(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
多数のオリフィスを有するインクジェットヘッドを使用し、インクジェットヘッドに対して基板を相対的に移動させながら、オリフィスから着色インキを基板上に付与し、基板の特定部位をパターン状に着色する工程を含むカラーフィルターの製造方法において、インクジェットヘッドの相対的な移動方向に対して垂直方向のオリフィス間距離が等しいインクジェットヘッドをｎ個（ｎ≧２）、該オリフィス間距離の１／ｎずつずらして配置することで、オリフィス間の距離をカラーフィルターの画素の幅よりも十分小さくすると共に、着色すべき画素の中央に最も近いオリフィスを選択し、着色インキを滴下することを特徴とするカラーフィルターの製造方法。
【請求項２】
多数のオリフィスを有するインクジェットヘッドを使用し、インクジェットヘッドに対して基板を相対的に移動させながら、オリフィスから着色インキを基板上に付与し、基板の特定部位をパターン状に着色する工程を含むカラーフィルターの製造方法において、インクジェットヘッドの相対的な移動方向に対して垂直方向のオリフィス間距離の１／ｎずつずらしてｎ回スキャンし、着色すべき画素の中央に最も近い位置をオリフィスが通るスキャンのときに、着色インキを滴下することを特徴とするカラーフィルターの製造方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のカラーフィルターの製造方法において、カラーフィルターの画素の幅Ｗに対し、インクジェットヘッドで滴下可能な液滴のインクジェットヘッドの相対的な移動方向に対する垂直方向の最小距離をｐとし、滴下する液滴の直径をｒとしたときに、
ｐ＜Ｗ−３ｒ
の関係式が成り立つことを特徴とするカラーフィルターの製造方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載のカラーフィルターの製造方法において、基板上の特定部位が相対的にインキ反発性が低下した部位であるか、または相対的にインキ濡れ性が向上した部位であることを特徴とするカラーフィルターの製造方法。
【請求項５】
請求項４に記載のカラーフィルターの製造方法において、基板が、光触媒をシリコーン樹脂中に分散した、光触媒含有層を有することを特徴とするカラーフィルターの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶カラーディスプレイなどに用いられるカラーフィルターの技術分野に属するものであり、詳しくは着色インキをインクジェット方式にて基板上にライン状に塗布してカラーフィルターを製造する技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
液晶用カラーフィルターは、ガラスなどの透明基板上に赤、緑、青の３色の色素をモザイク状又はストライプ状に配置し、それぞれの境界をブラックマトリックスで区画した構造をしている。このカラーフィルターの製造方法として、現在では顔料分散法が主流である。この方法では、まず、ブラックマトリックスを形成したガラス基板上に、赤、緑、青いずれかの光反応性レジストインキを全面に塗布し、次いで、マスク露光により、塗布した着色層を形成したい部分のみを硬化させ、現像工程により不要部分を除去し、一色目の着色層を形成するが、同様の工程を３回繰り返し、赤、緑、青の３色の着色を得る。したがって、工程数が多く、また現像によりレジストインキを殆ど無駄にするため、低コストで高効率なカラーフィルターの製造方法が望まれている。そこで、低コストで、簡便なカラーフィルターの製造方法として、インクジェット法によるカラーフィルターの製造方法が、特開昭５９−７５２０５号公報で既に提案されている。
【０００３】
このインクジェット方式によるカラーフィルターの製造方法は、複数のオリフィスを有するインクジェットヘッドを使用し、このインクジェットヘッドを基板と対向させて相対的に移動させながら着色インキを吐出して基板上にライン状に塗布して着色層を形成する方法であり、このインクジェットヘッドを組み込んだ塗布装置を用いて行われる３色同時塗布方法の模式図を図１に示す。
【０００４】
図１においてＧはステージＳの上に載置された塗布対象の基板であり、複数個のインクジェットヘッドを備えた塗布装置をこの基板Ｇに対して相対的に移動させることで着色インキをライン状に塗布するように構成されている。すなわち、左側の８つのインクジェットヘッドＨｒは赤色用の着色インキを吐出するもので、図示しないフレームに取り付けられ、各インクジェットヘッドＨｒにおける複数のオリフィスが基板Ｇの幅方向に連続するようになっている。同様に、中央の８つの塗布ヘッドＨｇは緑色用の着色インキを吐出するもので、図示しないフレームに取り付けられ、各インクジェットヘッドＨｇにおける複数のオリフィスが基板の幅方向に連続するようになっている。また同様に、右側の８つのインクジェットヘッドＨｂは青色用の着色インキを吐出するもので、図示しないフレームに取り付けられ、各インクジェットヘッドＨｂにおける複数のオリフィスが基板の幅方向に連続するようになっている。したがって、複数のオリフィスから着色インキを吐出しながらそれぞれのインクジェットヘッドが一体となって基板と相対的に移動することで、一度の塗布工程で３色の着色インキが塗布される。
【０００５】
インクジェット法によるカラーフィルターの製造方法としては、大きく分けて３つの方法が提案されている。
【０００６】
第１の方法は、特開平９−２０３８０３号公報等で提案されている。この方法は隔壁を設ける方式である。この方式では、まず図２（ａ）に示すように、基板１１にライン状の樹脂ブラックマトリックスからなる隔壁１２を形成し、その隔壁１２の上部１２ａに撥水処理等を施しておく。そして、図２（ｂ）に示すように、インクジェットヘッド１３から隔壁１２の中に着色インキ１４を付与する。着色インキ１４は隔壁１２により拡散が防止されるので、図２（ｃ）に示す如く基板１１上における隔壁１２の間に着色層１５が形成される。
【０００７】
第２の方法は、特開平８−２３０３１４号公報等で提案されている。この方法は吸収層を設ける方式である。この方式では、まず図３（ａ）に示すように、基板２１にライン状の樹脂ブラックマトリックス２２を形成し、それを覆ってインク吸収層２３をベタで形成する。次いで、図３（ｂ）に示すように、マスク２４を介して露光を行ってブラックマトリックス２２の上部２３ａを硬化させて吸収性を無くした後、図３（ｃ）に示すように、インクジェットヘッド２５からインク吸収層２３に着色インキ２６を付与する。着色インキ２６はインク吸収層２３にしみ込むので、基板２１上におけるブラックマトリックス２２間に着色層２７が形成される。
【０００８】
これら第１及び第２の方法は一長一短があるため、本発明者らは、第３の方法として、特開平１１−３３７７２６号等の方法を既に提案している。
【０００９】
この第３の方法は光触媒方式である。この方式では、まず図４（ａ）に示すように、基板３１にクロムブラックマトリックス３２を形成し、その上に、光触媒として、酸化チタンをシリコーン樹脂中に分散した光触媒含有層３３を形成する。光触媒含有層３３は、光触媒の分解作用により露光部分の有機基を分解し、この部分のインキ反発性を低下させる機能を有する。次に、図４（ｂ）に示すように、着色層を形成する部分３３ａだけ、マスク３４を介してマスク露光を行った後、図４（ｃ）に示すように、インクジェットヘッド３５から着色インキ３６を付与すると、未露光部分のインキ反発作用により、未露光部を境界として、露光部分にのみ着色インキが濡れ広がる。これを乾燥、硬化することで、着色層３７を形成することができる。未露光部は、着色インキの隣接する画素への濡れ拡がりを防止するため、画素の間、すなわちブラックマトリックス３２上に形成され、好ましくは、ブラックマトリックス３２の幅より狭い範囲を未露光部とした方が、より均一な着色層を形成することができる。着色インキとしては、水系、溶剤系のいずれも使用することができ、好ましい溶剤としては、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテートを主成分としたものや、インキ反発性を向上させるため、ブチルカルビトールアセテートを主成分としたインキが用いられる。また、色剤としては、染料、顔料のいずれも使用することができる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、液晶カラーディスプレイの規格の違いによりカラーフィルターの線幅及びピッチは様々であり、これに対してインクジェットヘッドの吐出ピッチは一定であることから、両者のピッチを合わせるためにインクジェットヘッドの取付け角度を調整するようにしているが、この取付け角度が少しでもずれると、着色インキのはみ出し等の不具合が生じるため、角度調整は厳密に行う必要があり、この調整作業が大きな手間になっている。また、インクジェットヘッドは塗布方向に対して斜めに配置するので、塗布開始位置を揃えるために、各チャンネルごとに塗布開始のタイミングを厳密に制御する必要がある。
【００１１】
また、インクジェット方式でカラーフィルターを製造する場合、通常はインクジェットヘッドを固定した状態で基板を載せたステージを移動させながら着色インキを滴下する。したがって、大型のカラーフィルターを製造する場合や生産性を上げようとする場合には、ステージのストロークが長くなるが、それに連れてステージの直進精度が低下する傾向にある。そして、ステージの直進精度が低下して蛇行を起こすと、着色インキがストライプパターンの中央に滴下されずに、隣のラインとの境界や隣のライン上に滴下されるといった不具合が生じる。
【００１２】
本発明は、このような背景に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、インクジェット方式にて着色インキをブラックマトリックス付き基板に塗布することによりカラーフィルターを作製するに際して、インクジェットヘッドの取付け角度を変えることなく、カラーフィルターの画素に応じて、しかもステージの蛇行に対応して着色インキを基板上に滴下することのできるカラーフィルターの製造方法を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明に係る第１のタイプのカラーフィルターの製造方法は、多数のオリフィスを有するインクジェットヘッドを使用し、インクジェットヘッドに対して基板を相対的に移動させながら、オリフィスから着色インキを基板上に付与し、基板の特定部位をパターン状に着色する工程を含むカラーフィルターの製造方法において、インクジェットヘッドの相対的な移動方向に対して垂直方向のオリフィス間距離が等しいインクジェットヘッドをｎ個（ｎ≧２）、該オリフィス間距離の１／ｎずつずらして配置することで、オリフィス間の距離をカラーフィルターの画素の幅よりも十分小さくすると共に、着色すべき画素の中央に最も近いオリフィスを選択し、着色インキを滴下することを特徴としている。
【００１５】
また、同様の目的を達成するため、本発明に係る第２のタイプのカラーフィルターの製造方法は、多数のオリフィスを有するインクジェットヘッドを使用し、インクジェットヘッドに対して基板を相対的に移動させながら、オリフィスから着色インキを基板上に付与し、基板の特定部位をパターン状に着色する工程を含むカラーフィルターの製造方法において、インクジェットヘッドの相対的な移動方向に対して垂直方向のオリフィス間距離の１／ｎずつずらしてｎ回スキャンし、着色すべき画素の中央に最も近い位置をオリフィスが通るスキャンのときに、着色インキを滴下することを特徴としている。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら、本発明の望ましい実施形態を説明する。
【００１７】
図５は本発明の前提となるカラーフィルターの製造方法を説明するためのもので、ステージ上に載置したブラックマトリックス付き基板とインクジェットヘッドとの位置関係を示す模式的な説明図である。
【００１８】
図中１はガラス等からなる基板で、その上にはストライプ状のブラックマトリックス２が形成されている。各ブラックマトリックス２の間はそれぞれカラーフィルターのストライプパターンになっており、図示のように、ＲＧＢの各色に着色すべきストライプパターンが繰り返し状態で並んでいる。通常、この基板１は、着色インキの塗布時に移動式のステージ上に載置され、インクジェットヘッドに対して相対的に移動する。
【００１９】
基板１の上方には、インクジェットヘッド３が位置している。このインクジェットヘッド３は、等間隔で一列に並んだ多数のオリフィス３ａを有している。そして、図５ではＲＧＢそれぞれの着色インキを吐出する３個のインクジェットヘッド３がストライプパターンに対して直角方向に配列されている。この第１のタイプで重要なことは、インクジェットヘッドの相対的な移動方向に対して垂直方向のオリフィス間距離が、カラーフィルターの画素の幅よりも十分小さいことであり、言い換えれば十分な解像度を持っていることである。
【００２０】
このインクジェットヘッド３により着色インキを塗布するに際しては、インクジェットヘッド３に対して基板１を図５の矢印方向に移動させながら、インクジェットヘッド３で着色すべきストライプパターンの中央に最も近いオリフィス３ａを選択して着色インキを滴下する。図５では３列に並んだインクジェット３を同時に作動させることで、一度にＲＧＢ３色の着色インキを塗布することができる。図５は黒くマークしたオリフィス３ａからその下のストライプパターンに着色インキを吐出している状態を示している。
【００２１】
そして、ステージの直進性が良好でなくインクジェットヘッド３がストライプパターンに対して蛇行する場合、蛇行の様子は予め分かっているので、各位置でそれぞれ最適なオリフィス３ａを選択して着色インキを滴下することで、着色インキのはみ出し等の不具合を防止することができる。
【００２２】
図６は本発明に係る第１のタイプのカラーフィルターの製造方法を説明するためのもので、この方法で使用する多列インクジェットヘッドを示す模式的な説明図である。
【００２３】
上記した製造方法では、等間隔で一列に並んだ多数のオリフィスを有するインクジェットヘッドを使用したが、カラーフィルターのストライプパターンのピッチが小さく、それに対して十分な解像度のインクジェットヘッドを用意するのが困難な場合は、図６のように、複数のインクジェットヘッド４を少しずつずらして配置した多列インクジェットヘッドを使用するとよい。すなわち、インクジェットヘッドの相対的な移動方向に対して垂直方向のオリフィス間距離が等しいｎ個（ｎ≧２）のインクジェットヘッドを、オリフィス間距離の１／ｎずつずらして配置することで、解像度をｎ倍に高めることができる。図６では、４個のインクジェットヘッド４を１／４ピッチずつずらして多列に配列することで解像度が４倍になっている。
【００２４】
基板に対して着色インキを塗布するに際しては、この多列インクジェットヘッドを各色毎に使用する。そして、インクジェットヘッド４に対して基板を移動させながら、一つの多列インクジェットヘッドで着色すべきストライプパターンの中央に最も近いオリフィス４ａを選択して着色インキを滴下する。
【００２５】
図７は本発明に係る第２のタイプのカラーフィルターの製造方法を説明するためのもので、この方法で使用するインクジェットヘッドの動作を示す模式的な説明図である。
【００２６】
上記した第１のタイプでは、十分な解像度のインクジェットヘッドを用意するのに、複数のインクジェットヘッドを少しずつずらして配置した多列インクジェットヘッドを使用したが、インクジェットヘッドの解像度を上げる他の方法として図７に示す方法がある。すなわち、基板に対して着色インキを塗布する際に、インクジェットヘッドの相対的な移動方向に対して垂直方向のオリフィス間距離の１／ｎずつずらしてｎ回スキャンすることにより実質的に解像度をｎ倍にするのである。そして、スキャンしながら、インクジェットヘッド５で着色すべきストライプパターンの中央に最も近い位置を通るオリフィス５ａを選択して着色インキを滴下する。
【００２７】
図８はインクジェットヘッドの解像度を説明するための図である。この図８に示すように、インクジェットヘッドのオリフィスから吐出される着色インキの液滴６がブラックマトリックス２間の着色ラインとしてのストライプパターンの中心から最もはずれるのは、オリフィスピッチＰの中心がストライプパターンの中心線αと重なった時となる。
【００２８】
着色インキを滴下した時に、着色インキが画素からはみ出さない条件は、カラーフィルターの画素の幅をＷに対し、インクジェットヘッドで滴下可能な液滴のインクジェットヘッドの相対的な移動方向に対する垂直方向の最小距離をｐとし、滴下する液滴の直径をｒとすると、
ｒ＜１／２（Ｗ−ｐ）
の関係が成り立つ。そして、着色インキの液滴６は落下時に、飛翔中の半径の約１．５倍になるため、
１．５ｒ＜１／２（Ｗ−ｐ）
となり、インクジェットヘッドの相対的な移動方向に対する垂直方向のオリフィスピッチは、
ｐ＜Ｗ−３ｐ
となる。したがって、例えば、液滴：３０μｍ、ストライプパターンの幅：９０μｍの場合、インクジェットヘッドの相対的な移動方向に対する垂直方向のオリフィスピッチは４５μｍ以下となり、約６００ｄｐｉの解像度が必要となる。
【００２９】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は図４に示した光触媒方式に特に有効である。すなわち、未露光部が、隣接する画素への着色インキの濡れ拡がりを防止する働きを利用する光触媒方式では、着色インキを滴下して着色する場合、必ずしも液滴を画素の中央に滴下する必要はなく、露光した範囲内に滴下することができれば、良好な着色パターンを形成できるという、ある程度の許容範囲があるからである。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のカラーフィルターの製造方法よれば、十分な解像力のあるインクジェットヘッドを用い、着色すべき画素に対応して、最適なオリフィスを選択して着色インキを滴下するようにしたことにより、インクジェットヘッドの取付け角度の調整の手間がかからず、画素に応じた着色インキの塗布を行うことができ、しかも基板を載せたステージの蛇行に対応して着色インキを基板上に滴下して正確に着色することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  インクジェットヘッドを組み込んだ塗布装置を用いて行われる３色同時塗布方法の模式図である。
【図２】  インクジェットヘッドから着色インキを吐出して基板上に着色層を形成する一つの方法を示す説明図である。
【図３】  インクジェットヘッドから着色インキを吐出して基板上に着色層を形成する別の方法を示す説明図である。
【図４】  インクジェットヘッドから着色インキを吐出して基板上に着色層を形成するさらに別の方法を示す説明図である。
【図５】  本発明の前提となるカラーフィルターの製造方法を説明するためのもので、ステージ上に載置したブラックマトリックス付き基板とインクジェットヘッドとの位置関係を示す模式的な説明図である。
【図６】  本発明に係る第１のタイプのカラーフィルターの製造方法を説明するためのもので、この方法で使用する多列インクジェットヘッドを示す模式的な説明図である。
【図７】  本発明に係る第２のタイプのカラーフィルターの製造方法を説明するためのもので、この方法で使用するインクジェットヘッドの動作を示す模式的な説明図である。
【図８】  インクジェットヘッドの解像度を説明するための図である。
【符号の説明】
１  基板
２  ブラックマトリックス
３  インクジェットヘッド
３ａ  オリフィス
４  インクジェットヘッド
４ａ  オリフィス
５  インクジェットヘッド
５ａ  オリフィス
６  液滴
１１  基板
１２  隔壁
１３  インクジェットヘッド
１４  着色インキ
１５  着色層
２１  基板
２２  ブラックマトリックス
２３  インク吸収層
２４  マスク
２５  インクジェットヘッド
２６  着色インキ
２７  着色層
３１  基板
３２  ブラックマトリックス
３３  光触媒含有層
３４  マスク
３５  インクジェットヘッド
３６  着色インキ
３７  着色層
【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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