JP4826223B2 - カラーフィルタの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、インキ吐出印刷装置を用いたフィルムベースのカラーフィルタ製造方法、ガラスベースのカラーフィルタ製造方法、薄膜電子回路基板の製造方法に関する。インキ吐出装置は、インキ吐出部から被印刷体にインキを吐出しパターンを形成するものである。インキ吐出部は複数のインキ吐出口を備える。本発明は、特に微細な着色インキ皮膜パターンを精度よく生成するインキ吐出印刷装置の制御方法に関する。その他、インキ吐出印刷装置を用いて有機発光媒体層又は正孔輸送層を形成した有機エレクトロルミネセンス素子に関する。

従来、インキ吐出方式としてチルト方式と呼ばれる方式が一般的に使われている。チルト方式は、ラインパターンを含む形状の隔壁（又は着色層）のライン方向に対して平行にインキ吐出部を搬送することで、隔壁の開口部に着色インキを吐出する方式である。
チルト方式では、インキ吐出口の間隔（ピッチ）を着色層の感覚に合わせる必要があり、インキ吐出口のピッチを調整するためにインキ吐出部自体を一定の角度傾けている。このため、画素ピッチが異なる基板にインキ吐出部により吐出を行うには、最初にインキ吐出部の角度およびインキ吐出部のＸ方向を変えなければいけない問題があり、しばしばこの調整は困難かつ時間がかかるものである。
また、チルト方式によりインキ吐出方式を複数個直列配置すると、インキ吐出部毎のつなぎ目を誤差なく配置することは不可能に近い。複数個のインキ吐出部をメカニカル精度の誤差をなるべく少なく並べることは、調整時間に莫大な時間がかかってしまい生産性に影響してしまう問題があった。
また、画像ピッチによっては使用できるインキ吐出部の数が少なくなるため、複数回吐出動作を繰り返さなければいけない問題があり、タクト時間が増えてしまう。

また、インキの着弾位置にずれを生じることなく、且つ迅速に描画することを目的として、インキの種類に応じたインキ吐出部毎に、ビットマップ化された吐出パターン情報を記憶する吐出パターン情報記憶工程と、移動する基板を連続的に位置検出することによって位置検出信号を生成する位置検出信号生成工程と、位置検出信号を分周することにより、吐出信号を生成する吐出信号生成工程と、吐出信号をトリガとして、記憶された吐出パターン情報を転送する吐出パターン情報転送工程と、転送された吐出パターン情報に基づいて各インキを吐出するインクジェットを駆動する工程とを備えた描画装置や描画方法が公知である（特許文献２）。この方法によると、インキ吐出印刷装置により、吐出パターン情報に記録されたパターンを被印刷体に形成することができ、例えばカラーフィルタの着色層の形成に用いることができる。
また、複数のインキ吐出ヘッドを配設したキャリッジと、描画基材が相対的に移動し、吐出する装置において、移動する前期キャリッジを連続的に位置検出するごとに吐出信号を生成し、それに基づいて吐出パターン情報をメモリから読み出してインキ吐出を行っていた。
インキ吐出印刷装置でカラーフィルタを形成する場合、カラーフィルタの着色層は繰り返しパターンとなっている部分と他の部分からなっているが、大部分は繰り返し部分である。
そこで、繰り返し部分にインキ吐出する際には、吐出パターン情報として繰り返し部分の一単位当たりのパターン情報を、インキ吐出部を駆動するドライブボード上のメモリに転送し、他の部分にインキ吐出を行なう場合には、適宜他のパターンデータを転送していた（特許文献３）。
しかし、上記従来の方法によると、全体として転送するデータが繰り返し部分と他の部分とを併せたものになるため、データ量が増える問題があった。すなわち、従来方法では、基板への描画サイズが大きくなればなるほど吐出パターン情報を保持するメモリ容量は多くもたなければならなくなり、ハードウエアの製作コストの増大につながる。また、吐出パターン情報転送時間も増大し、生産性を下げてしまう問題があった。
また、インキ吐出印刷方式で製造するカラーフィルタは、通常、基板と、この基板上に設けられたラインパターンを含む形状の隔壁と、この隔壁の開口部に設けられた複数色の着色インキ層を備えていて、この開口部にインキ吐出部からインキを吐出する。通常、インキ同士の混合を防止するため、隔壁にはインキを弾く材料を含んで用いるが、基板の外縁部は隔壁の割合が高く、このインキを弾く材料の量が多いため、外縁部に吐出されたインキは弾かれやすくなり、インキ皮膜が形成されないという不良（以下、白抜という）が発生する問題があった。

また、従来は、高精細化ならびに大画面化していく基板への描画サイズが大きくなればなるほど吐出パターン情報を転送する信号線は増加し、また装置が大きくなることにより信号線も長距離にしなければならなくなり、ハードウエアの製作コストの増大につながる。
このため、信号線にワイヤーを用いる従来の方法では、ステージの移動に動的負荷を与え精度を低下させる問題があった。
また、ワイヤーにより信号線を長距離化すると、生産設備内の電磁波等のノイズの影響を受け易く、信号伝送が不安定になった。所定のインキ皮膜が形成されないなど塗工品質を下げてしまう問題があった。
特開平９−１０１４１２号公報 特開２００３−２６６６７１号公報 特開２００４−２３０３７９号公報 特開２００５−１９９６６５号公報

本発明は上記技術の問題点を解決するためになされたもので、チルト方式によるパターン形成の欠点を克服し、さらに、従来、例えば特許文献１よりも転送する吐出パターン情報の量を少なくし、安定したインキ吐出、信号転送を実現することを目的とし、さらに同時に、隔壁外縁部のインキ吐出において白抜を発生しないカラーフィルタの製造方法を提供することを目的とする。

上記の課題を克服するために、本発明では、以下のような手段を講じる。
すなわち、請求項１の発明は、インキ吐出印刷装置を用いて、所定の描画情報に基づき、基板上に設けられた隔壁の開口部に着色インキを吐出する複数色の画素を有するカラーフィルタの製造方法に於いて、インキ吐出印刷装置は、複数色のインキを吐出するインキ吐出部を含み、インキ吐出部は第一の方向に配列されインキを吐出する複数のインキ吐出口を含み、インキ吐出部は色ごとに第一の方向に沿って配置されており、前記第１の方向にほぼ直交する第２の方向に沿って、前記基板と前記インキ吐出部を相対移動させながら、前記隔壁の開口部に着色インキをインキ吐出装置で形成し着色インキ層を形成し、
前記描画情報から、各インキ吐出口が吐出を行なう回数の情報を含む吐出パターン情報を生成し、基板に着色インキ層を形成する前に、この吐出パターン情報をインキ吐出印刷装置のメモリに転送し、この吐出パターン情報をもとに着色インキ層を形成し、
前記インキ吐出部はパターン演算生成器を含み、
前記描画情報のうち繰り返し同じパターンとなる部分の情報のみを、吐出パターン情報として、インキ吐出印刷装置のメモリに保持し、繰り返しパターンとなる部分以外の吐出を行なう時はパターン演算生成器で作成した情報をもと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２に記載の発明は、前記所定の描画情報から、各インキ吐出口が吐出を行なう回数の情報を含む吐出パターン情報を生成し、この吐出パターン情報をインキ吐出印刷装置のメモリに光ケーブルを用いて伝送することを特徴とする請求項１に記載のカラーフィルタの製造方法である。
請求項３に記載の発明は、前記吐出パターン情報には，吐出タイミングに係る情報を含むことを特徴とする請求項２に記載のカラーフィルタの製造方法である。
請求項４に記載の発明は、前記吐出パターン情報を、パケット方式で転送することを特徴とする請求項２に記載のカラーフィルタの製造方法である。

本発明によると、吐出パターン情報は、基板の全ての描画情報を含まず、繰り返しとなる部分は１つの単位パターンの情報を少なくとも１つ保持するだけなので、インキ吐出印刷装置のメモリに転送する情報量が少なくなった。
また、繰り返しとなる部分と異なる描画情報があったとしても、インキ吐出部内のヘッドドライバ上のパターン演算生成器を使用してハードウエアで演算して情報を生成するため、繰り返しでない部分の吐出パターン情報の転送を行わないで済む。
また、前記隔壁の開口部のうち、基板の外縁部の開口部に吐出を行なう時はパターン演算生成器で作成した情報をもとに着色インキ層を形成し、かつ、この際前記繰り返しパターン部分よりもインキ吐出回数を多くすることから、外縁部の白抜の発生を防止することができた。
また、本発明によると光ケーブルにより大容量の情報を伝送できるので、従来のワイヤー伝送により発生する障害を解消することができた。
また、伝送可能な情報量が増加したことにより、インキ吐出印刷装置のメモリに、吐出タイミングに係る情報と吐出パターン情報とを含む情報をパケット方式で伝送することが可能となった。この結果、各インキ吐出口のインキ吐出の同期精度が向上し、高精度な着色インキ層の形成が可能となった。

以下に、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
本発明のインキ吐出印刷装置は、第一方向（以下、Ｘ方向とする）、第一方向と略直交する第二方向（以下、Ｙ方向とする。）、及び第一方向と第二方向と略直交する方向（以下、θ方向とする。）に移動可能なステージを備えている。
インキ吐出印刷装置はこのステージ上に基板を設置し、固定したインキ吐出部に対してステージを移動させパターン吐出を行なう。また、ステージを固定させてインキ吐出部を移動させることも可能である。ステージの移動はメインコントローラにより制御する。
また、インキ吐出印刷装置は、インキを吐出可能なインキ吐出口を多数配列させたインキ吐出部を複数備え、このインキ吐出部は、インキ吐出口がＸ方向に順列するように配列されている。また、インキ吐出部は、バッファメモリ（以下、単にメモリともいう。）、パターン演算生成器を備えたヘッドドライバと接続されている。
また、インキ吐出印刷装置は、カラーフィルタの描画情報をもとに作成された吐出パターン情報を蓄積しているメインコントローラを備えていて、吐出を行う前にこのメインコントローラから、吐出パターン情報をインキ吐出部のヘッドドライバに転送を行い、ヘッドドライバ上のバッファメモリに格納する。そして、ステージのステージコントローラから、送られるエンコーダ信号とトリガ信号に基づいて、ヘッドドライバで吐出信号を生成し、それに基づいてバッファメモリから吐出パターン情報を読込んで吐出を行なう。繰り返し同じパターンになるラインについては、１つの単位情報が吐出パターン情報としてバッファメモリに記録されているので、その情報に基づいて吐出を行なう。繰り返しでない部分の吐出を行なう場合には、予めヘッドドライバのパターン演算生成器で吐出パターン情報を作成するよう設定しておき、この情報に基づいて吐出を行なう。

本発明の実施の形態を図１から図８を用いて説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る塗工装置の構成例を示す機能ブロック図である。
図２は、本発明の実施の形態に係る塗工装置の全体構成例を示す外形図である。
図３は、本発明の実施の形態に係る塗工装置の制御例を示すフローチャートである。
図４は、描画するパターン情報すべてを保持した場合のメモリ容量を示す図である。
図５は、塗工するのに必要な最小限の情報をメモリに保持した場合のメモリ容量を示す図である。
図６は、塗工するのに必要なパタ−ン演算生成器の機能を使う場合の情報をメモリに保持した場合のメモリ容量を示す図である。
図７は、吐出パターン情報及び吐出タイミング情報を含む伝送情報の例を示す図である。
図８は、本発明の実施の形態に係る塗工装置の全体構成例を示す外形図である。
すなわち、図１に示すように、メインコントローラ１は、ステージコンローラ２およびトリガーコントローラ３およびエンコーダドライバ４、ヘッドドライバ５と連携し、塗工装置の全体を制御する部位である。ヘッドドライバ５には複数のインキ吐出部７が接続されヘッドドライバ５は、メモリ６とパターン演算生成器７を有する。

次に、以上のように構成した本発明の実施の形態に係るインキ吐出印刷装置の動作について図３に示すフローチャートを用いて説明する。 なお、図３のフローチャートに示した処理の流れは、あくまで一例であり、この例に限定されるものではない。
まず、本発明の実施の形態に係る塗工装置を動作させるためには、メインコントローラ１からステージの初期化を行う。（Ｓ１）。
次に、ステージコントローラ２、トリガーコントローラ３、エンコーダコントローラ４にそれぞれパラメータをセットする。（Ｓ２）。

次に、吐出動作パラメータをセットする（Ｓ３）。
次に、描画パターンのビットマップ情報（吐出パターン情報）をヘッドドライバ５にあるメモリ６に格納する。（Ｓ４）。
次に、ステージを移動し、吐出開始位置をあわせる（Ｓ５）。
次に、Ｓ５で合わせた、ステージの座標値を読み込む。（Ｓ６）。
次に、ヘッドをスタート位置になるようにステージを移動する（Ｓ７）。
次に、ヘッドの状態を良好にするためフラッシングを行う（Ｓ８）。
次に、ステージをＹ方向に移動を行い（Ｓ９）、ステップＳ６で読み込んだ位置で、ステージコントローラ２から、トリガーコントローラ３を経由して、ヘッドドライバ５に対して、吐出開始を指示する信号であるトリガ信号を有効（Ｓ１０）にして、ステージからのエンコーダ信号に同期してインキ吐出部は基材に対して吐出動作を開始する（Ｓ１１）。
はじめに、転送された情報と異なるラインの場合、パターン演算器にて演算してパターンを生成する（Ｓ１２）。次に、繰り返しパターン（Ｓ１３）を繰り返し数（Ｓ１４）に達するまで繰り返し出力する。
描画エリアに対して、吐出が終われば動作は終了する。

また、本発明の実施の形態について情報伝送手段の観点から図７及び図８を用いて説明する。図８にボードＡと示されているのは、図１におけるヘッドドライバに対応する。図８に中継基板と示されているのは、図１における信号伝送インターフェースに対応する。また、図８にターゲットと示されているのは、図１におけるヘッドにあたる。
本発明はボードＡから中継基板への情報伝送を光ケーブルにより行うことができる。光ケーブルを使用することにより１ラインあたりの伝送容量が増加し、伝送用のケーブルスペースを削減し、また伝送用ケーブルに起因したノイズの問題を解消することができた。
また、伝送容量が増加したことにより、ボードＡから中継基板に送る伝送情報に、吐出パターン情報に加え、吐出タイミングに係る情報を含めることが可能となった。このような情報形式の例を図７に示す。ここで、ＣＦ、ＧＦと示されている部分に吐出タイミングに係る情報を含めることができる。

以上説明したように、本発明によれば、インキ吐出印刷装置において、あらかじめ必要な描画情報を全部保持することなく描画が可能となる。図４に示す例では、１ピクセルを４ビット、描画パターンは７６８ピクセル×１０２４ラインの描画情報を表す。このときのメモリ容量は、３９３．２１６ＫＢｙｔｅとなる。一方、本発明によれば、図６に示す例で説明すると、１ピクセルを４ビット、描画パターンは７６８ピクセル×１ラインとなるので、０．３８４ＫＢｙｔｅになるので、図４に示した例に比べて１０２４分の１の情報容量で済むことになる。また、インキ吐出印刷装置でカラーフィルタ、有機エレクトロルミネセンス素子などの光学素子を作成する際においても、形成されたインキ皮膜に白抜を発生することなく吐出することができる。
また、本発明によれば、インキ吐出印刷装置において、従来使用されていたようなワイヤーによる信号伝送で必要な描画情報を全部伝送するために必要であった信号線を用いることなく描画が可能となる。図５に示す例では、２０ＭＨｚのシリアルデータを２０チャンネル電送できる例を表す。このときの転送レートは４Ｇｂｐｓなので１本の光ケーブルで２０チャンネルは十分電送できる。このとき電送するパケットは図４に示すようなヘッドごとタイミングを表すデータとする。本方法と装置を用いれば従来ケーブル４本必要だったものが１本で済むことになる。また、電気的な外乱ノイズの影響をまったく受けないのでインキ吐出印刷装置でカラーフィルタ、有機エレクトロルミネセンス素子などの光学素子を作成する際においても、形成されたインキ皮膜に白抜を発生することなく吐出することができる。

本発明の実施の形態に係る塗工装置の構成例を示す機能ブロック図 本発明の実施の形態に係る塗工装置の全体構成例を示す外形図 本発明の実施の形態に係る制御例を示す、フローチャート図 描画するパターン情報すべてを保持した場合のメモリ容量を示す図である。 吐出するのに必要な最小限の情報をメモリに保持した場合のメモリ容量を示す図である。 吐出するのに必要なパタ−ン演算生成器の機能を使う場合の情報をメモリに保持した場合のメモリ容量を示す図である。 吐出パターン情報及び吐出タイミング情報を含む伝送情報の例を示す図である。 本発明の実施の形態に係る塗工装置の全体構成例を示す外形図である。

符号の説明

１…メインコントローラ
２…ステージコントローラ
３…トリガーコントローラ
４…エンコーダコントローラ
５…ヘッドドライバ
６…メモリ
７…パターン生成器
８…ヘッド
ヘッドドライバ列
１２…基材
１３…ステージ

Claims (4)

1. インキ吐出印刷装置を用いて、所定の描画情報に基づき、基板上に設けられた隔壁の開口部に着色インキを吐出する複数色の画素を有するカラーフィルタの製造方法に於いて、インキ吐出印刷装置は、複数色のインキを吐出するインキ吐出部を含み、インキ吐出部は第一の方向に配列されインキを吐出する複数のインキ吐出口を含み、インキ吐出部は色ごとに第一の方向に沿って配置されており、前記第１の方向にほぼ直交する第２の方向に沿って、前記基板と前記インキ吐出部を相対移動させながら、前記隔壁の開口部に着色インキをインキ吐出装置で形成し着色インキ層を形成し、
   前記描画情報から、各インキ吐出口が吐出を行なう回数の情報を含む吐出パターン情報を生成し、基板に着色インキ層を形成する前に、この吐出パターン情報をインキ吐出印刷装置のメモリに転送し、この吐出パターン情報をもとに着色インキ層を形成し、
   前記インキ吐出部はパターン演算生成器を含み、
   前記描画情報のうち繰り返し同じパターンとなる部分の情報のみを、吐出パターン情報として、インキ吐出印刷装置のメモリに保持し、繰り返しパターンとなる部分以外の吐出を行なう時はパターン演算生成器で作成した情報をもと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。
2. 前記所定の描画情報から、各インキ吐出口が吐出を行なう回数の情報を含む吐出パターン情報を生成し、この吐出パターン情報をインキ吐出印刷装置のメモリに光ケーブルを用いて伝送することを特徴とする請求項１に記載のカラーフィルタの製造方法。
   
3. 前記吐出パターン情報には，吐出タイミングに係る情報を含むことを特徴とする請求項２に記載のカラーフィルタの製造方法。
4. 前記吐出パターン情報を、パケット方式で転送することを特徴とする請求項２に記載のカラーフィルタの製造方法。