(57)【要約】【課題】インクジェット法に起因した塗布むらを低減して、光学的特性に優れたカラーフィルタを製造する方法を提供する。また、塗布むらを低減できるインクジェット塗布装置を提供する。【解決手段】時刻ｔ１でインクを吐出して形成された着色層の色度と、時刻ｔ２でインクを吐出して形成された着色層の色度との相関係数Ｒを求め、Ｒ＞Ｒ０である場合にはインクの吐出を続けてさらなる着色層の形成を行い、Ｒ≦Ｒ０である場合にはインクジェットヘッドの回復またはインクジェットヘッドと他のインクジェットヘッドとの交換を行う【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上の画素領域にインクジェットヘッドに設けられた複数のノズルからインクを吐出して着色層を形成する工程を備えたカラーフィルタの製造方法において、
時刻ｔ１で前記インクを吐出して形成された着色層の色度と、時刻ｔ２で前記インクを吐出して形成された着色層の色度との相関係数Ｒを求め、Ｒ＞Ｒ０である場合には前記インクの吐出を続けてさらなる着色層の形成を行い、Ｒ≦Ｒ０である場合には前記インクジェットヘッドの回復または前記インクジェットヘッドと他のインクジェットヘッドとの交換を行うことを特徴とするカラーフィルタの製造方法。
【請求項２】
前記インクジェットヘッドの回復を行った後、再び、時刻ｔ１で前記インクを吐出して形成された着色層の色度と、時刻ｔ２で前記インクを吐出して形成された着色層の色度との相関係数Ｒを求め、Ｒ＞Ｒ０である場合には前記インクの吐出を続けてさらなる着色層の形成を行い、Ｒ≦Ｒ０である場合には前記インクジェットヘッドと他のインクジェットヘッドとの交換を行うことを特徴とする請求項１に記載のカラーフィルタの製造方法。
【請求項３】
Ｒ０＝０．７であることを特徴とする請求項１または２に記載のカラーフィルタの製造方法。
【請求項４】
インクが吐出される複数のノズルを備えたインクジェットヘッドと、
複数の色度からこれらの相関係数を求め、該相関係数を所定値と比較して前記インクジェットヘッドの駆動を制御する制御部とを有することを特徴とするインクジェット塗布装置。
【請求項５】
色度を測定する色度測定部をさらに有し、
前記色度測定部で測定したデータを前記制御部に送ることを特徴とする請求項４に記載のインクジェット塗布装置。
【請求項６】
前記色度測定部は、時刻ｔ１で前記インクを吐出して形成した層の色度と、時刻ｔ２で前記インクを吐出して形成した層の色度とを測定することを特徴とする請求項５に記載のインクジェット塗布装置。
【請求項７】
前記インクジェットヘッドは、インクが充填される液室と、
前記液室の内部の圧力を変化させる圧力発生素子とを有し、
前記ノズルは、前記液室に設けられることを特徴とする請求項４〜６のいずれか１項に記載のインクジェット塗布装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カラーフィルタの製造方法およびインクジェット塗布装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、スピンコータやスリットコータなどで基板の全面にカラーレジストを塗布した後、フォトリソグラフィ法によって、塗布膜を所望のパターンに加工することが行われている。しかし、フォトリソグラフィ法は、工程が煩雑である上に、使用するレジストの無駄が大きいという問題を有する。
【０００３】
これに対して、インクジェット法によって、基板上にインクを塗布することが行われている。この方法によれば、所望のパターンを有する塗布膜を、基板上に直接形成できる。したがって、上記した方法に比べて、工程を短縮できるだけでなく、使用するインクの無駄を減らすこともできる。このため、インクジェット法は、液晶表示装置に用いられるカラーフィルタの製造に好適である。カラーフィルタは、基板上にＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各インクをインクジェット法により吐出した後、インクを乾燥することによって製造される。
【０００４】
インクジェット塗布装置としては、ピエゾ素子（圧電素子）などの圧力発生素子によってインクの吐出を制御するものが知られている。この装置では、ヘッドが、ノズルと圧力発生素子とをそれぞれ複数有していることが多い。圧力発生素子は、電極間にパルス電圧を印加することにより生じる機械的歪みを利用してインクを吐出させる。
【０００５】
ここで、ヘッドに設けられたノズルには、製造時の寸法ばらつきなどに起因する個体差がある。このため、各ノズルから吐出されるインクの量は均一でなく、ノズル間でばらつきがある。このため、基板上に着弾したインクのドット径がばらついて濃度むらが生じるという問題があった。
【０００６】
特許文献１には、インクの吐出量の経時変化を測定して、インクの吐出状態が安定している期間を特定し、この期間のみを使用して描画を行う方法が開示されている。しかしながら、特許文献１は、インクジェットヘッドの使用初期と使用末期における吐出状態の変動に着目しており、ノズル間での吐出量のばらつきについては触れていない。また、吐出状態が安定している期間を特定するために、長時間の吐出試験が必要となる。
【０００７】
一方、各ノズルから吐出されるインクの量を均一にする方法の１つとして、ノズル間の個体差を低減することが考えられる。しかし、各ノズルのばらつきが問題のない程度まで抑えられたノズルを製造することは、歩留まりを極端に低下させることになる。また、製造当初はばらつきが小さくても、動作を繰り返しているうちに何らかの原因でばらつきが大きくなってしまうこともある。
【０００８】
そこで、ノズル間でインクの吐出量が均一になるように、吐出量を調整する方法が採られている。具体的には、圧力発生素子への印加電圧を調整して吐出量が均一になるようにしている。圧力発生素子の変位量は、印加された電界の大きさに略比例している。それ故、圧力発生素子に印加する電圧の大きさや電圧波形を変えれば、インクの吐出量が変えられるので、ノズル間で吐出量が均一となるように調整することが可能である。
【０００９】
【特許文献１】特開平１１−７０６４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかし、カラーフィルタの製造工程では、ノズル間におけるインクの吐出量に対して高い均一性が要求される。吐出量が均一でないと、カラーフィルタに色むらやスジむらが生じてしまうからである。このため、圧力発生素子への印加電圧を調整する方法では十分でなく、より高い均一性で塗布できる方法が求められていた。
【００１１】
本発明は、こうした点に鑑みてなされたものである。すなわち、本発明の目的は、インクジェット法に起因した塗布むらを低減して、光学的特性に優れたカラーフィルタを製造する方法を提供することにある。
【００１２】
また、本発明の目的は、塗布むらを低減できるインクジェット塗布装置を提供することにある。
【００１３】
本発明の他の目的および利点は、以下の記載から明らかとなるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明のカラーフィルタの製造方法は、基板上の画素領域にインクジェットヘッドに設けられた複数のノズルからインクを吐出して着色層を形成する工程を備えたカラーフィルタの製造方法において、
時刻ｔ１で前記インクを吐出して形成された着色層の色度と、時刻ｔ２で前記インクを吐出して形成された着色層の色度との相関係数Ｒを求め、Ｒ＞Ｒ０である場合には前記インクの吐出を続けてさらなる着色層の形成を行い、Ｒ≦Ｒ０である場合には前記インクジェットヘッドの回復または前記インクジェットヘッドと他のインクジェットヘッドとの交換を行うことを特徴とするものである。
【００１５】
本発明のカラーフィルタの製造方法においては、前記インクジェットヘッドの回復を行った後、再び、時刻ｔ１で前記インクを吐出して形成された着色層の色度と、時刻ｔ２で前記インクを吐出して形成された着色層の色度との相関係数Ｒを求め、Ｒ＞Ｒ０である場合には前記インクの吐出を続けてさらなる着色層の形成を行い、Ｒ≦Ｒ０である場合には前記インクジェットヘッドと他のインクジェットヘッドとの交換を行うことが好ましい。
【００１６】
本発明のカラーフィルタの製造方法において、Ｒ０＝０．７とすることができる。
【００１７】
本発明のインクジェット塗布装置は、インクが吐出される複数のノズルを備えたインクジェットヘッドと、
複数の色度からこれらの相関係数を求め、該相関係数を所定値と比較して前記インクジェットヘッドの駆動を制御する制御部とを有することを特徴とするものである。
【００１８】
本発明のインクジェット塗布装置は、色度を測定する色度測定部をさらに有することができる。この場合、前記色度測定部で測定したデータは前記制御部に送られる。
【００１９】
本発明のインクジェット塗布装置において、前記色度測定部は、時刻ｔ１で前記インクを吐出して形成した層の色度と、時刻ｔ２で前記インクを吐出して形成した層の色度とを測定することができる。
【００２０】
本発明のインクジェット塗布装置において、前記インクジェットヘッドは、インクが充填される液室と、前記液室の内部の圧力を変化させる圧力発生素子とを有することができる。この場合、前記ノズルは、前記液室に設けられる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明のカラーフィルタの製造方法によれば、インクジェット法に起因した塗布むらを低減して、光学的特性に優れたカラーフィルタを製造することができる。
【００２２】
本発明のインクジェット塗布装置によれば、塗布むらを低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本実施の形態におけるインクジェット塗布装置では、インクジェットヘッド（以下、単にヘッドと称す。）が、インクが充填される液室と、この液室に設けられてインクが吐出されるノズルと、液室内の圧力を変化させる圧力発生素子とを備える。ここで、圧力発生素子としては、ピエゾ素子（圧電素子）などが挙げられる。圧力発生素子に電圧を印加すると、液室内の圧力が変化してノズルから液滴が吐出する。尚、ヘッドの数は、１つであってもよいし、２つ以上であってもよい。
【００２４】
本実施の形態では、ノズルと圧力発生素子とが、それぞれ２つ以上の数でヘッドに設けられている。圧力発生素子は、個別電極と共通電極である振動板とにパルス電圧を印加することにより伸縮する。すると、振動板がその厚み方向に撓み変形して液室内のインク容積を変化させ、それによる圧力でノズルからインク滴が吐出する。
【００２５】
インクジェット装置を用いてカラーフィルタを製造する場合、例えば、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３種類のヘッドを用い、ヘッドと基板とを一方向に相対的に走査して、走査方向に同一色が配列し、走査方向と直角方向に異なる色が配列するように、ノズルからインクが吐出される。このとき、ノズルに形成されたオリフィスの間隔を、基板上で同一色に着色する部分の間隔に一致させる必要がある。そこで、オリフィスの間隔と同一色に着色する部分の間隔とが一致するように、ヘッドの長手方向（ノズルの配列方向）と、ヘッドまたは基板の走査方向とがなす角度を所定の値に調整する。そして、この角度を維持した状態で、ヘッドまたは基板を走査することにより、基板上の所定部分にインクが吐出されるようになる。
【００２６】
図１は、本発明のインクジェット塗布装置を用いてカラーフィルタを製造する一例であり、基板とヘッドとの相対的な位置関係を示している。ヘッド１の長手方向には、ノズル２が配列している。ノズル２からは、例えば、緑色（Ｇ）のインクが吐出する。
【００２７】
基板３には、Ｒ、Ｇ、Ｂの各インクが塗布されてカラーフィルタが製造される。これらのインクは、例えば、図１の基板３上で左からこの順に繰り返して配列するものとすることができる。基板３には、通常はブラックマトリクスが形成されており、このブラックマトリクスによって画素領域が区画されている。ノズル２から吐出されたインクは、画素領域に着弾して着色層を形成する。尚、図１では、ブラックマトリクスを省略している。
【００２８】
図１の基板３および／またはヘッド１は、ステージ(図示せず)上に載置されており、ｘ軸方向およびｙ軸方向に相対的に運動する、ｘ軸制御部（図示せず）とｙ軸制御部（図示せず）によってｘ方向とｙ方向の駆動が制御されている。具体的には、位置合わせ用のカメラ（図示せず）からの信号が制御部５に送られ、制御部５によってｘ軸制御部とｙ軸制御部が制御されて、ステージの位置が決定される。
【００２９】
図１に示すように、基板３上で同一色が塗布される部分のピッチＰ１と、ノズル２のピッチＰ２とは一致しない。このため、ヘッド１の長手方向と基板３の走査方向とがなす角度θを調整して、ピッチＰ１とピッチＰ２とが一致するようにしている。尚、図１では、基板３が矢印の方向に走査されるものとする。
【００３０】
例えば、ノズル２からＧのインクを吐出すると、基板３上にＧの着色層が形成される。本実施の形態においては、各ノズル２に対応する着色層の色度を測定して時刻ｔ１と時刻ｔ２で比較し、これらの間の相関係数を求める。両者に相関関係が認められれば、インクの吐出量は均一であると判断してカラーフィルタの製造を行う。一方、相関関係が認められなければ、インクの吐出量は均一でないと判断して、ヘッド１の回復動作を行う。その後、再度塗布をして色度比較を行い、相関関係が認められた場合にのみカラーフィルタの製造を行う。
【００３１】
上記方法によれば、画素間での色度変化の小さいカラーフィルタを製造することができる。すなわち、実際に塗布して得られた着色層の色度を確認して塗布するので、単に圧力発生素子への印加電圧を調整する方法によって製造されたカラーフィルタに比べて、より高品質のカラーフィルタを製造することができる。換言すると、インクジェット法に起因した塗布むらを低減して、光学的特性に優れたカラーフィルタを製造することができる。また、吐出状態が安定している期間を特定するための長時間の吐出試験も不要である。
【００３２】
図２に上記手順を示す。尚、図２の操作は、インクジェット塗布装置の起動時に行うことが好ましい。
【００３３】
まず、時刻ｔ１で図１に示すようにして塗布を行う（ステップ１０１）。ここで、時刻ｔ１は、吐出開始から時間ｔ１が経過した時刻である。例えば、所定のブラックマトリクスが設けられた基板３を用い、ブラックマトリクスの開口部に緑色（Ｇ）のインクを吐出する。このとき、ノズル２と画素とが１：１で対応するようにする。
【００３４】
次いで、塗布膜を加熱して硬化させる（ステップ１０２〜１０３）。例えば、オーブンを用いて、９０℃で５分間加熱して溶媒を除いた後（プリベーク：ステップ１０２）、２２０℃で３０分間加熱して硬化させる（ポストベーク：ステップ１０３）。
【００３５】
その後、得られた着色層の色度を、外部の色度測定装置４によって測定する（ステップ１０４）。色度の測定は、１画素の全体について行ってもよく、１画素の中央付近の１点について行ってもよい。また、色度の測定は、ヘッド１または基板３の走査方向と直角方向に配列した画素全てについて行ってもよく、この内の任意の複数の点について行ってもよい。このとき、測定箇所は、図１で基板３の中心付近（Ａ）とすることができるが、中心付近（Ａ）と中心付近（Ａ）を挟んで走査方向に並んだ画素（Ｂ，Ｃ）としてもよい。さらには、基板３上で塗布された全ての画素について色度測定を行ってもよい。
【００３６】
尚、塗布されるインクは、緑色（Ｇ）に限られるものではなく、赤色（Ｒ）または青色（Ｂ）であってもよい。
【００３７】
次に、時刻ｔ２で上記と同様にして、塗布を行い、塗布膜を硬化させてから色度を測定する（ステップ１０５〜１０８）。ここで、時刻ｔ２は、吐出開始から時間ｔ２が経過した時刻である。
【００３８】
ステップ１０４とステップ１０８で求めた色度から、これらの間における相関係数を算出する（ステップ１０９）。
【００３９】
尚、本実施の形態においては、塗布膜の加熱処理を行わずに色度測定を行ってもよい。すなわち、ステップ１０２〜１０３およびステップ１０６〜１０７はなくてもよい。
【００４０】
図３は、時刻ｔ１と時刻ｔ２における色度を比較した一例である。尚、この例では、１つのヘッド１に１２８個のノズル２が設けられており、端から順にノズル２に付した番号を横軸にとっている。一方、縦軸は色度である。
【００４１】
図４は、図３の結果を基に相関関係を表したものである。ここで、２組の数値からなるデータ列（ｘ、ｙ）＝｛（ｘｉ、ｙｉ）｝（ｉ＝１、２、・・・・、ｎ）があるとき、相関係数は次式によって求められる。但し、ｘ、ｙは、それぞれｘ＝｛ｘｉ｝、｛ｙｉ｝の相加平均である。
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【００４２】
図４の例における相関係数Ｒは０．９３０となる。したがって、この場合には、時刻ｔ１における色度と時刻ｔ２における色度の間に高い相関関係が認められる。すなわち、時刻ｔ１と時刻ｔ２とでインクの吐出量に大きな変化はなく、安定的な吐出が行われていると言える。
【００４３】
図５は、時刻ｔ１と時刻ｔ２における色度を比較した他の例である。図３の例と同様に、１つのヘッド１に１２８個のノズル２が設けられており、端から順にノズル２に付した番号を横軸にとっている。また、縦軸は色度である。
【００４４】
図６は、図５の結果を基に相関関係を表したものである。この例における相関係数Ｒは０．４５８となる。したがって、この場合には、時刻ｔ１における色度と時刻ｔ２における色度の間における相関性は低く、インクの吐出量に変動が生じていると言える。
【００４５】
測定した色度の値は、インクジェット塗布装置の制御部５に入力される。このとき、図１に示すように、色度測定装置４と制御部５を接続して、色度測定装置４からインクジェット塗布装置の制御部５にデータが送られるようにしてもよい。制御部５では、演算部６において時刻ｔ１と時刻ｔ２における相関係数Ｒが求められる。次いで、比較部７において相関係数Ｒと基準値Ｒ０との比較が行われる。その結果は、ヘッド制御部８に送られ、ヘッド制御部８からの指令に応じてヘッド駆動部９が駆動される。
【００４６】
具体的には、Ｒ＞Ｒ０である場合には、ヘッド駆動部９はそのまま駆動されてカラーフィルタの製造が行われる。一方、Ｒ≦Ｒ０である場合には、ヘッド制御部８はヘッド１の回復動作が行われるようヘッド駆動部９を駆動する。例えば、吸引や押し出しを行ってインクおよび／または溶剤によるパージ動作をする。そして、再度、インクを塗布して時刻ｔ１と時刻ｔ２における色度比較を行う。ここで、時刻ｔ１と時刻ｔ２は、吐出開始から時間ｔ１と時間ｔ２が経過した時刻である。時刻ｔ１と時刻ｔ２における色度の間に相関関係が認められるようになった場合には、カラーフィルタの製造を行う。一方、相関関係が認められない場合には、ヘッド１を交換してからステップ１０１〜１０９を行う。
【００４７】
本実施の形態においては、例えば、Ｒ０＝０．７とすることができる。すなわち、Ｒ＞０．７である場合には、時刻ｔ１における色度と時刻ｔ２における色度の間に高い相関関係が認められ、安定的な吐出が行われていると言える。一方、Ｒ≦０．７である場合には、時刻ｔ１における色度と時刻ｔ２における色度の間における相関性は低く、インクの吐出量に変動が生じていると言える。
【００４８】
以上述べた本実施の形態のインクジェット塗布装置によれば、複数の色度からこれらの相関係数を求め、この値を所定値と比較してヘッドの駆動を制御する制御部を有するので、画素間での色度変化の小さいカラーフィルタを製造することができる。すなわち、インクジェット法に起因した塗布むらを低減して、光学的特性に優れたカラーフィルタを製造することができる。また、吐出状態が安定している期間を特定するための長時間の吐出試験も不要である。このインクジェット塗布装置は、カラーフィルタ以外の製造、例えば、有機ＥＬ（Organic Electro-Luminescence）の赤色、緑色および青色の発光層の形成にも適用可能である。
【００４９】
尚、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々変形して実施することができる。
【００５０】
例えば、上記実施の形態では、時刻ｔ１でインクを塗布して着色層を形成し、この着色層の色度を測定してから、時刻ｔ２で同様の操作を行った後、時刻ｔ１と時刻ｔ２における色度を比較した。しかし、本発明はこれに限られるものではなく、例えば、時刻ｔ１で着色層を形成した後、時刻ｔ２で着色層を形成し、その後、時刻ｔ１と時刻ｔ２における色度を測定してもよい。
【００５１】
また、上記実施の形態では、外部の色度測定装置を用いて色度測定を行ったが、図７に示すように、インクジェット塗布装置に色度測定部１０が設けられていてもよい。この場合、基板３上にインクが吐出された後、加熱処理を行わずに色度測定部１０で着色層の色度が測定される。得られたデータは制御部５に送られた後、演算部６で時刻ｔ１と時刻ｔ２における相関係数Ｒが求められ、次いで、比較部７で相関係数Ｒと基準値Ｒ０との比較が行われる。Ｒ＞Ｒ０である場合には、インクジェット塗布装置をそのまま作動させてカラーフィルタの製造を行い、Ｒ≦Ｒ０である場合には、ヘッド１の回復動作を行う。その後、再度、インクを吐出して時刻ｔ１と時刻ｔ２における色度比較を行い、相関関係が認められるようになった場合には、カラーフィルタの製造を行うが、相関関係が認められない場合には、ヘッド１を交換して同様の操作を繰り返す。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本実施の形態におけるインクジェット塗布装置の一例である。
【図２】本実施の形態におけるカラーフィルタの製造方法のフローチャートである。
【図３】本実施の形態において、時刻ｔ１と時刻ｔ２における色度を比較した一例である。
【図４】図３で各時刻における色度の相関関係を表した図である。
【図５】本実施の形態において、時刻ｔ１と時刻ｔ２における色度を比較した他の例である。
【図６】図５で各時刻における色度の相関関係を表した図である。
【図７】本実施の形態におけるインクジェット塗布装置の他の例である。
【符号の説明】
【００５３】
１  ヘッド
２  ノズル
３  基板
４  色度測定装置
５  制御部
６  演算部
７  比較部
８  ヘッド制御部
９  ヘッド駆動部
１０  色度測定部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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