(57)【要約】【課題】ノズル毎の吐出バラツキによるムラを低減し、かつ視覚的なざらつき感を抑えた高品質なカラーフィルタ及び有機機能性素子を製造することができる吐出パターン生成方法を提供する。【解決手段】隔壁により複数の開口部に区分された基板の各開口部に吐出するインキの量を吐出パターンとしてメモリーに保持する手段と、基板上の開口部と複数のノズルを備えたインクジェットヘッドを位置合わせした上で吐出パターンに基づいてノズルからインキを吐出する機構を具備する吐出パターン生成装置における吐出パターンの生成方法であって、吐出パターンは、所定の面積からなる任意の領域に存在する開口部のインキの平均量が均一となるような吐出パターンの振幅スペクトルから、ざらつき感を感じさせる周波数成分を取り除くことで再生成した吐出パターンである吐出パターン生成方法を提供する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
隔壁により複数の開口部に区分された基板の各開口部に吐出するインキの量を吐出パターンとしてメモリーに保持する手段と、前記基板上の開口部と複数のノズルを備えたインクジェットヘッドを位置合わせした上で前記吐出パターンに基づいて前記ノズルからインキを吐出する機構を具備する吐出パターン生成装置における前記吐出パターンの生成方法であって、
前記吐出パターンは、所定の面積からなる任意の領域に存在する開口部のインキの平均量が均一となるような吐出パターンを生成する関数をｆとするとき、前記関数ｆによって生成した吐出パターンｐの振幅スペクトルＰにおける周波数帯域の一部を軽減または強調した振幅スペクトルＰ’より得られる吐出パターンｐ’であることを特徴とする吐出パターン生成方法。
【請求項２】
前記振幅スペクトルＰからＰ’を得る手段は１ｃｙｃｌｅ／ｍｍ以下の低周波を遮断する低周波遮断フィルタであることを特徴とする請求項１に記載の吐出パターン生成方法。
【請求項３】
インキの平均量が均一となる前記領域は、同一ノズルによってインキを吐出する開口部の列からなることを特徴とする請求項１または２に記載の吐出パターン生成方法。
【請求項４】
前記関数は、所定の面積からなる任意の領域において開口部のインキの平均量を均一にするための理想インキ量と、着目領域における開口部の平均インキ量の差を重みとし、前記重みと乱数を用いることによって吐出パターンを生成する関数であることを特徴とする請求項１から３何れかに記載の吐出パターン生成方法。
【請求項５】
請求項１から４何れかに記載の吐出パターン生成方法を具備することを特徴とする吐出パターン生成装置。
【請求項６】
請求項５に記載の吐出パターン生成装置により着色層を形成することを特徴とするカラーフィルタの製造方法。
【請求項７】
請求項５に記載の吐出パターン生成装置により有機機能層を形成することを特徴とする有機機能性素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高精細なパターンを吐出するための吐出パターン生成方法及び吐出パターン生成装置に関するものであり、カラーフィルタの製造方法および有機機能性素子の製造方法に関する、特に隔壁パターンに対し一定量の液滴を吐出させるために適したインクジェット吐出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
カラーフィルタの基板サイズは年々大型化が進んでいる。従来では、フォトリソグラフィー工程を繰り返す顔料分散法等が用いられてきたが、カラーフィルタのコストダウン化を図るために、近年は工程数が少なく、カラーフィルタの各着色層を同時に形成することが可能なインクジェット装置を用いた方法が検討されている。
【０００３】
インクジェット装置を用いたカラーフィルタの製造方法としては、隔壁で区切られた開口部に、インクジェットノズルヘッドのノズルからカラーフィルタの各色に対応する着色インキを吐出し、各着色層を形成する方法が一般的である。このとき、各開口部に吐出、充填されるインキの充填量のバラツキが小さいほどカラーフィルタの色ムラが低減され、高品質なカラーフィルタを製造することができる。
【０００４】
一方、カラーフィルタとしては、画像表示装置等の高解像度化、それに伴う高精細化によって、年々微細化する傾向にある。カラーフィルタの画素の微細化に従って、インクジェットで塗工するパターンピッチは狭くなっていくため、インクジェットノズルヘッドからのインキの吐出量を少量でかつ均一となるように高い精度で制御する必要がある。このため、インクジェット装置を用いたカラーフィルタの製造方法においては、複数のインクジェットノズルヘッドを積み重ねて解像度を向上させる方法が検討されている。
【０００５】
しかしながら、インクジェットノズルヘッドから吐出されるインキ量は、ノズルごとにバラツキを持っているために、吐出量が異なる場合がある。特に、複数のインクジェットノズルヘッドを積み重ねた、高解像度を目的とする吐出装置の場合には、一つのノズルから吐出されるインキ量がごく微小量のために、バラツキは相対的に大きいものとなる。
【０００６】
この場合、各開口部に対し、同量のインキを充填するために各ノズルから同じ回数のインキを吐出したとしても、ノズルごとのバラツキにより最終的なインキの充填量に差が生じてしまう。
【０００７】
結果として、同一ノズルヘッドセットの組み合わせによって吐出した各々の隔壁開口部（以下、セル）への吐出量と、異なるノズルヘッドセットの組み合わせによって形成したセルでの吐出量の差が視覚的に各画素間の色ムラとして現われ、カラーフィルタの品質および歩留まりを低下させる原因となっていた。
【０００８】
特に、基板またはヘッドを一方向に走査しながらインキを吐出する場合、同一ノズルヘッドセットの組み合わせによって形成されるセルは一直線上に並ぶため、異なるノズルヘッドセットの組み合わせによって形成されたセル列（以下、セルライン）間にスジ状の色ムラが生じ、カラーフィルタの品質を著しく低下させる。
【０００９】
このような問題の解決のため、ノズルごとの吐出量バラツキの影響を抑える手段として、例えば、同一ノズルヘッドセットの組み合わせで吐出するセルの一部について意図的に吐出量を変更し、色ムラを低減する方法が提案されている（特許文献１）。この方法によれば、色ムラの程度に基づいて吐出量を変更する特異セルの数および吐出量の変更量を決定することで、所定の面積あたりの平均吐出量を均一にすることができるとしている。また、吐出量を変更する特異セルの配置は、乱数によって決定することにより、基板内の位置が分散され、基板全体を観察した際に欠陥として認識されることを防ぐことができるとしている。
【００１０】
しかしながら、特許文献１の方法では、周囲のセルと吐出量が異なる特異セルを配置する際に乱数を用いることから、吐出パターンの振幅スペクトルに、人間の目にノイズとして検知される周波数成分が含まれるため、視覚的にざらつき感を与えるという問題があった。
【００１１】
以下に公知文献を記す。
【特許文献１】特開２００７−１７８９５６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、これら上記の問題を鑑みてなされたもので、色ムラを低減し、かつ視覚的なざらつき感を抑えた高品質なカラーフィルタ及び有機機能性素子を製造することができる吐出パターン生成方法を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の請求項１に係る発明は、隔壁により複数の開口部に区分された基板の各開口部に吐出するインキの量を吐出パターンとしてメモリーに保持する手段と、前記基板上の開口部と複数のノズルを備えたインクジェットヘッドを位置合わせした上で前記吐出パターンに基づいて前記ノズルからインキを吐出する機構を具備する吐出パターン生成装置における前記吐出パターンの生成方法であって、前記吐出パターンは、所定の面積からなる任意の領域に存在する開口部のインキの平均量が均一となるような吐出パターンを生成する関数をｆとするとき、前記関数ｆによって生成した吐出パターンｐの振幅スペクトルＰにおける周波数帯域の一部を軽減または強調した振幅スペクトルＰ’より得られる吐出パターンｐ’であることを特徴とする吐出パターン生成方法である。
【００１４】
本発明の請求項２に係る発明は、上記において、前記振幅スペクトルＰからＰ’を得る手段は１ｃｙｃｌｅ／ｍｍ以下の低周波を遮断する低周波遮断フィルタであることを特徴とする請求項１に記載の吐出パターン生成方法である。
【００１５】
本発明の請求項３に係る発明は、上記において、インキの平均量が均一となる前記領域は、同一ノズルによってインキを吐出する開口部の列からなることを特徴とする請求項１または２に記載の吐出パターン生成方法である。
【００１６】
本発明の請求項４に係る発明は、上記において、前記関数は、所定の面積からなる任意の領域において開口部のインキの平均量を均一にするための理想インキ量と、着目領域における開口部の平均インキ量の差を重みとし、前記重みと乱数を用いることによって吐出パターンを生成することを特徴とする請求項１から３何れかに記載の吐出パターン生成方法である。
【００１７】
本発明の請求項５に係る発明は、上記において、請求項１から４何れかに記載の吐出パターン生成方法を具備することを特徴とする吐出パターン生成装置である。
【００１８】
本発明の請求項６に係る発明は、上記において、請求項５に記載の吐出パターン生成装
置により着色層を形成することを特徴とするカラーフィルタの製造方法である。
【００１９】
本発明の請求項７に係る発明は、上記において、請求項５に記載の吐出パターン生成装置により有機機能層を形成することを特徴とする有機機能性素子の製造方法である。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の請求項１に係る吐出パターン生成方法によると、所定の面積からなる任意の領域に存在するセルのインキの平均量が均一になる吐出パターンを生成し、その後、生成された吐出パターンをノイズ成分の影響が少ない振幅スペクトルを持った吐出パターンに再配置することで、色ムラとざらつき感を同時に低減することができる。
【００２１】
本発明の請求項２に係る吐出パターン生成方法によると、一般的に視覚にざらつき感を与えるとされる１ｃｙｃｌｅ／ｍｍ以下の低周波成分を取り除いた吐出パターンが得られ、色ムラとざらつき感を低減することができる。
【００２２】
本発明の請求項３に係る吐出パターン生成方法によると、同一ノズルヘッドセットによってインキが吐出される一直線上に並んだセル列間に生じるスジ状の色ムラを低減し、かつ、ざらつき感を低減することができる。
【００２３】
本発明の請求項４に係る吐出パターン生成方法によると、所定の面積からなる任意の領域に存在するセルのインキの平均量が均一となる吐出パターンを生成するにあたり、周囲のセルと異なる吐出量を与えるセルの配置を乱数によってランダムに配置しても、振幅スペクトルの変更によってざらつき感を低減することができる。
【００２４】
本発明の請求項５に係る吐出パターン生成方法によって、均質でかつざらつき感の少ない吐出パターンを生成、塗工する吐出パターン生成装置を提供することができた。
【００２５】
本発明の請求項６に係る発明によって、高精細で色むらが少なく、かつ、ざらつき感の軽減された高品質なカラーフィルタを製造することが可能となった。
【００２６】
本発明の請求項７に係る発明によって、発光ムラが少なく、かつ、ざらつき感の軽減された有機ＥＬ素子等、高品質な有機機能性素子を製造することが可能となった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
図１は、本発明の吐出パターン生成装置の全体構成の一例である。本発明吐出パターン生成装置には、複数のインクジェットノズルを複数列組み合わせて配置したインクジェットノズルヘッド１を複数個配列したインクジェットノズルヘッドユニット２を持つ構成である。カラーフィルタを生成するためには、着色層を形成する各色（例えばＲ、Ｇ、Ｂ）のインキの吐出を行う必要があるため、前述した複数個並んでいるインクジェットノズルヘッドの組み合わせが各色配置されている。また、インクジェットノズルヘッドユニットは主走査方向に移動し、画像描画を行う。
【００２８】
基板置き台３は、主走査方向と直行する副走査方向に移動可能であり、さらにθ方向に回転可能である。θ方向に回転可能なため、基板置き台の上に置かれた基板の隔壁とインクジェットノズルヘッドユニットを平行に合わせることができ、副走査方向に動作させることで画像描画を行うことができる。また、基板置き台には図示されていないが吸着機構を備えており、基板置き台におかれた基板を固定することが可能である。
【００２９】
本発明の吐出パターン生成装置は、少なくともインキを隔壁の開口部に吐出するためのインクジェットノズルヘッドに存するノズルと、あらかじめ入力されたパラメータ情報に
基づいて位置情報を認識あるいは計測し、これを出力する手段と、所定の面積からなる任意の領域に存在する開口部の平均インキ量を関数によって均一にする手段と、吐出パターンの振幅スペクトルの一部を軽減または強調し、吐出パターンを再配置する手段とを有する。なお、パラメータ情報とは、例えば基板のサイズ、形成パターン等の事前に入力される情報と、ノズル及び基板の位置等の逐次入力されるノズル及び基板に係る情報を合わせた、吐出パターンに係る情報である。
【００３０】
一方、スクリーンやレンズ、光学フィルタなどの画像評価手法のひとつとして、入力画像に対する各種光学部材の出力画像のコントラストや解像度の再現性を表すＭＴＦ（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ  Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）が広く用いられている。特に、人間の目で対象物を観察する際、敏感に知覚するかどうかの一つの尺度として、視覚系のＭＴＦであるＶＴＦ（Ｖｉｓｕａｌ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ  Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）を用いることが一般的である。
【００３１】
図１５に２８６ｍｍの観察距離におけるＶＴＦ曲線を示す。図１５より、ＶＴＦ曲線は１ｃｙｃｌｅ／ｍｍにピークを持つバンドパス特性を示している。また、ＶＴＦ曲線と画像の振幅スペクトルを掛け合わせたときに残る周波数成分が少ないほど、人間の目でざらつき感を感じにくいことが、実験等で確認されている。
【００３２】
一方で、カラーフィルタの色ムラにおいて最も周期の短い色ムラは、図１６上段に示すとおり、隣り合うセルライン間で明暗を繰り返す場合（０．５ｃｙｃｌｅ／ｃｅｌｌ）である。本発明で作製するカラーフィルタの開口部の幅はおよそ５００μｍ程度であるから、０．５ｃｙｃｌｅ／ｃｅｌｌは１ｃｙｃｌｅ／ｍｍとなり、これが色ムラに関わる最大周波数となる。
【００３３】
以上より、ＶＴＦ曲線のピークとなる周波数および色ムラに関わる最大の周波数から、本発明においては１ｃｙｃｌｅ／ｍｍ以下を低周波成分と呼び、０から１ｃｙｃｌｅ／ｍｍを遮断周波数とする。なお、観察距離が離れるほど曲線は低周波寄りにシフトし、本発明で取り扱うカラーフィルタの観察距離としては２８６ｍｍ以上をとるものとする。
【００３４】
本発明に用いるインクジェットノズルヘッド及びインキを吐出するためのノズルは、複数のノズルが配置された構成のものであれば適用可能であるが、図２のように、一列に配置されたノズルが、複数の組み合わされているものを用いる。この場合、各相のノズルは各々異なったタイミングでインキを吐出する。例えば図２はインクジェットノズルヘッド１の断面図の模式図であるが、ノズルＡ相、ノズルＢ相、ノズルＣ相（以下Ａ相、Ｂ相、Ｃ相と記す）の同じ行からインキが吐出されるタイミングはＡ、Ｂ、Ｃの順でずれる。
【００３５】
この方式（以下、シェアウェーブモードと記載）では各ノズルの間隔、例えばＡ層〜Ｂ層、Ｂ層〜Ｃ層を狭め、高密度なインクジェットノズルヘッドとすることができるために、高精細な吐出パターン形成が必要なカラーフィルタの製造に適している。
【００３６】
このインクジェットノズルヘッド１は、Ａ相、Ｂ相、Ｃ相に対応するバッファ（以下、ラインバッファと記載）を備えていて、各相のラインバッファは相互に情報を転送することができる。このインクジェットノズルヘッドから吐出されるまでの簡単な動作フローを図３に示す。
【００３７】
まず、Ａ相ラインバッファが、吐出パターン情報を受けとり、その転送された情報のうちＡ相に関する情報に基づいてＡ相インキ吐出口から吐出を開始する。また、Ａ相インキ吐出口から吐出開始と同時に、吐出パターン情報をＡ相ラインバッファからＢ相ラインバッファに転送する。Ａ相インキ吐出口から吐出終了後、Ｂ相インキ吐出口は、転送された吐出パターン情報のうちＢ相に関する情報に基づいて吐出を開始する。また、Ｂ相インキ吐出口から吐出開始と同時に、吐出パターン情報をＢ相ラインバッファからＣ相ラインバッファに転送する。Ｂ相インキ吐出口から吐出終了後、Ｃ相インキ吐出口は、転送された吐出パターン情報のうちＣ相に関する情報に基づいて吐出を開始する。Ｃ相インキ吐出口から吐出終了後、ラインカウンターにて設定回数ライン吐出を行ったかどうかの判定を行い、設定回数の吐出が行なわれていなければ、吐出パターン情報をＡ相ラインバッファに転送する。再び、Ａ相インキ吐出口は吐出パターン情報に基づいて吐出開始する。以下、前述した動作をライン数分繰り返し行い、所望の吐出パターンを作成する。
【００３８】
以上がシェアウェーブモードでの吐出制御方法であるが、本発明の吐出装置はその他の方式でも問題ない。以下、本発明の吐出パターン形成方法によってカラーフィルタを形成する場合を例に説明するが、その他の光学素子、例えば有機ＥＬ素子の場合であれば発光層の各色画素を形成する場合にも同様に本発明を用いることができる。
【００３９】
吐出パターン情報に基づいてインクジェットノズルヘッドのノズルからインキを吐出する制御手段として、例えばインクジェットノズルヘッドコントローラー４を吐出装置に接続する。インクジェットノズルヘッドコントローラー４は、インクジェットノズルヘッドを駆動し、インクジェットノズルヘッドパラメータ情報と吐出パターンが格納されている。インクジェットノズルヘッドパラメータ情報は、インクジェットノズルヘッドを駆動させるための情報である。吐出パターン情報は、インクジェットノズルヘッドの位置情報を引数として、特定のノズルの吐出についての情報が格納されている。吐出を行う際にインクジェットノズルヘッドコントローラー４から各ノズルに吐出パターン情報が転送され、描画を行うことが可能である。
【００４０】
また、上記インクジェットノズルヘッドコントローラー４のインクジェットノズルヘッドを駆動させるためのインクジェットノズルヘッドパラメータ情報には、インクジェットノズルヘッドごとに最適の電圧値のパラメータを設定できることが好ましい。全てのインクジェットノズルヘッドの駆動電圧を同じ値に設定すると、インクジェットノズルヘッドから吐出される液滴の量が個体差により変わるため、基板内にインキを均一に吐出することができなくなるおそれがある。インクジェットノズルヘッドごとに最適の電圧値のパラメータを設定できるようにすることによって、インクジェットノズルヘッドごとの吐出量を制御することが可能となり、各セルの吐出量を調整することができる。
【００４１】
本発明の有する、位置情報を認識、または計測し、これを出力する手段は、予め入力されたカラーフィルタのサイズ、隔壁パターンのピッチ、画素部のパターン（ストライプ配列、セル配列、モザイク配列等の情報配列パターンを含む）等のカラーフィルタ基板のパラメータと、インクジェットノズルヘッド及びノズルの位置情報（ヘッドの位置ずれ情報を含む）と、吐出装置の基板の置き台の移動量等のパラメータ（以下、合わせて吐出パターン情報と記載）から、ノズルから基板上に吐出されるインクの着弾位置を算出する。あるいは、吐出装置に設置されたカメラによって、基板表面の画像を取得し、処理し、インキの着弾位置を算出することもできる。
【００４２】
基板上の隔壁パターンに対してインクジェットノズルヘッド及びノズルの位置を算出した後、この情報を基に、インキの着弾位置が、画素部の形成位置（目的とする隔壁開口部：セル）であるか否かをプログラムにより処理判断する。着弾位置が目的とする隔壁開口部に該当する場合のみ有効なノズルとして認識され、そうではないノズルからは吐出されない。
【００４３】
図４は、ノズルが有効か否かの判断の具体例である。インクジェットノズルヘッドのノズル５のうち、カラーフィルタ基板の開口部の直上部にあたるノズルについては有効と判
断され、それ以外のノズルは無効と判断し、吐出パターン情報を生成する。そして、この吐出パターン情報に従って、各インクジェットノズルヘッドのノズルは目的とするセル内にインキを吐出する。各開口部におけるインキの吐出量は有効なノズルのドロップ数としても表すことができる。
【００４４】
ここで本発明の吐出装置及び吐出方法を用いない場合には、同一ノズルヘッドセットの組み合わせによって塗工されるセルライン内においては、セルごとの吐出量のバラツキが小さい場合でも、セルライン間の吐出量の差がセルライン内の吐出量の差に比べて大きいために、セルラインに沿ったスジ状の色ムラが発生し、全体として視覚的に色ムラの大きいカラーフィルタとなってしまう。
【００４５】
そこで本発明の吐出パターン生成装置は、有効なノズルからセルに吐出するインキの吐出量、すなわち有効なノズルのドロップ数を、乱数を用いて増減する手段を有することによって、この問題を解決する。つまり、ある一定規定量のドロップ数（以下、基本ドロップ数）から、セルごとに実際に吐出するドロップ数に幅を持たせることで、セルライン内に任意のバラツキを持たせ、セルライン間の平均吐出量のバラツキを目立たなくすることができ、これにより全体的な色ムラを低減することができる。
【００４６】
ここで、ノズルから吐出するインキのドロップ数を乱数を用いて増減する手段は、上述の有効なノズルから吐出するノズルを選択し、さらに、目標とする理想インキ量と着目セルラインの平均インキ量の差からセルライン内でドロップ数を変更するセルの数を決定し、演算用計算機により、乱数を用いて、決定したセル数分だけ吐出量変更セルをセルライン内で割り振る。例えば、理想インキ量よりも平均インキ量が多いセルラインについては、セルライン内にドロップ数の少ないセルを設けることで平均インキ量を理想インキ量に近づけることができる。ただし、１つのセルにおけるドロップ数の増減数が多い場合、セルラインのインキ量の平均値が理想インキ量に近づいたとしても、周囲と吐出量が大きく異なるセルが欠陥として認識される可能性がある。したがって、１つのセルにおけるドロップ数の増減数は数ドロップ程度とし、ドロップ数を変更するセルの数でセルラインのインキ量の平均値を調整する方が望ましい。
【００４７】
この調整により各セルラインのインキ量の平均値は目標とする理想インキ量に近づき、また、乱数を用いて吐出量を変更するセルを配置することでセルライン内の配置の偏りも生じない。結果として、ノズルごとの吐出量バラツキによるセルライン間の吐出量の差が小さくなり、セルラインに沿ったスジ状の色ムラが低減される。
【００４８】
ここで、理想インキ量は作成するカラーフィルタの目標とする膜厚、色度、輝度などから求めることができる。
【００４９】
また、上記の説明では、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の代表的な色ムラであるスジ状のムラを低減するための手段の一つとしてセルライン単位での調整手法を述べたが、インキ量の平均値を理想インキ量に近づけるための領域の単位はセルラインに限らなくてもよい。たとえば、カラーフィルタの表示領域を複数の長方形に分割してもよい。
【００５０】
ここで、前述の通り人間の視覚には、ざらつき感を感じる周波数があるが、上記調整では、ドロップ数を変更するセルの配置を決定する際に乱数を用いていることから、生成された吐出パターンの振幅スペクトルに、このざらつき感を感じさせる周波数が含まれている。特に、一般の演算用計算機で発生される乱数は白色雑音と呼ばれ、全周波数帯域で同じ強度を持つことから、人間の視覚が最もざらつき感を感じる低周波成分を含んでいる。したがって、上記調整手法では、色ムラを低減する反面、ざらつき感という新たな問題が
発生してしまう。
【００５１】
そこで、本発明では、上記手法により色ムラを低減する吐出パターンを生成した後、吐出パターンを振幅スペクトルに変換し、ここからざらつき感を感じさせる周波数成分を取り除き、再度吐出パターンに逆変換することで、ざらつき感を低減した吐出パターンを得る手段を有している。
【００５２】
ここで、吐出パターンの振幅スペクトルを求める手段としては、ドロップ数を変更するセルの配置情報が記載されたテーブルを演算用計算機に読み込んでフーリエ変換し、その絶対値を求める。
【００５３】
また、ざらつき感を感じさせる周波数成分を取り除く手段としては、任意に設計した帯域遮断フィルタと上記振幅スペクトルを周波数空間で掛け合わせる。
【００５４】
本発明は、インクジェット法を用いたパターンの形成において、画素間の吐出量の差を軽減し、ムラをなくすものであるから、インクジェット法を用いた素子の作製に適用可能である。以下に本発明を用いた素子の製造方法の例として、カラーフィルタ及び有機機能性素子の製造方法を説明する。
【００５５】
カラーフィルタあるいは有機機能性素子のいずれの素子の製造についても、基板上に隔壁を形成し、そこに画素部を形成することにより作成できる。
【００５６】
基板について以下に説明する。基板は、印刷物の支持基板として用いるものである。目的とする光学素子により、基板の種類は異なるが、例えば、ガラス基板、石英基板、プラスチック基板、ドライフィルム等、公知の透明基板材料を使用することができる。中でもガラス基板は、カラーフィルタ、有機ＥＬ素子用途において、透明性、強度、耐熱性、耐候性において優れている。
【００５７】
隔壁について以下に説明する。本発明ではインクジェット印刷装置により基板にインキを付与し、カラーフィルタあるいは有機機能性素子を形成する。異なる種類のインキ同士の混色（又は混合）を防止するため、基板上に予め隔壁を形成することが好ましい。
【００５８】
隔壁は、基板の表面を多数の領域に区分けすると共に、この多数の領域のそれぞれに吐出されたインキの混色を防止する機能を有するものである。混色を防止するため、隔壁には一定の撥インキ作用を示すものを用いることが望ましい。例えば、撥インキ剤を含む樹脂組成部により隔壁を形成する方法、樹脂組成物により形成した隔壁にプラズマ処理を行い撥インキ性を付与する方法、隔壁を光触媒層とともに形成し光触媒作用により隔壁に撥インキ性を付与する方法などを例示することができる。また、ディスプレイの表示画面を構成するカラーフィルタ、有機ＥＬ素子においては、この隔壁に遮光性を付与することで、表示画面のコントラストを向上させることができる。いずれの場合であっても、隔壁を樹脂組成物より形成する場合には、樹脂バインダーと撥インキ剤とを必須成分として含有する必要がある。
【００５９】
隔壁は印刷法、フォトリソグラフィー法等の公知の隔壁形成方法により形成することができる。
【００６０】
カラーフィルタの製造方法について以下に説明する。カラーフィルタを形成する場合、まず前記の基板上に、上記の方法で隔壁を形成する。着色インキを使用して、本発明の吐出パターン形成装置により着色層を形成する。着色インキは、着色顔料、溶媒、樹脂バインダーを必要に応じて含むことができる。
【００６１】
有機機能性素子の製造方法について以下に説明する。有機ＥＬ素子または有機太陽電池、あるいは有機半導体を形成する場合にもまず前記の基板上に、隔壁を形成する。インキに有機発光材料を含むものとし、本発明の吐出パターン生成装置及び吐出方法を用いて基板上に吐出、有機機能層を形成し製造することができる。このインキは、有機発光材料、溶媒、樹脂バインダーを、必要に応じて含むことができる。溶媒、樹脂バインダーは、前記隔壁の形成で掲げたものと同様の材料を使用することができる。
【００６２】
有機発光材料について以下に説明する。有機発光材料としてクマリン系、ペリレン系、ピラン系、アンスロン系、ポルフィレン系、キナクリドン系、Ｎ，Ｎ’−ジアルキル置換キナクリドン系、ナフタルイミド系、Ｎ，Ｎ’−ジアリール置換ピロロピロール系、イリジウム錯体系等の有機溶剤に可溶な有機発光材料や該有機発光材料をポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリビニルカルバゾール等の高分子中に分散させたものや、ポリアリーレン系、ポリアリーレンビニレン系やポリフルオレン系などの高分子有機発光材料が挙げられる。
【００６３】
本発明の吐出装置による吐出パターン生成方法を具体例により説明する。
【００６４】
まず、前述したように吐出パターンに従って、ノズルの有効・無効が判断される。基板上の隔壁開口部に存在し、かつ画素部に形成する画素に対応するインキを吐出するノズルを有効とする（図４参照）。
【００６５】
次に、あらかじめ設定した理想インキ量を吐出するためのインキのドロップ数（基準ドロップ数）を算出し、これを各有効ノズルのドロップ数として分配する。理想インキ量は、目標とする膜厚、色度、輝度等より算出する。
【００６６】
ここで、上述の通り、ノズルごとの吐出量のバラツキ、クロストークの影響などによって、実際の各セルラインの平均インキ量は、理想インキ量からずれている場合がある。そこで、本発明においては、目標とする理想インキ量と着目セルラインの平均インキ量の差からセルライン内でドロップ数を変更するセルの数を決定し、演算用計算機により、乱数を用いて、決定したセル数分だけ吐出量変更セルをセルライン内で割り振ることで、理想インキ量に近い値まで平均インキ量を近づけることを可能とする。
【００６７】
上記吐出パターンの生成例を以下に示す。
【００６８】
理想インキ量と各セルラインの平均インキ量との差は、
Ｍ−Ｍ（ｘ）＝ｋ（ｘ）（なお、Ｍは理想インキ量、Ｍ（ｘ）は各セルラインの平均インキ量、ｋ（ｘ）は理想インキ量と各セルラインの平均インキ量との差、ｘは各セルラインを表すシンボルである。）で示すことができる。
【００６９】
前記ｋ（ｘ）は各セルラインの膜厚、色度、輝度などを測定することにより算出することが可能である。
【００７０】
乱数との比較により、各セルのドロップ数を単位ドロップだけ増減するか否かを決定し、この工程を前記ｋ（ｘ）によって決まる増減ドロップ数の最大値と同じ回数だけ繰り返すことで各セルのドロップ数の増減数を決定する工程は、例えば図５および図６に示すフローチャートのようになる。
【００７１】
図５はｋ（ｘ）≧０、すなわち理想インキ量に対して平均インキ量が少ない場合のフローチャートである。また、図６はｋ（ｘ）＜０、すなわち理想インキ量に対して平均インキ量が多い場合のフローチャートである。
【００７２】
まず、図５の場合について説明する。｜ｋ（ｘ）｜を単位ドロップ量ｄで割ったときの商をｍ、余りをｎとする。また、ｒ（ｊ）は０以上１以下の実数の乱数を生成する関数、ｙは各セルを表すシンボル、Ｍ（ｘ，ｙ）はセルラインｘ内の各セルｙのインキ量である。
【００７３】
まず、乱数と｜ｋ（ｘ）｜／（ｍ＋１）ｄを比較し、乱数の方が小さかった場合、セルラインｘ内のセルｙのドロップ数に単位ドロップが加算される。これをｍ＋１回繰り返し、その累積値がセルｙに加算されるドロップ数である。すなわち、１回の比較ではセルラインｘ内の各セルｙについて、｜ｋ（ｘ）｜／（ｍ＋１）ｄの確率で単位ドロップが加算され、セルラインｘの平均インキ量Ｍ（ｘ）の増加分は確率的に｜ｋ（ｘ）｜／（ｍ＋１）に近い値となる。したがって、この工程をｍ＋１回繰り返すことにより、セルラインｘの平均インキ量Ｍ（ｘ）の増加分はｋ（ｘ）に近い値となり、理想インキ量に近づけることが可能となる。
【００７４】
また、図６のｋ（ｘ）＜０の場合については、上述の単位ドロップを加算する処理を減算する処理に置き換えたフローである。すなわち平均インキ量Ｍ（ｘ）の減少分はｋ（ｘ）に近い値となり、理想インキ量に近づけることが可能である。
【００７５】
用いる乱数関数の精度が高いほど増減値はｋ（ｘ）に近い値となり、平均インキ量が、より理想インキ量に近づくことになる。
【００７６】
ただし、前述の通り、上記の方法で生成した吐出パターンの振幅スペクトルはざらつき感を感じさせる周波数成分を含んでいる。そこで、次に、この周波数成分を取り除く方法の例を以下に示す。
【００７７】
乱数を用いた調整の結果、図７に示すようにドロップ数を変更するセルの配置情報が記載されたテーブルが得られる。テーブルのｘ方向はノズルの並び方向、ｙ方向は基板の走査方向に該当する。すなわち、テーブルにおいて同じｘの位置に存在するｙ方向のセル列が同一ノズルヘッドセットの組み合わせによって塗工されるセルの集合である。また、テーブルの数字は各セルの増減ドロップ数を表している。
【００７８】
図８は上記テーブルを演算用計算機に読み込んでフーリエ変換し、その絶対値をとることで得られた吐出パターンの振幅スペクトルの例である。図８において水平方向は図７におけるｘ方向の周波数成分、垂直方向は図７におけるｙ方向の周波数成分を表している。なお、セルの有効開口幅をＨとするとき、図７および図１５の周波数の単位換算は、ｃｙｃｌｅ／ｍｍ＝（ｃｙｃｌｅ／ｃｅｌｌ）÷（Ｈｍｍ／ｃｅｌｌ）で表される。
【００７９】
また、２次元フーリエ変換の特徴として、図８の中心部が低周波成分を表し、中心部から離れるほど高周波成分になっていく。ドロップ数の調整に乱数を用いたことから、全方位、全周波数帯域で同じ強度を持っている。すなわち、特に視覚にざらつき感を与えやすい成分である低周波成分も含まれていることが分かる。
【００８０】
次に、この振幅スペクトルからざらつき感を与える周波数成分を取り除く方法を示す。
【００８１】
例として、特に視覚にざらつき感を与えやすい成分である低周波成分を取り除くために、低域遮断フィルタを図８の振幅スペクトルに掛け合わせる方法が考えられる。低域遮断フィルタの例を図９に示す。低域遮断フィルタの設計パラメータとして、水平方向のフィルタ幅Ｈｘと垂直方向のフィルタ幅Ｈｙを用意した。
【００８２】
振幅スペクトルと低域遮断フィルタを掛け合わせることで新たに得られた振幅スペクトルをフーリエ逆変換することで、低周波成分を取り除いた吐出パターンのテーブルが得られる。このテーブルがざらつき感を軽減するための、ドロップ数を変更するセルの配置情報を表している。ただし、振幅スペクトルを変更していることから、フーリエ逆変換によって得られるテーブルの数値は必ずしも整数とは限らない。したがって、四捨五入をするなどしてテーブルの数値を整数に丸め込み、ノズルのドロップ数として成り立つ数値に変更する必要がある。
【００８３】
ここで、フィルタの幅Ｈｘ，Ｈｙを調整することにより、振幅スペクトルを変更してもセルラインの平均インキ量が大きく変動したり、あるいはセルライン内のドロップ数を変更するセルの位置が偏ったりすることなく低周波成分を取り除けることが分かっている。
【００８４】
以上のように、本発明の方法によれば、色ムラとざらつき感を同時に軽減した高品質なカラーフィルタを製造することができる。
【００８５】
次に、実施例１として、本発明のカラーフィルタの製造方法を説明する。
【実施例１】
【００８６】
隔壁の形成方法を以下に説明する。撥インキ性を付与する材料を含有した感光性樹脂組成物として、下記組成比で配合した黒色感光性樹脂組成物を用いた。基板としては無アルカリガラス（１７３７：コーニング（株）製）を用い、その上にこの黒色感光性樹脂組成物をスピンコート法により塗布し、温度９０℃のホットプレートにて１分間プリベーク処理をして基板上に膜厚２．０μｍの被膜を形成した。
【００８７】
感光性樹脂組成物の組成は、シクロヘキサノン（沸点１５５．７℃）  ８０重量部
クレゾール−ノボラック樹脂：ＥＰ４０５０Ｇ（旭有機材工業（株）製）  １５重量部
メラミン樹脂：ＭＷ３０（三和ケミカル（株）製）  ５重量部
カーボン顔料：ＭＡ−８（三菱マテリアル（株）製）  ２３重量部
分散剤：ソルスパース５０００（ゼネカ（株）製）  １．４重量部
ラジカル重合性を有する化合物：トリメチロールプロパントリアクリレート（大阪有機化学工業社製）
光重合開始剤：イルガキュア３６９（チバスペシャリティケミカルズ（株）製）２重量部
含フッ素化合物：モディパーＦ−６００（日本油脂（株）製、質量平均分子量３５０００）５重量部
である。
【００８８】
続いてストライプ状のパターンであるフォトマスクを用いて、超高圧水銀灯により１００ｍＪ／ｃｍ2の露光処理を施し、さらに現像処理を行うことで所望される隔壁パターンを得た。その後、熱風式焼成炉内にて加熱処理を施した。
【００８９】
着色インキの調整について以下に説明する。下記組成物を、窒素雰囲気下でアゾビスイソブチルニトリル０．７５重量部を加え、７０℃５時間の条件で反応させ、アクリル共重合体樹脂を得た。
【００９０】
着色インキ組成物の組成は、
メタクリル酸  ２０重量部
メチルメタクリレート  １０重量部
ブチルメタクリレート  ５５重量部
ヒドロキシエチルメタクリレート  １５重量部
乳酸ブチル  ３００重量部
であり、得られたアクリル共重合体樹脂が、全体に対して１０重量％になるようにプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートを用いて希釈し、アクリル共重合体樹脂の希釈液を得た。
【００９１】
この希釈液８０．１ｇに対し、着色顔料１９．０ｇ、分散剤としてポリオキシエチレンアルキルエーテル０．９ｇを添加して、３本ロールにて混練し、赤色、緑色、青色の各着色ワニスを得た。なお、赤色顔料として、ピグメントレッド１７７を、緑色顔料としてピグメントグリーン３６を、青色顔料としてピグメントブルー１５を、各々使用した。
【００９２】
得られた各着色ワニスに、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートを、その顔料濃度が１２〜１５重量％、粘度が１５ｃｐｓになるように、各々調整して添加し、赤色、緑色、及び青色着インキを得た。
【００９３】
カラーフィルタを作製した。以下に説明する。図１に示される本発明の吐出装置を用いて、着色層を形成した。ここで、セル数はノズルの並び方向に対して７６８セル、基板の搬送方向に対して１３６０セルであり、また目標とする色度より算出した各セルの理想インキ量Ｍは８６４ｐｌ、単位ドロップの吐出量ｄは６ｐｌである。
【００９４】
まず、本発明によるカラーフィルタの製造方法に用いられる基板と同様の隔壁パターンからなる検査用基板を用意し、全セル共通で理想インキ量を吐出する吐出パターンを生成してインキの吐出を行った。次に、この検査用基板の各セルの輝度値を測定することにより、各セルに実際に吐出されたインキ量および理想インキ量との差を算出した。この結果を図１０に示す。なお、同一ノズルヘッドセットの組み合わせによって塗工される基板搬送方向のセルラインの吐出量バラツキは、セルライン間の吐出量バラツキに比べて十分小さかったため、インキ量の調整はセルライン単位で行うこととした。
【００９５】
次に、図５および図６に示されたフローチャートにしたがって、各セルラインの平均インキ量を理想インキ量に近づけるための吐出量変更セルの配置を決定した。ただし、各セルの増減ドロップ数の最大値は１ドロップとした。
【００９６】
図１１は、上記吐出量変更を行った後の理想インキ量と平均インキ量の差である。図１０と図１１を比較すると、平均インキ量が理想インキ量に大幅に近づいたことが分かる。また、図１２に５列目のセルライン内のドロップ数変更セルの分布を示す。これより、吐出量を変更するセルがセルライン内で偏ることなく配置されていることが分かる。
【００９７】
次に、図５および図６に示されたフローチャートにしたがって生成した吐出パターンの振幅スペクトルに低域遮断フィルタを掛け合わせ、これによって得られた振幅スペクトルをフーリエ逆変換することにより、低周波成分を取り除いた吐出パターンを得た。ここで、作製した基板の有効開口幅は長手方向（ｘ方向）で５００μｍであるが、前述の低周波の境界となる周波数１ｃｙｃｌｅ／ｍｍをｃｙｃｌｅ／ｍｍ＝（ｃｙｃｌｅ／ｃｅｌｌ）÷（Ｈｍｍ／ｃｅｌｌ）にしたがって単位変換すると０．５ｃｙｃｌｅ／ｃｅｌｌとなる。実施例１では低域遮断フィルタの幅をこれよりも十分大きな値とし、ＨｘおよびＨｙを３ｃｙｃｌｅ／ｃｅｌｌとした。図１３は、セルライン毎に低周波成分を取り除く前後の平均インキ量の差を求めた結果である。これより平均インキ量を大きく変動させることなく、低周波成分を取り除けていることが分かる。また、図１４は低周波成分を取り除いた後の５列目のセルライン内におけるドロップ数変更セルの分布である。これより、低周波成分を取り除いた後も、セルライン内で大きな偏りが無くドロップ数変更セルが配置されていることが分かる。
【００９８】
図５および図６に示されたフローチャートにしたがって生成した吐出パターンを塗工した基板を目視観察した。その結果、色ムラの低減されたカラーフィルタが得られた。さらに、振幅スペクトルの低周波成分を取り除く前後の吐出パターンを塗工した基板を目視観察により比較した。その結果、低周波成分を取り除くことにより、ざらつき感が低減されていることが確認された。
【００９９】
以上のように、ノズルの吐出量バラツキによる色ムラを乱数を用いた吐出量調整によって低減し、かつ、乱数による調整の結果生じる視覚的なざらつき感を吐出パターンの振幅スペクトルから低周波成分を取り除くことで抑えた結果、高品質なカラーフィルタを製造することができた。
【図面の簡単な説明】
【０１００】
【図１】本発明の吐出パターン生成装置の全体構成図例を示す概略図。
【図２】シェアウェーブモードのインクジェットノズルヘッドのノズル概略図。
【図３】シェアウェーブモードのインク吐出動作フローチャート。
【図４】インクジェットノズルヘッドのノズルから有効なノズルを選択する概略図。
【図５】本発明の増減ドロップ数を決定するフローチャート。
【図６】本発明の増減ドロップ数を決定するフローチャート。
【図７】ドロップ数を変更するセルの配置情報が記載されたテーブル。
【図８】図７のテーブルから求めた振幅スペクトルを表す図。
【図９】低域遮断フィルタの例。
【図１０】乱数による調整前の平均インキ量と理想インキ量の差を表す図。
【図１１】乱数による調整後の平均インキ量と理想インキ量の差を表す図。
【図１２】低周波成分を取り除く前の吐出量変更セルの配置を表す図。
【図１３】低周波成分を取り除く前後の平均インキ量の差を表す図。
【図１４】低周波成分を取り除いた後の吐出量変更セルの配置を表す図。
【図１５】ＶＴＦ曲線を表す図。
【図１６】色ムラの周期を表す概念図。
【符号の説明】
【０１０１】
１…インクジェットノズルヘッド
２…インクジェットノズルヘッドユニット
３…基板置き台
４…インクジェットノズルヘッドコントローラー
５…ノズル
６…有効なノズル
７…隔壁開口部
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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