液状体配置方法、液滴吐出装置、及びカラーフィルタの製造方法
【課題】液状体の配置ムラを目立たなくする液状体配置方法、液滴吐出装置、及びこれら方法又は装置を用いたカラーフィルタの製造方法を提供する。
【解決手段】複数のノズルを有するヘッドと基板とを少なくとも主走査方向に相対的に移動させながら、ノズルから液状体を吐出することにより、基板上に設定された複数の所定領域に対して液状体をそれぞれ配置する液状体配置方法である。ノズルが主走査方向と直交する副走査方向に所定間隔をおいて配列されており、所定領域が主走査方向に沿って複数配列されてなる場合に、ノズルから対応する所定領域の主走査方向に沿う列に対し、二つ以上の異なる駆動周波数を用いてノズルから吐出を行わせ、液状体を各所定領域に配置する。
【解決手段】複数のノズルを有するヘッドと基板とを少なくとも主走査方向に相対的に移動させながら、ノズルから液状体を吐出することにより、基板上に設定された複数の所定領域に対して液状体をそれぞれ配置する液状体配置方法である。ノズルが主走査方向と直交する副走査方向に所定間隔をおいて配列されており、所定領域が主走査方向に沿って複数配列されてなる場合に、ノズルから対応する所定領域の主走査方向に沿う列に対し、二つ以上の異なる駆動周波数を用いてノズルから吐出を行わせ、液状体を各所定領域に配置する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液滴吐出法を用いた液状体配置方法と、液滴吐出装置、及びカラーフィルタの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、液滴吐出法を用いた成膜技術が注目されている。例えば、特許文献１には、液滴吐出法を用いた液晶表示装置のカラーフィルタの製造方法が開示されている。この製造方法では、基板に対して走査する複数のノズルから色材を含む液状体（液滴）を吐出させて液状体を配置（描画）し、さらに配置された液状体を乾燥等により固化させて画素に対応した着色膜を形成するようにしている。
【特許文献１】特開２００３−１５９７８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、前記したカラーフィルタの製造方法には以下の改善すべき課題がある。
前記したカラーフィルタの製造に用いられる液状体の吐出装置（液滴吐出装置）では、液状体の吐出特性（吐出量）について、僅かながらもノズル間でバラツキが存在する。そのため、このバラツキに起因して主走査方向（スキャン方向）と直交する方向に液状体の配置量（吐出量）のバラツキが生じ、得られるカラーフィルタにスジ状の濃淡ムラが発生してしまうことがある。このようなスジ状の濃淡ムラは視認されやすく、カラーフィルタを介して表示される画像の画質を低下させてしまう。
【０００４】
本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、液状体の配置ムラを目立たなくすることができる液状体配置方法、この液状体配置方法を実施することのできる液滴吐出装置、及びこれら方法又は装置を用いた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。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者は、前記目的を達成するため、ヘッドのノズルの吐出動作と、この吐出動作を行わせるために駆動素子に印加する駆動信号の周波数（駆動周波数）との関係について調べたところ、駆動周波数が変化することにより、ノズルから吐出される液状体の１ドットあたりの重量、すなわち単位吐出量が、不規則に変動するとの知見を得た。そして、このような知見のもとに鋭意研究を重ねた結果、本発明を完成させた。
【０００６】
すなわち、本発明の液状体配置方法は、複数のノズルを有するヘッドと基板とを少なくとも主走査方向に相対的に移動させながら、前記ノズルから液状体を吐出することにより、前記基板上に設定された複数の所定領域に対して前記液状体をそれぞれ配置する液状体配置方法であって、
前記ノズルが前記主走査方向と直交する副走査方向に所定間隔をおいて配列されており、前記所定領域が前記主走査方向に沿って複数配列されてなる場合に、
前記ノズルから対応する所定領域の主走査方向に沿う列に対し、二つ以上の異なる駆動周波数を用いて前記ノズルから吐出を行わせ、液状体を各所定領域に配置することを特徴としている。
【０００７】
また、本発明の液滴吐出装置は、複数のノズルを有するヘッドを備え、該ヘッドを基板に対して少なくとも主走査方向に相対的に移動させながら、前記ノズルから液状体を吐出することにより、前記基板上に設定された複数の所定領域に対して前記液状体をそれぞれ配置する液滴吐出装置であって、
前記ヘッドにおける各ノズルからの液状体の吐出を制御する制御部を有し、
前記ノズルが前記主走査方向と直交する副走査方向に所定間隔をおいて配列されており、前記所定領域が前記主走査方向に沿って複数配列されてなる場合に、
前記制御部は、前記ノズルから対応する所定領域の主走査方向に沿う列に対し、二つ以上の異なる駆動周波数を用いて前記ノズルから吐出を行わせ、液状体を各所定領域に配置するように、前記ヘッドにおける各ノズルからの液状体の吐出を制御することを特徴としている。
【０００８】
前述したように駆動周波数が変化し、すなわち駆動周波数が異なると、ノズルから吐出される液状体の単位吐出量の重量が変動する。したがって、ノズルから対応する所定領域の主走査方向に沿う列に対し、二つ以上の異なる駆動周波数を用いて前記ノズルから吐出を行わせると、この所定領域の主走査方向に沿う列では、異なる駆動周波数で液状体が吐出配置された所定領域間において、配置量のバラツキが生じる。ところが、前述したようにノズル間での吐出量のバラツキに起因して、主走査方向と直交する方向（副走査方向）にも液状体の配置量（吐出量）のバラツキが生じる。
したがって、前記液状体配置方法、及び前記液滴吐出装置によれば、特に液状体によって形成される薄膜がカラーフィルタなどの表示を目的とするものである場合に、従来では副走査方向のみに発生し、したがって視認され易かったスジ状の濃淡ムラが、主走査方向にも濃淡ムラが発生することにより、全体として誤差分散効果によって濃淡ムラが視認されにくくなり、目立たなくなる。よって、本発明によれば、表示用の薄膜となる液状体を、視認性が良好となるように吐出し配置することができる。
【０００９】
また、前記の液状体配置方法や液滴吐出装置においては、単一の所定領域に対して単一のノズルから複数回の吐出を行わせる場合に、前記複数回の吐出を、互いに吐出量の過不足が打ち消される組み合わせの複数の駆動周波数を用いて行わせるのが好ましい。
このようにすれば、全ての所定領域が、複数回の吐出によって吐出量の過不足が打ち消され、ほぼ均一な量の液状体が配置されるようになるので、所定領域間で均一な薄膜を形成することができる。したがって、例えば濃淡ムラなどがない、良好な視認性の薄膜を形成することが可能になる。
なお、吐出量の過不足が打ち消される組み合わせの複数の駆動周波数については、予め種々の駆動周波数で各ノズルからそれぞれ吐出を行わせ、各ノズル毎に単位吐出量を測定しておくことで、各ノズル毎に吐出量の過不足が打ち消される関係にある複数の駆動周波数を求めておく。
【００１０】
本発明のカラーフィルタの製造方法は、前記の液状体配置方法を用い、又は、前記の液滴吐出装置を用いることを特徴としている。
この製造方法によれば、前述したように視認性が良好となるように液状体を吐出し配置することができる液状体配置方法、又は液滴吐出装置を用いているので、優れた表示性を有する高品質のカラーフィルタを製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明を詳しく説明する。
なお、以下の説明においては、本発明の液状体配置方法をカラーフィルタの製造方法に適用した場合の例について説明する。また、以下の図面において、各部材を認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している。
【００１２】
まず、図１及び図２を参照して、カラーフィルタの構成について説明する。図１は、本実施形態におけるカラーフィルタ１の平面構造を示す模式図であり、図２は、図１のＡ−Ａ線矢視断面図である。
なお、以下の説明及び図１、図２中におけるＲ、Ｇ、Ｂの各文字は、赤（Ｒｅｄ）、緑（Ｇｒｅｅｎ）、青（Ｂｌｕｅ）を示すものとする。
【００１３】
カラーフィルタ１は、カラー用表示パネルに用いられるもので、後述する基板上に形成されたものであり、図１に示すように、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色に対応して着色された画素部（所定領域）２と、画素部２の間に形成された隔壁（バンク）３とを有して構成されたものである。
また、カラーフィルタ１は、矩形の画素部２がマトリクス状に整列されて形成されたものである。このマトリクスの配列は、図１中の縦列が同色の画素部２によって形成され、横列が、Ｒ、Ｇ、Ｂの順に画素部２が並ぶ、いわゆるストライプ型の画素配列となっている。
なお、本発明においては、カラーフィルタ１は周知のモザイク型やデルタ型等の画素配列であっても、また、例えば、Ｒ、Ｇ、Ｂ以外の色要素を含むものであってもよい。
【００１４】
隔壁３は、図２に示すように例えばガラス製で透光性の基板４上に設けられて、平面視矩形の画素部２を区画形成するもので、光を遮光する遮光部（ブラックマトリクス）６と、遮光部６上に設けらたバンク７とからなっている。
遮光部６は、例えばクロム等の遮光材料によって基板４上にパターニングされたもので、バンク７は、この遮光部６上に形成された樹脂製のものである。
画素部２は、バンク７によって区画された領域、すなわち本発明における所定領域８上に形成されたもので、該所定領域８上にＲ、Ｇ、Ｂの各色のカラフィルタ材料、すなわち液状体５（５Ｒ、５Ｇ、５Ｂ）が配置され、加熱処理されたことにより、図１に示したＲ、Ｇ、Ｂからなるカラーフィルタ１を構成するものである。
【００１５】
ここで、液状体５は、バンク７で区画された所定領域８に対応する画素部２に対して配置されるが、液状体５が所定領域８上の画素部２内に正確に配置されるように、予め所定領域８を形成する基板４の露出面に親液化処理を施し、バンク７の表面に撥液化処理を施しておくことが好ましい。このような処理は、例えば、酸素やフッ化炭素のプラズマ処理によって行うことができる。
【００１６】
なお、バンク７の形成は、液状体５の配置（パターニング）を高精度に行うために好ましいものの、本発明においては、画素部２を形成するためにこのような物理的な区画を必須としてはない。例えば、液状体に対して親液性になる領域（画素部２の形状）と、撥液性になる領域（隔壁３の形状）とをプラズマ処理等によってパターン形成し、親液性領域を前記所定領域８として、ここに液状体５を塗布し、着色層を形成するようにしてもよい。
さらに、カラーフィルタ１には、その表面側に保護層（図示せず）が設けられている。そして、このような構成のもとにカラーフィルタ１は、Ｒ、Ｇ、Ｂに着色された画素部２の一つ又は複数に光が選択的に通過させられることにより、フルカラー表示をなすようになっている。
【００１７】
次に、本発明の液状体配置方法を実施するのに用いられる液滴吐出装置について説明する。
図３は液滴吐出装置の概略構成を示す斜視図である。この液滴吐出装置１０は、液状体５を基板４上の所定領域８上（画素部２内）に吐出するヘッドユニット２０と、ヘッドユニット２０を図３中のＹ方向に直線的に移動させるガイド機構３０と、基板４をＸ方向及びＹ方向にそれぞれ移動させるガイド機構４０とを有する構成となっている。なお、図３においては、ガイド機構４０についてその構成の一部を省略して、基板４をＸ方向に移動させる構成のみ記載しているが、実際には、このＸ方向に移動させる機構と同様の機構でＹ方向に移動させる構成を有し、これらを組み合わせることにより、Ｘ方向及びＹ方向に基板４を移動できるようにしている。
【００１８】
ここで、以下の説明においては、前記Ｘ方向を基板４の主走査方向（スキャン方向）と規定し、前記Ｙ方向を基板４の副走査方向（フィード方向）と規定する。そして、Ｘ方向とＹ方向とは水平面内において互いに直交するものとする。さらに、Ｘ方向とＹ方向とからなるＸ−Ｙ平面に対して垂直方向、すなわち液滴吐出装置１０の高さ方向を、Ｚ方向と規定している。
【００１９】
ガイド機構３０は、基台１１上に設けられたＺ方向に延びる２本の柱部材によって所定の高さに略水平に架設され、Ｙ方向に直線的に設けられた一対のガイドレール３１と、ガイドレール３１に沿ってＹ方向に移動可能に設けられてヘッドユニット２０を有する移動台３２と、を備えて構成されたものである。
このガイド機構３０は、ガイドレール３１が内部にエアスライダ（図示せず）とリニアモータ（図示せず）とを備えており、ガイドレール３１に接続された移動台３２を、Ｙ方向に自在に移動させることができるようになっている。
【００２０】
ガイド機構４０は、ガイド機構３０の下方であって、Ｘ方向に直線的に設けられた一対のガイドレール４１と、ガイドレール４１に沿ってＸ方向に移動可能に設けられた基板移動台４２とを備え、さらに、図示しないものの、例えばこれらガイドレール４１及び基板移動台４２をそのままＹ方向に移動させる機構を、備えて構成されたものである。
また、このガイド機構４０も、内部にエアスライダ（図示せず）とリニアモータ（図示せず）とを備えており、これによって基板移動台４２を、Ｘ方向、Ｙ方向に自在に移動させることができるようになっている。
【００２１】
また、移動台４２は、吐出対象となる基板４を載置するための回転ステージ５０を有しており、回転ステージ５０は、基板４を載置するステージ５１と、ステージ５１をＺ方向に延びる軸線回りに回転させる回転機構５２とを有している。
ステージ５１上には、基板４を位置決めする位置決めピン５１ａが複数設けられており、例えば、位置決めピン５１ａによる空気吸引等の手段によって、基板４をステージ５１上に固定させる構成となっている。
回転機構５２は、ステージ５１の略中央部を下方から支持する形で移動台４２上に設けられたもので、モータ等（図示せず）の回転駆動源を有したものである。そして、この回転駆動源を作動させることにより、基板４をＺ方向に延びる軸線回りにθ度傾け、該基板４の基準軸を副走査方向及び主走査方向に正確に合わせられるようになっている。
【００２２】
ヘッドユニット２０は、移動台３２に搭載されたもので、液状体５を吐出するヘッド２１と、ヘッド２１をＺ方向に延びる軸線回りに回転させることで向きを変えるモータ２２とを備えたものである。
ヘッド２１は、ヘッドユニット２０の下部に設けられたもので、図４に示すようにその下面に、液状体５を吐出するノズル２３をＹ方向（副走査方向）に沿って整列配置させ、例えば１８０個のノズル２３からなるノズル列２４を形成したものである。なお、本実施形態では、ノズル２３が１列に配列されているものとしているが、例えば千鳥状に２列配列されたものであってもよく、３列以上配列されたものであってもよい。また、ノズル列２４を構成するノズル２３の数についても、何個であってもよい。
【００２３】
各ノズル２３は、ヘッド２１の内部に形成された各液室（キャビティ）に連通している。これら各液室には、それぞれに圧電素子２５（図８参照）が設けられており、これら圧電素子２５は、それぞれ電気信号（駆動信号）によって駆動させられるようになっている。このような構成によってヘッド２１は、圧電素子２５を駆動させて液室の容量を変化させ、液室に満たされた液状体５の液圧を制御することにより、ノズル２３から液状体５を選択的に吐出させるようになっている。
なお、図示しないものの、ヘッドユニット２０には、Ｒ、Ｇ、Ｂ各色に対応した複数のヘッド２１が設けられている。また、ヘッド２１の駆動方式としては、圧電素子によるものでなく、液室（キャビティ）に加熱素子を備えた、いわゆるサーマル方式などを採用することもできる。
【００２４】
ここで、各ノズル２３から吐出される液状体の１ドットあたりの重量、すなわち単位吐出量は、ノズル２３を吐出動作させる圧電素子２５等の駆動素子（加熱素子等も含む）によって決定される。つまり、駆動素子に印加される駆動信号の波形（駆動波形）によって主に決定される。ところが、全てのノズル２３についてそれぞれの駆動素子に同一の駆動波形を印加しても、各ノズル２３間では僅かながら単位吐出量にバラツキが生じている。
【００２５】
また、このようなバラツキとは別に、駆動波形は基本的に同じにしてその周波数、すなわち駆動周波数を変化させると、ノズル２３の単位吐出量は不規則に変動することが分かった。図５は、駆動波形を基本的に一定にして駆動周波数を変化させた際の、単位吐出量の変化を示すグラフである。このグラフにおいて駆動周波数とは、単位時間（例えば１分）あたりの吐出動作の回数を示しており、図５のグラフでは、横軸の右側に行くほど駆動周波数が大きくなり、したがって単位時間あたりの吐出動作の回数が増えることを示している。また、インク重量とは、各ノズルの単位吐出量の、全ノズル間での平均値を示しており、図５のグラフでは、縦軸の上側に行くほど、単位吐出量（平均値）が大きくなることを示している。なお、各ノズル２３の単位吐出量は、全て実測値に基づいている。
図５に示したように、駆動波形が基本的に同じであっても、駆動周波数が変化すると、ノズル２３の単位吐出量は不規則に変動する。
【００２６】
また、前記したようにノズル２３間では、それぞれの駆動素子に同一の駆動波形を印加しても、単位吐出量にバラツキが生じている。したがって、ある駆動周波数のもとで全てのノズル２３に吐出動作させると、各ノズル２３間での単位吐出量のバラツキは、例えば図６に示すようになる。図６において横軸のノズル番号は、同一のヘッドにおける１８０個のノズル２３の配置順（位置）を示している。また、縦軸のインク重量とは、対応するノズル２３の単位吐出量を示し、縦軸の上側に行くほど単位吐出量が大きくなることを示している。なお、ここでの各ノズル２３の単位吐出量も、全て実測値に基づいている。
【００２７】
そして、図６中において実線で示す線Ａは、駆動周波数がＡｋＨｚのときの、ノズル番号と単位吐出量との関係を示し、破線で示す線Ｂは、駆動周波数がＢｋＨｚのときの、ノズル番号と単位吐出量との関係を示している。さらに、一点鎖線で示す線（Ａ＋Ｂ）は、ノズル番号と、駆動周波数がＡＨｚのときの単位吐出量と駆動周波数がＢＨｚのときの単位吐出量との平均値との関係を示している。ここで、これら駆動周波数ＡｋＨｚとＢｋＨｚとは、ほぼ全てのノズル２３が、互いに吐出量の過不足を打ち消すような組み合わせとなっている。
【００２８】
すなわち、線（Ａ＋Ｂ）で示すように、ＡＨｚのときの単位吐出量とＢＨｚのときの単位吐出量との平均値は、ほぼ全てのノズル２３において一定になっている。なお、このように互いに吐出量の過不足を打ち消すような組み合わせについては、予め種々の駆動周波数で各ノズルからそれぞれ吐出を行わせ、各ノズル毎に単位吐出量を測定しておくことで、求めておくことができる。
【００２９】
図３に示すように前記モータ２２は、ヘッド２１に接続されたもので、ヘッド２１の基準軸をＺ方向に延びる軸線回りにα度傾け、ノズル列２４Ａ、２４Ｂを主走査方向に正確に合わせることができるようにしたものである。
なお、モータ２２は、図７（ａ）に示すようにノズル２３からなるノズル列２４がＹ方向に一致している状態から、ヘッド２１の角度を変えて図７（ｂ）に示すようにノズル列２４をＹ方向から傾けることにより、図７（ａ）に示したようにＹ方向における広い吐出ピッチＰ１を、図７（ｂ）に示したようにＹ方向における狭い吐出ピッチＰ２に変化させることもできる。
【００３０】
次に、液滴吐出装置１０における液状体５の吐出制御方法を、液滴吐出装置１０の電気的構成を示す図８を参照して説明する。
図８に示すように液滴吐出装置１０は、装置全体の統括制御を行う制御コンピュータ（制御部）６０と、制御コンピュータ６０に接続されてヘッド２１の電気的な駆動制御を行うための制御回路基板７０とを備えている。
【００３１】
制御コンピュータ６０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ハードディスク、ＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）等の内部メモリ、並びにヘッドユニット２０、ガイド機構３０、ガイド機構４０との間でデータ授受を行う各種入出力インターフェース回路等から構成されている。
制御回路基板７０は、フレキシブルケーブル７１を介してヘッド２１に設けられた圧電素子２５と電気的に接続されている。なお、ヘッド２１には、ノズル２３毎に設けられた圧電素子２５に対応して、シフトレジスタ（ＳＬ）７２、ラッチ回路（ＬＡＴ）７３、レベルシフタ（ＬＳ）７４、スイッチ（ＳＷ）７５がそれぞれ備えられている。
【００３２】
液滴吐出装置１０の吐出制御は、次のようにして行われる。
まず、制御コンピュータ６０には、基板４上の各画素部２（所定領域８）に対する液状体５の配置パターンをデータ化したドットパターンデータが、予め記憶される。そして、このドットパターンデータは制御回路基板７０に伝送される。制御回路基板７０は、ドットパターンデータをデコードしてノズル２３毎のＯＮ／ＯＦＦ（吐出／非吐出）情報であるノズルデータを生成する。ノズルデータは、シリアル信号（ＳＩ）化されてクロック信号（ＣＫ）に同期して各シフトレジスタ７２に伝送される。
【００３３】
シフトレジスタ７２に伝送されたノズルデータは、ラッチ信号（ＬＡＴ）がラッチ回路７３に入力されるタイミングでラッチされ、さらにレベルシフタ７４でスイッチ７５用のゲート信号に変換される。すなわち、ノズルデータがＯＮの場合には、スイッチ７５が開いて圧電素子２５に液状体５の吐出量に応じた駆動波形を含む駆動信号（ＣＯＭ）が供給され、ノズルデータがＯＦＦの場合には、スイッチ７５が閉じられて圧電素子２５に駆動信号（ＣＯＭ）は供給されないことになる。そして、ＯＮに対応するノズル２３からは、供給された駆動波形で圧電素子２５が駆動されることにより、液状体５が液滴化されて吐出され、吐出された液状体が、基板４上に設けられた所定領域８上（画素部２内）に配置される。
【００３４】
また、制御コンピュータ（制御部）６０は、本発明では前記圧電素子２５（駆動素子）に印加する駆動信号として、二つ以上の異なる駆動周波数のものを予め用意し、記憶しておく。例えば、図６に示したＡｋＨｚとＢｋＨｚの駆動周波数のものや、さらにこれらと異なるＣｋＨｚのものなどを用意し、記憶しておく。
【００３５】
また、本発明では、このように駆動周波数が異なる複数の駆動信号を記憶したら、各ノズル２３に対してどのタイミングでいずれの駆動周波数のものを印加するか、決定し記憶する。すなわち、各画素部２（所定領域８）に対する液状体５の配置パターンをデータ化したドットパターンデータを記憶した際、主走査方向での所定領域８の位置と、圧電素子２５に印加する駆動信号（駆動周波数）との関係も記憶しておく。なお、このようにして使用される駆動周波数の駆動信号は、ヘッド２１の全てのノズル２３に対して共通に印加されるようなっており、したがって各ノズル２３では、図６中のＡｋＨｚのものやＢｋＨｚのもののように、その単位吐出量に僅かながらバラツキが生じる。
【００３６】
駆動周波数が異なる複数の駆動信号を、各ノズル２３に対して印加するタイミングとして具体的には、例えば、主走査方向に沿う所定領域８毎に、駆動周波数（駆動信号）を変更する手法や、所定領域８には関係なく、主走査方向に沿って吐出動作させる際、ランダムに駆動周波数（駆動信号）を変更する手法などが考えられる。
また、特に単一の所定領域８に対して単一のノズル２３から複数回の吐出を行わせる場合には、複数回の吐出を、図６中のＡｋＨｚのものとＢｋＨｚのもののように、互いに吐出量の過不足が打ち消される組み合わせの、複数の駆動周波数（駆動信号）を用いて行わせてもよい。
【００３７】
このようにして制御コンピュータ（制御部）６０には、主走査方向に沿う各所定領域８毎に、予め設定され記憶された駆動周波数（駆動信号）のうちの、対応する駆動周波数（駆動信号）が記憶され、さらに、この駆動周波数（駆動信号）での吐出回数なども合わせて記憶される。
【００３８】
次に、前記構成の液滴吐出装置１０を用いたカラーフィルタ１の製造方法について説明する。
このカラーフィルタ１の製造方法では、画素部２（図１及び図２参照）のＲ、Ｇ、Ｂ各色に対応する色材を含む液状体５（５Ｒ、５Ｇ、５Ｂ）を用意し、前記液滴吐出装置１０（図３参照）を用いて液状体５Ｒ、５Ｇ、５Ｂを基板４上の所定領域８上（画素部２内）に配置し、カラーフィルタ１を形成する。
【００３９】
図９に示すように本実施形態では、液状体５を配置するための基板４に、それぞれカラーフィルタ１の個体に対応した領域である４つの個体領域を設定しておき、該個体領域毎に隔壁３のバンク７（図２参照）によって画素部２の群を形成する。本実施形態では、画素部２の短辺方向を主走査方向（Ｘ方向）、長辺方向を副走査方向（Ｙ方向）として、基板４をステージ５１上に配置する（図３参照）。
【００４０】
液滴吐出装置１０では、主走査ガイド機構４０で基板４をヘッドユニット２０に対してＸ方向、Ｙ方向に相対的に移動（走査）させながら、ヘッド２１に形成された複数のノズル２３から液状体５を吐出させ、基板４上に設けられた画素部２に液状体５を配置する（図２参照）。
このとき、従来であれば、ヘッド２１から吐出される液状体５の量は、吐出特性の違いによってノズル２３間で吐出量が異なり、したがってノズル組毎にバラツキが生じている。このため、画素部２内（所定領域８上）に配置された液状体５はその量にバラツキが生じてしまい、得られる膜はその厚さの薄い部分と厚い部分とが主走査方向にそれぞれ線状に並んでしまう。すると、図１０（ａ）に示すように主走査方向（Ｘ方向）に沿って視認される一次元的なスジが、副走査方向（Ｙ方向）にムラとなって生じてしまい、結果として副走査方向に濃淡ムラが生じることになる。
【００４１】
そこで、本実施形態では、基板４をヘッドユニット２０に対して主走査方向（Ｘ方向）に移動（走査）させつつ、ノズル２３に吐出動作を行わせる際、各ノズル２３の圧電素子２５に印加する駆動周波数（駆動信号）として、制御コンピュータ（制御部）６０に記憶した複数の異なる駆動周波数を用いる。
【００４２】
これら複数の駆動信号を各ノズル２３に対して印加するタイミングとして、前記したように特に主走査方向に沿う所定領域８毎に、駆動周波数（駆動信号）を変更すると、得られる各膜は、図１０（ａ）に示した副走査方向（Ｙ方向）の濃淡ムラが無いものとして見た場合、駆動周波数（駆動信号）の変更に対応して、図１０（ｂ）に示すように副走査方向（Ｙ方向）に沿って視認される一次元的なスジが、主査方向（Ｘ方向）にムラとなって生じてしまい、結果として主走査方向に濃淡ムラが生じることになる。
【００４３】
ところが、実際には、前記したように副走査方向に濃淡ムラが生じているので、このような副走査方向の濃淡ムラと主走査方向の濃淡ムラとが重ねられ、図１０（ｃ）に示したように濃淡ムラが二次元的にランダムに発生することになる。したがって、得られるカラーフィルタ１全体としては、誤差分散効果によって濃淡ムラが視認されにくくなり、このような濃淡ムラが目立たなくなる。よって、このようにして液状体を配置すれば、カラーフィルタ１を構成する薄膜となる液状体を、視認性が良好となるように吐出し配置することができる。
【００４４】
また、複数の駆動信号を各ノズル２３に対して印加するタイミングとして、前記したように、特に所定領域８には関係なく、主走査方向に沿って吐出動作させる際、ランダムに駆動周波数（駆動信号）を変更してもよい。その場合には、図１０（ｂ）に示したようなスジムラ（濃淡ムラ）が、主査方向（Ｘ方向）に規則的なムラとなって生じることなく、不規則（ランダム）な濃淡ムラとなる。したがって、このような主走査方向と濃淡ムラと図１０（ａ）に示した副走査方向の濃淡ムラとが重ねられることにより、得られるカラーフィルタ１は、全体としては誤差分散性が高くなり、濃淡ムラが視認されにくく、目立たなくなる。よって、このようにして液状体を配置しても、カラーフィルタ１を構成する薄膜となる液状体を、視認性が良好となるように吐出し配置することができる。
【００４５】
なお、前記した、各ノズル２３に対して複数の駆動周波数（駆動信号）を所定領域８毎に変更させる場合や、所定領域８には関係なくランダムに変更させる場合の、いずれの場合においても、単一の所定領域８に対する単一のノズル２３からの吐出回数については、１回であっても複数回であってもよい。複数回であれば、各ノズル２３の単位吐出量のバラツキが積算され、ノズル２３間での吐出量のバラツキが大きくなるものの、所定領域８間では、１回の吐出の場合に生じるムラと同じ傾向のムラが生じることになり、したがって、前記した誤差分散効果も同様に得られるからである。
【００４６】
また、複数の駆動信号を各ノズル２３に対して印加するタイミングとして、前記したように、特に単一の所定領域８に対して単一のノズル２３から複数回の吐出を行わせる場合には、複数回の吐出を、図６中のＡｋＨｚのものとＢｋＨｚのもののように、互いに吐出量の過不足が打ち消される組み合わせの、複数の駆動周波数（駆動信号）を用いて行わせるのが好ましい。
【００４７】
すなわち、例えばＡｋＨｚの駆動信号による吐出回数と、ＢｋＨｚの駆動信号による吐出回数とを同じにして、単一の所定領域８上に液状体を吐出配置すれば、この単一の所定領域８上には、見掛け上、図６中の線（Ａ＋Ｂ）で示す駆動周波数の駆動信号で、全てのノズル２３から吐出が行われることになる。すると、このように吐出が行われることにより、図６に示したようにほぼ全てのノズル２３において、見掛け上の単位吐出量が一定になる。よって、全ての所定領域８は、複数回の吐出によって吐出量の過不足が打ち消され、ほぼ均一な量の液状体が配置されるようになる。したがって、このようにして液状体を配置すれば、カラーフィルタ１を構成する薄膜となる液状体を、所定領域８間で均一に配置することができ、これにより、濃淡ムラのない良好な視認性のカラーフィルタ１を形成することができる。
【００４８】
よって、本実施形態のカラーフィルタ１の製造方法、及びこの方法に用いられる前記液滴吐出装置１０によれば、誤差分散効果によって濃淡ムラを目立たなくさせ、あるいは、濃淡ムラそのものをなくすことができ、これにより、優れた表示性を有する高品質のカラーフィルタを製造することができる。
【００４９】
なお、本発明は前記実施形態に限定されることなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。例えば、前記実施形態では二つ以上（複数）の異なる駆動周波数として、図６に示したＡｋＨｚおよびＢｋＨｚの二つの駆動周波数を用いるようにしたが、三つ以上の異なる駆動周波数の駆動信号を用い、各ノズル２３に吐出動作を行わせるようにしてもよい。
また、特に単一の所定領域に対して単一のノズルから複数回の吐出を行わせる場合にも、前記複数回の吐出を、全体として吐出量の過不足が打ち消されるように三つ以上の異なる駆動周波数の駆動信号を組み合わせ、用いて行ってもよい。
【００５０】
また、前記実施形態では、本発明の液状体配置方法、及びこれを実施するのに好適な液滴吐出装置を、カラーフィルタの製造方法に適用したが、本発明はこれに限定されることなく、液状体の配置を必要とする種々のものに適用することが可能である。具体的には、有機ＥＬ装置における有機機能材料、すなわち発光材料や正孔注入輸送材料等を所定領域に配置する際に、本発明の液状体配置方法や液滴吐出装置を適用することができる。さらに、液晶表示装置において、その配向膜を液滴吐出法で形成する場合にも、本発明の液状体配置方法や液滴吐出装置を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本実施形態におけるカラーフィルタの平面構造を示す模式図である。
【図２】図１におけるカラーフィルタのＡ−Ａ断面図である。
【図３】液滴吐出装置の要部構成を示す斜視図である。
【図４】ヘッドユニットの構成を示す斜視図である。
【図５】駆動周波数とインク重量（吐出量）との関係を示すグラフである。
【図６】駆動周波数毎の、ノズルとインク重量との関係を示すグラフである。
【図７】（ａ）、（ｂ）はヘッドの構成を示す模式図である。
【図８】液滴吐出装置の電気的構成を示す図である。
【図９】画素部内における液状体の配置パターンを示す模式図である。
【図１０】（ａ）〜（ｃ）は所定領域に配置された液状体の状態を示す模式図である。
【符号の説明】
【００５２】
１…カラーフィルタ、２…画素部、４…基板、５、５Ｒ、５Ｇ、５Ｂ…液状体、７…バンク、８…所定領域、１０…液滴吐出装置、２１…ヘッド、２３…ノズル、２４…ノズル列、Ｘ（方向）…主走査方向、Ｙ（方向）…副走査方向
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液滴吐出法を用いた液状体配置方法と、液滴吐出装置、及びカラーフィルタの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、液滴吐出法を用いた成膜技術が注目されている。例えば、特許文献１には、液滴吐出法を用いた液晶表示装置のカラーフィルタの製造方法が開示されている。この製造方法では、基板に対して走査する複数のノズルから色材を含む液状体（液滴）を吐出させて液状体を配置（描画）し、さらに配置された液状体を乾燥等により固化させて画素に対応した着色膜を形成するようにしている。
【特許文献１】特開２００３−１５９７８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、前記したカラーフィルタの製造方法には以下の改善すべき課題がある。
前記したカラーフィルタの製造に用いられる液状体の吐出装置（液滴吐出装置）では、液状体の吐出特性（吐出量）について、僅かながらもノズル間でバラツキが存在する。そのため、このバラツキに起因して主走査方向（スキャン方向）と直交する方向に液状体の配置量（吐出量）のバラツキが生じ、得られるカラーフィルタにスジ状の濃淡ムラが発生してしまうことがある。このようなスジ状の濃淡ムラは視認されやすく、カラーフィルタを介して表示される画像の画質を低下させてしまう。
【０００４】
本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、液状体の配置ムラを目立たなくすることができる液状体配置方法、この液状体配置方法を実施することのできる液滴吐出装置、及びこれら方法又は装置を用いた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。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者は、前記目的を達成するため、ヘッドのノズルの吐出動作と、この吐出動作を行わせるために駆動素子に印加する駆動信号の周波数（駆動周波数）との関係について調べたところ、駆動周波数が変化することにより、ノズルから吐出される液状体の１ドットあたりの重量、すなわち単位吐出量が、不規則に変動するとの知見を得た。そして、このような知見のもとに鋭意研究を重ねた結果、本発明を完成させた。
【０００６】
すなわち、本発明の液状体配置方法は、複数のノズルを有するヘッドと基板とを少なくとも主走査方向に相対的に移動させながら、前記ノズルから液状体を吐出することにより、前記基板上に設定された複数の所定領域に対して前記液状体をそれぞれ配置する液状体配置方法であって、
前記ノズルが前記主走査方向と直交する副走査方向に所定間隔をおいて配列されており、前記所定領域が前記主走査方向に沿って複数配列されてなる場合に、
前記ノズルから対応する所定領域の主走査方向に沿う列に対し、二つ以上の異なる駆動周波数を用いて前記ノズルから吐出を行わせ、液状体を各所定領域に配置することを特徴としている。
【０００７】
また、本発明の液滴吐出装置は、複数のノズルを有するヘッドを備え、該ヘッドを基板に対して少なくとも主走査方向に相対的に移動させながら、前記ノズルから液状体を吐出することにより、前記基板上に設定された複数の所定領域に対して前記液状体をそれぞれ配置する液滴吐出装置であって、
前記ヘッドにおける各ノズルからの液状体の吐出を制御する制御部を有し、
前記ノズルが前記主走査方向と直交する副走査方向に所定間隔をおいて配列されており、前記所定領域が前記主走査方向に沿って複数配列されてなる場合に、
前記制御部は、前記ノズルから対応する所定領域の主走査方向に沿う列に対し、二つ以上の異なる駆動周波数を用いて前記ノズルから吐出を行わせ、液状体を各所定領域に配置するように、前記ヘッドにおける各ノズルからの液状体の吐出を制御することを特徴としている。
【０００８】
前述したように駆動周波数が変化し、すなわち駆動周波数が異なると、ノズルから吐出される液状体の単位吐出量の重量が変動する。したがって、ノズルから対応する所定領域の主走査方向に沿う列に対し、二つ以上の異なる駆動周波数を用いて前記ノズルから吐出を行わせると、この所定領域の主走査方向に沿う列では、異なる駆動周波数で液状体が吐出配置された所定領域間において、配置量のバラツキが生じる。ところが、前述したようにノズル間での吐出量のバラツキに起因して、主走査方向と直交する方向（副走査方向）にも液状体の配置量（吐出量）のバラツキが生じる。
したがって、前記液状体配置方法、及び前記液滴吐出装置によれば、特に液状体によって形成される薄膜がカラーフィルタなどの表示を目的とするものである場合に、従来では副走査方向のみに発生し、したがって視認され易かったスジ状の濃淡ムラが、主走査方向にも濃淡ムラが発生することにより、全体として誤差分散効果によって濃淡ムラが視認されにくくなり、目立たなくなる。よって、本発明によれば、表示用の薄膜となる液状体を、視認性が良好となるように吐出し配置することができる。
【０００９】
また、前記の液状体配置方法や液滴吐出装置においては、単一の所定領域に対して単一のノズルから複数回の吐出を行わせる場合に、前記複数回の吐出を、互いに吐出量の過不足が打ち消される組み合わせの複数の駆動周波数を用いて行わせるのが好ましい。
このようにすれば、全ての所定領域が、複数回の吐出によって吐出量の過不足が打ち消され、ほぼ均一な量の液状体が配置されるようになるので、所定領域間で均一な薄膜を形成することができる。したがって、例えば濃淡ムラなどがない、良好な視認性の薄膜を形成することが可能になる。
なお、吐出量の過不足が打ち消される組み合わせの複数の駆動周波数については、予め種々の駆動周波数で各ノズルからそれぞれ吐出を行わせ、各ノズル毎に単位吐出量を測定しておくことで、各ノズル毎に吐出量の過不足が打ち消される関係にある複数の駆動周波数を求めておく。
【００１０】
本発明のカラーフィルタの製造方法は、前記の液状体配置方法を用い、又は、前記の液滴吐出装置を用いることを特徴としている。
この製造方法によれば、前述したように視認性が良好となるように液状体を吐出し配置することができる液状体配置方法、又は液滴吐出装置を用いているので、優れた表示性を有する高品質のカラーフィルタを製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明を詳しく説明する。
なお、以下の説明においては、本発明の液状体配置方法をカラーフィルタの製造方法に適用した場合の例について説明する。また、以下の図面において、各部材を認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している。
【００１２】
まず、図１及び図２を参照して、カラーフィルタの構成について説明する。図１は、本実施形態におけるカラーフィルタ１の平面構造を示す模式図であり、図２は、図１のＡ−Ａ線矢視断面図である。
なお、以下の説明及び図１、図２中におけるＲ、Ｇ、Ｂの各文字は、赤（Ｒｅｄ）、緑（Ｇｒｅｅｎ）、青（Ｂｌｕｅ）を示すものとする。
【００１３】
カラーフィルタ１は、カラー用表示パネルに用いられるもので、後述する基板上に形成されたものであり、図１に示すように、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色に対応して着色された画素部（所定領域）２と、画素部２の間に形成された隔壁（バンク）３とを有して構成されたものである。
また、カラーフィルタ１は、矩形の画素部２がマトリクス状に整列されて形成されたものである。このマトリクスの配列は、図１中の縦列が同色の画素部２によって形成され、横列が、Ｒ、Ｇ、Ｂの順に画素部２が並ぶ、いわゆるストライプ型の画素配列となっている。
なお、本発明においては、カラーフィルタ１は周知のモザイク型やデルタ型等の画素配列であっても、また、例えば、Ｒ、Ｇ、Ｂ以外の色要素を含むものであってもよい。
【００１４】
隔壁３は、図２に示すように例えばガラス製で透光性の基板４上に設けられて、平面視矩形の画素部２を区画形成するもので、光を遮光する遮光部（ブラックマトリクス）６と、遮光部６上に設けらたバンク７とからなっている。
遮光部６は、例えばクロム等の遮光材料によって基板４上にパターニングされたもので、バンク７は、この遮光部６上に形成された樹脂製のものである。
画素部２は、バンク７によって区画された領域、すなわち本発明における所定領域８上に形成されたもので、該所定領域８上にＲ、Ｇ、Ｂの各色のカラフィルタ材料、すなわち液状体５（５Ｒ、５Ｇ、５Ｂ）が配置され、加熱処理されたことにより、図１に示したＲ、Ｇ、Ｂからなるカラーフィルタ１を構成するものである。
【００１５】
ここで、液状体５は、バンク７で区画された所定領域８に対応する画素部２に対して配置されるが、液状体５が所定領域８上の画素部２内に正確に配置されるように、予め所定領域８を形成する基板４の露出面に親液化処理を施し、バンク７の表面に撥液化処理を施しておくことが好ましい。このような処理は、例えば、酸素やフッ化炭素のプラズマ処理によって行うことができる。
【００１６】
なお、バンク７の形成は、液状体５の配置（パターニング）を高精度に行うために好ましいものの、本発明においては、画素部２を形成するためにこのような物理的な区画を必須としてはない。例えば、液状体に対して親液性になる領域（画素部２の形状）と、撥液性になる領域（隔壁３の形状）とをプラズマ処理等によってパターン形成し、親液性領域を前記所定領域８として、ここに液状体５を塗布し、着色層を形成するようにしてもよい。
さらに、カラーフィルタ１には、その表面側に保護層（図示せず）が設けられている。そして、このような構成のもとにカラーフィルタ１は、Ｒ、Ｇ、Ｂに着色された画素部２の一つ又は複数に光が選択的に通過させられることにより、フルカラー表示をなすようになっている。
【００１７】
次に、本発明の液状体配置方法を実施するのに用いられる液滴吐出装置について説明する。
図３は液滴吐出装置の概略構成を示す斜視図である。この液滴吐出装置１０は、液状体５を基板４上の所定領域８上（画素部２内）に吐出するヘッドユニット２０と、ヘッドユニット２０を図３中のＹ方向に直線的に移動させるガイド機構３０と、基板４をＸ方向及びＹ方向にそれぞれ移動させるガイド機構４０とを有する構成となっている。なお、図３においては、ガイド機構４０についてその構成の一部を省略して、基板４をＸ方向に移動させる構成のみ記載しているが、実際には、このＸ方向に移動させる機構と同様の機構でＹ方向に移動させる構成を有し、これらを組み合わせることにより、Ｘ方向及びＹ方向に基板４を移動できるようにしている。
【００１８】
ここで、以下の説明においては、前記Ｘ方向を基板４の主走査方向（スキャン方向）と規定し、前記Ｙ方向を基板４の副走査方向（フィード方向）と規定する。そして、Ｘ方向とＹ方向とは水平面内において互いに直交するものとする。さらに、Ｘ方向とＹ方向とからなるＸ−Ｙ平面に対して垂直方向、すなわち液滴吐出装置１０の高さ方向を、Ｚ方向と規定している。
【００１９】
ガイド機構３０は、基台１１上に設けられたＺ方向に延びる２本の柱部材によって所定の高さに略水平に架設され、Ｙ方向に直線的に設けられた一対のガイドレール３１と、ガイドレール３１に沿ってＹ方向に移動可能に設けられてヘッドユニット２０を有する移動台３２と、を備えて構成されたものである。
このガイド機構３０は、ガイドレール３１が内部にエアスライダ（図示せず）とリニアモータ（図示せず）とを備えており、ガイドレール３１に接続された移動台３２を、Ｙ方向に自在に移動させることができるようになっている。
【００２０】
ガイド機構４０は、ガイド機構３０の下方であって、Ｘ方向に直線的に設けられた一対のガイドレール４１と、ガイドレール４１に沿ってＸ方向に移動可能に設けられた基板移動台４２とを備え、さらに、図示しないものの、例えばこれらガイドレール４１及び基板移動台４２をそのままＹ方向に移動させる機構を、備えて構成されたものである。
また、このガイド機構４０も、内部にエアスライダ（図示せず）とリニアモータ（図示せず）とを備えており、これによって基板移動台４２を、Ｘ方向、Ｙ方向に自在に移動させることができるようになっている。
【００２１】
また、移動台４２は、吐出対象となる基板４を載置するための回転ステージ５０を有しており、回転ステージ５０は、基板４を載置するステージ５１と、ステージ５１をＺ方向に延びる軸線回りに回転させる回転機構５２とを有している。
ステージ５１上には、基板４を位置決めする位置決めピン５１ａが複数設けられており、例えば、位置決めピン５１ａによる空気吸引等の手段によって、基板４をステージ５１上に固定させる構成となっている。
回転機構５２は、ステージ５１の略中央部を下方から支持する形で移動台４２上に設けられたもので、モータ等（図示せず）の回転駆動源を有したものである。そして、この回転駆動源を作動させることにより、基板４をＺ方向に延びる軸線回りにθ度傾け、該基板４の基準軸を副走査方向及び主走査方向に正確に合わせられるようになっている。
【００２２】
ヘッドユニット２０は、移動台３２に搭載されたもので、液状体５を吐出するヘッド２１と、ヘッド２１をＺ方向に延びる軸線回りに回転させることで向きを変えるモータ２２とを備えたものである。
ヘッド２１は、ヘッドユニット２０の下部に設けられたもので、図４に示すようにその下面に、液状体５を吐出するノズル２３をＹ方向（副走査方向）に沿って整列配置させ、例えば１８０個のノズル２３からなるノズル列２４を形成したものである。なお、本実施形態では、ノズル２３が１列に配列されているものとしているが、例えば千鳥状に２列配列されたものであってもよく、３列以上配列されたものであってもよい。また、ノズル列２４を構成するノズル２３の数についても、何個であってもよい。
【００２３】
各ノズル２３は、ヘッド２１の内部に形成された各液室（キャビティ）に連通している。これら各液室には、それぞれに圧電素子２５（図８参照）が設けられており、これら圧電素子２５は、それぞれ電気信号（駆動信号）によって駆動させられるようになっている。このような構成によってヘッド２１は、圧電素子２５を駆動させて液室の容量を変化させ、液室に満たされた液状体５の液圧を制御することにより、ノズル２３から液状体５を選択的に吐出させるようになっている。
なお、図示しないものの、ヘッドユニット２０には、Ｒ、Ｇ、Ｂ各色に対応した複数のヘッド２１が設けられている。また、ヘッド２１の駆動方式としては、圧電素子によるものでなく、液室（キャビティ）に加熱素子を備えた、いわゆるサーマル方式などを採用することもできる。
【００２４】
ここで、各ノズル２３から吐出される液状体の１ドットあたりの重量、すなわち単位吐出量は、ノズル２３を吐出動作させる圧電素子２５等の駆動素子（加熱素子等も含む）によって決定される。つまり、駆動素子に印加される駆動信号の波形（駆動波形）によって主に決定される。ところが、全てのノズル２３についてそれぞれの駆動素子に同一の駆動波形を印加しても、各ノズル２３間では僅かながら単位吐出量にバラツキが生じている。
【００２５】
また、このようなバラツキとは別に、駆動波形は基本的に同じにしてその周波数、すなわち駆動周波数を変化させると、ノズル２３の単位吐出量は不規則に変動することが分かった。図５は、駆動波形を基本的に一定にして駆動周波数を変化させた際の、単位吐出量の変化を示すグラフである。このグラフにおいて駆動周波数とは、単位時間（例えば１分）あたりの吐出動作の回数を示しており、図５のグラフでは、横軸の右側に行くほど駆動周波数が大きくなり、したがって単位時間あたりの吐出動作の回数が増えることを示している。また、インク重量とは、各ノズルの単位吐出量の、全ノズル間での平均値を示しており、図５のグラフでは、縦軸の上側に行くほど、単位吐出量（平均値）が大きくなることを示している。なお、各ノズル２３の単位吐出量は、全て実測値に基づいている。
図５に示したように、駆動波形が基本的に同じであっても、駆動周波数が変化すると、ノズル２３の単位吐出量は不規則に変動する。
【００２６】
また、前記したようにノズル２３間では、それぞれの駆動素子に同一の駆動波形を印加しても、単位吐出量にバラツキが生じている。したがって、ある駆動周波数のもとで全てのノズル２３に吐出動作させると、各ノズル２３間での単位吐出量のバラツキは、例えば図６に示すようになる。図６において横軸のノズル番号は、同一のヘッドにおける１８０個のノズル２３の配置順（位置）を示している。また、縦軸のインク重量とは、対応するノズル２３の単位吐出量を示し、縦軸の上側に行くほど単位吐出量が大きくなることを示している。なお、ここでの各ノズル２３の単位吐出量も、全て実測値に基づいている。
【００２７】
そして、図６中において実線で示す線Ａは、駆動周波数がＡｋＨｚのときの、ノズル番号と単位吐出量との関係を示し、破線で示す線Ｂは、駆動周波数がＢｋＨｚのときの、ノズル番号と単位吐出量との関係を示している。さらに、一点鎖線で示す線（Ａ＋Ｂ）は、ノズル番号と、駆動周波数がＡＨｚのときの単位吐出量と駆動周波数がＢＨｚのときの単位吐出量との平均値との関係を示している。ここで、これら駆動周波数ＡｋＨｚとＢｋＨｚとは、ほぼ全てのノズル２３が、互いに吐出量の過不足を打ち消すような組み合わせとなっている。
【００２８】
すなわち、線（Ａ＋Ｂ）で示すように、ＡＨｚのときの単位吐出量とＢＨｚのときの単位吐出量との平均値は、ほぼ全てのノズル２３において一定になっている。なお、このように互いに吐出量の過不足を打ち消すような組み合わせについては、予め種々の駆動周波数で各ノズルからそれぞれ吐出を行わせ、各ノズル毎に単位吐出量を測定しておくことで、求めておくことができる。
【００２９】
図３に示すように前記モータ２２は、ヘッド２１に接続されたもので、ヘッド２１の基準軸をＺ方向に延びる軸線回りにα度傾け、ノズル列２４Ａ、２４Ｂを主走査方向に正確に合わせることができるようにしたものである。
なお、モータ２２は、図７（ａ）に示すようにノズル２３からなるノズル列２４がＹ方向に一致している状態から、ヘッド２１の角度を変えて図７（ｂ）に示すようにノズル列２４をＹ方向から傾けることにより、図７（ａ）に示したようにＹ方向における広い吐出ピッチＰ１を、図７（ｂ）に示したようにＹ方向における狭い吐出ピッチＰ２に変化させることもできる。
【００３０】
次に、液滴吐出装置１０における液状体５の吐出制御方法を、液滴吐出装置１０の電気的構成を示す図８を参照して説明する。
図８に示すように液滴吐出装置１０は、装置全体の統括制御を行う制御コンピュータ（制御部）６０と、制御コンピュータ６０に接続されてヘッド２１の電気的な駆動制御を行うための制御回路基板７０とを備えている。
【００３１】
制御コンピュータ６０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ハードディスク、ＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）等の内部メモリ、並びにヘッドユニット２０、ガイド機構３０、ガイド機構４０との間でデータ授受を行う各種入出力インターフェース回路等から構成されている。
制御回路基板７０は、フレキシブルケーブル７１を介してヘッド２１に設けられた圧電素子２５と電気的に接続されている。なお、ヘッド２１には、ノズル２３毎に設けられた圧電素子２５に対応して、シフトレジスタ（ＳＬ）７２、ラッチ回路（ＬＡＴ）７３、レベルシフタ（ＬＳ）７４、スイッチ（ＳＷ）７５がそれぞれ備えられている。
【００３２】
液滴吐出装置１０の吐出制御は、次のようにして行われる。
まず、制御コンピュータ６０には、基板４上の各画素部２（所定領域８）に対する液状体５の配置パターンをデータ化したドットパターンデータが、予め記憶される。そして、このドットパターンデータは制御回路基板７０に伝送される。制御回路基板７０は、ドットパターンデータをデコードしてノズル２３毎のＯＮ／ＯＦＦ（吐出／非吐出）情報であるノズルデータを生成する。ノズルデータは、シリアル信号（ＳＩ）化されてクロック信号（ＣＫ）に同期して各シフトレジスタ７２に伝送される。
【００３３】
シフトレジスタ７２に伝送されたノズルデータは、ラッチ信号（ＬＡＴ）がラッチ回路７３に入力されるタイミングでラッチされ、さらにレベルシフタ７４でスイッチ７５用のゲート信号に変換される。すなわち、ノズルデータがＯＮの場合には、スイッチ７５が開いて圧電素子２５に液状体５の吐出量に応じた駆動波形を含む駆動信号（ＣＯＭ）が供給され、ノズルデータがＯＦＦの場合には、スイッチ７５が閉じられて圧電素子２５に駆動信号（ＣＯＭ）は供給されないことになる。そして、ＯＮに対応するノズル２３からは、供給された駆動波形で圧電素子２５が駆動されることにより、液状体５が液滴化されて吐出され、吐出された液状体が、基板４上に設けられた所定領域８上（画素部２内）に配置される。
【００３４】
また、制御コンピュータ（制御部）６０は、本発明では前記圧電素子２５（駆動素子）に印加する駆動信号として、二つ以上の異なる駆動周波数のものを予め用意し、記憶しておく。例えば、図６に示したＡｋＨｚとＢｋＨｚの駆動周波数のものや、さらにこれらと異なるＣｋＨｚのものなどを用意し、記憶しておく。
【００３５】
また、本発明では、このように駆動周波数が異なる複数の駆動信号を記憶したら、各ノズル２３に対してどのタイミングでいずれの駆動周波数のものを印加するか、決定し記憶する。すなわち、各画素部２（所定領域８）に対する液状体５の配置パターンをデータ化したドットパターンデータを記憶した際、主走査方向での所定領域８の位置と、圧電素子２５に印加する駆動信号（駆動周波数）との関係も記憶しておく。なお、このようにして使用される駆動周波数の駆動信号は、ヘッド２１の全てのノズル２３に対して共通に印加されるようなっており、したがって各ノズル２３では、図６中のＡｋＨｚのものやＢｋＨｚのもののように、その単位吐出量に僅かながらバラツキが生じる。
【００３６】
駆動周波数が異なる複数の駆動信号を、各ノズル２３に対して印加するタイミングとして具体的には、例えば、主走査方向に沿う所定領域８毎に、駆動周波数（駆動信号）を変更する手法や、所定領域８には関係なく、主走査方向に沿って吐出動作させる際、ランダムに駆動周波数（駆動信号）を変更する手法などが考えられる。
また、特に単一の所定領域８に対して単一のノズル２３から複数回の吐出を行わせる場合には、複数回の吐出を、図６中のＡｋＨｚのものとＢｋＨｚのもののように、互いに吐出量の過不足が打ち消される組み合わせの、複数の駆動周波数（駆動信号）を用いて行わせてもよい。
【００３７】
このようにして制御コンピュータ（制御部）６０には、主走査方向に沿う各所定領域８毎に、予め設定され記憶された駆動周波数（駆動信号）のうちの、対応する駆動周波数（駆動信号）が記憶され、さらに、この駆動周波数（駆動信号）での吐出回数なども合わせて記憶される。
【００３８】
次に、前記構成の液滴吐出装置１０を用いたカラーフィルタ１の製造方法について説明する。
このカラーフィルタ１の製造方法では、画素部２（図１及び図２参照）のＲ、Ｇ、Ｂ各色に対応する色材を含む液状体５（５Ｒ、５Ｇ、５Ｂ）を用意し、前記液滴吐出装置１０（図３参照）を用いて液状体５Ｒ、５Ｇ、５Ｂを基板４上の所定領域８上（画素部２内）に配置し、カラーフィルタ１を形成する。
【００３９】
図９に示すように本実施形態では、液状体５を配置するための基板４に、それぞれカラーフィルタ１の個体に対応した領域である４つの個体領域を設定しておき、該個体領域毎に隔壁３のバンク７（図２参照）によって画素部２の群を形成する。本実施形態では、画素部２の短辺方向を主走査方向（Ｘ方向）、長辺方向を副走査方向（Ｙ方向）として、基板４をステージ５１上に配置する（図３参照）。
【００４０】
液滴吐出装置１０では、主走査ガイド機構４０で基板４をヘッドユニット２０に対してＸ方向、Ｙ方向に相対的に移動（走査）させながら、ヘッド２１に形成された複数のノズル２３から液状体５を吐出させ、基板４上に設けられた画素部２に液状体５を配置する（図２参照）。
このとき、従来であれば、ヘッド２１から吐出される液状体５の量は、吐出特性の違いによってノズル２３間で吐出量が異なり、したがってノズル組毎にバラツキが生じている。このため、画素部２内（所定領域８上）に配置された液状体５はその量にバラツキが生じてしまい、得られる膜はその厚さの薄い部分と厚い部分とが主走査方向にそれぞれ線状に並んでしまう。すると、図１０（ａ）に示すように主走査方向（Ｘ方向）に沿って視認される一次元的なスジが、副走査方向（Ｙ方向）にムラとなって生じてしまい、結果として副走査方向に濃淡ムラが生じることになる。
【００４１】
そこで、本実施形態では、基板４をヘッドユニット２０に対して主走査方向（Ｘ方向）に移動（走査）させつつ、ノズル２３に吐出動作を行わせる際、各ノズル２３の圧電素子２５に印加する駆動周波数（駆動信号）として、制御コンピュータ（制御部）６０に記憶した複数の異なる駆動周波数を用いる。
【００４２】
これら複数の駆動信号を各ノズル２３に対して印加するタイミングとして、前記したように特に主走査方向に沿う所定領域８毎に、駆動周波数（駆動信号）を変更すると、得られる各膜は、図１０（ａ）に示した副走査方向（Ｙ方向）の濃淡ムラが無いものとして見た場合、駆動周波数（駆動信号）の変更に対応して、図１０（ｂ）に示すように副走査方向（Ｙ方向）に沿って視認される一次元的なスジが、主査方向（Ｘ方向）にムラとなって生じてしまい、結果として主走査方向に濃淡ムラが生じることになる。
【００４３】
ところが、実際には、前記したように副走査方向に濃淡ムラが生じているので、このような副走査方向の濃淡ムラと主走査方向の濃淡ムラとが重ねられ、図１０（ｃ）に示したように濃淡ムラが二次元的にランダムに発生することになる。したがって、得られるカラーフィルタ１全体としては、誤差分散効果によって濃淡ムラが視認されにくくなり、このような濃淡ムラが目立たなくなる。よって、このようにして液状体を配置すれば、カラーフィルタ１を構成する薄膜となる液状体を、視認性が良好となるように吐出し配置することができる。
【００４４】
また、複数の駆動信号を各ノズル２３に対して印加するタイミングとして、前記したように、特に所定領域８には関係なく、主走査方向に沿って吐出動作させる際、ランダムに駆動周波数（駆動信号）を変更してもよい。その場合には、図１０（ｂ）に示したようなスジムラ（濃淡ムラ）が、主査方向（Ｘ方向）に規則的なムラとなって生じることなく、不規則（ランダム）な濃淡ムラとなる。したがって、このような主走査方向と濃淡ムラと図１０（ａ）に示した副走査方向の濃淡ムラとが重ねられることにより、得られるカラーフィルタ１は、全体としては誤差分散性が高くなり、濃淡ムラが視認されにくく、目立たなくなる。よって、このようにして液状体を配置しても、カラーフィルタ１を構成する薄膜となる液状体を、視認性が良好となるように吐出し配置することができる。
【００４５】
なお、前記した、各ノズル２３に対して複数の駆動周波数（駆動信号）を所定領域８毎に変更させる場合や、所定領域８には関係なくランダムに変更させる場合の、いずれの場合においても、単一の所定領域８に対する単一のノズル２３からの吐出回数については、１回であっても複数回であってもよい。複数回であれば、各ノズル２３の単位吐出量のバラツキが積算され、ノズル２３間での吐出量のバラツキが大きくなるものの、所定領域８間では、１回の吐出の場合に生じるムラと同じ傾向のムラが生じることになり、したがって、前記した誤差分散効果も同様に得られるからである。
【００４６】
また、複数の駆動信号を各ノズル２３に対して印加するタイミングとして、前記したように、特に単一の所定領域８に対して単一のノズル２３から複数回の吐出を行わせる場合には、複数回の吐出を、図６中のＡｋＨｚのものとＢｋＨｚのもののように、互いに吐出量の過不足が打ち消される組み合わせの、複数の駆動周波数（駆動信号）を用いて行わせるのが好ましい。
【００４７】
すなわち、例えばＡｋＨｚの駆動信号による吐出回数と、ＢｋＨｚの駆動信号による吐出回数とを同じにして、単一の所定領域８上に液状体を吐出配置すれば、この単一の所定領域８上には、見掛け上、図６中の線（Ａ＋Ｂ）で示す駆動周波数の駆動信号で、全てのノズル２３から吐出が行われることになる。すると、このように吐出が行われることにより、図６に示したようにほぼ全てのノズル２３において、見掛け上の単位吐出量が一定になる。よって、全ての所定領域８は、複数回の吐出によって吐出量の過不足が打ち消され、ほぼ均一な量の液状体が配置されるようになる。したがって、このようにして液状体を配置すれば、カラーフィルタ１を構成する薄膜となる液状体を、所定領域８間で均一に配置することができ、これにより、濃淡ムラのない良好な視認性のカラーフィルタ１を形成することができる。
【００４８】
よって、本実施形態のカラーフィルタ１の製造方法、及びこの方法に用いられる前記液滴吐出装置１０によれば、誤差分散効果によって濃淡ムラを目立たなくさせ、あるいは、濃淡ムラそのものをなくすことができ、これにより、優れた表示性を有する高品質のカラーフィルタを製造することができる。
【００４９】
なお、本発明は前記実施形態に限定されることなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。例えば、前記実施形態では二つ以上（複数）の異なる駆動周波数として、図６に示したＡｋＨｚおよびＢｋＨｚの二つの駆動周波数を用いるようにしたが、三つ以上の異なる駆動周波数の駆動信号を用い、各ノズル２３に吐出動作を行わせるようにしてもよい。
また、特に単一の所定領域に対して単一のノズルから複数回の吐出を行わせる場合にも、前記複数回の吐出を、全体として吐出量の過不足が打ち消されるように三つ以上の異なる駆動周波数の駆動信号を組み合わせ、用いて行ってもよい。
【００５０】
また、前記実施形態では、本発明の液状体配置方法、及びこれを実施するのに好適な液滴吐出装置を、カラーフィルタの製造方法に適用したが、本発明はこれに限定されることなく、液状体の配置を必要とする種々のものに適用することが可能である。具体的には、有機ＥＬ装置における有機機能材料、すなわち発光材料や正孔注入輸送材料等を所定領域に配置する際に、本発明の液状体配置方法や液滴吐出装置を適用することができる。さらに、液晶表示装置において、その配向膜を液滴吐出法で形成する場合にも、本発明の液状体配置方法や液滴吐出装置を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本実施形態におけるカラーフィルタの平面構造を示す模式図である。
【図２】図１におけるカラーフィルタのＡ−Ａ断面図である。
【図３】液滴吐出装置の要部構成を示す斜視図である。
【図４】ヘッドユニットの構成を示す斜視図である。
【図５】駆動周波数とインク重量（吐出量）との関係を示すグラフである。
【図６】駆動周波数毎の、ノズルとインク重量との関係を示すグラフである。
【図７】（ａ）、（ｂ）はヘッドの構成を示す模式図である。
【図８】液滴吐出装置の電気的構成を示す図である。
【図９】画素部内における液状体の配置パターンを示す模式図である。
【図１０】（ａ）〜（ｃ）は所定領域に配置された液状体の状態を示す模式図である。
【符号の説明】
【００５２】
１…カラーフィルタ、２…画素部、４…基板、５、５Ｒ、５Ｇ、５Ｂ…液状体、７…バンク、８…所定領域、１０…液滴吐出装置、２１…ヘッド、２３…ノズル、２４…ノズル列、Ｘ（方向）…主走査方向、Ｙ（方向）…副走査方向
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のノズルを有するヘッドと基板とを少なくとも主走査方向に相対的に移動させながら、前記ノズルから液状体を吐出することにより、前記基板上に設定された複数の所定領域に対して前記液状体をそれぞれ配置する液状体配置方法であって、
前記ノズルが前記主走査方向と直交する副走査方向に所定間隔をおいて配列されており、前記所定領域が前記主走査方向に沿って複数配列されてなる場合に、
前記ノズルから対応する所定領域の主走査方向に沿う列に対し、二つ以上の異なる駆動周波数を用いて前記ノズルから吐出を行わせ、液状体を各所定領域に配置することを特徴とする液状体配置方法。
【請求項２】
単一の所定領域に対して単一のノズルから複数回の吐出を行わせる場合に、前記複数回の吐出を、互いに吐出量の過不足が打ち消される組み合わせの複数の駆動周波数を用いて行わせることを特徴とする請求項１記載の液状体配置方法。
【請求項３】
複数のノズルを有するヘッドを備え、該ヘッドを基板に対して少なくとも主走査方向に相対的に移動させながら、前記ノズルから液状体を吐出することにより、前記基板上に設定された複数の所定領域に対して前記液状体をそれぞれ配置する液滴吐出装置であって、
前記ヘッドにおける各ノズルからの液状体の吐出を制御する制御部を有し、
前記ノズルが前記主走査方向と直交する副走査方向に所定間隔をおいて配列されており、前記所定領域が前記主走査方向に沿って複数配列されてなる場合に、
前記制御部は、前記ノズルから対応する所定領域の主走査方向に沿う列に対し、二つ以上の異なる駆動周波数を用いて前記ノズルから吐出を行わせ、液状体を各所定領域に配置するように、前記ヘッドにおける各ノズルからの液状体の吐出を制御することを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項４】
単一の所定領域に対して単一のノズルから複数回の吐出を行わせる場合に、前記複数回の吐出を、互いに吐出量の過不足が打ち消される組み合わせの複数の駆動周波数を用いて行わせることを特徴とする請求項３記載の液滴吐出装置。
【請求項５】
請求項１又は２に記載の液状体配置方法を用い、あるいは、請求項３又は４に記載の液滴吐出装置を用いることを特徴とするカラーフィルタの製造方法。
【請求項１】
複数のノズルを有するヘッドと基板とを少なくとも主走査方向に相対的に移動させながら、前記ノズルから液状体を吐出することにより、前記基板上に設定された複数の所定領域に対して前記液状体をそれぞれ配置する液状体配置方法であって、
前記ノズルが前記主走査方向と直交する副走査方向に所定間隔をおいて配列されており、前記所定領域が前記主走査方向に沿って複数配列されてなる場合に、
前記ノズルから対応する所定領域の主走査方向に沿う列に対し、二つ以上の異なる駆動周波数を用いて前記ノズルから吐出を行わせ、液状体を各所定領域に配置することを特徴とする液状体配置方法。
【請求項２】
単一の所定領域に対して単一のノズルから複数回の吐出を行わせる場合に、前記複数回の吐出を、互いに吐出量の過不足が打ち消される組み合わせの複数の駆動周波数を用いて行わせることを特徴とする請求項１記載の液状体配置方法。
【請求項３】
複数のノズルを有するヘッドを備え、該ヘッドを基板に対して少なくとも主走査方向に相対的に移動させながら、前記ノズルから液状体を吐出することにより、前記基板上に設定された複数の所定領域に対して前記液状体をそれぞれ配置する液滴吐出装置であって、
前記ヘッドにおける各ノズルからの液状体の吐出を制御する制御部を有し、
前記ノズルが前記主走査方向と直交する副走査方向に所定間隔をおいて配列されており、前記所定領域が前記主走査方向に沿って複数配列されてなる場合に、
前記制御部は、前記ノズルから対応する所定領域の主走査方向に沿う列に対し、二つ以上の異なる駆動周波数を用いて前記ノズルから吐出を行わせ、液状体を各所定領域に配置するように、前記ヘッドにおける各ノズルからの液状体の吐出を制御することを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項４】
単一の所定領域に対して単一のノズルから複数回の吐出を行わせる場合に、前記複数回の吐出を、互いに吐出量の過不足が打ち消される組み合わせの複数の駆動周波数を用いて行わせることを特徴とする請求項３記載の液滴吐出装置。
【請求項５】
請求項１又は２に記載の液状体配置方法を用い、あるいは、請求項３又は４に記載の液滴吐出装置を用いることを特徴とするカラーフィルタの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００９−１３６７２１（Ｐ２００９−１３６７２１Ａ）
【公開日】平成２１年６月２５日（２００９．６．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３１３３１２（Ｐ２００７−３１３３１２）
【出願日】平成１９年１２月４日（２００７．１２．４）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年６月２５日（２００９．６．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１２月４日（２００７．１２．４）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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