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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines
Farbfilters durch Ausstoßen von
Tinte aus einem Tintenstrahlkopf auf ein zu färbendes Material (Subjektmaterial),
einen Farbfilter, eine Anzeigeeinheit und ein mit einer solchen
Anzeigeeinheit ausgerüstetes
Gerät.
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Eine
Flüssigkristallanzeige
wird im allgemeinen in einem Computer, einem Textautomaten, pachinko
(japanischer Spielautomat), einem Fahrzeugnavigationssystem, einem
kleinen Fernsehgerät
und in ähnlichen
Geräten
verwendet, wobei der Bedarf an solchen Anzeigen ständig steigt.
Flüssigkristallanzeigen
sind relativ teuer, so daß nach
Möglichkeiten
zur Kostensenkung gesucht wird.
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Ein
Farbfilter, welcher eine Flüssigkristallanzeige
darstellt, weist Pixelsäulen
in den Farben Rot (R), Grün
(G) und Blau (B) auf, welche in Reihen auf einem transparenten Substrat
angeordnet sind. In der Peripherie jedes dieser Pixel ist eine schwarze Matrix
zum Abschirmen von Licht und zur Kontrastverstärkung vorhanden.
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Herkömmlichen
Verfahren zum Herstellen von Farbfiltern sind das Pigmentdispersionsverfahren,
das Färbverfahren,
das Elektroablagerungsverfahren und das Druckverfahren.
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Beim
Pigmentdispersionsverfahren wird auf einem Substrat eine photoempfindliche
Kunstharzschicht mit dispergierten Pig menten erzeugt und diese einfarbig
bemustert. Der Vorgang wird dreimal durchgeführt, um eine R-, eine G- und
eine B-Farbfilterschicht
zu erhalten.
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Beim
Färbungsverfahren
wird auf ein Glassubstrat ein wasserlösliches Polymer als Färbungsmaterial
aufgetragen und der dabei erzeugte Überzug erhält auf photolithographischem
Weg das gewünschte
Muster. Durch Eintauchen des mit dem Muster versehenen Glassubstrats
in ein Färbungsbad
tritt das Muster in Erscheinung. Auch dieser Vorgang wird dreimal
durchgeführt,
um eine R-, eine G- und eine B-Farbfilterschicht zu erhalten.
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Beim
Elektroablagerungsverfahren wird auf einem Glassubstrat ein Muster
in Form einer transparenten Elektrode erzeugt und durch Eintauchen
des mit dem Muster versehenen Glassubstrats in eine Beschichtungsflüssigkeit,
welche ein Pigment, ein Kunstharz, einen Elektrolyt und anderes
enthält,
wird durch Elektroablagern das erste Farbmuster erhalten. Auch dieses
Verfahren wird dreimal durchgeführt,
um eine R-, eine G- und eine B-Farbfilterschicht zu erhalten.
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Beim
Druckverfahren wird in ein Duroplast ein Pigment dispergiert, dreimal
ein Druckvorgang zur Erzeugung einer R-Schicht, einer G-Schicht und einer B-Schicht
durchgeführt
und das jeweilige Duroplast ausgehärtet, um Farbschichten zu erhalten.
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Die
Gemeinsamkeit dieser vier Verfahren besteht darin, daß zur Erzeugung
einer R-, einer G- und einer B-Schicht ein und derselbe Vorgang
dreimal durchgeführt
werden muß.
Die bei diesen Verfahren erforderlichen zahlreichen Herstellungsschritte
resultieren in einem schlechten Ausbringen und in hohen Kosten.
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Beim
Elektroablagerungsverfahren sind außerdem den zu erzeugenden Mustern
Grenzen gesetzt. Deshalb ist mit den gegenwärtig praktikablen Technologien
eine Anwendung dieses Verfahrens bei Dünnfilmtransistoren schwierig.
Ein weiterer Nachteil des Druckverfahrens besteht darin, daß wegen
der schlechten Auflösung
feinteilige Muster nur unter Schwierigkeiten erzeugt werden können.
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Um
diese Nachteile zu eliminieren, wird ein Verfahren vorgeschlagen,
bei welchem die Erzeugung eines Farbfiltermusters durch Ausstoßen von Tinte
aus einem Tintenstrahlkopf auf ein Glassubstrat erfolgt.
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Ein
solches Tintenstrahlverfahren ist zum Beispiel im japanischen Dokument
59-75205 offenbart, nach welchem Tinte mit Pigmenten in den drei Farben
(R, G bzw. B) auf ein Glassubstrat ausgestoßen und jede dieser drei Tinten
zur Erzeugung eines Farbbildabschnitts getrocknet wird. Dieses Verfahren ermöglicht gleichzeitiges
Erzeugen von R-, G- und B-Pixels. Dadurch kann der Herstellungsvorgang stark
vereinfacht und eine wesentliche Kostensenkung erreicht werden.
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Bei
der Farbfilterherstellung nach diesem Verfahren tritt aber ein Problem
dahingehend auf, daß durch
die in einem einzigen Abtastvorgang in Form einer Säule oder
einer Reihe auf der Bildschirmfläche
in den einzelnen Farben sequentiell erzeugten Pixels Farbungleichmäßigkeiten
auf dem Bildschirm zu erkennen sind.
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Es
wird angenommen, daß die
auf dem Bildschirm sichtbare Farbungleichmäßigkeit durch folgende, auf
den Tintenausstoß bezogene
Faktoren verursacht wird.
- (1) Schwankungen
der pro Einzelausstoß ausgestoßenen Tintenmenge,
- (2) Schwankungen im Durchmesser der auf dem Substrat durch die
ausgestoßenen
Tintentröpfchen
erzeugten Punkte,
- (3) Schwankungen in der positionellen Beziehung zwischen der
auf das Substrat ausgestoßenen Tinte
und dem erzeugten Pixel.
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Es
wird angenommen, daß die
vom Faktor (1) verursachte Farbungleichmäßigkeit auf Unterschiede in
der Farbdichte der einzelnen Pixel zurückzuführen ist. Dagegen wird angenommen,
daß die von
den Faktoren (2) und (3) verursachte Farbungleichmäßigkeit
makroskopisch gesehen auf ungleichmäßiges Färben der einzelnen Pixel zurückzuführen ist.
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Diese
Schwankungen werden nachfolgend anhand von 17 beschrieben.
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17 zeigt
Pixels eines Farbfilters und die Absorptionsverteilung über den
Querschnitt jedes Pixels (zur Vereinfachung ist nur ein einfarbiger
Farbfilter dargestellt).
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Das
in 17 mit dem Bezugszeichen 1 gekennzeichnete Pixel
hat eine Absorptionsverteilung, welche jener der Pixel 2, 4 und
5 entspricht. Die Absorptionsverteilung des Pixels 1 ist aber kleiner
als die der Pixels 2, 4 und 5. Das wird vom genannten Faktor (1)
verursacht. Dagegen sind die Pixels 3 positionell nach links versetzt.
Obwohl die Absorption des Pixels 3 jener der Pixels 2, 4 und 5 entspricht,
ist die Absorptionsverteilung unterschiedlich. Das wird von den
Faktoren (2) und (3) verursacht. Da bei diesem Beispiel die rechte
Seite des Pixels 3 hell erscheint, wird vom menschlichen Auge das
Pixel 3 heller empfunden als die Pixels 2, 4 und 5. Das kann als
Farbunterschied angesehen werden.
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Eine
solche Ungleichmäßigkeit
im Tintenausstoß ist
nicht nur bei einer einzelnen Düse,
sondern bei einer Vielzahl von Düsen
zu verzeichnen.
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Deshalb
wird bei Verwendung vieler Düsen zur
Beschleunigung des Färbungsvorgangs
das genannte Problem besonders signifikant.
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Um
das Auftreten dieses Problems zu verhindern, wurde im japanischen
Dokument 8-240803 ein Verfahren zum Dispergieren der Ungleichmäßigkeit
durch Beschränkung
der Färbungsreihenfolge der
Pixels vorgeschlagen.
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Da
dieses Verfahren die Färbungsreihenfolge
der Pixels einschränkt,
ist es schwierig, die für Färbungsvorgänge erforderliche
Zeit zu verkürzen.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines
Verfahrens zum Herstellen von Farbfiltern, welches selbst bei schneller
Durchführung
nur sehr geringe Farbungleichmäßigkeiten verursacht.
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Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung
einer Displayeinheit, welche mit einem nach dem genannten Verfahren
gefertigten Farbfilter ausgerüstet
ist, und eines mit dieser Anzeigeeinheit bestückten Gerätes.
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Unter
einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren
zur Herstellung von Farbfiltern bereitgestellt, welches aufweist:
Färben eines
zu färbenden
Materials durch Ausstoßen
von wenigstens einer der Farbtinten Rot, Grün und Blau aus einem Tintenstrahlkopf
auf dieses Material, Messen der Farbdichte des gefärbten Materials,
wobei die Anzahl oder Häufigkeit
der Messungen abhängig ist
von der Pixelfarbe, und Durchführung
des Färbens auf
der Grundlage der Meßergebnisse,
um Farbdichteschwankungen von 5 % oder weniger bei roten Pixels,
von 10 % oder weniger bei grünen
Pixels und von 3 % oder weniger bei blauen Pixels zu gewährleisten.
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Der
unter dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung erzeugte Farbfilter
wird durch Ausstoßen
von wenigstens einer der Farbtinten Rot, Grün und Blau aus einem Tintenstrahlkopf
auf jeden einzelnen Pixel des zu färbenden Materials erhalten, wobei
das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, daß Farbdichteschwankungen von
5 % oder weniger bei roten Pixels, von 10 % oder weniger bei grünen Pixels
und von 3 oder weniger bei blauen Pixels gewährleistet werden.
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Die
unter dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung erzeugte Anzeigeeinheit
weist als integrale Bestandteile ein Element zum Verändern der Lichtmenge
und einen durch Ausstoßen
von wenigstens einer der Farbtinten Rot, Grün und Blau aus einem Tintenstrahlkopf
auf jeden einzelnen Pixel des zu färbenden Materials erzeugten
Farbfilter auf, wobei der Farbfilter dadurch gekennzeichnet ist,
daß die Farbdichteschwankungen
bei roten, grünen
und blauen Pixels 5 % oder weniger, 10 % oder weniger bzw. 3 % oder
weniger betragen.
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Das
unter dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung erzeugte Gerät hat eine
Anzeige, welche mit einem durch Ausstoßen von wenigstens einer der
Farbtinten Rot, Grün
und Blau aus einem Tintenstrahlkopf auf jeden einzelnen Pixel des
zu färbenden Materials
erzeugten Farbfilter bestückt
ist, und eine Einheit zum Senden von Bildsignalen zur Anzeigeeinheit
aufweist, wobei die Anzeigeeinheit einen durch Färben erzeugten Farbfilter,
bei welchem die Farbdichte schwankungen der roten, grünen und blauen
Pixels 5 % oder weniger, 10 % oder weniger bzw. 3 % oder weniger
betragen, und das Element zum Ändern
der Lichtmenge als integrale Bestandteile aufweist.
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Unter
einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Gerät zur Herstellung
eines Farbfilters bereitgestellt, welches aufweist: eine Tintenstrahldruckvorrichtung,
aus welcher wenigstens eine der Farbtinten Rot, Grün und Blau
auf ein zu färbendes
Material ausgestoßen
werden kann, eine Steuereinheit zum Steuern des Ausstoßens von
Tinte aus der Ausstoßvorrichtung,
und eine Meßvorrichtung
zum Messen der Farbdichte des gefärbten Materials, wobei die
Steuereinheit auf der Grundlage der von der Meßvorrichtung ermittelten Ergebnisse
das Ausstoßen
von Tinte so steuert, daß Farbdichteschwankungen
bei den roten, den grünen
und den blauen Pixels 5 % oder weniger, 10 % oder weniger bzw. 3
% oder weniger gewährleistet
werden, und wobei die Meßvorrichtung
in der Lage ist, die Anzahl oder Häufigkeit der Messungen in Abhängigkeit
von der Pixelfarbe zu ändern.
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Weitere
Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind von Experten
auf diesem Gebiet aus der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten
Ausführungsform
anhand der beiliegenden Zeichnungen zu erkennen. Die vorliegende
Erfindung ist aber nicht auf die beschriebene Ausführungsform
beschränkt,
so daß auf
die der Beschreibung folgenden Ansprüche, welche den Geltungsbereich
der Erfindung definieren, verwiesen wird.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die
zur Spezifikation gehörenden
Zeichnungen zeigen Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung und dienen dazu, die Prinzipien der Erfindung
zu verstehen.
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1 zeigt
in perspektivischer Darstellung den Aufbau eines Farbfilterherstellungsgerätes als eine
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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2 zeigt
im Blockschaltbild den Aufbau der Steuervorrichtung zum Steuern
des Farbfilterherstellungsgerätes.
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3 zeigt
in perspektivischer Darstellung den Aufbau des im Farbfilterherstellungsgerät verwendeten
Tintenstrahlkopfes.
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Die 4A bis 4F zeigen
in Schnittansichten die einzelnen Schritte der Farbfilterherstellung.
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5 zeigt
die Schnittansicht des Grundaufbaus einer den Farbfilter dieser
Ausführungsform einschließenden Farbflüssigkristallanzeige.
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6 zeigt
die Schnittansicht des Grundaufbaus einer weiteren den Farbfilter
dieser Ausführungsform
einschließenden
Flüssigkristallanzeige.
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7 zeigt
die Schnittansicht des Grundaufbaus noch einer weiteren den Farbfilter
dieser Ausführungsform
einschließenden
Flüssigkristallanzeige.
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8 zeigt
im Blockschaltbild ein mit der Flüssigkristallanzeige ausgerüstetes Informationsverarbeitungsgerät.
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9 zeigt
das mit der Flüssigkristallanzeige
ausgerüstete
Informationsverarbeitungsgerät
in perspektivischer Darstellung.
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10 zeigt
das mit der Flüssigkristallanzeige
ausgerüstete
Informationsverarbeitungsgerät
in einer anderen perspektivischen Darstellung.
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11 zeigt
schematisch das Verfahren zum Färben
eines Farbfilters.
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12 zeigt
schematisch einen Abschnitt des Farbfilters unmittelbar nach dem
Färben.
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Die 13A bis 13C zeigen
in Diagrammform die Beziehung zwischen der Farbungleichmäßigkeit,
der Farbdichte und der Ausstoßabweichung.
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14 zeigt
schematisch eine Farbdichtemeßvorrichtung.
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15 zeigt
schematisch ein zum Messen der Tintenausstoßmenge einer Düse verwendetes Zeilenmuster.
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16 zeigt
schematisch dargestellt gefärbte
Pixels mit teilweise veränderter
Dichte.
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17 zeigt
schematisch dargestellt die bei einem Farbfilter mögliche Farbungleichmäßigkeit.
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18 zeigt
schematisch einen Farbfilter unmittelbar nach dem Färben.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
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Nachfolgend
wird anhand der beiliegenden Zeichnungen eine bevorzugte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung detailliert beschrieben.
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Zum
Farbfilter dieser Ausführungsform
gehören
ein Färbungsabschnitt
und ein zu färbendes Material,
wobei das in den Färbungsabschnitt
eingedrungene Licht mit einer anderen Charakteristik austritt.
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1 zeigt
in perspektivischer Darstellung den Aufbau eines Farbfilterherstellungsgerätes, bei welchem
zum Färben
das Tintenstrahldruckverfahren durchgeführt wird.
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In 1 kennzeichnet
das Bezugszeichen 51 die Plattform des Gerätes, das
Bezugszeichen 52 einen auf der Plattform 51 angeordneten
XYθ-Tisch, das
Bezugszeichen 53 ein auf den XYθ-Tisch 52 gelegtes
Farbfiltersubstrat, das Bezugszeichen 54 einen auf dem
Farbfiltersubstrat 53 erzeugten Farbfilter, das Bezugszeichen 55 eine
Kopfeinheit, zu welcher ein Tintenstrahlkopf R (Rot), ein Tintenstrahlkopf G
(Grün)
und ein Tintenstrahlkopf B (Blau) zum Färben des Farbfilters 54 und
eine Kopfstütze 55a gehören, das
Bezugszeichen 58 ein Steuergerät zum Steuern des gesamten
Farbfilterherstellungsgerätes 90,
das Bezugszeichen 59 ein Überwachungspaneel am Steuergerät 58 und
das Bezugszeichen 60 eine Tastatur als Eingabepaneel des
Steuergerätes 58.
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Die
Kopfeinheit 55 ist horizontal schwenkbar und abnehmbar
am Stützabschnitt 90a des
Farbfilterherstellungsgerätes 90 befestigt.
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2 zeigt
im Blockschaltbild den Aufbau des Steuergerätes zum Steuern des Farbfilterherstellungsgerätes 90.
Das Bezugszeichen 59 gekennzeichnete ein Überwachungspaneel
für das
Steuergerät 58.
Das Bezugszeichen 62 kennzeichnet eine Anzeigeeinheit zum
Anzeigen von Informationen über
den Herstellungsablauf, Informationen über eventuelle Abnormitäten am Tintenstrahlkopf
und anderer Informationen. Das Bezugs zeichen 60 kennzeichnet
das Eingabepaneel (die Tastatur) zum Eingeben der den Herstellungsvorgang
betreffender Daten.
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In 2 kennzeichnet
das Bezugszeichen 58 das Steuergerät zum Steuern des Farbfilterherstellungsgerätes 90,
das Bezugszeichen 65 eine Schnittstelle zum Austauschen
von Daten mit dem Überwachungspaneel,
das Bezugszeichen 66 eine CPU, welche das Farbfilterherstellungsgerät 90 steuert,
das Bezugszeichen 67 einen ROM, in welchem die zum Betreiben
der CPU 66 benötigten
Steuerprogramme gespeichert sind, das Bezugszeichen 68 einen
RAM, in welchem abnormale Informationen usw. gespeichert werden,
das Bezugszeichen 70 eine Ausstoßsteuereinheit, welche das
Ausstoßen
von Tinte auf die entsprechenden Pixels des Farbfilters steuert,
das Bezugszeichen 71 eine Tischsteuereinheit, welche das
Betätigen
des XYθ-Tisches 52 steuert.
Das Farbfilterherstellungsgerät 90 ist
an das Steuergerät 58 angeschlossen
und arbeitet auf der Grundlage der von diesem ausgegebenen Informationen.
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3 zeigt
in perspektivischer Darstellung einen der im Farbfilterherstellungsgerät 90 verwendeten
drei Tintenstrahlköpfe
für die
Farben Rot, Grün bzw.
Blau, welche den gleichen Aufbau haben.
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Der
in 3 dargestellte Tintenstrahlkopf weist eine als
Grundplatte dienende Heizleiterplatte 104 mit zahlreichen
darauf angeordneten Heizelementen 102 und eine Deckplatte 106 auf.
Die Deckplatte 106 ist mit zahlreichen Ausstoßöffnungen 108 und
mit tunnelförmigen
Flüssigkeitskanälen 110,
welche in die Ausstoßöffnungen
münden,
versehen. Die Flüssigkeitskanäle 110 sind
durch Trennwände 112 voneinander
getrennt und münden
in eine gemeinsame Flüssigkeitskammer 114.
Von der durch einen Tintenzuführkanal 116 mit
Tinte versorg ten gemeinsamen Flüssigkeitskammer 114 werden
die entsprechenden Flüssigkeitskanäle 110 mit
Tinte gespeist.
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Die
Heizleiterplatte 104 und die Deckplatte 106 werden
entsprechend zusammengefügt,
um die Flüssigkeitskanäle 110 über den
Heizelementen 102 zu positionieren. In 3 sind
nur zwei der zahlreichen Heizelemente 102 dargestellt.
Wenn die Heizelemente 102 über einen entsprechenden Impuls
angesteuert werden, wird die über
den Heizelementen vorhandene Tinte zum Sieden gebracht, so daß Bläschen gebildet
werden, welche durch Volumenausdehnung das Ausstoßen von
Tinte aus den Ausstoßöffnungen 108 verursachen.
Die Bläschengröße kann
durch die Steuerimpulse, d.h. durch die auf die Heizelemente 102 aufgebrachte
Elektroenergie gesteuert werden. Dadurch kann auch das Volumen der aus
der jeweiligen Ausstoßöffnung ausgestoßenen Tinte
frei gesteuert werden.
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Die 4A bis 4F zeigen
in Schnittansichten Schritte der Farbfilterherstellung.
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Bei
dieser Ausführungsform
wird für
die Herstellung des Farbfilters vorzugsweise ein transparentes Substrat
verwendet. Obwohl das transparente Substrat im allgemeinen ein Glassubstrat
ist, stellt dieses keine Beschränkung
dar und es kann auch ein Substrat anderer Art verwendet werden,
sofern dieses die für
einen Flüssigkristallfarbfilter
erforderlichen Eigenschaften wie Transparenz, mechanische Festigkeit
usw. aufweist.
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Wie
aus 4A hervor geht, hat das Glassubstrat 1 einen
Lichtdurchlaßabschnitt 7 und
ist mit einer schwarzen Matrix 2 als Lichtabschirmabschnitt versehen.
Zuerst wird auf das mit der schwarzen Matrix versehene Substrat 1 eine
Kunstharzschicht 3 aufgetragen und diese durch Bestrahlen
mit Licht oder durch Bestrahlen mit Licht und Aufbringen von Wärme ausgehärtet, dargestellt
in 4B. Das Auftragen des Kunstharzes kann durch Spinbeschichten,
Rollbeschichten, Stabbeschichten, Sprühbeschichten oder Tauchbeschichten
erfolgen, wobei den anzuwendenden Verfahren keine Grenzen gesetzt
sind.
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Wie
aus 4C hervor geht, wird danach durch Auflegen einer
Photomaske 4 und Bestrahlen der Kunstharzschicht 3 über die
Photomaske über dem
Lichtschutzabschnitt der schwarzen Maske 2 ein nicht absorbierender
(nicht färbbarer)
Abschnitt 5 erzeugt. Danach wird durch Ausstoßen von
Farbtinten aus dem Tintenstrahlkopf die Kunstharzschicht 3 rot
(R), grün
(G) und blau (B) gefärbt,
dargestellt in 4D.
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Die
zum Musterbelichten verwendete Photomaske 4 ist mit Öffnungen
versehen, durch welche das Aushärten
der lichtgeschützten
Abschnitte auf der schwarzen Matrix 2 erfolgt. Um das Auftreten nicht
gefärbter
Abschnitte um die schwarze Matrix 2 zu verhindern, muß auf diese
Abschnitte eine relativ große
Tintenmenge ausgestoßen
werden. Deshalb werden die Öffnungen
in der Photomaske 4 größer ausgeführt als
die Breite (Lichtschutzbreite) der schwarzen Matrix 2.
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Zum
Färben
wird Farbstoff- oder Pigmenttinte in flüssiger oder fester Form verwendet.
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Bei
dieser Ausführungsform
kann Kunstharz jeder Zusammensetzung verwendet werden, sofern dieses
Tinte absorbiert und sich durch Bestrahlung mit Licht oder/und Aufbringen
von Wärme
aushärten läßt. Geeignete
Kunstharze sind Akrylharze, Epoxydharze, Silikonharze, Zellulosederivate
wie Hydroxylpropylzellulose, Hydroxyläthylzellulose, Methylzellulose,
Karboxylmethylzellulose und entartete Verbindungen davon.
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Um
das Vernetzen durch Bestrahlen mit Licht oder Aufbringen von Wärme zu ermöglichen,
kann ein entsprechender Photoinitiator (Vernetzungsmittel) wie zum
Beispiel Bichromat, Bisazid, ein Radikalinitiator, ein kationischer
Inititiator, ein anionischer Initiator oder ein ähnliches Material verwendet
werden. Diese Photoinitiatoren können
miteinander vermischt oder mit anderen Sensibilisatoren kombiniert
werden. Außerdem
kann ein Photooxidgenerator wie zum Beispiel Opiumsalz in Verbindung
mit dem Vernetzungsmittel verwendet werden. Zum Beschleunigen des
Vernetzens kann nach dem Bestrahlen mit Licht Wärme aufgebracht werden.
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Eine
solche Kunstharzschicht hat eine ausgezeichnete Wärme- und Wasserbeständigkeit
und widersteht dadurch späteren
Hochtemperatur- oder Reinigungsbehandlungen.
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Bei
dieser Ausführungsform
wird als Tintenstrahlverfahren das Bläschenstrahlverfahren, bei welchem
elektrothermische Wandler als Energieerzeugungselemente verwendet
werden, oder das Piezostrahlverfahren, bei welchem piezoelektrische
Elemente verwendet werden, angewendet. Die Größe der zu färbenden Fläche und das Färbungsmuster können willkürlich festgelegt
werden.
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Obwohl
für die
vorliegende Ausführungsform ein
Substrat mit einer darauf erzeugten schwarzen Matrix gewählt wurde,
kann die schwarze Matrix auch auf der Kunstharzschicht erzeugt werden,
nachdem diese Schicht ausgehärtet
ist oder gefärbt
wurde; auch der Form der schwarzen Matrix sind bei dieser Ausführungsform
keine Grenzen gesetzt. Die schwarze Matrix wird vorzugsweise durch
Sprühen oder
Ablagern eines dünnen
Metallfilms auf das Substrat aufgetragen und photolithographisch
mit einem Muster versehen. Das Erzeugen der schwarzen Matrix kann
aber auch auf andere Weise erfolgen.
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Nach
dem Auftragen der Kunstharzverbindung wird diese zum Aushärten nur
mit Licht bestrahlt, nur erwärmt
oder beiden Behandlungen unterzogen (4E) und
bei Bedarf mit einer Schutzschicht 8 überzogen (4F).
In den 4A bis 4F kennzeichnet
das Bezugszeichen hv die Lichtintensität. Das Aushärten der Kunstharzschicht muß nicht
unbedingt mit Licht der Intensität
hv, sondern kann auch durch Aufbringen von Wärme erfolgen. Die Schutzschicht 8 wird
aus einem zweiten Kunstharz, zum Beispiel aus einem durch Licht
aushärtenden,
einem durch Wärme
aushärtenden
oder einem durch Licht und Wärme
aushärtenden
Kunstharz oder aus einem durch Sprühen oder Dampfbeschichten aufgetragenen
anorganischen Material erzeugt. Dem Material zum Erzeugen der Schutzschicht 8 sind
keine Grenzen gesetzt, wenn dieses transparent ist und sich für das ITO-Erzeugungsverfahren,
das Ausrichtfilmerzeugungsverfahren und für die nachfolgenden Behandlungen
eignet.
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Die 5 bis 7 zeigen
in Schnittansichten jeweils den Grundaufbau einer Farbflüssigkristallanzeige 30 einschließlich des
beschriebenen Farbfilters.
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Die
Farbflüssigkristallanzeige
wird im allgemeinen aus einem Farbfiltersubstrat 1, einem
Gegensubstrat 21 und einer zwischen beiden Substraten eingebetteten
Flüssigkristallverbindung 18 erzeugt.
Auf der Innenfläche
des Substrats 21 sind ein nicht dargestellter Dünnfilmtransistor
und transparente Pixelelektroden 20 in Matrixform angeordnet. Auf
der Innenfläche
des Substrats 1 ist der Farbfilter 54 so angeordnet,
daß die
rot (R), grün
(G) und blau (B) gefärbten
Abschnitte jeweils einer Pixelelektrode gegenüber liegen. Die gesamte Fläche des
Farbfilters 54 wird von einer transparenten Gegenelektrode (gemeinsame
Elektrode) 16 bedeckt. Wie aus 5 hervor
geht, ist die schwarze Matrix 2 im allgemeinen auf der
zum Farbfilter gerichteten Seite des Substrats 1 vorhanden.
Wenn aber eine schwarze Matrix in Form einer Reihe auf einem Flüssigkristallpaneel
verwendet wird, ist diese auf dem mit dem Dünnfilmtransistor versehenen
Gegensubstrat angeordnet, dargestellt in 6. Auf den
Substraten 1 und 21 ist ein Ausrichtfilm (17, 19)
vorhanden. Durch Reiben des Ausrichtfilms können die Flüssigkristallmoleküle in eine
Richtung ausgerichtet werden. Außerdem ist auf der Außenfläche der
beiden Glassubstrate eine Polarisierplatte (11, 22)
angeordnet. Die Flüssigkristallverbindung 18 wird
in den Spalt (2 bis 5 μm)
zwischen den beiden so konfigurierten Substraten gegossen. Das Hinterleuchten
erfolgt im allgemeinen mit fluoreszierendem Licht über eine
Lichtstreuplatte (beide nicht dargestellt). Die Flüssigkristallverbindung
wirkt als optischer Verschluß,
durch welchen zur Realisierung der Anzeige die Durchlässigkeit
für das
Hinterleuchtungslichts verändert
wird.
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Wie
aus 7 hervor geht, kann der gefärbte Abschnitt auf den Pixelelektroden 20 so
erzeugt werden, daß dieser
als Farbfilter dient. Mit anderen Worten, der den Farbfilter bildende
gefärbte
Abschnitt muß nicht
unbedingt auf dem Glassubstrat erzeugt werden. Die in 7 dargestellte
Form kann in zwei Varianten erzeugt werden, wobei bei der ersten Variante
auf die Pixelelektroden 20 eine Schicht abgelagert und
auf diese Tinte ausgestoßen
wird, bei der zweiten Variante eine kunstharzhaltige Tinte mit eingelagertem
Färbungsmittel
verwendet und diese direkt auf die Pixelelektroden ausgestoßen wird.
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Nachfolgend
wird anhand der 8 bis 10 die
Verwendung der beschriebenen Flüssigkristallanzeige
in einem Informationsverarbeitungsgerät beschrieben.
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8 zeigt
im Blockschaltbild schematisch den Aufbau eines Informationsverarbeitungsgerätes in Form
eines Textautomaten, eines Personalcomputers, eines Faxgerätes oder
eines Kopierers, welches mit der beschriebenen Flüssigkristallanzeige
ausgerüstet
ist.
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In 8 kennzeichnet
das Bezugszeichen 1801 eine das gesamte Gerät steuernde
Steuereinheit. Diese Steuereinheit, zu welcher eine CPU in Form
eines Mikroprozessors und verschiedene Eingabe/Ausgabe-Kanäle gehören, sendet
Steuersignale, Datensignale und andere Signale an die entsprechenden
Elemente und empfängt
von diesen solche Signale. Das Bezugszeichen 1802 kennzeichnet
eine Anzeigeeinheit zum Anzeigen verschiedner Menüs, Dokumentinformationen,
der von einem Lesegerät 1807 gelesenen
Bilddaten und anderer Informationen auf dem Bildschirm. Das Bezugszeichen 1803 kennzeichnet
ein auf der Displayeinheit 1802 montiertes transparentes,
druckempfindliches Berührungspaneel.
Durch Berühren
der Oberfläche
des Berührungspaneels
mit einem Finger oder einem fingerähnlichen Gegenstand können in
der Anzeigeeinheit Operationen zum Anzeigen von Symbolen, Koordinaten
usw. ausgelöst
werden.
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Das
Bezugszeichen 1804 kennzeichnet eine FM-Tonquelle zum Speichern
der von einem Musikeditor oder einer ähnlichen Einheit kreierten
Musik in Form digitaler Daten in einer internen Speichereinheit 1810 oder
einer externen Speichereinheit 1812 und zum Lesen der Informationen
aus der Speichereinheit bei gleichzeitigem Frequenzmodulieren der Informationen.
Die von der FM-Tonquelle gesendeten elektrischen Signale werden
von einem Lautsprecher 1805 in hörbare Tone umgewandelt. Als
Ausgabeterminal eines Textautomaten, eines Personalcomputers, eines
Faxgerätes
und eines Kopierers wird ein Drucker 1806 verwendet.
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Das
Bezugszeichen 1807 kennzeichnet ein Bildlesegerät, welches
Originaldaten photoelektrisch liest. Das Bildlesegerät ist in
der Mitte des Originaltransportkanals angeordnet und liest Originale
zum Faxen und Kopieren und andere Originale.
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Das
Bezugszeichen 1808 kennzeichnet eine Sende/Empfangseinheit
für ein
Faxgerät,
welche die vom Bildlesegerät 1807 gelesenen
Bilddaten überträgt sowie
Faxsignale empfängt
und gleichzeitig decodiert. Die Sende/Empfangseinheit 1808 hat
auch Schnittstellenfunktion für
externe Geräte.
Das Bezugszeichen 1809 kennzeichnet ein Telefon mit verschiedenen
Funktionen einschließlich
Anrufbeantwortung.
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Das
Bezugszeichen 1810 kennzeichnet eine Speichereinheit mit
einem ROM zum Speichern von Systemprogrammen, Verwaltungsprogrammen, Schriftarten,
Anwendungsprogrammen und Wörterbüchern, einem
RAM zum Speichern von Dokumentinformationen und der von einer externen
Speichereinheit 1812 heruntergeladenen Anwendungsprogramme,
einem Video-RAM und mit anderen integrierten Elementen.
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Das
Bezugszeichen 1811 kennzeichnet eine Tastatur zum Eingeben
von Dokumentinformationen und verschiedener Kommandos.
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Das
Bezugszeichen 1812 kennzeichnet eine externe Speichereinheit
mit einer Festplatte, einem Diskettenlaufwerk und anderen Elementen.
Die externe Speichereinheit dient zum Speichern von Dokumentinformationen,
Musik- und Sprechinformationen, Anwendungsprogrammen des Nutzers
und von anderen Informationen.
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9 zeigt
in perspektivischer Darstellung das in 8 im Blockschaltbild
dargestellte Informationsverarbeitungsgerät.
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In 9 kennzeichnet
das Bezugszeichen 1901 einen Flachbildschirm mit der beschriebenen Flüssigkristallanzeige
zum Anzeigen verschiedener Menüs,
Graphikmuster, Dokumentinformationen und anderer Informationen.
Durch Drücken
der entsprechenden Flächen
auf dem Berührungspaneel 1903 können Koordinaten
oder Symbole auf dem Flachbildschirm angezeigt werden.
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Das
Bezugszeichen 1902 kennzeichnet ein Handgerät, welches
bei Nutzung des Informationsverarbeitungsgerätes als Telefon verwendet wird.
Die über
ein Kabel trennbar mit der Hauptbaugruppe des Gerätes verbundene
Tastatur 1903 hat Funktionstasten 1904 und Eingabetasten.
Das Bezugszeichen 1905 kennzeichnet eine Öffnung zum
Einlegen einer Floppy-Diskette in die externe Speichereinheit 1812.
-
Das
Bezugszeichen 1906 kennzeichnet eine Auflage für ein von
der Bildleseeinheit 1807 zu lesendes Original. Das Original
wird aus dem hinteren Abschnitt des Gerätes geschoben. Bei Faxempfang werden
die empfangenen Daten von einem Tintenstrahldrucker 1907 ausgedruckt.
-
Wenn
dieses Informationsverarbeitungsgerät als Personalcomputer oder
als Textautomat verwendet wird, werden die über die Tastatur 1811 eingegebenen
Informationen in Übereinstimmung
mit einem vorbestimmten Programm von der Steuereinheit 1801 verarbeitet
und als Bilddaten an den Drucker 1806 gesendet.
-
Wenn
dieses Informationsverarbeitungsgerät als Faxempfänger verwendet
wird, werden die von der Sende/Empfangs-Einheit 1808 über eine Verbindungsleitung
eingegebenen Faxinformationen zur Steuereinheit 1801 gesendet,
von dieser in Über einstimmung
mit einem vorbestimmten Programm verarbeitet und als Bilddaten zum
Drucker 1806 übertragen.
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Wenn
dieses Informationsverarbeitungsgerät als Kopierer verwendet wird,
werden die von der Bildleseeinheit 1807 von einem Original
gelesenen Daten an die Steuereinheit 1801 gesendet und
als zu kopierende Bilddaten von dieser zum Drucker 1806 übertragen.
Wenn dieses Informationsverarbeitungsgerät als Sender des Faxgerätes verwendet
wird, werden die von der Bildleseeinheit 1807 gelesenen Originaldaten
zur Steuereinheit 1801 gesendet, von dieser in Übereinstimmung
mit einem vorbestimmten Programm verarbeitet und über die
Sende/Empfangseinheit 1808 an eine Verbindungsleitung übertragen.
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Wie
aus 10 hervor geht, kann dieses Informationsverarbeitungsgerät einen
Tintenstrahldrucker als integralen Bestandteil aufweisen und somit als
tragbares Gerät
verwendet werden. In 10 tragen die Elemente, welche
die gleiche Funktion haben wie Elemente des in 9 dargestellten
Gerätes,
die gleichen Bezugszeichen wie jene.
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11 zeigt
schematisch das Verfahren zum Färben
eines Farbfilters. Der in 11 als Draufsicht
dargestellte Farbfilter ist einer der auf dem Substrat gemäß 1 angedeuteten
Farbfilter.
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Nachfolgend
wird anhand von 11 jede einzelne Komponente
des Farbfilters beschrieben. Das Bezugszeichen 101 kennzeichnet
ein Farbfiltersubstrat (entsprechend dem in 4 angedeuteten Substrat 1),
das Bezugszeichen 102 eine auf dem Farbfiltersubstrat 101 erzeugte
schwarze Matrix als Lichtschutz (entsprechend der in 4 angedeuteten schwarzen Matrix 2),
das Bezugszeichen 103 einen auf der schwarzen Ma trix 102 vorhandenen
freien Abschnitt (entsprechend dem in 4 angedeuteten
Lichtdurchlaßabschnitt 7).
Auf der schwarzen Matrix 102 ist eine Tintenaufnahmeschicht
(entsprechend der in 4 angedeuteten
Kunstharzschicht 3) vorhanden, welche mit Tinte gefärbt wird.
Die Tintenaufnahmeschicht weist streifenförmige, wasserabweisende Abschnitte
(entsprechend den in 4 angedeuteten
ungefärbten
Abschnitten 5) auf, welche zwischen horizontal benachbarten,
freien Abschnitten der schwarzen Matrix 102 durch Ultraviolettbestrahlung
erhalten wurden. Das Bezugszeichen 104 kennzeichnet einen
Färbungsabschnitt
der Tintenaufnahmeschicht. Wie aus 12 hervor
geht, wird auf die Tintenaufnahmeschicht Tinte ausgestoßen, welche
sich über
den ganzen in 11 angedeuteten Färbungsabschnitt 104 ausbreitet.
Das Bezugszeichen 55 kennzeichnet eine Tintenstrahlkopfeinheit
zum Färben
eines Farbfilters, welche aus den Tintenstrahlköpfen 55b, 55c und 55d für die Farbtinten
Rot, Grün
bzw. Blau zusammengesetzt ist. Jeder dieser drei Tintenstrahlköpfe weist
zahlreiche in Kopflängsrichtung
angeordnet Düsen
(nicht dargestellt) auf und ist auf der parallel zum Substrat 101 sich
erstreckenden Ebene schräg
angeordnet, um die Düsenteilung
der Pixelteilung anzupassen. Während
der Abtastbewegung der Tintenstrahlkopfeinheit 55 in Pfeilrichtung
A über
das Substrat 101 wird auf dieses Tinte ausgestoßen und
dabei jede Pixelreihe gefärbt.
-
Bei
der Herstellung eines Versuchsfarbfilters mit dem beschriebenen
Farbfilterherstellungsgerät wurde
absichtlich ein Faktor einbezogen, welcher Farbungleichmäßigkeit
verursacht. Eine vorhandene Farbungleichmäßigkeit wurde hinsichtlich
des Entstehungsprinzips untersucht. Dabei konnten folgende die Farbungleichmäßigkeit
vermutlich verursachende Faktoren ermittelt werden:
- (1) Der durchschnittliche Absorptionswert in jedem Pixel schwankt;
- (2) Die Absorptionsverteilung in jedem Pixel schwankt. Der durchschnittliche
Absorptionswert in einem Pixel wird nachfolgend Farbdichte genannt.
-
Beim
hergestellten Farbfilter waren in horizontaler Richtung 22 Pixelgruppen
jeweils in den Farben Rot, Grün
und Blau, in vertikaler Richtung Flächen entsprechend 65 Pixels
gefärbt
worden. Die Farbdichte und die Tintenauftreffposition war bei zwei Pixelgruppen
(eine Pixelgruppe ist eine Säule
aus roten, grünen
und blauen Pixels) absichtlich geändert worden, und zwar bei
zwei horizontal im Mittelabschnitt des Farbfilters liegenden Pixelgruppen
(nachfolgend mittlere Pixelsäulen
genannt). 16 zeigt den Mittelabschnitt
des Farbfilters vergrößert dargestellt.
Die rot, grün
bzw. blau gefärbten
Pixels sind als Rechtecke mit dem Bezugszeichen R, G bzw. B dargestellt.
-
Anzumerken
ist, daß das
Färben
mit einer einzelnen Düse
vorgenommen wurde, um den Einfluß der Unterschiede in der Tintenausstoßmenge und
den Tintenauftreffpositionen auszuklammern. Da eine einzelne Düse nur über eine
begrenzte Zeitspanne gleichmäßig ausstoßen kann,
wurde nur eine kleine Fläche
gefärbt,
worauf nachfolgend näher
eingegangen wird.
-
Was
die Farbdichte der einzelnen Pixelreihen betrifft, wurde der Ausstoßintervall
zum Färben der
Pixels der mittleren Reihen absichtlich größer gewählt als jener zum Färben der
Pixel der anderen Reihen, dafür
aber eine geringere Tintenmenge pro Flächeneinheit auf die erstgenannten
Pixels ausgestoßen.
Was die Ungleichmäßigkeit
in den Tintenauftreffpositionen betrifft, wurde die positionelle
Beziehung zwischen dem Tisch und dem Ausstoßkopf so verändert, daß das Aussto ßen von
Tinte absichtlich auf eine von der Mitte des freien Abschnitts der schwarzen
Matrix aus nach rechts verschobene Position erfolgte.
-
Das
Versuchsergebnis ist in den 13A bis 13C dargestellt.
-
In
den 13A bis 13C ist
auf der Abszisse die Abweichung der Tintenausstoßposition in den mittleren
Pixelreihen, auf der Ordinate die Farbdichte in den mittleren Pixelreihen
prozentual (Größe X in 16)
zu den anderen Farbfilterabschnitten dargestellt. Der in den 13A bis 13C angedeutete „gute Bereich" ist der Farbfilterbereich,
in welchem weder Farbungleichmäßigkeiten
noch Farbvermischungen auftreten.
-
Aus
den Versuchergebnissen können
die nachfolgenden drei Schlußfolgerungen
gezogen werden.
- (1) Die Sichtbarkeit von Farbungleichmäßigkeiten wird
von der Farbdichte stark beeinflußt.
- (2) Die Abweichung in der Tintenauftreffposition verursacht
hauptsächlich
Farbvermischungen (benachbarte Tinten unterschiedlicher Farbe vermischen
sich), aber nur unwesentliche Farbungleichmäßigkeit.
- (3) Der Grenzwert der Farbdichteschwankung, welcher die Sichtbarkeit
der Farbungleichmäßigkeit
beeinflußt,
ist bei jeder Farbe anders.
-
Demzufolge
kann durch Steuern der Farbdichteschwankung bei jeder Farbe ein
Farbfilter ohne Farbungleichmäßigkeiten
hergestellt werden.
-
Wie
aus den 13A bis 13C hervor geht,
ist die Grenzlinie zwischen dem guten Bereich und dem schlechten
Bereich eine Linie, entlang der eine versierte Bedienperson auch
unter den günstigsten
Bedingungen (dunkler Raum mit einfarbigen Lichtquellen, welche über den
gesamten Raum wirken) keine Farbungleichmäßigkeiten des Farbfilters erkennen
kann. In der Praxis können
geringfügige Farbungleichmäßigkeiten
akzeptiert werden. Aus den Ergebnissen der unter normalen Umgebungsbedingungen
durchgeführten
Untersuchungen kann abgeleitet werden, daß für jede Farbe eine Grenze der Farbdichteschwankung
existiert, welche im praktischen Sinne keine Farbungleichmäßigkeit
erkennen läßt.
-
Aus
den nachfolgend genannten zwei Gründen sollte die Bewertung der
Farbdichte weder nach dem Maximalwert noch nach dem Minimalwert,
sondern nach einem Standardwert erfolgen.
- (1)
Im Gegensatz zu dem beschriebenen Versuchsfarbfilter, bei welchem
Farbdichteschwankungen absichtlich erzeugt wurden, zeigt ein normal
hergestellter Farbfilter Farbdichteschwankungen nahe einer normalen
Verteilung.
- (2) Wenn bei einigen Pixels die Farbdichte mehr in Erscheinung
tritt als bei den anderen, werden diese Pixels als fehlerhaft gefärbt, d.h.
als helle oder dunkle Punkte, aber nicht als Farbungleichmäßigkeit
angesehen.
-
Deshalb
wird in dieser Spezifikation die Standardabweichung in der Verteilung
der durchschnittlichen Absorptionswerte jedes Pixels in bezug auf
die gesamte Filterfläche
als Farbdichteschwankung definiert.
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Als
Farbdichteschwankungen, welche unter den genannten Bedingungen in
der Praxis nicht als Farbungleichmäßigkeiten sichtbar sind, gelten
5
% oder weniger bei roter Farbe
10 % oder weniger bei grüner Farbe
3
% oder weniger bei blauer Farbe.
-
Wenn
die Farbdichteschwankungen jedes Pixels unter diesen Werten gehalten
werden, ist die Herstellung eines Farbfilters praktisch ohne sichtbare Farbungleichmäßigkeiten
möglich.
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Die
Farbdichte (durchschnittlicher Absorptionswert in einem Pixel) wurde
mit der in 14 dargestellten, eine CCD-Zeilenkamera nutzenden
Vorrichtung gemessen. Der Absorptionsgrad jedes Pixels wird durch
Unterteilen in etwa 3 μm
große
Quadrate und Berechnen eines Durchschnittswertes für das gesamte
Pixel erhalten.
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Da
die Messungen mehrmals durchgeführt wurden,
konnte eine während
des Meßvorgangs
auftretende Störung
eliminiert und eine Meßgenauigkeit von
1 % oder darunter erreicht werden.
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Da
bei dem beschriebenen Versuchfarbfilter die Fläche des gefärbten Abschnitts (Bildschirmgröße des Farbfilters)
kleiner gewählt
wurde als die eines Farbfilters, welcher allgemeinen bei einem Personalcomputer
verwendet wird, bestand die Gefahr, daß die Sichtbarkeit von Farbungleichmäßigkeiten bei
beiden anders ist.
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Zur
Untersuchung einer Änderung
der Sichtbarkeit von Farbungleichmäßigkeiten bei einer anderen
Bildschirmgröße wurde
das in 1 dargestellte Farbfilterherstellungsgerät verwendet.
Mit diesem Gerät
wurde ein Farbfilter in der Diagonalgröße 264 mm (10,4 in) × 307 mm
(12,1 in), welcher weltweit als Display eines Personalcomputers
verwendet wird, bei mehrfacher Änderung
der Tintenausstoßmengenschwankung
und der Farbdichteschwankung ohne sichtbare Farbungleichmäßigkeit
hergestellt. Der Umfang des Farbfilters wurde teilweise abgedeckt, um
unterschiedliche Bildschirmgrößen zu erhalten. Der
Versuch brachte folgende Ergebnisse.
- (1) Bei
einem Farbfilter mit einer Diagonalgröße von 200 oder darunter, wird
mit zunehmender Bildschirmgröße der tolerierbare
Wert der Farbdichteschwankung, welche keine Farbungleichmäßigkeit
erkennen läßt, kleiner.
- (2) Bei einem Farbfilter mit einer Diagonalgröße von 200
oder darüber
wird der tolerierbare Wert der Farbdichteschwankung, welche keine
Farbungleichmäßigkeit
erkennen läßt, kaum
von der Bildschirmgröße beeinflußt.
- (3) Bei einem Farbfilter mit einer Diagonalgröße von 200
mm oder darüber
liegt die Farbdichteschwankung, welche im praktischen Sinne keine Farbungleichmäßigkeit
erkennen läßt, unter
2,5
% bei roter Farbe
6 % bei grüner Farbe
1,5 % bei blauer
Farbe.
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Der
hergestellte Farbfilter hatte eine Diagonalgröße von 264 mm (10,4 in) × 307 mm
(12,1 in) und wies in einem gefärbten
Abschnitt Streifen mit je 400 Pixels in vertikaler Richtung und
600 Pixels in horizontaler Richtung auf.
-
Der
für dieses
Experiment verwendete Tintenstrahlkopf hatte 1408 Düsen. Zum
Färben
in jeder Farbe wurden jeweils fünf
Düsen,
d.h. insgesamt 207 Düsen
verwendet. Um die Düsenteilung
der Pixelteilung anzupassen, wurde der Druckkopf auf einer parallel
zum Substrat sich erstreckenden Ebene um einen bestimmten Winkel
geneigt.
-
Da
die Länge
des Tintenstrahlkopfes etwa 1/4 der horizontalen Länge des
Farbfilters betrug, wurden zur Durchführung des Färbens von der linken Seite
des Farbfilters aus alle Pixels in vier Flächen unterteilt.
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Vom
Tintenstrahlkopf wurde jeder der vier Flächen 5-mal abgetastet und dabei
jeder Pixel in fünf
Vorgängen
gefärbt.
Nach jedem Abtastvorgang wurde der Kopf um jeweils 30 Düsen verschoben.
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In
der Praxis wird der Tintenausstoßintervall bei jeder Düse so gesteuert,
daß ein
Ausgleich der Tintenausstoßmenge
pro Flächeneinheit
des Pixels erfolgt (Schattierungskorrektur genannt). Anstatt der Tintenausstoßintervalle
kann auch die Tintenmenge für
jeden Ausstoß aus
der Düse
gesteuert werden (Bitkorrektur). Die Bitkorrektur und die Schattierungskorrektur
können
aber auch kombiniert angewendet werden.
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18 zeigt
einen Farbfilter unmittelbar nach dem Färbungsvorgang. Wenn, wie in 18 dargestellt,
eine Fläche
aus mehreren Pixels ohne Unterbrechungen gefärbt wird, ermöglicht die
Schattierungskorrektur präzises
Steuern der pro Flächeneinheit
des Pixels auszustoßenden
Tintenmenge, so daß die
Schwankung in der Färbungsdichte
jedes Pixels unter der Schwankung der Tintenausstoßmenge jeder
Düse gehalten
werden kann. Selbst wenn die Schwankung der aus jeder Düse ausgestoßenen Tintenmenge über 3 %
liegt, kann eine Farbdichteschwankung von 5 % oder weniger bei roten
Pixels, von 10 oder weniger bei grünen Pixels und von 3 % oder
weniger bei blauen Pixels gewährleistet
werden. Anzumerken ist, daß bei
dem zur Herstellung des beschriebenen, für die Praxis bestimmten Farbfilters verwendete
Tintenstrahlkopf die Schwankung der Tintenausstoßmenge pro Düse 15-20
% betrug.
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Bei
dieser Steuerung wurde die aus jeder Düse ausgestoßene Tintenmenge mit der in 14 dargestellten
Meßvorrichtung
gemessen.
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In 14 kennzeichnet
das Bezugszeichen 501 ein Bildverarbeitungsgerät zur Dichtemessung, das
Bezugszeichen 502 einen Personalcomputer (nachfolgend PC
genannt) zum Steuern des Bildverarbeitungsgerätes 501 und des mit
dem Bezugszeichen 504 gekennzeichneten XY-Tisches, auf
welchem ein kontinuierlich zu messendes Objekt unter dem Mikroskop
bewegt wird, das Bezugszeichen 505 eine CCD-Kamera zum
Einfangen des Bildes vom gemessenen Objekt und Senden der Bilddaten
zum Bildverarbeitungsgerät,
das Bezugszeichen 506 eine unter dem XY-Tisch 504 angeordnete
Lichtquelle. Das Mittelteil des XY-Tisches 504 ist aus
Glas gefertigt, durch welches das zu messende Objekt von der Lichtquelle 506 beleuchtet
wird, damit die CCD-Farbkamera das Bild des Objektes erfassen kann.
Der PC 502 steuert den XY-Tisch 504 und das Bildverarbeitungsgerät 501.
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In 15 ist
ein zu messendes Farbfiltersubstrat 210 ohne schwarze Matrix
dargestellt. Das Farbfiltersubstrat 210 ist mit einer Tintenaufnahmeschicht 212 ohne
wasserabweisenden Abschnitt überzogen
und das Streifenmuster ist ähnlich
wie bei einem Farbfilter in jeder Farbe gefärbt. 15 zeigt die
Richtung, in welche ein von der gleichen Düse gefärbtes Zeilenmuster sich erstreckt,
und die Anordnungsrichtung der von anderen Düsen gefärbten Zeilenmuster.
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Nachfolgend
wird die Theorie des Messens beschrieben. Aus dem Lambert-Beer-Gesetz
wird die Schlußfolgerung
gezogen, daß bei
Unterteilung eines Zeilenmusters in extrem kleine Flächen das
Aufsaugvermögen
eines Abschnitts proportional ist dem Volumen der von diesem Abschnitt
aufgesaugten Tinte. Wenn das Aufsaugvermögen auf das gesamte Zeilenmuster übertragen
wird, kann aufgrund der Proportionalität das Volumen der von diesem
aufgesaugten Tinte ermittelt werden. Demzufolge kann die zum Aufzeichnen
jeder Zeile von einer Düse ausgestoßene Tintenmenge
oder die pro Flächeneinheit
jedes Farbfilterpixels ausgestoßene
Tintenmenge als relativer Wert für
jede Düse
oder jedes Pixel erhalten werden.
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Da
das Meßergebnis
eine willkürliche
Störkomponente
einschließt,
wird die Messung mehrmals durchgeführt und der Durchschnittswert
der Meßergebnisse
zum Steuern der Tintenmenge pro Flächeneinheit herangezogen. Wenn
die Anzahl an Messungen geändert
wird, ändert
sich auch die Farbdichteschwankung jedes Pixels. Mit zunehmender
Anzahl an Messungen wird die Farbdichteschwankung jedes Pixels geringer.
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Um
die Farbdichteschwankung rot gefärbter Pixels
von 2,5 %, grün
gefärbter
Pixels von 6 % und blau gefärbter
Pixels von 1,5 % einzuhalten, muß die Ausstoßmenge durch
entsprechende Steuersignale oder durch entsprechende Wahl des Düsenbohrungsdurchmessers
gesteuert oder eine Steuerung der Tintenausstoßintervalle vorgenommen werden. Um
präzise
Meßergebnisse
zu erhalten, wird bei dieser Ausführungsform die Messung sechsmal
durchgeführt.
Mit anderen Worten, bei dieser Ausführungsform werden die Dichte
des erwähnten
Zeilenmusters und die Tintenausstoßmenge jeder Düse sechsmal
gemessen und aus den Meßergebnissen
wird der jeweilige Durchschnittswert errechnet. Dadurch können die
genannten Werte der Dichteungleichmäßigkeit eingehalten werden.
Wie bereits erwähnt, kann
durch einfache Ausstoßsteuerung
des Tintenstrahlkopfes ein Farbfilter erzeugt werden, ohne daß dieser
Farbungleichmäßigkeiten
aufweist und die bisher erforderliche Färbungsreihenfolge eingehalten werden
muß.
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Da
die Dichteschwankung des gefärbten
Pixels, bei welchem keine Farbungleichmäßigkeit zu erkennen ist, sich
von Farbe zu Farbe unterscheidet, ergeben sich für die einzelnen Farben Meßgenauigkeitsunterschiede.
Obwohl bei dem beschriebe nen Beispiel für alle drei Farben die für die Farbe
Blau erforderliche maximale Anzahl an Messungen (sechs) durchgeführt wurde,
kann bei Farben, welche nicht die maximale Anzahl an Messungen erfordern,
eine geringere Anzahl an Messungen durchgeführt werden. Mit anderen Worten,
die Anzahl an Messungen kann für
jede Farbe geändert
werden. Die Reduzierung der Anzahl an Messungen bei den drei Farben bringt
den Vorteil, daß die
Zeit zur Herstellung von Farbfiltern verkürzt werden kann.
-
Bei
dieser Ausführungsform
wird zum Einstellen der Menge der pro Flächeneinheit eines Farbfilterpixels
auszustoßenden
Tinte die Anzahl an Farbdichtemessungen bei jeder Farbe geändert.
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Zum
Messen der Farbdichte kann auch ein anderes bekanntes Gerät, wie zum
Beispiel ein Spektralmikroskop oder ähnliches Gerät, verwendet werden.
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Die
Dichteschwankung im gefärbten
Abschnitt wird auch dadurch verursacht, daß zwischen der Ausstoßmenge jeder
Düse während der
Farbdichtemessung und der Ausstoßmenge im Moment des Färbens Unterschiede
vorhanden sind. Der Unterschied steigt proportional mit der Ausstoßfrequenz.
Wenn bis zu dem Zeitpunkt, zu welchem der Unterschied in der Ausstoßmenge einen
tolerierbaren Wert überschreitet,
Farbfilter erzeugt werden, wird die Dichtemessung im gefärbten Abschnitt
erneut gemessen. Dann muß auf
der Grundlage der Meßergebnisse
die Ausstoßmenge
oder der Ausstoßintervall
entsprechend geändert
werden.
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Da
der Bereich der Dichteschwankung eines gefärbten Pixels ohne erkennbare
Farbungleichmäßigkeit
bei jeder Farbe anders ist, sind die Häufigkeit der Farbdichtemessung
und der Aus stoßmengensteuerung
oder der Ausstoßintervallsteuerung
bei jeder Farbe anders, so daß diese
nach Bedarf durchgeführt
(außer
bei Blau, welches die Maximalanzahl erfordert) werden. Da bei den
anderen Farben die Messungen und Steuerungen weniger häufig als
bei Blau durchgeführt
werden, besteht auch die Möglichkeit
einer Zeitverkürzung
der Farbfilterherstellung.
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Nachfolgend
wird der wiederholte Färbvorgang
gemäß dieser
Ausführungsform
beschrieben.
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Normalerweise
wird eine Farbdichteschwankung in einem gefärbten Abschnitt durch Störungen bei
der Farbdichtemessung eines Zeilenmusters oder durch einen Unterschied
zwischen der Ausstoßmenge
jeder Düse
zum Zeitpunkt der Farbdichtemessung und der Ausstoßmenge der
Düse zum
Zeitpunkt der tatsächlichen
Filterherstellung verursacht. Deshalb haben die Einreicher dieser
Erfindung die Wesensart der genannten Faktoren Meßstörung und Unterschied
in der Ausstoßmenge
untersucht. Bei diesen Untersuchungen wurde festgestellt, daß diese Faktoren
regelloses Verhalten zeigen und die Farbdichteverteilung bei jeder
Düse, welche
zum Einstellen der Farbdichte diente, fast normal war.
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Wenn
die Standardabweichung der Farbdichteverteilung bei jeder Düse durch σ ausgedrückt und
ein Pixel durch n verschiedene Düse
gefärbt wird,
beträgt
nach dem Zentrallimit-Lehrsatz
die Standardabweichung der Farbdichteverteilung bei jedem Pixel σ/√n.
-
Wenn
im Farbfilter dieser Ausführungsform die
Farbdichteschwankung jedes Pixels auf den genannten Bereich begrenzt
ist, beträgt
die Farbdichteschwankung bei einer einzelnen Düsen etwa das √n-Fache
(in diesem Fall n = 5) des genannten Wertes.
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Das
heißt
daß bei
mehrfachem (n-fachem) Färben
jedes Pixels die Farbdichteschwankung des Pixels auf 1/√n gegenüber dem
einmaligen Färben jedes
Pixels gesteuert werden kann.
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Wie
bereits erwähnt,
führt ein
Minimieren der Farbdichteschwankung durch mehrfaches Messen zur
Verringerung der Produktivität.
Andererseits treten bei der Farbfilterherstellung verschiedene Störfaktoren
auf. Aus diesem Grund sollte der Zielwert der Farbdichteschwankung
so klein wie möglich
vorgegeben werden, um die Einhaltung des genannten Schwankungsbereichs
und dadurch ein ausgezeichnetes Ausbringen zu gewährleisten.
Mit anderen Worten, Ausbringen und Produktivität gehen zu Lasten des anderen.
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Deshalb
ist es unter Beachtung der Produktivität und des Ausbringens erforderlich,
den am besten geeigneten Zielwert der Farbdichteschwankung zu bestimmen.
-
Die
beschriebene Ausführungsform
kann aber verändert
und modifiziert werden.
-
So
kann schließlich
ein Anzeigepaneel erhalten werden, welches auf der Seite, auf welcher
Dünnfilmtransistoren
angeordnet sind, mit einem Farbfilter bestückt ist. Der in dieser Spezifikation
definierte Farbfilter ist ein mit einem Färbungsmaterial gefärbtes Substrat.
Bei dieser Ausführungsform
ist der Farbfilter entweder auf der mit den Dünnfilmtransistoren bestückten Seite
oder auf der anderen Seite angeordnet.
-
Bei
der beschriebenen Ausführungsform wurde
als Tintenstrahldrucker ein Drucker verwendet, welcher Elemente
(z.B. elektrothermische Wandler, einen Laserstrahlgenerator oder
andere) zur Erzeugung der für
eine Zustandsänderung
der Tinte und das Ausstoßen
von Tinte erforderlichen Wärmeenergie
aufwies. Mit diesem Tintenstrahldrucker und dem angewendeten Druckverfahren
kann hochdichtes, äußerst präzises Drucken
durchgeführt
werden.
-
Als
typische Anordnung und typisches Grundprinzip des Tintenstrahldrucksystems
werden die in den amerikanischen Dokumenten 4,723,129 und 4,740,796
offenbarten bevorzugt. Das System ist sowohl beim sogenannten Nachbedarf-Typ
als auch auf beim Konti-Typ anwendbar. Besonders beim Nachbedarf-Typ
ist das System effektiv, weil durch Senden von wenigstens einem
den Druckinformationen entsprechenden Steuersignal an jeden der
in Übereinstimmung
mit einem Tinte führenden
Blatt oder Flüssigkeitskanal
angeordneten elektrothermischen Wandler von diesem Wärmeenergie
erzeugt und durch diese Filmsieden auf der Wärmewirkungsfläche des
Druckkopfes ausgelöst
wird, um entsprechend dem Steuersignal ein Bläschen in der Flüssigkeit
zu erzeugen. Durch Wachsen und Zusammenfallen des Bläschens wird
durch eine Ausstoßöffnung Tinte
ausgestoßen
und dabei wenigstens ein Tintentröpfchen gebildet. Wenn das Steuersignal
in Impulsform gesendet wird, kann das Bläschen momentan und adäquat wachsen
und schrumpfen und somit die Flüssigkeit
(Tinte) bei hoher Ansprechempfindlichkeit ausgestoßen werden.
-
Als
impulsförmige
Steuersignale sind die in den amerikanischen Dokumenten 4,463,359
und 4,345,262 offenbarten geeignet. Ausgezeichnete Druckergebnisse
können
auch bei den im amerikanischen Dokument 4,313,124 beschriebenen,
die Ge schwindigkeit der Temperaturerhöhung auf der Wärmewirkungsfläche betreffenden
Bedingungen erzielt werden.
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Der
Aufbau des in den genannten Dokumenten offenbarten Druckkopfes,
welcher eine Kombination aus Flüssigkeitskanälen (lineare
oder rechtwinklige Flüssigkeitskanäle) und
elektrothermischen Wandler aufweist, und die in den amerikanischen
Dokumenten 4,558,333 und 4,459,600 offenbarte Anordnung, bei welcher
der Wärmewirkungsabschnitt
in einem gebogen Flüssigkeitskanal
vorhanden ist, sind auf die vorliegende Erfindung übertragbar.
Auch die im japanischen Dokument 59-123670 offenbarte Anordnung,
bei welcher zahlreichen elektrothermischen Wandlern ein gemeinsamer
Schlitz als Ausstoßöffnung zugeordnet
ist, oder die im japanischen Dokument 59-138461 offenbarte Anordnung,
welche im Ausstoßabschnitt
eine Öffnung
zum Absorbieren der durch die Wärmeenergie
erzeugten Druckwelle aufweist, kann bei der vorliegenden Erfindung
genutzt werden.
-
Außerdem kann
ein Ganzzeilendruckkopf, entweder ein Einzelkopf oder ein aus mehreren
Köpfen
zusammengesetzter Kopf, dessen Länge
der maximalen Druckbreite des Druckmediums entspricht, zur Realisierung
der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
-
Außerdem besteht
die Möglichkeit
der Verwendung eines Druckkopfes in Form eines an der Hauptbaugruppe
des Druckers austauschbar befestigten Chips oder eines Druckkopfes
in Kartuschenform mit einem Tintenbehälter als integralen Bestandteil.
-
Bevorzugt
wird auch die Ausrüstung
des bei dieser Erfindung verwendeten Druckkopfes mit einer Regeneriereinheit,
einer Vorausstoßeinheit
usw., um stabiles Drucken zu gewährlei sten.
Beispiele einer Regeneriereinheit sind eine Abdeckeinheit, eine
Reinigungseinheit, eine Druck- oder Saugeinheit, eine Vorheizeinheit
in Form von elektrothermischen Wandlern und ein weiteres Heizelement,
welche auch kombiniert verwendet werden können. Außerdem kann zur Stabilisierung
des Druckens ein Vorausstoßmodus
einbezogen werden, welcher unabhängig
vom Ausstoßen
beim Drucken abläuft.
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Bei
der beschriebenen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wurde Tinte in flüssiger Form zugrunde gelegt.
Es kann aber auch Tinte, welche bei Raumtemperatur und darunter
fest ist, Tinte, welche bei Raumtemperatur weich oder flüssig wird,
oder Tinte, welche beim Senden eines Drucksignals flüssig wird,
verwendet werden.
-
Um
eine durch die erzeugte Wärme
verursachte Temperaturerhöhung
zu verhindern, kann ein Teil der Wärmeenergie zum Verflüssigen einer
festen Tinte genutzt werden. Um ein Verdampfen von Tinte zu verhindern,
kann eine Tinte verwendet werden, welche bei Stillstand des Druckers
fest und bei Aufbringen von Wärme
flüssig
wird. Zur Realisierung der vorliegenden Erfindung kann auch eine
Tinte verwendet werden, welche durch die beim Senden eines Drucksignals
erzeugte Wärme
flüssig
und im flüssigen
Zustand ausgestoßen
wird und beim Auftreffen auf das Druckmedium erstarrt. Es kann auch
Tinte verwendet werden, welche in fester oder flüssiger Form in einem den elektrothermischen
Wandlern gegenüber
angeordneten Blatt gespeichert ist, wie im japanischen Dokument
54-56847 oder 60-71260 offenbart. Die vorliegende Erfindung ist
besonders effektiv, wenn das erwähnte
Filmsieden genutzt wird.
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Da
gemäß der vorliegenden
Erfindung der Reihenfolge des Färbens
keine Grenzen gesetzt sind, können
Farbfilter in sehr kurzer Zeit und in einfachen Schritten hergestellt
werden.
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Da
für jede
Farbe der günstigste
Schwankungsbereich definiert ist, können qualitativ gute Farbfilter
kostengünstig
hergestellt werden. Dazu eignet sich das beschriebene Farbfilterherstellungsgerät, wobei
wiederholt Farbdichtemessungen durchgeführt und dabei festgestellte
Farbdichteschwankungen korrigiert werden. Das ist gegenüber dem
Fall, bei welchem für
jede Farbe eine bestimmte Anzahl an Messungen vorgegeben und Farbdichteschwankungen
nicht bei jeder Farbe korrigiert werden, sehr vorteilhaft.
-
Die
vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen
beschränkt, und
mögliche Änderungen
und Modifikationen sind zum Schutzbereich der definierten Ansprüche gehörend anzusehen.