WO2017022679A1 - カラーフィルタおよびカラーフィルタの製造方法 - Google Patents

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WO2017022679A1
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広大 今野
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    • B41J2202/09Ink jet technology used for manufacturing optical filters

Definitions

  • the present invention relates to a color filter and a method for manufacturing a color filter.
  • the present invention relates to a color filter manufactured by an inkjet printing method without forming a black matrix (BM) and a method for manufacturing the color filter.
  • BM black matrix
  • a color filter for each pixel of the display.
  • a color filter used for a light-emitting display forms a BM between adjacent colored layers in order to shield light between adjacent colored layers.
  • a color filter used for a reflective display needs to improve light extraction efficiency, and therefore often does not form a BM.
  • the color filter is often manufactured by a photolithography method, but it has also been proposed to manufacture the color filter by an ink jet method that requires fewer steps.
  • Patent Document 1 describes a method for manufacturing a color filter using an inkjet method.
  • a diffusion-inhibiting pattern or a wetting property improving material is arranged on a substrate by patterning a material having poor wetting properties with ink or a material having good wetting properties.
  • the dye is fixed on the inside of the diffusion prevention pattern or on the wettability improving material by discharging the dye from the ink jet.
  • Patent Document 2 describes a liquid coating apparatus for manufacturing a liquid crystal device. In this liquid material coating apparatus, a stage on which a substrate is arranged is vibrated to randomly land the liquid material on the substrate, thereby forming a coating film having a uniform film quality on the substrate.
  • Patent Document 3 describes an ink jet pattern forming apparatus that increases or decreases the number of ink drops using a multilevel error diffusion method.
  • This ink jet pattern forming apparatus discloses that the ink discharge amount for forming the colored layer can be corrected by increasing or decreasing the number of ink drops. For this reason, it is possible to reduce the density variation of each colored layer due to the variation of the ink discharge amount. Thereby, when the color filter is manufactured, the density unevenness of the colored layer is reduced.
  • the conventional color filter and the method for manufacturing the color filter have the following problems.
  • a process for patterning the wettability improving material is required, which may complicate the manufacturing process.
  • the liquid material is randomly landed in order to make the coating film uniform. For this reason, when it applies to the color filter which needs to form a colored layer accurately in the micro area
  • the formation position of the colored layer varies due to variations in the landing position. Furthermore, color mixing of adjacent colored layers may occur.
  • the inkjet head of the inkjet apparatus has variations in the pitch of discharge nozzles (hereinafter referred to as nozzle pitch) due to manufacturing errors. For this reason, there is a possibility that the landing positions of the inks vary along the arrangement direction of the discharge nozzles. In that case, the adjacent pitches of the drawing lines in the direction orthogonal to the moving direction of the inkjet head vary. If the adjacent pitches of the drawing lines vary, density unevenness may be visually recognized at locations where the adjacent pitch is wide and narrow. Such density unevenness appears as streaky unevenness on the color filter extending in the moving direction of the inkjet head. If there are streaky irregularities, the image quality of the display is impaired.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and provides a color filter and a method for manufacturing the color filter that can suppress the occurrence of streaky unevenness due to the non-uniformity of the nozzle pitch of the inkjet head.
  • the purpose is to do.
  • a color filter according to a first aspect of the present invention is formed of a substrate that transmits light and an inkjet ink, and a first pitch in the first direction on the substrate,
  • the second direction is arranged on a lattice point that is a virtual point in a plurality of virtual lattice patterns arranged with a second pitch, and is spaced apart in the first direction and the second direction.
  • a colored layer is formed of a substrate that transmits light and an inkjet ink, and a first pitch in the first direction on the substrate.
  • the maximum value of the positional shift amount in the first direction between the center of the colored layer and the lattice point is ⁇ max
  • the minimum value is ⁇ min
  • the colored layer position deviation range E is not less than 1 ⁇ m and not more than 10 ⁇ m, and is arranged in the second direction.
  • the position of the center of the colored layer in the first direction periodically varies with respect to the lattice points.
  • the amplitude of the periodic fluctuation in the first direction in the colored layer of each row is defined as an amplitude ⁇ X
  • the amplitude ⁇ X may satisfy the following formula (1).
  • p is the wavelength of vibration, and is a constant longer than the width of the colored layer in the second direction.
  • is a constant representing the initial phase.
  • the colored layer is composed of a plurality of unit colored layers that are formed of different types of inks and that are different in at least one position in the first direction and the second direction. Are arranged on lattice points at positions different from each other in the lattice pattern, and positions of the centers of the plurality of unit colored layers in the first direction in the respective rows of the plurality of lattice patterns. However, it may vary periodically with respect to each of the lattice points.
  • a virtual portion in which at least the first and second unit coloring layers are gathered is arranged with the first pitch in the first direction and the second pitch in the second direction.
  • the center position may periodically vary with respect to the pixel unit lattice point.
  • a color filter manufacturing method comprising: preparing an ink jet head in which a plurality of ink jet nozzles are arranged along a first direction; and a substrate that transmits light; A plurality of relative movements with respect to the substrate in a second direction intersecting the first direction, ejecting ink from the plurality of inkjet nozzles onto the substrate, and having a first pitch in the first direction. Forming a plurality of colored layers spaced apart from each other at the target position.
  • the error range of the nozzle position of the ink jet nozzle in the ink jet head causing the positional deviation of the colored layer in the first direction is a head error range EH
  • the head error range E H is 1 ⁇ m or more and 10 ⁇ m or less.
  • the amplitude when the ink jet head is relatively vibrated in the first direction with respect to the substrate is ⁇ X
  • the amplitude ⁇ X may satisfy the following formula (3).
  • the vibration waveform of the ink jet nozzle when the ink jet head is relatively vibrated in the first direction with respect to the substrate is a position coordinate on the y axis that is an axis extending through the ink jet nozzle in the second direction. If y is y and the displacement in the first direction at the position coordinate y is represented by x, the following equation (4) may be satisfied.
  • p is the wavelength of vibration, and is a constant longer than the width of the colored layer in the second direction.
  • is a constant representing the initial phase.
  • the inkjet head includes a plurality of sub-heads capable of independently forming a plurality of types of unit colored layers whose positions in either the first direction and the second direction are different from each other, and the inkjet head is disposed on the substrate.
  • the plurality of sub heads may be relatively vibrated with respect to the substrate.
  • the inkjet head includes a plurality of sub-heads capable of independently forming a plurality of types of unit colored layers whose positions in either the first direction and the second direction are different from each other, and the inkjet head is disposed on the substrate.
  • the inkjet head is disposed on the substrate.
  • at least one of the plurality of sub heads may be relatively vibrated with respect to the substrate so as to be different from the other sub heads.
  • the centers of the colored layers in each row aligned in the second direction Since it is periodically changed as it proceeds in the second direction, it is possible to suppress the occurrence of streaky unevenness due to the non-uniformity of the nozzle pitch of the inkjet head.
  • FIG. 3 is a schematic plan view illustrating an example of a configuration of a color filter according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a detailed view of a part A in FIG. 1.
  • FIG. 3 is a sectional view taken along line BB in FIG.
  • It is a schematic diagram which shows the example of arrangement
  • It is a typical graph which shows the example of the pixel shift amount in the color filter which concerns on the 1st Embodiment of this invention.
  • FIG. 1 is a schematic plan view showing an example of the configuration of the color filter according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a detailed view of part A in FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG.
  • FIG. 4 is a schematic diagram illustrating an example of the arrangement of the colored layers in the color filter according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a schematic graph illustrating an example of a pixel shift amount in the color filter according to the first embodiment of the present invention.
  • the horizontal axis represents the column number j
  • the vertical axis represents the eigencomponent ⁇ P i, j of the positional deviation.
  • the color filter 1 includes a first colored layer 3R (colored layer, unit colored layer) and a second colored layer 3G (colored layer, unit colored layer) on a substrate 2. And the third colored layer 3B (colored layer, unit colored layer) are regularly arranged.
  • the first colored layer 3R, the second colored layer 3G, and the third colored layer 3B are formed of ink ejected by an ink jet apparatus described later.
  • the first colored layer 3R is formed of red ink.
  • the second colored layer 3G is formed of green ink.
  • the third colored layer 3B is formed of blue ink.
  • the color filter 1 of this embodiment can be suitably used for a reflective display (not shown) that performs color display.
  • a color reflective display includes sub-pixels that display red, green, and blue. Each sub-pixel may be capable of changing the reflectance in multiple stages.
  • the first colored layer 3R, the second colored layer 3G, and the third colored layer 3B of the color filter 1 are arranged at positions facing each sub-pixel, reflected light corresponding to the reflectance of the sub-pixel is added and mixed. The color is displayed.
  • a white sub-pixel for changing the brightness of the reflected light may be provided. In this case, only the transparent material is disposed in the color filter 1 at the portion facing the white sub-pixel.
  • a certain number of sub-pixels gather to form a display unit pixel.
  • one pixel can be formed in a certain region including one red pixel, one green pixel, and one blue pixel.
  • a total of three sub-pixels for red, green, and blue of a display (not shown) and one sub-pixel for white constitute a pixel will be described.
  • substrate 2 will not be specifically limited if it is a material which has a light transmittance and can be printed by the inkjet method.
  • the surface of the substrate 2 is more preferably smooth.
  • the material of the substrate 2 include polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), polypropylene (PP), and the like.
  • An image receiving layer for fixing ink may be formed on the surface of the substrate 2 in accordance with the type of ink.
  • the image receiving layer is made of an appropriate material having light transparency and capable of absorbing the ink and fixing the ink. Further, the image receiving layer preferably has appropriate strength, flatness, heat resistance, and the like.
  • ink-jet inks such as solvent-based ink-jet inks and water-based ink-jet inks.
  • Inkjet ink means ink that can be applied by the inkjet method.
  • the material of the image receiving layer suitable for these inks include urethane resin and acrylic resin.
  • the ink when a functional ink such as UV curable ink or wax type ink having good adhesion is used as the ink, if the material of the substrate 2 is PET, PEN or the like, printing is performed by an inkjet method without passing through an image receiving layer. It is also possible to do.
  • a functional ink such as UV curable ink or wax type ink having good adhesion
  • the ink used for the first colored layer 3R, the second colored layer 3G, and the third colored layer 3B contains a red pigment, a green pigment, and a blue pigment, respectively.
  • a light-transmitting image receiving layer 4 is laminated on the surface of the substrate 2.
  • the first colored layer 3R, the second colored layer 3G, and the third colored layer 3B in the color filter 1 are fixed on the image receiving layer 4.
  • urethane resin is used as a material for the image receiving layer 4.
  • the first colored layer 3R, the second colored layer 3G, and the third colored layer 3B have a substantially rectangular shape.
  • the centers of the first colored layer 3R, the second colored layer 3G, and the third colored layer 3B are defined as the first colored layer center C R , the second colored layer center C G , and the third colored layer center C B, respectively.
  • the first colored layer center C R , the second colored layer center C G , and the third colored layer center C B are, for example, by image measurement or the like, the first colored layer 3R, the second colored layer 3G, and the third colored layer. It can be determined by measuring the centroid position of 3B.
  • the first colored layer 3R, the second colored layer 3G, and the third colored layer 3B include an inkjet head in which a plurality of inkjet nozzles are arranged in the x direction (first direction). Formed by ejecting ink while scanning in the y-direction (second direction) intersecting with.
  • the x direction may be referred to as a main scanning direction (first direction)
  • the y direction may be referred to as a sub scanning direction (second direction).
  • the crossing angle between the x direction and the y direction can be determined according to the arrangement of the sub-pixels of the display using the color filter 1. In the present embodiment, the crossing angle is set to 90 °, but is not limited.
  • the first lattice point has a pitch in the x direction (main scanning direction) of the first lattice point pitch d1x (first pitch) and a pitch in the y direction (sub scanning direction) of the first lattice. It is located on a virtual rectangular lattice pattern (lattice pattern) with a point pitch d1y (second pitch).
  • a lattice line connecting the first lattice points in the main scanning direction is a lattice line Lrx.
  • a lattice straight line connecting the first lattice points in the sub-scanning direction is a lattice straight line Lrgy.
  • the second grid point is located on a rectangular grid whose pitch in the main scanning direction is the second grid point pitch d2x (first pitch) and whose pitch in the sub-scanning direction is the second grid point pitch d2y (second pitch). To do.
  • a lattice line connecting the second lattice points in the main scanning direction is a lattice line Lgbx.
  • Each lattice line Lgbx is a straight line obtained by translating each lattice line Lrx to the lower side in the figure by the y-direction inter-lattice spacing d0y (where d0y ⁇ d1y).
  • the lattice line connecting the second lattice points in the sub-scanning direction is the lattice line Lrgy described above.
  • d1x d2x
  • d1y d2y
  • d0y d1y / 2.
  • the third lattice point is located on a rectangular lattice having a pitch in the main scanning direction of the third lattice point pitch d3x and a pitch in the sub-scanning direction of the third lattice point pitch d3y.
  • the third lattice point is formed at a position obtained by translating the second lattice point to the right side of the drawing by the x-direction interstitial distance d0x.
  • the lattice straight line connecting the third lattice points in the main scanning direction is the lattice straight line Lgbx described above.
  • a lattice straight line connecting the third lattice points in the sub-scanning direction is a lattice straight line Lby.
  • Each lattice straight line Lby is a straight line obtained by translating each lattice straight line Lrgy to the right side in the figure by an x-direction inter-lattice spacing d0x (where d0x ⁇ d1x).
  • d0x d1x / 2.
  • the first colored layer 3R is formed on the first lattice points. However, the position of the first colored layer center C R may not coincide with the position of the first grid point.
  • First colored layer center C R is, there may shift from the lattice straight Lrx includes a movement error of the ink jet head during manufacture, because the measurement error in the position can not be avoided.
  • the inkjet head movement error and the position measurement error at the time of manufacture are noise components that are generated at random to the same extent in the sub-scanning direction and the main scanning direction.
  • each 1st colored layer 3R is demonstrated as what is aligned on the lattice straight line Lrx.
  • a set of the first colored layers 3R aligned on each lattice line Lrx is referred to as a row of the first colored layers 3R.
  • the position of the main scanning direction of the first colored layer center C R fluctuates periodically throughout the line as one proceeds in the sub-scanning direction.
  • This variation is larger than the variation due to the random error in the main scanning direction described above. Therefore, unless otherwise specified, positional deviation in the main scanning direction due to random errors is ignored.
  • a set of the first colored layers 3R arranged in the sub-scanning direction at a position close to each lattice line Lrgy is referred to as a row of the first colored layers 3R.
  • Variation pattern of each first colored layer center C R in each column of the first colored layer 3R are the same. Details of the variation pattern will be described later.
  • adjacent pitches of the first colored layer center C R includes a variation about a first grid point pitch d1x. This is because a pitch error is caused by a manufacturing error of the inkjet nozzle of the inkjet head that forms the first colored layer 3R. As will be described later, in the present embodiment, each row of the first colored layer 3R is formed by the same inkjet head. For this reason, the center pitch between adjacent rows of the first colored layer 3R is constant over the sub-scanning direction.
  • the second colored layer 3G is formed on the second lattice point.
  • the position of the second colored layer center C G may or may not coincide with the second grid points.
  • Each of the second colored layer center C G, in the main scanning direction, (including the case where it is aligned) which substantially aligned on a grid linear Lgbx.
  • Reason for the second colored layer center C G is shifted in the sub-scanning direction relative to the grating linearly Lgbx, as in the first colored layer center C R, because the random error.
  • Deviation amount in the sub-scanning direction from the grating straight Lgbx the second colored layer center C G due to random errors is equivalent to the amount of deviation of the first colored layer center C R for grid linear Lrx.
  • a set of the second colored layers 3G aligned on each lattice line Lgbx is referred to as a row of the second colored layers 3G.
  • the position of the main scanning direction of each of the second colored layer center C G fluctuates periodically throughout the line as one proceeds in the sub-scanning direction.
  • This variation is similar to the variation of the first colored layer center C R, larger than the variation due to random errors in the main scanning direction. Therefore, as in the case of the first colored layer 3R, the positional deviation in the main scanning direction due to random errors is ignored unless otherwise specified.
  • a set of second colored layers 3G arranged in the sub-scanning direction in the vicinity of each lattice line Lrgy is referred to as a row of second colored layers 3G.
  • Variation pattern of each second colored layer center C G in each column of the second colored layer 3G are identical. Details of the variation pattern will be described later.
  • the third colored layer 3B is formed on the third lattice point. However, the position of the third colored layer center C B may not match the third grid point.
  • Each third colored layer center C B (including a case of aligning) the substantially aligned on a grid linear Lgbx.
  • a set of the third colored layers 3B aligned on each lattice line Lgbx is referred to as a row of the third colored layers 3B.
  • the position of the main scanning direction of each of the third colored layer center C B is at a position closer to the lattice straight Lby, fluctuates periodically throughout the line as one proceeds in the sub-scanning direction.
  • This variation is similar to the variation of the first colored layer center C R, larger than the variation due to random errors in the main scanning direction. Therefore, as in the case of the first colored layer 3R, the positional deviation in the main scanning direction due to random errors is ignored unless otherwise specified.
  • a set of the third colored layers 3B arranged in the sub-scanning direction at a position close to each lattice line Lby is referred to as a row of the third colored layers 3B.
  • Variation pattern of each third colored layer center C B in each column of the third colored layer 3B are the same. Details of the variation pattern will be described later.
  • the shape or size of the first colored layer 3R, the second colored layer 3G, and the third colored layer 3B can be determined according to the shape or size of the corresponding subpixel in a display (not shown).
  • the shapes or sizes of the first colored layer 3R, the second colored layer 3G, and the third colored layer 3B may be different from each other.
  • each of the first colored layer 3R, the second colored layer 3G, and the third colored layer 3B has a substantially rectangular shape in which the width in the main scanning direction is Wx and the width in the sub-scanning direction is Wy. is there.
  • Wx ⁇ d0x and Wy ⁇ d0y is there.
  • the numbers of the first colored layer 3R, the second colored layer 3G, and the third colored layer 3B are all I in the main scanning direction (where I is an integer of 2 or more) and J in the sub-scanning direction (however, , J is an integer of 2 or more).
  • the first colored layer 3R, the second colored layer 3G adjacent to the lower side of the first colored layer 3R, and the third colored layer 3B adjacent to the right side of the second colored layer 3G are circumscribed.
  • the rectangular region that forms a filter pixel portion P corresponding to a pixel of a display (not shown).
  • the filter pixel portions P are arranged in a rectangular lattice shape with I pieces in the main scanning direction and J pieces in the sub scanning direction.
  • an x-direction inter-pixel gap GPx is formed in the main scanning direction, and a y-direction inter-pixel gap GPy is formed in the sub-scanning direction.
  • neither the colored layer nor the BM exists in the range of the y-direction intra-pixel gap Gy, the x-direction intra-pixel gap Gx, the y-direction inter-pixel gap GPy, and the x-direction inter-pixel gap GPx.
  • the x-direction intra-pixel gap Gx, the y-direction inter-pixel gap GPy, and the x-direction inter-pixel gap GPx incident light to the color filter 1 and reflected light from a display (not shown)
  • the light-transmitting image receiving layer 4 and the substrate 2 are transmitted.
  • a colored layer is also formed in a region between the first colored layers 3R adjacent in the main scanning direction and a region between the third colored layers 3B adjacent in the sub-scanning direction.
  • BM is not formed either. This region is arranged so as to face white sub-pixels of a display (not shown).
  • the incident light to the color filter 1 and the reflected light from the white sub-pixels of the display have optical transparency. It passes through the image receiving layer 4 and the substrate 2.
  • each colored layer and filter pixel portion P can be set as appropriate.
  • Dx may be, for example, 0.7 ⁇ dx or more and 0.95 ⁇ dx or less.
  • Dy may be, for example, 0.7 ⁇ dy or more and 0.95 ⁇ dy or less.
  • FIG. 4 shows mth in the main scanning direction (where m is an integer of 1 ⁇ m ⁇ I ⁇ 3) to m + 3th in the sub-scanning direction (where n is 1 ⁇ n ⁇ J ⁇ 3).
  • Each filter pixel part P from (integer) to n + 3 is schematically shown.
  • the filter pixel part P is shown.
  • FIG. 4 shows mth in the main scanning direction (where m is an integer of 1 ⁇ m ⁇ I ⁇ 3) to m + 3th in the sub-scanning direction (where n is 1 ⁇ n ⁇ J ⁇ 3).
  • Each filter pixel part P from (integer) to n + 3 is schematically shown
  • FIG. 4 there are places where reference numerals representing filter pixel portions and the like are appropriately omitted. Note that a filter pixel portion that is not shown in FIG. 4 may be referred to as a filter pixel portion P in the specification.
  • the filter pixel portion P 1,1 is located at the upper left in the drawing, which is a reference position in the main scanning direction and the sub scanning direction.
  • the filter pixel portion P i, j moves to the right side in the figure in the main scanning direction as i increases.
  • the filter pixel portion P i, j moves downward in the figure in the sub-scanning direction as j increases.
  • a set of filter pixel portions P k, j (where j is an integer of 1 ⁇ j ⁇ J) in which i is fixed to k (where k is an integer of 1 ⁇ k ⁇ I) Say line.
  • a set of filter pixel portions P i, k (where i is an integer satisfying 1 ⁇ i ⁇ I) in which j is fixed to k (where k is an integer satisfying 1 ⁇ k ⁇ J) Say column.
  • the lattice straight line LX k (where k is an integer of 1 ⁇ k ⁇ I) is a central axis that bisects the lattice straight lines Lrx and Lgbx in the kth row of the filter pixel portion P in the sub-scanning direction.
  • the lattice straight line LY k (where k is an integer of 1 ⁇ k ⁇ J) is a central axis that bisects the lattice straight lines Lrgy and Lby in the k-th column of the filter pixel portion P in the main scanning direction.
  • the filter pixel portion P i, j is in a lattice pattern (pixel portion lattice pattern).
  • pixel portion lattice pattern pixel portion lattice pattern
  • the pixel part center CP i, j which is the center of the filter pixel part P i, j may not coincide with the position of the lattice point.
  • the pixel portion center CP i, j has sides parallel to the lattice lines LX i , LY j and the first colored layer 3R, the second colored layer 3G, and the third colored layer of the filter pixel portion P i, j . It is defined by the center of a rectangle circumscribing the colored layer 3B.
  • the pixel center CP i, j is not shifted in the sub-scanning direction with respect to the lattice line LX i except for random errors.
  • the arrangement of the pixel portion centers CP i, j is based on the arrangement of the first colored layer 3R, the second colored layer 3G, and the third colored layer 3B as described above.
  • the arrangement of the first colored layer 3R, the second colored layer 3G, and the third colored layer 3B between the filter pixel portions P adjacent to each other in the main scanning direction is as follows. Generally different.
  • the arrangement of the first colored layer 3R, the second colored layer 3G, and the third colored layer 3B in each column of the filter pixel portion P is common in one column.
  • the positional deviations of the first colored layer center C R , the second colored layer center C G , and the third colored layer center C B in the main scanning direction in the present embodiment are a manufacturing error related to a nozzle position of an inkjet head (not shown), This occurs due to intentional vibration of the inkjet head during ink discharge, which will be described later.
  • the vibration of the inkjet head is periodic.
  • the positional deviation in the main scanning direction due to the manufacturing error of the nozzle position is referred to as a specific component of positional deviation
  • the positional deviation in the main scanning direction due to intentional vibration of the inkjet head is referred to as a positional deviation vibration component.
  • the colored layer illustrated by hatching in FIG. 4 is a colored layer having a positional shift inherent component.
  • all the colored layers do not have a positional misalignment specific component.
  • the position of each center of the filter pixel portion P periodically varies based on the positional deviation vibration component of each colored layer as it proceeds in the sub-scanning direction. ing.
  • ⁇ P i, n + 1 ⁇ P i, n + 3 (where i is an integer of 1 ⁇ i ⁇ I).
  • ⁇ P i, n + 1 and ⁇ P i, n + 3 consist only of vibration components of positional deviation as the filter pixel portion P.
  • each center of the column of the nth filter pixel portion P has an inherent component of positional deviation as the filter pixel portion P.
  • An inherent component of positional deviation as the filter pixel portion P is determined from an intrinsic component of positional deviation of the second colored layer 3G and the third colored layer 3B.
  • the n th filter pixel portion rows of the P, specific components of the positional displacement of the filter pixel portion P is, ⁇ P i, n - ⁇ P i, is n + 1. In the example shown in FIG.
  • the column of the nth filter pixel portion P as a whole is shifted to the left side in the drawing with respect to the lattice line LY n .
  • the first colored layer 3R, the second colored layer 3G, and the third colored layer 3B have inherent components whose positional deviations are different from each other. For this reason, each center of the column of the (n + 2) th filter pixel portion P has an inherent component of positional deviation as the filter pixel portion P.
  • the inherent component of positional deviation as the filter pixel portion P is determined from the intrinsic component of positional deviation of the first colored layer 3R, the second colored layer 3G, and the third colored layer 3B.
  • the inherent component of the positional deviation as the filter pixel portion P is ⁇ P i, n + 2 ⁇ P i, n + 1 .
  • the column of the (n + 2) th filter pixel portion P is shifted to the right in the drawing with respect to the lattice line LY n + 2 .
  • the positional deviation amount in the main scanning direction from the lattice point of the filter pixel portion P i, j is defined as a pixel portion positional deviation amount ⁇ P i, j , and the positional deviation inherent component ⁇ P 0 (i) and the positional deviation vibration component ⁇ Px ( j), it is expressed by the following formula (5).
  • the pixel portion positional deviation amount ⁇ P i, j is a positional deviation amount in the main scanning direction of the first colored layer 3R, the second colored layer 3G, and the third colored layer 3B according to the definition of the pixel portion center CP i, j described above. The maximum value of is never exceeded.
  • the pixel part shift amount ⁇ P i, j can be measured from each filter pixel part P of the color filter 1. Since the vibration component ⁇ Px (j) periodically vibrates as it proceeds in the sub-scanning direction, the average value for j is zero. Therefore, the intrinsic component ⁇ P 0 (i) is obtained by the following equation (6).
  • Filter pixel portions P i, specific components ⁇ P of misalignment of j 0 (i) is different filter pixel portion P i, by i corresponding to the main scanning direction of the position of j.
  • the relative positions of the inkjet heads forming the first colored layer 3R, the second colored layer 3G, and the third colored layer 3B are fixed to each other. For this reason, the intrinsic component ⁇ P 0 (i) is uniquely determined if the combination of each inkjet head is determined.
  • FIG. 5 shows an example of the pixel portion positional deviation amount ⁇ P i, j in the color filter 1.
  • the pixel portion positional deviation amount ⁇ P i, j varies depending on j corresponding to the position in the main scanning direction, and varies as a whole around 0.
  • a colored layer is formed by dividing the main scanning direction into three parts using an inkjet head having a nozzle number of J / 3.
  • the change in the pixel portion positional deviation amount ⁇ P i, j is the same.
  • the maximum value of the pixel portion positional deviation amount ⁇ P i, j is ⁇ Pmax (i).
  • the minimum value of the pixel portion positional deviation amount ⁇ P i, j is ⁇ Pmin (i).
  • the range EP (i) of the pixel portion positional deviation amount in the i-th row is defined by the following equation (7).
  • Range EP (i) since due to manufacturing error of the ink jet head should match the head error range EP H.
  • the head error range EP H is defined as a range of deviation from the design position of the inkjet nozzle. Details of the definition of the head error range EP H, described below. However, since the pixel portion positional deviation amount ⁇ P i, j varies due to the influence of random errors in the main scanning direction, the average range EP ave obtained by averaging the range EP (i) with respect to i is a good estimate of the head error range EP H. become.
  • the average range EP ave is defined by the following formula (8).
  • the average range EP ave is 1 ⁇ m or more and 10 ⁇ m or less. If the average range EP ave is less than 1 ⁇ m, it is difficult to see the unevenness in density in the main scanning direction due to the pitch error of the filter pixel portion P without periodically changing the position of the filter pixel portion P. When the average range EP ave exceeds 10 ⁇ m, as described later, it is necessary to increase the vibration component of the positional deviation of the filter pixel portion P. Therefore, the image quality of the display is deteriorated depending on the size of the filter pixel portion P.
  • the vibration component ⁇ Px (j) is expressed by the following equations (9) to (11) excluding random errors.
  • ⁇ X is a constant coefficient representing amplitude
  • p is the wavelength of vibration (1 / p is the spatial frequency of vibration)
  • y 1 is the position coordinate in the y direction of the pixel center CP i, 1
  • is the initial value of the vibration component This is a constant representing the phase.
  • the wavelength p is appropriately set according to the size of the filter pixel portion P and the like so as to make it difficult to see the stripe-shaped unevenness described later.
  • the wavelength p may be selected from a range of 1 mm or more and 50 mm or less.
  • the vibration component ⁇ Px (j) in the color filter 1 satisfies the expressions (9), (10), and (11). Specifically, the vibration component ⁇ Px (j) in each row may be measured and statistical analysis such as regression analysis may be performed.
  • FIG. 6 is a schematic perspective view illustrating a configuration example of an ink jet apparatus used in the method for manufacturing a color filter according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is an operation explanatory diagram of the color filter manufacturing method according to the first embodiment of the present invention.
  • FIGS. 8A, 8B, 8C, and 8D are operation explanatory diagrams in the color filter manufacturing method according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 shows an example of an ink jet device 100 for manufacturing the color filter 1.
  • the ink jet apparatus 100 includes a moving table 101, an ink jet head unit 102, a moving stage 104, and a controller 105.
  • the moving table 101 is provided so as to be movable in the Y direction in the figure.
  • the substrate 2 can be positioned and placed on the upper surface of the moving table 101.
  • An image receiving layer 4 is formed on the surface of the substrate 2 in advance.
  • the substrate 2 is placed on the moving table 101 so that the image receiving layer 4 appears on the upper surface.
  • the y direction of the positioned substrate 2 coincides with the Y direction, which is the moving direction of the moving table 101.
  • the inkjet head unit 102 includes an inkjet head unit 103 (inkjet head) and an ink supply unit (not shown).
  • the inkjet head unit 103 includes an inkjet head 103 ⁇ / b> R (subhead) that forms the first colored layer 3 ⁇ / b> R, an inkjet head 103 ⁇ / b> G (subhead) that forms the second colored layer 3 ⁇ / b> G, An ink jet head 103B (sub head) for forming the colored layer 3B.
  • Each of the inkjet heads 103R, 103G, and 103B includes a main body portion 103a that stores ink, and a nozzle portion 103b (inkjet nozzle) disposed on an end surface of the main body portion 103a.
  • the main body portions 103a are arranged adjacent to each other in the lateral direction, and their relative positions are fixed.
  • Ink bodies for forming the first colored layer 3R, the second colored layer 3G, and the third colored layer 3B are accommodated in the main body portions 103a of the inkjet heads 103R, 103G, and 103B, respectively.
  • the inkjet heads 103R, 103G, and 103B each have the same number of nozzle portions 103b.
  • the nozzle portions 103b are arranged in the longitudinal direction of the main body portion 103a.
  • the arrangement direction of the ink discharge ports of each nozzle portion 103 b is referred to as the main scanning direction in the inkjet head portion 103.
  • the nozzle pitch of the nozzle portion 103b of the inkjet head 103R is dHr having a size corresponding to the first lattice point pitch d1x.
  • the nozzle pitch of the nozzle portion 103b of the inkjet head 103G is dHg having a size corresponding to the second lattice point pitch d2x.
  • the nozzle portion 103b of the ink jet head 103G is shifted from the nozzle portion 103b of the ink jet head 103R in the main scanning direction by a size dH0 corresponding to the x-direction inter-lattice spacing d0x.
  • the nozzle pitch of the nozzle portion 103b of the inkjet head 103B is dHb having a size corresponding to the third lattice point pitch d3x.
  • dHb and dHr are equal.
  • the nozzle portions 103b of the ink jet heads 103B and 103R face each other in the direction orthogonal to the main scanning direction.
  • Ink jet head unit 103 the position of each ink jet nozzle varies due to its own manufacturing error. For this reason, the values of the nozzle pitches dHr, dHg, dHb deviate from the nominal values depending on the position in the main scanning direction.
  • Inkjet heads 103R, 103G, 103B, respectively, .delta.N the deviation from the formation position on the design of the nozzle portion 103b k (however, k 1, 2, 3) when to the minimum value from the maximum value of each .delta.N k EN k minus is the head error range E kH for each of the inkjet heads 103R, 103G, 103B.
  • the head error range E kH varies depending on k.
  • the inkjet heads 103R, 103G, and 103B have a fixed relative position with each other, and the three adjacent nozzle portions 103b form a filter pixel portion P as described later.
  • the positional deviation amount of the nozzle part 103b that contributes to the positional deviation of the filter pixel part P is determined by the relative positions of the respective ink ejection openings of the three nozzle parts 103b corresponding to the filter pixel part P.
  • the amount of positional deviation in the main scanning direction of the ink discharge ports of the three nozzle portions 103b constituting one filter pixel portion P is represented by ⁇ NP k (s) (where s is an integer satisfying 1 ⁇ s ⁇ S k .
  • S k is the number of nozzles in the inkjet unit
  • the nozzle position shift ⁇ NP (s) of the pixel unit contributing to the position shift of the filter pixel unit P in the main scanning direction is expressed by the following formula (12).
  • the positive direction of ⁇ NP (s) is the direction from the smaller j side to the larger side (the direction from the left side to the right side in FIG. 7) when forming the filter pixel portion P i, j .
  • Min [] 1 , 2 represents an operation for obtaining a smaller one ( ⁇ on the left side in the figure) of ⁇ NP 1 (s) and ⁇ NP 2 (s).
  • the above formula (12) is based on the fact that the filter pixel portion P is defined by a rectangle circumscribing the first colored layer 3R, the second colored layer 3G, and the third colored layer 3B.
  • the method for calculating the nozzle position deviation ⁇ NP (s) in units of pixel portions may be changed according to the definition.
  • the head error range EP H is defined as the range of the nozzle position deviation ⁇ NP (s). That is, the maximum value of the nozzle position deviation ⁇ NP (s) is defined as ⁇ NPmax and the minimum value as ⁇ NPmin, which is defined by the following equation (13).
  • the moving stage 104 supports the inkjet head unit 102 so as to be movable above the moving table 101.
  • the moving direction of the inkjet head unit 102 by the moving stage 104 is the X direction orthogonal to the Y direction on a plane parallel to the upper surface of the moving table 101.
  • the ink jet head unit 103 in the ink jet head unit 102 is disposed so that the main scanning direction coincides with the X direction.
  • the controller 105 is a device part that controls the operation of the inkjet device 100.
  • the controller 105 moves the inkjet head unit 103 relative to the substrate 2 on the moving table 101 by controlling the position of the moving table 101 in the Y direction and the position of the moving stage 104 in the X direction.
  • the controller 105 controls the ink ejection operation of the inkjet head unit 103 according to the relative movement position of the inkjet head unit 103. Details of the control of the controller 105 will be described later in the description of the operation.
  • the operation of the ink jet apparatus 100 will be described focusing on the method for manufacturing the color filter 1 performed by the ink jet apparatus 100.
  • the substrate 2 is positioned and placed on the moving table 101 (see FIG. 6).
  • the controller 105 drives the moving stage 104 to move the inkjet head unit 103 to the first position A1, as indicated by a solid line in FIG.
  • the controller 105 drives the movement table 101 to move the substrate 2 in the Y direction at a constant speed V (first operation).
  • the controller 105 vibrates the entire inkjet head unit 103 in the X direction by vibrating the moving stage 104 in the X direction.
  • the vibration of the inkjet head unit 103 is a vibration in which a short period vibration and a long period vibration are combined.
  • the short period vibration is a vibration that performs two-dimensional scanning for forming the first colored layer 3R, the second colored layer 3G, and the third colored layer 3B by ejecting ink.
  • the wavelength of the short period vibration is shorter than the width of each colored layer in the sub-scanning direction.
  • the long period vibration is a vibration that changes the vibration component ⁇ Px (j) of the positional deviation of the filter pixel portion P i, j according to the above equations (9) to (11) (fourth operation).
  • Long-period vibration performed by the moving stage 104 is expressed by the following formulas (14) and (15), where x is the displacement of the inkjet head unit 103 in the X direction.
  • the amplitude ⁇ X is a constant selected from the range of the above equation (16).
  • the head error range EP H in the equation (16) can be obtained by measuring the position of the nozzle of the nozzle portion 103b of the inkjet head portion 103. Head error range EP H from the ink jet head unit 103, by performing ink ejection, may be determined by measuring the position of ejected ink.
  • the wavelength p is a constant similar to the above formula (9).
  • is a constant representing the initial phase.
  • the wavelength p of the long-period vibration is longer than the width of each colored layer in the sub-scanning direction.
  • the controller 105 controls the inkjet head unit 102 so that ink is ejected at a timing when each inkjet nozzle of the inkjet head unit 103 reaches a predetermined position. Thereby, the inkjet head unit 103 sequentially forms the first colored layer 3R, the second colored layer 3G, and the third colored layer 3B with the number J of inkjet nozzles. When the rows of the colored layers are formed in I rows, the controller 105 ends ink ejection. As a result, I ⁇ J / 3 filter pixel portions P are formed in the region B1.
  • the controller 105 moves the inkjet head unit 103 to the second position A2, and repeats the above operation.
  • the second position A2 is a position moved by dPx ⁇ J / 3 from the first position A1 in the X direction on the right side of the figure.
  • I ⁇ J / 3 filter pixel portions P are formed in the region B2.
  • the controller 105 moves the inkjet head unit 103 to the third position A3 and repeats the above operation.
  • the third position A3 is a position moved by dPx ⁇ J / 3 from the second position A2 in the X direction on the right side of the figure.
  • I ⁇ J / 3 filter pixel portions P are formed in the region B3.
  • the color filter 1 having I ⁇ J filter pixel portions P is manufactured on the substrate 2.
  • the second colored layer 3G and the third colored layer 3B are rectangularly drawn by drawing five lines in the sub-scanning direction with 5 lines of ink formed in the main scanning direction (X direction). Form into shape.
  • the main scanning line slightly falls to the right in the figure.
  • the substrate 2 reaches a position where the third colored layer 3B of the filter pixel portion P in the first row is formed.
  • the controller 105 starts ink ejection from each nozzle portion 103b at a timing at which the inkjet head unit 103 is positioned on the leftmost side in the short-period vibration of the inkjet head unit 103.
  • one drop of ink Ig is ejected from the illustrated ejection ports Ng1 and Ng2.
  • the ejected ink Ig lands on the substrate 2 below the ejection ports Ng1, Ng2. Since the pitch between the ejection ports Ng1 and Ng2 is dHg, the pitch between the inks Ig is also dHg.
  • the controller 105 ejects 5 drops of ink Ig from each nozzle portion 103b during a half cycle of the short-cycle vibration of the inkjet head portion 103. Thereby, one main scanning line constituting about one fifth of the second colored layer 3G is formed. When one main scanning line is formed, the controller 105 stops ink ejection.
  • the moving speed V of the substrate 2 is set to a speed that moves by the same degree as the line width of the main scanning line during a half cycle of the short-cycle vibration.
  • the controller 105 starts ink ejection after the half-cycle time of the short-cycle vibration has elapsed from the state of FIG. Thereby, as shown in FIG.
  • the formation of the second main scanning line is started at a position adjacent to the first main scanning line.
  • each of the five main scanning lines is formed by each nozzle portion 103b of the ink jet head 103G, one row of J / 3 second colored layers 3G is formed (second). Behavior).
  • the third colored layer 3B is formed at the position where the third colored layer 3B is formed by each nozzle portion 103b of the inkjet head 103B.
  • the ejection ports Nb1 and Nb2 of the inkjet head 103G are exactly the first one of the third colored layer 3B. A position at which formation of the main scanning line is started is reached. Therefore, the inkjet head 103B starts forming the main scanning line of the third colored layer 3B with a delay of one line.
  • one line of J / 3 third colored layers 3B is formed by forming five main scanning lines from the ink jet head 103B (second operation). Note that since the inkjet heads 103G and 103B can perform ink ejection at independent timings, the deviation in the timing of ink ejection is not limited to one line delay.
  • FIG. 8D a short time is taken to form one third of the second colored layer 3G and the second colored layer 3G for J / 3.
  • the controller 105 stops ink ejection.
  • the controller 105 vibrates the inkjet head unit 103 for a long period. For this reason, the writing position of the main scanning line of each colored layer varies by an amount corresponding to long-period vibration. Since these fluctuation amounts are very small, they are not shown in FIGS. 8A, 8B, 8C, and 8D.
  • the second colored layer 3G and the third colored layer 3B in the second row are formed in the same manner as described above (third operation).
  • the above operation is repeated I times together with the same operation for forming the first colored layer 3R, which is not described, so that I ⁇ J / 3 filter pixel portions P are formed.
  • FIG. 9 is a schematic diagram illustrating an arrangement example of the colored layers in the color filter of the comparative example.
  • the pitch in the main scanning direction of the first colored layer 3 ⁇ / b> R, the second colored layer 3 ⁇ / b> G, and the third colored layer 3 ⁇ / b> B is the same as that of the nozzle unit 103 b in the inkjet head unit 103. It becomes equal to the nozzle pitch dHr, dHg, dHb.
  • specific components of the positional deviation in the main scanning direction of the colored layers center C B occurs. Since the relative positions of the inkjet heads 103R, 103G, and 103B are fixed, the positional deviation of the filter pixel portion P in the main scanning direction is obtained by combining the unique components of the positional deviation in the main scanning direction of the colored layers. Inherent component is generated.
  • the color filter 1 shown in FIG. 9 is a comparative example manufactured in the same manner as in the first embodiment except that the long-period vibration as described above is not performed.
  • the filter pixel portion Q i, j corresponds to the filter pixel portion P i, j in FIG.
  • the center of the filter pixel portion Q is located on a straight line parallel to the lattice straight line LY j in all the columns.
  • the pixel part centers CQ i, n + 1 , CQ i, n + 3 of the columns of the (n + 1) th and n + 3th filter pixel parts Q in which the positional deviation amount of each colored layer is 0 are positioned on the grid lines LY n + 1 and LY n + 3 , respectively.
  • the color filter 201 density unevenness occurs in the main scanning direction, and the density unevenness is uniformly continuous in the sub-scanning direction, so that stripe-like unevenness extending in the sub-scanning direction is visually recognized. For this reason, when the color filter 201 is used for a display, streak-like unevenness unrelated to the display image is seen, and the image quality is impaired.
  • the color filter 1 of the present embodiment has an inherent component of positional deviation similar to that of the comparative example for each row of the filter pixel portion P.
  • the rows of the filter pixel portions P are periodically shifted in the main scanning direction due to long-period vibration. For this reason, the position of density unevenness in the main scanning direction in each row varies for each row, and the continuity of density unevenness in the sub-scanning direction is reduced. For this reason, as compared with the comparative example, the streaky unevenness extending in the sub-scanning direction is less visible.
  • the position of the center of the filter pixel portion P in the main scanning direction progresses in the sub scanning direction in each column aligned in the sub scanning direction. Since it fluctuates periodically, the occurrence of streaky unevenness due to the non-uniformity of the nozzle pitch of the inkjet head unit 103 can be suppressed.
  • the color layer of the color filter includes a filter pixel portion P that is a pixel portion in which the first color layer 3R, the second color layer 3G, and the third color layer 3B that are unit color layers are gathered. It is an example.
  • the average range EP ave in the above formula (11) corresponds to the colored layer position shift range E in the above formula (1).
  • the vibration component ⁇ Px (j) in the above equation (9) corresponds to the displacement x in the above equation (2).
  • This embodiment is an example in which the relative positions of the three sub nozzles forming the unit coloring layer are fixed.
  • the head error range EP H in the above equation (16) corresponds to the head error range E H in the above equation (3).
  • FIG. 10 is a schematic diagram illustrating an arrangement example of the colored layers in the color filter according to the second embodiment of the present invention.
  • the color filter 11 of the present embodiment is similar to the color filter 1 of the first embodiment described above, in that the substrate 2, the image receiving layer 4, the first colored layer 3R, and the second colored layer 3G. And the third colored layer 3B. Also in the color filter 11, the first colored layer 3R, the second colored layer 3G, and the third colored layer 3B constitute a filter pixel portion P. However, in the color filter 11 of the present embodiment, the point that the first colored layer 3R, the second colored layer 3G, and the third colored layer 3B each have independent positional shift vibration components is the same as the first embodiment. Different. Hereinafter, a description will be given centering on differences from the first embodiment.
  • the th filter pixel portion P is shown. Since FIG. 10 is difficult to see, the reference numerals are omitted as appropriate as in FIG. For example, in FIG. 10, the symbol P is not shown, but in the description regardless of the position of the filter pixel portion P i, j , the subscripts i and j are omitted and the filter pixel portion P is simply referred to. There is. The same applies to the first colored layer center C R , the second colored layer center C G , the third colored layer center C B, and the like.
  • the first colored layer center C R , the third colored layer center C B , and the third colored layer center CB B in the filter pixel portion P i, j are changed to the colored layer centers C 1 i, j , C 2 i, j , Sometimes referred to as C 3 i, j .
  • the lattice straight line Lrgy in which the colored layers F 1 i, j and F 2 i, j in the q-th column (where q is an integer of 1 ⁇ q ⁇ J) is arranged is referred to as a lattice straight line L1y q .
  • the lattice straight line Lby in which the colored layer F 3 i, j in the q-th column (where q is an integer of 1 ⁇ q ⁇ J) is arranged may be referred to as a lattice straight line L2y q .
  • an inherent component ⁇ F k 0 (i) of positional deviation and a vibration component ⁇ F k x (j) of positional deviation are expressed by the following equation (17).
  • Colored layer F k i, j is the colored layers F k i of the color filter 11 can be determined from j. Since the vibration component ⁇ F k x (j) periodically vibrates as it proceeds in the sub-scanning direction, the average value for j is zero. Therefore, the intrinsic component ⁇ F k 0 (i) is obtained by the following equation (18).
  • Colored layer F k i, specific components .delta.F k of positional deviation of the j 0 (i) varies depending on the colored layer F k i, i corresponding to the position in the main scanning direction j.
  • the relative positions of the inkjet heads that form the colored layer F k i, j can be changed independently of each other.
  • the color layer positional deviation amount ⁇ F k i, j in the color filter 11 differs depending on j corresponding to the position in the main scanning direction, and varies as a whole around 0.
  • the maximum value of the color layer positional deviation amount ⁇ F k i, j is ⁇ F k max (i) and the minimum value is ⁇ F k min (i)
  • EF k (i) is defined by the following formula (19).
  • the range EF k (i) should be equal to the head error range E kH because of the manufacturing error of the inkjet head.
  • the head error range E kH is defined as the range of the deviation amount from the design position of the inkjet nozzle in the same manner as in the first embodiment.
  • the average range EF kave obtained by averaging the range EF k (i) with respect to i is good in the head error range E kH .
  • the average range EF kave is defined by the following formula (20).
  • the average range EF kave is 1 ⁇ m or more and 10 ⁇ m or less. If the average range EF kave is less than 1 [mu] m, the colored layer F k i, even without periodically varying the position of j, the colored layer F k i, is difficult to see the main scanning direction of the uneven density due to the pitch error of the j . If the average range EF kave exceeds 10 [mu] m, as described later, the coloring layer F k i, it is necessary to increase the vibration component of the positional displacement of j, the colored layer F k i, the size of the j, the display The image quality of is reduced.
  • the vibration component ⁇ F k x (j) is expressed by the following equations (21) to (22) excluding random errors.
  • X k is a constant coefficient representing the amplitude
  • p k is the wavelength of the vibration (1 / p k is the spatial frequency of the vibration)
  • y k1 colored layer center C k i the position coordinates in the y direction of j
  • alpha k Is a constant representing the initial phase of the vibration component.
  • Each ⁇ X k can be set to a different value within a range satisfying the above-described expression (26).
  • Each wavelength p k is the colored layer F k i, according to the size of j, as streaky unevenness to be described later is hardly visible, appropriately set.
  • the wavelength p k is, 1 mm or more, may be selected from the range of 50 mm.
  • the color filter 11 can be prototyped by changing the wavelength of vibration, a single color display of each color can be performed, and streaky unevenness can be evaluated and determined.
  • the vibration component ⁇ F k x (j) in the color filter 11 satisfies the expressions (21), (22), and (23). Specifically, the vibration component ⁇ F k x (j) in each row may be measured and, for example, regression analysis may be performed.
  • FIG. 11 is a schematic diagram illustrating a configuration of an inkjet head used in the method for manufacturing a color filter according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 shows an example of an ink jet apparatus 101 for manufacturing the color filter 11.
  • the ink jet device 101 includes an ink jet head portion 113 (ink jet head) instead of the ink jet head portion 103 of the ink jet device 100 in the first embodiment.
  • ink jet head portion 113 ink jet head
  • the inkjet head unit 113 includes inkjet heads 103R, 103G, and 103B (sub heads) similar to those in the first embodiment, and a head vibration unit 113c.
  • the ink jet heads 103R, 103G, and 103B are fixed to a support member of the ink jet head unit 102 (not shown) via a head vibrating portion 113c.
  • the head vibrating portion 113c is a device portion that vibrates the inkjet heads 103R, 103G, and 103B independently for a long period in the main scanning direction.
  • the moving stage 104 of this embodiment performs only the short-period vibration in the first embodiment.
  • the ink jet heads 103R, 103G, and 103B are arranged so as to be in the same relative positions as in the first embodiment at the center position of the vibration by the head vibrating portion 113c.
  • each head vibrating portion 113c is not limited as long as the inkjet heads 103R, 103G, and 103B can vibrate for a long period corresponding to the vibration component of the positional shift of each colored layer in the color filter 11 in the main scanning direction.
  • each head vibration unit 113c may use a piezoelectric element as a drive source.
  • Each head vibrating portion 113 c is electrically connected to the controller 105.
  • the controller 105 applies a vibration waveform to be described later to each head vibration unit 113c to vibrate each head vibration unit 113c.
  • Such an ink jet apparatus 101 performs color operation by performing the same operation as that of the first embodiment except that each head vibration unit 113c performs long-period vibration in the first embodiment independently.
  • the filter 11 can be manufactured.
  • the controller 105 in this embodiment moves the substrate 2 in the Y direction at a constant speed V by driving the moving table 101 (first operation). In parallel with this, the controller 105 vibrates the moving stage 104 in the X direction for a short period and vibrates each head vibrating part 113c for a long period. As a result, the inkjet heads 103R, 103G, and 103B perform vibration in which the short-period vibration by the moving stage 104 and the long-period vibration by each head vibration unit 113c are combined in the main scanning direction.
  • the long-period vibration in this embodiment is a vibration that changes the vibration component ⁇ F k x (j) of the positional deviation of the colored layer F k i, j according to the above formulas (21) to (23) (fourth). Operation). Long-period oscillations each head vibration unit 113c performs the inkjet head 103R in the X direction, 103G, 103B of the displacement as x k, respectively, the following equation (24) is represented by (25).
  • the amplitude ⁇ X k is a constant selected from the range of the above equation (26).
  • the head error range E kH in the above equation (26) can be obtained by measuring the position of the nozzle of each nozzle portion 103b of the inkjet head portion 113.
  • the head error range E kH may be obtained by performing ink ejection from the inkjet head unit 113 and measuring the position of the ejected ink.
  • the wavelength pk is the same constant as in the above equation (19).
  • ⁇ k is a constant representing the initial phase. Wavelength p k of the long periodic oscillation is longer than the sub-scanning direction of the width of each colored layer.
  • the second operation and the third operation in the present embodiment are performed in the same manner as in the first embodiment.
  • the color filter 11 having a vibration component with an appropriate positional deviation can be manufactured according to the size of the head error range E kH of each of the ink jet heads 103R, 103G, and 103B.
  • the appearance of the streak-like unevenness varies depending observer prototype which variously changed the [Delta] X k, experimented, may determine the appropriate size.
  • the [Delta] X k when selected from the range of the above formula (24), can be eliminated streaky unevenness.
  • the color layer formed by the ink jet head having a small head error range E kH can reduce the positional deviation from the lattice point, it is possible to suppress the change in image quality due to the vibration component of the positional deviation. .
  • the positions of the first colored layer 3R, the second colored layer 3G, and the third colored layer 3B in the main scanning direction are in the sub-scanning direction.
  • the positions of the first colored layer 3R, the second colored layer 3G, and the third colored layer 3B in the main scanning direction are in the sub-scanning direction.
  • it since it periodically fluctuates as it proceeds in the sub-scanning direction, it is possible to suppress the occurrence of streak-like unevenness due to the non-uniformity of the nozzle pitch of the inkjet head unit 113.
  • each unit colored layer is formed so that independent vibration components are generated in each unit colored layer when the three sub heads vibrate independently of each other.
  • each unit colored layer corresponds to a colored layer.
  • the average range EF kave in the above formula (23) corresponds to the colored layer position shift range E in the above formula (1).
  • ⁇ F k x (j) in the above equation (21) corresponds to the displacement x in the above equation (2).
  • the head error range E kH in the above equation (26) corresponds to the head error range E H in the above equation (3).
  • first colored layer 3R and the second colored layer 3G are arranged on the same grid line in the main scanning direction.
  • first colored layer 3R and the second colored layer 3G may be arranged on different lattice straight lines.
  • the color filter has three types of colored layers including three colors of the first colored layer 3R, the second colored layer 3G, and the third colored layer 3B.
  • the kind of the colored layer of the color filter is not limited to these.
  • the type of the colored layer may be one type, two types, or four or more types.
  • the unit coloring layer has the same shape and the same size has been described.
  • the shape and size of the unit coloring layer may not be the same. .
  • the long-period vibration is sinusoidal vibration
  • the periodic vibration is not limited to sinusoidal vibration.
  • rectangular wave vibration or sawtooth vibration may be used.
  • FIG. 12 is a schematic diagram showing a positional shift of the pixel portion of sample # 1 (Comparative Example 1).
  • FIG. 13 is a graph showing the positional deviation in the x direction in the row of the pixel portion of sample # 1 (Comparative Example 1).
  • FIG. 14 is a graph illustrating the positional deviation in the x direction in the column of the pixel portion of Sample # 1 (Comparative Example 1).
  • FIG. 15 is a schematic diagram illustrating a positional shift of the pixel portion of Sample # 2 (Comparative Example 2).
  • FIG. 16 is a graph showing the positional deviation in the x direction in the row of the pixel portion of Sample # 2 (Comparative Example 2).
  • FIG. 12 is a schematic diagram showing a positional shift of the pixel portion of sample # 1 (Comparative Example 1).
  • FIG. 13 is a graph showing the positional deviation in the x direction in the row of the pixel portion of sample # 1 (Comparative Example 1).
  • FIG. 14 is
  • FIG. 17 is a graph showing a positional deviation in the x direction in the column of the pixel portion of Sample # 2 (Comparative Example 2).
  • FIG. 18 is a graph showing the positional deviation in the x direction in the column of the pixel portion of sample # 3 (Example 1).
  • FIG. 19 is a graph showing the positional deviation in the x direction in the row of the pixel portion of sample # 3 (Example 1).
  • FIG. 20 is a graph showing the positional deviation in the x direction in the column of the pixel portion of sample # 3 (Example 1).
  • FIG. 21 is a graph showing the positional deviation in the x direction in the column of the pixel portion of sample # 4 (Example 2).
  • FIG. 18 is a graph showing the positional deviation in the x direction in the column of the pixel portion of Sample # 3 (Example 1).
  • FIG. 19 is a graph showing the positional deviation in the x direction in the row of the pixel portion of sample # 3 (
  • FIG. 22 is a graph showing the positional deviation in the x direction in the row of the pixel portion of sample # 4 (Example 2).
  • FIG. 23 is a graph showing the positional deviation in the x direction in the column of the pixel portion of sample # 4 (Example 2).
  • the horizontal axis represents row number i or column number j
  • the vertical axis represents positional deviation ( ⁇ m).
  • 14, 17, 20, and 23
  • the solution was heated and stirred on an oil bath at 60 ° C. for 6 hours. Thereby, a colorless and viscous polymer solution A was obtained. Then, the polymer solution A was apply
  • composition of pigment dispersion (RED) Dispersion: Azisper PB824 9 parts Resin: APG-200 6 parts Solvent: EDGAC 61 parts Solvent: PMA 3 parts RED Pigment: Pigment Red177 21 parts
  • composition of pigment dispersion (GREEN)
  • Dispersion Azisper PB824 7 parts Resin: APG-200 6 parts
  • Solvent EDGAC 64 parts
  • Solvent PMA 3 parts
  • GREEN Pigment Pigment GREEN 7 20 parts
  • composition of pigment dispersion (BLUE)
  • Dispersion Azisper PB824 5 parts Resin: APG-200 7 parts
  • Solvent EDGAC 62 parts
  • Solvent PMA 4
  • BLUE pigment Pigment BLUE15 22 parts
  • an ink droplet having a nominal value of 6 pL was landed at 5 drops (30 pL) at 30 ⁇ m intervals per scan, and was scanned 5 times at 30 ⁇ m intervals on an axis perpendicular to the scanning direction. .
  • the arrangement of the first colored layer 3R, the second colored layer 3G, and the third colored layer 3B is as shown in FIG.
  • Table 1 below shows the conditions of the prototype sample and the evaluation results of streaky irregularities.
  • FIGS. 13 and 14 show measurement data of positional deviation in the x direction in rows and columns, respectively. The positional deviation of the pixel portion was measured using MARCURY manufactured by Buoy Technology.
  • Sample # 2 is the color filter of Comparative Example 2 in which the fixed component of the positional deviation in the x direction is forcibly formed and the vibration component of the positional deviation is zero. As shown in Table 1, the average range EP ave of Sample # 2 was 5.1 ⁇ m.
  • FIG. 15 schematically shows the positional deviation of the sample # 2 in the x direction and the y direction.
  • FIGS. 16 and 17 show measurement data of positional deviations in the x direction in rows and columns, respectively.
  • Sample # 3 is the color filter of Example 1 that was manufactured by forcibly forming a fixed component of positional deviation in the x direction and adding a vibration component of positional deviation.
  • the moving speed V of the moving table 101 was 75 mm / sec, and the frequency f of the long period vibration was 10 Hz. For this reason, the wavelength p is 7.5 mm.
  • the average range EP ave of sample # 3 was 4.4 ⁇ m, and the total amplitude 2 ⁇ ⁇ X was 5 ⁇ m.
  • FIG. 18 schematically shows a positional deviation of the sample # 3 in the x direction and the y direction. 19 and 20 show measurement data of positional deviation in the x direction in the rows and columns, respectively.
  • Sample # 4 is the color filter of Example 2 in which the fixed component of the positional deviation in the x direction is forcibly formed and the vibration component of the positional deviation is zero. As shown in Table 1, the average range EP ave of sample # 2 was 4.9 ⁇ m, and the total amplitude 2 ⁇ ⁇ X was 6.2 ⁇ m.
  • FIG. 21 schematically shows the positional deviation of sample # 4 in the x and y directions. 22 and 23 show measurement data of positional deviation in the x direction in the rows and columns, respectively.
  • Samples # 5 to # 19 are used to examine how the unevenness evaluation changes depending on the value of the amplitude ⁇ X when the level of the average range EP ave is changed to 1 ⁇ m, 5 ⁇ m, 10 ⁇ m, 20 ⁇ m, and 30 ⁇ m. Produced.
  • the combinations of the average range EP ave and the total amplitude 2 ⁇ ⁇ X in samples # 5 to # 19 are as shown in Table 1.
  • Samples # 5 to # 13 are Examples 3 to 11 having an average range EP ave of 1 ⁇ m or more and 10 ⁇ m or less.
  • Samples # 14 to # 19 are Comparative Examples 3 to 8 having an average range EP ave of 20 ⁇ m or more.
  • the unevenness evaluation of samples # 5 to # 13 was all “good”, whereas the unevenness evaluation of samples # 14 to # 19 was “poor”.
  • the average range EP ave is as small as 1 ⁇ m and 5 ⁇ m, even when ⁇ X is outside the range of the above equation (11), the unevenness evaluation is “good” (samples # 7 and # 10).
  • the average range EP ave is 20 ⁇ m or more, the unevenness evaluation is x even if the amplitude ⁇ X satisfies the range of the above formula (11).

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Abstract

カラーフィルタが、光を透過する基板と、インクジェットインクで形成され、前記基板上において第1の方向には第1のピッチ、第2の方向には第2のピッチを有して並ぶ仮想的な複数の格子パターン中の仮想点である格子点上に配列され、かつ前記第1の方向および前記第2の方向において離間された着色層と、を備える。前記第1の方向に並ぶ前記複数の格子パターンの各行において、前記着色層の中心と前記格子点との前記第1の方向の位置ズレ量の最大値をδmax、最小値をδminとし、δmax-δminを前記第1の方向に並ぶ前記各格子パターンにわたって平均した値を着色層位置ズレレンジEとするとき、前記着色層位置ズレレンジEは、1μm以上10μm以下である。前記第2の方向に並ぶ前記複数の格子パターンの各列において、前記第1の方向における前記着色層の中心の位置が、前記格子点に対して周期的に変動している。

Description

カラーフィルタおよびカラーフィルタの製造方法
 本発明は、カラーフィルタおよびカラーフィルタの製造方法に関する。例えば、ブラックマトリックス(BM)が形成されることなくインクジェット印刷法によって製造されるカラーフィルタおよびその製造方法に関する。
 本願は、2015年8月3日に、日本に出願された特願2015-153661号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
 従来、ディスプレイをカラー化するために、ディスプレイの画素ごとにカラーフィルタを配置することが知られている。ディスプレイには、バックライトを用いる発光型のディスプレイと、バックライトを用いない反射型のディスプレイとがある。
 発光型のディスプレイに用いるカラーフィルタは、隣接する着色層の間を遮光するために、隣接する着色層の間にBMを形成する。
 これに対して反射型のディスプレイに用いるカラーフィルタは、光の取り出し効率を向上させる必要があるため、BMを形成しないことが多い。
 カラーフィルタは、フォトリソグラフィ法で製造されることが多いが、より工程数が少なくなるインクジェット法で製造することも提案されている。
 例えば、特許文献1には、インクジェット法を用いたカラーフィルタの製造方法が記載されている。このカラーフィルタの製造方法では、基板上にインクとのヌレ性の悪い物質またはヌレ性の良い物質をパターニングして、拡散防止パターンまたはヌレ性改善材を配置する。次に、インクジェットから色素を吐出することによって、色素を、拡散防止パターンの内側またはヌレ性改善材上に定着させる。
 例えば、特許文献2には、液晶装置を製造するための液状体の塗布装置が記載されている。この液状体の塗布装置は、基板を配置するステージを振動させて、基板上に液状体を無秩序的に着弾させることによって、基板上に膜質が均一化された塗布膜を形成する。
 例えば、特許文献3には、インクのドロップ数を、多値誤差拡散法を用いて増減させるインクジェットパターン形成装置が記載されている。このインクジェットパターン形成装置は、インクのドロップ数を増減させることによって、着色層を形成するインク吐出量を補正することができることを開示している。このため、インク吐出量のバラツキによる着色層ごとの濃度バラツキを低減することができる。それにより、カラーフィルタを製造する場合に、着色層の濃度むらを低減する。
日本国特開昭59-75205号公報 日本国特開2005-40653号公報 日本国特許第5515627号公報
 しかしながら、従来のカラーフィルタおよびカラーフィルタの製造方法には、以下のような問題がある。
 特許文献1に記載の技術では、BMを有しないカラーフィルタを製造する場合、ヌレ性改善材をパターニングする工程が必要になるため、製造工程が複雑になるおそれがある。
 特許文献2に記載の技術では、塗布膜の均一化を図るため、液状体を無秩序的に着弾させる。このため、画素に対応する微小領域に精度よく着色層を形成する必要があるカラーフィルタに適用すると、着色層の位置精度が悪くなるおそれがある。特に、BMを形成しないカラーフィルタでは、着弾位置のバラツキが、着色層の形成位置がばらついてしまうおそれがある。さらに、隣接する着色層の混色が起こる可能性がある。
 特許文献3に記載の技術では、インクジェット装置のインクジェットヘッドは、製造誤差によって吐出ノズルのピッチ(以下、ノズルピッチという)のバラツキを有する。このため、吐出ノズルの配列方向に沿ってインクの着弾位置がばらつくおそれがある。その場合、インクジェットヘッドの移動方向に直交する方向における描画ラインの隣接ピッチがばらつくことになる。
 描画ラインの隣接ピッチがばらつくと、隣接ピッチが広い箇所および狭い箇所において濃度ムラが視認される場合がある。このような濃度ムラは、インクジェットヘッドの移動方向に延びるカラーフィルタ上のスジ状のムラになって現れる。スジ状のムラがあるとディスプレイの画質が損なわれる。
 インクジェットヘッドのノズルピッチの誤差を低減することも考えられるが、スジが視認されないような隣接ピッチ誤差の許容値はきわめて小さい。このため、ノズルピッチの加工誤差の許容値もきわめて小さくなり、イングジェットヘッドの製造コストが増大してしまうおそれがある。
 本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、インクジェットヘッドのノズルピッチの不均一性によるスジ状のムラの発生を抑制することができるカラーフィルタおよびカラーフィルタ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に、本発明の第1の態様に係るカラーフィルタは、光を透過する基板と、インクジェットインクで形成され、前記基板上において第1の方向には第1のピッチ、第2の方向には第2のピッチを有して並ぶ仮想的な複数の格子パターン中の仮想点である格子点上に配列され、かつ前記第1の方向および前記第2の方向において離間された着色層と、を備える。前記第1の方向に並ぶ前記複数の格子パターンの各行において、前記着色層の中心と前記格子点との前記第1の方向の位置ズレ量の最大値をδmax、最小値をδminとし、δmax-δminを前記第1の方向に並ぶ前記各格子パターンにわたって平均した値を着色層位置ズレレンジEとするとき、前記着色層位置ズレレンジEは、1μm以上10μm以下であり、前記第2の方向に並ぶ前記複数の格子パターンの各列において、前記第1の方向における前記着色層の中心の位置が、前記格子点に対して周期的に変動している。
 前記各列の前記着色層における前記第1の方向への周期的な変動の振幅を振幅ΔXとするとき、前記振幅ΔXは、下記式(1)を満たしてもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
 前記各列において、前記着色層の中心の前記第2の方向における座標値をyとするとき、前記第1の方向における前記格子点に対する前記着色層の中心の変位xは、下記式(2)で表されてもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
 ここで、pは、振動の波長であり、前記着色層の前記第2の方向の幅よりも長い定数である。αは、初期位相を表す定数である。
 前記着色層は、それぞれ異なる種類のインクで形成されかつ前記第1の方向および前記第2の方向のうちの少なくとも一方の位置がそれぞれ異なる複数の単位着色層で構成され、前記複数の単位着色層は、前記格子パターン中で互いに異なる位置の格子点上にそれぞれ配列されており、前記複数の格子パターンの前記各列において、前記第1の方向における前記複数の単位着色層のそれぞれの中心の位置が、それぞれの前記格子点に対して周期的に変動していてもよい。
 少なくとも前記第1及び前記第2の単位着色層が集合した画素部が、前記第1の方向には前記第1のピッチ、前記第2の方向には前記第2のピッチを有して並ぶ仮想的な複数の画素部格子パターン中の仮想点である画素部格子点上にそれぞれ配置され、前記第2の方向に並ぶ前記複数の画素部格子パターンにおいて、前記第1の方向における前記画素部の中心の位置が、前記画素部格子点に対して周期的に変動してもよい。
 本発明の第2の態様に係るカラーフィルタの製造方法は、第1の方向に沿って複数のインクジェットノズルが配列されるインクジェットヘッドと、光を透過する基板とを準備し、前記インクジェットヘッドを前記基板に対して、第1の方向と交差する第2の方向に相対移動し、前記複数のインクジェットノズルから前記基板上にインクを吐出し、前記第1の方向において第1のピッチを有する複数の目標位置にそれぞれ、互いに離間する複数の着色層を形成する、ことを有する。前記第1の方向における前記着色層の位置ズレを起こす前記インクジェットヘッドにおける前記インクジェットノズルのノズル位置の誤差レンジをヘッド誤差レンジEHとするとき、前記ヘッド誤差レンジEは、1μm以上10μm以下であり、前記インクジェットヘッドが前記基板に対して前記第2の方向に第2のピッチだけ相対移動したときに、前記基板上にインクを吐出することが開始され、前記インクジェットヘッドを、前記第1のピッチを超えない振幅、および前記着色層の前記第2の方向における幅よりも大きな波長で、前記基板に対して前記第1の方向に相対振動させることで、前記第1の方向における前記着色層の中心の形成位置を、前記第2の方向に並ぶ前記着色層の各列において、前記第2の方向に進むにつれて周期的に変動させる。
 前記インクジェットヘッドを前記基板に対して前記第1の方向に相対振動させる際の、前記振幅をΔXとするとき、前記振幅ΔXは、下記式(3)を満たしてもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
 前記インクジェットヘッドを前記基板に対して前記第1の方向に相対振動させる際の、前記インクジェットノズルの振動波形は、前記インクジェットノズルを通り、前記第2の方向に延びる軸線であるy軸における位置座標をyとし、位置座標yにおける前記第1の方向における変位をxで表すと、下記式(4)を満たしてもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
 ここで、pは、振動の波長であり、前記着色層の前記第2の方向の幅よりも長い定数である。βは、初期位相を表す定数である。
 前記インクジェットヘッドは、前記第1の方向および前記第2の方向のいずれかの位置が互いに異なる複数種類の単位着色層をそれぞれ独立に形成可能な複数のサブヘッドを備え、前記インクジェットヘッドを前記基板に対して前記第1の方向に相対振動させる際に、前記複数のサブヘッドを前記基板に対して相対振動させてもよい。
 前記インクジェットヘッドは、前記第1の方向および前記第2の方向のいずれかの位置が互いに異なる複数種類の単位着色層をそれぞれ独立に形成可能な複数のサブヘッドを備え、前記インクジェットヘッドを前記基板に対して前記第1の方向に相対振動させる際に、前記複数のサブヘッドのうちの少なくとも一つを、他の前記サブヘッドと異なるように前記基板に対して相対振動させてもよい。
 上記態様に係るカラーフィルタおよびカラーフィルタの製造方法によれば、インクジェットヘッドノズルが配列される第1の方向と交差する第2の方向において、第2の方向に並ぶ各列の着色層の中心を第2の方向に進むにつれて周期的に変動させるため、インクジェットヘッドのノズルピッチの不均一性によるスジ状のムラの発生を抑制することができる。
本発明の第1の実施形態に係るカラーフィルタの構成の一例を示す模式的な平面図である。 図1におけるA部の詳細図である。 図2におけるB-B断面図である。 本発明の第1の実施形態に係るカラーフィルタにおける着色層の配置例を示す模式図である。 本発明の第1の実施形態に係るカラーフィルタにおける画素ズレ量の例を示す模式的なグラフである。 本発明の第1の実施形態に係るカラーフィルタの製造方法に用いるインクジェット装置の構成例を示す模式的な斜視図である。 本発明の第1の実施形態に係るカラーフィルタの製造方法における動作説明図である。 本発明の第1の実施形態に係るカラーフィルタの製造方法における動作説明図である。 比較例のカラーフィルタにおける着色層の配置例を示す模式図である。 本発明の第2の実施形態に係るカラーフィルタにおける着色層の配置例を示す模式図である。 本発明の第2の実施形態に係るカラーフィルタの製造方法に用いるインクジェットヘッドの構成を示す模式図である。 サンプル#1(比較例1)の画素部の位置ズレを示す模式図である。 サンプル#1(比較例1)の画素部の行におけるx方向の位置ズレを示すグラフである。 サンプル#1(比較例1)の画素部の列におけるx方向の位置ズレを示すグラフである。 サンプル#2(比較例2)の画素部の位置ズレを示す模式図である。 サンプル#2(比較例2)の画素部の行におけるx方向の位置ズレを示すグラフである。 サンプル#2(比較例2)の画素部の列におけるx方向の位置ズレを示すグラフである。 サンプル#3(実施例1)の画素部の列におけるx方向の位置ズレを示すグラフである。 サンプル#3(実施例1)の画素部の行におけるx方向の位置ズレを示すグラフである。 サンプル#3(実施例1)の画素部の列におけるx方向の位置ズレを示すグラフである。 サンプル#4(実施例2)の画素部の列におけるx方向の位置ズレを示すグラフである。 サンプル#4(実施例2)の画素部の行におけるx方向の位置ズレを示すグラフである。 サンプル#4(実施例2)の画素部の列におけるx方向の位置ズレを示すグラフである。
 以下では、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。すべての図面において、実施形態が異なる場合であっても、同一または相当する部材には同一の符号を付し、共通する説明は省略する。
[第1の実施形態]
 本発明の第1の実施形態に係るカラーフィルタについて説明する。
 図1は、本発明の第1の実施形態に係るカラーフィルタの構成の一例を示す模式的な平面図である。図2は、図1におけるA部の詳細図である。図3は、図2におけるB-B断面図である。図4は、本発明の第1の実施形態のカラーフィルタにおける着色層の配置例を示す模式図である。図5は、本発明の第1の実施形態のカラーフィルタにおける画素ズレ量の例を示す模式的なグラフである。
 図5において、横軸は列番号j、縦軸は位置ズレの固有成分δPi,jを表す。
 図1に示すように、本実施形態に係るカラーフィルタ1は、基板2の上に、第1着色層3R(着色層、単位着色層)、第2着色層3G(着色層、単位着色層)、および第3着色層3B(着色層、単位着色層)が規則的に配置されている。
 第1着色層3R、第2着色層3G、および第3着色層3Bは、後述するインクジェット装置によって吐出されるインクによって形成される。
 第1着色層3Rは、赤色のインクによって形成される。
 第2着色層3Gは、緑色のインクによって形成される。
 第3着色層3Bは、青色のインクによって形成される。
 本実施形態のカラーフィルタ1は、カラー表示を行う反射型ディスプレイ(図示略)に好適に用いることができる。
 例えば、カラーの反射型のディスプレイは、赤色、緑色、および青色の表示を行うサブ画素を備える。各サブ画素は反射率が多段階に変更できてもよい。
 各サブ画素に対向する位置にカラーフィルタ1の第1着色層3R、第2着色層3G、および第3着色層3Bを配置すると、サブ画素の反射率に応じた反射光が加色混合された色が表示される。
 サブ画素としては、反射光の明るさを変える白色用のサブ画素が設けられていてもよい。この場合、白色用のサブ画素に対向する部位のカラーフィルタ1には、透明材料のみが配置される。
 サブ画素は、一定数が集まって、表示単位の画素を構成する。例えば、赤色用、緑色用、青色用、および白色用のサブ画素をそれぞれ1つずつ含む一定の領域に1つの画素を構成することが可能である。
 以下では、図示略のディスプレイの赤色用、緑色用、および青色用の合計3つのサブ画素と、1つの白色用のサブ画素とが、画素を構成する場合の例で説明する。
 基板2は、光透過性を有し、かつインクジェット法によって印刷可能な材料であれば特に限定されない。基板2の表面は、平滑であることがより好ましい。
 基板2の材質の例としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリプロピレン(PP)などを挙げることができる。
 基板2の表面には、インクの種類に応じて、インクを固着させるための受像層を形成してもよい。受像層は、光透過性を有し、かつインクの少なくとも一部を吸収してインクを固定できる適宜材質からなる。さらに、受像層は、適宜の強度、平坦性、耐熱性などを有していることがより好ましい。
 インクとしては、溶剤系インクジェット用インク、水系インクジェットインクなどのインクジェットインクを挙げることができる。なお、インクジェットインクとはインクジェット法で塗布可能なインクを意味する。
 これらのインクに好適な受像層の材料の例としては、ウレタン樹脂、アクリル樹脂などを挙げることができる。
 ただし、インクとして、固着性が良好なUV硬化インク、ワックスタイプインク等の機能性インクを用いる場合、基板2の材質が、PET、PENなどであれば、受像層を介することなくインクジェット法によって印刷することも可能である。
 以下では、基板2としてPETを用い、インクとして溶剤系インクジェットインクを用いる場合を例示する。ただし、第1着色層3R、第2着色層3G、および第3着色層3Bに用いるインクは、それぞれ、赤色の顔料、緑色の顔料、および青色の顔料を含んでいる。
 本実施形態のカラーフィルタ1は、図2、図3に示すように、基板2の表面に光透過性を有する受像層4が積層されている。カラーフィルタ1における第1着色層3R、第2着色層3G、および第3着色層3Bは、受像層4上に固着している。
 受像層4の材料としては、ウレタン樹脂を用いている。
 図2に示すように、層厚方向に見ると、第1着色層3R、第2着色層3G、および第3着色層3Bは、略矩形状である。以下では、第1着色層3R、第2着色層3G、および第3着色層3Bの中心を、それぞれ第1着色層中心C、第2着色層中心C、および第3着色層中心Cと言う。
 第1着色層中心C、第2着色層中心C、および第3着色層中心Cは、例えば、画像計測などによって、第1着色層3R、第2着色層3G、および第3着色層3Bの図心位置を測定することによって求めることができる。
 第1着色層3R、第2着色層3G、および第3着色層3Bは、後述するように、x方向(第1の方向)にインクジェットノズルが複数配置されたインクジェットヘッドを、x方向およびx方向に交差するy方向(第2の方向)に走査しながらインクを吐出することによって形成される。
 以下では、x方向を主走査方向(第1の方向)、y方向を副走査方向(第2の方向)と言う場合がある。
 x方向とy方向との交差角は、カラーフィルタ1を用いるディスプレイのサブ画素の配置に応じて決めることができる。本実施形態では、交差角が90°に設定されるが、限定されない。
 以下では、カラーフィルタ1上における位置を説明する場合に、仮想的な格子点(仮想点)と、各格子点を結ぶ仮想的な格子直線を用いる場合がある。
 第1の格子点は、図2に示すように、x方向(主走査方向)のピッチが第1格子点ピッチd1x(第1のピッチ)、y方向(副走査方向)のピッチが第1格子点ピッチd1y(第2のピッチ)の仮想的な矩形格子パターン(格子パターン)上に位置する。
 第1の格子点を主走査方向に結ぶ格子直線は、格子直線Lrxである。第1の格子点を副走査方向に結ぶ格子直線は、格子直線Lrgyである。
 第2の格子点は、主走査方向のピッチが第2格子点ピッチd2x(第1のピッチ)、副走査方向のピッチが第2格子点ピッチd2y(第2のピッチ)の矩形格子上に位置する。
 第2の格子点を主走査方向に結ぶ格子直線は、格子直線Lgbxである。各格子直線Lgbxは、各格子直線Lrxを図示下側に、y方向格子間間隔d0y(ただし、d0y<d1y)だけ平行移動した直線である。
 第2の格子点を副走査方向に結ぶ格子直線は、上述した格子直線Lrgyである。
 本実施形態では、一例として、d1x=d2x、d1y=d2y、d0y=d1y/2である。
 第3の格子点は、主走査方向のピッチが第3格子点ピッチd3x、副走査方向のピッチが第3格子点ピッチd3yの矩形格子上に位置する。
 本実施形態では、一例として、d3x=d2x、d3y=d2yである。さらに、第3の格子点は、第2の格子点を、図示右側にx方向格子間間隔d0xだけ平行移動した位置に形成される。
 本実施形態の場合、第3の格子点を主走査方向に結ぶ格子直線は、上述した格子直線Lgbxである。
 第3の格子点を副走査方向に結ぶ格子直線は、格子直線Lbyである。各格子直線Lbyは、各格子直線Lrgyを図示右側に、x方向格子間間隔d0x(ただし、d0x<d1x)だけ平行移動した直線である。本実施形態では、一例として、d0x=d1x/2である。
 第1着色層3Rは、第1の格子点上に形成される。ただし、第1着色層中心Cの位置は、第1の格子点の位置と一致していなくてもよい。
 各第1着色層中心Cは、格子直線Lrx上にほぼ整列する(整列する場合を含む)。
 第1着色層中心Cが、格子直線Lrxからずれる場合があるのは、製造時のインクジェットヘッドの移動誤差と、位置の測定誤差とが避けられないためである。製造時のインクジェットヘッドの移動誤差と、位置の測定誤差とは、副走査方向および主走査方向に同程度、ランダムに発生するノイズ成分である。以下、製造時のインクジェットヘッドの移動誤差と、位置の測定誤差とによる位置ズレを、特に、ランダム誤差と称する。
 ランダム誤差による格子直線Lrxからの副走査方向のズレ量は、例えば、±0.5μm未満である。この副走査方向のズレ量は、後述する主走査方向のズレ量よりも小さいため、特に断らない限り、以下の説明では無視する。
 すなわち、各第1着色層3Rは、格子直線Lrx上に整列しているものとして説明する。各格子直線Lrx上に整列する第1着色層3Rの集合を、それぞれ第1着色層3Rの行と言う。
 一方、各第1着色層中心Cの主走査方向の位置は、格子直線Lrgyに近い位置において、副走査方向に進むにつれて行全体で周期的に変動している。この変動は、上述した主走査方向におけるランダム誤差による変動よりも大きい。そこで、特に断らない限り、ランダム誤差による主走査方向の位置ズレは無視する。
 以下、各格子直線Lrgyに近い位置において副走査方向に並ぶ第1着色層3Rの集合を、それぞれ第1着色層3Rの列と言う。
 第1着色層3Rの各列における各第1着色層中心Cの変動パターンは、同一である。
 変動パターンの詳細は後述する。
 第1着色層3Rの各行において、第1着色層中心Cの隣接ピッチは、第1格子点ピッチd1xを中心としてばらついている。これは、第1着色層3Rを形成するインクジェットヘッドのインクジェットノズルの製造誤差によって、ピッチ誤差が生じるためである。
 後述するように、本実施形態では、第1着色層3Rの各行は、同一のインクジェットヘッドによって形成する。このため、第1着色層3Rの隣接する列同士の中心ピッチは、副走査方向にわたって一定である。
 第2着色層3Gは、第2の格子点上に形成される。ただし、第2着色層中心Cの位置は、第2の格子点と一致してなくてもよい。
 各第2着色層中心Cは、主走査方向においては、格子直線Lgbx上にほぼ整列する(整列する場合を含む)。
 第2着色層中心Cが格子直線Lgbxに対して副走査方向にずれる理由は、第1着色層中心Cと同様、ランダム誤差のためである。ランダム誤差による第2着色層中心Cの格子直線Lgbxからの副走査方向のズレ量は、格子直線Lrxに対する第1着色層中心Cのズレ量と同等である。以下では、第1着色層3Rの場合と同様、特に断らない限り、ランダム誤差によるズレ量は無視する。
 以下、各格子直線Lgbx上に整列する第2着色層3Gの集合を、それぞれ第2着色層3Gの行と言う。
 一方、各第2着色層中心Cの主走査方向の位置は、格子直線Lrgyに近い位置において、副走査方向に進むにつれて行全体で周期的に変動している。この変動は、第1着色層中心Cの変動と同様、主走査方向におけるランダム誤差による変動よりも大きい。そこで、第1着色層3Rの場合と同様、特に断らない限り、ランダム誤差による主走査方向の位置ズレは無視する。
 以下、各格子直線Lrgyの近傍において副走査方向に並ぶ第2着色層3Gの集合を、それぞれ第2着色層3Gの列と言う。
 第2着色層3Gの各列における各第2着色層中心Cの変動パターンは、同一である。
 変動パターンの詳細は後述する。
 第3着色層3Bは、第3の格子点上に形成される。ただし、第3着色層中心Cの位置は、第3の格子点と一致していなくてもよい。
 各第3着色層中心Cは、格子直線Lgbx上にほぼ整列する(整列する場合を含む)。
 第3着色層中心Cが格子直線Lgbxに対して副走査方向にずれる理由は、第1着色層中心Cと同様、ランダム誤差のためである。ランダム誤差による第3着色層中心Cの格子直線Lgbxからの副走査方向のズレ量は、格子直線Lrxに対する第1着色層中心Cと同等である。以下では、第1着色層3Rの場合と同様、特に断らない限り、ランダム誤差によるズレ量は無視する。
 以下、各格子直線Lgbx上に整列する第3着色層3Bの集合を、それぞれ第3着色層3Bの行と言う。
 一方、各第3着色層中心Cの主走査方向の位置は、格子直線Lbyに近い位置において、副走査方向に進むにつれて行全体で周期的に変動している。この変動は、第1着色層中心Cの変動と同様、主走査方向におけるランダム誤差による変動よりも大きい。そこで、第1着色層3Rの場合と同様、特に断らない限り、ランダム誤差による主走査方向の位置ズレは無視する。
 以下、各格子直線Lbyに近い位置において副走査方向に並ぶ第3着色層3Bの集合を、それぞれ第3着色層3Bの列と言う。
 第3着色層3Bの各列における各第3着色層中心Cの変動パターンは、同一である。
 変動パターンの詳細は後述する。
 第1着色層3R、第2着色層3G、および第3着色層3Bの形状あるいは大きさは、図示略のディスプレイにおいて、それぞれが対応するサブ画素の形状あるいは大きさに応じて決めることができる。
 第1着色層3R、第2着色層3G、および第3着色層3Bの形状あるいは大きさは、互いに異なっていてもよい。
 ただし、本実施形態では、第1着色層3R、第2着色層3G、および第3着色層3Bは、いずれも、主走査方向の幅がWx、副走査方向の幅がWyの略矩形状である。ただし、Wx<d0x、Wy<d0yである。
 第1着色層3R、第2着色層3G、および第3着色層3Bの個数は、いずれも、主走査方向にI個(ただし、Iは2以上の整数)、副走査方向にJ個(ただし、Jは2以上の整数)である。
 図2において、第1着色層3Rと、第1着色層3Rの図示下側に隣接する第2着色層3Gと、第2着色層3Gの図示右側に隣接する第3着色層3Bと、に外接する矩形状の領域は、図示略のディスプレイの画素に対応するフィルタ画素部Pを構成する。
 カラーフィルタ1において、フィルタ画素部Pは、主走査方向にI個、副走査方向にJ個が、矩形格子状に配置されている。
 フィルタ画素部P内において、第1着色層3Rと第2着色層3Gとの間には、y方向画素内ギャップGy(=d0y-Wy)が形成されている。
 フィルタ画素部P内において、第2着色層3Gと第3着色層3Bとの間には、x方向画素内ギャップGx(=d0x-Wx)が形成されている。
 互いに隣接するフィルタ画素部Pの間には、主走査方向にはx方向画素間ギャップGPxが、副走査方向にはy方向画素間ギャップGPyが、それぞれ形成されている。
 本実施形態では、一例として、GPy=Gy、GPx=Gxである。
 カラーフィルタ1において、y方向画素内ギャップGy、x方向画素内ギャップGx、y方向画素間ギャップGPy、およびx方向画素間ギャップGPxの範囲には、着色層もBMも存在しない。y方向画素内ギャップGy、x方向画素内ギャップGx、y方向画素間ギャップGPy、およびx方向画素間ギャップGPxの範囲において、カラーフィルタ1への入射光と図示略のディスプレイからの反射光とは、光透過性を有する受像層4および基板2を透過する。
 互いに隣接するフィルタ画素部P同士において、主走査方向に隣り合う第1着色層3R同士の間の領域、及び副走査方向に隣り合う第3着色層3B同士の間の領域には、着色層もBMも形成されていない。この領域は、図示略のディスプレイの白色用サブ画素と対向するように配置される。第1着色層3R同士の間および第3着色層3B同士の間の領域において、カラーフィルタ1への入射光と図示略のディスプレイの白色用サブ画素からの反射光とは、光透過性を有する受像層4および基板2を透過する。
 各着色層、フィルタ画素部Pの大きさ(公称値)は、適宜設定することができる。
 例えば、第1~第3の格子点の主走査方向のピッチ(d1x、d2x、d3x)がいずれもdxで、副走査方向のピッチ(d1y、d2y、d3y)がいずれもdyの場合、dx、dyは、40μm以上、1000μm以下の範囲から選んでもよい。
 フィルタ画素部Pのx方向の長さをDxとすると、Dxは、例えば、0.7×dx以上、0.95×dx以下としてもよい。フィルタ画素部Pのy方向の長さをDyとすると、Dyは、例えば、0.7×dy以上、0.95×dy以下としてもよい。
 本実施形態では、GPx=Gx=dx-Dx、GPy=Gy=dy-Dyである。
 次に、フィルタ画素部Pの詳細構成について説明する。
 図4には、主走査方向におけるm番目(ただし、mは1≦m≦I-3の整数)からm+3番目の、副走査方向におけるn番目(ただし、nは1≦n≦J-3の整数)からn+3番目までの、各フィルタ画素部Pを模式的に示す。
 図4において、例えば、フィルタ画素部Pi,j(i=m,m+1,m+2,m+3、j=n,n+1,n+2,n+3)は、主走査方向におけるi番目、副走査方向におけるj番目のフィルタ画素部Pを示す。
 図4では、第1着色層3R、第2着色層3G、および第3着色層3Bの位置の違いを見やすくするため、各着色層間の隙間が誇張されている。
 図4では、フィルタ画素部などを表す符号の記載を適宜省略している箇所がある。なお、図4において符号が示されていないフィルタ画素部についても、明細書中ではフィルタ画素部Pと称する場合がある。
 図1に示すように、フィルタ画素部P1,1は、主走査方向および副走査方向の基準位置である図示左上に位置する。フィルタ画素部Pi,jは、iの増加とともに、主走査方向において図示右側に移動する。フィルタ画素部Pi,jは、jの増加とともに、副走査方向において図示下側に移動する。
 iをk(ただし、kは1≦k≦Iの整数)に固定したフィルタ画素部Pk,j(ただし、jは1≦j≦Jの整数)の集合をフィルタ画素部Pのk番目の行と言う。
 jをk(ただし、kは1≦k≦Jの整数)に固定したフィルタ画素部Pi,k(ただし、iは1≦i≦Iの整数)の集合をフィルタ画素部Pのk番目の列と言う。
 格子直線LX(ただし、kは1≦k≦Iの整数)は、フィルタ画素部Pのk番目の行における格子直線Lrx、Lgbxの間を副走査方向に二等分する中心軸線である。
 格子直線LY(ただし、kは1≦k≦Jの整数)は、フィルタ画素部Pのk番目の列における格子直線Lrgy、Lbyの間を主走査方向に二等分する中心軸線である。
 図4に、i=m,m+1,m+2,m+3、j=n,n+1,n+2,n+3の場合の例を示すように、フィルタ画素部Pi,jは、格子パターン(画素部格子パターン)中の格子直線LX、LYが交差する位置の格子点(画素部格子点)上に形成される。ただし、フィルタ画素部Pi,jの中心である画素部中心CPi,jは、格子点の位置と一致していなくてもよい。
 格子直線LX、LYが交差する位置の格子点の主走査方向および副走査方向のピッチdPx、dPyは、dPx=d1x、dPy=d1yである。
 ここで、画素部中心CPi,jは、格子直線LX、LYに平行な辺を有しかつフィルタ画素部Pi,jの第1着色層3R、第2着色層3G、および第3着色層3Bに外接する四角形の中心によって定義される。
 画素部中心CPi,jは、ランダム誤差を除くと、格子直線LXに対して副走査方向には、ずれていない。
 このような画素部中心CPi,jの配置は、上述したような第1着色層3R、第2着色層3G、および第3着色層3Bの配置に基づく。
 図4に示すように、フィルタ画素部Pの各行において、主走査方向に互いに隣り合うフィルタ画素部P同士の第1着色層3R、第2着色層3G、および第3着色層3Bの配置は、一般には異なる。
 これに対して、フィルタ画素部Pの各列における第1着色層3R、第2着色層3G、および第3着色層3Bの配置は、1列の中では、共通である。
 本実施形態における主走査方向における第1着色層中心C、第2着色層中心C、および第3着色層中心Cの位置ズレは、図示略のインクジェットヘッドのノズル位置に関する製作誤差と、後述するインク吐出時におけるインクジェットヘッドの意図的な振動と、によって発生する。インクジェットヘッドの振動は周期的である。
 以下では、ノズル位置の製作誤差による主走査方向の位置ズレを位置ズレの固有成分、インクジェットヘッドの意図的な振動による主走査方向の位置ズレを位置ズレの振動成分と称する。
 図4に細線で例示する着色層は、位置ズレの固有成分を有しない着色層である。図4にハッチングを施して例示する着色層は、位置ズレの固有成分を有する着色層である。
 例えば、n+1番目およびn+3番目のフィルタ画素部Pの列は、それぞれ、すべての着色層が位置ズレの固有成分を有しない。しかし、各列は、位置ズレの振動成分を有するため、副走査方向に進むにつれて、フィルタ画素部Pの各中心の位置は、各着色層の位置ズレの振動成分に基づいて周期的に変動している。
 図4に示す例では、δPi,n+1=δPi,n+3(ただし、iは1≦i≦Iの整数)である。δPi,n+1、δPi,n+3は、フィルタ画素部Pとしての位置ズレの振動成分のみからなる。
 これに対して、n番目のフィルタ画素部Pの列は、第2着色層3Gおよび第3着色層3Bが、互いに異なる位置ズレの固有成分を有する。このため、n番目のフィルタ画素部Pの列の各中心は、フィルタ画素部Pとしての位置ズレの固有成分を有する。フィルタ画素部Pとしての位置ズレの固有成分は、第2着色層3Gおよび第3着色層3Bの位置ズレの固有成分から決まる。
 n番目のフィルタ画素部Pの列では、フィルタ画素部Pとしての位置ズレの固有成分は、δPi,n-δPi,n+1である。図4に示す例では、n番目のフィルタ画素部Pの列は、全体として、格子直線LYに対して、図示左側にずれている。
 n+2番目のフィルタ画素部Pの列は、第1着色層3R、第2着色層3G、および第3着色層3Bが互いに異なる位置ズレの固有成分を有する。このため、n+2番目のフィルタ画素部Pの列の各中心は、フィルタ画素部Pとしての位置ズレの固有成分を有する。
 フィルタ画素部Pとしての位置ズレの固有成分は、第1着色層3R、第2着色層3G、および第3着色層3Bの位置ズレの固有成分から決まる。
 n+2番目のフィルタ画素部Pの列では、フィルタ画素部Pとしての位置ズレの固有成分は、δPi,n+2-δPi,n+1である。図4に示す例では、n+2番目のフィルタ画素部Pの列は、全体として、格子直線LYn+2に対して、図示右側にずれている。
 フィルタ画素部Pi,jの格子点からの主走査方向の位置ズレ量を、画素部位置ズレ量δPi,jとし、位置ズレの固有成分δP(i)、位置ズレの振動成分δPx(j)とすると、下記式(5)で表される。
 画素部位置ズレ量δPi,jは、上述した画素部中心CPi,jの定義によって、第1着色層3R、第2着色層3G、および第3着色層3Bの主走査方向の位置ズレ量の最大値を超えることはない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000009
 画素部ズレ量δPi,jは、カラーフィルタ1の各フィルタ画素部Pから測定することができる。振動成分δPx(j)は、副走査方向に進むにつれて周期的に振動するため、jに関する平均値は0になる。したがって、固有成分δP(i)は、下記式(6)によって求められる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000010
 フィルタ画素部Pi,jの位置ズレの固有成分δP(i)は、フィルタ画素部Pi,jの主走査方向の位置に対応するiによって異なる。
 本実施形態では、後述するように、第1着色層3R、第2着色層3G、および第3着色層3Bを形成する各インクジェットヘッドの相対位置は互いに固定される。このため、固有成分δP(i)は、各インクジェットヘッドの組み合わせが決まれば一義的に決まる。
 図5に、カラーフィルタ1における画素部位置ズレ量δPi,jの例を示す。画素部位置ズレ量δPi,jは、主走査方向の位置に対応するjによって異なり、全体として、0を中心にばらつく。
 本実施形態では、一例として、ノズル数がJ/3のインクジェットヘッドを用いて、主走査方向を3分割して着色層を形成する。このため、主走査方向を三等分する領域B1、B2、B3では、画素部位置ズレ量δPi,jの変化は互いに同一である。
 画素部位置ズレ量δPi,jの最大値はδPmax(i)である。画素部位置ズレ量δPi,jの最小値はδPmin(i)である。
 i番目の行における画素部位置ズレ量のレンジEP(i)は、下記式(7)で定義される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000011
 レンジEP(i)は、インクジェットヘッドの製作誤差によるため、ヘッド誤差レンジEPに一致すべきである。
 ヘッド誤差レンジEPは、インクジェットノズルの設計位置からのズレ量のレンジとして定義される。ヘッド誤差レンジEPの定義の詳細は、後述する。
 しかし、画素部位置ズレ量δPi,jは、主走査方向におけるランダム誤差の影響によってばらつくため、レンジEP(i)をiに関して平均した平均レンジEPaveが、ヘッド誤差レンジEPのよい推定値になる。平均レンジEPaveは、下記式(8)で定義される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000012
 カラーフィルタ1において、平均レンジEPaveは、1μm以上10μm以下としている。
 平均レンジEPaveが1μm未満であると、フィルタ画素部Pの位置を周期的に変動させなくても、フィルタ画素部Pのピッチ誤差による主走査方向の濃淡ムラが見えにくい。
 平均レンジEPaveが10μmを超えると、後述するように、フィルタ画素部Pの位置ズレの振動成分を大きくする必要があるため、フィルタ画素部Pの大きさによっては、ディスプレイの画質が低下する。
 振動成分δPx(j)は、ランダム誤差を除くと、下記式(9)~(11)で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000013
 ここで、ΔXは振幅を表す定係数、pは振動の波長(1/pは振動の空間周波数)、yは画素部中心CPi,1のy方向における位置座標、αは振動成分の初期位相を表す定数である。
 波長pは、フィルタ画素部Pの大きさなどに応じて、後述するスジ状のムラが見えにくくなるように、適宜設定する。例えば、波長pは、1mm以上、50mm以下の範囲から選ばれてもよい。
 カラーフィルタ1における振動成分δPx(j)が、上記式(9)、(10)、(11)を満していることは統計的に確かめることができる。具体的には、各行における振動成分δPx(j)を測定し、回帰分析などの統計解析を行えばよい。
 次に、カラーフィルタ1の製造方法について説明する。
 図6は、本発明の第1の実施形態のカラーフィルタの製造方法に用いるインクジェット装置の構成例を示す模式的な斜視図である。図7は、本発明の第1の実施形態のカラーフィルタの製造方法における動作説明図である。図8(a)、(b)、(c)、(d)は、本発明の第1の実施形態のカラーフィルタの製造方法における動作説明図である。
 図6に、カラーフィルタ1を製造するためのインクジェット装置100の一例を示す。
 インクジェット装置100は、移動テーブル101、インクジェットヘッドユニット102、移動ステージ104、およびコントローラ105を備える。
 移動テーブル101は、図示Y方向に移動可能に設けられる。移動テーブル101の上面には、基板2を位置決めして載置することが可能である。基板2の表面には、予め受像層4が形成されている。基板2は、上面に受像層4が現れるように、移動テーブル101に載置される。
 位置決めされた基板2のy方向は、移動テーブル101の移動方向であるにY方向に一致している。
 インクジェットヘッドユニット102は、インクジェットヘッド部103(インクジェットヘッド)と、図示略のインク供給部とを備える。
 図7に模式的に示すように、インクジェットヘッド部103は、第1着色層3Rを形成するインクジェットヘッド103R(サブヘッド)と、第2着色層3Gを形成するインクジェットヘッド103G(サブヘッド)と、第3着色層3Bを形成するインクジェットヘッド103B(サブヘッド)とを備える。
 インクジェットヘッド103R、103G、103Bは、インクが収容される本体部103aと、本体部103aの端面に配置されたノズル部103b(インクジェットノズル)とをそれぞれ備える。各本体部103aは、それぞれの短手方向に隣接して配置され、互いの相対位置が固定されている。
 インクジェットヘッド103R、103G、103Bの各本体部103aには、それぞれ第1着色層3R、第2着色層3G、第3着色層3Bを形成するインクが収容される。
 インクジェットヘッド103R、103G、103Bは、それぞれ同数のノズル部103bを有する。各ノズル部103bは、それぞれの本体部103aの長手方向に配列されている。各ノズル部103bのインク吐出口の配列方向をインクジェットヘッド部103における主走査方向と言う。
 インクジェットヘッド103Rのノズル部103bのノズルピッチは、第1格子点ピッチd1xに相当する大きさのdHrである。
 インクジェットヘッド103Gのノズル部103bのノズルピッチは、第2格子点ピッチd2xに相当する大きさのdHgである。インクジェットヘッド103Gのノズル部103bは、インクジェットヘッド103Rのノズル部103bに対して、x方向格子間間隔d0xに相当する大きさdH0だけ主走査方向にずれている。
 インクジェットヘッド103Bのノズル部103bのノズルピッチは、第3格子点ピッチd3xに相当する大きさのdHbである。本実施形態では、dHbとdHrとは等しい。インクジェットヘッド103B、103Rの各ノズル部103bは、インクジェットノズルが主走査方向と直交する方向において互いに対向している。
 インクジェットヘッド部103において、各インクジェットノズルの位置は、それぞれに固有の製作誤差によってばらついている。このため、ノズルピッチdHr、dHg、dHbの値は、主走査方向の位置によっては公称値から外れている。
 インクジェットヘッド103R、103G、103Bは、それぞれ、ノズル部103bの設計上の形成位置からのズレ量をδN(ただし、k=1,2,3)とすると、各δNの最大値から最小値を引いたENは、インクジェットヘッド103R、103G、103Bごとのヘッド誤差レンジEkHになる。一般に、ヘッド誤差レンジEkHは、kによって異なる。
 本実施形態では、インクジェットヘッド103R、103G、103Bは互いの相対位置が一定の状態で、近接する3つのノズル部103bが、後述するようにフィルタ画素部Pを形成する。このため、フィルタ画素部Pの位置ズレに寄与するノズル部103bの位置ズレ量は、フィルタ画素部Pに対応する3つのノズル部103bの各インク吐出口の相対位置によって決まる。
 1つのフィルタ画素部Pを構成する3つのノズル部103bのインク吐出口の主走査方向における位置ズレ量を、δNP(s)(ただし、sは1≦s≦Sを満足する整数。
は、インクジェット単位のノズル数)とすると、フィルタ画素部Pの主走査方向の位置ズレに寄与する画素部単位のノズル位置ズレδNP(s)は、下記式(12)で表される。ただし、δNP(s)の正方向は、フィルタ画素部Pi,jを形成する際に、jの小さい側から大きい側に向かう方向(図7における図示左から右に向かう方向)とする。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000014
 ここで、Min[ ]1,2は、δNP(s)、δNP(s)のうち小さい方(図示左側の方)を求める演算を示す。
 上記式(12)は、フィルタ画素部Pを第1着色層3R、第2着色層3G、および第3着色層3Bに外接する四角形によって定義したことに基づく。フィルタ画素部Pの定義が異なる場合には、定義に応じて、画素部単位のノズル位置ズレδNP(s)の算出法を変更すればよい。
 ヘッド誤差レンジEPは、上記ノズル位置ズレδNP(s)のレンジとして定義される。すなわち、ノズル位置ズレδNP(s)の最大値をδNPmax、最小値をδNPminとして下記式(13)で定義される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000015
 移動ステージ104は、移動テーブル101の上方においてインクジェットヘッドユニット102を移動可能に支持する。移動ステージ104によるインクジェットヘッドユニット102の移動方向は、移動テーブル101の上面と平行な平面上においてY方向に直交するX方向である。
 インクジェットヘッドユニット102内のインクジェットヘッド部103は、主走査方向がX方向に一致するように配置されている。
 コントローラ105は、インクジェット装置100の動作を制御する装置部分である。
 例えば、コントローラ105は、移動テーブル101のY方向の位置と移動ステージ104のX方向の位置とを制御することによって、インクジェットヘッド部103を移動テーブル101上の基板2に対して相対移動する。
 コントローラ105は、インクジェットヘッド部103の相対移動位置に応じて、インクジェットヘッド部103のインクの吐出動作を制御する。
 コントローラ105の制御の詳細については動作説明の中で後述する。
 次に、インクジェット装置100の動作を、インクジェット装置100によって行われるカラーフィルタ1の製造方法を中心として説明する。
 インクジェット装置100によって、カラーフィルタ1を製造するには、まず、移動テーブル101上に、基板2を位置決めして載置する(図6参照)。
 次に、コントローラ105は、移動ステージ104を駆動することによって、図7に実線で示すように、インクジェットヘッド部103を第1位置A1に移動する。
 次に、コントローラ105は、移動テーブル101を駆動することによって基板2を一定速度VでY方向に移動させる(第1の動作)。これに並行して、コントローラ105は、移動ステージ104をX方向に振動させることによって、インクジェットヘッド部103全体をX方向に振動させる。
 インクジェットヘッド部103の振動は、短周期振動と、長周期振動とが合成された振動である。
 短周期振動は、インクの吐出によって、第1着色層3R、第2着色層3G、および第3着色層3Bを形成するための2次元走査を行う振動である。短周期振動の波長は、各着色層の副走査方向の幅よりも短い。
 長周期振動は、フィルタ画素部Pi,jの位置ズレの振動成分δPx(j)を、上記式(9)~(11)にしたがって変化させる振動である(第4の動作)。
 移動ステージ104が行う長周期振動は、X方向におけるインクジェットヘッド部103の変位をxとして、下記式(14)、(15)で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000016
 ここで、tは時間である。振幅ΔXは、上記式(16)の範囲から選ばれた定数である。上記式(16)におけるヘッド誤差レンジEPは、インクジェットヘッド部103のノズル部103bのノズルの位置を測定することによって求めることができる。ヘッド誤差レンジEPは、インクジェットヘッド部103から、インク吐出を行って、吐出されたインクの位置を測定することによって求めてもよい。
 波長pは、上記式(9)と同様の定数である。βは、初期位相を表す定数である。
 長周期振動の波長pは、各着色層の副走査方向の幅よりも長い。
 長周期振動の振動数fは、f=V/pで表される。
 コントローラ105は、インクジェットヘッド部103の各インクジェットノズルが予め決められた位置に達するタイミングでインクが吐出されるように、インクジェットヘッドユニット102を制御する。
 これにより、インクジェットヘッド部103がインクジェットノズルの個数J/3個の第1着色層3R、第2着色層3G、および第3着色層3Bが順次形成される。
 各着色層の行がI行形成されたら、コントローラ105は、インク吐出を終了する。これにより、領域B1に、I×J/3個のフィルタ画素部Pが形成される。
 次に、コントローラ105は、インクジェットヘッド部103を、第2位置A2に移動させて、上記の動作を繰り返す。第2位置A2は、第1位置A1から、図示右側のX方向に、dPx×J/3だけ移動した位置である。
 これにより、領域B2に、I×J/3個のフィルタ画素部Pが形成される。
 次に、コントローラ105は、インクジェットヘッド部103を、第3位置A3に移動させて、上記の動作を繰り返す。第3位置A3は、第2位置A2から、図示右側のX方向に、dPx×J/3だけ移動した位置である。
 これにより、領域B3に、I×J/3個のフィルタ画素部Pが形成される。
 このようにして、基板2上に、I×J個のフィルタ画素部Pを有するカラーフィルタ1が製造される。
 次に、第1着色層3R、第2着色層3G、および第3着色層3Bの形成動作の一例について詳しく説明する。
 各着色層の形成動作は、同じであるため、図8(a)、(b)、(c)、(d)を用いて、第2着色層3Gおよび第3着色層3Bの形成動作を例にして説明する。
 以下の説明では、一例として、第2着色層3Gおよび第3着色層3Bは、主走査方向(X方向)に5ドロップのインクで形成されるラインを、副走査方向に5行描くことによって矩形状に形成する。ただし、主走査方向にラインが形成される間に、副走査方向にも移動するため、主走査ラインはわずかに図示右下がりになる。
 図8(a)に示すように、基板2が、1行目のフィルタ画素部Pの第3着色層3Bを形成する位置に到達する。そうすると、コントローラ105は、インクジェットヘッド部103の短周期振動において、インクジェットヘッド部103が最も図示左側に位置するタイミングで各ノズル部103bからインク吐出を開始させる。
 例えば、図示の吐出口Ng1、Ng2から、1ドロップのインクIgがそれぞれ吐出される。吐出されたインクIgは吐出口Ng1、Ng2の下方の基板2上に着弾する。
 吐出口Ng1、Ng2のピッチはdHgであるため、インクIg同士のピッチもdHgである。
 図8(b)に示すように、コントローラ105は、インクジェットヘッド部103の短周期の振動の半周期の間に、各ノズル部103bからインクIgを5ドロップ吐出させる。これにより、第2着色層3Gの約5分の1を構成する1本の主走査ラインが形成される。1本の主走査ラインが形成されると、コントローラ105は、インク吐出を休止する。
 基板2の移動速度Vは、短周期の振動の半周期の間に、主走査ラインのライン幅と同程度だけ移動する速度に設定される。
 コントローラ105は、図8(b)の状態から、短周期の振動の半周期の時間が経過してから、インク吐出を開始する。
 これにより、図8(c)に示すように、1本目の主走査ラインに隣接する位置において、2本目の主走査ラインの形成が開始される。このような動作を繰り返して、インクジェットヘッド103Gの各ノズル部103bによって、各5本の主走査ラインを形成すると、J/3個の第2着色層3Gの1行分が形成される(第2の動作)。
 同様にして、第3着色層3Bを形成する位置には、インクジェットヘッド103Bの各ノズル部103bによって、第3着色層3Bが形成される。
 例えば、図8(c)に示すように、第2着色層3Gの2本目の主走査ラインの形成開始時に、ちょうど、インクジェットヘッド103Gの吐出口Nb1、Nb2が第3着色層3Bの1本目の主走査ラインの形成を開始する位置に到達する。このため、インクジェットヘッド103Bは、1ライン遅れで、第3着色層3Bの主走査ラインの形成を開始する。
 インクジェットヘッド103Gと同様に、インクジェットヘッド103Bからも5ライン分の主走査ラインを形成することによって、J/3個の第3着色層3Bの1行分が形成される(第2の動作)。
 なお、インクジェットヘッド103G、103Bは、それぞれ独立のタイミングでインク吐出を行うことができるため、インク吐出のタイミングのずれは、1ライン遅れには限定されない。
 このようにして、図8(d)に示すように、わずかの時間をあけて、J/3個分の第2着色層3Gおよび第2着色層3Gの1行分が形成される。J/3個分の第2着色層3Gおよび第2着色層3Gの1行分が形成されたら、コントローラ105は、インク吐出を停止する。
 以上の動作の間に、コントローラ105は、インクジェットヘッド部103を長周期振動させる。このため、各着色層の主走査ラインの書き出し位置は、長周期振動に対応する量だけ変動している。これらの変動量は微小であるため、図8(a)、(b)、(c)、(d)では、図示を省略している。
 インク吐出の開始時からの時間がΔt=d2y/Vだけ経過したら、上記と同様にして、2行目の第2着色層3Gおよび第3着色層3Bを形成する(第3の動作)。
 以上の動作を、説明を省略した第1着色層3Rを形成する同様の動作とともに、I回繰り返すことによって、I×J/3個のフィルタ画素部Pが形成される。
 次に、カラーフィルタ1の作用について説明する。
 図9は、比較例のカラーフィルタにおける着色層の配置例を示す模式図である。
 インクジェットヘッド部103を用いて製造されるカラーフィルタ1では、第1着色層3R、第2着色層3G、および第3着色層3Bの主走査方向のピッチが、インクジェットヘッド部103におけるノズル部103bのノズルピッチdHr、dHg、dHbと等しくなる。
 このため、インクジェットヘッド部103の製作誤差に起因するノズルピッチdHr、dHg、dHbに応じて、基板2上の格子点に対する第1着色層中心C、第2着色層中心C、および第3着色層中心Cの主走査方向の位置ズレの固有成分が生じる。
 インクジェットヘッド103R、103G、103Bは、互いの相対位置が固定されているため、各着色層の主走査方向の位置ズレの固有成分が組み合わさることで、フィルタ画素部Pの主走査方向の位置ズレの固有成分が発生する。
 カラーフィルタ1において、各フィルタ画素部Pの主走査方向の位置ズレが、固有成分のみであるとすると、位置ズレの固有成分は、フィルタ画素部Pの各列間のピッチ誤差になる。
 図9に示すカラーフィルタ201は、上述のような長周期振動を行わない点以外は、上記第1の実施形態と同様にして製造された比較例である。
 図9において、フィルタ画素部Qi,jは、図4におけるフィルタ画素部Pi,jに対応する。
 本比較例では、インクジェットヘッド部103を長周期振動させないため、位置ズレの振動成分が0である。このため、フィルタ画素部Qの中心は、すべての列において、格子直線LYと平行な直線上に位置する。
 例えば、各着色層の位置ズレ量が0のn+1番目、n+3番目のフィルタ画素部Qの列の画素部中心CQi,n+1、CQi,n+3は、それぞれ格子直線LYn+1、LYn+3上に位置する。
 第2着色層3Gおよび第3着色層3Bが位置ズレしているn番目のフィルタ画素部Qの列の画素部中心CQi,nは、格子直線LYに対してδQ(=δPm,n)だけ図示左側にずれている。
 各着色層がすべて位置ズレしているn+2番目のフィルタ画素部Qの列の画素部中心CQi,n+2は、格子直線LYn+2に対してδQn+2(=δPm,n+2)だけ図示右側にずれている。
 n番目の列とn+1番目の列の間、およびn+1番目の列とn+3番目の列との間の主走査方向のピッチは、格子点のピッチdPxよりも拡がるため、副走査方向に低濃度のスジが視認される。n+2番目の列とn+3番目の列の間の主走査方向のピッチは、格子点のピッチdPxよりも狭くなるため、副走査方向に高濃度のスジが視認される。
 このため、カラーフィルタ201は、主走査方向に濃度ムラが生じ、かつ、濃度ムラが副走査方向に均一に連続しているため、副走査方向に延びるスジ状のムラが視認される。
 このため、カラーフィルタ201をディスプレイに用いると、表示画像と関係のないスジ状のムラが見えるため、画質が損なわれてしまう。
 本実施形態のカラーフィルタ1は、フィルタ画素部Pの行ごとに、比較例と同様の位置ズレの固有成分を有する。しかし、各フィルタ画素部Pの行は、長周期振動によって、主走査方向に周期的にずれている。このため、各行における主走査方向の濃度ムラの位置が、行ごとに変動し、副走査方向における濃度ムラの連続性が低下している。
 このため、比較例と比べると、副走査方向に延びるスジ状のムラが見えにくくなる。
 スジ状のムラが最も見えにくくなるのは、ΔXが、ヘッド誤差レンジEPと同程度の場合である。
 ただし、スジ状のムラの見え方は観察者によっても異なるため、ΔXを種々変化させる試作、実験を行って、適当な大きさを決めるとよい。後述する実施例のように、ΔXを、上記式(16)の範囲から選ぶと、スジ状のムラを解消することができる。
 以上説明したように、本実施形態のカラーフィルタ1およびその製造方法によれば、フィルタ画素部Pの中心の主走査方向における位置が、副走査方向に並ぶ各列において、副走査方向に進むにつれて周期的に変動するため、インクジェットヘッド部103のノズルピッチの不均一性によるスジ状のムラの発生を抑制することができる。
 ここで、本実施形態における請求項における用語との対応について説明する。
 本実施形態は、カラーフィルタの着色層が、単位着色層である第1着色層3R、第2着色層3G、および第3着色層3Bが集合した画素部であるフィルタ画素部Pからなる場合の例になっている。
 このため、上記式(11)における平均レンジEPaveは、上記式(1)における着色層位置ズレレンジEに相当する。
 上記式(9)における振動成分δPx(j)は、上記式(2)における変位xに相当する。
 本実施形態は、単位着色層を形成する3つのサブノズルの相対位置が固定された場合の例になっている。
 上記式(16)におけるヘッド誤差レンジEPは、上記式(3)におけるヘッド誤差レンジEに相当する。
[第2の実施形態]
 本発明の第2の実施形態に係るカラーフィルタについて説明する。
 図10は、本発明の第2の実施形態に係るカラーフィルタにおける着色層の配置例を示す模式図である。
 図1~3に示すように、本実施形態のカラーフィルタ11は、上記第1の実施形態のカラーフィルタ1と同様に、基板2、受像層4、第1着色層3R、第2着色層3G、および第3着色層3Bを備える。
 カラーフィルタ11においても、第1着色層3R、第2着色層3G、および第3着色層3Bは、フィルタ画素部Pを構成する。
 ただし、本実施形態のカラーフィルタ11では、第1着色層3R、第2着色層3G、および第3着色層3Bが、それぞれ独立の位置ズレの振動成分を備える点が上記第1の実施形態と異なる。
 以下、上記第1の実施形態と異なる点を中心に説明する。
 図10において、カラーフィルタ11におけるフィルタ画素部Pi,j(i=m,m+1,m+2,m+3、j=n,n+1,n+2,n+3)は、主走査方向におけるi番目、副走査方向におけるj番目のフィルタ画素部Pを示す。
 図10は、見にくくなるため、図4と同様に、符号の記載を適宜省略している。例えば、図10には、符号Pは記載していないが、フィルタ画素部Pi,jの位置を問わない説明においては、添字i,jを省略して、単に、フィルタ画素部Pと言う場合がある。第1着色層中心C、第2着色層中心C、第3着色層中心Cなども同様である。
 以下では、特に、フィルタ画素部Pi,jにおける第1着色層3R、第2着色層3G、および第3着色層3Bを指す場合には、上添字1,2,3を用いて、それぞれ、着色層F i,j、F i,j、F i,jと言う場合がある。
 特に、フィルタ画素部Pi,jにおける第1着色層中心C、第3着色層中心C、および第3着色層中心CBを着色層中心C i,j、C i,j、C i,jと言う場合がある。
 q番目(ただし、qは1≦q≦Jの整数)の列の着色層F i,j、F i,jが配置される格子直線Lrgyを、格子直線L1yと言う。q番目(ただし、qは1≦q≦Jの整数)の列の着色層F i,jが配置される格子直線Lbyを、格子直線L2yと言う場合がある。
 着色層F i,j(ただし、k=1,2,3。断りなきは、以下同様。)の格子点からの主走査方向の位置ズレ量を、着色層位置ズレ量δF i,jとし、位置ズレの固有成分δF (i)、位置ズレの振動成分δFx(j)とすると、下記式(17)で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000017
 着色層F i,jは、カラーフィルタ11の各着色層F i,jから測定することができる。振動成分δFx(j)は、副走査方向に進むにつれて周期的に振動するため、jに関する平均値は0になる。したがって、固有成分δF (i)は、下記式(18)によって求められる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000018
 着色層F i,jの位置ズレの固有成分δF (i)は、着色層F i,jの主走査方向の位置に対応するiによって異なる。
 本実施形態では、後述するように、着色層F i,jを形成する各インクジェットヘッドの相対位置は互いに独立に変更可能である。
 特に図示しないが、カラーフィルタ11における着色層位置ズレ量δF i,jは、主走査方向の位置に対応するjによって異なり、全体として、0を中心にばらつく。
 着色層位置ズレ量δF i,jの最大値をδFmax(i)、最小値をδFmin(i)とすると、i番目の行における着色層位置ズレ量δF i,jのレンジEF(i)は、下記式(19)で定義される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000019
 レンジEF(i)は、インクジェットヘッドの製作誤差によるため、ヘッド誤差レンジEkHに一致すべきである。ヘッド誤差レンジEkHは、インクジェットノズルの設計位置からのズレ量のレンジとして、上記第1の実施形態と同様に定義される。
 しかし、着色層位置ズレ量δF i,jは、主走査方向におけるランダム誤差の影響によってばらつくため、レンジEF(i)をiに関して平均した平均レンジEFkaveが、ヘッド誤差レンジEkHのよい推定値になる。平均レンジEFkaveは、下記式(20)で定義される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000020
 カラーフィルタ11において、平均レンジEFkaveは、1μm以上10μm以下としている。
 平均レンジEFkaveが1μm未満であると、着色層F i,jの位置を周期的に変動させなくても、着色層F i,jのピッチ誤差による主走査方向の濃淡ムラが見えにくい。
 平均レンジEFkaveが10μmを超えると、後述するように、着色層F i,jの位置ズレの振動成分を大きくする必要があるため、着色層F i,jの大きさによっては、ディスプレイの画質が低下する。
 振動成分δFx(j)は、ランダム誤差を除くと、下記式(21)~(22)で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000021
 ここで、ΔXは振幅を表す定係数、pは振動の波長(1/pは振動の空間周波数)、yk1は着色層中心C i,jのy方向における位置座標、αは振動成分の初期位相を表す定数である。
 各ΔXは、上記式(26)を満たす範囲で、互いに異なる値にすることができる。
 各波長pは、着色層F i,jの大きさなどに応じて、後述するスジ状のムラが見えにくくなるように、適宜設定する。例えば、波長pは、1mm以上、50mm以下の範囲から選ばれてもよい。
 具体的には、例えば、振動の波長を変えて、カラーフィルタ11を試作し、各色の単色表示を行って、スジ状のムラを評価して決めることができる。
 カラーフィルタ11における振動成分δFx(j)が、上記式(21)、(22)、(23)を満していることは統計的に確かめることができる。具体的には、各行における振動成分δFx(j)を測定して、例えば、回帰分析を行えばよい。
 次に、カラーフィルタ11の製造方法について説明する。
 図11は、本発明の第2の実施形態のカラーフィルタの製造方法に用いるインクジェットヘッドの構成を示す模式図である。
 図6に、カラーフィルタ11を製造するためのインクジェット装置101の一例を示す。
 インクジェット装置101は、上記第1の実施形態におけるインクジェット装置100のインクジェットヘッド部103に代えて、インクジェットヘッド部113(インクジェットヘッド)を備える。
 以下、上記第1の実施形態と異なる点を中心に説明する。
 図11に示すように、インクジェットヘッド部113は、上記第1の実施形態と同様のインクジェットヘッド103R、103G、103B(サブヘッド)と、ヘッド振動部113cと、を備える。
 本実施形態では、インクジェットヘッド103R、103G、103Bは、図示略のインクジェットヘッドユニット102の支持部材に対して、ヘッド振動部113cを介して固定されている。
 ヘッド振動部113cは、インクジェットヘッド103R、103G、103Bをそれぞれ独立に主走査方向に長周期振動させる装置部分である。
 本実施形態の移動ステージ104は、上記第1の実施形態における短周期振動のみを行う。
 インクジェットヘッド103R、103G、103Bは、ヘッド振動部113cによる振動の中心位置において、上記第1の実施形態におけると同様の相対位置になるように配置されている。
 各ヘッド振動部113cの構成は、主走査方向において、インクジェットヘッド103R、103G、103Bを、カラーフィルタ11における各着色層の位置ズレの振動成分に相当する長周期振動させることができれば限定されない。
 例えば、各ヘッド振動部113cは、圧電素子を駆動源として用いてもよい。
 各ヘッド振動部113cは、コントローラ105に電気的に接続される。
 本実施形態におけるコントローラ105は、後述する振動波形を、各ヘッド振動部113cに印加して、各ヘッド振動部113cを振動させる。
 このようなインクジェット装置101は、上記第1の実施形態における長周期振動を各ヘッド振動部113cがそれぞれ独立に行う点を除いて、上記第1の実施形態と同様な動作を行ことによって、カラーフィルタ11を製造することができる。
 本実施形態において、インクジェットヘッド103R、103G、103Bは、上記第1の実施形態と同様に、それぞれ、ヘッド誤差レンジEkH(ただし、k=1,2,3)を有する。
 本実施形態におけるコントローラ105は、移動テーブル101を駆動することによって基板2を一定速度VでY方向に移動させる(第1の動作)。
 これに並行して、コントローラ105は、移動ステージ104をX方向に短周期振動させるとともに、各ヘッド振動部113cを長周期振動させる。
 これによって、インクジェットヘッド103R、103G、103Bは、主走査方向において、移動ステージ104による短周期振動と各ヘッド振動部113cによる長周期振動とが合成された振動を行う。
 本実施形態における長周期振動は、着色層F i,jの位置ズレの振動成分δFx(j)を、上記式(21)~(23)にしたがって変化させる振動である(第4の動作)。
 各ヘッド振動部113cが行う長周期振動は、X方向におけるインクジェットヘッド103R、103G、103Bの変位をそれぞれxとして、下記式(24)、(25)で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000022
 ここで、tは時間である。振幅ΔXは、上記式(26)の範囲から選ばれた定数である。上記式(26)におけるヘッド誤差レンジEkHは、インクジェットヘッド部113の各ノズル部103bのノズルの位置を測定することによって求めることができる。ヘッド誤差レンジEkHは、インクジェットヘッド部113から、インク吐出を行って、吐出されたインクの位置を測定することによって求めてもよい。
 波長pは、上記式(19)と同様の定数である。βは、初期位相を表す定数である。
 長周期振動の波長pは、各着色層の副走査方向の幅よりも長い。
 本実施形態における第2の動作および第3の動作は、上記第1の実施形態と同様に行われる。
 インクジェット装置101によれば、インクジェットヘッド103R、103G、103Bのそれぞれのヘッド誤差レンジEkHの大きさに応じて、適切な位置ズレの振動成分を持つカラーフィルタ11が製造できる。
 ただし、スジ状のムラの見え方は観察者によっても異なるため、ΔXを種々変化させる試作、実験を行って、適当な大きさを決めるとよい。ΔXを、上記式(24)の範囲から選ぶと、スジ状のムラを解消することができる。
 本実施形態によれば、ヘッド誤差レンジEkHが小さいインクジェットヘッドによる着色層は、格子点からの位置ズレを小さくすることができるため、位置ズレの振動成分による画質の変化を抑制することができる。
 以上説明したように、本実施形態のカラーフィルタ11およびその製造方法によれば、第1着色層3R、第2着色層3G、および第3着色層3Bの主走査方向における位置が、副走査方向に並ぶ各列において、副走査方向に進むにつれて周期的に変動するため、インクジェットヘッド部113のノズルピッチの不均一性によるスジ状のムラの発生を抑制することができる。
 ここで、本実施形態における請求項における用語との対応について説明する。
 本実施形態は、カラーフィルタの着色層が、単位着色層である第1着色層3R、第2着色層3G、および第3着色層3Bが集合した画素部であるフィルタ画素部Pからなる場合の例になっている。
 ただし、本実施形態では、3つのサブヘッドが互いに独立に振動することによって、各単位着色層に独立の振動成分が発生するように、各単位着色層を形成する。本実施形態では、各単位着色層がそれぞれ着色層に相当する。
 このため、上記式(23)における平均レンジEFkaveは、上記式(1)における着色層位置ズレレンジEに相当する。
 上記式(21)におけるδFx(j)は、上記式(2)における変位xに相当する。
 上記式(26)におけるヘッド誤差レンジEkHは、上記式(3)におけるヘッド誤差レンジEに相当する。
 上記第1および第2の実施形態の説明では、第1着色層3Rと第2着色層3Gとが、主走査方向において同一の格子直線上に配置される場合の例で説明した。しかし、第1着色層3Rと第2着色層3Gとは、異なる格子直線上に配置されてもよい。
 上記第1および第2の実施形態の説明では、カラーフィルタが、第1着色層3R、第2着色層3G、および第3着色層3Bの三色からなる三種類の着色層を有する場合の例で説明した。しかし、カラーフィルタの着色層の種類はこれらには限定されない。
 例えば、着色層の種類は、一種類または二種類でもよいし、四種類以上でもよい。
 上記第1および第2の実施形態の説明では、単位着色層が同一形状、同一の大きさからなる場合の例で説明したが、単位着色層の形状や大きさは、同一でなくてもよい。
 上記第1および第2の実施形態の説明では、長周期振動が正弦波振動である場合の例で説明したが、周期的な振動であれば、正弦波振動には限定されない。例えば、矩形波振動、鋸歯状振動などでもよい。
 以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明はこれら実施形態及びその変形例に限定されることはない。本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能である。
 また、本発明は前述した説明によって限定されることはなく、添付の請求の範囲によってのみ限定される。
 以下に、上記第1の実施形態における実施例について説明する。
 図12は、サンプル#1(比較例1)の画素部の位置ズレを示す模式図である。図13は、サンプル#1(比較例1)の画素部の行におけるx方向の位置ズレを示すグラフである。図14は、サンプル#1(比較例1)の画素部の列におけるx方向の位置ズレを示すグラフである。図15は、サンプル#2(比較例2)の画素部の位置ズレを示す模式図である。図16は、サンプル#2(比較例2)の画素部の行におけるx方向の位置ズレを示すグラフである。図17は、サンプル#2(比較例2)の画素部の列におけるx方向の位置ズレを示すグラフである。図18は、サンプル#3(実施例1)の画素部の列におけるx方向の位置ズレを示すグラフである。図19は、サンプル#3(実施例1)の画素部の行におけるx方向の位置ズレを示すグラフである。図20は、サンプル#3(実施例1)の画素部の列におけるx方向の位置ズレを示すグラフである。図21は、サンプル#4(実施例2)の画素部の列におけるx方向の位置ズレを示すグラフである。図22は、サンプル#4(実施例2)の画素部の行におけるx方向の位置ズレを示すグラフである。図23は、サンプル#4(実施例2)の画素部の列におけるx方向の位置ズレを示すグラフである。
 各グラフにおいて、横軸は、行番号iまたは列番号j、縦軸は位置ズレ(μm)を表す。図13、16、19、22において、◇印はj=10、□印はj=30、△印はj=50、×印はj=70、*印はj=90のデータを示す。図14、17、20、23において、◇印はi=10、□印はi=30、△印はi=50、×印はi=70、*印はi=90のデータを示す。
 カラーフィルタ1におけるスジ状のムラが発生しない振動成分の条件について調べるため、実施例、比較例のサンプルを以下のようにして作製した。
[受像層の作製]
 攪拌機、窒素導入管および還流冷却管を備えた4つ口フラスコ内に、メチルメタクリレート30部、2-ヒドロキシエチルメタクリレート20部、ビニルピロリドン45部、ポリエチレングリコールジメタクリレート5部を導入した。さらにフラスコ内に、イソプロピルアルコール240部、水140部、γ―ブチロラクトン20部を加え、均一熔解させた。
 この溶液を、窒素雰囲気下において油浴上で攪拌した。この溶液に、少量(0.5g程度)のα、α’-アゾビスイソブチロニトリルを添加し、重合を開始させた。
 この溶液の加熱攪拌は、60℃の油浴上で6時間行った。これにより、無色、粘稠なポリマー溶液Aが得られた。
 その後、ポリマー溶液Aを、基板2に、膜厚が5μmとなるように塗布した。
 ポリマー溶液Aが塗布された基板2を、80℃で3分間、乾燥した。これにより、基板2上に受像層4が形成された。
[顔料分散液の調製]
 下記の分散剤、溶剤、及び樹脂をステンレスビーカーに入れた。このステンレスビーカーを65℃のホットプレート上で加熱しながら、1時間加熱攪拌して、ステンレスビーカーの内容物を溶解させた。
 得られた溶液に下記の顔料を加えた後、溶液は、直径0.5mmのジルコニアビーズ200gとともにガラス瓶に入れて密栓し、ペイントシェーカーにて8時間、分散処理した。その後、溶液からジルコニアビーズを除去した。これにより、下記組成の顔料分散液(RED)が調製された。
 同様の手法を用いて顔料のみを変更することによって、顔料分散液(GREEN)、顔料分散液(BLUE)が調製された。
[顔料分散液(RED)の組成]
分散液:アジスパーPB824 9部
樹脂:APG-200 6部
溶剤:EDGAC 61部
溶剤:PMA 3部
RED顔料:Pigment Red177 21部
[顔料分散液(GREEN)の組成]
分散液:アジスパーPB824 7部
樹脂:APG-200 6部
溶剤:EDGAC 64部
溶剤:PMA 3部
GREEN顔料:Pigment GREEN7 20部
[顔料分散液(BLUE)の組成]
分散液:アジスパーPB824 5部
樹脂:APG-200 7部
溶剤:EDGAC 62部
溶剤:PMA 4
BLUE顔料:Pigment BLUE15 22部
[インクの調製]
 得られた各顔料分散液20部に、それぞれベンジルアルコール30部、カルビトールアセテート30部、アクリル樹脂(MW30)20部を混合し、攪拌した。得られた各溶液を5μm径のメッシュフィルタでろ過した、このようにして、赤色、緑色、青色のインクが調製された。
[画素部の形成]
 得られた各インクを用い、インクジェット装置100によって、基板2に第1着色層3R、第2着色層3G、および第3着色層3Bを印刷し、カラーフィルタ1のサンプルを作製した。
 サンプルの作製にあたっては、1本のイングジェットノズルからインクを吐出して印刷を行った。インクジェットノズルを1本のみ使用することによって、ノズル位置のバラツキによって生じる着色層の位置ズレを制御できるようにした。
 一つの単位着色層を作製するために、1走査あたり、公称値6pLのインク液滴を5drop(30pL)、30μm間隔で5箇所着弾させ、走査方向と直行する軸に30μm間隔で5回走査した。これにより、1辺230μm(=Wx=Wy)の四角形状の単位着色層が作製できた。この1辺230μmの着色画素を500μm(=d1x=d1y=、d2x=d2y=d3x=d3y)ピッチで、基板2上のx方向、y方向に、それぞれに100画素形成した。
 第1着色層3R、第2着色層3G、および第3着色層3Bの配列は、図2に示す通りである。
 下記表1に、試作したサンプルの条件と、スジ状のムラの評価結果を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000023
 サンプル#1は、x方向およびy方向の位置ズレを抑制し、かつ位置ズレの振動成分を0(ΔX=0)にして作製した比較例1のカラーフィルタである。表1に示すように、サンプル#1の平均レンジEPaveは0.59μmであった。
 図12にサンプル#1のx方向およびy方向の位置ズレを模式的に示す。図12は、見易くするため、CPi,j(ただし、i=10,30,50,70,90、j=10,30,50,70,90)列目の位置ズレを誇張して描いている(後述の図15、18、21も同様)。図13、14に、それぞれ行および列におけるx方向の位置ズレの測定データを示す。
 画素部の位置ズレは、ブイ・テクノロジー社製のMARCURYを用いて測定された。
 サンプル#2は、x方向の位置ズレの固定成分を強制的に形成し、かつ位置ズレの振動成分を0にした比較例2のカラーフィルタである。表1に示すように、サンプル#2の平均レンジEPaveは5.1μmであった。
 図15にサンプル#2のx方向およびy方向の位置ズレを模式的に示す。図16、17に、それぞれ行および列におけるx方向の位置ズレの測定データを示す。
 サンプル#3は、x方向の位置ズレの固定成分を強制的に形成し、かつ位置ズレの振動成分を加えて作製した実施例1のカラーフィルタである。
 移動テーブル101の移動速度Vは、75mm/sec、長周期振動の振動数fは、10Hzとした。このため、波長pは7.5mmである。
 表1に示すように、サンプル#3の平均レンジEPaveは4.4μm、全振幅2・ΔXは5μmであった。
 図18にサンプル#3のx方向およびy方向の位置ズレを模式的に示す。図19、20に、それぞれ行および列におけるx方向の位置ズレの測定データを示す。
 サンプル#4は、x方向の位置ズレの固定成分を強制的に形成し、かつ位置ズレの振動成分を0にした実施例2のカラーフィルタである。表1に示すように、サンプル#2の平均レンジEPaveは4.9μm、全振幅2・ΔXは6.2μmであった。
 図21にサンプル#4のx方向およびy方向の位置ズレを模式的に示す。図22、23に、それぞれ行および列におけるx方向の位置ズレの測定データを示す。
 サンプル#1~#4の官能評価は、30名の検査員が、スジ状のムラを視認できるかどうかで行った。表1には、90%以上の検査員がスジ状のムラが見えないと判定した場合に○(good)と記載し、10%を超える検査員がスジ状のムラが見えると判定した場合に×(no good)と記載した(後述のサンプル#5~#19の評価も同様)。
 表1に示すように、サンプル#1(比較例1)では、位置ズレの振動成分が0でもムラ評価は○であった。これに対して、サンプル#2(比較例2)によれば、平均レンジEPaveが5.1μmでもムラ評価は×になった。
 これに対して、サンプル#3、#4では、平均レンジEPaveがそれぞれ4.4μm、4.9μmであったが、全振幅2・ΔXが5μm、6.2μmの振動成分を有することで、ムラ評価は○になった。
 サンプル#5~#19は、平均レンジEPaveの水準を、1μm、5μm、10μm、20μm、30μmに変化させた場合に、振幅ΔXの値によって、ムラ評価がどのように変化するか調べるために作製した。サンプル#5~#19における平均レンジEPave、全振幅2・ΔXの組み合わせは、表1に示す通りである。
 サンプル#5~#13は、平均レンジEPaveが1μm以上10μm以下である実施例3~11である。
 サンプル#14~#19は、平均レンジEPaveが20μm以上の比較例3~8である。
 表1に示すように、サンプル#5~#13のムラ評価はいずれも○であるのに対して、サンプル#14~#19のムラ評価は×であった。
 平均レンジEPaveが1μm、5μmのように小さい場合、ΔXは、上記式(11)の範囲外であっても、ムラ評価は○になった(サンプル#7、#10)。
 しかし、平均レンジEPaveが20μm以上では、振幅ΔXが上記式(11)の範囲を満たしていてもムラ評価は×であった。
1、11 カラーフィルタ
2 基板
3R 第1着色層(着色層、単位着色層)
3G 第2着色層(着色層、単位着色層)
3B 第3着色層(着色層、単位着色層)
4 受像層
100、101 インクジェット装置
102 インクジェットヘッドユニット
103、113 インクジェットヘッド部(インクジェットヘッド)
103a 本体部
103b ノズル部(インクジェットノズル)
103R、103G、103B インクジェットヘッド(サブヘッド)
104 移動ステージ
113c ヘッド振動部
CPi,j 画素部中心
d1x 第1格子点ピッチ(第1のピッチ)
d1y 第1格子点ピッチ(第2のピッチ)
d2x 第2格子点ピッチ(第1のピッチ)
d2y 第2格子点ピッチ(第2のピッチ)
d3x 第3格子点ピッチ(第1のピッチ)
d3y 第3格子点ピッチ(第2のピッチ)
ΔX、ΔX 振幅
δPx(j)、δFx(j) 振動成分(変位x)
EPave、EFkave 平均レンジ(着色層位置ズレレンジE)
EP、EkH ヘッド誤差レンジ(ヘッド誤差レンジE
P、Pi,j フィルタ画素部

Claims (10)

  1.  光を透過する基板と、
     インクジェットインクで形成され、前記基板上において第1の方向には第1のピッチ、第2の方向には第2のピッチを有して並ぶ仮想的な複数の格子パターン中の仮想点である格子点上に配列され、かつ前記第1の方向および前記第2の方向において離間された着色層と、
    を備え、
     前記第1の方向に並ぶ前記複数の格子パターンの各行において、前記着色層の中心と前記格子点との前記第1の方向の位置ズレ量の最大値をδmax、最小値をδminとし、δmax-δminを前記第1の方向に並ぶ前記各格子パターンにわたって平均した値を着色層位置ズレレンジEとするとき、前記着色層位置ズレレンジEは、1μm以上10μm以下であり、
     前記第2の方向に並ぶ前記複数の格子パターンの各列において、前記第1の方向における前記着色層の中心の位置が、前記格子点に対して周期的に変動している、カラーフィルタ。
  2.  前記各列の前記着色層における前記第1の方向への周期的な変動の振幅を振幅ΔXとするとき、前記振幅ΔXは、下記式(1)を満たす、請求項1に記載のカラーフィルタ。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
  3.  前記各列において、前記着色層の中心の前記第2の方向における座標値をyとするとき、前記第1の方向における前記格子点に対する前記着色層の中心の変位xは、下記式(2)で表される、請求項2に記載のカラーフィルタ。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
     ここで、pは、振動の波長であり、前記着色層の前記第2の方向の幅よりも長い定数である。αは、初期位相を表す定数である。
  4.  前記着色層は、それぞれ異なる種類のインクで形成されかつ前記第1の方向および前記第2の方向のうちの少なくとも一方の位置がそれぞれ異なる複数の単位着色層で構成され、
     前記複数の単位着色層は、前記格子パターン中で互いに異なる位置の格子点上にそれぞれ配列されており、
     前記複数の格子パターンの前記各列において、前記第1の方向における前記複数の単位着色層のそれぞれの中心の位置が、それぞれの前記格子点に対して周期的に変動している、請求項1~3のいずれか1項に記載のカラーフィルタ。
  5.  少なくとも前記第1及び前記第2の単位着色層が集合した画素部が、前記第1の方向には前記第1のピッチ、前記第2の方向には前記第2のピッチを有して並ぶ仮想的な複数の画素部格子パターン中の仮想点である画素部格子点上にそれぞれ配置され、
     前記第2の方向に並ぶ前記複数の画素部格子パターンにおいて、前記第1の方向における前記画素部の中心の位置が、前記画素部格子点に対して周期的に変動している、請求項4に記載のカラーフィルタ。
  6.  カラーフィルタの製造方法であって、
     第1の方向に沿って複数のインクジェットノズルが配列されるインクジェットヘッドと、光を透過する基板とを準備し、
     前記インクジェットヘッドを前記基板に対して、第1の方向と交差する第2の方向に相対移動し、
     前記複数のインクジェットノズルから前記基板上にインクを吐出し、前記第1の方向において第1のピッチを有する複数の目標位置にそれぞれ、互いに離間する複数の着色層を形成する、ことを有し
     前記第1の方向における前記着色層の位置ズレを起こす前記インクジェットヘッドにおける前記インクジェットノズルのノズル位置の誤差レンジをヘッド誤差レンジEとするとき、前記ヘッド誤差レンジEは、1μm以上10μm以下であり、
     前記インクジェットヘッドが前記基板に対して前記第2の方向に第2のピッチだけ相対移動したときに、前記基板上にインクを吐出することが開始され、
     前記インクジェットヘッドを、前記第1のピッチを超えない振幅、および前記着色層の前記第2の方向における幅よりも大きな波長で、前記基板に対して前記第1の方向に相対振動させることで、前記第1の方向における前記着色層の中心の形成位置を、前記第2の方向に並ぶ前記着色層の各列において、前記第2の方向に進むにつれて周期的に変動させる、カラーフィルタの製造方法。
  7.  前記インクジェットヘッドを前記基板に対して前記第1の方向に相対振動させる際の、前記振幅をΔXとするとき、前記振幅ΔXは、下記式(3)を満たす、請求項6に記載のカラーフィルタの製造方法。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
  8.  前記インクジェットヘッドを前記基板に対して前記第1の方向に相対振動させる際の、前記インクジェットノズルの振動波形は、前記インクジェットノズルを通り、前記第2の方向に延びる軸線であるy軸における位置座標をyとし、位置座標yにおける前記第1の方向における変位をxで表すと、下記式(4)を満たす、
    請求項7に記載のカラーフィルタの製造方法。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
     ここで、pは、振動の波長であり、前記着色層の前記第2の方向の幅よりも長い定数である。βは、初期位相を表す定数である。
  9.  前記インクジェットヘッドは、前記第1の方向および前記第2の方向のいずれかの位置が互いに異なる複数種類の単位着色層をそれぞれ独立に形成可能な複数のサブヘッドを備え、
     前記インクジェットヘッドを前記基板に対して前記第1の方向に相対振動させる際に、前記複数のサブヘッドを前記基板に対して相対振動させる、請求項6~8のいずれか1項に記載のカラーフィルタの製造方法。
  10.  前記インクジェットヘッドは、前記第1の方向および前記第2の方向のいずれかの位置が互いに異なる複数種類の単位着色層をそれぞれ独立に形成可能な複数のサブヘッドを備え、
     前記インクジェットヘッドを前記基板に対して前記第1の方向に相対振動させる際に、前記複数のサブヘッドのうちの少なくとも一つを、他の前記サブヘッドと異なるように前記基板に対して相対振動させる請求項6~8のいずれか1項に記載のカラーフィルタの製造方法。
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