(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板とインクジェットヘッドとを相対的に走査しながら前記インクジェットヘッドからインクを付与してカラーフィルタを製造する方法であって、
前記透明基板上の着色領域を複数に分割してなる各走査領域に対して前記インクジェットヘッドからインクを付与する工程を有し、
隣接する走査領域の境界部と当該境界部以外の領域とで最終的に付与されるインク量を異ならせることを特徴とするカラーフィルタの製造方法。
【請求項２】
前記隣接する走査領域は互いに重複する領域を有することを特徴とする請求項１記載のカラーフィルタの製造方法。
【請求項３】
前記境界部は、前記重複する領域であることを特徴とする請求項２記載のカラーフィルタの製造方法。
【請求項４】
前記隣接する走査領域が互いに重複する領域を有するように、前記走査と走査の間に、前記走査の方向と直交する方向へ前記透明基板に対して前記インクジェットヘッドを相対的にずらすことを特徴とする請求項１記載のカラーフィルタの製造方法。
【請求項５】
少なくとも前記境界部の透過光量を測定し、該測定結果に基づいて新たな基板上に付与するインク量を設定することを特徴とする請求項１記載のカラーフィルタの製造方法。
【請求項６】
前記境界部の透過光量、および前記境界部以外の領域の透過光量を測定する工程を更に有し、
前記測定結果に基づいて、新たな基板における前記境界部に付与すべきインク量を設定することを特徴とする請求項１記載のカラーフィルタの製造方法。
【請求項７】
前記測定工程では、前記境界部の複数点について透過光量を測定し、前記境界部以外の領域の複数点について透過光量を測定することを特徴とする請求項６記載のカラーフィルタの製造方法。
【請求項８】
前記透明基板は、インクで着色される樹脂組成物層を有することを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のカラーフィルタの製造方法。
【請求項９】
前記透明基板は、光照射或いは光照射と熱処理によりインク吸収性を低下或いは増加する樹脂組成物層を有し、
前記樹脂組成物層の所定の領域に光照射または光照射と熱処理を施してインク吸収性の高い被着色部と該被着色部よりはインク吸収性の低い非着色部を形成し、前記被着色部にインクを付与し、樹脂組成物層全体に光照射或いは熱処理を施して硬化させることを特徴とする請求項８記載のカラーフィルタの製造方法。
【請求項１０】
前記透明基板は隔壁部材を有し、
前記インク付与工程は、前記透明基板上の、前記隔壁部材により囲まれる開口部にインクを付与することを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のカラーフィルタの製造方法。
【請求項１１】
請求項１に記載の製造方法によりカラーフィルタを製造することを特徴とするカラーフィルタの製造装置。
【請求項１２】
請求項１〜１０のいずれかに記載のカラーフィルタの製造方法によって製造されたカラーフィルタを用意する工程と、
前記用意したカラーフィルタと対向基板との間に液晶を封入する工程と、
を有することを特徴とする液晶素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクジェット方式により透明基板上にインクを付与して着色部を形成するカラーフィルタの製造方法及び製造装置に関する。さらに本発明は、該製造方法によるカラーフィルタと、該カラーフィルタを用いた液晶素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に液晶表示装置は、パーソナルコンピュータ、ワードプロセッサ、パチンコ遊戯台、自動車ナビゲーションシステム、小型テレビ等に搭載され、近年需要が増大している。しかしながら、液晶表示装置は価格が高く、そのコストダウンに対する要求は年々強まっている。
【０００３】
液晶表示装置に用いられるカラーフィルタは、透明基板上に赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）などの各画素（着色部）を配列して構成され、さらにこれらの各画素の周囲には表示コントラストを高めるために、光遮蔽するためのブラックマトリクスが設けられている。
【０００４】
カラーフィルタの製造方法としては、従来、染色法、顔料分散法、電着法等があり、さらに、コストダウンに対する要求から、印刷法やインクジェット方式で形成する方法が提案されている。しかしながら、印刷法においては、印刷版から転写と乾燥の工程をＲ、Ｇ、Ｂの各画素毎に３回繰り返してカラーフィルタを形成するため、歩留が低下するという問題があった。
【０００５】
一方、インクジェット方式に関しては、例えば特開昭５９−７５２０５号公報に、Ｒ、Ｇ、Ｂの３色の色素を含有する着色液を基板上にインクジェット方式により付与し、各着色液を乾燥させて着色部を形成する方法が提案されている。こうしたインクジェット方式では、Ｒ、Ｇ、Ｂの各画素の形成を一工程で行なうことができるため、大幅な製造工程の簡略化と、大幅なコストダウンを図ることができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
インクジェット方式によるカラーフィルタの製造方法において、色毎に複数のノズルを有するインクジェットヘッドを用いることにより、着色工程は大幅に時間が短縮される。しかしながら、複数のノズルを用いてカラーフィルタを形成した場合には、画素毎の色むらが生じ易く、特に、大型のカラーフィルタをノズルの個数に合わせて複数の走査領域に分割して、着色走査した場合に隣接する走査領域の境界部が他の部分とは異なる濃度に見える場合が多い。
【０００７】
上記した着色領域を複数の走査領域に分割してインクを付与する（描画する）場合の着色領域とインクジェットヘッドの関係を図１に模式的に示す。図中、１ａ〜１ｃはＲ、Ｇ、Ｂの各色のインクジェットヘッド、２は着色領域全体、３ａ〜３ｃは走査領域、４はインクジェットヘッドの走査方向、５はインクジェットヘッドのシフト方向を示す。図１では、Ｒ、Ｇ、Ｂ１セットのインクジェットヘッド１ａ〜１ｃをカラーフィルタの着色部を形成する基板の各走査領域３ａ〜３ｃに対して図中の走査方向４に走査させながら所定の被着色部に各ノズルよりインクを付与して着色部を形成する。図１に示したように、大型の基板で走査方向４の移動だけでは着色領域２全体にインクを付与できない場合には、インクジェットヘッド１ａ〜１ｃを図中のシフト方向５にずらせて再び走査させる。従って、着色領域２はインクジェットヘッド１ａ〜１ｃのシフト位置により走査領域３ａ〜３ｃに分割される。また、各走査領域３ａ〜３ｃに対応して、インクジェットヘッド１ａ〜１ｃのセットを３セット用意することにより、インクジェットヘッドをシフトさせることなく短時間で着色領域２全体の着色走査を行なうこともできる。
【０００８】
いずれの場合においても、隣接する走査領域間に境界Ａが存在し、該境界Ａとその周辺（境界部）において、目視により色むらが観察され易い。その原因として、当該境界Ａ近傍の画素が該境界から離れた画素と以下の点において異なることが考えられる。
【０００９】
（１）境界部において、異なる領域の画素がそれぞれ着色される時間的ずれが大きい。
【００１０】
（２）インクジェットヘッドをシフトさせて用いる場合、境界部の画素にインクを付与するノズルの位置がインクジェットヘッド内でも大きく離れているため、近接するノズル同士よりも、吐出するインク液滴量や着弾位置などの物理量の違いが大きい。
【００１１】
（３）走査領域毎に異なるインクジェットヘッドのセットを用いる場合、異なるインクジェットヘッドのノズルから吐出するインク液滴量や着弾位置などの物理量の違いが同じインクジェットヘッドのノズルよりも大きい。
【００１２】
インクジェット方式を用いたカラーフィルタの製造方法としては、大きく分けて２種類有り、第一は、インク吸収性を有する樹脂組成物層にインクを付与して該樹脂組成物層を着色して着色部とする方法、第二は、隔壁部で囲まれた領域にインクを付与し、該インク自体を硬化して着色部とする方法である。それぞれの方法において、上記のようなインクジェットヘッド及びノズルによる違いが、色むらの原因となるメカニズムは以下のように推定される。
【００１３】
（第１の方法）
（ａ）インクジェットヘッドをシフトさせて用いる場合、先に着色走査した走査領域は、次の走査領域よりも次の工程（インクの乾燥工程や樹脂組成物層の硬化工程）に至る時間が長いため、着色材の分布が異なり、目視による観察に影響を与える。
【００１４】
（ｂ）画素からインクの成分が時間経過とともに境界部を越えて隣接する画素まで浸漬し、隣接画素内の着色材の分布に影響を与え、結果として隣接画素内の着色材分布が異なり、目視による観察に影響を与える。
【００１５】
（ｃ）着弾位置の違いが画素内の着色材分布に影響を与え、目視による観察に影響を与える。
【００１６】
（第２の方法）
（ｄ）付与されるインク量の違いが画素の厚みの違いとなり、濃度差を生じて目視による観察に影響を与える。
【００１７】
（ｅ）着弾位置の違いが、画素内に厚みの偏りを生じ、濃度差を生じて目視による観察に影響を与える。
【００１８】
これらの要因を含めて、境界部の色むらの影響を軽減するために、１走査領域の着色工程を複数回の走査によって行ない、各走査毎にインクジェットヘッドを若干シフトさせ、隣接する走査領域を一部重複して、境界部の影響を分散させる方法が効果的である。その場合の着色領域を図２に模式的に示す。図２中、６は重複領域であり、図１と同じ部材には同じ符号を付した。図２に示されるように、隣接する走査領域３ａと走査領域３ｂとを重複領域６を介して重複させ、それぞれ１回の走査で必要なインク量の１／３ずつを付与しながら３走査行ない、各走査毎にシフト方向にインクジェットヘッドをずらす。その結果、各被着色部には３個の異なるノズルからインクが付与されることになる。
【００１９】
しかしながら、このようにして着色したとしても、当該重複領域において、空間的になだらかな色むらが目視により観察されることがある。
【００２０】
本発明の目的は、インクジェット方式によるカラーフィルタの製造方法において、複数のノズルを有するインクジェットヘッドを用い、着色領域を複数の走査領域に分割することにより発生する隣接走査領域の境界部の色むらを防止することにあり、さらには、該製造方法に用いる製造装置、該製造方法による高品質のカラーフィルタを提供し、該カラーフィルタを用いてカラー表示に優れた液晶素子を提供することにある。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明は、透明基板とインクジェットヘッドとを相対的に走査しながら前記インクジェットヘッドからインクを付与してカラーフィルタを製造する方法であって、
前記透明基板上の着色領域を複数に分割してなる各走査領域に対して前記インクジェットヘッドからインクを付与する工程を有し、
隣接する走査領域の境界部と当該境界部以外の領域とで最終的に付与されるインク量を異ならせることを特徴とするものである。
【００２２】
また、本発明は、上記のカラーフィルタの製造方法によりカラーフィルタを製造することを特徴とするカラーフィルタの製造装置、及び、上記のカラーフィルタの製造方法によって製造されたカラーフィルタを用意する工程と、前記用意したカラーフィルタと対向基板との間に液晶を封入する工程と、を有することを特徴とする液晶素子の製造方法である。
【００２４】
【発明の実施の形態】
本発明において、隣接する走査領域の境界部とは、従来の製造方法により製造した場合に隣接する走査領域の境界とその周辺を含む目視により観察される色むらの発生し易い領域を言う。ここで、ストライプ画素配列でシフト方向に各色６００画素の被着色部が並んだ透明基板に、各被着色部に３個の走査領域に分割してインクを付与する場合を例に挙げて説明する。尚、以下の説明においては、便宜上１色の画素数のみを示す。
【００２５】
図３は、被着色部毎に同じノズルからインクを付与し、各走査領域についてそれぞれ１回の走査でインクを付与した場合の着色領域を示す図である。各走査領域において２００画素ずつインクが付与されるので、２００番目の画素と２０１番目の画素の間、及び、４００番目の画素と４０１番目の画素の間にそれぞれ境界Ａが存在し、その周辺ｔの領域が目視による観察に影響を与える。色むらのあるカラーフィルタを観察すると、ｔが物理位置的な境界Ａより両端１０ｍｍ程度の範囲に色むらが存在するものが多かった。従って、境界部を走査領域の境界Ａよりシフト方向に少なくとも両端１０ｍｍ、好ましくは２０ｍｍ、さらに望ましくは３０ｍｍの範囲と定義するとほとんど全ての色むら範囲を含むため、この範囲を本発明にかかる境界部とする。
【００２６】
また、図３において、各走査領域に複数回の走査でインクを付与する場合も、上記と同様に、隣接する走査領域の境界Ａを中心に両端に１０ｍｍ、好ましくは２０ｍｍ、さらに望ましくは３０ｍｍの範囲を境界部とする。また、この場合、各被着色部への複数回のインクの付与は同じノズルからでも異なるノズルからでもいずれでも良い。
【００２７】
また、図４には各走査領域について複数回の走査でインクを付与し、且つ走査毎にインクジェットヘッドをシフト方向にずらせることによって、隣接する走査領域を一部重複させ、各被着色部に走査回数と同じ数の異なるノズルからインクを付与する場合の着色領域を模式的に示す。図中、６ａ及び６ｂは重複領域である。重複領域６ａ、６ｂは例えばシフト方向に４０画素とすると、走査領域間の境界は当該重複領域の４０画素とみなされ、よって境界部は、該重複領域及び当該重複領域の端部からシフト方向に両側（図中のｔ＝）１０ｍｍ、好ましくは２０ｍｍ、望ましくは３０ｍｍの範囲である。
【００２８】
また、重複する画素数を増やしていくと、実質的に着色領域が全て境界部とみなされる場合もあり、本発明においては、このような構成も含むものとする。
【００２９】
本発明にかかるインクジェット方式によるカラーフィルタの製造方法としては、前記したように、インク吸収性を有する樹脂組成物層にインクを付与して該樹脂組成物層を着色して着色部とする第１の方法、及び、隔壁部材で囲まれた領域にインクを付与し、該インク自体を硬化して着色部とする第２の方法がある。以下にそれぞれの方法を好ましい一例を挙げて説明する。
【００３０】
（第１の方法）
第１の方法としては、より具体的には、透明基板上に、光照射或いは光照射と熱処理によりインク吸収性を低下或いは増加する樹脂組成物層を形成し、該樹脂組成物層の所定の領域に光照射または光照射と熱処理を施してインク吸収性の高い被着色部と、該被着色部よりはインク吸収性の低い非着色部を形成し、上記被着色部にインクジェット方式によりインクを付与して該被着色部を着色して着色部を形成し、樹脂組成物層全体に光照射或いは熱処理を施して硬化させる方法が好ましい。
【００３１】
図５に本方法の工程の一例を示す。図５は、光照射或いは光照射と熱処理によってインク吸収性が低下（或いは消失）する樹脂組成物を用いた場合の工程図である。以下、各工程について説明する。尚、図５の（ａ）〜（ｆ）は以下の工程（ａ）〜（ｆ）にそれぞれ対応する断面模式図である。
【００３２】
工程（ａ）
透明基板１１上にブラックマトリクス１２を形成する。基板１１としては一般にガラス基板が用いられるが、カラーフィルタとしての透明性、機械的強度等の必要特性を有するものであればガラス基板に限定されるものではない。
【００３３】
また、ブラックマトリクスは後述する樹脂組成物層１３を形成した後、或いは樹脂組成物層１３を着色後に該樹脂層上に形成したものであっても特に問題はない。またその形成方法としては、スパッタもしくは蒸着により金属薄膜を形成し、フォトリソ工程によりパターニングする方法が一般的であるが、それに限定されるものではない。
【００３４】
工程（ｂ）
基板１１上に、光照射或いは光照射と熱処理によって硬化し、光照射部分のインク吸収性が低下する樹脂組成物を塗布し、必要に応じてプリベークを行なって、樹脂組成物層１３を形成する。このような樹脂組成物の基材樹脂としては、アクリル系、エポキシ系、アミド系などの樹脂が用いられるが、特にこれらに限定されるものではない。これらの樹脂で、光或いは光と熱の併用によって架橋反応を進行させるために、光開始剤（架橋剤）を用いることも可能である。光開始剤としては、重クロム酸塩、ビスアジド化合物、ラジカル系開始剤、カチオン系開始剤、アニオン系開始剤等が使用可能である。また、これらの光開始剤を混合して、或いは他の増感剤と組み合わせて使用することもできる。さらに、オニウム塩などの光酸発生剤を架橋剤と併用することも可能である。尚、架橋反応をより進行させるために、光照射後に熱処理を施しても良い。
【００３５】
また、樹脂組成物層１３の形成には、スピンコート、ロールコート、バーコート、スプレーコート、ディップコート等の塗布方法を用いることができ、特に限定されるものではない。
【００３６】
工程（ｃ）
フォトマスク１４を用いて、ブラックマトリクス１２で遮光される領域の樹脂組成物層にパターン露光を行なうことにより、硬化させてインク吸収性を低下させ、非着色部１５を形成する。露光されなかった領域はインク吸収性が高く被着色部１６となる。非着色部１５は必ずしも必要ではないが、隣接する被着色部１６間にインク吸収性の低い非着色部１５を介在させることにより、隣接する着色部間での混色を防止することができる。ここで用いるフォトマスク１４は、ブラックマトリクス１２による遮光部分を硬化させるための開口部を有するものを使用するが、ブラックマトリクス１２に接する部分での色抜けを防止するために、ブラックマトリクスの遮光幅よりも狭い開口部を有するマスクを用いることが好ましい。
【００３７】
工程（ｄ）
インクジェットヘッド１７より、被着色部１６にＲ、Ｇ、Ｂの各色のインク１８を所定の着色パターンに応じて付与し、着色部（画素）１９を形成する。本発明においては、被着色部毎に付与されるインク量が制御される。
【００３８】
着色に用いるインクとしては、色素系、顔料系共に用いることが可能であり、また、液状インク、ソリッドインク共に使用可能であるが、水性インクを用いる場合には、樹脂組成物層１３を吸水性の高い樹脂組成物で形成しておくことが好ましい。また、常温で液体のものに限らず、室温やそれ以下で固化するインクであって、室温で軟化するもの、もしくは液体であるもの、或いは通常のインクジェット方式ではインク自体を３０℃〜７０℃の範囲内で温度調整を行ってインクの粘性を安定な範囲に制御していることから、インク吐出時にインクが液状をなすものが好適に用いられる。
【００３９】
さらに、インクジェット方式としては、エネルギー発生素子として電気熱変換体を用いたバブルジェットタイプ、或いは圧電素子を用いたピエゾジェットタイプ等が使用可能であり、着色面積及び着色パターンは任意に設定することができる。
【００４０】
工程（ｅ）
必要に応じてインクの乾燥を行なった後、基板全面に光照射して着色部１９を硬化させる。光照射の代わりに熱処理を施しても良い。
【００４１】
工程（ｆ）
必要に応じて保護層２０を形成する。保護層２０としては、光硬化タイプ、熱硬化タイプ或いは光熱併用タイプの樹脂層や、蒸着、スパッタ等によって形成される無機膜等を用いることができ、カラーフィルタとした場合の透明性を有し、その後のＩＴＯ形成プロセス、配向膜形成プロセス等に耐え得るものであれば使用可能である。
【００４２】
また、樹脂組成物として、光照射または光照射と熱処理によりインク吸収性が増加（或いは発現）する樹脂組成物を用いる場合、このような樹脂組成物としては、具体的には化学増幅による反応を利用する系が好ましく、基材樹脂としては、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース等のセルロース誘導体の水酸基をエステル化したもの或いはアセチル基等によってブロックしたもの（例：酢酸セルロール系の化合物など）；ポリビニルアルコール等の高分子アルコール及びそれらの誘導体の水酸基をエステル化したもの或いはアセチル基等でブロックしたもの（例：ポリ酢酸ビニル系の化合物など）；クレゾールノボラック等のノボラック樹脂、ポリパラヒドロキシスチレン及びそれらの誘導体の水酸基を例えばトリメチルシリル基でブロックしたもの等が用いられるが、本発明がこれらに限定されるものではない。
【００４３】
本発明において、露光によりインク吸収性に実質的な差を生じさせるためには、一般的には親水基に変換可能な官能基の親水基への変換率が３０％以上であることが好ましい。この場合の親水基定量法としては、ＩＲ、ＮＭＲ等のスペクトル分析が有効である。
【００４４】
また、光開始剤としては、トリフェニルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート等のオニウム塩、トリクロロメチルトリアジン等のハロゲン化有機化合物、或いはナフトキノンジアジド或いはその誘導体が好適に用いられるが、これらに限定されるものでなく、結果的に光照射或いは光照射と熱処理によって光照射部分のインク吸収性が増加する組成からなるものであれば良い。
【００４５】
また、このような樹脂組成物を用いた場合には、透明基板上に形成したブラックマトリクスをマスクとして利用し、裏面より露光することによりブラックマトリクスで遮光された領域以外を露光することもできる。
【００４６】
（第２の方法）
図６は第２の方法の工程図であり、図５と同じ部材には同じ符号を付した。また、図６の（ａ）〜（ｄ）は下記工程（ａ）〜（ｄ）に対応する断面模式図である。
【００４７】
工程（ａ）
先ず、透明基板１１上に隔壁部材を形成する。隔壁部材は後述するインクを付与した際に、隣接する異なる色のインクとの混色を避けるための部材であり、本実施形態では遮光層を兼ねたブラックマトリクス２２とした。当該ブラックマトリクス２２としては、好ましくは黒色顔料含有レジストを用い、一般的なフォトリソグラフィ法によりパターニングする。該ブラックマトリクス２２は後述するインクを付与した際に、隣接する異なるインク同士が混じりあうのを防止するために、好ましくは撥インク性を付与しておく。本発明においてブラックマトリクス２２の厚さは上記隔壁作用及び遮光作用を考慮すると０．５μｍ以上が好ましい。また、該ブラックマトリクス２２の開口部が本発明にかかる被着色部である。
【００４８】
工程（ｂ）
インクジェットヘッド１７より、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色のインク２３をブラックマトリクス２２の開口部を埋めるように所定の着色パターンに従って付与する。本発明においては、当該工程において開口部毎、即ち被着色部毎に付与されるインク量が制御される。
【００４９】
本発明で用いられるインクは、エネルギー付与により硬化し、通常着色材を含有する樹脂組成物からなる。上記着色材としては一般の染料や顔料を用いることができ、例えば染料としては、アントラキノン染料、アゾ染料、トリフェニルメタン染料、ポリメチン染料等などを用いることができる。
【００５０】
またインクに用いる樹脂としては、熱処理や光照射等エネルギー付与によって硬化する樹脂を用いる。具体的には、熱硬化型樹脂として、公知の樹脂と架橋剤との組み合わせが使用できる。例えば、アクリル樹脂、メラミン樹脂、水酸基或いはカルボキシル基含有ポリマーとメラミン、水酸基或いはカルボキシル基含有ポリマーと多官能エポキシ化合物、水酸基或いはカルボキシル基含有ポリマーと繊維素反応型化合物、エポキシ樹脂とレゾール型樹脂、エポキシ樹脂とアミン類、エポキシ樹脂とカルボン酸又は酸無水物、エポキシ化合物などが挙げられる。また、光硬化型樹脂としては、公知のもの、例えば市販のネガ型レジストが好適に用いられる。
【００５１】
上記インクには、種々の溶媒を加えることもできる。特に、インクジェット方式での吐出性の面から、水及び水溶性有機溶剤の混合溶媒が好ましく用いられる。
【００５２】
さらに、上記成分の他に必要に応じて所望の特性を持たせるために、界面活性剤、消泡剤、防腐剤等を添加することができ、さらに、市販の水溶性染料なども添加することができる。
【００５３】
また、上記した光或いは熱硬化型樹脂のうち、水或いは水溶性有機溶剤に溶解しないものでも安定に吐出可能なものであれば、水や水溶性有機溶剤以外の溶媒を用いても構わない。また、特に光により重合するタイプのモノマーを用いる場合には、染料をモノマーに溶解した無溶剤タイプとすることもできる。
【００５４】
工程（ｃ）
ブラックマトリクス２２の開口部に付与したインク２３を熱処理或いは光照射、或いはその両者によって硬化させ、着色部２４を形成する。
【００５５】
工程（ｄ）
必要に応じて保護層２０を形成する。
【００５６】
本発明は、上記した第１の方法の工程（ｄ）及び第２の方法の工程（ｂ）において、各被着色部へインクを付与する際に、各被着色部へ付与するインク液滴を複数とし、色毎に複数のノズルを有するインクジェットヘッドを用いて同時に複数の被着色部にインクを付与するものとし、且つ、着色領域をインクジェットヘッドの走査方向に平行な複数の走査領域に分割し、少なくとも、隣接する走査領域の境界部の被着色部と該境界部以外の被着色部とで付与するインク量が異なるように設定することに特徴を有する。従って、本発明のカラーフィルタの製造装置は、カラーフィルタの構成部材である透明基板を載置するステージと、該基板上の被着色部にインクを付与するインクジェットヘッドとを備え、且つ、該インクジェットヘッドが色毎に複数のノズルを有し、ノズル毎に吐出するインク量を独立に制御する手段を備えたものを用いる。以下、透明基板にインクを付与する工程について実施形態を挙げて具体的に説明する。
【００５７】
（実施形態１）
インクジェットヘッドのシフト方向に各色８００画素を有するカラーフィルタの製造工程を例に挙げて説明する。図７はその表示領域を示す図である。尚、本図を含めて以下の実施形態に参照する図面において、図１〜４と同じ部位或いは部材には同じ符号を付して説明を省略する。また、画素数は便宜上１色についてのみ示す。
【００５８】
本実施形態においては、シフト方向に８００画素の着色領域２を走査領域３ａ〜３ｃに３分割する。Ａは隣接する走査領域の境界である。この着色領域２をノズルが３００個のインクジェットヘッドを各色１本ずつ用い、各走査領域毎に複数回の走査でインクを付与する。尚、複数回のインクを付与するノズルは、被着色部毎に同一である。従って、シフト方向３００画素毎（例えば、１番目の画素と３０１番目の画素と６０１番目の画素）の被着色部にインクを付与するノズルは同じである。
【００５９】
各ノズルから付与するインク量は、予め各ノズルから吐出されるインク量を測定することによって、各被着色部に付与されるインク量が一定になるように、ノズル毎に独立にインク液滴を調整する。このようにして形成されたカラーフィルタを、１色のみが観察できるような治具を介して観察すと、境界Ａを含む境界部３１ａ、３１ｂに色むらが観察されることがある。このような場合には、例えば、ＣＣＤカメラ等を用いて、Ａ周辺と、走査領域３ａ〜３ｃの中央部をそれぞれ複数点ずつ撮影し、輝度を比較する。
【００６０】
得られた輝度より、境界部３ａ、３ｂの各画素の被着色部へ付与するインク量を修正する。この時、修正後に得られたカラーフィルタにおいてインク量を修正した画素と修正していない画素との間で新たな色むらが発生する恐れがあるため、インク量の修正は画素の位置によってなだらかに変化させることが好ましい。
【００６１】
このように、色むらの発生状況に応じて、少なくとも境界部の被着色部のインク量を変化させることによって、色むらのないカラーフィルタを製造することができる。
【００６２】
（実施形態２）
実施形態１と同じカラーフィルタを、互いに重複する複数の走査領域に分割して製造する例について説明する。図８にその着色領域を模式的に示す。本実施形態では、色毎に２０６個のノズルを有するインクジェットヘッドを用いる。着色領域２は４分割し、それぞれシフト方向５に走査領域３ａが２０６画素、３ｂと３ｃがそれぞれ２３０画素、３ｄが２０６画素で、重複領域３１ａ〜３１ｃは２４画素である。各走査領域３ａ〜３ｄにはそれぞれ３回走査によってインクが付与され、走査毎に図２に示したようにインクジェットヘッドをシフト方向５にずらせるため、各被着色部は異なる３個のノズルよりインクが付与される。従って、各ノズルはシフト方向には２０６画素周期で繰り返す。つまり、図８に示すように、例えば１画素目、２０７画素目、４１３画素目、６１９画素目の被着色部には同じノズルからインクが付与され、インクジェットヘッドの左端のノズルを１番目とすると、２５番目、１３番目、１番目のノズルからインクが付与される。以下、この周期を画素構成の周期と呼ぶ。従って、２０６画素以上の連続した画素について透過光量を調べれば、８００画素全体の画素の測定値を推定することができる。
【００６３】
透過光量を測定する範囲としては、図９に示したように、１個の境界（重複領域）３１ａ（或いは、３１ｂ、３１ｃ）を少なくともまたぐ連続する２０６画素以上の範囲５１が好ましいが、例えば図１０に示すように、測定範囲を５１ａと５１ｂの二つ或いはそれ以上の複数に分けても良い。
【００６４】
尚、走査方向の透過光量の測定は、１画素以上であれば良いが、ある程度離れた位置の画素を複数点選択して平均することが好ましく、好ましくは１０画素以上、望ましくは３０画素以上測定する。
【００６５】
図１１は透過光量の測定機の模式図であり、図中４１はＣＣＤカメラ、４２は光源、４３は透明なＸＹステージ、４４は被測定基板であるカラーフィルタ、４５はＸＹステージ４３のドライバ、４６はコンピュータである。
【００６６】
また、図１３は、透過光量測定時のカラーフィルタ周辺の拡大模式図である。当該カラーフィルタは図５の工程で得られたものであり、図中の４７はＣＣＤカメラのレンズである。この時、望ましくは、各画素の透過光量をカラーフィルタ画素よりも小さい単位からなる画像データとしてコンピュータにメモリすることが望ましい。その理由は、画像データを画素内のインク量分布を考慮に入れたデータとして処理するなど、処理の選択幅を広げることができるからである。
【００６７】
カラーフィルタの基板側から照射された光は、カラーフィルタの画素（着色部１９）を透過してＣＣＤカメラ４１で検出され、その光量はＡＤ変換されてコンピュータ４６にメモリされる。この透過光量は画素が均一に着色されている場合には、画素に付与されたインク量を厳密に反映しているが、画素に濃度分布がある場合など、インク量と透過光量が正確に対応しないことが予想される。従って、透過光量を測定し、得られた透過光量のデータに応じて、インク量を調整することによって、色むらを防止することができる。カラーフィルタ画素の大きさや形によっては、この透過光量のデータを一次データとして加工することによって各被着色部へのインクの付与量を決定しても良い。
【００６８】
また、インク量の変化率に伴う透過光量の変化率を予め求めておくことにより、各画素が全て同じ透過光量となるように、インク量を調整することも好ましい。
【００６９】
本実施形態においては、図８に示したように走査方向が着色領域の外周を構成する辺のいずれかと平行となるように設定したが、本発明においては特にこれに限定されるものではなく、図１３に示すように、走査方向と着色領域２の外周を構成する辺のいずれもが平行にならないように構成しても構わない。
【００７０】
また、このようにカラーフィルタ画素の透過光量の測定結果を色むらの評価に使用することにより、カラーフィルタの色むらの良否判定も同時に行うことができ、当該判定結果が不良の場合、迅速に各被着色部に付与するインク量の目標値を設定し直すことができる。
【００７１】
（実施形態３）
本実施形態は、実施形態２と同様の画素数に設定した走査領域３ａ〜３ｄにそれぞれ異なるインクジェットよりインクを付与するように構成した例である。その着色領域を図１４に模式的に示す。
【００７２】
本実施形態では、図１４に示すように、少なくとも全ての境界部をまたぐように測定範囲５１ａ〜５１ｃを設定し、望ましくは、シフト方向に全画素を測定する。また、走査方向については、１画素以上、好ましくは１０画素以上、望ましくは３０画素以上測定する。
【００７３】
（実施形態４）
本実施形態は、実施形態２と同様の画素数に設定した走査領域３ａ〜３ｄについて、互い違いに２本のインクジェットヘッドを用いたインクを付与する。即ち、走査領域３ａと３ｃ、３ｂと３ｄをそれぞれ同じインクジェットヘッドで着色する。従って、ノズルの組み合わせは４１２画素周期で繰り返すことになり、図１５に示すように、１画素目と４０７画素目の被着色部に、それぞれ同じノズル（２５番目、１３番目、１番目）からインクが付与される。
【００７４】
本実施形態の場合の画素の透過光量の測定範囲としては、異なるノズルからインクが付与される境界部を含んで測定することが好ましく、図１６に示すように重複領域（即ち境界）６ａと６ｂとをまたいで連続する４１２画素以上を測定することが好ましい。また、図１７に示すように重複領域６ａと６ｂをそれぞれまたぐように分割した測定範囲５１ａ、５１ｂとしても良い。走査方向については、１画素以上、好ましくは１０画素以上、望ましくは３０画素以上測定する。
【００７５】
次に、本発明のカラーフィルタを用いて構成した液晶素子について説明する。図１８は図５の、図１９は図６の工程でそれぞれ形成したカラーフィルタを組み込んだアクティブマトリクス型液晶素子の実施形態の断面模式図である。図１８、図１９において、６２は共通電極、６３は配向膜、６５は基板、６６は画素電極、６７は配向膜、６８は液晶化合物であり、図５、図６と同じ部材には同じ符号を付した。
【００７６】
カラー表示の液晶素子は、一般的にカラーフィルタ側基板（１１）とＴＦＴ基板（６５）とを合わせ込み、液晶化合物６８を封入することにより形成される。液晶素子の一方の基板の内側に、ＴＦＴ（不図示）と透明な画素電極６６がマトリクス状に形成される。また、もう一方の基板１１の内側には、画素電極６６に対向する位置にＲ、Ｇ、Ｂの各着色部１９、２４が配列するようにカラーフィルタ層が設置され、その上に透明な共通電極６２が一面に形成される。ブラックマトリクス１２、２２は、通常カラーフィルタ側に形成されるが、ＢＭオンアレイタイプの液晶素子においては、ＴＦＴ基板側に形成される場合もある。さらに、両基板の面内には配向膜６３、６７が形成されており、これらをラビング処理することにより液晶分子を一定方向に配列させることができる。
【００７７】
基板１１、６５の外側にはそれぞれ偏光板（不図示）が接着され、バックライトとして一般的に蛍光灯（不図示）と散乱板（不図示）の組み合わせを用い、液晶化合物をバックライト光の透過率を変化させる光シャッターとして機能させることにより表示を行なう。
【００７８】
本発明の液晶素子においては、本発明のカラーフィルタを用いて構成していれば良く、他の構成部材については、その素材や製法等、従来の液晶素子の技術を適用することが可能である。
【００７９】
【実施例】
（実施例１）
本例では、ストライプ画素配列とし、インクジェットヘッドのシフト方向に８００画素×３色の画素を有するカラーフィルタを作製した。
【００８０】
先ず、図５の工程に沿って、透明基板上にブラックマトリクスと樹脂組成物層を形成し、パターン露光して非着色部と被着色部を形成した。インクジェットヘッドは各色３００個のノズルを有するものを用い、各ノズルから吐出されるインク量を予め測定し、各被着色部に付与されるインク量が一定になるようにインク液滴の数を調整した。着色領域をシフト方向に各色３００画素、３００画素、２００画素の走査領域に分割し、一つの被着色部に一つのノズルが対応するようにして被着色部を着色した。その後、樹脂組成物層全体を硬化してカラーフィルタを得た。
【００８１】
得られたカラーフィルタを目視により観察したところ、Ｂ（青）画素について、図７に示すように走査領域間の境界Ａを含む境界部３１ａ、３１ｂが薄くなっていることがわかった。そこで、ＣＣＤカメラを用い、境界部の１０ｍｍ角エリアとそれ以外の１０ｍｍ角エリアをそれぞれ１０点ずつ撮影し、その輝度を比較した。その結果、境界部３１ａ、３１ｂの方が明るくなっていることがわかった。
【００８２】
そこで、境界Ａに最も近い画素が３％インク量が多くなるように設定し、境界Ａから離れるに従って徐々にインク量の増加量が減るように、２４画素分（幅７．４ｍｍ）の各画素へのインクの付与量を修正した。同様にして、Ｒ（赤）画素及びＧ（緑）画素についてもインク量を修正した。修正後に製造したカラーフィルタについては、目視において境界部の色むらは認められなかった。
【００８３】
（実施例２）
実施例１と同様にして、樹脂組成物層に被着色部と非着色部を形成し、図８に示したように着色領域を互いに重複する領域を有する走査領域に４分割し、各色２０６個のノズルを有するインクジェットヘッドを用いてインクを付与した。走査領域のシフト方向の画素数は各色２０６画素、２３０画素、２３０画素、２０６画素とし、重複領域は２４画素とした。各走査領域には３回走査によってインクを付与し、走査毎にノズル１２個分インクジェットヘッドをずらせた。
【００８４】
着色工程後、樹脂組成物層全体を硬化させ、得られたカラーフィルタについて、図１１の測定機を用いて図９に示すように重複領域１箇所をまたいで連続する３００画素について透過光量を測定した。走査方向については１画素離れた３画素について測定し、平均した。Ｂ画素の透過光量の分布を図２０に示す。図２０に示すように、本実施例のカラーフィルタは、走査領域間の境界である１８３番目〜２３０番目の画素を中心に透過光量が大きく異なっていることがわかった。そこで、当該データに基づいて、１８３〜２３０番目の画素の透過光量が１．００になるように、当該画素の被着色部へのインク付与量を修正した。同様にして、Ｒ画素、Ｇ画素についても透過光量を測定し、インク付与量を修正した。修正後に製造されたカラーフィルタについては、目視による色むらは認められなかった。
【００８５】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明によれば、複数の走査領域に分割して着色するカラーフィルタにおいて、境界部に発生する色むらを防止することができる。また、製造ラインにおいて本発明を組み込むことにより、色むらの発生に迅速に対応することができ、高歩留を維持することができる。よって、本発明のカラーフィルタを用いて、カラー表示特性に優れた液晶素子を安価に提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の製造方法にかかる、着色領域とインクジェットヘッドとの位置関係を示す模式図である。
【図２】本発明の製造方法にかかる着色領域において、隣接する走査領域が重複する場合を示す模式図である。
【図３】本発明にかかる境界部を示す模式図である。
【図４】本発明にかかる境界部を示す模式図である。
【図５】本発明の製造方法の一例の工程図である。
【図６】本発明の製造方法の他の例の工程図である。
【図７】本発明の実施形態１における走査領域と境界部を示す模式図である。
【図８】本発明の実施形態２における走査領域と画素構成の周期を示す模式図である。
【図９】本発明の実施形態２における測定範囲を示す模式図である。
【図１０】本発明の実施形態２における他の測定範囲を示す模式図である。
【図１１】本発明にかかるカラーフィルタの画素の透過光量の測定機の模式図である。
【図１２】図１１の測定機による透過光量測定時のカラーフィルタ周辺の拡大図である。
【図１３】本発明の実施形態２において、インクジェットヘッドのシフト方向、走査方向を変更した例を示す模式図である。
【図１４】本発明の実施形態３における走査領域と測定範囲を示す模式図である。
【図１５】本発明の実施形態４における走査領域と画素構成の周期を示す模式図である。
【図１６】本発明の実施形態４における走査領域と測定範囲を示す模式図である。
【図１７】本発明の実施形態４における他の測定範囲を示す模式図である。
【図１８】本発明の液晶素子の一例の断面模式図である。
【図１９】本発明の液晶素子の一例の断面模式図である。
【図２０】本発明の実施例２におけるＢ画素の透過光量の分布を示す図である。
【符号の説明】
１ａ〜１ｃ  インクジェットヘッド
２  着色領域
３ａ〜３ｄ  走査領域
４  走査方向
５  シフト方向
６、６ａ〜６ｃ  重複領域
１１  透明基板
１２  ブラックマトリクス
１３  樹脂組成物層
１４  フォトマスク
１５  非着色部
１６  被着色部
１７  インクジェットヘッド
１８  インク
１９  着色部
２０  保護層
２２  ブラックマトリクス
２３  インク
２４  着色部
３１ａ、３１ｂ  境界部
４１  ＣＣＤカメラ
４２  光源
４３  ＸＹステージ
４４  カラーフィルタ
４５  ドライバ
４６  コンピュータ
４７  レンズ
５１、５１ａ、５１ｂ  測定範囲
６２  共通電極
６３  配向膜
６５  基板
６６  画素電極
６７  配向膜
６８  液晶化合物
【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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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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