분류되고, 이 그룹 1에 속하는 헤드는 최고 전압 VH가 20.6V인 제 1 구동 펄스(COM1)(대도트 펄스)로 구동된다.
또한, 도 11에 나타낸 바와 같이, 노즐 ID가 「4」∼「6」인 노즐(211)에 대해서는, 동일한 구동 펄스를 인가한 경우, 평균 중량으로 토출된다고 하여, 그룹 2로 랭크 분류되고, 이 그룹 2에 속하는 헤드는 최고 전압 VH가 20.0V인 제 2 구동 펄스(COM2)(중도트 펄스)로 구동된다. 또한, 도 11에 나타낸 바와 같이, 노즐 ID가 「7」∼「9」인 노즐(211)에 대해서는, 동일한 구동 펄스를 인가한 경우, 평균보다 많이 토출된다고 하여, 그룹 3으로 랭크 분류되고, 이 그룹 3에 속하는 헤드는 최고 전압 VH가 19.4V인 제 3 구동 펄스(COM3)(소도트 펄스)로 구동된다.
[기타 실시형태]
또한, 상기 실시형태에서는, 구동 신호의 1주기 내에 토출용 구동 펄스로서 3개의 구동 펄스(COM1, COM2, COM3)를 포함하는 구동 신호(COM)를 사용했으나, 펄스의 수에 대해서는 3개에 한정되지 않는다. 예를 들면, 1주기 내에 9개의 펄스를 포함하는 구동 신호(COM)를 사용할 수도 있다. 이 경우, 노즐(211)을 그룹 분류하지 않고, 각 노즐(211)에 부여된 노즐 ID(「1」∼「9」) 자체를 노즐 데이터로서 사용하면, 각각의 노즐(211) 특성에 따라 합치한 구동 펄스를 인가할 수 있기 때문에, 노즐 사이에서의 토출 중량 편차를 보다 확실하게 해소할 수 있다.
또한, 상기 실시형태에서는, 구동 신호(COM)의 1주기 내에서 그에 포함되는 3개의 구동 펄스(COM1, COM2, COM3)로부터 1개의 펄스를 선택하는 구성이었으나, 노즐 데이터에 의거하여 복수의 구동 펄스를 선택하여 도트를 토출할 수도 있다. 또한, 상기 실시형태에서는, 구동 신호(COM)의 1주기 내에서 3개의 구동 펄스(COM1, COM2, COM3)로부터 1개의 펄스를 선택하는 구성이었으나, 도 12에 나타낸 바와 같이, 구동 신호(COM)의 복수 주기, 예를 들어, 2개의 주기에 걸쳐 1개의 펄스 또는 복수의 펄스를 선택하여, 도트를 토출하는 구성일 수도 있다. 도 12는 본 발명의 다른 실시형태에 의한 토출 장치에서 사용하는 구동 신호 파형을 나타내는 설명도이다.
또한, 도 12에 나타낸 예에서는, 구동 신호(COM)의 1주기 분의 시간에 포함되는 구동 펄스(COM1∼COM4)의 파형은 인접하는 2개의 주기의 파형을 중첩시키면 일치하는 파형이었다. 그러나, 구동 신호(COM)의 1주기 분의 시간에 포함되는 펄스의 파형을 구동 신호(COM)의 주기마다 변화시키는 구성일 수도 있다. 도 13은 구동 신호(COM)의 주기마다 펄스 파형을 변화시키는 구동 신호(COM) 파형의 일례로서, 인접하는 2개의 주기 사이에서 펄스 파형을 변화시킨 구동 신호(COM)의 파형을 나타내는 설명도이다. 또한, 이와 같이 2개의 주기 사이에서 펄스 파형을 변화시킬 뿐만 아니라, 보다 많은 주기에 걸쳐 펄스 파형을 변화시키도록 할 수도 있다.
도 13에 나타낸 예에서는, 시각 t1∼t2의 기간 T10에서의 구동 신호(COM) 파형은 도 12에 나타낸 파형과 동일한 파형, 즉, 구동 펄스(COM1∼COM4)가 포함되는 파형이다. 그러나, 시각 t2∼t3의 기간 T11에서의 구동 신호(COM) 파형은 기간 T10에서의 구동 신호(COM) 파형과는 상이하며, 구동 펄스(COM5) 내지 구동 펄스(COM8)를 포함하는 파형으로 되어 있다. 상술한 바와 같이, 제 1 구동 펄스(COM1) 내지 제 3 구동 펄스(COM3)는 최대 전위 VPS가 제 1 구동 펄스(COM1), 제 2 구동 펄스(COM2), 및 제 3 구동 펄스(COM3)의 순서로 낮게 설정되고, COM4는 노즐(211) 부근의 액상 점성물을 미진동시켜 액상 점성물의 점도 증대 또는 경화를 방지하기 위한 것이었다. 그런데, 도 13에 나타낸 구동 펄스(C0M5) 내지 구동 펄스(COM7)는 그 최대 전위 VPS가 제 1 구동 펄스(COM1) 내지 제 3 구동 펄스(COM3)와 같이 차례로 낮아지는 것과 같은 규칙성은 갖지 않고, 그와는 상이한 규칙성을 파형 형상에 부여하거나, 임의의 파형 형상으로 설정되어 있다.
이와 같이, 구동 신호(COM)의 1주기마다 구동 신호(COM) 파형을 상이하게 하는 것은, 각 노즐(211)로부터 토출되는 도트의 토출 중량 편차를 고정밀도로 보정하여 안정된 토출량을 확보하는 동시에, 토출 중량의 분해능을 향상시키기 위함이다. 즉, 도 12에 나타낸 구동 신호(COM)를 사용하는 경우로서, 복수의 주기에 걸쳐 동일한 펄스를 선택했을 때는, 대도트 펄스, 중도트 펄스, 또는 소도트 펄스 각각의 정수 배의 토출 중량만을 얻을 수 있다. 또한, 도 12에 나타낸 구동 신호(COM)를 사용하는 경우로서, 주기마다 서로 다른 펄스를 선택했을 때는, 대도트 펄스, 중도트 펄스, 및 소도트 펄스의 조합으로 얻어지는 토출 중량만을 얻을 수 있어, 노즐 사이에서의 토출 중량 편차를 보정하는 동시에, 분해능의 향상을 도모하는데 충분하지 않다.
이에 대하여, 본 실시형태에서는, 도 13에 나타낸 바와 같이, 구동 신호(COM)의 1주기마다 파형이 상이한 구동 신호(COM)를 생성하고, 대도트 펄스, 중도트 펄스, 또는 소도트 펄스로 토출되는 중량 이외의 중량을 토출할 수 있도록 하고 있다. 복수 주기에 포함되는 펄스의 어느쪽을 선택하는지는, 미리 측정한 노즐의 토출 중량 편차에 따라 설정한다. 따라서, 노즐의 토출 중량 편차를 안정되게 고정밀도로 보정하는 것이 가능해진다.
또한, 복수 주기에서 임의의 펄스를 선택한 경우에는, 토출 중량의 조합 종류가 증대하기 때문에, 분해능을 향상시킬 수 있다. 또한, 도 13에 나타낸 예에서도, 기간 T10 내에 포함되는 3개의 구동 펄스(COM1, COM2, COM3)로부터 복수의 펄스를 선택하며, 기간 T11 내에 포함되는 3개의 구동 펄스(COM5, COM6, COM7)로부터 복수의 펄스를 선택하여 도트를 토출하도록 할 수도 있다. 이상과 같이, 펄스의 조합을 노즐 중량 편차에 따라 변경함으로써, 각 노즐의 토출 중량을 안정되게 고정밀도로 보정할 수 있고, 그 결과로서 마이크로 렌즈 등을 높은 정밀도로 형성할 수 있다.
또한, 도 13에 나타낸 바와 같이, 기간 T10 및 기간 T11 각각에서 1개(또는 복수)씩 펄스를 선택하여 액상 점성물을 토출할 경우에는, 기간 T10의 구동 신호(COM)를 기준으로 하여, 기간 T10에 포함되는 구동 펄스(COM1∼COM3)와는 상이한 구동 펄스(COM5∼COM7)를 포함하는 기간 T11의 시간 위치를 제어하도록 할 수도 있다. 즉, 예를 들어, 헤드를 일정한 속도로 이동시키면서 각 노즐로부터 액상 점성물을 토출시킬 경우에는, 기간 T10에 대하여 기간 T11의 시간 위치를 조정함으로써, 각 기간에서 토출되는 액상 점성물의 토출 위치를 상이하게 할 수 있다. 그 결과, 액상 점성물의 토출 영역에 대하여 거의 불균일이 없고 균일하게 액상 점성물을 토출시킬 수 있기 때문에, 고정밀도의 컬러 필터 및 마이크로 렌즈 등을 제조하는데 매우 적합하다. 또한, 도 12 및 도 13에 나타낸 예에서는, 구동 신호(COM)의 1주기를 액상 점성물을 토출시키는 동작의 단위로 하고 있었으나, 구동 신호(COM)의 복수 주기(예를 들어, 도 13에 나타낸 기간 T10과 기간 T11)를 합친 기간을 액상 점성물을 토출시키는 동작의 단위로 하도록 할 수도 있다.
[토출 장치의 사용례 1]
도 14 및 도 15는 각각 도 1에 나타낸 토출 장치(1)를 사용하여 제조한 광 상호 접속 장치용 마이크로 렌즈 어레이의 설명도이다. 토출 장치(1)에 있어서, 도 14 및 도 15에 나타낸 투명 기판으로 이루어진 대상물(W)의 소정 위치에 헤드(10)로부터 감광성 투명 수지(액상 점성물)를 토출한 후, 자외선 경화시켜, 투명 기판 위의 소정 위치에 소정 크기의 마이크로 렌즈(D)를 형성하면, 광 상호 접속 장치용 마이크로 렌즈 어레이(100A, 100B)를 제조할 수 있다.
여기서, 도 14에 나타낸 마이크로 렌즈 어레이(100A)에서는, 마이크로 렌즈(D)가 X방향 및 Y방향으로 매트릭스 형상으로 배열되어 있다. 또한, 도 15에 나타낸 마이크로 렌즈 어레이(100B)에서는, 마이크로 렌즈(D)가 X방향 및 Y방향으로 불규칙하게 분산하여 형성되어 있다. 또한, 마이크로 렌즈 어레이는 광 상호 접속 장치 이외에 액정 패널에도 사용되고 있으나, 이 액정장치용 마이크로 렌즈를 제조함에 있어서도, 본 발명을 적용한 토출 장치를 사용하면, 포토리소그래피 기술을 사용할 필요가 없기 때문에, 마이크로 렌즈 어레이의 생산 효율을 향상시킬 수 있다.
[토출 장치의 사용례 2]
도 16은 도 1에 나타낸 토출 장치(1)를 사용하여 제조한 컬러 필터 기판을 사용한 액정장치의 구성을 모식적으로 나타내는 단면도이고, 도 17의 (a) 및 (b)는 각각 컬러 필터 기판에서의 각 색의 배치를 나타내는 설명도이다. 도 16에 있어서, 액정장치(300)에서는, 예를 들어, 컬러 필터 기판(350)과 TFT 어레이 기판(360)이 소정의 틈을 통하여 접합되며, 이들 기판 사이에는 전기광학 물질로서의 액정(370)이 봉입되어 있다. TFT 어레이 기판(360)에 있어서, 투명 기판(361)의 내측 면에는 화소 스위칭용 TFT(도시 생략) 및 화소 전극(362)이 매트릭스 형상으로 배치되고, 그 표면에 배향막(363)이 형성되어 있다. 이에 대하여, 컬러 필터 기판(350)에 있어서, 투명 기판(351)에는 화소 전극(362)에 대향하는 위치에 R, G, B의 컬러 필터층(320R, 320G, 320B)이 형성되고, 그 표면에 평탄화막(353), 대향 전극(354), 및 배향막(355)이 형성되어 있다.
컬러 필터 기판(350)에 있어서, 컬러 필터층(320R, 320G, 320B)은 주위가 1단 또는 계단식 뱅크(352)로 둘러싸이고, 이 뱅크(352)의 내측에 형성되어 있다. 여기서, 컬러 필터층(320R, 320G, 320B)은 도 17의 (a)에 나타낸 델타 배열, 또는 도 17의 (b)에 나타낸 스트라이프 배열 등 소정의 레이아웃으로 배치된다.
이러한 구성의 컬러 필터 기판(350)을 제조함에 있어서는, 먼저, 투명 기판(351)의 표면에 뱅크(352)를 형성한 후, 도 1 등을 참조하여 설명한 토출 장치(1)를 사용하여, 각 뱅크(352)의 내측에 소정 색의 수지(액상 점성물)를 공급한 후, 자외선 경화 또는 열경화시켜, 컬러 필터층(320R, 320G, 320B)을 형성한다. 따라서, 포토리소그래피 기술을 사용하지 않고 컬러 필터층(320R, 320G, 320B)을 형성할 수 있기 때문에, 컬러 필터 기판(350)의 생산성을 향상시킬 수 있다.
[토출 장치의 사용례 3]
도 18은 유기 일렉트로 루미네선스를 이용한 표시장치에 있어서, 각 화소를 구성하는 유기 일렉트로 루미네선스 소자의 구성을 모식적으로 나타내는 부분 단면도이다. 이 도 18에 나타낸 발광장치(400)에서는, 기판(401) 위에 표시 소자(412)가 형성되고, 그 위에 밀봉부(도시 생략)가 형성되어 있다. 기판(401)은 유리 등으로 이루어진 투명한 기체(基體)(403) 위에 회로 소자부(404)가 형성된 구성으로 되어 있다.
상기 회로 소자부(404)에서는, 기판(401) 위에 실리콘 산화물로 이루어진 하지 보호막(405)이 형성되고, 이 하지 보호막(405) 위에 다결정 실리콘으로 이루어진 섬 형상의 반도체막(406)이 형성되어 있다. 회로 소자부(404)에는 이하의 구성을 갖는 박막 트랜지스터(407)가 형성되어 있다. 반도체막(406)에는 소스 영역(406a) 및 드레인 영역(406b)이 고농도 P이온 주입에 의해 형성되어 있다. 또한, P이온이 도입되지 않은 부분은 채널 영역(406c)으로 되어 있다.
회로 소자부(404)에는 하지 보호막(405) 및 반도체막(406)을 덮는 투명한 게이트 절연막(408)이 형성되고, 이 게이트 절연막(408) 위에는 Al, Mo, Ta, Ti, W 등으로 이루어진 게이트 전극(409)이 형성되며, 이 게이트 전극(409) 및 게이트 절연막(408) 위에는 투명한 제 1 층간절연막(410)과 제 2 층간절연막(411)이 형성되어 있다. 게이트 전극(409)은 반도체막(406)의 채널 영역(406c)에 대응하는 위치에 설치되어 있다.
제 1 및 제 2 층간절연막(410, 411)에는, 반도체막(406)의 소스 및 드레인 영역(406a, 406b)에 각각 접속되는 콘택트 홀(412, 413)이 형성되어 있다. 제 2 층간절연막(411)에 형성된 콘택트 홀(412)은 제 2 층간절연막(411) 위에 설치된 화소 전극(414)에 접속되어 있다. 제 1 층간절연막(410)에 형성된 콘택트 홀(413)은 전원선(415)에 접속되어 있다.
표시 소자(402)는 복수의 화소 전극(414)과, 그 위에 설치된 발광 소자부(416)와, 그 위에 설치된 음극(417)(대향 전극)을 구비하고 있다. 화소 전극(414)은, 예를 들어, ITO로 형성되고, 평면으로부터 보아 대략 직사각형으로 패터닝되어 형성되어 있다. 이 화소 전극(414)의 두께는 50∼200㎚의 범위가 바람직하고, 특히 150㎚ 정도가 바람직하다. 발광 소자부(416)는 화소 전극(414) 위에 각각 형성된 기능층(418)과, 각 기능층(418)을 구획하는 뱅크부(419)를 주체로 하여 구성되어 있다.
상기 기능층(418)은 화소 전극(414) 위에 적층된 정공(正孔) 주입/수송층(418a)과, 정공 주입/수송층(418a) 위에 인접하여 형성된 발광층(418b)으로 구성되어 있다. 이 기능층(418)을 본 발명을 적용한 토출 장치를 사용하여 형성한다. 정공 주입/수송층(418a)은 발광층(418b)의 발광 효율 및 수명 등의 소자 특성을 향상시키기 위한 것이며, 정공을 발광층(418b)에 주입하는 기능을 갖는 동시에, 정공을 정공 주입/수송층(418a) 내부에서 수송하는 기능을 갖는다. 정공 주입/수송층(418a)의 재료로서는, 예를 들어, 폴리에틸렌디옥시티오펜 등의 폴리티오펜 유도체와 폴리스티렌설폰산 등의 혼합물을 사용할 수 있다.
발광층(418b)은 정공 주입/수송층(418a)으로부터 주입된 정공과 음극(417)으로부터 주입되는 전자가 재결합하여, 발광이 얻어지도록 되어 있다. 또한, 발광층(418b)은 적색 발광층(R)과 녹색 발광층(G)과 청색 발광층(B)으로 구성되어 있다. 이 발광층(418b)의 재료로서는, 유기 발광 재료, 예를 들어, 트리스(8-퀴놀리놀) 알루미늄 착체(錯體)(Alq) 등을 사용할 수 있다.
무기물 뱅크부(419)는, 기판(401) 측에 위치하는 무기물 뱅크층(419a)(제 1 뱅크층)과, 기판(401)으로부터 떨어져 위치하는 유기물 뱅크층(419b)(제 2 뱅크층)이 적층되어 구성되어 있다. 무기물 뱅크층(419a)의 일부 및 유기물 뱅크층(419b)의 일부는, 화소 전극(414)의 에지부 위에 형성되어 있다. 즉, 무기물 뱅크층(419a)은 화소 전극(414)의 에지부에 평면적으로 겹치도록 형성되어 있다. 유기물 뱅크층(419b)도 마찬가지로 화소 전극(414)의 에지부에 평면적으로 겹치는 위치에 형성되어 있다. 무기물 뱅크층(419a)은 유기물 뱅크층(419b)보다도 화소 전극(414)의 중앙 측에 도달하도록 형성되어 있다.
상기 무기물 뱅크층(419a)은, 예를 들어, SiO2 및 TiO2 등의 무기 재료로 이루어진 것이 바람직하다. 이 무기물 뱅크층(419a)의 두께는 50∼200㎚의 범위가 바람직하고, 특히 150㎚ 정도가 바람직하다. 유기물 뱅크층(419b)은 내열성 및 내용매성이 있는 재료, 예를 들어, 아크릴 수지 및 폴리이미드 수지 등으로 형성되어 있다. 이 유기물 뱅크층(419b)의 두께는 0.1∼3.5㎛의 범위가 바람직하고, 특히 2㎛ 정도가 바람직하다.
[토출 장치의 사용례 4]
도 19는 유기 일렉트로 루미네선스를 이용한 표시장치에 있어서, 각 화소를 구성하는 유기 일렉트로 루미네선스 소자의 다른 구성을 모식적으로 나타내는 부분 단면도이다. 이 도 19에 나타낸 바와 같이, 본 유기 일렉트로 루미네선스 장치(E)는 박막 트랜지스터(TFT: Thin Film Transistor)가 배치된 기판(502) 측으로부터 광을 꺼내는 형태의 것이다.
본 유기 일렉트로 루미네선스 장치(E)는, 기판(502)과 기판(502) 위에 설치된 발광 소자(유기 일렉트로 루미네선스 소자)(503)와 TFT(504)를 갖고 있다. 발광 소자(503)는 인듐 주석 산화물(ITO: Indium Tin Oxide) 등의 투명 전극 재료로 이루어진 화소 전극(양극)(523)과, 상기 화소 전극(523)으로부터 정공을 수송할 수 있는 정공 수송층(570)과, 유기 발광 재료를 포함하는 유기 발광층(560)과, 상기 유기 발광층(560)의 상면에 설치되어 있는 전자 수송층(550)과, 상기 전자 수송층(550)의 상면에 설치되어 있는 알루미늄(Al) 또는 마그네슘(Mg), 금(Au), 은(Ag), 칼슘(Ca) 등으로 이루어진 대향 전극(음극)(522)을 갖고 있다. 그리고, 유기 발광층(560) 및 정공 수송층(570) 등을 본 발명을 적용한 토출 장치를 사용하여 형성한다.
TFT(504)는 SiO2를 주체로 하는 하지 보호층(581)을 통하여 기판(502)의 표면에 설치되어 있다. 이 TFT(504)는 하지 보호층(581)의 상층에 형성된 실리콘층(541)과, 상기 실리콘층(541)을 덮도록 하지 보호층(581)의 상층에 설치된 게이트 절연층(582)과, 상기 게이트 절연층(582) 상면 중의 실리콘층(541)에 대향하는 부분에 설치된 게이트 전극(542)과, 상기 게이트 전극(542)을 덮도록 게이트 절연층(582)의 상층에 설치된 제 1 층간절연층(583)과, 상기 게이트 절연층(582) 및 제 1 층간절연층(583)에 걸쳐 개구하는 콘택트 홀을 통하여 실리콘층(541)과 접속하는 소스 전극(543)과, 게이트 전극(542)을 사이에 두어 소스 전극(543)과 대향하는 위치에 설치되고, 게이트 절연층(582) 및 제 1 층간절연층(583)에 걸쳐 개구하는 콘택트 홀을 통하여 실리콘층(541)과 접속하는 드레인 전극(544)과, 소스 전극(543) 및 드레인 전극(544)을 덮도록 제 1 층간절연층(583)의 상층에 설치된 제 2 층간절연층(584)을 구비하고 있다.
그리고, 제 2 층간절연층(584)의 상면에 화소 전극(523)이 배치되고, 화소 전극(523)과 드레인 전극(544)은 제 2 층간절연층(584)에 마련된 콘택트 홀(523a)을 통하여 접속되어 있다. 또한, 제 2 층간절연층(584) 표면 중의 발광 소자(유기 일렉트로 루미네선스 소자)가 설치되어 있는 이외의 부분과 대향 전극(522) 사이에는, 합성 수지 등으로 이루어진 뱅크층(521)이 설치되어 있다.
또한, 실리콘층(541) 중의 게이트 절연층(582)을 사이에 두어 게이트 전극(542)과 겹치는 영역이 채널 영역으로 되어 있다. 또한, 실리콘층(541) 중의 채널 영역의 소스 측에는 소스 영역이 설치되어 있는 반면, 채널 영역의 드레인 측에는 드레인 영역이 설치되어 있다. 이 중의 소스 영역이 게이트 절연층(582)과 제 1 층간절연층(583)에 걸쳐 개구하는 콘택트 홀을 통하여 소스 전극(543)에 접속되어 있다. 한편, 드레인 영역이 게이트 절연층(582)과 제 1 층간절연층(583)에 걸쳐 개구하는 콘택트 홀을 통하여 소스 전극(543)과 동일 층으로 이루어진 드레인 전극(544)에 접속되어 있다. 화소 전극(523)은 드레인 전극(544)을 통하여 실리콘층(541)의 드레인 영역에 접속되어 있다.
본 예에서는, TFT(504)가 설치되어 있는 기판(502) 측으로부터 발광 광을 꺼내는 구성이기 때문에, 기판(502)은 투명 또는 반투명인 것이 바람직하고, 이 경우의 기판 재료로서는 유리 또는 석영, 수지 등의 투명도가 높은(즉, 광 투과율이 높은) 것이 사용된다.
또한, 기판에 색 필터막이나 발광성 물질을 포함하는 색 변환막 또는 유전체 반사막을 배치하여, 발광 색을 제어하도록 할 수도 있다.
한편, 발광층으로부터의 발광 광을 TFT가 설치되어 있는 기판과는 반대쪽으로부터 꺼내는 구성으로 하는 것도 가능하다. 발광 광을 기판과는 반대쪽으로부터 꺼내는 구성으로 할 경우, 기판(502)은 불투명일 수도 있으며, 이 경우, 알루미나 등의 세라믹, 스테인레스 등의 금속 시트에 표면 산화 등의 절연 처리를 실시한 것, 열경화성 수지, 열가소성 수지 등을 사용할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에서는, 제어 수단으로부터 출력된 파형 선택 데이터에 의거하여, 스위치 회로는 공통의 구동 신호로부터 소정의 구동 펄스를 선택하여 압력 발생 소자에 인가하기 때문에, 액상 점성물의 노즐 사이에서의 중량 편차를 보정할 수 있다. 따라서, 각 노즐로부터 액상 점성물을 토출시킨 경우, 1도트당 중량이 노즐 사이에서 불규칙하게 분포하지 않기 때문에, 예를 들어, 마이크로 렌즈 등을 높은 정밀도로 형성할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 의한 토출 장치의 전체 구성을 나타내는 개략 사시도.
도 2는 도 1에 나타낸 토출 장치의 기능 블록도.
도 3은 도 1에 나타낸 토출 장치의 헤드의 구성을 나타내는 분해사시도.
도 4는 헤드(10)를 설명하기 위한 도면으로서, 도 4의 (a)는 도 3에 나타낸 헤드에 형성되어 있는 액추에이터의 단면도이고, 도 4의 (b)는 도 4의 (a)에 나타낸 액추에이터에 사용한 압력 발생 소자에 인가되는 구동 신호의 기본 파형도.
도 5는 구동 신호 생성부(48)의 구성을 나타내는 블록도.
도 6은 구동 신호 생성부(48)에서 구동 신호(COM)에 포함되는 구동 펄스를 생성하여 가는 과정을 나타내는 설명도.
도 7은 구동 신호 생성부(48)에서 데이터 신호를 사용하여 메모리에 전위차를 설정하는 경우의 각 신호의 타이밍을 나타내는 타이밍차트.
도 8은 본 발명의 일 실시형태에 의한 토출 장치(1)에서 사용되는 공통의 구동 신호(COM) 파형, 이 구동 신호(COM)에 포함되는 각 구동 펄스를 압력 발생 소자(17)에 인가했을 때에 노즐(211)로부터 토출되는 액상(液狀) 점성물의 도트의 대소관계, 및 토출 데이터(SI)에 의거하여 구동 신호(COM)로부터 1개의 구동 펄스를 선택하여 압력 발생 소자(17)에 인가하는 방법을 나타내는 설명도.
도 9의 (a), (b), (c), (d), (e)는 각각 도 1에 나타낸 토출 장치에서 사용한 공통의 구동 신호 파형, 공통의 구동 신호로부터 제 1 구동 펄스를 선택했을 때에 압력 발생 소자에 인가되는 구동 신호 파형, 공통의 구동 신호로부터 제 2 구동 펄스를 선택했을 때에 압력 발생 소자에 인가되는 구동 신호 파형, 공통의 구동 신호로부터 제 3 구동 펄스를 선택했을 때에 압력 발생 소자에 인가되는 구동 신호 파형, 및 공통의 구동 신호로부터 제 4 구동 펄스를 선택했을 때에 압력 발생 소자에 인가되는 구동 신호 파형을 나타내는 설명도.
도 10은 복수 헤드의 각각에 노즐 데이터를 결정하는 순서를 나타내는 플로차트.
도 11은 도 10에 나타낸 순서로 노즐 데이터를 결정하는데 사용하는 테이블의 설명도.
도 12는 본 발명의 다른 실시형태에 의한 토출 장치에서 사용하는 구동 신호 파형을 나타내는 설명도.
도 13은 구동 신호(COM)의 주기마다 펄스 파형을 변화시켰을 때의 구동 신호(COM) 파형의 일례를 나타내는 설명도.
도 14는 마이크로 렌즈 어레이의 제 1 예의 설명도.
도 15는 마이크로 렌즈 어레이의 제 2 예의 설명도.
도 16은 컬러 필터 기판을 사용한 액정장치의 구성을 모식적으로 나타내는 단면도.
도 17의 (a) 및 (b)는 각각 도 15에 나타낸 컬러 필터 기판에서의 각 색의 배치를 나타내는 설명도.
도 18은 유기 일렉트로 루미네선스를 이용한 표시장치에 있어서, 각 화소를 구성하는 유기 일렉트로 루미네선스 소자의 구성을 모식적으로 나타내는 단면도.
도 19는 유기 일렉트로 루미네선스를 이용한 표시장치에 있어서, 각 화소를 구성하는 유기 일렉트로 루미네선스 소자의 다른 구성을 모식적으로 나타내는 부분 단면도.
※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ※
1: 토출 장치
1A: 장치 본체
1B: 컴퓨터(제어 수단)
2: X방향 구동 모터
3: Y방향 구동 모터
4: X방향 구동축
5: Y방향 가이드축
6: 헤드 이동 기구
7: 스테이지
8: 클리닝 기구부
9: 베이스
10: 헤드
11: 헤드 구동회로
40: 제어장치
43: 인터페이스
44: RAM
45: ROM
48: 구동 신호 생성부
49: 인터페이스
100A, 100B: 마이크로 렌즈 어레이
CLK: 클록 신호
COM: 구동 신호
COM1∼COM8: 구동 펄스
D: 마이크로 렌즈
SI: 토출 데이터
W: 대상물

Claims (21)

  1. 대상물에 액상 점성물을 토출하기 위한 토출 장치에 있어서,
    복수의 노즐에 각각 대응하는 복수의 압력 발생 소자를 구비한 헤드와,
    복수의 구동 펄스를 포함하여 이루어진 구동 신호를 생성하는 구동 신호 생성 수단과,
    상기 복수의 구동 펄스 중의 어느쪽 구동 펄스를 상기 압력 발생 소자에 인가하는지를 규정하는 파형 선택 데이터를 출력하는 제어 수단과,
    상기 복수의 구동 펄스로부터 소정의 구동 펄스를 선택하여 상기 압력 발생 소자에 인가하는 스위치 수단을 갖고,
    상기 제어 수단은, 상기 복수의 압력 발생 소자에 동일 파형의 구동 펄스를 인가했을 때에 상기 복수의 헤드 각각으로부터 토출되는 상기 액상 점성물의 중량 편차에 대응하는 노즐 데이터를 기록하여 두는 기록부를 구비하고, 상기 기록부에 기록되어 있는 상기 노즐 데이터에 의거하여 상기 파형 선택 데이터를 생성하여 출력하는 것을 특징으로 하는 토출 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 구동 신호의 서로 다른 복수의 주기에 포함되는 복수의 구동 펄스는 상이한 것을 특징으로 하는 토출 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 대상물에 상기 액상 점성물을 토출할 때, 상기 구동 신호의 복수 주기가 상기 액상 점성물을 토출시키는 동작의 단위로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 토출 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 대상물에 상기 액상 점성물을 토출할 때, 상기 구동 신호의 특정 제 1 주기에 대한 특정 주기의 시간 위치는, 상기 구동 신호의 1주기를 단위로 하여 조정 가능한 것을 특징으로 하는 토출 장치.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 대상물에 상기 액상 점성물을 토출할 때, 1개의 상기 압력 발생 소자에 대한 상기 구동 펄스의 인가는 상기 구동 신호의 1주기 내에서 행해지는 것을 특징으로 하는 토출 장치.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 대상물에 상기 액상 점성물을 토출할 때, 1개의 상기 압력 발생 소자에 대한 상기 구동 펄스의 인가는 상기 구동 신호의 복수 주기에 걸쳐 행해지는 것을 특징으로 하는 토출 장치.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 복수의 구동 펄스는 각각 상기 액상 점성물을 서로 다른 중량으로 토출할 수 있는 파형을 구비하고,
    상기 스위치 수단은 상기 파형 선택 데이터에 의거하여 상기 복수의 구동 펄스로부터 1개의 구동 펄스를 선택하여 소정의 상기 압력 발생 소자에 인가하는 것을 특징으로 하는 토출 장치.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 복수의 구동 펄스는 각각 상기 액상 점성물을 서로 다른 중량으로 토출할 수 있는 파형을 구비하고,
    상기 스위치 수단은 상기 파형 선택 데이터에 의거하여 상기 복수의 구동 펄스로부터 복수의 구동 펄스를 선택하여 소정의 상기 압력 발생 소자에 인가하는 것을 특징으로 하는 토출 장치.
  9. 삭제
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 헤드는, 상기 압력 발생 소자에 동일 파형의 구동 펄스를 인가했을 때에 토출되는 상기 액상 점성물의 중량에 대응하여 복수로 랭크(rank) 분류되고, 상기 랭크 분류된 결과가 상기 노즐 데이터로서 상기 기록부에 기록되어 있는 것을 특징으로 하는 토출 장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 노즐 데이터는, 상기 압력 발생 소자에 동일 파형의 구동 펄스를 인가했을 때에 토출되는 상기 액상 점성물의 중량에 대응하여 상기 복수 헤드의 각각에 대해서 상기 기록부에 기록되어 있는 것을 특징으로 하는 토출 장치.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 헤드에는, 상기 헤드에 형성되어 있는 상기 헤드에 대한 상기 노즐 데이터가 부여되는 동시에,
    상기 노즐 데이터는, 상기 중량 편차를 계측한 헤드 검사장치로부터 상기 기록부에 입력되는 것을 특징으로 하는 토출 장치.
  13. 복수의 노즐 각각으로부터 중량 보정하여 액상 점성물을 토출하는 토출 장치의 제어 방법으로서,
    제 1 구동 펄스를 사용하여 액상 점성물을 토출하는 제 1 공정과,
    토출된 상기 액상 점성물의 토출 중량의 측정 결과에 의거하여 상기 제 1 구동 펄스를 보정하는 제 2 공정을 적어도 갖고,
    토출 장치의 각 노즐로부터 토출되는 상기 액상 점성물의 토출 중량이 대략 균일해질 때까지 상기 제 1 공정과 상기 제 2 공정을 반복하는 것을 특징으로 하는 토출 장치의 제어 방법.
  14. 삭제
  15. 대상물에 액상 점성물을 토출하는 토출 장치의 제어 방법으로서,
    기준이 되는 파형의 구동 펄스를 인가했을 때의 토출 중량이 목표 중량으로부터 벗어나 있을 때에는, 토출 중량이 상기 목표 중량으로 되는 파형을 결정하는 제 1 공정과,
    구한 파형의 구동 신호를 상기 압력 발생 소자에 인가하고, 이 때의 토출 중량을 계측하는 제 2 공정과,
    상기 토출 중량과 상기 목표 중량을 비교하여 상기 토출 중량과 상기 목표 중량이 일치했을 때에 상기 노즐 데이터를 확정하는 제 3 공정을 가지며,
    상기 토출 중량이 상기 목표 중량으로부터 벗어나 있을 때에는 다시 상기 제 1 공정, 상기 제 2 공정 및 상기 제 3 공정을 반복하는 것을 특징으로 하는 토출 장치의 제어 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 제 1 공정, 제 2 공정 및 상기 제 3 공정을 반복하는 상한 횟수를 정하여 두고, 상기 상한 횟수까지 상기 제 1 공정, 상기 제 2 공정 및 제 3 공정을 반복하여도 상기 노즐 데이터를 확정할 수 없을 때에는, 상기 헤드를 규격외품으로 판단하는 것을 특징으로 하는 토출 장치의 제어 방법.
  17. 제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 토출 장치를 사용한 토출 방법으로서,
    상기 헤드는, 상기 대상물 위의 소정 위치에 상기 액상 점성물을 토출하는 것을 특징으로 하는 토출 방법.
  18. 제 17 항에 기재된 토출 방법을 사용하여, 상기 대상물로서의 기판 위에 복수의 마이크로 렌즈를 형성하기 위한 수지를 상기 액상 점성물로서 토출하는 것을 특징으로 하는 마이크로 렌즈 어레이의 제조 방법.
  19. 제 17 항에 기재된 토출 방법을 사용하여, 상기 대상물로서의 기판 위에 컬러 필터를 형성하기 위한 수지를 상기 액상 점성물로서 토출하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기광학장치의 제조 방법.
  20. 제 17 항에 기재된 토출 방법을 사용하여, 상기 대상물로서의 기판 위에 전기광학 물질을 함유하는 액체를 상기 액상 점성물로서 토출하는 것을 특징으로 하는 전기광학장치의 제조 방법.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 전기광학 물질은, 일렉트로 루미네선스(electroluminescence)를 발생시키기 위한 형광성 유기 화합물인 것을 특징으로 하는 전기광학장치의 제조 방법.
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