JP2006154128A

JP2006154128A - カラーフィルタ製造装置およびカラーフィルタ製造方法

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Publication number: JP2006154128A
Application number: JP2004342879A
Authority: JP
Inventors: Shigemi Asai; 重美浅井
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2004-11-26
Filing date: 2004-11-26
Publication date: 2006-06-15

Abstract

【課題】カラーフィルタの製造タクトタイムを大幅に減少させることができるカラーフィルタ製造装置を提供する。
【解決手段】本発明に係るカラーフィルタ製造装置１００は、基板６にインクを吐出するインクジェットヘッド９，１０，１１と、当該インクジェットヘッド９，１０，１１から基板６へ吐出されるインクを観察する観察カメラ１２を備えており、観察カメラ１２の観察方向とインクジェットヘッド９，１０，１１のインクの吐出方向とを同じ方向に設定している。そのため、インクジェットヘッド９，１０，１１が基板６の領域外に位置しているときに限らず、Ｉｎ−ｓｉｔｕでインク液滴の飛滴状態を観察することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、カラーテレビ、パーソナルコンピュータのディスプレイ等に用いられるカラー液晶ディスプレイの構成部材であるカラーフィルタをインクジェット方式により製造するカラーフィルタ製造装置およびカラーフィルタ製造方法に関し、特に、インクジェットヘッドからインクを吐出中であってもインクの飛滴状態を観察可能なカラーフィルタ製造装置およびカラーフィルタ製造方法に関するものである。

近年、薄型カラーテレビや携帯型パーソナルコンピュータの普及に伴い、カラー液晶ディスプレイの需要が急増している。しかしながら、液晶ディスプレイは高価であるため、さらなる普及のためにはコストダウンが必要であり、特に部品価格構成比の大きいカラーフィルタのコストダウンは大きな課題となっている。

従来から、カラーフィルタの要求特性を満足しつつコストダウンを図るべく、種々の方法が試みられていたが、従来の方法の欠点を補うべく、近年インクジェット方式を利用したカラーフィルタの製造が検討されている。

例えば、特許文献１、特許文献２、あるいは特許文献３等に、その具体例が公開されている。インクジェット方式を利用した方法は、製造プロセスが簡単で低コストであるという利点がある。

インクジェット方式を利用したカラーフィルタの製造においては、赤色（R）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の各色毎に、ノズルを直線状に配列したインクジェットヘッドを備えた製造装置を用い、インクジェットヘッドを基板に対して相対的に走査させながら、ノズルよりインク液滴を基板に飛着させ、各色毎に複数の着色部を同時に着色する。従って、このような製造装置においては、インクジェットヘッドから吐出されるインクの目詰まりや飛滴方向ずれ、液量の変化、吐出速度の変化等、吐出状態に関することが最重要課題であった。

つまり、従来の紙用のプリンタでなされてきたように、経験的に定期的なインクジェットヘッドのメンテナンスを施しても、インク吐出に関し不具合が生じることが多く、実際に基板上にインク液滴を吐出してカラーフィルタを形成しても、その後の検査で上記の不具合が発生することが多かった。

このカラーフィルタの形成から検査までには、ある程度の時間を要するため、検査結果のカラーフィルタ形成工程へのフィードバックにはそれ以上の時間を要し、その間に不良品が製造され続ける課題があった。また、簡便な検査で異常を観察した際には、正確な検査では不良となるカラーフィルタを既にかなりの数量製造してしまっていることが多く、歩留まりを低下させやすい。また、インクジェットヘッドをオフライン状態で設置し、ノズルからのインク液滴の吐出速度等を測定しても、これをカラーフィルタ製造装置に取り付けた状態でのそれは分からず、多くのトラブルが発生していた。

このため、カラーフィルタ製造装置に搭載した状態で、インクジェットヘッドのインク吐出状況を事前に予測して、不良品を生じそうな場合には、予め不良品の発生を防ぐような処理ができるインクジェット装置が望まれていた。

特許文献４には、インクジェットヘッドから吐出されるインク液滴の飛滴状態を光学的検知装置で検出し、その状態が許容値の範囲外であれば、インクの吹き付けを中止してインクジェットヘッドをクリーニングするカラーフィルタの製造方法や、基板の表示領域に吹き付けする直前にインクのダミー吐出を行い、光学的にインク液滴の飛滴状態を検出し、許容値の範囲外であれば、インクジェットヘッドのクリーニングを行うカラーフィルタの製造方法が提案されている。

また、特許文献５には、インク吐出開始時にインクをインクジェットヘッド内に吸引し、その後インクジェットヘッドのノズル部分をカメラで監視し、ノズル部分に付着したインクに異常が見られた場合には、インクを再度インクジェットヘッド内に吸引した後、インクを吐出してカラーフィルタを製造する方法や、ノズル部分にインクの泡状の残存物を検知した場合には、インクを再度インクジェットヘッド内に吸引した後、インクを吐出してカラーフィルタを製造する方法や、ノズル部分にインクの汚れを検知した場合には、インクジェットヘッド内へのインクの吸引またはノズルの清掃を行い、その後インクを吐出してカラーフィルタを製造する方法が提案されている。

なお、インクジェット法以外のカラーフィルタの製造方法としては、例えば以下のような方法がある。

第１の方法は染色法である。染色法は、まず基板上に染色用の材料である水溶性の高分子材料層を形成し、これをフォトリソグラフィ工程により所望の形状にパターニングした後、得られたパターンを染色浴に浸漬して着色されたパターンを得る。この工程を3回繰り返すことにより、赤色（R）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の３色の着色部からなる着色層を形成する。

第２の方法は顔料分散法であり、近年最も盛んに採用されている。この方法は、まず基板上に顔料を分散した感光性樹脂層を形成し、これをパターニングすることにより単色のパターンを得る。この工程を3回繰り返すことにより、赤色（R）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の３色の着色部からなる着色層を形成する。

第３の方法は電着法である。この方法は、まず基板上に透明電極をパターニングし、顔料、樹脂、電解液等の入った電着塗装液に浸漬して第１の色を電着する。この工程を３回繰り返すことにより、赤色（R）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の３色の着色部からなる着色層を形成し、最後に焼成する。

第４の方法は、熱硬化性の樹脂に顔料を分散し、印刷を３回繰り返すことにより、赤色（R）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の３色を塗り分けた後、樹脂を熱硬化させることにより、着色層を形成するものである。いずれの方法においても、着色層の上に保護層を形成するのが一般的である。

これらの方法に共通する点は、赤色（R）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の３色を着色するために同一の工程を３回繰り返す必要があり、コスト高になることである。また、工程数が多い程、歩留まりが低下するという問題も有している。さらに電着法においては、形成可能なパターン形状が限定されるため、現状の技術ではＴＦＴ型の液晶ディスプレイの構成には適用困難である。また印刷法は解像度が悪いため、ファインピッチのパターン形成には不向きである。
特開昭５９−７５２０５号公報（昭和５９（１９８４）年４月２７日公開）特開昭６３−２３５９０１号公報（昭和６３（１９８８）年９月３０日公開）特開平１−２１７３２０号公報（平成元（１９８９）年８月３０日公開）特開平１０−２０６６２４号公報（平成１０（１９９８）年８月７日公開）特開平１０−２６８１２７号公報（平成１０（１９９８）年１０月９日公開）

しかしながら、上記特許文献４に記載のカラーフィルタの製造方法および製造装置によれば、実際に基板上にインク吐出している最中に、すなわちＩｎ−ｓｉｔｕでインク液滴の飛滴状態を検出することは困難であり、インクジェットヘッドが基板領域外に位置しているときに飛滴状態を検出せざるを得ず、カラーフィルタの製造タクトタイムが増加するという問題があった。

なお、補足すれば、上記特許文献４に記載の図１等によれば、装置の構造上はＩｎ−ｓｉｔｕでインク液滴の飛滴状態を検出することが可能と思われるが、実際のインク吐出時には、インク飛滴の着弾精度を向上させるため、基板とインクジェットヘッド間のギャップ間距離は概ね０．５ｍｍ以下に設定されるため、Ｉｎ−ｓｉｔｕでインク液滴の飛滴状態を検出することは困難であった。

また、上記特許文献５に記載のカラーフィルタの製造方法および製造装置によれば、実際に基板上にインク吐出している最中に、すなわちＩｎ−ｓｉｔｕでノズル部分の状態を検出することはできず、インクジェットヘッドが基板領域外に位置し、かつインクを吐出していないときに飛滴状態を検出せざるを得ず、カラーフィルタの製造タクトタイムが増加するという問題があった。

本発明は、上記の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、Ｉｎ−ｓｉｔｕでインク液滴の飛滴状態が観察できるとともに、インクジェットヘッドをクリーニングあるいはキャッピングすることができ、製造タクトタイムを増加することなく、しかも信頼性の高いカラーフィルタを製造可能なカラーフィルタ製造装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明に係るカラーフィルタ製造装置は、基板にインクを吐出するインクジェットヘッドと、当該インクジェットヘッドから基板へ吐出されるインクを観察する観察手段とを備えており、上記観察手段は、上記基板に飛着したインク液滴を観察可能とするように、その観察方向とインクジェットヘッドのインクの吐出方向とが同じ方向に設定されていることを特徴としている。

ここで、上記観察手段は、特許文献４に記載された発明のように、インクジェットヘッドのインク吐出方向に対して直角方向に光軸を有するものではない。特許文献４に記載の発明は、図９に記載するように、上記直角方向の光軸を有するため、基板上に着弾したインク液滴ではなく、インクジェットヘッドから基板へ着弾するまでの間にインク液滴を観察することになる。

しかしながら、基板とインクジェットヘッドの間のギャップ間距離は概ね０．５ｍｍ以下に設定されるため、実際にはインクジェットヘッドから基板へ着弾するまでの間にインク液滴を観察するには間隔が狭すぎ、Ｉｎ−ｓｉｔｕでインク液滴の飛滴状態を検出することは困難である。

したがって、インクジェットヘッドが基板領域外に位置しているときでなければ、インクの飛滴状態を観察することはできない。

本発明に係るカラーフィルタ製造装置では、上述のように、観察手段は、基板に飛着したインク液滴を観察可能とするように、その観察方向とインクジェットヘッドのインクの吐出方向とを同じ方向に設定しているため、基板上に着弾したインク液滴を着弾後即時に観察することができる。また、観察手段は基板上に着弾したインク液滴を上から観察するため、例えば上記ギャップ間距離が０．５ｍｍ以下であっても、ギャップ間距離に関わらずインク液滴を観察することができる。

そのため、インクジェットヘッドが基板領域外に位置しているときに限らず、Ｉｎ−ｓｉｔｕでインク液滴の飛滴状態を観察することができる。したがって、カラーフィルタの製造タクトタイムを大幅に減少させることができるとともに、検査結果をカラーフィルタの製造工程にフィードバックする時間を短縮することができる。

また、カラーフィルタの検査を製造と並行して短時間で行うことができるため、不良品の発生が長時間継続することがなく、カラーフィルタの製造工程を減少させることもできる。したがって、不良品数を減少させることができるとともに、カラーフィルタの製造コストを低減することができる。

また、本発明に係るカラーフィルタ製造装置では、上記観察手段に含まれる光学系の光軸は、インクジェットヘッドのインクの吐出方向に対して平行となっていることが好ましい。

上記構成によれば、インクの吐出方向と、観察手段の観察方向とのずれをなくすことができる。したがって、より正確にインクの飛滴状態を観察することができる。

また、本発明に係るカラーフィルタ製造装置では、上記観察手段は、インクジェットヘッドと対を成すように設けられており、一つの観察手段により観察対象となるインクジェットヘッドが特定されていることが好ましい。

上記構成によれば、一つの観察手段によって、同じ行にアライメントされたインクジェットヘッドの描画領域の全てを観察することが可能になる。したがって、より効率的にインクの飛滴状態を観察することができ、カラーフィルタの製造タクトタイムをさらに減少させることができる。

また、本発明に係るカラーフィルタ製造装置では、さらに制御手段を備えており、該制御手段では、上記観察手段の観察結果に基づいて、インクジェットヘッドによるインクの吐出が正常に行われているか否かを判定することが好ましい。

上記構成によれば、上記観察手段のＩｎ−Ｓｉｔｕでの観察結果に基づいて、インクジェットヘッドのクリーニングを行うか、キャッピングを行うかを決定することができる。したがって、迅速にインクジェットヘッドを最適な状態に調整することができ、効率良くカラーフィルタを描画することができる。

また、本発明に係るカラーフィルタ製造装置では、さらに、上記インクジェットヘッドをクリーニングするクリーニング手段を備えており、上記制御手段は、上記観察手段により上記インクジェットヘッドが正常にインクを吐出できないことが観察された場合には、上記クリーニング手段によりインクジェットヘッドをクリーニングすることが好ましい。

上記構成によれば、インクジェットヘッドが正常にインクを吐出できない場合、すなわち、インクジェットヘッド中に、インクの詰まりを生じたノズルが存在することが観察された場合でも、次のカラーフィルタの製造工程に入るまでに、ノズルの詰まりを解消し、インクの正常な吐出が可能な状態に回復することができる。したがって、カラーフィルタの製造タクトタイムをさらに減少させることができる。

また、本発明に係るカラーフィルタ製造装置では、さらに、上記インクジェットヘッドをキャッピングして保護するキャッピング手段を備えており、上記制御手段は、上記観察手段により上記インクジェットヘッドの全部が正常にインクを吐出できることが観察された場合には、上記キャッピング手段により上記インクジェットヘッドをキャッピングすることが好ましい。

上記構成によれば、正常にインクを吐出できる状態にあるインクジェットヘッドを、次のカラーフィルタを描画するまでの間保護し、正常な状態に保つことができる。したがって、カラーフィルタの製造を安定的に継続することができ、カラーフィルタの製造タクトタイムをさらに減少させることができる。

また、本発明に係るカラーフィルタ製造方法は、インクジェットヘッドが基板にインクを吐出してカラーフィルタを描画するカラーフィルタ描画ステップと、その観察方向がインクジェットヘッドのインクの吐出方向と同じ方向に設定されている観察手段が、上記基板に飛着したインク液滴を観察する観察ステップと、を備えることを特徴としている。

上記構成によれば、上記観察手段は、その観察方向とインクジェットヘッドのインクの吐出方向とを同じ方向に設定しているため、基板上に着弾したインク液滴を観察することができる。また、上記ギャップ間距離に関わらず、インク液滴の観察が可能である。そのため、インクジェットヘッドが基板領域外に位置しているときに限らず、Ｉｎ−ｓｉｔｕでインク液滴の飛滴状態を観察することができる。したがって、カラーフィルタの製造タクトタイムを大幅に減少させることができる。

また、本発明に係るカラーフィルタ製造方法では、上記観察手段に含まれる光学系の光軸は、インクジェットヘッドのインクの吐出方向に対して平行となっていることが好ましい。

また、本発明に係るカラーフィルタ製造方法では、上記観察手段は、インクジェットヘッドと対を成すように設けられており、一つの観察手段により観察対象となるインクジェットヘッドが特定されていることが好ましい。

また、本発明に係るカラーフィルタ製造方法では、さらに、制御手段が、上記観察手段の観察結果に基づいて、インクジェットヘッドによるインクの吐出が正常に行われているか否かを判定する判定ステップを備えることが好ましい。

上記構成によれば、上記観察手段の観察結果に基づいて、インクジェットヘッドのクリーニングを行うか、キャッピングを行うかを決定することができる。したがって、迅速にインクジェットヘッドを最適な状態に調整することができ、効率良くカラーフィルタを描画することができる。

また、本発明に係るカラーフィルタ製造方法では、上記制御手段は、上記観察手段により上記インクジェットヘッドが正常にインクを吐出できないことが観察された場合には、クリーニング手段によって上記インクジェットヘッドをクリーニングするクリーニングステップを備えることが好ましい。

上記構成によれば、インクジェットヘッドが正常にインクを吐出できない場合、すなわち、インクジェットヘッド中に、インクの詰まりを生じたノズルが存在することが観察された場合でも、次のカラーフィルタの製造工程に入るまでに、ノズルの詰まりを解消し、インクの正常な吐出が可能な状態にすることができる。したがって、カラーフィルタの製造タクトタイムをさらに減少させることができる。

また、本発明に係るカラーフィルタ製造方法では、上記制御手段は、上記観察手段により上記インクジェットヘッドの全てが正常にインクを吐出できることを観察された場合には、キャッピング手段によって上記インクジェットヘッドをキャッピングするキャッピングステップを備えることが好ましい。

上記構成によれば、正常にインクを吐出できる状態にあるインクジェットヘッドを、次のカラーフィルタを描画するまでの間保護し、正常な状態に保つことができる。したがって、安定なカラーフィルタの製造を継続することができ、カラーフィルタの製造タクトタイムをさらに減少させることができる。

また、本発明に係るカラーフィルタ製造方法では、上記クリーニングステップまたはキャッピングステップは、インク飛着の終わったｎ枚目の基板（ｎは１以上の自然数）を上記カラーフィルタ製造装置から搬出するステップ、ｎ+１枚目の基板を上記カラーフィルタ製造装置に搬入するステップ、上記ｎ+１枚目の基板を上記カラーフィルタ製造装置上でアライメントするステップ、またはその全ステップのいずれかにおいて行われることを特徴としている。

上記構成によれば、基板がインクジェットヘッドの直下から完全に退避した状態でクリーニングまたはキャッピングを行うことができる。したがって、基板を汚すことなく、インクジェットヘッドのクリーニングまたはキャッピングを行うことができる。

以上のように、本発明に係るカラーフィルタ製造装置は、インクジェットヘッドと観察手段とを備える構成である。それゆえ、インクジェットヘッドが基板領域外に位置しているときに限らず、Ｉｎ−ｓｉｔｕでインク液滴の飛滴状態を観察することができる。したがって、カラーフィルタの製造タクトタイムを大幅に減少させることができるという効果を奏する。

本発明の一実施の形態について図１〜図９に基づいて説明すれば、以下のとおりである。

［カラーフィルタ製造装置］
図１および図３は、本発明に係るカラーフィルタ製造装置の好ましい一実施形態を示す平面模式図であり、図２は図１をＡ−Ａ断面で切断した側面断面模式図、図４は、図３をＢ−Ｂ断面で切断した側面断面模式図である。

図１から図４に示すように、カラーフィルタ製造装置１００は、本体定盤１、サーマルチャンバー２、Ｙステージの静圧ガイド３、モータ４、基板吸着ステージ５、基板アライメントカメラ７、赤色（Ｒ）のインクを吐出するインクジェットヘッド９、緑色（Ｇ）のインクを吐出するインクジェットヘッド１０、青色（Ｂ）のインクを吐出するインクジェットヘッド１１、観察カメラ（観察手段）１２、支柱１３、メンテナンスユニット（クリーニング手段およびキャッピング手段）１４、Ｙステージ１５、赤色（Ｒ）のインクが充填されたインクタンク１６、緑色（Ｇ）のインクが充填されたインクタンク１８（図示せず）、青色（Ｂ）のインクが充填されたインクタンク２０、ＨＥＰＡフィルタ１７、除振台１９、Ｙステージ２１、スケール２２、制御部（制御手段）３０を備えて構成されている。カラーフィルタを形成する基板６は、基板吸着ステージ５上に載置される。またＹステージ２１にはモータ４の可動子（図示せず）が内蔵されている。

なお、図１及び図２は、基板６をカラーフィルタ製造装置１００に搬入または搬出する工程における状態を示している。このとき、メンテナンスユニット１４及びＹステージ１５はインクジェットヘッド９の直下に位置している。

また、図３及び図４は、基板６にインクを吐出してカラーフィルタを描画する工程における状態を示している。このとき、インクジェットヘッド９、１０、１１は基板６の直上に位置しており、メンテナンスユニット１４及びＹステージ１５はインクジェットヘッド９、１０、１１から離れた位置に退避している。また、インクジェットヘッド９、１０、１１および観察カメラ１２は、Ｘステージ（図示せず）に搭載されており、Ｘ方向に移動案内される構成になっている。

本実施形態において、インクジェットヘッド９，１０，１１は、それぞれ、インクタンク１６，１８，２０とチューブでつながれており、赤色（Ｒ）のインク、緑色（Ｇ）のインク、青色（Ｂ）のインクを基板６に吐出する。

インクジェットヘッド９，１０，１１の仕様としては、特に限定されるものではなく、必要な粒径のインク液滴を吐出できるものであればよい。例えば、バブルジェット（登録商標）方式、正式にはＭＦＤＴ（ＭｉｃｒｏＦｉｎｅＤｒｏｐｌｅｔＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（登録商標））ヘッドであっても、ピエゾ（圧電素子）方式、正式にはＭＬＰ（Ｍｕｌｔｉ−ＬａｙｅｒＰｉｅｚｏ（登録商標））またはＭＬＣｈｉｐｓ（ＭｕｌｔｉＬａｙｅｒＣｅｒａｍｉｃｗｉｔｈＨｙｐｅｒＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＰｉｅｚｏＳｅｇｍｅｎｔ（登録商標））型ＭＡＣＨ（Ｍｕｌｔｉ−ＬａｙｅｒＡｃｔｕａｔｏｒＨｅａｄ（登録商標））ヘッド等、いずれのタイプのインクジェットヘッドであってもよい。

また、インクジェットヘッド９，１０，１１が有するインク吐出用のノズルの数は、特に限定されるものではなく、単数であっても複数であってもよい。

図１および図３に示した一実施形態においては、インクジェットヘッド９，１０，１１は、カラーフィルタ製造装置１００に搭載される前に、カラーフィルタの赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）のセルパターンに応じてノズルのアライメントが行われている。図１および図３においては、向かって左からＹ方向に赤色、緑色、青色の順でインクジェットヘッド９，１０，１１が配列されているが、これに限られるものではなく、例えば、青色、緑色、赤色の順に並んでいても構わない。また、赤色、緑色、青色以外の色のインクを吐出するインクジェットヘッドをさらに備えていてもよい。

図１および図３に示した一実施形態においては、インクジェットヘッド９，１０，１１は、隣接するインクジェットヘッド同士の境界部にはインクジェットヘッドが存在し得ないため、それぞれが一個飛ばしに一列（Ｘ方向）に並べられている。そのため、描画においてはＹステージ２１が往路走査後に、隣接ヘッドとのピッチの２分の１だけ、すべてのインクジェットヘッド９，１０，１１をＸ方向に移動し復路走査を行う。すなわち往路で２分の１のセルを描画し、復路で残りの２分の１のセルを描画する。

なお、この場合は１往復で全セルを描画するようにしたが、本発明はこれに限定されるものではなく、インクジェットヘッドの数と走査回数の積が同じであればどのような組み合わせであってもよい。すなわち、カラーフィルタのＸ方向の画素数をＬ，インクジェットヘッドの数をＭ，走査回数をＮとすると、Ｌ＝Ｍ×Ｎとなり、画素数Ｌが等しければ、インクジェットヘッドの数Ｍと走査回数Ｎの組み合わせは任意である。

例えば、インクジェットヘッド９，１０，１１をそれぞれＸ方向に２列に千鳥配列に並べることによって、上記の２倍の数のインクジェットヘッド９，１０，１１を搭載し、１走査で描画を完了することができる。なお、インクジェットヘッド９，１０，１１には、通常、それぞれに複数個のノズルが配置されている。例えば、図１に記載したインクジェットヘッド９，１０，１１は、それぞれ３つのノズルを有している。ただし、必ずしもこれに限定されるものではなく、インクジェットヘッド９，１０，１１は単数のノズルを有していてもよい。

上記観察カメラ１２は、インクジェットヘッド９，１０，１１から吐出され、基板６に飛着したインク液滴を観察するものである。

ここで、上記観察カメラ１２は、その観察方向とインクジェットヘッド９，１０，１１のインク吐出方向とを同じ方向に設定しているものであり、好ましくは、上記観察カメラ１２に含まれる光学系の光軸が、インクジェットヘッド９，１０，１１のインクの吐出方向に対して平行となっているものである。

すなわち、図８に示す特許文献４に記載された発明のように、インクジェットヘッド９，１０，１１のインク吐出方向に対して直角方向の光軸を有するものではないため、基板６上に着弾したインク液滴を着弾後即時に観察することができる。また、上記観察カメラ１２は基板６の上に着弾したインク液滴を上から観察するため、基板６とインクジェットヘッド９，１０，１１の間のギャップ間距離に関わらずインク液滴を観察することができる。

そのため、インクジェットヘッド９，１０，１１が基板６の領域外に位置しているときに限らず、Ｉｎ−ｓｉｔｕでインク液滴の飛滴状態を観察することができ、カラーフィルタの製造タクトタイムを大幅に減少させることができる。

なお、図９において、２０１はインクジェットヘッド、２０２はストロボ、２０３はカメラ、２０４はインクジェットヘッドが動くガイドレール、２０５は基板、２０６は基板を載せて動かすスライドテーブル、２０７はスライドテーブルが載っている基台、２０８はクリーニング装置である。

図１、図３および図４において、観察カメラ１２は、インクジェットヘッド１１とＹ方向に１対１に対を成すように、インクジェットヘッド１１と同数だけ設置されており、１台の観察カメラ１２で、向かい合うインクジェットヘッド１１の描画領域（Ｘ方向）すべてを観察可能にしてある。また、１台の観察カメラ１２は、同じ行（Ｙ方向）にアライメントされたインクジェットヘッド９、１０の描画領域（Ｘ方向）すべてを観察可能にしてある。

まず、基板６がＹ方向に移動してインクジェットヘッド９，１０，１１の下を通過する際に、基板６が着色され、着色された基板６が観察カメラ１２の下を通過する際に観察カメラ１２が基板６を観察する。このように、インクジェットヘッド９、１０、１１が往路描画した直後を、Ｉｎ−ｓｉｔｕで基板６に飛着したインク液適を観察する。この場合は、上述のように、Ｙステージ２１が往路走査後に、隣接ヘッドとのピッチの２分の１だけ、すべてのインクジェットヘッド９，１０，１１をＸ方向に移動し復路走査を行う。すなわち、往路で２分の１のセルを描画し、復路で残りの２分の１のセルを描画する。

ただし、観察カメラ１２の数は、観察カメラ１２がその観察方向とインクジェットヘッド９，１０，１１のインクの吐出方向とを同じ方向に設定しており、基板６に着弾したインク液滴を観察できるものであれば、特に限定されるものではない。例えば、観察カメラ１２をインクジェットヘッド１１の２倍の数搭載し、復路でも観察するようにしてもよい。

また、観察カメラ１２の位置も、観察カメラ１２がその観察方向とインクジェットヘッド９，１０，１１のインクの吐出方向とを同じ方向に設定しており、基板６に着弾したインク液滴を観察できるものであれば、特に限定されるものではない。例えば、観察カメラ１２を、インクジェットヘッド９とＹ方向に１対１に対を成すように設置しても構わない。

また、例えば、観察カメラ１２をインクジェットヘッド９，１０，１１とＸ方向に１対１に対を成すように設置してもよい。この場合は、インクジェットヘッド９，１０，１１が基板６の上をＸ方向に移動する際に、基板６が着色され、観察カメラ１２が着色された基板６の上を通過する際に基板６を観察する。

観察カメラ１２の種類は、特に限定されるものではなく、基板６に着弾したインク液滴を観察できるものであれば構わない。例えば、エリアセンサカメラやラインセンサカメラ等を用いることができる。

メンテナンスユニット１４は、インクジェットヘッド９、１０、１１をクリーニングまたはキャッピングするためのものである。図５および図６は、メンテナンスユニット１４の好ましい一実施形態の断面模式図を示す。図５は、観察カメラ１２の観察結果に基づいて、制御部３０によりインクを正常に吐出できないと判断されたインクジェットヘッド１０２をメンテナンスユニット１４がクリーニングする状態を示している。

メンテナンスユニット１４は、内部にクリーニングユニット１０３を配設しており、クリーニングユニット１０３は、インクをクリーニングするためのブレード１０４を備えている。１０２はインクジェットヘッド、１０１はインクジェットヘッド１０２を保持するヘッドホルダである。

クリーニングユニット１０３は、メンテナンスユニット１４の内部で上下方向及び左右方向に移動案内される構成になっている。インクジェットヘッド１０２をクリーニングする場合は、まずクリーニングユニット１０３を上昇させ、ブレード１０４をインクジェットヘッド１０２に当接させた後、クリーニングユニット１０３を左右に移動させ（図５では左に移動させる）、インクジェットヘッド１０２のノズル面に付着したインク等をクリーニングする。ただし、クリーニングの方法はこれに限定されるものではなく、例えば、洗浄液による洗浄、インクの高圧吐出、インクの加熱溶融等の方法を適用することも可能である。

図６は、観察カメラ１２の観察結果に基づいて、制御部３０によりインクを正常に吐出できると判断されたインクジェットヘッド１０２をメンテナンスユニット１４がキャッピングした状態を示している。メンテナンスユニット１４は、内部にキャッピングユニット１０５を配設している。１０２はインクジェットヘッド、１０１はインクジェットヘッド１０２を保持するヘッドホルダである。キャッピングユニット１０５は、メンテナンスユニット１４の内部で上下方向に移動案内される構成になっている。

なお、キャッピングユニット１０５の材質および形状は、特に限定されるものではなく、インクジェットヘッド１０２を覆うことができるものであれば構わない。また、メンテナンスユニット１４におけるクリーニングユニット１０３とキャッピングユニット１０５の配置は、特に限定されるものではない。例えば、キャッピングユニット１０５の中にクリーニングユニット１０３が内蔵されており、通常はクリーニングユニット１０３がキャッピングユニット１０５よりも下部に位置し、インクジェットヘッド１０２をクリーニングする際にクリーニングユニット１０３がキャッピングユニット１０５より上部に上がってくるという配置を挙げることができる。

Ｙステージ１５は、メンテナンスユニット１４を載置し、Ｙ方向に移動案内するためのものであり、その材質および形状は、メンテナンスユニット１４を載置できるものであれば、特に限定されるものではない。Ｙステージ１５は、Ｙステージの静圧ガイド３に沿って、本体定盤１上をＹステージ２１とは独立してＹ方向に移動可能な構成になっているため、メンテナンスユニット１４をインクジェットヘッド９，１０，１１の下部に移動させ、インクジェットヘッド９，１０，１１のクリーニングまたはキャッピングをさせることができる。

Ｙステージ２１は、基板吸着ステージ５をＹ方向に移動案内するためのものであり、基板吸着ステージ５は、基板６を載置するためのものである。Ｙステージ２１の材質および形状は、基板吸着ステージ５を載置できるものであれば、特に限定されるものではない。同様に、基板吸着ステージ５の材質および形状は、基板６を載置できるものであれば、特に限定されるものではない。基板６は、カラーフィルタの成膜が行われる部材であり、基板材料としては特に限定されるものではないが、ガラス、セラミックス、プラスチック等を用いることができる。

基板アライメントカメラ７は、基板６を基板吸着ステージ５に載置する際の目標位置に対する位置ズレ量を測定するものである。基板アライメントカメラ７の種類は特に限定されるものではなく、例えば、ラインセンサカメラやエリアセンサカメラを用いることができる。支柱８は、基板アライメントカメラ７を保持するものであり、基板アライメントカメラ７を保持でき、基板アライメントカメラ７が上記位置ズレ量を測定できるものであれば、その材質および形状は特に限定されるものではない。

Ｙステージ２１は、Ｙステージの静圧ガイド３に沿って、本体定盤１上をＹステージ１５とは独立してＹ方向に移動可能な構成になっている。そのため、Ｙステージ２１が移動することにより、基板６がインクジェットヘッド９，１０，１１の下部を通過し、インクジェットヘッド９，１０，１１がカラーフィルタを描画することができる。

ここで、Ｙステージの静圧ガイド３は、Ｙステージ１５およびＹステージ２１をＹ方向に移動させるためのレールの役目を果たし、その材質は特に限定されるものではない。モータ４は、Ｙステージ１５およびＹステージ２１を駆動することにより、Ｙステージ１５およびＹステージ２１がＹ方向へ移動することを可能とする。なお、図示しないが、本実施形態においては、インクジェットヘッド９，１０，１１および観察カメラ１２のＸ方向への移動も、モータによって行われる。

ただし、Ｙステージ１５およびＹステージ２１またはインクジェットヘッド９，１０，１１および観察カメラ１２を移動させる手段はモータに限られるものではなく、例えば手動で行ってもよい。また、モータの種類は限定されるものではなく、Ｙステージ１５およびＹステージ２１またはインクジェットヘッド９，１０，１１および観察カメラ１２を駆動することができるものであればよい。例えば、リニアモータを用いることができる。

スケール２２は、Ｙステージ１５およびＹステージ２１を位置決めするためのものである。これにより、Ｙステージ１５およびＹステージ２１をカラーフィルタを描画するために必要な任意の位置に設置することができるため、適切な描画を行うことができる。スケール２２の材質としては、特に限定されるものではないが、例えばガラスを好適に用いることができる。

本体定盤１は、Ｙステージ１５およびＹステージ２１を載置するものであり、その材質および形状は、Ｙステージ１５およびＹステージ２１を載置することができるものであれば、特に限定されるものではない。上述のように、Ｙステージ１５およびＹステージ２１は、本体定盤１上において、Ｙステージの静圧ガイド３に沿ってＹ方向に互いに独立して移動することができる。

また、本体定盤１は、支柱１３を固定する。支柱１３は、インクジェットヘッド９、１０、１１、および観察カメラ１２を保持するためのものであり、材質および形状は、特に限定されるものではない。インクジェットヘッド９，１０，１１および観察カメラ１２は、支柱１３の面上をＸ方向に移動可能なように設置されている。これにより、インクジェットヘッド９，１０，１１および観察カメラ１２が、基板６の全面を走査することができる。

サーマルチャンバー２は、カラーフィルタ製造装置１００本体を恒温恒湿環境に維持するためのものである。サーマルチャンバー２は、カラーフィルタ製造装置１００本体を恒温恒湿環境に維持できるものであればよく、その種類は特に限定されるものではない。例えば、水平強制再循環方式、垂直循環気流方式等を用いることができる。

ＨＥＰＡ（ＨｉｇｈＥｆｆｉｃｉｅｎｃｙＰａｒｔｉｃｕｌａｔｅＡｉｒ）フィルタ１７は、サーマルチャンバー２の上部に配設されており、サーマルチャンバー２において循環させた空気をろ過して空気中の微粒子の密度を低下させることにより、カラーフィルタ製造中の空気を清浄に保つ。

除振台１９は、基板６に伝わる外部振動を遮断するためのものである。当該外部振動を遮断することができるものであれば、その材質および大きさは特に限定されるものではない。

［カラーフィルタの製造装置の動作］
次に、本発明のカラーフィルタ製造装置１００の動作を図７に基づいて説明する。図７は、本発明に係るカラーフィルタ製造装置１００の動作を示すフローチャートである。

（１．基板搬入ステップ）
まず、カラーフィルタ製造装置１００は、基板６をロボット（図示せず）等により基板の収納されたカセット（図示せず）から取り出し、基板吸着ステージ５に搬入し吸着する（Ｓ１）。

（２．基板アライメントステップ）
基板６の搬入終了後、カラーフィルタ製造装置１００は、基板６を、Ｙステージ２１により予め記憶されている目標位置に移動する。次に、基板アライメントカメラ７により、基板６上に配置されているアライメントマークを観察し、目標位置に対する位置ズレ量を測定する。次に上記位置ズレ量を基板吸着ステージ５を移動することにより位置補正し、目標位置に基板６をアライメントする（Ｓ２）。

（３．カラーフィルタ描画ステップ）
インクジェットヘッド９，１０，１１はカラーフィルタの赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）のセルパターンに応じて赤色（Ｒ）のインク、緑色（Ｇ）のインク、青色（Ｂ）のインクを基板６に吐出し、カラーフィルタを描画する（Ｓ４：カラーフィルタ描画ステップ）。

カラーフィルタの描画は、基板６をＹ方向に移動させ、基板６がインクジェットヘッド９，１０，１１の下を通過する際にインクを吐出することによって行ってもよいし、インクジェットヘッド９，１０，１１をＸ方向に移動させながら基板６の上にインクを吐出することによって行ってもよい。

（４．観察ステップ）
上述のように、観察カメラ１２は、その観察方向とインクジェットヘッド９，１０，１１のインクの吐出方向とを同じ方向に設定しており、好ましくは上記観察カメラ１２に含まれる光学系の光軸は、インクジェットヘッド９，１０，１１のインクの吐出方向に対して平行となっているため、基板６上に着弾したインク液滴を、上から着弾後即時に観察する（Ｓ５：観察ステップ）。そのため、インクジェットヘッド９，１０，１１が基板６の領域外に位置しているときに限らず、Ｉｎ−ｓｉｔｕでインク液滴の飛滴状態を観察することができる。

観察カメラ１２による基板６の観察は、Ｙ方向に移動してインクジェットヘッド９，１０，１１の下を通過する際に着色された基板６が観察カメラ１２の下を通過する際に行ってもよいし、インクジェットヘッド９，１０，１１がＸ方向に移動して着色した基板６の上を観察カメラ１２が通過する際に行ってもよい。
（５．クリーニングステップ）
観察カメラ１２が基板６に飛着したインク液適を観察し、その観察結果を基にして、制御部３０がインクジェットヘッド９，１０，１１がインクを正常に吐出しているか否かを判断する（Ｓ６：判定ステップ）。

図８は、制御部３０が観察カメラ１２からの観察結果に基づいてインクジェットヘッド９，１０，１１およびメンテナンスユニット１４の動作を制御する様子を示したブロック図である。

制御部３０は、観察カメラ１２がインクの飛滴状態を観察した結果、上記インクジェットヘッド９，１０，１１が正常にインクを吐出できないことを確認した場合、すなわちインクジェットヘッド９，１０，１１中に、インクの詰まりを生じたノズルが少なくとも一つ存在することを確認した場合は、インクジェットヘッド９，１０，１１を制御してインク吐出を停止させるとともに、メンテナンスユニット１４に不吐出ノズルに関する情報を伝達し、クリーニングユニット１０３によって不吐出ノズルを配設したインクジェットヘッド９，１０，１１をクリーニングする（Ｓ７：クリーニングステップ）。

クリーニングステップ（Ｓ７）は、基板６を汚すことを避けるため、基板６をインクジェットヘッド９、１０、１１の直下から完全に退避させ、かつメンテナンスユニット１４及びＹステージ１５がインクジェットヘッド９、１０、１１のうちいずれかの直下に位置している状態で行う。

また、クリーニングステップ（Ｓ７）を行う時期は、必ずしも限定されるものではないが、基板６をインクジェットヘッド９、１０、１１の直下から完全に退避させ、かつメンテナンスユニット１４及びＹステージ１５がインクジェットヘッド９、１０、１１のうちいずれかの直下に位置している状態にあるステップで行えばよい。

例えば、インク飛着の終わったｎ枚目の基板６（ｎは１以上の自然数）を上記カラーフィルタ製造装置１００から搬出するステップ（Ｓ９）もしくはｎ+１枚目の基板６を上記カラーフィルタ製造装置１００に搬入するステップ（Ｓ１）、もしくは上記ｎ+１枚目の基板６を上記カラーフィルタ製造装置１００上でアライメントするステップ（Ｓ２）、またはその全ステップにおいて行えばよく、上記ｎ+１枚目の基板６を上記カラーフィルタ製造装置１００上でアライメントするステップ（Ｓ２）が終了するまでに完了すればよいが、カラーフィルタの製造タクトタイムを減少させるため、可能な限り短時間で完了した方がよい。短時間で完了した場合は、続いて後述するキャッピング工程（Ｓ８）に移行してもよい。

また、例えば、制御部３０が、Ｙステージ２１が往路または復路を走査している間に上記インクジェットヘッド９，１０，１１が正常にインクを吐出できないことを確認した場合は、インクジェットヘッド９，１０，１１を制御してインクの吐出を中止させ、基板６をインクジェットヘッド９、１０、１１の直下から完全に退避させた上で、不吐出ノズルのクリーニングを行ってもよい。この場合は、より早い時期にインクジェットヘッド９，１０，１１を正常な状態に戻すことができるため、カラーフィルタの製造タクトタイムをより減少させることができる。

制御部３０が、観察カメラ１２の観察結果に基づき、上記インクジェットヘッド９，１０，１１の全てが正常にインクを吐出できることを確認した場合、すなわち、インクのつまりを生じたノズルが存在しない場合は、制御部３０は、メンテナンスユニット１４を制御し、キャッピングユニット１０５によってインクジェットヘッド９，１０，１１をキャッピングする（Ｓ８：キャッピングステップ）。

上記キャッピングステップを行う時期は、必ずしも限定されるものではないが、クリーニングステップ（Ｓ７）と同様に、基板６をインクジェットヘッド９、１０、１１の直下から完全に退避させ、かつメンテナンスユニット１４及びＹステージ１５がインクジェットヘッド９、１０、１１のうちいずれかの直下に位置しているステップにおいて行えばよい。

また、上記キャッピングステップ（Ｓ８）は、上記インクジェットヘッド９，１０，１１の全てが正常にインクを吐出できる場合に、インクジェットヘッド９，１０，１１を次のカラーフィルタを描画するまでの間保護し、正常な状態に保つために行うものであるため、インク飛着の終わったｎ枚目の基板６（ｎは１以上の自然数）を上記カラーフィルタ製造装置１００から搬出するステップ（Ｓ９）、ｎ+１枚目の基板６を上記カラーフィルタ製造装置１００に搬入するステップ（Ｓ１）、上記ｎ+１枚目の基板６を上記カラーフィルタ製造装置１００上でアライメントするステップ（Ｓ２）の各ステップが終了するまで継続することが好ましい。

キャッピングされたインクジェットヘッド９，１０，１１は、カラーフィルタ描画ステップ（Ｓ４）に移行する前にアンキャッピングステップ（Ｓ３）に入り、カラーフィルタ描画ステップ（Ｓ４）が開始される前にキャップを外してインクを吐出可能な状態とすれば、インクジェットヘッド９，１０，１１が、正常な状態に保たれているため、ｎ+１枚目の基板６に良好にカラーフィルタを描画することができる。

本発明は、上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても、本発明の技術的範囲に含まれる。

本発明に係るカラーフィルタ製造装置は、観察手段が基板に飛着したインク液滴を観察できるように、その観察方向とインクジェットヘッドのインクの吐出方向とを同じ方向に設定している。そのため、上記インクジェットヘッドが基板へインクを吐出している間に、上記基板に飛着したインク液滴を観察することができ、カラーフィルタの製造タクトタイムを大幅に減少させることができる。したがって、本発明は、液晶ディスプレイ等の製造手段として好適に利用することができる。

基板を搬入または搬出する工程における、本発明に係るカラーフィルタ製造装置の一実施形態の平面模式図である。図１のカラーフィルタ製造装置をＡ−Ａ断面で切断した側面断面模式図である。基板にインクを吐出してカラーフィルタを描画する工程における、本発明に係るカラーフィルタ製造装置の一実施形態の平面模式図である。図１のカラーフィルタ製造装置をＢ−Ｂ断面で切断した側面断面模式図である。クリーニング状態におけるメンテナンスユニットの好ましい一実施形態の断面模式図である。キャッピング状態におけるメンテナンスユニットの好ましい一実施形態の断面模式図である。本発明に係るカラーフィルタ製造装置の動作を示すフローチャートである。制御部が観察カメラからの観察結果に基づいてインクジェットヘッドおよびメンテナンスユニットの動作を制御する様子を示すブロック図である。特許文献４に記載された発明に係るカラーフィルタ製造装置の構成を示す模式図である。

符号の説明

６基板
９インクジェットヘッド
１０インクジェットヘッド
１１インクジェットヘッド
１２観察カメラ（観察手段）
１４メンテナンスユニット（クリーニング手段およびキャッピング手段）
３０制御部（制御手段）
１００カラーフィルタ検査装置
１０２インクジェットヘッド
１０３クリーニングユニット（クリーニング手段）
１０４ブレード（クリーニング手段）
１０５キャッピングユニット（キャッピング手段）
Ｓ４カラーフィルタ描画ステップ
Ｓ５観察ステップ
Ｓ６判定ステップ
Ｓ７クリーニングステップ
Ｓ８キャッピングステップ

Claims

基板にインクを吐出するインクジェットヘッドと、当該インクジェットヘッドから基板へ吐出されるインクを観察する観察手段とを備えており、
上記観察手段は、上記基板に飛着したインク液滴を観察可能とするように、その観察方向と上記インクジェットヘッドのインクの吐出方向とが同じ方向に設定されていることを特徴とするカラーフィルタ製造装置。
上記観察手段に含まれる光学系の光軸は、上記インクジェットヘッドのインクの吐出方向に対して平行となっている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。
上記観察手段は、上記インクジェットヘッドと対を成すように設けられており、
一つの観察手段により観察対象となるインクジェットヘッドが特定されていることを特徴とする請求項１または２に記載のカラーフィルタ製造装置。
さらに制御手段を備えており、該制御手段では、上記観察手段の観察結果に基づいて、インクジェットヘッドによるインクの吐出が正常に行われているか否かを判定するようになっていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のカラーフィルタ製造装置。
さらに、上記インクジェットヘッドをクリーニングするクリーニング手段を備えており、
上記制御手段は、上記観察手段により上記インクジェットヘッドが正常にインクを吐出できないことが観察された場合には、上記クリーニング手段によりインクジェットヘッドをクリーニングすることを特徴とする請求項４に記載のカラーフィルタ製造装置。
さらに、上記インクジェットヘッドをキャッピングして保護するキャッピング手段を備えており、
上記制御手段は、上記観察手段により上記インクジェットヘッドの全部が正常にインクを吐出できることが観察された場合には、上記キャッピング手段により上記インクジェットヘッドをキャッピングすることを特徴とする請求項４または５に記載のカラーフィルタ製造装置。
インクジェットヘッドが基板にインクを吐出してカラーフィルタを描画するカラーフィルタ描画ステップと、
その観察方向が上記インクジェットヘッドのインクの吐出方向と同じ方向に設定されている観察手段が、上記基板に飛着したインク液滴を観察する観察ステップと、を備えることを特徴とするカラーフィルタ製造方法。
上記観察手段に含まれる光学系の光軸は、インクジェットヘッドのインクの吐出方向に対して平行となっていることを特徴とする請求項７に記載のカラーフィルタ製造方法。
上記観察手段は、インクジェットヘッドと対を成すように設けられており、
一つの観察手段により観察対象となるインクジェットヘッドが特定されていることを特徴とする請求項７または８に記載のカラーフィルタ製造方法。
さらに、制御手段が、上記観察手段の観察結果に基づいて、インクジェットヘッドによるインクの吐出が正常に行われているか否かを判定する判定ステップを備えることを特徴とする請求項７から９のいずれか１項に記載のカラーフィルタ製造方法。
上記制御手段は、上記観察手段により上記インクジェットヘッドが正常にインクを吐出できないことが観察された場合には、クリーニング手段によって上記インクジェットヘッドをクリーニングするクリーニングステップを備えることを特徴とする請求項１０に記載のカラーフィルタ製造方法。
上記制御手段は、上記観察手段により上記インクジェットヘッドの全部が正常にインクを吐出できることが観察された場合には、キャッピング手段によって上記インクジェットヘッドを保護するキャッピングステップを備えることを特徴とする請求項１０または１１に記載のカラーフィルタ製造方法。
上記クリーニングステップまたはキャッピングステップは、インク飛着の終わったｎ枚目の基板（ｎは１以上の自然数）を上記カラーフィルタ製造装置から搬出するステップ、ｎ+１枚目の基板を上記カラーフィルタ製造装置に搬入するステップ、上記ｎ+１枚目の基板を上記カラーフィルタ製造装置上でアライメントするステップ、またはその全ステップのいずれかにおいて行われることを特徴とする請求項１１または１２に記載のカラーフィルタ製造方法。