JP2009086388A - カラーフィルタ製造装置、カラーフィルタ製造方法、表示装置の製造装置、表示装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】着色層の形状を改善して歩留まりを向上させることを可能とするカラーフィルタ製造装置及び製造方法を提供する。
【解決手段】カラーフィルタ製造装置１は、インクジェットヘッド５を移動させつつ基板３に対してインクを塗布し、送風装置９を用いて乾燥硬化前の着色層に対して、複数方向に指向性を有するエアを送風ヘッド５１から吹き出す。着色層は、画素の開口部内をエアの方向に流動する。インクが画素の開口部内の全領域に濡れ広がり、着色層の端部膜厚が均一化される。また、着色層の形状に偏りが生じない。これにより、乾燥硬化後の着色層の形状が改善され、反射ムラや反射スジ等の欠陥の発生が抑制され、歩留まりが向上する。
【選択図】図１

Description

本発明は、カラーフィルタ製造装置及び製造方法に関する。詳細には、着色層の形状を改善するカラーフィルタ製造装置及び製造方法に関する。

近年、パーソナルコンピュータや携帯電話の普及に伴い、高精細かつ軽薄な表示装置が必要とされる。表示装置は、例えば、ＬＣＤ（液晶ディスプレイパネル）、ＰＤＰ（プラズマディスプレイパネル）、有機ＥＬ（ＥｌｅｃｔｒｏＬｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ Ｄｉｓｐｌａｙ）である。これらの表示装置の構成部材として、カラーフィルタが用いられる。

カラーフィルタにおける着色層の形成方法として、インクジェット法、染色法、顔料分散法、電着法、印刷法等の各種方法がある。
インクジェット法では、基板上にパターン形成されたインク受容層にインクを付与することにより、着色層が形成される。あるいは、基板上に遮光部により画設された開口部にインクを塗布することにより、着色層が形成される。

また、インクジェットヘッドに一定間隔でノズル孔を設け、当該インクジェットヘッドを回転させてパターンピッチと塗布ピッチとを一致させるパターン形成装置が提案されている（例えば、［特許文献１］参照。）。これにより、同時に複数の画素に対してインクを塗布して効率的にパターン形成を行うことができる。

特開２００２−３６１８５２号公報

しかしながら、画素開口部内のインク着弾位置が画素毎に異なる場合、乾燥及び硬化した後において各画素毎の着色層形状が異なり、反射ムラや反射スジ等の欠陥が発生するという問題点がある。

本発明は、以上の問題点に鑑みてなされたものであり、着色層の形状を改善して歩留まりを向上させることを可能とするカラーフィルタ製造装置及び製造方法を提供することを目的とする。

前述した目的を達成するために第１の発明は、基板にインクを付与して着色層を形成するカラーフィルタ製造装置であって、前記基板上に指向性を有する気体流を吹き出して前記基板に付与された乾燥硬化前のインクを流動させる送風装置を備え、前記送風装置は、前記気体流を吹き出す１つまたは複数のノズルを有する１つまたは複数の送風ヘッドを備え、前記送風ヘッドは、前記基板に対して相対的に移動可能あるいは回転可能であり、前記送風ヘッドの移動方向または前記送風ヘッドの回転角の少なくともいずれかは、画素長軸方向あるいは画素短軸方向に対して角度を有することを特徴とするカラーフィルタ製造装置である。

カラーフィルタ製造装置は、送風装置からエア等の指向性を有する気体を吹き出す送風装置を備える。カラーフィルタ製造装置は、基板にインクを付与し、インクの乾燥硬化前に送風装置から気体流を吹き出してインクを流動させ、インクを画素開口部内に行き渡らせる。
これにより、インクが画素開口部内の全領域に濡れ広がり、着色層の端部膜厚が均一化される。また、着色層の形状に偏りが生じない。乾燥硬化後の着色層の形状が改善され、反射ムラや反射スジ等の欠陥の発生が抑制され、歩留まりが向上する。また、着色層の形状改善によって色特性低下を抑制することができる。

送風装置には、気体流を吹き出すノズルを有する送風ヘッドが設けられる。送風ヘッドは、基板に対して相対的に移動可能あるいは回転可能である。送風ヘッドの移動方向または送風ヘッドの回転角は、画素長軸方向あるいは画素短軸方向に対して角度を有する。これにより、画素開口部内の隅部までインクを行き渡らせることができる。

また、１つの送風ヘッドに複数のノズルを設けてもよいし、１つの送風装置に複数の送風ヘッドを設けてもよい。これにより、複数方向について気体流を吹き出し、乾燥硬化前のインクを複数方向に流動させて画素開口部内の全領域に行き渡らせることができる。

また、送風装置は、基板に対して送風ヘッドによる走査を１回または複数回行う。送風装置は、送風ヘッドから一度に複数方向について気体流を吹き出してもよいし、１回の走査で１方向について気体流を吹き出し、次回以降の走査で他方向について気体流を吹き出すようにしてもよい。

また、送風装置は、同一の画素開口部にインクが複数回付与される場合には、各回のインク付与が終了する度に気体流を吹き出すようにしてもよいし、初回のインク付与終了時等、いずれかの回のみについて気体流を吹き出すようにしてもよい。

第２の発明は、基板にヘッドからインクを付与して着色層を形成するカラーフィルタ製造方法であって、前記基板上に指向性を有する気体流を吹き出して前記基板に付与された乾燥硬化前のインクを流動させる送風ステップと、前記気体流を吹き出す１つまたは複数のノズルを有する１つまたは複数の送風ヘッドを前記基板に対して相対的に移動あるいは回転させる移動回転ステップと、を備え、前記移動回転ステップは、前記送風ヘッドの移動方向または前記送風ヘッドの回転角の少なくともいずれかについて、画素長軸方向あるいは画素短軸方向に対して角度を持たせることを特徴とするカラーフィルタ製造方法である。

第２の発明は、基板にヘッドからインクを付与して着色層を形成するカラーフィルタ製造方法に関する発明である。

第３の発明は、基板にインクを付与して着色層が形成されたカラーフィルタを備える表示装置の製造装置であって、前記基板上に指向性を有する気体流を吹き出して前記基板に付与された乾燥硬化前のインクを流動させる送風装置を備え、前記送風装置は、前記気体流を吹き出す１つまたは複数のノズルを有する１つまたは複数の送風ヘッドを備え、前記送風ヘッドは、前記基板に対して相対的に移動可能あるいは回転可能であり、前記送風ヘッドの移動方向または前記送風ヘッドの回転角の少なくともいずれかは、画素長軸方向あるいは画素短軸方向に対して角度を有することを特徴とする表示装置の製造装置である。

第３の発明は、基板にインクを付与して着色層が形成されたカラーフィルタを備える表示装置の製造装置に関する発明である。

第４の発明は、基板にヘッドからインクを付与して着色層が形成されたカラーフィルタを備える表示装置の製造方法であって、前記基板上に指向性を有する気体流を吹き出して前記基板に付与された乾燥硬化前のインクを流動させる送風ステップと、前記気体流を吹き出す１つまたは複数のノズルを有する１つまたは複数の送風ヘッドを前記基板に対して相対的に移動あるいは回転させる移動回転ステップと、を備え、前記移動回転ステップは、前記送風ヘッドの移動方向または前記送風ヘッドの回転角の少なくともいずれかについて、画素長軸方向あるいは画素短軸方向に対して角度を持たせることを特徴とする表示装置の製造方法である。

第４の発明は、基板にインクを付与して着色層が形成されたカラーフィルタを備える表示装置の製造方法に関する発明である。

本発明によれば、着色層の形状を改善して歩留まりを向上させることを可能とするカラーフィルタ製造装置及び製造方法を提供することができる。

以下、添付図面を参照しながら、本発明に係るカラーフィルタ製造装置及び製造方法の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明及び添付図面において、略同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略することにする。

（１．カラーフィルタ製造装置１の構成）
最初に、図１を参照しながら、カラーフィルタ製造装置１の構成について説明する。
図１は、カラーフィルタ製造装置１の構成図である。

カラーフィルタ製造装置１は、制御部２、基板３が載置される吸着テーブル４、インクジェットヘッド５、移動回転部６、アライメントカメラ７、乾燥装置８、送風装置９から構成される。
カラーフィルタ製造装置１は、基板３に対してインクジェットヘッド５からインクを吐出してパターニングを行い、カラーフィルタを製造する装置である。

送風装置９は、基板３に塗布された着色層に送風する装置である。送風装置９は、送風ヘッド５１からエアを吹き出す。送風装置９は、着色層の乾燥硬化前（ウェット状態時）にエアを吹き出す。尚、送風装置９の詳細については後述する。

基板３は、ガラス基板やフィルム基板である。
吸着テーブル４は、基板３を吸着して固定するテーブルである。基板の吸着は、例えば、吸着テーブル４と基板３との間の空気を減圧あるいは真空にすることにより行われる。この場合、吸着テーブルには、空気を吸引するための小孔（図示しない）が設けられ、吸着の際には当該孔を通じて真空ポンプ（図示しない）等により空気の吸引が行われる。

インクジェットヘッド５は、着色剤等を含むインクを吐出する装置である。インクジェットヘッド５は、基板３上に形成されたインク受容層にインクを付与したり、遮光部により画設された開口部にインクを塗布する。
移動回転部６は、吸着テーブル４及びインクジェットヘッド５及び送風装置９（送風ヘッド５１）の移動及び回転及び位置決めを行う装置である。尚、移動機構としては、汎用のガイド機構や移動用アクチュエータを用いることができる。例えば、移動用アクチュエータとして、ステップモータ、サーボモータ、リニアモータを用い、ガイド機構として、直線移動機構、エアースライドを用いることができる。また、回転機構としては、汎用のものを用いることができる、例えば、ダイレクトドライブモータ等を用いることができる。
アライメントカメラ７は、基板３の位置座標を検出するために、基板３の所定箇所（基板上に形成されるアライメントマーク等）を撮像するカメラである。

乾燥装置８は、基板３に対して加熱処理や減圧処理を行う装置である。乾燥装置８は、インクが付与されたインク受容層あるいや塗布されたインクを乾燥及び硬化させる。

制御部２は、演算処理や各装置の動作制御を行う装置である。制御部２は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）やメモリを備える。制御部２は、アライメントカメラ７による撮像画像に基づいて基板３の位置座標を算出し、移動回転部６を介してインクジェットヘッド５及び基板３及び送風装置９（送風ヘッド５１）の移動及び回転及び位置決めを行う。また、制御部２は、インクジェットヘッド５におけるインク吐出タイミング及びインク吐出量を制御する。また、制御部２は、送風装置９のエア吹き出しタイミングやエアの方向やエアの量を制御する。

（２．カラーフィルタ製造方法）
次に、図２及び図３を参照しながら、カラーフィルタ製造方法について説明する。

（２−１．インク受容層にインクを付与するカラーフィルタ製造方法）
図２は、インク受容層にインクを付与して着色層を形成するカラーフィルタ製造方法を示す図である。

図２（ａ）に示すように、基板３に遮光層２１及びインク受容層２２が形成される。遮光層２１は、光を透過させない層である。遮光層２１は、着色層を画設するブラックマトリクスあるいはブラックストライプである。遮光層２１に関しては、インク受容層２２の上に形成するようにしてもよい。インク受容層２２は、インク付与により着色される着色媒体である。
図２（ｂ）に示すように、フォトマスク２４を用いて光２３を照射してパターン露光が行われる。インク受容層２２にネガ型の樹脂組成物が用いられる場合、露光部分のインク受容層２２は、インク受容能を失って非着色域２５となる。露光部分以外のインク受容層２２は、着色域２６となる。

図２（ｃ）に示すように、インクジェットヘッド５からインク２７が吐出される。インク２７は、染料あるいは顔料等の着色剤を含有する。インク受容層２２の着色域２６にインク２７が付与されて着色される。インク２７は、インク受容層２２の着色域２６に吸収されて拡散する。着色された着色域２６と着色されない非着色域２５とからなる着色層２８が形成される。この段階では、着色層２８は、水分や溶剤成分を含み、湿潤状態（ウェット状態）である。
図２（ｄ）に示すように、送風装置９は、乾燥硬化前の着色層２８にエア１０（エアカーテン）を吹き出す。着色層２８は、エア１０を受けて、遮光層２１間の画素開口部内を流動する。

図２（ｅ）に示すように、着色層２８が形成された基板３は、乾燥装置８に搬送される。乾燥装置８は、基板３を減圧環境下で加熱し、着色層２８に含まれる水分や溶剤成分を除去して乾燥させる。その後、乾燥装置８は、基板３をさらに高温で加熱して着色層２８全体を硬化させる。
図２（ｆ）に示すように、着色層２８上に保護層２９が形成してもよい。

以上の過程を経て、基板３に形成されるインク受容層２２にインク２７を付与することにより、カラーフィルタが製造される。

（２−２．開口部にインクを塗布するカラーフィルタ製造方法）
図３は、開口部にインクを付与して着色層を形成するカラーフィルタ製造方法を示す図である。

図３（ａ）に示すように、基板３に遮光層３１が形成される。遮光層３１は、隔壁部である。遮光層３１により、各画素に対応する開口部が形成される。
図３（ｂ）に示すように、インクジェットヘッド５からインク３２が吐出される。インク３２は、染料あるいは顔料等の着色剤を含有する。開口部にインク３２が塗布され、着色層３３が形成される。この段階では、着色層３３は、水分や溶剤成分を含み、湿潤状態（ウェット状態）である。着色層３３の上方は、送風装置９により覆われる。

図３（ｃ）に示すように、送風装置９は、乾燥硬化前の着色層２８にエア１０（エアカーテン）を吹き出す。着色層２８は、エア１０を受けて遮光層３１間の画素開口部内を流動する。
図３（ｄ）に示すように、着色層３３が形成された基板３は、乾燥装置８に搬送される。乾燥装置８は、基板３を減圧環境下で加熱し、着色層３３に含まれる水分や溶剤成分を除去して乾燥させる。その後、乾燥装置８は、基板３をさらに高温で加熱して着色層３３全体を硬化させる。
図３（ｅ）に示すように、着色層３３上に保護層３４が形成してもよい。

以上の過程を経て、基板３に形成される開口部にインク３２を塗布することにより、カラーフィルタが製造される。

（３．インク着弾位置と着色層形状）
次に、図４〜図９を参照しながら、インク着弾位置と着色層形状について説明する。

（３−１．画素形状短軸方向：Ｘ方向）
図４は、インク塗布時のインクジェットヘッド５と画素８１との位置関係を示す図である。
図５は、画素８１におけるインク着弾位置８２を示す図である。
図６は、乾燥硬化後の着色層の断面形状を示す図である（図５のＰ−Ｐ線断面図）。

インクジェットヘッド５には、複数のノズル孔４１が等間隔に配置される。パターンピッチ（ａ）とノズル孔間ピッチ（ｂ）とが異なる場合、インクジェットヘッド５をθ回転させることにより、実際の塗布ピッチ（ｃ）とパターンピッチ（ａ）とを一致させる。尚、ｃ＝ａ＝ｂ×ｃｏｓθ、である。
ここで、インクジェットヘッド５の回転角（θ）及び改行ピッチ（ｄ）に関しては、高精度に調整することが望ましいが、厳密に調整することが困難な場合がある。

インクジェットヘッド５の回転角（θ）あるいは改行ピッチ（ｄ）に誤差が生じると、インクの着弾位置８２が画素８１毎に異なる。また、改行部分では、塗布ピッチ（ｃ２）は、他の塗布ピッチ（ｃ）と異なる。

図５では、画素８１−１と画素８１−２とは画素形状短軸方向（Ｘ方向）で隣接する。画素８１−１と画素８１−２との間でインクジェットヘッド５の改行が行われた場合、着弾位置８２−１と遮光層４２との距離（ｋ１）と、着弾位置８２−２と遮光層４２との距離（ｋ２）と、が異なる。

図６に示すように、画素８１と画素８２との隣接部４６では、遮光層４２と接する位置における着色層４３の端部膜厚（ｈ）が他の端部膜厚より小さいあるいは大きくなり、反射スジ等の欠陥が発生する。また、着弾位置８２が画素８１の中心位置からずれるので、着色層４３の形状が偏り、反射ムラ等の欠陥が発生する。

（３−２．画素形状長軸方向：Ｙ方向）
図７は、インク塗布時のインクジェットヘッド５と画素８１との位置関係を示す図である。
図８は、画素８１におけるインク着弾位置８２を示す図である。
図９は、乾燥硬化後の着色層の断面形状を示す図である（図８のＱ−Ｑ線断面図）。

インクジェットヘッド５には、複数のノズル孔４１が等間隔に配置される。ノズル孔間ピッチ（ｂ）と開口部ピッチ（ｅ）と画素ピッチ（ｆ）との間における長さ関係が適正でない場合、インクジェットヘッド５の改行ピッチ（ｄ）が正確であっても、インクの着弾位置８２が画素８１毎に異なる。

図８では、画素８１−３と画素８１−４とは画素形状長軸方向（Ｙ方向）で隣接する。画素８１−３と画素８１−４とを比較すると、着弾位置８２−３と遮光層４２との距離（ｋ３）と、着弾位置８２−４と遮光層４２との距離（ｋ４）と、が異なる。

図９に示すように、着色層４３−３の端部４４−３の端部膜厚（ｈ３）と着色層４３−４の端部４４−４の端部膜厚（ｈ４）とは異なる。また、着弾位置８２が画素８１の中心位置からずれるので、着色層４３の形状が偏り、反射ムラや反射スジ等の欠陥が発生する。

（４．送風装置９の動作）
次に、図１０及び図１１を参照しながら、本発明の実施の形態に係る送風装置９の動作について説明する。

図１０は、カラーフィルタ製造装置１及び送風装置９の動作の流れを示す図である。
図１０（ａ）に示すように、インクジェットヘッド５は、基板３の画素８１に対して、インク４５を吐出する。図１０のインク４５は、図２のインク２７及び図３のインク３２に相当する。
図１０（ｂ）に示すように、送風装置９は、乾燥硬化前（ウェット状態）のインク４５に対して、所定方向（図では右方向）にエア１０−１を吹き出す。
図１０（ｃ）に示すように、インク４５は、エア１０の方向に流動し、画素８１の開口部内の隅部（図では右上隅及び右下隅）まで拡散する。
図１０（ｄ）に示すように、送風装置９は、乾燥硬化前（ウェット状態）のインク４５に対して、他の方向（図では左方向）にエア１０−２を吹き出す。
図１０（ｅ）に示すように、インク４５は、エア１０の方向に流動し、画素８１の開口部内の隅部（図では左上隅及び左下隅）まで拡散する。

以上の過程を経て、画素８１の開口部内の全領域にインク４５が行き渡る。尚、画素８１の開口部表面は親水性を有するので、インク４５が画素８１の開口部内で一旦濡れ広がると剥がれることがない。

図１１は、乾燥硬化後の着色層の断面形状を示す図である（図１０のＲ−Ｒ線断面図）。
着色層４３−５の端部４４−５の端部膜厚（ｈ５）と着色層４３−６の端部４４−６の端部膜厚（ｈ６）とは、同一の長さである。また、遮光層４２と着色層４３との接点高さは、十分な高さである。また、着色層４３の形状に偏りがない。

このように、送風装置９は、乾燥硬化前の着色層４３に対して、複数方向に指向性を有するエア１０を吹き出す。着色層４３は、画素８１の開口部内をエア１０の方向に流動する。インク４５が画素８１の開口部内の全領域に濡れ広がり、着色層４３の端部膜厚が均一化される。また、着色層４３の形状に偏りが生じない。これにより、乾燥硬化後の着色層４３の形状が改善され、反射ムラや反射スジ等の欠陥の発生が抑制され、歩留まりが向上する。また、着色層４３の形状改善によって色特性低下を抑制することができる。

（５．送風ヘッド）
次に、図１２〜図１７を参照しながら、送風装置９が備える送風ヘッド５１について説明する。
送風装置９の装置構成は特に限定されず、乾燥硬化前の着色層４３に対して、複数方向に指向性を有するエア１０を吹き出すものであればよい。送風装置９にエア１０を吹き出す送風ヘッド５１を設けてもよい。送風ヘッド５１のノズル孔形状及びノズル孔方向、送風ヘッド５１の移動方向及び角度、送風ヘッド５１の数、送風タイミング、送風強度（供給圧、ノズル孔と基板との距離、風速）、ガス種類、温度等に関しては、パターン形状やインクの粘性等に応じて、適宜選択することができる。

（５−１．送風ヘッド５１のノズル孔形状）
図１２は、送風ヘッド５１のノズル孔形状の一態様を示す図である。
図１２（ａ）の送風ヘッド５１ａは、矩形形状（スリット）のノズル孔５２ａを１つ有する。図１２（ｂ）の送風ヘッド５１ｂは、矩形状のノズル孔５２ｂを複数有する。図１２（ｃ）の送風ヘッド５１ｃは、円形状のノズル孔５２ｃを複数有する。

（５−２．送風ヘッド５１のノズル孔方向）
図１３は、送風ヘッド５１のノズル孔方向の一態様を示す図である（一方向）。図１３（ａ）は、エア吹き出し側から見た図であり、図１３（ｂ）は、図１３（ａ）のＳ−Ｓ線断面図である。
図１３の送風ヘッド５１ｄは、矩形形状のノズル孔５２ｄを１つ有する。ノズル孔５２ｄからのエア吹き出し方向５４は、鉛直方向に対して送風ヘッド５１の移動方向５３前方に角度を持った方向（図では右下方向）である。
このように、エア吹き出し方向に関して送風ヘッド移動方向前方に角度を持たせることにより、着色層に指向性を有するエアを吹き出すことができる。

図１４は、送風ヘッド５１のノズル孔方向の一態様を示す図である（複数方向）。図１４（ａ）は、エア吹き出し側から見た図であり、図１４（ｂ）は、図１４（ａ）のＴ−Ｔ線断面図である。
図１４の送風ヘッド５１ｅは、円形状のノズル孔５２ｅを複数有する。ノズル孔５２ｅ毎にエア吹き出し方向５５が異なる。ノズル孔５２ｅ−１のエア吹き出し方向５５−１は、鉛直方向に対して角度を持った方向（図では右下方向）である。ノズル孔５２ｅ−２のエア吹き出し方向５５−２は、鉛直方向に対してエア吹き出し方向５５−１と逆向きの角度を持った方向（図では左下方向）である。
このように、送風ヘッドに複数のノズル孔を設け、エア吹き出し方向を複数方向とすることにより、１回の送風ヘッド走査により複数方向についてエアを吹き出すことができる。

（５−３．送風ヘッド５１の移動方向）
図１５は、送風ヘッド５１の移動方向の一態様を示す図である。
図１５（ａ）では、送風ヘッド５１の移動方向６１は、画素８１の短軸方向である。図１５（ｂ）では、送風ヘッド５１の移動方向６２は、画素８１の長軸方向である。図１５（ｃ）では、送風ヘッド５１の移動方向６３は、画素８１の短軸方向から角度（θ）を持った方向である。

図１５（ａ）または図１５（ｂ）のように、送風ヘッド５１の移動方向を画素８１の短軸方向または長軸方向とした場合、遮光層４２に沿って回り込んだエアの影響によって画素８１の開口部内の隅部のエアが滞留し、画素８１の開口部内の隅部ではインクが十分流動しないことがある。一方、図１５（ｃ）のように、送風ヘッド５１の移動方向を画素８１の短軸方向及び長軸方向から角度を持った方向とすることにより、送風ヘッド５１から画素８１の開口部内の隅部に直接エアを送り込んでエアの滞留を抑制し、画素８１の開口部内の隅部までインクを行き渡らせることができる。

（５−４．送風ヘッド５１の角度）
図１６は、送風ヘッド５１の角度の一態様を示す図である。
図１６（ａ）では、送風ヘッド５１の移動方向６４は、画素８１の短軸方向である。送風ヘッド５１の角度は、画素８１の長軸方向から所定角度（θ）回転させた角度である。
図１６（ｂ）では、送風ヘッド５１の移動方向６５は、画素８１の長軸方向である。送風ヘッド５１の角度は、画素８１の短軸方向から所定角度（θ）回転させた角度である。

画素８１の短軸方向または長軸方向に対して送風ヘッド５１に角度をつけずに走査させた場合、遮光層４２に沿って回り込んだエアの影響によって画素８１の開口部内の隅部のエアが滞留し、画素８１の開口部内の隅部ではインクが十分流動しないことがある。一方、図１６（ａ）または図１６（ｂ）のように、画素８１の短軸方向及び長軸方向に対して送風ヘッド５１に角度をつけて走査させることにより、送風ヘッド５１から画素８１の開口部内の隅部に直接エアを送り込んでエアの滞留を抑制し、画素８１の開口部内の隅部までインクを行き渡らせることができる。

（５−５．送風ヘッド５１の数）
図１７は、送風ヘッド５１の一態様を示す図である。
図１７では、送風ヘッド５１ｆは、複数の送風ヘッド５１−１及び送風ヘッド５１−２から構成される。送風ヘッド５１−１と送風ヘッド５１−２のエア吹き出し方向は異なる。送風ヘッド５１ｆは、矢印６６方向に走査しながら、送風ヘッド５１−１と送風ヘッド５１−２により異なる方向にエアを吹き出す。
このように、複数の送風ヘッドを設けてエア吹き出し方向を複数方向とすることにより、１回の送風ヘッド走査により複数方向についてエアを吹き出すことができる。

（５−６．送風タイミング）
図１８は、複数回のインク塗布により形成された着色層４３を示す図である。図１８（ａ）は、送風装置９を用いて形成された着色層４３ａを示す。図１８（ｂ）は、送風装置９を用いずに形成された着色層４３ｂを示す。送風装置９の送風タイミングや移動回数（片道や往復等）は特に限定されない。

図１８（ａ）では、インクジェットヘッド５の走査１回目、走査２回目、…、走査ｎ回目により、それぞれ、着色層７１ａ−１、着色層７１ａ−２、…、着色層７１ａ−ｎが形成される。送風装置９は、各回のインク塗布終了毎に、乾燥硬化前の着色層７１ａ−１、着色層７１ａ−２、…、着色層７１ａ−ｎに対してエアを吹き出す。
送風装置９を用いて各回のインク塗布毎に、乾燥硬化前の着色層に送風することにより、インクが画素開口部内の全領域に濡れ広がり、着色層７１ａ−１、着色層７１ａ−２、…、着色層７１ａ−ｎの端部７２ａ及び端部７３ａの端部膜厚が均一化される。また、着色層７１ａの形状に偏りがない。

一方、図１８（ｂ）では、インクジェットヘッド５の走査１回目、走査２回目、…、走査ｎ回目により、それぞれ、着色層７１ｂ−１、着色層７１ｂ−２、…、着色層７１ｂ−ｎが形成される。各回のインク塗布が終了すると、そのまま次回のインク塗布が実行される。
送風装置９を用いない場合、画素開口部内でインクが局在し、着色層７１ｂ−１、着色層７１ｂ−２、…、着色層７１ｂ−ｎの端部７２ｂ及び端部７３ｂの端部膜厚が均一化されない。また、着色層７１ｂの形状に偏りがある。

このように、送風装置９を用いて形成された着色層４３ａは、送風装置９を用いないで形成された着色層４３ｂと比較して、硬化乾燥後の形状が改善される。
尚、送風装置９の送風タイミングは、各回のインク塗布終了毎に行うものとして説明したがこれに限られない。例えば、最終回のインク塗布終了後にのみ送風を行うようにしてもよい。しかしながら、最終的な着色層４３ａの形状は、初回の着色層７１ａ−１の形状に大きく影響されるので、初回のインク塗布終了後には送風を行うことが望ましい。

（６．表示装置９１の製造）
図１９は、表示装置９１を示す図である。ここでは、表示装置９１として液晶ディスプレイパネルを挙げて説明する。
基板９２は、カラーフィルタ製造装置１により製造されたカラーフィルタである。基板９２には、液晶封入空間を確保するためのスペーサ９６が形成される。基板９３は、ＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等のアレイ基板である。基板９２と基板９３とを貼り合わせ、基板の周辺部分にシール材９４を設け、基板間に液晶９７を封入することにより、表示装置９１が製造される。

（７．実施例）
［実施例１］
［１−１．基材の調製工程］
カラーフィルタ用ガラス基材として用いられている厚み０．７ｍｍ、横３７０ｍｍ、縦４７０ｍｍのＣｏｒｎｉｎｇ社製ＥＡＧＬＥ２０００を用意し、このガラス基材上にフォトリソグラフィ法にて樹脂製のブラックマトリクスを形成した。
ブラックマトリクスは、開口部が１００μｍ×３００μｍ、遮光部分の線幅が２０μｍとなるように形成し、横方向に１２０μｍピッチ、縦方向に３２０μｍピッチにて縦横ともそれぞれ１０００画素ずつ配置されるものとした。この際、遮光部分の膜厚は平均１．５μｍとした。
上記ブラックマトリクス付ガラス基材に対して、フッ素化合物を導入ガスとしたプラズマ処理を加えることにより、ブラックマトリクスの表面を撥液性に、それ以外の領域（着色層形成領域）を親液性とした。この際、表面張力４０ｍＮ／ｍの液体との接触角は、ブラックマトリクス上で６５°、着色層形成領域で１０°であった。
［１−２．インク塗布工程］
上記親疎液性を有する基板に対し、インクジェットヘッドを用いて着色層形成用インクを塗布した。
着色層形成用インクには、カラーフィルタ用顔料と熱硬化型樹脂等からなるＲＧＢ各色の顔料分散型インクを用い、１つの開口部（着色層形成領域）あたり１０００ｐｌにて所望のカラーフィルタの色が表現できるように濃度を設計したものを用いた。
この時、インクジェットヘッドの印加電圧は、７５Ｖ、パルス幅は６μｓであった。インクジェットヘッドは、１色につき１ヘッド、すなわちＲＧＢ３色にて３ヘッドを用いた。
塗布は、ノズルから吐出された着色層形成用インクの各液滴が、上記着色層形成領域内に着弾するように行った。着色層形成用インクは、横方向にＲＧＢの順に繰り返し配置し、縦方向には同色が並ぶように配置した。全着色層形成用インク量を１／４量ずつに４回に分けて塗布し、各回の塗布毎に送風工程を往復実施した。
［１−３．送風工程］
矩形形状のノズル孔１つを有した送風ヘッドを、ノズル孔長辺と画素短軸方向がほぼ平行になるよう設置し、上記基板に対し、画素短軸方向に４５度角度を持った方向に移動させながらエアを吹き出した。エア吹き出し方向は鉛直方向に対して送風ヘッド移動方向前方に３０度角度を持った方向とした。
［１−４．乾燥工程］
上記基板を、８０℃のホットプレートに設置し、１０分間プリベイクを実施後、２００℃のオーブンにて３０分間ポストベイクを実施し、着色層を乾燥、硬化させた。

［実施例２］
［実施例１］と同様に基材の調製工程、インク塗布工程、送風工程、乾燥工程を行ったが、［実施例２］の送風工程では、送風ヘッドを、ノズル孔長辺と画素長軸方向がほぼ平行になるよう設置し、移動方向を画素長軸方向に４５度角度を持った方向とした。

［実施例３］
［実施例１］と同様に基材の調製工程、インク塗布工程、送風工程、乾燥工程を行ったが、［実施例３］の送風工程では、送風ヘッドを、画素短軸方向に４５度傾けて、移動方向を画素短軸方向に垂直な方向とした。

［実施例４］
［実施例１］と同様に基材の調製工程、インク塗布工程、送風工程、乾燥工程を行ったが、［実施例４］の送風工程では、送風ヘッドを、画素長軸方向に４５度傾けて、移動方向を画素長軸方向に垂直な方向とした。

［実施例５］
［実施例１］と同様に基材の調製工程、インク塗布工程、送風工程、乾燥工程を行ったが、［実施例５］の送風工程では、ノズル形状が円形でノズル孔を複数有した送風ヘッドを、ノズル列と画素長軸方向がほぼ平行となるように設置し、送風ヘッドの移動方向を画素長軸方向に４５度角度を持った方向とした。

［実施例６］
［実施例１］と同様に基材の調製工程、インク塗布工程、送風工程、乾燥工程を行ったが、［実施例６］の送風工程では、二つの送風ヘッドを、ノズル孔長辺が画素長軸方向に対して＋４５度、−４５度となるように設置し、移動方向を画素長軸方向に垂直方向とした。

［比較例］
［実施例１］と同様に基材の調製工程、インク塗布工程、乾燥工程を行ったが、［比較例］では、送風工程を実施しなかった。

［評価方法及び評価結果］
上記［実施例１］〜［実施例６］及び［比較例］において作製されたカラーフィルタに対して、以下に示すように着色層形状及び欠陥について評価を行った。
（１）着色層形状の評価
三次元非接触形状計測器（株式会社菱化システム製マイクロマップ）により着色層形状を測定した。［実施例１］〜［実施例６］において作製されたカラーフィルタでは、いずれも着色層端部膜厚は均一であった。これに対して、［比較例］において作製されたカラーフィルタでは、着色層端部膜厚は不均一であった。
（２）欠陥の評価
作製したカラーフィルタに対して蛍光灯およびナトリウム灯を用いて検査した。［実施例１］〜［実施例６］において作製されたカラーフィルタでは、いずれも欠陥が検出されなかった。これに対して、［比較例］において作製されたカラーフィルタでは、反射ムラや反射スジの欠陥が検出された。

（８．その他）
以上詳細に説明したように、カラーフィルタ製造装置は、送風装置９を用いて、乾燥硬化前の着色層に対して、複数方向に指向性を有するエアを吹き出す。着色層は、画素の開口部内をエアの方向に流動し、インクが画素の開口部内の全領域に濡れ広がり、着色層の端部膜厚が均一化される。また、着色層の形状に偏りが生じない。これにより、乾燥硬化後の着色層の形状が改善され、反射ムラや反射スジ等の欠陥の発生が抑制され、歩留まりが向上する。また、着色層の形状改善によって色特性低下を抑制することができる。

また、送風ヘッドの構成や移動方向や角度等に関しては、上述した実施形態を適宜組み合わせてもよい。
また、インクの吐出は、インクジェットヘッドに限られず、例えば、ディスペンサ等を用いることもできる。

以上、添付図面を参照しながら、本発明にかかるカラーフィルタ製造装置及び製造方法の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、本願で開示した技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

カラーフィルタ製造装置１の構成図 インク受容層にインクを付与して着色層を形成するカラーフィルタ製造方法を示す図 開口部にインクを付与して着色層を形成するカラーフィルタ製造方法を示す図 インク塗布時のインクジェットヘッド５と画素８１との位置関係を示す図 画素８１におけるインク着弾位置８２を示す図 乾燥硬化後の着色層の断面形状を示す図である（図５のＰ−Ｐ線断面図） インク塗布時のインクジェットヘッド５と画素８１との位置関係を示す図 画素８１におけるインク着弾位置８２を示す図 乾燥硬化後の着色層の断面形状を示す図である（図８のＱ−Ｑ線断面図） カラーフィルタ製造装置１及び送風装置９の動作の流れを示す図 乾燥硬化後の着色層の断面形状を示す図である（図１０のＲ−Ｒ線断面図） 送風ヘッド５１のノズル孔形状の一態様を示す図 送風ヘッド５１のノズル孔方向の一態様を示す図である（一方向） 送風ヘッド５１のノズル孔方向の一態様を示す図である（複数方向） 送風ヘッド５１の移動方向の一態様を示す図 送風ヘッド５１の角度の一態様を示す図 送風ヘッド５１の一態様を示す図 複数回のインク塗布により形成された着色層４３を示す図 表示装置９１を示す図

符号の説明

１………カラーフィルタ製造装置
２………制御部
３………基板
４………吸着テーブル
５………インクジェットヘッド
６………移動回転部
７………アライメントカメラ
８………乾燥装置
９………送風装置
１０………エア
２１、３１、４２………遮光層
２２………インク受容層
２７、３２、４５………インク
２８、３３、４３、７１………着色層
４４、７２、７３………着色層の端部
４６………画素の隣接部
５１………送風ヘッド
５２………ノズル孔
８１………画素
８２………着弾位置
９１………表示装置
９２………カラーフィルタ基板
９３………アレイ基板

Claims (10)

1. 基板にインクを付与して着色層を形成するカラーフィルタ製造装置であって、
   前記基板上に指向性を有する気体流を吹き出して前記基板に付与された乾燥硬化前のインクを流動させる送風装置を備え、
   前記送風装置は、前記気体流を吹き出す１つまたは複数のノズルを有する１つまたは複数の送風ヘッドを備え、前記送風ヘッドは、前記基板に対して相対的に移動可能あるいは回転可能であり、前記送風ヘッドの移動方向または前記送風ヘッドの回転角の少なくともいずれかは、画素長軸方向あるいは画素短軸方向に対して角度を有することを特徴とするカラーフィルタ製造装置。
2. 前記送風装置は、前記基板に対して前記送風ヘッドによる走査を１回または複数回行うことを特徴とする請求項１に記載のカラーフィルタ製造装置。
3. 前記送風装置は、前記送風ヘッドから一度に複数方向について前記気体流を吹き出すことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のカラーフィルタ製造装置。
4. 前記送風装置は、同一の画素開口部にインクが複数回付与される場合には、少なくともいずれかの回のインク付与終了後に、前記気体流を吹き出すことを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれかに記載のカラーフィルタ製造装置。
5. 基板にヘッドからインクを付与して着色層を形成するカラーフィルタ製造方法であって、
   前記基板上に指向性を有する気体流を吹き出して前記基板に付与された乾燥硬化前のインクを流動させる送風ステップと、
   前記気体流を吹き出す１つまたは複数のノズルを有する１つまたは複数の送風ヘッドを前記基板に対して相対的に移動あるいは回転させる移動回転ステップと、を備え、
   前記移動回転ステップは、前記送風ヘッドの移動方向または前記送風ヘッドの回転角の少なくともいずれかについて、画素長軸方向あるいは画素短軸方向に対して角度を持たせることを特徴とするカラーフィルタ製造方法。
6. 前記送風ステップは、前記基板に対して前記送風ヘッドによる走査を１回または複数回行うことを特徴とする請求項５に記載のカラーフィルタ製造方法。
7. 前記送風ステップは、前記送風ヘッドから一度に複数方向について前記気体流を吹き出すことを特徴とする請求項５または請求項６に記載のカラーフィルタ製造方法。
8. 前記送風ステップは、同一の画素開口部にインクが複数回付与される場合には、少なくともいずれかの回のインク付与終了後に、前記気体流を吹き出すことを特徴とする請求項５から請求項７までのいずれかに記載のカラーフィルタ製造方法。
9. 基板にインクを付与して着色層が形成されたカラーフィルタを備える表示装置の製造装置であって、
   前記基板上に指向性を有する気体流を吹き出して前記基板に付与された乾燥硬化前のインクを流動させる送風装置を備え、
   前記送風装置は、前記気体流を吹き出す１つまたは複数のノズルを有する１つまたは複数の送風ヘッドを備え、前記送風ヘッドは、前記基板に対して相対的に移動可能あるいは回転可能であり、前記送風ヘッドの移動方向または前記送風ヘッドの回転角の少なくともいずれかは、画素長軸方向あるいは画素短軸方向に対して角度を有することを特徴とする表示装置の製造装置。
10. 基板にヘッドからインクを付与して着色層が形成されたカラーフィルタを備える表示装置の製造方法であって、
    前記基板上に指向性を有する気体流を吹き出して前記基板に付与された乾燥硬化前のインクを流動させる送風ステップと、
    前記気体流を吹き出す１つまたは複数のノズルを有する１つまたは複数の送風ヘッドを前記基板に対して相対的に移動あるいは回転させる移動回転ステップと、を備え、
    前記移動回転ステップは、前記送風ヘッドの移動方向または前記送風ヘッドの回転角の少なくともいずれかについて、画素長軸方向あるいは画素短軸方向に対して角度を持たせることを特徴とする表示装置の製造方法。

Images