KR20060106750A - 액적 토출 장치, 구조체 형성 방법, 및 전기 광학 장치의제조 방법 - Google Patents

Abstract

액적 토출 장치는 구조체 형성 재료를 포함하는 액적을 기판을 향해서 토출하는 액적 토출부와, 구조체 형성 재료로 이루어지는 구조체를 기판 위에 형성하기 위해 기판에 착탄한 액적을 건조시키는 건조 수단을 구비한다. 건조 수단은 액적 중의 구조체 형성 재료를 유동시키기 위해 기판에 착탄한 액적을 향해서 에너지를 출력하는 에너지 출력부와, 상기 에너지 출력부로부터 출력되는 에너지의 에너지 프로필을, 형성해야 할 구조체의 구조 프로필에 대응해서 구조체 형성 재료가 분포되도록 구조체 형성 재료가 유동하는 것을 허용하는 에너지 프로필로 제어하는 에너지 프로필 제어부를 구비한다. 이렇게 구성된 액적 토출 장치에 의하면, 원하는 구조 프로필을 갖는 구조체를 형성할 수 있다.

컬러 필터 기판, 피토출면, 착색 박막 형성 영역, 액적 토출 장치, 수용 탱크, 액적 토출 헤드, 레이저 헤드

Description

액적 토출 장치, 구조체 형성 방법, 및 전기 광학 장치의 제조 방법{LIQUID DROPLET EJECTION APPARATUS, METHOD FOR FORMING STRUCTURE, AND METHOD FOR MANUFACTURING ELECTRO-OPTIC APPARATUS}

도 1은 본 발명의 일 실시예에서의 액정 표시 장치의 사시도.

도 2는 도 1의 액정 표시 장치에 구비된 컬러 필터 기판의 사시도.

도 3은 도 2의 3-3선에 따른 단면도.

도 4는 본 발명의 일 실시예에서의 액적 토출 장치의 개략 사시도.

도 5는 도 4의 액적 토출 장치에 구비된 액적 토출 헤드의 개략 사시도.

도 6 및 도 7은 도 5의 액적 토출 헤드를 설명하기 위한 개략 단면도.

도 8의 (a) 내지 (c)는 빔 프로필을 설명하기 위한 도면.

도 9는 도 4의 액적 토출 장치의 전기적 구성을 설명하기 위한 전기 블록 회로도.

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

도 11의 (a) 내지 (c)는 본 발명의 다른 실시예에서의 빔 프로필을 설명하기 위한 도면.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

10…컬러 필터 기판 21a…피토출면

22…격벽 22a…차광층

22b…발액층 23…착색 박막 형성 영역

24a…제 1 착색 박막 24b…제 2 착색 박막

30…액적 토출 장치 31…베이스

32…안내홈 33…기판 스테이지

34…탑재면 35a, 35b…지지대

36…안내 부재 37…수용 탱크

38…안내 레일 39…캐리지

BP1…제 1 교반 프로필 BP2…제 2 교반 프로필

FH…액적 토출 헤드 LH…레이저 헤드

WP…화소폭

본 발명은 액적 토출 장치, 구조체 형성 방법, 및 전기 광학 장치의 제조 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 액정 표시 장치 등에 구비된 컬러 필터의 기판 위에는 복수의 도트 형상의 착색 박막으로 이루어지는 도트 패턴이 형성되어 있다. 각 착색 박막은 착색 박막 형성 재료를 포함하는 액체를 격벽으로 둘러싸인 착색 박막 형성 영 역에 토출하고, 토출한 액체를 건조시키는, 소위 액상 프로세스에 의해 형성된다.

일본국 공개특허 2004-341114호 공보에서는 그 액상 프로세스로서 잉크젯법이 이용되어 있다. 상세하게는, 상기 액체를 미소(微小) 액적으로 하여 착색 박막 형성 영역에 토출하고, 그 미소 액적을 건조시킴으로써 각 착색 박막을 형성하고 있다. 잉크젯법에서는, 스핀 코트법(spin coat method)이나 디스펜서법(dispenser method) 등의 다른 액상 프로세스에 비해서 액체의 사용량을 저감시킬 수 있고, 또한, 착색 박막의 형성 위치를 더욱 높은 정밀도로 제어할 수 있다.

그러나, 잉크젯법의 경우, 미소 액적이 건조되는 과정에서 미소 액적의 점도나 착색 박막 형성 영역에 대한 접촉각, 또는 착색 박막 형성 재료의 농도 등에 따라 미소 액적 내의 착색 박막 형성 재료의 농도 분포에는 변동이 생긴다. 그 때문에, 착색 박막의 박막 분포를 원하는 대로 제어하기 어렵다는 문제가 있었다.

본 발명의 목적은 원하는 구조 프로필을 갖는 구조체를 형성 가능한 액적 토출 장치 및 구조체 형성 방법을 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은 원하는 구조 프로필을 갖는 착색 박막 또는 발광 소자를 구비한 전기 광학 장치의 제조 방법을 제공하는 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 일 형태에서는 액적 토출 장치가 제공된다. 그 장치는 구조체 형성 재료를 포함하는 액적을 기판을 향해서 토출하는 액적 토출부와, 구조체 형성 재료로 이루어지는 구조체를 기판 위에 형성하기 위해 기판에 착탄한 액적을 건조시키는 건조 수단을 구비한다. 상기 건조 수단은 액적 중의 구조체 형성 재료를 유동시키기 위해 기판에 착탄한 액적을 향해서 에너지 를 출력하는 에너지 출력부와, 상기 에너지 출력부로부터 출력되는 에너지의 에너지 프로필을, 형성해야 하는 구조체의 구조 프로필에 대응해서 구조체 형성 재료가 분포하도록 구조체 형성 재료가 유동하는 에너지 프로필로 제어하는 에너지 프로필 제어부를 구비한다.

본 발명의 다른 형태에서는 구조체를 기판 위에 형성하는 방법이 제공된다. 그 방법은 구조체 형성 재료를 포함하는 액적을 상기 기판을 향해서 토출하는 공정과, 구조체 형성 재료로 이루어지는 구조체를 기판 위에 형성하기 위해 상기 기판에 착탄한 상기 액적을 건조시키는 공정과, 상기 기판에 착탄한 액적의 건조 전 또는 건조 중에, 형성해야 하는 구조체의 구조 프로필에 대응해서 구조체 형성 재료가 분포하도록 구조체 형성 재료를 유동시키기 위해, 상기 기판에 착탄한 액적을 향해서 형성해야 하는 구조체의 구조 프로필에 관한 구조 프로필 정보에 의거한 에너지 프로필을 갖는 에너지를 조사하는 공정을 구비한다.

본 발명의 또 다른 형태에서는 착색 박막이 형성된 기판을 구비한 전기 광학 장치를 제조하는 방법이 제공된다. 그 방법은 구조체를 기판 위에 형성하는 상기의 방법에 의해 상기 착탄 박막을 기판 위에 형성하는 공정을 구비한다.

본 발명의 또 다른 형태에서는, 발광 소자가 형성된 기판을 구비한 전기 광학 장치를 제조하는 방법이 제공된다. 그 방법은 구조체를 기판 위에 형성하는 상기의 방법에 의해 상기 발광 소자를 기판 위에 형성하는 공정을 구비한다.

이하, 본 발명을 구체화한 일 실시예를 도 1 내지 도 10에 따라 설명한다.

우선, 본 실시예의 전기 광학 장치로서의 액정 표시 장치(1)에 대해서 설명한다. 도 1은 액정 표시 장치(1)의 사시도, 도 2는 액정 표시 장치(1)에 구비된 컬러 필터 기판(10)의 사시도, 도 3은 도 2의 3-3선에 따른 단면도이다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 액정 표시 장치(1)는 액정 패널(2)과, 상기 액정 패널(2)에 평면 형태의 광(L1)을 조명하는 조명 장치(3)를 구비하고 있다.

조명 장치(3)는 LED 등으로 이루어지는 광원(4)과, 상기 광원(4)으로부터 출사된 광으로부터 상기 액정 패널(2)에 조사되는 평면 형태의 광(L1)을 생성하는 도광체(5)를 구비하고 있다. 액정 패널(2)은 상호 접합된 컬러 필터 기판(10) 및 소자 기판(11)을 구비하고, 이들 컬러 필터 기판(10)과 소자 기판(11) 사이의 간극에는 액정 분자 그룹(도시 생략)을 봉입하고 있다. 액정 패널(2)은 소자 기판(11)보다도 컬러 필터 기판(10)쪽이 조명 장치(3)에 가깝게 위치하도록 조명 장치(3)에 대해서 배치되어 있다.

소자 기판(11)은 사각판 형상의 무알칼리 글라스로 이루어지고, 조명 장치(3)(컬러 필터 기판(10))와 대향하는 소자 기판(11)의 면인 소자 형성면(11a)에는 X 화살표 방향을 따라 연장되는 복수의 주사선(12)이 소정의 간격을 두고 형성되어 있다. 주사선(12)은 소자 기판(11)의 한쪽 끝에 배열 설치되는 주사선 구동 회로(13)에 전기적으로 접속되어 있다. 주사선 구동 회로(13)는 제어 회로(도시 생략)로부터의 주사 제어 신호에 의거해서, 복수의 주사선(12) 중에서 선택되는 소정의 주사선(12)을 소정의 타이밍에 구동하기 위해 주사 신호를 출력한다.

소자 형성면(11a)에는 또한, 상기 주사선(12)과 직교하는 Y 화살표 방향을 따라 연장되는 복수의 데이터선(14)이 소정의 간격을 두고 형성되어 있다. 데이터선(14)은 소자 기판(11)의 한쪽 끝에 배열 설치되는 데이터선 구동 회로(15)에 전기적으로 접속되어 있다. 데이터선 구동 회로(15)는 외부 장치(도시 생략)로부터의 표시 데이터에 의거해서 데이터 신호를 생성하고, 그 데이터 신호를 대응하는 데이터선(14)에 소정의 타이밍에 출력한다.

소자 형성면(11a)에는 또한, i행×j열의 매트릭스를 구성하는 복수의 화소 영역(16)이 형성되어 있다. 각 화소 영역(16)은 서로 이웃하는 한 쌍의 주사선(12)과 서로 이웃하는 한 쌍의 데이터선(14)에 의해 둘러싸여 있고, 대응하는 주사선(12) 및 데이터선(14)에 접속되어 있다. 각 화소 영역(16) 내에는 TFT 등으로 이루어지는 제어 소자(도시 생략)와, ITO 등의 투명 도전막으로 이루어지는 화소 전극(도시 생략)이 형성되어 있다. 즉, 액정 표시 장치(1)는 TFT 등의 제어 소자를 구비한, 소위 액티브 매트릭스 방식의 액정 표시 장치이다.

상기 주사선(12), 데이터선(14) 및 화소 영역(16)의 아래쪽(컬러 필터 기판(10)측)에는 소자 형성면(11a)의 전체에 걸치는 배향막(도시 생략)이 설치되어 있다. 배향막은 러빙(rubbing) 처리 등에 의한 배향 처리가 실시되어, 액정 분자 그룹을 일정 방향으로 배열시킨다.

도 2에 나타낸 바와 같이, 상기 컬러 필터 기판(10)에는 무알칼리 글라스로 이루어지는 사각 형상의 투명 글라스 기판(21)이 구비되어 있다.

도 3에 나타낸 바와 같이, 소자 기판(11)과 대향하는 컬러 필터 기판(10)(투 명 글라스 기판(21))의 면인 피토출면(21a)에는 차광층(22a)이 형성되어 있다. 차광층(22a)은 크롬이나 카본 블랙 등의 차광성 재료를 함유하는 수지에 의해 형성되고, 상기 주사선(12) 및 상기 데이터선(14)과 대응하는 격자 형상으로 형성되어 있다. 차광층(22a)의 위에는 발액층(撥液層)(22b)이 형성되어 있다. 발액층(22b)은 후술하는 액적(FD)(도 6 참조)을 발액하는 발액성을 갖는 불소계 수지로 이루어지는 수지층이며, 액적(FD)(도 6 참조)이 후술하는 착색 박막 형성 영역(23)으로부터 밀려나오는 것을 방지한다.

이들 차광층(22a) 및 발액층(22b)에 의해, 도 2에 나타낸 바와 같이, 피토출면(21a)의 대략 전면(全面)에 격자 형상의 격벽(22)이 형성되어 있다. 착색 박막 형성 영역(23)은 격벽(22)으로 둘러싸인 피토출면(21a) 영역이며, i행×j열의 매트릭스를 구성하고 있다. 각 착색 박막 형성 영역(23)은 상기 화소 영역(16)의 대응하는 하나와 대치(對峙)하고 있다. 착색 박막 형성 영역(23)은 대략 평면 장방형이며, Y 화살표 방향의 착색 박막 형성 영역(23)의 길이가 화소폭(WP)으로서 정의되어 있다.

본 실시예에서는, 착색 박막 형성 영역(23)의 열이 화살표 Y의 종단에서 선단(先端)을 향하는 차례로 1행째의 착색 박막 형성 영역(23), 2행째의 착색 박막 형성 영역(23), …, i행째의 착색 박막 형성 영역(23)으로서 정의되어 있다.

도 3에 나타낸 바와 같이, 각 착색 박막 형성 영역(23) 내에는 상기 조명 장치(3)로부터의 광(L1)을 유색광으로 변환해서 투과하는 구조체로서의 도트 형상의 착색 박막(24)이 형성되어 있다. 이들 착색 박막(24)은 소정의 도트 패턴을 형성 하도록 배치되어 있다. 착색 박막(24)은 도 2에 나타낸 화살표 X의 선단으로부터 종단을 향해서 광(L1)을 적색 광으로 변환하는 적색 박막(24R), 광(L1)을 녹색 광으로 변환하는 녹색 박막(24G), 광(L1)을 청색 광으로 변환하는 청색 박막(24B)의 순서로 반복하도록 배열되어 있다.

착색 박막(24)은 구조체 형성 재료로서의 착색 박막 형성 재료(예를 들면, 유기 안료)에 의해 형성되어 있다. 상세하게 설명하면, 착색 박막(24)은 후술하는 액적 토출 장치(30)(도 4 참조)의 노즐 구멍(N)(도 5 참조)으로부터 각 색의 착색 박막 형성 재료를 분산매로 분산시켜서 이루어지는 미소 액적(Fb)(도 6 참조)을 상기 착색 박막 형성 영역(23)을 향해 토출시키고, 피토출면(21a)에 착탄한 미소 액적(Fb)(액적(FD))을 후술하는 에너지로서의 레이저 빔(B)의 조사에 의해 교반(攪拌)·건조시킴으로써 형성되어 있다.

각 착색 박막(24)의 구조 프로필로서의 막 두께 분포는 후술하는 평탄화 시퀀스에 의해 대응하는 착색 박막 형성 영역(23) 내에서 균일하며, 또한, 각 착색 박막 형성 영역(23) 사이에서 균일하다.

도 3에 나타낸 바와 같이, 각 착색 박막(24)의 위에는 소자 기판(11)의 상기 화소 전극에 대향해서 소정의 공통 전위가 공급되는 대향 전극(25)이 형성되어 있다. 대향 전극(25)의 위에는 대향 전극(25) 근방의 액정 분자 그룹을 일정 방향으로 배향시키는 배향막(26)이 형성되어 있다.

상기 주사선 구동 회로(13)가 주사선(12)을 선 순차 주사에 의거해서 1줄씩 순차 선택하면, 대응하는 화소 영역(16)의 제어 소자가 순차적으로 선택 기간 중에 만 온 상태가 된다. 제어 소자가 온 상태가 되면, 데이터선 구동 회로(15)로부터 출력되는 데이터 신호가 데이터선(14) 및 제어 소자를 통해서 상기 화소 전극에 출력된다. 그러면, 소자 기판(11)의 화소 전극과 컬러 필터 기판(10)의 대향 전극(25)의 전위차에 따라 액정 분자 그룹의 배향 상태가 상기 조명 장치(3)로부터의 광(L1)을 변조하도록 유지된다. 그리고, 변조된 광이 편광판(도시 생략)을 통과할지의 여부에 의해 액정 패널(2)은 컬러 필터 기판(10)을 통해서 원하는 풀컬러 화상을 표시한다.

다음으로, 상기 착색 박막(24)을 형성하기 위한 장치인 액적 토출 장치(30)에 관해서 설명한다. 도 4는 액적 토출 장치(30)의 구성을 나타내는 사시도이다.

도 4에 나타낸 바와 같이, 액적 토출 장치(30)에는 직방체 형상의 베이스(31)가 구비되어 있다. 베이스(31)는 후술하는 기판 스테이지(33)에 상기 컬러 필터 기판(10)이 탑재된 상태에서, 베이스(31)의 길이 방향이 상기 Y 화살표 방향에 따르도록 설치되어 있다. 베이스(31)의 윗면에는 Y 화살표 방향을 따라 연장되는 한 쌍의 안내홈(32)이 Y 화살표 방향 전체에 걸쳐 형성되고, 상기 안내홈(32)에 대응하는 직동 기구(도시 생략)를 구비한 기판 스테이지(33)가 부착되어 있다. 기판 스테이지(33)의 직동 기구는, 예를 들면, 안내홈(32)을 따라 Y 화살표 방향으로 연장되는 나사축(구동축)과, 상기 나사축과 나사 결합하는 볼 너트를 구비한 나사식 직동 기구이며, 그 구동축에는 스테핑 모터(stepping motor)로 이루어지는 Y축 모터(MY)(도 9 참조)가 연결되어 있다. 소정의 스텝 수에 상대하는 구동 신호가 Y축 모터(MY)에 입력되면, Y축 모터(MY)가 정전(正轉) 또는 역전(逆轉)하고, 기판 스테 이지(33)가 상기 스텝수에 상당하는 분만큼 Y 화살표 방향을 따라 반송 속도(Vy)로 왕복 운동한다.

본 실시예에서는 도 4에 나타낸 바와 같이, 화살표 Y의 선단측에 대응하는 베이스(31)의 위치가 개시 위치(실선 참조)로서 정의되고, 화살표 Y의 종단측에 대응하는 베이스(31)의 위치가 반환 위치(2점 쇄선 참조)로서 정의되어 있다.

기판 스테이지(33)의 윗면인 탑재면(34)에는 흡인식 척(chuck) 기구(도시 생략)가 설치되어 있다. 착색 박막 형성 영역(23)을 갖는 면을 위쪽으로 해서 컬러 필터 기판(10)이 탑재면(34)에 탑재되면, 척 기구에 의해 컬러 필터 기판(10)이 탑재면(34)에 대해서 위치 결정되도록 되어 있다. 이 상태에서 기판 스테이지(33)를 반송 속도(Vy)로 Y 화살표 방향으로 진행하면, 착색 박막 형성 영역(23)도 또한 반송 속도(Vy)로 Y 화살표 방향으로 이동한다.

베이스(31)의 양쪽에는 X 화살표 방향을 따라 늘어서도록 한 쌍의 지지대(35a, 35b)가 세워 설치되어 있다. 한 쌍의 지지대(35a, 35b)에는 X 화살표 방향을 따라 연장하는 안내 부재(36)가 가설(架設)되어 있다. 안내 부재(36)의 길이 방향의 치수는 X 화살표 방향에서의 기판 스테이지(33)의 치수보다 크고, 안내 부재(36)의 한쪽 끝은 지지대(35a)측에서 돌출하도록 배치되어 있다. 이 안내 부재(36)의 지지대(35a)측에서 돌출한 부분의 바로 아래에는 후술하는 토출 헤드(FH)의 노즐 구멍 형성면(41a)(도 5 참조)을 불식(拂拭)해서 세정하는 메인터넌스 유닛(도시 생략)이 배열 설치되어 있다.

안내 부재(36)의 위쪽에는 수용 탱크(37)가 배열 설치되어 있다. 수용 탱크 (37) 내에는 착색 박막 형성 재료를 분산매(예를 들면, 테트라데센(tetradecene))로 분산시켜서 이루어지는 각 색의 착색 박막 형성액(F)(도 6 참조)이 수용되어 있다. 수용 탱크(37)는 대응하는 후술하는 액적 토출 헤드(FH)를 향해서 각 색의 착색 박막 형성액(F)을 공급한다.

도 4에 나타낸 바와 같이, 안내 부재(36)의 아래쪽에는 X 화살표 방향으로 연장하는 상하 한 쌍의 안내 레일(38)에 대응하는 직동 기구(도시 생략)를 구비한 캐리지(39)가 부착되어 있다. 캐리지(39)의 직동 기구는 예를 들면, 안내 레일(38)을 따라 Y 화살표 방향으로 연장하는 나사축(구동축)과, 상기 나사축과 나사 결합하는 볼 너트를 구비한 나사식 직동 기구이며, 그 구동축에는 스테핑 모터로 이루어지는 X축 모터(MX)(도 9 참조)에 연결되어 있다. 소정의 스텝 수에 상당하는 구동 신호가 X축 모터(MX)에 입력되면, X축 모터(MX)가 정전 또는 역전하고, 캐리지(39)가 상기 스텝 수에 상당하는 분만큼 X 화살표 방향을 따라 왕복 운동한다.

본 실시예에서는, 도 4에 나타낸 바와 같이, 화살표 X의 종단측에 대응하는 캐리지(39)의 위치, 즉 지지대(35a)에 가장 접근한 캐리지(39)의 위치가 개시 위치(실선 참조)로서 정의되고, 화살표 X의 선단측에 대응하는 캐리지(39)의 위치, 즉 지지대(35b)에 가장 접근한 캐리지(39)의 위치가 반환 위치(2점 쇄선 참조)로서 정의되어 있다.

도 4에 나타낸 바와 같이, 캐리지(39)의 아래쪽에는 착색 박막(24R, 24G, 24B)의 각 색에 대응하도록 적색용, 녹색용, 청색용의 세 개의 액적 토출부로서의 액적 토출 헤드(FH)가 X 화살표 방향을 따라 배열 설치되어 있다. 도 5는 토출 헤 드(FH)의 아랫면(즉, 기판 스테이지(33)와 대향하는 토출 헤드(FH)의 면)을 위로 해서 나타내는 토출 헤드(FH)의 사시도이다. 도 6은 토출 헤드(FH)의 내부 구조를 설명하기 위한 요부 단면도이다.

도 5에 나타낸 바와 같이, 토출 헤드(FH)는 그 아래쪽에 노즐 플레이트(nozzle plate)(41)를 구비하고, 그 노즐 플레이트(41)의 아랫면인 노즐 구멍 형성면(41a)에는 후술하는 미소 액적(Fb)을 토출하기 위한 180개의 노즐 구멍(N)이 개구해 있다. 노즐 구멍(N)은 노즐 플레이트(41)를 관통하고 있어, X 화살표 방향을 따라 일렬로 등간격으로 배치되어 있다. 노즐 구멍(N)은 상기 착색 박막 형성 영역(23)의 피치(pitch)와 같은 피치로 설치되어 있다. 컬러 필터 기판(10)(착색 박막 형성 영역(23))이 Y 화살표 방향에 따라 왕복 직선 이동할 때, 각 노즐 구멍(N)은 착색 박막 형성 영역(23)의 하나와 대치하도록 되어 있다. 각 노즐 구멍(N)은 노즐 구멍 형성면(41a)에 대해서 수직으로 연장하고 있고, 컬러 필터 기판(10)의 착색 박막 형성 영역(23)을 갖는 면에 대해서 수직으로 연장하고 있다. 따라서, 노즐 구멍(N)으로부터 토출된 미소 액적(Fb)(도 6 참조)은 Z 화살표 방향의 반대 방향으로 향해서 비행한다.

도 6에 나타낸 바와 같이, 토출 헤드(FH)는 각 노즐 구멍(N)의 위쪽에 압력실로서의 캐비티(cavity)(42)를 갖고 있다. 각 캐비티(42)는 대응하는 연통 구멍(43) 및 공통의 공급로(44)를 통해서 상기 수용 탱크(37)에 연통하고 있어, 수용 탱크(37) 내의 각 색의 착색 박막 형성액(F)이 대응하는 색을 위한 토출 헤드(FH)의 캐비티(42)에 공급된다. 각 캐비티(42)는 공급된 착색 박막 형성액(F)을 대응 하는 노즐 구멍(N)에 공급한다.

캐비티(42)의 위쪽에는 진동판(45)이 설치되어 있다. 진동판(45)이 상하 방향으로 진동함으로써 캐비티(42)의 용적은 선택적으로 확대 또는 축소한다. 진동판(45)의 위쪽에는 노즐 구멍(N)에 각각 대응하는 180개의 압전 소자(PZ)가 배열 설치되어 있다. 각 압전 소자(PZ)는 상기 압전 소자(PZ)를 구동 제어하기 위한 신호인 압전 소자 구동 신호(COM1)(도 9 참조)를 받아서 상하 방향으로 신축하고, 그에 의해서 상기 진동판(45)이 상하 방향으로 진동한다.

압전 소자(PZ)의 신축에 따라 캐비티(42)의 용적이 선택적으로 확대 또는 축소함으로써, 축소한 용적에 대응하는 양의 착색 박막 형성액(F)이 노즐 구멍(N)으로부터 미소 액적(Fb)으로서 토출된다. 토출된 미소 액적(Fb)은 노즐 구멍(N)의 바로 아래에 위치하는 피토출면(21a)에 착탄한다.

본 실시예에서는 각 착색 박막 형성 영역(23) 내에서, 상기 미소 액적(Fb)가 착탄하는 위치를 목표 토출 위치(Pa)라고 한다. 본 실시예에서는 각 목표 토출 위치(Pa)를 향해서 복수의 미소 액적(Fb)이 토출되고, 각 착색 박막 형성 영역(23)에서 상기 미소 액적(Fb)이 합일한 액적(FD)이 형성된다.

도 4에 나타낸 바와 같이, 캐리지(39)의 아래쪽에서 각 토출 헤드(FH)의 Y 화살표 방향측에는 각각 건조 수단을 구성하는 레이저 헤드(LH)가 병설되어 있다. 도 5에 나타낸 바와 같이, 레이저 헤드(LH)의 아랫면에서 각 노즐 구멍(N)의 X 화살표 방향에는 각 노즐 구멍(N)에 대응하는 180개의 출사구(47)가 형성되어 있다.

도 6에 나타낸 바와 같이, 레이저 헤드(LH)의 내부에는 상기 출사구(47)에 대응하는 복수의 반도체 레이저(L)를 구비하는 반도체 레이저 어레이(LD)가 구비되어 있다. 반도체 레이저(L)는 그 반도체 레이저(L)를 구동 제어하기 위한 신호인 레이저 구동 신호(COM2)(도 9 참조)를 받아서, 상기 착색 박막 형성액(F)(액적(FD))의 교반 및 건조를 가능하게 하는 파장 영역의 레이저 빔(B)을 출력한다.

레이저 헤드(LH)의 내부에서 상기 반도체 레이저(L)의 출사구(47)측에는 상기 반도체 레이저(L)측으로부터 차례로, 에너지 프로필 제어부를 구성하는 위상 변조부(48)와, 실린드리컬 렌즈(cylindrical lens)(Lz1)와, 에너지 주사부를 구성하는 폴리곤 미러(49) 및 주사 렌즈(Lz2)가 배열 설치되어 있다.

위상 변조부(48)는 기계적 또는 전기적으로 구동하는 복수의 회절(回折) 소자, 또는 액정 등의 공간 광변조기에 의해 구성되어, 위상 변조부(48)를 구동 제어하기 위한 신호인 위상 변조부 구동 신호(COM3)(도 9 참조)를 받아서, 반도체 레이저(L)로부터의 레이저 빔(B)에 미리 설정된 소정의 위상 변조를 실시하도록 되어 있다. 상세하게 설명하면, 위상 변조부(48)는 후술하는 복수의 빔 프로필 성형 정보(BPI)(도 9 참조)인 제 1 교반 프로필 성형 정보(BPI1) 및 제 2 교반 프로필 성형 정보(BPI2)에 의거하여 각 빔 프로필 성형 정보(BPI)에 대응하는 위상 변조를 실시한다. 그리고, 위상 변조부(48)는 후술하는 에너지 프로필 정보로서의 빔 프로필 시퀀스(BPS)(도 9 참조)에 의거하는 타이밍으로 상기 위상 변조를 바꾼다.

실린드리컬 렌즈(Lz1)는 Z 화살표 방향으로만 곡률을 갖는 렌즈이며, 폴리곤 미러(49)의 면 왜곡을 보정하고, 레이저 빔(B)을 폴리곤 미러(49)에 도입하도록 되어 있다. 폴리곤 미러(49)는 정삼십육각형을 구성하는 위치에 배치된 36매의 반사 면(M)을 갖고, 이들 반사면(M)을 폴리곤 모터(도 9 참조)에 의해서 도 6에 나타낸 화살표 R 방향으로 회전시키도록 되어 있다. 즉, 본 실시예의 폴리곤 미러(49)는 그 회전각(θp)이 화살표 R 방향으로 10° 회전할 때마다 레이저 빔(B)이 도입되는 반사면(M)이 후속하는 반사면(M)으로 바뀌도록 되어 있다. 주사 렌즈(Lz2)는 폴리곤 미러(49)에 의해 반사 편향된 레이저 빔(B)의 피토출면(21a)에서의 주사 속도를 일정하게 제어하는, 소위 fθ 렌즈이다.

본 실시예에서는 도 6에 나타낸 바와 같이, 실린드리컬 렌즈(lz1)로부터의 레이저 빔(B)이 폴리곤 미러(49)의 반사면(M)(반사면(Ma))의 화살표 R 방향측 단부에 도입되는 상태이며, 반사 편향된 레이저 빔(B)의 편향각이 주사 렌즈(Lz2)의 광축(LzA)을 기준으로 해서 편향각(θ1)(본 실시예에서는 5°)만큼 편향되는 때를 폴리곤 미러(49)의 회전각(θp)이 0°라고 한다.

그리고, 폴리곤 미러(49)의 회전각(θp)이 0°일 때에 상기 반도체 레이저(L) 및 상기 위상 변조부(48)에 각각 레이저 구동 신호(COM2) 및 위상 변조부 구동 신호(COM3)가 공급되면, 반도체 레이저(L)로부터의 레이저 빔(B)이 위상 변조부(48)에 의해 위상 변조된다. 그리고, 위상 변조된 레이저 빔(B)이 실린드리컬 렌즈(Lz1)에 도입되면 실린드리컬 렌즈(Lz1)는 지면에 직교하는 방향에 대해서 레이저 빔(B)의 광축을 조정해서 레이저 빔(B)을 폴리곤 미러(49)로 유도한다. 레이저 빔(B)이 도입된 폴리곤 미러(49)는 반사면(Ma)에 의해 레이저 빔(B)을 광축(LzA)에 대한 편향각(θ1) 방향으로 반사 편향하고, 주사 렌즈(Lz2)를 통해서 피토출면(21a) 위로 유도한다. 피토출면(21a)으로 유도된 레이저 빔(B)은 위상 변조부(48) 의 위상 변조에 대응해서 소정의 강도 분포(에너지 프로필로서의 빔 프로필)를 갖는 레이저 빔 단면(빔 스폿(beam spot))을 피토출면(21a) 위에 형성한다. 그리고, 목표 토출 위치(Pa)에 착탄한 액적(FD)이 반송 속도(Vy)로 Y 화살표 방향으로 반송되어서 상기 빔 스폿 내에 침투하면, 액적(FD)에는 반사면(Ma)이 편향 반사한 소정의 빔 프로필의 레이저 빔(B)이 조사된다.

본 실시예에서는 회전각(θp)이 0°일 때에 상기 빔 스폿이 형성되는 위치를 조사 개시 위치(Pe1)라고 한다. 또한, 본 실시예에서는 도 6에 나타낸 바와 같이, 상기 조사 개시 위치(Pe1)와 상기 목표 토출 위치(Pa) 사이의 거리를 조사 대기 거리(Ly1)로 해서 상기 미소 액적(Fb)의 토출 개시시로부터 그 미소 액적(Fb)(액적(FD))이 상기 조사 개시 위치(Pe1)에 도달할 때까지의 시간을 대기 시간(T)라고 한다.

이어서, 폴리곤 미러(49)가 화살표 R 방향으로 회전하고 그 회전각(θp)이 대략 10°가 되면, 도 7에 나타낸 바와 같이, 폴리곤 미러(49)는 상기 반사면(Ma)의 화살표 R 방향 반대측의 단부에 의해 레이저 빔(B)을 광축(LzA)에 대한 편향각(θ2)(본 실시예에서는 -5°) 방향으로 편향 반사하고, 주사 렌즈(Lz2)를 통해서 피토출면(21a) 위로 유도한다. 피토출면(21a)으로 유도된 레이저 빔(B)은 위상 변조부(48)의 위상 변조에 대응해서 소정의 빔 프로필의 빔 스폿을 피토출면(21a) 위에 형성한다.

본 실시예에서는 회전각(θp)이 대략 10°일 때에 상기 빔 스폿이 형성되는 위치를 조사 종료 위치(Pe2)라고 해서, 이 조사 종료 위치(Pe2)와 상기 조사 개시 위치(Pe1) 사이의 영역을 주사 영역(Ls)이라고 한다. 이 주사 영역(Ls)의 Y 화살표 방향의 폭(주사폭(Ly2))은 착색 박막 형성 영역(23)의 Y 화살표 방향을 따르는 형성 피치와 같은 폭으로 설정되어 있다.

즉, 레이저 헤드(LH)는 폴리곤 미러(49)의 편향 반사에 의해 레이저 빔(B)을 착색 박막 형성 영역(23)의 단위로 Y 화살표 방향을 따라 소정의 주기(주사 주기=주사폭(Ly2)/반송 속도(Vy))로 주사(조사 개시 위치(Pe1)로부터 조사 종료 위치(Pe2)까지의 이동을 반복)하도록 구성되어 있다.

또한, 폴리곤 모터(MP)(도 9 참조)의 회전 속도는 각 착색 박막 형성 영역(23)이 조사 개시 위치(Pe1)로부터 조사 종료 위치(Pe2)까지 반송되는 사이에 레이저 빔(B)을 1회만 주사하는 속도로 설정되어 있다. 즉, 주사 영역(Ls)을 통과하는 각 액적(FD)에는 레이저 빔(B)의 주사에 의해 상대적으로 그 조사 위치를 정지시킨 레이저 빔(B)이 조사되도록 구성되어 있다.

그리고, 레이저 헤드(LH)(반도체 레이저(L) 및 위상 변조부(48))는 각각 상기 레이저 구동 신호(COM2) 및 위상 변조부 구동 신호(COM3)를 받고, 상기 레이저 빔(B)의 주사 주기에 동기한 주기 내에 위상 변조부 구동 신호(COM3)에 대응한 빔 프로필을 성형하도록 되어 있다.

다음으로, 본 실시예에서의 에너지 프로필로서의 빔 프로필에 대해서 이하에 설명한다. 도 8 및 도 9는 빔 프로필을 설명하는 도면이다. 또한, 도 8의 (a)에서 횡축은 빔 스폿의 Y 화살표 방향 반대측의 단부를 기점(영점)으로 한 Y 화살표 방향을 따른 상대 위치이며, 횡축은 레이저 빔(B)의 조사 강도이다. 도 8의 (b)는 도 8의 (a)에서 실선으로 나타낸 빔 프로필에 대응한 액적(FD)의 상태를 설명하는 설명도이다. 도 8의 (c)는 도 8의 (a)의 빔 프로필에 대응한 착색 박막(24)의 막 두께 분포를 나타낸다.

레이저 헤드(LH)는 상기 빔 프로필 성형 정보(BPI)(제 1 교반 프로필 성형 정보(BPI1))에 의거해서 도 8의 (a)에 실선으로 나타낸 바와 같이, 착색 박막 형성 영역(23)의 Y 화살표 방향 반대측에만 조사 강도가 예리한 피크를 갖는 빔 프로필(제 1 교반 프로필(BP1))을 성형한다.

제 1 교반 프로필(BP1)은 그 조사 강도의 최대값이 상기 착색 박막 형성 재료와 상기 분산매의 증발을 충분히 억제하고, 또한, 대응하는 액적(FD) 내에서 상기 착색 박막 형성 재료와 상기 분산매의 열대류를 유기시키는 강도로 설정되어 있다. 또한, 제 1 교반 프로필(BP1)은 도 8의 (a)의 지면에 수직 방향, 즉 X 화살표 방향에 따라 착색 박막 형성 영역(23)의 X 화살표 방향의 전폭에 걸쳐 대략 같은 조사 강도로 성형되어 있다.

그리고, 착색 박막 형성 영역(23)에 형성한 액적(FD)에 제 1 교반 프로필(BP1)의 레이저 빔(B)이 조사되면, 도 8의 (b)에 화살표로 나타낸 바와 같이, 액적(FD)의 Y 화살표 방향측과 Y 화살표 방향 반대측에 착색 박막 형성 재료와 분산매의 열대류가 유기된다. 각 열대류의 범위는 광에너지가 공급되는 측, 즉 제 1 교반 프로필(BP1)의 피크 위치측(Y 화살표 방향 반대측)에서 커지고, 반대로 Y 화살표 방향측에서 작아진다. 그 때문에, 레이저 빔(B)이 조사되는 착색 박막 형성 영역(23) 내에서는 상기 착색 박막 형성 재료가 Y 화살표 방향 반대측에 편의(偏倚) 하도록 유동한다(교반된다).

또한, 이 사이, 제 1 교반 프로필(BP1)이 상기 착색 박막 형성 재료와 상기 분산매의 증발을 충분히 억제하는 강도의 레이저 빔(B)으로 성형되기 때문에 액적(FD)은 그 착색 박막 형성 재료의 경화가 억제되어, 그 유동성이 유지된다.

그리고, 제 1 교반 프로필(BP1)의 레이저 빔(B)을 조사한 후에 상기 분산매를 균일하게 증발시키는 빔 프로필(건조 프로필)을 성형하고, 건조 프로필의 레이저 빔(B)을 액적(FD)에 조사한다. 그러면, 도 8의 (c)에 실선으로 나타낸 바와 같이, 상기 착색 박막 형성 재료가 편의하는 측, 즉 착색 박막 형성 영역(23)의 Y 화살표 방향 반대측에서 대략 균일한 막 두께를 갖고, 착색 박막 형성 영역(23)의 중심 위치로부터 Y 화살표 방향을 향함에 따라 그 막 두께가 서서히 얇아지는 막 두께 분포를 갖는 착색 박막(제 1 착색 박막(24a))이 형성된다.

한편, 레이저 헤드(LH)는 상기 빔 프로필 성형 정보(BPI)(제 2 교반 프로필 성형 정보(BPI2))에 의거해서 도 8의 (a)에 파선(破線)으로 나타낸 바와 같이, 착색 박막 형성 영역(23)의 Y 화살표 방향측에만 조사 강도가 예리한 피크를 갖는 빔 프로필(제 2 교반 프로필(BP2))을 성형한다. 즉, 레이저 헤드(LH)는 제 2 교반 프로필 성형 정보(BPI2)에 의거해서 상기 제 1 교반 프로필(BP1)을 착색 박막 형성 영역(23)의 중심 위치에서 미러 반전시킨 빔 프로필을 성형한다.

제 2 교반 프로필(BP2)은 그 조사 강도의 최대값이 상기 착색 박막 형성 재료와 상기 분산매의 증발을 충분히 억제하고, 또한, 대응하는 액적(FD) 내에서 상기 착색 박막 형성 재료와 상기 분산매의 열대류를 유기시키는 강도로 설정되어 있 다. 또한, 제 2 교반 프로필(BP2)은 도 8의 (a)의 지면에 수직인 방향, 즉 X 화살표 방향을 따라 착색 박막 형성 영역(23)의 X 화살표 방향의 전폭에 걸쳐서 대략 같은 조사 강도로 성형되어 있다.

그리고, 제 2 교반 프로필(BP2)의 레이저 빔(B)을 조사한 후에 상기 분산매를 균일하게 증발시키는 빔 프로필(건조 프로필)을 성형하고, 건조 프로필의 레이저 빔(B)을 액적(FD)에 조사한다. 그러면, 도 8의 (c)에 파선으로 나타낸 바와 같이, 착색 박막 형성 영역(23)의 Y 화살표 방향측에서 대략 균일한 막 두께를 갖고, 착색 박막 형성 영역(23)의 중심 위치에서 Y 화살표 방향 반대로 향함에 따라 그 막 두께를 서서히 얇게 하는 막 두께 분포의 착색 박막(제 2 착색 박막(24b))이 형성된다.

본 실시예에서 상기 평탄화 시퀀스는 상기한 3종류의 빔 프로필, 즉 제 1 교반 프로필(BP1), 제 2 교반 프로필(BP2) 및 건조 프로필에 의거해서 형성되어 있다. 즉, 평탄화 시퀀스는 상기 제 1 교반 프로필(BP1)을 소정 시간(제 1 교반 시간) 성형한 후에 연속해서 상기 제 2 교반 프로필(BP2)을 소정 시간(제 2 교반 시간)만큼 성형하고, 최후에 건조 프로필을 소정 시간(건조 시간)만큼 성형하도록 되어 있다. 또한, 이들 제 1 교반 시간, 제 2 교반 시간 및 건조 시간의 합계 시간은 레이저 빔(B)의 주사 주기(상기 주사 시간=주사폭(Ly2)/반송 시간(Vy))보다도 짧은 시간으로 설정되어 있다.

그리고, 착색 박막 형성 영역(23)에 형성한 액적(FD)에 상기 평탄화 시퀀스에 의거하는 레이저 빔(B)을 조사하면 착색 박막 형성 재료가 액적(FD) 내에서 Y 화살표 방향 반대의 단부로부터 Y 화살표 방향의 단부까지 대략 균일하게 분산된다. 그리고, 착색 박막 형성 영역(23)에 균일한 막 두께 분포의 착색 박막(24)이 형성된다.

다음으로, 상기한 바와 같이 구성한 액적 토출 장치(30)의 전기적 구성을 도 9에 따라 설명한다.

도 9에서 제어 장치(50)에는 CPU 등으로 이루어지는 제어부(51), DRAM 및 SRAM으로 이루어지는 RAM(52), 각종 제어 프로그램 및 각종 데이터를 저장하는 ROM(53)이 구비되어 있다. 또한, 제어 장치(50)에는 상기 압전 소자 구동 신호(COM1) 및 상기 위상 변조부 구동 신호(COM3)를 생성하는 구동 신호 생성 회로(54), 상기 레이저 구동 신호(COM2)를 생성하는 전원 회로(55), 각종 신호를 동기하기 위한 클록 신호(CLK)를 생성하는 발진 회로(56) 등이 구비되어 있다. 그리고, 제어 장치(50)에는 이들 제어부(51), RAM(52), ROM(53), 구동 신호 생성 회로(54), 전원 회로(55), 발진 회로(56)가 버스(도시 생략)를 통해서 접속되어 있다.

상세하게 설명하면, ROM(53)에는 복수의 상기 빔 프로필 성형 정보(BPI)(예를 들면, 본 실시예에서의 제 1 및 제 2 교반 프로필 성형 정보(BPI1, BPI2))와 복수의 상기 빔 프로필 시퀀스(BPS)(예를 들면, 본 실시예에서의 평탄화 시퀀스)가 저장되어 있다.

각 빔 프로필 성형 정보(BPI)는 대응하는 빔 프로필을 성형하기 위해서 상기 위상 변조부(48)를 구동 제어시키는 정보이며, 상기 위상 변조부 구동 신호(COM3)를 생성하기 위한 정보이다.

각 빔 프로필 시퀀스(BPS)는 다른 상기 빔 프로필 성형 정보(BPI)에 의거해서 다른 빔 프로필을 연속해서 성형하기 위한 정보이며, 상기 위상 변조부 구동 신호(COM3)를 생성하기 위한 정보이다.

또한, 각 빔 프로필 시퀀스(BPS)는 대응하는 시퀀스의 레이저 빔(B)에 의해 형성되는 착색 박막(24)의 막 두께 분포에 관한 데이터(막 두께 분포 데이터(Ib))를 갖고 있다. 또한, 각 빔 프로필 시퀀스(BPS)는 각 시퀀스에 사용하는 복수의 빔 프로필 성형 정보(BPI)를 각각 식별 가능하게 하는 정보(프로필 식별 정보)를 갖고 있다. 또, 각 빔 프로필 시퀀스(BPS)는 각 빔 프로필을 성형하는 시간(위상 변조부(48)를 구동 제어시키는 시간)에 관한 데이터(성형 시간 데이터)와 각 빔 프로필을 성형하는 순서에 관한 데이터(성형 순서 데이터)가 각각 상기 프로필 식별 정보에 대응해서 설정되어 있다.

예를 들면, 본 실시예에서의 평탄화 시퀀스는 막 두께 분포 데이터(Ib)로서 착색 박막(24)의 막 두께의 편차가 소정의 수치 이하가 되는 수치 데이터를 갖고 있다. 또한, 평탄화 시퀀스는 상기 제 1 교반 프로필 성형 정보(BPI1), 상기 제 2 교반 프로필 성형 정보(BPI2) 및 건조 프로필에 대응하는 프로필 식별 정보를 갖고 있다. 또한, 평탄화 시퀀스는 제 1 교반 프로필 성형 정보(BPI1), 제 2 교반 프로필 성형 정보(BPI2) 및 건조 프로필의 식별 정보에 대응해서, 각각 제 1 교반 시간, 제 2 교반 시간 및 건조 시간의 성형 시간 데이터가 설정되어 있다. 또한, 평탄화 시퀀스는 제 1 교반 프로필 성형 정보(BPI1), 제 2 교반 프로필 성형 정보(BPI2) 및 건조 프로필의 각 식별 정보에 대응해서, 각각 제 1 교반 프로필(BP1), 제 2 교반 프로필(BP2) 및 건조 프로필의 순서로 빔 프로필을 성형하기 위한 성형 순서 데이터가 설정되어 있다.

제어 장치(50)에는 입력 장치(61)가 접속되어 있다.

입력 장치(61)는 기동 스위치, 정지 스위치 등의 조작 스위치를 갖고, 각 스위치의 조작에 의해 조작 신호를 제어 장치(50)(제어부(51))에 출력한다. 또한, 입력 장치(61)는 상기 착색 박막(24)에 대응한 액적(FD)를 형성하는 정보를 묘화 데이터(Ia)로서 제어 장치(50)에 출력한다. 또한, 입력 장치(61)는 상기 착색 박막(24)의 막 두께 분포에 관한 정보를 막 두께 분포 데이터(Ib)로서 제어 장치(50)에 출력한다.

제어 장치(50)는 입력 장치(61)로부터의 묘화 데이터(Ia)와 막 두께 분포 데이터(Ib)와 ROM(53) 등에 저장된 제어 프로그램(예를 들면, 컬러 필터 제조 프로그램)에 따라 기판 스테이지(33)를 이동시켜서 컬러 필터 기판(10)의 반송 처리 동작을 행하고, 토출 헤드(FH)의 각 압전 소자(PZ)를 구동시켜서 액적 토출 처리 동작을 행한다. 또한, 제어 장치(50)는 제어 프로그램에 따라 레이저 헤드(LH)를 구동시켜서 액적(FD)를 교반·건조시키는 교반·건조 처리 동작을 행한다.

상세하게 설명하면, 제어부(51)는 입력 장치(61)로부터의 묘화 데이터(Ia)에 소정의 전개 처리를 실시하고, 이차원 묘화 평면(피토출면(21a)) 위에서의 위치에 액적(FD)을 토출할지의 여부를 나타내는 비트맵 데이터(BMD)를 생성하고, 생성한 비트맵 데이터(BMD)를 RAM에 저장하도록 되어 있다. 이 비트맵 데이터(BMD)는 각 비트의 수치(0 또는 1)에 따라서 상기 압전 소자(PZ)의 온 또는 오프(액적(FD)을 토출할지의 여부)를 규정하는 것이다.

또한, 제어부(51)는 입력 장치(61)로부터의 묘화 데이터(Ia)에 상기 비트맵 데이터(BMD)의 전개 처리와 다른 전개 처리를 실시하고, 묘화 조건에 따른 압전 소자 구동 신호(COM1)의 파형 데이터를 생성해서 구동 신호 생성 회로(54)에 출력하도록 되어 있다. 구동 신호 생성 회로(54)는 제어부(51)로부터의 파형 데이터를 파형 메모리(도시 생략)에 저장한다. 그리고, 구동 신호 생성 회로(54)는 저장한 파형 데이터를 디지털/아날로그 변환해서 아날로그 신호의 파형 신호를 증폭함으로써, 대응하는 압전 소자 구동 신호(COM1)를 생성하도록 되어 있다.

그리고, 제어부(51)는 상기 비트맵 데이터(BMD)를 발진 회로(56)가 생성하는 클록 신호(CLK)에 동기시켜서, 각 스캔(기판 스테이지(23)의 1회 왕복운동분)마다의 데이터를 토출 제어 데이터(SI)로서 후술하는 토출 헤드 구동 회로(67)(시프트 레지스터(67a))에 차례대로 시리얼 전송한다. 그리고, 제어부(51)는 시리얼 전송한 1스캔분의 토출 제어 데이터(SI)를 래치(latch)하기 위한 래치 신호(LAT)를 출력한다.

또한, 제어부(51)는 상기 압전 소자 구동 회로(COM1)를 발진 회로(56)가 생성하는 클록 신호(CLK)에 동기시켜서, 후술하는 토출 헤드 구동 회로(67)(스위치 회로(67d))에 출력한다. 또한, 제어부(51)는 압전 소자 구동 신호(COM1)를 선택하기 위한 선택 신호(SEL)를 토출 헤드 구동 회로(67)(스위치 회로(67d))에 출력하고, 선택 신호(SEL)에 대응하는 압전 소자 구동 신호(COM1)를 각 압전 소자(PZ)에 인가시키도록 구성되어 있다.

한편, 제어부(51)는 입력 장치(61)로부터의 막 두께 분포 데이터(Ib)를 참조해서 ROM(53)에 저장되는 빔 프로필 시퀀스(BPS)의 막 두께 분포 데이터(Ib)를 검색하고, 입력 장치(61)로부터의 막 두께 분포 데이터(Ib)에 대응하는 막 두께 분포 데이터(Ib)의 빔 프로필 시퀀스(BPS)를 결정한다. 제어부(51)는 결정한 빔 프로필 시퀀스(BPS)가 갖는 프로필 식별 정보에 의거해서 각 프로필 식별 정보에 대응하는 빔 프로필 성형 정보(BPI)를 ROM(53)으로부터 추출한다. 또한, 제어부(51)는 추출한 각 빔 프로필 성형 정보(BPI)와 결정한 빔 프로필 시퀀스(BPS)의 성형 시간 데이터 및 성형 순서 데이터에 의거해서, 대응하는 위상 변조부 구동 신호(COM3)를 생성한다.

그리고, 제어부(51)는 생성한 위상 변조부 구동 신호(COM3)를 발진 회로(56)가 생성하는 클록 신호(CLK)에 동기시켜, 후술하는 레이저 헤드 구동 회로(68)(스위치 회로(68b))에 출력한다.

또한, 제어부(51)는 상기 레이저 구동 신호(COM2)를 후술하는 레이저 헤드 구동 회로(68)(스위치 회로(68b))에 출력한다.

도 9에 나타낸 바와 같이, 제어 장치(50)에는 X축 모터 구동 회로(62)가 접속되어, X축 모터 구동 회로(62)에 X축 모터 구동 제어 신호를 출력하도록 되어 있다. X축 모터 구동 회로(62)는 제어 장치(50)로부터의 X축 모터 구동 제어 신호에 응답해서, 상기 캐리지(39)를 왕복 이동시키는 X축 모터(MX)를 정전 또는 역전시키도록 되어 있다. 그리고, 예를 들면, X축 모터(MX)를 정전시키면 캐리지(39)는 X 화살표 방향으로 이동하고, 역전시키면 캐리지(39)는 X 화살표 방향 반대로 이동하 도록 되어 있다.

제어 장치(50)에는 Y축 모터 구동 회로(63)가 접속되어, Y축 모터 구동 회로(63)에 Y축 모터 구동 제어 신호를 출력하도록 되어 있다. Y축 모터 구동 회로(63)는 제어 장치(50)로부터의 Y축 모터 구동 제어 신호에 응답해서, 상기 기판 스테이지(33)를 왕복 이동시키는 Y축 모터(MY)를 정전 또는 역전시키도록 되어 있다. 예를 들면, Y축 모터(MY)를 정전시키면 기판 스테이지(33)는 Y 화살표 방향으로 이동하고, 역전시키면 기판 스테이지(33)는 Y 화살표 방향 반대로 이동한다.

제어 장치(50)에는 기판 검출 장치(64)가 접속되어 있다. 기판 검출 장치(64)는 컬러 필터 기판(10)의 가장자리를 검출하고, 제어 장치(50)에 의해 토출 헤드(FH)(노즐 구멍(N))의 바로 아래를 통과하는 컬러 필터 기판(10)(착색 박막 형성 영역(23))의 위치를 산출할 때에 이용된다.

제어 장치(50)에는 X축 모터 회전 검출기(65)가 접속되어, X축 모터 회전 검출기(65)로부터의 검출 신호가 입력된다. 제어 장치(50)는 X축 모터 회전 검출기(65)로부터의 검출 신호에 의거해서 X축 모터(MX)의 회전 방향 및 회전량을 검출하고, 캐리지(39)의 X 화살표 방향의 이동량과 이동 방향을 연산하도록 되어 있다.

제어 장치(50)에는 Y축 모터 회전 검출기(66)가 접속되어, Y축 모터 회전 검출기(66)로부터의 검출 신호가 입력된다. 제어 장치(50)는 Y축 모터 회전 검출기(66)로부터의 검출 신호에 의거해서 Y축 모터(MY)의 회전 방향 및 회전량을 검출하고, 기판 스테이지(33)(착색 박막 형성 영역(23))의 Y 화살표 방향의 이동 방향 및 이동량을 연산한다.

제어 장치(50)에는 토출 헤드 구동 회로(67) 및 레이저 헤드 구동 회로(68)가 접속되어 있다.

토출 헤드 구동 회로(67)에는 시프트 레지스터(67a), 래치 회로(67b), 레벨 시프터(67c) 및 스위치 회로(67d)가 구비되어 있다. 시프트 레지스터(67a)는 클록 신호(CLK)에 동기한 제어 장치(50)로부터의 토출 제어 데이터(SI)를 각 압전 소자(PZ)에 대응시킨 시리얼/패럴렐 변환을 행한다. 래치 회로(67b)는 시프트 레지스터(67a)가 패럴렐 변환한 토출 제어 데이터(SI)를 제어 장치(50)로부터의 래치 신호(LAT)로 동기해서 래치하고, 래치한 토출 제어 데이터(SI)를 레벨 시프터(67c)와 후술하는 레이저 헤드 구동 회로(68)의 지연 회로(68a)에, 클록 신호(CLK)에 동기한 소정의 주기로 순차 출력한다. 레벨 시프터(67c)는 래치 회로(67b)가 래치한 토출 제어 데이터(SI)를 스위치 회로(67d)가 구동하는 전압까지 승압해서 각 압전 소자(PZ)에 대응하는 제 1 개폐 신호(GS1)를 생성한다.

스위치 회로(67d)에는 각 압전 소자(PZ)에 대응하는 스위치 소자(도시 생략)가 구비되어 있다. 각 스위치 소자의 입력측에는 상기 선택 신호(SEL)에 대응한 압전 소자 구동 신호(COM1)가 입력되고, 출력측에는 각각 대응하는 압전 소자(PZ)가 접속되어 있다. 그리고, 스위치 회로(67d)의 각 스위치 소자에는 레벨 시프터(67c)로부터의 대응하는 제 1 개폐 신호(GS1)가 각각 입력되고, 각 제 1 개폐 신호(GS1)에 따라 압전 소자 구동 회로(COM1)를 대응하는 압전 소자(PZ)에 공급할지의 여부를 제어하도록 되어 있다.

즉, 본 실시예의 액적 토출 장치(30)는 구동 신호 생성 회로(54)가 생성한 압전 소자 구동 신호(COM1)를 대응하는 각 압전 소자(PZ)에 인가하는 동시에, 그 압전 소자 구동 신호(COM1)의 인가를 제어 장치(50)로부터의 토출 제어 데이터(SI)(제 1 개폐 신호(GS1))로 제어하도록 되어 있다. 그리고, 토출 제어 데이터(SI)에 의거해서, 닫힌 상태의 스위치 소자에 대응하는 압전 소자(PZ)에 압전 소자 구동 신호(COM1)가 인가되면, 그 압전 소자(PZ)에 대응하는 노즐 구멍(N)으로부터 미소 액적(Fb)(액적(FD))이 토출된다.

도 10은 상기한 래치 신호(LAT), 제 1 개폐 신호(GS1) 및 후술하는 제 2 개폐 신호(GS2)의 펄스 파형과 폴리곤 모터(MP)의 회전각(θp)을 나타내는 타이밍 차트이다.

도 10에 나타낸 바와 같이, 토출 헤드 구동 회로(67)에 입력되는 래치 신호(LAT)가 하강하면 래치한 토출 제어 데이터(SI)에 의거해서 제 1 개폐 신호(GS1)가 생성되고, 제 1 개폐 신호(GS1)가 상승했을 때에 대응하는 압전 소자(PZ)에 압전 소자 구동 신호(COM1)가 공급된다. 그리고, 압전 소자 구동 신호(COM1)에 의거한 압전 소자(PZ)의 신축 운동에 의해, 대응하는 노즐 구멍(N)으로부터 미소 액적(Fb)(액적(FD))이 토출된다. 그리고, 제 1 개폐 신호(GS1)가 하강하면 압전 소자(PZ)의 구동에 의한 액적(FD)의 토출 동작이 종료한다.

레이저 헤드 구동 회로(68)에는 지연 회로(68a), 스위치 회로(68b) 및 폴리곤 모터 구동 회로(68c)가 구비되어 있다.

지연 회로(68a)는 래치 회로(67b)가 래치한 토출 제어 데이터(SI)를 각각 소정의 시간(상기 대기 시간(T))만큼 지연시킨 소정의 시간폭의 펄스 신호(제 2 개폐 신호(GS2))를 생성하고, 생성한 제 2 개폐 신호(GS2)를 스위치 회로(68b)(레이저 스위치 회로 및 변조부 스위치 회로)에 출력한다.

스위치 회로(68b)에는 레이저 스위치 회로 및 변조부 스위치 회로가 구비되어 있다. 레이저 스위치 회로에는 각 반도체 레이저(L)에 대응하는 스위치 소자(도시 생략)가 구비되어 있다. 각 스위치 소자의 입력측에는 전원 회로(55)가 생성한 레이저 구동 신호(COM2)가 입력되고, 출력측에는 대응하는 각 반도체 레이저(L)가 접속되어 있다. 그리고, 레이저 스위치 회로의 각 스위치 소자에 지연 회로(68a)로부터의 제 2 개폐 신호(GS2)가 입력되면, 각 스위치 소자는 레이저 구동 신호(COM2)를 대응하는 반도체 레이저(L)에 공급하도록 되어 있다.

즉, 본 실시예의 액체 토출 장치(30)는 전원 회로(55)가 생성한 레이저 구동 신호(COM2)를 대응하는 각 반도체 레이저(L)에 공동으로 인가하는 동시에, 그 레이저 구동 신호(COM2)의 인가를 제어 장치(50)(토출 헤드 구동 회로(67))로부터의 토출 제어 데이터(SI)(제 2 개폐 신호(GS2))에 의해 제어하도록 하고 있다. 그리고, 토출 제어 데이터(SI)에 의거해서, 닫힌 상태의 스위치 소자에 대응하는 반도체 레이저(L)에 레이저 구동 신호(COM2)가 공급되면, 대응하는 반도체 레이저(L)로부터 레이저 빔(B)이 출사된다.

변조부 스위치 회로에는 각 위상 변조부(48)에 대응하는 스위치 소자(도시 생략)가 구비되어 있다. 각 스위치 소자의 입력측에는 제어부(51)가 생성한 위상 변조부 구동 신호(COM3)가 입력되고, 출력측에는 대응하는 각 위상 변조부(48)가 접속되어 있다. 그리고, 변조부 스위치 회로의 각 스위치 소자에 지연 회로(68a) 로부터의 제 2 개폐 신호(Gs2)가 입력되면, 각 스위치 소자는 위상 변조부 구동 신호(COM3)를 대응하는 위상 변조부(48)에 공급하도록 되어 있다.

즉, 본 실시예의 액적 토출 장치(30)는 제어 장치(50)(구동 신호 생성 회로(54))가 생성한 위상 변조부 구동 신호(COM3)를 대응하는 각 위상 변조부(48)에 공통으로 인가하는 동시에, 그 위상 변조부 구동 신호(COM3)의 인가를 제어 장치(50)(토출 헤드 구동 회로(67))로부터의 토출 제어 데이터(SI)(제 2 개폐 신호(GS2))에 의해 제어하도록 하고 있다. 그리고, 토출 제어 데이터(SI)에 근거해서, 닫힌 상태의 스위치 소자에 대응하는 위상 변조부(48)는 위상 변조부 구동 신호(COM3)가 공급되면, 대응하는 위상 변조부(48)가 레이저 빔(B)에 대해서 빔 프로필 시퀀스(BPS)에 의거한 위상 변조를 실시한다.

폴리곤 모터 구동 회로(68c)는 제어 장치(50)로부터의 폴리곤 모터 구동 개시 신호(SSP)를 받아서 폴리곤 모터 구동 제어 신호(SPM)를 생성하고, 그 폴리곤 모터 구동 제어 신호(SPM)를 폴리곤 모터(MP)에 출력해서 폴리곤 모터(MP)를 회전 구동한다. 제어 장치(50)는 기판 검출 장치(64)로부터의 검출 신호에 의거해서 폴리곤 모터(MP)의 회전 구동을 개시시키는 폴리곤 모터 구동 개시 신호(SSP)를 출력한다. 상세하게 설명하면, 제어 장치(50)는 1행째의 착색 박막 형성 영역(23)의 Y 화살표 방향측의 단부가 상기 조사 개시 위치(Pe1)에 위치할 때에 폴리곤 미러(49)의 회전각(θp)을 0°로 하는 소정의 타이밍에 폴리곤 모터 구동 개시 신호 SSP를 상기 레이저 헤드 구동 회로(68)에 출력한다.

그리고, 도 10에 나타낸 바와 같이, 제 1 개폐 신호(GS1)가 상승했을 때(토 출 동작 개시시)부터 대기 시간(T)만큼 경과하면 지연 회로(68a)에 의해 제 2 개폐 신호(GS2)가 생성되고, 그 제 2 개폐 신호(GS2)가 스위치 회로(68b)(레이저 스위치 회로 및 변조부 스위치 회로)에 공급된다. 그리고, 제 2 개폐 신호(GS2)가 상승했을 때에 대응하는 반도체 레이저(L)에 레이저 구동 신호(COM2)가 공급되어, 대응하는 반도체 레이저(L)로부터 레이저 빔(B)이 출사된다. 동시에, 제 2 개폐 신호(GS2)가 상승했을 때에 대응하는 위상 변조부(48)에 위상 변조부 구동 신호(COM3)가 공급되고, 대응하는 위상 변조부(48)가 상기 레이저 빔(B)에 대해서 제어부(51)가 결정한 빔 프로필 시퀀스(BPS)에 의거한 위상 변조를 개시한다. 즉, 제 1 교반 프로필(BP1), 제 2 교반 프로필(BP2) 및 건조 프로필이 주사 시간 내에 순차 성형된다.

한편, 도 10에 나타낸 바와 같이, 제 2 개폐 신호(GS2)가 상승했을 때에 회전 구동하는 폴리곤 미러(49)의 회전각(θp)은 0°이다. 그 때문에, 상기 제 1 교반 프로필(BP1)의 레이저 빔(B)은 조사 개시 위치(Pe1)에 위치하는 액적(FD)에 조사된다. 그리고, 액적(FD)이 주사 영역(Ls) 내로 계속 반송되면, 레이저 빔(B)의 주사에 의해서 대응하는 착색 박막 형성 영역(23)의 액적(FD)에 대해서 상대적으로, 조사 위치를 정지시킨 제 1 교반 프로필(BP1), 제 2 교반 프로필(BP2) 및 건조 프로필의 레이저 빔(B)이 주사 시간(=주사폭(Ly2)/반송 시간(Vy)) 이내로 순차 조사된다.

그리고, 제 2 개폐 신호(GS2)가 하강하면 반도체 레이저(L)로부터의 레이저 빔(B)의 출사가 정지되어, 1행째의 액적(FD)의 처리 동작이 종료한다.

이어서, 2행째의 토출 작동의 개시시부터 대기 시간(T)만큼 경과하면 1행째의 착색 박막 형성 영역(23)이 주사 영역(Ls)으로부터 이탈하고, 후속하는 2행째의 착색 박막 형성 영역(23)의 Y 화살표 방향의 단부가 주사 영역(Ls)에 침입한다. 그리고, 레이저 헤드 구동 회로(68)(지연 회로(68a))에서 다시 제 2 개폐 신호(GS2)가 생성되어, 제 2 개폐 신호(GS2)가 상승했을 때에 대응하는 출사구(47)로부터 일제히 제 1 교반 프로필(BP1)의 레이저 빔(B)이 조사되기 시작한다.

이때, 도 10에 나타낸 바와 같이, 회전 구동하는 폴리곤 미러(49)의 회전각(θp)은 10°이다. 따라서, 반사면(M)에 반사 편향된 제 1 교반 프로필(BP1)의 레이저 빔(B)은 조사 개시 위치(Pe1)에 위치하는 2행째의 액적(FD)에 조사된다.

이후, 동일하게, 후속하는 착색 박막 형성 영역(23)이 착탄한 액적(FD)을 갖고, 주사 영역(Ls) 내를 통과할 때마다 액적(FD)에 대해서, 상대적으로 조사 위치를 정지시킨 제 1 교반 프로필(BP1), 제 2 교반 프로필(BP2) 및 건조 프로필의 레이저 빔(B)이 순차적으로, 대응하는 액적(FD)에 대해서 조사된다.

다음으로, 액적 토출 장치(30)를 사용해서 컬러 필터 기판(10)(착색 박막(24))을 제조하는 방법에 대해서 설명한다.

우선, 도 4에 나타낸 바와 같이, 개시 위치에 위치하는 기판 스테이지(33) 위에 컬러 필터 기판(10)을 배치 고정한다. 이때, 컬러 필터 기판(10)의 Y 화살표 방향측의 변은 안내 부재(36)보다 Y 화살표 방향 반대측으로 배치되어 있다. 또한, 캐리지(39)(토출 헤드(FH))는 컬러 필터 기판(10)이 Y 화살표 방향으로 이동했을 때, 각 노즐 구멍(N)의 바로 아래를, 대응하는 착색 박막 형성 영역(23)이 통과 하는 위치로 세트되어 있다.

이 상태로부터, 제어 장치(50)는 Y축 모터(MY)를 구동 제어하고, 기판 스테이지(33)를 통해서 컬러 필터 기판(10)을 반송 속도(Vy)로 Y 화살표 방향으로 반송시킨다. 이어서, 기판 검출 장치(64)가 컬러 필터 기판(10)의 Y 화살표 방향측의 가장자리를 검출하면 상기한 소정의 타이밍에 제어 장치(50)가 폴리곤 모터 구동 개시 신호(SSP)를 생성한다. 그리고, 폴리곤 모터 구동 개시 신호(SSP)가 상승했을 때에 폴리곤 모터 구동 회로(68c)에 의해서 폴리곤 모터 구동 제어 신호(SPM)가 생성되어, 폴리곤 미러(49)가 화살표 R 방향으로 회전 구동한다.

이에 의해서, 1행째의 착색 박막 형성 영역(23)의 Y 화살표 방향측의 단부가 상기 조사 개시 위치(Pe1)에 위치할 때에 폴리곤 미러(49)의 회전각(θp)이 0°가 된다.

그리고, 제어 장치(50)는 Y축 모터 회전 검출기(66)로부터의 검출 신호에 의거해서, 1행째의 착색 박막 형성 영역(23)의 목표 토출 위치(Pa)가 대응하는 노즐 구멍(N)의 바로 아래까지 반송되었는지의 여부를 연산한다.

또한, 이 사이, 제어 장치(50)는 컬러 필터 제조 프로그램에 따라서 ROM(53)에 저장되는 빔 프로필 시퀀스(BPS)의 막 두께 분포 데이터(Ib)를 검색한다. 그리고, 입력 장치(61)로부터의 막 두께 분포 데이터(Ib)(착색 박막(24)의 막 두께의 균일성이 충분히 높은 것을 나타내는 데이터)와 대응하는 막 두께 분포 데이터(Ib)의 빔 프로필 시퀀스(BPS)(평탄화 시퀀스)를 결정한다. 그리고, 제어 장치(50)는 결정한 평탄화 시퀀스를 갖는 프로필 식별 정보에 의거해서 각 프로필 식별 정보에 대응하는 각 빔 프로필 성형 정보(BPI)(제 1 교반 프로필 성형 정보(BPI1), 제 2 교반 프로필 성형 정보(BPI2) 및 건조 프로필)를 판독한다. 이어서, 평탄화 시퀀스의 성형 시간 데이터(제 1 교반 시간, 제 2 교반 시간 및 건조 시간)와 성형 순서 데이터에 의거해서 대응하는 위상 변조부 구동 신호(COM3)를 생성한다. 그리고, 제어 장치(50)는 생성한 위상 변조부 구동 신호(COM3)를 레이저 헤드 구동 회로(68)에 출력한다.

또한, 이 사이, 제어 장치(50)는 전원 회로(55)에서 생성한 레이저 구동 신호(COM2)를 레이저 헤드 구동 회로(68)에 출력한다.

또한, 이 사이, 제어 장치(50)는 컬러 필터 제조 프로그램에 따라서 RAM(52)에 저장한 비트맵 데이터(BMD)에 의거하는 토출 제어 데이터(SI)와, 구동 신호 생성 회로(54)에서 생성한 압전 소자 구동 신호(COM1)를 토출 헤드 구동 회로(67)에 출력한다.

그리고, 제어 장치(50)는 토출 헤드 구동 회로(67)에 래치 신호(LAT)를 출력할 타이밍을 기다린다.

그리고, 1행째의 착색 박막 형성 영역(23)의 목표 토출 위치(Pa)가 대응하는 노즐 구멍(N)의 바로 아래까지 반송되면, 제어 장치(50)는 래치 신호(LAT)를 토출 헤드 구동 회로(67)에 출력한다. 토출 헤드 구동 회로(67)는 제어 장치(50)로부터의 래치 신호(LAT)를 받으면 토출 제어 데이터(SI)에 의거해서 제 1 개폐 신호(GS1)를 생성하고, 그 제 1 개폐 신호(GS1)를 스위치 회로(67d)에 출력한다. 그리고, 닫힌 상태의 스위치 소자에 대응하는 압전 소자(PZ)에 선택 신호(SEL)에 대응 한 압전 소자 구동 신호(COM1)를 공급하고, 대응하는 노즐 구멍(N)으로부터 압전 소자 구동 신호(COM1)에 상대하는 미소 액적(Fb)을 일제히 토출한다. 토출된 미소 액적(Fb)는 대응하는 1행째의 착색 박막 형성 영역(23) 내에 일제히 착탄해서 액적(FD)을 형성한다.

한편, 래치 신호(LAT)가 토출 헤드 구동 회로(67)에 입력되면, 레이저 헤드 구동 회로(68)(지연 회로(68a))는 래치 회로(67b)로부터의 토출 제어 데이터(SI)를 받아서 제 2 개폐 신호(GS2)의 생성을 개시한다.

그리고, 레이저 헤드 구동 회로(68)는 제 2 개폐 신호(GS2)를 스위치 회로(68b)(레이저 스위치 회로 및 변조부 스위치 회로)에 출력할 타이밍을 기다린다.

그리고, 압전 소자(PZ)가 토출 동작을 개시한 때부터, 즉 토출 헤드 구동 회로(67)가 제 1 개폐 신호(GS1)를 출력한 때로부터 대기 시간(T)만큼 경과하면, 1행째의 착색 박막 형성 영역(23)의 액적(FD)이 주사 영역(Ls) 내로 침입을 개시하는 동시에, 레이저 헤드 구동 회로(68)가 제 2 개폐 신호(GS2)를 레이저 스위치 회로 및 변조부 스위치 회로에 출력한다.

그러면, 레이저 스위치 회로는 대응하는 반도체 레이저(L)에 공통되는 레이저 구동 신호(COM2)를 공급하고, 대응하는 반도체 레이저(L)로부터 일제히 레이저 빔(B)을 출사한다. 동시에, 변조부 스위치 회로는 대응하는 위상 변조부(48)에 공통되는 위상 변조부 구동 신호(COM3)를 출력해서, 그 위상 변조부 구동 신호(COM3)에 의거한 위상 변조부(48)의 구동 제어를 행한다.

이에 의해, 주사 영역(Ls) 내에 침입하는 액적(FD)에 대해서, 상대적으로 조 사 위치가 정지한 제 1 교반 프로필(BP1), 제 2 교반 프로필(BP2) 및 건조 프로필의 레이저 빔(B)이 순차 연속해서 조사된다. 그리고, 제 2 개폐 신호(GS2)가 하강하면 반도체 레이저(L)로부터 레이저 빔(B)의 출사가 정지되고, 1행째의 액적(FD)의 교반·건조 처리 동작이 종료한다.

이에 의해, 대응하는 착색 박막 형성 영역(23) 내에서 그 박막을 균일하게 한 착색 박막(24)이 형성된다.

이후, 동일하게, 후속하는 각 행의 착색 박막 형성 영역(23)이 착탄한 액적(FD)을 갖고, 주사 영역(Ls) 내를 통과할 때마다 대응하는 액적(FD)에 대해서 상대적으로 조사 위치를 정지한 제 1 교반 프로필(BP1), 제 2 교반 프로필(BP2) 및 건조 프로필의 레이저 빔(B)이 순차 연속해서 조사되어, 막 두께를 균일하게 한 착색 박막(24)이 형성된다.

그리고, 모든 착색 박막 형성 영역(23)에 착색 박막(24)이 형성되면 제어 장치(50)는 Y축 모터(MY)를 제어해서 기판 스테이지(33)(컬러 필터 기판(10))를 개시 위치에 배치시킨다.

다음으로, 상기와 같이 구성한 본 실시예의 효과를 이하에 기재한다.

(1) 상기 실시예에 의하면, 조사 강도의 최대값이 착색 박막 형성 재료와 분산매의 증발을 충분히 억제하고, 또한, 대응하는 액적(FD) 내에서 착색 박막 형성 재료와 분산매의 열대류를 유기시키는 강도로, 제 1 및 제 2 교반 프로필(BP1, BP2)을 형성하도록 했다. 그 결과, 제 1 및 제 2 교반 프로필(BP1, BP2)의 피크 위치에 대응한 영역에 액적(FD) 내의 착색 박막 형성 재료를 유동시킬 수 있어서, 착색 박막(24)을 제 1 및 제 2 교반 프로필(BP1, BP2)에 대응한 막 두께 분포로 억제할 수 있다.

(2) 상기 실시예에 의하면, 착색 박막 형성 영역(23)의 Y 화살표 방향 반대로만 예리한 피크를 갖는 제 1 교반 프로필(BP1)과, 착색 박막 형성 영역(23)의 Y 화살표 방향으로만 예리한 피크를 갖는 제 2 교반 프로필(BP2)을 연속해서 성형했다. 그리고, 제 1 교반 프로필(BP1)의 레이저 빔(B)와 제 2 교반 프로필(BP2)의 레이저 빔(B)을 연속해서 조사하도록 했다. 그 결과, 액적(FD) 내의 착색 박막 형성 재료를 유동시켜서(교반해서) 착색 박막 형성 재료를 착색 박막 형성 영역(23) 내에 균일하게 분산시킬 수 있다. 따라서, 착색 박막 형성 영역(23) 내에 균일한 막 두께의 착색 박막(24)을 형성할 수 있다.

(3) 상기 실시예에 의하면, 빔 프로필 시퀀스(BPS)에 막 두께 분포 데이터를 구비하여, 제어 장치(50)가 원하는 균일한 막 두께 분포에 대응하는 빔 프로필 시퀀스(BPS)(평탄화 시퀀스)를 결정하도록 했다. 그 결과, 원하는 막 두께 분포에 대응한 빔 프로필을 확실히 성형할 수 있어, 착색 박막(24)의 막 두께를 더욱 확실히 균일하게 할 수 있다.

(4) 상기 실시예에 의하면, 액적(FD)에 대해서 상대적으로 조사 위치를 정지한 제 1 교반 프로필(BP1) 및 제 2 교반 프로필(BP2)의 레이저 빔(B)을 조사하도록 했다. 그 결과, 액적(FD)의 반송 방향 등에 제약받지 않고 원하는 타이밍에 제 1 교반 프로필(BP1)과 제 2 교반 프로필(BP2)을 바꿀 수 있다.

또한, 상기 실시예는 이하와 같이 변경해도 된다.

상기 실시예에서는, 에너지를 레이저 빔(B)으로서 구체화했지만, 이에 한정되지 않고, 예를 들면 전자선이나 이온빔이어도 되고, 액적(FD)의 착색 박막 형성 재료(구조체 형성 재료)를 유동시키는 에너지이면 된다.

상기 실시예에서는, 구조 프로필을 착색 박막(24)의 막 두께 분포로서 구체화했다. 이에 한정되지 않고, 예를 들면 착색 박막(24)을 복수의 구성 재료에 의해 구성하고, 구조 프로필을 각 구성 재료의 농도 분포로서 구체화해도 된다. 또는, 구조 프로필을 착색 박막(24)의 형상 분포로서 구체화해도 된다.

상기 실시예에서는, 에너지 프로필을 조사 강도의 분포로서 구체화했다. 이에 한정되지 않고, 예를 들면 빔 스폿의 형상 분포나 파장 분포여도 된다.

상기 실시예에서는, 착색 박막 형성 영역(23)의 Y 화살표 방향 반대측으로만 조사 강도가 예리한 피크를 갖는 제 1 교반 프로필(BP1)과 착색 박막 형성 영역(23)의 Y 화살표 방향측으로만 조사 강도가 예리한 피크를 갖는 제 2 교반 프로필(BP2)에 의해서, 액적(FD) 내의 착색 박막 형성 재료의 분포를 균일하게 하도록 했다. 이에 한정되지 않고, 예를 들면 도 11의 (a)의 실선에 나타낸 바와 같이, 착색 박막 형성 영역(23)의 Y 화살표 방향측과 Y 화살표 방향 반대측에 서로 분리된 한 쌍의 예리한 피크를 갖는 제 3 교반 프로필(BP3)을 사용해도 된다. 이 경우, 도 11의 (b) 및 도 11의 (c)의 실선으로 나타낸 바와 같이, 우선, 액적(FD) 내의 착색 박막 형성 재료를 Y 화살표 방향측과 Y 화살표 방향 반대측으로 분할시킨다. 이어서, 도 11의 (a)의 파선으로 나타낸 바와 같이, 착색 박막 형성 영역(23)의 Y 화살표 방향의 중심 위치에 예리한 피크를 갖는 제 4 교반 프로필(BP4)을 형성하 고, 도 11의 (c)의 파선으로 나타낸 바와 같이, 액적(FD) 내의 착색 박막 형성 재료를 착색 박막 형성 영역(23)의 중심 위치측으로 유동시킨다.

상기 실시예에서는, 빔 프로필 시퀀스를 착색 박막(24)의 막 두께를 균일하게 하는 평탄화 시퀀스로서 구성했다. 이에 한정되지 않고, 빔 프로필 시퀀스는 착색 박막(24)의 막 두께를 착색 박막 형성 영역(23)의 한쪽 끝에서 두껍게 하는 시퀀스여도 되고, 원하는 구조 프로필에 대응한 시퀀스이면 된다.

상기 실시예에서는, 빔 프로필 시퀀스를 빔 프로필 성형 정보(BPI)와,각 빔 프로필을 성형하는 시간과, 각 빔 프로필을 성형하는 순서에 의해 구성했다. 이에 한정되지 않고, 예를 들면 빔 프로필 시퀀스에 각 빔 프로필을 소정의 방향으로 주사시키기 위한 주사 정보를 설정하고, 소정의 주기로 빔 프로필을 원하는 방향으로 주사시키는 구성으로 해도 된다. 이에 의하면, 빔 프로필을 더욱 높은 정밀도로 제어할 수 있어, 제어 가능한 구조 프로필의 범위를 더 확대할 수 있다.

상기 실시예에서는, 에너지 프로필 정보를 빔 프로필 시퀀스로서 구체화했다. 이에 한정되지 않고, 예를 들면 에너지 프로필 정보를 빔 프로필 성형 정보(BPI)(제 1 교반 프로필 성형 정보(BPI1) 및 제 2 교반 프로필 성형 정보(BPI2))로서 구체화하고, 단일 빔 프로필에 의해 착색 박막 등의 구조체를 원하는 구조 프로필로 제어하도록 해도 된다.

상기 실시예에서는, 에너지 프로필 정보 결정부를 제어부(51)로 구체화하고, 각 빔 프로필 시퀀스(BPS)를 갖는 막 두께 분포 데이터(Ib)와 원하는 막 두께 분포 데이터(Ib)를 대응시킴으로써 빔 프로필 시퀀스(BPS)를 결정하는 구성으로 했다. 이에 한정되지 않고, 예를 들면 미리 시험 등에 의거해서 막 두께 분포 데이터(Ib)(구조 프로필)로부터 빔 프로필 시퀀스(BPS)(빔 프로필 정보)를 생성하는 소정의 연산을 설정하고, 제어부(51)가 소정의 막 두께 분포 데이터(Ib)(구조 프로필)에 대해서 상기 소정의 연산을 실시함으로써 빔 프로필 시퀀스(BPS)(에너지 프로필 정보)를 생성하는 구성으로 해도 된다. 이에 의하면, 원하는 구조 프로필에 대응하는 에너지 프로필 정보를 확실히 취득할 수 있다.

상기 실시예에서는, 에너지빔 주사부에 의해 레이저 빔(B)의 조사 위치를 액적(FD)에 대해서 상대적으로 정지시키는 구성으로 했다. 이에 한정되지 않고, 예를 들면 레이저 빔(B)의 조사 위치를 고정하고, 각 액적(FD)를 레이저 빔(B)의 조사 위치로 반송하고, 그 조사 위치에 정지시킨 상태로 대응하는 빔 프로필의 레이저 빔(B)을 조사하는 구성으로 해도 된다. 이에 의하면, 주사 시간에 제약받지 않고 장시간 레이저 빔(B)을 액적(FD)를 향해서 조사할 수 있다.

상기 실시예에서는, 액적 토출부를 토출 헤드(FH)로 구체화했지만, 이에 한정되지 않고, 예를 들면 디스펜서 등의 액적 토출부에 의해서 토출하도록 구성해도 된다.

상기 실시예에서는, 에너지빔 주사부를 폴리곤 미러(49)를 갖는 광학계로 구체화했다. 이에 한정되지 않고, 예를 들면 갈바노 미러(galvano mirror) 등에 의해 구성하도록 해도 되고, 레이저 빔(B)의 조사 위치를 액적(FD)에 대해서 상대적으로 정지시킬 수 있으면 된다.

상기 실시예에서는, 에너지 출력부를 반도체 레이저(L)로 구체화했지만, 이 에 한정되지 않고, 탄산 가스 레이저나 YAG 레이저, 또는 LED나 전자 선원(電子線源) 등이어도 된다.

상기 실시예에서는, 전기적 또는 기계적으로 구동하는 위상 변조부(48)를 이용해서 빔 프로필을 성형하도록 했다. 이에 한정되지 않고, 예를 들면 회절 격자나 마스크, 분기 소자 등을 이용해서 빔 프로필(에너지 프로필)을 성형하도록 해도 되고, 착색 박막 형성 영역(23) 내에 원하는 에너지 프로필을 성형 가능한 것이면 된다.

상기 실시예에서는, 착색 박막 형성 영역(23)을 대략 정방형으로서 구체화했지만, 이 형상에 한정되는 것이 아니고, 예를 들면 타원형이나 다각형의 착색 박막 형성 영역(23)이어도 된다.

상기 실시예에서는, 노즐 구멍(N)의 수량분만큼 반도체 레이저(L)를 설치하는 구성으로 했지만, 이에 한정되지 않고, 레이저 빔원으로부터 출사된 단일 레이저 빔(B)을 회절 소자 등의 분기 소자에 의해 분할하는 광학계에 의해 구성해도 된다.

상기 실시예에서는, 구조체를 컬러 필터 기판(10)의 착색 박막(24)으로 구체화했다. 이에 한정되지 않고, 예를 들면 구조체를 절연막이나 금속 배선의 패턴으로 구체화해도 된다. 이 경우에도, 상기 실시예와 동일하게 구조체의 구조 프로필의 제어성을 향상시킬 수 있다.

상기 실시예에서는, 전기 광학 장치를 액정 표시 장치로서 구체화하고, 구조체를 착색 박막(24)으로서 구체화했다. 이에 한정되지 않고, 예를 들면 전기 광학 장치를 일렉트로루미네선스 표시 장치로서 구체화하고, 구조체를 일렉트로루미네선스 표시 장치에 구비되는 기판 위의 발광 소자로서 구체화해도 된다. 발광 소자는 기판 위에 정해진 발광 소자 형성 영역을 향해서 발광 소자 형성 재료를 포함하는 액적을 토출해서 건조시킴으로써 얻어진다. 이 경우, 발광 소자의 구조 프로필의 제어성을 향상시킬 수 있다.

또는, 전계 효과형 장치(FED나 SED 등)를 구비하는 표시 장치로서 전기 광학 장치를 구체화하고, 상기 표시 장치에 구비된 절연막이나 금속 배선의 패턴으로서 구조체를 구체화해도 된다. 전계 효과형 장치는 평면 형상의 전자 방출 소자를 구비하고, 상기 소자로부터 방출되는 전자를 형광 물질에 조사해서 상기 형광 물질을 발광시킨다.

본 발명에 의하면, 원하는 구조 프로필을 갖는 구조체를 형성 가능한 액적 토출 장치, 구조체 형성 방법, 및 원하는 구조 프로필을 갖는 착색 박막 또는 발광 소자를 구비한 전기 광학 장치의 제조 방법을 제공할 수 있다.

Claims (16)

1. 액적 토출 장치로서,

   상기 장치는,

   구조체 형성 재료를 포함하는 액적을 기판을 향해서 토출하는 액적 토출부와,

   구조체 형성 재료로 이루어지는 구조체를 기판 위에 형성하기 위해 기판에 착탄한 액적을 건조시키는 건조 수단을 구비하고,

   상기 건조 수단은,

   액적 중의 구조체 형성 재료를 유동시키기 위해 기판에 착탄한 액적을 향해서 에너지를 출력하는 에너지 출력부와,

   상기 에너지 출력부로부터 출력되는 에너지의 에너지 프로필을 형성해야 하는 구조체의 구조 프로필에 대응해서 구조체 형성 재료가 분포하도록 구조체 형성 재료가 유동하는 에너지 프로필로 제어하는 에너지 프로필 제어부를 구비하는 것을 특징으로 하는 액적 토출 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 장치는 형성해야 하는 구조체의 구조 프로필에 관한 구조 프로필 정보에 의거해서, 기판에 착탄한 액적이 받아야 할 에너지의 에너지 프로필을 결정하는 에너지 프로필 결정부를 더 구비하고, 상기 에너지 프로필 제어부는 에너지 프로필 결정부에 의해 결정되는 에너지 프로필에 일치하도록 에너지 출력부로부터 출력되는 에너지의 에너지 프로필을 제어하는 것을 특징으로 하는 액적 토출 장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 에너지 프로필 결정부에 의해 결정되는 에너지 프로필은 서로 다른 복수의 에너지 프로필 시퀀스를 포함하는 것을 특징으로 하는 액적 토출 장치.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 에너지 프로필 제어부는 상기 에너지 출력부로부터 출력되는 에너지를 회절해서 상기 에너지의 에너지 프로필을 제어하는 복수의 회절 소자를 구비하는 것을 특징으로 하는 액적 토출 장치.
5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 에너지 프로필 제어부는 상기 에너지 출력부로부터 출력되는 에너지를 변조해서 상기 에너지의 에너지 프로필을 제어하는 공간 광변조기를 구비하는 것을 특징으로 하는 액적 토출 장치.
6. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 에너지 프로필 제어부는 기판에 착탄한 액적에 대해서 에너지의 조사 위치가 상대 정지하도록 에너지를 주사하는 에너지 주사부를 구비하는 것을 특징으 로 하는 액적 토출 장치.
7. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 에너지는 광 빔인 것을 특징으로 하는 액적 토출 장치.
8. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 에너지는 코히런트 광(coherent light)인 것을 특징으로 하는 액적 토출 장치.
9. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 구조체는 박막이고, 상기 구조 프로필은 박막의 막 두께 분포인 것을 특징으로 하는 액적 토출 장치.
10. 구조체를 기판 위에 형성하는 방법으로서,

    상기 방법은,

    구조체 형성 재료를 포함하는 액적을 상기 기판을 향해서 토출하는 공정과,

    구조체 형성 재료로 이루어지는 구조체를 기판 위에 형성하기 위해 상기 기판에 착탄한 상기 액적을 건조시키는 공정과,

    상기 기판에 착탄한 액적의 건조 전 또는 건조 중에, 형성해야 할 구조체의 구조 프로필에 대응해서 구조체 형성 재료가 분포하도록 구조체 형성 재료를 유동 시키기 위해 상기 기판에 착탄한 액적을 향해서 형성해야 할 구조체의 구조 프로필에 관한 구조 프로필 정보에 의거한 에너지 프로필을 갖는 에너지를 조사하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 구조체 형성 방법.
11. 제 10 항에 있어서,

    상기 기판에 착탄한 액적을 향해서 출력되는 에너지의 에너지 프로필은 시간의 경과에 따라 변화하는 것을 특징으로 하는 구조체 형성 방법.
12. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,

    상기 기판에 착탄한 액적을 향한 에너지 조사는 상기 기판에 착탄한 액적의 건조 전에 행해지는 것을 특징으로 하는 구조체 형성 방법.
13. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,

    상기 에너지는 광 빔인 것을 특징으로 하는 구조체 형성 방법.
14. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,

    상기 에너지는 코히런트 광인 것을 특징으로 하는 구조체 형성 방법.
15. 착색 박막이 형성된 기판을 구비한 전기 광학 장치를 제조하는 방법으로서,

    상기 방법은,

    제 10 항 또는 제 11 항에 기재된 방법에 의해, 상기 착색 박막을 기판 위에 형성하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치의 제조 방법.
16. 광학 소자가 형성된 기판을 구비한 전기 광학 장치를 제조하는 방법으로서,

    상기 방법은,

    제 10 항 또는 제 11 항에 기재된 방법에 의해, 상기 발광 소자를 기판 위에 형성하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치의 제조 방법.

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