KR20040018965A

KR20040018965A - 제막 방법과 제막 장치, 및 디바이스 제조 방법과디바이스 제조 장치

Info

Publication number: KR20040018965A
Application number: KR1020030058949A
Authority: KR
Inventors: 고야마미노루
Original assignee: 세이코 엡슨 가부시키가이샤
Priority date: 2002-08-27
Filing date: 2003-08-26
Publication date: 2004-03-04
Also published as: JP2004081988A; KR100550026B1; US8012545B2; CN1485205A; TW200406310A; US20070042111A1; TWI283206B; TW200505687A; US7422768B2; US20060243206A1; US20040076760A1; TWI277518B

Abstract

본 발명은 예비 토출 시의 처리율을 향상시키는 것을 과제로 한다.

헤드(21)로부터 액체방울을 예비 토출하는 예비 토출 공정과, 헤드(21)와 워크(W)를 상대 이동시켜, 헤드(21)로부터 워크(W) 표면에 액체방울을 토출하는 액체방울 토출 공정을 갖는다. 액체방울의 예비 토출을 헤드(21)와 워크(W)의 상대 이동 중에 행한다.

Description

제막 방법과 제막 장치, 및 디바이스 제조 방법과 디바이스 제조 장치{METHOD AND APPARATUS OF FORMING FILM, METHOD AND APPARATUS OF MANUFACTURING DEVICE}

본 발명은 액체방울 토출 헤드를 사용하여 워크 표면에 기능성 재료의 막체를 제막하는 제막 방법과 제막 장치, 및 디바이스 제조 방법과 디바이스 제조 장치에 관한 것이다.

전자 기기, 예를 들어, 컴퓨터나 휴대용 정보 기기 단말의 발달에 따라, 액정 표시 디바이스, 특히 컬러 액정 표시 디바이스의 사용이 증가하고 있다. 이러한 액정 표시 디바이스는 표시 화상을 컬러화하기 위해 컬러 필터를 사용하고 있다. 컬러 필터에는, 워크로서의 기판을 갖고, 이 기판에 대하여 R(적색), G(녹색), B(청색)의 잉크(액체방울)를 도포액으로서 소정 패턴으로 착탄(着彈)함으로써 제막되는 것이 있다. 이러한 기판에 대하여 잉크를 착탄시켜 제막하는 방식으로서는, 예를 들어, 잉크젯 방식 등의 액체방울 토출 방식이 채용되고 있다.

액체방울 토출 방식을 채용한 경우, 토출 수단으로서의 액체방울 토출 헤드로부터 소정량의 액체방울을 필터에 대하여 토출하여 착탄시키나, 이 경우, 예를 들어, 기판은 Y축 테이블(Y축 방향으로 이동 가능한 테이블)에 탑재되고, 액체방울 토출 헤드는 X축 테이블(X축 방향으로 이동 가능한 테이블)에 탑재된다. 그리고, X축 테이블의 구동에 의해 액체방울 토출 헤드를 소정 위치에 위치 결정한 후, Y축 테이블의 구동에 의해 기판을 액체방울 토출 헤드에 대하여 상대 이동(주사)시키면서 액체방울을 토출함으로써, 복수의 액체방울 토출 헤드로부터의 액체방울을 기판의 소정 위치에 착탄할 수 있게 되어 있다.

상기 액체방울 토출 방법에서는, 기판에 대한 액체방울 토출 전에, 헤드 내에서의 액체의 점도(粘度) 증가나 액체의 고형분 석출을 방지하여 안정된 액체방울 토출을 행하기 위해 플러싱(flushing)이라고 불리는 예비 토출을 실시한다. 종래, 이 예비 토출은 Y축 테이블의 양쪽 또는 한쪽 단부에 스펀지 등의 부재를 설치한 전용(專用) 예비 토출 영역을 마련하고, 예비 토출 영역이 헤드의 아래쪽에 위치하도록 Y축 테이블을 위치 결정하여(정지시켜) 행하였다. 그 후, 통상의 액체방울 토출을 행함으로써, 성분 변화가 적은 액체를 기판 위에 도포할 수 있다.

그러나, 상술한 바와 같은 종래 기술에는 다음과 같은 문제가 존재한다.

플러싱에 있어서는, 예비 토출 영역에 헤드를 위치 결정하는 공정, 헤드로부터 예비 토출시키는 공정, 또한, 통상 토출로 이동하기 위해 Y축 테이블을 소정의 속도까지 가속시키는 공정을 별도로 마련할 필요가 있다. 즉, Y축 테이블에 관해서도, 가속-감속-정지-가속이라는 제어로 되기 때문에, 플러싱을 포함하는 주사에서는 처리율(throughput)이 저하된다는 문제가 있다. 특히, 오버코트 용도 등과 같이, 점도 증가나 막힘을 일으키기 쉬운 경향이 있는 액체를 토출시킬 경우에는, 빈번하게 플러싱을 행할 필요가 있어, 제막 품질을 향상시키고자 하면, 처리율의 저하는 회피할 수 없었다.

본 발명은 이상과 같은 점을 고려하여 안출된 것이며, 처리율을 저하시키지 않고 예비 토출을 실시할 수 있는 제막 방법과 제막 장치, 및 디바이스 제조 방법과 디바이스 제조 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1은 본 발명의 실시예를 나타내는 도면으로서, 액체방울 토출 장치의 기본 구성을 모식적으로 나타낸 도면.

도 2의 (a)는 헤드 장착 후, (b)는 헤드 장착 전의 서브캐리지의 외관사시도.

도 3은 상기 액체방울 토출 장치를 구성하는 폐기능액 저장 수단 주위의 종단면도.

도 4는 상기 폐기능액 저장 수단의 외관사시도.

도 5는 가속(加速) 중에서의 헤드와 액체방울 수용 영역의 위치 관계를 나타내는 도면.

도 6은 감속(減速) 중에서의 헤드와 액체방울 수용 영역의 위치 관계를 나타내는 도면.

도 7은 본 실시예의 디바이스 제조 방법에 의해 제조되는 액정 표시 장치의 단면도.

도 8은 본 실시예의 디바이스 제조 방법에 의해 제조되는 유기 EL 장치의 단면도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

W : 워크(work)

1 : 액체방울 토출 장치(제막 장치)

6 : 컨트롤러(제어 장치)

21 : 기능액 토출 헤드(헤드)

41a : 액체방울 수용 영역

411 : 기판

422 : 오버코트층(오버코트막, 막체(膜體))

501 : 유리 기판(기판)

503 : 대향 전극(대향 전극막, 막체)

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 이하의 구성을 채용한다.

본 발명의 제막 방법은, 헤드로부터 액체방울을 예비 토출하는 예비 토출 공정과, 상기 헤드와 워크를 상대 이동시켜, 상기 헤드로부터 상기 워크 표면에 액체방울을 토출하는 액체방울 토출 공정을 갖는 제막 방법으로서, 상기 액체방울의 예비 토출을 상기 헤드와 상기 워크의 상대 이동 중에 행하는 것을 특징으로 하는 것이다.

따라서, 본 발명의 제막 방법에서는, 액체방울 토출 공정 중에 헤드와 워크의 상대 이동을 예비 토출을 위해 일단 정지시키는 공정을 별도로 마련할 필요가 없어지기 때문에, 처리율의 저하를 방지할 수 있게 된다.

액체방울의 예비 토출을 행하는 타이밍으로서는, 액체방울 토출 공정에서의 소정의 상대 이동 속도로의 가속(加速) 중에 행하는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 본 발명에서는 액체방울 토출 공정 중에 예비 토출을 실시할 수 있기 때문에, 예비 토출을 실시하기 위한 공정을 별도로 마련할 필요가 없어져, 처리율의 향상에 기여할 수 있다.

또한, 일부가 워크에서 형성되는 액체방울 수용 영역에서 예비 토출을 행하는 순서도 채용할 수 있다. 이 경우, 예비 토출한 액체방울을 액체방울 수용 영역에서 수용하여 회수 및 배출할 수 있으나, 액체방울 수용 영역의 일부가 워크에서 형성되기 때문에, 예비 토출과 워크에 대한 액체방울 토출의 토출 간격을 좁힐 수 있고, 예비 토출 후의 액체의 점도 증가나 액체의 고형분 석출을 억제할 수 있다.

또한, 본 발명에서는, 액체방울 토출 공정 후에 헤드 내의 액체에 헤드로부터 토출되지 않는 크기의 진동을 부여하는 진동 부여 공정을 갖는 순서도 채용할 수 있다. 예를 들면, 상대 이동 방향을 반전시켜 즉시 워크로의 액체방울 토출을 행할 때에는 예비 토출이 불필요한 경우가 있으나, 이러한 경우에도 헤드 내의 액체에 진동을 부여함으로써, 액체의 점도 증가나 액체의 고형분 석출을 억제하여 안정된 액체방울 토출이 가능해진다. 또한, 진동을 부여하여도 헤드로부터 액체가 토출되지 않기 때문에, 불필요한 액체 소비를 방지할 수 있다.

그리고, 본 발명의 디바이스 제조 방법은, 헤드로부터 워크 표면에 액체방울을 토출하여 막체(膜體)를 형성하는 디바이스 제조 방법으로서, 상기 제막 방법을 이용하여 워크에 제막하는 것을 특징으로 한다. 따라서, 본 발명에서는 워크에 막체를 형성할 때에도 처리율의 저하를 방지할 수 있게 되어, 효율적으로 디바이스를 제조할 수 있다.

본 발명의 디바이스 제조 방법은, 워크로서의 렌즈에 막체로서의 투광성 코팅막을 제막할 때에 적용할 수 있다. 이것에 의해, 렌즈 표면에 코팅막을 용이하게, 또한, 효율적으로 형성할 수 있다. 또한, 렌즈로서는 안경 렌즈를 들 수 있다.

또한, 본 발명의 디바이스 제조 방법은, 필터 소자가 배열된 기판을 워크로 하여, 필터 소자를 피복하는 오버코트막을 제막할 때에 적용할 수 있다. 이것에 의해, 필터 소자 표면에 오버코트막을 용이하게, 또한, 효율적으로 형성할 수 있다.

또한, 본 발명의 디바이스 제조 방법은, EL(Electro-Luminescence) 발광층을 포함하는 화소 픽셀이 배열된 기판을 워크로 하여, EL 발광층 위의 소정 개소에 형성된 대향 전극막을 제막할 때에 적용할 수 있다. 이것에 의해, EL 발광층 표면에 대향 전극막을 용이하게, 또한, 효율적으로 형성할 수 있다.

한편, 본 발명의 제막 장치는, 헤드와 워크를 상대 이동시켜 헤드로부터 워크 표면에 액체방울을 토출하여 제막하는 제막 장치로서, 헤드와 워크의 상대 이동 중에, 헤드로부터 액체방울을 예비 토출시키는 제어 장치를 구비한 것을 특징으로한다.

따라서, 본 발명의 제막 장치에서는, 액체방울 토출 공정 중에 헤드와 워크의 상대 이동을 예비 토출을 위해 일단 정지시키는 공정을 별도로 마련할 필요가 없어지기 때문에, 처리율의 저하를 방지할 수 있게 된다.

액체방울의 예비 토출을 행하는 타이밍으로서는, 소정의 상대 이동 속도로의 가속 중에 행하는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 본 발명에서는 액체방울 토출을 행하기 위한 상대 이동 중에 예비 토출을 실시할 수 있기 때문에, 예비 토출을 실시하기 위한 공정을 별도로 마련할 필요가 없어져, 처리율의 향상에 기여할 수 있다.

또한, 본 발명에서는 일부가 워크에서 형성되고, 예비 토출된 액체방울을 수용하는 액체방울 수용 영역을 갖는 구성을 채용하는 것이 바람직하다. 이 경우, 예비 토출한 액체방울을 액체방울 수용 영역에서 수용하여 회수 및 배출할 수 있으나, 액체방울 수용 영역의 일부가 워크에서 형성되기 때문에, 예비 토출과 워크에 대한 액체방울 토출의 토출 간격을 좁힐 수 있고, 예비 토출 후의 액체의 점도 증가나 액체의 고형분 석출을 억제할 수 있으며, 또한, 처리율의 향상을 도모할 수 있다.

또한, 본 발명은 워크 표면으로의 액체방울의 토출 후에, 헤드 내의 액체에 헤드로부터 토출되지 않는 크기의 진동을 부여시키는 구성도 채용할 수 있다. 예를 들면, 상대 이동 방향을 반전시켜 즉시 워크로의 액체방울 토출을 행할 때에는 예비 토출이 불필요한 경우가 있으나, 이러한 경우에도 헤드 내의 액체에 진동을부여함으로써, 액체의 점도 증가나 액체의 고형분 석출을 억제하여 안정된 액체방울 토출이 가능해진다. 또한, 진동을 부여하여도 헤드로부터 액체가 토출되지 않기 때문에, 불필요한 액체 소비를 방지할 수 있다.

그리고, 본 발명의 디바이스 제조 장치는, 헤드로부터 워크 표면에 액체방울을 토출하여 막체를 형성하는 디바이스 제조 장치로서, 상기 제막 장치를 사용하여 워크에 제막하는 것을 특징으로 한다. 따라서, 본 발명에서는 워크에 막체를 형성할 때에도 처리율의 저하를 방지할 수 있게 되어, 효율적으로 디바이스를 제조할 수 있다.

본 발명의 디바이스 제조 장치는, 워크로서의 렌즈에 막체로서의 투광성 코팅막을 제막할 때에 적용할 수 있다. 이것에 의해, 렌즈 표면에 코팅막을 용이하게, 또한, 효율적으로 형성할 수 있다. 또한, 렌즈로서는 안경 렌즈를 들 수 있다.

또한, 본 발명의 디바이스 제조 장치는, 필터 소자가 배열된 기판을 워크로 하여, 필터 소자를 피복하는 오버코트막을 제막할 때에 적용할 수 있다. 이것에 의해, 필터 소자 표면에 오버코트막을 용이하게, 또한, 효율적으로 형성할 수 있다.

또한, 본 발명의 디바이스 제조 장치는, EL 발광층을 포함하는 화소 픽셀이 배열된 기판을 워크로 하여, EL 발광층 위의 소정 개소에 형성된 대향 전극막을 제막할 때에 적용할 수 있다. 이것에 의해, EL 발광층 표면에 대향 전극막을 용이하게, 또한, 효율적으로 형성할 수 있다.

이하, 본 발명의 제막 방법과 제막 장치, 및 디바이스 제조 방법과 디바이스 제조 장치의 실시예를 도 1 내지 도 8을 참조하여 설명한다.

여기서는, 예를 들어, 안경 렌즈를 제조하는 액체방울 토출 장치에 본 발명의 제막 장치를 적용하고, 안경 렌즈를 UV 차단제나 김서림 방지제의 막체로 코팅하는 등, 기능액을 충전한 액체방울 토출 헤드로부터 기능액 토출 대상물로 되는 안경 렌즈(워크)에 기능액을 토출시켜, 워크를 기능 재료의 막으로 코팅하는 경우의 예를 이용하여 설명한다.

도 1은 디바이스 제조 장치를 구성하는 액체방울 토출 장치의 기본 구성을 모식적으로 나타낸 도면이다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 이 액체방울 토출 장치(제막 장치)(1)는 기능액을 기능액 토출 대상물로 되는 워크(W)에 토출하기 위한 기능액 토출 수단(2)과, 워크(W)를 장치에 세트하기 위한 탑재 수단(3)과, 워크(W)로부터 비어져 나온 기능액을 저장하기 위한 폐기능액 저장 수단(4)과, 폐기능액 저장 수단(4)의 기능액에 의한 오염을 세정하기 위한 후술하는 세정 수단(5)을 구비한다. 그리고, 이들 각 수단은 컨트롤러(제어 장치; 도 3 참조)(6)에 각각 접속되어 있으며, 컨트롤러(6)는 이들 각 수단을 상호 관련시키면서 통괄적으로 제어한다.

또한, 도시는 생략하고 있으나, 이 액체방울 토출 장치(1)에는 워크(W)를 화상 인식(촬상(撮像))하는 워크 인식 카메라, 헤드 유닛(11)(토출 노즐(23))을 화상 인식하는 헤드 인식 카메라, 각종 인디케이터(indicator) 등의 부대 장치가 설치되고, 이들도 컨트롤러(6)에 접속되어 있다.

이 액체방울 토출 장치(1)는, 탑재 수단(3)에 세트한 워크(W)에 대하여 기능액 토출 수단(2)의 헤드 유닛(11)을 주사시키면서, 워크(W) 표면에 기능 재료를 함유하는 기능액을 액체방울로서 토출함으로써, 워크(W) 표면에 기능 재료의 막체를 형성하고, 워크(W)를 기능 재료로 코팅하는 것이다. 그리고, 이 액체방울 토출 장치(1)에서는, 워크(W) 표면 전체를 기능 재료로 균일하게 코팅하기 위해, 헤드 유닛(11)이 워크(W)의 어느 부분에 대해서도 균일하게, 즉, 워크(W)의 에지부에 대해서도 워크(W)의 중앙부에 기능액을 토출하는 것과 동일하게 기능액을 토출한다. 그리고, 이와 같이 워크(W)의 에지부에 워크(W)의 중앙부와 동일하게 기능액을 토출하면 워크(W)로부터 기능액이 어느 정도 비어져 나오기 때문에, 비어져 나온 기능액을 수용하는 동시에 저장하는 폐기능액 저장 수단(4)이 설치되어 있다. 또한, 기능액을 워크(W)로부터 비어져 나와 토출하기 때문에, 워크(W)의 탑재 위치를 엄밀히 위치 결정하는 것이 불필요해진다.

기능액 토출 수단(2)은, 도 1에 나타낸 바와 같이, 기능액 토출 헤드(헤드)(21)를 탑재한 헤드 유닛(11)과, 헤드 유닛(11)을 매달아 지지하는 메인캐리지(13)와, 탑재 수단(3)을 통하여 워크(W)를 주(主)주사 방향(X축 방향)으로 이동시키는 반면, 헤드 유닛(11)을 부(副)주사 방향(Y축 방향)으로 자유롭게 이동시키는 X·Y 이동 기구(14)를 구비한다.

도 2의 (a)에 나타낸 바와 같이, 헤드 유닛(11)은 복수의 기능액 토출 헤드(21)와, 이들을 탑재한 서브캐리지(12)로 구성되어 있다. 기능액 토출 헤드(21)는, 헤드 기판이나 기능액 도입부를 갖는 서브캐리지 장착부(도시 생략)와기능액을 토출하는 토출 노즐(23)을 갖는 헤드 본체(22)로 구성되어 있다. 그리고, 헤드 본체(22)의 노즐면(24)에는 각각이 복수의 토출 노즐(23)로 이루어진 2열의 노즐 열이 형성되어 있고, 이 노즐면(24)을 아래쪽으로 토출시키도록 기능액 토출 헤드(21)는 서브캐리지(12)에 장착(고정)된다(도 2에서는 편의상 상하 방향을 반대로 도시하고 있음).

서브캐리지(12)에는 기능액 토출 헤드(21)를 장착하기 위해 2열의 장착 개구(12a)가 마련되어 있으며(도 2의 (b) 참조), 1열당 6개의 장착 개구가 형성되어 있다. 즉, 1열의 장착 개구에는 기능액 토출 헤드(21)가 6개씩 장착되고, 서브캐리지(12)에는 합계 12개의 기능액 토출 헤드(21)가 장착되어 있다. 또한, 장착 개구는 각 기능액 토출 헤드(21)의 장착 위치를 위치 결정하고 있으며, 워크(W)에 대하여 충분한 도포 밀도가 확보되도록 각 기능액 토출 헤드(21)를 배치하기 때문에, 주주사 방향에 대하여 소정 각도 경사지게 형성되어 있다.

메인캐리지(13)는 헤드 유닛(11)을 매달듯이 지지하는 캐리지 본체(도시 생략)와, 캐리지 본체를 지지하는 동시에, 후술하는 Y축 테이블(16)에 부주사 방향(Y축 방향)으로 슬라이딩 가능하게 지지되는 헤드 브래킷(도시 생략)으로 구성되어 있다. 캐리지 본체는 θ축 방향(Z축 둘레의 방향)으로 회전 가능하게 구성되어 있고, 캐리지 본체를 θ방향으로 회전시킴으로써, θ축 방향에 대한 헤드 본체(22)의 노즐면(24) 위치를 적절한 위치로 조정할 수 있게 되어 있다. 또한, θ축 방향의 조정은 헤드 인식 카메라(도시 생략)의 인식 화상에 의거하여 실행된다.

X·Y 이동 기구(14)는 워크(W)를 탑재하는 탑재 수단을 지지하는 X축테이블(15)과, X축 테이블(15)과 직교하는 동시에, 헤드 브래킷을 통하여 헤드 유닛(11)을 지지하는 Y축 테이블(16)로 구성되어 있다. 또한, X·Y 이동 기구(14)는 워크(W) 표면에 기능액을 적절히 토출시키기 위해, 기능액 토출 헤드(21)의 구동에 동기하여, 헤드 유닛(11) 및 워크(W)를 번갈아 이동시키고 있다. 즉, 이 액체방울 토출 장치(1)에서는, X축 테이블(15)에 의한 주주사 방향(X축 방향)으로의 워크(W)의 이동과, Y축 테이블(16)에 의한 부주사 방향(Y축 방향)으로의 헤드 유닛(11)의 이동이 반복되고, 워크(W)의 주주사 방향으로의 이동 시에 기능액이 토출되어, 워크(W) 표면 전역(全域)에 기능 재료의 막체가 형성된다.

또한, 본 실시예에서는 워크(W)를 주주사 방향으로, 헤드 유닛(11)을 부주사 방향으로 이동시키도록 하고 있으나, 워크(W)에 대하여 헤드 유닛(11)을 상대적으로 주사(이동)시키는 구성이면 되고, 헤드 유닛(11)이 주주사 방향으로 이동하도록 구성할 수도 있다. 또한, 워크(W)를 고정시켜, 헤드 유닛(11)을 주주사 방향 및 부주사 방향의 양쪽으로 이동시키는 구성일 수도 있다.

다음으로, 탑재 수단(3)에 대해서 설명한다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 탑재 수단(3)은 X축 테이블(15)에 고정된 베이스 플레이트(31)를 갖고 있으며, 이 베이스 플레이트(31)에 워크(W)의 θ축 방향의 보정을 행하기 위한 θ테이블(33)과, 워크(W)를 세트하기 위한 흡착 테이블(34)이 일체로 되어 지지된다. 즉, θ테이블(33) 및 흡착 테이블(34)에 의해 워크 테이블(32)이 구성되어 있다.

베이스 플레이트(31)는 θ테이블(33)을 θ축 방향으로 회전 가능하게 지지하는 동시에, θ테이블(33)을 통하여 흡착 테이블(34)을 지지한다. θ테이블(33)은,워크 인식 카메라의 인식 화상에 의거하여, 흡착 테이블(34)을 통하여 세트한 워크(W)를 θ축 방향으로 회전시킬 수 있고, 이것에 의해, 헤드 유닛(11)에 대하여 워크(W)가 적절한 위치에 세트되도록 θ축 방향의 보정을 행한다. 또한, 흡착 테이블(34)에는 복수의 흡인 구멍(35)이 형성되어 있고(도 4 참조), 흡인 구멍(35)으로부터 워크(W)를 흡인하여, 워크(W)를 흡착 테이블(34)에 흡착 고정시킨다. 또한, θ테이블(33) 및 흡착 테이블(34)의 수평면은 워크(W)보다도 작게 되어 있어, 워크(W)로부터 비어져 나온 기능액에 의해 워크 테이블(32)이 오염되지 않는다.

다음으로, 도 3 및 도 4를 참조하여 폐기능액 저장 수단(4)에 대해서 설명한다. 폐기능액 저장 수단(4)은 워크(W)로부터 비어져 나온 기능액을 수용하는 기능액 수용부(41)와, 기능액 수용부(41)를 지지하는 복수의 지지 브래킷(42)과, 기능액 수용부(41)로부터 배출되는 기능액을 저장하기 위한 폐기능액 탱크(43)와, 기능액 수용부(41)와 폐기능액 탱크(43)를 접속하는 배출 튜브(44)로 구성되어 있다.

기능액 수용부(41)는 단면이 대략 U자 형상인 통 형상으로 형성되고, 외주면 상부가 내측으로 절곡(折曲)되어 있다. 그리고, 워크(W)로부터 비어져 나온 기능액을 효율적으로 수용하기 위해, 기능액 수용부(41)는 워크(W)의 평면 형상에 맞추어 고리 형상으로 형성되어 있다. 즉, 기능액 토출 헤드(21)로부터 토출된 기능액은, 한쪽 단부(일부)가 워크(W)에서 형성되고 다른쪽 단부가 기능액 수용부(41)에서 형성된 액체방울 수용 영역(41a)을 거쳐 기능액 수용부(41)에서 수용되는 구성으로 되어 있다. 또한, 기능액 수용부(41)는 저부(底部)에 기능액을 배출하기 위한 배출구(51)를 갖고 있으며, 배출구(51)에는 배출 튜브(44)와 접속하기 위한 배출구 금속부재(52)가 부착되어 있다. 또한, 기능액 수용부(41) 외주면의 상단부에는, 후술하는 세정액 방출 파이프(62)와 세정액 공급 튜브(65)를 접속하기 위한 접속구(53)가 마련되어 있다.

도 3에 나타낸 바와 같이, 지지 브래킷(42)은 탑재 수단(3)의 θ테이블(33) 측면에 고정되어 고리 형상으로 형성한 기능액 수용부(41)가 세트된 워크(W)의 둘레부에 항상 면하도록, 즉, 워크(W)의 둘레부와 기능액 수용부(41)의 일부가 서로 겹치도록 기능액 수용부(41)를 지지한다. 그리고, 복수의 지지 브래킷(42)이 θ테이블(33)에 대하여 둘레 방향으로 균등하게 배열 설치되어 있다. 또한, 지지 브래킷(42)은 기능액 수용부(41)에서 수용한 기능액을 신속히 배출하기 위해, 기능액 수용부(41)를 배출구(51)에 대하여 하행(下行) 경사로 지지한다.

폐기능액 탱크(43)는 배출 튜브(실리콘 튜브)(44)에 의해 기능액 수용부(41)와 배관 접속되어 있고, 워크(W)로부터 비어져 나와 기능액 수용부(41)에서 수용된 기능액을 저장한다. 또한. 폐기능액 탱크(43)는, 기능액에 의해 만액(滿液)으로 되면 적절히 교환할 수 있게 되어 있다. 또한, 폐기능액 탱크(43)에는 폐기능액 탱크(43)가 만액 상태임을 검출하기 위한 기능액 만액 검출기(54)가 설치되어 있고, 컨트롤러(6)는 폐기능액 탱크(43)로부터 기능액이 넘치지 않도록 기능액 토출 헤드(21)의 구동을 제어한다. 또한, 폐기능액 탱크(43)는 스테인리스제, 수지제, 유리제 등의 것을 사용할 수 있다.

배출 튜브(44)는 한쪽 단부가 기능액 수용부(41)의 배출구 금속부재(52)에, 다른쪽 단부가 폐기능액 탱크(43)에 접속되고, 기능액 수용부(41)와 폐기능액탱크(43)를 배관 접속한다. 배출 튜브(44)에는 기능액 수용부(41)로부터 폐기능액 탱크(43)로의 기능액 흐름을 폐색(閉塞)하는 기능액 폐색 밸브(55)가 설치되어 있다.

세정 수단(5)은, 도 3 및 도 4에 나타낸 바와 같이, 기능액 수용부(41)를 세정하기 위해 기능액을 용해시키는 세정액을 저장하는 세정액 탱크(61)와, 세정액을 기능액 수용부(41)에 방출하기 위한 세정액 방출 파이프(62)와, 세정액 탱크(61)와 세정액 방출 파이프(62)를 배관 접속하는 세정액 공급 튜브(65)로 구성되어 있다. 또한, 세정액 탱크(61)에는 세정액의 감액(減液) 상태를 검출하기 위한 세정액 감액 검출기(66)가 설치되고, 세정액 탱크(61)의 감액 상태를 검출할 수 있는 구성으로 되어 있다.

세정액 방출 파이프(62)는 기능액 수용부(41)의 외주면 상단부에 마련된 접속구(53)에 접속되는 동시에, 기능액 수용부(41)의 절곡 부분의 내측을 따라 고리 형상으로 배열 설치되어 있다. 그리고, 세정액 방출 파이프(62)는 접속구(53)를 통하여 세정액 공급 튜브(65)(실리콘 튜브)와 접속되고, 세정액 공급 튜브(65)에 의해 세정액 탱크(61)와 접속된다. 세정액 방출 파이프(62)에는 복수의 세정액 방출 구멍(63)이 대략 등간격으로 마련되어 있고, 세정액이 기능액 수용부(41)에 균일하게 방출되는 구성으로 되어 있다. 또한, 각 세정액 방출 구멍(63)은 기능액 수용부(41)의 외주면을 향하여 형성되어 있고, 세정액이 상기 외주면에 효율적으로 방출되는 구성으로 되어 있다.

그리고, 소정 시간마다 기능액 수용부(41)의 세정을 행하기 위해, 세정액 공급 튜브(65)의 상단부에는 컨트롤러(6)에 접속된 전자 밸브(66)가 설치되고, 소정 시간마다 전자 밸브(66)가 개폐되도록 타이머 제어된다. 다만, 전자 밸브(66)의 개폐는 타이머 제어에 의하지 않고, 수동으로 행할 수도 있다.

상술한 액체방울 토출 장치(1)의 각 수단은 컨트롤러(6)에 의해 제어되고 있으며, 컨트롤러(6)는 워크(W)에 대하여 소정의 조건으로 기능액의 토출을 행하도록 액체방울 토출 장치(1) 전체를 통괄적으로 제어한다.

상기 구성의 액체방울 토출 장치(1)의 동작에 대해서 도 5 및 도 6을 참조하여 설명한다.

또한, 워크(W) 표면에 기능액의 액체방울을 토출할 때에는 기능액 토출 헤드(21)에 대하여 워크(W)가 상대 이동하나, 여기서는 편의상 워크(W)에 대하여 기능액 토출 헤드(21)가 이동하는 것으로서 도시한다.

우선, X·Y 이동 기구(14)에 의해 X축 테이블(15) 및 Y축 테이블(16)을 구동하여, 워크(W) 및 기능액 토출 헤드(21)를 주사 개시 위치에 위치 결정한다. 그리고, 액체방울 토출 공정을 개시하고, X축 테이블(15)을 구동함으로써, 워크(W)에 대하여 기능액 토출 헤드(21)로부터 기능액의 액체방울을 토출할 때의 워크(W)와 기능액 토출 헤드(21)의 상대 이동 속도(주사 속도)까지 워크(W)를 가속한다. 이 워크(W)의 가속 중, 도 5에 나타낸 바와 같이, 액체방울 수용 영역(41a)이 기능액 토출 헤드(21)의 바로 아래에 도달한 시점에서, 컨트롤러(6)는 기능액 토출 헤드(21)에 대하여 플러싱 파형의 구동 신호를 출력한다. 이것에 의해, 기능액 토출 헤드(21)로부터는 기능액의 액체방울이 예비 토출되고, 액체방울 수용영역(41a)을 통하여 기능액 수용부(41)에 플러싱이 실행된다(예비 토출 공정).

또한, 컨트롤러(6)가 플러싱 파형의 구동 신호를 출력하는 타이밍은, 토출된 액체방울이 액체방울 수용 영역(41a)을 통과하는 타이밍과 일치시킬 필요가 있기 때문에, 구동 신호의 출력과 토출된 액체방울의 통과에 타임 래그(time-lag)가 발생할 경우는, 타임 래그를 고려하여, 액체방울 수용 영역(41a)이 기능액 토출 헤드(21)의 바로 아래에 도달하기 전에 구동 신호를 출력할 수도 있다. 또한, 도 5에서는 기능액 토출 헤드(21)의 모든 토출 노즐로부터 액체방울을 플러싱하여도 지장을 초래하지 않는 개구의 크기로 액체방울 수용 영역(41a)을 도시하고 있으나, 액체방울 수용 영역(41a)의 개구가 좁을 경우는, 예를 들어, 복수의 헤드 열에 대하여 1열마다 플러싱을 행하거나, 또는 토출 노즐 열마다 플러싱을 행할 수도 있다.

즉, 컨트롤러(6)의 제어에 의해, 액체방울 수용 영역(41a)의 개구 크기와 토출 노즐 열 및 헤드 열의 배열 피치에 따라 선택적으로 플러싱을 행할 수도 있다. 구체적으로는, 헤드 열마다 플러싱을 행할 경우에는, 액체방울 수용 영역(41a)이 바로 아래에 도달한 헤드 열에 대하여 차례로 플러싱 파형의 구동 신호를 출력하고, 토출 노즐 열마다 플러싱을 행할 경우에는, 액체방울 수용 영역(41a)이 바로 아래에 도달한 토출 노즐 열에 대하여 차례로 플러싱 파형의 구동 신호를 출력하면 된다.

가속 중의 플러싱이 완료되어, 주사 속도가 등속(等速)으로 안정되면, 워크(W) 표면의 소정 개소에 대하여 기능액의 액체방울 토출을 실시한다(도 3 참조). 그리고, 이 주사에 의한 워크(W) 표면으로의 액체방울 토출이 완료되어, 예를 들어, 도 6에 나타낸 바와 같이, 워크(W)가 기능액 토출 헤드(21)의 아래쪽으로부터 벗어나는 위치에 도달하면, 액체방울 토출 공정의 종료 또는 다음 주사를 위해 X축 테이블(15)을 통하여 워크(W)를 감속(減速)시킨다. 이 워크(W)의 감속 중에, 컨트롤러(6)는 기능액 토출 헤드(21)에 대하여 미진동(微振動) 파형의 구동 신호를 출력한다. 이 구동 신호가 출력되면, 기능액 토출 헤드(21) 내의 기능액은 상기 헤드(21)로부터 토출되지 않는 크기의 진동이 부여되고(진동 부여 공정), 상세하게는, 토출 노즐에서의 메니스커스 표면이 미진동한다. 이것에 의해, 토출 노즐에서의 기능액의 점도 증가나 고형분 석출을 억제할 수 있게 된다.

또한, 이 미진동 부여는 감속 중에 한정되지 않고, 워크(W)로의 액체방울 토출이 종료된 후의 등속 이동 중에 실시할 수도 있다. 마찬가지로, 상기 가속 중의 플러싱도 워크(W)에 대한 액체방울 토출이 개시되기 직전의 등속 이동 중에 실시할 수 있다.

그리고, 상기 기능액의 예비 토출이나 워크(W)의 에지부에 대한 액체방울 토출에 의해, 기능액이 저장되어 폐기능액 탱크(43)가 만액 상태로 되면, 기능액 만액 검출기(54)가 폐기능액 탱크(43)의 만액 상태를 검출하여, 컨트롤러(6)에 만액 신호를 출력한다. 그리하면, 컨트롤러(6)는 폐기능액 탱크(43)가 만액 상태임을 나타내는 인디케이터(도시 생략)를 점등시켜, 폐기능액 탱크(43)의 만액 상태를 통지한다. 그리고, 박막 형성 도중의 워크(W)의 박막 형성을 완료시킨 후에, 폐기능액 탱크(43)로부터 기능액이 넘치지 않도록 기능액 토출 수단(2)을 정지시킨다.그리고, 만액 상태의 폐기능액 탱크(43)가 교환되어, 만액 신호가 검출되지 않게 되면, 컨트롤러(6)는 폐기능액 탱크(43)가 만액 상태임을 나타내는 인디케이터를 소등하는 동시에, 다시 기능액 토출 수단(2)을 작동시킨다. 또한, 폐기능액 탱크(43)의 만액 상태를 통지하는 수단으로서 인디케이터 표시를 이용하고 있으나, 이것에 한정되지 않고, 예를 들어, 음성 등에 의해 통지하는 구성으로 할 수도 있다.

또한, 이것과 동일하게, 세정액 탱크(61)의 세정액이 소정량 감소된 것을 검출하는 세정액 감액 검출기(66)로부터의 감액 신호에 의거하여, 컨트롤러(6)는 세정액 감액 인디케이터(도시 생략)의 점등 표시를 행한다.

이와 같이, 본 실시예에서는 X축 테이블(15)을 일단 정지시키지 않고, 워크(W) 표면으로의 액체방울 토출 공정을 위한 상대 이동 중에 플러싱을 실시하기 때문에, 플러싱을 실시하기 위한 공정을 별도로 마련할 필요가 없어져 플러싱에 필요한 시간을 삭감할 수 있고, 처리율의 향상을 도모할 수 있다. 또한, 본 실시예에서는 워크(W)의 에지부에 액체방울을 토출하기 위한 기능액 수용부(41)를 플러싱에 이용하고 있기 때문에, 플러싱 영역이나 흡수 부재를 별도로 마련할 필요가 없어져, 장치의 소형화 및 저(低)가격화에 기여할 수 있다.

또한, 본 실시예에서는 플러싱을 행하는 액체방울 수용 영역(41a)의 일부가 워크(W) 자체에서 형성되어 있기 때문에, 플러싱에 의한 액체방울 토출과 워크(W)에 대한 액체방울 토출의 토출 간격을 좁힐 수 있다. 그 때문에, 플러싱 후의 기능액의 점도 증가나 고형분 석출을 억제할 수 있게 되어, 워크(W)에 대하여 보다안정된 액체방울 토출을 실현할 수 있다. 특히, 본 실시예에서는 워크(W)로의 액체방울 토출 후에 헤드(21) 내의 기능액에 미진동을 부여하고 있기 때문에, 플러싱을 행하지 않는 경우일지라도, 기능액의 점도 증가나 고형분 석출을 억제할 수 있다. 또한, 본 실시예에서는 진동을 부여하여도 기능액이 헤드(21)로부터 토출되지 않기 때문에, 불필요한 기능액 소비도 방지할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 액체방울 토출 장치(1)는, 안경 렌즈의 코팅을 비롯하여, 디바이스로서의 각종 광학 렌즈의 코팅을 행하는 것도 가능하고, 각종 플랫 디스플레이의 제조 방법 등에도 적용할 수 있다. 그래서, 이 액체방울 토출 장치(1)를 사용한 제조 방법을 액정 표시 장치의 제조 방법 및 유기 EL 장치의 제조 방법을 예로 들어 간단히 설명한다.

도 7은 액정 표시 장치의 단면도이다. 도 7에 나타낸 바와 같이, 액정 표시 장치(컬러)(450)는 상하의 편광판(462, 467) 사이에 컬러 필터(400)와 대향 기판(466)을 조합시키고, 양자의 사이에 액정 조성물(465)을 봉입(封入)함으로써 구성되어 있다. 또한, 컬러 필터(400)와 대향 기판(466) 사이에는 배향막(461, 464)이 구성되고, 한쪽 대향 기판(466)의 내측 면에는 TFT(박막트랜지스터) 소자(도시 생략)와 화소 전극(463)이 매트릭스 형상으로 형성되어 있다.

컬러 필터(400)는 매트릭스 형상으로 배열된 화소(필터 소자)를 구비하고, 화소와 화소의 경계는 칸막이(뱅크)(413)에 의해 구획되어 있다. 각 화소에는 적색(R), 녹색(G), 청색(B) 중 어느 하나의 액상(液狀) 재료(필터 재료)가 도입되어 있다. 즉, 컬러 필터(400)는 투광성 기판(411)과 투광성 칸막이(413)를 구비한다.칸막이(413)가 형성되지 않은(제거된) 부분은 상기 화소를 구성한다. 이 화소에 도입(토출)된 각색의 액상 재료는 착색층(421)을 구성한다. 칸막이(413) 및 착색층(421)의 상면에는 피복재로서의 오버코트층(422) 및 전극층(423)이 형성되어 있다.

그리고, 본 실시예에서는 칸막이(413)에 의해 구획되어 형성된 화소 내에 상기 R, G, B의 각 액상 재료를 액체방울 토출 방식에 의해 도입한다. 즉, 기능액 토출 헤드(21)에 의해 R, G, B 각색의 액체방울을 착색층 형성 영역마다 선택적으로 토출한다. 다음으로, 도포한 액상 재료를 건조시킴으로써, 착색층(421)을 얻을 수 있다. 마찬가지로, 액체방울 토출 방식에 의해, 막체로서 오버코트층(오버코트막)(422)을 형성한다.

본 실시예에서는 상기 착색층(421)의 형성 시에는 기능액 토출 헤드(21)의 경사 각도를 적절히 가변 및 조정하여, 각 토출 노즐(23)의 피치와 화소의 피치를 합치시키고, 오버코트층(422)의 형성 시에는 기능액 토출 헤드(21)의 경사 각도를 적절히 가변시킴으로써, 그 막 두께를 조정하도록 한다.

마찬가지로, 도 8을 참조하여 디바이스로서의 유기 EL 장치와 그 제조 방법에 대해서 설명한다. 도 8에 나타낸 바와 같이, 유기 EL 장치(500)는 유리 기판(기판)(501) 위에 회로 소자부(502)가 적층되고, 회로 소자부(502) 위에 주체를 이루는 유기 EL 소자(504)가 적층된다. 또한, 유기 EL 소자(504)의 상측에는 불활성 가스의 공간을 개재시켜 밀봉용 기판(505)이 설치되어 있다.

유기 EL 소자(504)에는, 무기물 뱅크층(512a)과 이것에 겹친 유기물뱅크층(512b)에 의해 뱅크(512)가 형성되고, 이 뱅크(512)에 의해 매트릭스 형상의 화소(화소 픽셀)가 형성된다, 그리고, 각 화소 내에는 하측으로부터 화소 전극(511), R, G, B의 발광층(510b) 및 정공 주입/수송층(510a)이 적층되고, 또한, 전체가 Ca이나 Al 등의 박막을 복수층에 걸쳐 적층한 대향 전극(503)으로 덮여 있다.

그리고, 본 실시예에서는 상술한 액체방울 토출 방식에 의해 R, G, B의 발광층(510b) 및 정공 주입/수송층(510a)을 형성한다. 또한, 정공 주입/수송층(510a)을 형성한 후에, 마찬가지로 액체방울 토출 방식에 의해, Ca이나 Al 등의 액상 금속 재료를 사용하여 막체로서의 대향 전극(대향 전극막)(503)을 형성한다. 또한, 밀봉용 기판(505) 대신에, 이 부분을 기밀성이 높은 수지로 밀봉할 경우에는, 이것을 액체방울 토출 방식에 의해 행하는 것이 바람직하다.

본 실시예에서도 발광층(510b) 및 정공 주입/수송층(510a)의 형성 시에 기능액 토출 헤드(21)의 경사 각도를 적절히 가변 및 조정하여, 각 토출 노즐의 피치와 화소의 피치를 합치시키고, 대향 전극(503)의 형성 시에는 기능액 토출 헤드(21)의 경사 각도를 적절히 가변시켜, 그 막 두께를 조정하면 된다.

상술한 바와 같이, 본 발명에서는 처리율의 저하를 방지할 수 있는 동시에, 장치의 소형화 및 저가격화에 기여할 수 있다는 효과를 나타낸다. 또한, 본 발명에서는 워크에 대하여 안정된 액체방울 토출을 실현할 수 있어, 고품질의 디바이스를 얻을 수 있다.

Claims

헤드로부터 액체방울을 예비 토출하는 예비 토출 공정과, 상기 헤드와 워크(work)를 상대 이동시켜, 상기 헤드로부터 상기 워크 표면에 액체방울을 토출하는 액체방울 토출 공정을 갖는 제막 방법으로서,

상기 액체방울의 예비 토출을 상기 헤드와 상기 워크의 상대 이동 중에 행하는 것을 특징으로 하는 제막 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 액체방울의 예비 토출을 상기 액체방울 토출 공정에서의 소정의 상대 이동 속도로의 가속(加速) 중에 행하는 것을 특징으로 하는 제막 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 예비 토출은, 일부가 상기 워크에서 형성되는 액체방울 수용 영역에서 실행되는 것을 특징으로 하는 제막 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 액체방울 토출 공정 후에 상기 헤드 내의 액체에 상기 헤드로부터 토출되지 않는 크기의 진동을 부여하는 진동 부여 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 제막 방법.
헤드로부터 워크 표면에 액체방울을 토출하여 막체(膜體)를 형성하는 디바이스 제조 방법으로서,

제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 제막 방법을 이용하여 상기 워크에 제막하는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조 방법.
제 5 항에 있어서,

상기 워크는 렌즈이고,

상기 막체는 상기 렌즈를 피복하는 투광성(透光性)의 코팅막인 것을 특징으로 하는 디바이스 제조 방법.
제 5 항에 있어서,

상기 워크는 필터 소자가 배열된 기판이고,

상기 막체는 상기 필터 소자를 피복하는 오버코트막인 것을 특징으로 하는 디바이스 제조 방법.
제 5 항에 있어서,

상기 워크는 EL 발광층을 포함하는 화소 픽셀이 배열된 기판이고,

상기 막체는 상기 EL 발광층 위의 소정 개소에 형성된 대향 전극막인 것을 특징으로 하는 디바이스 제조 방법.
헤드와 워크를 상대 이동시켜 상기 헤드로부터 상기 워크 표면에 액체방울을 토출하여 제막하는 제막 장치로서,

상기 헤드와 상기 워크의 상대 이동 중에, 상기 헤드로부터 상기 액체방울을 예비 토출시키는 제어 장치를 구비한 것을 특징으로 하는 제막 장치.
제 9 항에 있어서,

상기 제어 장치는 소정의 상대 이동 속도로의 가속 중에 상기 헤드로부터 상기 액체방울을 예비 토출시키는 것을 특징으로 하는 제막 장치.
제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,

일부가 상기 워크에서 형성되고, 상기 예비 토출된 액체방울을 수용하는 액체방울 수용 영역을 갖는 것을 특징으로 하는 제막 장치.
제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,

상기 제어 장치는, 상기 워크 표면으로의 상기 액체방울의 토출 후에, 상기 헤드 내의 액체에 상기 헤드로부터 토출되지 않는 크기의 진동을 부여시키는 것을 특징으로 하는 제막 장치.
헤드로부터 워크 표면에 액체방울을 토출하여 막체를 형성하는 디바이스 제조 장치로서,

제 9 항 또는 제 10 항에 기재된 제막 장치를 사용하여 상기 워크에 제막하는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조 장치.