JPH10282329A - カラーフィルタ製造方法及びカラーフィルタ製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】インクジェット法によるカラーフィルタの製造
における生産性を向上させる。 【解決手段】カラーフィルタ製造用のインクジェットヘ
ッド１内にインク供給機構２と洗浄液供給機構３とを切
り替え器４で切り替えて供給できるようにし、ヘッド内
が汚れた際に、洗浄液供給機構３から洗浄液をインクジ
ェットヘッド１内に供給してインクジェットヘッド１を
内部から洗浄する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インクジェット法
によるカラーフィルタ製造方法及びカラーフィルタ製造
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】カラーフィルタは、最近液晶表示素子へ
の応用でその生産が大きく伸びている。その代表的な製
造方法としては、感光性の顔料インクを用いた顔料分散
法や電着インクを用いた電着法がある。しかし、これら
はＲＧＢ３色のカラーフィルタを製造するためには、Ｒ
ＧＢのフォトリソ工程が必要であり、生産性が低い問題
があった。

【０００３】そこで、生産性が良いカラーフィルタ製造
方法として、最近インクジェット法が見直されている。
インクジェット法は、近年紙への印刷を目的として高性
能なプリンタが安価で提供されるようになり、同じカラ
ー印刷という点で大きく期待されている。

【０００４】しかし、液晶表示素子等に用いられるカラ
ーフィルタは、紙への印刷とは異なり、その上への電極
の形成や液晶表示素子の製造工程での洗浄、電極パター
ニング、配向膜の形成、シール等の厳しい熱、薬品、紫
外線等にさらされる。このため、これらに対する耐久性
が要求され、紙への印刷に用いられるような染料インク
は使用できず、顔料インクを使用せざるを得ない。さら
に、このような顔料インクを吐出するのはインクの吸収
性のよい紙ではなく、ガラス等の吸収性がないかあって
も小さい基板である。このようなことから、カラーフィ
ルタの製造工程に用いる場合には、インクジェット装置
の性能に厳しい要求がなされていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】紙への印刷を目的とす
るプリンタの場合にも、ノズルに汚れが付着すると吐出
不良が生じるので、ときどきノズル部分を布や不織布で
ワイプしてノズル表面を清掃することが行われている。
通常の紙へのプリンタの場合には、長時間連続使用とい
うことは少ないので、この程度の清掃でもあまり問題を
生じない。

【０００６】しかし、カラーフィルタの製造のような長
時間断続しながら連続してインクを吐出する用途の場
合、インクジェットヘッド内にも汚れがたまりやすい。
特に本発明のカラーフィルタの製造のように多量の顔料
インクを用いる場合には、染料に比して粒径が大きい固
形の顔料の凝集により、ヘッド内及びノズルの外側のノ
ズル周辺に汚れである凝集物がたまりやすい。このよう
な汚れが生じると、インクの吐出量が低下しやすく、つ
いには吐出停止に至る。

【０００７】このような汚れでインクの吐出量が減少し
た場合、いくらノズルの外側をワイプしたり洗浄して
も、ヘッド内部やノズルのすぐ周辺の汚れは取りにくい
ので回復しにくい。ノズルの外側から洗浄液を圧入する
ことも考えられるが、汚れの取り出しがしにくいので、
なかなか回復しにくい。

【０００８】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内部やノズルの外
側のノズル周辺に汚れがたまった場合に、早期に機能を
回復させるための清掃方法が望まれていた。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、前述の問題点
を解決すべくなされたもので、インクジェットヘッドに
インクを供給し、基板上にインクを吐出してカラーフィ
ルタを製造するカラーフィルタ製造工程を有するカラー
フィルタ製造方法において、インクジェットヘッドに洗
浄液をインク供給口からポンプで加圧して供給してイン
クジェットヘッドを内部から洗浄する洗浄工程を有する
ことを特徴とするカラーフィルタ製造方法を提供する。

【００１０】また、その洗浄工程の後にインクジェット
ヘッドのノズル部分をワイプするふき取り工程を有する
カラーフィルタ製造方法、及び、それらの洗浄液として
有機アミンを含む洗浄液により洗浄を行うカラーフィル
タ製造方法を提供する。

【００１１】また、インクジェットヘッドと、インクジ
ェットヘッドにインクを供給するインク供給機構と、イ
ンクジェットヘッドを基板に対して走査する走査機構と
を有するインクジェット法によるカラーフィルタ製造装
置において、インクジェットヘッドに洗浄液を供給する
洗浄液供給機構を有し、インクジェットヘッドにインク
又は洗浄液を切り替えて供給できるようにしたことを特
徴とするカラーフィルタ製造装置を提供する。さらに、
そのインクジェットヘッドのノズル部分をワイプするふ
き取り機構を有するカラーフィルタ製造装置を提供す
る。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明では、インクジェットヘッ
ドのヘッド内を洗浄液で洗浄することにより、ワイプ動
作のみや外側から洗浄では落ちにくいヘッド内部及びノ
ズルの外側のノズルの穴のすぐ周辺の汚れを容易に除去
でき、カラーフィルタの製造を長時間にわたり継続でき
る。

【００１３】図１は、本発明のカラーフィルタ製造装置
のインクジェットヘッド部分の構成を示す模式図であ
る。図１において、１はインクジェットヘッド、２はイ
ンク供給機構、３は洗浄液供給機構、４はインクと洗浄
液の切り替え器、５はインクジェットヘッド１のノズル
をふき取るふき取り機構を示す。

【００１４】インクジェットによる吹き付けを行うため
には、インクジェットヘッド内にインクが充填されてい
ないといけない。このため、最初に使用する際には、イ
ンクジェットヘッド１にインクを供給して充填する。こ
の際、インク供給機構側からポンプのようなもので加圧
注入してもよく、インクジェットヘッド１のノズル面に
減圧手段を配置してインクを吸引して（インク吸引機
構）、インクジェットヘッド内にインクを充填するよう
にしてもよい。

【００１５】インク供給機構２へのインクの供給、洗浄
液供給機構３への洗浄液の供給は、機械的なポンプ、気
体の圧力による押し出し等の能動的な供給でもよく、タ
ンクの位置の配置による自然流下、ヘッド内に減圧によ
る自然吸入等による受動的な供給でもよい。

【００１６】その後、インクジェットヘッド１の駆動機
構により内部のインクを吐出させる。この駆動機構は公
知のインクジェット法に使用される機構であればよく、
圧電素子の振動力又は加熱による気体の圧力によりヘッ
ド内のインクが吐出するようにされればよい。

【００１７】カラーフィルタを形成する基板に対してこ
のインクジェットヘッドを走査して、ストライプ状、モ
ザイク状等に所望のカラーフィルタを形成する。この
際、１色毎に形成してもよく、複数色同時に形成しても
よい。

【００１８】本発明は、１つのノズルからインクを吐出
してカラーフィルタを形成する場合にも適用できるが、
通常は数十本のノズル、場合によっては数百本のノズル
を用いて同時に多数の画素に対するカラーフィルタを形
成する。

【００１９】このようにしてカラーフィルタを形成して
いくが、カラーフィルタではほぼ全面にわたりインクを
吐出していくので、インクジェットヘッドには大きな負
担がかかる。しかも、カラーフィルタの場合には、その
上への電極の形成や液晶表示素子の製造工程との関係で
顔料インクを使用せざるを得ない。この顔料インクは通
常のインクジェットで用いられる染料インクのようには
溶媒に溶けず、粒径が大きくかつ凝集も起きやすい。さ
らに、Ｒ、Ｇ、Ｂのように３原色を全て顔料インクで対
応するので、より厳しい制約を受ける。

【００２０】このため、インクジェットヘッド内には、
インクの汚れがたまりやすく、かつインク中の顔料が凝
集して塊を生じやすい。このような汚れがたまってくる
と、ヘッド内の吐出可能インクが少なくなり、吐出して
形成したカラーフィルタの色が薄くなるというような問
題を生じやすい。また、ノズルの外側に一部のインクや
その凝集物が漏れ出し、ノズル外面へのインク汚れも生
じやすくなる。

【００２１】このノズル外面へのインク汚れは、ノズル
外面のワイプ動作によるふき取りや外部からの洗浄液に
よる洗浄でかなりの部分は除去できるが、ヘッド内部の
インク汚れは除去できず、ノズルの外側のノズルの孔の
すぐ周辺の汚れも除去しにくい。本発明では、このよう
なノズル外面のふき取りや外部からの洗浄液による洗浄
では除去しにくい汚れを、インク供給機構側からヘッド
内に洗浄液を供給させてヘッドを内部から洗浄する。こ
れにより、頑固に付着したり凝集したヘッド内部及びノ
ズルの外側のノズルの孔のすぐ周辺の汚れを容易に除去
できる。

【００２２】このようにインクジェットヘッド内部から
洗浄液を供給する機構は、通常のパソコン用のプリンタ
のように小型でそれほどの大量印刷をしない装置では適
していない。特に、洗浄液というような液体を用いての
メンテナンス機構を組み込むことはユーザーに面倒な対
処を要求することになり現実的ではない。

【００２３】これに対して、カラーフィルタの製造は、
装置的にはおおがかりな装置となるので、スペース的に
は問題はない。また、カラーフィルタの製造は何時間も
連続して、場合によっては１日中連続して印刷を継続す
るので、ヘッドの汚れがひどくなり、清掃が不充分であ
ると製造歩留が大きく低下する。このため、本発明のよ
うにインクジェットヘッドを内部から洗浄することに大
きな意味がある。

【００２４】この洗浄液は、有機溶媒と水と界面活性剤
等を混ぜた洗浄液が使用できる。特に有機アミンを溶媒
として含む洗浄液が好ましい。この有機アミンとして
は、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリ
エタノールアミン等のアルカノールアミン類が好適であ
る。

【００２５】洗浄液のこの他の成分としては、アルコー
ル類、ケトン類、エーテル類、エステル類その他の有機
溶媒、界面活性剤及び水等であり、用いるインク組成に
よって適宜定めればよい。

【００２６】図１の例では、インク供給機構２と洗浄液
供給機構３とを途中で切り替えて使用されるが、インク
ジェットヘッド１がインク供給機構２及び洗浄液供給機
構３に夫々のパイプで繋がれ、夫々のパイプのバルブを
操作していずれかがヘッド内に供給されるようにしても
よい。また、供給機構が加圧して送り込むものであれ
ば、切り替え器はなくて、いずれかの供給機構のスイッ
チを入れて液を供給するようにすることもできる。

【００２７】本発明では、この洗浄工程の後にインクジ
ェットヘッドのノズル部分をふき取り機構でワイプして
ふき取りを行うことが好ましい。これによりノズル外側
の汚れも落としうる。図１ではふき取り機構はインクジ
ェットへッド１のノズル側（図の左側）に配置してある
が、ふき取り時にはノズル外面に触れるようにされ、ふ
き取り後はインクの吐出に邪魔にならない位置に配置さ
れる。このふき取り機構は、清掃用の布、紙、刷毛等で
ふき取り可能にされていればよい。

【００２８】なお、洗浄工程の説明では触れなかった
が、当然洗浄が終了したら、切り替え器４をインク供給
機構２の方に切り替え、インクをヘッド内に充填してか
ら吹き付けを再開する。この再開直前の時点で、上記の
ふき取りを行うことが好ましい。ノズルの外側の汚れが
ひどい場合には、洗浄液がヘッド内に充填され、ノズル
から外に押し出されたような状態でふき取りを行うこと
が好ましい。

【００２９】図２は、本発明に用いる代表的なカラーフ
ィルタ製造装置の例を示す正面図である。図２におい
て、１１はインクジェットヘッド、１２はふき取り機
構、１３はインクジェットヘッドが動くガイドレール、
１４は基板、１５は基板を載せて動かすスライドテーブ
ル、１６はスライドテーブルが載っている基台を示す。
この図では、インク供給機構及び洗浄液供給機構は図示
を省略している。

【００３０】この例では、インクジェットヘッド１１は
ガイドレール１３に沿って図の横方向（以下Ｘ方向とい
う）に移動し、カラーフィルタを形成する基板１４はス
ライドテーブル１５によって図の奥行き方向（以下Ｙ方
向という）に移動するようにされている。なお、この例
ではそのような動きをするということで説明するが、基
本的にはインクジェットヘッド１１と基板１４とが相対
的に移動して、基板の所定の領域にインクが吐出できれ
ばよい。

【００３１】具体的には、たとえば、インクジェットヘ
ッドがＸＹの両方向に移動するようにされていたり、必
要数のノズルが設けられたインクジェットヘッドを用
い、Ｘ方向にのみ移動させるというような構成も可能で
ある。

【００３２】また、このような製造装置に、カメラ等の
光学的検知装置を配置してノズルの汚れや吐出した液滴
の大きさ等を判別して、ノズルのふき取りやヘッド内の
洗浄を自動制御することもできる。

【００３３】本発明のカラーフィルタは、ＳＴＮＬＣ
Ｄ、強誘電ＬＣＤ等用のストライプ状のカラーフィル
タ、ＴＦＴＬＣＤ等用のモザイク状のカラーフィルタ等
各種のカラーフィルタとして用いられる。

【００３４】ＬＣＤ用のカラーフィルタの場合には、こ
の上に平坦化等のための透明な樹脂コート層や無機材料
のコート層を形成し、さらにＩＴＯ等の電極を積層して
カラーフィルタ付き電極基板として用いる。この電極は
必要に応じて、パターニングする。

【００３５】このようにして形成されたカラーフィルタ
付き電極基板ともう１枚の電極基板とを対向させ、その
間に液晶を挟持することによりＬＣＤを形成する。な
お、プラズマにより駆動するＬＣＤの場合には、片側の
基板の内面には電極を形成しない場合もある。

【００３６】

【実施例】インクジェットヘッドとしては、１ヘッドあ
たり１２ノズルの吐出するヘッドを用い、ＲＧＢ用に３
ヘッド同時に吐出させる構成とした。吐出するインク
は、水系顔料インクとし、顔料と樹脂と有機溶剤を水に
混ぜたものを３色夫々準備し用いた。

【００３７】カラーフィルタ製造装置としては、図２に
示すようなインクジェットヘッドがガイドレールに従っ
てＸ方向に移動し、ガラス基板がスライドテーブルによ
ってＹ方向に移動するようにした。光学的な検知装置と
しては、ストロボとＣＣＤカメラを用いた。

【００３８】まず、ガラス基板上に、黒色顔料入りフォ
トポリマーによる遮光膜をフォトリソ工程によりストラ
イプ状に形成し、その遮光膜の上にフッ素樹脂系撥イン
ク剤を付与した。その遮光膜により囲まれた部分に、上
記インクとインクジェットヘッドを用いてインクを吐出
することによってカラーフィルタを作製した。カラーフ
ィルタは１２．１インチのＳＶＧＡタイプの１面取りの
ものを製造した。この場合３４往復にて１面描画可能で
ある。

【００３９】インク吐出周波数は１ｋＨｚとした。描画
中は基本的には、図１のＸ方向（左向きに）に移動して
各色１２本のラインの印刷を行い、Ｙ方向に３６本のラ
イン分スライドさせ、Ｘ方向（右向きに）移動して各色
１２本のラインの印刷を行う。これにより、往復で各色
２４本のラインのカラーフィルタが形成される。これを
３４往復繰り返して１個のカラーフィルタが形成され
た。

【００４０】この例では、１枚の基板に１個のカラーフ
ィルタ（画素：８００×６００×３色）が形成されてい
る。このカラーフィルタ形成の最初に、インクジェット
ヘッド内にインクを吸引した。洗浄液としては、モノエ
タノールアミン１０重量％、ＥＧＭＢＥ（エチレングリ
コールモノブチルエーテル）５重量％、イオン交換水８
５重量％としたものを用いた。

【００４１】その後５時間に１回、巻き取り式の布によ
るワイプ動作を行うふき取り機構によりふき取りを行っ
た。さらに２４時間に１回、洗浄液によるヘッド内洗浄
及びふき取りを施した。この結果、本発明の洗浄を行っ
た場合には、光学的な検知装置での観察及び形成された
カラーフィルタの検査でも安定した吐出が得られたこと
が確認できた。

【００４２】比較例として、５時間に１回、巻き取り式
の布によるワイプ動作を行うふき取り機構によりふき取
りを行うとともに２４時間に１回洗浄液を外側からポン
プによってシャワー状に吹き付けしてその後ふき取りを
施した。

【００４３】この洗浄、ふき取り操作を３日間にわたり
行い、カラーフィルタの製造を行ったところ、実施例で
は９５％の歩留が得られたのに対し、比較例では７５％
の歩留しか得られなかった。特に、比較例では後半ほど
吐出した液滴の着弾位置のずれがひどくなり、３日目の
歩留は５０％程度まで低下した。

【００４４】

【発明の効果】本発明によれば、インクジェットヘッド
の内部及びノズルの外側のノズルの孔のすぐ周辺の汚れ
を容易に洗浄できるので長時間安定した吐出が可能にな
り、大量生産されるカラーフィルタの形成に適用して高
い生産性を上げうる。本発明は、本発明の効果を損しな
い範囲内で、種々の応用が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のカラーフィルタ製造装置のインクジェ
ットヘッド部分の構成を示す模式図。

【図２】本発明に用いる代表的なカラーフィルタ製造装
置の例を示す正面図。

【符号の説明】

１：インクジェットヘッド ２：インク供給機構 ３：洗浄液供給機構 ４：切り替え器 ５：ふき取り機構

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】インクジェットヘッドにインクを供給し、
   基板上にインクを吐出してカラーフィルタを製造するカ
   ラーフィルタ製造工程を有するカラーフィルタ製造方法
   において、インクジェットヘッドに洗浄液をインク供給
   口からポンプで加圧して供給してインクジェットヘッド
   を内部から洗浄する洗浄工程を有することを特徴とする
   カラーフィルタ製造方法。
2. 【請求項２】洗浄工程の後にインクジェットヘッドのノ
   ズル部分をワイプするふき取り工程を有する請求項１記
   載のカラーフィルタ製造方法。
3. 【請求項３】有機アミンを含む洗浄液により洗浄を行う
   請求項１又は２記載のカラーフィルタ製造方法。
4. 【請求項４】インクジェットヘッドと、インクジェット
   ヘッドにインクを供給するインク供給機構と、インクジ
   ェットヘッドを基板に対して走査する走査機構とを有す
   るインクジェット法によるカラーフィルタ製造装置にお
   いて、インクジェットヘッドに洗浄液を供給する洗浄液
   供給機構を有し、インクジェットヘッドにインク又は洗
   浄液を切り替えて供給できるようにしたことを特徴とす
   るカラーフィルタ製造装置。
5. 【請求項５】さらにインクジェットヘッドのノズル部分
   をワイプするふき取り機構を有する請求項４記載のカラ
   ーフィルタ製造装置。