CN1830579A - 液滴喷出装置及液滴喷头 - Google Patents

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Abstract

基于命中的微小液滴(Fb)达到目标圆点直径(Ra)为止的时间、和可动载置台(23)的移动速度,决定移动距离(L)。照射口(30n)位于从喷出液滴的喷嘴(N)相隔与移动距离(L)相同的距离的位置。充满照射口(30n)的透过液(FT)发挥作为将激光光线(B)汇聚在液滴(Fb)的点上的液体透镜的作用。从照射口(30n)排出的透过液(FT)用于清洗喷头(30)的喷嘴面(31a)。

Description

液滴喷出装置及液滴喷头
技术领域
本发明涉及一种液滴喷出装置及液滴喷头。
背景技术
通常,在液晶显示装置或有机电致发光显示装置等电光学装置中具备用于显示图像的透明玻璃基板。在该基板上附带有在品质管理或制造管理中所利用的、表示制造商或产品号等制造信息的识别编码(例如,2维编码)。识别编码,在排列后的多个图案形成区域(单元)的一部分具备编码图案(例如,有颜色的薄膜或凹部),根据其编码图案的有无使上述制造信息编码化。
作为其识别编码的形成方法,提出了对金属箔照射激光光线并溅射成膜编码图案激光溅射法、或将含有研磨材料的水喷射在基板上并刻印编码图案的喷水法(特开平11-77340号公报及特开2003-127537号公报)。
但是,在激光溅射法中,为了得到所希望的尺寸的编码图案,需要将金属箔和基板之间的间隙设得极短(例如数~数十μm),在基板和金属箔的表面需要极其高的精度的平坦性。从而,不限制可形成识别编码的对向基板的种类,激光溅射法的通用性降低。在喷水法中,由在基板的刻印时飞散的水、尘埃及研磨剂,污染基板。
可解除激光溅射法或喷射法中的问题的喷墨法被受注目。喷墨法,用于通过喷出使金属微粒子分散的功能液的微小液滴,使其液滴在基板上进行干燥,在基板上形成编码图案。因此放大形成识别编码的基板的种类,避免该基板的污染。
在喷墨法中,由于通过干燥命中即附着在基板上的未干燥的微小液滴的点,而形成编码图案,因此导致以下的问题。
微小液滴的点,有时过剩地润湿扩散而从单元溢出。含有从单元溢出的点的编码图案引起基板信息的读取错误或无法读取。
通过由激光光线照射微小液滴的点,并使其微小液滴的点瞬时地干燥,而可以避免该问题。但是,如图11所示,一般,在喷出微小液滴Fb的喷头90中具备了功能液F的流路91、用于积存功能液F的空腔92、及用于加压空腔92内的功能液F的加压机构93。通过这些各构成要素的布置或加工性,喷出微小液滴Fb的喷嘴94的配设位置被限制在喷头90的中央附近。
即,微小液滴Fb命中的位置(命中位置Pa)从基于激光喷头96的激光光线B的照射位置Pb仅相隔喷嘴94被形成在喷头90的中央附近的量。其结果,将对微小液滴Fb照射激光光线B的时刻相应地延迟使命中位置Pa的微小液滴Fb移动到照射位置Pb上的量,微小液滴Fb的干燥变慢,点过剩地放大。
另一方面,通过从基板95和喷头90之间的间隙射出激光光线B,可以使照射该激光光线B的时刻提前。但是,一般,喷头90和基板95之间的间隙为了确保命中位置Pa的位置精度,而以mm级的距离控制。因此在来自于上述间隙的激光照射中,需要使对于微小液滴Fb的点的激光光线B的照射角度变得极浅,具有使照射位置Pb的位置精度降低而招致微小液滴Fb的干燥不良的可能性。
发明内容
本发明的目的在于,提供一种使命中后的液滴干燥的时间(timing)提前,并控制液滴点的尺寸的液滴喷出装置及液滴喷头。
根据本发明的第1方式,提供一种液滴喷出装置,其是向基板喷出液滴的液滴喷出装置,其中,具备:液滴喷头,其与所述基板对置,并具有喷出所述液滴的喷嘴;激光源,其用于生成照射命中在所述基板上的液滴的点(spot)的激光;照射口,其在所述液滴喷头中与所述喷嘴相邻而形成;流路,其被设在所述液滴喷头上,并收容透过所述激光的透过液,还将所述激光光线引导至所述照射口。
根据本发明的第2方式,提供一种液滴喷头,其是与基板同时使用的液滴喷头,其中,具备:喷嘴,其用于向所述基板喷出液滴;被设在所述喷嘴的附近的照射口,通过该照射口输出用于使命中在所述基板上的液滴的点干燥的激光光线。
根据本发明的第3方式,提供一种液滴喷出装置,其是向基板喷出液滴的液滴喷出装置,其中,具备:激光源,其用于生成激光光线;喷头,其与所述基板对置,并包括具有喷出所述液滴的喷嘴、和与所述喷嘴并排排列的激光照射口的面;流路,其被区划为所述液滴喷头内,与所述激光照射口连通,并向所述激光照射口供给透过液(FT);泵(38),其给所述透过液(FT)赋予被控制的压力,并将所述透过液的一部分从所述激光照射口排出,其中,所述透过液的一部分充满所述激光照射口,并形成液体透镜,所述液体透镜对命中在所述基板上的液滴的点汇聚所述激光光线。
附图说明
图1是液晶显示模块的正视图。
图2是表示识别编码的图1的部分放大图。
图3是图2的识别编码的侧视图。
图4是用于说明形成识别编码的圆点的尺寸的图。
图5是根据本发明的优选的实施方式的液滴喷出装置的立体图。
图6是在图5的液滴喷出装置中所包含的喷头的立体图。
图7及图8是图6的喷头的部分剖面图。
图9是图5的液滴喷出装置的框图。
图10是说明图5的喷头的驱动时序的时序图。
图11是以往例的喷头的部分剖面图。
具体实施方式
参照附图1~10说明有关本发明的优选的实施方式的液滴喷出装置及喷头。
首先,说明具有使用本发明的液滴喷出装置而形成的识别编码的液晶显示装置的显示模块。
在图1中,液晶显示模块1具备光透过性的透明玻璃基板2。在基板2的表面2a的大致中央区划出封入了液晶分子的四角形状的显示区域3。在显示区域3的外侧配置有生成扫描信号的扫描线驱动电路4、和生成数据信号的数据线驱动电路5。液晶显示模块1,通过从扫描线驱动电路4供给的扫描信号、和从数据线驱动电路5供给的数据信号控制液晶分子的取向状态,调制从未图示的照明装置照射的平面光,而在显示区域3显示所希望的图像。
在基板2的背面2b的一角形成有液晶显示模块1的识别编码10。识别编码10是例如液晶显示模块1的生产号或批号。如图2所示,识别编码10被形成在编码形成区域S,并且具有由多个圆点D而定义的图案。
如图4所示,编码形成区域S具有由16行×16列构成的256个单元(分割区域)C。在一例中,编码形成区域S为2.24mm角的正方形,各单元C是一边的长度为140μm的正方形。根据识别编码10,在被选择的单元C上形成圆点D。
在优选的实施方式中,目标圆点直径Ra与单元C的一边的长度相同。在以上的说明中,将形成圆点D的单元C称为黑单元C1,将未形成圆点D的单元C称为白单元C0,在图4中从上侧依次称为第1行的单元C、第2行的单元C、…、第16行的单元C,在图4中从左侧依次称为第1列的单元C、第2列的单元C、…、第16列的单元C。
如图2及图3所示,黑单元C1含有密接在基板2上的半球状的圆点D。圆点D由喷墨法形成。详细地讲,从液滴喷出装置20(参照图5)的喷嘴N喷出含有图案形成材料(例如,镍微粒子等金属微粒子)的微小液滴Fb。通过干燥命中在单元C1上的微小液滴Fb,烧成金属微粒子,而在黑单元C1上形成圆点D。微小液滴Fb的干燥和烧成由激光光线B(参照图8)的照射来进行。
接着,说明用于形成识别编码10的液滴喷出装置20。如图5所示,液滴喷出装置20包括基台21。基台21具有沿着Y轴的长边、和沿着X轴的短边。
在基台21的上面沿着Y轴形成有1对导向槽22。在基台21的上方安装有沿着1对导向槽22直线移动的可动载置台23。可动载置台23具有包括例如沿着导向槽22延伸的螺旋轴(驱动轴)、和与该螺旋轴螺合的球状螺母在内的直动机构。由与其驱动轴连结的步进电机构成的Y轴电机MY(参照图9)被设在基台21或可动载置台23上。若与规定的阶跃数对应的驱动信号被输入到Y轴电机MY中,则Y轴电机MY正转或反转,可动载置台23沿着Y轴以规定的速度往动或复动相当于该阶跃数的量。
可动载置台23,在图5中用实线表示的第1位置和在图5中用虚线表示的第2位置之间移动。在以下的说明中,有时将可动载置台23的移动速度称为液滴搬送速度Vy。在一例中,将液滴搬送速度Vy设定为200mm/秒。
在可动载置台23的上面形成有支撑面24,在其支撑面24上设有未图示的吸引式的基板卡盘机构。基板2被载置在支撑面24上并且其背面2b(编码形成区域S)朝上。基板卡盘将基板2固定在支撑面24的规定位置上。
沿着X轴延伸的导向桥26被一对支撑脚25a、25b支撑着。导向桥26的一端部从支撑脚25a突出。
维护单元MU被配置在导向桥26的一端部的下方。维护单元MU包括未图示的擦拭(wiping)部件,其中,该未图示的擦拭部件用于擦拭喷头30的喷嘴面31a(参照图6)并清洗喷嘴面31a。
在导向桥26的上面配设有液罐27。液罐27具有用于收容含有分散剂和上述金属微粒子的功能液FD的室、和用于收容透过液FT的室,其中,所述分散剂对基板2的背面2b具有亲液性。
透过液FT,是对于功能液FD具有相溶性的液体,是透过激光光线B的液体。透过液FT,是通过上述擦拭(wiping)部件的擦拭润湿扩散在喷嘴面31a的整个面上,并清洗附着在喷嘴N附近的上述金属微粒子的、所谓的清洗液。在优选的实施方式中,透过液FT为n-癸烷。透过液FT也可以是根据功能液FD而决定的、透过激光光线B的液体清洗液。
功能液FD和透过液FT,以不相互混淆的方式从液罐27供给到喷头30。
加压单元PU,在支撑脚25的附近的位置上与液罐27相邻地配置。如图9所示,加压单元PU包括:压力传感器37,其检测液罐27内的透过液FT的压力;作为透镜形成机构的加压泵38,其基于该压力传感器37所检测出的压力,将透过液FT的压力控制在规定压力中。
加压单元PU,将透过液FT从液罐27以规定压力供给到喷头30。加压泵38给透过液FT赋予至少含有第1压力和第2压力的多个被控制的压力的1个。第1压力是透过液FT用于形成液滴透镜LZ(参照图7)的压力(透镜形成压力)。第2压力是用于从喷头30喷出或排出透过液FT的压力(喷出压力)。
在导向桥26的下面形成有沿着X轴延伸的一对导轨28。在导轨28上安装有沿着导轨28移动的滑架29。滑架29具有直动机构,其中,该直动机构包括例如沿着导轨28向X轴延伸的螺旋轴(驱动轴)、和与该螺旋轴螺合的球状螺母。如与其驱动轴连结的步进电机那样的X轴电机MX(参照图9)被配置在滑架29或导向桥26上。X轴电机MX以根据驱动信号的阶跃数正转或反转。滑架29以根据该阶跃数的距离沿着X轴移动。
如图5所示,滑架29在支撑脚25a的附近的第1位置(实线)、和接近于支撑脚25b的第2位置(虚线)之间移动。
如图5所示,在其滑架29的下侧设有喷出液滴Fb的喷头30。图6表示喷头30的下面(喷嘴面31a)。
喷头30包括喷嘴板31。喷嘴面31a是喷嘴板31的下面。喷嘴面31a具有用于喷出微小液滴Fb(参照图7)的16个喷嘴N。喷嘴N在X箭头方向(单元C的行方向)上以等间隔排列成一列。
喷嘴N是直径为25μm的圆形孔,其间距宽度由单元C的形成间距(140μm)形成。其喷嘴N沿着被载置在支撑面24上的基板2的法线方向(Z箭头方向)贯通形成。喷嘴N,当基板2(编码形成区域S)沿着Y箭头方向往复直线移动时,分别与沿着列方向的单元C对置。
分别与16个喷嘴N对应的16个照射口(aperture)30n在X箭头方向上以等间隔排列成一列。照射口30n的列从喷嘴N的列向Y箭头方向相隔。如图6所示,照射口30n的中心从对应的喷嘴N的中心相应地相隔距离L。在以下的说明中,有时将距离L称为移动距离L。各照射口30n具有比喷嘴N的内径还要大的内径。在一例中,各照射口30n是具有120μm的内径的圆形孔。照射口30n,当编码形成区域S沿着Y箭头方向往返直线移动时,分别与沿着列方向的单元C对置。各照射口30n的内面具有对透过液FT的疏液性。
参照图7及图8说明喷头30的结构。
如图7所示,在喷嘴板31的上侧的喷嘴N的Z箭头方向上形成有作为压力室的空腔32。液罐27内的功能液FD从共同的供给路34经由多个连通孔33分别供给到多个空腔32。导入在各空腔32内的功能液FD从对应的喷嘴N喷射。
在空腔32的上侧以覆盖喷嘴板31的整体的方式粘贴振动板(振动片)35。该振动板35沿着Z轴振动,并使空腔32的容积变化。振动板35是透过激光光线B的薄膜。优选的薄膜是例如其厚度大约为2μm的聚苯硫醚(PPS)薄膜。
在振动板35的上侧配设有与各喷嘴N对应的16个压电元件PZ。压电元件PZ,接收用于控制其压电元件PZ的驱动的压电元件驱动信号VDP并收缩/拉伸,而使振动板35沿着Z轴振动。若压电元件PZ收缩及拉伸,则空腔32内的容积放大及缩小。由此,由具有根据压电元件PZ变位量的体积的功能液FD构成的微小液滴Fb从对应的喷嘴N喷出。在优选的实施方式中,通过压电元件PZ的变位,喷出具有目标圆点直径Ra的大致一半的外径的微小液滴Fb。
在以下的说明中,将微小液滴Fb命中的位置、即图7中,位于喷嘴N的正下方的基板2的点称为命中位置Pa。
如图7所示,在喷嘴板31的上侧区划出与各照射口30n对应的透过液流路36。透过液流路36,与液罐27和照射口30n连通。透过液流路36将液罐27内的透过液FT的一部分供给到照射口30n内。
如图7所示,若透过液FT在透镜形成压力下被供给到透过液流路36,则充满照射口30n的透过液FT的界面(凸凹透镜)通过表面张力从喷嘴面31突出,而形成半圆球状的液体透镜LZ。液体透镜LZ的光轴与照射口30n的中心轴CN一致。
如图8所示,液体透镜LZ汇聚激光光线B,并在照射口30n的正下方的背面2b的照射位置Pb上形成规定的光束剖面,例如圆形。以移动到照射口30n的正下方的微小液滴Fb的点(圆点D)被包含在液体透镜LZ的焦点深度的范围内的方式决定液体透镜LZ的透镜系数。液体透镜LZ的透镜系数优选设定为使背面2b上的光束直径与目标圆点直径Ra一致。照射口30n是作为激光光线B的出口(射出口)及透过液FT的出口而发挥作用的液体透镜保持架(lens holder)。
另一方面,若透过液FT在喷出压力下被供给到透过液流路36,则照射口30n的液体界面突出在比液体透镜LZ更低的下方,突出了的透镜液FT的一部分成为液滴而被喷出。将该透过液FT的喷出动作以规定的频度(例如,喷嘴面31a的每次清洗)反复进行,并维持液体透镜LZ的光学特性。
液体透镜LZ的光轴(中心轴CN)与基板2的交点称为照射位置Pb。照射位置Pb和命中位置Pa之间的距离L如下决定。
首先,通过超高速相机观测从喷嘴N喷出的微小液滴Fb,并计算其微小液滴Fb的液滴直径从命中在基板2上的时刻(命中时刻)到变成目标圆点直径Ra为止的时间(目标照射期间Ta)。目标照射期间Ta是为了使命中后的微小液滴Fb的直径达到目标圆点直径Ra而所需的时间。距离L是命中在命中位置Pa上的微小液滴Fb以液滴搬送速度Vy在目标照射期间Ta之间移动的距离。距离L是将目标照射期间Ta与液滴搬送速度Vy积算而得到的。在一例中,目标照射期间Ta为500微秒,液滴搬送速度Vy为200mm/秒,距离L为100μm。
如图8所示,在振动板35的上侧的照射口30n(液体透镜LZ)的正上方配设有作为激光源的半导体激光阵列LD。半导体激光阵列LD配设为:当接收用于驱动控制其半导体激光阵列LD的信号(激光驱动电压VDL)时,将规定的波长(例如,800nm)的激光光线B射出在振动板35侧,经由振动板35及透过液流路36(透过液FT)引导至照射口30n(液体透镜LZ)为止。
其激光光线B的输出值设定为:具有透过液流路36及照射口30n内的透过液FT的温度几乎没有上升的能量,并且在上述聚光深度的范围内具有用于干燥微小液滴Fb(功能液FD)的分散剂,并烧成金属微粒子的能量。
当对照射位置Pb的微小液滴Fb照射液体透镜LZ汇聚的激光光线B时,对其微小液滴Fb进行干燥/烧成,而形成具有目标圆点直径Ra的圆点D。
接着,参照图9说明如上述那样构成的液滴喷出装置20的电结构。
在图9中,控制装置40具备:从外部计算机等输入装置41接收各种数据的I/F部42、由CPU等构成的控制部43、由DRAM及SRAM构成并且保存各种数据的RAM44、和保存各种控制程序的ROM45。控制装置40还具备:驱动波形生成电路46、生成用于同步各种驱动信号的时钟信号CLK的振荡电路47、生成用于驱动半导体激光阵列LD的激光驱动电压VDL的电源电路48、和发送各种驱动信号的I/F部49。在控制装置40中,这些I/F部42、控制部43、RAM44、ROM44、ROM45、驱动波形生成电路46、振荡电路47、电源电路48及I/F部49经由总线40a相互连接。
I/F部42,从输入装置41接收作为既定形式的压力数据Ia的、用于形成液体透镜LZ的透过液FT的压力(透镜形成压力及喷出压力)。I/F部42,从输入装置41接收作为既定形式的速度数据Ib的、可动载置台23的液滴搬送速度Vy。I/F部42,从输入装置41接收作为既定形式的描绘数据Ic的、以公知的方法使基板2的生产号或批号等识别数据2维编码化后的识别编码10的图像。
控制部43,将I/F部接收的压力数据Ia及速度数据Ib保存在RAM44中。控制部43,基于I/F部42接收的压力数据Ia、速度数据Ib及描绘数据Ic执行识别编码作成处理动作。即,控制部43,将RAM44作为处理区域,根据保存在ROM45等中的控制程序(例如,识别编码作成程序)使可动载置台23移动而进行基板2的搬送处理动作,并且使喷嘴30的各压电元件PZ驱动而进行液滴喷出处理动作。控制部43,根据识别编码作成程序使各半导体激光阵列LD驱动并对喷出了的微小液滴Fb进行干燥/烧成。
详细地讲,控制部43,展开I/F部42接收的描绘数据Ic,并在2维描绘平面(编码形成区域S)上的各单元C上生成用于表示是否喷出微小液滴Fb的位映像数据BMD,而保存在RAM44中。该位映像数据BMD,是与压电元件PZ对应而具有16×16位的位长的串行数据,并根据各位的值(0或1)规定压电元件PZ的接通或断开。
控制部43,对描绘数据Ic实施与位映像数据BMD的展开处理不同的展开处理,并生成施加给压电元件PZ的压电元件驱动信号VDP的波形数据,而供给到驱动波形生成电路46。驱动波形生成电路46,具备:保存控制部43生成的波形数据的波形存储器46a、将该波形数据数字/模拟转换而生成并输出模拟信号的D/A转换部46b、和放大从D/A转换部输出的模拟波形信号的信号放大部46c。驱动波形生成电路46,将保存在波形存储器46a中的波形数据通过D/A转换部数字/模拟转换,并将模拟信号的波形信号通过信号放大部46c放大,而生成压电元件驱动信号VDP。
控制部43,经由I/F部49将位映像数据BMD作为与振荡电路47生成的时钟信号CLK同步的喷出控制信号S1依次串行转送给喷头(head)驱动电路51(移位寄存器51a)。控制部43,将用于锁存转送后的喷出控制信号SI的锁存信号LAT供给到驱动电路51。控制部43,将压电元件驱动信号VDP与振荡电路47生成的时钟信号CLK同步而供给到喷头驱动电路51(开关电路59)。
在控制装置40上经由I/F部49连接有加压泵驱动电路50,经由加压泵驱动电路50连接有压力传感器37。控制装置40,参照保存在RAM44中的压力数据Ia、和压力传感器37检测出的检测信号,并向加压泵驱动电路50供给泵驱动控制信号。加压泵驱动电路50,与来自于控制装置40的泵驱动信号响应而驱动加压泵38,并将透过液FT的压力控制为透镜形成压力(或喷出压力)。
在控制装置40上经由I/F部49连接有喷头驱动电路51。在该喷头驱动电路51上具备移位寄存器56、锁存电路57、电平移位器58及开关电路59。移位寄存器56,将与时钟信号CLK同步且控制装置40(控制部43)所转送的喷出控制信号SI,与16个压电元件PZ(PZ1~PZ16)对应地进行串行/并行转换。锁存电路57,将移位寄存器56并行转换的16位的喷出控制信号SI与从控制装置40(控制部43)输入的锁存信号LAT同步而锁存,并将锁存的喷出控制信号SI供给到电平移位器58及激光驱动电路52。电平移位器58,将锁存电路57锁存的喷出控制信号SI上升到开关电路59驱动的电压为止,并生成与16个压电元件PZ对应的开闭信号GS1。在开关电路59中具备与各压电元件PZ对应的开关元件Sa1~Sa16。在各开关元件Sa1~Sa16上输入共同的压电元件驱动信号VDP。各开关元件Sa1~Sa16与对应的压电元件PZ(PZ1~PZ16)连接。从电平移位器58向各开关元件Sa1~Sa16输入对应的开闭信号GS1,根据开闭信号GS1控制是否向压电元件PZ供给压电元件信号VDP。
即,液滴喷出装置20,将驱动波形生成电路46生成的压电元件驱动信号VDP经由各开关元件Sa1~Sa16共同地施加给对应的各压电元件PZ,同时由控制装置40(控制部43)供给的喷出控制信号SI(开闭信号GS1)控制其开关元件Sa1~Sa16的开闭。若关闭开关元件Sa1~Sa16,则向与开关元件Sa1~Sa16对应的压电元件PZ1~PZ16供给压电元件驱动信号VDP,从与压电元件PZ对应的喷嘴喷出微小液滴Fb。
图10表示锁存信号LAT、喷出控制信号SI及开闭信号GS1的脉冲波形、和与开闭信号GS1响应而施加给压电元件PZ中的压电元件驱动信号VDP的波形。
如图10所示,当输入给喷头驱动电路51中的锁存信号LAT下降时,基于16位量的喷出控制信号SI生成开闭信号GS1,当开闭信号GS1上升时,向对应的压电元件PZ供给驱动信号VDP。随着压电元件驱动信号VDP的电压值的上升,压电元件PZ收缩而向空腔32内引入功能液FD,随着压电元件驱动信号VDP的电压值的下降,压电元件PZ伸张而推压空腔32内的功能液FD,即喷出微小液滴Fb。当喷出微小液滴Fb时,压电元件驱动信号VDP的电压值返回到初期电压为止,基于压电元件PZ的驱动的微小液滴Fb的喷出动作结束。
在控制装置40上经由I/F部49连接有激光驱动电路52。在激光驱动电路52中具备延迟脉冲生成电路61和开关电路62。延迟脉冲生成电路61,生成将锁存电路57锁存的喷出控制信号SI延迟了规定的时间(待机时间T)的脉冲信号(开闭信号GS2),并且将开闭信号GS2供给到开关电路62。
对待机时间T进行说明。待机时间T,设定为将从压电元件PZ的变位的开始时刻(开闭信号GS1的上升后的时刻)到微小液滴Fb的命中时刻为止的时间(喷出时间Tb)与目标照射期间Ta(=L/Vy=500微秒)相加后的时间(待机时间=Ta+Tb)。换句话说,待机时间T,设定为从压电元件PZ的变位的开始时刻到微小液滴Fb的液滴直径达到目标圆点直径Ra为止的时间。
从而,激光驱动电路52,当微小液滴Fb的液滴直径达到目标圆点直径Ra时,将开闭信号GS2供给到开关电路62。
在开关电路62中具备与各半导体激光阵列LD对应的开关元件Sb1~Sb16。在各开关元件Sb1~Sb16的输入侧输入电源电路48生成的共同的激光驱动电压VDL,在出入侧连接有各半导体激光阵列LD(LD1~LD16)。从延迟脉冲生成电路61向各开关元件Sb1~Sb16输入对应的开闭信号GS2,根据开闭信号GS2控制是否将激光驱动电压VDL供给到半导体激光阵列LD。
液滴喷出装置20,将电源电路48生成的激光驱动电压VDL经由各开关元件Sb1~Sb16共同地施加给对应的各半导体激光阵列LD,同时通过控制装置40(控制部43)供给的喷出控制信号SI(开闭信号GS2)控制该开关元件Sb1~Sb16的开闭。若关闭开关元件Sb1~Sb16,则向与开关元件Sb1~Sb16对应的半导体激光阵列LD1~LD16供给激光驱动电压VDL,从对应的半导体激光阵列LD射出激光光线B。
从而,激光驱动电路52,在微小液滴Fb的液滴直径成为目标圆点直径Ra时,关闭对应的开关元件Sb1~Sb16,从对应的半导体激光阵列LD1~LD16射出激光光线B。
在延迟脉冲生成电路61中,将开闭信号GS2的脉冲时间宽度设定为1个单元C通过激光光线B(光束直径)的时间(脉冲时间宽度Tsg=Ra/Vy)。
如图10所示,当锁存信号LAT被输入到喷头驱动电路51时,经过了待机时间T的时刻,开闭信号GS2上升,给对应的半导体激光阵列LD施加激光驱动电压VDL。于是,从对应的半导体激光阵列LD射出激光光线B,并进行开闭信号GS2的脉冲时间宽度Tsg量的激光光线B的照射。此期间,目标圆点直径Ra的微小液滴Fb通过由液体透镜LZ汇聚的激光光线B。当开闭信号GS2上升时,激光驱动电压VDL的供给被遮断,而结束基于半导体阵列LD的干燥/烧成。
在控制装置40上经由I/F部49连接有基板检测装置53。基板检测装置53被利用在检测基板2的端部,并由控制装置40计算通过喷头30(喷嘴N)的正下方的基板2的位置之中。
在控制装置40上经由I/F部49连接有X轴电机驱动电路54,并向X轴电机驱动电路54供给X轴电机驱动控制信号。X轴电机驱动电路54,与来自于控制装置40的X轴电机驱动控制信号响应,而使X轴电机MX正转或反转,其中,该X轴电机MX使滑架29往返移动。根据X轴电机MX的旋转方向,滑架29沿着X轴变位。
在控制装置40上经由X轴电机驱动电路54连接有X轴电机旋转检测器54a,并输入来自于X轴电机旋转检测器54a的检测信号。控制装置40,基于该检测信号检测X轴电机MX旋转方向及旋转量,并演算喷头30(滑架29)的X箭头方向的移动量、和移动方向。
在控制装置40上经由I/F部49连接有Y轴电机驱动电路55,参照保存在RAM44中的速度数据Ib向Y轴电机驱动电路55供给Y轴电机驱动控制信号。Y轴电机驱动电路55,与来自于控制装置40的Y轴电机驱动控制信号响应,使Y轴电机MY正转或反转,并以液滴搬送速度Vy(例如,200mm/秒)移动可动载置台23(命中后的微小液滴Fb),其中,该Y轴电机MY使可动载置台23往返移动。例如,当Y轴电机MY正转时,可动载置台23(基板2)以液滴搬送速度Vy向Y箭头方向移动,当反转时,可动载置台23(基板2)以液滴搬送速度Vy与Y箭头相反的方向移动。
在控制装置40上经由Y轴电机驱动电路55连接有Y轴电机旋转检测器55a,并输入来自于Y轴电机旋转检测器55a的检测信号。控制装置40,基于来自于Y轴电机旋转检测器55a的检测信号,检测Y轴电机MY的旋转方向及旋转量,演算对喷头30的基板2的Y箭头方向的移动方向及移动量。
接着,说明使用液滴喷出装置20在基板2的背面2b形成识别编码10的方法。
首先,如图5所示,在第1位置中的可动载置台23上配设固定有基板2且其背面2b成为上侧。此时,基板2的Y箭头方向侧的边通过导向桥26配设在与Y箭头相反的侧。
从该状态开始,控制装置40,驱动控制X轴电机MX,并使滑架29(喷头30)从第1位置向X箭头方向搬送。当基板2向Y箭头方向移动时,将滑架29调整到对应的单元C通过各喷嘴N(照射口30n)的正下方。接着,控制装置40,驱动控制加压泵30n,并将透过液FT的压力调整为透镜形成压力。在照射口30n上形成规定的液体透镜LZ。
从该状态开始,控制状态40,驱动控制Y轴电机MY,经由可动载置台23以液滴搬送速度Vy(例如,200mm/秒)向Y箭头方向搬送基板2。即,当基板检测装置53检测基板2的Y箭头侧的端缘时,控制装置40,基于来自于Y轴电机旋转检测器55a的检测信号演算是否将第1行的单元C(黑单元C1)搬送到命中位置Pa为止。
该期间,控制装置40,根据编码作成程序将基于保存在RAM44中的位映像数据BMD的喷出控制信号SI、和驱动波形生成电路46生成的压电元件驱动信号VDP供给到喷头驱动电路51。控制装置40,将电源电路48生成的激光驱动电压VDL供给到激光驱动电路52。控制装置40,等待输出锁存信号LAT的时间。
当第1行的单元C(黑单元C1)被搬送到命中位置Pa为止时,控制装置40,将锁存信号LAT供给到喷头驱动电路51。
喷头驱动电路51,当接收来自于控制装置40的锁存信号LAT时,基于喷出控制信号SI生成开闭信号GS1,并将其开闭信号GS1供给到开关电路59。向与关闭状态的开关元件Sa1~Sa16对应的压电元件PZ供给压电元件驱动信号VDP,如图7所示,从对应的喷嘴N同时喷出根据压电元件驱动信号VDP的微小液滴Fb。
若从开闭信号GS1上升的时刻(压电元件PZ的变位的开始时刻)经过喷出时间Tb,则喷出的微小液滴Fb同时命中在命中位置Pa(黑单元C1)上。
另一方面,当喷头驱动电路51接收锁存信号LAT时,激光驱动电路52(延迟脉冲生成电路61),接收锁存电路57锁存的喷出控制信号SI,开始进行开闭信号GS2的生成,并等待将其开闭信号GS2供给到开关电路62中的时间。该期间,控制装置40,使基板2向Y箭头方向移动,将命中的微小液滴Fb向照射位置Pb以液滴搬送速度Vy(例如,200mm/秒)移动。
若从命中时刻经过目标照射期间Ta(=L/Vy=500微秒),换句话说,从压电元件PZ进行变位开始经过待机时间T(=Ta+Tb),则如图8所示,命中位置Pa的微小液滴Fb以润湿扩散到目标圆点直径Ra的状态下到达到照射位置Pb。
此时,激光驱动电路52,将延迟脉冲生成电路61生成的开闭信号GS2供给到开关电路62,并向与关闭状态的开关元件Sb1~Sb16对应的半导体激光阵列LD供给激光驱动电压VDL。即,从对应的半导体激光阵列LD同时射出激光光线B。射出的激光光线B,由形成在照射口30n上的液体透镜LZ汇聚,并同时向目标圆点直径Ra的微小液滴Fb照射。
由此,当其液滴直径成为目标圆点直径Ra时,同时向命中在第1行的黑单元C1内的各微小液滴Fb照射汇聚后的激光光线B。照射了激光光线B的各微小液滴Fb的分散剂蒸发,其金属微粒子被烧成,而形成与单元C(黑单元C)匹配的目标圆点直径Ra的各圆点D。
以后,相同地,控制装置40,每当使基板2以液滴搬动速度Vy移动,同时各行的单元C到达在命中位置Pa时,从与黑单元C1对应的喷嘴N同时喷出微小液滴Fb。从其命中时刻到经过了目标照射期间Ta的时刻对微小液滴Fb同时照射激光光线B。
当对形成在编码形成区域S中的识别编码10的整个区域形成圆点D时,控制装置40,控制Y轴电机MY,并使基板2从喷头30的下方位置退出。
根据优选的实施方式得到下述的作用效果。
(1)基于命中的微小液滴Fb的直径达到目标圆点直径Ra所需的时间(目标照射期间Ta)、和可动载置台23的移动速度(搬送速度Vy)决定移动距离L。照射口30n形成在从喷嘴N相隔了与移动距离L相同的距离的位置上。
当微小液滴Fb成为目标圆点直径Ra时,其微小液滴Fb接收激光光线B。从而,可以避免微小液滴Fb的过剩的润湿扩散,并将圆点D的外径控制为目标圆点直径Ra。
另外,由于对喷嘴N,从相对定位的照射口30n照射激光光线B,因此可以避免激光光线B的照射位置的位置偏差,可以向微小液滴Fb高精度地照射激光光线B。
从而,使激光光线B的照射时间提前,可以与照射位置精度的提高程度相应地,将圆点D的尺寸控制为所希望的尺寸、即目标圆点直径Ra。
(2)在照射口30n内供给可喷出的透过液FT,并经由其透过液FT照射激光光线B。其结果,通过喷出透过液FT,可以保持光路的光学特性,并照射稳定的激光光线B。从而,可将圆点D的外径稳定地控制为目标圆点直径Ra。
液体透镜LZ从照射口30n向基板2突出。由于配置在基板2的附近的位置上的液体透镜LZ汇聚激光光线B,因此提高微小液滴Fb接收的激光光线B的强度。
(3)形成液体透镜LZ以使照射位置Pb的微小液滴Fb包含在液体透镜LZ的焦点深度的范围内。由于激光光线B汇聚,因此微小液滴Fb接收增加了强度的激光光线B,液滴Fb被瞬时地干燥。另外,也可以避免基于微小液滴Fb的飞散的光学系统(照射口30n及流路36)的污染。从而,微小液滴Fb通常由激光光线B稳定地照射。
(4)透过液FT是喷头30的清洗液。通过从喷嘴N的附近供给其清洗液,有效地清洗喷嘴N。可以防止微小液滴Fb的形状或尺寸的偏差的产生,并高精度地控制圆点D的尺寸。
(5)激光光线B,在照射位置Pb中,以具有与目标圆点直径Ra一致的内径的圆形状的光束剖面的形式照射。可以对目标圆点直径Ra的微小液滴Fb均匀地照射激光光线B,并高精度地控制圆点D的尺寸。
(6)半导体激光阵列LD被设在喷头30内。其结果,与在喷头30的外侧另外设置激光源的构成相比,可进一步制造具有简单的机械结构的液滴喷出装置20。
(7)基于喷出控制信号SI生成开关元件Sa1~Sa16的开闭信号GS1和开关元件Sb1~Sb16的开闭信号GS2。从开闭信号GS1上升的时刻到经过待机时间T的时刻开闭信号GS2上升。其结果,每当喷出微小液滴Fb时,可以可靠地射出激光光线B,并将各圆点D的外径可靠地控制为目标圆点直径Ra。
也可以将优选的实施方式变更为如下的形式。
透过液FT并不局限于喷头30的清洗液,例如也可以是透过激光光线B的功能液FD的分散剂或主溶剂。
照射口30n并不局限于圆形,例如也可以是椭圆形。根据椭圆形的照射口30n,在照射位置Pb附近得到大致椭圆形的光束剖面。通过将聚束光点(beam spot)的长轴朝着微小液滴Fb的搬送方向(Y箭头方向),可以由激光光线B对微小液滴Fb照射较长的时间。
也可以根据所希望的激光光线B的强度分布,变更照射口30n的形状及液体透镜LZ的形状或折射率。例如,也可以以在大致椭圆形的聚束光点的长轴方向的端部照射使微小液滴Fb干燥的强度的激光光线B,在聚束光点的中心附近照射使金属微粒子烧成的强度的激光光线B的方式调节照射口30n的形状及液体透镜LZ的形状或折射率。
根据上述,可以依次照射用于干燥微小液滴Fb的激光光线、和用于烧成微小液滴Fb的激光光线,作为微小液滴Fb可以扩大可使用的材料的种类。
也可以使用对透过液FT赋予透镜形成压力的加压元件来代替加压透过液FT的加压泵38。例如,也可以使用如设在透过液流路36上的振动板35上的压电元件那样的加压元件。在这种情况下,透过液FT通过其压电元件的拉伸而加压。
虽然直接使微小液滴Fb命中在背面2b,但是并不局限于此,也可以在背面2b上涂敷吸收激光光线B而转换为热的光热转换材料,并在该光热转换材料上命中微小液滴Fb。根据上述,除了激光光线B的光能量以外,还可以通过光热转换材料的热能量使微小液滴Fb干燥,并进一步高精度地控制圆点D的尺寸。
虽然喷出对基板2的背面2b具有亲液性的微小液滴Fb,但是并不局限于此,也可以喷出对基板2的背面2b具有疏液性的微小液滴Fb,或也可以适用于对微小液滴Fb具有疏液性的基板2。
对于在基板2上润湿扩散成半球面状的微小液滴Fb照射激光光线B,而形成圆点D。并不局限于此,例如,也可以对浸透在多孔性基板(例如,陶瓷多层基板或印刷电路基板等)中的微小液滴Fb照射激光光线B,而形成金属布线等图案。
基于喷出控制信SI生成了开闭信号GS2。并不局限于此,例如也可以基于基板检测装置53的检测信号或Y轴电机旋转检测器55a等检测信号生成开闭信号GS2,可以以微小液滴Fb到达在照射位置Pb的时刻照射激光光线B即可。
激光源并不局限于半导体激光阵列LD。也可以是输出可通过功能液FD并使微小液滴Fb干燥的光能量的激光光线B的激光源,例如也可以是CO2激光装置或YAG激光装置。
虽然由与喷嘴N的数量对应的半导体阵列LD构成了激光源,但是并不局限于此,也可以由衍射元件等分支元件来16分割。
通过与各半导体激光阵列LD对应的开关元件Sb1~Sb16的开闭,控制激光光线B的照射。并不局限于此,在激光光线B的光路中设置开闭自如地构成的快门,也可以通过该快门开闭时间控制激光光线B的照射。
圆点D也可以具有半圆球以外的形状。例如,圆点D也可以是椭圆形、或构成条形码的线。
虽然将图案具体化为圆点D,但是并不局限于此,例如也可以具体化为液晶显示模块1所具备的取向膜或滤光片、及半导体装置等绝缘膜或金属布线的图案,也可以是由激光光线B干燥命中后的微小液滴Fb的图案。即使在这种情况下,也可以将图案的尺寸控制为所希望的尺寸。
虽然将基板具体化为透明玻璃基板2,但是并不局限于此,例如也可以是硅基板或柔性基板、或金属基板。
虽然将加压机构具体化为压电元件PZ,但是也可以使用由除了压电元件PZ以外的方法加压压力室(空腔32)的加压机构来实施。在这种情况下,也可以将图案的尺寸控制为所希望的尺寸。
虽然具体化为用于形成圆点D的液滴喷出装置20,但是例如,也可以适用于用于形成上述绝缘膜或金属布线的液滴喷出装置。在这种情况下,也可以将图案的尺寸控制为所希望的尺寸。
将圆点D(识别编码10)适用在液晶显示模块1中。并不局限于此,例如也可以是有机电致发光显示装置的显示模块,或也可以是具备了平面状的电子放出元件、和利用了基于从该元件放出的电子的荧光物质的发光的电场效应型装置(FED或SED等)的显示模块。

Claims (16)

1、一种液滴喷出装置(20),是向基板(2)喷出液滴(Fb)的液滴喷出装置,其中,具备:
液滴喷头(30),其与所述基板(2)对置,并具有喷出所述液滴(Fb)的喷嘴(N);
激光源(LD),其生成照射命中在所述基板上的液滴的点的激光;
照射口(30n),其在所述液滴喷头中与所述喷嘴相邻形成;
流路(36),其被设在所述液滴喷头中,收容有透过所述激光的透过液(FT),并将所述激光光线引导至所述照射口。
2、根据权利要求1所述的液滴喷出装置,其中,
所述透过液与所述液滴具有相溶性。
3、根据权利要求1所述的液滴喷出装置,其中,
所述透过液是清洗所述喷嘴的清洗液。
4、根据权利要求1所述的液滴喷出装置,其中,
所述流路在所述照射口的附近包括具有对所述透过液发挥疏液作用的疏液性的一部分。
5、根据权利要求1所述的液滴喷出装置,其中,
所述照射口为大致圆形。
6、根据权利要求1所述的液滴喷出装置,其中,
所述照射口为大致椭圆形。
7、根据权利要1~6中任意一项所述的液滴喷出装置,其中,
还具备透镜形成机构(38),该透镜形成机构(38)通过加压所述透过液,在所述照射口形成向所述点汇聚所述激光光线的液体透镜(LZ)。
8、根据权利要1~6中任意一项所述的液滴喷出装置,其中,
所述点的外径随着从所述液滴命中到所述基板上开始的时间推移而变化,
所述液滴喷出装置还具备搬送载置台(23),该搬送载置台(23)以在所述点的外径达到规定值的时刻使所述点正对着所述照射口的方式搬送所述基板。
9、一种液滴喷头(30),是与基板(2)一同使用的液滴喷头,其中,具备:
喷嘴(N),其用于向所述基板喷出液滴(Fb);
被设在所述喷嘴的附近的照射口(30n),通过该照射口输出用于对命中在所述基板上的液滴的点进行干燥的激光光线。
10、根据权利要求9所述的液滴喷头,其特征在于,
所述照射口保持透过所述激光光线的透过液(FT)的一部分,所述激光光线透过由所述照射口保持的所述透过液的一部分,从所述喷头射出。
11、根据权利要求10所述的液滴喷头,其特征在于,
由所述照射口保持的所述透过液的一部分,形成向命中在所述基板上的所述液滴的点汇聚所述激光光线的液体透镜(LZ)。
12、根据权利要求9所述的液滴喷头,其特征在于,
还具备生成所述激光光线的激光源(LD)。
13、一种液滴喷出装置(20),是向基板(2)喷出液滴(Fb)的液滴喷出装置,其中,具备:
激光源(LD),其生成激光光线(B);
喷头(30),该喷头(30)与所述基板(2)对置并包含面(31a),所述面(31a)包含喷出所述液滴(Fb)的喷嘴(N)、和与所述喷嘴并列排列的激光照射口(30n);
流路(36),其被区划在所述液滴喷头内,与所述激光照射口连通,向所述激光照射口供给透过液(FT);
所述透过液(FT)的一部分充满所述激光照射口并形成液体透镜,所述液体透镜向命中在所述基板上的液滴的点汇聚所述激光光线,
泵(38),其向所述透过液(FT)施加被控制的压力,使所述透过液的一部分从所述激光照射口排出。
14、根据权利要求13所述的液滴喷出装置,其特征在于,
所述透过液含有清洗所述激光照射口的成分。
15、根据权利要求13所述的液滴喷出装置,其特征在于,
所述激光照射口发挥作为液体透镜保持架及所述透过液的排出口的作用。
16、根据权利要求13所述的液滴喷出装置,其特征在于,
所述激光光线通过所述流路的一部分,从所述激光照射口射出。
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