CN101738665B - 滤色器的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明的课题在于提供一种在喷墨方式中易于校正记录头间的喷嘴排列方向的偏移的廉价且可靠性高的制造滤色器的方法。使将排列有多个喷嘴(3)的记录头(21、22、23)在主扫描方向(X)上排列而成的头单元(1)在基板上扫描，以在对开口部(41、42、43)喷涂吐出墨水时着落到开口部的位置的喷嘴为有效喷嘴，针对每个记录头判断有效喷嘴，对有效喷嘴组***与一个开口部相关的墨水吐出控制用个别图案，并且登记头的两端部的喷嘴的恒定数作为移位空间，使用该移位空间来校正头在喷嘴排列方向上的偏差，来制作全印写图案。

Description

滤色器的制造方法

技术领域

本发明涉及通过喷墨方式制造滤色器(color filter)的制造方法。详细而言本发明涉及如下的滤色器的制造方法，其特征在于，在通过喷墨方式制造滤色器的制造方法中，在利用排列有具有由多个喷嘴构成的喷嘴列的多个记录头的头单元在基板上进行同时印写的情况下，校正各记录头的安装位置在喷嘴排列方向上的偏差而进行印写。

背景技术

当前，滤色器构筑在玻璃透明基板上，并包括用于遮断光的黑底(BM)、RGB(红、绿、蓝)的三原色像素、像素保护膜、以及动作电极透明导电膜等部件。其中，最主要的部件是三原色像素，要求分光透射率、色调等与颜色显示相关的性能、耐光性、及平滑性等显示面板结构中所需的特性、耐热性、耐药品性、及尺寸稳定性等显示面板组装上所需的特性等多方面的特性，与颜色材料(染料、颜料、以及金属薄膜)以及滤色器制造方法(染色法、颜料分散法、电镀法、印刷法、以及蒸镀法)相关的开发研究得到了发展。

今后，彩色液晶显示装置(LCD)也期待向着大画面化、高精细化、以及低成本化发展。其中，对于作为主要部件的滤色器，其性能要求越来越高。

在市场上，为了对应于彩色LCD的大型化、高精细化、以及低成本化，作为当前的滤色器的制造方法，作为代替主流的光刻法的工艺，开始开发出采用了喷墨方式的制造方法。

在通过这种喷墨方式来制造滤色器时，必需在BM形成的单元的开口部的瞄准位置高精度地进行印写。

一般地，在喷墨式记录装置中，使在主扫描方向上并列地排列多个记录头而构成的头单元向在主扫描方向的去程以及回程中的至少一个扫描，并且从多个喷嘴吐出墨水，从而对被记录体进行记录，其中，上述记录头具有在副扫描方向上排列有多个喷嘴的喷嘴行。

在利用喷墨方式制造滤色器时，由于存在与相邻的单元的开口部的混色的危险性，所以关于着落位置要求非常高的精度。在同时印写多个颜色时，要求更高的精度，需要与各颜色对应的记录头的位置偏差校正功能。

在专利文献1中，记载了一种滤色器制造装置，其特征在于，对形成有滤色器的基板与绘制头(记录头)之间的相对变位以及从绘制头中喷出的喷墨在基板上的着落位置进行检测，根据这些检测结果，将基板以及记录头间的六个自由度方向的位置进行对准。

但是，专利文献1记载的装置以及方法对于有效地生产滤色器尚不充分。例如，为了良好地对多个颜色的喷墨的所有的着落位置进行对准，需要校正在对该头单元安装多个头时产生的头之间在副扫描方向上的偏差，但为了使头的安装位置能够移动，装置的结构变得复杂，需要用于制作移动机构的成本。另外，使头移动来校正偏差的作业需要较多的时间。

专利文献1：日本特开平09-49919号公报

发明内容

本发明是为了解决上述问题而完成的，其目的在于提供一种廉价且可靠性高的滤色器的制造方法，改善上述问题并且取得喷墨方式的特性。

本发明人为了解决上述课题而专心研究，结果实现了本发明，即，预先制作各记录头的多个喷嘴的全印写图案，并且确保各记录头的两端的喷嘴的固定数量作为移位空间(shift space)，使用该移位空间适当地错开实际印写图案，从而无需使记录头的安装位置自身移动，就可以容易地校正由于该记录头在副扫描方向(喷嘴排列方向)上的偏差而引起的印写的偏差，从而有效地解决上述课题。

即，本发明提供以下1)～3)所示的滤色器的制造方法。

1)一种利用喷墨方式制造滤色器的滤色器的制造方法，其中，使将具有在副扫描方向上排列了多个喷嘴的喷嘴行的记录头在主扫描方向上排列多个而成的头单元在基板上扫描，使从上述喷嘴吐出的墨水着落到由形成在上述基板上的黑底所划分的单元的开口部，其特征在于，包括以下工序(a)～(c)：

工序(a)：以上述各记录头中的多个喷嘴中的着落到开口部的位置的喷嘴为有效喷嘴，以不着落到开口部的位置的喷嘴为无效喷嘴，针对每个上述记录头，对于所有喷嘴判断是有效喷嘴还是无效喷嘴的工序(判断工序)；

工序(b)，制作与一个开口部相关的墨水吐出控制用个别图案的工序(个别图案制作工序)；以及

工序(c)，针对在上述工序(a)中判断为有效喷嘴的喷嘴组，***在上述工序(b)中得到的个别图案，并且在上述各记录头中的多个喷嘴中，将该记录头的两端部的喷嘴的恒定数登记成移位空间，使用该移位空间来校正各记录头在喷嘴排列方向上的偏差，来制作全印写图案的工序(全印写图案制作工序)。

2)根据1)所述的滤色器的制造方法，其特征在于，根据是否满足下式(1)，来进行上述工序(a)中的是有效喷嘴还是无效喷嘴的判断，

<式1>

D＜(A×E)％(B+C)＜(B-D)    (1)

在上式(1)中，“％”是进行了除法时取余数的意思，记号A表示喷嘴序号(1～N的整数)，B表示开口部长边的长度，C表示BM宽度，D表示余裕宽度，E表示喷嘴间隔。

3)根据1)或2)所述的滤色器的制造方法，其特征在于，

通过执行试印来对上述工序(c)中的各记录头在喷嘴排列方向上的偏差进行检测。

根据本发明，易于校正多个记录头之间在喷嘴排列方向(副扫描方向)上的记录位置偏差，而无需使记录头的安装位置自身移动，所以无需具备复杂的移动机构的装置，也无需在头的移动作业等上花费较长的时间和成本，而可以高精度地制造滤色器。

附图说明

图1是从喷嘴侧观察在本发明的方法中的头单元中搭载的记录头的概略图。

图2是形成有黑底(BM)的基板的概略图。

图3是开口部与墨水的着落位置的概略图。

图4是使用式(1)来判断有效喷嘴与无效喷嘴的方法的示意图。

(附图标记说明)

1：头单元；21：头1；22：头2；23：头3；3：喷嘴；41：开口部1；42：开口部2；43：开口部3；5：黑底(BM)；6：非吐出喷嘴；7：吐出喷嘴；7’：喷嘴序号为14的喷嘴；X：扫描方向

具体实施方式

(1)利用喷墨方式制造滤色器的制造方法

本发明的滤色器的制造方法是利用喷墨方式制造滤色器的方法，其中，使将记录头在主扫描方向上排列多个而构成的头单元在基板上扫描，使从上述喷嘴吐出的墨水着落于由形成在上述基板上的黑底(BM)所划分的单元的开口部，上述记录头具有在副扫描方向上排列了多个喷嘴的喷嘴行。

以下，使用附图对本发明的实施方式的一个例子进行详细说明。另外，在本例子中，示出了由RGB这三色构成的滤色器的制造方法，但本发明不限于该例子，而还可以应用于例如由黄色、品红色、蓝绿色、黑色(YMCK)这四个颜色构成的印刷品的制造方法。

图1是从喷嘴方向观察由并列地搭载的三个记录头(头1、2、3)构成的头单元的概略图。记录头1、2、3分别吐出R、G、B的各颜色(顺序任意)的墨水。

各记录头的喷嘴的排列既可以是图1所示的一行，也可以是多行。在多行的情况下，通过将各喷嘴行在其排列方向上错开配置，可以减小外观上的喷嘴间隔，可以印写更精细的图案。

在对基板施加墨水时，使上述头单元朝向扫描方向X(主扫描方向)扫描(主扫描)，并将墨水吐出到基板上。在该情况下，如图1所示，通常在副扫描方向上排列了各记录头的多个喷嘴，在主扫描方向上并列地排列了具备该喷嘴行的各记录头。

作为记录头，可以使用能够分别设定从各喷嘴吐出墨水的吐出量的多墨滴(multidrop)方式的记录头。使用了这样的多墨滴方式的头可以根据着落的位置来改变向开口部内吐出的墨水吐出量，而防止混色。

图2是形成有BM的基板的概略图。按规则排列了由格子状的BM划分的单元的开口部。对该单元的开口部施加各颜色的墨水而成为子像素。一般，开口部呈现大致的长方形，对在该长方形的长边方向上排列的开口部行(开口部1的行、开口部2的行、开口部3的行)，分别施加相同颜色的墨水。在三色的滤色器的情况下，开口部1、2、3分别作为R行、G行、B行(任意顺序)并成为一组的反复单位。

作为使图1所示的头单元扫描而对基板上的所有开口部施加规定的墨水的手段，使头单元从基板的端部朝一个方向(主扫描方向的去程)扫描(主扫描)，同时向基板上的开口部施加墨水，在到达相对置的端部时，使其在与扫描方向正交的方向(副扫描方向)上进行与头宽度相当的长度的副扫描。接下来，在与上述主扫描方向相反的方向(回程)上再次使头单元进行主扫描，同时向基板上的开口部施加墨水。

通过反复执行这种动作，即使是大尺寸的基板也可以使用小的头单元对基板整体施加墨水。另外，即使是各种尺寸的基板，也无需更换喷嘴而可以对整体施加墨水来制造滤色器。

作为使头单元扫描的方向(主扫描方向)，优选为形成在基板上的开口部的短边方向。此时，优选以使喷嘴行的排列方向与开口部的长边方向一致的形式配置头单元。通过这样配置头单元和基板，并设定扫描方向，可以高效地使用喷嘴，可以提高生产性。

在上述说明中，举出了固定基板并使头单元扫描的例子，但相反地，使基板扫描并通过固定的头单元施加墨水的方法也包含在本发明中。

(2)工序(a)：有效喷嘴与无效喷嘴的判断工序

在本发明中，在使头单元扫描并将墨水施加到基板上时，预先制作并登记针对各记录头中的所有喷嘴的印写图案(墨水的吐出控制数据)。

可以首先制作与一个开口部相当的印写图案(个别图案)，并将其应用(***)于该头单元的所有喷嘴，来制作一个头单元的印写图案(全印写图案)。其中，在构成各记录头的喷嘴中，存在着落到开口部的位置的喷嘴、和不着落到开口部的位置的喷嘴。

图3示出从一个记录头的喷嘴行中吐出的墨水着落到一个开口部行上的位置。从图3可知，在从所有的喷嘴吐出墨水的情况下，根据开口部与喷嘴的位置关系，只要有恰当地着落到开口部中的吐出墨水，也就有着落到开口部与BM的边界线上或BM上的吐出墨水。

但是，使墨水着落到开口部与BM的边界线上或BM上的现象成为混色的原因，并且还浪费墨水，所以应避免。因此，在本发明中，预先针对每个上述记录头，对于所有喷嘴，判断各喷嘴是着落到开口部的位置的喷嘴(有效喷嘴)、还是不着落到开口部的位置的喷嘴亦即着落到开口部与BM的边界线上或BM上的位置的喷嘴(无效喷嘴)，以不从无效喷嘴吐出墨水。

即，本发明的方法包括如下工序(判断工序：工序(a))：以上述各记录头中的多个喷嘴中的着落到开口部的位置的喷嘴为有效喷嘴，以不着落到开口部的位置的喷嘴为无效喷嘴，针对每个上述记录头，对于所有喷嘴判断是有效喷嘴还是无效喷嘴。

判断的具体方法没有特别限定；但例如可以针对头上的N个喷嘴，根据BM的宽度、开口部长边的长度，通过下式(1)来判断有效喷嘴与无效喷嘴。

<式1>

D＜(A×E)％(B+C)＜(B-D)    (1)

其中，在上式(1)中，“％”是在进行除法时取余数的意思，并且记号A～E表示以下意思。

A：喷嘴序号(1～N的整数)

B：开口部长边的长度

C：BM宽度

D：余裕宽度

E：喷嘴间隔

另外，在通过上式(1)来判断有效喷嘴与无效喷嘴时，作为前提，需要使表示喷嘴的位置的坐标系的原点、与由BM划分的开口部的长度方向的坐标系的原点一致。上式(1)中的A～E都表示成距原点(表示喷嘴的位置的坐标系与由BM划分的开口部的长度方向的坐标系的公共的原点)的坐标(距离)。

以下，使用图4，对通过上式(1)来判断有效喷嘴与无效喷嘴的方法进行说明。

上述(1)中的喷嘴序号A表示在具有从一端起排列成一行的1～N个喷嘴的一个记录头中，从该一端起依次附加序号时的喷嘴序号(注意，以与原点重合的喷嘴为第0号)。因此，“(A×E)”表示任意(喷嘴序号A)的喷嘴在记录头内的位置(距一端的距离)。另外，“(B+C)”表示由玻璃基板上的黑底(BM)与由该黑底划分的开口部中的一个构成的一组在该开口部长边方向上的长度。

以从头的一端至喷嘴序号A的喷嘴为止的距离(A×E)除以(B+C)而得到的余数作为从距原点侧最近的开口部端部起至喷嘴序号A的喷嘴为止的距离F(在图4中的F)((A×E)％(B+C)＝F)。

例如，从图4中的端起第14个(喷嘴序号14)的喷嘴7’的从该原点至该喷嘴为止的距离为(14×E)，在图4的例子的情况下，减去(B+C)的两倍距离的余数、即(14×E)除以(B+C)而得到的余数即为F(参照图4)。

为了使从任意的喷嘴(喷嘴序号A)中吐出的具有液滴宽度的墨水不施加到开口部与BM的边界线上而可靠地着落到开口部内，必须使喷嘴序号A中的与F相当的长度大于0且小于开口部长边的长度B(0＜F＜B)。在F满足该条件的情况下，来自该喷嘴的吐出墨水会着落到该开口部内。

但是在此，由于施加到基板上的墨水的液滴具有大小，所以即使F不满足上述条件“0＜F＜B”，仅通过将从头的一端起至喷嘴序号A的喷嘴为止的距离设为(A×E)，从喷嘴序号A的喷嘴中吐出的墨水也有着落到开口部与BM的边界线上的情况。因此，作为液滴宽度，在式(1)中需要考虑“余裕宽度D”。

如果考虑该余裕宽度D，为了使从喷嘴序号A的喷嘴中吐出的具有液滴宽度的墨水不施加到开口部与BM的边界线上而可靠地着落到开口部内，必须使喷嘴序号A的F大于原点侧的余裕宽度(D)且小于从开口部长边的长度中减去远离原点的一侧的余裕宽度而得到的值(B-D)。因此，用于使任意喷嘴成为有效喷嘴的更严密的条件为“D＜F＜(B-D)”。由于F是如上所述的(A×E)％(B+C)＝F，所以根据式(1)，有效喷嘴的条件为“D＜(A×E)％(B+C)＜(B-D)”。

例如在F小于等于D的情况下，从喷嘴序号A的喷嘴吐出的具有液滴宽度的墨水着落到开口部的原点侧的端的正上方或BM上。另外，例如在F大于等于(B-D)的情况下，从喷嘴序号A的喷嘴吐出的具有液滴宽度的墨水着落到远离开口部的原点的一侧的端的正上方或BM上。因此，无论哪种情况，吐出墨水都超出开口部地着落而无法可靠地向开口部内施加墨水，所以无法将该喷嘴序号A的喷嘴设为有效喷嘴。

这样，在满足上式(1)的情况下，喷嘴序号A的喷嘴着落到开口部的恰当位置，被判断为有效喷嘴。在不满足上式(1)的情况下，被判断为无效喷嘴。于是，通过针对喷嘴序号1～N进行该判断，可以针对所有喷嘴判断是有效喷嘴还是无效喷嘴。

在上式(1)中，可以根据头单元的设计尺寸适当地选择B、C、E。另外，D是考虑墨水的液滴的大小而确定的值，只要是与实际的墨滴的尺寸相同的程度即可，没有特别限制，但优选从20～50μm的范围中选择。

另外，在喷嘴间隔被视为恒定的情况下，可以通过上式(1)进行判断；但如果在喷嘴间隔上存在无法容许的程度的偏差的情况下，可以通过试印来准确地测量来自各喷嘴的墨水的着落位置，并针对每个喷嘴判断有效喷嘴与无效喷嘴。

(3)工序(b)：个别图案制作工序

在本发明中，在针对各记录头中的所有喷嘴制作印写图案时，在上式工序(a)中将各记录头的喷嘴组分成有效喷嘴组与无效喷嘴组，并且制作用于对与一个开口部相关的墨水吐出进行控制的个别图案(工序(b)：个别图案制作工序)，对着落到一个开口部的位置的有效喷嘴组***该个别图案。

作为与一个开口部相当的墨水吐出控制数据的个别图案是确定向进入一个开口部的喷嘴数、各喷嘴的墨水吐出量、以及应施加给一个开口部的墨水的量等而制作的。

另外，向进入一个开口部的有效喷嘴(个别图案内的有效喷嘴)无需全都吐出墨水，也可以在个别图案内的有效喷嘴中，存在实际吐出墨水的喷嘴(以下称为“吐出喷嘴”)和不吐出墨水的喷嘴(以下称为“非吐出喷嘴”)。考虑喷嘴数、各喷嘴的墨水吐出量、以及应施加给该开口部的墨水的量等，来确定吐出喷嘴的位置以及数量等即可。

在使用了具有喷嘴间隔恒定的喷嘴行的记录头的情况下，可以根据喷嘴间隔与开口部长边的长度，来计算个别图案内的喷嘴数。开口部长边的长度除以喷嘴间隔所得到的值的整数部分是个别图案内的喷嘴的最大数。也可以将个别图案内的实际的吐出喷嘴数设定成小于该最大数。例如，在进入一个开口部的喷嘴的最大数是5的情况下，还可以不使用两端的喷嘴而将其设为非吐出喷嘴，将三个吐出喷嘴配置在五个喷嘴的中央。

作为个别图案的具体的制作方法，例如对吐出喷嘴指定“1”，对非吐出喷嘴指定“0”。无效喷嘴当然成为非吐出喷嘴，作为数据保持“0”。例如，在个别图案内的喷嘴数是5、且所有喷嘴都是吐出喷嘴的情况下，作为数据如“11111”那样，排列五个表示吐出喷嘴的数据“1”。在无需将所有喷嘴设为吐出喷嘴的情况下，还可以例如“10101”那样，仅将五个有效喷嘴中的三个喷嘴用作吐出喷嘴。

另外，在使用了上述多墨滴方式的头的情况下，还可以针对吐出喷嘴，详细地指定所吐出的墨水量。例如，在八个灰度的多墨滴方式的喷嘴的情况下，可以对非吐出喷嘴设定“0”，对吐出喷嘴设定“1”～“7”这七个等级的吐出墨水量。与上述同样地，在个别图案内的喷嘴数是五个的情况下，还可以设为如“13731”那样向开口部的中央部施加更多的墨水，向开口部的端部施加较少量的墨水这样的设定。

另外，即使个别图案内的喷嘴的最大数是五，也可以不使用两端而设为“363”那样的由三个喷嘴构成的个别图案，并配置在五个喷嘴的中央。即，其与“03630”的意思相同。

(4)工序(c)：全印写图案制作工序

在本发明中，根据上述工序(a)中针对一个记录头的所有喷嘴的有效喷嘴与无效喷嘴的判断作业、以及在上述工序(b)中制作的针对与一个开口部相当的有效喷嘴组的个别图案，来作制针对各记录头的所有喷嘴的印写图案。

即，在各记录头的所有喷嘴(喷嘴序号1～N)中，针对有效喷嘴组***上述个别图案，并登记各喷嘴的墨水吐出控制数据。对于无效喷嘴，当然***“0”而登记成非吐出喷嘴。

这样，针对N个喷嘴全体完成印写的图案，但在本发明中重要的是，确保N个喷嘴中在两端部的喷嘴的固定数作为移位空间。通常将该移位空间处理成非吐出喷嘴。至于作为移位空间要确保几个喷嘴，可以根据喷嘴间隔与对头单元安装头的安装精度来适当设定。

这样，针对包括两端部的移位空间的N个喷嘴全体登记各个墨水吐出控制数据，由此完成关于一个记录头的全印写图案。将从全印写图案中去除了两端部的移位空间而得到的部分称为实际印写图案。

对校正搭载于头单元中的多个记录头的关于喷嘴排列方向的偏差的方法进行说明。首先，在对头单元固定了各记录头的状态下进行试印。也可以使用专用的非记录介质来进行试印。

通过试印，对从各记录头的基准喷嘴(通常为左右某一个末端的喷嘴)的墨水的着落位置进行检测。根据检测的位置与头单元的坐标，求出各记录头的基准喷嘴的绝对坐标。根据各记录头的基准喷嘴的绝对坐标，计算出关于喷嘴排列方向的各记录头的偏差量，使用喷嘴间隔的值求出各记录头的移位量。

即，有“移位量＝偏移量÷喷嘴间隔”的关系。

在先前制作的全印写图案中，将仅利用移位空间中的上述求出的移位量的部分地来将实际印写图案错开，校正并确定关于各喷嘴的全印写图案。

例如，如果各记录头间的在喷嘴排列方向上的偏差量是大于等于喷嘴间隔的1/2且小于等于3/2，则使将实际印写图案错开确保成移位空间的喷嘴的一个的量来进行校正。

这样，根据本发明的方法，可以以使各记录头间的在喷嘴排列方向上的偏差量为喷嘴间隔的二分之一以内的方式进行校正。

另外，对于与喷嘴排列方向正交的方向上的偏差、即在上述例子中主扫描方向上的偏差，可以通过调整印写定时来进行校正。这在利用喷墨方式进行的记录中是公知的通常的方法。

(产业上的可利用性)

根据本发明，易于校正多个记录头间的喷嘴排列方向的记录位置偏差，无需使记录头的安装位置自身移动，所以无需具备复杂的移动机构的装置、也无需头的移动作业等所花费的较长的时间和成本，而可以高精度地制造滤色器。

Claims (3)

1.一种利用喷墨方式制造滤色器的滤色器的制造方法，使将具有在副扫描方向上排列了多个喷嘴的喷嘴行的记录头在主扫描方向上排列多个而成的头单元在基板上扫描，使从上述喷嘴吐出的墨水着落到由形成在上述基板上的黑底所划分的单元的开口部，该方法包括以下工序a～b：

工序a，即判断工序：以上述各记录头中的多个喷嘴中的着落到开口部的位置的喷嘴为有效喷嘴，以不着落到开口部的位置的喷嘴为无效喷嘴，针对每个上述记录头，对于所有喷嘴判断是有效喷嘴还是无效喷嘴的工序；

工序b，即个别图案制作工序：制作与一个开口部相关的墨水吐出控制用个别图案的工序，

该方法的特征在于，还包括：

工序c，即全印写图案制作工序：针对在上述工序a中判断为有效喷嘴的喷嘴组，***在上述工序b中得到的个别图案，并且在上述各记录头中的多个喷嘴中，将该记录头的两端部的喷嘴的恒定数登记成移位空间，使用该移位空间来校正各记录头在喷嘴排列方向上的偏差，来制作全印写图案的工序。

2.根据权利要求1所述的滤色器的制造方法，其特征在于，在满足下式1时判断为有效喷嘴，在不满足下式1时判断为无效喷嘴，由此进行上述工序a中的是有效喷嘴还是无效喷嘴的判断，

D＜(A×E)％(B+C)＜(B-D)......1

其中，在上式1中，“％”是进行了除法时取余数的意思；记号A表示喷嘴序号，是1～N的整数；B表示开口部长边的长度；C表示BM宽度；D表示余裕宽度；E表示喷嘴间隔，

其中，上述余裕宽度是墨水的液滴宽度。

3.根据权利要求1或2所述的滤色器的制造方法，其特征在于，

通过进行试印来对上述工序c中的各记录头在喷嘴排列方向上的偏差进行检测。

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