JP3302296B2

JP3302296B2 - カラーフィルタの製造方法

Info

Publication number: JP3302296B2
Application number: JP14269597A
Authority: JP
Inventors: 隆一横山; 昭二芝; 正司祖父江; 岡田　　健; 英昭 ▲高▼尾; 勝彦 ▲高▼野
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1997-05-30
Filing date: 1997-05-30
Publication date: 2002-07-15
Anticipated expiration: 2017-05-30
Also published as: EP0881077A3; EP0881077A2; JPH10332924A; US6177214B1

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インクジェットヘ
ッドにより基板に向けてインクを吐出してカラーフィル
タの各画素を着色することによりカラーフィルタを製造
するためのカラーフィルタの製造方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、パーソナルコンピュータの発達、
特に携帯用のパーソナルコンピュータの発達に伴い、液
晶ディスプレイ、とりわけカラー液晶ディスプレイの需
要が増加する傾向にある。しかしながら、更なる普及の
ためには液晶ディスプレイのコストダウンが必要であ
り、特にコスト的に比重の高いカラーフィルタのコスト
ダウンに対する要求が高まっている。従来から、カラー
フィルタの要求特性を満足しつつ上記の要求に応えるべ
く種々の方法が試みられいるが、いまだ全ての要求特性
を満足する方法は確立されていない。以下にそれぞれの
方法を説明する。

【０００３】第１の方法は顔料分散法である。この方法
は、基板上に顔料を分散した感光性樹脂層を形成し、こ
れをパターニングすることにより単色のパターンを得
る。さらにこの工程を３回繰り返すことにより、Ｒ，
Ｇ，Ｂのカラーフィルタ層を形成する。

【０００４】第２の方法は、染色法である。染色法は、
ガラス基板上に染色用の材料である水溶性高分子材料を
塗布し、これをフォトリソグラフィー工程により所望の
形状にパターニングした後、得られたパターンを染色浴
に浸漬して着色されたパターンを得る。これを３回繰り
返すことによりＲ，Ｇ，Ｂのカラーフィルタ層を得る。

【０００５】第３の方法としては電着法がある。この方
法は、基板上に透明電極をパターニングし、顔料、樹
脂、電解液等の入った電着塗装液に浸漬して第１の色を
電着する。この工程を３回繰り返してＲ，Ｇ，Ｂを塗り
分けた後、樹脂を熱硬化させることにより表色層を形成
するものである。

【０００６】第４の方法としては、印刷法がある。この
方法は熱硬化型の樹脂に顔料を分散させ、印刷を３回繰
り返すことによりＲ，Ｇ，Ｂを塗り分けた後、樹脂を熱
硬化させることにより着色層を形成するものである。ま
た、いずれの方法においても着色層上に保護層を形成す
るのが一般的である。

【０００７】これらの方法に共通している点は、Ｒ，
Ｇ，Ｂの３色を着色するために同一の工程を３回繰り返
す必要があり、コスト高になることである。また工程が
多いほど歩留まりが低下するという問題点を有してい
る。さらに、電着法においては、形成可能なパターン形
状が限定されるため、現状の技術ではＴＦＴ方式のカラ
ー液晶ディスプレイには適用が難しい。また、印刷法
は、解像性、平滑性が悪いためファインピッチのパター
ンは形成が難しい。

【０００８】これらの欠点を補うべく、特開昭５９−７
５２０５号公報、特開昭６３−２３５９０１号公報、特
開昭６３−２９４５０３号公報、あるいは、特開平１−
２１７３２０号公報等には、インクジェット方式を用い
てカラーフィルタを製造する方法が記載されている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ここで、従来のインク
ジェット方式によるカラーフィルタの製造工程について
説明する。

【００１０】インクジェット方式によるカラーフィルタ
の製造においては、まず、ガラス基板等からなるカラー
フィルタ基板上に、各画素の区切りを明確にして画面を
鮮明にするための遮光パターンであるブラックマトリク
ス（ＢＭ）を形成する。このＢＭは、スパッタリング等
によりカラーフィルタ基板上に、画素のパターンにあわ
せてクロム等の金属薄膜を形成したものである。次に、
ＢＭが形成されたカラーフィルタ基板上にインク吸収性
（吸水性）のある樹脂組成物を塗布してインク受容層を
形成する。このインク受容層を光照射又は熱処理するこ
とにより、カラーフィルタの画素に対応する親水部（吸
水性がありインクを吸収する部分）と画素間の仕切り壁
となる撥水性部分（インクを吸収しない部分）を形成す
る。その後、さらにカラーフィルタ基板の親水部にイン
クジェットヘッドからインクを吐出して画素の着色を行
なう。

【００１１】しかしながら、この方法においては、撥水
性部分のパターンとＢＭのパターンに位置ズレが生ずる
場合がある。この位置ズレの原因としては、（１）ＢＭ
パターンの精度のバラつき、（２）カラーフィルタ基板
と撥水性部分のパターンを形成するフォトマスクとのア
ライメントずれなどが考えられる。インクジェット方式
によりカラーフィルタを製造する場合、隣りの画素同士
の混色や白抜けを防止するためには、隣り合う撥水性部
分の間（この部分が画素となる）の中心にインクを打ち
込むことが必要であるが、従来では、カラーフィルタ基
板にＢＭパターンと同時に形成されたアライメントマー
クを基準にして、インクジェットヘッドをカラーフィル
タ基板に位置決めしていたため、インクジェットヘッド
はＢＭパターンに対しては正確に位置決めされるが、上
記の様に撥水性部分のパターンとＢＭのパターンがずれ
ていた場合には、インクジェットヘッドが撥水性部分の
パターンからズレて位置決めされてしまうという問題点
があった。このようにインクジェットヘッドが撥水性部
分のパターンからズレて位置決めされると、混色や白抜
け等の欠陥が発生しやすくなる。

【００１２】従って、本発明は上述した課題に鑑みてな
されたものであり、その目的は、カラーフィルタの画素
の混色や白抜けを防止することができるカラーフィルタ
の製造方法を提供することである。

【００１３】

【００１４】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決し、
目的を達成するために、本発明に係わるカラーフィルタ
の製造方法は、インクジェットヘッドにより、インク受
容層が表面に形成された基板上にインクを吐出してカラ
ーフィルタの各画素を着色することによりカラーフィル
タを製造する方法であって、前記インク受容層は、吸水
性を有し光照射及び／又は熱処理により撥水性に改質さ
れる樹脂組成物の膜からなり、前記インク受容層にアラ
イメントマークの形状に光照射及び／又は熱処理を行な
って、撥水性に改質された部分により前記アライメント
マークを形成し、前記インク受容層に形成された前記ア
ライメントマークの位置を基準にして、前記各画素の位
置にインクを打ち込むことを特徴としている。

【００１５】また、この発明に係わるカラーフィルタの
製造方法において、前記アライメントマークが形成され
る位置に対応する前記基板の表面上の位置には薄膜が形
成されていることを特徴としている。

【００１６】また、この発明に係わるカラーフィルタの
製造方法において、前記薄膜は、Ａｌ,Ａｕ,Ａｇ,Ｃｕ,
Ｎｉ,Ｃｒの中から選択された金属からなることを特徴
としている。

【００１７】また、この発明に係わるカラーフィルタの
製造方法において、前記薄膜は、前記基板上に形成され
画素間の区切りを明確にするための遮光膜と同一の材料
からなることを特徴としている。

【００１８】また、この発明に係わるカラーフィルタの
製造方法において、前記アライメントマークの周辺を着
色したことを特徴としている。

【００１９】また、本発明に係わるカラーフィルタの製
造方法は、インクジェットヘッドにより、インク受容層
が表面に形成された基板上にインクを吐出してカラーフ
ィルタの各画素を着色することによりカラーフィルタを
製造する方法であって、前記インク受容層は、吸水性を
有し光照射及び／又は熱処理により撥水性に改質される
樹脂組成物の膜からなり、前記インク受容層に形成され
た各画素間のインクの混色を防止するための撥水壁の位
置を基準にして、前記各画素の位置にインクを打ち込む
ことを特徴としている。

【００２０】また、この発明に係わるカラーフィルタの
製造方法において、前記インクジェットヘッドと前記基
板とを、前記インクジェットヘッドが前記撥水壁に追従
するように相対的に走査させながら、前記各画素を着色
することを特徴としている。

【００２１】

【００２２】

【００２３】

【００２４】

【００２５】

【００２６】

【００２７】

【００２８】

【００２９】

【００３０】

【００３１】

【００３２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な一実施形態
について、添付図面を参照して詳細に説明する。

【００３３】図１はカラーフィルタの製造装置の一実施
形態の構成を示す概略図である。

【００３４】図１において、５１は装置架台、５２は架
台５１上に配置されたＸＹθステージ、５３はＸＹθス
テージ５２上にセットされたカラーフィルタ基板、５４
はカラーフィルタ基板５３上に形成されるカラーフィル
タ、５５はカラーフィルタ５４の着色を行うＲ（赤）,
Ｇ（緑）,Ｂ（青）のインクジェットヘッド、５８はカ
ラーフィルタ製造装置９０の全体動作を制御するコント
ローラ、５９はコントローラの表示部であるところのテ
ィーチングペンダント（パソコン）、６０は５９の操作
部であるところのキーボードを示している。

【００３５】図２はカラーフィルタ製造装置９０の制御
コントローラの構成図である。５９は制御コントローラ
５８の入出力手段であるティーチングペンダント、６２
は製造の進行状況及びヘッドの異常の有無等の情報を表
示する表示部、６０はカラーフィルタ製造装置９０の動
作等を指示する操作部（キーボード）である。

【００３６】５８はカラーフィルタ製造装置９０の全体
動作を制御するところのコントローラ、６５はティーチ
ングペンダント５９とのデータの受け渡しを行うインタ
フェース、６６はカラーフィルタ製造装置９０の制御を
行うＣＰＵ、６７はＣＰＵ６６を動作させるための制御
プログラムを記憶しているＲＯＭ、６８は異常情報等を
記憶するＲＡＭ、７０はカラーフィルタの各画素内への
インクの吐出を制御する吐出制御部、７１はカラーフィ
ルタ製造装置９０のＸＹθステージ５２の動作を制御す
るステージ制御部、９０はコントローラ５８に接続さ
れ、その指示に従って動作するカラーフィルタ製造装置
を示している。

【００３７】次に、図３は、上記のカラーフィルタ製造
装置９０に使用されるインクジェットヘッド５５の構造
を示す図である。図１においては、インクジェットヘッ
ドはＲ,Ｇ,Ｂの３色に対応して３個設けられているが、
これらの３個のヘッドは夫々同一の構造であるので、図
３にはこれらの３個のヘッドのうちの１つの構造を代表
して示している。

【００３８】図３において、インクジェットヘッド５５
は、インクを加熱するための複数のヒータ１０２が形成
された基板であるヒータボード１０４と、このヒータボ
ード１０４の上にかぶせられる天板１０６とから概略構
成されている。天板１０６には、複数の吐出口１０８が
形成されており、吐出口１０８の後方には、この吐出口
１０８に連通するトンネル状の液路１１０が形成されて
いる。各液路１１０は、隔壁１１２により隣の液路と隔
絶されている。各液路１１０は、その後方において１つ
のインク液室１１４に共通に接続されており、インク液
室１１４には、インク供給口１１６を介してインクが供
給され、このインクはインク液室１１４から夫々の液路
１１０に供給される。

【００３９】ヒータボード１０４と、天板１０６とは、
各液路１１０に対応した位置に各ヒータ１０２が来る様
に位置合わせされて図３の様な状態に組み立てられる。
図３においては、２つのヒータ１０２しか示されていな
いが、ヒータ１０２は、夫々の液路１１０に対応して１
つずつ配置されている。そして、図３の様に組み立てら
れた状態で、ヒータ１０２に所定の駆動パルスを供給す
ると、ヒータ１０２上のインクが沸騰して気泡を形成
し、この気泡の体積膨張によりインクが吐出口１０８か
ら押し出されて吐出される。従って、ヒータ１０２に加
える駆動パルスを制御、例えば電力の大きさを制御する
ことにより気泡の大きさを調整することが可能であり、
吐出口から吐出されるインクの体積を自在にコントロー
ルすることができる。

【００４０】図４及び図５は上記のカラーフィルタを組
み込んだカラー液晶表示装置３０の基本構成を示す断面
図である。

【００４１】カラー液晶表示装置は、一般的にカラーフ
ィルタ基板１と対向基板２１を合わせこみ、液晶化合物
１８を封入することにより形成される。液晶表示装置の
一方の基板２１の内側に、ＴＦＴ(Thin Film Transisto
r)（不図示）と透明な画素電極２０がマトリクス状に形
成される。また、もう一方の基板１の内側には、画素電
極に対向する位置にＲＧＢの色材が配列するようカラー
フィルタ５４が設置され、その上に透明な対向電極（共
通電極）１６が一面に形成される。ブラックマトリクス
２は、通常カラーフィルター基板１側に形成されるが
（図４参照）、ＢＭ（ブラックマトリクス）オンアレイ
タイプの液晶パネルにおいては対向するＴＦＴ基板側に
形成される（図５参照）。さらに、両基板の面内には配
向膜１９が形成されており、これをラビング処理するこ
とにより液晶分子を一定方向に配列させることができ
る。また、それぞれのガラス基板の外側には偏光板１
１,２２が接着されており、液晶化合物１８は、これら
のガラス基板の間隙（２〜５μｍ程度）に充填される。
また、バックライトとしては蛍光灯（不図示）と散乱板
（不図示）の組み合わせが一般的に用いられており、液
晶化合物をバックライト光の透過率を変化させる光シャ
ッターとして機能させることにより表示を行う。

【００４２】このような液晶表示装置を情報処理装置に
適用した場合の例を図６乃至図８を参照して説明する。

【００４３】図６は上記の液晶表示装置をワードプロセ
ッサ、パーソナルコンピュータ、ファクシミリ装置、複
写装置としての機能を有する情報処理装置に適用した場
合の概略構成を示すブロック図である。

【００４４】図中、１８０１は装置全体の制御を行う制
御部で、マイクロプロセッサ等のＣＰＵや各種Ｉ／Ｏポ
ートを備え、各部に制御信号やデータ信号等を出力した
り、各部よりの制御信号やデータ信号を入力して制御を
行っている。１８０２はディスプレイ部で、この表示画
面には各種メニューや文書情報及びイメージリーダ１８
０７で読み取ったイメージデータ等が表示される。１８
０３はディスプレイ部１８０２上に設けられた透明な感
圧式のタッチパネルで、指等によりその表面を押圧する
ことにより、ディスプレイ部１８０２上での項目入力や
座標位置入力等を行うことができる。

【００４５】１８０４はＦＭ(Frequency Modulation)音
源部で、音楽エディタ等で作成された音楽情報をメモリ
部１８１０や外部記憶装置１８１２にデジタルデータと
して記憶しておき、それらメモリ等から読み出してＦＭ
変調を行うものである。ＦＭ音源部１８０４からの電気
信号はスピーカ部１８０５により可聴音に変換される。
プリンタ部１８０６はワードプロセッサ、パーソナルコ
ンピュータ、ファクシミリ装置、複写装置の出力端末と
して用いられる。

【００４６】１８０７は原稿データを光電的に読取って
入力するイメージリーダ部で、原稿の搬送経路中に設け
られており、ファクシミリ原稿や複写原稿の他各種原稿
の読取りを行う。

【００４７】１８０８はイメージリーダ部１８０７で読
取った原稿データのファクシミリ送信や、送られてきた
ファクシミリ信号を受信して復号するファクシミリ（Ｆ
ＡＸ）の送受信部であり、外部とのインタフェース機能
を有する。１８０９は通常の電話機能や留守番電話機能
等の各種電話機能を有する電話部である。

【００４８】１８１０はシステムプログラムやマネージ
ャープログラム及びその他のアプリケーションプログラ
ム等や文字フォント及び辞書等を記憶するＲＯＭや、外
部記憶装置１８１２からロードされたアプリケーション
プログラムや文書情報、さらにはビデオＲＡＭ等を含む
メモリ部である。

【００４９】１８１１は文書情報や各種コマンド等を入
力するキーボード部である。

【００５０】１８１２はフロッピーディスクやハードデ
ィスク等を記憶媒体とする外部記憶装置で、この外部記
憶装置１８１２には文書情報や音楽あるいは音声情報、
ユーザのアプリケーションプログラム等が格納される。

【００５１】図７は図６に示す情報処理装置の模式的概
観図である。

【００５２】図中、１９０１は上記の液晶表示装置を利
用したフラットパネルディスプレイで、各種メニューや
図形情報及び文書情報等を表示する。このディスプレイ
１９０１上ではタッチパネル１８０３の表面は指等で押
圧することにより座標入力や項目指定入力を行うことが
できる。１９０２は装置が電話機として機能するときに
使用されているハンドセットである。キーボード１９０
３は本体と着脱可能にコードを介して接続されており、
各種文書機能や各種データ入力を行うことができる。ま
た、このキーボード１９０３には各種機能キー１９０４
等が設けられている。１９０５は外部記憶装置１８１２
へのフロッピーディスクの挿入口である。

【００５３】１９０６はイメージリーダ部１８０７で読
取られる原稿を載置する用紙載置部で、読取られた原稿
は装置後部より排出される。またファクシミリ受信等に
おいては、インクジェットプリンタ１９０７よりプリン
トされる。

【００５４】上記情報処理装置をパーソナルコンピュー
タやワードプロセッサとして機能する場合、キーボード
部１８１１から入力された各種情報が制御部１８０１に
より所定のプログラムに従って処理され、プリンタ部１
８０６に画像として出力される。

【００５５】ファクシミリ装置の受信機として機能する
場合、通信回線を介してＦＡＸ送受信部１８０８から入
力したファクシミリ情報が制御部１８０１により所定の
プログラムに従って受信処理され、プリンタ部１８０６
に受信画像として出力される。

【００５６】また、複写装置として機能する場合、イメ
ージリーダ部１８０７によって原稿を読取り、読取られ
た原稿データが制御部１８０１を介してプリンタ部１８
０６に複写画像として出力される。なお、ファクシミリ
装置の受信機として機能する場合、イメージリーダ部１
８０７によって読取られた原稿データは、制御部１８０
１により所定のプログラムに従って送信処理された後、
ＦＡＸ送受信部１８０８を介して通信回線に送信され
る。

【００５７】なお、上述した情報処理装置は図８に示す
ようにインクジェットプリンタを本体に内蔵した一体型
としてもよく、この場合は、よりポータブル性を高める
ことが可能となる。同図において、図７と同一機能を有
する部分には、対応する符号を付す。

【００５８】（実施形態）次に、本発明に係わるカラー
フィルタの製造方法の実施形態について説明する。

【００５９】図９は、実施形態のカラーフィルタの製造
工程を示す図である。

【００６０】本発明のカラーフィルタにおいては、基板
として透光性の基板が好ましく、一般にガラス基板が用
いられるが、液晶用カラーフィルタとしての透明性、機
械的強度等の必要特性を有するものであればガラス基板
に限定されるものではない。まず、基板２０１上にスパ
ッタリングによりクロム薄膜を形成し、フォトリソグラ
フィにより開口部（画素部）を有するようにパターニン
グして、ブラックマトリクス（ＢＭ）２０３を形成す
る。なお、ブラックマトリクスとしては、金属、樹脂
等、何れも使用できる。また、対向基板上に形成しても
よい。

【００６１】次に、基板２０１上に改質可能な樹脂組成
物層（インク受容層）２０２を形成する（図９
（ａ））。このような樹脂組成物の例としては、それ自
身はインク吸収性を有するが、光照射又は光照射と熱処
理により光照射部分のインク濡れ性及び／又はインク吸
収性が低くなるものが挙げられる。樹脂組成物層を形成
したら、必要に応じてプリベークを行なうこともでき
る。なお、ここでは、樹脂組成物層を反応させるのに光
照射のみによるものについて説明するが、光照射と熱処
理の併用によって反応する樹脂組成物を用いてもよい。
また、樹脂組成物層２０２の形成には、スピンコート、
ロールコート、バーコート、スプレーコート、ディップ
コート等の塗布方法を用いることができ、特に限定され
るものではない。また、基板上に形成される樹脂組成物
の膜厚は任意に設定することができるが、インクジェッ
ト方式を用いて均一に着色するためには、０.４μｍ〜
２μｍとすることが好ましい。

【００６２】次いで、フォトマスク２０５を用いて、ブ
ラックマトリクス２０３上の樹脂組成物層をあらかじめ
パターン露光を行なうことにより反応させて、画素間の
混色を防止するための撥水性部分２０４を形成する（図
９（ｂ））。このとき、ブラックマトリクス２０３上に
撥水性部分２０４を形成するのみではなく、有効画素領
域外の所定の部分もアライメントマークの形状に露光さ
せ、アライメントマーク２０６を形成する。その後、ア
ライメントマーク２０６を基準に、インクジェットヘッ
ド２０７と画素２０８との位置合わせを行ない、インク
ジェットヘッド２０７から、例えばＲ,Ｇ,Ｂの各色のイ
ンクを吐出させて着色し（図９（ｃ））、必要に応じて
インク乾燥を行なう。アライメントマーク２０６を基準
にしたインクジェットヘッド２０７の位置合わせは、ア
ライメントマーク２０６を顕微鏡レンズを介してテレビ
カメラで撮像し、アライメントマークの位置を検出して
行なう。パターン露光の際に使用するフォトマスク２０
５としては、ブラックマトリクス２０３上の樹脂組成物
層を露光するための開口部を有するものを使用するが、
この際、ブラックマトリクス２０３と着色部の境界部に
おける色抜けを防止するために多めのインクを吐出する
必要があることを考慮すると、ブラックマトリクス２０
３の遮光幅よりも狭い開口部を有するマスクを用いるこ
とが好ましい。

【００６３】また、着色に用いるインクとしては、染料
系、顔料系共に用いることが可能である。さらにインク
ジェットヘッドとしては、エネルギー発生素子として電
気熱変換体を用いた所謂バブルジェットタイプ、あるい
は圧電素子を用いたピエゾジェットタイプ等が使用可能
であり、着色面積及び着色パターンは任意に設定するこ
とができる。

【００６４】次いで、着色された樹脂組成物を硬化させ
る（図９（ｄ））。これには光照射及び／又は熱処理を
用いることができる。

【００６５】次いで、必要に応じて樹脂組成物層２０２
上に保護層２０９を形成し、平坦化する（図９
（ｅ））。なお、ここでは保護層のみにより平坦化する
例を示したが、平坦性に優れた平坦化層を使用し、その
上に保護層を形成するようにしても良い。保護層及び平
坦化層としては、光硬化タイプ、熱硬化タイプあるいは
光熱併用タイプの樹脂材料、蒸着、スパッタ等によって
形成された無機膜等を用いることができ、カラーフィル
タとした場合の透明性を有し、その後のＩＴＯ形成プロ
セス等に耐え得るものであれば使用可能である。

【００６６】次いで、ＩＴＯ膜２１０をマスクスパッタ
により形成する（図９（ｆ））。膜厚は、透過率及びシ
ート抵抗のバランスが良い１０００オングストローム〜
１７００オングストロームが好ましい。

【００６７】次に、上記のように、樹脂組成物層（イン
ク受容層）２０２に形成されたアライメントマーク２０
６及び撥水性部分２０４を検出する方法について、図１
０を参照してより詳しく説明する。

【００６８】撥水性部分は、既に説明したように、感光
性を有するインク受容層２０２に、エネルギー線を照射
して選択的に樹脂を硬化させることにより形成される。
このため、撥水性部分は、マスク露光やレーザによる露
光方法により任意の位置に形成することができる。次い
でベークをすることで、含有されている溶剤を揮発させ
ると共に、露光部の硬化を促進させることで、硬化部と
未硬化部で段差を形成することができる。すなわち、イ
ンク受容層の撥水性部分形成用の露光マスクにアライメ
ントマークを形成しておき、インク受容層を露光するこ
とで、アライメントマークをインク受容層上に形成する
ことができる。

【００６９】このアライメントマーク部での反射光量比
は、マーク部の高さを検出する光の波長の１／４にする
ことで最大になるため、マーク部高さ、検出する光源、
及びインク受容層の硬化エネルギー量を調節すること
で、反射光量比を任意に設定することができる。

【００７０】さらに、インク受容層の撥水性部分２０４
はライン状に形成されるのであるが、この撥水性部分２
０４のライン（撥水ライン）を検出して、撥水ラインに
インクジェットヘッドを追従させる方法としては、光デ
ィスクのトラッキングに使われるPush-Pull法等が応用
可能である。具体的には、撥水ラインで反射回折された
光を、着色部（画素部）の中心に対して対称に配置され
た２つの受光部での出力差として取り出すことにより、
トラッキングエラー信号を検出することができる。この
方法では、０次回折光と１次回折光の光の和を検出して
いるため、位置ズレによる干渉効果でズレ量とズレ方向
を検出することができ、高速且つ高精度で撥水ラインに
インクジェットヘッドを追従させることが可能である。
Push-Pull法を使う場合は、撥水ラインの高さを、使用
するレーザー光波長の１／８にすることが望ましい。こ
れは、高さが波長の１／４の時、撥水部と着色部のそれ
ぞれで反射回折された光の位相差がπとなるため、お互
いに干渉して打ち消されるので信号が得られなくなる。
また、段差が無ければエラー信号が０になるため、これ
らの中間の波長の１／８の高さが最も望ましいと考えら
れる。

【００７１】以下、具体的な実施例について説明する。

【００７２】（第１の実施例）表面研磨した無アルカリ
ガラスからなるガラス基板上にクロム膜をスパッタリン
グにより、０.２μｍ厚に形成し、フォトリソグラフィ
により画素に対応する開口部を有するようにパターニン
グして、ブラックマトリクスを形成した。次いで、アク
リル酸：３重量部、メチルメタクリレート：４９重量
部、ヒドロキシエチルメタクリレート：２９重量部、Ｎ
−メチロールアクリルアミド：１９重量部からなるアク
リル系共重合体９７重量部にトリフェニルスルフォニウ
ムヘキサフルオロアンチモネード３重量部を混合し、こ
の混合物８３重量部にγ−グリシドキシプロピルトリメ
トキシシラン１７重量部を混合し、さらにこの混合物１
５重量部にエチルセロソルブ８５重量部を加えたもの
を、スピンコートにより、ブラックマトリクス上に塗布
した。これを、５０°Ｃで１０分間乾燥して１μｍ厚の
感光性樹脂層（インク受容層）を形成した。

【００７３】次いで、ブラックマトリクスの幅よりも狭
い開口部と、有効画素領域外に位置するアライメントマ
ークの形状の開口部とを有するフォトマスクを介して、
インク受容層の露光を行ない、ホットプレート上で１２
０°Ｃ、９０秒間の熱処理を行なった。このときのイン
ク受容層に形成されたアライメントマークの高さは、１
６０ｎｍであった。

【００７４】さらにこのアライメントマークを、６３３
ｎｍの波長のレーザ光を光源としてＣＣＤカメラで撮像
し、画像処理装置で処理して、その位置を検出し、イン
クジェットヘッドとガラス基板の位置合わせを行なっ
た。

【００７５】その後、以下に示す組成のＲ（赤）,Ｇ
（緑）,Ｂ（青）の各色インクをインクジェットヘッド
からインク受容層の未露光部（画素部）に吐出して、イ
ンク受容層を着色した。ＲインクＣ.Ｉ.ＡｃｉｄＲｅｄ１１８５重量部エチレングリコール２０重量部イソプロピルアルコール５重量部水７０重量部ＧインクＣ.Ｉ.ＡｃｉｄＧｒｅｅｎ２５５重量部エチレングリコール２０重量部イソプロピルアルコール５重量部水７０重量部ＢインクＣ.Ｉ.ＡｃｉｄＢｌｕｅ１１３５重量部エチレングリコール２０重量部イソプロピルアルコール５重量部水７０重量部その後、９０°Ｃで１０分間の乾燥を行ない、さらに２
３０°Ｃで３０分間の熱処理を行なってインク受容層を
硬化させた。続いて、カルビトールアセテートを８５％
含有する２液型の熱硬化型樹脂組成物（オプトマーＳＳ
６５００（日本合成ゴム社製）とオプトマーＳＳ０５０
０（日本合成ゴム社製）の７９：２１混合物）を膜厚が
１μｍになるようにスピンコート塗布し、９０°Ｃで２
０分間乾燥後、２３０°Ｃで６０分間の熱処理を行なっ
て硬化させ、保護膜を形成した。上記の方法によれば、
インクの着弾位置を撥水部と撥水部の中心に合わせるこ
とができるため、インクの着弾位置ズレによる欠陥を防
止することができる。

【００７６】このようにして作成された液晶用カラーフ
ィルタを光学顕微鏡により観察したところ、混色や白抜
け等の欠陥が大幅に減少した。

【００７７】さらに、インラインのスパッタ装置を用い
てＩＴＯ膜をマスクスパッタすることによって、カラー
フィルタを作成した。さらに、そのカラーフィルタを用
いてＴＦＴ液晶パネルを作成した。

【００７８】（第２の実施例）図１１に示すように、第
１の実施例のガラス基板のアライメントマークが形成さ
れるべき部分に、アライメントマークより大きめのＡｌ
膜２１１を５００オングストロームの厚さでスパッタ
し、樹脂組成物層に形成されたアライメントマークを見
易くした以外は、第１の実施例と同様にカラーフィルタ
を作成した。

【００７９】（第３の実施例）Ａｌ膜の代わりにＡｕ,
Ａｇ,Ｃｕ,Ｎｉ,Ｃｒ膜を夫々スパッタし、アライメン
トマークを見易くした以外は第２の実施例と同様にカラ
ーフィルタを作成した。

【００８０】（第４の実施例）使用するブラックマトリ
クスをパターニングする時、ガラス基板上にＡｌ膜と同
位置にＣｒが残るようにした以外は、第２の実施例と同
様にカラーフィルタを作成した。

【００８１】（第５の実施例）図１２に示すように、露
光により樹脂組成物層に形成されたアライメントマーク
部周辺にインクを吐出して、アライメントマークを見易
くする着色部分２１２を形成した以外は、第１の実施例
と同様にカラーフィルタを作成した。

【００８２】（第６の実施例）第３の実施例と同様にし
て金属膜が形成されたガラス基板を用いた以外は第４の
実施例と同様にカラーフィルタを作成した。

【００８３】（第７の実施例）インク受容層の撥水ライ
ンの高さを約８０ｎｍに形成し、光学的制御として、対
物レンズ、検出レンズ、円筒レンズ、及び４分割受光部
からなる非点収差法による光学ユニットでフォーカス制
御を行ないつつ、光源として６３３ｎｍのレーザを使用
して、Push-Pull法によるトラッキング制御を行なっ
た。このとき、フォーカス及びトラッキングユニットと
一体化したインクジェットヘッドを、まず、着色開始位
置付近に機械的に移動させ、着色開始部の端の撥水ライ
ンをフォーカス及びトラッキングユニットに検出させ、
その後、インクジェットヘッドを撥水ラインに追従させ
て移動させた。そして、このようにインクジェットヘッ
ドを撥水ラインに追従させながら、インクジェットヘッ
ドからＲ,Ｇ,Ｂの各色インクを未露光部（画素部）に吐
出させてインク受容層の着色を行なった。それ以外は第
１の実施例と同様にしてカラーフィルタを作成した。

【００８４】上記の方法によれば、着色時の基板とイン
クジェットヘッドのアライメントが不要になり、しか
も、光学的な位置検出でヘッド位置を補正できるため、
装置を小型化することができ、生産性を飛躍的に向上さ
せることができる。

【００８５】さらに、着色位置は、撥水ラインに追従し
て位置を特定するため、露光マスクの違いによる微小な
位置ズレも補正することができる。

【００８６】このようにして作成された液晶用カラーフ
ィルタを光学顕微鏡により観察したところ、欠陥がな
く、歩留まりが飛躍的に向上できた。

【００８７】（比較例）露光により樹脂組成物層に形成
するアライメントマークではなく、ガラス基板に直接形
成されたアライメントマークを用いてインクジェットヘ
ッドの位置合わせを行なった以外は第１の実施例と同様
にカラーフィルタを作成した。

【００８８】上記の第１乃至第７の実施例及び比較例で
作成されたカラーフィルタを光学顕微鏡によって観察し
た検査結果を図１３に示す。

【００８９】図１３によれば、樹脂組成物層に形成され
たアライメントマーク及び撥水ラインを基準にしてイン
クジェットの位置決めを行なった第１乃至第７の実施例
のほうが、ガラス基板に直接形成されたアライメントマ
ークを基準にした比較例に比べて混色や白抜けが発生す
る確率が少なく、カラーフィルタの製造歩留まりが高く
なることが分かる。また、樹脂組成物層にアライメント
マークを形成しただけの第１の実施例よりも、アライメ
ントマークを見易くした第２乃至第６の実施例のほう
が、より製造歩留まりが高くなることが分かる。

【００９０】さらに、上記の検査で良品であったカラー
フィルタを用いてＴＦＴ液晶パネルを作成し駆動したと
ころ、高精細なカラー表示が可能であった。

【００９１】なお、図１４に、ブラックマトリクスのパ
ターンと撥水性部分のパターンがずれていた場合に、イ
ンクジェットヘッドの位置決めに従来のガラス基板に形
成されたアライメントマークを使用するよりも、本発明
のように樹脂組成物層に形成されたアライメントマーク
を使用した方が混色や白抜けが発生しにくくなるメカニ
ズムを示す。

【００９２】本発明は、特にインクジェット記録方式の
中でも、インク吐出を行わせるために利用されるエネル
ギーとして熱エネルギーを発生する手段（例えば電気熱
変換体やレーザ光等）を備え、前記熱エネルギーにより
インクの状態変化を生起させる方式のプリント装置につ
いて説明したが、かかる方式によれば記録の高密度化、
高精細化が達成できる。

【００９３】その代表的な構成や原理については、例え
ば、米国特許第４７２３１２９号明細書、同第４７４０
７９６号明細書に開示されている基本的な原理を用いて
行うものが好ましい。この方式はいわゆるオンデマンド
型、コンティニュアス型のいずれにも適用可能である
が、特に、オンデマンド型の場合には、液体（インク）
が保持されているシートや液路に対応して配置されてい
る電気熱変換体に、記録情報に対応していて膜沸騰を越
える急速な温度上昇を与える少なくとも１つの駆動信号
を印加することによって、電気熱変換体に熱エネルギー
を発生せしめ、記録ヘッドの熱作用面に膜沸騰を生じさ
せて、結果的にこの駆動信号に１対１で対応した液体
（インク）内の気泡を形成できるので有効である。この
気泡の成長、収縮により吐出用開口を介して液体（イン
ク）を吐出させて、少なくとも１つの滴を形成する。こ
の駆動信号をパルス形状をすると、即時適切に気泡の成
長収縮が行われるので、特に応答性に優れた液体（イン
ク）の吐出が達成でき、より好ましい。

【００９４】このパルス形状の駆動信号としては、米国
特許第４４６３３５９号明細書、同第４３４５２６２号
明細書に記載されているようなものが適している。な
お、上記熱作用面の温度上昇率に関する発明の米国特許
第４３１３１２４号明細書に記載されている条件を採用
すると、さらに優れた記録を行うことができる。

【００９５】記録ヘッドの構成としては、上述の各明細
書に開示されているような吐出口、液路、電気熱変換体
の組み合わせ構成（直線状液流路または直角液流路）の
他に熱作用面が屈曲する領域に配置されている構成を開
示する米国特許第４５５８３３３号明細書、米国特許第
４４５９６００号明細書を用いた構成も本発明に含まれ
るものである。加えて、複数の電気熱変換体に対して、
共通するスロットを電気熱変換体の吐出部とする構成を
開示する特開昭５９−１２３６７０号公報や熱エネルギ
ーの圧力波を吸収する開口を吐出部に対応させる構成を
開示する特開昭５９−１３８４６１号公報に基づいた構
成としても良い。

【００９６】さらに、記録装置が記録できる最大記録媒
体の幅に対応した長さを有するフルラインタイプの記録
ヘッドとしては、上述した明細書に開示されているよう
な複数記録ヘッドの組み合わせによってその長さを満た
す構成や、一体的に形成された１個の記録ヘッドとして
の構成のいずれでもよい。

【００９７】加えて、装置本体に装着されることで、装
置本体との電気的な接続や装置本体からのインクの供給
が可能になる交換自在のチップタイプの記録ヘッド、あ
るいは記録ヘッド自体に一体的にインクタンクが設けら
れたカートリッジタイプの記録ヘッドを用いてもよい。

【００９８】また、本発明の記録装置の構成として設け
られる、記録ヘッドに対しての回復手段、予備的な補助
手段等を付加することは本発明の効果を一層安定にでき
るので好ましいものである。これらを具体的に挙げれ
ば、記録ヘッドに対してのキャッピング手段、クリーニ
ング手段、加圧あるいは吸引手段、電気熱変換体あるい
はこれとは別の加熱素子あるいはこれらの組み合わせに
よる予備加熱手段、記録とは別の吐出を行う予備吐出モ
ードを行うことも安定した記録を行うために有効であ
る。

【００９９】以上説明した本発明実施例においては、イ
ンクを液体として説明しているが、室温やそれ以下で固
化するインクであっても、室温で軟化もしくは液化する
ものを用いても良く、使用記録信号付与時にインクが液
状をなすものであればよい。

【０１００】加えて、積極的に熱エネルギーによる昇温
をインクの固形状態から液体状態への状態変化のエネル
ギーとして使用せしめることで積極的に防止するため、
またはインクの蒸発を防止するため、放置状態で固化し
加熱によって液化するインクを用いても良い。いずれに
しても熱エネルギーの記録信号に応じた付与によってイ
ンクが液化し、液状インクが吐出されるものや、記録媒
体に到達する時点では既に固化し始めるもの等のよう
な、熱エネルギーの付与によって初めて液化する性質の
インクを使用する場合も本発明は適用可能である。この
ような場合インクは、特開昭５４−５６８４７号公報あ
るいは特開昭６０−７１２６０号公報に記載されるよう
な、多孔質シート凹部または貫通孔に液状または固形物
として保持された状態で、電気熱変換体に対して対向す
るような形態としてもよい。本発明においては、上述し
た各インクに対して最も有効なものは、上述した膜沸騰
方式を実行するものである。

【０１０１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
混色や白抜けの欠陥を防止して、カラーフィルタの製造
歩留まりを飛躍的に向上させることができる。

【０１０２】

【図面の簡単な説明】

【図１】カラーフィルタの製造装置の一実施形態の構成
を示す概略図である。

【図２】カラーフィルタの製造装置の動作を制御する制
御部の構成を示す図である。

【図３】カラーフィルタの製造装置に使用されるインク
ジェットヘッドの構造を示す図である。

【図４】一実施形態のカラーフィルタを組み込んだカラ
ー液晶表示装置の基本構成の一例を示す断面図である。

【図５】一実施形態のカラーフィルタを組み込んだカラ
ー液晶表示装置の基本構成の他の例を示す断面図であ
る。

【図６】液晶表示装置が使用される情報処理装置を示し
た図である。

【図７】液晶表示装置が使用される情報処理装置を示し
た図である。

【図８】液晶表示装置が使用される情報処理装置を示し
た図である。

【図９】カラーフィルタの製造工程の第１の実施例を示
す図である。

【図１０】インク受容層の露光部と未露光部の段差を示
す図である。

【図１１】カラーフィルタの製造工程の第２の実施例を
示す図である。

【図１２】カラーフィルタの製造工程の第５の実施例を
示す図である。

【図１３】第１乃至第７の実施例と比較例の評価結果を
示した図である。

【図１４】従来の方法と本発明の方法を比較した図であ
る。

【符号の説明】

５２ＸＹθステージ５３ガラス基板５４カラーフィルタ５５着色ヘッド５８コントローラ５９ティーチングペンダント６０キーボード２０１ガラス基板２０２樹脂組成物層２０３ブラックマトリクス２０４撥水性部分２０５フォトマスク２０６アライメントマーク２０７インクジェットヘッド２０８画素部２０９保護膜層２１０ＩＴＯ膜

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者岡田健東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者 ▲高▼尾英昭東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者 ▲高▼野勝彦東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (56)参考文献特開平１−142701（ＪＰ，Ａ) 特開平９−101410（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02B 5/20 - 5/28

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】インクジェットヘッドにより、インク受
容層が表面に形成された基板上にインクを吐出してカラ
ーフィルタの各画素を着色することによりカラーフィル
タを製造する方法であって、前記インク受容層は、吸水性を有し光照射及び／又は熱
処理により撥水性に改質される樹脂組成物の膜からな
り、前記インク受容層にアライメントマークの形状に光
照射及び／又は熱処理を行なって、撥水性に改質された
部分により前記アライメントマークを形成し、前記インク受容層に形成された前記アライメントマーク
の位置を基準にして、前記各画素の位置にインクを打ち
込むことを特徴とするカラーフィルタの製造方法。
【請求項２】前記アライメントマークが形成される位
置に対応する前記基板の表面上の位置には薄膜が形成さ
れていることを特徴とする請求項１に記載のカラーフィ
ルタの製造方法。
【請求項３】前記薄膜は、Ａｌ,Ａｕ,Ａｇ,Ｃｕ,Ｎ
ｉ,Ｃｒの中から選択された金属からなることを特徴と
する請求項２に記載のカラーフィルタの製造方法。
【請求項４】前記薄膜は、前記基板上に形成され画素
間の区切りを明確にするための遮光膜と同一の材料から
なることを特徴とする請求項２に記載のカラーフィルタ
の製造方法。
【請求項５】前記アライメントマークの周辺を着色し
たことを特徴とする請求項１に記載のカラーフィルタの
製造方法。
【請求項６】インクジェットヘッドにより、インク受
容層が表面に形成された基板上にインクを吐出してカラ
ーフィルタの各画素を着色することによりカラーフィル
タを製造する方法であって、前記インク受容層は、吸水性を有し光照射及び／又は熱
処理により撥水性に改質される樹脂組成物の膜からな
り、前記インク受容層に形成された各画素間のインクの混色
を防止するための撥水壁の位置を基準にして、前記各画
素の位置にインクを打ち込むことを特徴とするカラーフ
ィルタの製造方法。
【請求項７】前記インクジェットヘッドと前記基板と
を、前記インクジェットヘッドが前記撥水壁に追従する
ように相対的に走査させながら、前記各画素を着色する
ことを特徴とする請求項６に記載のカラーフィルタの製
造方法。