JP4984934B2 - 吐出パターン生成装置及び吐出パターン生成方法、並びにカラーフィルタ及び有機機能性素子の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、高精細なパターンを吐出するための吐出パターンの生成方法及び吐出装置に関するものであり、特に隔壁パターンに対し一定量の液滴を吐出させるために適したインクジェット吐出装置に関する。

カラーフィルタの基板サイズは年々大型化が進んでいる。従来は、フォトリソグラフィー工程を繰り返す顔料分散法等用いられてきたが、カラーフィルタのコストダウン化を図るために、近年は工程数が少なく、カラーフィルタの各着色層を同時に形成することが可能なインクジェット装置を用いた方法が検討されている。

インクジェット装置を用いたカラーフィルタの製造方法としては、隔壁で区切られた開口部に、インクジェットヘッドのノズルからカラーフィルタの各色に対応するインキを吐出し、各着色層を形成する方法が一般的である。このとき各開口部に吐出、充填される各インキの充填量のバラツキが小さいほどカラーフィルタの色ムラが低減され、高品質なカラーフィルタを製造することができる。

一方、カラーフィルタとしては、表示装置の高解像度化、それに伴う高精細化によって、年々微細化する傾向にある。カラーフィルタの微細化に従って、インクジェットで塗工するパターンピッチは狭くなっていくため、インクジェットヘッドからのインクの吐出量を少量でかつ均一となるように高い精度で制御する必要がある。このため、インクジェット装置を用いたカラーフィルタの製造方法においては、複数のインクジェットヘッドを積み重ねて解像度を向上させる方法が検討されている。

しかしながら、インクジェットヘッドから吐出されるインキ量は、ノズルごとにバラツキを持っているために、吐出量が異なる場合がある。特に、複数のインクジェットヘッドを積み重ねた、高解像度を目的とする吐出装置の場合には、一つのノズルから吐出されるインキ量がごく微小量のために、バラツキは相対的に大きいものとなってしまう。

この場合、各開口部に対し、同量のインキを充填するために、各ノズルから同数回インキを吐出したとしても、ノズルごとのバラツキにより最終的なインキの充填量に差が生じてしまい、各画素間の色ムラとなってカラーフィルタの品質および歩留まりを低下させる原因となっていた。

結果として、同一ヘッドセットの組み合わせによって吐出した各隔壁開口部（以下、セル）への吐出量はほぼ等しくなるために、同一ヘッドセットで形成した吐出パターンのライン（以下、セルライン）と、異なるヘッドセットにより形成したセルラインでの吐出量の差がインキの平均総液量のバラツキのために視覚的に色ムラとして現われてしまうことになる。

このような問題の解決のため、ノズルごとの吐出バラツキを抑える手段として、例えばノズルごとに駆動電圧値を変更できる回路装置を組み込み、理想吐出量と実際の吐出量を比較し、吐出量を調整することでムラを低減する方法が、特許文献１に掲載されている。

特開２００４−９０６２１号公報

しかしながら上記特許文献１に示すように、ノズル毎に駆動電圧値を変更し補正するには、各ノズルのバラツキや、隣接ノズルが同時タイミングで吐出している場合と吐出していない場合とで吐出量が異なる隣接のクロストークによる影響を、全て把握する必要がある。このため、何回も吐出・測定を繰り返し行い、各ノズルの吐出バラツキが無くなるまで作業をするため、膨大な時間や材料を使用する問題があった。

同様の問題は、基板上に隔壁を形成し、その開口部に１層あるいは複数の有機機能層を積層した有機ＥＬ素子、有機太陽電池等の有機機能性素子を、インクジェット法を用いて製造した際にも生じる。例えば、有機ＥＬ素子においては、吐出装置からの有機機能性インキを吐出し、形成した発光層にムラ・バラツキが生じていると、全体として発光ムラ・バラツキの目立った有機ＥＬ素子のとなってしまう。

本発明は、これら上記の問題を鑑みてなされたもので、ノズル毎に吐出量を測定・補正し、駆動電圧を変更することなく、一方、ノズル毎の吐出バラツキによる濃度むらが発生し品質低下をすることもなく、高品質なカラーフィルタ及び有機機能性素子を製造することができる吐出パターン生成装置を提供することを課題としている。

上記課題を解決するために為された請求項１に係る発明は、基板上パターンの開口部に、複数のノズルからインキを吐出し、基板上に画素部を形成する吐出パターン生成装置であって、
前記ノズル及び前記基板のパラメータ情報から有効なノズルを選択する手段と、
前記有効なノズルから吐出するインキのドロップ数の増減数を乱数を用いて決定する手段と、を具備し、
前記開口部へのドロップ数Ｄ（ｘ）を、
全ての吐出ノズルからのインキのドロップ数をＤ、一つのノズルから一回に吐出されるインキの量をａ、インキの理想総液量をＭ、実際の平均総液量をＭ´、とした場合に下記式で表される調整後のドロップ数Ｄ´

を用いた下記式で表される式に基づいて決定することを特徴とする吐出パターン生成装置である。

（ＲＡＮＤ（ｘ）は０以上１以下の実数の乱数を生成する関数を表し、Ｍ´´は調整後の平均総液量を表し、ｂはドロップ数の増減数基準値を表し、ｂ−ｊはドロップ数の増減数を表し、ｍはＭよりも小さいある設定量を表し、調整後の平均総液量Ｍ´´が理論総液量Ｍと異なる場合とする。）
パラメータ情報とは、例えば基板のサイズ、形成パターン等の事前に入力される情報と、ノズル及び基板の位置等の逐次入力されるノズル及び基板に係る情報を合わせた、吐出パターンに係る情報である。

請求項２に係る発明は、前記有効なノズルから、前記ドロップ数を増減するノズルをランダムに選択する手段を具備することを特徴とする請求項１に記載の吐出パターン生成装置である。

請求項３に係る発明は、基板上パターンの開口部に、複数のノズルからインキを吐出し、基板上に画素部を形成する吐出パターン生成方法であって、
前記ノズル及び前記基板のパラメータ情報から前記開口部に位置する有効なノズルを選択する工程と、
前記有効なノズルから吐出するインキのドロップ数の増減数を乱数を用いて決定する工程と、を有し、
前記開口部へのドロップ数Ｄ（ｘ）を、
全ての吐出ノズルからのインキのドロップ数をＤ、一つのノズルから一回に吐出されるインキの量をａ、インキの理想総液量をＭ、実際の平均総液量をＭ´、とした場合に下記式で表される調整後のドロップ数Ｄ´

を用いた下記式で表される式に基づいて決定することを特徴とする吐出パターン生成方法である。

（ＲＡＮＤ（ｘ）は０以上１以下の実数の乱数を生成する関数を表し、Ｍ´´は調整後の平均総液量を表し、ｂはドロップ数の増減数基準値を表し、ｂ−ｊはドロップ数の増減数を表し、ｍはＭよりも小さいある設定量を表し、調整後の平均総液量Ｍ´´が理論総液量Ｍと異なる場合とする。）

請求項４に係る発明は、前記有効なノズルから、前記ドロップ数を増減するノズルをランダムに選択する工程を有することを特徴とする請求項３に記載の吐出パターン生成方法である。

請求項５に係る発明は、前記ドロップ数の増減数が、同一ノズルヘッドによって開口部に吐出したインキの平均総液量（一つのセル内に吐出される総液量の平均）の理想値からのズレの大きさにより重み付けされることを特徴とする請求項３または４に記載の吐出パターン生成方法である。

請求項６に係る発明は、乱数によって増減させる前の前記ドロップ数が、前記平均液量の理想値に最も近くなるように設定されることを特徴とする請求項３ないし５のいずれか１項に記載の吐出パターン生成方法である。

請求項７に係る発明は、前記増減させるドロップ数の最大値が、各開口部の平均総液量のバラツキの程度によって決定されることを特徴とする請求項３ないし６のいずれか１項に記載の吐出パターン生成方法である。ここでセルラインとは、同一のノズルヘッドによって生成される吐出パターンの集合を意味する。

請求項９に係る発明は、基板上に隔壁パターンと、該隔壁パターンの開口部の画素部からなるカラーフィルタの製造方法であって、請求項３ないし７のいずれか１項に記載の吐出パターン生成方法により、画素部を形成することを特徴とするカラーフィルタの製造方法である。

請求項１０に係る発明は、基板上に隔壁パターンと、該隔壁パターンの開口部に一層あるいは複数の有機機能層からなる有機機能性素子の製造方法であって、請求項３ないし７のいずれか１項に記載の吐出パターン生成方法により、有機機能層を形成することを特徴とするカラーフィルタの製造方法である。

請求項１に係る発明によって、各セルに吐出するインキの吐出量にランダムなバラツキを与える手段を有することにより、セルごとに実際に吐出するドロップ数に幅を持たせることで、セルライン内に一定のバラツキを持たせ、セルラインごとの平均吐出量のバラツキを目立たなくすることができ、これにより全体的な色ムラを低減することができた。

請求項２に係る発明によって、ドロップ数を増減させるノズルをランダムに選択することにより、各ノズルの吐出量のバラツキから生じる色ムラを低減することができ、全体として各セル間の吐出量のバラツキを低減することができた。

請求項３に係る発明によって、ノズルヘッドごとに吐出量を調整することが可能となり、各セルラインの平均総液量を理想総液量に近づけることができた。これにより、セルラインごとの膜厚のバラツキの少ない吐出パターンを形成することが可能となった。

請求項４に係る発明によって、各ノズルから吐出するインキの吐出量にバラツキを与えることにより、あらかじめ各ノズル間で生じていた吐出量のバラツキによる各セル間の吐出量のバラツキを軽減することができた。

請求項５に係る発明によって、ドロップ数を増減させるノズルをランダムに選択することにより、各ノズルの吐出量のバラツキから生じる低減することができ、全体としてのセルの総液量のバラツキを低減することができた。

請求項６に係る発明によって、ノズルの吐出量のバラツキの程度に合わせたインキの吐出の制御が容易にでき、さらに吐出量の理想値からのずれを補正できた。このことにより、より理想総液量に平均総液量を近づけることが可能となり、吐出パターンの生成ができた。

請求項７に係る発明によって、平均量を理想値に近づけることができた。さらにこのことにより、より少ない増減させるドロップ数の最大値によって、理想総液量に近づけることが可能となった。

請求項８に係る発明によって、各セルラインの平均総液量のバラツキとノズルごとの吐出量バラツキから生じる各セルの総液量のバラツキを近づけることでより均質で色ムラの少ない吐出パターンの生成が可能となった。請求項７に係る発明を含む場合、増減させるドロップ数の最大値の幅が広がるために、各セルの平均総液量のバラツキとセルライン内の総液量のバラツキを合わせることが容易になった。

請求項９に係る発明によって、より均質な着色層が形成できた。このことにより高精細で色むら、バラツキの少ない高品質なカラーフィルタがより短時間で製造可能となった。

請求項１０に係る発明によって、より均質な膜厚の有機機能層が形成することができ、発光ムラの少ない有機ＥＬ素子等、高品質な有機機能性素子を製造することが可能となった。

図１は、本発明の吐出パターン生成装置の全体構成の一例である。本発明吐出パターン生成装置にはインクジェットヘッド１が複数個配列したインクジェットヘッドユニット２を持つ。カラーフィルタを生成するためには、着色層を形成する各色（例えばＲ、Ｇ、Ｂ）のインキの吐出を行う必要があるため、前述した複数個並んでいるインクジェットヘッドの組み合わせが各色配置されている。また、インクジェットヘッドは主走査方向に移動し、画像描画を行う。

基板置き台３は、副走査方向に移動可能であり、さらにθ方向に回転可能である。θ方向に回転可能なため、基板置き台の上に置かれた基板の隔壁とインクジェットヘッドユニットを平行に合わせることができ、副走査方向に動作させることで画像描画を行うことができる。また、基板置き台には図示されていないが吸着機構を備えており、基板置き台におかれた基板を固定することが可能である。

本発明の吐出パターン生成装置は、少なくともインキを隔壁の開口部に吐出するためのインクジェットヘッドに存するノズルと、あらかじめ入力されたパラメータ情報に基づいて位置情報を認識あるいは計測し、これを出力する手段と、ノズルから吐出するインキのドロップ数の増減を乱数を用いて決定する手段とを有する。さらには、ドロップ数を増減させるノズルをランダムに選択する手段を有する吐出パターン生成装置である。

本発明に用いるインクジェットヘッド及びインキを吐出するためのノズルは、複数のノズルが配置された構成のものであれば適用可能であるが、説明においては図２のように、一列に配置されたノズルが、複数の組み合わされているものを用いる。この場合、各相のノズルは各々異なったタイミングでインキを吐出される。例えば図２はインクジェットヘッドの断面図の模式図であるが、Ａ相、Ｂ相、Ｃ相の同じ行からインキが吐出されるタイミングはＡ、Ｂ、Ｃの順でずれる。この方式（以下、シェアウェーブモードと記載）では各ノズルの間隔を狭め、高密度なインクジェットヘッドとすることができるために、高精細な吐出パターン形成が必要なカラーフィルタの製造に適している。

このインクジェットヘッドは、Ａ相、Ｂ相、Ｃ相に対応するバッファ（以下、ラインバッファと記載）を備えていて、各相のラインバッファは相互に情報を転送することができる。このインクジェットヘッドから吐出されるまでの簡単な動作フローを図３に示す。

まず、Ａ相ラインバッファが、吐出パターン情報を受けとり、その転送された情報のうちＡ相に関する情報に基づいてＡ相インキ吐出口から吐出を開始する。また、Ａ相インキ吐出口から吐出開始と同時に、吐出パターン情報をＡ相ラインバッファからＢ相ラインバッファに転送する。Ａ相インキ吐出口から吐出終了後、Ｂ相インキ吐出口は、転送された吐出パターン情報のうちＢ相に関する情報に基づいて吐出を開始する。また、Ｂ相インキ吐出口から吐出開始と同時に、吐出パターン情報をＢ相ラインバッファからＣ相ラインバッファに転送する。Ｂ相インキ吐出口から吐出終了後、Ｃ相インキ吐出口は、転送された吐出パターン情報のうちＣ相に関する情報に基づいて吐出を開始する。Ｃ相インキ吐出口から吐出終了後、ラインカウンターにて設定回数ライン吐出を行ったかどうかの判定を行い、設定回数の吐出が行なわれていなければ、吐出パターン情報をＡ相ラインバッファに転送する。再び、Ａ相インキ吐出口は吐出パターン情報に基づいて吐出開始する。以下、前述した動作をライン数分繰り返し行い、所望の吐出パターンを作成する。

以上がシェアウェーブモードでの吐出制御方法であるが、本発明の吐出装置はその他の方式でも問題ない。以下、本発明の吐出パターン形成方法によってカラーフィルタを形成する場合を例に説明するが、その他の光学素子、例えば有機ＥＬ素子の場合であれば発光層の各色画素を形成する場合にも同様に本発明を用いることができる。

吐出パターン情報に基づいてインクジェットヘッドのノズルからインクを吐出する制御手段として、例えばインクジェットヘッドコントローラー４を吐出装置に接続する。インクジェットヘッドコントローラー４は、インクジェットヘッドを駆動し、インクジェットヘッドパラメータ情報と吐出パターンが格納されている。インクジェットヘッドパラメータ情報は、インクジェットヘッドを駆動させるための情報である。吐出パターン情報は、インクジェットヘッドの位置情報を引数として、特定のノズルの吐出についての情報が格納されている。吐出を行う際にインクジェットヘッドコントローラーから各ノズルに吐出パターン情報が転送され、描画を行うことが可能である。

また、上記インクジェットヘッドコントローラー４のインクジェットヘッドを駆動させるためのインクジェットヘッドパラメータ情報には、インクジェットヘッドごとに最適の電圧値のパラメータを設定できることが好ましい。全てのインクジェットヘッドの駆動電圧を同じ値を設定すると、インクジェットヘッドから吐出される液滴の量が個体差により変わるため、基板内にインキを均一に吐出することができなくなるおそれがある。インクジェットヘッドごとに最適の電圧値のパラメータを設定できるようにすることによって、インクジェットヘッドごとの吐出量を制御することが可能となり、各セルの吐出量を調整することができる。

本発明の有する、位置情報を認識あるいは計測し、これを出力する手段は、あらかじめ入力されたカラーフィルタのサイズ、隔壁パターンのピッチ、画素部のパターン（ストライプ配列、セル配列、モザイク配列等の情報配列パターンを含む）等のカラーフィルタ基板のパラメータと、インクジェットヘッド及びノズルの位置情報（ヘッドの位置ずれ情報を含む）、吐出装置の基板の置き台の移動量等のパラメータ（以下、合わせて吐出パターン情報と記載）から、ノズルから基板上に吐出されるインキの着弾位置を算出する。あるいは、吐出装置に設置されたカメラによって、基板表面の画像を取得・処理し、インキの着弾位置を算出することもできる。

基板上の隔壁パターンにたいしてインクジェットヘッド及びノズルの位置が算出した後、この情報を基に、インキの着弾位置が、画素部の形成位置（目的とする隔壁開口部：セル）であるか否かをプログラムにより処理判断する。着弾位置が目的とする隔壁開口部に該当する場合のみ有効なノズルとして認識され、そうではないノズルからは吐出されない。

図４はノズルが有効か否かの判断の具体例である。インクジェットヘッドのノズル５のうち、カラーフィルタ基板の開口部の直上部にあたるノズルについては有効と判断され、それ以外のノズルは無効と判断し、吐出パターン情報を生成する。そして、この吐出パターン情報に従って、各インクジェットヘッドのノズルは目的とするセル内にインキを吐出する。

ここで本発明の吐出装置及び吐出方法を用いない場合には、セルライン内においては、セルごとの吐出量のバラツキが小さい場合、つまり各セルの吐出量の標準偏差が小さい場合（セルライン内の吐出量の標準偏差）でも、各セルライン間の吐出量の標準偏差（セルライン間の吐出量の標準偏差）が、セルライン内の吐出量の標準偏差に比べて大きいために、全体として視覚的に色ムラの大きいカラーフィルタとなってしまう。もちろん、カラーフィルタの各着色層を構成するインキによって、理想的な着色層の膜厚は異なるので、上記の吐出量は同色のインキを吐出するノズルごとの吐出量平均値及び標準偏差を意味する。

そこで本発明の吐出パターン形成装置は、有効なノズルから吐出するインキのドロップ数の増減数を乱数を用いて決定する手段を有することによって、この問題を解決する。つまり、ある一定規定量のドロップ数（以下、基本ドロップ数）から、各セルごとに実際に吐出するドロップ数に幅を持たせることで、セルライン内に一定のバラツキを持たせ、各セルラインごとの平均吐出量のバラツキを目立たなくすることができ、これにより全体的な色ムラを低減することができる。

ここで、ノズルから吐出するインキのドロップ数の増減数を乱数を用いて決定する手段は、上述の有効なノズルから吐出するノズルを選択し、さらに、乱数を用いて、吐出するインキのドロップ数を規定の値から任意の増減を与えるような計算機である。あらかじめ設定した増減数の範囲内で、ランダムに増減数を振り分けることで、画素部の各セルに吐出するインキのドロップ数に幅を持たせ、ノズルごとの吐出量バラツキによる各画素間の色ムラを低減することが可能となる。各セルラインにおいて、ランダムにドロップ数の増減を与えることによって、意図的にセルライン間の吐出量の標準偏差と、セルライン内の吐出量の標準偏差を近づけることができるからである。

また、理想的な着色層の膜厚を形成するためのインキの理論総液量を吐出することが理想であるが、課題でも述べたように、ノズルごとの吐出量のバラツキ、クロストークの影響などによって、実際の平均インキ総液量は、理論インキ総液量からずれている場合がある。
そこで、実際に吐出された（各セルラインにおける）平均インキ総液量が多い場合には、増減するドロップ数が増加する方向に乱数の割り振りに加重を掛ける事により、平均インキ総液量を理論値により近い値にすることが可能であり、より高品質なカラーフィルタが製造できる。例えば、平均総液量が理論層液量よりも多い場合には、ドロップ数が減少する割合よりも増加する割合が増えるように、ランダム関数を増減するドロップ数に割り振る。

なお、インキの平均総液量が理論総液量に比べて大きな液量差がある場合には、ノズルから吐出する基本ドロップ数を増減すればよい。これにより平均総液量と理論総液量の差を１ドロップ以下にすることができる。ノズルからの１ドロップの吐出量を増減する方法も考えられるが、ノズルヘッドごとにノズルからの吐出量を設定する場合には、ノズルヘッド全体でノズルからの吐出量が変わってしまうために、液量の調整は困難である。

上記のドロップ数を増減する方法では、インキの平均総液量と理論総液量の差が１ドロップ以下のときにはそれ以上理論値に近づけることはできない。そこで、本発明のように、ドロップ数の増減を決定する乱数の割り振りに加重を掛ける事により、さらに理論インキ総液量に近い値まで平均インキ総液量を近づけることが可能となる。

また、本発明の吐出パターン生成装置においては、ドロップ数を増減させるノズルをランダムに選択する手段を有することが好ましい。吐出するノズルの選択に乱数を用いてランダムに指定することによって、各ノズルの吐出量のバラツキから生じるムラを軽減することができ、全体として各セル間の吐出量のバラツキをより低減することが可能となる。

本発明は、インクジェット法を用いたパターンの形成において、画素部の膜厚のバラツキを軽減し、ムラをなくすものであるから、インクジェット法を用いた素子の作製に適用可能である。以下に本発明を用いた素子の製造方法の例として、カラーフィルタ及び有機機能性素子の製造方法を説明する。

カラーフィルタあるいは有機機能性素子のいずれの素子の製造についても、基板上に隔壁が形成し、そこに画素部を形成することにより作成できる。

［基板］
基板は、印刷物の支持基板として用いるものである。目的とする光学素子により、基板の種類は異なるが、例えば、硝子基板、石英基板、プラスチック基板等、ドライフィルム等、公知の透明基板材料を使用することができる。中でも硝子基板は、カラーフィルタ、有機ＥＬ素子用途において、透明性、強度、耐熱性、耐候性において優れている。

［隔壁］
本発明ではインキジェット印刷装置により基板にインキを付与し、カラーフィルタあるいは有機機能性素子を形成する。異なる種類のインキ同士の混色（又は混合）を防止するため、基板上に予め隔壁を形成することが好ましい。

隔壁は、基板の表面を多数の領域に区分けすると共に、この多数の領域のそれぞれに吐出されたインキの混色を防止する機能を有するものである。混色を防止するため、隔壁には一定の撥インキ作用を示すものを用いることが望ましい。例えば、隔壁を撥インキ剤を含む樹脂組成部により形成する方法、樹脂組成物により形成した隔壁にプラズマ処理を行い撥インキ性を付与する方法、隔壁を光触媒層とともに形成し光触媒作用により隔壁に撥インキ性を付与する方法などを例示することができる。また、ディスプレイの表示画面を構成するカラーフィルタ、有機ＥＬ素子においては、この隔壁に遮光性を付与することで、表示画面のコントラストを向上させることができる。いずれの場合であっても、隔壁を樹脂組成物より形成する場合には、樹脂バインダーと撥インキ剤とを必須成分として含有する必要がある。

隔壁は印刷法、フォトリソグラフィー法等の公知の隔壁形成方法により形成することができる。

＜カラーフィルタの製造方法＞
カラーフィルタを形成する場合、まず前記の基板上に、上記の方法で隔壁を形成する。着色インキを使用して、本発明の吐出パターン形成装置により着色層を形成する。着色インキは、着色顔料、溶媒、樹脂バインダーを、必要に応じて含むことができる。

＜有機機能性素子の製造方法＞
有機ＥＬ素子または有機太陽電池、あるいは有機半導体を形成する場合にもまず前記の基板上に、隔壁を形成する。インキに有機発光材料を含むものとし、本発明の吐出パターン生成装置及び吐出方法を用いて基板上に吐出、有機機能層を形成し製造することができる。このインキは、有機発光材料、溶媒、樹脂バインダーを、必要に応じて含むことができる。溶媒、樹脂バインダーは、前記＜隔壁の形成＞で掲げたものと同様の材料を使用することができる。
［有機発光材料］
有機発光材料としてクマリン系、ペリレン系、ピラン系、アンスロン系、ポルフィレン系、キナクリドン系、Ｎ，Ｎ’−ジアルキル置換キナクリドン系、ナフタルイミド系、Ｎ，Ｎ’−ジアリール置換ピロロピロール系、イリジウム錯体系等の有機溶剤に可溶な有機発光材料や該有機発光材料をポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリビニルカルバゾール等の高分子中に分散させたものや、ポリアリーレン系、ポリアリーレンビニレン系やポリフルオレン系などの高分子有機発光材料が挙げられる。

本発明の吐出装置による吐出パターン生成方法の具体例及び本発明による光学素子製造の例としてカラーフィルタを具体例とし、以下に詳細に説明する。

まず、前述したように吐出パターンに従って、ノズルの有効・無効が判断される。基板上の隔壁開口部に存在し、かつ画素部に形成する画素に対応するインキを吐出するノズルを有効とする（図４）。

次に、一つのセル内にある有効なノズルの数（以下、吐出ノズル数）Ｎは、各セルに充填するインキの総液量や、セルのサイズ等によって任意に決定することが出来る。

一つのノズルから一回に吐出されるインキの量（１ドロップの吐出量）がａとし、全ての吐出ノズルからのインキのドロップ数（基準ドロップ数）をＤとすると、インキの理想総液量ＭはＤ×ａで表され、各ノズルに割り当てられるドロップ数ｄは［Ｄ×ａ／Ｎ］とその余りとなる。

図５は、有効なノズルから、矢印で示されている吐出するノズルを、各セルの中で選択する説明図である。選択する方法は任意であるが、一定の組み合わせでノズルを選択した場合、ノズルの吐出量のバラツキによって、各セルの総液量に偏りが生じる恐れがあるので、ランダムに吐出するノズルを選択することが好ましい。ランダムに吐出ノズルを選択することにより、各ノズルの吐出量のバラツキによる各セル間の総液量の差を緩和することができるからである。図５の（ａ）は選択されたノズルが一つのセル中に一つの場合、（ｂ）は複数ある場合の模式図である。

次に、本発明においては、インキの理想総液量Ｍにたいして、Ｍよりも小さいある設定量ｍを理想総液量Ｍからの増減量として想定する。この設定量ｍは、例えば、実際の各セルライン内のセルの総液量のバラツキ（標準偏差）から算出される。前述のように、このセルライン内の吐出量の標準偏差と、セルライン間の平均吐出量の標準偏差が近く、さらに平均吐出量が各セルライン間で一致するように調整することが好ましい。

さらに、ここで実際の平均総液量Ｍ´と理想総液量Ｍとの差を考慮し、各セルラインのドロップ数を調整する。ここで調整により、理想総液量からできるだけ近しくなることが望ましい。例えば、増減するドロップ数は、平均総液量Ｍ´と理想総液量Ｍとの差と、１ドロップのインキ吐出量によって決定することができ、調整後のドロップ数は以下のように書くことができる。

上記のようなドロップ数の調整によって、平均総液量は理想総液量に近づけることができ、調整後の平均総液量Ｍ´´となる。理想総液量Ｍ、平均総液量Ｍ´、調整後の平均総液量Ｍ´´、設定量ｍ、吐出ノズル数Ｎ、１ドロップの吐出量ａ、基準ドロップ数Ｄ、ドロップ数の増減数基準値ｂ等の各設定パラメータは、吐出パターン情報としてあらかじめ設定、格納される。

次に、設定パラメータと乱数を用いて、各セルにおけるドロップ数Ｄ（ｘ）を決定する。ここでｘは各セルを表すシンボルとする。調整後の平均総液量Ｍ´´が理論総液量Ｍと等しい場合、ドロップ数Ｄ（ｘ）を決定する式は、ドロップ数の増減数をｂ−ｉとして、例えば以下のように書くことができる。

ここでＲＡＮＤ（）は０以上１以下の実数の乱数を生成する関数を表す。調整後の平均総液量Ｍ´´が理論総液量Ｍと異なる場合、ドロップ数Ｄ（ｘ）を決定する式は、ドロップ数の増減数をｂ−ｊとして、例えば以下のように書くことができる。

上記の式によって、例えば実際の平均総液量Ｍ´´が理想総液量よりも多い場合には、各セルのドロップ数は、確率的に基準ドロップ数よりも多いドロップ数に傾き、結果として、補正された平均総液量は理想総液量に近い値となる。

また、上記ドロップ数を増減するノズルをランダムに選択することにより、各ノズルの吐出量のバラツキによる、総液量の偏りを軽減することができる。

また、決定されたドロップ数の増減値が、連続するセル間で一定以上偏った場合には、再度乱数によって計算しなおし、一定以上の偏りをなくすことも可能である。

以上のように、本発明の方法によれば、ノズルごとの吐出量のバラツキを測定し、吐出量を補正するといった煩雑な作業を伴わず、各画素間の色ムラを低減することが可能となる。さらに、同一ノズルにおける吐出回ごとの吐出量のバラツキに対しても、影響を低減することができる。

次に、カラーフィルタの製造方法を説明する。

（隔壁の形成）
撥インキ性を付与する材料を含有した感光性樹脂組成物として、下記組成比で配合した黒色感光性樹脂組成物を用いた。基板としては無アルカリガラス（“♯１７３７”コーニング社製）を用い、その上にこの黒色感光性樹脂組成物をスピンコート法により塗布し、温度９０℃のホットプレートにて１分間プリベーク処理をして基板上に膜厚２．０μｍの被膜を形成した。
［感光性樹脂組成物］
シクロヘキサノン（沸点１５５．７℃） ８０重量部
クレゾール−ノボラック樹脂“ＥＰ４０５０Ｇ”（旭有機材工業社製） １５重量部
メラミン樹脂“ＭＷ３０”（三和ケミカル社製） ５重量部
カーボン顔料“ＭＡ−８”（三菱マテリアル社製） ２３重量部
分散剤“ソルスパース＃５０００”（ゼネカ社製） １．４重量部
ラジカル重合性を有する化合物“トリメチロールプロパントリアクリレート”（大阪有機化学工業社製） ５重量部
光重合開始剤“イルガキュア３６９”（チバスペシャリティケミカルズ社製） ２重量部
含フッ素化合物“モディパーＦ−６００”（日本油脂社製、質量平均分子量３５０００）
０．５重量部

続いてストライプ状のパターンであるフォトマスクを用いて、超高圧水銀灯により１００ｍＪ／ｃｍ^２の露光処理を施し、さらに現像処理を行うことで所望される隔壁パターンを得た。その後、熱風式焼成炉内にて表１から表３に示す焼成条件で加熱処理を施した。

（着色インキの調整）
下記組成物を、窒素雰囲気下でアゾビスイソブチルニトリル０．７５重量部を加え、７０℃５時間の条件で反応させ、アクリル共重合体樹脂を得た。
［着色インキ組成物］
メタクリル酸 ２０重量部
メチルメタクリレート １０重量部
ブチルメタクリレート ５５重量部
ヒドロキシエチルメタクリレート １５重量部
乳酸ブチル ３００重量部
得られたアクリル共重合体樹脂が、全体に対して１０重量％になるようにプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートを用いて希釈し、アクリル共重合体樹脂の希釈液を得た。

この希釈液８０．１ｇに対し、着色顔料１９．０ｇ、分散剤としてポリオキシエチレンアルキルエーテル０．９ｇを添加して、３本ロールにて混練し、赤色、緑色、青色の各着色ワニスを得た。なお、赤色顔料として、ピグメントレッド１７７を、緑色顔料としてピグメントグリーン３６を、青色顔料としてピグメントブルー１５を、各々使用した。

得られた各着色ワニスに、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートを、その顔料濃度が１２〜１５重量％、粘度が１５ｃｐｓになるように、各々調整して添加し、赤色、緑色、及び青色着色インキを得た。

（カラーフィルタの作製）
図１に示される本発明の吐出装置を用いて、着色層を形成した。ここで、各セルの理想総液量Ｍは６６０ｐｌ、設定量ｍは２４ｐｌ、ドロップ数の増減数ｂは２、１ドロップの吐出量ａは６ｐｌである。また、本発明の吐出パターン生成方法を用いない場合の基準ドロップ数の調整後、補正前の平均総液量Ｍ´´は図６（ａ）のようになる。このように、セルライン上では同一のノズルを用いているために、吐出量はほぼ等しくなってしまい、セルライン間の色ムラが視覚的に目立ってしまうことになる。

次に、吐出装置のインクジェットヘッドコントローラー（図１の４）に数２に示された数式で各セルのドロップ数を決定するプログラムを組み込み、画素部の形成を行った。

その結果を図６に示す。各マトリックスは基板上着色層の各セルを表し、（ａ）はドロップ数の調整をした後、補正前の各セルのドロップ数、（ｂ）は補正後のドロップ数である。

補正前の平均総液量Ｍ´´と比較して、補正後の平均総液量は６６０．０７７ｐｌと理想総液量に近い値となり、全体として色ムラの低減されたカラーフィルタとなった。

以上のように、ノズルごとの吐出量のバラツキを測定して、ノズルごとに吐出量を制御することなく、短時間で各着色層のセルごとの吐出量のバラツキを低減し、高精度なカラーフィルタを製造することができた。

本発明の吐出パターン生成装置の全体構成図例を示す概略図 シェアウェーブモードのインクジェットヘッドのノズル概略図 シェアウェーブモードのインキ吐出動作フローチャート インクジェットヘッドのノズルから有効なノズルを選択する概略図 セル内の乱数により選択されたノズルを示す概略図 実施例の結果の概略図 実施例の結果の概略図

符号の説明

１・・・インクジェットヘッド
２・・・インクジェットヘッドユニット
３・・・基板置き台
４・・・インクジェットヘッドコントローラー
５・・・ノズル
６・・・有効なノズル
７・・・隔壁開口部

Claims (9)

1. 基板上パターンの開口部に、複数のノズルからインキを吐出し、基板上に画素部を形成する吐出パターン生成装置であって、
   前記ノズル及び前記基板のパラメータ情報から有効なノズルを選択する手段と、
   前記有効なノズルから吐出するインキのドロップ数の増減数を乱数を用いて決定する手段と、を具備し、
   前記開口部へのドロップ数Ｄ（ｘ）を、
   全ての吐出ノズルからのインキのドロップ数をＤ、一つのノズルから一回に吐出されるインキの量をａ、インキの理想総液量をＭ、実際の平均総液量をＭ´、とした場合に下記式で表される調整後のドロップ数Ｄ´
   

   

   を用いた下記式で表される式に基づいて決定することを特徴とする吐出パターン生成装置。
   

   

   （ＲＡＮＤ（ｘ）は０以上１以下の実数の乱数を生成する関数を表し、Ｍ´´は調整後の平均総液量を表し、ｂはドロップ数の増減数基準値を表し、ｂ−ｊはドロップ数の増減数を表し、ｍはＭよりも小さいある設定量を表し、調整後の平均総液量Ｍ´´が理論総液量Ｍと異なる場合とする。）
2. 前記有効なノズルから、前記ドロップ数を増減するノズルをランダムに選択する手段を具備することを特徴とする請求項１に記載の吐出パターン生成装置。
3. 基板上パターンの開口部に、複数のノズルからインキを吐出し、基板上に画素部を形成する吐出パターン生成方法であって、
   前記ノズル及び前記基板のパラメータ情報から前記開口部に位置する有効なノズルを選択する工程と、
   前記有効なノズルから吐出するインキのドロップ数の増減数を乱数を用いて決定する工程と、を有し、
   前記開口部へのドロップ数Ｄ（ｘ）を、
   全ての吐出ノズルからのインキのドロップ数をＤ、一つのノズルから一回に吐出されるインキの量をａ、インキの理想総液量をＭ、実際の平均総液量をＭ´、とした場合に下記式で表される調整後のドロップ数Ｄ´
   

   

   を用いた下記式で表される式に基づいて決定することを特徴とする吐出パターン生成方法。
   

   

   （ＲＡＮＤ（ｘ）は０以上１以下の実数の乱数を生成する関数を表し、Ｍ´´は調整後の平均総液量を表し、ｂはドロップ数の増減数基準値を表し、ｂ−ｊはドロップ数の増減数を表し、ｍはＭよりも小さいある設定量を表し、調整後の平均総液量Ｍ´´が理論総液量Ｍと異なる場合とする。）
4. 前記有効なノズルから、前記ドロップ数を増減するノズルをランダムに選択する工程を有することを特徴とする請求項３に記載の吐出パターン生成方法。
5. 前記ドロップ数の増減数が、同一ノズルヘッドによって開口部に吐出したインキの平均総液量の理想値からのズレの大きさにより重み付けされることを特徴とする請求項３または４に記載の吐出パターン生成方法。
6. 乱数によって増減させる前の前記ドロップ数を、前記平均総液量の理想値に最も近くなるように設定されることを特徴とする請求項３ないし５のいずれか１項に記載の吐出パターン生成方法。
7. 前記ドロップ数の増減数の最大値が、各開口部の平均総液量のバラツキの程度によって決定されることを特徴とする請求項３ないし６のいずれか１項に記載の吐出パターン生成方法。
8. 基板上に隔壁パターンと、該隔壁パターンの開口部の着色層からなるカラーフィルタの製造方法であって、請求項３ないし７のいずれか１項に記載の吐出パターン生成方法により、着色層を形成することを特徴とするカラーフィルタの製造方法。
9. 基板上に隔壁パターンと、該隔壁パターンの開口部に一層あるいは複数の有機機能層からなる有機機能性素子の製造方法であって、請求項３ないし７のいずれか１項に記載の吐出パターン生成方法により、有機機能層を形成することを特徴とする有機機能性素子の製造方法。

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