(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に複数色の着色パターンを備えたカラーフィルタを製造するための塗布装置において、
基板を載置するための駆動可能なステージと、複数色のインクを供給するためのインク供給部と、該インク供給部から供給される複数色のインクを前記ステージに載置された基板上に塗布するための各色用の塗布ヘッドと、前記ステージ、インク供給部および塗布ヘッドを制御するための制御装置と、を備え、
前記塗布ヘッドは、インクチャンバーと、電圧の印加で変形して該インクチャンバーの容積を可変とするピエゾ素子と、前記インクチャンバーに連通し外部にインク滴を吐出するためのノズルとを備えたインク吐出部が複数配列されたものであり、
前記制御装置は、各インク吐出部の前記ノズルからのインク滴の吐出速度が所望の規定速度範囲内となるように、各インク吐出部毎に前記ピエゾ素子の印加電圧を設定する電圧印加制御部を備え、
前記電圧印加制御部は、ストロボ発光装置と、前記ノズルから吐出されたインク滴の位置を前記ストロボ発光装置の各ストロボ発光により検出するための観察装置と、ストロボ発光間隔内におけるインク滴の移動距離からインク滴の吐出速度を測定し、該測定速度を規定速度範囲と比較し、規定速度範囲外であるときにピエゾ素子の印加電圧を再設定する判定部と、を有しており、該印加電圧の設定を、前記観察装置の観察倍率を高める方向で再設定するとともに、前記規定速度範囲をより狭くする方向で再設定して複数回行うことを特徴とするカラーフィルタ製造用の塗布装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カラーフィルタ製造用の塗布装置に係り、特にインクジェット方式による高精度の着色パターン形成が可能な塗布装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
カラーフィルタの製造方法として現在主流の顔料分散法は、まず、ブラックマトリックスを形成した透明基板上に、赤、緑、青のいずれかの感光性樹脂塗料を塗布して塗布膜を形成し、次いで、マスク露光により、塗布膜のうち所望の着色層形成部位のみを硬化させ、その後の現像工程により不要部分を除去して、１色目の着色パターンを形成する。同様の工程を更に２回繰り返すことにより、赤、緑、青の３色の着色パターンを備えたカラーフィルタを作製する。
しかし、上述の顔料分散法は、工程数が多く、また、現像工程における感光性樹脂塗料のロスが大きく、このため、低コストで高効率であるカラーフィルタの製造方法が望まれている。
【０００３】
このような問題を解消するために、インクジェット方式の塗布装置を用いたカラーフィルタの製造方法が開発されている。インクジェット方式には、連続方式とドロップ・オン・デマンド方式があるが、現在ではドロップ・オン・デマンド方式が主流である。また、ドロップ・オン・デマンド方式の駆動方法としては、熱により気泡を発生させることでインクチャンバー内の圧力を高めてインクを吐出させるサーマル方式と、電圧により圧電素子（ピエゾ素子）を振動させてインクを吐出させるピエゾ方式とがある。
【０００４】
上記のサーマル方式は、製造コストを低く抑えることができることから、主に低価格プリンターに用いられているが、インク吐出量の制御が難しく、耐久性がないことから、高画質化、高速化が要求される産業用には適していない。一方、ピエゾ方式は、吐出量の制御が容易で、また、インクの選択の幅も広いことから、産業用にも広く用いられている。
【０００５】
ピエゾ方式における吐出原理は、電圧を印加したときのピエゾ素子の変形の方向によって、Ｅｘｔｅｎｓｉｏｎモード（電場の方向に伸縮）と、Ｓｈｅａｒモード（電場をかけると歪む）に分類されるが、動作原理はどちらも同じである。例えば、Ｓｈｅａｒモードを例に説明すると、ピエゾ素子は、変形する面がインクチャンバーに接するように配置されており、このピエゾ素子に電圧を印加して変形させると、インクチャンバーの容積が増加して内圧が低下し、インク流路からインクがインクチャンバー内に引き込まれる。次に、電圧印加を停止することにより、ピエゾ素子が元の状態に戻り、インクチャンバー内の圧力が高くなって、ノズルからインクが押出され吐出される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように吐出されるインク滴の大きさは、インクの物性（粘度、表面張力等）とインクジェットヘッドを構成している部材の作製精度で決まる。吐出されるインク滴の大きさが各ノズル毎に異なるようなヘッドを用いた塗布装置でカラーフィルタを製造すると、着色パターンの厚みムラが生じ、カラーフィルタの品質低下を来たすという問題があった。インク滴の大きさに影響するようなヘッドの因子としては、ピエゾ素子の加工精度（結晶の均一性、膜厚、大きさ）、電極の形成精度、接続抵抗等の均一性、インクチャンバーの加工精度、ノズル径のバラツキ、各部材の接合精度（接着剤の厚みムラ等）等が挙げられる。しかし、高品質のカラーフィルタを製造するのに十分な程度まで塗布装置の全ての部材の作製精度を高めることは、技術的に限界があり、また、塗布装置の製造コストの大幅な増大を来たすことになる。
【０００７】
本発明は、上記のような実情に鑑みてなされたものであり、着色パターンの厚みが均一な高品質のカラーフィルタを製造するためのインクジェット方式の塗布装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、基板上に複数色の着色パターンを備えたカラーフィルタを製造するための塗布装置であって、基板を載置するための駆動可能なステージと、複数色のインクを供給するためのインク供給部と、該インク供給部から供給される複数色のインクを前記ステージに載置された基板上に塗布するための各色用の塗布ヘッドと、前記ステージ、インク供給部および塗布ヘッドを制御するための制御装置と、を備え、前記塗布ヘッドは、インクチャンバーと、電圧の印加で変形して該インクチャンバーの容積を可変とするピエゾ素子と、前記インクチャンバーに連通し外部にインク滴を吐出するためのノズルとを備えたインク吐出部が複数配列されたものであり、前記制御装置は、各インク吐出部の前記ノズルからのインク滴の吐出速度が所望の規定速度範囲内となるように、各インク吐出部毎に前記ピエゾ素子の印加電圧を設定する電圧印加制御部を備え、前記電圧印加制御部は、ストロボ発光装置と、前記ノズルから吐出されたインク滴の位置を前記ストロボ発光装置の各ストロボ発光により検出するための観察装置と、ストロボ発光間隔内におけるインク滴の移動距離からインク滴の吐出速度を測定し、該測定速度を規定速度範囲と比較し、規定速度範囲外であるときにピエゾ素子の印加電圧を再設定する判定部と、を有しており、該印加電圧の設定を、前記観察装置の観察倍率を高める方向で再設定するとともに、前記規定速度範囲をより狭くする方向で再設定して複数回行うような構成とした。
【００１１】
このような本発明は、ノズルから吐出されるインク滴の大きさ（インク吐出量）がインク吐出速度に比例し、また、インク吐出速度がピエゾ素子の印加電圧に比例することに着目してなされたものであり、電圧印加制御部がピエゾ素子の印加電圧を制御して、インク吐出速度を所望の規定速度範囲内とするので、インク滴の大きさ（インク吐出重量）がほぼ均一なものとなり、塗布膜の厚みムラが防止される。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１は本発明のカラーフィルタ製造用の塗布装置の一実施形態を示す図である。図１において、本発明の塗布装置１は、基板Ｓを載置するための駆動可能なステージ２と、このステージ２上に載置された基板Ｓ上にインクを塗布するための塗布ヘッド３と、この塗布ヘッド３にインクを供給するためのインク供給部４と、ステージ２の駆動系、塗布ヘッド３、および、インク供給部４を制御するための制御装置５とを備えている。図示例では、塗布ヘッド３は赤、緑、青の３色のインク塗布用の塗布ヘッド３Ｒ，３Ｇ，３Ｂからなっており、また、インク供給部４は、各塗布ヘッド３Ｒ，３Ｇ，３Ｂに対応した色のインクを供給するためのインク供給部４Ｒ，４Ｇ，４Ｂからなっている。
【００１３】
図２は、基板Ｓ上に４面付けでインク塗布を行ってカラーフィルタを製造する場合の塗布ヘッド３の配置の一例を示す図である。図２において、基板Ｓを載置したステージ２は矢印ａ方向に駆動され、塗布ヘッド３は、ステージ２（基板Ｓ）の駆動方向に沿って、カラーフィルタ１１ａ，１１ｂ作製用の塗布ヘッド３Ｒ群、塗布ヘッド３Ｇ群、塗布ヘッド３Ｂ群と、カラーフィルタ１２ａ，１２ｂ作製用の塗布ヘッド３Ｒ群、塗布ヘッド３Ｇ群、塗布ヘッド３Ｂ群とが、所定間隔で配置されている。各塗布ヘッド群は、複数個（図示では４個）の塗布ヘッドが、後述するノズルが等間隔で並ぶように上記駆動方向と直角方向に配置されている。
【００１４】
このような構成の塗布装置１では、基板Ｓを載置したステージ２が矢印ａ方向に駆動され、塗布ヘッド３からインクが吐出されることにより、図３に示されるように、塗布ヘッド３Ｒ群、塗布ヘッド３Ｇ群、塗布ヘッド３Ｂ群を順次通過する基板Ｓ上には、所定位置に各色のインクが塗布され、赤色インクパターン１５Ｒ、緑色インクパターン１５Ｇ、青色インクパターン１５Ｂの順に形成される。
【００１５】
制御装置５は、ステージ２の駆動系を制御して一定速度で矢印ａ方向に駆動させる。また、塗布ヘッド３を後述するように電圧印加制御部により制御して各ノズルから吐出されるインク量を均一にすると共に、矢印ａ方向に駆動される基板Ｓ上にカラーフィルタ１１ａ，１１ｂとカラーフィルタ１２ａ，１２ｂを形成するように、インク吐出時間の制御を行う。また、各塗布ヘッド３Ｒ，３Ｇ，３Ｂに適量のインクを供給するようにインク供給部４Ｒ，４Ｇ，４Ｂを制御する。
【００１６】
次に、本発明の塗布装置を構成する塗布ヘッドについて説明する。
図４は、本発明の塗布装置１を構成する塗布ヘッド３の一例を示す斜視図である。図４において、塗布ヘッド３は、インクジェット方式の塗布ヘッドであり、複数のインク吐出部２２がヘッド部材２３の内部に形成配列されている。各インク吐出部２２は、インクチャンバー３１と、このインクチャンバー３１の容積を変化させるためのピエゾ素子３２と、インクチャンバー３１に連通し外部にインクを吐出するためのノズル３３を備えている。このインク吐出部２２のインクチャンバー３１は、インク供給口２５を介してインク供給路２４に連通されており、さらに、インク供給路２４は、上述のインク供給部４に接続されている。図示例では、各インク供給口２５は交互にインク供給路２４の両端側に設けられている。また、インクチャンバー３１も塗布ヘッド３の両側に交互に配置され、ノズル３３は一直線をなすように位置している。
【００１７】
図５は図４に示される塗布ヘッド３の１個のインク吐出部２２のＡ−Ａ線における縦断面図であり、図６は図４に示される塗布ヘッド３の１個のインク吐出部２２のＢ−Ｂ線における横断面図である。図５および図６において、ピエゾ素子３２は変形面３２ａが弾性板３４を介してインクチャンバー３１内に接し、かつ、後述のような電圧印加による変形が可能なようにヘッド部材２３に装着されている。各ピエゾ素子３２には、電圧を印加するための中央電極３５ａと、接地された複数の接地電極３５ｂとが設けられ、中央電極３５ａには後述するように可変抵抗器（図示せず）が接続されている。中央電極３５ａに電圧を印加して、中央電極３５ａと接地電極３５ｂとの間に電場（図６に鎖線で示す）が形成されると、ピエゾ素子３２に歪みが生じて変形し、インクチャンバー３１の容積が増加して内圧が低下し、インク供給路２４からインク供給口２５を経由してインクがインクチャンバー３１内に引き込まれる。次に、電圧印加を停止することにより、ピエゾ素子３２が元の状態に戻り、インクチャンバー３１内の圧力が高くなって、ノズル３３からインクが押出され吐出される。したがって、中央電極３５ａに駆動パルス電圧を印加することにより、駆動パルスに同期した間隔でインク滴かノズル３３から吐出される。
【００１８】
また、図７は、上記の塗布ヘッド３の等価回路を示す図である。図７に示されるように、中央電極３５ａと接地電極３５ｂが設けられた各ピエゾ素子３２はコンデンサに相当し、各ピエゾ素子３２の中央電極３５ａには可変抵抗器３６が接続され、この可変抵抗器３６は、それぞれスイッチ部材３７を介して駆動パルス電圧印加回路３８に接続可能とされている。
【００１９】
上述のような塗布ヘッド３を備えた本発明の塗布装置は、塗布ヘッド３の各インク吐出部２２のノズル３３からのインク吐出速度が所望の規定速度範囲内となるように、制御装置５の電圧印加制御部にて、可変抵抗器３６を調整して各インク吐出部２２毎にピエゾ素子３２の印加電圧を設定する。このため、塗布ヘッド内における各ノズルから吐出されるインク滴の大きさ（インク吐出量）がほぼ均一なものとなり、インク吐出量の制御が容易で、塗布膜厚が均一な塗布が可能となる。
【００２０】
本発明の塗布装置を構成する電圧印加制御部は、例えば、図８に示されるように、ストロボ発光装置４１と、塗布ヘッド３のノズル３３から吐出されたインク滴の位置をストロボ発光装置４１の各ストロボ発光により検出するための観察装置４２と、ストロボ発光間隔内におけるインク滴の移動距離からインク滴の吐出速度を測定し、この測定速度を規定速度範囲と比較し、規定速度範囲外であるときに、塗布ヘッド３の該当する可変抵抗器３６を調整してピエゾ素子３２の印加電圧を再設定する判定部４３と、を有するものとすることができる。
【００２１】
このような電圧印加制御部を図８乃至図１１を参照して説明する。まず、図９（Ａ）に示されるようなピエゾ素子３２に印加する電圧の駆動パルス条件を設定する（図１１ステップＳ１）。次に、観察装置４２の観察倍率を設定し（図１１ステップＳ２）、ストロボ発光装置４１にて、図９（Ｂ）に示されるようなストロボ発光（発光間隔ΔＴの２回発光）が上記の駆動パルスに同調して行なわれるようにストロボ発光条件を設定する（図１１ステップＳ３）。上記のストロボ発光条件で、塗布ヘッド３の各ノズル３３から吐出されるインク滴にストロボ光を照射させ、２回のストロボ発光のそれぞれでインク滴の位置検知が観察装置４２により可能であるかを、全てのインク滴について確認し（図１１ステップＳ４）、位置検知不能なインク滴が存在する場合は、再度、ステップ３に戻ってストロボ発光条件（発光間隔ΔＴ）を設定する。
【００２２】
上記のステップ４で全インク滴の位置検知が可能なことが確認された場合、各ノズル３３毎に判定部４３にてピエゾ素子３２の印加電圧を設定する。すなわち、ストロボ発光が塗布ヘッド３の１つのノズル３３から吐出されたインク滴に照射され、図１０に示されるように、１回目のストロボ発光時のインク滴の位置Ｐ1と、２回目のストロボ発光時のインク滴の位置Ｐ2とが観察装置４２で検出される。判定部４３は、観察装置４２が検出したインク滴の位置から、発光間隔ΔＴの間にインク滴が移動した距離ΔＸを求め、インク滴の吐出速度ｖ（＝ΔＸ／ΔＴ）を測定する（図１１ステップＳ５）。
【００２３】
次に、判定部４３は、上記の測定したインク滴の吐出速度ｖを、予め設定した規定速度範囲（例えば、８±０．５ｍ／秒）と比較し（図１１ステップＳ６）、規定速度範囲から外れている場合は、該当するインク吐出部２２のピエゾ素子３２への印加電圧を可変抵抗器３６を調整して再設定し（図１１ステップＳ７）、再度、インク滴の速度を測定する。この印加電圧設定の操作（ステップＳ５〜Ｓ７）は、測定対象のインキ滴の吐出速度が規定速度範囲に入るまで行なわれ、規定速度範囲に入ったことが確認された場合、印加電圧未設定の次のインク吐出部のノズルから吐出されるインク滴を測定対象としてストロボ発光装置４１、観察装置４２を移動させ（図１１ステップＳ８）、上記の印加電圧設定の操作（ステップＳ５〜Ｓ７）が行なわれる。このような判定部４３によるピエゾ素子３２の印加電圧設定は全インク滴（全インク吐出部）に対して行なわれる。
【００２４】
上述のようにして、判定部４３が各ノズル３３毎にピエゾ素子３２の印加電圧を設定するので、発光間隔ΔＴの間に各インク滴が移動する距離ΔＸのバラツキは小さくなり、インク滴の吐出速度ｖ（＝ΔＸ／ΔＴ）がほぼ均一なものとなる。
【００２５】
本発明では、上記のような電圧印加制御部によるピエゾ素子の印加電圧の設定を、観察装置４２の観察倍率を高めながら複数回行ってもよい。すなわち、上述の操作で全インク吐出部について印加電圧の設定が終了した後、観察装置４２の観察倍率を高くする方向で再設定し（図１１ステップＳ９）、インク滴の位置検知精度を高める。次いで、ストロボ発光装置４１のストロボ発光条件（発光間隔ΔＴ）を再設定する（図１１ステップＳ１０）。
【００２６】
次に、各ノズル３３毎に判定部４３にてピエゾ素子３２の印加電圧を設定する。これは、上述の印加電圧設定の操作（ステップＳ５〜Ｓ８）と同様の操作（図１１ステップＳ１１〜Ｓ１４）で行なわれ、印加電圧設定が全インク吐出部に対して完了したところで操作は終了する。この２回目の印加電圧の設定により、発光間隔ΔＴの間に各インク滴が移動する距離ΔＸのバラツキは更に小さくなり、インク滴の吐出速度ｖ（＝ΔＸ／ΔＴ）の均一性がより向上する。尚、２回目の印加電圧の設定では、規定速度範囲をより狭いもの（例えば、８±０．３ｍ／秒）としてもよい。
【００２７】
上述の電圧印加制御部を構成するストロボ装置４１としては、ＬＥＤランプ、キセノンストロボスコープ（（株）菅原研究所製）等を使用することができる。また、観察装置４２としては、東京電子工業（株）製モノクロデジタルエリアセンサカメラＣＳ３９１０等を使用することができる。さらに、判定部４３は、（株）プラネトロン製Ｉｍａｇｅ−Ｐｒｏ  Ｐｌｕｓ  Ｖ４０等により構成することができる。
【００２８】
上述の例では、電圧印加制御部が可変抵抗器を調整することによってピエゾ素子の印加電圧の制御を行っているが、可変抵抗器を使用する代わりに、印加するパルス電圧の電圧変調やパルス幅変調により印加電圧を制御してもよい。また、１回のインク吐出をダブルパルスの電圧印加で行う場合、このダブルパルス間隔を変化させて印加電圧を制御してもよい。
尚、本発明の塗布装置では、ピエゾ素子はＥｘｔｅｎｓｉｏｎモード、Ｓｈｅａｒモードの何れであってもよい。また、１個の塗布ヘッドを構成するインク吐出部の個数、配列には特に制限はない。さらに、塗布ヘッドを駆動可能としてもよい。
【００２９】
次に、本発明の塗布装置を用いたカラーフィルタの製造例を説明する。
まず、基板Ｓ上にブラックマトリックス５２を所定のパターンで形成し、この基板Ｓ上に光触媒含有層５３を形成する（図１２（Ａ））。
ブラックマトリックス５２は、スパッタリング法、真空蒸着法等により厚み１０００〜２０００Å程度のクロム等の金属薄膜を形成し、この薄膜をパターニングして形成したもの、カーボン微粒子等の遮光性粒子を含有させたポリイミド樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂等の樹脂層を形成し、この樹脂層をパターニングして形成したもの、カーボン微粒子、金属酸化物等の遮光性粒子を含有させた感光性樹脂層を形成し、この感光性樹脂層をパターニングして形成したもの等、いずれであってもよい。
【００３０】
光触媒含有層５３の形成は、光触媒とバインダーを必要に応じて他の添加剤とともに溶剤中に分散して塗布液を調製し、この塗布液を塗布した後、加水分解、重縮合反応を進行させてバインダー中に光触媒を強固に工程することにより形成できる。
【００３１】
使用する光触媒としては、光半導体として知られる酸化チタン（ＴｉＯ2)、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化スズ（ＳｎＯ2）、チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ3)、酸化タングステン（ＷＯ3)、酸化ビスマス（Ｂｉ2Ｏ3)、酸化鉄（Ｆｅ2Ｏ3)のような金属酸化物を挙げることができ、特に酸化チタンは、バンドギャップエネルギーが高く、化学的に安定で毒性もなく、入手も容易であることから好適に使用される。酸化チタンとしては、アナターゼ型とルチル型のいずれも使用することができるが、アナターゼ型の酸化チタンが好ましい。アナターゼ型酸化チタンは励起波長が３８０ｎｍ以下にあり、このようなアナターゼ型酸化チタンとしては、例えば、塩酸解膠型のアナターゼ型チタニアゾル（石原産業（株）製ＳＴＳ−０２（平均粒径７ｎｍ）、石原産業（株）製ＳＴ−Ｋ０１）、硝酸解膠型のアナターゼ型チタニアゾル（日産化学（株）製ＴＡ−１５（平均粒径１２ｎｍ））等を挙げることができる。
【００３２】
光触媒の粒径は小さいほど光触媒反応が効果的に起こるので好ましく、平均粒径が５０ｎｍ以下、好ましくは２０ｎｍ以下の光触媒を使用するのが好ましい。また、光触媒の粒径が小さいほど、形成された光触媒含有層５３の表面粗さが小さくなるので好ましく、光触媒含有層５３の表面粗さが１０ｎｍを超えると、光触媒含有層５３の非光照射部の撥水性低下、光照射部の親水性発現が不十分となり好ましくない。
【００３３】
光触媒含有層に使用するバインダーは、主骨格が上記の光触媒の光励起により分解されないような高い結合エネルギーを有するものが好ましく、例えば、（１）ゾルゲル反応等によりクロロまたはアルコキシシラン等を加水分解、重縮合して大きな強度を発揮するオルガノポリシロキサン、（２）撥水性や撥油性に優れた反応性シリコーンを架橋したオルガノポリシロキサン等を挙げることができる。
【００３４】
光触媒含有層形成用の塗布液に使用する溶剤としては、エタノール、イソプロパノール等のアルコール系の有機溶剤が好ましく、塗布はスピンコート、スプレーコート、ディップコート、ロールコート、ビードコート等の公知の塗布方法により行うことができる。
【００３５】
次に、着色パターン用のフォトマスクＭを介して光触媒含有層５３に光照射を行い、光照射部位５３′を光触媒の作用により高親水性とすることにより、特定の濡れ性部位を形成する（図１２（Ｂ））。この光照射は、上述のようなフォトマスクＭを用いた水銀ランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプ等によるパターン照射でもよく、また、エキシマ、ＹＡＧ等のレーザーを用いて着色パターン形状に描画照射してもよい。この光照射に用いる光の波長は４００ｎｍ以下の範囲、好ましくは３８０ｎｍ以下の範囲から設定することができ、また、光照射における照射量は、光照射部位５３′が光触媒の作用により高親水性を発現するのに必要な照射量とする。
【００３６】
次いで、本発明の塗布装置を用いて、上記の光照射部位５３′に着色パターン用のインクを塗布する。塗布装置１の塗布ヘッド３（３Ｒ，３Ｇ，３Ｂ）から吐出されたインクは、高い撥水性を示す非光照射部位に付着しても、はじかれて除去され、高親水性を示す光照射部位５３′のみに選択的に付着する。これにより、赤色インクパターン１５Ｒ、緑色インクパターン１５Ｇ、青色インクパターン１５Ｂが形成される（図１２（Ｃ））。
【００３７】
使用するインクは、水系、溶剤系いずれであってもよく、例えば、顔料、モノマー、ポリマー、重合開始剤等を溶剤中に添加して調製した紫外線硬化型インク等を使用することができる。
その後、光照射部位５３′上に塗布された各色のインクを硬化して、各色の着色パターン（赤色パターン５５Ｒ、緑色パターン５５Ｇ、青色パターン５５Ｂ）からなる着色層５５を形成し、カラーフィルタ５１が得られる（図１２（Ｄ））。
尚、着色層５５を構成する赤色パターン、緑色パターンおよび青色パターンのパターン形状は、ストライプ型、モザイク型、トライアングル型、４画素配置型等の公知のいずれの配列とすることができる。
【００３８】
【実施例】
次に、具体的実施例を挙げて本発明を更に詳細に説明する。
線幅２３μｍ、間隔１００μｍのクロム薄膜からなるストライプパターンのブラックマトリックスを有する無アルカリガラス製の透明基板上に、下記組成の光触媒含有層用の塗布液をスピンコーターにより塗布し、１５０℃、１０分間の乾燥処理後、加水分解、重縮合反応を進行させて、光触媒がオルガノポリシロキサン中に強固に固定された透明な光触媒含有層（厚み０．５μｍ）を形成した。
【００３９】
（光触媒含有層用塗布液の組成）
・光触媒含有組成物（石原産業（株）製ＳＴ−Ｋ０１）…      ２重量部
・オルガノアルコキシシラン                        …  ０．４重量部
（東芝シリコーン（株）製ＴＳＬ８１１３）
・フルオロアルコキシシラン                        …  ０．３重量部
（トーケムプロダクツ（株）製ＭＦ−１６０Ｅ）
・イソプロピルアルコール                          …      ３重量部
【００４０】
次に、線幅１０μｍのストライプ状の遮光パターンを間隔１００μｍを設けて備えたフォトマスクをブラックマトリックス上に位置合わせした後、このマスクを介してＤｅｅｐ  ＵＶ（中心波長２７５ｎｍ）により光触媒含有層を照射（２０ｍＷ／ｃｍ2 の照度で３０秒間）して、この光照射部位を高親水性とした。
次に、各色の顔料としてC.I.ピグメントレッド１６８、C.I.ピグメントグリーン３６、C.I.ピグメントブルー１５：６を準備し、下記の組成の各着色パターン用のインクを調製した。
【００４１】
（着色パターン用インクの組成）
・顔料                                            …    ５重量部
・高分子分散剤                                    …    ２重量部
（ＡＶＥＣＩＡ社製ソルスパース２４０００）
・バインダー                                      …    ３重量部
（ベンジルメタクリレート−メタクリル酸共重合体）
・モノマー１                                      …    ２重量部
（ジペンタエリスリトールペンタアクリレート）
・モノマー２                                      …    ５重量部
（トリプロピレングリコールジアクリレート）
・開始剤                                          …    ２重量部
（２−メチル−１−［４−（メチルチオ）フェニル］−２−
モンフォリオプロパン）−１−オン）
・溶剤                                            …  ８１重量部
（ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート）
【００４２】
次に、本発明の塗布装置として、ＸＹθステージ部とインクジェットヘッド取り付け部、インクジェットヘッド制御部（制御装置）からなる塗布装置を準備した。この塗布装置では、ＸＹθステージ部が、ガラス基板上のアライメント用マークを読み取り、所定の位置に自動的に調整する機能を有している。また、ヘッド取り付け部には、Ｒ，Ｇ，Ｂの各１個づつのヘッドを取り付けることができ、各ヘッドは、ヘッドのオリフィス（吐出穴）ピッチとカラーフィルタの画素の配列ピッチに合わせるため、取り付け角度を調整する機能を有している。そして、ヘッドおよびガラスアライメント終了後、ガラスを移動させ、インクジェットで着色する位置にガラス基板が到達するタイミングで制御装置から駆動用のパルス電圧をヘッドに送り、インク吐出を開始するようにした。
【００４３】
次いで、上記の塗布装置のインク供給部に各色のインクを充填し、規定速度範囲を１０±０．２ｍ／秒として、全塗布ヘッドの全ノズルからのインク吐出速度を上記規定速度範囲内となるように、図１１のアルゴリズムに従って制御装置の電圧印加制御部によりピエゾ素子毎に印加電圧を設定した。
【００４４】
上記のピエゾ素子毎の印加電圧の設定が終了した後、ガラス基板を本発明の塗布装置のステージ上に載置し、赤色パターン、緑色パターン、青色パターンが３色繰り返しで配列するストライプパターンを形成するように、塗布ヘッドのノズルから各色のインクをガラス基板の光触媒含有層の光照射部位に塗布した。塗布時のステージの駆動速度は１００ｍ／分とした。このように塗布された各着色パターン用のインクは、ブラックマトリックス上の非照射部位ではじかれ、ブラックマトリックス間の高親水性部位である各色のパターン形成領域内で均一に拡散して選択的に付着した。その後、８０℃、３分間真空乾燥した後、３０ｍＷ／ｃｍ2で照度で３０秒間紫外線を照射し、その後、２３０℃で１時間の加熱処理を施して赤色パターン、緑色パターン、青色パターンからなる着色層を形成した。
【００４５】
次に、保護層として二液混合型熱硬化剤（日本合成ゴム（株）製ＳＳ７２６５）をスピンコーターにて着色層上に塗布し、２００℃、３０分間の硬化処理を施して保護層を形成してカラーフィルタを製造した。
【００４６】
比較として、上述のピエゾ素子毎の印加電圧の設定のための電圧印加制御部を備えていない他は、同一仕様の従来の塗布装置を用いて、上記と同じ条件でカラーフィルタを製造した。尚、比較として使用した塗布装置の塗布ヘッドからのインク吐出速度は、±１．０ｍ／秒のバラツキがあった。
【００４７】
上述のように作製した２種のカラーフィルタを光学顕微鏡により観察したところ、本発明の塗布装置を用いて作製したカラーフィルタは、着色層における変色、混色、白抜け、色むら等の欠陥はみとめられず、光透過率のバラツキは２％以下であった。
しかし、従来の塗布装置を用いて作製したカラーフィルタは、各色の着色層に色むらの欠陥はみとめられ、光透過率のバラツキは１０％と大きなものであった。
【００４８】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば電圧印加制御部がピエゾ素子の印加電圧を制御して、インク吐出速度を所望の規定速度範囲内とするので、従来の塗布装置の部材作製精度と同レベルであっても、インク滴の大きさ（インク吐出重量）がほぼ均一なものとなり、塗布膜の厚みムラが防止され、これにより厚みが均一な着色パターンの形成が可能となり、表示ムラの極めて少ない高品質のカラーフィルタを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のカラーフィルタ製造用の塗布装置の一実施形態を示す図である。
【図２】基板上に４面付けでインク塗布を行ってカラーフィルタを製造する場合の塗布ヘッドの配置の一例を示す図である。
【図３】塗布ヘッドによる基板への着色パターン形成を説明するための図である。
【図４】本発明の塗布装置を構成する塗布ヘッドの一例を示す斜視図である。
【図５】図４に示される塗布ヘッドの１個のインク吐出部のＡ−Ａ線における縦断面図である。
【図６】図４に示される塗布ヘッドの１個のインク吐出部のＢ−Ｂ線における横断面図である。
【図７】本発明の塗布装置を構成する塗布ヘッドの等価回路を示す図である。
【図８】本発明の塗布装置を構成する電圧印加制御部の一例を示すブロック図である。
【図９】本発明の塗布装置を構成する電圧印加制御部において設定する駆動パルス条件とストロボ発光条件を説明するための図である。
【図１０】塗布ヘッドから吐出されたインク滴の検出位置と移動距離を説明するための図である。
【図１１】本発明の塗布装置を構成する電圧印加制御部におけるピエゾ素子の印加電圧設定のアルゴリズムを示す図である。
【図１２】本発明の塗布装置を用いたカラーフィルタの製造方法を説明するための工程図である。
【符号の説明】
１…塗布装置
２…ステージ
３，３Ｒ，３Ｇ，３Ｂ…塗布ヘッド
４，４Ｒ，４Ｇ，４Ｂ…インク供給部
５…制御装置
１５Ｒ…赤色インクパターン
１５Ｇ…緑色インクパターン
１５Ｂ…青色インクパターン
２２…インク吐出部
２３…ヘッド部材
２４…インク供給路
２５…インク供給口
３１…インクチャンバー
３２…ピエゾ素子
３３…ノズル
３５ａ…中央電極
３５ｂ…接地電極
３６…可変抵抗器
４１…ストロボ発光装置
４２…観察装置
４３…判定部
５１…カラーフィルタ
５２…ブラックマトリックス
５３…光触媒含有層
５５…着色層
５５Ｒ…赤色パターン
５５Ｇ…緑色パターン
５５Ｂ…青色パターン
Ｓ…基板
【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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