JP3332812B2 - カラーフィルタの製造方法及び表示装置の製造方法及び表示装置を備えた装置の製造方法 - Google Patents

カラーフィルタの製造方法及び表示装置の製造方法及び表示装置を備えた装置の製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、インクジェットヘ
ッドにより着色層を形成することによりカラーフィルタ
を製造するためのカラーフィルタの製造方法及びカラー
フィルタ及び表示装置及びこの表示装置を備えた装置に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、パーソナルコンピュータの発達、
特に携帯用パーソナルコンピュータの発達に伴い、液晶
ディスプレイ、とりわけカラー液晶ディスプレイの需要
が増加する傾向にある。しかしながら、さらなる普及の
ためには液晶ディスプレイのコストダウンが必要であ
り、特にコスト的に比重の高いカラーフイルタのコスト
ダウンに対する要求が高まっている。従来から、カラー
フイルタの要求特性を満足しつつ上記の要求に応えるべ
く種々の方法が試みられているが、いまだ全ての要求特
性を満足する方法は確立されていない。以下にそれぞれ
の方法を説明する。第1の方法は顔料分散法である。こ
の方法は、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。更にこの工程を3回繰り返すことによりR、
G、Bのカラーフイルタ層を形成する。
【0003】第2の方法が染色法である。染色法は、ガ
ラス基板上に染色用の材料である水溶性高分子材料を塗
布し、これをフオトリソグラフィー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。これを3回繰り返
すことによりR、G、Bのカラーフイルタ層を形成す
る。
【0004】第3の方法としては電着法がある。この方
法は、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回繰り返してR、G、Bのカラ
ーフイルタ層を形成し、最後に焼成するものである。
【0005】第4の方法としては印刷法がある。この方
法は、熱硬化型の樹脂に顔料を分散させ、印刷を3回繰
り返すことによりR、G、B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。ま
た、いずれの方法においても着色層上に保護層を形成す
るのが一般的である。
【0006】これらの方法に共通している点は、R、
G、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
が多いほど歩留りが低下するという問題を有している。
更に、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用には適用困難で
ある。また、印刷法は、解像性、平滑性が悪いためファ
インピッチのパターンは形成困難である。
【0007】これらの欠点を補うべく、特開昭59−7
5205号公報、特開昭63−235901号公報ある
いは特開平1−217320号公報等には、インクジェ
ット方式を用いてカラーフイルタを製造する方法が開示
されている。これらの方法は、R(赤)、G(緑)、B
(青)の三色の色素を含有するインクをインクジェット
方式で光透過性の基板上に吐出し、各インクを乾燥させ
て着色画素部を形成するものである。こうしたインクジ
ェット方式では、R、G、Bの各画素の形成を一度に行
うことが可能で大幅な製造工程の簡略化と、大幅なコス
トダウン効果を得ることが出来る。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、インク
ジェット方式では、複数のインク吐出ノズルを有するイ
ンクジェットヘッドを基板に対して走査させながら、走
査方向と直交する方向に並ぶ複数の画素列を一括して着
色することが行われるが、インクジェットヘッドの各ノ
ズル間のインク吐出量にばらつきがあると、走査方向と
直交する方向に並ぶ画素列間で濃度ムラが発生するとい
う問題点がある。
【0009】したがって、本発明は上述した課題に鑑み
てなされたものであり、その目的は、画素間の濃度ムラ
を高度に低減させることができるカラーフィルタの製造
方法を提供することである。
【0010】
【0011】
【課題を解決するための手段】上述した課題を解決し、
目的を達成するために、本発明に係わるカラーフィルタ
の製造方法は、走査方向と略直交する方向に複数のイン
ク吐出ノズルを有するインクジェットヘッドを被着色体
に対して相対的に走査させながら、前記複数のインク吐
出ノズルから前記被着色体に向けてインクを吐出して各
画素を着色することによりカラーフィルタを製造する方
法であって、前記各画素に射ち込まれるインク量を一定
にするために、前記複数のインク吐出ノズルのそれぞれ
の1回の吐出あたりのインク量に応じて、各インク吐出
ノズル毎の理論上のインク吐出ピッチ間隔Dを算出する
演算工程と、前記インクジェットヘッドの前記走査方向
への相対移動量の分解能をdとしたときに、前記走査方
向に沿って射ち込まれる所定番目のインクの理論上の吐
出位置の値であるkD(kは0以上の整数)がnd(n
は0以上の整数)と一致するときには、インクをkD=
ndの位置に吐出し、kDがndと(n+1)dの間の
値になるときには、インクをndの位置あるいは(n+
1)dの位置のいずれかに吐出するインク吐出工程とを
具備することを特徴としている。
【0012】また、この発明に係わるカラーフィルタの
製造方法において、前記インク吐出工程では、kDの値
が(n+a)d(ただし0<a<1)となる場合に、a
の小数点以下第1位を四捨五入した値をb(bは0又は
1)として、インクを(n+b)dの位置に吐出するこ
とを特徴としている。
【0013】また、この発明に係わるカラーフィルタの
製造方法において、前記インクジェットヘッドは、熱エ
ネルギーを利用してインクを吐出するヘッドであって、
インクに与える熱エネルギーを発生するための熱エネル
ギー発生体を備えることを特徴としている。
【0014】
【0015】また、本発明に係わる表示装置の製造方法
は、走査方向と略直交する方向に複数のインク吐出ノズ
ルを有するインクジェットヘッドを被着色体に対して相
対的に走査させながら、前記複数のインク吐出ノズルか
ら前記被着色体に向けてインクを吐出して各画素を着色
することにより製造されたカラーフィルタを備えた表示
装置を製造する方法であって、請求項1に記載の製造方
法によりカラーフィルタを製造する第1の工程と、該第
1の工程において製造されたカラーフィルタと、光量を
変更可能とする光量変更手段とを一体化する第2の工程
と、を有することを特徴としている。
【0016】また、本発明に係わる表示装置を備えた装
の製造方法は、走査方向と略直交する方向に複数のイ
ンク吐出ノズルを有するインクジェットヘッドを被着色
体に対して相対的に走査させながら、前記複数のインク
吐出ノズルから前記被着色体に向けてインクを吐出して
各画素を着色することにより製造されたカラーフィルタ
を有する表示装置を備えた装置を製造する方法であっ
て、請求項4に記載の製造方法により表示装置を製造す
る工程と、製造された表示装置に画像信号を供給する画
像信号供給手段を接続する工程と、を有することを特徴
としている。
【0017】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態につい
て、添付図面を参照して詳細に説明する。
【0018】なお、本発明において定義するカラーフィ
ルタとは、着色部と被着色体とを備えるものであり、入
力光に対し、特性を変えた出力光を得ることができるも
のである。
【0019】図1はカラーフィルタの製造装置の一実施
形態の構成を示す概略図である。
【0020】図1において、51は装置架台、52は架
台51上に配置されたXYθステージ、53はXYθス
テージ52上にセットされたカラーフィルタ基板、54
はカラーフィルタ基板53上に形成されるカラーフィル
タ、55はカラーフィルタ54の着色を行うR(赤),
G(緑),B(青)のインクジェットヘッド、58はカ
ラーフィルタ製造装置90の全体動作を制御するコント
ローラ、59はコントローラの表示部であるところのテ
ィーチングペンダント(パーソナルコンピュータ)、6
0はティーチングペンダント59の操作部であるところ
のキーボードを示している。
【0021】図2はカラーフィルタ製造装置90の制御
コントローラの構成図である。59は制御コントローラ
58の入出力手段であるティーチングペンダント、62
は製造の進行状況及びヘッドの異常の有無等の情報を表
示する表示部、60はカラーフィルタ製造装置90の動
作等を指示する操作部(キーボード)である。
【0022】58はカラーフィルタ製造装置90の全体
動作を制御するところのコントローラ、65はティーチ
ングペンダント59とのデータの受け渡しを行うインタ
フェース、66はカラーフィルタ製造装置90の制御を
行うCPU、67はCPU66を動作させるための制御
プログラムを記憶しているROM、68は生産情報等を
記憶するRAM、70はカラーフィルタの各画素内への
インクの吐出を制御する吐出制御部、71はカラーフィ
ルタ製造装置90のXYθステージ52の動作を制御す
るステージ制御部、90はコントローラ58に接続さ
れ、その指示に従って動作するカラーフィルタ製造装置
を示している。
【0023】次に、図3は、上記のカラーフィルタ製造
装置90に使用されるインクジェットヘッド55の構造
を示す図である。図1においては、インクジェットヘッ
ドはR,G,Bの3色に対応して3個設けられているが、
これらの3個のヘッドは夫々同一の構造であるので、図
3にはこれらの3個のヘッドのうちの1つの構造を代表
して示している。
【0024】図3において、インクジェットヘッド55
は、インクを加熱するための複数のヒータ102が形成
された基板であるヒータボード104と、このヒータボ
ード104の上にかぶせられる天板106とから概略構
成されている。天板106には、複数の吐出口108が
形成されており、吐出口108の後方には、この吐出口
108に連通するトンネル状の液路110が形成されて
いる。各液路110は、隔壁112により隣の液路と隔
絶されている。各液路110は、その後方において1つ
のインク液室114に共通に接続されており、インク液
室114には、インク供給口116を介してインクが供
給され、このインクはインク液室114から夫々の液路
110に供給される。
【0025】ヒータボード104と、天板106とは、
各液路110に対応した位置に各ヒータ102が来る様
に位置合わせされて図3の様な状態に組み立てられる。
図3においては、2つのヒータ102しか示されていな
いが、ヒータ102は、夫々の液路110に対応して1
つずつ配置されている。そして、図3の様に組み立てら
れた状態で、ヒータ102に所定の駆動パルスを供給す
ると、ヒータ102上のインクに膜沸騰が生じて気泡を
形成し、この気泡の体積膨張によりインクが吐出口10
8から押し出されて吐出される。従って、ヒータ102
に加える駆動パルスを制御、例えば電力の大きさを制御
することにより気泡の大きさを調整することが可能であ
り、吐出口から吐出されるインクの体積を自在にコント
ロールすることができる。
【0026】図4は、このようにヒータに加える電力を
変化させてインクの吐出量を制御する方法を説明するた
めの図である。
【0027】この実施形態では、インクの吐出量を調整
するために、ヒータ102に2種類の定電圧パルスを印
加する様になされている。2つのパルスとは、図4に示
す様にプレヒートパルスとメインヒートパルス(以下、
単にヒートパルスという)である。プレヒートパルス
は、実際にインクを吐出するに先立ってインクを所定温
度に暖めるためのパルスであり、インクを吐出するため
に必要な最低のパルス幅t5 よりも短い値に設定されて
いる。従って、このプレヒートパルスによりインクが吐
出されることはない。プレヒートパルスをヒータ102
に加えるのは、インクの初期温度を、一定の温度にまで
上昇させておくことにより、後に一定のヒートパルスを
印加したときのインク吐出量を常に一定にするためであ
る。また、逆にプレヒートパルスの長さを調節すること
により、予めインクの温度を調節しておき、同じヒート
パルスが印加された場合でも、インクの吐出量を異なら
せることも可能である。また、ヒートパルスの印加に先
立ってインクを暖めておくことにより、ヒートパルスを
印加した時のインク吐出の時間的な立ち上がりを早めて
応答性を良くする働きも持っている。
【0028】一方、ヒートパルスは、実際にインクを吐
出させるためのパルスであり、上記のインクを吐出する
ために必要な最低のパルス幅t5 よりも長く設定されて
いる。ヒータ102が発生するエネルギーは、ヒートパ
ルスの幅(印加時間)に比例するものであるため、この
ヒートパルスの幅を調節することにより、ヒータ102
の特性のばらつきを調整することが可能である。
【0029】なお、プレヒートパルスとヒートパルスと
の間隔を調整して、プレヒートパルスによる熱の拡散状
態を制御することによってもインクの吐出量を調整する
ことが可能となる。
【0030】上記の説明から分かる様に、インクの吐出
量は、プレヒートパルスとヒートパルスの印加時間を調
節することによって制御することも可能であるし、また
プレヒートパルスとヒートパルスの印加間隔を調節する
ことによっても可能である。従って、プレヒートパルス
及びヒートパルスの印加時間やプレヒートパルスとヒー
トパルスの印加間隔を必要に応じて調整することによ
り、インクの吐出量やインクの吐出の印加パルスに対す
る応答性を自在に調節することが可能となる。
【0031】次に、このインクの吐出量の調整について
具体的に説明する。
【0032】例えば、図4に示す様に吐出口(ノズル)
108a,108b,108cが、同じエネルギーを加
えた時のインクの吐出量が異なっている場合について説
明する。詳しくは、一定温度で、一定エネルギーを印加
したときに、ノズル108aのインク吐出量が36pl
(ピコリットル)、ノズル108bのインク吐出量が4
0pl、ノズル108cのインク吐出量が40plであ
り、ノズル108aに対応するヒータ102a及びノズ
ル108bに対応するヒータ102bの抵抗値が200
Ω、ノズル108cに対応するヒータ102cの抵抗値
が210Ωであるものとする。そして、それぞれのノズ
ル108a,108b,108cの吐出量を全て40p
lに合わせたいものとする。
【0033】それぞれのノズル108a,108b,1
08cの吐出量を同じ量に調整するためには、プレヒー
トパルスとヒートパルスの幅を調整すれば良いのである
が、このプレヒートパルスとヒートパルスの幅の組み合
わせには種々のものが考えられる。ここでは、ヒートパ
ルスにより発生するエネルギーの量を3つのノズルで同
じになる様に設定し、吐出量の調整は、プレヒートパル
スの幅を調整することにより行なうものとする。
【0034】まず、ノズル108aのヒータ102aと
ノズル108bのヒータ102bの抵抗値は同じ200
Ωであるので、ヒートパルスにより発生するエネルギー
を同じにするには、ヒータ102a,102bに同じ幅
の電圧パルスを印加すればよい。ここでは、電圧パルス
の幅を前述したt5 よりも長いt3 に設定する。一方、
ノズル108aと108bとは、同じエネルギーを加え
た時の吐出量が、36plと40plと異なるため、ノ
ズル108aの吐出量を多くするために、ヒータ102
aには、ヒータ102bのプレヒートパルスの幅t1 よ
りも長いt2 のプレヒートパルスを加える。このように
すれば、ノズル108aと108bの吐出量を同じ40
plにそろえることができる。
【0035】一方、ノズル108cのヒータ102cの
抵抗値は、他の2つのヒータ102a,102bの抵抗
値よりも高い210Ωであるため、ヒータ102cか
ら、他の2つのヒータと同じエネルギーを発生させるた
めには、ヒートパルスの幅を長くする必要がある。その
ため、ここでは、ヒートパルスの幅を前述したt3 より
も長いt4 に設定している。また、プレヒートパルスの
幅に関しては、一定エネルギーを加えた時のノズル10
8bと108cの吐出量が同じであるため、ヒータ10
2bと同じにすればよく、t1 の幅のプレヒートパルス
を加える。
【0036】以上の様にして、抵抗値と一定エネルギー
を加えた時のインク吐出量の異なる3つのノズル108
a,108b,108cから同じ量のインクを吐出させ
ることができる。また、同じ手法により、インクの吐出
量を意識的に異ならせることも可能である。なお、プレ
ヒートパルスを利用するのは、ノズルごとの吐出のバラ
つきを低減するためである。
【0037】図5は、カラーフィルタの製造工程の例を
示した図である。
【0038】図5(a)は、光透過部7と遮光部である
ブラックマトリクス2を備えたガラス基板1を示す。ま
ず、ブラックマトリクス2の形成された基板1上に光照
射又は光照射と加熱により硬化可能であり且つインク受
容性を有する樹脂組成物を塗布し、必要に応じてプリベ
ークを行って樹脂層3を形成する(図5(b))。樹脂
層3の形成には、スピンコート、ロールコート、バーコ
ート、スプレーコート、ディップコート等の塗布方法を
用いることができ、特に限定されるものではない。
【0039】次に、ブラックマトリクス2により遮光さ
れる部分の樹脂層をフォトマスク4を使用して予めパタ
ーン露光を行うことにより樹脂層の一部を硬化させてイ
ンクを吸収しない部位5(非着色部位)を形成し(図5
(c))、その後インクジェットヘッドを用いてR、
G、Bの各色を一度に着色し(図5(d))、必要に応
じてインクの乾燥を行う。
【0040】パターン露光の際に使用されるフォトマス
ク4としては、ブラックマトリクスによる遮光部分を硬
化させるための開口部を有するものを使用する。この
際、ブラックマトリクスに接する部分での着色剤の色抜
けを防止するために、比較的多くのインクを付与するこ
とが必要である。そのためにブラックマトリクスの(遮
光)幅よりも狭い開口部を有するマスクを用いることが
好ましい。
【0041】着色に用いるインクとしては、染料系、顔
料系共に用いることが可能であり、また液状インク、ソ
リッドインク共に使用可能である。
【0042】本発明で使用する硬化可能な樹脂組成物と
しては、インク受容性を有し、且つ光照射又は光照射と
加熱の少なくとも一方の処理により硬化し得るものであ
ればいずれでも使用可能であり、樹脂としては例えばア
クリル系樹脂、エポキシ樹脂、シリコン樹脂、ヒドロキ
シプロピルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、
メチルセルロース、カルボキシメチルセルロースなどの
セルロース誘導体あるいはその変性物等が挙げられる。
【0043】これらの樹脂を光あるいは光と熱により架
橋反応を進行させるために光開始剤(架橋剤)を用いる
ことも可能である。光開始剤としては、重クロム酸塩、
ビスアジド化合物、ラジカル系開始剤、カチオン系開始
剤、アニオン系開始剤等が使用可能である。またこれら
の光開始剤を混合して、あるいは他の増感剤と組み合わ
せて使用することもできる。更にオニウム塩などの光酸
発生剤を架橋剤として併用することも可能である。な
お、架橋反応をより進行させるために光照射の後に熱処
理を施してもよい。
【0044】これらの組成物を含む樹脂層は、非常に耐
熱性、耐水性等に優れており、後工程における高温ある
いは洗浄工程に十分耐え得るものである。
【0045】本発明で使用するインクジェット方式とし
ては、エネルギー発生素子として電気熱変換体を用いた
バブルジェットタイプ、あるいは圧電素子を用いたピエ
ゾジェットタイプ等が使用可能であり、着色面積及び着
色パターンは任意に設定することができる。
【0046】また、本例では基板上にブラックマトリク
スが形成された例を示しているが、ブラックマトリクス
は、硬化可能な樹脂組成物層を形成後、あるいは着色後
に樹脂層上に形成されたものであっても特に問題はな
く、その形態は本例に限定されるものではない。また、
その形成方法としては、基板上にスパッタもしくは蒸着
により金属薄膜を形成し、フォトリソ工程によりパター
ニングすることが好ましいが、これに限定されるもので
はない。
【0047】次いで光照射のみ、熱処理のみ、又は光り
照射及び熱処理を行って硬化可能な樹脂組成物を硬化さ
せ(図5(e))、必要に応じて保護層8を形成(図5
(f)する。なお、図中hνは光の強度を示し、熱処理
の場合は、hνの光の代わりに熱を加える。保護層8と
しては、光硬化タイプ、熱硬化タイプあるいは光熱併用
タイプの第2の樹脂組成物を用いて形成するか、あるい
は無機材料を用いて蒸着またはスパッタによって形成す
ることができ、カラーフィルタとした場合の透明性を有
し、その後のITO形成プロセス、配向膜形成プロセス
等に十分耐えうるものであれば使用可能である。
【0048】図6乃至図8は上記のカラーフィルタを組
み込んだカラー液晶表示装置30の基本構成を示す断面
図である。
【0049】カラー液晶表示装置は、一般的にカラーフ
ィルタ基板1と対向基板21を合わせこみ、液晶化合物
18を封入することにより形成される。液晶表示装置の
一方の基板21の内側に、TFT(Thin Film Transisto
r)(不図示)と透明な画素電極20がマトリクス状に形
成される。また、もう一方の基板1の内側には、画素電
極に対向する位置にRGBの色材が配列するようカラー
フィルタ54が設置され、その上に透明な対向電極(共
通電極)16が一面に形成される。ブラックマトリクス
2は、通常カラーフィルター基板1側に形成されるが
(図6参照)、BM(ブラックマトリクス)オンアレイ
タイプの液晶パネルにおいては対向するTFT基板側に
形成される(図7参照)。さらに、両基板の面内には配
向膜19が形成されており、これをラビング処理するこ
とにより液晶分子を一定方向に配列させることができ
る。また、それぞれのガラス基板の外側には偏光板1
1,22が接着されており、液晶化合物18は、これら
のガラス基板の間隙(2〜5μm程度)に充填される。
また、バックライトとしては蛍光灯(不図示)と散乱板
(不図示)の組み合わせが一般的に用いられており、液
晶化合物をバックライト光の透過率を変化させる光シャ
ッターとして機能させることにより表示を行う。
【0050】また、図8に示すように、画素電極20上
に着色部を形成し、カラーフィルタとして機能させるよ
うにしても良い。すなわち、カラーフィルタを構成する
着色部は、ガラス基板上に形成されることに限定される
ものではない。なお、図8に示す形式においては、画素
電極上にインク受容層を形成し、この受容層にインクを
付与する場合と、画素電極上に色材を混入した樹脂イン
クを直射ちする場合とがある。
【0051】このような液晶表示装置を情報処理装置に
適用した場合の例を図9乃至図11を参照して説明す
る。
【0052】図9は上記の液晶表示装置をワードプロセ
ッサ、パーソナルコンピュータ、ファクシミリ装置、複
写装置としての機能を有する情報処理装置に適用した場
合の概略構成を示すブロック図である。
【0053】図中、1801は装置全体の制御を行う制
御部で、マイクロプロセッサ等のCPUや各種I/Oポ
ートを備え、各部に制御信号やデータ信号等を出力した
り、各部よりの制御信号やデータ信号を入力して制御を
行っている。1802はディスプレイ部で、この表示画
面には各種メニューや文書情報及びイメージリーダ18
07で読み取ったイメージデータ等が表示される。18
03はディスプレイ部1802上に設けられた透明な感
圧式のタッチパネルで、指等によりその表面を押圧する
ことにより、ディスプレイ部1802上での項目入力や
座標位置入力等を行うことができる。
【0054】1804はFM(Frequency Modulation)音
源部で、音楽エディタ等で作成された音楽情報をメモリ
部1810や外部記憶装置1812にデジタルデータと
して記憶しておき、それらメモリ等から読み出してFM
変調を行うものである。FM音源部1804からの電気
信号はスピーカ部1805により可聴音に変換される。
プリンタ部1806はワードプロセッサ、パーソナルコ
ンピュータ、ファクシミリ装置、複写装置の出力端末と
して用いられる。
【0055】1807は原稿データを光電的に読取って
入力するイメージリーダ部で、原稿の搬送経路中に設け
られており、ファクシミリ原稿や複写原稿の他各種原稿
の読取りを行う。
【0056】1808はイメージリーダ部1807で読
取った原稿データのファクシミリ送信や、送られてきた
ファクシミリ信号を受信して復号するファクシミリ(F
AX)の送受信部であり、外部とのインタフェース機能
を有する。1809は通常の電話機能や留守番電話機能
等の各種電話機能を有する電話部である。
【0057】1810はシステムプログラムやマネージ
ャープログラム及びその他のアプリケーションプログラ
ム等や文字フォント及び辞書等を記憶するROMや、外
部記憶装置1812からロードされたアプリケーション
プログラムや文書情報、さらにはビデオRAM等を含む
メモリ部である。
【0058】1811は文書情報や各種コマンド等を入
力するキーボード部である。
【0059】1812はフロッピーディスクやハードデ
ィスク等を記憶媒体とする外部記憶装置で、この外部記
憶装置1812には文書情報や音楽あるいは音声情報、
ユーザのアプリケーションプログラム等が格納される。
【0060】図10は図9に示す情報処理装置の模式的
概観図である。
【0061】図中、1901は上記の液晶表示装置を利
用したフラットパネルディスプレイで、各種メニューや
図形情報及び文書情報等を表示する。このディスプレイ
1901上ではタッチパネル1803の表面は指等で押
圧することにより座標入力や項目指定入力を行うことが
できる。1902は装置が電話機として機能するときに
使用されているハンドセットである。キーボード190
3は本体と着脱可能にコードを介して接続されており、
各種文書機能や各種データ入力を行うことができる。ま
た、このキーボード1903には各種機能キー1904
等が設けられている。1905は外部記憶装置1812
へのフロッピーディスクの挿入口である。
【0062】1906はイメージリーダ部1807で読
取られる原稿を載置する用紙載置部で、読取られた原稿
は装置後部より排出される。またファクシミリ受信等に
おいては、インクジェットプリンタ1907よりプリン
トされる。
【0063】上記情報処理装置をパーソナルコンピュー
タやワードプロセッサとして機能する場合、キーボード
部1811から入力された各種情報が制御部1801に
より所定のプログラムに従って処理され、プリンタ部1
806に画像として出力される。
【0064】ファクシミリ装置の受信機として機能する
場合、通信回線を介してFAX送受信部1808から入
力したファクシミリ情報が制御部1801により所定の
プログラムに従って受信処理され、プリンタ部1806
に受信画像として出力される。
【0065】また、複写装置として機能する場合、イメ
ージリーダ部1807によって原稿を読取り、読取られ
た原稿データが制御部1801を介してプリンタ部18
06に複写画像として出力される。なお、ファクシミリ
装置の受信機として機能する場合、イメージリーダ部1
807によって読取られた原稿データは、制御部180
1により所定のプログラムに従って送信処理された後、
FAX送受信部1808を介して通信回線に送信され
る。
【0066】なお、上述した情報処理装置は図11に示
すようにインクジェットプリンタを本体に内蔵した一体
型としてもよく、この場合は、よりポータブル性を高め
ることが可能となる。同図において、図10と同一機能
を有する部分には、対応する符号を付す。
【0067】次に、カラーフィルタの各画素の濃度ムラ
を軽減する代表的な2つの方法について説明する。
【0068】図12乃至図14は複数のインク吐出ノズ
ルを有するインクジェットヘッドIJHの各ノズル間の
インク吐出量の差を補正する方法(以下ビット補正と呼
ぶ)を示した図である。
【0069】まず、図12に示すようにインクジェット
ヘッドIJHの例えば3つのノズルであるノズル1,ノ
ズル2,ノズル3からインクを所定の基板上に吐出さ
せ、夫々のノズルから吐出されるインクが基板P上に形
成するインクドットの大きさを測定し、各ノズルからの
インク吐出量を測定する。このとき、各ノズルのヒータ
に加えるヒートパルス(図4参照)を一定幅とし、既に
説明したようにプレヒートパルス(図4参照)の幅を変
化させる。これにより図13に示すようなプレヒートパ
ルス幅(図13に加熱時間として示す)とインク吐出量
の関係を示す曲線が得られる。ここで、例えば、各ノズ
ルからのインク吐出量を全て20ngに統一したいとす
ると、図13に示す曲線から、ノズル1に加えるプレヒ
ートパルスの幅は1.0μs、ノズル2では0.5μs、
ノズル3では0.75μsであることがわかる。従っ
て、各ノズルのヒータに、これらの幅のプレヒートパル
スを加えることにより、図14に示すように各ノズルか
らのインク吐出量を全て20ngに揃えることができ
る。このようにして、各ノズルからのインク吐出量を補
正することをビット補正と呼ぶ。
【0070】次に、図15乃至図17は、各インク吐出
ノズルからのインク吐出密度を調整することにより、イ
ンクジェットヘッドの走査方向の濃度ムラを補正する方
法(以下シェーディング補正と呼ぶ)を示す図である。
【0071】例えば、図15に示すように、インクジェ
ットヘッドのノズル3のインク吐出量を基準としたとき
に、ノズル1のインク吐出量が−10%、ノズル2のイ
ンク吐出量が+20%であったとする。このとき、イン
クジェットヘッドIJHを走査させながら、図16に示
すように、ノズル1のヒータには基準クロックの9回に
1回ずつヒートパルスを加え、ノズル2のヒータには基
準クロックの12回に1回ずつヒートパルスを加え、ノ
ズル3のヒータには基準クロックの10回に1回ずつヒ
ートパルスを加える。このようにすることにより、走査
方向のインク吐出数を各ノズル毎に変化させ、図17に
示すようにカラーフィルタの画素内の走査方向のインク
密度を一定にすることができ、各画素の濃度ムラを防止
することができる。このようにして、走査方向のインク
吐出密度を補正することをシェーディング補正と呼ぶ。
【0072】このような補正方法を応用したものとし
て、本願出願人は、既に特願平8−341351号にお
いて、上記のシェーディング補正とビット補正を組合わ
せることにより、画素列間の濃度ムラを低減させる方法
を提案している。この方法によれば、濃度ムラの発生は
かなり抑制され、良好なカラーフィルタを製造すること
ができる。しかしながら、この方法においては、シェー
ディング補正とビット補正とを組合わせているため、制
御がやや複雑になるという面もある。
【0073】例えば、図18に示すように、通常のシェ
ーディング補正の手法では、基準となるノズルの1回当
たりのインク吐出量を1とした場合に、あるノズルの1
回当りのインク吐出量が0.85であったとすると、基
準ノズルでの適正なインク吐出ピッチ間隔が50μmの
とき、0.85のノズルでは、適正なインク吐出ピッチ
間隔は、50×(0.85/1)=42.5μmとなる。
すなわち、1回のインク吐出量が少ないノズルで着色を
行なう場合、インク吐出量が少ない分を、インク吐出ピ
ッチ間隔を狭めることで補正し、画素に射ち込まれるイ
ンク総量を一定にする。
【0074】このとき、インクジェットヘッドとカラー
フィルタ基板との相対移動の分解能を無限に小さくしよ
うとすると、処理するデータの量が増えて制御に時間が
かかるようになるため、その分解能の細かさには限界が
ある。そのため、実際には、インクジェットヘッドとカ
ラーフィルタ基板との相対移動の分解能は、カラーフィ
ルタの製造にかかる時間を考えると、インクの平均吐出
ピッチ間隔の10%程度が現実的な値である。このよう
に分解能が吐出ピッチ間隔の10%である場合には、イ
ンクの吐出位置は、理想的なインクドットの位置に対し
て±5%ずれる。詳しくは、吐出量が0.85のノズル
で42.5μmの位置にインクを吐出しようとしても、
上記の分解能の制約から、実際にインクを吐出できる位
置は、40μmの位置か45μmの位置かのどちらかに
なり、理想的な吐出位置に対して、最大2.5μmずれ
ることとなる。
【0075】上記の特願平8−341351号の技術に
おいては、理想的な吐出位置が例えば42.5μmであ
った場合には、分解能の制約から、図18に示すように
全てのインクの吐出ピッチ間隔を45μmに統一して、
インクを45μmの一定間隔で射ち込むようにしてい
る。そのため、一定長さの画素列を着色する場合、4
2.5μm間隔でインクを吐出する理想的な場合のイン
クの総量に比較して、45μm間隔でインクを吐出した
場合にはインクの総量が少なくなり、実際のインクの総
量=理想的なインクの総量×(42.5/45)とな
り、実際のインクの総量が、理想的なインクの総量より
も約5%少なくなる。また、逆に、インクの吐出量が
0.95のノズルの場合は、理想的な吐出ピッチが47.
5μmであるので、これを上記と同様に45μmの一定
ピッチとした場合には、実際のインクの総量は理想的な
インクの総量よりも約5%多くなる。このように、イン
クジェットヘッドと基板との相対移動の分解能が、イン
ク吐出ピッチの10%であった場合には、画素列に射ち
込まれるインクの総量は、±5%ばらつくこととなる。
【0076】これを解決するために、特願平8−341
351号の技術においては、上記のシェーディング補正
により増減したインクの総量をさらに補正するために、
既に説明したビット補正の技術を用いて、インク一発あ
たりの吐出量を補正し、画素列に射ち込まれるインクの
総量を理想的な値に近づけるようにしている。したがっ
て、このようなシェーディング補正とビット補正の組合
わせが、制御をやや複雑にする原因となっている。
【0077】そこで、本願出願人は、上記の方法をさら
に改良するものとして、本願発明を提案するものであ
る。
【0078】以下、本願発明の特徴的な部分であるシェ
ーディング補正の手法の一実施形態について図19を参
照して説明する。
【0079】例えば、既に図18で説明したように、基
準となるインク吐出量を1としたときに、あるノズルの
インク吐出量が0.85であったとする。この場合、イ
ンク吐出量が1のノズルでの理想的なインク吐出ピッチ
間隔を50μmとすると、0.85のノズルでの理想的
なインク吐出ピッチ間隔Dは、既に述べたように42.
5μmとなる。また、インクジェットヘッドと基板との
相対移動の分解能dを5μmとする。
【0080】本実施形態では、インク吐出量が0.85
のノズルで、まずインクジェットヘッドの相対走査の原
点においてインクを一発吐出する。次に、2発目のイン
クの吐出位置は42.5μmであるが、インクジェット
ヘッドの相対移動の分解能の制約からこの位置にインク
を吐出することができないので、42.5μmに一番近
い分解能(5μm)の整数倍である45μmの位置にイ
ンクを吐出する。言い換えれば、42.5μmが分解能
(5μm)の8.5倍であることから、この8.5という
数字の小数点以下第1位を四捨五入して9倍とし、分解
能(5μm)の9倍である45μmの位置にインクを吐
出する。
【0081】次に、3発目のインクの吐出位置は、4
2.5μmの2倍の85μmであるが、この値は分解能
(5μm)のちょうど整数倍になっているので、この位
置にはインクを吐出することができ、85μmの位置に
インクを吐出する。
【0082】さらに、4発目のインクの吐出位置は、4
2.5μmの3倍の127.5μmであるが、2発目の場
合と同様にこの位置にはインクを吐出できないので、一
番近い分解能の整数倍である130μmの位置にインク
を吐出する。
【0083】以下同様に、42.5μmの整数倍が、分
解能(5μm)の整数倍と一致する場合には、その位置
にインクを吐出し、42.5μmの整数倍が分解能の整
数倍と一致しない場合には、一番近い分解能の整数倍の
位置にインクを吐出する。
【0084】このようにすれば、画素列に射ち込まれる
インク弾の総数は、理想的なインク弾の総数に対して最
大でも1発しかずれないため、画素列に実際に射ち込ま
れるインクの総量は、理想的なインクの総量とほとんど
完全に一致する。
【0085】例えば、ストライプ型のカラーフィルタに
対し、1ラインを着色する場合、1ラインの長さを15
0mmとすれば、インクの吐出ピッチを50μmとし
て、全部で3000発のインク弾が射ち込まれることと
なる。この場合、上記のように実際に射ち込まれるイン
ク弾の総数は理想的なインク弾の総数に対して、1発し
か誤差がないので、複数のライン間でのインク総量の誤
差は、±1/3000=±0.034%以下となる。
【0086】このように、本実施形態によれば、シェー
ディング補正のみで、各画素列に射ち込まれるインクの
総量を極めて高精度に制御することができる。
【0087】なお、本実施形態では、基準となるインク
の吐出量(上記では1と表わしている)は、インクジェ
ットヘッドの全ノズルの吐出量の平均値とする。また、
上記の説明では、インク吐出量が0.85のノズルの場
合について、説明しているが、インク吐出量が他の値の
ノズルでも同様の補正を行なえばよいことは言うまでも
ない。
【0088】また、ストライプ型のカラーフィルタばか
りでなく、デルタ型等の場合のように画素列単位ではな
く、画素単位で着色する場合でも、1回のインク吐出量
を小さくする、もしくはインク濃度を薄くする等の操作
を行なって、着色するインク弾数を多くすれば、同様の
効果が期待できる。
【0089】なお、上記で説明した内容を一般式で表わ
すと以下のようになる。
【0090】インクジェットヘッドのノズル数:N 第n番目のノズルのインク吐出量:Vn(ng) 全ノズルの平均吐出量:Vave=(ΣVn/N)(ng) Vn=Vaveのノズルで吐出すべき標準吐出ピッチ:Ps
(μm/dot) 吐出ピッチ分解能:Pr(μm) とすると、シェーディング補正を行うためのn番目のノ
ズルの吐出ピッチPnは、 Pn=(Vn/Vave)・Ps となる。
【0091】各ノズルの吐出ピッチはPnで表わされ、
その倍数を吐出ピッチ分解能の倍数で一番近い値にす
る。そのため、誤差としては(1/射ち込み総数)とな
る。
【0092】ストライプ型のカラーフィルタでは、画素
毎の誤差を1ライン毎の誤差と考えて問題ないので、画
素間の吐出量誤差としては、±0.数%以下となる。
【0093】もちろん、デルタ型等でも少吐出量のヘッ
ドを利用し、同様の手法を用いれば、同等の効果を得る
ことができる。
【0094】図20は、本実施形態の手法と、補正な
し、ビット補正のみ、シェーディング補正のみ、ビット
補正+シェーディング補正の各場合によりストライプ型
10.4インチSVGA(Super Video Graffics Arra
y)カラーフィルタを製造するとしたときのインク量の
ばらつきのシミュレーション結果を表わしているが、本
実施形態の手法がもっとも精度が良いことが分かる。
【0095】以上説明したように、上記の実施形態によ
れば、画素間の着色濃度ムラを高度に低減して、高品位
なカラーフィルタを製造することができる。
【0096】なお、本発明は、その趣旨を逸脱しない範
囲で、上記実施形態を修正または変形したものに適用可
能である。
【0097】本発明は、特にインクジェット記録方式の
中でも、インク吐出を行わせるために利用されるエネル
ギーとして熱エネルギーを発生する手段(例えば電気熱
変換体やレーザ光等)を備え、前記熱エネルギーにより
インクの状態変化を生起させる方式のプリント装置につ
いて説明したが、かかる方式によれば記録の高密度化、
高精細化が達成できる。
【0098】その代表的な構成や原理については、例え
ば、米国特許第4723129号明細書、同第4740
796号明細書に開示されている基本的な原理を用いて
行うものが好ましい。この方式はいわゆるオンデマンド
型、コンティニュアス型のいずれにも適用可能である
が、特に、オンデマンド型の場合には、液体(インク)
が保持されているシートや液路に対応して配置されてい
る電気熱変換体に、記録情報に対応していて膜沸騰を越
える急速な温度上昇を与える少なくとも1つの駆動信号
を印加することによって、電気熱変換体に熱エネルギー
を発生せしめ、記録ヘッドの熱作用面に膜沸騰を生じさ
せて、結果的にこの駆動信号に1対1で対応した液体
(インク)内の気泡を形成できるので有効である。この
気泡の成長、収縮により吐出用開口を介して液体(イン
ク)を吐出させて、少なくとも1つの滴を形成する。こ
の駆動信号をパルス形状をすると、即時適切に気泡の成
長収縮が行われるので、特に応答性に優れた液体(イン
ク)の吐出が達成でき、より好ましい。
【0099】このパルス形状の駆動信号としては、米国
特許第4463359号明細書、同第4345262号
明細書に記載されているようなものが適している。な
お、上記熱作用面の温度上昇率に関する発明の米国特許
第4313124号明細書に記載されている条件を採用
すると、さらに優れた記録を行うことができる。
【0100】記録ヘッドの構成としては、上述の各明細
書に開示されているような吐出口、液路、電気熱変換体
の組み合わせ構成(直線状液流路または直角液流路)の
他に熱作用面が屈曲する領域に配置されている構成を開
示する米国特許第4558333号明細書、米国特許第
4459600号明細書を用いた構成も本発明に含まれ
るものである。加えて、複数の電気熱変換体に対して、
共通するスロットを電気熱変換体の吐出部とする構成を
開示する特開昭59−123670号公報や熱エネルギ
ーの圧力波を吸収する開口を吐出部に対応させる構成を
開示する特開昭59−138461号公報に基づいた構
成としても良い。
【0101】さらに、記録装置が記録できる最大記録媒
体の幅に対応した長さを有するフルラインタイプの記録
ヘッドとしては、上述した明細書に開示されているよう
な複数記録ヘッドの組み合わせによってその長さを満た
す構成や、一体的に形成された1個の記録ヘッドとして
の構成のいずれでもよい。
【0102】加えて、装置本体に装着されることで、装
置本体との電気的な接続や装置本体からのインクの供給
が可能になる交換自在のチップタイプの記録ヘッド、あ
るいは記録ヘッド自体に一体的にインクタンクが設けら
れたカートリッジタイプの記録ヘッドを用いてもよい。
【0103】また、本発明の記録装置の構成として設け
られる、記録ヘッドに対しての回復手段、予備的な補助
手段等を付加することは本発明の効果を一層安定にでき
るので好ましいものである。これらを具体的に挙げれ
ば、記録ヘッドに対してのキャッピング手段、クリーニ
ング手段、加圧あるいは吸引手段、電気熱変換体あるい
はこれとは別の加熱素子あるいはこれらの組み合わせに
よる予備加熱手段、記録とは別の吐出を行う予備吐出モ
ードを行うことも安定した記録を行うために有効であ
る。
【0104】以上説明した本発明実施例においては、イ
ンクを液体として説明しているが、室温やそれ以下で固
化するインクであっても、室温で軟化もしくは液化する
ものを用いても良く、あるいはインクジェット方式では
インク自体を30°C以上70°C以下の範囲内で温度
調整を行ってインクの粘性を安定吐出範囲にあるように
温度制御するものが一般的であるから、使用記録信号付
与時にインクが液状をなすものであればよい。
【0105】加えて、積極的に熱エネルギーによる昇温
をインクの固形状態から液体状態への状態変化のエネル
ギーとして使用せしめることで積極的に防止するため、
またはインクの蒸発を防止するため、放置状態で固化し
加熱によって液化するインクを用いても良い。いずれに
しても熱エネルギーの記録信号に応じた付与によってイ
ンクが液化し、液状インクが吐出されるものや、記録媒
体に到達する時点では既に固化し始めるもの等のよう
な、熱エネルギーの付与によって初めて液化する性質の
インクを使用する場合も本発明は適用可能である。この
ような場合インクは、特開昭54−56847号公報あ
るいは特開昭60−71260号公報に記載されるよう
な、多孔質シート凹部または貫通孔に液状または固形物
として保持された状態で、電気熱変換体に対して対向す
るような形態としてもよい。本発明においては、上述し
た各インクに対して最も有効なものは、上述した膜沸騰
方式を実行するものである。
【0106】
【発明の効果】以上説明した様に、本発明によれば、画
素間の着色濃度ムラを高度に低減して、高品位なカラー
フィルタを製造することができる。
【0107】また、シェーディング補正のみで、インク
量を調整するので、制御が単純になる。
【0108】
【図面の簡単な説明】
【図1】カラーフィルタの製造装置の一実施形態の構成
を示す概略図である。
【図2】カラーフィルタの製造装置の動作を制御する制
御部の構成を示す図である。
【図3】カラーフィルタの製造装置に使用されるインク
ジェットヘッドの構造を示す図である。
【図4】ヒータに加える電力を変化させてインクの吐出
量を制御する方法を説明するための図である。
【図5】カラーフィルタの製造工程を示した図である。
【図6】カラーフィルタを組み込んだカラー液晶表示装
置の基本構成の例を示す断面図である。
【図7】カラーフィルタを組み込んだカラー液晶表示装
置の基本構成の他の例を示す断面図である。
【図8】カラーフィルタを組み込んだカラー液晶表示装
置の基本構成のさらに他の例を示す断面図である。
【図9】液晶表示装置が使用される情報処理装置を示し
た図である。
【図10】液晶表示装置が使用される情報処理装置を示
した図である。
【図11】液晶表示装置が使用される情報処理装置を示
した図である。
【図12】各ノズル毎の吐出量の差を補正する方法を説
明するための図である。
【図13】各ノズル毎の吐出量の差を補正する方法を説
明するための図である。
【図14】各ノズル毎の吐出量の差を補正する方法を説
明するための図である。
【図15】インクの吐出密度を変更する方法を説明する
ための図である。
【図16】インクの吐出密度を変更する方法を説明する
ための図である。
【図17】インクの吐出密度を変更する方法を説明する
ための図である。
【図18】インクを等間隔で吐出した様子を示す図であ
る。
【図19】一実施形態のシェーディング補正の方法を示
す図である。
【図20】一実施形態の方法と他の方法とでのインク量
のばらつきの程度の違いを示した図である。
【符号の説明】
52 XYθステージ 53 ガラス基板 54 カラーフィルタ 55 着色ヘッド 58 コントローラ 59 ティーチングペンダント 60 キーボード

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 走査方向と略直交する方向に複数のイン
    ク吐出ノズルを有するインクジェットヘッドを被着色体
    に対して相対的に走査させながら、前記複数のインク吐
    出ノズルから前記被着色体に向けてインクを吐出して各
    画素を着色することによりカラーフィルタを製造する方
    法であって、 前記各画素に射ち込まれるインク量を一定にするため
    に、前記複数のインク吐出ノズルのそれぞれの1回の吐
    出あたりのインク量に応じて、各インク吐出ノズル毎の
    理論上のインク吐出ピッチ間隔Dを算出する演算工程
    と、 前記インクジェットヘッドの前記走査方向への相対移動
    量の分解能をdとしたときに、前記走査方向に沿って射
    ち込まれる所定番目のインクの理論上の吐出位置の値で
    あるkD(kは0以上の整数)がnd(nは0以上の整
    数)と一致するときには、インクをkD=ndの位置に
    吐出し、kDがndと(n+1)dの間の値になるとき
    には、インクをndの位置あるいは(n+1)dの位置
    のいずれかに吐出するインク吐出工程とを具備すること
    を特徴とするカラーフィルタの製造方法。
  2. 【請求項2】 前記インク吐出工程では、kDの値が
    (n+a)d(ただし0<a<1)となる場合に、aの
    小数点以下第1位を四捨五入した値をb(bは0又は
    1)として、インクを(n+b)dの位置に吐出するこ
    とを特徴とする請求項1に記載のカラーフィルタの製造
    方法。
  3. 【請求項3】 前記インクジェットヘッドは、熱エネル
    ギーを利用してインクを吐出するヘッドであって、イン
    クに与える熱エネルギーを発生するための熱エネルギー
    発生体を備えることを特徴とする請求項1に記載のカラ
    ーフィルタの製造方法。
  4. 【請求項4】 走査方向と略直交する方向に複数のイン
    ク吐出ノズルを有するインクジェットヘッドを被着色体
    に対して相対的に走査させながら、前記複数のインク吐
    出ノズルから前記被着色体に向けてインクを吐出して各
    画素を着色することにより製造されたカラーフィルタを
    備えた表示装置を製造する方法であって、請求項1に記載の製造方法によりカラーフィルタを製造
    する第1の工程と、 該第1の工程において製造されたカラーフィルタと、
    量を変更可能とする光量変更手段とを一体化する第2の
    工程と、 を有する ことを特徴とする表示装置の製造方法
  5. 【請求項5】 走査方向と略直交する方向に複数のイン
    ク吐出ノズルを有するインクジェットヘッドを被着色体
    に対して相対的に走査させながら、前記複数のインク吐
    出ノズルから前記被着色体に向けてインクを吐出して各
    画素を着色することにより製造されたカラーフィルタを
    有する表示装置を備えた装置を製造する方法であって、請求項4に記載の製造方法により表示装置を製造する工
    程と、 製造された 表示装置に画像信号を供給する画像信号供給
    手段を接続する工程と、 を有する ことを特徴とする表示装置を備えた装置の製造
    方法
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