KR20040012480A - 액체방울 토출 장치, 전기 광학 장치의 제조 방법, 전기광학 장치 및 전자 기기 - Google Patents
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- B41J2202/01—Embodiments of or processes related to ink-jet heads
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Abstract
워크(W)에 대하여 기능액을 도입한 기능 액체방울 토출 헤드(10)를 상대적으로 이동시키면서 기능 액체방울을 선택적으로 토출하는 액체방울 토출 장치(1)로서, 서로 사양 및/또는 도입하는 기능액이 다른 복수 종류의 기능 액체방울 토출 헤드(10)와, 복수 종류의 기능 액체방울 토출 헤드(10)를 교환 가능하게 탑재하는 캐리지(9)와, 복수 종류의 기능 액체방울 토출 헤드(10)를 교환 가능하게 스톡(stock)하는 스토커(stocker)(12)와, 각 기능 액체방울 토출 헤드(10)를 캐리지(9) 및 스토커(12) 사이에서 이동 적재하는 헤드 이동 적재 기구(13)를 구비하고 있다. 기능 액체방울 토출 헤드(10)를 자동 교환 가능하게 함으로써, 이 액체방울 토출 장치(1)는 워크 처리를 효율적으로 행할 수 있다.
Description
본 발명은 기판 등의 워크(work)에 대하여 잉크젯 헤드로 대표되는 기능 액체방울 토출 헤드에 의해 기능액의 토출을 행하는 액체방울 토출 장치, 전기 광학 장치의 제조 방법, 전기 광학 장치 및 전자 기기에 관한 것이다.
종래의 잉크젯 프린터(컬러 프린터) 등에서는 캐리지에 복수의 잉크젯 헤드를 탑재하고, 이것에 복수색의 잉크를 도입함으로써 컬러 인쇄를 행하는데, 이러한 경우에는 동일한 사양의 잉크젯 헤드를 탑재한다(예를 들어, 일본국 특개평9-49920호 공보 참조).
그런데, 잉크젯 헤드(기능 액체방울 토출 헤드)의 응용 기술에서는, 기능액의 토출 대상으로 되는 워크에 따라서는, 복수 종류의 기능막 등을 형성하도록 점성이 상이한 복수 종류의 기능액을 토출하는 것을 생각할 수 있다. 예를 들면, 프레파라트(preparat) 위의 검체(檢體)에 염색제를 도포하고, 이것을 코팅재로 밀봉 고착(固着)시켜, 커버 글라스(coverglass)를 생략하는 프레파라트의 작성 기술 등에서는, 기능 액체방울 토출 헤드에 의해 검체 염색제(기능액)의 토출과 코팅재(기능액)의 토출을 행할 필요가 있다. 이러한 경우에는, 점성이 낮은 검체 염색제와 점성이 높은 코팅재에서는, 사양이 상이한 기능 액체방울 토출 헤드를 사용할 필요가 생기고, 단순하게 생각하면, 사양이 상이한 기능 액체방울 토출 헤드를 탑재한 2개의 액체방울 토출 장치를 사용하거나, 또는 1개의 액체방울 토출 장치에 대하여 기능 액체방울 토출 헤드(기능액 공급계를 포함함)를 적절히 교환하여 사용할 필요가 있다.
그러나, 이렇게 하면, 워크의 다른 액체방울 토출 장치로의 반송, 또는 기능 액체방울 토출 헤드 등의 재부착 작업(교환 작업)에 시간을 필요로 하기 때문에, 전체적으로 각 워크에 대한 액체방울 토출 처리가 상당히 번잡해진다.
본 발명은 기능 액체방울 토출 헤드를 자동 교환 가능하게 함으로써, 워크 처리를 효율적으로 행할 수 있는 액체방울 토출 장치, 전기 광학 장치의 제조 방법, 전기 광학 장치 및 전자 기기를 제공하는 것을 과제로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액체방울 토출 장치의 전체 사시도.
도 2는 액체방울 토출 장치의 헤드 유닛 주위의 확대 사시도.
도 3은 제 1 토출 헤드(기능 액체방울 토출 헤드) 주위의 확대 사시도.
도 4는 제 2 토출 헤드(기능 액체방울 토출 헤드)의 확대 사시도.
도 5는 제 3 토출 헤드(기능 액체방울 토출 헤드)의 확대 사시도.
도 6은 액체방울 토출 장치의 헤드 스토커(stocker) 주위의 사시도.
도 7은 헤드 스토커의 스톡 테이블 및 캡 유닛 주위의 확대 사시도.
도 8은 액체방울 토출 장치의 기능액 공급 기구의 정면도.
도 9는 액체방울 토출 장치의 제어 수단을 나타낸 블록도.
도 10의 (a) 및 (b)는 기능 액체방울 토출 헤드에 인가되는 토출 파형(도 10의 (a)) 및 미진동(微振動) 파형(도 10의 (b))을 나타내는 파형도.
도 11은 기능 액체방울 토출 헤드를 구동하기 위한 구동 펄스의 예를 나타내는 도면.
도 12는 컬러 필터 제조 공정을 설명하는 플로차트.
도 13의 (a) 내지 (e)는 제조 공정 순으로 나타낸 컬러 필터의 모식 단면도.
도 14는 본 발명을 적용한 컬러 필터를 사용한 액정 장치의 개략 구성을 나타내는 요부(要部) 단면도.
도 15는 본 발명을 적용한 컬러 필터를 사용한 제 2 예의 액정 장치의 개략 구성을 나타내는 요부 단면도.
도 16은 본 발명을 적용한 컬러 필터를 사용한 제 3 예의 액정 장치의 개략 구성을 나타내는 요부 단면도.
도 17은 제 2 실시예에서의 표시 장치의 요부 단면도.
도 18은 제 2 실시예에서의 표시 장치의 제조 공정을 설명하는 플로차트.
도 19는 무기물 뱅크층의 형성을 설명하는 공정도.
도 20은 유기물 뱅크층의 형성을 설명하는 공정도.
도 21은 정공 주입/수송층을 형성하는 과정을 설명하는 공정도.
도 22는 정공 주입/수송층이 형성된 상태를 설명하는 공정도.
도 23은 청색의 발광층을 형성하는 과정을 설명하는 공정도.
도 24는 청색의 발광층이 형성된 상태를 설명하는 공정도.
도 25는 각색의 발광층이 형성된 상태를 설명하는 공정도.
도 26은 음극의 형성을 설명하는 공정도.
도 27은 제 3 실시예에서의 표시 장치의 요부 분해사시도.
도 28은 제 4 실시예에서의 표시 장치의 요부 단면도.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
1 : 액체방울 토출 장치
3 : 이동 기구
4 : X축 테이블
5 : Y축 테이블
7 : 헤드 유닛
9 : 서브 캐리지
10 : 기능 액체방울 토출 헤드
12 : 헤드 스토커
13 : 이동 적재(transfer) 로봇
14 : 기능액 공급 기구
15 : 거리 계측 장치
16 : 제어 수단
26 : 흡착 테이블
32 : Z축 이동 기구
42 : 헤드 유지부재
44 : 헤드 장착부
47 : 위치 결정 구멍
48 : 검출기
51 : 헤드 본체
51a : 노즐면
54 : 플랫 플렉시블 케이블
55 : 실리콘 튜브
62 : 파지(把持) 돌기
63 : 피(被)검출부
64 : 위치 결정 핀
71 : 스톡 테이블(stock table)
73 : 헤드 보전(保全) 기구
74 : 수평 이동 기구
75 : 캡 유닛
76 : 와이핑 유닛
101 : 헤드 캡
104 : 상하동(上下動) 기구
105 : 흡인 펌프
121 : 와이핑 시트
141 : 탱크 유닛
142 : 서브 탱크
144 : 승강 기구
150 : 액위(液位) 센서
151 : 메인 탱크
152 : 압력 송액(送液) 장치
181 : 제어부
182 : CPU
183 : ROM
184 : RAM
188 : 헤드 드라이버
500 : 컬러 필터
520, 530, 550 : 액정 장치
600, 700, 800 : 표시 장치
W : 기판
본 발명의 액체방울 토출 장치는 워크에 대하여 기능 액체방울 토출 헤드를상대적으로 이동시키면서 기능 액체방울을 선택적으로 토출하는 액체방울 토출 장치로서, 복수의 기능 액체방울 토출 헤드와, 복수의 기능 액체방울 토출 헤드를 탑재하는 캐리지와, 복수의 기능 액체방울 토출 헤드를 스톡하는 스토커와, 각 기능 액체방울 토출 헤드를 캐리지와 스토커 사이에서 이동 적재하는 헤드 이동 적재 기구와, 기능 액체방울 토출 헤드가 탑재된 캐리지를 워크에 대하여 상대적으로 이동시키는 이동 기구와, 기능액을 복수의 기능 액체방울 토출 헤드에 각각 공급하는 기능액 공급 수단과, 복수의 기능 액체방울 토출 헤드를 각각 제어하는 제어 수단을 구비한 것을 특징으로 한다.
이 구성에 의하면, 이동 기구에 의해, 워크에 대하여 캐리지 위의 기능 액체방울 토출 헤드를 상대적으로 이동시키면서, 기능액 공급 수단에 의해 기능 액체방울 토출 헤드에 기능액을 공급하는 동시에 제어 수단에 의해 기능 액체방울 토출 헤드를 토출 구동한다. 이것에 의해, 워크의 원하는 위치에 다수의 기능 액체방울을 착탄(着彈)시킬 수 있다. 이 경우, 워크 처리에 필요한 기능 액체방울 토출 헤드를 적절히 스토커에 스톡하여 두고, 작업의 진행 상황에 따라, 헤드 이동 적재 기구에 의해 스토커 위의 기능 액체방울 토출 헤드와 캐리지 위의 기능 액체방울 토출 헤드를 교환함으로써, 새로운 기능 액체방울 토출 헤드에 의한 기능액의 토출이 가능해진다. 즉, 기능 액체방울 토출 헤드의 교환에 의해, 워크에 대하여 단시간에 상이한 기능액의 토출을 행할 수 있다.
이 경우, 복수의 기능 액체방울 토출 헤드는, 충전하는 기능액 및/또는 사양이 서로 다른 복수 종류의 기능 액체방울 토출 헤드를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 캐리지에는 복수의 기능 액체방울 토출 헤드 중의 복수개가 교환 가능하게 탑재되고, 제어 수단은 복수개의 기능 액체방울 토출 헤드를 관련지어 제어하는 것이 바람직하다.
이 구성에 의하면, 워크에 대하여 도입하는 기능액 및/또는 사양이 상이한 복수 종류의 기능 액체방울 토출 헤드를 일체로서 주사하여 기능액을 토출시킬 수 있기 때문에, 워크에 대한 기능액의 다양한 액체방울 토출이 가능해진다.
이러한 경우, 각 기능 액체방울 토출 헤드는 헤드 유지부재에 유지되어 있고, 헤드 유지부재를 통하여 캐리지의 각 헤드 장착부 및 스토커의 각 헤드 장착부에 교환 가능하게 탑재되며, 또한, 헤드 이동 적재 기구에 의해 이동 적재되는 것이 바람직하다.
이 구성에 의하면, 복수 종류의 기능 액체방울 토출 헤드의 형태(외관 형상)가 상이한 경우에, 헤드 유지부재의 헤드 부착부 이외의 부분을 통일된 형태로 함으로써, 각 기능 액체방울 토출 헤드를 동일한 조건에서 캐리지 및 스토커에 장착할 수 있고, 또한, 이동 적재할 수 있다. 즉, 복수 종류의 기능 액체방울 토출 헤드의 형태가 상이한 경우일지라도, 캐리지의 각 헤드 장착부 및 스토커의 각 헤드 장착부를 동일한 구조의 것으로 할 수 있고, 또한, 헤드 이동 적재 기구의 파지부(把持部)도 변경을 필요로 하지 않는다.
이 경우, 헤드 유지부재에는 기능 액체방울 토출 헤드를 캐리지 및 스토커에 위치 결정하기 위한 복수의 위치 결정부가 설치되고, 캐리지의 각 헤드 장착부 및 스토커의 각 헤드 장착부에는 복수의 위치 결정부에 대응하는 복수의 위치 결정 수용부가 설치되어 있는 것이 바람직하다.
이 구성에 의하면, 캐리지의 각 헤드 장착부 및 스토커의 각 헤드 장착부에 대하여 각 기능 액체방울 토출 헤드를 양호한 위치 결정 정밀도로 탑재할 수 있다. 또한, 위치 결정부 및 위치 결정 수용부로 이루어진 위치 결정 개소는 서로 이간(離間)된 2개소 또는 3개소인 것이 바람직하다.
이러한 경우, 헤드 이동 적재 기구는 헤드 유지부재를 통하여 기능 액체방울 토출 헤드를 수평 자세로 파지하고, 헤드 유지부재에는 헤드 이동 적재 기구에 의해 파지되는 피(被)파지부가 세워 설치되어 있는 것이 바람직하다.
이 구성에 의하면, 헤드 이동 적재 기구는 헤드 유지부재의 피파지부를 파지함으로써, 기능 액체방울 토출 헤드를 수평 자세로 유지한 상태에서 이것을 이동 적재할 수 있다. 이 경우, 피파지부는 헤드 유지부재에 세워 설치되어 있기 때문에, 헤드 이동 적재 기구는 기능 액체방울 토출 헤드에 간섭하지 않고 피파지부를 적절히 안정되게 파지할 수 있다.
이러한 경우, 캐리지의 각 헤드 장착부에는 탑재된 기능 액체방울 토출 헤드의 종별(種別)을 검출하는 검출부가 설치되고, 헤드 유지부재에는 검출부에 대응하는 피검출부가 설치되어 있는 것이 바람직하다.
이 구성에 의하면, 기능 액체방울 토출 헤드를 캐리지의 헤드 장착부에 장착하면, 헤드 유지부재의 피검출부와 캐리지의 검출부의 협동에 의해, 기능 액체방울 토출 헤드의 종별이 검출된다. 그리고, 이 검출 결과에 의거하여, 제어 수단의 헤드별 데이터(토출 패턴 데이터)로부터 해당하는 데이터가 선택된다. 또한, 각 기능 액체방울 토출 헤드의 노즐 위치 데이터(기준 위치 데이터)는 미리 제어 수단의 메모리에 기억시켜 둘 수도 있고, 상기의 피검출부를 메모리 부착으로 하여(IC), 이것에 기억시켜 두도록 할 수도 있다.
이러한 경우, 헤드 유지부재를 통하여 캐리지의 각 헤드 장착부에 탑재된 각 기능 액체방울 토출 헤드는, 그 최외단(最外端)에 위치하는 기준 토출 노즐이 부(副)주사 방향에서의 동일 위치에 배열 설치되는 것이 바람직하다.
이 구성에 의하면, 복수 종류의 기능 액체방울 토출 헤드에서의 제어상의 기준점이 부주사 방향의 동일 위치에 일치하기 때문에, 제어 수단의 데이터 구성을 단순화할 수 있고, 또한, 캐리지에 대하여 각 기능 액체방울 토출 헤드를 양호한 정밀도로 탑재할 수 있다.
이러한 경우, 기능액 공급 수단은 복수 종류의 기능 액체방울 토출 헤드에 대응하여 복수의 기능액 탱크를 갖고, 복수의 기능액 탱크와 복수 종류의 기능 액체방울 토출 헤드는 각각 튜브를 통하여 접속되어 있는 것이 바람직하다.
이 구성에 의하면, 각 기능액 탱크와 각 기능 액체방울 토출 헤드가 미리 튜브에 의해 접속되어 있기 때문에, 스토커 및 캐리지 사이에서의 기능 액체방울 토출 헤드의 교환 시에, 튜브의 착탈(着脫)을 행할 필요가 없어, 기능 액체방울 토출 헤드의 교환을 신속하게 행할 수 있는 동시에, 교환 시에서의 기능액 누설 등을 확실하게 방지할 수 있다.
이러한 경우, 제어 수단은 복수 종류의 기능 액체방울 토출 헤드에 대응하여 복수의 헤드 드라이버를 갖고, 복수의 헤드 드라이버와 복수 종류의 기능 액체방울토출 헤드는 각각 케이블을 통하여 접속되어 있는 것이 바람직하다.
이 구성에 의하면, 각 헤드 드라이버와 각 기능 액체방울 토출 헤드가 미리 케이블에 의해 접속되어 있기 때문에, 스토커 및 캐리지 사이에서의 기능 액체방울 토출 헤드의 교환 시에, 케이블의 착탈을 행할 필요가 없고, 기능 액체방울 토출 헤드의 교환을 신속하게 행할 수 있는 동시에, 교환 구조가 복잡해지지 않는다.
이러한 경우, 스토커는 이것에 스톡되어 있는 기능 액체방울 토출 헤드의 노즐면에 밀착하는 건조 방지용 캡을 갖고 있는 것이 바람직하다.
이 구성에 의하면, 스톡되어 있는 기능 액체방울 토출 헤드(의 노즐면)의 건조가 방지되기 때문에, 스톡되어 있는 상태일지라도 기능 액체방울 토출 헤드의 토출 기능을 적합하게 유지하여 둘 수 있다. 이 때문에, 토출 기능을 적합하게 유지한 상태에서 기능 액체방울 토출 헤드를 교환할 수 있고, 교환 직후의 기능 액체방울 토출 헤드일지라도, 그 액체방울 토출에 지장을 초래하지 않는다.
이 경우, 캡에는 캡을 통하여 기능 액체방울 토출 헤드의 기능액을 흡인하는 흡인 수단이 접속되어 있는 것이 바람직하다.
이 구성에 의하면, 예를 들어, 캡을 이용하여, 기능 액체방울 토출 헤드의 교환 직전에, 기능 액체방울 토출 헤드의 기능액을 흡인하는 클리닝(cleaning)을 행할 수 있고, 기능 액체방울 토출 헤드를 토출 기능을 보다 한층 더 적합하게 유지한 상태에서 교환할 수 있다.
이 경우, 스토커는 이것에 스톡되어 있는 기능 액체방울 토출 헤드의 노즐면을 와이핑(wiping)하는 와이핑 기구를 더 갖고 있는 것이 바람직하다.
이 구성에 의하면, 예를 들어, 상기의 기능액을 흡인하는 클리닝 후에, 기능 액체방울 토출 헤드의 노즐면을 와이핑함으로써, 각 토출 노즐의 메니스커스를 적절한 상태로 유지할 수 있다.
이러한 경우, 스토커는 이것에 스톡되어 있는 기능 액체방울 토출 헤드의 전체 토출 노즐로부터의 기능 액체방울의 공(空)토출을 받는 공토출 받이를 더 갖고, 제어 수단은 기능 액체방울 토출 헤드에 정기적으로 공토출을 실행시키는 것이 바람직하다.
이 구성에 의하면, 정기적으로 또는 교환 직전에, 스톡되어 있는 기능 액체방울 토출 헤드의 전체 토출 노즐로부터의 기능 액체방울의 공토출을 행함으로써, 기능 액체방울 토출 헤드의 토출 기능을 적합하게 유지하여 둘 수 있다. 이 때문에, 토출 기능을 적합하게 유지한 상태에서 기능 액체방울 토출 헤드를 교환할 수 있고, 교환 직후의 기능 액체방울 토출 헤드일지라도, 그 액체방울 토출에 지장을 초래하지 않는다. 또한, 상기의 캡을 진퇴(進退) 가능으로 하여, 공토출 받이를 겸하는 것으로 할 수도 있다.
이러한 경우, 제어 수단은 스토커에 스톡되어 있는 기능 액체방울 토출 헤드의 토출 노즐에 대하여 기능 액체방울의 토출을 수반하지 않는 구동 파형을 인가하는 것이 바람직하다.
이 구성에 의하면, 기능 액체방울 토출 헤드의 각 토출 노즐에 도달하는 잉크실 내에서, 기능액이 인가된 구동 파형에 의해 미동(微動)하여, 교반됨으로써, 기능액의 부분적인 건조, 특히 토출 노즐 선단의 메니스커스를 구성하는 기능액 부분의 건조가 억제된다. 이것에 의해, 전체적으로 각 토출 노즐의 건조에 따른 막힘을 억제할 수 있다. 따라서, 스톡되어 있는 기능 액체방울 토출 헤드의 토출 기능을 적합하게 유지하여 둘 수 있고, 교환 직후의 기능 액체방울 토출 헤드일지라도, 그 액체방울 토출에 지장을 초래하지 않는다.
이러한 경우, 제어 수단은 캐리지에 탑재되어 있는 기능 액체방울 토출 헤드의 본(本)토출을 행하지 않는 토출 노즐에 대하여, 본토출의 토출 타이밍으로 기능 액체방울의 토출을 수반하지 않는 구동 파형을 인가하는 것이 바람직하다.
이 구성에 의하면, 상기와 동일하게, 본토출을 행하지 않는 토출 노즐의 건조에 따른 막힘을 억제할 수 있다. 따라서, 정기적인 플러싱(flushing)(전체 토출 노즐로부터의 기능 액체방울의 공토출) 등을 적절히 생략할 수 있어, 전체적으로 워크 처리의 택트 타임(tact time)을 단축시킬 수 있다.
본 발명의 전기 광학 장치의 제조 방법은, 상기한 액체방울 토출 장치를 사용하여 워크 위에 기능 액체방울에 의한 성막부를 형성하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 전기 광학 장치는, 상기한 액체방울 토출 장치를 사용하여 워크 위에 기능 액체방울에 의한 성막부를 형성한 것을 특징으로 한다.
이 구성에 의하면, 워크에 대하여 기능액의 다양한 토출을 가능하게 하는 액체방울 토출 장치를 사용하여 제조되기 때문에, 전기 광학 장치 자체를 효율적으로 제조할 수 있게 된다. 또한, 전기 광학 장치(디바이스)로서는, 액정 표시 장치, 유기 EL(Electro-Luminescence) 장치, 전자 방출 장치, PDP(Plasma Display Panel) 장치 및 전기 영동 표시 장치 등을 생각할 수 있다. 또한, 전자 방출 장치는 이른바 FED(Field Emission Display) 장치나 SED(Surface-Conduction Electron-Emitter Display) 장치를 포함하는 개념이다. 또한, 전기 광학 장치로서는, 금속 배선 형성, 렌즈 형성, 레지스트 형성 및 광확산체 형성 등을 포함하는 장치를 생각할 수 있다.
본 발명의 전자 기기는 상기한 전기 광학 장치를 탑재한 것을 특징으로 한다.
이 경우, 전자 기기로서는, 이른바 플랫 패널 디스플레이(Flat Panel Display)를 탑재한 휴대 전화, 퍼스널 컴퓨터 이외에, 각종의 전기 제품이 이것에 해당된다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 액체방울 토출 장치, 전기 광학 장치의 제조 방법, 전기 광학 장치 및 전자 기기에 대해서 설명한다. 잉크젯 프린터의 잉크젯 헤드(기능 액체방울 토출 헤드)는 미소한 잉크방울(기능 액체방울)을 도트 형상으로 양호한 정밀도에 의해 토출할 수 있기 때문에, 예를 들어, 기능액(토출 대상액)에 특수한 잉크, 발광성 또는 감광성 수지 등의 액상체(液狀體)를 사용함으로써, 각종 부품의 제조 분야에 대한 응용이 기대되고 있다.
본 실시예의 액체방울 토출 장치는, 사양이 상이한 복수 종류의 기능 액체방울 토출 헤드 또는 도입하는 기능액이 상이한 복수 종류의 기능 액체방울 토출 헤드를 적절히 장치 내에서 교환하면서 사용하고, 워크인 기판(W)에 기능 액체방울을 토출하여, 기판 위에 원하는 성막부를 형성하는 것이다(상세한 것은 후술함).
도 1에 나타낸 바와 같이, 실시예의 액체방울 토출 장치(1)는 기대(機臺)(2)와, 기대(2) 위에 설치한 이동 기구(3)인 X축 테이블(4) 및 이것과 직교하는 Y축 테이블(5)과, X축 테이블(4)에 이동 가능하게 부착시킨 메인 캐리지(6)와, 메인 캐리지(6)에 탑재한 헤드 유닛(7)을 구비한다. 그리고, 헤드 유닛(7)에는 서브 캐리지(캐리지)(9)를 통하여 사양이 상이한 3종류의 기능 액체방울 토출 헤드(10)가 착탈 가능하게, 또한, 교환 가능하게 탑재되어 있다. 또한, 워크인 기판(W)은 Y축 테이블(5)에 착탈 가능하게 탑재되어 있다.
X축 테이블(4)의 좌부(左部) 근방에는 기능 액체방울 토출 헤드(10)를 스톡하는 헤드 스토커(스토커)(12)가 배열 설치되어 있고, 실시예의 헤드 스토커(12)는 3종류의 기능 액체방울 토출 헤드(10)가 스톡 가능하게 구성되어 있다. 기대(2)의 좌부에는 이동 적재 로봇(13)이 세워 설치되고, 이 이동 적재 로봇(13)에 의해, 헤드 스토커(12) 위의 기능 액체방울 토출 헤드(10)와 서브 캐리지(9) 위의 기능 액체방울 토출 헤드(10)를 교환(교체 탑재)할 수 있게 되어 있다.
이동 적재 로봇(13)의 근방에는 기대(2) 위에 기능액 공급 기구(기능액 공급 수단)(14)가 배열 설치되고, 이 기능액 공급 기구(14)로부터 각 기능 액체방울 토출 헤드(10)에 기능액이 공급된다. 마찬가지로, 이동 적재 로봇(13) 근방의 기대(2) 위에는 레이저광을 이용한 거리 계측 장치(계측 수단)(15)가 하향으로 설치되어 있다. 또한, 이 액체방울 토출 장치(1)에는 상기의 이동 기구(3)나 기능 액체방울 토출 헤드(10) 등의 구성 장치를 통괄 제어하는 제어 수단(16)이 구성되어 있다(도 9 참조).
또한, 도시에서는 생략했으나, 이 액체방울 토출 장치(1)에는 헤드 유닛(7)에 탑재한 기능 액체방울 토출 헤드(10)의 정기적인 플러싱(전체 토출 노즐로부터의 기능액의 버리기 토출)을 받는 플러싱 유닛이나, 기능 액체방울 토출 헤드(10)의 노즐면을 와이핑하는 와이핑 유닛 이외에, 기능 액체방울 토출 헤드(10)의 기능액 흡인 및 보관을 행하는 흡인 유닛 등이 구성되어 있다.
X축 테이블(4)은 X축 방향의 구동계를 구성하는 모터(22) 구동의 X축 슬라이더(21)를 갖고, 이것에 상기의 메인 캐리지(6)를 이동 가능하게 탑재하여, 구성되어 있다. 마찬가지로, Y축 테이블(5)은 Y축 방향의 구동계를 구성하는 모터(24) 구동의 Y축 슬라이더(23)를 갖고, 이것에 흡착 테이블(워크 테이블)(26) 및 θ테이블(27) 등으로 이루어진 세트 테이블(25)을 이동 가능하게 탑재하여, 구성되어 있다. 이 경우, X축 테이블(4)은 기대(2) 위에 세워 설치한 좌우의 지주(支柱)(29, 29)에 지지되는 반면, Y축 테이블(5)은 기대(2) 위에 직접 지지되어 있다. 그리고, 세트 테이블(25)의 흡착 테이블(26) 위에 기판(W)이 위치 결정 상태에서 세트되어 있다.
본 실시예의 액체방울 토출 장치(1)에서는, X축 테이블(4)에 의한 각 기능 액체방울 토출 헤드(10)의 이동에 동기하여 각 기능 액체방울 토출 헤드(10)가 구동(기능 액체방울의 선택적 토출)하는 구성이며, 기능 액체방울 토출 헤드(10)의 이른바 주(主)주사는 X축 테이블(4)의 X축 방향으로의 왕복동(往復動) 동작에 의해 실행된다. 또한, 이것에 대응하여, 이른바 부(副)주사는 Y축 테이블(5)에 의한 기판(W)의 Y축 방향으로의 왕동(왕동) 동작에 의해 실행된다. 그리고, 상기 주사에서의 각 기능 액체방울 토출 헤드(10)의 구동은 상기의 제어 수단(16)에 기억하는토출 패턴 데이터에 의거하여 실행된다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 메인 캐리지(6)는 상기의 X축 슬라이더(21)에 연직(鉛直) 자세로 이동 가능하게 부착된 슬라이드 베이스(31)와, 슬라이드 베이스(31)에 구성한 Z축 이동 기구(갭 조정 수단)(32)를 갖고 있다. 슬라이드 베이스(31)의 정면에는 한쌍의 가이드 레일(33)이 설치되어 있고, 이 한쌍의 가이드 레일(33)에 헤드 유닛(7)이 상하 방향으로 슬라이드 가능하게 부착되어 있다. Z축 이동 기구(32)는, 예를 들어, 헤드 유닛(7) 측에 설치한 암나사 부재(35)와, 이것에 나사 결합되는 리드 나사(36)와, 리드 나사(36)를 정역(正逆) 회전시키는 스테핑 모터(액추에이터)(37)로 구성되어 있고, 스테핑 모터(37)의 정역 회전에 의해 헤드 유닛(7)을 상하동시켜, 헤드 유닛(7) 위의 기능 액체방울 토출 헤드(10)와 기판(W) 사이의 워크 갭을 미세 조정할 수 있게 되어 있다(상세한 것은 후술함).
헤드 유닛(7)은 상기의 슬라이드 베이스(31)에 슬라이드 가능하게 부착된 연직 자세의 브래킷(41)과, 이 브래킷(41)에 부착시킨 수평 자세의 서브 캐리지(9)를 갖고, 이 서브 캐리지(9)에 상기 3종류의 기능 액체방울 토출 헤드(10, 10, 10)가 각각 헤드 유지부재(42, 42, 42)를 통하여 착탈 가능하게 장착되게 되어 있다. 또한, 도시하지 않지만, 브래킷(41)과 서브 캐리지(9) 사이에는 서브 캐리지(9)에서의 X축 중심 및 Y축 중심의 각도를 미세 조정하는 평행도 미세 조정 기구가 구성되어 있다.
서브 캐리지(9)는 스테인리스 등의 후판(厚板)으로 구성되어 있고, 그 표면에는 횡렬로 3개의 헤드 장착부(44, 44, 44)가 형성되어 있다. 각 헤드장착부(44)는 상기의 헤드 유지부재(42)가 위치 결정 상태에서 끼워 맞춰지는 얕은 홈부(45)와, 얕은 홈부(45)의 중앙에 형성된 기능 액체방울 토출 헤드(10)의 하부(헤드 본체(51))가 관통되는 관통 개구(46)로 구성되어 있다. 얕은 홈부(45)의 홈 바닥에는 관통 개구(46)를 사이에 두고 헤드 유지부재(기능 액체방울 토출 헤드(10))(42)를 위치 결정하기 위한 한쌍의 위치 결정 구멍(위치 결정 수용부)(47, 47)이 형성되어 있다. 또한, 각 얕은 홈부(45)의 홈 에지부에는 기능 액체방울 토출 헤드(10)의 종별을 검출하는 검출기(48)가 매립되고, 검출기(48)는 상기의 제어 수단(16)에 접속되어 있다.
3종류의 기능 액체방울 토출 헤드(10, 10, 10)는 서브 캐리지(9)의 우부(右部)에 탑재되어 있는 제 1 토출 헤드(도 3 참조)(10a)와, 좌우의 중간부에 탑재되어 있는 제 2 토출 헤드(도 4 참조)(10b)와, 좌부에 탑재되어 있는 제 3 토출 헤드(도 5 참조)(10c)로 구성되고, 모두 헤드 유지부재(42)에 유지된 상태에서 서브 캐리지(9)의 헤드 장착부(44)에 장착된다. 또한, 도시하지 않지만, 위치 결정 상태에서 서브 캐리지(9)에 장착된 3종류의 기능 액체방울 토출 헤드(10, 10, 10)는, 그 브래킷(41) 측의 최외단의 토출 노즐(기준 노즐)이 Y축 방향의 동일 위치에 나열되도록 위치 결정되게 되어 있다.
제 1 토출 헤드(10a)는 비교적 점성이 낮은 기능액을 각 토출 노즐로부터 미량(微量) 토출하는 사양의 것이다. 즉, 노즐 수가 많고, 또한, 단위 노즐당의 기능 액체방울 토출량이 적은 사양의 것이다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 제 1 토출 헤드(10a)는 노즐면(51a)에 2개의 노즐 열(도시 생략)을 갖는 헤드 본체(51)와, 헤드 본체(51)의 상측에 고정된 헤드 기판(52)을 갖고 있다. 헤드 기판(52)에는 한쌍의 커넥터(53, 53)를 통하여 제어 수단(16)에 연결되는 한쌍의 플랫 플렉시블 케이블(54, 54)이 접속되고, 헤드 본체(51)에는 헤드 기판(52)을 관통하여 기능액 공급 기구(14)에 연결되는 한쌍의 실리콘 튜브(55, 55)가 접속되어 있다.
헤드 본체(51)의 양측면에는 각각 부착 보스(56, 56)가 돌출 설치되어 있고, 제 1 토출 헤드(10a)는 그 헤드 본체(51)를 헤드 유지부재(42)의 부착 개구(61)에 삽입한 위치 결정 상태에서, 이 한쌍의 부착 보스(56, 56)에 의해 헤드 유지부재(42)에 나사 고정되어 있다.
헤드 유지부재(42)는 중앙부에 상기의 부착 개구(61)를 형성한 사각형의 스테인리스판 등으로 구성되어 있고, 서브 캐리지(9)의 얕은 홈부(헤드 장착부(44))(45)의 깊이와 대략 동일한 두께로 형성되어 있다. 헤드 유지부재(42)의 상면에는 앞쪽 코너부에 원기둥 형상의 파지 돌기(파지부)(62)가 세워 설치되고, 측부에는 상기의 검출기(48)에 대응하는 피(被)검출기(63)가 부착되어 있다. 또한, 헤드 유지부재(42)의 하면에는, 부착 개구(61)를 사이에 두고 상기 한쌍의 위치 결정 구멍(47, 47)에 대응하는 한쌍의 위치 결정 핀(위치 결정부)(64, 64)이 설치되어 있다.
기능 액체방울 토출 헤드(제 1 토출 헤드(10a))(10)를 탑재한 헤드 유지부재(42)는 파지 돌기(62)의 부분에서 이동 적재 로봇(13)에 의해 파지되고, 서브 캐리지(9)의 헤드 장착부(44)에 상측으로부터 장착된다. 이 때, 헤드 장착부(44)의 한쌍의 위치 결정 구멍(47, 47)에 헤드 유지부재(42)의 한쌍의 위치결정 핀(64, 64)이 위치 맞춤되고, 또한, 안내되도록 하여, 서브 캐리지(9)에 헤드 유지부재(42)가 장착된다. 또한, 상기의 것과는 반대로, 헤드 장착부(44)에 위치 결정 핀(64)을, 헤드 유지부재(42)에 위치 결정 구멍(47)을 마련하도록 할 수도 있다.
헤드 유지부재(42)가 서브 캐리지(9)에 장착된 상태에서는, 헤드 유지부재(42)의 표면(상면)과 서브 캐리지(9)의 표면(상면)이 일면으로 되고, 또한, 기능 액체방울 토출 헤드(10)의 헤드 본체(51)가 서브 캐리지(9)의 부착 개구(61)로부터 아래쪽으로 약간 돌출된다. 또한, 서브 캐리지(9)의 검출기(48)에 헤드 유지부재(42)의 피검출기(63)가 접촉하여, 기능 액체방울 토출 헤드(10)의 종별이 검출된다.
또한, 도시에서는 생략했으나, 헤드 유지부재(42)의 둘레 측부에는 점대칭으로 되는 2개소에 계지(係止) 돌기가 출몰(出沒) 가능하게 구성되어 있고, 이동 적재 로봇(13)이 파지 돌기(62)를 파지 해제하면, 이 계지 돌기가 얕은 홈부(45)의 가장자리부에 계지되어, 헤드 유지부재(42)가 헤드 장착부(44)에 고정(빠짐 방지)되게 되어 있다. 즉, 파지 돌기(62)에 구성한 조작부와, 헤드 유지부재(42)에 구성한 계지 돌기와, 헤드 장착부(44)에 형성한 계지 홈에 의해, 서브 캐리지(9)에 대한 헤드 유지부재(기능 액체방울 토출 헤드)(42)의 로크 언로크 기구가 구성되어 있다. 또한, 후술하는 스톡 테이블(71)에서도 동일한 구성으로 되어 있다.
제 2 토출 헤드(10b)는 비교적 점성이 높은 기능액을 각 토출 노즐로부터 다량으로 토출하는 사양의 것이다. 즉, 노즐 수가 극단적으로 적고, 또한, 단위 노즐당의 기능 액체방울 토출량이 상당히 많은 사양의 것이다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 제 2 토출 헤드(10b)는 노즐면(51a)에 1개의 노즐 열(도시 생략)을 갖는 헤드 본체(51)와, 헤드 본체(51)의 상측에 고정된 헤드 기판(52)을 갖고 있다. 헤드 기판(52)에는 커넥터(53)를 통하여 플랫 플렉시블 케이블(54)이 접속되고, 헤드 본체(51)에는 실리콘 튜브(55)가 접속되어 있다.
이 경우도, 상기와 동일하게 제 2 토출 헤드(10b)는 한쌍의 위치 결정 핀(64, 64), 파지 돌기(62) 및 피검출기(63)를 구비한 헤드 유지부재(42)에 탑재되고, 이 상태에서, 서브 캐리지(9)의 헤드 장착부(44)에 착탈 가능하게 장착되게 되어 있다.
제 3 토출 헤드(10c)는 비교적 점성이 높은 기능액을 각 토출 노즐로부터 다량으로 토출하는 사양의 것이다. 즉, 노즐 수가 비교적 많고, 또한, 단위 노즐당의 기능 액체방울 토출량이 중간인 사양의 것이다. 도 5에 나타낸 바와 같이, 제 3 토출 헤드(10c)는 노즐면(51a)에 1개의 노즐 열(도시 생략)을 갖는 헤드 본체(51)와, 헤드 본체(51)의 상측에 고정된 헤드 기판(52)을 갖고 있다. 헤드 기판(52)에는 커넥터를 통하여 플랫 플렉시블 케이블(54)이 접속되고, 헤드 본체(51)에는 실리콘 튜브(55)가 접속되어 있다.
이 경우도, 상기와 동일하게 제 3 토출 헤드(10c)는 한쌍의 위치 결정 핀(64, 64), 파지 돌기(62) 및 피검출기(63)를 구비한 헤드 유지부재(42)에 탑재되고, 이 상태에서, 서브 캐리지(9)의 헤드 장착부(44)에 착탈 가능하게 장착되게 되어 있다. 즉, 3개의 헤드 유지부재(42, 42, 42)는 각 기능 액체방울 토출헤드(10)(10a, 10b, 10c)의 형상에 대응하는 부착 개구(61) 주위가 상이할 뿐이며, 다른 부분은 동일한 형태를 갖고 있다.
거리 계측 장치(15)는 기판(W) 표면의 위치 및 흡착 테이블(26) 표면의 위치를 측정하는 것이며, 레이저광의 반사를 이용하여 상기의 각 위치를 양호한 정밀도로 계측한다. 이 측정 결과는 상기의 제어 수단(16)에 출력되고, 제어 수단(16)에 의해 기판(W)의 두께가 산출된다. 그리고, 이 기판(W)의 두께와, 서브 캐리지(기능 액체방울 토출 헤드(10))(9)와 흡착 테이블(26)의 위치 데이터로부터 워크 갭이 산출되고, 이 산출 결과에 의거하여, 워크 갭의 미세 조정 및 후술하는 서브 탱크(142)의 높이 미세 조정이 실행된다(상세한 것은 후술함). 즉, 거리 계측 장치(계측 수단)(15)와 제어 수단(산출 수단)(16)에 의해, 갭 측정 수단이 구성되어 있다.
도 6 및 도 7에 나타낸 바와 같이, 헤드 스토커(12)는 상기의 좌측 지주(29)에 면하여 배열 설치되어 있으며, 기능 액체방울 토출 헤드(10)를 세트하는 헤드 장착부(72)를 형성한 스톡 테이블(71)과, 스톡 테이블(71)의 하측에 배열 설치한 헤드 보전 기구(73)와, 스톡 테이블(71)을 수평 자세의 상태에서 이동시키는 수평 이동 기구(74)를 갖고 있다. 또한, 도 1 및 도 6에 있어서, 수평 이동 기구(74)는 설명의 편의상 1개만을 도시하고 있으나, 수평 이동의 정밀도나 안정성을 확보하기 위해 스톡 테이블(71)의 좌우 양측에 수평 이동 기구(74)를 설치하여, 수평 이동시키도록 할 수도 있다. 또한, 헤드 보전 기구(73)는 플러싱 유닛의 기능 및 흡인 유닛의 기능을 겸비한 캡 유닛(75)과, 노즐면(51a)을 와이핑하는 와이핑 유닛(76)을 구비하고 있다.
스톡 테이블(71)은 상기의 서브 캐리지(9)와 대략 동일한 형태를 갖고 있으며, 다른 부분으로서, 측방(왼쪽)으로 연장 설치된 스톡부로 되는 3개의 헤드 장착부(72)를 구비하고, 각 헤드 장착부(72)는 얕은 홈부(81)와 관통 개구(82)로 이루어지며, 또한, 한쌍의 위치 결정 구멍(83, 83) 및 검출기(84)를 갖고 있다. 플레이트 지지부(78)에는 후술하는 수평 이동 기구(74)의 한쌍의 가이드 로드(92, 92)가 삽입되는 한쌍의 가이드 구멍(86, 86)과, 수평 이동 기구(74)의 리드 나사(볼나사)(93)가 나사 결합되는 나사 구멍(87)이 형성되어 있다.
또한, 스톡 테이블(71)은 상기의 서브 캐리지(9)와 대략 동일한 높이로 배열 설치되어 있고, 스톡 테이블(71)에 장착된 기능 액체방울 토출 헤드(10)의 노즐면(51a)과, 서브 캐리지(9)에 장착된 기능 액체방울 토출 헤드(10)의 노즐면(51a)이 동일한 높이 레벨로 되도록 한다. 그리고, 스톡 테이블(71)은 지주(29) 측 후퇴단(後退端)의 홈(home) 위치에서 헤드 보전 기구(73)의 캡 유닛(75)의 직상부(直上部)에 위치하고, 수평 이동 기구(74)에 의해, 이 캡 유닛(75)에 면하는 위치와 와이핑 유닛(76)에 면하는 위치 사이에서 전후 방향(Y축 방향)으로 왕복동한다.
수평 이동 기구(74)는 장치 프레임(91)의 전후 양단부에 수평으로 지지한 한쌍의 가이드 로드(92, 92)와, 양 가이드 로드(92, 92)의 사이에 배열 설치한 리드 나사(93)와, 리드 나사(93)의 한쪽 끝에 연결한 스톡부 모터(94)를 구비하고 있다. 상술한 바와 같이, 한쌍의 가이드 로드(92, 92)에는 스톡 테이블(71)의 플레이트지지부(78)가 슬라이드 가능하게 삽입되고, 또한, 리드 나사(93)에는 플레이트 지지부(78)의 나사 구멍(87)이 나사 결합된다. 스톡부 모터(94)가 정역 회전되면, 리드 나사(93)와 나사 구멍(87)으로 구성한 나사 기구에 의해, 한쌍의 가이드 로드(92, 92)로 안내되어 스톡 테이블(71)이 수평으로 이동되고, 캡 유닛(75)과 와이핑 유닛(76) 사이에서 왕복동한다. 그리고, 이 스톡 테이블(71)의 왕동 시에서, 스톡 테이블(71)에 탑재(스톡)된 기능 액체방울 토출 헤드(10)의 와이핑이 실행된다. 즉, 와이핑 유닛(76)과 수평 이동 기구(74)에 의해, 와이핑 기구가 구성되어 있다.
도 7에 나타낸 바와 같이, 캡 유닛(75)은 3종류의 기능 액체방울 토출 헤드(10)(10a, 10b, 10c)에 대응하는 제 1 헤드 캡(101a), 제 2 헤드 캡(101b) 및 제 3 헤드 캡(101c)과, 이들 헤드 캡(101)을 지지하는 캡 베이스(102)와, 캡 베이스(102)를 상하 방향으로 슬라이드 가능하게 지지하는 지지 프레임(103)과, 캡 베이스(102)를 통하여 3종류의 헤드 캡(101)을 상하동시키는 상하동 기구(104)를 구비하고 있다. 또한, 캡 유닛(75)은 각 헤드 캡(101)에 흡인 튜브(106)를 통하여 접속된 흡인 펌프(흡인 수단)(105)를 구비하고 있다. 또한, 헤드 보전 기구에는, 동시에 3개의 기능 액체방울 토출 헤드가 탑재될 경우, 1개 또는 2개의 경우도 있을 수 있기 때문에, 캡, 캡의 진퇴동 기구 및 흡인 펌프(흡인 수단), 와이핑 유닛은 각각 일대일로 구비하는 구성으로 할 수도 있다. 물론, 진퇴동 기구, 흡인 펌프(흡인 수단), 및 와이핑 유닛은 1개로 겸용할 수도 있다.
헤드 캡(101)은 오목한 형상의 기능액 풀(pool)(111)에 기능액 흡수재(112)를 충전하는 동시에, 기능액 풀(111)의 가장자리부에 밀봉 패킹(113)을 갖고, 기능 액체방울 토출 헤드(10)의 노즐면(51a)에 밀봉 패킹(113)을 밀착시킴으로써, 전체 토출 노즐을 밀봉한다. 그리고, 이 기능액 풀(111)에는 개폐 밸브(전자 밸브)(114)를 개재시켜 설치한 흡인 튜브(106)가 접속되어 있다. 흡인 펌프(105)에 의해 헤드 캡(101)을 통하여 기능 액체방울 토출 헤드(10)의 기능액 흡인을 행할 경우에는, 필요한 개폐 밸브(114)만을 개방한다.
캡 베이스(102)는 하향 「U」자 형상으로 형성되고, 그 양측 판부(102a, 102a)에서 상향 「U」자 형상으로 형성한 지지 프레임(103)의 양 사이드 프레임(103a, 103a)에 슬라이드 가능하게 지지되어 있다. 한편, 상하동 기구(104)는 지지 프레임(103)의 중앙에 고정시킨 상하동 모터(116)와, 상하동 모터(116)에 연결한 리드 나사(117)와, 리드 나사(117)가 나사 결합되는 동시에 캡 베이스(102)의 하면에 고정시킨 암나사 브래킷(118)으로 구성되어 있다. 상하동 모터(116)의 정역 회전에 의해, 리드 나사(117) 및 암나사 브래킷(118)을 통하여 캡 베이스(102)가 상하동한다.
이 경우, 스톡 중의 기능 액체방울 토출 헤드(10)에 대하여, 상하동 기구(104)에 의해 헤드 캡(101)을 밀착시킴으로써, 기능 액체방울 토출 헤드(10)의 노즐면(51a)이 밀봉되어, 기능액의 건조가 방지된다(캡핑). 또한, 교환 직전의 기능 액체방울 토출 헤드(10)에 대해서는, 흡인 펌프(105)에 의해 기능액을 흡인함으로써, 전체 토출 노즐의 흡인이 가능해진다. 또한, 흡인 후, 와이핑 유닛에 의해 노즐면의 청소(와이핑)를 행한다. 또한, 헤드 캡(101)을 노즐면(51a)으로부터 약간 이간시켜 두어, 전체 토출 노즐로부터의 공토출을 행함으로써, 이른바 플러싱(공토출 또는 예비 토출)이 가능해진다. 즉, 실시예의 각 헤드 캡(101)은 기능 액체방울 토출 헤드(10)의 공토출을 받는 공토출 받이를 겸하고 있다. 또한, 플러싱 시에는 기능액의 비산(飛散)을 최대한 방지하기 위해, 헤드 캡(101)을 노즐면(51a)으로부터 약간 하강시키나, 스톡 테이블(71)을 이동시킬 때 등의 캡 유닛(75)의 대기 시에는, 헤드 캡(101)을 충분히 하강시켜 두는(2단계의 하강 위치를 갖는) 것이 바람직하다.
한편, 와이핑 유닛(76)은 상기의 기능액 흡인에 의해 기능 액체방울 토출 헤드(10)의 노즐면(51a)에 부착된 기능액을 용제를 포함시킨 부직포 등의 와이핑 시트에 의해 와이핑하는 것이다. 도 6에 나타낸 바와 같이, 와이핑 유닛(76)은 와이핑 시트(121)를 감은 조출(繰出) 릴(122)과, 와이핑 시트를 권취(卷取)하는 권취 릴(123)과, 와이핑 시트(121)를 기능 액체방울 토출 헤드(10)에 꽉 누르기 위한 와이핑 롤러(124)와, 조출 릴(122) 및 와이핑 롤러(124) 사이에 배열 설치한 제 1 중간 롤러(125)와, 와이핑 롤러(124) 및 권취 릴(123) 사이에 배열 설치한 제 2 중간 롤러(126)를 구비하고 있다. 또한, 도 6에서는 구동원으로 되는 모터나 지지 프레임 등은 생략되어 있다.
권취 릴(123)의 구동 회전과 조출 릴(122)의 제동 회전에 의해, 펼쳐진 상태에서 와이핑 시트(121)가 주행을 개시하면, 이것에 동기하여, 수평 이동 기구(74)가 기능 액체방울 토출 헤드(10)를 탑재한 스톡 테이블(71)을 왕동시킨다. 이것에 의해, 주행하는 와이핑 시트(121)에 대하여, 기능 액체방울 토출 헤드(10)의 노즐면(51a)이 왕동 방향의 선단 측으로부터 후단 측을 향하여 접촉하게 되어, 기능액의 와이핑이 실행된다. 또한, 도시에서는 생략했으나, 와이핑 유닛(76)의 전체, 또는 와이핑 롤러(124)를 약간 승강시키는 기구가 설치되어 있고, 기능 액체방울 토출 헤드(10)의 복동 시에는, 와이핑 시트(121)가 기능 액체방울 토출 헤드(10)에 접촉하지 않도록 한다.
이렇게 헤드 보전 기구(73)는, 사용에 앞서 스톡 중의 기능 액체방울 토출 헤드(10)의 전체 토출 노즐을 적절히 기능하도록 보전한다. 또한, 헤드 보전 기구(73)에 있어서, 와이핑 유닛(76) 또는 캡 유닛(75)의 클리닝 기구를 생략(흡인 펌프(105)를 생략)할 수도 있다. 또한, 전용(專用)의 공토출 받이를 캡(55)과는 별도로 설치하도록 할 수도 있다.
이동 적재 로봇(13)은 기대(2)에 세워 설치한 로봇 본체(131)와, 로봇 본체(131)의 상부에 설치한 로봇 암(132)과, 로봇 암(132)의 선단에 부착시킨 로봇 핸드(133)로 구성되어 있다. 로봇 핸드(133)의 선단부에는 헤드 유지부재(42)의 파지 돌기(62)를 사이에 끼워 넣도록 하여 파지하는 척(chuck) 기구(134)가 구성되어 있고(도 7 참조), 이 로봇 핸드(133)에 의한 파지 동작 및 로봇 암(132)에 의한 이동 동작이 상기의 제어 수단(16)에 의해 제어되도록 되어 있다.
이동 적재 로봇(13)에 의한 표준적인 헤드 교환 동작은, 우선, 교환 대상으로 되는 서브 캐리지(9) 위의 기능 액체방울 토출 헤드(10)를 파지하여, 이것을 스톡 테이블(71)의 비어 있는 헤드 장치부(72)에 이동 적재한다. 이어서, 교환 대상으로 되는 스톡 테이블(71) 위의 기능 액체방울 토출 헤드(10)를 파지하여, 이것을서브 캐리지(9)의 비어 있는 헤드 장치부(44)에 이동 적재한다. 또한, 이 실시예에서는, 3개(3종류)의 기능 액체방울 토출 헤드(10)를 서브 캐리지(9)에 2개 및 스톡 테이블(71)에 1개 탑재하도록 하고 있으나, 기능 액체방울 토출 헤드(10)의 전체 개수나, 서브 캐리지(9) 및 스톡 테이블(71)에 대한 탑재 개수는 실시예에 한정되지 않고, 필요에 따라 적절히 변경할 수 있다.
도 8에 나타낸 바와 같이, 기능액 공급 기구(14)는 각각이 기능액 탱크인 서브 탱크(142)를 갖는 3세트의 탱크 유닛(141, 141, 141)을 구비하는 동시에, 각 서브 탱크(142)에 접속된 3종류의 메인 탱크(151), 및 각 메인 탱크(151)로부터 대응하는 서브 탱크(142)에 기능액을 각각 송액(送液)하는 압력 송액 장치(152)를 구비하고 있다. 즉, 메인 탱크(151) 및 압력 송액 장치(152)에 의해, 서브 탱크(142)에 기능액을 보급(補給)하는 기능액 보급 수단이 구성되어 있다. 압력 송액 장치(152)에 의해 각 메인 탱크로부터 압송(壓送)된 기능액은 서브 탱크(142)에 저장된다.
각 탱크 유닛(141)은 서브 탱크(142)와, 서브 탱크(142)를 승강 가능하게 지지하는 탱크 홀더(143)와, 서브 탱크(142)를 승강시키는 승강 기구(수두(水頭) 조정 수단)(144)로 구성되어 있다. 승강 기구(144)는 「コ」자 형상 단면의 탱크 홀더(143)를 그 하판부(143a)에서 승강 가능하게 지지하는 한쌍의 승강 가이드(146, 146)와, 한쌍의 승강 가이드(146, 146)를 구성한 지지 가이드부재(147)와, 지지 가이드부재(147)의 하면에 고정시킨 승강 모터(액추에이터)(148)와, 승강 모터(148)에 연결되어, 탱크 홀더(143)의 하판부(143a)에 나사 결합되는 리드 나사(149)로구성되어 있다.
승강 모터(148)의 정역 회전에 의해, 탱크 홀더(143)를 통하여 서브 탱크(142)가 승강한다. 즉, 승강 기구(144)에 의해 서브 탱크(142)가 승강하여, 서브 탱크(142)와 기능 액체방울 토출 헤드(10) 사이의 수두(H)를 미세 조정할 수 있게 되어 있다(상세한 것은 후술함). 또한, 상기의 압력 송액 장치(152)도 상기의 제어 수단(16)에 의해 제어된다. 즉, 각 서브 탱크(142)에는 액위(수위) 센서(150)가 설치되어 있어, 서브 탱크(142)의 액위가 일정해지도록 압력 송액 장치(152)의 송액이 제어된다.
또한, 기능액의 소비량이 적을 경우에는, 상기의 메인 탱크(151)를 생략하는 것도 가능하다. 이러한 경우에 승강 기구(144)는, 액위 센서(150)의 검출 결과에 의거하여 서브 탱크(142)의 액위가 일정해지도록 제어되고, 또한, 상기 거리 계측 장치(15)의 계측 결과에 의거하여 상기의 수두(H)가 소정의 값으로 되도록 제어된다.
한편, 각 서브 탱크(142)와 각 헤드 유닛(각 기능 액체방울 토출 헤드(10))(7)은 상술한 실리콘 튜브(55)에 의해 접속되어 있고, 상기의 이동 기구(3)나 이동 적재 로봇(13)에 의해 이동하는 헤드 유닛(7)에 추종할 수 있도록 그 중간부를 상측으로부터 매달고 있다(도시 생략). 마찬가지로, 후술하는 각 헤드 드라이버(188)와 각 헤드 유닛(7)도 상술한 플랫 플렉시블 케이블(54)에 의해 항상 접속되어 있다. 즉, 본 실시예의 기능 액체방울 토출 헤드(10)에서는, 그 교환(이동 적재) 시에 실리콘 튜브(55) 및 플랫 플렉시블 케이블(54)의 단속(斷續)을행하지 않는다. 또한, 원터치의 관이음매나 커넥터를 이용하여, 단속되는 구성으로 할 수도 있다.
제어 수단(16)은, 도 9에 나타낸 바와 같이, 액체방울 토출 장치(1)의 각종 동작을 제어하는 제어부(181)를 구비하고 있다. 제어부(181)는 각종 제어를 행하는 CPU(182), ROM(183), RAM(184) 및 인터페이스(185)를 구비하고, 이들은 서로 버스(186)를 통하여 접속되어 있다. ROM(183)은 CPU(182)에서 처리하는 제어 프로그램이나 제어 데이터를 기억하는 영역을 갖고 있다. RAM(184)은 제어 처리를 위한 각종 작업 영역으로서 사용된다. 인터페이스(185)에는 CPU(182)의 기능을 보충하는 동시에 주변 회로와의 인터페이스 신호를 취급하기 위한 논리 회로가 구성되어 있다.
인터페이스(185)에는 상기의 이동 기구(3), 기능 액체방울 토출 헤드(헤드 드라이버(188))(10), Z축 이동 기구(32), 이동 적재 로봇(13), 헤드 스토커(12) 및 기능액 공급 기구(14)가 접속되어 있다. 또한, 인터페이스(185)에는, 검출부(187)로서, 거리 계측 장치(15), 서브 캐리지(9)의 각 검출기(48) 및 스톡 테이블(71)의 각 검출기(84)가 접속되어 있다. 그리고, CPU(182)는 ROM(183) 내의 제어 프로그램에 따라 인터페이스(185)를 통하여 각종 검출 신호, 각종 지령, 각종 데이터를 입력하고, RAM(184) 내의 각종 데이터(토출 패턴 데이터) 등을 제어하며, 인터페이스(185)를 통하여 각종 제어 신호를 출력한다.
즉, CPU(182)는 헤드 드라이버(188)를 통하여 복수 종류의 기능 액체방울 토출 헤드(10)의 토출 구동을 각각 제어하는 동시에, 각종 드라이버를 통하여 이동기구(3)의 X축 테이블(4) 및 Y축 테이블(5)의 이동 동작을 제어한다. 또한, CPU(182)는 기능 액체방울 토출 헤드(10)의 교환에 따라 이동 적재 로봇(13)을 제어하는 동시에, 헤드 보전 기구(73)의 캡 유닛(75) 및 와이핑 유닛(76) 등을 제어한다. 또한, CPU(182)는 거리 계측 장치(15)의 계측 결과에 의거하여, Z축 이동 기구(32)를 통하여 워크 갭을, 또한, 기능액 공급 기구(14)의 서브 탱크(142)와 기능 액체방울 토출 헤드(10) 사이의 수두(H)를 미세 조정한다.
토출 패턴 데이터에 의거한 액체방울 토출 장치(1)의 기본적인 동작에서는, X축 테이블(4)에 의해 기능 액체방울 토출 헤드(10)를 X축 방향으로 왕복동(주주사)시키면서 기능 액체방울 토출 헤드(10)를 구동하여, 기능 액체방울을 선택적으로 토출시키고, 또한, Y축 테이블(5)에 의해 기판(W)의 Y축 방향으로 왕동 동작시켜 부주사를 행한다. 또한, 기능 액체방울 토출 헤드(10)를 교환할 경우에는, 미리 헤드 유닛(7)을 홈 위치에 이동시켜 두어, 이동 적재 로봇(13)에 의해 우선 서브 캐리지(9) 위의 기능 액체방울 토출 헤드(10)를 스톡 테이블(71)에 이동 적재하고, 이어서 스톡 테이블(71) 위의 기능 액체방울 토출 헤드(10)를 서브 캐리지(9)에 이동 적재한다.
한편, 서브 캐리지(9)에 탑재된 기능 액체방울 토출 헤드(10)는, 그 헤드 장착부(44)에 설치한 검출기(48)에 의해, 그 장착과 헤드 종별이 인식되는 동시에 노즐 위치가 인식되고, 그 인식 결과가 토출 패턴 데이터에 가미(加味)되게 되어 있다. 마찬가지로, 스톡 테이블(71)에서도, 그 헤드 장착부(72)에 설치한 검출기(84)에 의해, 스톡된 기능 액체방울 토출 헤드(10)의 장착과 헤드 종별 등이인식되고, 이것에 의거하여 플러싱이나 기능액 흡인 등이 제어된다. 또한, 피검출기(63)와 검출기(48, 84)로 이루어진 검출 수단은 기계적인 스위치나 센서를 사용하는 것일 수도 있고, 피검출기(63) 측에 IC 칩을 구성한 것일 수도 있다.
또한, 헤드 스토커(12)에 스톡하고 있는 기능 액체방울 토출 헤드(10)에 대해서는, 상기 캡핑의 보전 동작 이외에, 토출 노즐에서의 기능액의 점도(粘度) 증가를 억제하기 위해, 액체방울 토출을 수반하지 않는 구동 파형을 인가하도록 한다. 도 10의 (a) 및 (b)에 나타낸 바와 같이, 본 실시예에서는 구동 펄스로서, 액체방울 토출을 수반하는 토출 파형(도 10의 (a))과 함께, 액체방울 토출을 수반하지 않는 미진동 파형(도 10의 (b))이 준비되어 있고, 헤드 스토커(12) 위의 기능 액체방울 토출 헤드(10)에 적절히 미진동 파형을 인가하도록 한다. 이 경우, 토출 파형에서는 기능 액체방울 토출 헤드(10)의 압전 소자에 대하여, 중간 전압 Vm에 대하여 h1 높은 최대 전위와 h2 낮은 최저 전위로 이루어진 파형을 인가하고, 미진동 파형에서는 압전 소자에 대하여, 중간 전압 Vm에 대하여 h1 높은 최대 전위만으로 이루어진 파형을 인가한다.
또한, 서브 캐리지(9)에 탑재되어 있는 기능 액체방울 토출 헤드(10)의 본토출을 행하지 않는 토출 노즐에 대하여, 본토출의 토출 타이밍으로 미진동 파형 P2를 인가하도록 할 수도 있다. 예를 들어, 도 11에 나타낸 바와 같이, 토출 타이밍(구동 펄스) 중에서 본토출을 행하지 않을 때에 미진동 파형 P2를 인가하고, 구동 펄스 P 중에 토출 파형 P1과 미진동 파형 P2를 혼재(混在)시키도록 한다.
또한, 점도 증가 방지를 포함하고, 스톡 중에서의 기능 액체방울 토출헤드(10)의 토출 노즐을 보전할 필요가 있기 때문에, 상술한 바와 같이, 헤드 스토커(12)에 이동 적재된 기능 액체방울 토출 헤드(10)에는, 헤드 보전 기구(73) 및 수평 이동 기구(74)를 이용하여 캡핑이 실행되는 이외에, 흡인, 플러싱 및 와이핑이 적절히 실행된다.
한편, 기판(W)의 교환 시에는, 거리 계측 장치(15)에 의해 기판(W)의 표면 위치 및 흡착 테이블(26)의 표면 위치가 계측되고, 이 계측 데이터에 의거하여 제어부(181)에 의해 기판(W)의 두께가 산정되는 동시에 워크 갭이 적절한 치수로 되도록 Z축 이동 기구(32)를 구동한다. 즉, 기판(W)의 교환 시에는, 소정의 워크 갭을 유지하기 위해 Z축 이동 기구(32)가 구동되고, 헤드 유닛(7)을 통하여 기능 액체방울 토출 헤드(10)를 상하 방향으로 미소 이동시킨다. 또한, 이 경우, 흡착 테이블(26) 측을 미소 이동시키는 구성으로 할 수도 있다.
그런데, 워크 갭의 조정에 의해, 기능 액체방울 토출 헤드(10)가 이동하면, 서브 탱크(142)로부터 기능 액체방울 토출 헤드(10)까지의 수두(H)가 변화된다. 그래서, 상기의 갭 조정에서 기능 액체방울 토출 헤드(10)가 상하동한 만큼, 즉, 서브 탱크(142)와 기능 액체방울 토출 헤드(10) 사이의 수두(H)(25㎜±0.5㎜)가 적절히 유지되도록 탱크 유닛(141)의 승강 기구(144)에 의해 서브 탱크(142)를 상하 방향으로 미소 이동시킨다.
이와 같이, 워크 갭을 적절히 유지하고 있기 때문에, 기능 액체방울의 착탄 위치의 이상(異常)이나 착탄 직경의 편차를 효과적으로 방지할 수 있다. 또한, 동시에 서브 탱크(142)와 기능 액체방울 토출 헤드(10) 사이의 수두(H)를 적절히 유지하고 있기 때문에, 각 토출 노즐에서의 기능 액체방울의 양에 편차(설계값에 대한 편차)가 생기지 않는다. 따라서, 기판(W)에 대한 기능 액체방울의 선택적인 토출을 상당히 양호한 정밀도로 행할 수 있다.
그런데, 본 실시예의 액체방울 토출 장치(1)에서는, 사양이 상이한 3종류(복수 종류)의 기능 액체방울 토출 헤드(10)(10a, 10b, 10c)를 착탈 가능하게 탑재하는 경우와, 기능액이 상이한 3개(복수)의 기능 액체방울 토출 헤드(10)를 착탈 가능하게 탑재하는 경우가 있다. 또한, 상기 양자의 중간적인 경우도 있다. 이들 복수의 기능 액체방울 토출 헤드(10)의 사용 구분은, 기능액의 토출을 받는 토출 대상물과 이것에 사용하는 기능액에 따르게 된다.
그래서, 이하, 토출 대상물로서, 컬러 필터, 액정 표시 장치, 유기 EL 장치, PDP 장치, 전자 방출 장치(FED 장치, SED 장치) 등을 예로 들어, 이들의 구조와 본 실시예의 액체방울 토출 장치(기능 액체방울 토출 헤드(10))(1)를 사용한 이들의 제조 방법에 대해서 설명한다.
우선, 액정 표시 장치나 유기 EL 장치 등에 구성되는 컬러 필터의 제조 방법에 대해서 설명한다. 도 12는 컬러 필터의 제조 공정을 나타내는 플로차트이고, 도 13의 (a) 내지 (e)는 제조 공정 순으로 나타낸 본 실시예의 컬러 필터(500)(필터 기체(基體)(500A))의 모식 단면도이다.
우선, 블랙 매트릭스 형성 공정(S1)에서는, 도 13의 (a)에 나타낸 바와 같이, 기판(W)(501) 위에 블랙 매트릭스(502)를 형성한다. 블랙 매트릭스(502)는 금속 크롬, 금속 크롬과 산화 크롬의 적층체, 또는 수지 블랙 등에 의해 형성된다.금속 박막으로 이루어진 블랙 매트릭스(502)를 형성하기 위해서는, 스퍼터링법이나 증착법 등을 이용할 수 있다. 또한, 수지 박막으로 이루어진 블랙 매트릭스(502)를 형성할 경우에는, 그라비어 인쇄법, 포토레지스트법, 열전사법 등을 이용할 수 있다.
이어서, 뱅크 형성 공정(S2)에서, 블랙 매트릭스(502) 위에 중첩되는 상태에서 뱅크(503)를 형성한다. 즉, 우선, 도 13의 (b)에 나타낸 바와 같이, 기판(501) 및 블랙 매트릭스(502)를 덮도록 네거티브형의 투명한 감광성 수지로 이루어진 레지스트층(504)을 형성한다. 그리고, 그 상면을 매트릭스 패턴 형상으로 형성된 마스크 필름(505)으로 피복한 상태에서 노광 처리를 행한다.
또한, 도 13의 (c)에 나타낸 바와 같이, 레지스트층(504)의 미(未)노광 부분을 에칭 처리함으로써 레지스트층(504)을 패터닝하여, 뱅크(503)를 형성한다. 또한, 수지 블랙에 의해 블랙 매트릭스를 형성할 경우는, 블랙 매트릭스와 뱅크를 겸용하는 것이 가능해진다.
이 뱅크(503)와 그 아래의 블랙 매트릭스(502)는 각 화소 영역(507a)을 구획하는 구획 벽부(507b)로 되고, 나중의 착색층 형성 공정에서 기능 액체방울 토출 헤드(10)에 의해 착색층(성막부)(508R, 508G, 508B)을 형성할 때에 기능 액체방울의 착탄 영역을 규정한다.
이상의 블랙 매트릭스 형성 공정 및 뱅크 형성 공정을 거침으로써, 상기 필터 기체(500A)를 얻을 수 있다.
또한, 본 실시예에서는, 뱅크(503)의 재료로서, 도막(塗膜) 표면이 소액(疏液)(소수(疏水))성으로 되는 수지 재료를 사용한다. 그리고, 기판(유리 기판)(501) 표면이 친액(친수)성이기 때문에, 후술하는 착색층 형성 공정에서 뱅크(503)(구획 벽부(507b))에 의해 둘러싸인 각 화소 영역(507a) 내에 대한 액체방울의 착탄 위치 정밀도가 향상된다.
다음으로, 착색층 형성 공정(S3)에서는, 도 13의 (d)에 나타낸 바와 같이, 기능 액체방울 토출 헤드(10)에 의해 기능 액체방울을 토출하여 구획 벽부(507b)로 둘러싸인 각 화소 영역(507a) 내에 착탄시킨다. 이 착색층 형성 공정에서는, 상기의 액체방울 토출 장치(1)에 동일 사양의 3개의 기능 액체방울 토출 헤드(10)를 탑재하고, 이들 3개의 기능 액체방울 토출 헤드(10)에 각각 R·G·B 3색의 기능액(필터 재료)을 도입하여, 기능 액체방울의 토출을 행한다.
이 경우, 기능 액체방울 토출 헤드(10)는 각 화소 영역(507a)의 피치, 즉, 화소 피치에 합치하는 노즐 피치를 갖는 것을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 기판(501)의 전역(全域)에 대하여 R·G·B의 순서로 묘화(액체방울 토출)를 행하도록 할 수도 있고, 주주사마다 R·G·B의 순서로 묘화(액체방울 토출)를 행하도록 할 수도 있다. 또한, R ·G·B 3색의 배열 패턴으로서는, 스트라이프 배열, 모자이크 배열 및 델타 배열 등이 있다.
그 후, 건조 처리(가열 등의 처리)를 거쳐 기능액을 정착시키고, 3색의 착색층(508R, 508G, 508B)을 형성한다. 착색층(508R, 508G, 508B)을 형성하면, 보호막 형성 공정(S4)으로 이행하여, 도 13의 (e)에 나타낸 바와 같이, 기판(501), 구획 벽부(507b), 및 착색층(508R, 508G, 508B)의 상면을 덮도록 보호막(509)을 형성한다.
즉, 기판(501)의 착색층(508R, 508G, 508B)이 형성되어 있는 면 전체에 보호막용 도포액이 토출된 후, 건조 처리를 거쳐 보호막(509)이 형성된다.
그리고, 보호막(509)을 형성한 후, 기판(501)을 각각의 유효 화소 영역마다 절단함으로써, 컬러 필터(500)를 얻을 수 있다.
도 14는 상기의 컬러 필터(500)를 사용한 액정 표시 장치의 일례로서의 패시브 매트릭스형 액정 장치(액정 장치)의 개략 구성을 나타내는 요부 단면도이다. 이 액정 장치(520)에 액정 구동용 IC, 백라이트, 지지체 등의 부대 요소를 장착함으로써, 최종 제품으로서의 투과형 액정 표시 장치를 얻을 수 있다. 또한, 컬러 필터(500)는 도 13에 나타낸 것과 동일하므로, 대응하는 부위에는 동일한 부호를 첨부하여, 그 설명을 생략한다.
이 액정 장치(520)는 컬러 필터(500), 유리 기판 등으로 이루어진 대향 기판(521), 및 이들 사이에 삽입된 STN(Super Twisted Nematic) 액정 조성물로 이루어진 액정층(522)에 의해 개략 구성되어 있고, 컬러 필터(500)를 도면 중의 상측(관측자 측)에 배치한다.
또한, 도시하지 않았으나, 대향 기판(521) 및 컬러 필터(500)의 외면(액정층(522) 측과는 반대측 면)에는 편광판이 각각 배열 설치되고, 또한, 대향 기판(521) 측에 위치하는 편광판의 외측에는 백라이트가 배열 설치되어 있다.
컬러 필터(500)의 보호막(509) 위(액정층 측)에는, 도 14에서 좌우 방향으로 긴 직사각형 형상의 제 1 전극(523)이 소정의 간격으로 복수 형성되어 있고, 이 제1 전극(523)의 컬러 필터(500) 측과는 반대측의 면을 덮도록 제 1 배향막(524)이 형성되어 있다.
한편, 대향 기판(521)에서의 컬러 필터(500)와 대향하는 면에는, 컬러 필터(500)의 제 1 전극(523)과 직교하는 방향으로 긴 직사각형 형상의 제 2 전극(526)이 소정의 간격으로 복수 형성되고, 이 제 2 전극(526)의 액정층(522) 측의 면을 덮도록 제 2 배향막(527)이 형성되어 있다. 이들 제 1 전극(523) 및 제 2 전극(526)은 ITO(Indium Tin 0xide) 등의 투명 도전 재료에 의해 형성되어 있다.
액정층(522) 내에 설치된 스페이서(528)는 액정층(522)의 두께(셀 갭)를 일정하게 유지하기 위한 부재이다. 또한, 밀봉재(529)는 액정층(522) 내의 액정 조성물이 외부로 누출되는 것을 방지하기 위한 부재이다. 또한, 제 1 전극(523)의 일 단부는 리드 배선(523a)으로서 밀봉재(529)의 외측까지 연장되어 있다.
그리고, 제 1 전극(523)과 제 2 전극(526)이 교차하는 부분이 화소이고, 이 화소로 되는 부분에 컬러 필터(500)의 착색층(508R, 508G, 508B)이 위치하도록 구성되어 있다.
통상의 제조 공정에서는, 컬러 필터(500)에 제 1 전극(523)의 패터닝 및 제 1 배향막(524)의 도포를 행하여 컬러 필터(500) 측의 부분을 제조하는 동시에, 이와는 별도로 대향 기판(521)에 제 2 전극(526)의 패터닝 및 제 2 배향막(527)의 도포를 행하여 대향 기판(521) 측의 부분을 제조한다. 그 후, 대향 기판(521) 측의 부분에 스페이서(528) 및 밀봉재(529)를 만들어 넣고, 이 상태에서 컬러 필터(500) 측의 부분을 접합한다. 이어서, 밀봉재(529)의 주입구로부터 액정층(522)을 구성하는 액정을 주입하고, 주입구를 폐지(閉止)한다. 그 후, 양 편광판 및 백라이트를 적층한다.
실시예의 액체방울 토출 장치(1)는, 예를 들어, 상기의 셀 갭을 구성하는 스페이서 재료(기능액)를 도포하는 동시에, 대향 기판(521) 측의 부분에 컬러 필터(500) 측의 부분을 접합하기 전에, 밀봉재(529)로 둘러싼 영역에 액정(기능액)을 균일하게 도포한다. 구체적으로는, 스페이서 재료의 도포는, 예를 들어, 노즐 수가 적고, 또한, 토출 단위 노즐당의 기능 액체방울 토출량이 많은 사양의 제 2 토출 헤드(10b)를 사용하며, 이것에 기능액(스페이서 재료)으로서 자외선 경화 수지를 도입한다. 또한, 액정의 도포는 액정의 종별에도 의존하나, 저점도이면 제 1 토출 헤드(10a)(고점도이면 제 3 토출 헤드(10c))를 사용한다.
이 경우에는, 제 2 토출 헤드(10b)를 미리 서브 캐리지(9)에 장착하여 두고, 제 1 토출 헤드(10a)를 헤드 스토커(12)에 장착하여 둔다. 우선, 밀봉재(529)를 고리 형상으로 인쇄한 대향 기판(521) 측의 부분을 흡착 테이블에 세트하고, 이 대향 기판(521) 측의 부분 위에 제 1 토출 헤드(10a)에 의해 스페이서 재료를 성긴 간격으로 토출하며, 자외선 조사하여 스페이서 재료를 응고시킨다. 또한, 이 자외선 조사의 동안에, 제 2 토출 헤드(10b)를 헤드 스토커(12)에, 또한, 제 1 토출 헤드(10a)를 서브 캐리지(9)에 교체 탑재한다. 다음으로, 제 1 토출 헤드(10a)에 의해 대향 기판(521) 측 부분의 밀봉재(529) 내측에 액정을 소정량만 균일하게 토출한다. 그리고, 그 후, 별도로 준비한 컬러 필터(500) 측의 부분과 액정을 소정량 도포한 대향 기판(521) 측의 부분을 진공 중에 도입하여 접합한다.
이와 같이, 컬러 필터(500) 측의 부분과 대향 기판(521) 측의 부분을 접합하기 전에, 액정을 셀 중에 균일하게 도포(충전)하도록 하고 있기 때문에, 액정(액정층(522))이 셀의 코너 등의 세부(細部)에 골고루 보급되지 않는 등의 결점을 해소할 수 있다.
또한, 상기 밀봉재(529)의 인쇄를 기능 액체방울 토출 헤드(10)에 의해 행하는 것도 가능하다. 이 경우에는, 밀봉재(529)의 인쇄(도포)를 행하는 비교적 고점도 사양의 제 3 토출 헤드(10c)를 사용하고, 또한, 이것에 기능액(밀봉재용 재료)으로서 자외선 경화 수지 또는 열경화 수지를 도입한다. 이 경우에는, 상기의 제 2 토출 헤드(10b)와 함께 제 3 토출 헤드(10c)도 미리 서브 캐리지(9)에 탑재하여 둔다. 그리고, 가능하면, 제 2 토출 헤드(10b) 및 제 3 토출 헤드(10c)를 병행하여 구동하고, 밀봉재(529)의 토출 및 스페이서 재료의 토출을 병행하여 행한다.
또한, 제 1 및 제 2 배향막(524, 527)의 도포를 기능 액체방울 토출 헤드(10)에 의해 행하는 것도 가능하다. 이 경우에는, 배향막(524, 527)을 도포하는 제 4 토출 헤드(10d)는 노즐 수가 많고, 또한, 저점도 사양인 것(예를 들어, 제 1 토출 헤드(10a))로 하며, 이것에 기능액(배향막 재료)으로서 폴리이미드 수지를 도입한다. 그리고, 최초로 제 4 토출 헤드(10d)를 서브 캐리지(9)에 도입하고, 공정에 추종하여, 다른 기능 액체방울 토출 헤드(10a, 10b, 10c)를 차례차례 교환하여 간다.
이와 같이 실시예의 액체방울 토출 장치(1)에서는, 복수 종류의 기능액을 토출하는 복수 종류의 기능 액체방울 토출 헤드(10)를 서브 캐리지(9)와 헤드스토커(12)의 상호간에서 교환 가능하게 탑재하고 있기 때문에, 기판 처리의 형태에 따라 복수 종류의 기능액을 자유롭게 토출시킬 수 있다. 이 때문에, 액정 장치(520)의 제조 등에서 그 기판 처리를 효율적으로 행할 수 있다.
도 15는 본 실시예에서 제조한 컬러 필터(500)를 사용한 액정 장치의 제 2 예의 개략 구성을 나타내는 요부 단면도이다.
이 액정 장치(530)가 상기 액정 장치(520)와 크게 상이한 점은, 컬러 필터(500)를 도면 중의 하측(관측자 측과는 반대측)에 배치한 점이다.
이 액정 장치(530)는, 컬러 필터(500)와 유리 기판 등으로 이루어진 대향 기판(531) 사이에 STN 액정으로 이루어진 액정층(532)이 삽입되어 개략 구성되어 있다. 또한, 도시하지 않았으나, 대향 기판(531) 및 컬러 필터(500)의 외면에는 편광판 등이 각각 배열 설치되어 있다.
컬러 필터(500)의 보호막(509) 위(액정층(532) 측)에는, 도면 중의 안쪽 방향으로 긴 직사각형 형상의 제 1 전극(533)이 소정의 간격으로 복수 형성되어 있고, 이 제 1 전극(533)의 액정층(532) 측의 면을 덮도록 제 1 배향막(534)이 형성되어 있다.
대향 기판(531)의 컬러 필터(500)와 대향하는 면 위에는, 컬러 필터(500) 측의 제 1 전극(533)과 직교하는 방향으로 연장되는 복수의 직사각형 형상의 제 2 전극(536)이 소정의 간격으로 형성되고, 이 제 2 전극(536)의 액정층(532) 측의 면을 덮도록 제 2 배향막(537)이 형성되어 있다.
액정층(532)에는 이 액정층(532)의 두께를 일정하게 유지하기 위한스페이서(538)와, 액정층(532) 내의 액정 조성물이 외부로 누출되는 것을 방지하기 위한 밀봉재(539)가 설치되어 있다.
그리고, 상기한 액정 장치(520)와 동일하게, 제 1 전극(533)과 제 2 전극(536)이 교차하는 부분이 화소이고, 이 화소로 되는 부위에 컬러 필터(500)의 착색층(508R, 508G, 508B)이 위치하도록 구성되어 있다.
도 16은 본 발명을 적용한 컬러 필터(500)를 사용하여 액정 장치를 구성한 제 3 예를 나타낸 것이며, 투과형의 TFT(Thin Film Transistor)형 액정 장치의 개략 구성을 나타내는 분해사시도이다.
이 액정 장치(550)는 컬러 필터(500)를 도면 중의 상측(관측자 측)에 배치한 것이다.
이 액정 장치(550)는 컬러 필터(500)와, 이것에 대향하도록 배치된 대향 기판(551)과, 이들 사이에 삽입된 액정층(도시 생략)과, 컬러 필터(500)의 상면 측(관측자 측)에 배치된 편광판(555)과, 대향 기판(551)의 하면 측에 배열 설치된 편광판(도시 생략)에 의해 개략 구성되어 있다.
컬러 필터(500)의 보호막(509) 표면(대향 기판(551) 측의 면)에는 액정 구동용의 전극(556)이 형성되어 있다. 이 전극(556)은 ITO 등의 투명 도전 재료로 이루어지고, 후술하는 화소 전극(560)이 형성되는 영역 전체를 덮는 전면(全面) 전극으로 되어 있다. 또한, 이 전극(556)의 화소 전극(560)과는 반대측의 면을 덮은 상태에서 배향막(557)이 설치되어 있다.
대향 기판(551)의 컬러 필터(500)와 대향하는 면에는 절연층(558)이 형성되어 있고, 이 절연층(558) 위에는 주사선(561) 및 신호선(562)이 서로 직교하는 상태로 형성되어 있다. 그리고, 이들 주사선(561)과 신호선(562)에 의해 둘러싸인 영역 내에는 화소 전극(560)이 형성되어 있다. 또한, 실제의 액정 장치에서는 화소 전극(560) 위에 배향막이 설치되나, 도시를 생략한다.
또한, 화소 전극(560)의 노치부(notch部)와 주사선(561)과 신호선(562)에 의해 둘러싸인 부분에는 소스 전극, 드레인 전극, 반도체, 및 게이트 전극을 구비하는 박막트랜지스터(563)가 일체로 구성되어 있다. 그리고, 주사선(561)과 신호선(562)에 대한 신호의 인가에 의해 박막트랜지스터(563)를 온/오프하여 화소 전극(560)으로의 통전 제어를 행할 수 있게 구성되어 있다.
또한, 상기 각 예의 액정 장치(520, 530, 550)는 투과형의 구성으로 했으나, 반사층 또는 반투과 반사층을 설치하여, 반사형의 액정 장치 또는 반투과 반사형의 액정 장치로 할 수도 있다.
다음으로, 본 발명의 제 2 실시예에 대해서 설명한다. 도 17은 본 발명에서의 디스플레이의 일종인 유기 EL 장치의 표시 영역(이하, 단순히 표시 장치(600)라고 함)을 나타내는 요부 단면도이다.
이 표시 장치(600)는 기판(W)(601) 위에 회로 소자부(602), 발광 소자부(603) 및 음극(604)이 적층된 상태로 개략 구성되어 있다.
이 표시 장치(600)에서는, 발광 소자부(603)로부터 기판(601) 측으로 발광한 광이 회로 소자부(602) 및 기판(601)을 투과하여 관측자 측에 출사되는 동시에, 발광 소자부(603)로부터 기판(601)의 반대측으로 발광한 광이 음극(604)에 의해 반사된 후, 회로 소자부(602) 및 기판(601)을 투과하여 관측자 측에 출사되게 되어 있다.
회로 소자부(602)와 기판(601) 사이에는 실리콘 산화막으로 이루어진 하지 보호막(606)이 형성되고, 이 하지 보호막(606) 위(발광 소자부(603) 측)에 다결정 실리콘으로 이루어진 섬 형상의 반도체막(607)이 형성되어 있다. 이 반도체막(607)의 좌우 영역에는, 소스 영역(607a) 및 드레인 영역(607b)이 고농도 양이온 주입에 의해 각각 형성되어 있다. 그리고, 양이온이 주입되지 않는 중앙부가 채널 영역(607c)으로 되어 있다.
또한, 회로 소자부(602)에는 하지 보호막(606) 및 반도체막(607)을 덮는 투명한 게이트 절연막(608)이 형성되고, 이 게이트 절연막(608) 위의 반도체막(607)의 채널 영역(607c)에 대응하는 위치에는, 예를 들어, Al, Mo, Ta, Ti, W 등으로 구성되는 게이트 전극(609)이 형성되어 있다. 이 게이트 전극(609) 및 게이트 절연막(608) 위에는 투명한 제 1 층간절연막(611a)과 제 2 층간절연막(611b)이 형성되어 있다. 또한, 제 1 및 제 2 층간절연막(611a, 611b)을 관통하여, 반도체막(607)의 소스 영역(607a) 및 드레인 영역(607b)에 각각 연통(連通)하는 콘택트 홀(612a, 612b)이 형성되어 있다.
그리고, 제 2 층간절연막(611b) 위에는 ITO 등으로 이루어진 투명한 화소 전극(613)이 소정의 형상으로 패터닝되어 형성되고, 이 화소 전극(613)은 콘택트 홀(612a)을 통하여 소스 영역(607a)에 접속되어 있다.
또한, 제 1 층간절연막(611a) 위에는 전원선(614)이 배열 설치되어 있고, 이전원선(614)은 콘택트 홀(612b)을 통하여 드레인 영역(607b)에 접속되어 있다.
이와 같이, 회로 소자부(602)에는, 각 화소 전극(613)에 접속된 구동용의 박막트랜지스터(615)가 각각 형성되어 있다.
상기 발광 소자부(603)는 복수의 화소 전극(613) 위의 각각에 적층된 기능층(617)과, 각 화소 전극(613) 및 기능층(617) 사이에 구비되어 각 기능층(617)을 구획하는 뱅크부(618)에 의해 개략 구성되어 있다.
이들 화소 전극(613), 기능층(617), 및 기능층(617) 위에 배열 설치된 음극(604)에 의해 발광 소자가 구성되어 있다. 또한, 화소 전극(613)은 평면으로부터 보아 대략 사각형으로 패터닝되어 형성되어 있고, 각 화소 전극(613)의 사이에 뱅크부(618)가 형성되어 있다.
뱅크부(618)는, 예를 들어, SiO, SiO2, TiO2등의 무기 재료에 의해 형성되는 무기물 뱅크층(618a)(제 1 뱅크층)과, 이 무기물 뱅크층(618a) 위에 적층되고, 아크릴 수지 및 폴리이미드 수지 등의 내열성 및 내용매성이 우수한 레지스트에 의해 형성되는 단면 사다리꼴 형상의 유기물 뱅크층(618b)(제 2 뱅크층)에 의해 구성되어 있다. 이 뱅크부(618)의 일부는 화소 전극(613)의 가장자리부 위에 올라간 상태로 형성되어 있다.
그리고, 각 뱅크부(618)의 사이에는 화소 전극(613)에 대하여 위쪽을 향하여 점차로 확대 개방된 개구부(619)가 형성되어 있다.
상기 기능층(617)은 개구부(619) 내에서 화소 전극(613) 위에 적층 상태로형성된 정공 주입/수송층(617a)과, 이 정공 주입/수송층(617a) 위에 형성된 발광층(617b)에 의해 구성되어 있다. 또한, 이 발광층(617b)에 인접하여 그 이외의 기능을 갖는 다른 기능층을 더 형성할 수도 있다. 예를 들면, 전자 수송층을 형성할 수도 있다.
정공 주입/수송층(617a)은 화소 전극(613) 측으로부터 정공을 수송하여 발광층(617b)에 주입하는 기능을 갖는다. 이 정공 주입/수송층(617a)은 정공 주입/수송층 형성 재료를 함유하는 제 1 조성물(기능액)을 토출함으로써 형성된다. 정공 주입/수송층 형성 재료로서는, 예를 들어, 폴리에틸렌디옥시티오펜 등의 폴리티오펜 유도체와 폴리스티렌설폰산 등의 혼합물을 사용한다.
발광층(617b)은 적색(R), 녹색(G), 또는 청색(B) 중 어느 하나로 발광하는 것이며, 발광층 형성 재료(발광 재료)를 함유하는 제 2 조성물(기능액)을 토출함으로써 형성된다.
또한, 제 2 조성물의 용매(비극성 용매)로서는, 정공 주입/수송층(617a)에 대하여 용해되지 않는 것이 바람직하고, 예를 들어, 시클로헥실벤젠, 디하이드로벤조푸란, 트리메틸벤젠, 테트라메틸벤젠 등을 사용할 수 있다. 이러한 비극성 용매를 발광층(617b)의 제 2 조성물에 사용함으로써, 정공 주입/수송층(617a)을 재용해시키지 않고 발광층(617b)을 형성할 수 있다.
그리고, 발광층(617b)에서는 정공 주입/수송층(617a)으로부터 주입된 정공과, 음극(604)으로부터 주입되는 전자가 발광층에서 재결합하여 발광하도록 구성되어 있다.
음극(604)은 발광 소자부(603)의 전면을 덮는 상태로 형성되어 있고, 화소 전극(613)과 짝을 이루어 기능층(617)에 전류를 흐르게 하는 역할을 수행한다. 또한, 이 음극(604)의 상부에는 밀봉부재(도시 생략)가 배치된다.
다음으로, 상기 표시 장치(600)의 제조 공정을 도 18 내지 도 26을 참조하여 설명한다.
이 표시 장치(600)는, 도 18에 나타낸 바와 같이, 뱅크부 형성 공정(S21), 표면 처리 공정(S22), 정공 주입/수송층 형성 공정(S23), 발광층 형성 공정(S24), 및 대향 전극 형성 공정(S25)을 거쳐 제조된다. 또한, 제조 공정은 예시하는 것에 한정되지 않고, 필요에 따라 그 이외의 공정이 제외될 경우, 또한, 추가될 경우도 있다.
우선, 뱅크부 형성 공정(S21)에서는, 도 19에 나타낸 바와 같이, 제 2 층간절연막(611b) 위에 무기물 뱅크층(618a)을 형성한다. 이 무기물 뱅크층(618a)은 형성 위치에 무기물막을 형성한 후, 이 무기물막을 포토리소그래피 기술 등에 의해 패터닝함으로써 형성된다. 이 때, 무기물 뱅크층(618a)의 일부는 화소 전극(613)의 가장자리부와 겹치도록 형성된다.
무기물 뱅크층(618a)을 형성하면, 도 20에 나타낸 바와 같이, 무기물 뱅크층(618a) 위에 유기물 뱅크층(618b)을 형성한다. 이 유기물 뱅크층(618b)도 무기물 뱅크층(618a)과 동일하게 포토리소그래피 기술 등에 의해 패터닝하여 형성된다.
이렇게 하여 뱅크부(618)가 형성된다. 또한, 이것에 따라, 각 뱅크부(618)사이에는 화소 전극(613)에 대하여 위쪽으로 개구된 개구부(619)가 형성된다. 이 개구부(619)는 화소 영역을 규정한다.
표면 처리 공정(S22)에서는 친액화 처리 및 발액화(撥液化) 처리가 실행된다. 친액화 처리를 행하는 영역은 무기물 뱅크층(618a)의 제 1 적층부(618aa) 및 화소 전극(613)의 전극면(613a)이고, 이들 영역은, 예를 들어, 산소를 처리 가스로 하는 플라즈마 처리에 의해 친액성으로 표면 처리된다. 이 플라즈마 처리는 화소 전극(613)인 ITO의 세정 등도 겸한다.
또한, 발액화 처리는 유기물 뱅크층(618b)의 벽면(618s) 및 유기물 뱅크층(618b)의 상면(618t)에 실행되고, 예를 들어, 사플루오르화메탄을 처리 가스로 하는 플라즈마 처리에 의해 표면이 플루오르화 처리(발액성으로 처리)된다.
이 표면 처리 공정을 행함으로써, 기능 액체방울 토출 헤드(10)를 사용하여 기능층(617)을 형성할 때에, 기능 액체방울을 화소 영역에 보다 확실하게 착탄시킬 수 있고, 또한, 화소 영역에 착탄된 기능 액체방울이 개구부(619)로부터 넘쳐 나오는 것을 방지할 수 있게 된다.
그리고, 이상의 공정을 거침으로써, 표시 장치 기체(600A)를 얻을 수 있다. 이 표시 장치 기체(600A)는 도 1에 나타낸 액체방울 토출 장치(1)의 세트 테이블(25)에 탑재되고, 이하의 정공 주입/수송층 형성 공정(S23) 및 발광층 형성 공정(S24)이 실행된다.
도 21에 나타낸 바와 같이, 정공 주입/수송층 형성 공정(S23)에서는, 기능 액체방울 토출 헤드(10)로부터 정공 주입/수송층 형성 재료를 함유하는 제 1 조성물을 화소 영역인 각 개구부(619) 내에 토출한다. 그 후, 도 22에 나타낸 바와 같이, 건조 처리 및 열처리를 행하여, 제 1 조성물에 함유되는 극성 용매를 증발시키고, 화소 전극(전극면(613a))(613) 위에 정공 주입/수송층(617a)을 형성한다.
다음으로, 발광층 형성 공정(S24)에 대해서 설명한다. 이 발광층 형성 공정에서는, 상술한 바와 같이, 정공 주입/수송층(617a)의 재용해를 방지하기 위해, 발광층 형성 시에 사용하는 제 2 조성물의 용매로서, 정공 주입/수송층(617a)에 대하여 용해되지 않는 비극성 용매를 사용한다.
그러나, 그 반면, 정공 주입/수송층(617a)은 비극성 용매에 대한 친화성이 낮기 때문에, 비극성 용매를 함유하는 제 2 조성물을 정공 주입/수송층(617a) 위에 토출하여도, 정공 주입/수송층(617a)과 발광층(617b)을 밀착시킬 수 없게 되거나, 또는 발광층(617b)을 균일하게 도포하지 못할 우려가 있다.
그래서, 비극성 용매 및 발광층 형성 재료에 대한 정공 주입/수송층(617a)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 동일한 용매 또는 이것과 유사한 용매인 표면 개질재를 정공 주입/수송층(617a) 위에 도포하고, 이것을 건조시킴으로써 행한다.
이러한 처리를 행함으로써, 정공 주입/수송층(617a)의 표면이 비극성 용매에 친화되기 쉬워지고, 이후의 공정에서, 발광층 형성 재료를 함유하는 제 2 조성물을 정공 주입/수송층(617a)에 균일하게 도포할 수 있다.
그리고, 다음으로, 도 23에 나타낸 바와 같이, 각색 중의 어느 하나(도 23의예에서는 청색(B))에 대응하는 발광층 형성 재료를 함유하는 제 2 조성물을 기능 액체방울로서 화소 영역(개구부(619)) 내에 소정량 주입한다. 화소 영역 내에 주입된 제 2 조성물은 정공 주입/수송층(617a) 위로 확산되어 개구부(619) 내에 채워진다. 또한, 제 2 조성물이 화소 영역으로부터 벗어나 뱅크부(618)의 상면(618t) 위에 착탄된 경우에도, 이 상면(618t)은 상술한 바와 같이 발액 처리가 실행되어 있기 때문에, 제 2 조성물이 개구부(619) 내로 굴러 들어가기 쉬워진다.
이 발광층 형성 공정에서는, 상기의 액체방울 토출 장치(1)에 동일 사양의 3개의 기능 액체방울 토출 헤드(10)를 탑재하고, 이들 3개의 기능 액체방울 토출 헤드(10)에 각각 R·G·B 3색의 기능액(제 2 조성물)을 도입하여, 기능 액체방울의 토출을 행한다. 이 경우, 기능 액체방울 토출 헤드(10)는 각 개구부(619)의 피치, 즉, 화소 피치에 합치하는 노즐 피치를 갖는 것을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 기판(601)의 전역에 대하여 R·G·B의 순서로 묘화(액체방울 토출)를 행하도록 할 수도 있고, 주주사마다 R·G·B의 순서로 묘화(액체방울 토출)를 행하도록 할 수도 있다. 또한, R ·G·B 3색의 배열 패턴으로서는, 스트라이프 배열, 모자이크 배열 및 델타 배열 등이 있다.
도 24 및 도 25에 나타낸 바와 같이, 청색(B), 적색(R) 및 녹색(G)에 대응하는 발광층(617b)을 형성하면, 이어서 건조 공정 등을 행한다. 이것에 의해, 토출 후의 제 2 조성물을 건조 처리하여, 제 2 조성물에 함유되는 비극성 용매를 증발시키고, 정공 주입/수송층(617a) 위에 발광층(617b)이 형성된다. 또한, 발광층(617b)의 형성 순서는 예시한 순서에 한정되지 않으며, 어떠한 순서로 형성하여도 상관없다. 예를 들면, 발광층 형성 재료에 따라 형성하는 순서를 정할 수도 있다.
이상과 같이 하여, 화소 전극(613) 위에 기능층(617), 즉, 정공 주입/수송층(617a) 및 발광층(617b)이 형성된다. 그리고, 대향 전극 형성 공정(S25)으로 이행한다.
대향 전극 형성 공정(S25)에서는, 도 26에 나타낸 바와 같이, 발광층(617b) 및 유기물 뱅크층(618b)의 전면에 음극(604)(대향 전극)을, 예를 들어, 증착법, 스퍼터링법, CVD법 등에 의해 형성한다. 이 음극(604)은, 본 실시예에서는, 예를 들어, 칼슘층과 알루미늄층이 적층되어 구성되어 있다.
이 음극(604)의 상부에는, 전극으로서의 Al막, Ag막이나, 그 위에 산화 방지를 위한 SiO2, SiN 등의 보호층이 적절히 설치된다.
이렇게 하여 음극(604)을 형성한 후, 이 음극(604)의 상부를 밀봉부재에 의해 밀봉하는 밀봉 처리나 배선 처리 등의 기타 처리를 행함으로써, 표시 장치(600)를 얻을 수 있다.
다음으로, 본 발명의 제 3 실시예에 대해서 설명한다. 도 27은 본 발명에서의 디스플레이의 일종인 플라즈마형 표시 장치(PDP 장치:이하, 단순히 표시 장치(700)라고 함)의 요부 분해사시도이다. 또한, 도 27에서는 표시 장치(700)의 일부를 노치한 상태로 나타낸다.
이 표시 장치(700)는 서로 대향하여 배치된 제 1 기판(701), 제 2기판(702), 및 이들 사이에 형성되는 방전 표시부(703)를 포함하여 개략 구성된다. 방전 표시부(703)는 복수의 방전실(705)에 의해 구성되어 있다. 이들 복수의 방전실(705) 중에서 적색 방전실(705R), 녹색 방전실(705G), 청색 방전실(705B)의 3개의 방전실(705)이 세트를 이루어 1개의 화소를 구성하도록 배치되어 있다.
제 1 기판(701)의 상면에는 소정의 간격으로 스트라이프 형상의 어드레스 전극(706)이 형성되고, 이 어드레스 전극(706)과 제 1 기판(701)의 상면을 덮도록 유전체층(707)이 형성되어 있다. 유전체층(707) 위에는, 각 어드레스 전극(706)의 사이에 위치하고, 또한, 각 어드레스 전극(706)에 따르도록 격벽(708)이 세워 설치되어 있다. 이 격벽(708)은 도시하는 바와 같이 어드레스 전극(706)의 폭 방향 양측으로 연장되는 것과, 어드레스 전극(706)과 직교하는 방향으로 연장 설치된 도시하지 않은 것을 포함한다.
그리고, 이 격벽(708)에 의해 구획된 영역이 방전실(705)로 되어 있다.
방전실(705) 내에는 형광체(709)가 배치되어 있다. 형광체(709)는 적색(R), 녹색(G), 청색(B) 중 어느 하나의 색의 형광을 발광하는 것이며, 적색 방전실(705R)의 저부(底部)에는 적색 형광체(709R)가, 녹색 방전실(705G)의 저부에는 녹색 형광체(709G)가, 청색 방전실(705B)의 저부에는 청색 형광체(709B)가 각각 배치되어 있다.
제 2 기판(702)의 도면 중의 하측 면에는, 상기 어드레스 전극(706)과 직교하는 방향으로 복수의 표시 전극(711)이 소정의 간격에 의해 스트라이프 형상으로 형성되어 있다. 그리고, 이들을 덮도록 유전체층(712), 및 MgO 등으로 이루어진보호막(713)이 형성되어 있다.
제 1 기판(701)과 제 2 기판(702)은, 어드레스 전극(706)과 표시 전극(711)이 서로 직교하는 상태에서 대향시켜 접합되어 있다. 또한, 상기 어드레스 전극(706)과 표시 전극(711)은 교류 전원(도시 생략)에 접속되어 있다.
그리고, 각 전극(706, 711)에 통전(通電)함으로써, 방전 표시부(703)에서 형광체(709)가 여기(勵起) 발광하여, 컬러 표시가 가능해진다.
본 실시예에서는 상기 어드레스 전극(706), 표시 전극(711), 및 형광체(709)를 도 1에 나타낸 액체방울 토출 장치(1)를 사용하여 형성할 수 있다. 이하, 제 1 기판(701)에서의 어드레스 전극(706)의 형성 공정을 예시한다.
이 경우, 제 1 기판(701)을 액체방울 토출 장치(1)의 세트 테이블(25)에 탑재시킨 상태에서 이하의 공정이 실행된다.
우선, 기능 액체방울 토출 헤드(10)에 의해, 도전막 배선 형성용 재료를 함유하는 액체 재료(기능액)를 기능 액체방울로서 어드레스 전극 형성 영역에 착탄시킨다. 이 액체 재료는 도전막 배선 형성용 재료로서, 금속 등의 도전성 미립자를 분산매에 분산시킨 것이다. 이 도전성 미립자로서는, 금, 은, 구리, 팔라듐, 또는 니켈 등을 함유하는 금속 미립자나, 도전성 폴리머 등을 사용할 수 있다.
보충 대상으로 되는 모든 어드레스 전극 형성 영역에 대해서 액체 재료의 보충이 종료되면, 토출 후의 액체 재료를 건조 처리하여, 액체 재료에 함유되는 분산매를 증발시킴으로써 어드레스 전극(706)이 형성된다.
그런데, 상기에서는 어드레스 전극(706)의 형성을 예시했으나, 상기 표시 전극(711) 및 형광체(709)에 대해서도 상기 각 공정을 거침으로써 형성할 수 있다.
표시 전극(711) 형성의 경우, 어드레스 전극(706)의 경우와 동일하게, 도전막 배선 형성용 재료를 함유하는 액체 재료(기능액)를 기능 액체방울로서 표시 전극 형성 영역에 착탄시킨다.
또한, 형광체(709) 형성의 경우에는, 각색(R, G, B)에 대응하는 형광 재료를 함유한 액체 재료(본 발명의 액재(液材)의 일종)를 3개의 기능 액체방울 토출 헤드(10)로부터 액체방울로서 토출하여, 대응하는 색의 방전실(705) 내에 착탄시킨다.
다음으로, 본 발명의 제 4 실시예에 대해서 설명한다. 도 28은 본 발명에서의 디스플레이의 일종인 전자 방출 장치(FED 장치:이하, 단순히 표시 장치(800)라고 함)의 요부 단면도이다. 또한, 도 28에서는 표시 장치(800)의 일부를 단면으로서 나타낸다.
이 표시 장치(800)는 서로 대향하여 배치된 제 1 기판(801), 제 2 기판(802), 및 이들 사이에 형성되는 전계 방출 표시부(803)를 포함하여 개략 구성된다. 전계 방출 표시부(803)는 매트릭스 형상으로 배치된 복수의 전자 방출부(805)에 의해 구성되어 있다.
제 1 기판(801)의 상면에는, 캐소드(cathode) 전극(806)을 구성하는 제 1 소자 전극(806a) 및 제 2 소자 전극(806b)이 서로 직교하도록 형성되어 있다. 또한, 제 1 소자 전극(806a) 및 제 2 소자 전극(806b)에 의해 구획된 부분에는, 갭(808)을 형성한 소자막(807)이 형성되어 있다. 즉, 제 1 소자 전극(806a), 제 2 소자전극(806b) 및 소자막(807)에 의해 복수의 전자 방출부(805)가 구성되어 있다. 소자막(807)은, 예를 들어, 산화팔라듐(PdO) 등으로 구성되고, 또한, 갭(808)은 소자막(807)을 성막한 후, 포밍(forming) 등에 의해 형성된다.
제 2 기판(802)의 하면에는, 캐소드 전극(806)과 대치(對峙)하는 애노드(anode) 전극(809)이 형성되어 있다. 애노드 전극(809)의 하면에는 격자 형상의 뱅크부(811)가 형성되고, 이 뱅크부(811)로 둘러싸인 하향의 각 개구부(812)에 전자 방출부(805)에 대응하도록 형광체(813)가 배치되어 있다. 형광체(813)는 적색(R), 녹색(G), 청색(B) 중 어느 하나의 색의 형광을 발광하는 것이며, 각 개구부(812)에는 적색 형광체(813R), 녹색 형광체(813G) 및 청색 형광체(813B)가 소정의 패턴으로 배치되어 있다.
그리고, 이렇게 구성한 제 1 기판(801)과 제 2 기판(802)은 미소한 갭을 갖고 접합되어 있다. 이 표시 장치(800)에서는, 소자막(갭(808))(807)을 통하여, 음극인 제 1 소자 전극(806a) 또는 제 2 소자 전극(806b)으로부터 튀어나오는 전자를 양극인 애노드 전극(809)에 형성한 형광체(813)에 닿게 하여 여기 발광하여, 컬러 표시가 가능해진다.
이 경우도 다른 실시예와 동일하게, 제 1 소자 전극(806a), 제 2 소자 전극(806b) 및 애노드 전극(809)을 액체방울 토출 장치(1)를 사용하여 형성할 수 있는 동시에, 각색의 형광체(813R, 813G, 813B)를 액체방울 토출 장치(1)를 사용하여 형성할 수 있다.
그런데, 이렇게 구성된 액체방울 토출 장치(1)는, 휴대 전화나 퍼스널 컴퓨터 등에 탑재되는 상기의 컬러 필터, 각종 액정 표시 장치, 유기 EL 장치, FED 장치, PDP 장치 이외에, 전기 영동 표시 장치 등의 제조에 적용할 수 있다. 또한, 다른 전기 광학 장치로서는, 상기의 금속 배선 형성 이외에, 렌즈 형성, 레지스트 형성 및 광확산체 형성 등이나, 상기한 프레파라트 형성을 포함하는 장치를 생각할 수 있다.
본 발명의 액체방울 토출 장치에 의하면, 헤드 이동 적재 기구에 의해 스토커 위의 기능 액체방울 토출 헤드와 캐리지 위의 기능 액체방울 토출 헤드를 필요에 따라 교환할 수 있기 때문에, 워크에 대하여 단시간에 상이한 기능액의 토출을 행할 수 있어, 워크 처리를 효율적으로 행할 수 있다.
본 발명의 전기 광학 장치, 그 제조 방법 및 전자 기기에 의하면, 워크에 대하여 기능액의 다양한 토출을 가능하게 하는 액체방울 토출 장치에 의해 제조되기 때문에, 양질(良質)이며 저비용의 전기 광학 장치를 제공할 수 있다.
Claims (19)
- 워크(work)에 대하여 기능 액체방울 토출 헤드를 상대적으로 이동시키면서 기능 액체방울을 선택적으로 토출하는 액체방울 토출 장치로서,복수의 기능 액체방울 토출 헤드와,상기 복수의 기능 액체방울 토출 헤드를 탑재하는 캐리지와,상기 복수의 기능 액체방울 토출 헤드를 스톡(stock)하는 스토커(stocker)와,상기 각 기능 액체방울 토출 헤드를 상기 캐리지와 상기 스토커 사이에서 이동 적재하는 헤드 이동 적재 기구와,상기 기능 액체방울 토출 헤드가 탑재된 상기 캐리지를 상기 워크에 대하여 상대적으로 이동시키는 이동 기구와,상기 기능액을 상기 복수의 기능 액체방울 토출 헤드에 각각 공급하는 기능액 공급 수단과,상기 복수의 기능 액체방울 토출 헤드를 각각 제어하는 제어 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 액체방울 토출 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 복수의 기능 액체방울 토출 헤드는, 충전하는 기능액 및/또는 사양이 서로 다른 복수 종류의 기능 액체방울 토출 헤드를 포함하는 것을 특징으로 하는액체방울 토출 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 캐리지에는 상기 복수의 기능 액체방울 토출 헤드 중의 복수개가 교환 가능하게 탑재되고,상기 제어 수단은 상기 복수개의 기능 액체방울 토출 헤드를 관련지어 제어하는 것을 특징으로 하는 액체방울 토출 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 각 기능 액체방울 토출 헤드는 헤드 유지부재에 유지되어 있고, 상기 헤드 유지부재를 통하여 상기 캐리지의 각 헤드 장착부 및 상기 스토커의 각 헤드 장착부에 교환 가능하게 탑재되며, 또한, 상기 헤드 이동 적재 기구에 의해 이동 적재되는 것을 특징으로 하는 액체방울 토출 장치.
- 제 4 항에 있어서,상기 헤드 유지부재에는, 상기 기능 액체방울 토출 헤드를 상기 캐리지 및 상기 스토커에 위치 결정하기 위한 복수의 위치 결정부가 설치되고,상기 캐리지의 각 헤드 장착부 및 상기 스토커의 각 헤드 장착부에는, 상기 복수의 위치 결정부에 대응하는 복수의 위치 결정 수용부가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 액체방울 토출 장치.
- 제 4 항에 있어서,상기 헤드 이동 적재 기구는 상기 헤드 유지부재를 통하여 상기 기능 액체방울 토출 헤드를 수평 자세로 파지(把持)하고,상기 헤드 유지부재에는, 상기 헤드 이동 적재 기구에 의해 파지되는 피(被)파지부가 세워 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 액체방울 토출 장치.
- 제 4 항에 있어서,상기 캐리지의 각 헤드 장착부에는, 탑재된 상기 기능 액체방울 토출 헤드의 종별(種別)을 검출하는 검출부가 설치되고,상기 헤드 유지부재에는, 상기 검출부에 대응하는 피검출부가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 액체방울 토출 장치.
- 제 4 항에 있어서,상기 헤드 유지부재를 통하여 상기 캐리지의 각 헤드 장착부에 탑재된 상기 각 기능 액체방울 토출 헤드는, 그 최외단(最外端)에 위치하는 기준 토출 노즐이 부(副)주사 방향에서의 동일 위치에 배열 설치되는 것을 특징으로 하는 액체방울 토출 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 기능액 공급 수단은 상기 복수 종류의 기능 액체방울 토출 헤드에 대응하여 복수의 기능액 탱크를 갖고,상기 복수의 기능액 탱크와 상기 복수 종류의 기능 액체방울 토출 헤드는 각각 튜브를 통하여 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 액체방울 토출 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 제어 수단은 상기 복수 종류의 기능 액체방울 토출 헤드에 대응하여 복수의 헤드 드라이버를 갖고,상기 복수의 헤드 드라이버와 상기 복수 종류의 기능 액체방울 토출 헤드는 각각 케이블을 통하여 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 액체방울 토출 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 스토커는 이것에 스톡되어 있는 상기 기능 액체방울 토출 헤드의 노즐면에 밀착하는 건조 방지용 캡을 갖고 있는 것을 특징으로 하는 액체방울 토출 장치.
- 제 11 항에 있어서,상기 캡에는, 상기 캡을 통하여 상기 기능 액체방울 토출 헤드의 기능액을 흡인하는 흡인 수단이 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 액체방울 토출 장치.
- 제 12 항에 있어서,상기 스토커는 이것에 스톡되어 있는 상기 기능 액체방울 토출 헤드의 노즐면을 청소하는 와이핑 기구를 더 갖고 있는 것을 특징으로 하는 액체방울 토출 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 스토커는 이것에 스톡되어 있는 상기 기능 액체방울 토출 헤드의 전체 토출 노즐로부터의 기능 액체방울의 공(空)토출을 받는 공토출 받이를 더 갖고,상기 제어 수단은 상기 기능 액체방울 토출 헤드에 정기적으로 공토출을 실행시키는 것을 특징으로 하는 액체방울 토출 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 제어 수단은 상기 스토커에 스톡되어 있는 상기 기능 액체방울 토출 헤드의 토출 노즐에 대하여, 기능 액체방울의 토출을 수반하지 않는 구동 파형을 인가하는 것을 특징으로 하는 액체방울 토출 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 제어 수단은 상기 캐리지에 탑재되어 있는 상기 기능 액체방울 토출 헤드의 본(本)토출을 행하지 않는 토출 노즐에 대하여, 본토출의 토출 타이밍으로 기능 액체방울의 토출을 수반하지 않는 구동 파형을 인가하는 것을 특징으로 하는 액체방울 토출 장치.
- 제 1 항에 기재된 액체방울 토출 장치를 사용하여, 상기 워크 위에 상기 기능 액체방울에 의한 성막부를 형성하는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치의 제조 방법.
- 제 1 항에 기재된 액체방울 토출 장치를 사용하여, 상기 워크 위에 상기 기능 액체방울에 의한 성막부를 형성한 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
- 제 18 항에 기재된 전기 광학 장치를 탑재한 것을 특징으로 하는 전자 기기.
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