KR100603801B1 - 제막 장치와 그 구동 방법, 디바이스 제조 방법과 디바이스 제조 장치 및 디바이스 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 제막 장치와 그 구동 방법은, 액체방울을 토출시키는 토출 파형(제 1 신호)(W1)과, 액체방울을 토출시키지 않고, 또한, 액상체(液狀體)에 상기 액상체를 저(低)점도로 하는 전단(剪斷) 속도를 부여하는 미(微)진동 파형(제 2 신호)(W2)에 의해, 액상체에 부여하는 진동을 제어한다.
토출, 전단 속도, 액상체

Description

제막 장치와 그 구동 방법, 디바이스 제조 방법과 디바이스 제조 장치 및 디바이스{FILM MAKING APPARATUS, DRIVING METHOD OF THE FILM MAKING APPARATUS, DEVICE MANUFACTURING METHOD, DEVICE MANUFACTURING APPARATUS, AND DEVICE}
도 1은 제 1 실시예에 따른 필터 제조 장치를 구성하는 제막(製膜) 장치의 개략적인 외관 사시도.
도 2의 (a) 및 (b)는 잉크젯 헤드의 구조를 나타내는 도면으로서, 도 2의 (a)는 헤드 본체의 외관 사시도, 도 2의 (b)는 부분 확대도.
도 3은 잉크젯 헤드에 관한 구동 제어계 및 잉크 공급계를 나타내는 도면.
도 4는 토출 파형도와, 상기 토출 파형의 각 신호 요소에 대응한 잉크실(室)의 동작도.
도 5는 미(微)진동 파형도와, 상기 미진동 파형의 각 신호 요소에 대응한 잉크실의 동작도.
도 6은 압력 발생 수단으로의 구동 전압 인가에 의한 일련의 구동 파형의 추이(推移)를 나타내는 도면.
도 7은 유체(流體)의 전단(剪斷) 속도와 점도(粘度)의 관계를 나타내는 도면.
도 8의 (a)∼(f)는 기판을 사용하여 컬러 필터를 제조하는 순서의 일례를 나 타내는 도면.
도 9는 기판과 기판 위의 컬러 필터 영역의 일부를 나타내는 도면.
도 10은 제 2 실시예에 따른 표시 장치의 요부(要部) 단면도.
도 11은 제 2 실시예에 따른 표시 장치의 제조 공정을 설명하는 플로차트.
도 12는 무기물 뱅크층의 형성을 설명하는 공정도.
도 13은 유기물 뱅크층의 형성을 설명하는 공정도.
도 14는 정공 주입/수송층을 형성하는 과정을 설명하는 공정도.
도 15는 정공 주입/수송층이 형성된 상태를 설명하는 공정도.
도 16은 청색의 발광층을 형성하는 과정을 설명하는 공정도.
도 17은 청색의 발광층이 형성된 상태를 설명하는 공정도.
도 18은 각색의 발광층이 형성된 상태를 설명하는 공정도.
도 19는 음극의 형성을 설명하는 공정도.
도 20은 제 3 실시예에 따른 표시 장치의 요부 분해 사시도.
도 21은 제 4 실시예에 따른 단순 매트릭스 배치의 전자원(電子源)의 일례를 나타내는 모식도.
도 22는 제 4 실시예에 따른 화상 형성 장치의 표시 패널의 일례를 나타내는 모식도.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
10 : 제막 장치(잉크젯 장치)
20 : 잉크젯 헤드(액체방울 토출 장치)
28 : 제어 장치
92 : 피에조 소자(압전 소자, 압력 발생 수단)
93 : 잉크실(압력 발생실)
99 : 액체방울
본 발명은 제막 장치와 그 구동 방법, 디바이스 제조 방법과 디바이스 제조 장치 및 디바이스에 관한 것이다.
컴퓨터나 휴대형 정보 단말 기기로 대표되는 전자 기기의 발달에 따라, 전자 디바이스나, 액정 표시 장치 등의 전기 광학 장치의 사용이 증가하고 있다. 예를 들면, 이러한 액정 표시 장치는 표시 화상을 컬러화하기 위해 컬러 필터를 사용하고 있다. 이 컬러 필터는 기판을 갖고, 상기 기판에 대하여 R(적색), G(녹색), B(청색)의 잉크를 소정 패턴으로 공급함으로써 형성되는 것이다. 이러한 기판에 대하여 잉크를 공급하는 방식으로서는, 예를 들어, 잉크젯 방식의 제막 장치가 채용되고 있다.
잉크젯 방식을 채용한 경우, 제막 장치에서는 잉크젯 헤드로부터 소정량의 잉크를 기판에 대하여 토출하여 공급하는데, 잉크를 토출하는 수단으로서는, 압전 소자를 이용한 것이 많이 사용되고 있다. 이러한 압전 소자로서는, 예를 들어, 일본국 특개소63-295269호 공보에는, 전극과 압전 재료를 번갈아 샌드위치 형상으로 적층한 것이 제안되어 있고, 잉크젯 헤드의 캐비티(압력 발생실) 내에 충전된 잉크가 압전 소자의 변형에 의해 생긴 압력파에 의해 토출되는 구성을 갖는다.
이러한 잉크젯 헤드에서는 토출 가능한 잉크 점도에 한계가 있기 때문에, 고점도의 잉크를 토출하는 것은 곤란하다. 그래서, 종래에는, 예를 들어, 일본국 특개평5-281562호 공보에 나타낸 바와 같이, 공급구를 통하여 압력실과 연통(連通)하는 잉크 탱크에 히터(발열체)를 설치하는 기술이나, 예를 들어, 일본국 특개평9-164702호 공보에 나타낸 바와 같이, 잉크젯 헤드 및 잉크 탱크의 양쪽에 히터를 설치하는 기술이 제공되어 있으며, 이들 기술을 이용하여 고점도의 잉크를 토출 가능한 점도까지 저(低)점도화시킴으로써, 종래에는 제막이 곤란했던 공업 약품을 사용할 수 있게 되었다.
그러나, 상기와 같은 종래 기술에서는, 저(低)비점 용제나 수지 성분을 함유하는 건조성이 높은 잉크, 또는 가열에 의해 특성이 변질(變質)되는 잉크에 대해서는, 상기와 같이 가열에 의해 저점도화시키는 방법을 채용할 수 없어, 토출이 곤란한 상황을 개선할 수 없다는 문제가 있었다.
본 발명은 상기 사정을 감안하여 안출된 것으로서, 고점도의 액상체(液狀體)를 항상 저점도로 유지시켜, 안정된 액체방울 토출을 가능하게 하는 제막 장치와 그 구동 방법, 디바이스 제조 방법과 디바이스 제조 장치 및 디바이스를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 제 1 형태는, 액상체에 진동을 부여하여 액체방울을 토출하는 제막 장치의 구동 방법으로서, 상기 액체방울을 토출시키는 제 1 신호와, 상기 액체방울을 토출시키지 않고, 또한, 상기 액상체에 상기 액상체를 저점도로 하는 전단(剪斷) 속도를 부여하는 제 2 신호에 의해 상기 진동을 제어한다.
본 형태의 제막 장치의 구동 방법에 의하면, 액상체에 액체방울로서 토출하지 않는 제 2 신호에 의한 진동을 부여하기 때문에, 액상체가 고점도이며, 가열할 수 없는 것일지라도, 안정되게 토출하는 것이 가능해진다.
또한, 상기 전단 속도(「변형 속도」라고도 함)는, 점도 η의 정의로서, 전단 속도를 U로 하고, 전단 응력을 τ로 하면, η=τ/U로 표시되며, 변형의 시간적인 변화 비율을 나타내는 것이다.
상기 제 2 신호는 상기 제 1 신호가 발신되기 전에 발신되거나, 또는 상기 제 1 신호가 발신된 후에 발신되는 것이 바람직하다.
이것에 의해, 액상체에는 항상 진동이 부여되기 때문에, 액상체를 항상 안정되게 토출하는 것이 가능해진다.
또한, 상기 제 2 신호는 상기 제 1 신호가 발신된 후, 다시 상기 제 1 신호가 발신될 때까지의 동안에, 적어도 1회 발신될 수도 있다.
이것에 의해, 액상체에는 항상 진동이 부여되기 때문에, 액상체를 항상 안정되게 토출하는 것이 가능해진다.
또한, 상기 제 2 신호는 상기 제 1 신호가 발신된 후, 다시 상기 제 1 신호가 발신될 때까지의 간격 시간이 소정의 시간보다 짧을 경우는, 발신되지 않는 것 이 바람직하다. 이 경우, 액상체는 제 1 신호에 의한 진동의 영향을 받고 있는 상태이기 때문에, 제 2 신호에 의한 진동을 부여할 필요가 없어, 쓸데없는 에너지를 소비하지 않는다.
또한, 상기 액상체는 비(非)뉴턴성의 의소성(擬塑性) 유체인 것이 바람직하다. 이 경우, 비뉴턴성의 의소성 유체는 진동을 부여함으로써 전단 속도가 커지고, 그 결과로서 점도가 작아지기 때문에, 고점도의 액상체일지라도, 가열하지 않고 점도를 작게 하여, 액상체의 유동성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 제 2 형태는, 액체방울 토출 장치에 의해 액체방울을 토출시켜 기판 위에 제막하는 제막 공정을 갖는 디바이스 제조 방법으로서, 상기 제막 장치의 구동 방법을 이용하여 상기 제막 공정을 행한다.
본 형태의 디바이스의 제조 방법에 의하면, 액상체가 고점도이며, 가열할 수 없는 것일지라도, 안정되게 토출할 수 있기 때문에, 원하는 토출 특성으로 기판 위에 제막하는 것이 가능해진다.
본 발명의 제 3 형태는, 액상체에 진동을 부여하는 압력 발생실을 갖는 액체방울 토출 장치에 의해 액체방울을 토출하는 제막 장치로서, 상기 압력 발생실에는, 압력 발생 수단을 구비하여 이루어지며, 상기 액체방울을 토출시키는 제 1 신호와, 상기 액체방울을 토출시키지 않고, 또한, 상기 액상체에 상기 액상체를 저점도로 하는 전단 속도를 부여하는 제 2 신호에 의해 상기 액상체에 진동을 부여하도록 상기 압력 발생 수단을 제어하는 제어 장치를 갖는다.
본 형태의 제막 장치에 의하면, 액상체에 액체방울로서 토출하지 않는 제 2 신호에 의한 진동을 부여하도록 압력 발생 수단이 제어되기 때문에, 액상체가 고점도이며, 가열할 수 없는 것일지라도, 안정되게 토출하는 것이 가능해진다.
이 경우, 상기 액상체는 비뉴턴성의 의소성 유체인 것이 바람직하다. 비뉴턴성의 의소성 유체는 진동을 부여함으로써 전단 속도가 커지고, 그 결과로서 점도가 작아지기 때문에, 고점도의 액상체일지라도, 가열하지 않고 점도를 작게 하여, 액상체의 유동성을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 압력 발생 수단은 상기 압력 발생실에 진동을 부여하여 상기 액체방울을 토출시키는 압전 소자인 것이 바람직하다.
이것에 의해, 액상체에 진동을 부여하기 위한 기구를 별도로 설치할 필요가 없어져, 장치의 소형화 및 저가격화에 기여하는 것이 가능해진다.
또한, 상기 압력 발생 수단은 상기 액상체에 기포를 발생시켜 상기 액체방울을 토출시키는 기포 발생 장치와, 상기 발생한 기포를 신축(伸縮)시키도록 상기 기포 발생 장치의 구동을 제어하는 제어 장치를 갖고 있을 수도 있다.
이 경우도, 액상체에 진동을 부여하기 위한 기구를 별도로 설치할 필요가 없어, 장치의 소형화 및 저가격화에 기여하는 것이 가능해진다.
본 발명의 제 4 형태는, 액체방울 토출 장치로부터 토출된 액체방울에 의해 기판 위에 제막하는 제막 장치를 구비한 디바이스 제조 장치로서, 상기 제막 장치로서, 상기의 제막 장치가 사용된다. 본 형태에 의하면, 액상체가 고점도이며, 가열할 수 없는 것일지라도, 안정되게 토출할 수 있기 때문에, 원하는 토출 특성으로 기판 위에 제막하는 것이 가능해진다.
본 발명의 제 5 형태는, 디바이스로서, 상기의 디바이스 제조 장치에 의해 제조된다. 본 형태에 의하면, 안정되게 토출된 액체방울로 막이 형성된 고품질의 디바이스를 얻는 것이 가능해진다.
(제 1 실시예)
이하, 본 발명의 제막 장치와 그 구동 방법, 디바이스 제조 방법과 디바이스 제조 장치 및 디바이스의 실시예를 도 1 내지 도 9를 참조하여 설명한다.
여기서는, 본 발명의 제막 장치를, 예를 들어, 액상체로서의 잉크를 사용하여, 액정 디바이스에 대하여 사용되는 컬러 필터 등을 제조하기 위한 필터 제조 장치에 적용하는 것으로서 설명한다. 또한, 본 발명에서 사용할 수 있는 액체는 액상체에 포함된다. 즉, 액상체는 상술한 액체에 더하여, 예를 들어, 금속 등의 미립자를 함유하는 액상체도 의미하는 것으로 한다.
도 1은 필터 제조 장치(디바이스 제조 장치)를 구성하는 제막 장치(잉크젯 장치)(10)의 개략적인 외관 사시도이다. 이 필터 제조 장치는 거의 동일한 구조를 갖는 3개의 제막 장치(10)를 구비하고 있으며, 각 제막 장치(10)는 각각 R(적색), G(녹색), B(청색)의 각색 잉크를 필터 기판에 토출하는 구성으로 되어 있다.
제막 장치(10)는 베이스(12)와, 제 1 이동 수단(14)과, 제 2 이동 수단(16)과, 전자 저울(도시 생략)(중량 측정 수단)과, 액체방울 토출 장치를 구성하는 잉크젯 헤드(헤드)(20)와, 캡핑 유닛(22)과, 클리닝 유닛(24) 등을 갖고 있다. 제 1 이동 수단(14), 전자 저울, 캡핑 유닛(22), 클리닝 유닛(24) 및 제 2 이동 수단(16)은 각각 베이스(12) 위에 설치되어 있다.
제 1 이동 수단(14)은 바람직하게는 베이스(12) 위에 직접 설치되어 있으며, 이 제 1 이동 수단(14)은 Y축 방향을 따라 위치 결정되어 있다. 이것에 대하여, 제 2 이동 수단(16)은 지주(支柱)(16A, 16A)를 사용하여 베이스(12)에 대하여 세워 부착되어 있으며, 제 2 이동 수단(16)은 베이스(12)의 후부(後部)(12A)에서 부착되어 있다. 제 2 이동 수단(16)의 X축 방향은 제 1 이동 수단(14)의 Y축 방향과는 직교하는 방향이다. Y축은 베이스(12)의 전부(前部)(12B)와 후부(12A) 방향에 따른 축이다. 이것에 대하여, X축은 베이스(12)의 좌우 방향에 따른 축이고, 각각 수평이다.
제 1 이동 수단(14)은 가이드 레일(40, 40)을 갖고 있으며, 제 1 이동 수단(14)은, 예를 들어, 리니어 모터를 채용할 수 있다. 이 리니어 모터 형식의 제 1 이동 수단(14)의 슬라이더(42)는, 가이드 레일(40)을 따라 Y축 방향으로 이동하여 위치 결정할 수 있다.
슬라이더(42)는 θ축용 모터(44)를 구비하고 있다. 이 모터(44)는, 예를 들어, 다이렉트 드라이브 모터이고, 모터(44)의 로터는 테이블(46)에 고정되어 있다. 이것에 의해, 모터(44)에 통전(通電)함으로써, 로터와 테이블(46)은 θ방향을 따라 회전하여 테이블(46)을 인덱스(회전 산출)할 수 있다.
테이블(46)은 기판(48)을 위치 결정하고, 또한, 유지하는 것이다. 또한, 테이블(46)은 흡착 유지 수단(50)을 갖고 있어, 흡착 유지 수단(50)이 작동함으로써, 테이블(46)의 구멍(46A)을 통하여, 기판(48)을 테이블(46) 위에 흡착하여 유지할 수 있다. 테이블(46)에는, 잉크젯 헤드(액체방울 토출 장치)(20)가 잉크를 버리기 토출 또는 시험 토출(예비 토출)하기 위한 예비 토출 영역(52)이 마련되어 있다.
제 2 이동 수단(16)은 지주(16A, 16A)에 고정된 칼럼(16B)을 갖고 있으며, 이 칼럼(16B)은 리니어 모터 형식의 제 2 이동 수단(16)을 갖고 있다. 슬라이더(60)는 가이드 레일(62A)을 따라 X축 방향으로 이동하여 위치 결정할 수 있고, 슬라이더(60)는 잉크 토출 수단으로서의 잉크젯 헤드(20)를 구비하고 있다.
잉크젯 헤드(20)는 요동 위치 결정 수단으로서의 모터(62, 64, 66, 68)를 갖고 있다. 모터(62)를 작동시키면, 잉크젯 헤드(20)는 Z축을 따라 상하 운동하여 위치 결정할 수 있다. 이 Z축은 X축과 Y축에 대하여 각각 직교하는 방향(상하 방향)이다. 모터(64)를 작동시키면, 잉크젯 헤드(20)는 Y축 둘레의 β방향을 따라 요동하여 위치 결정할 수 있다. 모터(66)를 작동시키면, 잉크젯 헤드(20)는 X축 둘레의 γ방향으로 요동하여 위치 결정할 수 있다. 모터(68)를 작동시키면, 잉크젯 헤드(20)는 Z축 둘레의 α방향으로 요동하여 위치 결정할 수 있다.
이와 같이, 도 1의 잉크젯 헤드(20)는 슬라이더(60)에서 Z축 방향으로 직선 이동하여 위치 결정할 수 있고, α, β, γ를 따라 요동하여 위치 결정할 수 있으며, 잉크젯 헤드(20)의 잉크 토출면(20P)은 테이블(46) 측의 기판(48)에 대하여 정확하게 위치 또는 자세를 컨트롤할 수 있다. 또한, 잉크젯 헤드(20)의 잉크 토출면(20P)에는, 잉크를 각각 토출하는 복수(예를 들어, 120개)의 개구부로서의 노즐이 설치되어 있다.
여기서, 잉크젯 헤드(20)의 구조 예에 대해서 도 2의 (a) 및 (b)를 참조하여 설명한다. 잉크젯 헤드(20)는, 예를 들어, 피에조 소자(압전 소자, 압력 발생 수 단)를 사용한 헤드이고, 도 2의 (a)에 나타낸 바와 같이, 헤드 본체(90)의 잉크 토출면(20P)에는 복수의 노즐(91)이 형성되어 있다. 이들 노즐(91)에 대하여 각각 피에조 소자(92)가 설치되어 있다.
도 2의 (b)에 나타낸 바와 같이, 피에조 소자(92)는 노즐(91)과 잉크실(압력 발생실)(93)에 대응하여 배치되어 있으며, 예를 들어, 한쌍의 전극(도시 생략) 사이에 위치하고, 통전하면, 이것이 외측으로 돌출되도록 하여 요곡(撓曲)하도록 구성된 것이다. 이 피에조 소자(92)에 대하여 소정의 전압을 인가함으로써, 피에조 소자(92)를 도 2의 (b) 중의 수평 방향으로 신축시킴으로써, 잉크를 가압하여 소정량의 액체방울(잉크방울)을 노즐(91)로부터 토출시키게 되어 있다. 또한, 잉크젯 헤드(20)의 잉크젯 방식으로서는, 상기 압전 소자(92)를 사용한 피에조젯 타입 이외의 방식의 것, 예를 들어, 열팽창을 이용한 서멀(thermal) 잉크젯 타입의 것 등으로 할 수도 있다.
도 3에 잉크젯 헤드(20)에 관한 구동 제어계 및 잉크 공급계를 간이적으로 나타낸다. 잉크젯 헤드(20)에 대해서는, 잉크 탱크(25)에 저장된 잉크가 잉크 경로(26)를 통하여 공급된다. 또한, 잉크젯 헤드(20)에 설치된 피에조 소자(92)에 대해서는, 소정량의 잉크를 토출하기 위해 제어 장치(28)의 제어 하에서 잉크의 종류 및 온도에 적합한 구동 전압이 도 4에 나타낸 바와 같은 토출 파형(제 1 신호)(W1)으로서 잉크젯 헤드 구동 장치(27)로부터 노즐(91)마다 각각 인가된다. 또한, 제어 장치(28)는 구동 장치(27)를 제어함으로써, 도 4에 나타낸 미진동 파형(제 2 신호)(W2)도 구동 파형으로서 피에조 소자(92)에 인가시킨다.
도 4는 토출 파형(W1)과, 상기 토출 파형(W1)의 각 파형부(신호 요소)에 대응한 잉크젯 헤드(20)의 구동 동작을 나타내는 개략도이다.
토출 파형(W1)은, 정구배(正句配)의 파형부(a1)에서 잉크실(93)이 확대되어 용적이 증대하고, 증대한 용적분에 상당하는 잉크가 잉크실(93) 내에 유입되며, 또한, 부구배(負句配)의 파형부(a2)에서 인가 전압 Vh를 인가함으로써 잉크실이 축소되고, 잉크가 가압됨으로써 노즐(91)로부터 소정량의 잉크가 토출되도록 설정된다.
도 5는 미진동 파형(W2)과, 상기 미진동 파형(W2)의 각 파형부에 대응한 잉크젯 헤드(20)의 구동 동작을 나타내는 개략도이다.
미진동 파형(W2)은, 정구배의 파형부(b1)에서 잉크실(93)이 확대되고, 부구배의 파형부(b3)에서 인가 전압 Vl을 인가함으로써 잉크실(93)이 축소 및 가압되는데, 인가 전압 Vl은 잉크가 노즐(91)로부터 토출되지 않는 크기로 설정된다. 즉, 미진동 파형(W2)의 전압을 피에조 소자(92)에 인가함으로써, 노즐면에 대하여 메니스커스가 이간(離間) 및 접근을 반복하도록 미진동하는 구성으로 되어 있다.
일반적으로, 유체는 점도가 전단 속도에 의존하지 않는 뉴턴성 유체와, 점도가 전단 속도에 따라 변화하는 비뉴턴성 유체로 구분되고, 다시 비뉴턴성 유체는 점도가 변화하는 경향에 따라 딜레이턴트(dilatant) 유체와 의소성 유체(의사소성 유체)로 구분된다. 도 7에 각 유체의 전단 속도(변형 속도)와 점도의 관계를 나타낸다. 도 7에 나타낸 바와 같이, 뉴턴성 유체는 전단 속도가 커져도 점도는 거의 일정하고, 비뉴턴성 유체 중의 딜레이턴트 유체는 전단 속도가 커짐에 따라 점도도 커지는 성질을 갖고 있다. 한편, 비뉴턴성 유체 중의 의소성 유체는 전단 속도가 커짐에 따라 점도가 작아지는 성질을 갖고 있다.
그 때문에, 비뉴턴성 의소성 유체의 잉크를 사용한 경우, 잉크젯 헤드(20)에 미진동을 부여함으로써, 잉크의 전단 속도가 커져 점도를 작게 할 수 있다. 따라서, 상술한 바와 같이, 고점도 잉크의 점도를 저하시킬 수 있기 때문에, 잉크의 유동성이 향상되어, 용이하게 배출하는 것이 가능해진다.
이어서, 잉크젯 헤드(20)의 구동에 대해서 도 6을 이용하여 설명한다.
예를 들면, 40℃로 온도 제어된 잉크가 잉크 탱크(25)로부터 송액(送液) 튜브(26)를 통하여 잉크젯 헤드(20)에 충전되면, 상술한 바와 같이, 구동 장치(27)로부터 도 4 및 도 5에 나타낸 구동 파형의 구동 전압이 인가되고, 각 노즐(91)에 대응하는 피에조 소자(92)가 소정의 간격 및 주기로 구동된다.
도 6은 잉크젯 헤드(20)의 구동 중에 있어서, 임의의 피에조 소자(92)로의 구동 전압 인가에 의한 일련의 구동 파형의 추이를 나타내는 도면이다.
구간 B에서는 1회째의 잉크 토출을 행하는 토출 파형(W1)이 도시되어 있고, 구간 A는 1회째의 잉크 토출 전의 대기 구간(대기 시간 tA)을 도시하고 있다. 구간 A에서는, 복수회(도면 중에서는 2회)의 미진동 파형(W2)을 형성하도록 구동 전압이 인가된다. 또한, 구간 D에서는 2회째의 잉크 토출을 행하는 토출 파형(W1)이 도시되어 있고, 구간 C는 구간 B와 구간 D에서의 2회의 잉크 토출 사이의 대기 구간(대기 시간 tC)을 도시하고 있다. 구간 C에서는, 구간 A와 동일하게, 복수회(도면 중에서는 2회)의 미진동 파형(W2)을 형성하도록 구동 전압이 인가된다. 또한, 대기 시간 tA 및 대기 시간 tC는, 서로 미진동 파형(W2)의 발신 시간 t2와 비교하여 충분히 긴 소정 시간 T를 갖고 있다. 이와 같이, 구간 A 및 구간 C에서는, 노즐(91)로부터 잉크가 토출되지 않는 범위에서 잉크젯 헤드(20) 내의 잉크에 진동이 부여되기 때문에, 비뉴턴성 의소성 유체의 잉크를 사용한 경우, 상술한 바와 같이, 잉크의 전단 속도가 커져 점도를 작게 하여 둘 수 있다. 또한, 미진동 파형(W2)은 동일 구간에서 복수회의 형성에 한정되지 않으며, 1회의 형성이어도 상관없다.
또한, 구간 F에는 2회째의 잉크 토출에 연속된 3회째의 잉크 토출을 행하는 토출 파형(W1)이 도시되어 있고, 구간 E는 구간 D와 구간 F에서의 2회의 잉크 토출 사이의 대기 구간(대기 시간 tE)을 도시하고 있다. 대기 시간 tE는 상기 소정 시간 T보다도 짧은 시간으로 되어 있기 때문에, 구간 E에서는 미진동 파형(W2)을 형성하는 구동 전압은 인가되지 않는다. 이 경우, 토출 파형(W1)이 형성되는 구간 D와 구간 F가 서로 근접하고 있기 때문에, 구간 E에서는, 잉크젯 헤드(20) 내의 잉크는 구간 D와 구간 F에서의 토출을 위한 진동의 영향을 받고 있다. 즉, 예를 들어, 구간 D에서의 토출 파형(W1)에 의한 진동이 완전히 감쇠(減衰)하지 않은 사이에, 이어서 구간 F에서의 다음 토출 파형(W1)에 의한 액체방울 토출이 개시되기 때문에, 잉크에는 그동안 항상 진동이 부여되고 있어, 잉크에 원하는 전단 속도를 부여하고, 점도를 작게 하여 둘 수 있다.
한편, 클리닝 유닛(24)은 잉크젯 헤드(20)의 노즐 등의 클리닝을 필터 제조 공정 중이나 대기 시에 정기적으로 또는 수시로 행할 수 있다. 캡핑 유닛(22)은 잉크젯 헤드(20)의 노즐 내의 잉크가 건조되지 않도록 하기 위해, 필터를 제조하지 않는 대기 시에 이 잉크 토출면(20P)을 외기(外氣)에 접촉시키지 않도록 하는 것이다. 이 클리닝 유닛(24)은, 흡착 패드 및 제어 장치(28)의 제어 하에서 이 흡착 패드를 잉크젯 헤드(20)에 대하여 맞닿음 위치와 이간 위치 사이에서 이동시키는 이동 수단을 갖고 있다(도 3 참조). 흡착 패드에는 흡인 펌프 등으로 구성되는 흡인 수단(29)이 접속되어 있고, 흡착 패드를 통하여 흡인된 잉크는 폐액(廢液) 탱크(30)에 배출된다.
도 1로 되돌아가, 전자 저울은 잉크젯 헤드(20)의 노즐로부터 토출된 잉크방울의 1방울의 중량을 측정하여 관리하기 위해, 예를 들어, 잉크젯 헤드(20)의 노즐로부터 5000방울분의 잉크방울을 받는다. 전자 저울은 이 5000방울의 잉크방울의 중량을 5000으로 나눔으로써, 잉크방울 1방울의 중량을 거의 정확하게 측정할 수 있다. 이 잉크방울의 측정량에 의거하여, 잉크젯 헤드(20)로부터 토출하는 잉크방울의 양을 최적으로 컨트롤할 수 있다.
이어서, 제막 처리 공정에 대해서 설명한다.
작업자가 테이블(46)의 전단(前端) 측으로부터 기판(48)을 제 1 이동 수단(14)의 테이블(46) 위에 급재(給材)하면, 이 기판(48)은 테이블(46)에 대하여 흡착 유지되어 위치 결정된다. 그리고, 모터(44)가 작동하여, 기판(48)의 단면이 Y축 방향으로 평행으로 되도록 설정된다.
다음으로, 잉크젯 헤드(20)가 X축 방향을 따라 이동하여, 전자 저울의 상부에 위치 결정된다. 그리고, 지정 방울 수(지정된 잉크방울의 수)의 토출을 행한 다. 이것에 의해, 전자 저울은, 예를 들어, 상술한 바와 같이 5000방울의 잉크 중량을 계측하여, 잉크방울 1방울당의 중량을 계산한다. 그리고, 잉크방울 1방울당의 중량이 미리 정해져 있는 적정 범위에 들어가 있는지의 여부를 판단하고, 적정 범위 외이면 피에조 소자(92)에 대한 인가 전압의 조정 등을 행하여, 잉크방울 1방울당의 중량을 적정 범위로 한다.
잉크방울 1방울당의 중량이 적정할 경우에는, 기판(48)이 제 1 이동 수단(14)으로부터 Y축 방향으로 적절히 이동하여 위치 결정되는 동시에, 잉크젯 헤드(20)가 제 2 이동 수단(16)에 의해 X축 방향으로 적절히 이동하여 위치 결정된다. 그리고, 잉크젯 헤드(20)는, 예비 토출 영역(52)에 대하여 전체 노즐로부터 잉크를 예비 토출한 후에, 기판(48)에 대하여 Y축 방향으로 상대 이동하여(실제로는, 기판(48)이 잉크젯 헤드(20)에 대하여 Y방향으로 이동함), 기판(48) 위의 소정 영역에 대하여 소정의 노즐로부터 소정 폭으로 잉크를 토출한다. 잉크젯 헤드(20)와 기판(48)의 1회의 상대 이동이 종료되면, 잉크젯 헤드(20)가 기판(48)에 대하여 X축 방향으로 소정량 스텝 이동하고, 그 후, 기판(48)이 잉크젯 헤드(20)에 대하여 이동하는 동안에 잉크를 토출한다. 그리고, 이 동작을 복수회 반복함으로써, 제막 영역 전체에 잉크를 토출하여 제막할 수 있다.
이어서, 도 8 및 도 9를 참조하여 제막 처리에 의해 컬러 필터를 제조하는 예에 대해서 설명한다.
기판(48)은, 투명 기판이며 적당한 기계적 강도와 함께 광투과성이 높은 것을 사용한다. 기판(48)으로서는, 예를 들어, 투명 유리 기판, 아크릴 유리, 플라 스틱 기판, 플라스틱 필름 및 이들의 표면 처리품 등을 적용할 수 있다.
예를 들면, 도 9에 나타낸 바와 같이, 직사각형 형상의 기판(48) 위에 생산성을 향상시키는 관점에서 복수개의 컬러 필터 영역(105)을 매트릭스 형상으로 형성한다. 이들 컬러 필터 영역(105)은, 나중에 유리(48)를 절단함으로써, 액정 표시 장치에 적합한 컬러 필터로서 사용할 수 있다.
컬러 필터 영역(105)에는, 예를 들어, 도 9에 나타낸 바와 같이, R의 잉크와 G의 잉크 및 B의 잉크를 소정의 패턴으로 형성하여 배치하고 있다. 이 형성 패턴으로서는, 도면에 나타낸 바와 같이 종래 공지의 스트라이프형 이외에, 모자이크형이나 델타형 또는 스퀘어형 등이 있다. 특히, 헤드(20)를 경사지게 함으로써 화소부의 배열 피치에 노즐 간격을 대응시킬 경우, 스트라이프형에서는 한 번에 토출할 수 있는 노즐의 수가 많기 때문에 효과적이다.
도 8의 (a)∼(f)는 기판(48)에 대하여 컬러 필터 영역(105)을 형성하는 공정의 일례를 나타내고 있다.
도 8의 (a)에서는, 투명한 기판(48)의 한쪽 면에 대하여 블랙 매트릭스(110)를 형성한 것이다. 컬러 필터의 기초로 되는 기판(48) 위에는, 광투과성이 없는 수지(바람직하게는 흑색)를 스핀 코팅 등의 방법에 의해 소정의 두께(예를 들어, 2㎛ 정도)로 도포하여, 포토리소그래피법 등의 방법에 의해 매트릭스 형상으로 블랙 매트릭스(110)를 설치한다. 블랙 매트릭스(110)의 격자로 둘러싸인 최소의 표시 요소가 필터 소자로 되고, 예를 들어, X축 방향의 폭 30㎛, Y축 방향의 길이 10O㎛ 정도의 크기의 창이다.
블랙 매트릭스(110)를 형성한 후는, 예를 들어, 히터에 의해 열을 공급함으로써, 기판(48) 위의 수지를 소성(燒成)한다.
도 8의 (b)에 나타낸 바와 같이, 잉크방울(99)은 필터 소자(112)에 공급된다. 잉크방울(99)의 양은 가열 공정에서의 잉크의 체적 감소를 고려한 충분한 양이다.
도 8의 (c)의 가열 공정에서는, 컬러 필터 위의 모든 필터 소자(112)에 대하여 잉크방울(99)이 충전되면, 히터를 이용하여 가열 처리를 행한다. 기판(48)은 소정의 온도(예를 들어, 70℃ 정도)로 가열한다. 잉크의 용매가 증발되면, 잉크의 체적이 감소한다. 체적 감소가 심할 경우에는, 컬러 필터로서 충분한 잉크막의 두께가 얻어질 때까지, 잉크 토출 공정과 가열 공정을 반복한다. 이 처리에 의해, 잉크의 용매가 증발되어, 최종적으로 잉크의 고형분만이 잔류되어 막화(膜化)한다.
도 8의 (d)의 보호막 형성 공정에서는, 잉크방울(99)을 완전히 건조시키기 위해, 소정의 온도로 소정 시간 가열을 행한다. 건조가 종료되면, 잉크막이 형성된 컬러 필터의 기판(48)의 보호 및 필터 표면의 평탄화를 위해, 보호막(120)을 형성한다. 이 보호막(120)의 형성에는, 예를 들어, 스핀 코팅법, 롤 코팅법, 립핑법 등의 방법을 채용할 수 있다.
도 8의 (e)의 투명 전극 형성 공정에서는, 스퍼터링법이나 진공 증착법 등의 처방을 이용하여, 투명 전극(130)을 보호막(120)의 전면(全面)에 걸쳐 형성한다.
도 8의 (f)의 패터닝 공정에서는, 투명 전극(130)은 다시 필터 소자(112)의 개구부에 대응시킨 화소 전극으로 패터닝된다. 또한, 액정의 구동에 TFT(Thin Film Transistor) 등을 사용할 경우에는, 이 패터닝은 불필요하다.
또한, 상기 제막 처리의 사이에는, 정기적 또는 수시로 클리닝 유닛(24)을 사용하여 잉크젯 헤드(20)의 잉크 토출면(20P)을 와이핑하는 것이 바람직하다.
이상과 같이, 본 실시예에서는, 특히 의소성 유체의 잉크를 사용할 경우는, 잉크를 가열하지 않고 잉크의 점도를 작게 할 수 있기 때문에, 고점도의 잉크나 가열할 수 없는 잉크, 더 나아가서는 건조성이 높은 잉크일지라도, 헤드로부터 안정되게 토출하는 것이 가능해져, 원하는 토출 특성으로 기판 위에 제막하는 것이 가능해진다. 결과적으로, 잉크젯 헤드(20)로부터 토출된 잉크로 제조된 디바이스는 원하는 형상 및 크기로 제막되어, 품질을 유지할 수 있다.
또한, 본 실시예에서는, 잉크에 대한 진동의 부여를 잉크의 토출을 행하지 않는 대기 시간 내에 행하기 때문에, 항상 잉크젯 헤드(20) 내의 잉크를 저점도로 유지할 수 있다. 또한, 잉크젯 헤드(20)로부터 잉크를 토출할 때에 구동되는 피에조 소자(92)를 잉크를 토출시키지 않는 미진동 파형(W2)을 형성하는 압력 발생 수단으로서 겸용하고 있기 때문에, 별도로 진동 부여 장치를 설치할 필요가 없어, 장치의 소형화 및 저가격화에 기여할 수 있다. 또한, 잉크의 가열 수단을 설치하고 있지 않기 때문에, 소정의 온도에 도달할 때까지의 대기 시간이 없어, 대량 생산성이 우수하고, 또한, 압력 발생 수단에 고전압을 인가할 필요가 없기 때문에, 압력 발생 수단을 장기 수명화하는 것이 가능해진다.
(제 2 실시예)
이하, 본 발명의 제 2 실시예로서, 제 1 실시예의 제막 장치를 EL(일렉트로 루미네선스) 표시 디바이스의 제조 장치에 적용하는 경우에 대해서 도 10 내지 도 19를 이용하여 설명한다.
EL 표시 디바이스는 형광성의 무기 및 유기 화합물을 함유하는 박막을 음극과 양극에 의해 사이에 끼운 구성을 가지며, 상기 박막에 전자 및 정공(홀)을 주입하여 재결합시킴으로써 여기자(勵起子)(엑시톤)를 생성시키고, 이 엑시톤이 비활성일 때의 광의 방출(형광 및 인광)을 이용하여 발광시키는 소자이다. 이러한 EL 표시 소자에 사용되는 형광성 재료 중, 적색, 녹색 및 청색의 각 발광색을 나타내는 재료, 즉, 발광층 형성 재료 및 정공 주입/전자 수송층을 형성하는 재료를 잉크로 하고, 각각을 본 발명의 디바이스 제조 장치를 사용하여, TFT나 TFD 등의 소자 기판 위에 패터닝함으로써, 자발광 풀 컬러(full-color) EL 디바이스를 제조할 수 있다.
이 경우, 예를 들어, 상기 컬러 필터의 블랙 매트릭스와 동일하게 수지 레지스트를 사용하여 1픽셀마다 구획하는 격벽을 형성하는 동시에, 하층으로 되는 층의 표면에 토출된 액체방울이 부착되기 쉽도록, 또한, 격벽이 토출된 액체방울을 튀겨 인접하는 구획의 액체방울과 서로 혼합되는 것을 방지하기 위해, 액체방울 토출의 전(前)공정으로서, 기판에 대하여 플라즈마, UV 처리, 커플링 등의 표면 처리를 행한다. 이렇게 한 후에, 정공 주입/수송층을 형성하는 재료를 액체방울로서 공급하여 제막하는 정공 주입/수송층 형성 공정과, 마찬가지로 발광층을 형성하는 발광층 형성 공정을 거쳐 제조된다.
도 10은 유기 EL 표시 장치의 표시 영역(이하, 단순히 표시 장치(206)라고 함)의 요부 단면도이다.
이 표시 장치(206)는 회로 소자부(207), 발광 소자부(208) 및 음극(209)이 기판(210) 위에 적층된 상태로 개략 구성되어 있다.
이 표시 장치(206)에서는, 발광 소자부(208)로부터 기판(210) 측에 발광한 광이 회로 소자부(207) 및 기판(210)을 투과하여 관측자 측에 출사되는 동시에, 발 광 소자부(208)로부터 기판(210)의 반대측에 발광한 광이 음극(209)에 의해 반사된 후, 회로 소자부(207) 및 기판(210)을 투과하여 관측자 측에 출사되게 되어 있다.
회로 소자부(207)와 기판(210) 사이에는 실리콘 산화막으로 이루어지는 하지 보호막(211)이 형성되고, 이 하지 보호막(211) 위(발광 소자부(208) 측)에 다결정 실리콘으로 이루어지는 섬 형상의 반도체막(212)이 형성되어 있다. 이 반도체막(212)의 좌우 영역에는, 소스 영역(212a) 및 드레인 영역(212b)이 고농도 양이온 주입에 의해 각각 형성되어 있다. 그리고, 양이온이 주입되지 않는 중앙부가 채널 영역(212c)으로 되어 있다.
또한, 회로 소자부(207)에는 하지 보호막(211) 및 반도체막(212)을 덮는 투명한 게이트 절연막(213)이 형성되고, 이 게이트 절연막(213) 위의 반도체막(212)의 채널 영역(212c)에 대응하는 위치에는, 예를 들어, Al, Mo, Ta, Ti, W 등으로 구성되는 게이트 전극(214)이 형성되어 있다. 이 게이트 전극(214) 및 게이트 절연막(213) 위에는 투명한 제 1 층간절연막(215a)과 제 2 층간절연막(215b)이 형성되어 있다. 또한, 제 1 및 제 2 층간절연막(215a, 215b)을 관통하여, 반도체막(212)의 소스 영역(212a) 및 드레인 영역(212b)에 각각 연통(連通)하는 콘 택트 홀(216a, 216b)이 형성되어 있다.
그리고, 제 2 층간절연막(215b) 위에는 ITO 등으로 이루어지는 투명한 화소 전극(217)이 소정의 형상으로 패터닝되어 형성되고, 이 화소 전극(217)은 콘택트 홀(216a)을 통하여 소스 영역(212a)에 접속되어 있다.
또한, 제 1 층간절연막(215a) 위에는 전원선(218)이 배열 설치되어 있고, 이 전원선(218)은 콘택트 홀(216b)을 통하여 드레인 영역(212b)에 접속되어 있다.
이와 같이, 회로 소자부(207)에는, 각 화소 전극(217)에 접속된 구동용 박막트랜지스터(219)가 각각 형성되어 있다.
상기 발광 소자부(208)는 복수의 화소 전극(217) 위의 각각에 적층된 기능층(220)과, 각 화소 전극(217) 및 기능층(220) 사이에 구비되어 각 기능층(220)을 구획하는 뱅크부(221)에 의해 개략 구성되어 있다.
이들 화소 전극(217), 기능층(220), 및 기능층(220) 위에 배열 설치된 음극(209)에 의해 발광 소자가 구성되어 있다. 또한, 화소 전극(217)은 평면으로부터 보아 대략 사각형 형상으로 패터닝되어 형성되어 있고, 각 화소 전극(217)의 사이에 뱅크부(221)가 형성되어 있다.
뱅크부(221)는, 예를 들어, SiO, SiO2, TiO2 등의 무기 재료에 의해 형성되는 무기물 뱅크층(221a)(제 1 뱅크층)과, 이 무기물 뱅크층(221a) 위에 적층되고, 아크릴 수지 및 폴리이미드 수지 등의 내열성과 내용매성이 우수한 레지스트에 의해 형성되는 단면(斷面) 사다리꼴 형상의 유기물 뱅크층(221b)(제 2 뱅크층)에 의해 구성되어 있다. 이 뱅크부(221)의 일부는 화소 전극(217)의 에지부 위에 올라간 상태로 형성되어 있다.
그리고, 각 뱅크부(221)의 사이에는, 화소 전극(217)에 대하여 위쪽을 향하여 점차 확대 개방된 개구부(222)가 형성되어 있다.
상기 기능층(220)은 개구부(222) 내에서 화소 전극(217) 위에 적층 상태로 형성된 정공 주입/수송층(220a)과, 이 정공 주입/수송층(220a) 위에 형성된 발광층(220b)에 의해 구성되어 있다. 또한, 이 발광층(220b)에 인접하여 그 이외의 기능을 갖는 다른 기능층을 더 형성할 수도 있다. 예를 들면, 전자 수송층을 형성할 수도 있다.
정공 주입/수송층(220a)은 화소 전극(217) 측으로부터 정공을 수송하여 발광층(220b)에 주입하는 기능을 갖는다. 이 정공 주입/수송층(220a)은 정공 주입/수송층 형성 재료를 함유하는 제 1 조성물(본 발명의 액재(液材)의 일종에 상당)을 토출함으로써 형성된다. 정공 주입/수송층 형성 재료로서는, 예를 들어, 폴리에틸렌디옥시티오펜 등의 폴리티오펜 유도체와 폴리스티렌설폰산 등의 혼합물을 사용한다.
발광층(220b)은 적색(R), 녹색(G), 또는 청색(B) 중 어느 하나로 발광하는 것이며, 발광층 형성 재료(발광 재료)를 함유하는 제 2 조성물(본 발명의 액재의 일종에 상당)을 토출함으로써 형성된다. 발광층 형성 재료로서는, 예를 들어, (폴리)파라페닐렌비닐렌 유도체, 폴리페닐렌 유도체, 폴리플루오렌 유도체, 폴리비닐카르바졸, 폴리티오펜 유도체, 페릴렌계 색소, 쿠마린계 색소, 로다민계 색소, 또 는 이들 고분자 재료에 루브렌, 페릴렌, 9,10-디페닐안트라센, 테트라페닐부타디엔, 나일레드, 쿠마린6, 퀴나크리돈 등을 첨가한 것을 사용할 수 있다.
또한, 제 2 조성물의 용매(비극성 용매)로서는, 정공 주입/수송층(220a)에 대하여 용해되지 않는 것이 바람직하고, 예를 들어, 시클로헥실벤젠, 디하이드로벤조푸란, 트리메틸벤젠, 테트라메틸벤젠 등을 사용할 수 있다. 이러한 비극성 용매를 발광층(220b)의 제 2 조성물에 사용함으로써, 정공 주입/수송층(220a)을 재용해시키지 않고 발광층(220b)을 형성할 수 있다.
그리고, 발광층(220b)에서는 정공 주입/수송층(220a)으로부터 주입된 정공과, 음극(209)으로부터 주입되는 전자가 발광층에서 재결합하여 발광하도록 구성되어 있다.
음극(209)은 발광 소자부(208)의 전면을 덮는 상태로 형성되어 있고, 화소 전극(217)과 쌍을 이루어 기능층(220)에 전류를 흐르게 하는 역할을 수행한다. 또한, 이 음극(209)의 상부에는 밀봉 부재(도시 생략)가 배치된다.
다음으로, 본 실시예에서의 표시 장치(206)의 제조 공정을 도 11 내지 도 19를 참조하여 설명한다.
이 표시 장치(206)는, 도 11에 나타낸 바와 같이, 뱅크부 형성 공정(S1), 표면 처리 공정(S2), 정공 주입/수송층 형성 공정(S3), 발광층 형성 공정(S4), 및 대향 전극 형성 공정(S5)을 거쳐 제조된다. 또한, 제조 공정은 예시하는 것에 한정되지 않으며, 필요에 따라 그 이외의 공정이 제외되는 경우, 또한, 추가되는 경우도 있다.
우선, 뱅크부 형성 공정(S1)에서는, 도 12에 나타낸 바와 같이, 제 2 층간절연막(215b) 위에 무기물 뱅크층(221a)을 형성한다. 이 무기물 뱅크층(221a)은, 형성 위치에 무기물막을 형성한 후, 이 무기물막을 포토리소그래피 기술 등에 의해 패터닝함으로써 형성된다. 이 때, 무기물 뱅크층(221a)의 일부는 화소 전극(217)의 에지부와 겹치도록 형성된다.
무기물 뱅크층(221a)을 형성했으면, 도 13에 나타낸 바와 같이, 무기물 뱅크층(221a) 위에 유기물 뱅크층(221b)을 형성한다. 이 유기물 뱅크층(221b)도 무기물 뱅크층(221a)과 동일하게 포토리소그래피 기술 등에 의해 패터닝하여 형성된다.
이렇게 하여 뱅크부(221)가 형성된다. 또한, 이것에 따라, 각 뱅크부(221) 사이에는 화소 전극(217)에 대하여 위쪽으로 개구된 개구부(222)가 형성된다. 이 개구부(222)는 화소 영역(본 발명의 액재 영역의 일종에 상당)을 규정한다.
표면 처리 공정(S2)에서는 친액화(親液化) 처리 및 발액화(撥液化) 처리가 실행된다. 친액화 처리를 실시하는 영역은 무기물 뱅크층(221a)의 제 1 적층부(221a') 및 화소 전극(217)의 전극면(217a)이고, 이들 영역은, 예를 들어, 산소를 처리 가스로 하는 플라즈마 처리에 의해 친액성으로 표면 처리된다. 이 플라즈마 처리는 화소 전극(217)인 ITO의 세정 등도 겸하고 있다.
또한, 발액화 처리는 유기물 뱅크층(221b)의 벽면(221s) 및 유기물 뱅크층(221b)의 상면(221t)에 실시되고, 예를 들어, 사플루오르화메탄을 처리 가스로 하는 플라즈마 처리에 의해 표면이 플루오르화 처리(발액성으로 처리)된다.
이 표면 처리 공정을 행함으로써, 잉크젯 헤드(20)를 사용하여 기능층(220) 을 형성할 때에, 액재를 화소 영역에 의해 확실하게 착탄(着彈)시킬 수 있고, 또한, 화소 영역에 착탄된 액재가 개구부(222)로부터 넘쳐 나오는 것을 방지하는 것이 가능해진다.
그리고, 이상의 공정을 거침으로써, 표시 장치 기체(基體)(206')(본 발명의 디스플레이 기체의 일종에 상당)를 얻을 수 있다. 이 표시 장치 기체(206')는 도 1에 나타낸 제막 장치(10)의 테이블(46)에 탑재되고, 이하의 정공 주입/수송층 형성 공정(S3) 및 발광층 형성 공정(S4)이 실행된다.
정공 주입/수송층 형성 공정(S3)에서는, 잉크젯 헤드(20)로부터 정공 주입/수송층 형성 재료를 함유하는 제 1 조성물을 화소 영역인 개구부(222) 내에 토출한다. 그 후에 건조 처리 및 열처리를 행하고, 화소 전극(217) 위에 정공 주입/수송층(220a)을 형성한다.
이 정공 주입/수송층 형성 공정은, 상기 제 1 실시예에서의 컬러 필터의 형성 공정과 동일한 공정을 거쳐 실시된다.
액체방울의 토출 공정에서는, 도 14에 나타낸 바와 같이, 표시 장치 기체(206') 위의 화소 영역(즉, 개구부(222) 내)에 정공 주입/수송층 형성 재료를 함유하는 제 1 조성물을 액체방울로서 소정량 주입한다. 이 경우에도 상술한 바와 같이 구동 펄스의 파형 형상이 설정되어 있기 때문에, 액체방울을 항상 안정되게 토출하는 것이 가능해진다.
그 후, 건조 공정 등을 행함으로써, 토출 후의 제 1 조성물을 건조 처리하고, 제 1 조성물에 함유되는 극성 용매를 증발시켜, 도 15에 나타낸 바와 같이, 화 소 전극(217)의 전극면(217a) 위에 정공 주입/수송층(220a)이 형성된다.
이상과 같이 하여, 각 화소 영역마다 정공 주입/수송층(220a)이 형성되면, 정공 주입/수송층 형성 공정을 종료한다.
다음으로, 발광층 형성 공정(S4)에 대해서 설명한다. 이 발광층 형성 공정에서는, 상술한 바와 같이, 정공 주입/수송층(220a)의 재용해를 방지하기 위해, 발광층 형성 시에 사용하는 제 2 조성물의 용매로서, 정공 주입/수송층(220a)에 대하여 용해되지 않는 비극성 용매를 사용한다.
그러나, 그 한편, 정공 주입/수송층(220a)은 비극성 용매에 대한 친화성이 낮기 때문에, 비극성 용매를 함유하는 제 2 조성물을 정공 주입/수송층(220a) 위에 토출하여도, 정공 주입/수송층(220a)과 발광층(220b)을 밀착시킬 수 없게 되거나, 또는 발광층(220b)을 균일하게 도포하지 못할 우려가 있다.
그래서, 비극성 용매 및 발광층 형성 재료에 대한 정공 주입/수송층(220a)의 표면의 친화성을 높이기 위해, 발광층 형성 전에 표면 처리(표면 개질(改質) 처리)를 행하는 것이 바람직하다. 이 표면 처리는 발광층 형성 시에 사용하는 제 2 조성물의 비극성 용매와 동일 용매 또는 이것과 유사한 용매인 표면 개질재를 정공 주입/수송층(220a) 위에 도포하고, 이것을 건조시킴으로써 행한다.
이러한 처리를 실시함으로써, 정공 주입/수송층(220a)의 표면이 비극성 용매에 친화되기 쉬워져, 이 후의 공정에서 발광층 형성 재료를 함유하는 제 2 조성물을 정공 주입/수송층(220a)에 균일하게 도포할 수 있다.
그리고, 이 발광층 형성 공정에서도, 상기 제 1 실시예에서의 컬러 필터의 형성 공정과 동일한 공정을 거쳐 실시된다.
즉, 액체방울의 토출 공정에서는, 도 16에 나타낸 바와 같이, 각색 중의 어느 하나(도 16의 예에서는 청색(B))에 대응하는 발광층 형성 재료를 함유하는 제 2 조성물을 액체방울로서 화소 영역(개구부(222)) 내에 소정량 주입한다. 이 경우에도 상술한 바와 같이 구동 펄스의 파형 형상이 설정되어 있기 때문에, 액체방울을 항상 안정되게 토출하는 것이 가능해진다.
화소 영역 내에 주입된 제 2 조성물은 정공 주입/수송층(220a) 위로 확산되어 개구부(222) 내에 충전된다. 또한, 제 2 조성물이 화소 영역으로부터 벗어나 뱅크부(221)의 상면(221t) 위에 착탄된 경우에도, 이 상면(221t)은 상술한 바와 같이 발액 처리가 실시되어 있기 때문에, 제 2 조성물이 개구부(222) 내에 굴러 들어가기 쉽게 되어 있다.
그 후, 건조 공정 등을 행함으로써, 토출 후의 제 2 조성물을 건조 처리하고, 제 2 조성물에 함유되는 비극성 용매를 증발시켜, 도 17에 나타낸 바와 같이, 정공 주입/수송층(220a) 위에 발광층(220b)이 형성된다. 이 도면의 경우, 청색(B)에 대응하는 발광층(220b)이 형성되어 있다.
그리고, 도 18에 나타낸 바와 같이, 상기한 청색(B)에 대응하는 발광층(220b)의 경우와 동일한 공정을 차례로 이용하여, 다른 색(적색(R) 및 녹색(G))에 대응하는 발광층(220b)을 형성한다. 또한, 발광층(220b)의 형성 순서는 예시한 순서에 한정되지 않으며, 어떠한 순서로 형성하여도 상관없다. 예를 들면, 발광층 형성 재료에 따라 형성하는 순서를 정할 수도 있다.
각 화소 영역마다 발광층(220b)이 형성되면, 발광층 형성 공정을 종료한다.
이상과 같이 하여, 화소 전극(217) 위에 기능층(220), 즉, 정공 주입/수송층(220a) 및 발광층(220b)이 형성된다. 그리고, 대향 전극 형성 공정(S5)으로 이행한다.
대향 전극 형성 공정(S5)에서는, 도 19에 나타낸 바와 같이, 발광층(220b) 및 유기물 뱅크층(221b)의 전면에 음극(209)(대향 전극)을, 예를 들어, 증착법, 스퍼터링법, CVD법 등에 의해 형성한다. 이 음극(209)은 본 실시예에서는, 예를 들어, 칼슘층과 알루미늄층이 적층되어 구성되어 있다.
이 음극(209)의 상부에는 Al막, Ag막이나, 산화 방지를 위한 SiO2, SiN 등의 보호층이 적절히 설치된다.
이렇게 하여 음극(209)을 형성한 후, 이 음극(209)의 상부를 밀봉 부재에 의해 밀봉하는 밀봉 처리나 배선 처리 등의 그 이외의 처리 등을 실시함으로써, 표시 장치(206)를 얻을 수 있다.
이렇게 하여 제조되는 EL 디바이스는 세그먼트(segment) 표시나 전면 동시 발광의 정지화 표시, 예를 들어, 그림, 문자, 라벨 등과 같은 미가공 정보(raw-information) 분야에 대한 응용, 또는 점, 선, 면 형상을 가진 광원으로서도 이용할 수 있다. 또한, 패시브 구동의 표시 소자를 비롯하여, TFT 등의 액티브 소자를 구동에 사용함으로써, 고휘도이며 응답성이 우수한 풀 컬러 표시 디바이스를 얻을 수 있다.
이상과 같이, 본 실시예에서는, 특히 정공 주입/수송층(220a) 및 발광층(220b)을 구성하는 액상체로서, 의소성 유체의 액상체를 사용할 경우는, 액상체를 가열하지 않고 액상체의 점도를 작게 할 수 있기 때문에, 고점도의 액상체나 가열할 수 없는 액상체, 더 나아가서는 건조성이 높은 액상체일지라도, 헤드로부터 안정되게 토출할 수 있게 되어, 원하는 토출 특성으로 기판 위에 제막하는 것이 가능해진다. 결과적으로, 잉크젯 헤드(20)로부터 토출된 액상체로 제조된 EL 디바이스는 원하는 형상 및 크기로 제막되어, 품질을 유지할 수 있다.
또한, 본 실시예에서는, 액상체에 대한 진동의 부여를 액상체의 토출을 행하지 않는 대기 시간 내에 행하기 때문에, 항상 잉크젯 헤드(20) 내의 액상체를 저점도로 유지할 수 있다. 또한, 잉크젯 헤드(20)로부터 액상체를 토출할 때에 구동되는 피에조 소자(92)를 액상체를 토출시키지 않는 미진동 파형(W2)을 형성하는 압력 발생 수단으로서 겸용하고 있기 때문에, 별도로 진동 부여 장치를 설치할 필요가 없어, 장치의 소형화 및 저가격화에 기여할 수 있다. 또한, 액상체의 가열 수단을 설치하고 있지 않기 때문에, 소정의 온도에 도달할 때까지의 대기 시간이 없어, 대량 생산성이 우수하고, 또한, 압력 발생 수단에 고전압을 인가할 필요가 없기 때문에, 압력 발생 수단을 장기 수명화하는 것이 가능해진다.
(제 3 실시예)
이하, 본 발명의 제 3 실시예로서, 제 1 실시예의 제막 장치를 플라즈마형 표시 장치(이하, 단순히 표시 장치(325)라고 함)의 제조 장치에 적용하는 경우에 대해서 설명한다.
도 20은 플라즈마형 표시 장치의 요부 분해 사시도이다.
또한, 도 20에서는 표시 장치(325)의 일부를 노치(notch)한 상태로 도시되어 있다.
이 표시 장치(325)는 서로 대향하여 배치된 제 1 기판(326), 제 2 기판(327), 및 이들 사이에 형성되는 방전 표시부(328)를 포함하여 개략 구성된다. 방전 표시부(328)는 복수의 방전실(329)에 의해 구성되어 있다. 이들 복수의 방전실(329) 중에서, 적색 방전실(329(R)), 녹색 방전실(329(G)), 청색 방전실(329(B))의 3개의 방전실(329)이 세트로 되어 1개의 화소를 구성하도록 배치되어 있다.
제 1 기판(326)의 상면에는 소정의 간격에 의해 스트라이프 형상으로 어드레스 전극(330)이 형성되고, 이 어드레스 전극(330)과 제 1 기판(326)의 상면을 덮도록 유전체층(331)이 형성되어 있다. 유전체층(331) 위에는 각 어드레스 전극(330)의 사이에 위치하고, 또한, 각 어드레스 전극(330)에 따르도록 격벽(332)이 세워 설치되어 있다. 이 격벽(332)은 도시하는 바와 같이 어드레스 전극(330)의 폭방향 양측으로 연장되는 것과, 어드레스 전극(330)과 직교하는 방향으로 연장 설치된 도시하지 않은 것을 포함한다.
그리고, 이 격벽(332)에 의해 구획된 영역이 방전실(329)로 되어 있다.
방전실(329) 내에는 형광체(333)가 배치되어 있다. 형광체(333)는 적색(R), 녹색(G), 청색(B) 중 어느 하나의 색의 형광을 발광하는 것이며, 적색 방전실(329(R))의 저부(底部)에는 적색 형광체(333(R))가, 녹색 방전실(329(G))의 저부에는 녹색 형광체(333(G))가, 청색 방전실(329(B))의 저부에는 청색 형광체(333(B))가 각각 배치되어 있다.
제 2 기판(327)의 도면 중의 하측 면에는, 상기 어드레스 전극(330)과 직교하는 방향으로 복수의 표시 전극(335)이 소정의 간격에 의해 스트라이프 형상으로 형성되어 있다. 그리고, 이들을 덮도록 유전체층(336), 및 MgO 등으로 이루어지는 보호막(337)이 형성되어 있다.
제 1 기판(326)과 제 2 기판(327)은, 어드레스 전극(330)과 표시 전극(335)이 서로 직교하는 상태로 대향시켜 접합되어 있다. 또한, 상기 어드레스 전극(330)과 표시 전극(335)은 교류 전원(도시 생략)에 접속되어 있다.
그리고, 각 전극(330, 335)에 통전(通電)함으로써, 방전 표시부(328)에서 형광체(333)가 여기(勵起) 발광하여, 컬러 표시가 가능해진다.
본 실시예에서는 상기 어드레스 전극(330), 표시 전극(335), 및 형광체(333)를 도 1에 나타낸 제막 장치(10)를 사용하여 형성할 수 있다.
이하, 제 1 기판(326)에서의 어드레스 전극(330)의 형성 공정을 예시한다.
이 경우, 이 제 1 기판(326)이 스테이지(46)에 탑재된 상태로 이하의 공정이 실행된다.
우선, 액체방울의 토출 공정에서는, 도전막 배선 형성용 재료를 함유하는 액상체를 액체방울로서 어드레스 전극 형성 영역에 착탄시킨다. 이 액상체는, 도전막 배선 형성용 재료로서, 금속 등의 도전성 미립자를 분산매에 분산시킨 것으로서, 의소성 유체이다. 이 도전성 미립자로서는, 금, 은, 구리, 팔라듐, 또는 니켈 등을 함유하는 금속 미립자나, 도전성 폴리머 등이 사용된다.
이 경우에도 상술한 바와 같이 구동 펄스의 파형 형상이 설정되어 있기 때문에, 액체방울을 항상 안정되게 토출하는 것이 가능해진다.
그 후, 토출 후의 액체 재료를 건조 처리하고, 액상체에 함유되는 분산매를 증발시킴으로써 어드레스 전극(330)이 형성된다.
그런데, 상기에서는 어드레스 전극(330)의 형성을 예시했으나, 상기 표시 전극(335) 및 형광체(333)에 대해서도 상기 각 공정을 거침으로써 형성할 수 있다.
표시 전극(335) 형성의 경우, 어드레스 전극(330)의 경우와 동일하게, 도전막 배선 형성용 재료를 함유하는 액상체를 액체방울로서 표시 전극 형성 영역에 착탄시킨다.
또한, 형광체(333) 형성의 경우에는, 각색(R, G, B)에 대응하는 형광 재료를 함유한 액상체를 잉크젯 헤드(20)로부터 액체방울로서 토출하고, 대응하는 색의 방전실(329) 내에 착탄시킨다.
이상과 같이, 본 실시예에서는, 특히 어드레스 전극(330)이나 표시 전극(335), 및 형광체(333)를 구성하는 액상체로서, 의소성 유체의 액상체를 사용할 경우는, 액상체를 가열하지 않고 액상체의 점도를 작게 할 수 있기 때문에, 고점도의 액상체나 가열할 수 없는 액상체, 더 나아가서는 건조성이 높은 액상체일지라도, 헤드로부터 안정되게 토출할 수 있게 되어, 원하는 토출 특성으로 기판 위에 제막하는 것이 가능해진다. 결과적으로, 잉크젯 헤드(20)로부터 토출된 액상체로 제조된 플라즈마형 표시 장치(325)는 원하는 형상 및 크기로 제막되어, 품질을 유지할 수 있다.
또한, 본 실시예에서는, 액상체에 대한 진동의 부여를 액상체의 토출을 행하지 않는 대기 시간 내에 행하기 때문에, 항상 잉크젯 헤드(20) 내의 액상체를 저점도로 유지할 수 있다. 또한, 잉크젯 헤드(20)로부터 액상체를 토출할 때에 구동되는 피에조 소자(92)를 액상체를 토출시키지 않는 미진동 파형(W2)을 형성하는 압력 발생 수단으로서 겸용하고 있기 때문에, 별도로 진동 부여 장치를 설치할 필요가 없어, 장치의 소형화 및 저가격화에 기여할 수 있다. 또한, 액상체의 가열 수단을 설치하고 있지 않기 때문에, 소정의 온도에 도달할 때까지의 대기 시간이 없어, 대량 생산성이 우수하고, 또한, 압력 발생 수단에 고전압을 인가할 필요가 없기 때문에, 압력 발생 수단을 장기 수명화하는 것이 가능해진다.
(제 4 실시예)
이하, 본 발명의 제 4 실시예로서, 제 1 실시예의 제막 장치를, 예를 들어, FED(field emission display) 등의 전자 방출 소자를 사용한 화상 형성 장치의 제조 장치에 적용하는 경우에 대해서 설명한다.
전자 방출 소자의 배열에 대해서는 다양한 것을 채용할 수 있다. 일례로서, 병렬로 배치한 다수의 전자 방출 소자의 각각을 양단에서 접속하고, 전자 방출 소자의 행을 다수개 배치하여(행방향이라고 함), 이 배선과 직교하는 방향(열방향이라고 함)에서, 상기 전자 방출 소자의 위쪽에 배치한 제어 전극(그리드(grid)라고도 함)에 의해, 전자 방출 소자로부터의 전자를 제어 구동하는 사다리 형상 배치의 것이 있다. 이것과는 별도로, 전자 방출 소자를 X방향 및 Y방향으로 행렬 형상으로 복수개 배치하여, 동일한 행에 배치된 복수 전자 방출 소자의 전극의 한쪽을 X 방향의 배선에 공통으로 접속하고, 동일한 열에 배치된 복수 전자 방출 소자의 전극의 다른쪽을 Y방향의 배선에 공통으로 접속하는 것을 들 수 있다. 이러한 것은 이른바 단순 매트릭스 배치이다. 우선, 단순 매트릭스 배치에 대해서 이하에 상세하게 설명한다.
일반적으로, 전자 방출 소자에 대해서는 3가지 특성이 있다. 즉, 표면 전도형 전자 방출 소자로부터의 방출 전자는, 임계값 전압 이상에서는 대향하는 소자 전극 사이에 인가하는 펄스 형상 전압의 파고치(波高値)와 폭에 의해 제어할 수 있다. 한편, 임계값 전압 이하에서는 거의 방출되지 않는다. 이 특성에 의하면, 다수의 전자 방출 소자를 배치한 경우에도, 각각의 소자에 펄스 형상 전압을 적절히 인가하면, 입력 신호에 따라, 표면 전도형 전자 방출 소자를 선택하여 전자 방출량을 제어할 수 있다.
이하, 상기 원리에 의거하여, 전자 방출 소자를 복수 배치하여 얻어지는 전자원 기판에 대해서 도 21을 이용하여 설명한다.
도 21에서 참조부호 471은 전자원 기판, 472는 X방향 배선, 473은 Y방향 배선이다. 참조부호 474는 전자 방출 소자, 475는 결선(結線)이다.
m개의 X방향 배선(472)은 Dx1, Dx2, …, Dxm으로 이루어지고, 진공 증착법, 인쇄법, 스퍼터링법, 액체방울 토출법 등을 이용하여 형성된 도전성 금속 등으로 구성할 수 있다. 배선의 재료, 막 두께, 폭은 적절히 설계된다. Y방향 배선(473)은 Dy1, Dy2, …, Dyn의 n개의 배선으로 이루어지고, X방향 배선(472)과 동일하게 형성된 다. 이들 m개의 X방향 배선(472)과 n개의 Y방향 배선(473) 사이에는 층간절연층(도시 생략)이 설치되어 있어, 양자를 전기적으로 분리시키고 있다(m 및 n은 모두 양의 정수). 층간절연층(도시 생략)은 진공 증착법, 인쇄법, 스퍼터링법 등을 이용하여 형성된 SiO2 등으로 구성된다. 예를 들면, X방향 배선(472)을 형성한 기판(471)의 전면 또는 일부에 원하는 형상으로 형성되고, 특히 X방향 배선(472)과 Y방향 배선(473)의 교차부의 전위차에 견딜 수 있도록 막 두께, 재료, 제법이 적절히 설정된다. X방향 배선(472)과 Y방향 배선(473)은 각각 외부 단자로서 인출되어 있다.
전자 방출 소자(474)를 구성하는 한쌍의 소자 전극(도시 생략)은, 각각 m개의 X방향 배선(472)과 n개의 Y방향 배선(473)에 도전성 금속 등으로 이루어지는 결선(475)에 의해 전기적으로 접속되어 있다. 배선(472)과 배선(473)을 구성하는 재료, 결선(475)을 구성하는 재료 및 한쌍의 소자 전극을 구성하는 재료는, 그 구성 원소의 일부 또는 전부가 동일할 수도 있고, 또한, 각각 다를 수도 있다. 이들 재료는, 예를 들어, 소자 전극(402, 403)(도 22 참조)의 재료에서 적절히 선택된다. 소자 전극을 구성하는 재료와 배선 재료가 동일할 경우에는, 소자 전극에 접속한 배선을 소자 전극이라고 할 수도 있다.
X방향 배선(472)에는, X방향으로 배열된 전자 방출 소자(474)의 행을 선택하기 위한 주사 신호를 인가하는 주사 신호 인가 수단(도시 생략)이 접속된다. 한편, Y방향 배선(473)에는, Y방향으로 배열된 전자 방출 소자(474)의 각 열을 입력 신호에 따라 변조하기 위한 변조 신호 발생 수단(도시 생략)이 접속된다. 각 전자 방출 소자에 인가되는 구동 전압은 상기 소자에 인가되는 주사 신호와 변조 신호의 차전압으로서 공급된다.
상기 구성에서는, 단순한 매트릭스 배선을 이용하여, 개별적인 소자를 선택하고, 독립적으로 구동 가능하게 할 수 있다.
이러한 단순 매트릭스 배치의 전자원을 사용하여 구성한 화상 형성 장치에 대해서 도 22를 이용하여 설명한다.
도 22는 화상 형성 장치의 표시 패널(401)의 일례를 나타내는 모식도이다.
도 22에서 참조부호 471은 전자 방출 소자를 복수 배치한 전자원 기판, 481은 전자원 기판(471)을 고정시킨 리어(rear) 플레이트, 486은 유리 기판(483)의 내면에 형광막(484)과 메탈백(485) 등이 형성된 페이스 플레이트이다. 참조부호 482는 지지 프레임이고, 상기 지지 프레임(482)에는 리어 플레이트(481) 및 페이스 플레이트(486)가 프릿트(frit) 유리 등을 사용하여 접속되어 있다. 참조부호 488은 외위기(外圍器)이고, 예를 들어, 대기 중 또는 질소 중에서, 400∼500℃의 온도 범위로 10분간 이상 소성(燒成)함으로써, 봉착(封着)하여 구성된다.
참조부호 474는 전자 방출 소자이다. 참조부호 472 및 473은 표면 전도형 전자 방출 소자의 한쌍의 소자 전극과 접속된 X방향 배선 및 Y방향 배선이다. 외위기(488)는 상술한 바와 같이 페이스 플레이트(486), 지지 프레임(482), 리어 플레이트(481)로 구성된다. 리어 플레이트(481)는 주로 기판(471)의 강도를 보강할 목적으로 설치되어 있기 때문에, 기판(471) 자체로 충분한 강도를 가질 경우는 별 체(別體)의 리어 플레이트(481)를 불필요로 할 수 있다. 즉, 기판(471)에 직접 지지 프레임(482)을 봉착하고, 페이스 플레이트(486), 지지 프레임(482) 및 기판(471)에 의해 외위기(488)를 구성할 수도 있다. 한편, 페이스 플레이트(486)와 리어 플레이트(481) 사이에 스페이서라고 불리는 지지체(도시 생략)를 설치함으로써, 대기압에 대하여 충분한 강도를 갖는 외위기(488)를 구성할 수도 있다.
형광막(484)은, 모노크롬의 경우는 형광체만으로 구성할 수 있다. 컬러의 형광막의 경우는, 형광체의 배열에 의해, 블랙 스트라이프 또는 블랙 매트릭스 등이라고 불리는 흑색 도전재와 형광체(모두 도시 생략)로 구성할 수 있다. 블랙 스트라이프 및 블랙 매트릭스를 설치하는 목적은, 컬러 표시의 경우, 필요로 되는 삼원색 형광체의 각 형광체 사이의 색구별부를 검게 함으로써 혼색(混色) 등을 눈에 띄지 않게 하면, 형광막(484)에서의 외광(外光) 반사에 의한 콘트라스트 저하를 억제함에 있다. 흑색 도전재의 재료로서는, 통상 사용되고 있는 흑연을 주성분으로 하는 재료 이외에, 도전성이 있으며, 광의 투과 및 반사가 적은 재료를 사용할 수 있다.
이 경우, 유리 기판(483)에 형광체를 도포하는 방법에는, 모노크롬 및 컬러에 의존하지 않고, 침전법이나 인쇄법 등의 도포 방법 이외에, 제 1 실시예에 나타낸 제막 장치(10)를 사용한 잉크젯법을 채용할 수 있다. 형광막(484)의 내면 측에는 통상 메탈백(485)이 설치된다. 메탈백을 설치하는 목적은, 형광체의 발광 중 내면 측으로의 광을 페이스 플레이트(486) 측으로 경면(鏡面) 반사함으로써 휘도를 향상시키는 것, 전자 빔 가속 전압을 인가하기 위한 전극으로서 작용시키는 것, 외 위기 내에서 발생한 음이온의 충돌에 의한 손상으로부터 형광체를 보호하는 것 등이다. 메탈백은, 형광막 제작 후, 형광막의 내면측 표면의 평활화 처리(통상, 「필밍(filming)」이라고 불림)를 행하고, 그 후, Al을 진공 증착 등을 이용하여 퇴적시킴으로써 제작할 수 있다.
페이스 플레이트(486)에는, 형광막(484)의 도전성을 더 높이기 위해, 형광막(484)의 외면측에 투명 전극(도시 생략)을 설치할 수도 있다. 상술한 봉착을 행할 때, 컬러의 경우는 각색 형광체와 전자 방출 소자를 대응시킬 필요가 있어, 충분한 위치 맞춤이 불가결해진다.
도 22에 나타낸 화상 형성 장치는, 예를 들어, 이하와 같이 하여 제조된다.
외위기(488) 내는 적절히 가열하면서, 이온 펌프 및 수착(收着)(sorption) 펌프 등의 오일을 사용하지 않는 배기 장치에 의해 배기관(도시 생략)을 통하여 배기하고, 1.3×1O-5㎩ 정도의 진공도의 유기 물질이 충분히 적은 분위기로 한 후, 밀봉이 실행된다. 외위기(488)의 밀봉 후의 진공도를 유지하기 위해, 게터(getter) 처리를 행할 수도 있다. 이것은, 외위기(488)의 밀봉을 행하기 직전 또는 밀봉 후에, 저항 가열 또는 고주파 가열 등을 이용한 가열에 의해, 외위기(488) 내의 소정 위치에 배치된 게터(도시 생략)를 가열하여, 증착막을 형성하는 처리이다. 게터는 통상 Ba 등이 주성분이고, 상기 증착막의 흡착 작용에 의해, 예를 들어, 1.3×1O-5㎩ 이상의 진공도를 유지하는 것이다. 여기서, 전자 방출 소자의 포밍(forming) 처리 이후의 공정은 적절히 설정할 수 있다.
표시 패널(401)은 단자 Dox1 내지 Doxm, 단자 Doy1 내지 Doyn 및 고압 단자(487)를 통하여 외부의 전기 회로와 접속하고 있다. 단자 Dox1 내지 Doxm에는 표시 패널(401) 내에 설치되어 있는 전자원, 즉, m행 n열의 행렬 형상으로 매트릭스 배선된 전자 방출 소자 그룹을 1행(n소자)씩 차례로 구동하기 위한 주사 신호가 인가된다. 단자 Doy1 내지 Doyn에는, 상기 주사 신호에 의해 선택된 1행의 전자 방출 소자의 각 소자의 출력 전자 빔을 제어하기 위한 변조 신호가 인가된다. 고압 단자(487)에는 직류 전압원으로부터, 예를 들어, 1O㎸의 직류 전압이 공급되나, 이것은 전자 방출 소자로부터 방출되는 전자 빔에 형광체를 여기하는데 충분한 에너지를 부여하기 위한 가속 전압이다.
이러한 구성을 채용할 수 있는 본 발명을 적용 가능한 화상 형성 장치에서는, 각 전자 방출 소자에 용기외 단자 Dox1 내지 Doxm, Doy1 내지 Doyn 을 통하여 전압을 인가함으로써, 전자 방출이 생긴다. 고압 단자(487)를 통하여 메탈백(485) 또는 투명 전극(도시 생략)에 고압을 인가하고, 전자 빔을 가속한다. 가속된 전자는 형광막(484)에 충돌하고, 발광이 생겨 화상이 형성된다.
이상과 같이, 본 실시예에서는, 특히 형광막(484)을 구성하는 형광체를 함유하는 액상체로서, 의소성 유체의 액상체를 사용할 경우는, 액상체를 가열하지 않고 액상체의 점도를 작게 할 수 있기 때문에, 고점도의 액상체나 가열할 수 없는 액상체, 더 나아가서는 건조성이 높은 액상체일지라도, 헤드로부터 안정되게 토출할 수 있게 되어, 원하는 토출 특성으로 기판 위에 제막하는 것이 가능해진다. 결과적으 로, 잉크젯 헤드(20)로부터 토출된 액상체로 제조된 화상 형성 장치(401)는 원하는 형상 및 크기로 제막되어, 품질을 유지할 수 있다.
또한, 본 실시예에서는, 액상체에 대한 진동의 부여를 액상체의 토출을 행하지 않는 대기 시간 내에 행하기 때문에, 항상 잉크젯 헤드(20) 내의 액상체를 저점도로 유지할 수 있다. 또한, 잉크젯 헤드(20)로부터 액상체를 토출할 때에 구동되는 피에조 소자(92)를 액상체를 토출시키지 않는 미진동 파형(W2)을 형성하는 압력 발생 수단으로서 겸용하고 있기 때문에, 별도로 진동 부여 장치를 설치할 필요가 없어, 장치의 소형화 및 저가격화에 기여할 수 있다. 또한, 액상체의 가열 수단을 설치하고 있지 않기 때문에, 소정의 온도에 도달할 때까지의 대기 시간이 없어, 대량 생산성이 우수하고, 또한, 압력 발생 수단에 고전압을 인가할 필요가 없기 때문에, 압력 발생 수단을 장기 수명화하는 것이 가능해진다.
또한, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 특허청구범위를 일탈하지 않는 범위에서 다양한 변경을 행할 수 있다.
예를 들면, 상기 실시예에서는, 압력 발생 장치로서 피에조 소자의 구동에 의해 헤드로부터 잉크를 토출시키는 구성으로 했으나, 헤드 내에 히터(기포 발생 장치)를 설치하고, 제어 장치의 제어 하에서 히터의 가열에 의해 생긴 기포로 잉크를 토출하는 구성이어도 적용할 수 있다. 이 경우, 잉크를 토출시키지 않는 대기 시간에서, 잉크가 토출되지 않는 범위에서 히터의 구동 및 정지를 연속적으로 실시하고, 기포를 신축시킴으로써 잉크에 진동을 부여할 수 있게 되어, 상기 피에조 소자를 사용한 경우와 동일한 작용 및 효과를 얻을 수 있다.
또한, 상기 실시예 이외에, 제막 장치를, 예를 들어, 용지 등에 인자(印字) 및 제막하는 프린터(프로터(plotter))에도 적용할 수 있다.
또한, 본 발명의 제막 장치에 금속 재료나 절연 재료를 사용하면, 상기 실시예 이외에도, 금속 배선이나 절연막 등의 직접적인 미세(微細) 패터닝이 가능해져, 신규의 고기능 디바이스의 제작에도 응용할 수 있다.
또한, 상기 실시예에서는, 편의상 「잉크젯 장치」 및 「잉크젯 헤드」라고 호칭하고, 토출되는 토출물을 「잉크」로서 설명했으나, 이 잉크젯 헤드로부터 토출되는 토출물은 소위 잉크에 한정되지는 않으며, 헤드로부터 액체방울로서 토출 가능하게 조정된 것이면 되고, 예를 들어, 상술한 EL 디바이스의 재료, 금속 재료, 절연 재료, 또는 반도체 재료 등 다양한 재료가 포함된다.
또한, 도시한 제막 장치의 잉크젯 헤드(20)는 R(적색), G(녹색), B(청색) 중 하나의 종류의 잉크를 토출할 수 있게 되어 있으나, 이 중의 2종류 또는 3종류의 잉크를 동시에 토출할 수도 있다. 또한, 제막 장치(10)의 제 1 이동 수단(14)과 제 2 이동 수단(16)은 리니어 모터를 사용하고 있으나, 이것에 한정되지 않고, 다른 종류의 모터나 액추에이터를 사용할 수도 있다.
본 발명에 따르면, 고점도의 액상체(液狀體)를 항상 저점도로 유지시켜, 안정된 액체방울 토출을 가능하게 하는 제막 장치와 그 구동 방법, 디바이스 제조 방법과 디바이스 제조 장치 및 디바이스를 제공할 수 있다.

Claims (13)

  1. 액상체(液狀體)에 진동을 부여하여 액체방울을 토출하는 제막(製膜) 장치의 구동 방법으로서,
    상기 액체방울을 토출시키는 제 1 신호와,
    상기 액체방울을 토출시키지 않고, 또한, 상기 액상체에 상기 액상체를 저(低)점도로 하는 전단(剪斷) 속도를 부여하는 제 2 신호에 의해 상기 진동을 제어하고,
    토출된 상기 액체방울의 중량을 계량(計量)하고, 상기 계량에 기초하여 토출하는 상기 액체방울의 양(量)을 제어하고,
    상기 액상체는 비(非)뉴턴성의 의소성(擬塑性) 유체인 제막 장치의 구동 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 신호는 상기 제 1 신호가 발신되기 전에 발신되는 제막 장치의 구동 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 신호는 상기 제 1 신호가 발신된 후에 발신되는 제막 장치의 구동 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 신호는 상기 제 1 신호가 발신된 후, 다시 상기 제 1 신호가 발신될 때까지의 사이에, 적어도 1회 발신되는 제막 장치의 구동 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 신호는 상기 제 1 신호가 발신된 후, 다시 상기 제 1 신호가 발신될 때까지의 간격 시간이 소정의 시간보다 짧을 경우는, 발신되지 않는 제막 장치의 구동 방법.
  6. 삭제
  7. 액체방울 토출 장치에 의해 액체방울을 토출시켜 기판 위에 제막하는 제막 공정을 갖는 디바이스 제조 방법으로서,
    제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 기재된 제막 장치의 구동 방법을 이용하여 상기 제막 공정을 행하는 디바이스 제조 방법.
  8. 액상체에 진동을 부여하는 압력 발생실을 갖는 액체방울 토출 장치에 의해 액체방울을 토출하는 제막 장치로서,
    상기 압력 발생실에는, 압력 발생 수단을 구비하여 이루어지며,
    상기 액체방울을 토출시키는 제 1 신호와,
    상기 액체방울을 토출시키지 않고, 또한, 상기 액상체에 상기 액상체를 저점도로 하는 전단 속도를 부여하는 제 2 신호에 의해 상기 액상체에 진동을 부여하도록 상기 압력 발생 수단을 제어하는 제어 장치와,
    토출된 상기 액체방울의 중량을 계량(計量)하는 계량 수단을 갖고,
    상기 액상체는 비(非)뉴턴성의 의소성(擬塑性) 유체이고, 상기 계량 수단에 의해 계량된 상기 중량에 기초하여 토출된 상기 액체방울의 양이 제어되는 제막 장치.
  9. 삭제
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 압력 발생 수단은 상기 압력 발생실에 진동을 부여하여 상기 액체방울을 토출시키는 압전 소자인 제막 장치.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 압력 발생 수단은 상기 액상체에 기포를 발생시켜 상기 액체방울을 토출시키는 기포 발생 장치와,
    상기 발생한 기포를 신축(伸縮)시키도록 상기 기포 발생 장치의 구동을 제어하는 제어 장치를 갖는 제막 장치.
  12. 액체방울 토출 장치로부터 토출된 액체방울에 의해 기판 위에 제막하는 제막 장치를 구비한 디바이스 제조 장치로서,
    상기 제막 장치로서, 제 8 항, 제 10 항 및 제 11 항 중 어느 한 항에 기재된 제막 장치가 사용되는 디바이스 제조 장치.
  13. 디바이스로서,
    제 12 항에 기재된 디바이스 제조 장치에 의해 제조되는 디바이스.
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