JP2008249781A - パターン形成方法及び光学素子の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】走査回数を増やすことなく、画像のつなぎ部分の色むらを押さえ、高品質な素子を製造することができるインクジェット装置を用いたカラーフィルタ等の光学素子の製造方法を提供することを課題としている。
【解決手段】基板を、前記基板移動方向に平行な複数の走査領域に分割し、走査毎に隣接走査領域にインクジェットヘッドを基板に対して相対的に移動させ、複数回の走査によって基板全面に印刷する工程において、走査領域の境界部に該当する画素が、少なくとも隣接する前記垂直方向の画素列に位置する、当該他の境界部に該当する画素に対して、異なる前記基板移動方向の画素列に位置するように吐出するノズルを決定することを特徴とするパターン形成方法。
【選択図】図９

Description

本発明は、インキジェットヘッドを有するインキジェット印刷装置を用いて、インキ皮膜を有する光学素子を製造する方法に関する。光学素子として、主として、カラーフィルタ及び有機エレクトロルミネッセンス素子を挙げることができる。

例えば、カラーフィルタの製造方法としてはフォトリソグラフィー法、エッチング法等が知られている。フォトリソグラフィー法によるカラーフィルタの製造方法は、基板全体に各色の感光性樹脂層の塗布膜を形成し、パターン状に露光した後に塗布膜の不要な部分を取り除き、残ったパターンを各画素とする。この方法では塗布膜の多くが現像除去されるため、大量の材料が無駄になる。さらに、画素ごとに露光、現像工程を行うため、工程数が多くなる。このフォトリソグラフィー方式は、カラーフィルタに限らず、有機エレクトロルミネッセンス素子等、種々の光学素子や電気素子の製造に利用されている。

しかし、カラーフィルタの基板サイズは年々大型化が進んでいる。カラーフィルタのコストダウン化を図るために、近年は工程数が少なく、カラーフィルタの各着色層を同時に形成することが可能な、インクジェットヘッドを用いた製造方法が検討されている。

インクジェット印刷装置は、複数のノズルが整列配置されたインクジェットヘッドを備えている。インクジェット法でカラーフィルタ等を塗工する場合、フラットベットステージにガラス等の基板を置き、インクジェットヘッドを保持したヘッドユニットから基板に直接塗工液を吐出させる事によって画像形成してく。

上記インクジェット印刷装置に用いるインクジェットヘッドには、大別して、
・連続噴射法 （コンティニアス方式とも呼ばれる）
・ドロップオンデマンド法 （通称ＤＯＤ）
の２種類があるが、連続噴射法では、着弾制度が概して悪く、ドロップの粒が大きくて、更にインキに荷電性能を付与することや、顔料などの色材使用に制限があるなどで、カラーフィルタや有機エレクトロルミネッセンス等塗膜に対する純度や塗工量管理の厳しい用途には不利であると考えられる。

従って、画像形成させるときのみ、ノズルからインキ液滴を吐出させるドロップオンデマンド方式（ＤＯＤ方式）が精密パターンコートでは用いられている。ドロップオンデマンド方式のインクジェットヘッドでは、アレイ状に連設されたノズルの各々に連通した圧力室内に、インキを液滴として吐出するための圧力発生部材を設けている。また、ドロップオンデマンド方式は、この圧力発生部材によって大きく二つに分けられる。第一の方法は、インキを押圧する複数のピエゾ素子を有し、変形時に生じる圧力によりインキを液滴として吐出する方法である。また、第二の方法は、ノズルの先端にインキを瞬間的に気化させるヒーターを設け、気化時の膨張圧力によりインキを液滴として吐出する方法である。

インクジェットヘッドのノズルから吐出されるインキ量はインクジェットヘッド毎にばらつきを持ち、また同一のインクジェット内のノズル毎にもばらつきをもっている。これは、特許文献１に開示されたノズル各々の開口端部の形状や濡れ性の違い、また特許文献２に開示された圧力発生部材の加工状態、固定状態のばらつき等によるものである。

特に、ヘッド端部のノズルは他のノズルに比べてインキ吐出量のばらつきが大きい。これは特許文献３に開示されたように、ヘッドの中央付近のノズルと両端付近のノズルでインキ供給速度が異なるためである。また、上記ドロップオンデマンド方式の第一の方法においては、特許文献４に示されたように、ノズルに連通する圧力室を備えた流路ユニットと圧力発生部材がそれぞれ共通のケース構成部材に保持されているため、流路ユニットの端部側の剛性が大きくなり、中央領域に配置された圧力発生部材と端部に配置された圧力発生部材とで変位特性が大きく相違する。これにより、端部ノズルの吐出特性が中央付近のノズルと大きく異なる。このため、図４に示すように、インクジェットヘッドの端部付近のノズル１９ａによって塗工された画素２０ａは中央付近のノズル１９ｂによって塗工された画素と異なる濃度となり、走査方向に平行な直線上の色むらとして観察され、カラーフィルタの品位および歩留まりを低下させる原因となっている。

上記端部ノズルによる色むらの内、走査領域の境界部、すなわち画像のつなぎ部分に生じる色むらを押さえる手段として、特許文献５においては走査領域の着色工程を複数回の走査によって行い、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提案されている。

特開２００６−１４２２０３号公報 特開平５−２４６０２５号公報 特開平８−２０７２８２号公報 特許第３２４６５１７号 特開２０００−８９０１７号公報

しかしながら一つの走査領域の着色工程を複数回の走査に分割する上記方法では、分割数に比例して走査回数が増大するため、インクジェット方式の長所である製造工程の簡略化を図ることができない。

本発明は、上記問題を鑑みてなされたもので、走査回数を増やすことなく、画像のつなぎ部分の色むらを押さえ、高品質な素子を製造することができるインクジェット装置を用いたカラーフィルタ等の光学素子の製造方法を提供することを課題としている。

上記課題を解決するために為された請求項１に記載の発明は、基板と、この基板上の領域を格子状に区切るように設けられた隔壁と、この隔壁に区切られた画素を多数配列して構成される画素パターンを、インクジェットヘッドを使用して前記画素ごとに印刷形成するにあたり、前記インクジェットヘッドに複数のノズルを配列し、これら複数のノズルは、ノズルごとにインキを吐出し、基板をインクジェットヘッドに対して相対的に移動させながら、これら複数のノズルのうち少なくとも一部からインキを吐出し、前記基板の移動方向に対して垂直方向のラインを、複数ライン印刷するパターン形成方法であって、基板を、前記基板移動方向に平行な複数の走査領域に分割し、走査毎に隣接走査領域にインクジェットヘッドを基板に対して相対的に移動させ、複数回の走査によって基板全面に印刷する工程において、走査領域の境界部に該当する画素が、少なくとも隣接する前記垂直方向の画素列に位置する、当該他の境界部に該当する画素に対して、異なる前記基板移動方向の画素列に位置するように吐出するノズルを決定することを特徴とするパターン形成方法である。

請求項２に記載の発明は、形成する画素パターンの種類毎に、前記境界部に該当する画素の走査方向ラインの位置が異なるように吐出ノズルを決定することを特徴とする請求項１に記載のパターン形成方法である。

請求項３に記載の発明は、インクジェットヘッドの各ノズルから吐出される平均吐出量を測定し、吐出量のばらつきが小さいノズルが配置されている前記インクジェットヘッドの部分を、前記境界部に該当する画素形成に用いることを特徴とする請求項１又は２に記載のパターン形成方法である。

請求項４に記載の発明は、インクジェットヘッドの端部にあるノズルを起点として、各ノズルの前記平均吐出量のばらつきが一定数連続して許容範囲に含まれたとき、これらのノズルを前記境界部の吐出に用いることを特徴とする請求項３に記載のパターン形成方法である。

請求項５に記載の発明は、インクジェットヘッドが、二つ以上の吐出相に分割して吐出することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のパターン形成方法である。

請求項６に記載の発明は、請求項１から５の何れかに記載のパターン形成方法を用いて画素を形成することを特徴とする光学素子の製造方法である。光学素子としては、例えばカラーフィルタ、有機ＥＬ素子等が含まれる。

請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の光学素子の製造方法により、基板上に着色インキ層を形成することを特徴とするカラーフィルタの製造方法である。

請求項８に記載の発明は、着色層の各色種の画素毎に、異なる前記基板移動方向の画素列に位置するように境界部のノズルを決定することを特徴とする請求項７に記載のカラーフィルタの製造方法である。各色種は、例えばＲｅｄ、Ｇｒｅｅｎ、Ｂｌｕｅの三色である。

請求項１に記載の発明によって、インクジェットヘッドの走査領域の境界部の画素で生じる色むらが、一列に配列せず、分散することにより、視覚的に色むらが抑制されたパターンを形成することができた。

さらに、請求項２の発明によって、形成する画素パターンの種類毎に、境界部の吐出ノズルを決定することにより、同種の画素においては、直線状の色むらを生じないために、視覚的に色むらが抑制されたパターンを効果的に形成することができた。

また、請求項３の発明によって、境界部画素の吐出量ばらつきを少なくすることができるから、境界部分において色むらを効果的に抑制することができ、高品質パターンとなった。さらに、請求項４の発明では、できるだけ走査領域を大きくとることができるため、効率的にパターン形成ができる。

また、請求項５の発明によって、より高密度なインクジェットヘッドとなるために、高精細なパターンが形成できた。

また、請求項６の発明により請求項１〜５に記載された本発明のパターン形成方法により光学素子を形成することにより、吐出境界領域での色むらの影響を低減した、高品質な光学素子を製造することが可能となった。

とくに、請求項７に記載したように、カラーフィルタにおいては、境界領域の画素の色むら位置を分散させることにより、視覚的な画素の色むらを減らすことが出来るため、高品質なカラーフィルタが製造できた。さらに、請求項８の発明により、着色層の各色毎に吐出するノズル位置を決定し、境界領域の画素位置を異なるものとすることにより、効率的に全体的な色むらを抑えることができた。

本発明のパターン形成方法における吐出方法として、図１では基板５上の予め形成した隔壁１を隔壁として利用し、その内部（開口部）にインクジェットヘッド４からインキ液滴３を吐出させて画素部２を得る方法を呈示している。この画素部は、本発明のパターン形成方法を用いて形成する光学素子の構成部分、例えばカラーフィルタの場合には着色層、有機ＥＬ素子の場合には各有機発光媒体層等とすることができる。以下、説明においてはカラーフィルタを例に説明するが、本発明はこれに限られるものではない。

本発明に用いるインクジェットヘッド及びインキを吐出するためのノズルは、インクジェットヘッドに複数のノズルが配置され、かつ目的とする画素領域に複数のインクジェットヘッドからインキを吐出する構成のものであれば適用可能である。図１では、Ｓで示される走査方向に、基板に対して相対的にインクジェットヘッド４が移動し、各開口部に着色層の材料からなるインキを吐出していく。

インクジェットヘッドのノズル配列としては、例えば図２のように、一列に配置されたノズルの相が複数相組み合わされ、各相のノズル６は各々異なったタイミングでインキを吐出される構成のものを用いることができる。図２はインクジェットヘッドの断面図の模式図であるが、Ａ相、Ｂ相、Ｃ相の同じ行からインキが吐出されるタイミングはＡ、Ｂ、Ｃの順でずれる。この構成のインクジェットヘッドでは、各ノズルの間隔を狭め、高密度なインクジェットヘッドとすることができるために、高精細な吐出パターン形成が必要なカラーフィルタなどに適している。

図３に、上記の構成のインクジェットヘッドの素子の構造及び動作の例を示す。図３（ａ）には、圧電セラミックスを櫛歯状に加工し、上下に貼り合わせてピッチの細かな圧電セラミックスの溝を作り、その中に充填させたインクを吐出する素子の例が示されている。インクジェットヘッドには各層に対応する各インク室が設けられている。ここでピエゾ素子３のＡ相が動作する場合の吐出動作に注目する。ピエゾ素子７からインクを吐出する場合、まず、このピエゾ素子に電圧を印可する。これをアクティブ状態という。するとピエゾ素子のインク液室内部が膨張し、インクが充填される。続いて、このピエゾ素子に逆の電圧を印可すると、ピエゾ素子のインク液室内部が収縮し、インクに圧力がかかり、ピエゾ素子７のノズル（図示せず）からインクが吐出される。各インク室は壁を共有しているため、隣り合うインク室が同時にアクティブ状態となることはない。図３（ｂ）では、Ａ相、Ｂ相、Ｂ相に対応するピエゾ素子が順に動作する様子を表している。

また、本発明においては、インクジェットヘッドに吐出アクチュエータとして、圧電セラミック等のピエゾ素子を用いることにより、微小なインキ吐出量の液滴を吐出することが可能であり、これによりインクの吐出回数によって各画素へのインクの総吐出量を調整することもできる。

図４は、図１の斜視図を隔壁のインキ注入面を上面とした略式図である。図４では、隔壁１と、各ノズルから吐出されるインキ液滴３を表したもので、ここでは、説明のため、１本のインクジェットヘッドから、複数のノズルとその各々のノズルから吐出されるインキ液滴とパターン形成位置との関係を示したものである。表の吐出量は、各ノズルの基準となる吐出量を表す。ただし、後述のように実際の吐出量は、基準となる吐出量に対してずれ、ばらつきが存在する。

さて、この図４ではノズル番号２６〜３０の５つのノズルから吐出される５つのインキ液滴で、１つの画素を塗工している。但し、ノズル番号２５と３１のノズルは、隔壁に干渉するのでインキを吐出させない不使用ノズルとしてある。実際にはノズルのピッチと隔壁のピッチが重なるような位置関係にはならない事が多いが、ここでは簡単のために重なる形で書かれている。

上記のように、実際のインクジェットヘッドの位置を基に、ノズルから吐出されるインキが基板の隔壁に当たらないときのみの吐出を有効とし、隔壁に当たるときは吐出しないといった吐出パターン情報を生成し塗工に反映することで、隔壁のパターンに従った画素パターンを形成することができる。

一回のパターン形成工程で、上述のように吐出ノズルに対応する位置の画素が形成されると、インクジェットヘッドは次のパターン形成位置に基板上で対して相対的に移動し、同様の吐出動作を行う。図５では、異なる種類の画素パターンを形成する場合のパターン形成方法の構成例として、カラーフィルタのＲ，Ｇ，Ｂの各着色層を形成する工程を示している。（ａ）では、ＲＧＢ各色に対応するインクジェットヘッド９ａ、９ｂ、９ｃが平行に配置され、インクジェットヘッドユニットを構成している。このインクジェットヘッドユニットが、図中１４で示される方向に走査され、各画素を形成する。各インクジェットヘッドは、該当する画素領域で、使用ノズルからインクの吐出を行う。一回の走査で着色層を形成できる走査領域（１３ａ〜１３ｃ）は、ヘッド幅１１よりも狭い範囲に限られているため、図中１５で示されるシフト方向に基板をインクジェットヘッドに対して相対的に移動させ、隣接する走査領域を走査して画素を形成し、以下この工程を繰り返すことで、基板全体に画素のパターンを形成することができる。

また、（ｂ）のように、各色のインクジェットヘッドを複数個略直列に配置してヘッドユニットとし、一回の走査工程で走査する領域を広げることも可能である。このヘッドユニット１０ａ、１０ｂ、１０ｃを走査方向１４に走査させながら所定の画素形位置に各ノズルよりインキを吐出することで着色部を形成する。（ａ）の場合と同様に、着色領域全体の幅がヘッドユニットの幅１１よりも大きい場合には、着色領域をこれよりも狭い幅からなる走査領域に分割し、走査毎にヘッドユニットをシフト方向１５にシフトして塗工することによって、大規模なカラーフィルタを製造することができる。

図６は、上記で示したような画素パターンの形成工程における、一つのインクジェットヘッド１６の各ノズルからインクを吐出し、隔壁開口部に画素パターンが形成される様子を示している。図のように、略配列された吐出ノズルのうち中央付近のノズル１８では平均的な吐出量でインキが吐出されるために着色層の色むらは少ないが、終端部の吐出ノズル１７ではインキの吐出量がばらつくために、形成される着色層に色むらが生じてしまう。結果として、図５における走査領域の境界部において、直線状に色むらが生じていることとなり、色むら部分が際立ってしまう。

そこで本発明では、インクジェット塗工機のインクジェットヘッドから吐出を行う吐出マッピングデータを作成するにあたり、各走査領域の境界部を塗工するインクジェットヘッドの使用ノズルを、インクジェットヘッドの走査方向に対して垂直方向の画素ライン毎に変えることにより、隣接走査領域の境界部を画素ライン毎にずらして異なるつなぎ部分を定め、吐出するノズルを決定する。これにより画像のつなぎ部分が走査方向に対して１直線上につながらず、境界部の影響を分散させることができる。本発明では、これを走査つなぎシフトと呼ぶ。また、以下の説明では境界部分に該当する画素位置をつなぎ位置と呼ぶ。

この塗工動作の例を図７に示す。図７において、２１はインクジェットヘッド、２２はインキ液滴、２３は基板、２４は隔壁、２５ａ〜２５ｄは基板搬送方向に対して垂直方向の画素ライン、２６はインクジェットヘッドの走査方向、２７はインクジェットヘッドのシフト方向、２８は一回目の走査における境界部の画素、２９ａは使用ノズル、２９ｂは不使用ノズルである。

図７では、説明を簡単にするため、全てのノズルから吐出されるインキが基板の隔壁に当たらず、吐出が有効であるものとした。インクジェットヘッド２１を走査方向２６に走査しながらインキ液滴２２を吐出することで、画素ライン２５ａから２５ｄを順番に印刷していく。このとき、画素ライン毎に使用ノズル２９ａと不使用ノズル２９ｂの数を変えることで、１回目の走査の境界部となる画素２８、すなわち画像のつなぎ部分となる画素２８の位置が画素ライン毎にずれる。使用ノズル２９ａと不使用ノズル２９ｂの数は、少なくとも隣接する画素ラインについて境界部となる画素２８がずれるように、境界部の画素を形成する吐出ノズルを選択する。図５の例では画素ライン２５ａ〜２５ｂの中で境界部の画素２８が最も左側にあるのは画素ライン２５ｂであり、この部分をつなぐ位置（次の走査領域）までインクジェットヘッド２１をシフトする。その後、走査領域が重複しないように使用ノズル、不使用ノズルを選択して走査することにより、全ての画素を塗工する。これにより、境界部となる画素が基板の走査方向に対して一直線上に並ばないようにし、境界部の影響を分散させて、画素パターンのつなぎ部分の色むらを押さえることができる。

また、走査つなぎシフトのつなぎ位置を、境界部を走査するインクジェットヘッドの使用ノズル数を形成する画素パターンの種類毎、例えばカラーフィルタの場合では、各着色層の色種毎に変えることにより、同種の画素においてはつなぎ位置が走査方向に対して１直線上につながらないため、境界部の影響を効果的に分散させることができる。

色種としてＲ、Ｇ、Ｂの３色を用いた場合のカラーフィルタ着色層の形成例を図８に示す。図８において、３０ａ〜３０ｃはそれぞれＲ、Ｇ、Ｂのインクジェットヘッド、３１は開口部の隔壁、３２ａ〜３２ｃはそれぞれＲ、Ｇ、Ｂのインキを吐出する基板搬送方向に対して垂直方向の画素ライン、３３はヘッドユニットのシフト方向、３４ａは使用ノズル、３４ｂは不使用ノズル、３５ａ〜３５ｃはそれぞれＲ、Ｇ、Ｂの画像のつなぎ部分を示す。図６の場合、Ｂは従来のつなぎ箇所でつなぎ、Ｒ、Ｇの使用ノズル数を減らすことで、色毎につなぎ部分を変えている。走査後はＲの境界部３５ａまでヘッドユニットをシフトし、隣接部を走査することで全ての色の走査領域をつなぐことができる。なお、図８の例ではＢをつなぎの基準としたが、これは他の色を基準としてもかまわない。また、Ｒ、Ｇ、Ｂ以外の色種を用いた場合も同様である。これにより、隣接走査領域の境界部を色種毎にずらして境界部の影響を分散させ、画像のつなぎ部分の色むらを押さえたカラーフィルタを製造することができる。

さらに、各インクジェットヘッドによる走査つなぎシフトのつなぎ位置は、インクジェットヘッドの各ノズルから吐出されるインキの平均吐出量の違いを測定し、隣接するノズルの吐出量のばらつきが小さいノズルが配置されているヘッドの部分を境界部の吐出に用いることで、上記走査つなぎシフトをより効果的に行い、画像のつなぎ部分の色むらを押さえたカラーフィルタを製造することができる。本発明では、この吐出量のばらつきが小さいノズルが並ぶヘッドの部分を安定吐出領域と呼ぶことにする。

具体的には、１ヘッド全体についてノズル毎の吐出量の平均値を求め、連続したａ個以上のノズルの吐出量が平均値±ｂ％の範囲に含まれるとき、これを安定吐出領域とする。ａおよびｂは、画像のつなぎ部分を塗工するヘッドの部分を決める際に任意に設定可能なパラメータである。また、上記安定吐出領域はヘッドのどの部分から選択してもかまわないが、ヘッド端部のノズルを起点とし、ここから数えてａ個以上のノズルの吐出量が連続して上記条件を満たしたとき、この部分を画像のつなぎ部分の塗工に用いることで、塗工に用いるヘッド幅をより大きくとることができる。

この場合の塗工例を図９に示す。図９において、斜線部３６は安定吐出領域を示す。また、３７ａ〜３７ｃはそれぞれＲ、Ｇ、Ｂの画像のつなぎ部分を示す。１回目の走査は安定吐出領域のノズルを全て用いて走査し、その後ヘッドユニットを隣接走査領域までシフトする。ここでいう安定領域とは、ノズルからのインクの吐出量が、ある任意の吐出量のばらつきよりも少ない領域のことを意味している。インクジェットヘッドの端部と比較して中央部ではばらつきが少ないため、一定以上吐出量ばらつきの大きい端部のノズルを不使用ノズルとすることで、境界領域の画素ラインにおいて、色むらの少ない画素パターンが形成できる。

Ｒ、Ｇ、Ｂの内、２色以上で安定吐出領域が一致した場合は、前述のように、各着色層の色種毎に走査つなぎ位置変えることが好ましい。全ての画素を安定吐出領域のノズルによって走査するためには、一回目の走査によって決まった画像のつなぎ位置３６ａ〜３６ｃに対し、次走査におけるヘッドユニット左端の安定吐出領域の境界３８ａ〜３８ｃがそれぞれ同一または左側の位置になくてはならない。これにより次走査に移るためのヘッドユニットのシフト量が決定される。これにより、隣接走査領域の境界部を色種毎にずらして境界部の影響を分散させ、また、ばらつきが少ないために、安定領域の画像のつなぎ部分の色むらを押さえたカラーフィルタを製造することができる。

また、上記安定領域の境界、つまり境界部を吐出するノズルの決定方法としては、例えば着目するインクジェットヘッドの端部を起点とし、ここから指定したノズル数が連続して上記許容範囲に含まれたとき、当該ノズル部分を上記境界部の吐出に用いることとすることができる。

上記のように、本発明による走査つなぎシフトは、画像のつなぎ部分の色むらを押さえるための使用ノズルとヘッドユニットのシフト量を求めて吐出マッピングデータに反映・生成することができる方法を提供し、上記課題を解消することを特徴とする。

次に本発明の実施例を詳細に説明する。
図１０は、用いたインクジェット塗工装置の全体構成例を示す外形図である。

本発明のインクジェット塗工機のインクジェットヘッドユニット４０は、インクジェットヘッド３９が複数個整列して並んでいるものである。本発明の実施例では、Ｒ、Ｇ、Ｂ三色からなるカラーフィルタを生成するため、前述した複数個並んでいるインクジェットヘッドの組み合わせが各色配置されている。また、インクジェットヘッドは主走査方向に移動し、画像描画を行う。

本発明のインクジェット塗工機の基板置き台４１は、副走査方向に移動可能であり、さらにθ方向に回転可能である。θ方向に回転可能なため、基板置き台の上に置かれた基板の隔壁とインクジェットヘッドユニットを平行に合わせることができ、副走査方向に動作させることで画像描画を行うことができる。また、基板置き台には図示されていないが吸着機構を備えており、基板置き台におかれた基板を固定することが可能である。

本発明のインクジェット塗工機のインクジェットヘッド３９は、ピエゾ素子を吐出アクチュエータとするインクジェットヘッドであり、図２に示した、複数列に整列配置された３相のインキ吐出口の列（以下、各列をＡ相、Ｂ相、Ｃ相という）を備える。

このインクジェットヘッドは、Ａ相、Ｂ相、Ｃ相に対応するバッファ（以下、ラインバッファという。）を備えていて、各相のラインバッファは相互に情報を転送することができる。このインクジェットヘッドから吐出されるまでの簡単な動作フローを図１１に示す。まず、Ａ相ラインバッファが、吐出パターン情報を受けとり、その転送された情報のうちＡ相に関する情報に基づいてＡ相インキ吐出口から吐出を開始する。また、Ａ相インキ吐出口から吐出開始と同時に、吐出パターン情報をＡ相ラインバッファからＢ相ラインバッファに転送する。Ａ相インキ吐出口から吐出終了後、Ｂ相インキ吐出口は、転送された吐出パターン情報のうちＢ相に関する情報に基づいて吐出を開始する。また、Ｂ相インキ吐出口から吐出開始と同時に、吐出パターン情報をＢ相ラインバッファからＣ相ラインバッファに転送する。Ｂ相インキ吐出口から吐出終了後、Ｃ相インキ吐出口は、転送された吐出パターン情報のうちＣ相に関する情報に基づいて吐出を開始する。Ｃ相インキ吐出口から吐出終了後、ラインカウンターにて設定回数ライン吐出を行ったかどうかの判定を行い、設定回数の吐出が行なわれていなければ、吐出パターン情報をＡ相ラインバッファに転送する。再び、Ａ相インキ吐出口は吐出パターン情報に基づいて吐出開始する。以下、前述した動作をライン数分繰り返し行い、所望の印刷パターンを作成する。

本発明の吐出パターン情報に基づいてインクジェットヘッドのノズルからインキを吐出する制御手段として、図１０のインクジェットヘッドコントローラー４２を挙げられる。インクジェットヘッドコントローラー４２は、インクジェットヘッドを駆動し、インクジェットヘッドパラメータ情報と吐出パターンが格納されている。インクジェットヘッドパラメータ情報は、インクジェットヘッドを駆動させるための情報である。吐出パターン情報は、インクジェットヘッドの位置情報を引数として、特定のノズルの吐出についての情報が格納されている。塗工を行う際にインクジェットヘッドコントローラーから各ノズルに吐出パターン情報が転送され、描画を行うことが可能である。

また、上記インクジェットヘッドコントローラーのインクジェットヘッドを駆動させるためのインクジェットヘッドパラメータ情報には、インクジェットヘッド毎に最適の電圧値のパラメータを設定できる。全てのインクジェットヘッドの駆動電圧に同じ値を設定すると、インクジェットヘッドから吐出される液滴の量が個体差により変わるため、基板内を均一に描画することができなくなる。

描画を行うための吐出パターン情報は、インクジェットヘッドの配列位置から所望の印刷パターンを得るための吐出のパターンを算定し、吐出パターン情報に変換する。吐出パターン情報には、画像の配列（ストライプ配列、セル配列、モザイク配列であるかの情報配列パターンが含まれる）が含まれており、インクジェットヘッドが吐出パターン情報から得た情報を利用し、所望の画像配列にずれを生じることなく吐出することができる。吐出パターン情報には、基板面数、基板寸法、画像寸法、隔壁寸法の情報と、インクジェットヘッドの位置情報（ヘッドの位置ずれ情報を含む）をパラメータ情報として設定する。

そして、これらのパラメータ情報から、各インクジェットヘッドの実際の位置を想定する。吐出パターン情報に生成時に、実際のインクジェットヘッドの位置を基に、ノズルから吐出されるインキが基板の隔壁に当たらないときのみの吐出を有効とし、隔壁に当たるときは吐出しないといった吐出パターン情報を生成する。また、不吐出ノズルのある場合は、不吐出ノズルの位置情報により隔壁に当たらない位置に配置されていたときは、吐出を有効ではないと判断し吐出パターン情報を生成する。

有効と判断されたノズルは基板内の液量が均一になるためのノズルから吐出する量の情報を有している。この液滴の量は、目標の座標を任意に指定し、ノズル毎に液量を増量もしくは減量させることが可能であり、隔壁毎の総液量を均一にすることが可能である。

図１２は本発明のインクジェット塗工機に搭載する、使用ノズル数３０９個からなるインクジェットヘッドについて、ノズル毎に１ドロップあたりの吐出量を計測した例である。なお、ノズル毎の吐出量は、重量計測の他、決まった計測セルへ吐出させて色度や濃度等の光学計測を行う方法や、浸透性が均一な受像基板に吐出してそのドット径を計測する方法等で求めることができる。図１２に示すとおり、ヘッド端部では吐出量のばらつきが大きいため、これを画像のつなぎ部分の塗工に用いると、つなぎ部分の色むらが大きくなる。

また、図１２中の斜線領域４３はこのヘッドの平均吐出量５．８６ｐｌを表し、４４ａ、４４ｂは、それぞれヘッドの左端および右端を起点として１０個以上の連続したノズルの吐出量が平均値５．８６ｐｌ±３％の範囲に含まれることを安定吐出領域の条件としたときの、安定吐出領域部分を示している。

安定領域内のノズルを吐出ノズルとして使用し、境界領域のつなぎ部分を塗工するノズルとヘッドユニットのシフト量及び境界部分に該当する吐出ノズルを決定し、上記吐出パターン情報の生成に反映することで、製造工程を増やすことなく画像のつなぎむらを押さえた高精度な印刷物を得ることができた。

インクジェット法による塗工の射方図 複数の相を持つインクジェットヘッドの模式図 インクジェットヘッドの動作例を示す模式図 インクジェットヘッドのノズルと画素の位置関係図 インクジェットヘッドの走査領域とパターン形成方向を示す模式図 端部ノズルによる塗工によって生じる色むらの模式図 走査つなぎシフトの実行例を示す模式図 画像のつなぎ部分を色毎にずらしたときの境界部を示す模式図 安定領域に基づいて画像のつなぎ部分を色毎にずらしたときの境界部を示す模式図 実施例の塗工装置の全体構成図例を示す外形図 実施例のインクジェットヘッドから吐出されるまでの動作フローチャート 実施例のインクジェットヘッドのノズル吐出量分布及び安定吐出領域と非安定塗工領域の境界位置を示す図

符号の説明

１ ・・・・・隔壁
２ ・・・・・画素部
３ ・・・・・インキ液滴
４ ・・・・・インクジェットヘッド
５ ・・・・・基板
６ ・・・・・ノズル
７ ・・・・・ピエゾ素子
８ ・・・・・インキ不吐出部分
９ａ〜９ｃ ・・・・・インクジェットヘッド
１０ａ〜１０ｃ ・・・・・ヘッドユニット
１１ ・・・・・ヘッドユニットの幅
１２ ・・・・・着色領域全体
１３ａ〜１３ｃ ・・・・・分割した走査領域
１４ ・・・・・インクジェットヘッドの走査方向
１５ ・・・・・インクジェットヘッドのシフト方向
１６ ・・・・・インクジェットヘッド
１７ ・・・・・端部付近のノズル
１８ ・・・・・中央付近のノズル
１９ ・・・・・１７によって塗工された画素
２０ ・・・・・１８によって塗工された画素
２１ ・・・・・インクジェットヘッド
２２ ・・・・・インキ液滴
２３ ・・・・・基板
２４ ・・・・・隔壁
２５ａ〜２５ｄ ・・・・・画素部
２６ ・・・・・インクジェットヘッドの走査方向
２７ ・・・・・インクジェットヘッドのシフト方向
２８ ・・・・・一回目の走査における境界部の画素
２９ａ ・・・・・使用ノズル
２９ｂ ・・・・・不使用ノズル
３０ａ〜３０ｃ ・・・・・インクジェットヘッド
３１ ・・・・・隔壁
３２ａ、３２ｂ、３２ｃ ・・・・・Ｒ、Ｇ、Ｂの画素ライン
３３ ・・・・・インクジェットヘッドのシフト方向
３４ａ ・・・・・使用ノズル
３４ｂ ・・・・・不使用ノズル
３５ａ、３５ｂ、３５ｃ ・・・・・Ｒ、Ｇ、Ｂの画素のつなぎ位置
３６ ・・・・・安定吐出領域
３７ａ、３７ｂ、３７ｃ ・・・・・Ｒ、Ｇ、Ｂの画像のつなぎ部分
３８ａ〜３８ｃ・・・・・安定吐出領域と非安定塗工領域の境界部
３９ ・・・・・インクジェットヘッド
４０ ・・・・・ヘッドユニット
４１ ・・・・・基板置き台
４２ ・・・・・ヘッドコントローラ
４３ ・・・・・ノズル毎の吐出量の平均値
４４ａ、４４ｂ ・・・・・安定吐出領域と非安定塗工領域の境界位置

Claims (8)

1. 基板と、この基板上の領域を格子状に区切るように設けられた隔壁と、この隔壁に区切られた画素を多数配列して構成される画素パターンを、インクジェットヘッドを使用して前記画素ごとに印刷形成するにあたり、
   前記インクジェットヘッドに複数のノズルを配列し、これら複数のノズルは、ノズルごとにインキを吐出し、基板をインクジェットヘッドに対して相対的に移動させながら、これら複数のノズルのうち少なくとも一部からインキを吐出し、前記基板の移動方向に対して垂直方向のラインを、複数ライン印刷するパターン形成方法であって、
   基板を、前記基板移動方向に平行な複数の走査領域に分割し、走査毎に隣接走査領域にインクジェットヘッドを基板に対して相対的に移動させ、複数回の走査によって基板全面に印刷する工程において、走査領域の境界部に該当する画素が、少なくとも隣接する前記垂直方向の画素列に位置する、当該他の境界部に該当する画素に対して、異なる前記基板移動方向の画素列に位置するように吐出するノズルを決定することを特徴とするパターン形成方法。
2. 形成する画素パターンの種類毎に、前記境界部に該当する画素の走査方向ラインの位置が異なるように吐出ノズルを決定することを特徴とする請求項１に記載のパターン形成方法。
3. 前記インクジェットヘッドの各ノズルから吐出される平均吐出量を測定し、吐出量のばらつきが小さいノズルが配置されている前記インクジェットヘッドの部分を、前記境界部に該当する画素形成に用いることを特徴とする請求項１又は２に記載のパターン形成方法。
4. 前記インクジェットヘッドの端部にあるノズルを起点として、各ノズルの前記平均吐出量のばらつきが一定数連続して許容範囲に含まれたとき、これらのノズルを前記境界部の吐出に用いることを特徴とする請求項３に記載のパターン形成方法。
5. 前記インクジェットヘッドが、二つ以上の吐出相に分割して吐出することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のパターン形成方法。
6. 請求項１から５の何れかに記載のパターン形成方法を用いて画素を形成することを特徴とする光学素子の製造方法。
7. 請求項６に記載の光学素子の製造方法により、基板上に着色インキ層を形成することを特徴とするカラーフィルタの製造方法。
8. 着色層の各色種の画素毎に、異なる前記基板移動方向の画素列に位置するように境界部のノズルを決定することを特徴とする請求項７に記載のカラーフィルタの製造方法。