KR20070043720A

KR20070043720A - 액적 토출 장치, 패턴 형성 방법, 및 전기 광학 장치의제조 방법

Info

Publication number: KR20070043720A
Application number: KR1020067027140A
Authority: KR
Inventors: 히로츠나 미우라
Original assignee: 세이코 엡슨 가부시키가이샤
Priority date: 2005-05-13
Filing date: 2006-05-12
Publication date: 2007-04-25
Also published as: US20060262175A1; WO2006121154A1; CN1976759A; JP2006314932A; TW200702949A; KR100852976B1; TWI329240B; JP4404005B2; US7739981B2

Abstract

액적 토출 장치는 패턴 형성 재료를 포함하는 액적을 피(被)토출면에 토출하는 액적 토출 수단과, 서로 상이한 타이밍으로 피토출면에 착탄(着彈)된 액적끼리의 경계에 대하여, 각 액적의 경계 영역을 유동시키기 위해 에너지 빔을 조사하는 에너지 빔 조사 수단을 구비한다. 이 액적 토출 장치에 의하면, 양호한 정밀도로 제어된 형상을 갖는 패턴을 형성할 수 있다.

액적 토출 장치, 액적, 액상막, 레이저 빔, 토출 헤드, 노즐, 반도체 레이저

Description

액적 토출 장치, 패턴 형성 방법, 및 전기 광학 장치의 제조 방법{LIQUID DROP DISCHARGE DEVICE, PATTERN FORMING METHOD, AND METHOD OF PRODUCING ELECTRO-OPTICAL DEVICE}

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

액정 표시 장치에 구비되는 컬러 필터나 배향막 등의 박막 제조 공정에는 박막 형성 재료를 포함하는 액체를 피(被)토출면으로서의 막 형성면에 토출하고, 상기 막 형성면에 착탄(着彈)된 액체를 건조시킴으로써 각종 박막을 형성하는 소위 액상(液相) 프로세스가 이용되고 있다.

그 액상 프로세스에서의 잉크젯법은 상기 액체를 액적으로서 상기 막 형성면에 토출하고, 그 액적을 건조시킴으로써 각종 박막을 형성한다. 그 때문에, 잉크젯법은 사용하는 상기 액체의 용량을 다른 액상 프로세스(예를 들어 스핀코팅법이나 디스펜서법)보다도 저감할 수 있으며, 또한 박막의 형성 위치를 보다 높은 정밀도로 제어할 수 있다.

그런데, 상기한 잉크젯법에서는 대형 액정 기판 등 광범위의 막 형성면에 박막을 형성할 때, 상기 액적을 토출하는 액적 토출 헤드에 대하여, 상기 기판을 복 수회에 걸쳐 주사하도록 하고 있다. 그러나, 이러한 복수회의 주사에 의한 토출에서는, 선행(先行)하는 주사에 의해 토출된 액적이 후속하는 주사의 액적보다도 빨리 건조된다. 그 때문에, 각 주사에 의해 토출된 액적 사이에 경계(개행(改行) 불균일)가 형성되어, 액정 표시 장치의 표시 화질을 열화(劣化)시키는 문제를 초래했다.

그래서, 잉크젯법에는 종래부터 이러한 토출 타이밍이 상이한 액적 사이의 경계(개행 불균일)를 해소하는 제안이 이루어지고 있다(예를 들어 특허문헌 1). 특허문헌 1에서는, 복수의 액적 토출 헤드를 기판의 주사 방향과 직교하는 방향(부주사 방향)으로 배열하고, 또한 상기 액적을 토출하는 토출 노즐의 배열 피치가 상기 부주사 방향에 대하여 동일해지도록 배치되어 있다. 그리고, 주사 방향에 따른 1회의 주사에 의해, 상기 피토출면의 전체에 연속되는 액적을 토출하여 상기 개행 불균일의 형성을 회피하고 있다.

그러나, 특허문헌 1에서는, 도 17의 (a)에 나타낸 바와 같이, 부주사 방향(화살표 X방향)에 대하여, 상기 토출 노즐(N)의 배열 피치를 동일한 노즐 피치 폭(Pn)으로 하기 위해, 인접하는 액적 토출 헤드(FH1, FH2)의 토출 노즐(N)의 주주사 방향(화살표 Y방향)의 위치가 액적 토출 헤드(FH1, FH2)의 화살표 Y방향의 폭(헤드 폭(Wh))분만큼 이간(離間)된다. 즉, 인접하는 액적 토출 헤드(FH1, FH2)로부터 토출된 미소(微小) 액적이 상기 헤드 폭(Wh)분만큼 상이한 타이밍으로 착탄된다.

그리고, 상이한 타이밍으로 착탄된 액적(103, 104)이 서로 겹치도록 유동하면, 도 17의 (b)에 나타낸 바와 같이, 기판(101)의 막 형성면(102)에는 액적(103, 104)의 경계 영역에 수100㎚∼수㎛의 두께로 융기(隆起)하는 융기부(FDT)가 형성되게 된다. 한편, 상이한 타이밍으로 착탄된 액적(103, 104)이 서로 겹치지 않으면, 액적(103, 104) 사이의 경계 영역에는 액적의 두께가 얇아지거나, 또는 액적이 토출되지 않는 영역이 형성되게 된다.

따라서, 상이한 타이밍으로 착탄된 액적의 경계 영역에는, 그 액적의 두께, 즉 박막의 막 두께를 변동하여 액정 표시 장치의 표시 화질을 열화시키는 문제를 초래했다.

[특허문헌 1]일본국 공개특허 2004-347694호 공보

본 발명의 목적은 양호한 정밀도로 제어된 형상을 갖는 패턴을 형성하는 것이 가능한 액적 토출 장치 및 패턴 형성 방법을 제공하는 것, 및 양호한 정밀도로 제어된 형상을 갖는 배향막을 구비한 전기 광학 장치를 제조하는 방법을 제공하는 것에 있다.

본 발명의 액적 토출 장치는, 패턴 형성 재료를 포함하는 액체로 이루어지는 액적을 피토출면에 토출하는 액적 토출 수단과, 서로 상이한 타이밍으로 피토출면에 착탄된 액적끼리의 경계에 대하여, 각 액적의 경계 영역의 액체를 유동시키기 위해 에너지 빔을 조사하는 에너지 빔 조사 수단을 구비한다. 본 발명의 액적 토출 장치에 의하면, 각 액적의 경계 영역의 액체를 에너지 빔에 의해 유동시킬 수 있고, 액적의 경계 영역에서의 융기 및 액적 사이의 홈을 억제할 수 있다. 즉, 피토출면에 토출된 액적의 형상을 원하는 형상으로 할(예를 들어 경계 영역을 평탄화하거나, 또는 요철면(凹凸面)으로 함) 수 있다. 따라서, 피토출면에 토출된 액적의 형상 제어성을 향상시킬 수 있다. 그 결과, 액적에 의해 형성되는 패턴의 형상 제어성을 향상시킬 수 있다. 환언하면, 양호한 정밀도로 제어된 형상을 갖는 패턴을 형성할 수 있다.

서로 상이한 타이밍으로 피토출면에 착탄된 액적끼리의 경계에서 양 액적의 경계 영역이 서로 겹쳐 적층 영역을 형성할 수도 있고, 액적끼리의 경계로의 에너지 빔 조사는 적층 영역의 액체를 액적의 비(非)경계 영역인 비적층 영역을 향하여 유동시키기 위해 행해질 수도 있다. 이 경우, 적층 영역에서의 융기를 회피하여 토출된 액적의 표면을 평탄화할 수 있다. 따라서, 액적의 형상 제어성을 향상시킬 수 있으며, 더 나아가서는 패턴의 형상 제어성을 향상시킬 수 있다.

에너지 빔 조사 수단은, 피토출면 위의 액적에 대하여 에너지 빔을 적층 영역으로부터 비적층 영역을 향하여 상대적으로 주사하는 주사 수단을 구비할 수도 있다. 이 경우, 주사 수단에 의한 에너지 빔의 주사에 의해, 적층 영역의 액체가 비적층 영역을 향하여 보다 효과적으로 유동하여, 토출된 액적의 표면을 보다 원하는 형상에 대응한 형상으로 제어할 수 있다.

에너지 빔 조사 수단으로부터 조사되는 에너지 빔은 적층 영역의 두께에 대응하는 강도(强度)를 가질 수도 있다. 이 경우, 예를 들어 두꺼운 영역으로부터 얇은 영역으로 액체를 효과적으로 유동시킬 수 있어, 액적의 표면을 보다 평탄화할 수 있다.

에너지 빔 조사 수단으로부터 조사되는 에너지 빔은 적층 영역으로부터 비적층 영역을 향하는 방향의 성분을 포함할 수도 있다. 이 경우, 에너지 빔의 에너지가 액적을 유동시키기 위한 병진(竝進) 에너지에 의해 보다 효율적으로 변환된다.

에너지 빔 조사 수단은, 피토출면 위의 액적에 대하여 에너지 빔을 적층 영역이 연장되는 방향을 향하여 상대적으로 주사하는 주사 수단을 구비할 수도 있다. 이 경우, 적층 영역에서의 융기를 보다 확실하게 회피할 수 있어, 토출된 액적의 표면을 보다 원하는 형상에 대응한 형상으로 제어할 수 있다.

액적 토출 수단은 복수의 액적 토출 헤드를 구비할 수도 있고, 적층 영역은 서로 상이한 액적 토출 헤드로부터 토출된 액적끼리의 경계에서 양 액적의 경계 영역이 서로 겹쳐 형성될 수도 있다. 이 경우, 복수의 액적 토출 헤드를 구비한 액적 토출 장치에 의해 형성되는 광범위에 걸친 패턴의 형상 제어성을 향상시킬 수 있다.

에너지 빔 조사 수단으로부터 조사되는 에너지 빔은 광(光)일 수도 있다. 이 경우, 액적의 구성 재료(예를 들어 용매나 분산매 등)에 대응한 파장 영역이나 조사 강도의 에너지 빔의 선택이 용이하다. 그 결과, 에너지 빔의 선택 범위를 확대할 수 있으며, 적용 가능한 액적의 범위를 확대할 수 있다.

에너지 빔 조사 수단으로부터 조사되는 에너지 빔은 코히어런트(coherent) 광일 수도 있다. 이 경우, 원하는 빔 형상이나 강도 분포를 보다 높은 정밀도로 성형(成形)할 수 있고, 액적의 형상 제어성, 더 나아가서는 패턴의 형상 제어성을 더욱 향상시킬 수 있다.

에너지 빔 조사 수단은 피토출면 위의 액적을 덮어 에너지 빔을 투과 가능한 커버를 구비할 수도 있다. 이 경우, 에너지 빔 조사에 의한 액적 건조를 억제할 수 있어, 액적의 유동성을 유지할 수 있다.

본 발명의 패턴 형성 방법은, 패턴 형성 재료를 포함하는 액체로 이루어지는 액적을 피토출면에 토출하는 공정과, 피토출면에 착탄된 액적을 건조시킴으로써 피토출면 위에 소정 패턴을 형성하는 공정과, 피토출면에 착탄된 액적의 건조 전 또는 건조 중에, 서로 상이한 타이밍으로 피토출면에 착탄된 액적끼리의 경계에 대하여, 각 액적의 경계 영역의 액체를 유동시키기 위해 에너지 빔을 조사하는 공정을 구비한다. 본 발명의 패턴 형성 방법에 의하면, 각 액적의 경계 영역의 액체를 에너지 빔에 의해 유동시킬 수 있어, 액적의 경계 영역에서의 융기 및 액적 사이의 홈을 억제할 수 있다. 즉, 피토출면에 토출된 액적의 형상을 원하는 형상으로 할(예를 들어, 경계 영역을 평탄화하거나, 또는 요철면으로 함) 수 있다. 따라서, 피토출면에 토출된 액적의 형상 제어성을 향상시킬 수 있다. 그 결과, 액적에 의해 형성되는 패턴의 형상 제어성을 향상시킬 수 있다. 환언하면, 양호한 정밀도로 제어된 형상을 갖는 패턴을 형성할 수 있다.

서로 상이한 타이밍으로 피토출면에 착탄된 액적끼리의 경계에서 양 액적의 경계 영역이 서로 겹쳐 적층 영역을 형성할 수도 있고, 액적끼리의 경계로의 에너지 빔 조사는 적층 영역의 액체를 액적의 비경계 영역인 비적층 영역을 향하여 유동시키기 위해 행해질 수도 있다. 이 경우, 적층 영역에서의 융기를 회피하여 토출된 액적의 표면을 평탄화할 수 있다. 따라서, 액적의 형상 제어성을 향상시킬 수 있고, 더 나아가서는 패턴의 형상 제어성을 향상시킬 수 있다.

상기 에너지 빔 조사는 피토출면에 착탄된 액적의 건조 전에 행해질 수도 있다. 이 경우, 액적의 건조 중에 에너지 빔을 조사하는 경우보다도 액적의 유동성을 확보할 수 있고, 액적의 형상 제어성을 보다 향상시킬 수 있다.

에너지 빔 조사는 에너지 빔을 적층 영역으로부터 비적층 영역을 향하여 주사하면서 행해질 수도 있다. 이 경우, 적층 영역의 액체가 비적층 영역을 향하여보다 효과적으로 유동하여 액적의 표면을 보다 평탄화할 수 있다.

액적끼리의 경계에 조사되는 에너지 빔은 상기 적층 영역의 두께에 대응하는 강도를 가질 수도 있다. 이 경우, 예를 들어 두꺼운 영역으로부터 얇은 영역으로 액체를 효과적으로 유동시킬 수 있어, 액적의 표면을 보다 평탄화할 수 있다.

액적끼리의 경계에 조사되는 에너지 빔은 상기 적층 영역으로부터 상기 비적층 영역을 향하는 방향의 성분을 포함할 수도 있다. 이 경우, 에너지 빔의 에너지가 액적을 유동시키기 위한 병진 에너지에 의해 효율적으로 변환된다.

에너지 빔 조사는 에너지 빔을 상기 적층 영역이 연장되는 방향을 향하여 주사하면서 행해질 수도 있다. 이 경우, 적층 영역에서의 융기를 보다 확실하게 회피할 수 있어, 토출된 액적의 표면을 보다 확실하게 평탄화할 수 있다.

본 발명의 전기 광학 장치의 제조 방법은 상기한 패턴 형성 방법에 의해, 상기 배향막을 기판 위에 형성하는 공정을 구비한다. 본 발명의 전기 광학 장치의 제조 방법에 의하면, 양호한 정밀도로 제어된 형상을 갖는 배향막을 구비한 전기 광학 장치를 제조할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예의 액정 표시 장치의 사시도.

도 2는 도 1의 액정 표시 장치의 컬러 필터 기판의 사시도.

도 3은 도 2의 A-A선에서의 단면도.

도 4는 제 1 실시예의 액적 토출 장치의 개략 사시도.

도 5는 도 4의 액적 토출 장치의 액적 토출 헤드 및 조사구(照射口)를 설명하기 위한 평면도.

도 6은 도 5의 A-A선에서의 단면도.

도 7은 도 6의 일부를 확대하여 나타내는 단면도.

도 8의 (a), (b) 및 (c)는 액적 토출 헤드의 배치와 기판에 착탄(着彈)된 액적을 설명하기 위한 도면.

도 9의 (a), (b) 및 (c)는 액적 토출 헤드의 배치와 기판에 착탄된 액적을 설명하기 위한 도면.

도 10은 레이저빔의 주사 영역을 설명하기 위한 도면.

도 11의 (a), (b) 및 (c)는 조사구의 배치와 기판에 착탄된 액적을 설명하기 위한 도면.

도 12는 도 4의 액적 토출 장치의 전기적 구성을 설명하기 위한 전기 블록 회로도.

도 13은 본 발명의 제 2 실시예의 액적 토출 헤드를 설명하기 위한 개략 단면도.

도 14는 본 발명의 다른 실시예의 액적 토출 장치를 설명하는 도면.

도 15는 본 발명의 또 다른 실시예의 액적 토출 장치를 설명하는 도면.

도 16은 본 발명의 한층 더 다른 실시예의 액적 토출 장치를 설명하는 도면.

도 17의 (a) 및 (b)는 종래예의 액적 토출 장치에서의 액적 토출 헤드의 배치와 기판에 착탄된 액적을 설명하기 위한 도면.

이하, 본 발명을 구체화한 제 1 실시예를 도 1 내지 도 12에 따라 설명한다.

우선, 본 발명의 전기 광학 장치로서의 액정 표시 장치에 대해서 설명한다. 도 1은 액정 표시 장치의 사시도이고, 도 2는 액정 표시 장치에 구비된 컬러 필터 기판의 사시도이며, 도 3은 컬러 필터 기판의 요부 단면도이다.

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

조명 장치(3)는 LED 등의 광원(光源)(4)과, 상기 광원(4)으로부터 출사된 광을 투과하여 평면 형상의 광으로서 상기 액정 패널(2)에 조사하는 도광체(導光體)(5)를 구비하고 있다. 한편, 액정 패널(2)은 상기 조명 장치(3) 측에 구비된 컬러 필터 기판(10)과, 상기 컬러 필터 기판(10)과 서로 대향하는 소자 기판(11)을 구비하며, 이들 컬러 필터 기판(10)과 소자 기판(11)을 접합시키고, 그 간극(間隙)에 액정 분자(도시 생략)가 봉입됨으로써 형성되어 있다.

소자 기판(11)은 사각판 형상의 무알칼리 유리 기판이며, 그 조명 장치(3)(컬러 필터 기판(10)) 측의 측면(소자 형성면(11a))에는 화살표 X방향으로 연장되는 복수의 주사선(12)이 소정의 간격을 두고 형성되어 있다. 각 주사선(12)은 각각 소자 기판(11)의 일측단에 배열 설치되는 주사선 구동 회로(13)에 전기적으로 접속되어 있다. 주사선 구동 회로(13)는 제어 회로(도시 생략)로부터의 주사 제어 신호에 의거하여, 복수의 주사선(12) 중에서 소정의 주사선(12)을 소정의 타이밍에서 선택 구동하고, 선택된 주사선(12)에 주사 신호를 출력하도록 되어 있다.

또한, 소자 형성면(11a)에는 상기 주사선(12)과 직교하는 화살표 Y방향으로 연장되는 복수의 데이터선(14)이 소정의 간격을 두고 형성되어 있다. 각 데이터선(14)은 각각 소자 기판(11)의 일측단에 배열 설치되는 데이터선 구동 회로(15)에 전기적으로 접속되어 있다. 데이터선 구동 회로(15)는 외부 장치(도시 생략)로부터의 표시 데이터에 의거하여 데이터 신호를 생성하고, 그 데이터 신호를 대응하는 데이터선(14)에 소정의 타이밍에서 출력하도록 되어 있다.

상기 주사선(12)과 상기 데이터선(14)이 교차하는 위치에는 대응하는 주사선(12) 및 데이터선(14)에 접속되어, i행×j열의 매트릭스 형상으로 배열되는 복수의 화소 영역(16)이 형성되어 있다. 각 화소 영역(16) 내에는 각각 TFT 등으로 이루어지는 제어 소자(도시 생략)와, ITO 등의 투명 도전막으로 이루어지는 화소 전극이 형성되어 있다.

즉, 본 실시예의 액정 표시 장치(1)는 제어 소자인 TFT를 구비한, 소위 액티브 매트릭스 방식의 액정 표시 장치이다. 또한, 상기 주사선(12), 데이터선(14) 및 화소 영역(16)의 하측(컬러 필터 기판(10)측)에는 소자 형성면(11a) 전체에 걸쳐 러빙(rubbing) 처리 등에 의한 배향 처리가 실시되고, 상기 화소 전극 근방 액정 분자의 배향을 설정 가능하게 하는 배향막(도시 생략)이 형성되어 있다.

도 2에 나타낸 바와 같이, 컬러 필터 기판(10)은 무알칼리 유리로 이루어지는 사각 형상의 투명 유리 기판(이하 간단히 기판(21)이라고 함)을 갖고 있다.

도 2 및 도 3에 나타낸 바와 같이, 기판(21)의 일 측면이며 상기 소자 기판(11)과 서로 대향하는 측면(필터 형성면(21a))에는 격벽(22)이 형성되어 있다. 격벽(22)은 크롬이나 카본블랙 등의 차광성 재료 등에 의해 형성되며, 상기 주사선(12) 및 상기 데이터선(14)과 상대(相對)하도록 필터 형성면(21a)의 대략 전면(全面)에 격자 형상으로 형성되어 있다. 그리고, 이 격벽(22)이 형성됨으로써, 필터 형성면(21a)에 상기 격벽(22)에 의해 둘러싸이는 영역(착색층 영역(23))이 상기 화소 영역(16)과 대치(對峙)하도록 i행×j열의 매트릭스 형상으로 배열된다.

도 2 및 도 3에 나타낸 바와 같이, 착색층 영역(23) 내에는 상기 광(L1)을 유색(有色)의 광으로 변환하여 출사하는 착색층(24)(적색의 광으로 변환하는 적색 착색층(24R), 녹색의 광으로 변환하는 녹색 착색층(24G) 및 청색의 광으로 변환하는 청색 착색층(24B))이 형성되어 있다. 각 착색층(24)과 상기 격벽(22)의 상측(소자 형성면(11a)측)에는 도시하지 않은 보호층이나 오버코팅층이 적층되어, 그 상측면을 평탄화하도록 되어 있다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 각 착색층(24)(상기 보호층이나 오버코팅층)의 상측에는 상기 격벽(22)과 대략 동일하게 형성된 대향 전극(25)이 적층되어 있다. 대향 전극(25)의 상측면(피토출면으로서의 배향막 형성면(25a))은 상기 필터 형성면(21a)에 따르도록 평탄하게 형성되어, 소정의 공통 전위가 공급되도록 되어 있다. 대향 전극(25)의 상측(배향막 형성면(25a) 위)에는 상기 대향 전극(25) 근방 액정 분자의 배향을 설정 가능하게 하는 패턴으로서의 배 향막(26)이 형성되어 있다.

배향막(26)은 배향막 형성면(25a) 전면에 후술하는 액적 토출 장치(30)(도 4 참조)에 의해, 균일한 막 두께의 액상막(液狀膜)(26L)을 형성하고, 건조한 상기 액상막(26L) 표면에 러빙 처리 등의 배향 처리를 실시함으로써 형성되어 있다. 상세하게 설명하면, 상기 액상막(26L)은 배향막 형성면(25a) 전면에 액적 토출 장치(30)(도 4 참조)의 토출 노즐(N)(도 5 참조)로부터 패턴 형성 재료로서의 배향막 형성 재료를 포함하는 미소 액적(Fb)(도 7 참조)을 토출시키고, 배향막 형성면(25a)에 착탄된 미소 액적(Fb)에 후술하는 레이저빔(B)(도 10 참조)을 조사하여 평탄화함으로써 형성되어 있다.

그리고, 상기 주사선 구동 회로(13)가 주사선(12)을 선순차(線順次) 주사에 의거하여 1개씩 차례로 선택하면, 화소 영역(16)의 제어 소자가 차례로 선택 기간 동안만 온(on) 상태로 된다. 제어 소자가 온 상태로 되면, 데이터선 구동 회로(15)로부터 출력되는 데이터 신호가 데이터선(14) 및 제어 소자를 통하여 상기 화소 전극에 출력된다. 그러면, 소자 기판(11)의 화소 전극과 컬러 필터 기판(10)의 대향 전극(25)의 전위차에 따라, 상기 액정 분자의 배향 상태가, 조명 장치(3)가 조사하는 광(L1)을 변조하도록 유지된다. 그리고, 변조된 광이 편광판(도시 생략)을 통과하는지의 여부에 의해, 액정 패널(2)에 컬러 필터 기판(10)을 통한 원하는 풀 컬러(full-color)의 화상이 표시된다.

다음으로, 상기 착색층(24)을 형성하기 위해 사용하는 액적 토출 장치(30)에 대해서 설명한다. 도 4는 액적 토출 장치(30)의 구성을 나타내는 사시도이다.

도 4에 있어서, 액적 토출 장치(30)에는 직육면체 형상으로 형성되는 베이스(31)가 구비되어 있다. 베이스(31)는 후술하는 기판 스테이지(33)에 상기 컬러 필터 기판(10)을 탑재 배치한 상태에서, 그 길이 방향이 상기 화살표 Y방향에 따르도록 형성되어 있다.

베이스(31)의 상면에는 화살표 Y방향으로 연장되는 한 쌍의 안내 오목홈(32)이 화살표 Y방향 전폭에 걸쳐 형성되고, 그 안내 오목홈(32)에는 Y축 모터(MY)(도 12 참조)에 연결 구동되어 화살표 Y방향 및 화살표 Y의 반대 방향으로 직동(直動)하여 주사 수단(즉 주사 기구)을 구성하는 기판 스테이지(33)가 부착되어 있다. 그리고, 소정의 구동 신호가 상기 Y축 모터(MY)에 입력되면, Y축 모터(MY)가 정회전 또는 역회전하여 기판 스테이지(33)가 화살표 Y방향을 따라 소정의 속도(반송 속도 Vy)로 왕동(往動) 또는 복동(復動)하도록(화살표 Y방향으로 이동함) 되어 있다. 본 실시예에서는, 도 4에 나타낸 바와 같이, 가장 화살표 Y의 반대 방향에 위치하는 베이스(31)의 배치 위치를 왕동 위치라고 하고, 가장 화살표 Y방향의 배치 위치(도 4에 나타낸 이점쇄선)를 복동 위치라고 한다.

기판 스테이지(33)의 상면에는 기판(21)의 배향막 형성면(25a)을 상측으로 하여 탑재 배치하는 재치부(載置部)(34)가 형성되어, 탑재 배치한 기판(21)을 기판 스테이지(33)에 대하여 위치 결정하도록 되어 있다. 베이스(31)의 화살표 X방향 양측에는 한 쌍의 지지대(35a, 35b)가 세워 설치되고, 그 한 쌍의 지지대(35a, 35b)에는 화살표 X방향으로 연장되는 안내 부재(36)가 가설(架設)되어 있다. 그 안내 부재(36)의 상측에는 수용 탱크(37)가 배열 설치되고, 그 수용 탱크(37) 내에 는 패턴 형성 재료로서의 배향막 형성 재료를 분산매에 분산시킨 배향막 형성액(F)(도 7 참조)이 후술하는 액적 토출 헤드(FH)에 도출(導出) 가능하게 수용되어 있다. 또한, 본 실시예에서의 배향막 형성액(F)의 표면장력은 20mN/m이지만, 이것에 한정되지는 않는다.

안내 부재(36)의 하측에는 화살표 X방향으로 연장되는 한 쌍의 안내 레일(38)이 화살표 X방향의 대략 전폭에 걸쳐 형성되고, 그 안내 레일(38)에는 X축 모터(MX)(도 12 참조)에 연결 구동되어 화살표 X방향 및 화살표 X의 반대 방향으로 직동하는 캐리지(carriage)(39)가 부착되어 있다. 캐리지(39)의 화살표 X방향의 폭은 상기 기판(21)(필터 형성면(21a))의 화살표 X방향의 폭과 대략 동일한 사이즈로 형성되어 있다. 그리고, 소정의 구동 신호를 X축 모터(MX)에 입력하면, X축 모터가 정회전 또는 역회전하여 캐리지(39)가 화살표 X방향을 따라 왕동 또는 복동하도록(화살표 X방향으로 이동함) 되어 있다. 본 실시예에서는, 도 4에 나타낸 바와 같이, 가장 지지대(35a)측(화살표 X의 반대 방향측)에 위치하는 캐리지(39)의 배치 위치를 왕동 위치라고 하고, 가장 지지대(35b)(화살표 X방향측) 측에 위치하는 배치 위치(도 4에 나타낸 이점쇄선)를 복동 위치라고 한다.

캐리지(39)의 하면(헤드 배열 설치면(39a))에는 액적 토출 수단(즉 액적 토출부)을 구성하는 복수의 액적 토출 헤드(이하 간단히 토출 헤드(FH)라고 함)가 배열 설치되어 있다. 도 5는 상기 헤드 배열 설치면(39a)을 하측(기판 스테이지(33)측)에서 본 평면도를 나타낸다. 도 6 및 도 7은 도 5의 A-A에 따른 개략 단면도 및 개략 확대 단면도이다.

도 5에 있어서, 각 토출 헤드(FH)는 화살표 X방향으로 연장되는 대략 직육면체 형상으로 형성되고, 화살표 X방향을 따라 2열로 배열되어 있다. 상세하게 설명하면, 각 토출 헤드(FH)는 화살표 Y의 반대 방향측(기판 스테이지(33)의 왕동 위치측)의 토출 헤드(FH)(제 1 토출 헤드(FH1))로 이루어지는 제 1 헤드 열(LH1)과, 그 제 1 헤드 열(LH1)의 화살표 Y방향 측에 인접한 토출 헤드(FH)(제 2 토출 헤드(FH2))로 이루어지는 제 2 헤드 열(LH2)을 형성하고 있다. 그리고, 이들 제 1 헤드 열(LH1) 및 제 2 헤드 열(LH2)의 각 토출 헤드(FH)가 각각 화살표 X방향으로 소정 거리만큼 이간되도록 등피치로 배열되어, 화살표 Y방향에서 봤을 때, 이웃하는 각 제 1 토출 헤드(FH1)가 이간된 공간에 각각 대응하는 제 2 토출 헤드(FH2)가 배열 설치되도록 되어 있다.

제 1 및 제 2 토출 헤드(FH1, FH2)의 하측(기판 스테이지(33)측)에는 각각 노즐 플레이트(41)가 구비되고, 각 노즐 플레이트(41)의 하면(노즐 형성면(41a))에는 후술하는 미소 액적(Fb)(도 7 참조)을 토출하기 위한 다수의 노즐(N)이 기판(21)의 법선(法線) 방향(화살표 Z방향:도 4 참조)을 따라 관통 형성되어 있다. 각 노즐(N)은 그 화살표 X방향의 형성 피치가 등피치 폭(노즐 피치 폭(Pn))으로 되도록 화살표 X방향을 따라 일렬로 형성되고, 각 토출 헤드(FH)(노즐 형성면(41))에 화살표 X방향의 폭이 소정의 폭(노즐 열 폭(Wn))으로 이루어지는 노즐 열을 형성하고 있다.

상세하게 설명하면, 제 1 헤드 열(LH1)의 노즐 열과 제 2 헤드 열(LH2)의 노즐 열은 화살표 X방향에서 봤을 때, 그 사이의 거리가 토출 헤드(FH)의 화살표 Y방 향의 폭(헤드 폭(Wh)) 분만큼 이간되도록 되어 있다. 또한, 각 제 1 토출 헤드(FH1)의 노즐 열과 제 2 토출 헤드(FH2)의 노즐 열은 화살표 Y방향에서 봤을 때, 그 사이의 거리가 상기 노즐 피치 폭(Pn) 분만큼 이간되도록 되어 있다.

그리고, 제 1 및 제 2 토출 헤드(FH1, FH2)의 노즐(N)은, 도 6에 나타낸 바와 같이, 화살표 Y방향에서 봤을 때, 상기 노즐 피치 폭(Pn)으로 이루어지는 연속된 일렬의 노즐 열을 형성하고, 이들 제 1 및 제 2 토출 헤드(FH1, FH2)의 노즐(N)에 의해 형성되는 노즐 열의 화살표 X방향의 폭이 상기 배향막 형성면(25a)의 화살표 X방향의 폭과 상대하도록 되어 있다.

즉, 본 실시예에서의 액적 토출 장치(30)는 제 1 토출 헤드(FH1)와 제 2 토출 헤드(FH2)를 화살표 X방향을 따라 교호로 배열 설치함으로써, 배향막 형성면(25a)의 화살표 X방향 전폭에 걸쳐 화살표 X방향의 피치 폭이 노즐 피치 폭(Pn)으로 되는 연속된 노즐(N)을 대치 가능하게 하고 있다.

본 실시예에서는, 각 제 2 토출 헤드(FH2)의 노즐 열에서, 그 가장 화살표 X방향측 및 가장 화살표 X의 반대 방향 측의 노즐(N)을 각각 적층 노즐(NE1) 및 적층 노즐(NE2)이라고 한다.

도 7에 나타낸 바와 같이, 각 노즐(N)의 화살표 Z방향에는 각각 압력실로서의 캐비티(42)가 형성되어 있다. 캐비티(42)는 공급로(도시 생략)를 통하여 상기 수용 탱크(37) 내에 연통(連通)하고, 수용 탱크(37)가 도출하는 상기 배향막 형성액(F)이 도입되도록 되어 있다. 그리고, 캐비티(42)는 도입된 배향막 형성액(F)을 각각 대응하는 노즐(N)에 공급하도록 되어 있다. 캐비티(42)의 화살표 Z방향에는 화살표 Z방향 및 화살표 Z의 반대 방향으로 진동 가능하게 접착된 진동판(43)이 구비되어, 캐비티(42) 내의 용적을 확대·축소하도록 되어 있다. 진동판(43)의 화살표 Z방향에는 각 노즐(N)에 대응하는 압전 소자(PZ)가 배열 설치되어 있다. 압전 소자(PZ)는 그 압전 소자(PZ)를 구동 제어하기 위한 신호(압전 소자 구동 신호(COM1):도 12 참조)를 받아 수축·신장(伸張)하여, 상기 진동판(43)을 화살표 Z방향 및 화살표 Z의 반대 방향으로 진동시키도록 되어 있다.

그리고, 반송되는 배향막 형성면(25a)의 화살표 Y방향의 단부(端部)가 상기 제 1 헤드 열(LH1) 바로 아래에 침입하여, 각 제 1 토출 헤드(FH1)의 압전 소자(PZ)가 수축·신장한다. 그러면, 제 1 토출 헤드(FH1)의 각 캐비티(42) 내의 용적이 확대·축소되어, 축소된 용적에 대응하는 배향막 형성액(F)이 각 제 1 토출 헤드(FH1)의 모든 노즐(N)로부터 일제히 미소 액적(Fb)으로서 토출된다. 토출된 미소 액적(Fb)은 화살표 Z의 반대 방향을 따라 비행하여 배향막 형성면(25a)의 화살표 Y방향의 단부에 일제히 착탄된다.

도 8의 (a) 내지 (c)는 배향막 형성면(25a)에 착탄된 제 1 토출 헤드(FH1)로부터의 미소 액적(Fb)을 설명하는 설명도로서, 도 8의 (a)는 각 토출 헤드(FH1, FH2)를 캐리지(39) 측에서 본 평면도이고, 도 8의 (b)는 배향막 형성면(25a)을 캐리지(39) 측에서 본 평면도이다. 또한, 도 8의 (c)는 도 8의 (b)의 A-A에 따른 개략 요부 단면도이다.

제 1 헤드 열(LH1)로부터의 미소 액적(Fb)은 배향막 형성면(25a)에 착탄되어 배향막 형성면(25a) 및 대기(大氣)의 경계 영역의 표면 에너지를 최소로 하도록 유 동한다. 즉, 제 1 헤드 열(LH1)로부터의 미소 액적(Fb)은 도 8의 (a) 및 (b)에 나타낸 바와 같이, 배향막 형성면(25a) 위이며, 각 제 1 토출 헤드(FH1)의 노즐 열과 상대하는 위치에, 상기 미소 액적(Fb)이 합일(合一)된 화살표 X방향으로 연장되는 띠 형상의 제 1 액적(FD1)(도 8의 (b)에서의 파선)을 형성한다. 제 1 액적(FD1)은 그 화살표 X방향의 폭이 상기 노즐 열 폭(Wn)보다도 약간 큰 폭으로 형성된다.

그리고, 기판(21)(배향막 형성면(25a))이 화살표 Y방향으로 반송되어, 제 1 토출 헤드(FH1)로부터의 미소 액적(Fb)의 토출이 반복되면, 제 1 액적(FD1)이 배향막 형성면(25a)의 반송된 분만큼 화살표 Y방향으로 연장되도록 연결하고, 연결된 제 1 액적(FD1)으로 이루어지는 하층 액상막(26L1)을 형성한다.

이어서, 배향막 형성면(25a)의 화살표 Y방향의 단부가 화살표 Y방향으로 상기 헤드 폭(Wh)만큼 반송되어, 제 2 토출 헤드(FH2)의 각 압전 소자(PZ)가 수축·신장되면, 각 제 2 토출 헤드(FH2)의 모든 노즐(N)로부터 미소 액적(Fb)이 토출된다. 토출된 미소 액적(Fb)은 화살표 Z의 반대 방향을 따라 비행하여 배향막 형성면(25a)의 화살표 Y방향의 단부에 착탄된다.

도 9의 (a) 내지 (c)는 배향막 형성면(25a)에 착탄된 제 2 토출 헤드(FH2)로부터의 미소 액적(Fb)을 설명하기 위한 설명도로서, 도 9의 (a)는 각 토출 헤드(FH1, FH2)를 캐리지(39) 측에서 본 평면도이고, 도 9의 (b)는 배향막 형성면(25a)을 캐리지(39) 측에서 본 평면도이다. 또한, 도 9의 (c)는 도 9의 (b)의 A-A에 따른 개략 요부 단면도를 나타낸다.

배향막 형성면(25a)에 착탄된 제 2 헤드 열(LH2)로부터의 미소 액적(Fb)은 배향막 형성면(25a) 및 대기의 경계 영역의 표면 에너지를 최소로 하도록 유동한다. 그리고, 도 9의 (a) 및 (b)에 나타낸 바와 같이, 제 2 헤드 열(LH2)의 노즐 열과 상대하는 위치에 화살표 X방향을 따라 상기 미소 액적(Fb)이 합일된 화살표 X방향으로 연장되는 띠 형상의 제 2 액적(FD2)(도 9의 (b)에서의 파선)을 형성한다. 제 2 액적(FD2)은 그 화살표 X방향의 폭이 상기 노즐 열 폭(Wn)보다도 약간 큰 폭으로 형성된다.

그리고, 제 2 액적(FD2)의 화살표 X방향의 양단부는 선행하여 형성된 상기 하층 액상막(26L1)의 단부에 겹쳐, 도 9의 (c)에 나타낸 바와 같이, 적층 노즐(NE1, NE2) 바로 아래에 두정부(頭頂部)를 가지고 화살표 Z방향으로 부풀어 오르는 융기부(FDT)(경계 영역으로서의 적층 영역)를 형성한다. 또한, 각 융기부(FDT)의 제 1 액적(FD1) 측에 제 2 액적(FD2)이 겹치지 않는 제 1 액적(FD1)의 단부(비적층 영역으로서의 오목부(FDB))를 형성한다.

이 때, 상기 융기부(FDT) 및 상기 오목부(FDB)는 그 요철차가 수㎛ 정도로 작고, 융기부(FDT) 및 오목부(FDB)를 평탄화함으로써 얻어지는 제 2 액적(FD2)(제 1 액적(FD1))의 표면 에너지의 변화를 작게 한다.

그 결과, 융기부(FDT) 및 오목부(FDB)의 평탄화에 의해 얻어지는 에너지에서는, 제 1 액적(FD1) 및 제 2 액적(FD2)을 유동시킬 수 없고, 제 2 액적(FD2)(제 1 액적(FD1))에 대하여 외부로부터 에너지를 가하지 않는 한, 융기부(FDT)와 오목부(FDB)의 요철차가 유지된다.

그리고, 기판(21)(배향막 형성면(25a))이 화살표 Y방향으로 반송되어, 제 1 토출 헤드(FH1) 및 제 2 토출 헤드(FH2)로부터의 미소 액적(Fb)의 토출이 반복되면, 도 9의 (b)에 나타낸 바와 같이, 제 2 액적(FD2)이 배향막 형성면(25a)의 반송된 분만큼 화살표 Y방향으로 연장되도록 연결하고, 연결된 제 2 액적(FD2)으로 이루어지는 상층 액상막(26L2)을 형성한다. 이와 동시에, 제 2 액적(FD2)이 배향막 형성면(25a)의 반송된 분만큼 상기 융기부(FDT) 및 오목부(FDB)를 화살표 Y방향을 따라 형성한다.

즉, 배향막 형성면(25a) 위에는 제 1 헤드 열(LH1) 및 제 2 헤드 열(LH2)로부터의 미소 액적(Fb)의 토출에 의해, 하층 액상막(26L1) 및 상층 액상막(26L2)으로 이루어지는 액상막(26L)이 형성되고, 하층 액상막(26L1)과 상층 액상막(26L2)의 경계에 그 화살표 Y방향 전폭에 걸친 상기 융기부(FDT) 및 상기 오목부(FDB)가 형성된다.

도 5에 나타낸 바와 같이, 캐리지(39)의 헤드 배열 설치면(39a)이며, 상기 각 적층 노즐(NE1, NE2)의 화살표 Y방향 측에는 조사구(照射口)(45)가 형성되어 있다. 조사구(45)는 화살표 Y방향으로 연장되도록 캐리지(39)의 내부까지 관통 형성된 관통 구멍이며, 그 화살표 Y방향의 폭이 빔 길이 Wb에 의해 형성되어 있다.

도 10에 나타낸 바와 같이, 캐리지(39)의 내부에는 상기 조사구(45)에 대응하여 에너지 빔 조사 수단(즉 에너지 빔 조사부)을 구성하는 반도체 레이저(LD)가 구비되어 있다. 반도체 레이저(LD)는 그 반도체 레이저(LD)를 구동 제어하기 위한 신호(레이저 구동 신호(COM2):도 12 참조)를 받아, 에너지 빔으로서의 레이저빔(B)을 출력하도록 되어 있다. 본 실시예에서의 레이저빔(B)은 상기 하층 액상막 (26L1) 및 상층 액상막(26L2)의 분산매를 증발 가능하게 하는 파장 영역, 또는 그 광 에너지가 상기 하층 액상막(26L1) 및 상층 액상막(26L2)을 구성하는 분자의 병진 운동으로 변환 가능한 파장 영역의 광이다.

캐리지(39)의 내부이며, 상기 각 반도체 레이저(LD)의 조사구(45) 측에는 반도체 레이저(LD) 측으로부터 차례로 콜리메이터(collimator)(46), 실린드리컬 렌즈(47), 주사 수단(즉 주사 기구)을 구성하는 폴리곤 미러(48) 및 주사 렌즈(49)가 구비되어 있다. 각 콜리메이터(46)는 반도체 레이저(LD)가 출사하는 레이저빔(B)을 평행 광속(光束)으로 하여, 대응하는 실린드리컬 렌즈(47)에 안내하도록 되어 있다. 각 실린드리컬 렌즈(47)는 화살표 Z방향으로만 곡률을 갖는 렌즈이며, 폴리곤 미러(48)의 면기울기를 보정하여 화살표 Y방향(도 10에서 지면(紙面)에 수직 방향)으로 연장되는 띠 형상의 레이저빔(B)을 폴리곤 미러(48)에 안내하도록 되어 있다.

각 폴리곤 미러(48)는 상기 조사구(45)와 상대하는 위치에 배열 설치되어, 정삼십육각형을 구성하는 위치에 배치된 36매의 반사면(M)을 갖고, 화살표 Y방향(도 10에서 지면에 수직 방향)의 폭이 상기 조사구(45)와 동일하게 상기 빔 길이 Wb에 의해 형성되어 있다. 각 폴리곤 미러(48)는 폴리곤 모터(도 12 참조)에 의해 회전 구동되고, 상기 적층 노즐(NE1) 및 상기 적층 노즐(NE2)에 대응하여, 각 반사면(M)을 각각 화살표 R1방향 및 화살표 R2방향으로 회전시키도록 되어 있다. 그리고, 각 폴리곤 미러(48)는 실린드리컬 렌즈(47)로부터 도입되는 띠 형상의 레이저빔(B)을, 대응하는 반사면(M)에 의해 편향 반사하고, 편향 반사된 레이저빔(B)을, 대응하는 주사 렌즈(49)에 안내하도록 되어 있다. 그리고, 각 폴리곤 미러(48)는 그 회전각 θp가 화살표 R1방향(화살표 R2방향)으로 10°회전할 때마다 레이저빔(B)이 도입되는 반사면(M)을 후속하는 반사면(M)으로 전환한다. 또한, 본 실시예에서의 각 폴리곤 미러(48)의 회전 속도는 상기 반송 속도 Vy보다도 충분히 빠른 속도로 회전하도록 되어 있다.

각 주사 렌즈(49)는 소위 fθ렌즈이며, 대응하는 폴리곤 미러(48)에 의해 편향 반사된 레이저빔(B)을 상기 배향막 형성면(25a) 위로 안내하고, 그 배향막 형성면(25a) 위에서의 주사 속도를 일정하게 제어하도록 되어 있다. 주사 렌즈(49)는 그 광축(光軸)(49A)이 화살표 Y방향에서 봤을 때, 대응하는 적층 노즐(NE1, NE2)의 중심축과 상대하는 위치에 배열 설치되어 있다.

본 실시예에서는, 도 10에 나타낸 바와 같이, 레이저빔(B)이 폴리곤 미러(48)의 반사면(M)의 화살표 R1방향측 단부(화살표 R2방향측 단부)에 도입되는 상태를 폴리곤 미러(48)의 회전각 θp가 0°라고 정의한다. 상세하게 설명하면, 본 실시예에서는, 폴리곤 미러(48)가 반사 편향된 레이저빔(B)의 편향각이 주사 렌즈(49)의 광축(49A)을 기준으로 하여, 편향각 θ1만큼 편향될 때를 폴리곤 미러(48)의 회전각 θp가 0°라고 정의한다. 또한, 본 실시예에서의 편향각 θ1은 적층 노즐(NE1)에 상대하는 측에서 약 5°이며, 적층 노즐(NE2)에 상대하는 측에서 약 -5°이다.

그리고, 각 폴리곤 미러(48)의 회전각 θp가 0°일 때에, 레이저빔(B)이 실린드리컬 렌즈(47)에 도입되면, 실린드리컬 렌즈(47)는 지면에 수직인 방향에 대한 레이저빔(B)의 광축을 조정하여 레이저빔(B)을 폴리곤 미러(48)에 안내한다. 레이저빔(B)이 도입된 폴리곤 미러(48)는 반사면(M)(반사면(Ma))에 의해, 레이저빔(B)을 광축(49A)에 대한 편향각 θ1의 방향으로 반사 편향하고, 주사 렌즈(49)를 통하여 배향막 형성면(25a)에 안내한다. 배향막 형성면(25a)에 안내된 레이저빔(B)은 그 Y축 방향의 폭이 상기 빔 길이 Wb로 되는 띠 형상의 레이저빔 단면(斷面)(빔 스폿(spot)(Bs):도 11의 (b)의 파선 및 실선 참조)을 배향막 형성면(25a) 위에 성형한다.

본 실시예에서는, 상기 회전각 θp가 0°일 때에, 상기 빔 스폿(Bs)이 성형되는 위치를 주사 개시 위치(Pe1)라고 한다. 도 1O에 나타낸 바와 같이, 이 주사 개시 위치(Pe1)는 화살표 Y방향 측에서 봤을 때, 각 적층 노즐(NE1, NE2)의 중심축 위(상기 주사 렌즈(49)의 광축(49A)), 즉 상기 융기부(FDT)의 두정부보다도 상기 편향각 θ1의 분만큼 상층 액상막(26L2) 측에 위치한다.

이어서, 각 폴리곤 미러(48)를 화살표 R1방향(화살표 R2방향)으로 회전시키고, 그 회전각 θp가 대략 10°로 된다. 그러면, 각 폴리곤 미러(48)는 그 반사면(Ma)의 화살표 R1의 반대 방향 측(화살표 R2의 반대측)의 단부에 의해, 도 10의 파선으로 나타낸 바와 같이, 레이저빔(B)을 광축(49A)에 대한 편향각 θ2의 방향으로 편향 반사하고, 주사 렌즈(49)를 통하여 배향막 형성면(25a) 위로 안내한다. 배향막 형성면(25a)에 안내된 레이저빔(B)은 그 Y축 방향의 폭이 상기 빔 길이 Wb로 되는 띠 형상의 빔 스폿(Bs)(도 11의 (b)의 실선 참조)을 배향막 형성면(25a) 위에 성형한다. 또한, 본 실시예의 편향각 θ2는 적층 노즐(NE1)에 상대하는 측에서 약 -5°이며, 적층 노즐(NE2)에 상대하는 측에서 약 5°이다.

본 실시예에서는, 회전각 θp가 대략 10°일 때에, 상기 빔 스폿(Bs)이 성형되는 배향막 형성면(25a) 위의 위치를 주사 종료 위치(Pe2)라고 하고, 이 주사 종료 위치(Pe2)와 상기 주사 개시 위치(Pe1) 사이의 영역을 주사 영역(Ls)이라고 한다. 도 10에 나타낸 바와 같이, 주사 종료 위치(Pe2)는 화살표 Y방향 측에서 봤을 때, 각 적층 노즐(NE1, NE2)의 중심축 위(상기 주사 렌즈(49)의 광축(49A)), 즉 상기 융기부(FDT)의 두정부보다도 상기 편향각 θ2의 분만큼 하층 액상막(26L1) 측(오목부(FDB)측)에 위치한다.

즉, 빔 스폿(Bs)은 폴리곤 미러(48)의 편향 반사에 의해, 상기 융기부(FDT)의 상층 액상막(26L2) 측으로부터 상기 융기부(FDT)를 통하여 상기 오목부(FDB) 측을 향하여 주사되도록 되어 있다.

그리고, 상기 융기부(FDT) 및 상기 오목부(FDB)를 가진 액상막(26L)이 상기 주사 영역(Ls) 내에 반송될 때에, 상기 폴리곤 모터(MP)를 회전 구동시켜 반도체 레이저(LD)로부터 레이저빔(B)을 출사한다. 그러면, 레이저빔(B)의 빔 스폿(Bs)이 각 융기부(FDT)의 상층 액상막(26L2) 측으로부터 대응하는 오목부(FDB)를 향하여 반복 주사된다.

도 11의 (a) 내지 (c)는 레이저빔(B)이 주사된 하층 액상막(26L1) 및 상층 액상막(26L2)을 설명하기 위한 설명도로서, 도 11의 (a)는 조사구(45)를 캐리지(39) 측에서 본 평면도이고, 도 11의 (b)는 액상막(26L)(하층 액상막(26L1) 및 상층 액상막(26L2))을 캐리지(39) 측에서 본 평면도이다. 또한, 도 11의 (c)는 도 11의 (b)의 A-A에 따른 개략 요부 단면도이다.

상기 융기부(FDT) 및 상기 오목부(FDB)를 가진 액상막(26L)이 상기 주사 영역(Ls)에 침입한다. 그러면, 화살표 Y방향으로 연장되는 띠 형상의 빔 스폿(Bs)(도 11의 (b)에서의 파선)이 상기 액상막(26L)에 대하여, 상대적으로 상기 폴리곤 미러(48)의 주사 방향(화살표 X방향 또는 화살표 X의 반대 방향)과 상기 기판 스테이지(33)의 반송 방향(화살표 Y방향)을 합성한 방향(도 11의 (b)의 화살표 방향)으로 주사된다. 즉, 주사 개시 위치(Pe1)의 빔 스폿(Bs)이 상기 액상막(26L)에 대하여, 각 융기부(FDT)로부터 대응하는 오목부(FDB)를 향하는 방향과, 각 융기부(FDT)(각 오목부(FDB))가 연장되는 방향을 합성한 방향으로 상대 이동하여, 상기 주사 종료 위치(Pe2)까지 주사된다.

이 때, 레이저빔(B)으로부터의 광 에너지는 액상막(26L)의 국부(局部)에서만 분자의 여기(勵起) 에너지로서 변환되고, 상기 분산매 등의 진동 에너지나 레이저빔(B)(광자(photon))의 입사 방향에 따른 상기 분산매 등의 병진 운동 에너지로 변환된다. 환언하면, 레이저빔(B)으로부터의 광 에너지는 빔 스폿(Bs) 근방의 분산매를 국소적으로 증발시키거나, 또는 빔 스폿(Bs) 근방의 분산매에 그 입사 방향에 따른 병진 운동 에너지를 부여한다.

그 결과, 주사 영역(Ls) 내의 액상막(26L)은 증발하는 분산매로부터의 반작용이나 레이저빔(B)의 입사 방향에 따른 응력을 받아, 레이저빔(B)(빔 스폿(Bs))의 주사 방향으로 유동한다. 즉, 주사 영역(Ls)의 액상막(26L)은 상층 액상막(26L2)(융기부(FDT)) 측으로부터 하층 액상막(26L1)(오목부(FDB)) 측을 향하는 방향과, 상 기 융기부(FDT)(오목부(FDB))가 연장되는 방향으로 유동하여, 상기 융기부(FDT) 영역의 배향막 형성액(F)을 상기 오목부(FDB) 영역으로 유동시킨다.

그리고, 기판(21)(배향막 형성면(25a))이 화살표 Y방향으로 반송되어 조사구(45)로부터의 레이저빔(B)의 주사가 반복되면, 도 11의 (b) 및 (c)에 나타낸 바와 같이, 액상막(26L)은 배향막 형성면(25a)의 반송된 분만큼 상기 융기부(FDT) 및 상기 오목부(FDB)가 소실되어, 하층 액상막(26L1)과 상층 액상막(26L2)의 경계가 평탄화되는, 즉 액상막(26L)의 막 두께가 균일해진다.

다음으로, 상기한 바와 같이 구성된 액적 토출 장치(30)의 전기적 구성을 도 10에 따라 설명한다.

도 12에 있어서, 제어 장치(50)에는 CPU 등으로 이루어지는 제어부(51), DRAM 및 SRAM으로 이루어져 각종 데이터를 저장하는 RAM(52), 각종 제어 프로그램을 저장하는 ROM(53)이 구비되어 있다. 또한, 제어 장치(50)에는 상기 압전 소자 구동 신호(COM1)를 생성하는 구동 신호 생성 회로(54), 상기 레이저 구동 신호(COM2)를 생성하는 전원 회로(55), 각종 신호를 동기하기 위한 클록 신호를 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) 및 발진 회로(56)가 버스(도시 생략)를 통하여 접속되어 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 의한 조작 신호를 제어 장치(50)(제어부(51))에 출력한다. 또한, 입력 장치(61)는 컬러 필터 기판(10)에 형성하는 배향막(26)(액상막(26L))의 묘화(描畵) 정보를 묘화 데이터(Ia)로서 제어 장치(50)에 출력한다. 제어 장치(50)는 입력 장치(61)로부터의 묘화 데이터(Ia)와, ROM(53) 등에 저장된 제어 프로그램(예를 들어 배향막 제조 프로그램)에 따라, 기판 스테이지(33)를 이동시켜 기판(21)(배향막 형성면(25a))의 반송 처리 동작을 행하고, 토출 헤드(FH)의 각 압전 소자(PZ)를 구동시켜 액적 토출 처리 동작을 행한다. 또한, 제어 장치(50)는 배향막 제조 프로그램에 따라, 반도체 레이저(LD)를 구동시켜 액상막(26L)을 평탄화시키는 평탄화 처리 동작을 행한다.

상세하게 설명하면, 제어부(51)는 입력 장치(61)로부터의 묘화 데이터(Ia)에 소정의 전개(展開) 처리를 실시하고, 이차원 묘화 평면(배향막 형성면(25a)) 상에서의 위치에 미소 액적(Fb)을 토출할 것인지의 여부를 나타내는 비트맵 데이터(BMD)를 생성하며, 생성된 비트맵 데이터(BMD)를 RAM에 저장하도록 되어 있다. 이 비트맵 데이터(BMD)는 각 비트의 값(0 또는 1)에 따라, 상기 압전 소자(PZ)의 온 또는 오프(미소 액적(Fb)을 토출할 것인지의 여부)를 규정하는 것이다. 그리고, 제어부(51)는 상기 비트맵 데이터(BMD)를 발진 회로(56)가 생성하는 클록 신호에 동기시켜, 각 스캔(기판 스테이지(23)의 1회의 왕동 또는 복동분)마다의 데이터를 토출 제어 데이터(SI)로서, 후술하는 토출 헤드 구동 회로(67)에 축차(逐次) 전송하도록 되어 있다.

또한, 제어부(51)는 입력 장치(61)로부터의 묘화 데이터(Ia)에 상기 비트맵 데이터(BMD)의 전개 처리와 상이한 전개 처리를 실시하고, 묘화 조건에 따른 압전 소자 구동 신호(COM1)의 파형 데이터를 생성하여 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 변환하여 아날로그 신호의 파형 신호를 증폭시킴으로써, 대응하는 압전 소자 구동 신호(COM1)를 생성하도록 되어 있다. 그리고, 제어부(51)는 상기 압전 소자 구동 신호(COM1)를 발진 회로(56)가 생성하는 클록 신호에 동기시켜, 후술하는 토출 헤드 구동 회로(67)에 출력하도록 되어 있다.

도 12에 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 응답하여, 상기 캐리지(39)를 왕복 이동시키는 X축 모터(MX)를 정회전 또는 역회전시키도록 되어 있다. 그리고, 예를 들어 X축 모터(MX)를 정회전시키면, 캐리지(39)는 화살표 X방향으로 이동하고, 역회전시키면, 캐리지(39)는 화살표 X의 반대 방향으로 이동하도록 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 응답하여, 상기 기판 스테이지(33)를 왕복 이동시키는 Y축 모터(MY)를 정회전 또는 역회전시키도록 되어 있다. 예를 들어 Y축 모터(MY)를 정회전시키면, 기판 스테이지(33)는 화살표 Y방향으로 이동하고, 역회전시키면, 기판 스테이지(33)는 화살표 Y의 반대 방향으로 이동한다.

제어 장치(50)에는 기판 검출 장치(64)가 접속되어 있다. 기판 검출 장치(64)는 컬러 필터 기판(10)의 에지를 검출하고, 제어 장치(50)에 의해 캐리지(39) 바로 아래를 통과하는 컬러 필터 기판(10)(배향막 형성면(25a))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 의거하여, X축 모터(MX)의 회전 방향 및 회전량을 검출하고, 캐리지(39)의 화살표 X방향의 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 의거하여, Y축 모터(MY)의 회전 방향 및 회전량을 검출하고, 기판 스테이지(33)의 화살표 Y방향의 이동 방향 및 이동량을 연산한다.

제어 장치(50)에는 토출 헤드 구동 회로(67)가 접속되고, 그 토출 헤드 구동 회로(67)에 상기 토출 제어 데이터(SI)와 상기 압전 소자 구동 신호(COM1)를 출력하도록 되어 있다. 토출 헤드 구동 회로(67)는 제어 장치(50)로부터의 토출 제어 데이터(SI)에 응답하여, 상기 압전 소자 구동 신호(COM1)를, 대응하는 압전 소자(PZ)에 공급할 것인지의 여부를 제어하도록 되어 있다.

제어 장치(50)에는 레이저 구동 회로(68)가 접속되고, 그 레이저 구동 회로(68)에 상기 전원 회로(55)가 생성한 레이저 구동 신호(COM2)를 출력하도록 되어 있다. 레이저 구동 회로(68)는 제어 장치(50)로부터의 레이저 구동 신호(COM2)에 응답하여, 각 반도체 레이저(LD)를 구동 제어하고, 레이저빔(B)을 출사시키도록 되어 있다.

제어 장치(50)에는 폴리곤 모터 구동 회로(69)가 접속되어 기판 검출 장치(64)로부터의 검출 신호에 의거하여, 폴리곤 모터 구동 회로(69)에 폴리곤 모터(MP)의 회전 구동을 개시시키기 위한 폴리곤 모터 구동 개시 신호(SSP)를 출력하도록 되어 있다. 상세하게 설명하면, 제어 장치(50)는 배향막 형성면(25a)의 화살표 Y방향 측의 단부가 상기 주사 영역(Ls) 내에 침입할 때에, 폴리곤 미러(48)의 회전각 θp를 0°로 하는 소정의 타이밍에서, 상기 폴리곤 모터 구동 개시 신호(SSP)를 폴리곤 모터 구동 회로(69)에 출력하도록 되어 있다. 폴리곤 모터 구동 회로(69)는 제어 장치(50)로부터의 폴리곤 모터 구동 개시 신호(SSP)에 응답하여, 각 폴리곤 모터(MP)에 폴리곤 모터 구동 신호(SPM)를 출력하도록 되어 있다. 그리고, 제어 장치(50)가 폴리곤 모터 구동 회로(69)에 폴리곤 모터 구동 개시 신호(SSP)를 출력하면, 폴리곤 모터 구동 회로(69)가 각 폴리곤 모터(MP)를 회전 구동하여 각 폴리곤 미러(48)를, 대응하는 방향(화살표 R1방향 또는 화살표 R2방향)으로 회전 구동시킨다.

다음으로, 액적 토출 장치(30)를 사용하여 컬러 필터 기판(10)(배향막(26))을 제조하는 방법에 대해서 설명한다.

우선, 도 4에 나타낸 바와 같이, 왕동 위치에 위치하는 기판 스테이지(33) 위에 기판(21)을 배치 고정시킨다. 이 때, 기판(21)(필터 형성면(21a))의 화살표 Y방향 측의 변은 안내 부재(36)로부터 화살표 X의 반대 방향 측에 배치되어 있다.

이 상태로부터 입력 장치(61)에 묘화 데이터(Ia)를 입력하여 배향막 제조 프로그램을 개시하기 위한 조작 신호를 입력한다. 그러면, 제어 장치(50)는 X축 모터(MX)를 구동 제어하여 캐리지를 왕동 위치로부터 왕동시키고, 기판(21)이 화살표 Y방향으로 이동했을 때에, 각 노즐(N) 바로 아래를 배향막 형성면(25a)이 통과하는 위치에 세트시킨다. 또한, 제어 장치(50)는 Y축 모터(MY)를 구동 제어하여 기판 스테이지(33)(배향막 형성면(25a))를 반송 속도 Vy로 화살표 Y방향으로 반송시킨다.

그 후, 기판 검출 장치(64)가 기판(21)(필터 형성면(21a))의 화살표 Y방향 측의 에지를 검출하면, 제어 장치(50)는 Y축 모터 회전 검출기(66)로부터의 검출 신호에 의거하여, 배향막 형성면(25a)의 화살표 Y방향측 단부가 제 1 헤드 열(LH1) 바로 아래까지 반송되었는지를 연산한다.

이 사이, 제어 장치(50)는 Y축 모터 회전 검출기(66)로부터의 검출 신호에 의거하여, 상기한 소정의 타이밍에서 상기 폴리곤 모터 구동 개시 신호(SSP)를 폴리곤 모터 구동 회로(69)에 출력하여, 각 폴리곤 모터(MP)를 회전 구동시킨다. 이것에 의해, 배향막 형성면(25a)의 화살표 Y방향 측의 단부가 상기 주사 영역(Ls) 내에 침입할 때에, 폴리곤 미러(48)의 회전각 θp가 0°로 된다. 또한, 제어 장치(50)는 배향막 제조 프로그램에 따라, 구동 신호 생성 회로(54)에 의해 생성된 압전 소자 구동 신호(COM1)를 토출 헤드 구동 회로(67)에 출력한다. 그리고, 제어 장치(50)는 RAM(52)에 저장한 비트맵 데이터(BMD)에 의거하는 토출 제어 데이터 (SI)를 토출 헤드 구동 회로(67)에 출력하는 타이밍과, 전원 회로(55)에 의해 생성된 레이저 구동 신호(COM2)를 레이저 구동 회로(68)에 출력하는 타이밍을 기다린다.

그리고, 배향막 형성면(25a)의 화살표 Y방향측 단부가 제 1 헤드 열(LH1)의 노즐(N) 바로 아래까지 반송되면, 제어 장치(50)는 Y축 모터 회전 검출기(66)로부터의 검출 신호에 의거하여, 토출 제어 데이터(SI)를 토출 헤드 구동 회로(67)에 출력한다. 토출 헤드 구동 회로(67)는 제어 장치(50)로부터의 토출 제어 데이터(SI)를 받으면, 토출 제어 데이터(SI)에 의거하여, 제 1 헤드 열(LH1)의 각 압전 소자(PZ)에 상기 압전 소자 구동 신호(COM1)를 공급하고, 각 제 1 토출 헤드(FH1)의 모든 노즐(N)로부터 미소 액적(Fb)을 일제히 토출시킨다. 토출된 미소 액적(Fb)은 배향막 형성면(25a)에 일제히 착탄되어 제 1 액적(FD1)을 형성한다. 그리고, 제어 장치(50)는 기판 스테이지(33)(배향막 형성면(25a))를 화살표 Y방향으로 반송시키면서, 상기 토출 제어 데이터(SI)에 의거한 미소 액적(Fb)의 토출을 반복시킨다. 이것에 의해, 제 1 액적(FD1)이 연결된 하층 액상막(26L1)이 형성된다.

이어서, 배향막 형성면(25a)의 화살표 Y방향측 단부가 제 1 헤드 열(LH1)의 노즐(N) 바로 아래부터 상기 헤드 폭(Wh)만큼 반송되어, 제 2 헤드 열(LH2)의 노즐(N) 바로 아래에 반송된다. 그러면, 토출 헤드 구동 회로(67)는 상기 토출 제어 데이터(SI)에 의거하여, 제 2 헤드 열(LH2)의 각 압전 소자(PZ)에 상기 압전 소자 구동 신호(COM1)를 공급하고, 각 제 2 토출 헤드(FH2)의 모든 노즐(N)로부터 미소 액적(Fb)을 일제히 토출시킨다. 토출된 미소 액적(Fb)은 배향막 형성면(25a)에 일 제히 착탄되어 제 2 액적(FD2)을 형성한다. 그리고, 제어 장치(50)는 기판 스테이지(33)(배향막 형성면(25a))를 화살표 Y방향으로 반송시키면서, 상기 토출 제어 데이터(SI)에 의거한 미소 액적(Fb)의 토출을 반복시킨다. 이것에 의해, 제 2 액적(FD2)이 연결된 상층 액상막(26L2)이 형성되고, Y화살표 방향으로 연장되는 융기부(FDT) 및 오목부(FDB)를 가진 액상막(26L)이 형성된다.

그리고, 배향막 형성면(25a)의 화살표 Y방향측 단부가 각 주사 영역(Ls) 내에 침입하면, 제어 장치(50)는 Y축 모터 회전 검출기(66)로부터의 검출 신호에 의거하여, 상기 레이저 구동 신호(COM2)를 레이저 구동 회로(68)에 출력한다. 레이저 구동 회로(68)는 제어 장치(50)로부터의 레이저 구동 신호(COM2)를 받으면, 각 반도체 레이저(LD)에 상기 레이저 구동 신호(COM2)를 공급하고, 각 반도체 레이저(LD)에 레이저빔(B)을 출사시킨다. 각 반도체 레이저(LD)로부터 출사된 레이저빔(B)은 회전각 θp가 0°인 각 폴리곤 미러(48)에 의해 편향 반사되어, 액상막(26L) 위의 각 주사 개시 위치(Pe1)에 화살표 Y방향으로 연장되는 빔 스폿(Bs)을 성형한다. 각 주사 개시 위치(Pe1)에 형성된 빔 스폿(Bs)은 배향막 형성면(25a)의 화살표 Y방향에 따른 반송과, 폴리곤 미러(48)의 화살표 R1방향(화살표 R2방향)의 회전 구동에 의해, 이하와 같이 주사된다.

즉, 빔 스폿(Bs)은 상기 액상막(26L)에 대하여, 각 융기부(FDT)의 상층 액상막(26L2)으로부터 대응하는 오목부(FDB)를 향하는 방향과, 각 융기부(FDT)(각 오목부(FDB))가 연장되는 방향을 합성한 방향으로 상대 이동하여, 각 주사 종료 위치(Pe2)까지 주사된다. 이것에 의해, 각 주사 영역(Ls) 내의 액상막(26L)(융기부 (FDT) 및 오목부(FDB))이 평탄화되어, 그 막 두께가 균일해진다.

이후, 마찬가지로 제어 장치(50)는 기판 스테이지(33)(배향막 형성면(25a))를 화살표 Y방향으로 반송시키면서, 제 1 및 제 2 토출 헤드(FH1, FH2)로부터의 미소 액적(Fb)의 토출을 반복하여, 주사 영역(Ls) 내에 침입한 액상막(26L)을 평탄화시킨다. 이것에 의해, 배향막 형성면(25a) 전면에 막 두께가 균일한 액상막(26L)이 형성된다.

그리고, 제어 장치(50)는 모든 배향막 형성면(25a)에 평탄한 액상막(26L)을 형성하면, Y축 모터(MY)를 제어하여 기판 스테이지(33)(기판(21))를 왕동 위치에 배치시킨다. 그리고, 왕동 위치에 배치된 기판(21)을 반출하고, 상기 액상막(26L) 에 소정의 건조 처리 공정(예를 들어 감압 건조 공정, 열건조 공정, 레이저 조사 건조 공정 등)과 소정의 배향 처리 공정을 실시함으로써, 배향막 형성면(25a) 위에 균일한 배향 처리가 실시된 배향막(26)을 형성한다.

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

(1) 상기 실시예에 의하면, 선행하여 형성된 하층 액상막(26L1)의 단부에 후속하는 상층 액상막(26L2)의 단부를 적층시키고, 이들 하층 액상막(26L1) 및 상층 액상막(26L2)이 겹치는 적층 영역에 대하여, 그 배향막 형성액(F)을 유동 가능한 레이저빔(B)을 조사하도록 했다. 그 결과, 융기부(FDT)의 배향막 형성액(F)을 오목부(FDB)에 유동시킬 수 있어, 액상막(26L)의 평탄성, 더 나아가서는 배향막(26)의 형상 제어성을 향상시킬 수 있다.

(2) 상기 실시예에 의하면, 폴리곤 미러(48)의 회전 구동에 의해, 빔 스폿 (Bs)을 융기부(FDT) 측(상층 액상막(26L2)측)으로부터 대응하는 오목부(FDB) 측(하층 액상막(26L1)측)에 주사하도록 했다. 그 결과, 융기부(FDT)의 배향막 형성액(F)을 보다 효과적으로 오목부(FDB)에 유동시킬 수 있어, 액상막(26L)의 평탄성을 더욱 향상시킬 수 있다.

(3) 상기 실시예에 의하면, 기판 스테이지(33)를 화살표 Y방향으로 반송하여 배향막 형성면(25a)을 빔 스폿(Bs)에 대하여, 상대적으로 화살표 Y의 반대 방향으로 주사하도록 했다. 그 결과, 액상막(26L)의 화살표 Y방향 전폭에 형성되는 융기부(FDT) 및 오목부(FDB)를 확실하게 평탄화할 수 있다.

(4) 상기 실시예에 의하면, 하층 액상막(26L1) 및 상층 액상막(26L2)을 형성한 직후에 레이저빔(B)을 조사하도록 했다. 그 결과, 하층 액상막(26L1) 및 상층 액상막(26L2)이 건조되기 전에, 액상막(26L)의 배향막 형성액(F)을 유동시킬 수 있다. 따라서, 액상막(26L)의 평탄성을 확실하게 향상시킬 수 있다.

(5) 상기 실시예에 의하면, 각 적층 노즐(NE1, NE2)의 화살표 Y방향으로 레이저빔(B)을 조사하는 조사구(45)를 설치하여, 각 융기부(FDT) 및 각 오목부(FDB)에 각각 대응하는 빔 스폿(Bs)을 주사하도록 했다. 그 결과, 복수의 제 1 및 제 2 토출 헤드(FH1, FH2)에 의해, 평탄화된 액상막(26L)을 광범위에 걸쳐 형성할 수 있다.

다음으로, 본 발명을 구체화한 제 2 실시예를 도 13에 따라 설명한다. 또한, 제 2 실시예에서는 제 1 실시예에서의 레이저빔(B)의 광학계를 변경한 구성이다. 그 때문에, 이하에서는 광학계의 변경점에 대해서 상세하게 설명한다.

도 13에 있어서, 각 반도체 레이저(LD)의 조사구(45) 측에는 제 1 실시예에 나타낸 콜리메이터(46)와 회절(回折) 소자(70)가 배열 설치되어 있다. 반도체 레이저(LD)는 하층 액상막(26L1) 및 상층 액상막(26L2)의 분산매를 증발 가능하게 하는 파장 영역, 또는 그 광에너지가 상기 하층 액상막(26L1) 및 상층 액상막(26L2)을 구성하는 분자의 병진 운동으로 변환 가능한 파장 영역의 광이며, 코히어런트광이다.

회절 소자(70)는 그 화살표 X방향의 중심 위치가 상기 융기부(FDT)의 두정부와 상대 가능한 위치에 배열 설치되어 기계적 또는 전기적으로 구동하고, 제 1 실시예에 나타낸 제어 장치(50)로부터의 회절 소자 구동 제어 신호를 받아, 콜리메이터(46)를 통한 반도체 레이저(LD)로부터의 레이저빔(B)에 미리 설정된 소정의 위상 변조를 실시하도록 되어 있다. 그리고, 반도체 레이저(LD) 및 회절 소자(70)에 각각 레이저 구동 신호(COM2) 및 상기 회절 소자 구동 제어 신호가 공급되면, 반도체 레이저(LD)로부터의 레이저빔(B)에 회절 소자(70)에 의한 소정의 위상 변조가 실시되고, 상기 융기부(FDT)에 소정의 강도 분포로 이루어지는 빔 스폿(Bs)을 성형한다.

상세하게 설명하면, 빔 스폿(Bs)은 융기부(FDT)의 두정부로부터 상기 상층 액상막(26L2) 측에 성형되는 제 1 빔 스폿(Bs1)과, 융기부(FDT)의 두정부로부터 상기 하층 액상막(26L1) 측에 성형되는 제 2 빔 스폿에 의해 구성되어 있다. 이들 제 1 빔 스폿(Bs1) 및 제 2 빔 스폿(Bs2)은 각각 조사하는 액상막(26L)의 막 두께에 대응한 강도 분포에 의해 성형되어 있다.

즉, 제 1 빔 스폿(Bs1) 및 제 2 빔 스폿(Bs2)은 각각 융기부(FDT)의 두정부에서 가장 강한 조사 강도를 갖고, 하층 액상막(26L1) 및 상층 액상막(26L2) 측을 향함에 따라, 서서히 그 조사 강도가 약해지도록 성형되어 있다. 그리고, 제 1 빔 스폿(Bs1)의 평균 조사 강도가 제 2 빔 스폿(Bs2)의 평균 조사 강도보다도 강해지도록 성형되어 있다.

그리고, 융기부(FDT) 및 오목부(FDB)를 가진 배향막 형성면(25a)(액상막(26L))이 상기 빔 스폿(Bs) 내에 침입하면, 융기부(FDT)의 두정부 근방에 가장 강한 조사 강도의 레이저빔(B)이 조사되고, 그 두정부의 상층 액상막(26L) 측에, 대향하는 하층 액상막(26L1) 측보다도 강한 강도의 레이저빔(B)이 조사된다. 그러면, 레이저빔(B)이 조사된 상기 두정부 근방의 배향막 형성액(F)은 증발하는 분산매로부터의 반작용이나 레이저빔(B)의 입사 방향에 따른 응력을 받아, 조사 강도가 약한 하층 액상막(26L1)측, 즉 오목부(FDB) 측으로 유동한다. 이것에 의해, 빔 스폿(Bs) 내에 침입한 액상막(26L)(융기부(FDT) 및 오목부(FDB))이 평탄화되어, 배향막 형성면(25a) 전면에 막 두께가 균일한 액상막(26L)이 형성된다.

다음으로, 상기한 바와 같이 구성된 제 2 실시예의 효과를 이하에 기재한다.

(1) 상기 실시예에 의하면, 반도체 레이저(LD)로부터의 레이저빔(B)에 회절 소자(70)에 의한 위상 변조를 실시하여, 융기부(FDT) 근방의 막 두께에 대응하는 조사 강도의 빔 스폿(Bs)을 형성하도록 했다. 그리고, 융기부(FDT)의 두정부에 가장 강한 조사 강도의 레이저빔(B)을 조사하고, 두정부의 상층 액상막(26L2) 측에, 대향하는 하층 액상막(26L1) 측보다도 강한 강도의 레이저빔(B)을 조사하도록 했 다.

그 결과, 빔 스폿(Bs)을 배향막 형성면(25a)에 대하여, 상대적으로 화살표 Y방향으로 주사하는 것만으로 막 두께가 균일한 액상막(26L)을 형성할 수 있다. 따라서, 액상막(26L)의 평탄성, 더 나아가서는 배향막(26)의 형상 제어성을 보다 간편한 구성에 의해 향상시킬 수 있다.

(2) 상기 실시예에 의하면, 반도체 레이저(LD)로부터의 레이저빔(B)을 코히어런트광으로 구성했다. 그 결과, 제 1 빔 스폿(Bs1) 및 제 2 빔 스폿(Bs2)의 강도 분포를 보다 높은 정밀도로 성형할 수 있어, 액상막(26L)의 평탄성, 더 나아가서는 배향막(26)의 형상 제어성을 더욱 확실하게 향상시킬 수 있다.

또한, 상기 실시예는 이하와 같이 변경할 수도 있다.

상기 실시예에서는, 액상막(26L) 위에 직접 레이저빔(B)을 조사하도록 했다. 이것에 한정되지 않아, 예를 들어 도 14에 나타낸 바와 같이, 액상막(26L) 위에 레이저빔(B)을 투과하여 배향막 형성액(F)의 증발을 억제하는 커버(71)를 배열 설치하고, 그 커버(71)를 통하여 빔 스폿(Bs)을 주사하도록 할 수도 있다. 이것에 의하면, 배향막 형성액(F)의 증발을 억제하는 분만큼 배향막 형성액(F)의 유동성을 유지할 수 있다. 그 결과, 액상막(26L)의 평탄화를 촉진할 수 있고, 패턴(배향막(26))의 형상 제어성(균일성)을 향상시킬 수 있다.

상기 실시예에서는, 제 1 액적(FD1)과 제 2 액적(FD2)의 토출에 의해, 하층 액상막(26L1)과 상층 액상막(26L2)의 경계 영역에 융기부(FDT)가 형성되는 구성으로 했다. 이것에 한정되지 않아, 예를 들어 제 1 액적(FD1)과 제 2 액적(FD2)의 토출에 의해, 하층 액상막(26L1)과 상층 액상막(26L2)의 경계 영역에 액상막의 막 두께가 얇아지는 오목부만이 형성되는 구성일 수도 있고, 또는 액상막이 형성되지 않는 공간이 형성되는 구성일 수도 있다. 이 때, 레이저빔(B)을 막 두께가 두꺼운 액상막(26L)의 영역으로부터 막 두께가 얇은 액상막(26L)의 영역을 향하여 조사하거나, 또는 주사함으로써 액상막(26L)을 평탄화할 수 있다.

상기 실시예에서는, 빔 스폿(Bs)을 주사하여 액상막(26L)을 평탄화하도록 구성했다. 이것에 한정되지 않아, 예를 들어 레이저빔(B)의 주사에 의해, 주사 영역(Ls)(융기부(FDT))의 액적을 유동시켜 액상막(26L)의 주사 영역(Ls)에 막 두께가 얇은 오목부를 형성하도록 할 수도 있다.

상기 실시예에서는, 에너지 빔을 레이저빔(B)으로서 구체화하고, 그 레이저빔(B)의 파장 영역이 배향막 형성액(F)을 증발 가능하게 하거나, 또는 그 광에너지가 배향막 형성액(F)의 구성 분자의 병진 운동으로 변환 가능해지는 영역으로 구성했다. 이것에 한정되지 않아, 피토출면에 착탄된 액적(하층 액상막(26L1) 및 상층 액상막(26L2)의 배향막 형성액(F))을 유동 가능한 에너지 빔(예를 들어 인코히어런트광, 전자빔, 이온빔, 더 나아가서는 플라스마광 등)이면 된다.

상기 실시예에서는, 레이저빔(B)의 조사에 의해 액상막(26L)을 평탄화하도록 했다. 이것에 한정되지 않아, 액상막(26L)을 평탄화한 후에, 조사 강도가 강한 레이저빔(B)을 조사하여 액상막(26L)을 건조시키도록 할 수도 있다.

상기 제 1 실시예에서는, 레이저빔(B)(빔 스폿(Bs))의 화살표 X방향에 따른 주사 수단을 폴리곤 미러(48)에 의해 구체화했다. 이것에 한정되지 않아, 예를 들 어 액정 등의 공간 광변조기나 회절 소자 등으로 이루어지는 광학계에 의해 주사 수단을 구성할 수도 있고, 레이저빔(B)을 적층 영역으로부터 비적층 영역까지 주사가능한 주사 수단이면 된다.

더 나아가서는, 도 15에 나타낸 바와 같이, 상기한 주사 수단을 설치하지 않고, 각 융기부(FDT)(적층 영역)로부터 대응하는 오목부(FDB)(비적층 영역)를 향하는 방향의 성분을 가진 레이저빔(B)을 각 융기부(FDT)(적층 영역) 측으로부터 조사만 하는 구성일 수도 있다.

또는, 도 16에 나타낸 바와 같이, 상기한 주사 수단을 설치하지 않고, 융기부(FDT)로부터 대응하는 상층 액상막(26L2)의 화살표 Y의 반대 방향 측으로 연장되는 띠 형상의 빔 스폿(Bs)을 성형하고, 배향막 형성면(25a)(기판 스테이지(33))의 화살표 Y방향의 반송, 즉 상기 띠 형상의 빔 스폿(Bs)의 상대적인 주사에 의해, 액상막(26L)을 평탄화하도록 할 수도 있다.

이들 구성에 의하면, 액상막(26L)의 평탄성, 더 나아가서는 배향막(26)의 형상 제어성을 보다 간편한 구성에 의해 향상시킬 수 있다.

상기 실시예에서는, 기판 스테이지(33)에 의해 레이저빔(B)의 화살표 Y방향에 따른 주사 수단을 구성하고, 액상막(26L)에 대하여 레이저빔(B)을 융기부(FDT)를 따라 상대적으로 주사하도록 했다. 이것에 한정되지 않아, 예를 들어 상기한 주사 수단을 설치하지 않고, 배향막 형성면(25a)의 화살표 Y방향 전폭에 걸치는 띠 형상의 빔 스폿(Bs)을 성형하고, 액상막(26L)의 화살표 Y방향 전폭에 레이저빔(B)을 1회만 조사하는 구성으로 할 수도 있다.

상기 실시예에서는, 패턴을 배향막(26)(액상막(26L))으로서 구체화했다. 이것에 한정되지 않아, 배향막 형성액(F)을 각종 막 형성 재료로 이루어지는 막 형성액으로 변경하여 대향 전극(25) 등의 금속막이나, 착색층(24), 오버코팅층, 보호층 등의 절연막에 구체화할 수도 있고, 더 나아가서는 각종 레지스트막으로 구체화할 수도 있다.

상기 실시예에서는, 빔 스폿(Bs)을 화살표 Y방향으로 연장되는 띠 형상으로 성형했지만, 이것에 한정되지 않아, 예를 들어 원형이나 사각형의 빔 스폿일 수도 있다.

상기 실시예에서는, 액적 토출 장치(30)의 캐리지(39)에 반도체 레이저(LD) 및 조사구(45)를 배열 설치하는 구성으로 했다. 이것에 한정되지 않아, 반도체 레이저(LD)나 조사구(45)는 액상막(26L)의 융기부(FDT) 근방에 레이저빔(B)을 조사 가능한 위치에 배열 설치되어 있으면 되고, 예를 들어 액적 토출 장치(30) 이외에, 반도체 레이저(LD) 등을 구비한 레이저 조사 장치를 별도 설치하고, 액적 토출 장치(30)에 의해 형성된 액상막(26L)을 상기 레이저 조사 장치에 반송하여 평탄화시키는 구성일 수도 있다.

상기 실시예에서는, 에너지 빔 조사 수단을 반도체 레이저(LD)로 구체화했지만, 이것에 한정되지 않아, 예를 들어 탄산가스 레이저나 YAG 레이저일 수도 있고, 미소 액적(Fb)을 유동 및 건조시키는 것이 가능한 파장 영역의 레이저빔을 출력하는 것이면 된다.

상기 실시예에서는, 전기 광학 장치를 액정 표시 장치로서 구체화하고, 패턴 을 배향막(26)으로 구체화했다. 이것에 한정되지 않아, 예를 들어 전기 광학 장치를 일렉트로루미네선스 표시 장치로서 구체화하고, 발광 소자 형성 재료를 포함하는 미소 액적(Fb)을 발광 소자 형성 영역에 토출시켜 패턴으로서의 발광 소자를 형성하는 구성으로 할 수도 있다. 이 구성에서도, 발광 소자의 형상 제어성을 향상시킬 수 있고, 일렉트로루미네선스 표시 장치의 생산성을 향상시킬 수 있다.

상기 실시예에서는, 전기 광학 장치를 액정 표시 장치로서 구체화하고, 패턴을 배향막으로 구체화했다. 이것에 한정되지 않아, 평면 형상의 전자 방출 소자를 구비하고, 동일 소자로부터 방출된 전자에 의한 형광 물질의 발광을 이용한 전계 효과형 장치(FED나 SED 등)를 구비한 표시 장치의 절연막이나 금속 배선의 패턴으로 구체화할 수도 있다.

Claims

패턴 형성 재료를 포함하는 액체로 이루어지는 액적을 피(被)토출면에 토출하는 액적 토출 수단을 구비하는 액적 토출 장치로서,

서로 상이한 타이밍으로 피토출면에 착탄(着彈)된 액적끼리의 경계에 대하여, 각 액적의 경계 영역의 액체를 유동시키기 위해 에너지 빔을 조사하는 에너지 빔 조사 수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 액적 토출 장치.
제 1 항에 있어서,

서로 상이한 타이밍으로 피토출면에 착탄된 액적끼리의 경계에서는 양 액적의 경계 영역이 서로 겹쳐 적층 영역을 형성하고 있고, 상기 액적끼리의 경계로의 에너지 빔 조사는 상기 적층 영역의 액체를 액적의 비(非)경계 영역인 비적층 영역을 향하여 유동시키기 위해 행해지는 것을 특징으로 하는 액적 토출 장치.
제 2 항에 있어서,

상기 에너지 빔 조사 수단은 피토출면 위의 액적에 대하여 에너지 빔을 상기 적층 영역으로부터 상기 비적층 영역을 향하여 상대적으로 주사하는 주사 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 액적 토출 장치.
제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,

상기 에너지 빔 조사 수단으로부터 조사되는 에너지 빔은 상기 적층 영역의 두께에 대응하는 강도(强度)를 갖는 것을 특징으로 하는 액적 토출 장치.
제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,

상기 에너지 빔 조사 수단으로부터 조사되는 에너지 빔은 상기 적층 영역으로부터 상기 비적층 영역을 향하는 방향의 성분을 포함하는 것을 특징으로 하는 액적 토출 장치.
제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,

상기 에너지 빔 조사 수단은 피토출면 위의 액적에 대하여 에너지 빔을 상기 적층 영역이 연장되는 방향을 향하여 상대적으로 주사하는 주사 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 액적 토출 장치.
제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,

상기 액적 토출 수단은 복수의 액적 토출 헤드를 구비하고,

상기 적층 영역은 서로 상이한 액적 토출 헤드로부터 토출된 액적끼리의 경계에서 양 액적의 경계 영역이 서로 겹쳐 형성되는 것을 특징으로 하는 액적 토출 장치.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 에너지 빔 조사 수단으로부터 조사되는 에너지 빔은 광(光)인 것을 특징으로 하는 액적 토출 장치.
제 8 항에 있어서,

상기 에너지 빔 조사 수단으로부터 조사되는 에너지 빔은 코히어런트(coherent)광인 것을 특징으로 하는 액적 토출 장치.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 에너지 빔 조사 수단은 피토출면 위의 액적을 덮어 에너지 빔을 투과 가능한 커버를 구비하는 것을 특징으로 하는 액적 토출 장치.
패턴 형성 재료를 포함하는 액체로 이루어지는 액적을 피토출면에 토출하는 공정과,

피토출면에 착탄된 액적을 건조시킴으로써 피토출면 위에 소정 패턴을 형성하는 공정과,

피토출면에 착탄된 액적의 건조 전 또는 건조 중에, 서로 상이한 타이밍으로 피토출면에 착탄된 액적끼리의 경계에 대하여, 각 액적의 경계 영역의 액체를 유동시키기 위해 에너지 빔을 조사하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
제 11 항에 있어서,

서로 상이한 타이밍으로 피토출면에 착탄된 액적끼리의 경계에서는 양 액적의 경계 영역이 서로 겹쳐 적층 영역을 형성하고 있고, 상기 액적끼리의 경계로의 에너지 빔 조사는 상기 적층 영역의 액체를 액적의 비경계 영역인 비적층 영역을 향하여 유동시키기 위해 행해지는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
제 11 항에 있어서,

상기 에너지 빔 조사는 피토출면에 착탄된 액적의 건조 전에 행해지는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
제 11 항에 있어서,

상기 에너지 빔 조사는 에너지 빔을 상기 적층 영역으로부터 상기 비적층 영역을 향하여 주사하면서 행해지는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
제 11 항에 있어서,

상기 액적끼리의 경계에 조사되는 에너지 빔은 상기 적층 영역의 두께에 대응하는 강도를 갖는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
제 11 항에 있어서,

상기 액적끼리의 경계에 조사되는 에너지 빔은 상기 적층 영역으로부터 상기 비적층 영역을 향하는 방향의 성분을 포함하는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
제 11 항에 있어서,

상기 에너지 빔 조사는 에너지 빔을 상기 적층 영역이 연장되는 방향을 향하여 주사하면서 행해지는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
배향막이 형성된 기판을 구비한 전기 광학 장치를 제조하는 방법으로서, 제 11 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 기재된 방법에 의해, 상기 배향막을 기판 위에 형성하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 방법.