KR100863527B1

KR100863527B1 - 마크 형성 방법 및 액적 토출 장치

Info

Publication number: KR100863527B1
Application number: KR1020060104953A
Authority: KR
Inventors: 유지 이와타
Original assignee: 세이코 엡슨 가부시키가이샤
Priority date: 2005-10-28
Filing date: 2006-10-27
Publication date: 2008-10-15
Also published as: US20070097198A1; JP2007144999A; TW200732161A; KR20070045991A; TWI308113B; JP4363435B2; US20090324766A1; US7604848B2

Abstract

노즐로부터 기판 표면의 목표 토출 위치를 향하여 토출 방향을 따라 액적이 토출된다. 레이저 헤드의 조사구로부터 상기 목표 토출 위치를 향하여 조사 방향을 따라 레이저광이 출사된다. 노즐과 조사구가 목표 토출 위치를 회동(回動) 중심으로 하여 함께 회동되고, 이것에 의해, 상기 토출 방향과 상기 조사 방향이 이루는 각도를 유지한 상태에서, 상기 대상물 표면에 대한 법선과 상기 토출 방향이 이루는 각도 및 상기 법선과 상기 조사 방향이 이루는 각도가 함께 변경된다. 이것에 의해, 레이저광의 조사 각도를 변경시키면서, 레이저광의 위치 정밀도를 유지할 수 있다.

레이저 헤드, 조사구, 노즐, 데이터 셀

Description

마크 형성 방법 및 액적 토출 장치{METHOD FOR FORMING MARK AND LIQUID EJECTION APPARATUS}

도 1은 액정 표시 장치를 나타낸 평면도.

도 2는 액적 토출 장치를 나타낸 개략 사시도.

도 3은 본 발명의 제 1 실시예의 토출 헤드를 나타낸 개략 사시도.

도 4의 (a)는 도 3의 토출 헤드를 나타낸 도면.

도 4의 (b)는 도 4의 (a)에서 원(4A)으로 둘러싸인 부분의 확대도.

도 5의 (a)는 도 3의 토출 헤드를 나타낸 도면.

도 5의 (b)는 도 5의 (a)에서 원(5A)으로 둘러싸인 부분의 확대도.

도 6은 액적 토출 장치의 전기적 구성을 나타낸 전기 블록 회로도.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1: 액정 표시 장치 2: 기판

2a: 표면 3: 표시부

4: 주사선 구동 회로 5: 데이터선 구동 회로

S: 코드 형성 영역 C: 데이터 셀(data cell)

D: 도트 10: 식별 코드

본 발명은 마크 형성 방법 및 액적 토출 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 액정 표시 장치나 일렉트로루미네선스 표시 장치 등의 표시 장치는 화상을 표시하기 위한 기판을 구비하고 있다. 이러한 기판에는, 식별 코드는 품질 관리나 제조 관리를 목적으로 하여, 그 제조원이나 제품 번호를 포함하는 제조 정보를 나타내는 식별 코드(예를 들어 2차원 코드)가 형성되어 있다. 이러한 식별 코드는 예를 들어 유색(有色) 박막이나 오목부로 이루어지는 복수의 도트를 포함한다. 이들 도트는 소정의 패턴을 형성하도록 배치되고, 그 도트의 배치 패턴이 식별 코드를 결정한다.

식별 코드의 형성 방법으로서, 일본국 공개특허평11-77340호 공보는 금속 포일(foil)에 레이저광을 조사하여 코드 패턴을 스퍼터링 성막하는 레이저 스퍼터링법을 제안하고 있다. 일본국 공개특허2003-127537호 공보는 연마제를 함유한 물을 기판 등에 분사(噴射)하여 도트를 각인(刻印)하는 워터젯법(waterjet method)을 제안하고 있다.

그러나, 상기 레이저 스퍼터링법에서는, 원하는 사이즈의 도트를 얻기 위해, 금속 포일과 기판의 갭을 수∼수십㎛로 조정해야만 한다. 즉, 기판과 금속 포일의 표면에는 매우 높은 평탄성이 요구되고, 또한 그들의 갭을 ㎛오더(order)의 정밀도로 조정해야만 한다. 따라서, 상기 방법의 적용 범위가 기판의 한정된 범위로 제한되어 상기 방법은 범용성이 뒤떨어진다. 워터젯법에서는, 기판의 각인 시에 물 이나 티끌, 연마제 등이 비산(飛散)되어 상기 기판을 오염시킨다.

이러한 생산상의 문제를 해소하기 위해, 최근 식별 코드의 형성 방법으로서, 잉크젯법이 주목받고 있다. 잉크젯법에서는, 금속 미립자를 함유하는 액적을 토출 헤드의 노즐로부터 기판을 향하여 토출하고, 건조시킴으로써 기판 위에 도트를 형성한다. 따라서, 상기 방법을 적용할 수 있는 기판 재료의 대상 범위는 비교적 넓고, 또한 기판을 오염시키지 않고 식별 코드를 형성시킬 수 있다.

그러나, 상기한 잉크젯법에서는, 기판의 표면 상태나 액적의 표면장력 등에 따라, 이하의 문제를 초래하고 있다. 즉, 기판에 착탄된 액적은 기판 표면을 따라 즉시 습윤 확장된다. 따라서, 액적의 건조에 시간을 필요로 하면(예를 들어 100㎳ 이상), 액적은 기판 표면에서 과도하게 습윤 확장되어 대응하는 데이터 셀 내로부터 비어져 나온다. 그 결과, 코드 패턴이 판독 불가능해져 기판 정보를 손실(損失)시킨다.

이러한 문제는 기판 위의 액적에 대하여 레이저광을 조사하여 착탄된 액적을 순식간에 건조시킴으로써 회피할 수 있다. 그러나, 액적 토출 헤드는, 그 노즐과 기판 표면 사이의 갭을 수㎜ 정도로 유지시킴으로써, 토출한 액적의 착탄 위치의 위치 정밀도를 향상시키고 있다. 착탄 직후의 액적에 레이저광을 조사할 경우에는, 토출 헤드와 기판 사이의 좁은 갭을 향하여 레이저광을 출사(出射)시켜야만 한다. 즉, 레이저광의 광축(光軸)을 기판 표면의 법선(法線) 방향에 대하여 크게 경사시켜야만 한다. 그 결과, 기판 표면 또는 액적에 대한 레이저광의 광단면 또는 빔 스폿이 기판의 면방향을 따라 과도하게 확장된다. 이것은 레이저광의 조사 강 도 저하나 조사 위치에서의 위치 정밀도 저하를 초래할 우려가 있다.

본 발명은 토출한 액적이 착탄되는 위치의 정밀도와 레이저광의 조사 위치 정밀도를 유지하여, 액적으로 이루어지는 마크의 형상 제어성을 향상시킨 마크 형성 방법 및 액적 토출 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 형태에서는, 노즐로부터 대상물 표면의 목표 토출 위치를 향하여 토출 방향을 따라 액적을 토출하는 공정과, 조사구(照射口)로부터 상기 목표 토출 위치를 향하여 조사 방향을 따라 레이저광을 출사(出射)시킴으로써, 상기 표면에 착탄(着彈)된 상기 액적은 레이저광이 조사됨으로써, 상기 표면 위에 마크를 형성하는 공정을 구비하는 마크 형성 방법이 제공된다. 이 방법은 상기 목표 토출 위치를 회동(回動) 중심으로 하여 상기 노즐과 상기 조사구를 함께 회동시키고, 이것에 의해, 상기 토출 방향과 상기 조사 방향이 이루는 각도를 유지한 상태에서, 상기 대상물 표면에 대한 법선(法線)과 상기 토출 방향이 이루는 각도 및 상기 법선과 상기 조사 방향이 이루는 각도를 함께 변경시키는 공정을 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 형태에서는, 노즐을 갖는 액적 토출 헤드로서, 상기 액적 토출 헤드는 노즐로부터 대상물 표면의 목표 토출 위치를 향하여 토출 방향을 따라 액적을 토출하는 것과, 조사구를 갖는 레이저 조사 장치로서, 상기 레이저 조사 장치는 조사구로부터 목표 토출 위치를 향하여 조사 방향을 따라 레이저광을 출사시키는 것을 구비하는 액적 토출 장치가 제공된다. 이 액적 토출 장치는 목표 토출 위치를 회동 중심으로 하여 노즐과 조사구를 함께 회동시키고, 이것에 의해, 토출 방향과 조사 방향이 이루는 각도를 유지한 상태에서, 대상물 표면에 대한 법선과 토출 방향이 이루는 각도 및 법선과 조사 방향이 이루는 각도를 함께 변경시키는 회동 장치를 구비하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명을 구체화한 일 실시예를 도 1 내지 도 6에 따라 설명한다. 우선, 본 발명의 마크 형성 방법을 이용하여 형성한 식별 코드를 갖는 액정 표시 장치(1)에 대해서 설명한다.

도 1에 있어서, 대상물로서의 액정 표시 장치(1)의 기판(2)의 일 표면, 즉, 표면(2a)에는 표시부(3)가 형성되어 있다. 표시부(3)는 사각형 형상이며, 그 대략 중앙 위치에 액정 분자를 봉입(封入)하고 있다. 표면(2a)은 액적이 토출되는 면이다. 표시부(3)의 외측에는 주사선 구동 회로(4) 및 데이터선 구동 회로(5)가 형성되어 있다. 액정 표시 장치(1)는, 이들 주사선 구동 회로(4)가 생성하는 주사 신호와 데이터선 구동 회로(5)가 생성하는 데이터 신호에 의거하여, 표시부(3) 내의 액정 분자의 배향 상태를 제어한다. 액정 표시 장치(1)는 조명 장치(도시 생략)로부터의 평면광을 액정 분자의 배향 상태에 따라 변조하고, 표시부(3)의 영역에 원하는 화상을 표시한다.

도 1에 있어서, 표면(2a)의 좌측 하부 코너에는 한 변이 약 1㎜인 정사각형으로 이루어지는 코드 형성 영역(S)(2점쇄선으로 표시된 원형 내)이 구획 형성되어 있다. 이 코드 형성 영역(S)은 16행×16열의 데이터 셀(C)로 가상 분할되어 있다. 선택된 데이터 셀(some selected data cells)(C)에는 도트(D)(마크)가 형성되어 있 다. 이들 복수의 도트(D)가 소정의 패턴을 형성하도록 배치되고, 이 도트(D)의 배치가 액정 표시 장치(1)의 식별 코드(10)를 구성한다.

본 실시예에서는, 목표 토출 위치 P는 도트(D)가 형성된 데이터 셀(C)의 중심 위치이다. 셀 폭 W는 각 데이터 셀(C)의 한 변의 길이이다.

각 도트(D)는 그 외경(外徑)이 데이터 셀(C)의 한 변의 길이, 즉, 셀 폭 W인 반구(半球) 형상을 이룬다. 이 도트(D)는, 도트 형성 재료로서의 금속 미립자(예를 들어 니켈 미립자나 망간 미립자)를 분산매에 분산시킨 액상체(F)(도 4의 (a) 참조)의 액적(Fb)을 데이터 셀(C) 위에 토출하여, 데이터 셀(C)에 착탄된 액적(Fb)을 건조 및 소성(燒成)시킴으로써 형성되어 있다. 착탄된 액적(Fb)의 건조 및 소성은 레이저광(B)(도 5의 (a) 참조)을 조사함으로써 실행된다. 본 실시예에서는 액적(Fb)을 건조 및 소성시킴으로써 도트(D)를 형성하고 있지만, 이것에 한정되지는 않는다. 예를 들어 레이저광(B)의 건조에 의해서만 형성할 수도 있다.

그리고, 식별 코드(10)는, 각 데이터 셀(C) 내의 도트(D) 패턴에 의해, 액정 표시 장치(1)의 제품 번호나 로트(lot) 번호를 포함하는 제조 정보를 재현한다.

도 1 내지 도 5를 통하여 X방향은 기판(2)의 길이 방향이다. Y방향은 기판(2)의 횡방향으로서, X방향과 직교하는 방향이다. Z방향은 X방향 및 Y방향에 수직인 방향이다. 특히 도면 중에 화살표로 표시된 방향을 +X방향, +Y방향, +Z방향으로 하고, 이것과 반대 방향을 각각 -X방향, -Y방향, -Z방향으로 한다.

다음으로, 상기 식별 코드(10)를 형성하기 위한 장치인 액적 토출 장치(20)에 대해서 설명한다. 도 2에 있어서, 액적 토출 장치(20)는 베이스(base)(21)를 갖는다. 베이스(21)는 직육면체 형상으로 형성되고, 그 길이 방향이 X방향을 따른다. 베이스(21)의 상면(上面)에는 X방향으로 연장되는 한 쌍의 안내 홈(22)이 형성되어 있다. 베이스(21)의 상측에는 기판 스테이지(23)가 부착되어 있다. 기판 스테이지(23)는 베이스(21)에 설치된 X축 모터(MX)(도 6 참조)에 구동 연결되고, 안내 홈(22)을 따라 소정의 속도(반송 속도 Vx)로 X방향을 따라 직동(直動)(translate)한다. 기판 스테이지(23)의 상면에는 흡인식 척(chuck) 기구(도시 생략)가 설치되어 있다. 기판 스테이지(23)는 표면(2a)(코드 형성 영역(S))을 상측으로 하여 탑재 배치되는 기판(2)을 위치 결정 고정시킨다.

베이스(21)의 Y방향을 따라 안내 부재(24)가 가설(架設)되어 있다. 안내 부재(24)는 X방향에서 보면 도어(door)와 같은 형상을 이룬다. 안내 부재(24) 위에는 수용 탱크(25)가 배열 설치되어 있다. 수용 탱크(25)는 액상체(F)를 수용하고, 상기 액상체(F)를 토출 헤드(32)에 도출(導出)한다. 안내 부재(24)의 하측에는 Y방향으로 안내 부재(24)의 전폭(全幅)으로 연장되는 한 쌍의 안내 레일(26)이 형성되어 있다. 한 쌍의 안내 레일(26)에는 캐리지(27)가 부착되어 있다. 캐리지(27)는 안내 부재(24)에 설치된 Y축 모터(MY)(도 6 참조)에 구동 연결되고, 그 안내 레일(26)을 따라 Y방향으로 직동한다.

도 4의 (a)에 있어서, 캐리지(27)의 하측에는 가이드 부재(28)가 배열 설치되어 있다. 가이드 부재(28)는 직육면체 형상이며, Y방향으로 연장된다. 가이드 부재(28)는 가이드면(28a)을 갖고, 가이드면(28a)은 캐리지(27)의 Y방향 대략 전폭에 걸쳐 형성되어 있다. 가이드면(28a)은 그 곡률 중심 Cr이 기판(2)의 표면(2a) 위에 위치하는, 단면이 원호(圓弧) 형상인 오목한 곡면이다.

가이드 부재(28)의 가이드면(28a)에는 Y방향으로 연장되는 회동(回動) 스테이지(29)가 배열 설치되어 있다. 회동 스테이지(29)는 회동 장치를 구성한다. 회동 스테이지(29)는 그 가이드 부재(28) 측에 상기 가이드면(28a)에 상대(相對)하는 볼록한 곡면, 즉, 슬라이딩면(29a)을 갖는다. 또한, 회동 스테이지(29)는 기판 스테이지(23) 측에 기판(2)의 표면(2a)에 따른 평면, 즉, 스테이지면(29b)을 갖고 있다. 회동 스테이지(29)는 가이드 부재(28)에 내부 설치된 웜 기어(worm gear) 등(도시 생략)을 통하여 회동 모터(MR)(도 6 참조)에 구동 연결되어, 그 슬라이딩면(29a)을 상기 가이드면(28a)을 따라 슬라이딩 또는 회동시킨다. 즉, 회동 스테이지(29)는 슬라이딩면(29a)과 상기 가이드면(28a)이 일면(一面)으로 되도록 상기 곡률 중심 Cr을 회동 중심으로 하여 스테이지면(29b)을 회동시킨다.

본 실시예에서는, 도 4의 (a)에 나타낸 바와 같이, 기준 위치는 상기 슬라이딩면(29a)과 상기 가이드면(28a)이 일치하는 회동 스테이지(29)의 위치를 의미한다. 또한, 도 5의 (a)에 나타낸 바와 같이, 묘화(描畵) 위치는 상기 슬라이딩면(29a)이 시계 방향으로 소정의 각도(회동각 θr)만큼 회동된 회동 스테이지(29)의 위치를 의미한다.

도 3에 나타낸 바와 같이, 회동 스테이지(29)의 스테이지면(29b)에는 기판(2) 측, 즉, -Z방향으로 연장되는 다리(leg)에 연결된 판 형상의 지지 부재(31)가 배열 설치되어 있다. 지지 부재(31)의 기판(2) 측, 즉, -Z방향에는 토출 헤드(32)가 지지되어 있다.

도 3에 있어서, 토출 헤드(32) 위에는 노즐 플레이트(33)가 구비되어 있다. 노즐 플레이트(33)는 기판(2) 측의 측면에 상기 스테이지면(29b)에 따른 노즐 형성면(33a)을 갖는다. 노즐 형성면(33a)은 Y방향을 따라 등간격(상기 셀 폭 W의 피치 폭)으로 배열된 16개의 원형 구멍, 즉, 노즐(N)을 구획 형성한다.

각 노즐(N)은, 도 4의 (a)에 나타낸 바와 같이, 각각 노즐 형성면(33a)의 법선 방향을 따르도록 연장되어 있고, 상기 슬라이딩면(29a)의 직경 방향을 따르도록 배치되어 있다. 도 4의 (a)에 있어서, 토출 방향 A1은 슬라이딩면(29a)의 직경 방향으로서 노즐(N)의 배향 방향을 의미한다. 또한, 착탄 위치 PF는, 상기 곡률 중심 Cr로서, 액적(Fb)이 착탄되는 기판(2)의 표면(2a) 위의 위치이다.

도 4의 (b)에 있어서, 각 노즐(N)의 상측에는 각각 수용 탱크(25)에 연통(連通)되는 캐비티(34)가 형성되어 있다. 각 캐비티(34)는 각각 수용 탱크(25)로부터 도출된 액상체(F)를 대응하는 노즐(N) 내에 공급한다. 각 캐비티(34)의 상측에는 진동판(35)이 점착되어 있다. 진동판(35)은 각각 상하 방향으로 진동 가능하고, 캐비티(34) 내의 용적을 확대 또는 축소시킨다. 진동판(35)의 상측에는 노즐(N)에 각각 대응하는 16개의 압전 소자(PZ)가 배열 설치되어 있다. 각 압전 소자(PZ)는 각각 압전 소자(PZ)의 구동을 제어하기 위한 신호(압전 소자 구동 전압 COM1: 도 6 참조)를 받아 상하 방향으로 수축 및 신장하고, 대응하는 진동판(35)을 상하 방향으로 진동시킨다. 진동판(35)이 상하 방향으로 진동하면, 대응하는 노즐(N)은 액적(Fb)을 그 토출 방향 A1을 따라 토출한다.

회동 모터(MR)는 기준 위치에 위치하는 회동 스테이지(29)를 묘화 위치로 회 동시키는 신호(회동 모터 구동 신호 SMR: 도 6 참조)를 받아 정전(正轉)한다. 그리하면, 회동 스테이지(29)의 스테이지면(29b)(노즐 형성면(33a))이 상기 착탄 위치 PF를 회동 중심으로 하여 회동각 θr만큼 시계 방향으로 회동된다. 이것에 의해, 도 5의 (a)에 나타낸 바와 같이, 레이저 조사 장치로서의 레이저 헤드(37)가 존재하는 토출 헤드(32)(노즐 형성면(33a))와 기판(2) 사이의 거리는 토출 헤드(32)의 +방향 측, 즉, 레이저 헤드(37)가 존재하는 측에서 확대된다.

각 압전 소자(PZ)는 데이터 셀(C)의 목표 토출 위치 P가 착탄 위치 PF에 위치하는 타이밍에서 압전 소자 구동 전압 COM1을 받는다. 압전 소자 구동 전압 COM1을 받은 압전 소자(PZ)는, 도 5의 (b)에 나타낸 바와 같이, 노즐(N)로부터 토출 방향 A1(슬라이딩면(29a)의 직경 방향 내측)을 따라 액적(Fb)을 토출시킨다. 토출된 액적(Fb)은 토출 방향 A1을 따라 비행하기 때문에, 회동각 θr의 크기에 관계없이 착탄 위치 PF에 착탄된다. 착탄 위치 PF에 착탄된 액적(Fb)은 표면(2a)을 따라 습윤 확장되어, 그 외경은 상기 셀 폭 W로 된다.

따라서, 토출 헤드(32)는 노즐 형성면(33a)과 기판(2) 사이의 거리를 레이저 헤드(37)가 존재하는 측에서 확대시킬 때, 액적(Fb)이 착탄되는 위치와 액적(Fb)의 비행 거리(착탄 위치의 위치 정밀도)를 유지시킬 수 있다.

도 3에 나타낸 바와 같이, 회동 스테이지(29)의 스테이지면(29b)에서는, Y방향으로 연장되는 대략 삼각기둥 형상의 지지 부재(36)가 상기 토출 헤드(32)에 대하여 +X방향에 위치한다. 지지 부재(36)는 Z방향에 대하여 경사진 지지면을 갖고, 그 지지면에는 Y방향으로 연장되는 직육면체 형상의 레이저 헤드(37)가 지지되어 있다.

레이저 헤드(37)의 내부에는 상기 노즐(N)에 각각 대응하는 반도체 레이저(LD)(도 6 참조)가 배열 설치되어 있다. 각 반도체 레이저(LD)는, 각각 반도체 레이저(LD)를 구동 제어하기 위한 신호(레이저 구동 전압 COM2: 도 6 참조)를 받을 때, 액적(Fb)의 흡수 파장에 대응한 파장 영역의 레이저광을 출사시킨다. 레이저 헤드(37)는 그 기판(2) 측의 측면에 Y방향을 따라 등간격(상기 셀 폭 W의 형성 피치)으로 배열된 16개의 조사구(38)를 구획 형성한다. 조사구(38)는 각 노즐(N)에 대응한다.

각 조사구(38)는, 도 4의 (a)에 나타낸 바와 같이, 각각 대응하는 상기 착탄 위치 PF를 향하여 슬라이딩면(29a)의 직경 방향을 따라 연장되는 광축을 형성하여 상기 광축에 따른 레이저광(B)(도 5의 (a) 참조)을 출사시킨다.

도 4의 (b)에 나타낸 바와 같이, 조사 방향 A2는 광축이 연장되는 방향이고, 광축은 각 조사구(38)를 통과한다. 조사각 θb는 조사 방향 A2와 표면(2a)의 법선 방향이 이루는 각도를 의미한다.

기준 위치에 위치하는 회동 스테이지(29)가 묘화 위치로 회동되면, 도 5의 (a)에 나타낸 바와 같이, 각 조사구(38)는 착탄 위치 PF를 회동 중심으로 하여 시계 방향으로 회동된다.

도 5의 (b)에 나타낸 바와 같이, 조사 방향 A2는 기판(2)의 법선 방향에 근접하고, 조사각 θb는 회동각 θr만큼 작아진다.

이어서, 데이터 셀(C)의 목표 토출 위치 P가 착탄 위치 PF에 위치하는 타이 밍에서 반도체 레이저(LD)는 레이저 구동 전압 COM2를 받는다. 레이저 구동 전압 COM2를 받은 반도체 레이저(LD)는 대응하는 조사구(38)로부터 조사 방향 A2를 따라 레이저광(B)을 조사한다.

이 때, 노즐 형성면(33a)과 기판(2) 사이의 거리는, 토출 헤드(32)의 회동에 의해, 그 레이저 헤드(37)의 부근에서 확대된다. 따라서, 조사 방향 A2를 따라 출사된 레이저광(B)은 토출 헤드(32)에 의해 차폐(遮蔽)되지 않고 착탄 위치 PF(목표 토출 위치 P)를 조사한다. 즉, 조사 방향 A2를 따라 조사되는 레이저광(B)의 조사각 θb는 작아지고, 또한 그 조사 위치가 착탄 위치 PF에 유지되어, 외경이 셀 폭 W로 이루어지는 액적(Fb)의 영역이 조사된다.

따라서, 레이저 헤드(37)는, 레이저광(B)의 「조사각 θb」(에너지 밀도)를 변경시킬 때, 레이저광(B)의 조사 위치나 그 위치 정밀도를 유지시킬 수 있다.

이것에 의해, 레이저 헤드(37)는 회동각 θr의 분만큼 조사각 θb가 작은(에너지 밀도가 높은) 레이저광(B)을 항상 액적(Fb)의 영역에 조사할 수 있다. 레이저 헤드(37)는 액적(Fb)의 건조 부족을 회피시킬 수 있고, 셀 폭 W의 외경을 가진 도트(D)를 대응하는 데이터 셀(C) 내에 형성시킬 수 있다.

다음으로, 상기와 같이 구성한 액적 토출 장치(20)의 전기적 구성을 도 6에 따라 설명한다.

도 6에 있어서, 제어 장치(41)는 CPU, RAM, ROM 등을 구비하고, ROM 등에는 각종 데이터와 각종 제어 프로그램이 저장되어 있다. 제어 장치(41)는, 이 각종 데이터와 각종 제어 프로그램에 따라, 기판 스테이지(23)를 이동시키고, 토출 헤 드(32), 레이저 헤드(37) 및 회동 스테이지(29)를 구동시킨다.

제어 장치(41)에는 기동(起動) 스위치, 정지 스위치 등의 조작 스위치를 갖는 입력 장치(42)가 접속되어 있다. 제어 장치(41)에는 식별 코드(10)의 화상이 기정(旣定) 형식의 묘화 데이터(Ia)로서 입력 장치(42)로부터 입력되는 동시에, 회동 스테이지(29)의 회동 각도 θr이 기정 형식의 회동 각도 데이터(Iθ)로서 입력 장치(42)로부터 입력된다. 그리고, 제어 장치(41)는 입력 장치(42)로부터의 묘화 데이터(Ia)를 받아 비트맵 데이터(BMD), 압전 소자 구동 전압 COM1 및 레이저 구동 전압 COM2를 생성하고, 입력 장치(42)로부터의 회동 각도 데이터(Iθ)를 받아 회동 모터 구동 신호 SMR을 생성한다.

비트맵 데이터(BMD)는, 각 비트의 값(0 또는 1)에 따라, 압전 소자(PZ)의 온(on) 또는 오프(off)를 규정한다. 비트맵 데이터(BMD)는 2차원 묘화 평면(코드 형성 영역(S)) 위에서의 각 데이터 셀(C)에 액적(Fb)을 토출할지의 여부를 규정하는 데이터이다.

제어 장치(41)는 X축 모터 구동 회로(43)에 접속되어 X축 모터 구동 회로(43)에 대응하는 구동 제어 신호를 출력한다. X축 모터 구동 회로(43)는, 제어 장치(41)로부터의 구동 제어 신호에 응답하여, X축 모터(MX)를 정전(正轉) 또는 역전(逆轉)시킨다. 제어 장치(41)는 Y축 모터 구동 회로(44)에 접속되어 Y축 모터 구동 회로(44)에 대응하는 구동 제어 신호를 출력한다. Y축 모터 구동 회로(44)는, 제어 장치(41)로부터의 구동 제어 신호에 응답하여, Y축 모터(MY)를 정전 또는 역전시킨다. 제어 장치(41)는 기판(2)의 단부(端部)를 검출할 수 있는 기판 검출 장치(45)에 접속되어, 기판 검출 장치(45)로부터의 검출 신호에 의거하여, 착탄 위치 PF를 통과하는 기판(2)의 위치를 산출한다.

X축 모터 회전 검출기(46)는 제어 장치(41)에 접속되어 검출 신호를 제어 장치(41)에 출력한다. 제어 장치(41)는, X축 모터 회전 검출기(46)로부터의 검출 신호에 의거하여, 기판 스테이지(23)(기판(2))의 이동 방향 및 이동량(이동 위치)을 연산한다. 그리고, 제어 장치(41)는 각 데이터 셀(C)의 중심 위치가 착탄 위치 PF에 위치하는 타이밍에서 토출 헤드 구동 회로(48)에 토출 타이밍 신호 LP1을 출력한다.

Y축 모터 회전 검출기(47)는 제어 장치(41)에 접속되어 검출 신호를 제어 장치(41)에 출력한다. 제어 장치(41)는, Y축 모터 회전 검출기(47)로부터의 검출 신호에 의거하여, 토출 헤드(32)(레이저 헤드(37))의 Y방향의 이동 방향 및 이동량(이동 위치)을 연산한다. 그리고, 제어 장치(41)는 각 노즐(N)에 대응하는 착탄 위치 PF를 각각 목표 토출 위치 P의 반송 경로 상에 배치한다.

제어 장치(41)는 토출 헤드 구동 회로(48)에 접속되어 토출 헤드 구동 회로(48)에 토출 타이밍 신호 LP1을 출력한다. 또한, 제어 장치(41)는 압전 소자 구동 전압 COM1을 소정의 클록 신호에 동기시켜 토출 헤드 구동 회로(48)에 출력한다. 제어 장치(41)는 비트맵 데이터(BMD)에 의거하여 소정의 기준 클록 신호에 동기시킨 토출 제어 신호 SI를 생성하고, 그 토출 제어 신호 SI를 토출 헤드 구동 회로(48)에 시리얼(serial) 전송한다. 토출 헤드 구동 회로(48)는 제어 장치(41)로부터의 토출 제어 신호 SI를 각각 각 압전 소자(PZ)(복수)에 대응시켜 차례로 시리 얼/패럴렐 변환한다.

토출 헤드 구동 회로(48)는, 제어 장치(41)로부터의 토출 타이밍 신호 LP1을 받으면, 토출 제어 신호 SI에 의거하여 선택된 압전 소자(PZ)에 각각 압전 소자 구동 전압 COM1을 공급한다. 또한, 토출 헤드 구동 회로(48)는 시리얼/패럴렐 변환된 토출 제어 신호 SI를 레이저 구동 회로(49)에 출력한다.

제어 장치(41)는 레이저 구동 회로(49)에 접속되어 레이저 구동 회로(49)에 레이저 구동 전압 COM2를 소정의 클록 신호에 동기시켜 출력한다. 레이저 구동 회로(49)는, 토출 헤드 구동 회로(48)로부터의 토출 제어 신호 SI를 받을 때, 소정 시간만큼(조사 대기 시간) 대기하여, 토출 제어 신호 SI에 대응한 각 반도체 레이저(LD)에 각각 레이저 구동 전압 COM2를 공급한다. 즉, 제어 장치(41)는, 액적(Fb)이 착탄 위치 PF에 착탄될 때마다, 레이저 구동 회로(49)를 통하여 그 액적(Fb)의 영역을 향하여 레이저광(B)을 조사한다.

제어 장치(41)는 회동 모터 구동 회로(50)에 접속되어 회동 모터 구동 회로(50)에 회동 모터 구동 신호 SMR을 출력한다. 회동 모터 구동 회로(50)는, 제어 장치(41)로부터의 회동 모터 구동 신호 SMR에 응답하여, 회동 스테이지(29)를 회동시키는 회동 모터(MR)를 정전 또는 역전시킨다. 회동 모터 구동 회로(50)는, 제어 장치(41)로부터의 회동 모터 구동 신호 SMR을 받을 때, 회동 모터(MR)를 정전 또는 역전시켜 회동 스테이지(29)를 회동 각도 θr만큼 회동시킨다.

다음으로, 액적 토출 장치(20)를 사용하여 식별 코드(10)를 형성하는 방법에 대해서 설명한다.

우선, 도 2에 나타낸 바와 같이, 기판 스테이지(23)에 표면(2a)이 상측으로 되도록 기판(2)을 고정시킨다. 이 때, 기판(2)은 안내 부재(24)(캐리지(27))에 대하여 -X방향 측에 배치되고, 회동 스테이지(29)는 기준 위치에 배치된다.

이어서, 입력 장치(42)를 조작하여 묘화 데이터(Ia)와 회동 각도 데이터(Iθ)를 제어 장치(41)에 입력한다. 그리하면, 제어 장치(41)는 묘화 데이터(Ia)에 의거한 비트맵 데이터(BMD)를 생성하여 저장하고, 압전 소자 구동 전압 COM1 및 레이저 구동 전압 COM2를 생성한다. 압전 소자 구동 전압 COM1 및 레이저 구동 전압 COM2를 생성하면, 제어 장치(41)는 Y축 모터(MY)의 구동을 제어한다. 기판(2)을 +X방향으로 반송할 때에, 각 목표 토출 위치 P가 대응하는 착탄 위치 PF를 통과하도록 Y방향으로 캐리지(27)(각 노즐(N))가 세트된다.

또한, 제어 장치(41)는 회동 각도 데이터(Iθ)에 의거한 회동 모터 구동 신호 SMR을 생성하여, 그 회동 모터 구동 신호 SMR을 회동 모터 구동 회로(50)에 출력한다. 회동 모터 구동 신호 SMR을 출력하면, 제어 장치(41)는 회동 모터 구동 회로(50)를 통하여 회동 모터(MR)를 정전시키고, 회동 스테이지(29)를 기준 위치로부터 묘화 위치로 회동시킨다. 이것에 의해, 제어 장치(41)는, 각 노즐(N)로부터 토출된 액적(Fb)이 착탄되는 위치와 각 조사구(38)로부터 조사된 레이저광(B)의 조사 위치를 공통되는 착탄 위치(PT)에 유지하여, 레이저광(B)의 조사각 θb만을 회동각 θr만큼 감소시킨다.

회동 스테이지(29)를 조사 위치로 회동시키면, 제어 장치(41)는 X축 모터(MX)의 구동을 제어하여 기판(2)의 +X방향으로의 반송을 개시한다. 제어 장 치(41)는, 기판 검출 장치(45) 및 X축 모터 회전 검출기(46)로부터의 검출 신호에 의거하여, 가장 +X방향에 위치하는 데이터 셀(C)의 목표 토출 위치 P가 노즐(N) 바로 아래까지 반송되었는지의 여부를 판단한다.

그동안 제어 장치(41)는 토출 헤드 구동 회로(48)에 토출 제어 신호 SI를 출력하는 동시에, 토출 헤드 구동 회로(48) 및 레이저 구동 회로(49)에 각각 압전 소자 구동 전압 COM1 및 레이저 구동 전압 COM2를 출력한다.

그리고, 가장 +X방향 측에 위치하는 데이터 셀(C)의 목표 토출 위치 P가 착탄 위치 PF로 반송되면, 제어 장치(41)는 토출 헤드 구동 회로(48)에 토출 타이밍 신호 LP1을 출력한다.

토출 타이밍 신호 LP1을 토출 헤드 구동 회로(48)에 출력하면, 제어 장치(41)는 토출 헤드 구동 회로(48)를 통하여 토출 제어 신호 SI에 의거하여 선택된 압전 소자(PZ)에 각각 압전 소자 구동 전압 COM1을 공급하고, 선택된 노즐(N)로부터 일제히 액적(Fb)을 토출시킨다. 토출된 액적(Fb)은 각각 대응하는 목표 토출 위치 P에 착탄되고, 대응하는 데이터 셀(C) 내에 습윤 확장된다. 목표 토출 위치 P에 착탄된 액적(Fb)은, 토출 동작의 개시로부터 조사 대기 시간만큼 경과하면, 그 외경을 셀 폭 W로 한다.

또한, 토출 타이밍 신호 LP1을 토출 헤드 구동 회로(48)에 출력하면, 제어 장치(41)는, 레이저 구동 회로(49)를 조사 대기 시간만큼 대기시킨 후, 토출 제어 신호 SI에 의거하여 선택된 반도체 레이저(LD)에 각각 레이저 구동 전압 COM2를 공급한다. 그리고, 제어 장치(41)는 선택된 반도체 레이저(LD)로부터 일제히 레이저 광(B)을 출사시킨다.

반도체 레이저(LD)로부터 출사된 레이저광(B)은 회동각 θr 분만큼 그 조사각 θb를 작게 하고, 액적(Fb)에 대한 에너지 밀도를 증가시킨다. 그리고, 레이저광(B)은 액적(Fb)에 조사하는 레이저광(B)의 에너지 부족, 즉, 건조 부족을 회피시켜 외경이 셀 폭 W로 이루어지는 도트(D)를 기판(2) 표면(2a)에 형성한다. 이것에 의해, 제어 장치(41)는 가장 +X방향 측에 위치하는 데이터 셀(C)에 셀 폭 W에 정합(整合)한 도트(D)를 형성한다.

이후, 동일하게, 제어 장치(41)는 기판(2)을 +X방향으로 반송하여, 각 목표 토출 위치 P가 착탄 위치 PF에 도달할 때마다, 선택한 노즐(N)로부터 액적(Fb)을 토출하고, 착탄된 액적(Fb)이 셀 폭 W로 되는 타이밍에서 액적(Fb)의 영역에 레이저광(B)을 조사시킨다. 이것에 의해, 코드 형성 영역(S) 내에 모든 도트(D)가 형성된다.

다음으로, 상기와 같이 구성한 본 실시예의 이점(利點)을 이하에 기재한다.

캐리지(27)에 착탄 위치 PF를 회동 중심으로 하는 회동 스테이지(29)를 설치하고, 회동 스테이지(29)에 토출 헤드(32)와 레이저 헤드(37)를 배열 설치한다. 액적(Fb)은 토출 헤드(32)의 노즐(N)로부터 착탄 위치 PF를 향하는 토출 방향 A1을 따라 토출된다. 또한, 토출된 액적(Fb)은 레이저 헤드(37)의 조사구(38)로부터 착탄 위치 PF를 향하는 토출 방향 A2를 따라 레이저광(B)이 조사된다. 즉, 착탄 위치 PF는, 각 노즐(N)로부터 토출 방향 A1을 따라 토출되는 액적(Fb)의 비행 궤적과 대응하는 조사구(38)로부터 조사 방향 A2를 따라 출사되는 레이저광(B)의 광축의 교점(交點)에 위치한다.

따라서, 레이저광(B)의 조사각 θb를 변경시킬 때에, 액적(Fb)이 착탄되는 위치를 착탄 위치 PF에 유지시킬 수 있고, 레이저광(B)의 조사 위치를 착탄 위치 PF에 유지시킬 수 있다. 그 결과, 레이저광(B)의 조사각 θb를 변경시킬 때에, 토출된 액적(Fb)이 착탄되는 위치와 그 위치 정밀도, 레이저광(B)의 조사 위치와 그 위치 정밀도를 유지시킬 수 있다. 따라서, 레이저광(B)의 조사 조건을 확장시킬 수 있고, 액적(Fb)으로 이루어지는 도트(D)의 형상 제어성을 향상시킬 수 있다.

회동 스테이지(29)를 시계 방향으로 회동시켜 조사각 θb를 회동각 θr만큼 작게 한다. 따라서, 레이저광(B)의 광축이 기판(2)의 법선에 근접하는 분만큼 액적(Fb)에 대응하는 에너지 밀도를 증가시킬 수 있고, 액적(Fb)의 건조 부족을 회피시킬 수 있다.

회동 스테이지(29)가 캐리지(27)에 탑재되어 있다. 따라서, 표면(2a) 위의 임의의 위치에 대하여 레이저광(B)의 조사각 θb만을 변경시킬 수 있다.

레이저 헤드(37)와 토출 헤드(32)가 공통의 회동 스테이지(29)에 배열 설치되어 있다. 따라서, 레이저광(B)과 토출 헤드(32)의 상대 위치를 유지시킬 수 있고, 레이저광(B)의 조사각 θb를 변경시킬 때에, 레이저광(B)의 광로(光路) 상으로부터 토출 헤드(32)를 이간(離間)시킬 수 있다.

또한, 상기 실시예는 다음과 같이 변경시킬 수도 있다.

조사각 θb를 0°로 할 수도 있다. 이것에 의하면, 액적(Fb)에 조사하는 레이저광(B)의 에너지 밀도를 최대로 할 수 있고, 액적(Fb)의 건조 부족을 보다 확실 하게 회피시킬 수 있다.

또는, 회동 스테이지(29)를 반시계 방향으로 회동시켜 조사각 θb를 크게 할 수도 있다. 액적(Fb)에 조사하는 레이저광(B)의 광단면이 표면(2a)의 면방향으로 확대되고, 그 에너지 밀도가 저하될 수 있다. 이것에 의하면, 레이저 조사에 의한 액적(Fb)의 돌비(突沸)를 회피시킬 수 있고, 액적(Fb)을 원활하게 건조 및 소성시킬 수 있다.

즉, 회동각 θr은 액적(Fb)의 건조 조건에 따라 어떠한 값이어도 상관없다.

레이저 헤드(37)와 토출 헤드(32)를 공통의 회동 스테이지(29)에 배열 설치하는 대신에, 레이저 헤드(37)와 토출 헤드(32)를 각각 상이한 회동 스테이지에 배열 설치할 수도 있다. 이 경우, 레이저 헤드(37)의 회동 중심과 토출 헤드(32)의 회동 중심을 동일한 목표 토출 위치 P로 한다.

레이저광(B)에 의해 액적(Fb)을 건조 및 소성시키는 대신에, 레이저광(B)의 조사에 의해 액적(Fb)을 원하는 방향으로 유동(流動)시킬 수도 있다. 또는, 레이저광(B)을 액적(Fb)의 외측 단부에만 조사하여 액적(Fb)을 피닝(pinning)시킬 수도 있다. 즉, 레이저광(B)의 조사에 의해, 액적(Fb)으로 이루어지는 마크가 형성되면 된다.

액적(Fb)에 의해 형성되는 마크는 반원구의 도트(D)에 한정되지 않아, 예를 들어 타원 형상의 도트나 선 형상의 마크일 수도 있다.

마크를 식별 코드(10)의 도트(D)에 구체화하는 이외에, 액정 표시 장치, 유기 일렉트로루미네선스 표시 장치, 또는 평면 형상의 전자 방출 소자를 구비하는 전계 효과형 장치(FED나 SED)에 설치되는 각종 박막, 금속 배선, 컬러 필터 등에 구체화할 수도 있다. 착탄된 액적(Fb)에 의해 형성되는 마크이면 된다. 전계 효과형 장치는 상기 소자로부터 방출된 전자를 형광 물질에 조사하여 상기 형광 물질을 발광시킨다.

기판(2)은 실리콘 기판, 플렉시블 기판, 또는 금속 기판일 수도 있고, 액적(Fb)이 토출되는 면은 이들 기판의 일 측면일 수도 있다. 즉, 액적(Fb)이 토출되는 면은 착탄된 액적(Fb)에 의해 마크를 형성하는 대상물의 일 측면이면 된다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 토출한 액적이 착탄되는 위치의 정밀도와 레이저광의 조사 위치 정밀도를 유지하여, 액적으로 이루어지는 마크의 형상 제어성을 향상시킨 마크 형성 방법 및 액적 토출 장치를 제공할 수 있다.

Claims

노즐로부터 대상물 표면의 목표 토출 위치를 향하여 토출 방향을 따라 액적을 토출하는 공정과,

조사구(照射口)로부터 상기 목표 토출 위치를 향하여 조사 방향을 따라 레이저광을 출사(出射)시킴으로써, 상기 표면에 착탄(着彈)된 상기 액적은 레이저광이 조사됨으로써, 상기 표면 위에 마크를 형성하는 공정과,

상기 목표 토출 위치를 회동(回動) 중심으로 하여 상기 노즐과 상기 조사구를 함께 회동시키고, 이것에 의해, 상기 토출 방향과 상기 조사 방향이 이루는 각도를 유지한 상태에서, 상기 대상물 표면에 대한 법선(法線)과 상기 토출 방향이 이루는 각도 및 상기 법선과 상기 조사 방향이 이루는 각도를 함께 변경시키는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 마크 형성 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 각도를 함께 변경시키는 공정에서, 상기 조사 방향이 상기 법선에 근접해지도록 상기 노즐과 상기 조사구를 함께 회동시키는 것을 특징으로 하는 마크 형성 방법.
노즐을 갖는 액적 토출 헤드로서, 상기 액적 토출 헤드는 상기 노즐로부터 대상물 표면의 목표 토출 위치를 향하여 토출 방향을 따라 액적을 토출하는 것과,

조사구를 갖는 레이저 조사 장치로서, 상기 레이저 조사 장치는 상기 조사구로부터 상기 목표 토출 위치를 향하여 조사 방향을 따라 상기 레이저광을 출사시키는 것을 구비하는 액적 토출 장치에 있어서,

상기 목표 토출 위치를 회동 중심으로 하여 상기 노즐과 상기 조사구를 함께 회동시키고, 이것에 의해, 상기 토출 방향과 상기 조사 방향이 이루는 각도를 유지한 상태에서, 상기 대상물 표면에 대한 법선과 상기 토출 방향이 이루는 각도 및 상기 법선과 상기 조사 방향이 이루는 각도를 함께 변경시키는 회동 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 액적 토출 장치.
제 3 항에 있어서,

상기 회동 장치는, 상기 조사 방향이 상기 법선에 근접해지도록 상기 노즐과 상기 조사구를 함께 회동시키는 것을 특징으로 하는 액적 토출 장치.
삭제
제 2 항에 있어서,

상기 각도를 함께 변경시키는 공정에서, 상기 조사 방향이 상기 법선과 일치하도록 상기 노즐과 상기 조사구를 함께 회동시키는 것을 특징으로 하는 마크 형성 방법.
제 4 항에 있어서,

상기 조사 방향이 상기 법선과 일치하도록 상기 노즐과 상기 조사구를 함께 회동시키는 것을 특징으로 하는 액적 토출 장치.
제 3 항, 제 4 항, 또는 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 회동 장치는, 상기 목표 토출 위치를 회동 중심으로 하여 회동 가능한 회동 스테이지를 가지며, 그 회동 스테이지에 상기 액적 토출 헤드와 상기 레이저 조사 장치가 탑재되고, 상기 액적 토출 장치는 상기 대상물의 표면에 대하여 이동 가능한 캐리지를 더 구비하며, 상기 회동 스테이지는 상기 캐리지에 탑재되어 있는 것을 특징으로 하는 액적 토출 장치.