(57)【要約】【課題】  粘度の高いインクを用いても、膜厚ムラのないカラーフィルタを提供する。【解決手段】  基板３上の被着色部４ｂに対して、インクジェット方式でインクを吐出するカラーフィルタの製造方法において、１つの被着色部４ｂに対して、複数のノズル１ｂから選択された３つのノズル１ｂを１組として、その１組のノズル１ｂから同時にインクを吐出する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上の被着色部に対して、インクジェット方式でインクを吐出するカラーフィルタの製造方法において、
１つの被着色部に対して、複数のノズルから選択された２以上のノズルからなるノズルセットから、同時にインクを吐出する吐出工程を含むことを特徴とするカラーフィルタの製造方法。
【請求項２】
上記吐出工程では、上記ノズルセットとして、隣接するノズルを用いる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】
上記吐出工程では、上記ノズルセットとして、インク吐出方向が、上記被着色部の中心部に傾斜したノズルを用いる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４】
上記吐出工程では、被着色部のサイズに応じて、基板とノズルとの距離を変化させる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５】
上記吐出工程では、同一色の被着色部間のピッチと、同一色のノズルセット間のピッチとが略一致するように、基板とノズルとの角度を変化させる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６】
上記吐出工程では、基板またはノズルを回転させることを特徴とする請求項５に記載のカラーフィルタの製造方法。
【請求項７】
基板上の複数の被着色部に対して、インクジェット方式でインクを吐出するカラーフィルタの製造装置において、
複数のノズルを有し、１つの被着色部に対して、複数のノズルから選択された２以上のノズルから、同時にインクを吐出するインクジェットヘッドを備えていることを特徴とするカラーフィルタの製造装置。
【請求項８】
着色部の膜厚ムラが、１％以下であることを特徴とするカラーフィルタ。
【請求項９】
請求項８に記載のカラーフィルタを備えた表示パネル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェットヘッドからインクを吐出して形成された均一な膜厚のカラーフィルタおよびその製造方法、並びに、そのカラーフィルタの製造装置に関するものであり、例えば、基板の各画素を着色することにより形成される液晶ディスプレイに用のカラーフィルタおよびその製造方法、並びにそのカラーフィルタの製造装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
今日、例えば、薄型液晶テレビ、パーソナルコンピュータ、および携帯電話などの発達に伴い、液晶ディスプレイ、特にカラー液晶ディスプレイの需要が増加している。しかし、液晶パネルの価格は依然として高く、さらなるコストダウンが必要とされている。特に、コスト的に比重の大きいカラーフィルタのコストダウンに対する要求が高まっている。
【０００３】
カラーフィルタの製造方法としては、染色法、顔料分散法、電着法、印刷法、およびインクジェット法などが提案されている。
【０００４】
例えば、特許文献１には、インクジェット法として、インクジェットジヘッドを用いて、赤，緑，および青の３色の各色素を含有するインク（着色液）を、基板上に吐出した後、各インクを乾燥させることにより、カラーフィルタの着色部を形成する方法が開示されている。
【０００５】
また、特許文献２には、インクジェット法として、複数のノズルを有するインクジェットヘッドを用いて、複数の被着色部に同時にインク（着色液）を吐出することにより、カラーフィルタの着色部を形成する方法が開示されている。
【０００６】
図６は、複数のノズルを有するインクジェットヘッドと、被着色部（画素）を形成した基板との配置関係の一例を示した断面図である。この構成では、Ｒ（赤），Ｇ（緑），およびＢ（青）の各色のインクを吐出するインクジェットヘッド１０２ａ〜１０２ｃを、走査方向Ａに走査させながら、カラーフィルタを形成する基板１０３の被着色部１０４ａ〜１０４ｃに、ノズル１０１ａ〜１０１ｃからインクを吐出する。なお、被着色部１０４ａ〜１０４ｃは、インクジェットヘッド１０２ａ〜１０２ｃの色（Ｒ・Ｇ・Ｂ）にそれぞれ対応している。
【０００７】
また、図６の構成では、インクジェットヘッド１０２ａのノズルピッチ１０５と、同一色に着色する被着色部のピッチ（図６ではＲに着色すべき被着色部１０４ａ−１０４ａのピッチ１０６）とが一致していない（ノズルピッチ１０５＜ピッチ１０５）。このような場合、インクジェットヘッド１０２ａ〜１０２ｃを、被着色部１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃ…の配列方向に対して、傾斜して配置する。そして、例えば、インクジェットヘッド１０２ａを傾斜した状態で、同一色の被着色部１０４ａ−１０４ａに対応するノズル１０１ａ−１０１ａ（図６では塗りつぶしたノズル１０１ａ）から、インクを吐出する。これにより、同一色の複数の被着色部１０４ａ−１０４ａを、同時に着色することができる。
【０００８】
このように、図６の構成では、各色につき、複数のノズル孔を有する１本のインクジェットヘッド１０２ａ〜１０２ｃを用いて、ノズルピッチ１０５と異なる画素ピッチ１０６を有するカラーフィルタの着色部を形成することができる。
【特許文献１】特開昭５９−７５２０５号公報（１９８４年４月２７日公開）
【特許文献２】特開平９−１０１４１２号公報（１９９７年４月１５日公開）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、従来の構成では、高粘度のインクを用いた場合、被着色部全体にインクが拡がらず、膜厚を均一にできないという問題がある。
【００１０】
具体的には、カラーフィルタの製造では、インクジェットプリンタに使用されるインクよりも高粘度のインクが用いられる。この高粘度のインクは、高濃度の色素成分（例えば３０％程度）を含有しており、粘度は例えば１５ｃＰなどである。高粘度のインクを用いるのは、カラーフィルタを形成する基板上の隣接する被着色部（画素）間の混色を防止するためである。
【００１１】
しかしながら、特許文献２の構成では、画素の大きさに対してノズルピッチが小さい場合には、複数のノズルを使用して描画することが可能であるのに対して、画素の大きさに対してノズルピッチが同じくらいか大きい場合には、１個のノズルしか使用して描画できない。１個のノズルしか使用しない場合、インクの拡がりを考慮すると、必然的に画素の中央付近に着弾させることになる。このため、特許文献２の構成では、画素の中央付近にしか着弾位置を得ることができない。しかし、特許文献２の構成のように、被着色部の中央部付近に高粘度のインクを着弾させると、着弾後のインクの広がりが小さくなる。その結果、インクの乾燥後にも被着色部全体にインクが広がっておらず、被着色部中のインクの厚さ（膜厚）が不均一な状態となる。特に、被着色部の端部へのインクの広がりは悪くなっている。このため、膜厚ムラ（塗布ムラ，色素ムラとも言われる）が生じ、カラーフィルタとしての性能が悪くなる。
【００１２】
なお、膜厚ムラが生じた被着色部を繰り返し走査して、インクを吐出することによって膜厚ムラを解消することも考えられる。しかしながら、カラーフィルタの製造に用いるインクの揮発性は高いため、吐出するタイミングが微妙に異なると、乾燥時間の差による乾燥ムラが生じるため、膜厚ムラを解消することはできない。
【００１３】
また、例えば、現在市販の液晶テレビディスプレイでは、液晶パネルの大きさは、２０インチ程度の大きさから５０インチ近くの大きさまで、数多く存在する。例えば、２２インチのＷＸＧＡ（Wide extended Graphics Array）タイプの液晶パネルでは、画素ピッチが３５６．５μｍであり、１色当たりの画素幅は１１８．８μｍである。一方、４５インチのＷＸＧＡタイプの液晶パネルでは、画素ピッチが７２９．３μｍであり、１色当たりの画素幅は２４３．１μｍである。
【００１４】
このように、液晶ディスプレイの大きさおよび画素ピッチは、さまざまであるため、１つのインクジェットヘッドを用いて種々の画素ピッチに対応する場合には、インクを基板の画素に着弾させる着弾位置を適切に設定する必要がある。
【００１５】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、特に粘度の高いインクを用いても、膜厚ムラのないカラーフィルタおよびその製造方法、並びにカラーフィルタの製造装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明のカラーフィルタの製造方法は、上記の課題を解決するために、基板上の被着色部に対して、インクジェット方式でインクを吐出するカラーフィルタの製造方法において、１つの被着色部に対して、複数のノズルから選択された２以上のノズルからなるノズルセットから、同時にインクを吐出する吐出工程を含むことを特徴としている。
【００１７】
上記カラーフィルタの製造方法は、インクジェット方式によりインクを吐出することによって、カラーフィルタを形成する方法である。インクジェット方式によるカラーフィルタの形成は、基板の被着色部に対してノズルからインクを吐出することによって行われる。被着色部に吐出されたインクは、その被着色部に着弾後広がる。そして、被着色部に広がったインクが乾燥することによって、カラーフィルタの各色に対応する着色部（着色領域）が形成される。
【００１８】
上記の発明によれば、吐出工程では、２以上のノズルからなるノズルセットから、１つの被着色部にインクが吐出される。これにより、１回のインク吐出によって、１つの被着色部には、複数のノズルからインクが着弾する。このため、１回のインク吐出によって、被着色部の複数の異なる点に、インクを吐出することができる。その結果、例えば、被着色部の中央部付近にインクを吐出した場合でも、中央部付近のみではなく、被着色部の端部方向にもインクが広がる。従って、高粘度のインクを用いた場合であっても、被着色部の全体にインクを広げ、膜厚ムラが極めて小さいカラーフィルタを製造することができる。
【００１９】
本発明のカラーフィルタの製造方法において、上記吐出工程では、上記ノズルセットとして、隣接するノズルを用いることが好ましい。
【００２０】
上記の発明によれば、吐出工程において、複数のノズルから選択されたノズルセットとして、隣接するノズルを用いている。このため、インクが吐出されないノズルを減らし、複数のノズルを効率的に利用することができる。なお、ノズルセット同士も隣接するようにすれば、より効率的に複数のノズルを利用することができる。
【００２１】
本発明のカラーフィルタの製造方法において、上記吐出工程では、上記ノズルセットとして、インク吐出方向が、上記被着色部の中心部に傾斜したノズルを用いることが好ましい。
【００２２】
上記の発明によれば、ノズルセットのインク吐出方向が、被着色部の中心部に傾斜している。このため、ノズルセットを構成する両端のノズルの幅が被着色部の幅よりも大きい場合にも、被着色部の幅に合わせてインク吐出方向を傾斜させることによって、その被着色部を着色することができる。これにより、インクの吐出方向を傾斜させないノズルセットを用いる場合よりも、ノズルセットを構成するノズル数を多くすることができる。その結果、１つの被着色に対して、より多くのノズルからなるノズルセットを用いてインクを吐出できる。従って、より一層被着色部の全体にインクを広げ、膜厚ムラが極めて小さいカラーフィルタを製造することができる。このような構成は、例えば、大型の液晶パネルのカラーフィルタを製造するために特に有用である。
【００２３】
本発明のカラーフィルタの製造方法において、上記吐出工程では、被着色部のサイズに応じて、基板とノズルとの距離を変化させることが好ましい。
【００２４】
上記の発明によれば、吐出工程では、基板のサイズによって異なる被着色部のサイズに応じて、基板とノズルとの距離を変化させて、ノズルからインクを吐出する。これにより、被着色部へのインクの着弾位置がほとんど変わらない範囲（許容される範囲）となるように、基板とノズルとの距離を維持することによって、被着色部のサイズ（基板のサイズ）に応じて、基板とノズルとの距離を最適な位置に変化させて、カラーフィルタを製造することができる。
【００２５】
本発明のカラーフィルタの製造方法において、上記吐出工程では、同一色の被着色部間のピッチと、同一色のノズルセット間のピッチとが略一致するように、基板とノズルとの角度を変化させることが好ましい。
【００２６】
上記の発明によれば、同一色の被着色部間のピッチと、同一色のノズルセット間のピッチとが略一致するように、基板とノズルとの角度を変化させる。ここで、基板に対して、ノズルセット（ノズルの配列方向）を傾斜させれば、傾斜させない場合よりも、インク吐出時のノズルセット間（ノズル間）のピッチは、小さくなる。上記「同一色のノズルセット間のピッチ」とは、被着色部にインクを吐出する時の実質的なノズルセット間のピッチを示している。
【００２７】
上記の発明によれば、同一色の被着色部間のピッチと、インク吐出時の同一色のノズルセット間とのピッチとが、略一致した状態で、インクを吐出する。すなわち、上記被着色部間のピッチと、ノズルセット間のピッチとが一致しない場合は、それらのピッチが略一致するように、基板とノズルとの角度を調節する。これにより、基板サイズ（被着色部のサイズ）に応じて、カラーフィルタを製造することができる。
【００２８】
本発明のカラーフィルタの製造方法において、上記吐出工程では、基板またはノズルを回転させることが好ましい。
【００２９】
上記の発明によれば、基板またはノズルを回転させることによって、基板とノズルとの角度を変化させることができる。これにより、基板サイズ（被着色部のサイズ）に応じて、カラーフィルタを製造することができる。
【００３０】
本発明のカラーフィルタの製造装置は、上記の課題を解決するために、基板上の複数の被着色部に対して、インクジェット方式でインクを吐出するカラーフィルタの製造装置において、複数のノズルを有し、１つの被着色部に対して、複数のノズルから選択された２以上のノズルから、同時にインクを吐出するインクジェットヘッドを備えていることを特徴としている。
【００３１】
上記の発明によれば、本発明のカラーフィルタの製造方法と同様に、被着色部の全体にインクを広げ、膜厚ムラが極めて小さいカラーフィルタを製造することができる。
【００３２】
本発明にかかるカラーフィルタは、上記の課題を解決するために、着色部の膜厚ムラが、１％以下であることを特徴としている。上記の発明によれば、膜厚ムラが極めて小さいカラーフィルタを提供することができる。
【００３３】
本発明の表示パネルは、本発明のカラーフィルタを備えていることを特徴としている。上記の発明によれば、上記表示パネルは、膜厚ムラが極めて小さい本発明のカラーフィルタを備えた表示パネルを提供できる。ここで、表示パネルは、カラーフィルタを備えるものであればよく、例えば、液晶表示パネルなどを例示できる。
【発明の効果】
【００３４】
本発明のカラーフィルタの製造方法および製造装置は、以上のように、１つの被着色部に対して、複数のノズルから選択された２以上のノズルからなるノズルセットから、同時にインクを吐出する構成である。
【００３５】
本発明によれば、基板の被着色部の中央部のみではなく、端部にまで、インクを広げることが可能である。それゆえ、インク乾燥後の膜厚ムラを低減し、均一な膜厚のカラーフィルタを製造することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
以下、本発明の一実施形態について図１ないし図５に基づいて説明する。なお、以下の実施の形態により、本発明が限定されるものではない。
【００３７】
本発明のカラーフィルタの製造装置は、インクジェット法によるカラーフィルタの製造において、高粘度のインクを用いて、膜厚ムラのないカラーフィルタを製造するものである。
【００３８】
図１は、本実施形態におけるカラーフィルタの製造装置に用いるインクジェットヘッド（塗布機構）の斜視図である。
【００３９】
本実施形態のカラーフィルタの製造装置は、図１に示すようなインクジェットヘッド２からインクを吐出することにより、カラーフィルタの着色部を形成する。
【００４０】
図１に示すように、インクジェットヘッド２は、ヘッドチップ１１の中央部にノズルプレート１０が形成された構成である。
【００４１】
ノズルプレート１０は、インクジェットヘッド２において、カラーフィルタを形成するためのインクを吐出する部分である。ノズルプレート２には、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、および青色（Ｂ）に対応する３列のノズル１ａ〜１ｃが形成されている。各色ともに、複数のノズル１ａ〜１ｃが、直線状に配列している。各ノズル１ａ〜１ｃは、所定のノズルピッチ５（隣り合うノズルの間隔）となるように設計されている。
【００４２】
なお、本実施形態では、ノズルプレート１０には、１色につき３０個（合計９０個）のノズル１ａ〜１ｃが形成されている。また、ノズルピッチ５は、２４３．１μｍに設計されている。このノズルピッチ５は、４５インチのＷＸＧＡタイプの液晶パネルにおける１色当たりの画素ピッチと同じである。
【００４３】
ここで、図２は、図１のインクジェットヘッド２を破線で切断した、ノズルプレート１０の断面図である。すなわち、図２は、ノズルプレート２において、緑色のインクを吐出する部分の断面を示している。
【００４４】
図２に示されるように、ノズルプレート１０は、圧電素子１２からなっている。ノズル１ｂどうしが、圧電素子１２を介して隣接している。圧電素子１２は、ノズル１ｂを仕切る壁部となっている。
【００４５】
なお、圧電素子１２としては、例えばチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）などを使用することができる。
【００４６】
ノズルプレート１０の先端部（ノズル１ｂの先端部）１４には、インクを吐出するノズル孔（吐出口）８が形成されている。ノズル孔８は、例えば、エキシマレーザ等の加工装置によって、形成される。なお、ノズル孔８は、ノズル流路１３よりも狭くなっている。つまり、ノズル孔８の直径は、ノズル流路１３の直径よりも小さくなっている。
【００４７】
なお、ノズルプレート１０の表面（先端部１４）には、図示しない撥インク性を有する表面処理層が形成されており、ノズル孔８付近へのインクの付着を防止している。
【００４８】
ノズル１ｂは、図２の上方からインク流路１３を経由したインクを、ノズル孔８から吐出する。インクは、カラーフィルタを形成する基板３に対して、図２の矢印で示した矢印で示す吐出方向（飛翔方向）に吐出されるようになっている。
【００４９】
すなわち、圧電素子１２に電圧を印加すると、圧電素子１２が伸縮および振動し、その圧力変動によって圧力室（図示せず）が駆動する。その結果、インク流路１３を経由してノズル孔８からインクが吐出される。このとき圧電素子１２に印加する電圧を制御すれば、インクの吐出量を調整することが可能となる。なお、インクの吐出量は、被着色部４ａ〜４ｃのサイズ，インクの粘度，およびインク着弾位置などに応じて設定すればよく、特に限定されるものではない。
【００５０】
なお、上記の説明では、圧電素子１２によってインクを吐出しているが、例えば、インクを加熱してインク中に気泡を発生させて、気泡の体積膨張によりインクを吐出することもできる。この場合も、電圧を制御することで、ノズル孔８から吐出するインク量を調整することができる。
【００５１】
ここで、本発明の特徴部分であるノズル１ａ〜１ｃからのインク吐出について、図２〜図４に基づいて説明する。図３は、ノズル１ｂから吐出されたインクの着弾位置を示す図であり、図４は、ノズルプレート１０と基板３との位置関係を示す図である。
【００５２】
図４に示すように、インクを吐出する基板（カラーフィルタを形成する基板）３には、Ｒ，Ｇ，Ｂの順に並んだ各色の被着色部４ａ〜４ｃが、ストライプ状に形成されている。被着色部４ａ〜４ｃは、インクジェットヘッド２ａ〜２ｃからインクが吐出されることによって、インクの乾燥後にカラーフィルタの着色部となる領域である。
【００５３】
本実施形態のインクジェットヘッド２は、基板３の１つの被着色部４ａ〜４ｃに、同一色の複数のノズル１ａ〜１ｃから、同時にインクを吐出することを特徴としている。
【００５４】
より詳細には、本実施形態では、図２に示すように、インクジェットヘッド２は、中心となるノズル１ｂと、その中心のノズル１ｂに隣り合う２つのノズル１ｂとからなる３つのノズル１ｂを１組（ノズルセット）として、インクを吐出する。さらに、中心のノズル１ｂと、中心のノズル１ｂに隣りあう２つのノズル１ｂとのインクの吐出方向は、異なっている。
【００５５】
具体的には、中心のノズル１ｂは、基板３における被着色部４ａ〜４ｃの形成面に対して、鉛直下向きにインクを吐出する。すなわち、３つのノズル１ｂの中央部は、基板３の鉛直方向となす角度が０度である。
【００５６】
一方、隣接するノズル１ｂは、基板３における被着色部４ａ〜４ｃの形成面に対して、鉛直下向きよりも中心のノズル１ｂ側（内側）に傾斜した角度でインクを吐出する。なお、ここでは、隣接するノズル１ｂのインク吐出方向の角度を、中心のノズル１ｂのインク吐出方向に対して、８．６４°としている。すなわち、３つのノズル１ｂの両端部は、基板３の鉛直方向とのなす角度が、８．６４度の角度である。このように、隣接するノズル１ｂのインク吐出方向は、被着色部４ｂの中心部に傾斜している。
【００５７】
なお、この角度は、例えば、基板３とインクジェットヘッド２ａ〜２ｃ（ノズル１ａ〜１ｃ）との距離、および、実現すべきインク着弾位置１７・１８（後述の図４参照）に応じて、設定される。すなわち、この角度によって、吐出されたインクの着弾位置が決定される。また、同じ着弾位置を得る場合でも、インクの粘度によって、設定する角度は異なる。すなわち、この角度は、着弾後のインクの広がりに応じて設定する。
【００５８】
図３は、このような３つのノズル１ｂから、被着色部４ｂに対してインクを吐出した結果を示している。図３に示すように、３つのノズル１ｂからの１回の吐出により、被着色部４ｂには、３箇所にインクが着弾する。すなわち、１回の吐出により、中心のノズル１ｂからのインク着弾位置１７と、隣り合う２つのノズル１ｂからのインク着弾位置１８とに、インクが吐出される。このようなインクの吐出を、基板３およびインクジェットヘッド２を走査しながら行うことによって、被着色部４ｂ全体を着色することができる。
【００５９】
なお、図３において、便宜上、１つの着色部の幅７を「画素幅」とした場合、図３では、被着色部４ｂの画素幅７は２４２μｍである。また、図３では、中心のノズル１ｂから吐出されたインク着弾位置１７と、隣接するノズル１ｂから吐出されたインク着弾位置１８との距離（中心の距離）は、９１μｍとなっている。また、被着色部４ｂの端部と、インク着弾位置１８の中心との距離は、３０μｍとなっている。なお、画素幅７は、インクジェットヘッド２の走査方向Ａと直交する方向の幅とする。
【００６０】
本実施形態のインクジェットヘッド２では、このような３つのノズルによるインクの吐出を、被着色部４ａ〜４ｃのそれぞれに対して行う。図１のインクジェットヘッド２は、図４に示すように、各色のインクごとに、インクジェットヘッド２ａ〜２ｃを備えている。図４では、各インクジェットヘッド２ａ〜２ｃにおいて、塗りつぶされたノズル１ａ〜１ｃが、中心のノズル１ａ〜１ｃとなり、その両隣のノズル１ａ〜１ｃを合わせた３つのノズル１ａ〜１ｃから、同時にインクが吐出される。これにより、被着色部４ａ〜４ｃ全体を、均一に着色することができる。
【００６１】
ここで、前述のように、本実施形態では、各ノズル１ａ〜１ｃは、１つの被着色部に対して、３つのノズルを１組のノズルセットとして、インクを吐出している。各インクジェットヘッド２ａ〜２ｃには、所定のノズルピッチ５で、各ノズル１ａ〜１ｃが配列されている。このため、あるノズルセットの中心のノズルと、その隣のノズルセットの中心のノズルとのピッチ（中心ノズル間のピッチ）も、所定値となっている。
【００６２】
また、基板３上の被着色部４ａ〜４ｃは、所定の画素幅７で形成されている。さらに、隣りあう被着色部間のピッチ（例えば、被着色部４ａとその隣の被着色部４ｂとのピッチ）も、所定のピッチとなっている。このため、同一色の被着色部（例えば被着色部４ａ−４ａ間のピッチ（同一色の画素ピッチ６）も、所定値となる。
【００６３】
なお、画素幅７は１つの被着色部４ａ〜４ｃの幅であり、画素ピッチ６は、同一色間の被着色部４ａ−４ａの幅とする。
【００６４】
このような、ノズルピッチ５，中心ノズル間のピッチ１６，画素幅７，および同一色の画素ピッチ６は、任意の設定値であるため、インクジェットヘッド２ａ〜２ｃおよび基板３に応じて変化するものである。
【００６５】
従って、所定のノズルピッチ５で配列されたノズル１ａ〜１ｃを有するインクジェットヘッド２ａ〜２ｃを用いると、中心ノズル間のピッチ１６および同一色の画素ピッチ６が、一致する場合と一致しない場合とがある。
【００６６】
本実施形態のカラーフィルタの製造装置は、いずれの場合にも、被着色部４ａ〜４ｃを均一に着色できるようになっている。図４は、上記ピッチが一致する場合のインクジェットヘッド２ａ〜２ｃと基板３との位置関係を示す図であり、図５は、上記一致が一致しない場合のインクジェットヘッド２ａと基板３との位置関係を示す図である。
【００６７】
すなわち、図４では、同一色の被着色部間のピッチ（例えば、図４では被着色部４ａ−４ａ間のピッチ）６は、中心のノズル１ａ−１ａ間のピッチ１６と略等しい。この場合、インクジェットヘッド２ａ〜２ｃを、基板３の被着色部４ａ〜４ｃの形成面と平行にして、インクを吐出する。これにより、被着色部４ａ〜４ｃには、画素幅７の方向に対して平行に、インクが着弾する。そして、その平行維持して、インクジェットヘッド２ａ〜２ｃを、走査方向Ａに走査することによって、被着色部４ａが着色される。このようにして、中心ノズル間のピッチ１６および同一色の画素ピッチ６が一致する場合に、各被着色部４ａ〜４ｃを均一に着色することができる。
【００６８】
一方、図５では、同一色の被着色部間４ａ−４ａ間のピッチ６と、中心のノズル１ａ−１ａ間のピッチ１６とが異なる（例えばピッチ６＜ピッチ１６）。この場合、インクジェットヘッド２ａ〜２ｃを、基板３の被着色部４ａ〜４ｃの形成面に対して傾斜にして、インクを吐出する。ここで、この傾斜の程度（角度）は、同一色の画素ピッチ６と、傾斜時の実質的な中心ノズル間のピッチ１９とが、略一致する程度とすればよい。これにより、被着色部４ａ〜４ｃには、画素幅７の方向に対して傾斜した状態で、インクが着弾する。そして、その傾斜を維持して、インクジェットヘッド２ａ〜２ｃを、走査方向Ａに走査することによって、被着色部４ａが着色される。このようにして、中心ノズル間のピッチ１６および同一色の画素ピッチ６が一致しない場合にも、各被着色部４ａ〜４ｃを均一に着色することができる。
【００６９】
このように、本実施形態のカラーフィルタの製造装置は、同一色の被着色部間４ａ−４ａ間の画素ピッチ６と、中心のノズル１ａ−１ａ間のピッチ１６とが同じであれば、走査方向に対してインクジェットヘッド２ａ〜２ｃを傾斜させずに、被着色部４ａ〜４ｃを着色できる。一方、上記画素ピッチ６とピッチ１６とが異なる場合、インクジェットヘッド２ａ〜２ｃを傾斜させることによって、被着色部４ａ〜４ｃを着色できる。
【００７０】
従って、インクジェットヘッド２ａ〜２ｃを用いて、基板３の画素ピッチ６に関係なく、カラーフィルタを製造することができる。通常、液晶ディスプレイの大きさおよび画素ピッチ６は、さまざまである。本実施形態のカラーフィルタの製造装置は、このような種々のサイズの液晶パネルに対応させて、種々の画素ピッチ６を有する基板３に対してカラーフィルタを製造することができる。
【００７１】
このように、本実施形態のカラーフィルタの製造装置は、同一色の被着色部間４ａ−４ａ間のピッチ６と、中心のノズル１ａ−１ａ間のピッチ１６とに関係なく、被着色部４ａ〜４ｃを均一に着色することができる。そして、着色後のインクの乾燥により、カラーフィルタの着色部が形成され、カラーフィルタの製造が完了する。
【００７２】
なお、本実施形態のカラーフィルタの製造装置において、インクジェットヘッド２ａ〜２ｃ（ノズル１ａ〜１ｃ）と基板３との距離が、近すぎたり、遠すぎたりすると、インク着弾位置１７および１８を、確実に実現できない場合もある。
【００７３】
そこで、本実施形態のカラーフィルタの製造装置では、インク着弾位置１７および１８を実現するために、インクジェットヘッド２ａ〜２ｃ（ノズル１ａ〜１ｃ）と基板３との距離を最適な位置に設定している。
【００７４】
ここで、「最適な位置」とは、インクジェットヘッド２ａ〜２ｃと基板３とが接することがない位置であって、かつ、例えば、周囲の気流によってノズル１ａ〜１ｃから吐出されるインク滴が流されるなどしても、吐出されたインクが着弾すべき位置に着弾できる位置を示している。この「最適な位置」は、例えば、インクジェットヘッド２ａ〜２ｃと基板３との距離を変えて、インク滴の着弾位置を測定し、インク滴の着弾位置が変わらない範囲（すなわち、カラーフィルタを形成する上で許容される位置ズレの範囲）で、最も遠い位置とすることによって、求めることができる。
【００７５】
例えば、図３に示すような、インク着弾位置１７および１８を、確実に実現するために、インクジェットヘッド２ａ〜２ｃ（ノズル１ａ〜１ｃ）と基板３との距離を、１ｍｍに設定している。前述した３つのノズル１ｂにおける、隣接するノズル１ｂのインク吐出方向の角度を（図２では８．６４°）は、インクジェットヘッド２ａ〜２ｃ（ノズル１ａ〜１ｃ）と基板３との距離（１ｍｍ）と、図３のインク着弾位置１７および１８とに基づき設定されたものである。
【００７６】
このように、本実施形態のカラーフィルタの製造装置では、インクジェットヘッド２ａ〜２ｃ（ノズル１ａ〜１ｃ）と基板３との距離を最適な位置に設定しているため、確実に目的とするインク着弾位置１７および１８を実現することができる。これにより、より均一な膜厚のカラーフィルタを製造することができる。
【００７７】
なお、前述したインクジェットヘッド２ａ〜２ｃを傾斜角度、および、基板３とノズル１ｂとの距離（最適な位置）は、例えば、基板３の被着色部４ａ〜４ｃに基づき設定することができる。
【００７８】
具体的には、例えば、上記カラーフィルタの製造装置は、基板の被着色部４ａ〜４ｃを読み取る読取部、および、インクジェットヘッド２ａ〜２ｃと基板３とを相対的に移動させることにより両者の距離を変化させる移動部を備えている。
【００７９】
読取部は、例えば、カメラと制御部とを備えており、カメラで撮影した被着色部４ａ〜４ｃの情報（被着色部情報）を、データとして制御部に送信する。
【００８０】
制御部は、カメラから送信された被着色部４ａ〜４ｃの情報に基づき、インクジェットヘッド２ａ〜２ｃと基板３との最適な距離（最適な位置）を設定する。また、制御部は、被着色部４ａ〜４ｃの情報に基づき、同一色の被着色部間４ａ−４ａ間のピッチ６と、中心のノズル１ａ−１ａ間のピッチ１６とが異なるか否かを判定する。そして、このピッチが異なる場合は、インクジェットノズル２ａ〜２ｃを、前述のように傾斜させるように設定する。
【００８１】
移動部は、制御部によって設定された、インクジェットヘッド２ａ〜２ｃと基板３との最適な距離（最適な位置）に基づき、インクジェットヘッド２ａ〜２ｃおよび基板３を相対移動させる。また、移動部は、制御部にてピッチが異なると判定された場合に、前述のように、インクジェットノズル２ａ〜２ｃが傾斜するように、インクジェットノズル２ａ〜２ｃを移動させる。移動部は、基板３およびインクジェットヘッド２ａ〜２ｃの少なくとも一方を移動させればよい。つまり、移動部は、インクジェットヘッド２ａ〜２ｃと基板３との相対的な位置を変化させればよい。なお、基板をインクジェットヘッド２ａ〜２ｃに対して相対移動させる動作、および、基板３とインクジェットヘッド２ａ〜２ｃとの距離を調整する動作は、同一の移動部で行っても、別々の移動部で行ってもよい。
【００８２】
移動部としては、例えば、基板３をｘｙｚ方向（３次元方向）に移動可能なステージが挙げられる。このステージは、インク吐出時の基板３の走査にも利用できる。
【００８３】
上記読取部および移動部を備えたカラーフィルタの製造装置によれば、読取部で取得した基板３の被着色部４ａ〜４ｃに基づき、移動部によってインクジェットヘッド２ａ〜２ｃ（ノズル１ａ〜１ｃ）と基板３との角度および距離を最適な位置に設定することが可能となる。従って、確実に目的とするインク着弾位置１７および１８を実現することができる。
【００８４】
以上のように、本実施形態のカラーフィルタの製造装置は、１つの被着色部４ａ〜４ｃに対して、複数のノズル１ａ〜１ｃから選択された２以上のノズル１ａ〜１ｃ（本実施形態では３つのノズル）から、同時にインクを吐出している。
【００８５】
カラーフィルタの製造に用いるインクは、通常のインクジェットプリンタに使用されているインクより高粘度である。例えば、カラーフィルタの製造に用いるインクは、色素成分が３０％、粘度が１５ｃＰである。このため、従来のカラーフィルタの製造装置では、被着色部全体にインクが広がりにくい。その結果、製造されたカラーフィルタは、膜厚ムラが発生しやすい。膜厚ムラが生じたカラーフィルタは、高精度の色再現性、明るさの再現を実現することができない。
【００８６】
これに対し、本実施形態のカラーフィルタの製造装置では、ノズルセット１ａ〜１ｃから、１つの被着色部４ａ〜４ｃにインクを吐出する。これにより、１回のインク吐出によって、１つの被着色部４ａ〜４ｃには、複数のノズル１ａ〜１ｃからインクが着弾する。このため、１回のインク吐出によって、被着色部４ａ〜４ｃの複数の異なる点に、インクを吐出することができる。その結果、例えば、被着色部４ａ〜４ｃの中央部付近にインクを吐出した場合でも、中央部付近のみではなく、被着色部４ａ〜４ｃの端部方向にもインクが広がる。従って、高粘度のインクを用いた場合であっても、被着色部４ａ〜４ｃの全体にインクを広げ、膜厚ムラが極めて小さいカラーフィルタを製造することができる。
【００８７】
これにより、１つの被着色部に対して隣接する３つのノズルから吐出したインクを、被着色部の中心付近と端部付近とに、着弾させることができる。従って、カラーフィルタの被着色部の幅方向（被着色部の配列方向）に対して、均一にインクを吐出することができる。このため、被着色部にインクが着弾した後、インクを被着色部全体に広げることができる。従って、被着色部のまで均一にインクが広がるため、インク（色素）の膜厚ムラのないカラーフィルタを製造することができる。
【００８８】
なお、特許文献２の構成では、画素（被着色部）の大きさに対してノズルピッチが同じくらいか大きい場合には、１個のノズルしか使用して描画できない。この場合、インクの拡がりを考慮すると、必然的に画素の中央付近に着弾させることになる。このため、特許文献２の構成では、画素の中央付近にしか着弾位置を得ることができない。それゆえ、インクジェットヘッドの移動方向に対して垂直方向にインクを拡げることができない。
【００８９】
これに対し、本発明の構成では、１回のインク吐出によって、被着色部４ａ〜４ｃの複数の異なる点に、インク滴を着弾させることができる。このため、インクジェットヘッドの移動方向に対して垂直方向にインクを拡げることができる。従って、吐出するインクの粘度が高く、画素の大きさに対してノズルピッチが大きい場合であっても、中央付近に着弾させるとインクが広がらずに画素全体にインクが広がらないという、特許文献２不都合を、解決することができる。
【００９０】
さらに、本実施形態の方法によって製造したカラーフィルタと、特許文献２に記載の方法で製造したカラーフィルタとの膜厚ムラを比較した結果、本実施形態の方法によって製造されたカラーフィルタは、全ての被着色部において１％であり、被着色部全体にインクが広がっており、インクが行き渡らない部分が全くないことが確認された。
【００９１】
一方、特許文献２の方法によって製造されたカラーフィルタの膜厚ムラは、基板全体で５％程度であり、被着色部全体にインクが行き渡らない部分が確認された。
【００９２】
なお、膜厚ムラは、基板の裏面から光を照射することによって、カラーフィルタを透過する透過光の分布を調べ、その透過光の分布から評価した。すなわち、基板の裏面から光を当ててその透過光の光量を測定して、透過光が多ければ膜厚が薄いと判断し、少なければ膜厚が厚いと判断する。このようにして、「膜厚ムラ」を評価することができる。
【００９３】
また、「膜厚ムラ」が大きいと色再現性に問題が生じる。色再現性の問題は、単独の色（本実施形態の場合、赤、青、緑の各色）にも当てはまり、複数色を組み合せた色（単独以外の色）、例えば赤と青との重ねあわせで紫ができる場合にも当てはまる。従って、例えば、赤と青の比率が１：１の紫を作る場合に、例えば赤に＋５％の「膜厚ムラ」があると、かなり赤みがかった紫に見えて、カラーフィルタとしては不良品となる。本発明のカラーフィルタは、膜厚ムラが１％以下と極めて小さいため、単独の色はもちろん、特に複数色を組み合せた場合であっても、高精度の色再現性、明るさの再現性を実現できる。
【００９４】
なお、本実施形態のカラーフィルタの製造装置は、少なくとも以下の点を変更することができる。
【００９５】
本実施形態では、図２のように、中心のノズル１ｂとそれに隣接する２つのノズル１ｂとからインクを吐出して１つの被着色部４ｂを着色した。すなわち、各色について、隣接する３つのノズル１ａ〜１ｃからなるノズルセットを用いて、１つの被着色部４ａ〜４ｃを着色した。しかし、ノズルセットの各ノズル１ａ〜１ｃは、隣接していなくてもよい。例えば、１つの被着色部４ａ〜４ｃに対して使用するノズルを、１つおきに複数選択する構成とすることもできる。この場合、画素幅７に比べてノズルピッチ５が狭い場合に有効である。
【００９６】
また、本実施形態では、各ノズル１ａ〜１ｃについて、３つのノズルを１つのノズルセットとしている。しかし、このノズルセットは、２つ以上のノズルからなるものであればよい。すなわち、ノズルセットのノズル数は、適宜変更することができる。この構成では、ノズルセットを構成するノズル数を増やすことによって、被着色部４ａ〜４ｃの端部まで均一にインクを着弾させることができる。従って、被着色部４ａ〜４ｃの端部にまでインクが広がり、均一な膜厚のカラーフィルタを製造できる。
【００９７】
また、１つのノズル１ａ〜１ｃから吐出するインク量を抑えることができる。被着色部４ａの画素幅７が大きい場合、ノズルセットのノズル数を増やすことが好ましい。一方、画素幅７が小さい場合、１つのノズル１ａ〜１ｃから吐出するインクの量を減らしたとしても、ノズルセットのノズル数が多いと、インクの量が多くなってしまう。このため、被着色部４ａの画素幅７が小さい場合、使用するノズル孔８の数を減らすことが好ましい。これにより、画素幅７に応じた、適切なインク吐出が可能となる。
【００９８】
図４および図５では、各被着色部４ａ〜４ｃは、ストライプ状になっている。しかし、各被着色部４ａ〜４ｃをさらに細かく分離して画素を構成し、複数の画素をマトリクス状に配置する構成であってもよい。
【００９９】
基板３の被着色部４ａ〜４ｃ間には、異なる色のインクの混色を防ぐために、土手（隔壁）が形成されている。すなわち、各被着色部４ａ〜４ｃは、その土手を介して隣接している。この土手（隔壁）は、各被着色部４ａ〜４ｃの表面反射を防ぐため、黒い隔壁（ブラックマトリクス）とすることもできる。
【０１００】
なお、画素幅７および画素ピッチ１６は、基板３の大きさなどによって異なるため、特に限定されるものではない。例えば、４５インチのＷＸＧＡタイプの液晶パネルを製造する場合、図４において、１色あたりの画素幅７は２４２μｍであり、画素ピッチ１６は７２９．３μｍである。隣接する被着色部４ａ〜４ｃ間には、インクの混色を防ぐために土手（隔壁）が形成されている。ここでは、土手の幅を約３μｍとしているため、画素ピッチ１６は、１色あたりの画素幅７のちょうど３倍になっていない。
【０１０１】
基板３は、カラーフィルタの使用目的によって適宜選択すればよく、特に制限されるものではない。基板３は、例えば、ガラス基板、プラスチック基板、プラスチックフィルムなどの板状またはフィルム状のものを使用できる。
【０１０２】
本実施形態では、インクジェットヘッド２は、３色のインクジェットヘッド２ａ〜２ｃが一体構造となったものでもよいし、各々のインクジェットヘッド２ａ〜２ｃが独立した構造であってもよい。インクジェットヘッド２ａ〜２ｃが独立した構造であれば、例えば１つのインクジェットヘッドのみにインク詰まりが生じた場合に、そのインクジェットヘッドのみ交換することができる。
【０１０３】
なお、本発明のカラーフィルタの製造方法および製造装置は、以下のように表現することもできる。
【０１０４】
〔１〕本発明のカラーフィルタの製造方法は、基板上の所定位置に複数のインク吐出ノズルを有するインクジェットヘッドからインクを吐出して複数の色要素（被着色部）を有するカラーフィルタを製造するカラーフィルタの製造方法であって、前記色要素を着色する際、１つの画素に対して複数のノズルを用いて色画素を形成する方法ともいえる。
【０１０５】
従来のカラーフィルタの形成においては、インクの粘度が大きくなると、画素に吐出されたインクの広がりが小さくなり、インクの乾燥後に、画素中のインクの厚みが不均一であったり、画素全体にインクが行き渡らなかったりするという問題があった。
【０１０６】
そこで、上記〔１〕の構成では、基板上の所定位置に複数のインク吐出ノズルを有するインクジェットヘッドからインクを吐出して複数の色要素を有するカラーフィルタを製造するカラーフィルタの製造方法であって、前記色要素を着色する際、１つの画素に対して複数のノズルを用いて色画素を形成することで、インクの乾燥後にインク中の色素をより均一に画素内に配置することができる。つまり、本発明では、画素の中央部だけではなく、画素の端部にもインクを吐出している。このため、画素全体にインクが行き渡り、インクの乾燥後に、画素中のインクの厚さ（膜厚）を均一にすることができる。さらに、異なる大きさの基板に対しても、常に最適なインクの着弾位置が得られる。
【０１０７】
〔２〕上記〔１〕に記載の複数のノズルは、隣接しているものであってもよい。これにより、より安定してインクの乾燥後にインク中の色素を均一に画素内に配置することができる。
【０１０８】
〔３〕上記〔１〕に記載の複数のノズルは、基板上の色画素の中心方向、またはノズル孔中心と色画素の中心を結ぶ方向に傾斜しているものであってもよい。これにより、より安定してインクの乾燥後にインク中の色素を均一に画素内に配置することができる。
【０１０９】
〔４〕本発明のカラーフィルタの製造装置は、基板の画素サイズを読み取るための読み取り手段と、基板とインクジェットヘッドとの距離を変えることができる移動手段と、前記読み取り手段によって得られた基板のサイズの情報から、基板またはインクジェットヘッドを前記移動手段により最適な位置に移動する手段とを有するものであるともいえる。
【０１１０】
上記の構成によれば、異なる大きさの基板に対して、基板の大きさに応じてインクの着弾位置を変えることができ、インクの乾燥後にインク中の色素をより均一に画素内に配置することが可能となる。
【０１１１】
〔５〕上記〔４〕のカラーフィルタの製造装置は、前記読み取り手段によって得られた基板のサイズの情報から、インクジェットヘッドのノズル間ピッチを基板に対して最適な位置に移動する手段を有するものであってもよい。
【０１１２】
これにより、基板の大きさに応じてインクの着弾位置を変えることができ、インクの乾燥後にインク中の色素をより均一に画素内に配置することができる。
【０１１３】
〔６〕上記〔５〕のカラーフィルタの製造装置において、前記インクジェットヘッドのノズル間ピッチを基板に対して最適な位置に移動する手段は、インクジェットヘッドまたは基板を回転させるものであってもよい。
【０１１４】
上記の各構成によれば、上記インクジェットヘッドのノズル間ピッチを基板に対して、最適な位置に移動する手段をインクジェットヘッドまたは基板を回転させることとすることで、インクの乾燥後にインク中の色素をより均一に画素内に配置することができる。
【０１１５】
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０１１６】
本発明によれば、膜厚ムラのないカラーフィルタを製造することができるため、カラーフィルタを有する各種表示パネルを製造に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１７】
【図１】本発明のカラーフィルタ製造装置におけるインクジェットヘッドを示す斜視図である。
【図２】上記インクジェットヘッドにおけるノズルプレートの断面図である。
【図３】上記インクジェットヘッドにおけるインクの着弾位置を示す図である。
【図４】上記インクジェットヘッドを傾斜させない場合のカラーフィルタの製造方法を説明する図である。
【図５】上記インクジェットヘッドを傾斜させる場合のカラーフィルタの製造方法を説明する図である。
【図６】従来のカラーフィルタの製造方法を説明する図である。
【符号の説明】
【０１１８】
Ａ      走査方向
１ａ，１ｂ，１ｃ  ノズル
２，２ａ，２ｂ，２ｃ    インクジェットヘッド
３      基板
４ａ，４ｂ，４ｃ    被着色部
５      ノズルピッチ
６      画素ピッチ（同一色の被着色部間のピッチ）
７      画素幅
８      ノズル孔
９      インク着弾位置
１１    ヘッドチップ
１２    圧電素子
１３    インク流路
１４    先端部
１６    中心ノズル間のピッチ（同一色のノズルセット間のピッチ）
【図１】
2006308974.tif 000003
【図２】
2006308974.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2006308974.tif 000007
【図６】
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