KR100759307B1 - 액적 토출 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 토출(吐出) 헤드(30)를 토출각(θ1)만큼 경사지게 하여 캐리지에 배열 설치하고, 토출한 미소(微小) 액적(液滴)(Fb)이 기판(2)의 법선(法線)에 대하여 토출각(θ1)만큼 경사진 토출 방향(J1)을 따라 비행(飛行)하도록 했다. 그리고, 이면(裏面)(2b)에 착탄되는 미소 액적(Fb)의 착탄 위치(Pa)가 노즐 배열 설치 위치(PN)로부터, 레이저광(B)의 조사(照射) 측에, 제 1 편이량(偏移量)(L1)만큼 편이하여 근접하도록 했다. 이에 따라, 액적을 건조하여 형성하는 도트의 사이즈를 원하는 사이즈로 제어할 수 있다.

토출 헤드, 토출각, 미소 액적, 기판, 착탄 위치, 레이저광

Description

액적 토출 장치{LIQUID EJECTION APPARATUS}

도 1은 액정 표시 모듈을 나타낸 정면도.

도 2는 본 실시예의 식별 코드를 나타낸 정면도.

도 3은 식별 코드 및 기판을 나타낸 측면도.

도 4는 식별 코드의 구성을 설명하기 위한 설명도.

도 5는 액적 토출 장치의 요부 사시도.

도 6은 액적 토출 장치를 설명하기 위한 개략적인 단면도.

도 7은 토출 헤드 및 레이저 헤드를 설명하기 위한 개략적인 사시도.

도 8은 토출 헤드 및 레이저 헤드를 설명하기 위한 요부 단면도.

도 9는 액적 토출 장치의 블록 회로도.

도 10은 압전 소자와 반도체 레이저의 구동 타이밍을 설명하기 위한 타이밍 차트.

도 11은 변경 예에서의 토출 헤드 및 레이저 헤드를 설명하기 위한 요부 단면도.

도 12는 종래 예에서의 토출 헤드 및 레이저 헤드를 설명하기 위한 요부 단면도.

본 발명은 액적(液滴) 토출(吐出) 장치에 관한 것이다.

종래, 액정 표시 장치나 유기 일렉트로루미네선스 표시 장치(유기 EL 표시 장치) 등의 전기 광학 장치에는 화상을 표시하기 위한 투명 유리 기판(이하 단지, 기판으로 함)이 구비되어 있다. 이 종류의 기판에는 품질 관리나 제조 관리를 목적으로, 그 제조원이나 제품 번호 등의 정보를 코드화한 식별 코드(예를 들면, 2차원 코드)가 형성되어 있다. 이러한 식별 코드는 배열된 다수의 데이터 셀의 일부에, 도트(예를 들면, 유색의 박막이나 오목부(凹部))를 구비하고, 그 도트의 유무에 의하여 상기 기판의 정보를 코드화하고 있다.

그 식별 코드의 형성 방법에는 금속박에 레이저광을 조사하여 마크를 스퍼터 성막(成膜)하는 레이저 스퍼터링법(laser sputtering method)이나, 연마제를 포함한 물을 기판에 분사하여 마크를 각인하는 워터제트법(waterjet method)이 제안되고 있다. 일본국 공개특허 평11-77340호 공보 및 일본국 공개특허2003-127537호 공보 참조.

그러나, 상기 레이저 스퍼터링법에서는 원하는 사이즈의 마크를 얻기 위하여, 금속박과 기판과의 간극을 수 내지 수십 ㎛로 조정해야만 한다. 즉, 기판 및 금속박의 표면에 대하여 매우 높은 평탄성이 요구되고, 또한, 이들 간극을 ㎛ 오더(order)의 정밀도로 조정해야만 한다. 그 결과, 식별 코드를 형성할 수 있는 기판이 제한되어서, 그 범용성(汎用性)이 낮다고하는 문제를 초래하고 있었다. 또한, 워터제트법에서는 기판의 각인 시에, 물이나 진애, 연마제 등이 비산(飛散)하기 때문에 기판을 오염시킨다고 하는 문제가 있었다.

최근, 이러한 문제를 해소하는 식별 코드의 형성 방법으로서, 잉크젯법이 주목받고 있다. 잉크젯법(inkjet method)에서는 금속 미립자를 포함하는 미소(微小) 액적을 액적 토출 장치로부터 토출하고, 그 액적을 건조시킴으로써 도트를 형성한다. 그 때문에, 식별 코드를 형성하는 기판의 선택지(選擇肢)를 확대할 수 있고, 기판의 오염을 회피하여 식별 코드를 형성할 수 있다.

그러나, 상기 잉크젯법에서는 기판에 착탄된 미소(微小) 액적(液滴)을 건조함으로써 도트를 형성하기 때문에, 기판의 표면 상태나 미소 액적의 표면 장력 등에 따라, 이하의 문제를 초래하고 있었다.

즉, 착탄된 미소 액적이 기판 표면에서 확장 습윤되면, 도트가 대응하는 데이터 셀로부터 밀려나오고, 도트를 형성할 필요가 없는 인접 데이터 셀 내까지 확장된다. 그 결과, 식별 코드가 잘못 판독되고, 기판 정보를 손상시킨다고 하는 문제가 있었다.

이러한 문제는 미소 액적이 착탄되었을 때에, 그 미소 액적에 대하여 레이저광을 조사하고, 착탄된 미소 액적을 바로 건조시킴으로써 회피 가능하다고 생각된다.

그러나, 도 12에 나타낸 바와 같이 일반적으로, 미소 액적을 토출하는 토출 헤드(90)에는 액체(F)의 유로(91)나, 이 액체(F)를 저장하는 캐비티(92), 또한, 이 캐비티(92) 내의 액체(F)를 가압하는 가압 수단(93)이 구비되어 있기 때문에, 이들 각종 구성 요소의 레이아웃이나 가공성에 의하여, 미소 액적(Fb)을 토출하는 토출구(94)를 토출 헤드(90)의 중앙 근방에 배열 설치해야한다. 그 때문에, 기판(95) 위에서는 토출구(94)가 중앙 근방에 형성되는 분(分)만큼, 미소 액적(Fb)이 착탄되는 위치(착탄 위치(Pa))와 레이저 헤드(96)가 조사하는 레이저광(B)의 위치(조사 위치(Pb))가 이간(離間)된다. 그 결과, 착탄된 미소 액적(Fb)을 착탄 위치(Pa)로부터 조사 위치(Pb)에 반송시키는 사이에, 다시 미소 액적(Fb)이 확장 습윤되어, 도트의 밀려나옴을 초래한다고 하는 문제가 생긴다.

본 발명은 상기 문제를 해결하기 위하여 이루어진 것이며, 그 목적은 액적을 건조하여 형성되는 도트의 사이즈를, 원하는 사이즈로 제어 가능한 액적 토출 장치를 제공하는 것에 있다.

본 발명의 일 형태에 의하면, 도트 형성 재료를 포함하는 액적(液滴)을 기판을 향하여 토출(吐出)하는 토출구를 구비한 토출 헤드와, 상기 기판에 착탄된 상기 액적을 건조하여 도트 형성 재료로부터 도트를 형성하기 위하여 레이저광을 출력하는 레이저 출력 수단을 구비한 액적 토출 장치가 제공된다. 그 액적 토출 장치에서, 상기 토출 헤드는 상기 기판 위의 레이저광 조사(照射) 위치를 향하여, 액적을 상기 토출구로부터 토출하도록 배치되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 액적 토출 장치에 의하면, 액적을 조사 위치를 향하여 토출하는 분만큼, 착탄된 액적을 레이저광의 조사 위치에 근접시킬 수 있다. 그 결과, 액적 을 조사 위치에 근접시킨 분만큼, 더 빨리 액적에 레이저광을 조사할 수 있다. 따라서, 착탄된 액적의 확장 습윤을 회피할 수 있고, 도트 사이즈를 원하는 사이즈로 제어할 수 있다.

이 액적 토출 장치에서, 상기 토출 헤드를, 상기 기판 위의 착탄 위치를 지나는 법선(法線)에 대하여 기울일 수도 있다. 이 경우, 토출 헤드를 기울인 분만큼, 착탄된 액적에, 더 빨리 레이저광을 조사할 수 있다.

이 액적 토출 장치에서, 상기 토출구는 상기 기판의 법선에 대하여, 상기 조사 위치를 향하여 기울어진 유로를 구비하도록 할 수도 있다. 이 경우, 유로를 기울인 분만큼, 착탄된 액적에, 더 빨리 레이저광을 조사할 수 있다.

상기 기판에 착탄된 액적을 상기 레이저광의 조사 위치를 향하여 반송하는 반송 수단을 구비할 수도 있다. 이 경우, 착탄된 액적을 반송 수단에 의하여 반송하는 분만큼, 더 빨리 액적에 레이저광을 조사할 수 있다. 따라서, 착탄된 액적의 확장 습윤이나 구형화(球形化)를 회피할 수 있고, 도트 사이즈를 원하는 사이즈로 제어할 수 있다.

상기 토출 헤드는 상기 기판의 반송 방향의 뒤쪽으로부터 액적을 토출하고, 상기 레이저 출력 수단은 상기 기판의 반송 방향의 앞쪽으로부터 레이저광을 출력하도록 할 수도 있다. 이 경우, 액적이 비행(飛行)하는 방향과 반대 방향으로부터 레이저광을 출력하는 분만큼, 레이저광이 조사되는 각도 범위를 넓힐 수 있고, 그 조사 조건을 확대할 수 있다. 그 결과, 착탄된 액적에 따른 조사 각도의 레이저광을 조사할 수 있고, 착탄된 액적을 더 확실하게 원하는 사이즈로 제어할 수 있다.

레이저 출력 수단을 반도체 레이저로 구성하도록 할 수도 있다. 이 경우, 레이저 출력 수단의 사이즈를 소형화할 수 있고, 레이저광의 조사 위치를 액적의 착탄 위치에 따라 한층 더 근접시킬 수 있다. 그 결과, 도트의 사이즈를 더 확실하게 원하는 사이즈로 제어할 수 있다.

이하, 본 발명을 도트 매트릭스 형상의 식별 코드를 기판에 형성하는 장치로 구체화한 일 실시예를 도 1 내지 도 10을 따라서 설명한다.

우선, 본 발명의 액적 토출 장치를 사용하여 형성된 식별 코드를 갖는 액정 표시 장치의 표시 모듈에 관하여 설명한다. 도 1은 액정 표시 장치의 액정 표시 모듈의 정면도, 도 2는 액정 표시 모듈 및 식별 코드를 나타낸 정면도, 도 3은 액정 표시 모듈 및 식별 코드를 나타낸 측면도이다.

도 1에서, 액정 표시 모듈(1)은 광 투과성의 표시용 기판으로서의 투명 유리 기판(2)(이하 단지, 기판(2)으로 함)을 구비하고 있다. 그 기판(2)의 표면(2a)의 거의 중앙에는 액정 분자를 봉입(封入)한 사각 형상의 표시부(3)가 형성되고, 그 표시부(3)의 외측에는 주사선 구동 회로(4) 및 데이터선 구동 회로(5)가 형성되어 있다. 그리고, 액정 표시 모듈(1)은 주사선 구동 회로(4)가 공급하는 주사 신호와 데이터선 구동 회로(5)가 공급하는 데이터 신호에 의거하여 상기 액정 분자의 배향 상태를 제어하고, 조명 장치(도시 생략)로부터 조사된 평면광을 상기 액정 분자의 배향 상태에 따라 변조함으로써, 표시부(3)에 원하는 화상을 표시한다.

기판(2) 이면(2b)의 우측 코너에는 상기 액정 표시 모듈(1)의 식별 코드(10)가 형성되어 있다. 식별 코드(10)는 도 2에 나타낸 바와 같이, 코드 형성 영역(S) 내에 형성되는 매트릭스 형상의 복수의 도트(D)로 구성되어 있다.

코드 형성 영역(S)은 도 4에 나타낸 바와 같이, 16행×16열로부터 이루어지는 256개의 데이터 셀(이하 단지, 셀(C)로 함)에 균등하게 가상적으로 분할되어 있다. 상세하게 설명하면, 코드 형성 영역(S)은 한 변이 1.12㎜ 길이인 정사각형의 영역으로서, 한 변의 길이(셀 폭 Ra)가 70㎛인 정사각형의 셀(C)로 가상적으로 분할되어 있다. 그리고, 16행×16열의 각 셀(C)에 대하여 선택적으로 도트(D)가 형성되고, 각 도트(D)에 의하여, 액정 표시 모듈(1)의 제품 번호나 로트 번호를 식별하기 위한 식별 코드(10)가 형성된다.

본 실시예에서는 분할된 셀(C) 중, 도트(D)가 형성되는 셀(C)을 흑색 셀(C1)로 하고, 도트(D)가 형성되지 않는 셀(C)을 백색 셀(C0)로 한다. 또한, 도 4에서 상측(上側)으로부터 차례로, 1행째의 셀(C), 2행째의 셀(C), ···, 16행째의 셀(C)로 하고, 도 4에서 좌측(左側)으로부터 차례로, 1열째의 셀(C), 2열째의 셀(C), ···, 16열째의 셀(C)로 한다.

흑색 셀(C1)에 형성되는 도트(D)는 도 2 및 도 3에 나타낸 바와 같이, 반구 형상을 이루고, 그 상태에서 기판(2)에 밀착되어 있다. 이 도트(D)는 잉크젯법에 의하여 형성되어 있다.

도트(D)는 이하의 순서로 형성된다. 우선, 도 5, 6에 나타낸 액적 토출 장치(20)의 토출구, 즉, 토출 노즐(N)(이하 단지, 노즐(N)로 함)로부터, 도트 형성 재료로서의 금속 미립자(예를 들면, 니켈 미립자)를 포함하는 미소 액적(Fb)을, 셀(C)(흑색 셀(C1))에 토출시키고, 셀(C)에 착탄된 미소 액적(Fb)을 건조하고, 금속 미립자를 소결(燒結)시킨다. 건조는 레이저광을 기판(2)(흑색 셀(C1))에 착탄된 미소 액적(Fb)에 조사함으로써 행하여진다.

다음으로, 기판(2) 이면(裏面)(2b)에 식별 코드(10)를 형성하기 위하여 사용되는 액적 토출 장치(20)에 관하여 설명한다. 도 5는 액적 토출 장치(20)의 구성을 나타낸 사시도이다. 도 6은 도 5의 6-6에 따른 개략적인 단면도다.

도 5에서, 액적 토출 장치(20)에는 직육면체 형상으로 형성되는 베이스(21)가 구비되어 있다. 본 실시예에서는 이 베이스(21)의 길이 방향을 Y방향으로 하고, Y방향과 직교하는 방향을 X방향으로 한다.

베이스(21)의 상면(上面)에는 Y방향으로 연장되는 한 쌍의 안내 홈(22)이 베이스(21)의 전체 길이에 걸쳐 형성되어 있다. 그 베이스(21)의 상측(上側)에는 한 쌍의 안내 홈(22)에 대응하는 직동 기구(도시 생략)를 구비한 기판 스테이지(23)가 장착되어 있다. 기판 스테이지(23)의 직동 기구는 안내 홈(22)을 따라 Y방향으로 연장되는 나사축(구동축)과, 이 나사축과 나사 결합하는 볼 너트를 구비한 나사식 직동 기구로서, 그 구동축이 스텝핑 모터(stepping motor)로 이루어지는 Y축 모터(MY)(도 9 참조)에 연결되어 있다. 그리고, 소정의 스텝수에 대응하는 구동 신호가 Y축 모터(MY)에 입력되면, Y축 모터(MY)가 정전(正轉) 또는 역전(逆轉)하여, 기판 스테이지(23)가 이 스텝 수에 상당하는 분만큼, Y방향을 따라 소정 속도(주사 속도(Vy))로 왕복 운동한다. 상기 기판 스테이지(23), Y축 모터(MY) 및 상기 직동 기구에 의하여 반송 수단 또는 반송 장치가 구성되어 있다.

본 실시예의 기판 스테이지(23)는 도 5에 실선으로 나타낸 바와 같이, 베이 스(21)의 가장 앞쪽인 개시 위치와, 도 5에 2점 쇄선으로 나타낸 바와 같이, 가장 내측의 반환 위치 사이에서 왕복 이동한다.

기판 스테이지(23)의 상면(上面)에는 탑재 배치면(24)이 형성되고, 그 탑재 배치면(24)에는 흡인식의 척 기구(chuck mechanism)(도시 생략)가 설치되어 있다. 그리고, 기판(2)이 이면(2b)(코드 형성 영역(S))을 상측(上側)으로 하여 탑재 배치면(24)에 탑재되면, 그 척 기구에 의하여, 기판(2)이 기판 스테이지(23)의 탑재 배치면(24) 위에 위치 결정되어 고정된다. 이 때, 코드 형성 영역(S)에서는 각 열의 셀(C)이 Y방향을 따라 배열되고, 각 행의 셀(C)이 X방향을 따라 배열된다. 또한, 1행째의 셀(C)은 Y방향 앞쪽에 배치된다.

베이스(21)의 양측에는 한 쌍의 지지대(25a, 25b)가 입설(立設)되고, 그 한 쌍의 지지대(25a, 25b)에는 X방향으로 연장되는 안내 부재(26)가 가설(架設)되어 있다. 안내 부재(26)의 길이는 기판 스테이지(23)의 X방향을 따른 폭보다도 길게 형성되고, 그 안내 부재(26)의 한쪽 끝이 지지대(25a)로부터 옆쪽으로 튀어나오도록 배치되어 있다. 이 지지대(25a)의 튀어나온 부분의 바로 아래에는 토출 헤드(30)의 클리닝 등의 메인터넌스를 행하기 위한 메인터넌스 유닛(도시 생략)이 배열 설치되어 있다.

안내 부재(26)의 상측(上側)에는 수용 탱크(27)가 배열 설치되고, 그 수용 탱크(27)에는 도 8에 나타낸 바와 같이 액체(F)가 도출 가능하게 수용되어 있다. 그 액체(F)는 상기 기판(2)의 이면(2b)에 대하여 친화성(親和性)을 갖는 분산매에, 상기 금속 미립자를 분산시킨 것이다. 한편, 그 안내 부재(26)의 하측(下側)에는 X방향으로 연장되는 상하 한 쌍의 안내 레일(28)이 안내 부재(26)의 전체 길이에 걸쳐 돌출 설치되어 있다. 이 안내 레일(28)에는 직동 기구(도시 생략)를 구비한 캐리지(29)가 장착되어 있다. 캐리지(29)의 직동 기구는 안내 레일(28)을 따라 X방향으로 연장되는 나사축(구동축)과, 이 나사축과 나사 결합하는 동시에 캐리지(29)에 고정된 볼 너트를 갖는 나사식 직동 기구로서, 그 구동축이 소정의 펄스 신호를 받아서 스텝 단위로 정역전(正逆轉)하는 X축 모터(MX)(도 9 참조)에 연결되어 있다. 그리고, 소정의 스텝수에 상당하는 구동 신호를 X축 모터(MX)에 입력하면, X축 모터가 정전 또는 역전하여, 캐리지(29)가 이 스텝수에 상당하는 분만큼 X방향을 따라 왕복 운동한다.

도 6에 나타낸 바와 같이, 그 캐리지(29)의 하측(下側)에는 토출 헤드(30)가 설치되어 있다. 도 7은 그 토출 헤드(30)의 하면(下面)(30a)(기판 스테이지(23) 측의 면)을 위쪽으로 향했을 경우의 사시도이며, 도 8은 토출 헤드(30)의 내부 구조를 설명하기 위한 요부(要部) 단면도이다.

도 7 및 도 8에 나타낸 바와 같이, 토출 헤드(30)는 그 하면(30a)의 뒤쪽 단부가 앞쪽 단부 보다도 기판(2)로부터 많이 이간되도록, 소정의 각도(토출각(θ1))만큼 경사져 캐리지(29)에 배열 설치되어 있다. 그 하면(30a)에는 평판(平板) 형상의 노즐 플레이트(31)가 구비되고, 그 노즐 플레이트(31)에는 미소 액적(Fb)을 형성하기 위한 16개의 토출구를 구성하는 일렬의 노즐(N)이 X방향(상기 셀(C)의 행 방향)을 따라 동일한 간격으로 관통 형성되어 있다. 각 노즐(N)은 원형 구멍으로서, 그 배열 피치(pitch)는 셀(C)의 배열 피치와 같다. 기판(2)(코드 형성 영역 (S))이 Y방향을 따라 왕복 운동할 때에, 각 노즐(N)은 일렬의 각 셀(C)과 대치 가능하다. 도 8에 나타낸 바와 같이, 각 노즐(N)은 하면(30a)에 대하여 수직으로 연장되어 있다. 즉, 노즐(N)의 축선(軸線), 즉 형성 방향은 기판(2)(표면(2a))의 법선(Z방향)에 대하여, 상기 토출각(θ1)만큼 경사져 있다.

본 실시예에서는, 이 노즐(N)의 형성 방향과 동일한 것으로서, 노즐(N)로부터 기판(2)을 향하는 방향을 토출 방향(J1)으로 한다. 또한, 노즐(N)이 대향하는 이면(2b) 위의 위치를 노즐 배열 설치 위치(PN)로 한다.

도 8에 나타낸 바와 같이, 각 노즐(N)의 반대 측에서 토출 헤드(30)에는 압력실로서의 캐비티(32)가 형성되어 있다. 각 캐비티(32)는 상기 수용 탱크(27)에 연통하여, 수용 탱크(27) 내의 액체(F)를 각각 대응하는 노즐(N)에 공급한다. 각 캐비티(32)에 관하여 노즐(N)의 반대 측에는 토출 방향(J1) 및 토출 방향(J1)의 반대 방향으로 진동하여, 각 캐비티(32) 내의 용적을 확대 또는 축소하는 진동판(33)과, 마찬가지로 토출 방향(J1) 및 토출 방향(J1)의 반대 방향으로 신축(伸縮)하여 각 진동판(33)을 진동시키는 압전 소자(PZ)가 배열 설치되어 있다.

그리고, 토출 헤드(30)가 압전 소자(PZ)를 구동 제어하기 위한 신호(압전 소자 구동 전압(VDP))을 받으면, 대응하는 압전 소자(PZ)가 신축하여, 캐비티(32) 내의 용적을 확대 또는 축소시키고, 대응하는 각 노즐(N)로부터, 축소된 용적 분의 액체(F)를 토출한다. 그리고, 토출된 액체(F)는 미소 액적(Fb)으로서 토출 방향(J1)을 따라 비행(飛行)하고, 이면(2b)에 착탄된다.

따라서, 미소 액적(Fb)이 착탄되는 위치(착탄 위치(Pa))는 토출 헤드(30)가 토출각(θ1)만큼 경사져 있음으로써, 노즐 배열 설치 위치(PN)로부터 Y방향으로 편이(偏移)한다. 본 실시예에서는, 이 토출각(θ1)에 의한 미소 액적(Fb)의 착탄 위치(Pa)의 편이량을 제 1 편이량(L1)으로 한다.

또한, 토출 헤드(30)를 토출각(θ1)만큼 경사지게 하면, 그 토출각(θ1)에 따라서, 미소 액적(Fb)의 비행 거리가 길게 된다. 그 때문에, 본 실시예에서는 각종 시험에 의거하여, 미소 액적(Fb)이 착탄되는 위치의 정밀도를 유지 가능한 범위에서, 토출각(θ1)의 크기를 설정하고 있다.

도 6에 나타낸 바와 같이, 캐리지(29)의 하측(下側)으로서 상기 토출 헤드(30)의 뒤쪽(Y방향 앞쪽)에는 레이저 조사부로서의 레이저 헤드(35)가 병설(倂設)되어 있다. 도 7 및 도 8에 나타낸 바와 같이, 레이저 헤드(35)는 그 하면(35a)의 앞쪽 단부가 뒤쪽 단부 보다도 기판(2)로부터 많이 이간되도록, 소정의 각도(조사각(θ2))만큼 경사져 캐리지(29)에 배열 설치되어 있다. 레이저 헤드(35)의 하면(35a)에는 각 노즐(N)에 대응하는 16개의 출사구(36)가 형성되어 있다. 그 레이저 헤드(35)의 내부에는, 상기 각 출사구(36)에 대응하는 레이저 출력 수단 또는 장치로서의 반도체 레이저(LD)가 구비되어 있다. 그리고, 각 반도체 레이저(LD)가 전원 회로(도 9 참조)로부터 구동 제어 신호(레이저 구동 전압(VDL))를 받으면, 미소 액적(Fb)의 분산매를 건조 가능하게 하는 파장(예를 들면, 800㎚)의 레이저광(B)을, 출사구(36)를 향하여 출사한다.

그 반도체 레이저(LD)와 출사구(36) 사이에는 콜리메이터(collimator)(37)와 집광 렌즈(38)로부터 이루어지는 광학계가 구비되어 있다. 콜리메이터(37)는 반도 체 레이저(LD)가 출사하는 레이저광(B)을 평행 광속으로 하여 집광 렌즈(38)로 이끌도록 되어 있다. 집광 렌즈(38)는 콜리메이터(37)를 통한 레이저광(B)을 집광한다. 그리고, 레이저 헤드(35)는 콜리메이터(37)와 집광 렌즈(38)에 의하여, Z방향에 대하여, 상기 조사각(θ2)만큼 경사진 광축(光軸)(ALD)을 형성하게 되어 있다.

레이저 헤드(35)(광축(ALD))가 조사각(θ2)만큼 경사짐으로써, 이면(2b)에 조사되는 레이저광(B)의 위치(조사 위치)가 집광 렌즈(38)의 바로 아래(레이저 출사 위치(PL))로부터 앞쪽(Y방향의 반대 방향)으로 편이하여 있다. 바꾸어 말하면, 레이저 헤드(35)는 조사각(θ2)의 경사 분만큼, 상대적으로, 착탄 위치(Pa)를 조사 위치에 근접시키고 있다. 본 실시예에서는, 이 조사각(2)에 의한 조사 위치의 편이량을 제 2 편이량(L2)으로 한다.

그리고, 이 조사 위치의 제 2 편이량(L2)과 상기 착탄 위치의 제 1 편이량(L1)에 의하여, 미소 액적(Fb)의 착탄 위치(Pa)가 조사 위치 위에 위치하도록 되어 있다.

또한, 레이저 헤드(35)는 그 레이저광(B)을 노즐(N)의 뒤쪽, 즉 기판(2)과 토출 헤드(30)(노즐 플레이트(31)) 사이의 거리가 크게 이간되는 측으로부터 조사하고 있다. 그 때문에, 액체(F)의 토출 방향(J1)과 동일한 측으로부터 조사할 경우와 비교하여, 그 조사각(θ2)을 작게 할 수 있다. 바꾸어 말하면, 착탄된 미소 액적(Fb)에 대한 빔 직경의 확대를 억제하여, 레이저광(B)의 조사 정밀도를 유지 가능하게 하고 있다.

다음으로, 상기한 바와 같이 구성한 액적 토출 장치(20)의 전기적 구성을 도 9를 따라서 설명한다.

도 9에서, 제어 장치(40)에는 외부 컴퓨터 등의 입력 장치(41)로부터 각종 데이터를 수신하는 제 1 인터페이스(I/F)부(42), CPU 등으로 이루어진 제어부(43), 각종 데이터를 저장하는 RAM(44), 각종 제어 프로그램을 저장하는 ROM(45)이 구비되어 있다. 또한, 제어 장치(40)에는 구동 파형 생성 회로(46), 각종 구동 신호를 동기시키기 위한 클록 신호(CLK)를 생성하는 발진 회로(47), 상기 반도체 레이저(LD)를 구동하기 위한 레이저 구동 전압(VDL)을 생성하는 전원 회로(48), 각종 구동 신호를 송신하는 제 2 인터페이스(I/F)부(49)가 구비되어 있다. 그리고, 제어 장치(40)에서는 이들 제 1 인터페이스부(42), 제어부(43), RAM(44), ROM(45), 구동 파형 생성 회로(46), 발진 회로(47), 전원 회로(48) 및 제 2 인터페이스부(49)가 버스(50)를 통하여 접속되어 있다.

제 1 인터페이스부(42)는 입력 장치(41)로부터 기판(2)의 제품 번호나 로트 번호 등의 식별 데이터를 공지의 방법으로 2차원 코드화한 식별 코드(10)의 화상을, 소정 형식의 묘화 데이터(Ia)로 하여 수신한다.

제어부(43)는 제 1 인터페이스부(42)에서 수신한 묘화 데이터(Ia)에 의거하여, 식별 코드 작성 처리 동작을 실행한다. 즉, 제어부(43)는 RAM(44)을 처리 영역으로 하여, ROM(45)에 저장된 제어 프로그램(예를 들면, 식별 코드 작성 프로그램)을 따라서, 기판 스테이지(23)를 이동시켜서 기판(2)의 반송 처리 동작을 행하고, 토출 헤드(30)의 각 압전 소자(PZ)를 구동시켜서 액적 토출 처리 동작을 행한다. 또한, 제어부(43)는 식별 코드 작성 프로그램을 따라서, 각 반도체 레이저 (LD)를 구동시켜서 미소 액적(Fb)을 건조시키는 건조 처리 동작을 행한다.

상세하게 설명하면, 제어부(43)는 제 1 인터페이스부(42)에서 수신한 묘화 데이터(Ia)에 소정의 전개 처리를 실시하고, 2차원 묘화 평면(패턴 형성 영역(S)) 위에서의 각 셀(C)에, 미소 액적(Fb)을 토출할지의 여부를 나타내는 비트 맵 데이터(BMD)를 생성하여 RAM(44)에 저장한다. 이 비트 맵 데이터(BMD)는 상기 압전 소자(PZ)에 대응하여 16×16 비트의 비트 길이를 갖는 시리얼 데이터(serial data)이며, 각 비트의 값(0 또는 1)에 따라서, 압전 소자(PZ)의 온(on) 또는 오프(off)를 규정하는 것이다.

또한, 제어부(43)는 묘화 데이터(Ia)에 상기 비트 맵 데이터(BMD)의 전개 처리와 다른 전개 처리를 실시하고, 상기 압전 소자(PZ)에 인가되는 구동 전압(VDP)의 파형 데이터를 생성하여, 구동 파형 생성 회로(46)에 출력하도록 되어 있다. 구동 파형 생성 회로(46)는 제어부(43)가 생성한 파형 데이터를 저장하는 파형 메모리(46a)와, 이 파형 데이터를 디지털/아날로그 변환하여 아날로그 신호로 하여 출력하는 D/A 변환부(46b)와, D/A 변환부로부터 출력되는 아날로그 파형 신호를 증폭하는 신호 증폭부(46c)를 구비하고 있다. 그리고, 구동 파형 생성 회로(46)는 파형 메모리(46a)에 저장한 파형 데이터를 D/A 변환부(46b)에 의하여 디지털/아날로그 변환하고, 아날로그 신호의 파형 신호를 신호 증폭부(46c)에 의하여 증폭하여 상기 압전 소자의 구동 전압(VDP)을 생성한다.

그리고, 제어부(43)는 제 2 인터페이스부(49)를 통하여, 상기 비트 맵 데이터(BMD)를 발진 회로(47)의 클록 신호(CLK)에 동기시킨 토출 제어 신호(SI)로 하 여, 헤드 구동 회로(51)(시프트 레지스터(56))에 차례로 시리얼 전송한다. 또한, 제어부(43)는 전송된 토출 제어 신호(SI)를 래치하기 위한 래치 신호(LAT)를 헤드 구동 회로(51)에 출력한다. 또한, 제어부(43)는 발진 회로(47)의 클록 신호(CLK)에 동기시켜서, 상기 압전 소자의 구동 전압(VDP)을 헤드 구동 회로(51)(스위치 소자(Sa1 내지 Sa16))에 출력한다.

이 제어 장치(40)에는 제 2 인터페이스부(49)를 통하여, 헤드 구동 회로(51), 레이저 구동 회로(52), 기판 검출 장치(53), X축 모터 구동 회로(54) 및 Y축 모터 구동 회로(55)가 접속되어 있다.

헤드 구동 회로(51)에는 시프트 레지스터(56), 래치 회로(57), 레벨 시프터(58) 및 스위치 회로(59)가 구비되어 있다. 시프트 레지스터(56)는 클록 신호(CLK)에 동기하여 제어 장치(40)(제어부(43))가 전송한 토출 제어 신호(SI)를, 16개의 압전 소자(PZ)(PZ1 내지 PZ16)에 대응시켜서 시리얼/패럴렐 변환한다. 래치 회로(57)는 시프트 레지스터(56)가 패럴렐 변환한 16비트의 토출 제어 신호(SI)를, 제어 장치(40)(제어부(43))로부터 입력되는 래치 신호(LAT)에 동기하여 래치하고, 래치한 토출 제어 신호(SI)를 레벨 시프터(58) 및 레이저 구동 회로(52)에 출력한다.

레벨 시프터(58)는 래치 회로(57)가 래치한 토출 제어 신호(SI)를, 스위치 회로(59)가 구동하는 전압까지 승압(昇壓)하여, 16개의 압전 소자(PZ)에 대응하는 개폐 신호(GS1)를 생성한다. 스위치 회로(59)에는 각 압전 소자(PZ)에 대응하는 스위치 소자(Sa1 내지 Sa16)가 구비되고, 각 스위치 소자(Sa1 내지 Sa16)의 입력 측에는 공통되는 상기 구동 전압(VDP)이 입력되고, 출력 측에는 각각 대응하는 압전 소자(PZ)(PZ1 내지 PZ16)에 접속되어 있다. 그리고, 각 스위치 소자(Sa1 내지 Sa16)에는 레벨 시프터(58)로부터, 대응하는 개폐 신호(GS1)가 입력되고, 이 개폐 신호(GS1)에 따라서 구동 전압(VDP)을 압전 소자(PZ)에 공급할지의 여부를 제어하도록 되어 있다.

즉, 본 실시예의 액적 토출 장치(20)는 구동 파형 생성 회로(46)가 생성한 구동 전압(VDP)을, 각 스위치 소자(Sa1 내지 Sa16)를 통하여 대응하는 각 압전 소자(PZ)에 공통적으로 인가하는 동시에, 그 스위치 소자(Sa1 내지 Sa16)의 개폐를, 제어 장치(40)(제어부(43))가 공급하는 토출 제어 신호(SI)(개폐 신호(GS1))에 의하여 제어한다. 그리고, 각 스위치 소자(Sa1 내지 Sa16)가 닫히면, 이 스위치 소자(Sa1 내지 Sa16)에 대응하는 압전 소자(PZ1 내지 PZ16)에 구동 전압(VDP)이 공급되고, 이 압전 소자(PZ)에 대응하는 노즐(N)로부터 미소 액적(Fb)이 토출된다.

도 10은 래치 신호(LAT), 토출 제어 신호(SI) 및 개폐 신호(GS1)의 펄스 파형과, 개폐 신호(GS1)에 응답하여 압전 소자(PZ)에 인가되는 구동 전압(VDP)의 파형을 나타낸다.

도 10에 나타낸 바와 같이, 헤드 구동 회로(51)에 입력되는 래치 신호(LAT)가 하강하면, 16비트 분의 토출 제어 신호(SI)에 의거하여 개폐 신호(GS1)가 생성되고, 개폐 신호(GS1)가 상승했을 때에, 대응하는 압전 소자(PZ)에 구동 전압(VDP)이 공급된다. 그리고, 구동 전압(VDP)의 상승과 함께 압전 소자(PZ)가 수축하여, 캐비티(32) 내에 액체(F)가 인입(引入)되고, 구동 전압(VDP)의 하강과 함께 압전 소자(PZ)가 신장(伸張)하여 캐비티(32) 내의 액체(F)가 밀어내져, 즉 미소 액적(Fb)이 토출된다. 미소 액적(Fb)을 토출하면, 각 압전 소자의 구동 전압(VDP)은 초기 전압까지 되돌아오고, 압전 소자(PZ)의 구동에 의한 미소 액적(Fb)의 토출 동작이 종료된다.

도 9에 나타낸 바와 같이, 레이저 구동 회로(52)에는 지연 펄스 생성 회로(61)와 스위치 회로(62)가 구비되어 있다. 지연 펄스 생성 회로(61)는 래치 회로(57)가 래치한 토출 제어 신호(SI)를, 소정의 시간(대기 시간(T))만큼 지연시킨 펄스 신호(개폐 신호(GS2))를 생성하고, 이 개폐 신호(GS2)를 스위치 회로(62)에 출력한다.

또한, 본 실시예에서의 상기 대기 시간(T)은 미리 시험에 의거하여 설정한 시간이며, 압전 소자(PZ)의 토출 동작 개시 때, 구체적으로는 구동 전압(VDP)의 상승 시부터 미소 액적(Fb)이 착탄될 때까지의 시간이다.

스위치 회로(62)에는 각 반도체 레이저(LD)에 대응하는 스위치 소자(Sb1 내지 Sb16)가 구비되어 있다. 각 스위치 소자(Sb1 내지 Sb16)의 입력 측에는 전원 회로(48)가 생성한 공통인 레이저 구동 전압(VDL)이 입력되고, 출력 측에는 대응하는 각 반도체 레이저(LD)(LD1 내지 LD16)가 접속되어 있다. 그리고, 각 스위치 소자(Sb1 내지 Sb16)에는 지연 펄스 생성 회로(61)로부터 대응하는 개폐 신호(GS2)가 입력되고, 이 개폐 신호(GS2)에 따라서, 레이저 구동 전압(VDL)의 반도체 레이저(LD)로의 공급이 제어된다.

즉, 본 실시예의 액적 토출 장치(20)는 전원 회로(48)가 생성한 레이저 구동 전압(VDL)을, 각 스위치 소자(Sb1 내지 Sb16)를 통하여 대응하는 각 반도체 레이저(LD)에 공통적으로 인가하는 동시에, 그 스위치 소자(Sb1 내지 Sb16)의 개폐를, 제어 장치(40)(제어부(43))가 공급하는 토출 제어 신호(SI)(개폐 신호(GS2))에 따라 제어한다. 그리고, 스위치 소자(Sb1 내지 Sb16)가 닫히면, 이 스위치 소자(Sb1 내지 Sb16)에 대응하는 반도체 레이저(LD1 내지 LD16)에 레이저 구동 전압(VDL)이 공급되고, 대응하는 반도체 레이저(LD)로부터 레이저광(B)이 출사된다.

또한, 본 실시예에서의 지연 펄스 생성 회로(61)에서는 개폐 신호(GS2)의 펄스 시간 폭을, 1개의 셀(C)이 레이저광(B)의 광축(ALD)을 통과하는 시간(펄스 시간간 폭 Tsg=Ra/Vy)과 동일하게 설정하고 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.

그리고, 도 10에 나타낸 바와 같이, 래치 신호(LAT)가 헤드 구동 회로(51)에 입력되면, 대기 시간(T)의 경과 후에, 개폐 신호(GS2)가 생성된다. 그리고, 개폐 신호(GS2)가 상승했을 때에, 대응하는 반도체 레이저(LD)에 레이저 구동 전압(VDL)이 인가되고, 이 반도체 레이저(LD)로부터 레이저광(B)이 출사된다. 그리고, 셀(C)이 레이저광(B)의 빔 스팟을 통과하면(펄스폭 Tsg를 경과하면), 개폐 신호(GS2)가 하강하고, 레이저 구동 전압(VDL)의 공급이 차단되어서 반도체 레이저(LD)에 의한 건조 처리 동작이 종료된다.

제어 장치(40)에는 제 2 인터페이스부(49)를 통하여 기판 검출 장치(53)가 접속되어 있다. 기판 검출 장치(53)는 기판(2)의 가장자리를 검출하고, 토출 헤드(30)(노즐(N))의 바로 아래를 통과하는 기판(2)의 위치를 제어 장치(40)에 의하여 산출할 때에 이용된다.

제어 장치(40)에는 제 2 인터페이스부(49)를 통하여 X축 모터 구동 회로(54)가 접속되고, 제어 장치(40)는 X축 모터 구동 회로(54)에 구동 제어 신호를 출력하게 되어 있다. X축 모터 구동 회로(54)는 제어 장치(40)로부터의 구동 제어 신호에 응답하여, 상기 캐리지(29)용 X축 모터(MX)를 정전 또는 역전시킨다. X축 모터(MX)를 정전시키면, 캐리지(29)는 X방향으로 이동하고, 역전시키면 캐리지(29)는 X방향의 반대 방향으로 이동한다.

제어 장치(40)에는 상기 X축 모터 구동 회로(54)를 통하여 X축 모터 회전 검출기(54a)가 접속되고, X축 모터 회전 검출기(54a)로부터의 검출 신호가 제어 장치(40)에 입력된다. 제어 장치(40)는 이 검출 신호에 의거하여 X축 모터(MX)의 회전 방향 및 회전량을 검출하고, 토출 헤드(30)(캐리지(29))의 X방향의 이동량과, 이동 방향을 연산한다.

제어 장치(40)에는 제 2 인터페이스부(49)를 통하여 Y축 모터 구동 회로(55)가 접속되고, 제어 장치(40)는 Y축 모터 구동 회로(55)에 구동 제어 신호를 출력한다. Y축 모터 구동 회로(55)는 제어 장치(40)로부터의 구동 제어 신호에 응답하여, 상기 기판 스테이지(23)용 Y축 모터(MY)를 정전 또는 역전시키고, 이 기판 스테이지(23)를 주사 속도(Vy)로 이동시킨다. Y축 모터(MY)를 정전시키면, 기판 스테이지(23)(기판(2))는 주사 속도(Vy)로 Y방향으로 이동하고, 역전시키면, 기판 스테이지(23)(기판(2))는 주사 속도(Vy)로 Y방향의 반대 방향으로 이동한다.

제어 장치(40)에는 상기 Y축 모터 구동 회로(55)를 통하여 Y축 모터 회전 검출기(55a)가 접속되고, Y축 모터 회전 검출기(55a)로부터의 검출 신호가 제어 장치 (40)에 입력된다. 제어 장치(40)는 Y축 모터 회전 검출기(55a)로부터의 검출 신호에 의거하여 Y축 모터(MY)의 회전 방향 및 회전량을 검출하고, 토출 헤드(30)에 대한 기판(2)의 이동 방향 및 이동량을 연산한다.

다음으로, 액적 토출 장치(20)를 사용하여 식별 코드(10)를 기판(2)의 이면(2b)에 형성하는 방법에 관하여 설명한다.

우선, 도 5에 나타낸 바와 같이, 개시 위치에 배치된 기판 스테이지(23) 위에, 기판(2)을 이면(2b)이 상측(上側)이 되도록 고정한다. 이 때, 기판(2)의 뒤쪽 단부(端部)는 도 6에 나타낸 바와 같이, 안내 부재(26)의 직전에 배치되어 있다. 또한, 캐리지(29) 위의 토출 헤드(30)는 기판(2)이 Y방향으로 이동할 때, 그 캐리지(29)의 바로 아래를 식별 코드(10)의 형성 영역(S)이 통과하도록 세트되어 있다.

이 상태로부터, 제어 장치(40)는 Y축 모터(MY)를 구동 제어하고, 기판 스테이지(23)를 통하여 기판(2)을 주사 속도(Vy)로 Y방향으로 반송시킨다. 즉, 기판 검출 장치(53)가 기판(2)의 뒤쪽 단부를 검출하면, 제어 장치(40)는 Y축 모터 회전 검출기(55a)로부터의 검출 신호에 의거하여, 1행째의 셀(C)(흑색 셀(C1))이 착탄 위치(Pa)까지 반송되었는지의 여부를 연산한다.

이 사이, 제어 장치(40)는 코드 작성 프로그램에 따라서, RAM(44)에 저장한 비트 맵 데이터(BMD)에 의거하는 토출 제어 신호(SI)와, 구동 파형 생성 회로(46)에서 생성한 압전 소자의 구동 전압(VDP)을 헤드 구동 회로(51)에 출력한다. 또한, 제어 장치(40)는 전원 회로(48)에서 생성한 레이저 구동 전압(VDL)을 레이저 구동 회로(52)에 출력한다. 그리고, 제어 장치(40)는 래치 신호(LAT)를 출력하는 타이밍을 기다린다.

1행째의 셀(C)(흑색 셀(C1))이 착탄 위치(Pa)까지 반송되면, 제어 장치(40)는 래치 신호(LAT)를 헤드 구동 회로(51)에 출력한다. 헤드 구동 회로(51)는 제어 장치(40)로부터의 래치 신호(LAT)를 받으면, 토출 제어 신호(SI)에 의거하여 개폐 신호(GS1)를 생성하고, 이 개폐 신호(GS1)를 스위치 회로(59)에 출력한다. 그리고, 닫힌 상태의 스위치 소자(Sa1 내지 Sa16)에 대응하는 압전 소자(PZ)에, 구동 전압(VDP)을 공급하고, 대응하는 노즐(N)로부터 구동 전압(VDP)에 상대하는 미소 액적(Fb)을, 일제히 토출 방향(J1)을 따라 토출한다. 그리고, 래치 신호(LAT)를 받아서 대기 시간(T)이 경과하면, 미소 액적(Fb)이 노즐 배열 설치 위치(PN)로부터 Y방향으로 제 1 편이량(L1)만큼 편이하여 착탄 위치(Pa)에 착탄된다.

한편, 이 사이, 래치 신호(LAT)가 헤드 구동 회로(51)에 입력되면, 레이저 구동 회로(52)(지연 펄스 생성 회로(61))는 래치 회로(57)가 래치한 토출 제어 신호(SI)를 받아서 개폐 신호(GS2)의 생성을 시작하고, 대기 시간(T)이 경과했을 때에, 생성한 개폐 신호(GS2)를 스위치 회로(62)에 출력한다. 그리고, 레이저 구동 회로(52)는 지연 펄스 생성 회로(61)가 생성한 개폐 신호(GS2)를 스위치 회로(62)에 출력하고, 닫힌 상태의 스위치 소자(Sb1 내지 Sb16)에 대응하는 반도체 레이저(LD)에, 레이저 구동 전압(VDL)을 공급한다. 즉, 레이저 헤드(35)는 미소 액적(Fb)이 착탄 위치(Pa)에 착탄될 때에, 레이저 출사 위치(PL)로부터 Y방향의 반대 방향으로 제 2 편이량(L2)만큼 편이한 위치, 즉 착탄 위치(Pa)를 향하여, 일제히 대응하는 반도체 레이저(LD)로부터 펄스 폭 Tsg에 상당하는 시간만큼 레이저광(B) 을 출사한다.

따라서, 1행째의 흑색 셀(C1) 내로 일제히 토출된 미소 액적(Fb)에는 그 착탄 시에, 일제히 대응하는 반도체 레이저(LD)로부터 레이저광(B)이 조사된다. 이에 따라, 미소 액적(Fb)의 분산매가 착탄 시에 증발되고, 이 미소 액적(Fb)이 건조되어 이면(2b)에 정착된다. 즉, 미소 액적(Fb)의 확장 습윤을 회피하여, 셀(C)(흑색 셀(C1))로부터 밀려나오는 것이 없는 1행째의 도트(D)가 형성된다.

이후, 마찬가지로, 제어 장치(40)는 기판(2)을 주사 속도(Vy)로 이동시키면서, 각 행의 셀(C)이 착탄 위치(Pa)에 도달할 때마다, 그 흑색 셀(C1)에 대응하는 노즐(N)로부터, 미소 액적(Fb)을 일제히 토출하고, 그 착탄 시에, 이 미소 액적(Fb)에 대하여, 일제히 레이저광(B)이 조사된다.

그리고, 코드 형성 영역(S)에 형성되는 식별 코드(10)의 모든 도트(D)가 형성되면, 제어 장치(40)는 Y축 모터(MY)를 제어하여, 기판(2)을 토출 헤드(30)의 아래쪽으로부터 퇴출시킨다.

다음으로, 상기한 바와 같이 구성한 본 실시예의 효과를 이하에 기재한다.

(1) 상기 실시예에 의하면, 토출 헤드(30)를 토출각(θ1)만큼 경사지게 하여 캐리지(29)에 배열 설치하고, 토출한 미소 액적(Fb)이 기판(2)(표면(2a))의 법선(Z방향)에 대하여 토출각(θ1)만큼 경사진 토출 방향(J1)을 따라 비행하도록 했다. 그리고, 이면(2b)에 착탄되는 미소 액적(Fb)의 착탄 위치(Pa)가 레이저광(B)의 조사 위치를 향하여 제 1 편이량(L1)만큼 편이하도록 했다.

따라서, 착탄 위치의 제 1 편이량(L1)의 분만큼, 착탄된 미소 액적(Fb)에 대 하여 조사하는 레이저광(B)의 조사 타이밍을 빠르게 할 수 있고, 미소 액적(Fb)의 확장 습윤을 억제할 수 있다.

(2) 레이저 헤드(35)를 조사각(θ2)만큼 경사지게 하여 캐리지(29)에 배열 설치하고, 레이저광(B)의 광축(ALD)이 기판(2)(표면(2a))의 법선(Z방향)에 대하여 조사각(θ2)만큼 경사지도록 했다. 그리고, 레이저광(B)의 조사 위치가 레이저 출사 위치(PL)로부터 착탄 위치(Pa)를 향하여 제 2 편이량(L2)만큼 편이하도록 했다.

따라서, 조사 위치의 제 2 편이량(L2)의 분만큼, 미소 액적(Fb)의 착탄 위치(Pa)를 조사 위치에 근접시킬 수 있다. 그 결과, 미소 액적(Fb)에 대하여 조사하는 레이저광(B)의 조사 타이밍을, 더욱 빠르게 할 수 있고, 미소 액적(Fb)을 바로 건조할 수 있다. 또한, 미소 액적(Fb)의 확장 습윤을 회피하여, 셀(C)(흑색 셀(C1))로부터 밀려나오는 것이 없는 도트(D)를 형성할 수 있다.

(3) 레이저 헤드(35)의 레이저광(B)을, 착탄 위치(Pa)를 사이에 두고 노즐(N)과는 반대 측, 즉 기판(2)과 토출 헤드(30)(노즐 플레이트(31)) 사이의 거리가 크게 이간되는 측으로부터 레이저광(B)을 조사하도록 했다.

따라서, 착탄 위치(Pa)에 대하여 노즐(N)과 같은 측으로부터 레이저광(B)을 조사할 경우와 비교하여, 조사각(θ2)을 작게 할 수 있고, 착탄된 미소 액적(Fb)에 대한 빔 직경의 확대를 억제하여, 레이저광(B)의 조사 정밀도를 유지할 수 있다.

(4) 상기 실시예에서는 조사 위치와 착탄 위치(Pa)가, 동일 위치가 되도록 토출각(θ1) 및 조사각(θ2)을 설정하도록 했다.

따라서, 미소 액적(Fb)의 착탄 시에, 이 미소 액적(Fb)에 대하여 레이저광 (B)을 조사할 수 있고, 미소 액적(Fb)이 확장 습윤되는 시간을 최단(最短)으로 할 수 있다.

(5) 상기 실시예에서는 제어 장치(40)가 출력하는 래치 신호(LAT)가 하강하면, 압전 소자(PZ)의 토출 동작의 개시(開始)를 규정하는 개폐 신호(GS1)를 출력하고, 그 출력 시부터 대기 시간(T)이 경과했을 때에, 레이저광(B)의 조사 개시를 규정하는 개폐 신호(GS2)를 출력하도록 했다. 즉, 미소 액적(Fb)의 토출 동작 개시로부터 대기 시간(T)이 경과했을 때에, 확실하게 레이저광(B)을 조사하도록 했다.

따라서, 미소 액적(Fb)의 착탄 시에 대응시켜서, 확실하게 레이저광(B)을 조사할 수 있고, 셀(C)(흑색 셀(C1))로부터 밀려나오는 것이 없는 도트(D)를 확실하게 형성할 수 있다.

또한, 상기 실시예는 이하와 같이 변경할 수도 있다.

상기 실시예에서는 토출 헤드(30)를 토출각(θ1)만큼 경사지게 하여 캐리지(29)에 배열 설치하는 구성으로 했다. 이에 한정하지 않고, 예를 들면, 도 11에 나타낸 바와 같이, 토출 헤드(30)의 하면(30a)을 기판(2)의 이면(2b)과 평행하게 배열 설치하고, 노즐(N)의 유로만을 기판의 법선에 대하여 토출각(θ1)만큼 경사지도록 할 수도 있고, 또는 캐리지(29)를 토출각(θ1) 분만큼 경사지게 할 수도 있다. 이 구성에서도, 상기 실시예와 동일한 효과를 얻을 수 있다.

상기 실시예에서는 광축(ALD)을 조사각(θ2)만큼 경사지게 하는 구성으로 했다. 이에 한정하지 않고, 레이저광(B)의 광축(ALD)을 기판(2)(표면(2a))의 법선과 평행하게 배치하고, 토출 헤드(30)의 토출각(θ1) 설정에 의거하는 것만으로, 레이 저광(B)의 조사 타이밍을 빠르게 하는 구성으로 할 수도 있다.

상기 실시예에서는 조사 위치와 착탄 위치(Pa)가 동일 위치가 되도록 토출각(θ1) 및 조사각(θ2)을 설정했다. 이에 한정하지 않고, 조사 위치와 착탄 위치(Pa)가 서로 이간하도록 토출각(θ1) 및 조사각(θ2)을 설정할 수도 있다. 또한, 이 때, 기판 스테이지(23)의 주사 속도를 증가하여, 미소 액적(Fb)의 착탄 위치(Pa)로부터 조사 위치까지의 반송 시간을 단축한다. 이것에 의하면, 반송 시간을 단축하는 분만큼, 조사 위치와 착탄 위치(Pa)의 이간에 의한 조사 타이밍의 지연을 보상할 수 있다.

상기 실시예에서는 기판(2)의 이면(2b)에 대하여 친화성을 갖는 미소 액적(Fb)을 토출하도록 했지만, 이에 한정하지 않고, 미소 액적(Fb)에 대하여 발액성(撥液性)을 갖는 기판(2)에 적용할 수도 있다.

이것에 의하면, 착탄된 미소 액적(Fb)이 기판의 발액성에 의하여, 서서히 구형으로 변화될 경우에도, 도트(D)의 사이즈를 확실하게 원하는 사이즈로 할 수 있다.

상기 실시예에서는 기판(2) 위에서 확장 습윤되는 미소 액적(Fb)에 대하여 레이저광(B)을 조사하고, 도트(D)를 형성하도록 했다. 이에 한정하지 않고, 예를 들면, 다공성 기판(예를 들면, 세라믹(ceramic) 다층 기판이나 그린 시트)에 침투하는 미소 액적(Fb)에 대하여 레이저광(B)을 조사하고, 금속 배선의 패턴을 형성하도록 할 수도 있다.

이것에 의하면, 착탄된 미소 액적(Fb)의 기판 내로의 침투를 저감(低減)하 여, 원하는 사이즈의 금속 배선을 형성할 수 있다.

상기 실시예에서는 토출 제어 신호(SI)에 의거하여 개폐 신호(GS2)를 생성하도록 했지만, 이에 한정하지 않고, 예를 들면, 기판 검출 장치(53)의 검출 신호나 Y축 모터 회전 검출기(55a) 등의 검출 신호에 의거하여 개폐 신호(GS2)를 생성하도록 할 수도 있고, 조사 위치에 도달한 미소 액적(Fb)에 레이저광(B)을 조사 가능하면 상관없다.

상기 실시예에서는 레이저광(B)의 조사 위치를 고정하도록 했지만, 이에 한정하지 않고, 레이저 헤드(35) 내에, 폴리건 미러 등의 주사 광학계를 설치하고, 레이저광(B)의 조사 위치를, 미소 액적(Fb)의 이동에 대응시켜서, 착탄 위치(Pa)로부터 Y방향으로 주사하도록 할 수도 있다.

이것에 의하면, 조사 위치를 주사하는 분만큼, 미소 액적(Fb)에 대한 레이저광(B)의 조사 시간을 길게 할 수 있고, 미소 액적(Fb)을 확실하게 건조하여, 도트(D)의 외경을 더 확실하게 제어할 수 있다.

상기 실시예에서는 레이저 출력 수단을 반도체 레이저(LD)에 의하여 구체화했지만, 이에 한정하지 않고, 예를 들면, CO₂ 레이저나 YAG 레이저일 수도 있고, 착탄된 미소 액적(Fb)을 건조 가능한 파장의 레이저광(B)을 출력하는 레이저라면 상관없다.

상기 실시예에서는 노즐(N)의 수량 분만큼 반도체 레이저(LD)를 설치하는 구성으로 했지만, 이에 한정하지 않고, 레이저 광원으로부터 출사된 단일 레이저광 (B)을, 회절(回折) 소자 등의 분기 소자에 의하여 16분할하는 광학계에 의하여 구성할 수도 있다.

상기 실시예에서는 각 반도체 레이저(LD)에 대응하는 스위치 소자(Sb1 내지 Sb16)의 개폐에 의하여, 레이저광(B)의 조사를 제어하도록 했다. 이에 한정하지 않고, 레이저광(B)의 광로에 개폐 가능하게 구성된 셔터를 설치하고, 이 셔터의 개폐 타이밍에 의하여 레이저광(B)의 조사를 제어하도록 할 수도 있다.

상기 실시예에서는 미소 액적(Fb)을 건조함으로써, 도트(D)를 형성하도록 했지만, 이에 한정하지 않고, 예를 들면, 미소 액적(Fb)을 건조함으로써, 절연막이나 금속 배선을 형성하도록 할 수도 있다. 이 경우에도, 절연막이나 금속 배선의 사이즈를 원하는 사이즈로 제어할 수 있다.

상기 실시예에서는 기판을 투명 유리 기판으로 구체화했지만, 이에 한정하지 않고, 예를 들면, 실리콘 기판이나 플렉시블 기판, 또는 금속 기판일 수도 있다.

상기 실시예에서는 압전 소자(PZ)의 신축 운동에 의하여 미소 액적(Fb)을 토출하도록 했지만, 압전 소자(PZ) 이외의 방법, 예를 들면, 캐비티(32) 내에 기포를 생성하여 파열시키는 방법에 의하여 캐비티(32) 내를 가압하고, 미소 액적(Fb)을 토출하도록 할 수도 있다.

상기 실시예에서는 본 발명을 도트(D)를 형성하기 위한 액적 토출 장치(20)에 구체화했지만, 예를 들면, 상기 절연막이나 금속배선을 형성하기 위한 액적 토출 장치에 적용할 수도 있다. 이 경우에도, 도트 사이즈를 원하는 사이즈로 제어할 수 있다.

상기 실시예에서는 도트(D)(식별 코드(10))를 액정 표시 모듈(1)에 적용했다. 이에 한정하지 않고, 예를 들면, 유기 일렉트로루미네선스 표시 장치의 표시 모듈일 수도 있고, 또는 평면 형상의 전자 방출 소자를 구비하고, 이 소자로부터 방출된 전자에 의한 형광 물질의 발광을 이용한 전계(電界) 효과형 장치(FED나 SED 등)를 구비한 표시 모듈일 수도 있다.

본 발명에 의하면, 액적(液滴)을 건조하여 형성되는 도트의 사이즈를, 원하는 사이즈로 제어 가능한 액적 토출 장치를 제공할 수 있다.

Claims (6)

1. 도트 형성 재료를 포함하는 액적(液滴)을 기판을 향하여 토출(吐出)하는 토출구를 구비한 토출 헤드와, 상기 기판에 착탄된 상기 액적을 건조하여 상기 도트 형성 재료로부터 도트를 형성하기 위한 레이저광을 출력하는 레이저 출력 수단을 구비한 액적 토출 장치에 있어서,

   상기 토출 헤드는 상기 기판 위의 레이저광 조사(照射) 위치를 향하여, 액적을 상기 토출구로부터 토출하도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 액적 토출 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 토출 헤드를 상기 기판의 법선(法線)에 대하여 기울인 것을 특징으로 하는 액적 토출 장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 토출구로부터 상기 조사 위치로 향하는 액적의 경로는 상기 기판의 법선에 대하여 경사져 있는 것을 특징으로 하는 액적 토출 장치.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 기판에 착탄된 액적을 상기 기판과 함께 상기 레이저광 조사 위치를 향하여 반송하는 반송 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 액적 토출 장치.
5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 레이저 출력 수단은 액적이 착탄된 기판상의 위치를 사이에 두고, 토출 헤드와는 반대 측으로부터 레이저광을 출력하는 것을 특징으로 하는 액적 토출 장치.
6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 레이저 출력 수단은 반도체 레이저인 것을 특징으로 하는 액적 토출 장치.

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