JP2010204410A - 液滴吐出装置、液滴吐出方法、及びカラーフィルターの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】スジムラを目立たなくして画質の低下を抑制することが可能な、さらに生産効率に優れる液滴吐出装置、液滴吐出方法、及びカラーフィルターの製造方法を提供する。
【解決手段】機能液を吐出させる複数のノズルと、複数の駆動素子と、を有する液滴吐出ヘッド５と、シート部材１５を供給する供給リール１２と、巻取リール１３と、機能液の画像を撮影する撮像装置１４と、機能液の吐出量の分布を求める解析手段３２と、分布から複数のノズルにおける吐出量が所定の適正量に近づくように複数の駆動素子に印加する電圧を調整する制御手段３１と、を有し、制御手段３１は、下記の式（１）に基づき各ノズルから吐出すべき機能液の吐出数Ｎｓを算出する。
Ｎｓ＝｛σ・Ｚ（α／２）／Ｅ｝^２ ……（１）
（なお、所定の期待値、標準偏差がσの正規分布における信頼率をαとしたときの確率変数をＺ（α／２）、所定の誤差量をＥ、とする。）
【選択図】図１

Description

本発明は、液滴吐出装置、液滴吐出方法、及びカラーフィルターの製造方法に関するものである。

近年、携帯電話機、携帯型コンピューターなどの電子機器の表示部に液晶装置、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ-Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ）装置等の電気光学装置が用いられている。これらの電気光学装置は、一般にフルカラー表示が行われる。例えば、液晶装置によるフルカラー表示は、液晶層によって変調される光をカラーフィルターに通すことによって表示される。このようなカラーフィルターは、液滴吐出法を用いた成膜技術によって、基板表面にインクをドット状に吐出することで形成される。

ところで、液滴吐出法を用いた成膜技術においては、複数のノズルのインク吐出量に僅かながらばらつきが生じる。そして、インク吐出量にばらつきを有した状態で描画した場合には、カラーフィルターに筋状の濃淡ムラ（スジムラ）が発生する場合がある。このようなスジムラは視認されやすく、カラーフィルターを介して表示される画像の画質が低下してしまう惧れがある。

このような問題点を解決するための技術が検討されており、例えば特許文献1では、複数の異なるインク吐出密度で被着色媒体を着色し、この着色部分の色濃度を測定して、複数の異なるインク吐出密度で着色された着色部分の各々の色濃度と、それに対応するインク吐出密度と、の関係を算出している。この関係に基づいて、所望の色濃度が得られるインク吐出密度になるように補正することにより、表示画像の画質の低下を抑えている。

特開平１０−２６０３０６号公報

特許文献１では、複数の異なるインク吐出密度で着色された着色部分の各々の色濃度を、被着色媒体の着色部の吸光度により表している。この吸光度の測定の際に誤差が生じると、精度の高い補正ができず、画質の低下を抑制することが困難な場合がある。

一方、複数のノズルから吐出されたインクの重量を測定する方法が、従来用いられている。しかしながら、インクの重量を測定することは、測定が容易ではなく膨大な工数を要するので、生産効率に劣るため量産面で好ましくない。

また、複数のノズルにおけるインク吐出量の測定精度を向上させる方法としては、測定数が少ないと信頼性に劣ることから、測定数を増やすことが挙げられる。しかしながら、やみくもに測定数を増やすことは生産効率の面で好ましくない。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、スジムラを目立たなくして画質の低下を抑制することが可能であり、さらに生産効率に優れる液滴吐出装置、液滴吐出方法、及びカラーフィルターの製造方法を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明の液滴吐出装置は、機能液を吐出させる複数のノズルと、前記複数のノズルに対応して設けられた複数の駆動素子と、を有する液滴吐出ヘッドと、前記複数のノズルから吐出された前記機能液を着弾させるシート部材を供給する供給リールと、前記供給リールから供給された前記シート部材を巻き取る巻取リールと、前記供給リールと前記巻取リールとの間の前記シート部材に対して前記複数のノズルから吐出された前記機能液の画像を撮影する撮像装置と、前記撮像装置によって撮影された前記画像を画像処理して前記機能液の前記シート部材上の着弾面積を測定し、前記複数のノズルから吐出された前記機能液の吐出量の分布を求める解析手段と、前記液滴吐出ヘッドと前記シート部材との相対移動及び、前記液滴吐出ヘッドの吐出動作を制御するとともに、前記分布から前記複数のノズルにおける前記吐出量が所定の適正量に近づくように前記複数の駆動素子に印加する電圧を調整する制御手段と、を有し、前記制御手段は、下記の式（１）に基づき各ノズルから吐出すべき前記機能液の吐出数を算出するとともに、前記液滴吐出ヘッドを前記シート部材に対して前記複数のノズルの配列方向と交差する主走査方向に相対移動しつつ、前記各ノズルから前記吐出数で前記機能液を前記シート部材上に複数滴吐出させ、前記解析手段は、前記各ノズルから吐出された複数滴の前記機能液の画像を画像処理し、前記各ノズルにおける前記機能液の着弾面積を測定し、その平均の面積を前記各ノズルから吐出された前記機能液の着弾面積とし、その着弾面積に基づいて前記各ノズルから吐出された前記機能液の吐出量の分布を求めることを特徴とする。
Ｎｓ＝｛σ・Ｚ（α／２）／Ｅ｝^２ ……（１）
（なお、各ノズルから吐出すべき機能液の吐出数をＮｓとし、所定の期待値、標準偏差がσの正規分布における信頼率をαとしたときの確率変数をＺ（α／２）、所定の誤差量をＥ、とする。）
この構成によれば、制御手段によって式（１）に基づき各ノズルから吐出すべきインク（機能液）の吐出数が求められる。そして、撮像装置により複数のノズルから吐出された複数滴のインク（機能液）の着弾した画像が撮影される。そして、解析手段により複数のノズルから吐出されるインクの着弾面積に基づいて、複数のノズルから吐出されるインクの吐出量の分布が求められる。すると、制御手段により駆動素子への印加電圧は、複数のノズルにおけるインク吐出量が所定の適正量に近づくように調整される。つまり、制御手段により複数のノズルにおけるインク吐出量のばらつきが補正されることになる。このため、液滴吐出ヘッドの全ノズルから均一な量のインクを吐出することが可能となる。また、従来に対して、やみくもに複数のノズルにおけるインク吐出量の測定数を増やすことなく、シート部材におけるインクの着弾面積の測定を効率的に精度良く行うことが可能になる。そして、その後のインク吐出量の調整においても効率的に高い精度が得られるようになる。本発明では、インク吐出量の高い測定精度が得られる測定数の適正値の条件として式（１）を用いている。この式（１）によれば、許容される誤差範囲で正確な吐出量の分布が求められる。したがって、スジムラを目立たなくして画質の低下を抑制することが効率良くできる。また、制御手段によって各ノズルから吐出すべきインク吐出数を算出し、複数のノズルにおけるインクの着弾面積に基づいて、複数のノズルから吐出されるインクの吐出量の分布を求める方法は、従来の複数のノズルから吐出されたインクの重量を測定する方法に比べて、膨大な工数がかからないので生産効率に優れる。また、複数のノズルから吐出されたインクが着弾したシート部材が適宜搬送されるので、着弾面積の測定が効率よく行われる。

本発明の液滴吐出方法は、機能液を吐出させる複数のノズルと、前記複数のノズルに対応して設けられた複数の駆動素子と、を有する液滴吐出ヘッドを用いた液滴吐出方法であって、下記の式（１）に基づき各ノズルから吐出すべき前記機能液の吐出数を算出する第１吐出数算出工程と、前記第１吐出数算出工程の後に、前記液滴吐出ヘッドを前記シート部材に対して前記複数のノズルの配列方向と交差する主走査方向に相対移動しつつ、前記各ノズルから前記第１吐出数算出工程で算出された吐出数で前記機能液を前記シート部材上に複数滴吐出する第１着弾工程と、前記第１着弾工程の後に、前記シート部材に着弾された複数滴の前記機能液の着弾面積を測定し、その平均の面積を前記各ノズルから吐出された前記機能液の着弾面積とし、その着弾面積に基づいて前記各ノズルから吐出された前記機能液の吐出量の分布を求める第１解析工程と、前記分布から前記複数のノズルにおける前記吐出量が所定の適正量に近づくように前記複数の駆動素子に印加する電圧を調整する第１制御工程と、を有することを特徴とする。
Ｎｓ＝｛σ・Ｚ（α／２）／Ｅ｝^２ ……（１）
（なお、各ノズルから吐出すべき機能液の吐出数をＮｓとし、所定の期待値、標準偏差がσの正規分布における信頼率をαとしたときの確率変数をＺ（α／２）、所定の誤差量をＥ、とする。）
この製造方法によれば、第１吐出数算出工程によって各ノズルから吐出すべきインクの吐出数が求められる。そして、第１吐出数算出工程の後の第１着弾工程によって各ノズルから吐出すべきインクの吐出数のインクが着弾される。そして、第１着弾工程の後の第１解析工程により複数のノズルにおけるインクの吐出量の分布が求められる。そして、第１制御工程により複数のノズルにおけるインク吐出量が所定の適正量に近づくように調整される。これにより、複数のノズルにおけるインク吐出量のばらつきが補正される。このため、液滴吐出ヘッドの全ノズルから均一な量のインクを吐出することが可能となる。したがって、スジムラを目立たなくして画質の低下を抑制することが効率良くできる。

また、上記液滴吐出方法においては、前記第１制御工程の後に、前記式（１）に基づき前記各ノズルから吐出すべき前記機能液の吐出数を算出する第２吐出数算出工程と、前記第２吐出数算出工程の後に、前記液滴吐出ヘッドを前記シート部材に対して前記複数のノズルの配列方向と交差する主走査方向に相対移動しつつ、前記各ノズルから前記第２吐出数算出工程で算出された吐出数で前記機能液を前記シート部材上に複数滴吐出する第２着弾工程と、前記第２着弾工程の後に、前記シート部材に着弾された複数滴の前記機能液の着弾面積を測定し、その平均の面積を前記各ノズルから吐出された前記機能液の着弾面積とし、その着弾面積に基づいて前記各ノズルから吐出された前記機能液の吐出量の分布を求める第２解析工程と、前記分布から前記複数のノズルにおける前記吐出量が所定の適正量に近づくように前記複数の駆動素子に印加する電圧を調整する第２制御工程と、を少なくとも１回有することが望ましい。
この製造方法によれば、第１制御工程の後に、吐出数算出工程と着弾工程と解析工程と制御工程と、を複数回繰り返して行うことにより、複数のノズルにおけるインク吐出量のばらつきが確実に調整される。このため、液滴吐出ヘッドの全ノズルから格段に均一な量のインクを吐出することが可能となる。したがって、スジムラをより目立たなくして画質の低下を格段に抑制することが効率良くできる。

本発明のカラーフィルターの製造方法は、上記の液滴吐出方法を用いて、基材上に設けられた所定領域に前記機能液を配置してカラーフィルターを形成することを特徴とする。
この製造方法によれば、上述したように液滴吐出ヘッドの全ノズルから均一な量のインクが吐出されるとともに、全ノズルにおけるインクの着弾面積が均一化されるので、スジムラの無い高品質なカラーフィルターを製造することが効率良くできる。

本発明の液滴吐出装置の概略構成を示す模式図である。 液滴吐出ヘッドの概略構成を示す模式図である。 カラーフィルター基板上にカラーフィルターを形成する方法の説明図である。 液滴吐出方法の工程を示すフローチャートである。 所定の期待値、標準偏差がσの正規分布（標準正規分布）を示す図である。 インク吐出量のばらつき補正前後の液滴吐出ヘッドの吐出特性を示す図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。かかる実施の形態は、本発明の一態様を示すものであり、この発明を限定するものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。また、以下の図面においては、各構成をわかりやすくするために、実際の構造と各構造における縮尺や数等が異なっている。

以下の説明においては、図１中に示されたＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部材について説明する。ＸＹＺ直交座標系は、Ｘ軸及びＹ軸がワークステージ１６に対して平行な方向に設定され、Ｚ軸がワークステージ１６に対して直交する方向に設定されている。図１中のＸＹＺ座標系は、実際にはＸＹ平面が水平面に平行な面に設定され、Ｚ軸が鉛直上方向に設定される。

（液滴吐出装置）
図１は本発明に係る液滴吐出装置１の概略構成を示す模式図である。液滴吐出装置１は、例えばインクジェット方式によりカラーフィルター基板（基材）Ｐの所定領域にカラーフィルター材料（機能液）の液滴を吐出してカラーフィルター層を形成する装置である。また、液滴吐出装置１は、本発明の液滴吐出方法を行うものでもある。

液滴吐出装置１は、ワークステージ１６、液滴吐出ヘッド５、チューブ４４、タンク３３、シート部材搬送台１１、供給リール１２、巻取リール１３、面積計測用カメラ（撮像装置）１４、制御ユニット（制御手段）３１、解析ユニット（解析手段）３２、第１配線４１、第２配線４２、第３配線４３を備えている。

ワークステージ１６は、ステージ移動装置（図示略）によってＸ軸方向に移動可能に設置されている。また、ワークステージ１６は、搬送装置（図示略）から搬送されるカラーフィルター基板Ｐを、真空吸着機構（図示略）によりＸＹ平面上に保持する。

液滴吐出ヘッド５は、第１配線４１を介して制御ユニット３１に電気的に接続されている。液滴吐出ヘッド５は、複数のノズルＮ（図２参照）を有し、制御ユニット３１から入力される描画データや駆動制御信号に基づいて、カラーフィルター材料の液滴を吐出する。また、液滴吐出ヘッド５は、カラーフィルター材料のＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）に対応して設けられている。また、液滴吐出ヘッド５は、チューブ４４を介してタンク３３と連結されている。

液滴吐出ヘッド５は、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に対してポールネジまたはリニアガイド等の軸受け機構（図示略）を備えている。そして、液滴吐出ヘッド５は、制御ユニット３１から入力されるＹ座標及びＺ座標を示す位置制御信号に基づいて、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に移動可能になっている。

チューブ４４は、タンク３３と液滴吐出ヘッド５とを連結するカラーフィルター材料の供給用チューブである。タンク３３は、Ｒ（赤）用のカラーフィルター材料、Ｇ（緑）用のカラーフィルター材料、Ｂ（青）用のカラーフィルター材料、の３色のカラーフィルター材料を貯蔵している。タンク３３は、３色のカラーフィルター材料を貯蔵するとともに、チューブ４４を介して３色に対応する液滴吐出ヘッド５にカラーフィルター材料を供給する。

シート部材搬送台１１は、搬送台移動装置（図示略）によってＸ軸方向に移動可能になっている。シート部材搬送台１１は、供給リール１２から供給される帯状のシート部材１５を搬送するシート部材１５の搬送台である。供給リール１２から供給されたシート部材１５は、巻取リール１３によって巻き取られる。

シート部材１５は、液滴吐出ヘッド５の複数のノズルＮから吐出されたインク（機能液）のドット状の着弾面積が記録可能な記録媒体である。このシート部材１５としては、例えばロール紙等の記録紙を用いることができる。なお、シート部材１５としては、ロール紙に代えて例えばガラス基板等の撥水性を有する基板を用いることもできる。

また、シート部材１５は、生産前、つまりカラーフィルター基板Ｐ上への描画前に、液滴吐出ヘッド５の複数のノズルＮの吐出状態（ノズル抜け、曲がり）を確認するために用いられるものでもある。

面積計測用カメラ１４は、シート部材搬送台１１上のシート部材１５の記録面（上面）に対向する位置に配置されている。面積計測用カメラ１４は、複数のノズルＮからシート部材１５に吐出されたインクの着弾面積を撮影するカメラである。面積計測用カメラ１４は、第２配線４２を介して解析ユニット３２に電気的に接続されている。面積計測用カメラ１４は、撮影したインクの着弾面積の画像データを解析ユニット３２に出力する。

解析ユニット３２は、面積計測用カメラ１４によって撮影されたインクの着弾面積の画像データを画像処置して着弾面積を測定し、得られた着弾面積の測定データに基づいて複数のノズルＮにおけるインク吐出量の分布を求める機能を有するものである。解析ユニット３２は、第３配線４３を介して制御ユニット３１に電気的に接続されている。解析ユニット３２は、複数のノズルＮにおけるインク吐出量の分布の測定データを制御ユニット３１に出力する。

制御ユニット３１は、液滴吐出ヘッド５とシート部材１５との相対移動及び、液滴吐出ヘッド５の吐出動作を制御する。また、制御ユニット３１は、解析ユニット３２から入力される複数のノズルＮにおけるインク吐出量の測定データ及び、後述する式（１）に基づいて、各ノズルＮから吐出すべきインクの吐出数を求める機能を有する。具体的には、液滴吐出ヘッド５をシート部材１５に対して相対移動しつつ、各ノズルから吐出すべきインク吐出数のインクをシート部材１５上に複数滴吐出させる。

また、制御ユニット３１は、解析ユニット３２から入力される複数のノズルＮにおけるインク吐出量の測定データに基づいて、駆動素子ＰＺ（図２参照）に印加する電圧を調整する。具体的には、制御ユニット３１は、複数のノズルＮにおけるインク吐出量が所定の適正量に近づくように、駆動素子ＰＺに印加する電圧を調整する。そして、駆動素子ＰＺにより複数のノズルＮにおけるインク吐出量のばらつきが調整される。つまり、複数のノズルＮにおけるインク吐出量のばらつきが補正される。

そして、駆動素子ＰＺによりインク吐出量のばらつきが補正された後、液滴吐出ヘッド５の複数のノズルＮからカラーフィルター基板Ｐ上の所定の位置にカラーフィルター材料の液滴が吐出される。

図２は液滴吐出ヘッド５の概略構成を示す模式図である。図２（ａ）は液滴吐出ヘッド５をワークステージ１６から見た平面図、図２（ｂ）は、液滴吐出ヘッド５の部分斜視図、図２（ｃ）は液滴吐出ヘッド５の１ノズルの部分断面図である。

図２（ａ）に示すように、液滴吐出ヘッド５は、Ｙ軸方向に配列された複数（例えば１８０個）のノズルＮ_１〜Ｎ_１８０を備えている。ノズルＮ_１〜Ｎ_１８０によってノズル列ＮＡが形成されている。図２（ａ）では１列分のノズルを示しているが、液滴吐出ヘッド５に設けるノズル数及びノズル列数は任意に変更可能であり、Ｙ軸方向に配列した１列分ノズルをＸ軸方向に複数列設けても良い。

図２（ｂ）に示すように、液滴吐出ヘッド５は、チューブ４４と連結される材料供給孔２０ａが設けられた振動板２０と、ノズルＮ_１〜Ｎ_１８０が設けられたノズルプレート２１と、振動板２０とノズルプレート２１との間に設けられた液溜まり２２と、複数の隔壁２３と、複数の収容室２４とを備えている。振動板２０上には、各ノズルＮ１〜Ｎ１８０に対応して駆動素子ＰＺ_１〜ＰＺ_１８０が配置されている。駆動素子ＰＺ_１〜ＰＺ_１８０は、例えばピエゾ素子である。

液溜まり２２には、材料供給孔２０ａを介して供給される液状のカラーフィルター材料が充填されるようになっている。収容室２４は、振動板２０と、ノズルプレート２１と、１対の隔壁２３とによって囲まれるようにして形成されている。また、収容室２４は、各ノズルＮ_１〜Ｎ_１８０に１対１に対応して設けられている。また、各収容室２４には、一対の隔壁２３の間に設けられた供給口２４ａを介して、液溜まり２２からカラーフィルター材料が導入されるようになっている。

図２（ｃ）に示すように、駆動素子ＰＺ_１は、圧電材料２５を一対の電極２６で挟持したものである。この駆動素子ＰＺ_１は、一対の電極２６に駆動信号を印加すると圧電材料２５が収縮するよう構成されたものである。そして、このような駆動素子ＰＺ_１が配置されている振動板２０は、一対の電極２６に駆動信号を印加すると駆動素子ＰＺ_１と一体になって同時に外側（収容室２４の反対側）へ撓曲するようになっており、これによって収容室２４の容積が増大するようになっている。

したがって、収容室２４内に増大した容積分に相当するカラーフィルター材料が、液溜まり２２から供給口２４ａを介して流入する。また、このような状態から駆動素子ＰＺ_１への駆動信号の印加を停止すると、駆動素子ＰＺ_１と振動板２０はともに元の形状に戻り、収容室２４も元の容積に戻る。これにより、収容室２４内のカラーフィルター材料の圧力が上昇し、ノズルＮ_１からカラーフィルター基板Ｐに向けてカラーフィルター材料の液滴Ｌが吐出される。また、駆動素子ＰＺ_１を用いることにより、収容室２４内に微振動を生じさせてインク吐出量を精度よく調整することができる。

図３は、液滴吐出ヘッド５を用いてカラーフィルター基板Ｐ上にカラーフィルター層（カラーフィルター）ＣＦを形成する方法の説明図である。図３（ａ）は、インクの吐出対象物であるカラーフィルター基板Ｐの概略平面図である。図３（ｂ）は、カラーフィルター基板Ｐの部分拡大平面図である。

図３（ａ）において、ガラス、プラスチック等によって形成された大面積のカラーフィルター基板Ｐの表面には複数のパネル領域ＣＡが設定されている。各パネル領域ＣＡは、互いに分離（切断）されて個々のカラーフィルター基板として提供される。各パネル領域ＣＡの内部には、図３（ｂ）に示すように、ドット状に配列された複数の画素ＰＸ（所定領域）が設けられている。画素ＰＸは各パネル領域ＣＡ内にマトリクス状に配列されており、それぞれの画素ＰＸ毎にカラーフィルター層（着色層）ＣＦが形成される。

図３（ｂ）の図示上下方向（矢印Ａ１及び矢印Ａ２で示す方向）を主走査方向とし、主走査方向と直交する方向（図示左右方向）を副走査方向として、液滴吐出ヘッド５をカラーフィルター基板Ｐ上に配置する。そして、カラーフィルター基板Ｐを液滴吐出ヘッド５に対して主走査方向及び副走査方向に相対的に移動（走査）させながら、液滴吐出ヘッド５の複数のノズルＮから着色材料を含むインク（カラーフィルター材料）を吐出させ、カラーフィルター基板Ｐ上の各画素ＰＸにカラーフィルター層ＣＦを形成する。

液滴吐出ヘッド５の走査は、１つのパネル領域ＣＡに関して複数回行う。例えば、主走査方向に液滴吐出ヘッド５を走査した後、副走査方向に液滴吐出ヘッド５を移動（走査）し、再度主走査方向に走査を行う。１つのパネル領域ＣＡの左端から右端まで移動（副走査）したら、再びパネル領域ＣＡの左端に戻り、既に吐出を行った位置とは若干異なる位置で主走査方向に走査を行う。そして、このような走査を複数回行うことによって、パネル領域ＣＡ内の全ての画素ＰＸに所望の膜厚のカラーフィルター層ＣＦを形成する。

なお、図３（ｂ）において液滴吐出ヘッド５が副走査方向に対して斜めに傾いているのは、液滴吐出ヘッド５のノズルＮのピッチを画素ＰＸのピッチに合わせるためである。ノズルＮのピッチと画素ＰＸのピッチとが所定の対応関係を満たして設定されていれば、液滴吐出ヘッド５を斜めに傾ける必要はない。

カラーフィルター層ＣＦは、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色をいわゆるストライプ配列、デルタ配列、モザイク配列等といった適宜の配列形態で配列することによって形成される。したがって、図３（ｂ）に示すインクの吐出工程においては、Ｒ、Ｇ、Ｂのカラーフィルター材料を吐出する液滴吐出ヘッド５を、Ｒ、Ｇ、Ｂの３色分だけ予め用意する。そして、これらの液滴吐出ヘッド５を順次に用いて１つのカラーフィルター基板Ｐ上にＲ、Ｇ、Ｂの３色のカラーフィルター層ＣＦの配列を形成する。

ところで、一般的に液滴吐出ヘッドにおいては、ノズル間でインクの吐出特性（吐出量）に僅かながらばらつきが存在する。ノズル間でインクの吐出量にばらつきがあると、これに起因してカラーフィルター基板Ｐ上へのインクの配置量がばらついてしまい、カラーフィルターにスジムラを発生させる原因となってしまう。

また、複数のノズルＮにおけるインク吐出量の測定精度を向上させる方法としては、測定数が少ないと信頼性に劣ることから、測定数を増やす方法がある。しかしながら、やみくもに測定数を増やすことは生産効率の低下につながる。

そこで、本発明の液滴吐出方法では、補正前（生産前）となるカラーフィルター基板Ｐ上への描画前に、液滴吐出ヘッド５の駆動素子ＰＺに印加する電圧を調整し、複数のノズルＮにおけるインクの吐出特性を調整する工程を設けるとともに、制御ユニット３１によって後述する式（１）に基づいて各ノズルＮから吐出すべきインクの吐出数を求め、測定精度及び生産効率を調整する工程を設けている。以下、本発明の液滴吐出方法について一例を挙げて説明する。

（液滴吐出方法）
図４は、本発明の液滴吐出方法の工程を示すフローチャートである。本発明の液滴吐出方法は、装置を所定の位置に配置して装置の位置合わせを行う「装置の位置合わせ工程」（ステップＳ１）と、後述する式（１）に基づいてシート部材１５に吐出すべきインクの吐出数を求める「第１吐出数算出工程」（ステップＳ２）と、シート部材１５を巻き取る「シート部材巻取工程」（ステップＳ３）と、液滴吐出ヘッド５をシート部材１５に対して複数のノズルＮの配列方向（Ｙ軸方向）と交差する主走査方向（Ｘ軸方向）に相対移動しながら、シート部材１５上に第１吐出数算出工程で算出された各ノズルＮから吐出すべきインクの吐出数でインクをシート部材上１５に複数滴吐出して着弾する「第１着弾工程」（ステップＳ４）と、第１着弾工程の後にシート部材１５に着弾された複数滴のインクの着弾面積を測定し、その平均の面積を各ノズルＮから吐出されたインクの着弾面積とし、その着弾面積に基づいて各ノズルＮから吐出されたインクの吐出量の分布を求める「第１解析工程」（ステップＳ５）と、複数のノズルＮにおけるインク吐出量が所定の適正量に近づくように駆動素子ＰＺに印加する電圧を調整する「第１制御工程」（ステップＳ６）と、を有する。

先ず、装置を所定の位置に配置して装置の位置合わせを行う（図４のステップＳ１）。具体的には、シート部材搬送台１１をワークステージ１６に向かってＸ軸方向に移動させ、液滴吐出ヘッド５の直下に配置する。これにより、シート部材搬送台１１上のシート部材１５が液滴吐出ヘッド５の複数のノズルＮに対向するように配置される。

次に、制御手段３１によって後述する式（１）に基づいてシート部材１５に吐出すべきインクの吐出数を求める（図４のステップＳ２）。具体的には、先ず、駆動素子ＰＺに印加する電圧を一定にして、所定の吐出数のインクをシート部材１５に着弾させる。次に、面積計測用カメラ１４によりシート部材１５に着弾されたインクの着弾面積を測定する。次に、解析ユニット３２によって得られた着弾面積の測定データに基づいて複数のノズルＮにおけるインク吐出量の分布を求める。この複数のノズルＮにおけるインク吐出量の分布データは制御ユニット３１に出力される。そして、制御ユニット３１によって、入力された複数のノズルＮにおけるインク吐出量の分布データ及び、後述する式（１）に基づいて各ノズルＮから吐出すべきインクの吐出数が求められる。この各ノズルＮから吐出すべきインクの吐出数は、正規分布（標準正規分布）により算出される。以下、標準正規分布について説明する。

図５は、所定の期待値（平均値）、標準偏差がσの正規分布（標準正規分布）を示す図である。図５に示すように、標準正規分布は、釣り鐘型のグラフであり、左右対称となっている。本実施形態では、期待値が０、標準偏差が１の標準正規分布を一例に挙げて説明する。図５において、符号αは所定の信頼区間（標準正規分布における下側信頼限界と上側信頼限界との間の区間）における信頼率、符号α／２は上側確率（グラフ右側のハッチングで示した面積）、符号Ｚ（α／２）は確率変数（標準正規分布において上側確率がα／２となる値）である。例えば、信頼率α＝０．９５とすると、上側確率α／２は０．４７５、確率変数Ｚ（α／２）は１．９６となる。

そして、各ノズルから吐出すべきインクの吐出数Ｎｓは、所定の期待値、標準偏差がσの正規分布における信頼率をαとしたときの確率変数Ｚ（α／２）と、所定の誤差量（抑えたい誤差量、例えば０．３％）Ｅと、の関係で表すと、下記の式（１）となる。
Ｎｓ＝｛σ・Ｚ（α／２）／Ｅ｝^２ ……（１）

本発明では、インク吐出量の高い測定精度が得られる測定数の適正値の条件として式（１）を用いている。この式（１）によれば、許容される誤差範囲で正確な吐出量の分布が求められる。したがって、シート部材１５におけるインクの着弾面積の測定を効率的に精度良く行うことができる。そして、その後のインク吐出量の調整においても効率的に高い精度が得られるようになる。

次に、シート部材１５を巻き取る（図４のステップＳ３）。具体的には、巻取リール１３によってインクが着弾されたシート部材１５が巻き取られる。つまり、供給リール１２からインクが着弾されていない新たなシート部材１５が供給される。

次に、液滴吐出ヘッド５をシート部材１５に対して複数のノズルＮの配列方向と交差する主走査方向に相対移動しながら、シート部材１５上に第１吐出数算出工程で算出された各ノズルＮから吐出すべきインク吐出数でインクをシート部材上１５に複数滴吐出して着弾する（図４のステップＳ４）。インクは、カラーフィルター層ＣＦにならって、ストライプ配列、デルタ配列、モザイク配列等といった適宜の配列形態で着弾するのがよい。これにより、液滴吐出ヘッド５の複数のノズルＮの補正前（シート部材１５への吐出時）の吐出状態と、補正後（カラーフィルター基板Ｐへの吐出時）の吐出状態と、が確実に整合するようになる。

また、インクをシート部材１５に着弾させる際は、複数回に分けて着弾させるのがよい。具体的には、先ず、第１のインクをシート部材１５上の所定の領域に着弾させる。次に、第２のインクを第１のインクの着弾されていない領域に着弾させる。これにより、インクをシート部材１５へ複数回繰り返して着弾できるので、シート部材１５を無駄なく有効に利用することができる。

次に、シート部材１５に着弾された複数滴のインクの着弾面積を測定し、その平均の面積を各ノズルＮから吐出されたインクの着弾面積とし、その着弾面積に基づいて各ノズルＮから吐出されたインクの吐出量の分布を求める（図４のステップＳ５）。具体的には、シート部材１５の上面に対向する位置に配置された面積計測用カメラ１４により、シート部材１５に各ノズルＮから吐出すべきインク吐出数Ｎｓのインクの着弾面積を撮影する。このとき、面積計測用カメラ１４のレンズの倍率は、測定精度と測定時間の点から、例えば４〜１０倍に設定するのがよい。また、インクの着弾面積を測定する際のＮ数は、測定精度の点から、例えばＮ＝２０〜３０に設定するのがよい。

面積計測用カメラ１４によって撮影された各ノズルＮから吐出すべきインク吐出数Ｎｓのインクの着弾面積の画像データは、解析ユニット３２に出力される。そして、解析ユニット３２よって複数のノズルＮにおけるインクの着弾面積が測定されるとともに、着弾面積の測定データに基づいて複数のノズルＮにおけるインク吐出量の分布が求められる。複数のノズルＮにおけるインク吐出量の分布データは制御ユニット３１に出力される。

次に、駆動素子ＰＺに印加する電圧が調整される（図４のステップＳ６）。具体的には、複数のノズルＮにおけるインク吐出量が所定の適正量に近づくように制御ユニット３１によって複数のノズルＮ毎に備えられた駆動素子ＰＺに印加する電圧が調整される。

図６は、インク吐出量のばらつきの補正前後の液滴吐出ヘッドの吐出特性を示す図である。図６において、横軸はノズル列ＮＡのノズル番号１〜１８０、縦軸は各ノズル番号に対応するノズルの吐出量を示している。図６に示すように、インク吐出量のばらつきの補正前の実線を見ると、両端部と中央部のノズルにおけるインク吐出量が相対的に多くなる傾向があることがわかる。

例えば、初期状態（図６中の補正前の実線参照）におけるインク吐出量が相対的に少ない領域のノズルに対応する駆動素子ＰＺに対して所定の電圧を印加する。一方、初期状態におけるインク吐出量が相対的に多い領域のノズルに対応する駆動素子ＰＺに対しては電圧を印加しない。

このようにして、駆動素子ＰＺによって複数のノズルＮ間で生じている吐出量のばらつきが調整される。これにより、複数のノズルＮにおけるインクの吐出量のばらつきが補正される。つまり、初期状態（補正前の実線）において複数のノズルＮ間で生じていたインク吐出量のばらつきを、補正後の実線に示すように略平均化することができる。

本実施形態の液滴吐出装置１によれば、制御ユニット３１によって式（１）に基づき各ノズルＮから吐出すべきインクの吐出数が求められる。そして、面積計測用カメラ１４により複数のノズルＮから吐出された複数滴のインクの着弾した画像が撮影される。そして、解析ユニット３２により複数のノズルＮから吐出されるインクの着弾面積に基づいて、複数のノズルＮから吐出されるインクの吐出量の分布が求められる。すると、制御ユニット３１により駆動素子ＰＺへの印加電圧は、複数のノズルＮにおけるインク吐出量が所定の適正量に近づくように調整される。つまり、制御ユニット３１により複数のノズルＮにおけるインク吐出量のばらつきが補正されることになる。このため、液滴吐出ヘッド５の全ノズルＮから均一な量のインクを吐出することが可能となる。また、従来に対して、やみくもに複数のノズルにおけるインク吐出量の測定数を増やすことなく、シート部材１５におけるインクの着弾面積の測定を効率的に精度良く行うことが可能になる。そして、その後のインク吐出量の調整においても効率的に高い精度が得られるようになる。本発明では、インク吐出量の高い測定精度が得られる測定数の適正値の条件として式（１）を用いている。この式（１）によれば、許容される誤差範囲で正確な吐出量の分布が求められる。したがって、スジムラを目立たなくして画質の低下を抑制することが効率良くできる。また、制御ユニット３１によって各ノズルＮから吐出すべきインク吐出数を算出し、複数のノズルＮにおけるインクの着弾面積に基づいて、複数のノズルＮから吐出されるインクの吐出量の分布を求める方法は、従来の複数のノズルから吐出されたインクの重量を測定する方法に比べて、膨大な工数がかからないので生産効率に優れる。また、複数のノズルＮから吐出されたインクが着弾したシート部材１５が適宜搬送されるので、着弾面積の測定が効率よく行われる。

本実施形態の液滴吐出方法によれば、第１吐出数算出工程によって各ノズルＮから吐出すべきインクの吐出数Ｎｓが求められる。そして、第１吐出数算出工程の後の第１着弾工程によって各ノズルＮから吐出すべきインクの吐出数Ｎｓのインクが着弾される。そして、第１着弾工程の後の第１解析工程により複数のノズルＮにおけるインクの吐出量の分布が求められる。そして、第１制御工程により複数のノズルＮにおけるインク吐出量が所定の適正量に近づくように調整される。これにより、複数のノズルにおけるインク吐出量のばらつきが補正される。このため、液滴吐出ヘッド５の全ノズルＮから均一な量のインクを吐出することが可能となる。したがって、スジムラを目立たなくして画質の低下を抑制することが効率良くできる。

なお、上記液滴吐出方法においては、第１制御工程の後に、式（１）に基づき各ノズルＮから吐出すべきインクの吐出数を算出する第２吐出数算出工程と、第２吐出数算出工程の後に、液滴吐出ヘッド５をシート部材１５に対して複数のノズルＮの配列方向と交差する主走査方向に相対移動しつつ、シート部材１５上に第２吐出数算出工程で算出された各ノズルＮから吐出すべき吐出数でインクをシート部材１５上に複数滴吐出する第２着弾工程と、第２着弾工程の後に、シート部材１５に着弾された複数滴のインクの着弾面積を測定し、その平均の面積を各ノズルＮから吐出されたインクの着弾面積とし、その着弾面積に基づいて各ノズルＮから吐出されたインクの吐出量の分布を求める第２解析工程と、前記分布から複数のノズルＮにおけるインク吐出量が所定の適正量に近づくように複数の駆動素子ＰＺに印加する電圧を調整する第２制御工程と、を少なくとも１回有していてもよい。

この製造方法によれば、第１制御工程の後に、吐出数算出工程と着弾工程と解析工程と制御工程と、を複数回繰り返して行うことにより、複数のノズルＮにおけるインク吐出量のばらつきが確実に調整される。このため、液滴吐出ヘッド５の全ノズルＮから格段に均一な量のインクを吐出することが可能となる。したがって、スジムラをより目立たなくして画質の低下を格段に抑制することが効率良くできる。

なお、上記液滴吐出方法においては、第２着弾工程で着弾するインクについても、カラーフィルター層ＣＦにならって、上述の第１着弾工程（図４のステップＳ４）と同様に適宜の配列形態で着弾するのがよい。これにより、液滴吐出ヘッド５の複数のノズルＮの補正前の吐出状態と、補正後の吐出状態と、が確実に整合するようになる。

また、本発明のカラーフィルターの製造方法によれば、上述したように液滴吐出ヘッドの全ノズルから均一な量のインクが吐出されるとともに、全ノズルにおけるインクの着弾面積が均一化されるので、スジムラの無い高品質なカラーフィルターを製造することが効率良くできる。

なお、上記実施形態では、ノズル間のインク吐出量のばらつきが調整された液滴吐出装置１を用いてカラーフィルターを製造する場合について説明したが、これに限らない。例えば、本発明の液滴吐出装置１はカラーフィルターの製造だけでなく、均一な膜厚を必要とされ、スジムラの形成が問題となる成膜工程においても適用可能である。

１…液滴吐出装置、５…液滴吐出ヘッド、１２…供給リール、１３…巻取リール、１４…面積計測用カメラ（撮像装置）、３１…制御ユニット（制御手段）、３２…解析ユニット（解析手段）、ＣＦ…カラーフィルター層（カラーフィルター）、Ｎ…ノズル、Ｐ…カラーフィルター基板（基材）、ＰＺ…駆動素子

Claims (4)

1. 機能液を吐出させる複数のノズルと、前記複数のノズルに対応して設けられた複数の駆動素子と、を有する液滴吐出ヘッドと、
   前記複数のノズルから吐出された前記機能液を着弾させるシート部材を供給する供給リールと、
   前記供給リールから供給された前記シート部材を巻き取る巻取リールと、
   前記供給リールと前記巻取リールとの間の前記シート部材に対して前記複数のノズルから吐出された前記機能液の画像を撮影する撮像装置と、
   前記撮像装置によって撮影された前記画像を画像処理して前記機能液の前記シート部材上の着弾面積を測定し、前記複数のノズルから吐出された前記機能液の吐出量の分布を求める解析手段と、
   前記液滴吐出ヘッドと前記シート部材との相対移動及び、前記液滴吐出ヘッドの吐出動作を制御するとともに、前記分布から前記複数のノズルにおける前記吐出量が所定の適正量に近づくように前記複数の駆動素子に印加する電圧を調整する制御手段と、を有し、
   前記制御手段は、下記の式（１）に基づき各ノズルから吐出すべき前記機能液の吐出数を算出するとともに、前記液滴吐出ヘッドを前記シート部材に対して前記複数のノズルの配列方向と交差する主走査方向に相対移動しつつ、前記各ノズルから前記吐出数で前記機能液を前記シート部材上に複数滴吐出させ、
   前記解析手段は、前記各ノズルから吐出された複数滴の前記機能液の画像を画像処理し、前記各ノズルにおける前記機能液の着弾面積を測定し、その平均の面積を前記各ノズルから吐出された前記機能液の着弾面積とし、その着弾面積に基づいて前記各ノズルから吐出された前記機能液の吐出量の分布を求めることを特徴とする液滴吐出装置。
   Ｎｓ＝｛σ・Ｚ（α／２）／Ｅ｝^２ ……（１）
   （なお、各ノズルから吐出すべき機能液の吐出数をＮｓとし、所定の期待値、標準偏差がσの正規分布における信頼率をαとしたときの確率変数をＺ（α／２）、所定の誤差量をＥ、とする。）
2. 機能液を吐出させる複数のノズルと、前記複数のノズルに対応して設けられた複数の駆動素子と、を有する液滴吐出ヘッドを用いた液滴吐出方法であって、
   下記の式（１）に基づき各ノズルから吐出すべき前記機能液の吐出数を算出する第１吐出数算出工程と、
   前記第１吐出数算出工程の後に、前記液滴吐出ヘッドを前記シート部材に対して前記複数のノズルの配列方向と交差する主走査方向に相対移動しつつ、前記各ノズルから前記第１吐出数算出工程で算出された吐出数で前記機能液を前記シート部材上に複数滴吐出する第１着弾工程と、
   前記第１着弾工程の後に、前記シート部材に着弾された複数滴の前記機能液の着弾面積を測定し、その平均の面積を前記各ノズルから吐出された前記機能液の着弾面積とし、その着弾面積に基づいて前記各ノズルから吐出された前記機能液の吐出量の分布を求める第１解析工程と、
   前記分布から前記複数のノズルにおける前記吐出量が所定の適正量に近づくように前記複数の駆動素子に印加する電圧を調整する第１制御工程と、を有することを特徴とする液滴吐出方法。
   Ｎｓ＝｛σ・Ｚ（α／２）／Ｅ｝^２ ……（１）
   （なお、各ノズルから吐出すべき機能液の吐出数をＮｓとし、所定の期待値、標準偏差がσの正規分布における信頼率をαとしたときの確率変数をＺ（α／２）、所定の誤差量をＥ、とする。）
3. 前記第１制御工程の後に、前記式（１）に基づき前記各ノズルから吐出すべき前記機能液の吐出数を算出する第２吐出数算出工程と、
   前記第２吐出数算出工程の後に、前記液滴吐出ヘッドを前記シート部材に対して前記複数のノズルの配列方向と交差する主走査方向に相対移動しつつ、前記各ノズルから前記第２吐出数算出工程で算出された吐出数で前記機能液を前記シート部材上に複数滴吐出する第２着弾工程と、
   前記第２着弾工程の後に、前記シート部材に着弾された複数滴の前記機能液の着弾面積を測定し、その平均の面積を前記各ノズルから吐出された前記機能液の着弾面積とし、その着弾面積に基づいて前記各ノズルから吐出された前記機能液の吐出量の分布を求める第２解析工程と、
   前記分布から前記複数のノズルにおける前記吐出量が所定の適正量に近づくように前記複数の駆動素子に印加する電圧を調整する第２制御工程と、を少なくとも１回有することを特徴とする請求項２に記載の液滴吐出方法。
4. 請求項２または３に記載の液滴吐出方法を用いて、基材上に設けられた所定領域に前記機能液を配置してカラーフィルターを形成することを特徴とするカラーフィルターの製造方法。

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