JPH1144811A - カラーフィルタ製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】インクジェット法によるカラーフィルタ製造装
置で、インクジェットヘッドの取り付け位置精度を向上
させる。 【解決手段】インクジェットヘッド１を台座２に多軸微
動機構３を介して取り付ける。この多軸微動機構３は、
基板に平行な平面内で軸方向に移動可能なｘ軸微動機構
４Ａ及びｙ軸微動機構４Ｂ、基板に垂直な軸方向に移動
可能なｚ軸微動機構４Ｃ及び基板に平行な平面内での回
転可能なθ軸微動機構４Ｄを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インクジェット法
によりカラーフィルタを製造するためのカラーフィルタ
製造装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、カラーフィルタを製造するカラー
フィルタ製造方法としては、フォトリソ工程を用いた顔
料分散法や電着法が使用されている。しかし、これらの
製造方法はフォトリソ工程を用いているため、生産性が
低くより生産性が高くかつ低コストで製造できるカラー
フィルタ製造方法が望まれ、インクジェット法によるカ
ラーフィルタ製造方法が注目され始めている。

【０００３】このインクジェット法によるカラーフィル
タ製造方法では、インクジェットヘッドを基板に対して
相対的に移動し、着色インクを吐出して着色層を形成す
る。このカラーフィルタは大旨５０〜３００μｍ程度の
ピッチで正確に着色層を形成しなくてはいけなく、製造
時にはインクジェットヘッドと基板との間で厳密な位置
合わせが要求されていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このような位置合わせ
をインクジェットヘッドの台座への取付の際に厳密に行
うのは難しい。厳密には実際に着色インクを吐出させ
て、その吐出位置を測定して位置を調整する必要があ
る。このような位置調整を一旦取付を行った後に行わな
ければならなく、その作業は面倒なものであった。

【０００５】特に、カラーフィルタ製造では、５００×
６００ｍｍというような基板で全面で正確に上記のよう
な画素に着色層を形成する必要がある。このような大型
基板で１μｍオーダーでの位置合わせを装置自体の調整
機構で行おうとすると、装置が複雑化してしまうという
問題点があった。

【０００６】このため、一旦インクジェットヘッドを台
座に取り付けた後で、容易に微調整可能なカラーフィル
タ製造装置が望まれていた。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、前述の問題点
を解決すべくなされたものであり、インクジェットヘッ
ドと、インクジェットヘッドと基板とを相対的に移動さ
せる走査手段とを有するインクジェット法によるカラー
フィルタ製造装置において、インクジェットヘッドを台
座に多軸微動機構を介して取り付けてなることを特徴と
するカラーフィルタ製造装置を提供する。

【０００８】また、その多軸微動機構が、基板に平行な
平面内の２方向への微動及び基板に平行な平面内での回
転の少なくとも３軸での微動機構を有しているカラーフ
ィルタ製造装置、及び、それらの多軸微動機構が圧電体
を用いた微動機構であるカラーフィルタ製造装置を提供
する。

【０００９】また、それらの１つの台座に複数のインク
ジェットヘッドが取り付けられ、インクジェットヘッド
相互の位置が多軸微動機構により調整されるカラーフィ
ルタ製造装置、及び、そのインクジェットヘッドから着
色インクを吐出させて吐出位置を測定し、複数のインク
ジェットヘッド相互の位置を多軸微動機構により調整し
たカラーフィルタ製造装置を提供する。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明においては、インクジェッ
トヘッドを用いてカラーフィルタを製造する場合に、イ
ンクジェットヘッドを台座に多軸微動機構を介して取り
付けることにより、インクジェットヘッドの位置の微調
整を容易に簡便な手段で行うことができる。

【００１１】特に、１つの台座に複数のインクジェット
ヘッドを取り付け、それらのインクジェットヘッド相互
の位置を多軸微動機構により調整することにより、多数
のノズルから同時に着色吐出するようにでき、生産性が
極めて向上する。

【００１２】本発明での微動とは最大値で平行移動で５
〜５０μｍ程度、回転移動で１／５０〜１／５００ラジ
アン程度である。この微動の最大値は、より大きくした
り、小さくしたりしてもよいが、カラーフィルタ製造装
置の位置調整機能に応じて適宜決めればよい。

【００１３】図１は、本発明のカラーフィルタ製造装置
のインクジェットヘッド周辺の基本的例の斜視図であ
る。図１において、１はインクジェットヘッド、２は台
座、３は多軸微動機構、４Ａ〜４Ｄは多軸微動機構３に
おける４つの微動機構を示している。微動機構４Ａ〜４
Ｄは、ｘ軸微動機構４Ａ、ｙ軸微動機構４Ｂ、ｚ軸微動
機構４Ｃ及びθ軸微動機構４Ｄからなっている。

【００１４】このｘ軸及びｙ軸は、基板に平行な平面内
の直交する２軸を意味し、ｘ軸微動機構４Ａ及びｙ軸微
動機構４Ｂはその軸方向に微動可能にされている。ま
た、ｚ軸は基板に平行な平面に垂直な軸を意味し、ｚ軸
微動機構４Ｃはその軸方向に微動可能にされている。ま
た、θ軸は基板に平行な平面内での回転のための軸を意
味し、θ軸微動機構４Ｄはそれを軸にして基板に平行な
平面内でわずかに回転可能にされている。

【００１５】これらのｘ軸、ｙ軸、ｚ軸は必ずしも相互
に直交している必要はないが、相互に直交させておく方
が調整がしやすく好ましい。θ軸の軸方向は通常ｚ軸と
同じにすればよい。

【００１６】また、この例では４つの微動機構をインク
ジェットヘッド１側からｘ軸微動機構４Ａ、ｙ軸微動機
構４Ｂ、ｚ軸微動機構４Ｃ、θ軸微動機構４Ｄの順に配
置したが、これはこの順序に限られるものではないし、
必ずしも４個そろっている必要もない。

【００１７】本発明のこの多軸微動機構は、少なくとも
上記の４軸のうち、２軸以上で微動可能にされる。特
に、基板に平行な平面内の２軸で微動可能にされること
が好ましい。これにより、平面でほぼ位置調整ができ
る。インクジェットヘッドを傾けて取り付けたり、複数
のインクジェットヘッドを台座に取り付ける場合には、
さらに、θ軸微動機構を加えておくことが好ましい。こ
れにより、複数のインクジェットヘッドが相互に平行に
配置することが容易になる。これにさらにｚ軸方向での
ｚ軸微動機構も加えておけば、より調整がしやすくな
る。

【００１８】図２は、３個のインクジェットヘッドを１
つの台座に取り付けた例の斜視図である。図２におい
て、１１Ａ〜１１Ｃはインクジェットヘッド、１２は台
座、１３Ａ〜１３Ｃは多軸微動機構を示している。この
ように複数のインクジェットヘッドを取り付けると、個
々に位置合わせを行ってインクジェットヘッドを取り付
けてもインクジェットヘッド相互間での調整が不十分に
なりやすい。

【００１９】個々のインクジェットヘッドにおいて、基
板に平行な平面内の２軸においても数μｍ程度のずれが
生じやすく、複数のインクジェットヘッドが関係する
と、それら全体ではよりずれは拡大する。さらに、イン
クジェットのノズルが１個のインクジェットヘッドには
数十あり、このノズルを結ぶ線を複数のインクジェット
ヘッド間で完全に平行に取り付けることも難しい。この
線が複数のインクジェットヘッド間で角度をもって取り
付けられると、通常間隔がずれてしまうので、着色に悪
影響がでやすい。

【００２０】図３は、インクジェットヘッドが傾斜時の
状態を示す平面図である。図３において、２１はインク
ジェットヘッド、２５Ａ、２５Ｂは着色インクを吐出す
るノズルを示しており、Ｗはノズル２５Ａとノズル２５
Ｂとの距離、Φはインクジェットヘッドの走査方向に垂
直な線からインクジェットヘッドが傾斜している角度、
Ｐはインクジェットヘッド走査方向に垂直な方向におけ
る着色インクの吐出距離（画素のピッチ）を示してい
る。

【００２１】インクジェット法によるカラーフィルタ製
造の場合、インクジェットヘッドとして個々のカラーフ
ィルタの画素サイズに合わせてノズルの間隔を調整した
インクジェットヘッドを用いることもできる。しかし、
このためには画素サイズが異なるカラーフィルタを製造
する毎に特定のインクジェットヘッドを準備する必要が
ある。

【００２２】このため、インクジェットヘッドを傾斜し
て取り付け見かけ上のピッチを可変することができる。
図２の例を参照すると、ノズル間隔はＷで一定である
が、インクジェットヘッドの走査方向に垂直な線（図２
では水平線）からインクジェットヘッドをある角度Φだ
け傾斜させることができる。この場合、インクジェット
ヘッド走査方向に垂直な方向における着色インクの吐出
距離（これが画素のピッチになる）Ｐは、Ｐ＝Ｗ・ｃｏ
ｓΦで表される。

【００２３】このため、角度Φを任意に調整することよ
り、Ｗよりも狭い幅での着色インクの吐出が可能にな
る。まずインクジェットヘッドを台座に取り付ける際に
当然位置合わせは行い、ある程度の取り付け精度は得ら
れる。本発明はその取り付け後の微調整を多軸微動機構
で行う。この角度Φの微動調整をθ軸微動機構で行うこ
とができる。

【００２４】特に、２個以上のインクジェットヘッドを
１個の台座に取り付けた場合、この角度Φの調整がある
と、個々のインクジェットヘッドのノズルを結ぶ線がイ
ンクジェットヘッド毎にわずかに食い違うことがある。
この食い違いは、角度Φのずれであり、当然Ｐも食い違
ってくるので、８００ライン以上というような画素数を
描画する時に１ノズルわずか０．１μｍのずれであって
も８０μｍのずれが生じてしまうということになる。

【００２５】このため、このような複数のインクジェッ
トヘッドを１個の台座に取り付けて描画する場合には、
この角度Φの微動調整をθ軸微動機構で行うことは大き
な意味を持つ。

【００２６】本発明の多軸微動機構は、各種微動調整が
可能な微動機構が使用できる。なかでも圧電素子を用い
た微動機構が好ましい。これは、本発明の微動機構は、
常時微動して調整するのではなく、最初に位置合わせす
る時のみ調整可能に微動できればよいためである。これ
により極めて小型で簡便な微動機構が可能になる。圧電
素子は電圧印加により、移動量が容易に制御でき、かな
り微細な調整が容易にできる。

【００２７】特に、台座にインクジェットヘッドを位置
合わせして取り付けた後、圧電素子による微動機構を用
いて調整して、その状態を保つようにすればよい。すな
わち、設定した電圧を印加し続ければよい。また、圧電
素子による微動機構を用いて調整して、その状態を接着
剤や治具で完全に台座とインクジェットヘッド固定する
ことにより、圧電素子への電圧の印加を止めてもよい。
この場合には、原則的にはその後は圧電素子への電圧の
印加は不要になる。接着剤を用いる場合には、光硬化性
樹脂接着剤を用いることが好ましい。短時間で強固に接
着できる。

【００２８】位置調整は、インクジェットヘッドから着
色インクを吐出させて吐出位置を測定することが好まし
い。これは、個々のインクジェットヘッドの精度に問題
があっても、着色インクを吐出させて吐出位置を測定す
れば、正確に調整することができるためである。

【００２９】図４は、本発明に用いる代表的なカラーフ
ィルタ製造装置の例を示す正面図である。図４におい
て、３１はインクジェットヘッド、３２は台座、３３は
多軸微動機構、３６はインクジェットヘッドが動くガイ
ドレール、３７は基板、３８は基板を載せて動かすスラ
イドテーブル、３９スライドテーブルが載っている基台
を示している。

【００３０】この図の例では、インクジェットヘッド３
１はガイドレール３６に沿って図の横方向（以下Ｘ方向
という）に移動し、カラーフィルタを形成する基板３７
はスライドテーブル３８によって図の奥行き方向（以下
Ｙ方向という）に移動するようにされている。なお、こ
の例ではそのような動きをするということで説明してい
るが、基本的にはインクジェットヘッド３１が上記のＸ
及びＹの両方向に移動するようにされていてもよい。な
お、ここでいうＸ方向、Ｙ方向は、前記したｘ軸、ｙ軸
とは同じであってもよいし、違っていてもよい。

【００３１】このインクジェットヘッド３１をカラーフ
ィルタを形成する基板３７に対して走査して、ストライ
プ状、モザイク状等に所望のカラーフィルタを形成す
る。この際、１色毎に形成してもよいし、複数色同時に
形成してもよい。

【００３２】このインクジェットヘッドは、１つのノズ
ルから着色インクを吐出して１列ずつカラーフィルタを
形成する場合にも適用できるが、通常は数十本のノズ
ル、場合によっては数百本のノズルを用いて同時に多数
の列の画素に対してカラーフィルタを形成することが好
ましい。

【００３３】１個のインクジェットヘッドは数十本のノ
ズルを有するものは容易に製造できるが、数百本のノズ
ルを有するものは製造が難しい。また、ノズル数が多い
と、その内１本が不良になっても交換が必要になる。こ
のため、１個のインクジェットヘッドは数十本程度のノ
ズルを有するものとすることが好ましい。本発明ではこ
のような数十本程度のノズルを有するインクジェットヘ
ッドを複数配置して一度に百とか百数十というようなラ
インを同時に描画することができ、生産性が高くなる。

【００３４】また、このような製造装置に、カメラ等の
光学的検知装置を配置してノズルの汚れや吐出した液滴
の大きさ等を判別して、ノズルのふき取りやヘッド内の
洗浄を自動制御したり、インクジェットヘッドの各ノズ
ルに対応した駆動用の圧電素子の駆動を制御することも
できる。

【００３５】本発明のカラーフィルタは、ＳＴＮＬＣ
Ｄ、強誘電ＬＣＤ等用のストライプ状のカラーフィル
タ、ＴＦＴＬＣＤ等用のモザイク状のカラーフィルタ等
各種のカラーフィルタとして用いられる。

【００３６】ＬＣＤ用のカラーフィルタの場合には、こ
の上に平坦化等のための透明な樹脂コート層や無機材料
のコート層を形成し、さらにＩＴＯ等の電極を積層して
カラーフィルタ付き電極基板として用いる。この電極は
必要に応じて、パターニングする。

【００３７】このようにして形成されたカラーフィルタ
付き電極基板ともう１枚の電極基板とを対向させ、その
間に液晶を挟持することによりＬＣＤを形成する。な
お、プラズマにより駆動するＬＣＤの場合には、片側の
基板の内面には電極を形成しない場合もある。

【００３８】

【実施例】図１、図２及び図４に示すようなカラーフィ
ルタ製造装置を使用した。カラーフィルタ製造装置の全
体としては、図４に示すようにおおよそ直交するインク
ジェットヘッド３１の走行系（図４の左右方向（Ｘ方
向））及びガラス基板の送り系（図４の奥行き方向（Ｙ
方向））からなっている。

【００３９】インクジェットヘッドは、ノズル径３５μ
ｍ、ノズル間隔（Ｗ）２１０μｍ、ノズル数２０、位置
合わせようの基準面とノズル位置の精度±３μｍという
ものを３個準備した。カラーフィルタを描画するガラス
基板は、樹脂遮光膜付きの１２．１インチＳＶＧＡサイ
ズのものを用いた。このガラス基板では、ＲＧＢ３色の
画素のピッチ（Ｐ）が３０６μｍであった。

【００４０】インクジェットヘッドを取り付ける多軸微
動機構としては、図１に示すような４軸での微動調整が
圧電素子で可能なものを用いた。基板に平行な平面内の
微動を行うｘ軸微動機構及びｙ軸微動機構、基板に垂直
の方向に微動を行うｚ軸微動機構、基板に平行な平面内
で回転が可能なθ軸微動機構を備えている。

【００４１】このｘ軸微動機構、ｙ軸微動機構及びｚ軸
微動機構はいずれも３０μｍの範囲内で軸方向に微動調
整が可能なものを用いた。θ軸微動機構は基板に垂直な
ｚ軸を中心軸として１／１００ラジアンの範囲内で回転
可能なものを用いた。

【００４２】まず、多軸微動機構を台座に３個、図２に
示すように千鳥配置にして固定した。この際の位置精度
は±１０μｍであった。次いで、３個のインクジェット
ヘッドをこれらの多軸微動機構に機械的に固定した。こ
の場合の位置精度は±５μｍであった。

【００４３】この場合、台座は走査機構に対して角度Φ
（ｃｏｓΦ＝３０６／４２０）だけ傾けて取り付けた。
このためインクジェットヘッドのノズルは１個おきに使
用することにした。

【００４４】次いで、遮光膜付きのガラス基板に顔料を
用いた水性着色インクを吐出し、着弾位置を測定した。
その結果を踏まえてインクジェットヘッドの多軸微動機
構の圧電素子に電圧を印加して位置調整を行った。その
後、再度着色インクを吐出し、着弾位置を測定した。こ
の結果、３ヘッド３０ノズルが３０６μｍ±２μｍの位
置精度で調整することができた。

【００４５】なお、この例では、図３のようにインクジ
ェットヘッドがインクジェットヘッドの走査方向に直交
する線に対して傾斜して取り付けられている。このた
め、各ノズルからの着色インクの吐出タイミングは、着
色インクが横一列（インクジェットヘッドの走査方向に
直交する線に平行）に並ぶように、隣のノズルからの吐
出からはわずかずつタイミングをずらして吐出するよう
にした。

【００４６】

【発明の効果】本発明のインクジェット法によるカラー
フィルタ製造装置では、インクジェットヘッドを台座に
多軸微動機構を介して取り付けることにより、インクジ
ェットヘッドの位置の微調整を容易に簡便な手段で行う
ことができる。これにより、ノズル数が多いインクジェ
ットヘッドを用いても正確な位置合わせが可能になる。

【００４７】また、１つの台座に複数のインクジェット
ヘッドを取り付け、それらのインクジェットヘッド相互
の位置を多軸微動機構により調整することにより、複数
のインクジェットヘッドを用いているにもかかわらず正
確な位置合わせが容易であり、かつ多数のノズルから同
時に着色吐出するようにでき、生産性が極めて向上す
る。本発明は、本発明の効果を損しない範囲内で、種々
の応用が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のカラーフィルタ製造装置のインクジェ
ットヘッド周辺の基本的例の斜視図。

【図２】３個のインクジェットヘッドを１つの台座に取
り付けた例の斜視図。

【図３】インクジェットヘッドが傾斜時の状態を示す平
面図。

【図４】本発明のカラーフィルタ製造装置の例の正面
図。

【符号の説明】

１ ：インクジェットヘッド ２ ：台座 ３ ：多軸微動機構 ４Ａ：ｘ軸微動機構 ４Ｂ：ｙ軸微動機構 ４Ｃ：ｚ軸微動機構 ４Ｄ：θ軸微動機構

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】インクジェットヘッドと、インクジェット
   ヘッドと基板とを相対的に移動させる走査手段とを有す
   るインクジェット法によるカラーフィルタ製造装置にお
   いて、インクジェットヘッドを台座に多軸微動機構を介
   して取り付けてなることを特徴とするカラーフィルタ製
   造装置。
2. 【請求項２】多軸微動機構が、基板に平行な平面内の２
   方向への微動及び基板に平行な平面内での回転の少なく
   とも３軸での微動機構を有している請求項１記載のカラ
   ーフィルタ製造装置。
3. 【請求項３】多軸微動機構が圧電体を用いた微動機構で
   ある請求項１または２記載のカラーフィルタ製造装置。
4. 【請求項４】１つの台座に複数のインクジェットヘッド
   が取り付けられ、インクジェットヘッド相互の位置が多
   軸微動機構により調整される請求項１または２または３
   記載ッカラーフィルタ製造装置。
5. 【請求項５】インクジェットヘッドから着色インクを吐
   出させて吐出位置を測定し、複数のインクジェットヘッ
   ド相互の位置を多軸微動機構により調整した請求項４記
   載のカラーフィルタ製造装置。