JP2009524839A - 色フィルタおよび／またはブラック・マトリックスおよびそのような色フィルタおよび／またはそのようなブラック・マトリックスを備えたディスプレイを製造する方法および装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、色フィルタおよび／またはブラック・マトリックスを製造する方法に関し、本方法では、液体がインクジェット・プリントヘッドを使用して基板の上に堆積され、液体堆積の位置は、発光素子のマトリックス構造が基板の下に配列されていることで決定され、この発光素子のマトリックスの発光素子の１つまたはグループが光るようにオンにされ、発光素子または発光素子のグループの位置が観測され、また、液体堆積の位置は、少なくとも１つの発光素子または発光素子のグループの観測された位置に依存して決定される。さらに、本発明は、本方法を実施する装置およびそのような装置を利用するそのような方法を使用して得られた色フィルタおよび／またはブラック・マトリックスに関する。

Description

本発明は、色フィルタおよび／またはブラック・マトリックスを製造する方法に関し、インクジェット・プリントヘッドを使用して液体が基板上に堆積される。

色フィルタの場合、液体は、一般に、例えば赤、青、緑などのような可視スペクトルの一部だけを透過させる染料である。ブラック・マトリックスの場合、液体は、一般に、黒色の非光透過性液体である。

そのような方法は、慣例から知られている。色フィルタは、基板に染料をインクジェット印刷することによって製造されることがある。この場合、基板は浮彫り構造を設けられてもよく、その後で、この構造に基づいてプリントヘッドが基板に対して位置合わせされる。それから、インクジェット・プリントヘッドが、ある量のインクを浮彫り構造の中に堆積させる。色フィルタをインクジェット印刷することの他の色フィルタ製造方法に優る有利点は、インクジェット印刷がより少ない製造ステップを含むことである。しかし、比較的有利でないことには、このやり方で製造された色フィルタがディスプレイの一部になる場合、ディスプレイに配置した後で、インクで占められた個々の領域が、ディスプレイの発光素子に対して正しい位置に正確にないことが起こることがある。このことは、結果として、ディスプレイにインクのない領域、いわゆる白領域を生じさせることがあるので、そのディスプレイは不合格にされる。また、それは、結果として、特定の発光素子の上に間違った色、少なくとも意図されたものと違った色が位置付けされた領域を生じさせることもあり、これは、ディスプレイの色偏差につながる。また、異なる色のインクの望ましくない混合が起こることがあり得る。これらの問題は、ディスプレイの品質を低下させるので、そのディスプレイは不合格にされる。このことは、ディスプレイの製造コストにとって特に不利である。

ブラック・マトリックスの製造において、黒色の液体を正しい位置に供給することが、また、非常に重要である。この理由は、ブラック・マトリックス用の液体が、発光素子の間ではなく発光素子の上にあるとき、ディスプレイの光強度は減少し、ディスプレイによって形成された画像の品質は悪影響を受けるからである。

米国特許出願公開第２００３１０８８０４号から、プリントヘッドの位置合わせは、基板に設けられたブラック・マトリックスに基づいて行われるが、色フィルタをインクジェット印刷によって製造することが知られている。その後で、光が基板を通り抜けて照らすように、均質な光源が基板の裏側に配置される。光センサが、基板を通り抜けて来た光の光強度を測定し、これを信号に変換し、この信号を用いて、プリントヘッドの位置が補正されることがある。これの有利点は、プリントヘッドが実時間で調整されてもよいので、インクジェット印刷は非常に正確に行われることである。さらに、ちょうど基板上のマトリックス構造の中心のように、プリントヘッドに対する基板の位置は常に知られている。この方法の欠点は、基板が、別個の処理ステップで設けられたブラック・マトリックスを備える必要があることである。さらに、色フィルタが設けられるべきディスプレイの発光ピクセルの位置は、色フィルタの基板に設けられたブラック・マトリックスに、したがって、後で基板に設けられるフィルタ用液体に一致しないことが、実際に認められることがある。その結果として、位置合わせはいくらかずれることがあり、これがディスプレイの色偏差を引き起こすことがある。上述のことから明らかであるように、色フィルタおよび／またはブラック・マトリックスの製造は、複雑なプロセスである。しかし、色フィルタは、ますます使用され、成長する応用分野の１つは、ディスプレイでの色フィルタの使用である。製造コストが下がれば有利であることは、明らかである。

本発明の目的は、各領域の液体の堆積が非常に正確に行われ、領域の形の変化または位置の変化が色フィルタまたはブラック・マトリックスのずれを引き起こすことなく、一方で、色フィルタまたはブラック・マトリックスの製造ができるだけ少ない製造ステップから成り、また製造コストが最小限にされる色フィルタおよび／またはブラック・マトリックスの製造方法を提供することである。

この目的のために、本発明は、色フィルタおよび／またはブラック・マトリックスを製造する方法を提供し、本方法では、液体はインクジェット・プリントヘッドを使用して基板の上に堆積され、そして一方で、液体堆積の位置は、発光素子のマトリックスが基板の下に配列されていることで決定され、また、この発光素子のマトリックスの発光素子の１つまたはグループが光るようにオンにされ、また、発光素子または発光素子のグループの位置が観測され、それでまた、液体堆積の位置は、その少なくとも１つの発光素子または発光素子のグループの観測された位置に依存して決定される。

本発明の有利点は、プリントヘッドが、常に、発光素子を使用して正しい位置に正確に位置合わせされ、各１滴が正しい場所に正確に堆積され得ることである。インクジェット・プリントヘッドの制御において、好ましくは、期待される発光素子のパターンが記憶される。個々に、またはグループでオンにされた発光素子は、インクジェット・プリントヘッド制御に基準を与え、この基準に基づいて、記憶されたパターンに基づいた期待位置と実際の位置が各場合に比較されるので、この制御で、発光素子の実際の位置から正確な図形が作成されるようになる。例えば、赤、青または緑の染料であってもよいこの液体は、色偏差の生成が防止されるように、所望の素子、例えば発光素子自体または発光素子の近くに位置付けされた素子、のちょうど上で終わる。ブラック・マトリックス製造の場合には、一般に黒インクを含む液体が発光素子と発光素子の間に堆積されるので、発光素子が非光透過性の液体で覆われることはなくなる。本発明に従った方法では、プリントヘッドおよびノズルの制御のための測定は発光素子に基づいて行われるために、その領域がどこにあり、かつプリントヘッドがどの瞬間にある量の液体を堆積させるように制御されるべきかが、正確に知られる。さらに、製造装置に対する基板のどんなゆがみも、印刷の精度にほとんど悪影響を及ぼさない。結局、発光素子は実時間で測定されてもよく、また、これに基づいて液体を堆積させる位置が決定されてもよいので、例えば、基板のゆがみは、インクジェット・プリントヘッドの適切な制御によって補償されることがある。発光素子の観測は、例えば、１つの光センサまたは一連の光センサで行われてもよい。例えば、基板の温度ばらつきまたは機械的な不正確さの影響を受けて、形の変化が生じることがある。これは、色フィルタまたはブラック・マトリックスを例えばディスプレイに合わせるのに不利であることがある。基板の形または大きさのずれが生じたとき、少なくとも１つの光センサによって与えられた情報に基づいて、制御は、液体が依然として正しい位置で終わるようにプリントヘッドおよびノズルを制御する。さらに、本発明に従った方法の大きな有利点は、同じ装置を使用して、色フィルタとブラック・マトリックスの両方が製造されてもよいことである。これは、同一の製造ステップで、またはいくつかの連続した製造ステップで実現されることがある。いずれにしても、基板は装置から取り除かれる必要がなく、このことは、基板がさらされる必要のある移送の動きに有利な影響を及ぼす。

本発明のさらに他の詳細に従って、基板はディスプレイの層であり、発光素子は、色フィルタおよび／またはブラック・マトリックスを備えるディスプレイの一部である。これの有利点は、特に、最小限の公差増加である。そのようなものとしての基板は、それ自体で、プリントヘッドが液体を堆積させる必要がある場所を指し示すので、発光素子の位置に対する堆積された液体量のずれは、最小限になる。その結果として、色偏差または望ましくないブラック・マトリックス用液体による発光素子の被覆は防止され、色フィルタおよび／またはブラック・マトリックスを有するディスプレイの製造は特に効率的である。これは、結果として、より短い製造時間および製造でのより少ないずれとなるので、より高い歩留まりが得られ、このことは、もちろん、製造コストの高さにとって特に有利である。

本発明のさらに他の詳細に従って、基板は、その上への液体堆積後にディスプレイの上に配置された透明な素子を備え、一方で、発光素子の構造は、色フィルタおよび／またはブラック・マトリックスの製造装置の一部である。例えば、製造装置において、基板支持台の一部は、生成される色および／または生成されるブラック・マトリックスが予定されている型のディスプレイによって形成されてもよい。このことは、色フィルタおよび／またはブラック・マトリックスがそれぞれの発光素子の上に正確に位置付けされ、かつディスプレイと最適に一致していることを意味する。これは、色フィルタおよび／またはブラック・マトリックスおよびディスプレイが２つの異なる製造装置で互いに無関係に製造されたときと対照的である。この理由は、基板上の着色領域は、ディスプレイの発光素子、すなわちピクセルの上に正確に位置付けされるからである。ディスプレイおよび対応する色フィルタの組立中に、ずれがほとんど生じないので不合格品がほとんどない。

本発明のさらに他の詳細に従って、フィルタ用液体が堆積されるべき発光素子だけがオンにされる。光センサは、発光素子のオン切換えに応答するので、発光素子の位置は、曖昧でなく決定されることがある。

本発明のさらに他の詳細に従って、発光素子は、そのそれぞれの素子の上への液体堆積の直ぐ前および堆積中にオンにされるだけである。これらの素子の光ることは、光センサによる検出のために必要であり、この光センサは、好ましくは、プリントヘッドに直接結合されているので、光センサは、発光素子の相対的な位置をプリントヘッドに伝えることができる。発光素子はオフにされてもよく、その後で次の発光素子がオンにされてもよく、プリントヘッドは次の堆積位置に動くことができる。

上ですでに言及されたように、発光素子または発光素子のグループの観測は、インクジェット・プリントヘッドに設けられた少なくとも１つの光センサを使用して行われる。光センサがインクジェット・プリントヘッドに設けられているために、測定デバイスとインクジェット・プリントヘッドのノズルの間に一定の直接関係がある。このことは、液体堆積の位置決め精度のために非常に有利である。

本発明のさらに他の詳細に従って、少なくとも１つの光センサは、プリントヘッドおよび／またはノズルの制御のために、プリントヘッドおよび／またはノズルの位置調節または制御のための信号を配信する。プリントヘッドは、光センサによって観測され伝えられた情報に基づいて直接制御される。その結果として、プリントヘッドは、実時間でまさに直ちに応答し、堆積の正しい位置が得られるように素早く適応することができる。製造中に、液体が堆積されるべき領域の正確な位置に影響する外部からの妨害または影響が発生することがある。光センサは、位置の変化を観測し、これをプリントヘッドの位置の調節に変える。

本発明に従った方法の一実施形態では、液体堆積の後で、堆積された液体の位置が、インクジェット・プリントヘッドに設けられた同じセンサまたは追加のセンサで検査される。

随意選択的に、この検査に依存して、基板上に所望の液体堆積パターンを得るために、第２の量の液体が堆積されてもよい。そのような方法で、製造プロセス中に誤差が補正されてもよいので、プロセスの歩留まりは向上する。

上述の方法に加えて、本発明は、また、上述の方法を実施するための装置に関し、そして一方で、本装置は、基板をその上に配置するための支持台と、所望の瞬間に液体を供給するためのインクジェット・プリントヘッドと、基板に対してプリントヘッドを移動させる移動組立品とを備える。本発明に従って、本装置は、移動組立品の移動を調整するために、および、少なくとも１つの光センサによって配信された信号に基づいてプリントヘッドによるフィルタ用液体の供給のタイミングを調節するために、オンにされた発光素子を観測するための少なくとも１つの光センサおよび少なくとも１つの光センサによって配信された信号を処理するための制御装置を備えることを特徴とする。

さらに、上述の方法および装置のほかに、本発明は、また、上述の方法によって製造された色フィルタおよび／またはブラック・マトリックスを備えたディスプレイだけでなく、色フィルタおよび／ブラック・マトリックスにも関する。

本発明は、様々な図を参照してより詳細に説明される。

図１は、色フィルタ２が製造される製造装置Ｉを示す。装置Ｉの支持台１の上に、基板３が置かれている。インクジェット・プリントヘッド４を使用して、液体５が基板３の上に堆積される。この液体は、色フィルタを形成するための染料かブラック・マトリックスを形成するための黒色の液体であってもよい。基板３の下に、液体の堆積中に個々にまたはグループでオンにされてもよい、またはすでにオンにされた発光素子７のマトリックス構造６が配列されていることで、液体堆積の位置は決定される。プリントヘッド４は、発光素子７を観測するために少なくとも１つの光センサ８を備え、一方で、液体堆積の位置は、発光素子７または発光素子７のグループの観測された位置に依存して決定される。基板３は、透明材料あり、この例示の実施形態ではガラスである。発光素子７を有するマトリックス構造６は、プリントヘッド４の適切な位置決めを保証する。発光素子７がオンにされると、そのとき発光素子は白色光を放射する。プリントヘッド４に対して固定位置に取り付けられた光センサ８は、この光を観測し、プリントヘッド４および／またはノズル９に信号を配信する。その結果として、プリントヘッド４は、色フィルタ製造の場合には適切な発光素子７のちょうど上に、ブラック・マトリックス製造の場合には発光素子７のちょうど間に、ある量の液体５を堆積させる。プリントヘッド４は、所望の瞬間に液体５を、例えば染料を基板３の上に堆積させる１つまたは複数のノズル９を備えることができる。プリントヘッド４が複数のノズル９を備える場合、プリントヘッド４は、また、色フィルタのために赤、緑および青などの複数の染料５を同時に、また随意選択的にブラック・マトリックスのために黒インクを印刷することができる。また、さらに輝度を高めるために余分な「色」として白を追加することもできる。隣り合って配列されたこれらのノズル９は、実質的に同時に、いくつかの領域に染料５を供給することができる。基板３上に、染料５を供給される個々の領域の範囲を定める浮彫り構造が設けられてもよいので、異なる領域からの染料５の流れおよび染料５の望ましくない広がりは防止されるようになる。

プリントヘッド４は、支持台１に対して横方向および／または縦方向に移動されてもよい。これは、支持台１かプリントヘッド４かのどちらかを移動させることによって実現されてもよい。

図２は、本発明の他の例示の実施形態を示す。この図は、また、色フィルタ２および／またはブラック・マトリックスが製造される製造装置Ｉも示す。製造装置Ｉの支持台１の上に、ディスプレイ１０がある。このディスプレイは、前の製造ステップで製造される。次に、このディスプレイ１０は、製造装置Ｉに固定される。この例示の実施形態では、ディスプレイ１０のマトリックス構造６の発光素子７がセンサ８を活動化し、一方で、発光素子７の位置に基づいて、このセンサは、プリントヘッド４の位置を調整することができるようにプリントヘッド４に信号を伝える。色フィルタ２および／またはブラック・マトリックスは、ディスプレイ１０に直接印刷されるので、色フィルタ２の染料領域はディスプレイ１０の発光素子すなわちピクセル７のちょうど上にあり、かつ／またはブラック・マトリックスのための黒インクは発光素子７のちょうど間にある。

図３は、本発明の第３の例示の実施形態を示す。この例示の実施形態では、ディスプレイ１０は、製造装置Ｉの支持台１の上に固定されている。ディスプレイ１０のピクセル７は、プリントヘッド４を制御するためにオンにされる。しかし、ディスプレイ１０の上に透明な基板３が配置されており、この基板３の上に色フィルタ２が印刷される。ピクセル７が光ったとき、プリントヘッド４は、基板３上に染料５を堆積させる。このやり方で製造された色フィルタ２は、製造プロセスにおいて後でこれが組み立てられるディスプレイ１０に正確にぴったり合う。

本発明は、説明された例示の実施形態に限定されず、特許請求の範囲で定義されるような本発明の枠内で様々な修正物が可能であることは、明らかであろう。本発明は、特に、様々な型のプリントヘッドが使用される、色フィルタを製造する装置および方法を含む。１つのプリントヘッドに複数のセンサを使用することも可能性の１つである。もちろん、本発明は、染料と異なる液体のインクジェット印刷にも応用可能である。

基板の上で基板に対して動くプリントヘッドを有する、基板を備える装置を示す模式的な透視図である。 本発明の他の例示の実施形態を示す図である。 本発明の他の例示の実施形態を示す図である。

Claims (24)

1. 色フィルタ（２）および／またはブラック・マトリックスを製造する方法であって、液体（５）がインクジェット・プリントヘッド（４）を使用して基板（３）の上に堆積され、前記液体堆積の位置は、発光素子（７）のマトリックス（６）が前記基板（３）の下に配列されていることで決定され、前記発光素子のマトリックスの発光素子の１つまたはグループが、光るようにオンにされ、前記発光素子または前記発光素子のグループの位置が観測され、それで、前記液体堆積の位置が、前記少なくとも１つの発光素子（７）または前記発光素子のグループの前記観測された位置に依存して決定される方法。
2. 前記基板（３）は、ディスプレイ（１０）の層であり、前記発光素子（７）は、前記色フィルタ（２）および／またはブラック・マトリックスを備えるべき前記ディスプレイ（１０）の一部である、請求項１に記載の方法。
3. 前記基板（３）は、前記液体（５）を前記基板上に堆積した後でディスプレイの上に配置された透明な素子を備え、発光素子（７）の構造は、色フィルタ（２）および／またはブラック・マトリックスの製造装置（Ｉ）の一部である、請求項１に記載の方法。
4. フィルタ用液体（５）がその上に、または前記ブラック・マトリックスを形成するためのインクがその隣に、それぞれ、堆積されることになっている発光素子（７）だけがオンにされる、先行する請求項のいずれか一項に記載の方法。
5. 前記発光素子（７）は、そのそれぞれの素子の上への前記液体堆積の直ぐ前および前記液体堆積中にだけオンにされる、先行する請求項のいずれか一項に記載の方法。
6. 前記基板（３）の前記マトリックス構造（６）の前記発光素子（７）は、白色光を放射する、先行する請求項のいずれか一項に記載の方法。
7. 前記基板（３）は、ガラスである、先行する請求項のいずれか一項に記載の方法。
8. 前記発光素子または前記発光素子のグループの観測は、前記インクジェット・プリントヘッドに設けられた少なくとも１つの光センサを使用して行われる、先行する請求項のいずれか一項に記載の方法。
9. 前記少なくとも１つの光センサ（８）は、前記プリントヘッド（４）および／または前記ノズル（９）の制御のために、前記プリントヘッド（４）および／または前記ノズル（９）に信号を配信する、請求項８に記載の方法。
10. 前記液体堆積の後で、前記堆積された液体の位置は、同じセンサ（８）を用いて、または前記インクジェット・プリントヘッド（４）に設けられた追加のセンサを用いて検査される、請求項８または９に記載の方法。
11. 前記検査に依存して、前記基板（３）上に所望の液体堆積パターンを得るために、第２の量の液体が堆積される、請求項１０に記載の方法。
12. 先行する請求項のいずれか一項に記載の方法を実施するための装置（Ｉ）であって、その上に基板（３）を配置するための支持台（１）と、所望の瞬間に液体（５）を供給するためのインクジェット・プリントヘッド（４）と、前記基板（３）に対して前記プリントヘッド（４）を移動させるための移動組立品とを備え、前記移動組立品の移動を調整するために、および少なくとも１つの光センサ（８）によって配信された信号に基づいて前記プリントヘッド（４）による前記液体（５）供給のタイミングを調節するために、オンにされた発光素子（７）を観測するための前記少なくとも１つの光センサ（８）と、前記少なくとも１つの光センサ（８）によって配信された信号を処理するための制御装置とを備えることを特徴とする装置（Ｉ）。
13. 前記少なくとも１つの光センサ（８）の位置は、前記プリントヘッド（４）に対して固定されている、請求項１２に記載の装置（Ｉ）。
14. 前記プリントヘッド（４）は、少なくとも１つのノズル（９）を備える、請求項１２から１３のいずれか一項に記載の装置（Ｉ）。
15. 前記移動組立品は、前記基板（３）に対して前記プリントヘッド（４）を移動させるために配置され、前記プリントヘッド（４）か前記支持台（１）かのどちらかが移動可能である、請求項１２から１４のいずれか一項に記載の装置（Ｉ）。
16. 前記プリントヘッド（４）は、いくつかの領域が実質的に同時にいっぱいにされるように、互いに隣り合って配列されたいくつかのノズル（９）を備える、請求項１２から１５のいずれか一項に記載の装置（Ｉ）。
17. 前記プリントヘッド（４）は、前記プリントヘッド（４）か前記支持台（１）かのどちらかの移動によって、前記基板（３）に対して横方向に移動可能である、請求項１２から１６のいずれか一項に記載の装置（Ｉ）。
18. 前記プリントヘッド（４）は、前記プリントヘッド（４）か前記支持台（１）かのどちらかの移動によって、前記基板（３）に対して縦方向に移動可能である、請求項１２から１７のいずれか一項に記載の装置（Ｉ）。
19. 前記プリントヘッド（４）は、前記堆積された液体の位置を検査として観測するセンサを備える、請求項１２から１５のいずれか一項に記載の装置。
20. 所望の液体堆積パターンを得るために、前記検査に依存して第２の量の液体を堆積させるように配列された制御装置を備える、請求項１９に記載の装置。
21. 請求項１から１１のいずれか一項に記載の方法で製造された色フィルタ。
22. 請求項１から１１のいずれか一項に記載の方法で製造されたブラック・マトリックス。
23. 請求項２１に記載の色フィルタを備えるディスプレイ。
24. 請求項２２に記載のブラック・マトリックスを備えるディスプレイ。

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