JP3899818B2 - カラ−フィルタ基板の製造方法 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、R,G,B又はC,M,Y等といった複数の色絵素を基材上に形成して成るカラーフィルタ基板及びその製造方法に関する。また、本発明は、そのカラーフィルタ基板を用いて構成される液晶装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、携帯電話機、携帯型パーソナルコンピュータ等といった電子機器に液晶装置が広く用いられるようになってきている。また、カラーフィルタ基板を用いてカラー表示を行う構造の液晶装置も広く用いられるようになってきた。
【0003】
カラーフィルタ基板として、従来、例えば図25(a)に示すように、ガラス、プラスチック等によって形成された基材201の表面に、例えばR(赤)、G(緑)、B(青)のそれぞれの色絵素202を所定の配列、例えばストライプ配列、モザイク配列、デルタ配列等に形成して成るものが知られている。色絵素202に関しては、例えば図25(b)に示すように、R色絵素202R、G色絵素202G、B色絵素202Bが互いに隣り合って形成される。そして、各色絵素202の間にはブラックマスク203が形成され、さらに色絵素202の上にスピンコート等によって保護膜204が形成される。
【0004】
保護膜204を形成する理由はいくつか考えられる。第1に、保護膜の形成によってカラーフィルタ基板の表面を平坦化することにより、そのカラーフィルタ基板の表面に電極が形成される際、その電極が切れることを防止するためである。第2に、保護膜上の電極の低抵抗化によって画素間のコントラスト比を向上させるためである。第3に、保護膜形成後に続いて行われる工程においてカラーフィルタ基板内の画素が傷付くことを防止すること、すなわち保護機能を果たすためである。第4に、カラーフィルタ基板が液晶装置に用いられる場合にセルギャップ内へ液晶が封入された後、カラーフィルタ基板から液晶へ不純物が拡散することを防止するためである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のカラーフィルタ基板200においては、図25(b)に符号Wで示すように最外縁の色絵素202の所で保護膜204に急峻な段差が形成されるという問題もあった。ここで、カラーフィルタ基板200が液晶装置の構成要素として用いられる場合を考えると、カラーフィルタ基板200の表面には各色絵素202の上を通過するようにITO(Indium Tin Oxide)等によって透明電極205が形成される。上記のように保護膜204の外縁に急峻な段差が発生すると、保護膜204の上に形成される電極205がその段差部分で切れるおそれがあった。
【0006】
本発明は、上記の問題点に鑑みて成されたものであって、カラーフィルタ基板の基材表面において保護膜の外縁部に急峻な段差が形成されるのを防止することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
(1) 上記の目的を達成するため、本発明に係る第1のカラーフィルタ基板は、基材と、該基材の表面に形成された複数の色絵素と、該複数の色絵素の間及びそれらの上のいずれか一方又は両方に形成された保護膜と、前記複数の色絵素の最外縁に在るものの外側壁に対応して形成されると共に前記色絵素に近づく程その厚みが増す外膜とを有することを特徴とする。
【0008】
この第1のカラーフィルタ基板によれば、複数の色絵素のうちの最外縁に在るものの外側壁の所に、外側に向かって低くなるテーパ状の外膜が形成されるので、該部分に急峻な段差が形成されることがなくなり、その結果、例えば保護膜の上に形成される電極の引出し部、すなわち配線部が保護膜の外縁部で切れることを防止できる。
【0009】
(2) 次に、本発明に係る第2のカラーフィルタ基板は、基材と、該基材の表面に形成されて該基材を複数の領域に区画する区画材と、前記複数の領域内に形成された複数の色絵素と、該複数の色絵素の上に形成された保護膜と、前記区画材の最外縁に在るものの外側壁に対応して形成されると共に前記区画材に近づく程その厚みが増す外膜とを有することを特徴とする。
【0010】
上記第1のカラーフィルタ基板では、基材上に複数の色絵素が形成され、それらの色絵素の間及びそれらの色絵素の上の少なくとも一方に保護膜が形成された。これに対し、上記第2のカラーフィルタ基板では、基材上に区画材が形成されその区画材によって区画された複数の領域内に色絵素が形成され、それらの色絵素の上に保護膜が形成される。
【0011】
この第2のカラーフィルタ基板によれば、区画材のうちの最外縁に在るものの外側壁の所に、外側に向かって低くなるテーパ状の外膜が形成されるので、該部分に急峻な段差が形成されることがなくなり、その結果、例えば保護膜の上に形成される電極の引出し部、すなわち配線部が保護膜の外縁部で切れることを防止できる。
【0012】
上記の第1及び第2のカラーフィルタ基板に関しては、前記保護膜の上に、例えばITO(Indium Tin Oxide)によって電極を形成することができる。この場合その電極は、複数の色絵素が形成された領域の一部分すなわち一辺を通して外部へ引き出されることが通常である。この場合、上記の外膜は、電極が外部へ引き出される辺の所に形成されることが望ましい。こうすれば、外膜によって形成されるテーパ部の働きにより、電極配線が切れることを防止できる。
【0013】
(3) 次に、本発明に係る第1のカラーフィルタ基板の製造方法は、基材上に複数の色絵素を形成する色絵素形成工程と、該複数の色絵素の間及びそれらの上のいずれか一方又は両方に保護膜を形成する保護膜形成工程と、前記複数の色絵素の最外縁に在るものの外側壁に対応して、前記色絵素に近づく程その厚みが増すように外膜を形成する外膜形成工程とを有し、該外膜形成工程では、ノズルから外膜材料を滴状に吐出すると共に外膜材料の吐出滴数を前記色絵素から遠い側から該色絵素へ向かうに従って増加させることを特徴とする。
【0014】
この第1のカラーフィルタ基板の製造方法では、いわゆるインクジェット法に基づいて外膜材料がインク滴として色絵素の外側に供給される。また、インク滴は色絵素へ向かって滴数が増えるように制御されるので、色絵素の外側にテーパ状の外膜が形成され、この結果、例えば該部分を通って外部へ引き出される電極配線が段差によって切れることを防止できる。
【0015】
(4) 次に、本発明に係る第2のカラーフィルタ基板の製造方法は、基材の表面を複数の領域に区画する区画材を該基板上に形成する区画材形成工程と、上記複数の領域に色絵素を形成する色絵素形成工程と、前記複数の色絵素の上に保護膜を形成する保護膜形成工程と、前記区画材の最外縁に在るものの外側壁に対応して、前記区画材に近づく程その厚みが増すように外膜を形成する外膜形成工程とを有し、該外膜形成工程では、ノズルから外膜材料を滴状に吐出すると共に外膜材料の吐出滴数を前記区画材から遠い側から該区画材へ向かうに従って増加させることを特徴とする。
【0016】
上記第1のカラーフィルタ基板の製造方法では、基材上に複数の色絵素が形成され、それらの色絵素の間及びそれらの色絵素の上の少なくとも一方に保護膜が形成された。これに対し、上記第2のカラーフィルタ基板の製造方法では、基材上に区画材が形成され、その区画材によって区画された複数の領域内に色絵素が形成され、それらの色絵素の上に保護膜が形成される。
【0017】
この第2のカラーフィルタ基板の製造方法では、いわゆるインクジェット法に基づいて外膜材料がインク滴として区画材の外側に供給される。また、インク滴は色絵素へ向かって滴数が増えるように制御されるので、区画材の外側にテーパ状の外膜が形成され、この結果、例えば該部分を通って外部へ引き出される電極配線が段差によって切れることを防止できる。
【0018】
(5) 次に、本発明に係る第3のカラーフィルタ基板の製造方法によれば、基材上に複数の色絵素を形成する色絵素形成工程と、該複数の色絵素の間及びそれらの上のいずれか一方又は両方に保護膜を形成する保護膜形成工程と、前記複数の色絵素の最外縁に在るものの外側壁に対応して、前記色絵素に近づく程その厚みが増すように外膜を形成する外膜形成工程とを有し、該外膜形成工程では、ノズルから外膜材料を滴状に吐出すると共に外膜材料の1滴当たりの吐出量を前記色絵素から遠い側から該色絵素へ向かうに従って増加させることを特徴とする。
【0019】
この第3のカラーフィルタ基板の製造方法では、いわゆるインクジェット法に基づいて外膜材料がインク滴として色絵素の外側に供給される。また、インク滴は色絵素へ向かって1滴当たりの滴量が増えるように制御されるので、色絵素の外側にテーパ状の外膜が形成され、この結果、例えば該部分を通って外部へ引き出される電極配線が段差によって切れることを防止できる。
【0020】
(6) 次に、本発明に係る第4のカラーフィルタ基板の製造方法は、基材の表面を複数の領域に区画する区画材を該基板上に形成する区画材形成工程と、上記複数の領域に色絵素を形成する色絵素形成工程と、前記複数の色絵素の上に保護膜を形成する保護膜形成工程と、前記区画材の最外縁に在るものの外側壁に対応して、前記区画材に近づく程その厚みが増すように外膜を形成する外膜形成工程とを有し、該外膜形成工程では、ノズルから外膜材料を滴状に吐出すると共に外膜材料の1滴当たりの吐出量を前記色絵素から遠い側から該色絵素へ向かうに従って増加させることを特徴とする。
【0021】
上記第3のカラーフィルタ基板の製造方法では、基材上に複数の色絵素が形成され、それらの色絵素の間及びそれらの色絵素の上の少なくとも一方に保護膜が形成された。これに対し、本第4のカラーフィルタ基板の製造方法では、基材上に区画材が形成され、その区画材によって区画された複数の領域内に色絵素が形成され、それらの色絵素の上に保護膜が形成される。
【0022】
この第4のカラーフィルタ基板の製造方法では、いわゆるインクジェット法に基づいて外膜材料がインク滴として区画材の外側に供給される。また、インク滴は区画材へ向かって1滴当たりの滴量が増えるように制御されるので、区画材の外側にテーパ状の外膜が形成され、この結果、例えば該部分を通って外部へ引き出される電極配線が段差によって切れることを防止できる。
【0023】
上記第2又は第4のカラーフィルタ基板の製造方法、すなわち区画材形成工程を有する製造方法において、前記外膜形成工程は前記保護膜形成工程と同時にノズルから保護膜材料を滴状に吐出することによって行われることが望ましい。つまり、これらの製造方法では、保護膜形成工程と外膜形成工程の両方がインクジェット法を用いて行われ、外膜は保護膜と同一の工程で形成される。
【0024】
また、上記第1から第4のカラーフィルタ基板の製造方法に関しては、前記保護膜の上に電極を形成する電極形成工程を実施することができ、この場合、前記外膜形成工程では、前記電極が外部へ引き出される辺に前記外膜を形成することが望ましい。こうすれば、外膜によって形成されるテーパ部の働きにより、電極配線が切れることを防止できる。
【0025】
(7) 次に、本発明に係る第5のカラーフィルタ基板の製造方法は、基材上に複数の色絵素を形成する色絵素形成工程と、該複数の色絵素の間及びそれらの上のいずれか一方又は両方に並びに該複数の色絵素の最外縁に在るものの外側壁に対応して保護膜を形成する保護膜形成工程と、前記複数の色絵素の最外縁に在るものの外側壁に対応して形成された保護膜の上に重ねて、前記色絵素に近づく程その厚みを増す外膜を形成する外膜形成工程とを有し、該外膜形成工程では、前記保護膜よりも接触角の小さい外膜材料をノズルから滴状に吐出することを特徴とする。
【0026】
上記構成において、保護膜に関する「接触角」とは、保護膜材料をガラス等から成る基材上に落としたときに、図24に示すように、保護膜材料の滴粒Gの接線L0と基材Pとの成す角度θのことであり、物性的には保護膜材料の濡れ性を表すものである。具体的には、接触角θが大きい材料は濡れ性が小さくて粒になり易いものであり、接触角θが小さい材料は濡れ性が大きくて粒になり難いものである。
【0027】
本第5のカラーフィルタ基板の製造方法によれば、保護膜よりも接触角の小さい外膜材料がインクジェット法によって色絵素の外縁部に保護膜に重ねて吐出され、この外膜材料は保護膜の上を流れてテーパ状の外膜を形成する。この結果、例えば該部分を通って外部へ引き出される電極配線が段差によって切れることを防止できる。
【0028】
(8) 次に、本発明に係る第6のカラーフィルタ基板の製造方法によれば、基材の表面を複数の領域に区画する区画材を該基板上に形成する区画材形成工程と、上記複数の領域に色絵素を形成する色絵素形成工程と、前記複数の色絵素の上に及び前記区画材の最外縁に在るものの外側壁に対応して保護膜を形成する保護膜形成工程と、前記区画材の最外縁に在るものの外側壁に対応して形成された保護膜の上に重ねて、前記区画材に近づく程その厚みを増す外膜を形成する外膜形成工程とを有し、該外膜形成工程では、前記保護膜よりも接触角の小さい外膜材料をノズルから滴状に吐出することを特徴とする。
【0029】
上記第5のカラーフィルタ基板の製造方法では、基材上に複数の色絵素が形成され、それらの色絵素の間及びそれらの色絵素の上の少なくとも一方に保護膜が形成された。これに対し、本第6のカラーフィルタ基板の製造方法では、基材上に区画材が形成され、その区画材によって区画された複数の領域内に色絵素が形成され、それらの色絵素の上に保護膜が形成される。また、区画材の最外縁に在るものの外側壁に対応する位置にも保護膜が形成される。
【0030】
この第6のカラーフィルタ基板の製造方法では、保護膜よりも接触角の小さい外膜材料がインクジェット法によって区画材の外縁部で保護膜に重ねて吐出され、この外膜材料は保護膜の上を流れてテーパ状の外膜を形成する。この結果、例えば該部分を通って外部へ引き出される電極配線が段差によって切れることを防止できる。
【0031】
(9) 次に、本発明に係る第1の液晶装置は、液晶を挟持する一対の基板と、少なくとも一方の基板に形成されるカラーフィルタ基板とを有する液晶装置において、前記カラーフィルタ基板は、基材と、該基材の表面に形成された複数の色絵素と、該複数の色絵素の間及びそれらの上のいずれか一方又は両方に形成された保護膜と、前記複数の色絵素の最外縁に在るものの外側壁に対応して形成されると共に前記色絵素に近づく程その厚みが増す外膜とを有することを特徴とする。
【0032】
この第1の液晶装置によれば、その構成要素であるカラーフィルタ基板において、複数の色絵素のうちの最外縁に在るものの外側壁の所に、外側に向かって低くなるテーパ状の外膜が形成されるので、該部分に急峻な段差が形成されることがなくなり、その結果、例えば保護膜の上に形成される電極の引出し部、すなわち配線部が保護膜の外縁部で切れることを防止できる。
【0033】
(10) 次に、本発明に係る第2の液晶装置は、液晶を挟持する一対の基板と、少なくとも一方の基板に形成されるカラーフィルタ基板とを有する液晶装置において、前記カラーフィルタ基板は、基材と、該基材の表面に形成されて該基材を複数の領域に区画する区画材と、前記複数の領域内に形成された複数の色絵素と、該複数の色絵素の上に形成された保護膜と、前記区画材の最外縁に在るものの外側壁に対応して形成されると共に前記区画材に近づく程その厚みが増す外膜とを有することを特徴とする。
【0034】
上記第1の液晶装置では、カラーフィルタ基板において、基材上に複数の色絵素が形成され、それらの色絵素の間及びそれらの色絵素の上の少なくとも一方に保護膜が形成された。これに対し、本第2の液晶装置では、カラーフィルタ基板において、基材上に区画材が形成され、その区画材によって区画された複数の領域内に色絵素が形成され、それらの色絵素の上に保護膜が形成される。
【0035】
この第2の液晶装置によれば、その構成要素であるカラーフィルタ基板において、区画材のうちの最外縁に在るものの外側壁の所に、外側に向かって低くなるテーパ状の外膜が形成されるので、該部分に急峻な段差が形成されることがなくなり、その結果、例えば保護膜の上に形成される電極の引出し部、すなわち配線部が保護膜の外縁部で切れることを防止できる。
【0036】
上記第1又は第2の液晶装置に関しては、前記保護膜の上にさらに電極を形成することができ、その場合、前記外膜は前記電極が外部へ引き出される辺に形成されることが望ましい。こうすれば、外膜によって形成されるテーパ部の働きにより、電極配線が切れることを防止できる。
【0037】
【発明の実施の形態】
(第1実施形態)
図1(a)は本発明に係るカラーフィルタ基板の一実施形態の平面構造を示している。また、図2(a)は図1(a)におけるI−I線に従った断面構造を示している。
【0038】
本実施形態のカラーフィルタ基板1は、図2(a)に示すように、ガラス、プラスチック等によって形成された基材2と、その基材2の表面に形成されたブラックマスク6と、そのブラックマスク6の上に形成された区画材としてのバンク5と、そのバンク5によって囲まれる領域に形成された複数の色絵素3と、同じくバンク5によって囲まれる領域であって色絵素3の上に重ねて形成された保護膜4とを有する。
【0039】
バンク5及びその下層のブラックマスク6は、図1(a)において色絵素3及び保護膜4を形成する部分を格子穴とする格子状に形成され、保護膜4及びその下層の色絵素3はそれらの格子穴を埋めるように形成される。これにより、複数の色絵素3は基材2の表面にドットパターン状、本実施形態ではドット・マトリクス状に形成される。
【0040】
ブラックマスク6は透光性のない樹脂材料によって形成される。バンク5は、ブラックマスク6を別個に設ける場合には、透光性のない樹脂又は透光性のある樹脂のいずれかによって形成される。また、バンク5を透光性のない樹脂によって形成する場合には、そのバンク5によってブラックマスクの機能を兼用することもできる。
【0041】
複数の色絵素3は、それぞれが、例えば、R(赤)、G(緑)、B(青)のうちのいずれか1色の色材によって形成され、それらの各色絵素3が所定の配列に並べられている。図2(a)ではR色絵素を3Rで、G色絵素を3Gで、B色絵素を3Bで、それぞれ示している。
【0042】
各色絵素3R,3G,3Bの配列としては、例えば、図4(a)に示すストライプ配列、図4(b)に示すモザイク配列、図4(c)に示すデルタ配列等が知られている。ストライプ配列は、マトリクスの縦列が全て同色になる配色である。モザイク配列は、縦横の直線上に並んだ任意の3つの色絵素がR,G,Bの3色となる配色である。そして、デルタ配列は、色絵素の配置を段違いにし、任意の隣接する3つの色絵素がR,G,Bの3色となる配色である。
【0043】
図1(a)において、カラーフィルタ基板1の大きさは、例えば、対角寸法が1.8インチである。また、1個の色絵素3の大きさは、例えば、30μm×100μmである。また、各色絵素3の間の間隔、いわゆるエレメント間ピッチは、例えば、75μmである。
【0044】
本実施形態では、各色絵素3R,3G,3Bの高さすなわち厚さは、図2(a)に示すように、バンク5よりも薄く形成され、さらに各厚さはそれぞれ異なっている。具体的には、G色絵素3Gが最も厚く、R色絵素3Rがその次に厚く、B色絵素3Bが最も薄く形成されている。このように各色絵素間で厚さが異なるのは、主としては、観察者の希望に応じて特定色を強調したり又は弱めたりするためである。また、視覚的に解像力に影響の大きいG色絵素3Gを他の色絵素よりも低く形成する等といった厚さ制御が行われることもある。
【0045】
また、色絵素3の上に重ねて形成される保護膜4に関しては、G色絵素3Gに対応する保護膜4の厚さは最も薄く、R色絵素3Rに対応する保護膜4はその次に薄く、B色絵素3Bに対応する保護膜4は最も厚く形成される。そして、そのような厚さ制御により、各色絵素3に重ねて形成された保護膜4の頂面の高さはバンク5の高さとほぼ等しくなっている。
【0046】
この場合の「ほぼ等しい」とは、保護膜4とバンク5の高さが物理的に完全に同一の場合を含むことはもとより、製造上の誤差や製造上の不可避の理由により、それらの高さがわずかに違っている場合でも、保護膜4が機能的に同様に作用できるときには、そのような高さの違いも含む意味である。
【0047】
なお、保護膜4は必ずしもその高さがバンク5の高さとほぼ等しく形成されていなくても良い。この場合でも、色絵素3の損傷を防止する保護機能や、液晶への不純物の拡散防止等といった機能は保護膜4によって達成できる。
【0048】
上記構成のカラーフィルタ基板1は、例えば液晶装置を構成する一対の基板の1つとして用いることができる。そしてその場合には、カラーフィルタ基板1の表面に電極が形成される。図1(a)及び図2(a)では符号13によってその電極を示している。電極には、TFT(Thin Film Transistor)方式の液晶装置の対向電極となる面状電極や、TFD(Thin Film Diode)方式の液晶装置の対向電極となるストライプ状電極や、単純マトリクス方式の液晶装置の両基板上に形成されるストライプ状電極や、TFT方式やTFD方式の液晶装置の素子基板上に形成される画素電極等といった各種電極が考えられるが、図1(a)に示す電極13はストライプ状電極を示している。
【0049】
本実施形態のカラーフィルタ基板1では、図1(a)に示すように、バンク5の最外縁に在るもののうち、特に本実施形態では、電極13が外部へ引き出される部分、すなわち引出し部又は配線部、が通過する辺H0に沿って、外膜15が設けられている。その対向辺H1には外膜15を設けても設けなくても良いが、電極13の端部がバンク5を大きく越えるように形成される場合には、その電極13の端部の下層に外膜15を設ける方が良い。電極13と平行な辺H2及びH3に関しては外膜15を設けなくても良い。
【0050】
外膜15は、図2(a)に示すように、バンク5の最外縁に在るもの5aの外側壁に対応して形成されると共にその区画材5aに近づく程その厚みが増すように、すなわち、バンク5aから遠くなる程低くなるテーパ状に形成されている。本実施形態では、外膜15は、保護膜4と同じ材料によって保護膜4を形成する際に同時に形成されるようになっている。
【0051】
この外膜15は、例えば図2(b)及び図2(c)に示すように、インクジェット装置のノズル27からインクすなわち外膜材料をインク滴として吐出する方法、いわゆるインクジェット法を用いて形成できる。このインクジェット法を用いた成膜法では、ノズル27を図2の紙面垂直方向(すなわち、矢印A方向と直角の方向)へ走査移動させながら各ノズル27からインクを吐出する方法と、ノズル27を矢印Aで示す紙面平行方向へ走査移動させながら各ノズル27からインクを吐出する方法の2通りが考えられる。
【0052】
図2(b)に示す吐出方法では、最外縁バンク5aから遠い位置からそのバンク5aへ向かうに従ってノズル27から吐出するインク、すなわち外膜材料の吐出滴数を増加させることにより、バンク5aへ向かって厚くなるテーパ形状を形成している。また、図2(c)に示す吐出方法では、最外縁バンク5aから遠い位置からそのバンク5aへ向かうに従ってノズル27から吐出するインク、すなわち外膜材料の1滴当たりの吐出量を増加させることにより、バンク5aへ向かって厚くなるテーパ形状を形成している。
【0053】
なお、インクジェット法に基づくその他の手法により、又はインクジェット法以外の手法によって図2(a)に示すテーパ形状の外膜15が形成できるのであれば、そのような手法を用いることができるのは、もちろんである。
【0054】
以上のような構成から成る本実施形態に係るカラーフィルタ基板1をフルカラー表示のための光学要素として用いる場合には、R,G,B3個の色絵素3を1つのユニットとして1つの画素を形成し、1画素内のR,G,Bのいずれか1つ又はそれらの組み合わせに光を選択的に通過させることにより、フルカラー表示を行う。このとき、透光性のない樹脂材料によって形成されたブラックマスク6は色絵素3以外の部分から光が漏れるのを防止する。
【0055】
また、例えば、本カラーフィルタ基板1を液晶装置を構成する一方の基板として用いたとき、すなわち、電極13の配線部分が、複数の色絵素3が形成される領域、すなわちカラーフィルタ領域Sの一辺すなわちバンク5の最外縁の一辺H0を通過するとき、本実施形態のように当該一辺H0の所にテーパ形状の外膜15を形成しておけば、該部における段差が緩和されるので電極13に切断が生じることを確実に防止できる。
【0056】
図2(a)に示すカラーフィルタ基板1は、例えば、図1(b)に示すような大面積のマザー基材12から切り出される。具体的には、まず、マザー基材12内に設定された複数のカラーフィルタ形成領域11のそれぞれの表面にカラーフィルタ基板1の1個分のパターンを形成し、さらにそれらのカラーフィルタ形成領域11の周りに切断用の溝を形成し、さらにそれらの溝に沿ってマザー基材12を切断することにより、個々のカラーフィルタ基板1が形成される。
【0057】
以下、図1(a)に示すカラーフィルタ基板1を製造する製造方法及びその製造装置について説明する。
【0058】
図5はカラーフィルタ基板1の製造方法を工程順に模式的に示している。まず、ガラス、プラスチック等によって形成されたマザー基材12の表面に透光性のない樹脂材料、例えばCr(クロム)によってブラックマスク6を矢印B方向から見て格子状パターンに形成する。格子状パターンの格子穴の部分7は色絵素3が形成される領域、すなわち色絵素形成領域である。このブラックマスク6によって形成される個々の色絵素形成領域7の矢印B方向から見た場合の平面寸法は、例えば30μm×100μm程度に形成される。
【0059】
ブラックマスク6は任意の成膜手法、例えばスパッタリングによって材料、例えばCr等を0.1〜0.2μm程度の均一な厚さで一様に形成した後、適宜のパターニング手法、例えばフォトリソグラフィー法によって格子状パターンに形成される(工程P1)。ブラックマスク6の形成後、工程P2においてバンク5を形成する。具体的には、望ましくは撥インク性の樹脂を例えばスピンコート法を用いて所定の厚さに形成して、さらに適宜のパターニング手法例えばフォトリソグラフィー法を用いて所定の格子状に形成する。
【0060】
その後、工程P3において、バンク5によって区画された各領域内にインクジェット法を用いてR,G,Bの色絵素3を形成する。具体的には、インクジェットヘッド22によってマザー基材12の表面を走査しながら、インクジェットヘッド22に設けたノズル27から色絵素材料8を図4のいずれかに示す配列パターンに対応した所定のタイミングでインク滴として吐出してマザー基材12上に付着させる。そして、焼成処理又は紫外線照射処理により色絵素材料を固化して色絵素3を形成する。この処理を各色絵素3R,3G,3Bごとに繰り返すことによって希望の配列の色絵素パターンを形成する。
【0061】
その後、工程P4において、バンク5によって区画された各領域内であって色絵素3の上にインクジェット法を用いて保護膜4を形成する。また、同時に、最外縁のバンク5aの外側壁に外膜15を形成する。具体的には、色絵素3の場合と同様にして、インクジェットヘッド22によってマザー基材12の表面を走査しながら、インクジェットヘッド22に設けたノズル27から保護膜材料すなわち外膜材料(以下、単に保護膜材料という)10を、保護膜4に関しては図4のいずれかに示す配列パターンに対応した所定のタイミングで、一方、外膜15に関しては図2(b)又は図2(c)に示した吐出方法で、インク滴10として吐出してマザー基材12上に供給する。そしてその後、例えば200℃、30分〜60分の焼成処理により保護膜材料を固化して保護膜4及び外膜15を成膜する。
【0062】
なお、色絵素形成工程P3におけるインクジェット処理では、色絵素3のR,G,B各色ごとにインクジェットヘッド22の走査を繰り返して色絵素を形成するか、あるいは、1つのインクジェットヘッド22にR,G,B3色のノズルを設備しておいて1回の走査によってR,G,B3色を同時に形成することもできる。
【0063】
一方、保護膜形成工程P4におけるインクジェット処理では、バンク5によって形成される複数の格子状穴の全て及び最外縁バンク5aの外側へインクジェットヘッド22の1回の走査期間中、場合によっては複数の走査期間中に所定量のインク滴を供給する。但し、格子状穴の中に形成されている色絵素3の厚さがR,G,Bの色ごとに異なっている場合には、ノズル27から吐出するインクの吐出量も色ごとに適量に調節する。
【0064】
色絵素形成工程P3で用いるインクジェットヘッド22と保護膜形成工程P4で用いるインクジェットヘッド22は同一のインクジェット装置に交換して装着することにしても良いし、あるいは、それぞれを別個のインクジェット装置に装着しておいてそれらのインクジェット装置を個別に使用することにしても良い。また、場合によっては、インクジェットヘッド22及びそれを装着するインクジェット装置として同じものを使用し、その同一のインクジェットヘッド22へ供給するインクを色絵素材料と保護膜材料との間で交換するような方法も採用できる。
【0065】
なお、色絵素形成工程P3及び保護膜形成工程P4におけるインクジェットヘッド22によるマザー基材12の走査方法は特別な方法に限定されるものでなく種々に考えられる。例えば、複数のノズル27をマザー基材12の一辺とほぼ同じ長さに並べてノズル列を構成し、1回の走査によってマザー基材12の全面に色絵素材料8や保護膜材料10を供給する方法や、マザー基材12の一辺よりも短い長さのノズル列を有するインクジェットヘッド22に関してインクを吐出するための主走査及び主走査位置をずらせるための副走査を繰り返して行うことによってマザー基材12の全面にインクを供給する方法等が考えられる。
【0066】
図6は、図5の色絵素形成工程P3及び保護膜形成工程P4を実施するための装置の一例であるインクジェット装置の一実施形態を示している。このインクジェット装置16は色絵素材料又は保護膜及び外膜材料をインクの液滴として、マザー基材12(図1(b)参照)内の各カラーフィルタ形成領域11内の所定位置に吐出して付着させるための装置である。
【0067】
図6において、インクジェット装置16は、インクジェットヘッド22を備えたヘッドユニット26と、インクジェットヘッド22の位置を制御するヘッド位置制御装置17と、マザー基材12の位置を制御する基板位置制御装置18と、インクジェットヘッド22をマザー基材12に対して主走査移動させる主走査駆動装置19と、インクジェットヘッド22をマザー基材12に対して副走査移動させる副走査駆動装置21と、マザー基材12をインクジェット装置16内の所定の作業位置へ供給する基板供給装置23と、そしてインクジェット装置16の全般の制御を司るコントロール装置24とを有する。
【0068】
ヘッド位置制御装置17、基板位置制御装置18、主走査駆動装置19、そして副走査駆動装置21の各装置はベース9の上に設置される。また、それらの各装置は必要に応じてカバー14によって覆われる。
【0069】
インクジェットヘッド22は、例えば図8(a)に示すように、複数、本実施形態では6個のヘッド部20と、それらのヘッド部20を並べて支持する支持手段としてのキャリッジ25とを有する。キャリッジ25は、ヘッド部20を支持すべき位置にヘッド部20よりも少し大きい穴すなわち凹部を有し、各ヘッド部20はそれらの穴の中に入れられ、さらにネジ、接着剤その他の締結手段によって固定される。また、キャリッジ25に対するヘッド部20の位置が正確に決められる場合には、特別な締結手段を用いることなく、単なる圧入によってヘッド部20を固定しても良い。
【0070】
ヘッド部20は、図8(b)に示すように、複数のノズル27を列状に並べることによって形成されたノズル列28を有する。ノズル27の数は例えば180個であり、ノズル27の穴径は例えば28μmであり、ノズル27間のノズルピッチは例えば141μmである。図1(a)及び図1(b)において基材2及びマザー基材12に対する主走査方向はX方向であり、それに直交するY方向が副走査方向であり、それらのX方向及びY方向は図8(a)においてインクジェットヘッド22に対して図示の通りに設定される。
【0071】
インクジェットヘッド22はX方向へ平行移動することによりマザー基材12を主走査するが、この主走査の間にインクとしての色絵素材料又は保護膜及び外膜材料を各ヘッド部20内の複数のノズル27から選択的に吐出することにより、マザー基材12内の所定位置に色絵素材料又は保護膜及び外膜材料を付着させる。また、インクジェットヘッド22は副走査方向Yへ所定距離、例えばノズル列28の1列分の長さL又はその整数倍だけ平行移動することにより、インクジェットヘッド22による主走査位置を所定の間隔でずらせることができる。
【0072】
各ヘッド部20のノズル列28は、各ヘッド部20がキャリッジ25に取り付けられたときに一直線Zに載るように設定される。また、隣り合う各ヘッド部20の間隔Dは、隣り合う一対のヘッド部20のそれぞれに属する最端位置のノズル27同士間の距離が個々のヘッド部20内のノズル列28の長さLに等しくなるように設定される。ノズル列28に関するこのような配置はインクジェットヘッド22に関するX方向の主走査制御及びY方向に関する副走査制御を簡単にするための措置であり、ノズル列28の配置形態すなわちヘッド部20のキャリッジ25に対する配列形態は上記以外に任意に設定可能である。
【0073】
個々のヘッド部20は、例えば、図10(a)及び図10(b)に示す内部構造を有する。具体的には、ヘッド部20は、例えばステンレス製のノズルプレート29と、それに対向する振動板31と、それらを互いに接合する複数の仕切部材32とを有する。ノズルプレート29と振動板31との間には、仕切部材32によって複数のインク室33と液溜り34とが形成される。複数のインク室33と液溜り34とは通路38を介して互いに連通している。
【0074】
振動板31の適所にはインク供給穴36が形成され、このインク供給穴36にインク供給装置37が接続される。このインク供給装置37は色絵素材料M又は保護膜及び外膜材料Mをインク供給穴36へ供給する。供給された色絵素材料M又は保護膜及び外膜材料Mは液溜り34に充満し、さらに通路38を通ってインク室33に充満する。色絵素材料Mに関しては、インク供給装置37から供給されるものはR,G,Bのいずれか1色であり、個々の色に対してそれぞれ異なったヘッド部20が準備される。
【0075】
なお、色絵素材料MはR,G,Bの各色色材を溶媒に分散させることによって形成される。また、保護膜及び外膜材料Mは、透光性を有する熱硬化型樹脂又は光硬化型樹脂であって、例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、イミド系樹脂又はフッ素系樹脂の少なくとも1つを含んで形成できる。また、保護膜及び外膜材料Mの粘度は望ましくは10cps〜50cpsに設定される。これは、10cps未満では流動性が高過ぎて特定形状に形成することが難しくなること及び50cpsを超える場合にはノズル27から一定量を吐出することが難しくなるからである。
【0076】
ノズルプレート29には、インク室33から色絵素材料M又は保護膜及び外膜材料Mをジェット状に噴射するためのノズル27が設けられている。また、振動板31のインク室33を形成する面の裏面には、該インク室33に対応させてインク加圧体39が取り付けられている。このインク加圧体39は、図10(b)に示すように、圧電素子41並びにこれを挟持する一対の電極42a及び42bを有する。圧電素子41は電極42a及び42bへの通電によって矢印Cで示す外側へ突出するように撓み変形し、これによりインク室33の容積が増大する。すると、増大した容積分に相当する色絵素材料M又は保護膜及び外膜材料Mが液溜り34から通路38を通ってインク室33へ流入する。
【0077】
次に、圧電素子41への通電を解除すると、該圧電素子41と振動板31は共に元の形状へ戻る。これにより、インク室33も元の容積に戻るためインク室33の内部にある色絵素材料M又は保護膜及び外膜材料Mの圧力が上昇し、ノズル27からマザー基材12(図1(b)参照)へ向けて色絵素材料M又は保護膜及び外膜材料Mが液滴8,10となって噴出する。なお、ノズル27の周辺部には、液滴8,10の飛行曲がりやノズル27の穴詰まり等を防止するために、例えばNi−テトラフルオロエチレン共析メッキ層から成る撥インク層43が設けられる。
【0078】
図7において、ヘッド位置制御装置17は、インクジェットヘッド22を面内回転させるαモータ44と、インクジェットヘッド22を副走査方向Yと平行な軸線回りに揺動回転させるβモータ46と、インクジェットヘッド22を主走査方向Xと平行な軸線回りに揺動回転させるγモータ47と、そしてインクジェットヘッド22を上下方向へ平行移動させるZモータ48とを有する。
【0079】
図6に示した基板位置制御装置18は、図7において、マザー基材12を載せるテーブル49と、そのテーブル49を矢印θのように面内回転させるθモータ51とを有する。また、図6に示した主走査駆動装置19は、図7に示すように、主走査方向Xへ延びるガイドレール52と、パルス駆動されるリニアモータを内蔵したスライダ53とを有する。スライダ53は内蔵するリニアモータが作動するときにガイドレール52に沿って主走査方向へ平行移動する。
【0080】
また、図6に示した副走査駆動装置21は、図7に示すように、副走査方向Yへ延びるガイドレール54と、パルス駆動されるリニアモータを内蔵したスライダ56とを有する。スライダ56は内蔵するリニアモータが作動するときにガイドレール54に沿って副走査方向Yへ平行移動する。
【0081】
スライダ53やスライダ56内においてパルス駆動されるリニアモータは、該モータに供給するパルス信号によって出力軸の回転角度制御を精細に行うことができ、従って、スライダ53に支持されたインクジェットヘッド22の主走査方向X上の位置やテーブル49の副走査方向Y上の位置等を高精細に制御できる。なお、インクジェットヘッド22やテーブル49の位置制御はパルスモータを用いた位置制御に限られず、サーボモータを用いたフィードバック制御や、その他任意の制御方法によって実現することもできる。
【0082】
図6に示した基板供給装置23は、マザー基材12を収容する基板収容部57と、マザー基材12を搬送するロボット58とを有する。ロボット58は、床、地面等といった設置面に置かれる基台59と、基台59に対して昇降移動する昇降軸61と、昇降軸61を中心として回転する第1アーム62と、第1アーム62に対して回転する第2アーム63と、第2アーム63の先端下面に設けられた吸着パッド64とを有する。吸着パッド64は空気吸引等によってマザー基材12を吸着できる。
【0083】
図6において、主走査駆動装置19によって駆動されて主走査移動するインクジェットヘッド22の軌跡下であって副走査駆動装置21の一方の脇位置に、キャッピング装置76及びクリーニング装置77が配設される。また、他方の脇位置に電子天秤78が配設される。クリーニング装置77はインクジェットヘッド22を洗浄するための装置である。電子天秤78はインクジェットヘッド22内の個々のノズル27から吐出されるインクの液滴の重量をノズルごとに測定する機器である。そして、キャッピング装置76はインクジェットヘッド22が待機状態にあるときにノズル27の乾燥を防止するための装置である。
【0084】
インクジェットヘッド22の近傍には、そのインクジェットヘッド22と一体に移動する関係でヘッド用カメラ81が配設される。また、ベース9上に設けた支持装置(図示せず)に支持された基板用カメラ82がマザー基材12を撮影できる位置に配置される。
【0085】
図6に示したコントロール装置24は、プロセッサを収容したコンピュータ本体部66と、入力装置としてのキーボード67と、表示装置としてのCRT(Cathode Ray Tube)ディスプレイ68とを有する。上記プロセッサは、図11に示すように、演算処理を行うCPU(Central Processing Unit)69と、各種情報を記憶するメモリすなわち情報記憶媒体71とを有する。
【0086】
図6に示したヘッド位置制御装置17、基板位置制御装置18、主走査駆動装置19、副走査駆動装置21、そして、インクジェットヘッド22内の圧電素子41(図10(b)参照)を駆動するヘッド駆動回路72の各機器は、図11において、入出力インターフェース73及びバス74を介してCPU69に接続される。また、基板供給装置23、入力装置67、ディスプレイ68、電子天秤78、クリーニング装置77及びキャッピング装置76の各機器も入出力インターフェース73及びバス74を介してCPU69に接続される。
【0087】
メモリ71は、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)等といった半導体メモリや、ハードディスク、CD−ROM読取り装置、ディスク型記憶媒体等といった外部記憶装置等を含む概念であり、機能的には、インクジェット装置16の動作の制御手順が記述されたプログラムソフトを記憶する記憶領域や、図7における主走査方向Xへのスライダ53の主走査移動量及び副走査方向Yへのマザー基材12の副走査移動量を記憶するための記憶領域や、CPU69のためのワークエリアやテンポラリファイル等として機能する領域や、その他各種の記憶領域が設定される。
【0088】
本実施形態のカラーフィルタ基板の製造方法では、図5の色絵素形成工程P3及び保護膜形成工程P4の両方でインクジェット装置16が用いられる。これらの工程で用いられるインクジェット装置16は機構的にはほとんど同じ装置を用いることができる。
【0089】
また、色絵素形成工程P3で使用されるインクジェット装置16に備えられる図11のメモリ71には、色絵素形成の全般の手順を規制するプログラムソフトと、図4の希望する色絵素配列を実現するR,G,B形成位置データと、R,G,Bの各位置に各色材料をどのくらいの量で供給するかを規定するR,G,B付着量データ等が記憶される。このR,G,B付着量データは、色別で規定することもできるし、マザー基板12上の座標位置との関連で規定することもできる。
【0090】
色絵素形成用のインクジェット装置16に関するCPU69は、R,G,B形成位置データ及びR,G,B付着量データに基づいて、インクジェットヘッド22の主走査中に複数のノズル27のいずれから、いずれのタイミングでインク、すなわち色絵素材料を吐出するかを演算する。
【0091】
他方、保護膜形成工程P4で使用されるインクジェット装置16に備えられる図11のメモリ71には、色絵素形成工程P3で使用されるインクジェット装置16の場合と同様に、保護膜及び外膜形成の全般の手順を規制するプログラムソフトと、図4の希望する色絵素配列を実現するR,G,B形成位置データと、R,G,Bの各位置に各色材料をどのくらいの量で供給するかを規定するR,G,B付着量データ等が記憶される。また、外膜をどの位置に形成するかを規定する外膜形成位置データや、外膜形成位置に吐出する外膜材料の吐出量を規定する外膜付着量データ等も記憶される。なお、外膜材料の吐出量は、吐出滴数や1滴当たりの吐出量として規定することもできる。
【0092】
保護膜及び外膜形成用のインクジェット装置16に関するCPU69は、R,G,B形成位置データ及びR,G,B付着量データに基づいて、インクジェットヘッド22の主走査中に複数のノズル27のいずれから、いずれのタイミングでインク、すなわち保護膜材料を吐出するかを演算する。例えば、図2(a)に示すように、保護膜4の頂面とバンク5の頂面とをほぼ等しくするように保護膜材料の吐出量を決める場合を考えれば、CPU69はバンク5によって形成される格子状穴の容積から色絵素3の容積を減算した容積を保護膜材料の吐出量として算出する。
【0093】
もちろん、保護膜及び外膜形成用のインクジェット装置16のためのメモリ71として、R,G,B付着量データを記憶しておくことに代えて、R,G,Bの個々の色絵素に対応させて具体的にどのくらいの量の保護膜を吐出するかを直接的に記憶しておくことも可能である。
【0094】
また、保護膜及び外膜形成用のインクジェット装置16に関するCPU69は、メモリ71に記憶された外膜形成位置データ及び外膜付着量データに基づいて図2(b)及び図2(c)に示すように最外縁バンク5aの外側の所定位置に所定滴数又は所定適量のインクすなわち外膜材料を吐出させるための演算を行う。
【0095】
図11のCPU69は、メモリ71内に記憶されたプログラムソフトに従って、マザー基材12の表面の所定位置にインク、すなわち色絵素材料又は保護膜材料を吐出するための制御を行うものであり、具体的な機能実現部として、クリーニング処理を実現するための演算を行うクリーニング演算部と、キャッピング処理を実現するためのキャッピング演算部と、電子天秤78(図6参照)を用いた重量測定を実現するための演算を行う重量測定演算部と、インクジェットによって色絵素材料又は保護膜材料を描画するための演算を行う描画演算部とを有する。
【0096】
また、描画演算部を詳しく分割すれば、インクジェットヘッド22を描画のための初期位置へセットするための描画開始位置演算部と、インクジェットヘッド22を主走査方向Xへ所定の速度で走査移動させるための制御を演算する主走査制御演算部と、マザー基材12を副走査方向Yへ所定の副走査量だけずらせるための制御を演算する副走査制御演算部と、そして、インクジェットヘッド22内の複数のノズル27のうちのいずれを、どのタイミングで作動させてインクすなわち色絵素材料又は保護膜材料を吐出するかを制御するための演算を行うノズル吐出制御演算部等といった各種の機能演算部を有する。
【0097】
なお、本実施形態では、上記の各機能をCPU69を用いてソフト的に実現することにしたが、上記の各機能がCPUを用いない単独の電子回路によって実現できる場合には、そのような電子回路を用いることも可能である。
【0098】
以下、上記構成から成るインクジェット装置16の動作を図12に示すフローチャートに基づいて説明する。
【0099】
オペレータによる電源投入によってインクジェット装置16が作動すると、まず、ステップS1において初期設定が実行される。具体的には、ヘッドユニット26や基板供給装置23やコントロール装置24等が予め決められた初期状態にセットされる。
【0100】
次に、重量測定タイミングが到来すれば(ステップS2でYES)、図7のヘッドユニット26を主走査駆動装置19によって図6の電子天秤78の所まで移動させて(ステップS3)、ノズル27から吐出されるインクの量を電子天秤78を用いて測定する(ステップS4)。そして、個々のノズル27のインク吐出特性に合わせて、各ノズル27に対応する圧電素子41に印加する電圧を調節する(ステップS5)。
【0101】
次に、クリーニングタイミングが到来すれば(ステップS6でYES)、ヘッドユニット26を主走査駆動装置19によってクリーニング装置77の所まで移動させて(ステップS7)、そのクリーニング装置77によってインクジェットヘッド22をクリーニングする(ステップS8)。
【0102】
重量測定タイミングやクリーニングタイミングが到来しない場合(ステップS2及びS6でNO)、あるいはそれらの処理が終了した場合には、ステップS9において、図6の基板供給装置23を作動させてマザー基材12をテーブル49へ供給する。具体的には、基板収容部57内のマザー基材12を吸着パッド64によって吸引保持し、次に、昇降軸61、第1アーム62及び第2アーム63を移動させてマザー基材12をテーブル49まで搬送し、さらにテーブル49の適所に予め設けてある位置決めピン50(図7参照)に押し付ける。なお、テーブル49上におけるマザー基材12の位置ズレを防止するため、空気吸引等の手段によってマザー基材12をテーブル49に固定することが望ましい。
【0103】
次に、図6の基板用カメラ82によってマザー基材12を観察しながら、図7のθモータ51の出力軸を微小角度単位で回転させることによりテーブル49を微小角度単位で面内回転させてマザー基材12を位置決めする(ステップS10)。次に、図6のヘッド用カメラ81によってマザー基材12を観察しながらインクジェットヘッド22によって描画を開始する位置を演算によって決定し(ステップS11)、そして、主走査駆動装置19及び副走査駆動装置21を適宜に作動させてインクジェットヘッド22を描画開始位置へ移動する(ステップS12)。このとき、インクジェットヘッド22は、図13に示すように、各ヘッド部20のノズル列28の延在方向Zが主走査方向Xと直角の方向となるようにセットされる。
【0104】
図12のステップS12でインクジェットヘッド22が描画開始位置に置かれると、その後、ステップS13でX方向への主走査が開始され、同時にインクの吐出が開始される。具体的には、図7の主走査駆動装置19が作動してインクジェットヘッド22が図13の主走査方向Xへ一定の速度で直線的に走査移動し、その移動中、色絵素材料、保護膜材料又は外膜材料を吐出すべき領域にノズル27が到達したときにそのノズル27からインクすなわち色絵素材料、保護膜材料及び外膜材料が吐出されて該領域が埋められる。
【0105】
例えば、図5の色絵素形成工程P3を考えれば、図2(a)においてR色絵素3Rの吐出量をVR 、G色絵素3Gの吐出量をVG 、B色絵素3Bの吐出量をVB としたとき、
VG >VR >VB … … (1)
の吐出量で各色絵素がそれぞれの色に対応したインクジェット装置16を用いて形成される。
【0106】
他方、図5の保護膜形成工程P4を考えたとき、既に上式(1)の状態で図2(a)に示すように各色絵素3が形成されているものとすると、
B用保護膜材料>R用保護膜材料>G用保護膜材料 … … (2)
の吐出量で保護膜4が1つのインクジェット装置16を用いて形成される。
【0107】
図13(b)は上式(2)を満足するようにドット状の保護膜材料Mを各色絵素3R,3G,3Bの量に適した量でそれらの上に吐出する状態を示している。また、図13(c)は最外縁バンク5aの外側に図2(b)に示すように外膜材料15aを滴数を制御しながら吐出する状態を示している。なお、図2(c)のように外膜材料15aを1滴当たりの滴量を制御しながら吐出する場合には図14(c)に示すようにバンク5aからの距離に従って吐出滴量が少なくなるように制御される。
【0108】
図13において、インクジェットヘッド22がマザー基材12に対する1回の主走査を終了すると(ステップS14でYES)、そのインクジェットヘッド22は反転移動して初期位置へ復帰する(ステップS15)。そしてさらに、インクジェットヘッド22は、副走査駆動装置21によって駆動されて副走査方向Yへ予め決められた副走査量、例えば、1個のヘッド部20に属するノズル列28の1列分の長さ又はその整数倍だけ移動する(ステップS16)。そして次に、主走査及びインク吐出が繰り返して行われて、未だ色絵素3、保護膜4又は外膜15が形成されていない領域に色絵素3、保護膜4又は外膜15が形成される(ステップS13)。
【0109】
以上のようなインクジェットヘッド22による色絵素3、保護膜4及び外膜15の描画作業がマザー基材12の全領域に対して完了すると(ステップS17でYES)、ステップS18で基板供給装置23によって又は別の搬送機器によって、処理後のマザー基材12が外部へ排出される。その後、オペレータによって処理終了の指示がなされない限り(ステップS19でNO)、ステップS2へ戻って別のマザー基材12に対する保護膜材料の吐着作業を繰り返して行う。
【0110】
オペレータから作業終了の指示があると(ステップS19でYES)、CPU69は図6においてインクジェットヘッド22をキャッピング装置76の所まで搬送して、そのキャッピング装置76によってインクジェットヘッド22に対してキャッピング処理を施す(ステップS20)。
【0111】
以上により、カラーフィルタ基板1を構成する各色絵素3についてのパターニング、保護膜4についてのパターニング及び外膜15についてのパターニングが終了する。保護膜4及び外膜15についてのパターニングが終了すれば、ストライプ配列等といった希望のR,G,Bのドット配列を有するカラーフィルタ基板1(図1(a))が複数個形成されたマザー基材12が製造される。このマザー基材12をカラーフィルタ形成領域11ごとに切断することにより、1個のカラーフィルタ基板1が複数個切り出される。
【0112】
なお、本カラーフィルタ基板1を液晶装置のカラー表示のために用いるものとすれば、本カラーフィルタ基板1の表面にはさらに電極や配向膜等がさらに積層されることになる。そのような場合、電極や配向膜等を積層する前にマザー基材12を切断して個々のカラーフィルタ基板1を切り出してしまうと、その後の電極等の形成工程が非常に面倒になる。よって、そのような場合には、マザー基材12上でカラーフィルタ基板1が完成した後に、直ぐにマザー基材12を切断してしまうのではなく、電極形成や配向膜形成等といった必要な付加工程が終了した後にマザー基材12を切断することが望ましい。
【0113】
以上のように本実施形態に係るカラーフィルタ基板及びその製造方法によれば、図2(a)に示すように、バンク5のうちの最外縁に在るもの5aの外側壁の所に、外側に向かって低くなるテーパ状の外膜15が形成されるので、該部分に急峻な段差が形成されることがなくなり、その結果、例えば保護膜4の上に形成される電極13の引出し部、すなわち配線部、が保護膜4の外縁部すなわちバンク5の外縁部で切れることを防止できる。
【0114】
(第2実施形態)
図3(a)は、本発明に係るカラーフィルタ基板の他の実施形態の主要部の断面を示している。この図は、上述した実施形態のカラーフィルタ基板における図2(a)に相当する断面構造を示している。
【0115】
本実施形態のカラーフィルタ基板1が図2(a)に示した先の実施形態と異なる点は、保護膜4の頂面とバンク5の頂面とが等しい高さに設定されるのではなく、保護膜4の頂面の方がバンク5の頂面よりも高い構造、すなわち保護膜4がバンク5及び色絵素3の全てを覆う構造になっていることである。
【0116】
この構造のカラーフィルタ基板1が図5に示した製造方法によって形成できることは図2(a)の実施形態の場合と同じである。また、その製造方法における色絵素形成工程P3及び保護膜形成工程P4の両方をインクジェット法に基づく成膜方法によって達成できることも同じである。また、保護膜形成工程P4において外膜15のテーパ形状が、図3(b)に示すインク滴数制御法又は図3(c)に示すインク滴量制御法によって形成されることも同じである。但し、保護膜形成工程P4においてノズル27から吐出する保護膜材料及び外膜材料の量は図3(a)の実施形態の方が図2(a)の実施形態の場合よりも多くなると考えられる。
【0117】
本実施形態の場合でも、図3(a)に示すように、バンク5のうちの最外縁に在るもの5aの外側壁の所に、外側に向かって低くなるテーパ状の外膜15が形成されるので、該部分に急峻な段差が形成されることがなくなり、その結果、例えば保護膜4の上に形成される電極13の引出し部、すなわち配線部、が保護膜4の外縁部すなわちバンク5の外縁部で切れることを防止できる。
【0118】
(第3実施形態)
図9は、図8(b)に示すヘッド部20の改変例を示している。図8(b)に示したヘッド部20においては、ノズル列28が主走査方向Xに関して1列だけ設けられた。これに代えて、図9に示すヘッド部20ではノズル列28が主走査方向Xに関して複数列、本実施形態では2列設けられている。このヘッド部20を用いれば、図8(a)のキャリッジ25がX方向へ主走査するときに、その主走査方向Xに並んだ2個のノズル27によってインクを吐出できるので、色絵素材料、保護膜材料及び外膜材料の吐出量の制御の仕方を多用化できる。
【0119】
(第4実施形態)
図15は本発明に係るカラーフィルタ基板の製造方法の他の実施形態の主要工程を示しており、この工程は既に説明した先の実施形態における図13で示した工程に代えて行われる。なお、本実施形態に係る製造方法によって製造するカラーフィルタ基板は図2(a)に符号“1”で示すカラーフィルタ基板とすることができる。また、カラーフィルタ基板1は、図1(b)に示すマザー基材12から切り出すことにより形成できる。
【0120】
また、カラーフィルタ基板1に形成する色絵素の配列は図4に示すストライプ配列等のような各種配列とすることができる。また、カラーフィルタ基板1を形成するための工程は、図5に工程P1〜P4で示す工程を採用できる。また、色絵素形成工程P3及び保護膜形成工程P4において使用するインクジェット装置は図6に示す構造の装置を採用できる。
【0121】
図15に示す実施形態が先の実施形態と異なる点は、図13と比較すれば明らかなように、インクジェットヘッド22をマザー基材12に対する初期位置すなわち主走査開始位置に置いたとき、キャリッジ25の全体が副走査方向Yに対して角度θで傾斜することにより、6個のノズル列28の延在方向Zが副走査方向Yに対して角度θで傾斜することである。
【0122】
本実施形態の構成によれば、各ヘッド部20は副走査方向Yに対して角度θの傾斜状態でX方向へ主走査を行うので、各ヘッド部20に属する複数のノズル27のノズル間ピッチをマザー基材12上の色絵素形成領域の間隔及び保護膜形成領域の間隔、すなわちエレメント間ピッチに一致させることができる。このようにノズル間ピッチとエレメント間ピッチとを幾何学的に一致させれば、ノズル列28を副走査方向Yに関して位置制御する必要がなくなるので好都合である。
【0123】
(第5実施形態)
図16は本発明に係るカラーフィルタ基板の製造方法のさらに他の実施形態の主要工程を示しており、この工程も既に説明した先の実施形態における図13で示した工程に代えて行われる。なお、本実施形態に係る製造方法によって製造するカラーフィルタ基板は図2(a)に符号“1”で示すカラーフィルタ基板とすることができる。また、カラーフィルタ基板1は、図1(b)に示すマザー基材12から切り出すことにより形成できる。
【0124】
また、カラーフィルタ基板1に形成する色絵素の配列は図4に示すストライプ配列等のような各種配列とすることができる。また、カラーフィルタ基板1を形成するための工程は、図5に工程P1〜P4で示す工程を採用できる。また、色絵素形成工程P3及び保護膜形成工程P4において使用するインクジェット装置は図6に示す構造の装置を採用できる。
【0125】
図16に示す実施形態が先の実施形態と異なる点は、図13と比較すれば明らかなように、インクジェットヘッド22をマザー基材12に対する初期位置すなわち主走査開始位置に置いたとき、キャリッジ25の全体は副走査方向Yに対して傾斜することはないが、6個のヘッド部20が個々に副走査方向Yに対して角度θで傾斜することにより、各ノズル列28の延在方向Zが副走査方向Yに対して角度θで傾斜することである。
【0126】
本実施形態の構成によれば、各ノズル列28は副走査方向Yに対して角度θの傾斜状態でX方向へ主走査を行うので、各ノズル列28に属する複数のノズル27のノズル間ピッチをマザー基材12上の色絵素形成領域の間隔及び保護膜形成領域の間隔、すなわちエレメント間ピッチに一致させることができる。このようにノズル間ピッチとエレメント間ピッチとを幾何学的に一致させれば、ノズル列28を副走査方向Yに関して位置制御する必要がなくなるので好都合である。
【0127】
また、本実施形態では図15のようにキャリッジ25の全体を傾斜させるのではなくて、個々のヘッド部20を傾斜させるようにしてあるので、吐出対象物であるマザー基材12に最も近いノズル27から最も遠いノズル27までの距離が図15の場合に比べて著しく小さくでき、それ故、X方向への主走査の時間を短縮化できる。これにより、カラーフィルタ基板の製造時間を短縮できる。
【0128】
(第6実施形態)
図17(a)は本発明に係るカラーフィルタ基板の他の実施形態を示している。また、図18(a)は図17(a)におけるII−II線に従った断面構造を示している。
【0129】
ここに示すカラーフィルタ基板1は、図1(a)に示したカラーフィルタ基板1と同様に、大面積のマザー基材12内に設定された複数のカラーフィルタ形成領域11内に必要なパターンを形成した後に、個々のカラーフィルタ形成領域11を切断することによって形成される。
【0130】
図1(a)に示した先の実施形態では、図2(a)に示したように、基材2上に形成されたバンク5によって区画された領域に各色絵素3R,3G,3Bをインクジェット法によって供給した。これに対し、図18(a)に示す本実施形態のカラーフィルタ基板1では、バンクは形成されず、各色絵素3R,3G,3Bが周知のパターニング法、例えばフォトリソグラフィー法によって互いに間隔を開けて所定の配列、例えば図4に示すような各種の配列に形成される。
【0131】
色絵素3の形成手法としては、従来から種々の方法が知られているが、例えば顔料分散法を採用することにすれば、フォトポリマすなわちフォトレジストに粒径0.05μm程度の顔料を非イオン界面活性剤を用いて分散させ、これをマザー基材の表面にスピンコート等によって塗布し、乾燥後にパターンを露光し、現像処理を行うことにより希望の色すなわちR,G,Bで希望のパターンの色絵素を形成する。
【0132】
そしてその後、図18(b)に示すように、各色絵素3R,3G,3Bの間に、例えば図5の色絵素形成工程P3や保護膜形成工程P4で用いたのと同様なインクジェット法によって保護膜材料10を液滴状すなわちドット状に供給し、同時に、最外縁の色絵素、本実施形態ではR色絵素3Rの外側壁に対応して外膜材料10を液滴状すなわちドット状に供給する。そしてさらに、焼成処理又は紫外線照射処理等を施ことにより、各色絵素3R,3G,3Bの間に保護膜4を形成し、外縁部にテーパ状に傾斜する外膜15を形成する。
【0133】
図18(b)に示す実施形態では、ノズル27から吐出される外膜材料10の液滴数の制御によって外膜15にテーパ形状を付与するものであるが、これに代えて、図18(c)に示すように、ノズル27から吐出される外膜材料10の1滴当たりの液滴量の制御によって外膜15にテーパ形状を付与することもできる。
【0134】
本実施形態の場合でも、図18(a)に示すように、色絵素3のうちの最外縁に在るもの、本実施形態ではR色絵素3Rの外側壁の所に、外側に向かって低くなるテーパ状の外膜15が形成されるので、該部分に急峻な段差が形成されることがなくなり、その結果、例えば保護膜4及び色絵素3の上に形成される電極13の引出し部、すなわち配線部、が色絵素3が形成されている領域の外縁部、すなわち、カラーフィルタ領域Sの外縁部で切れることを防止できる。
【0135】
図19(a)は図18(a)の実施形態の改変例を示している。図18(a)に示した実施形態では保護膜4の頂面と各色絵素3の頂面とが等しく設定されたが、図19(a)に示す実施形態では保護膜4の頂面が各色絵素3の頂面よりも高く、すなわち保護膜4が各色絵素3の全てを覆うようになっている。また、保護膜4は最外縁の色絵素3(すなわち、R色絵素3R)の外側面をも覆うように形成されている。本実施形態では、色絵素3Rの外側に回りこんだ保護膜4の側面にテーパ形状の外膜15が形成される。
【0136】
本実施形態において保護膜4は、インクジェット法に限られず、スピンコート法等といった成膜法によっても形成できる。このようにインクジェット法を用いないで保護膜4を形成する場合には、保護膜4と外膜15は別工程によって形成されることになる。外膜15は、既に説明したように、図19(b)に示すようにインクの液滴数を制御することによって形成することもできるし、あるいは、図19(c)に示すようにインクの1滴当たりの液滴量を制御することによって形成することもできる。
【0137】
この改変例の場合でも、図19(a)に示すように、色絵素3のうちの最外縁に在るもの、本実施形態ではR色絵素3Rの外側壁の所に、外側に向かって低くなるテーパ状の外膜15が形成されるので、該部分に急峻な段差が形成されることがなくなり、その結果、例えば保護膜4及び色絵素3の上に形成される電極13の引出し部、すなわち配線部、がカラーフィルタ領域Sの外縁部で切れることを防止できる。
【0138】
(第7実施形態)
図20(a)は、本発明に係るカラーフィルタ基板のさらに他の実施形態を示している。この実施形態に係るカラーフィルタ基板1は、例えば非透光材料のスパッタリング処理及びフォトリソグラフィー処理によって基材2上に矢印B方向から見て格子状にパターニングされたブラックマスク6と、例えば顔料分散法によってパターニングされたR,G,Bの色絵素3と、例えばスピンコート等によって形成された保護膜4とを有する。保護膜4は、各色絵素3の間及びそれらの上を覆い、さらに最外縁の色絵素3、図20(a)の場合はR色絵素3Rの外側面も覆っている。
【0139】
そして本実施形態の場合は、図20(b)に示すように、最外縁の色絵素3Rの外側壁に対応してインクジェット法に基づいてノズル27からインク、すなわち外膜材料10を吐出して付着させる。外膜材料10は、予め、保護膜4よりも接触角の小さい材料、すなわち濡れ性の高い材料、すなわち流動性の高い材料によって形成されており、従って、付着した外膜材料10はその流動性に従って流れて図20(a)に符号Tで示すようなテーパ状になり、そして、焼成処理又は紫外線照射処理等を受けることにより外膜15へ成膜される。
【0140】
以上のようにテーパ状の外膜15を保護膜4の外縁部、すなわちカラーフィルタ領域Sの外縁部に設けることにより、該部分の段差を緩やかにすることができ、その結果、例えば保護膜4の上に形成される電極13の引出し部、すなわち配線部がカラーフィルタ領域Sの外縁部で切れることを防止できる。
【0141】
(第8実施形態)
図21は本発明に係る液晶装置の一実施形態を示している。また、図22は図21におけるX−X線に従った液晶装置の断面構造を示している。なお、本実施形態の液晶装置は、単純マトリクス方式でフルカラー表示を行う半透過反射方式の液晶装置である。
【0142】
図21において、液晶装置101は、液晶パネル102に半導体チップとしての液晶駆動用IC103a及び103bを実装し、配線接続要素としてのFPC(Flexible Printed Circuit)104を液晶パネル102に接続し、さらに液晶パネル102の裏面側に照明装置106をバックライトとして設けることによって形成される。
【0143】
液晶パネル102は、第1基板107aと第2基板107bとをシール材108によって貼り合わせることによって形成される。シール材108は、例えば、スクリーン印刷等によってエポキシ系樹脂を第1基板107a又は第2基板107bの内側表面に環状に付着させることによって形成される。また、シール材108の内部には図22に示すように、導電性材料によって球状又は円筒状に形成された導通材109が分散状態で含まれる。
【0144】
図22において、第1基板107aは透明なガラスや、透明なプラスチック等によって形成された板状の基材111aを有する。この基材111aの内側表面(図22の上側表面)には反射膜112が形成され、その上に絶縁膜113が積層され、その上に第1電極114aが矢印D方向から見てストライプ状(図21参照)に形成され、さらにその上に配向膜116aが形成される。また、基材111aの外側表面(図22の下側表面)には偏光板117aが貼着等によって装着される。
【0145】
図21では第1電極114aの配列を分かり易く示すために、それらのストライプ間隔を実際よりも大幅に広く描いており、よって、第1電極114aの本数が少なく描かれているが、実際には、第1電極114aはより多数本が基材111a上に形成される。
【0146】
図22において、第2基板107bは透明なガラスや、透明なプラスチック等によって形成された板状の基材111bを有する。この基材111bの内側表面(図22の下側表面)にはカラーフィルタ118が形成され、その上に第2電極114bが上記第1電極114aと直交する方向へ矢印D方向から見てストライプ状(図21参照)に形成され、さらにその上に配向膜116bが形成される。また、基材111bの外側表面(図22の上側表面)には偏光板117bが貼着等によって装着される。
【0147】
図21では、第2電極114bの配列を分かりやすく示すために、第1電極114aの場合と同様に、それらのストライプ間隔を実際よりも大幅に広く描いており、よって、第2電極114bの本数が少なく描かれているが、実際には、第2電極114bはより多数本が基材111b上に形成される。
【0148】
図22において、第1基板107a、第2基板107b及びシール材108によって囲まれる間隙、いわゆるセルギャップ内には液晶、例えばSTN(Super Twisted Nematic)液晶Lが封入されている。第1基板107a又は第2基板107bの内側表面には微小で球形のスペーサ119が多数分散され、これらのスペーサ119がセルギャップ内に存在することによりそのセルギャップの厚さが均一に維持される。
【0149】
第1電極114aと第2電極114bは互いに直交関係に配置され、それらの交差点は図22の矢印D方向から見てドット・マトリクス状に配列する。そして、そのドット・マトリクス状の各交差点が1つの絵素ピクセルを構成する。カラーフィルタ118は、R(赤)、G(緑)、B(青)の各色要素を矢印D方向から見て所定のパターン、例えば、ストライプ配列、デルタ配列、モザイク配列等のパターンで配列させることによって形成されている。上記の1つの絵素ピクセルはそれらR,G,Bの各1つずつに対応しており、そしてR,G,Bの3色絵素ピクセルが1つのユニットになって1画素が構成される。
【0150】
ドット・マトリクス状に配列される複数の絵素ピクセル、従って画素、を選択的に発光させることにより、液晶パネル102の第2基板107bの外側に文字、数字等といった像が表示される。このようにして像が表示される領域が有効画素領域であり、図21及び図22において矢印Vによって示される平面的な矩形領域が有効表示領域となっている。
【0151】
図22において、反射膜112はAPC合金、Al(アルミニウム)等といった光反射性材料によって形成され、第1電極114aと第2電極114bとの交差点である各絵素ピクセルに対応する位置に開口121が形成されている。結果的に、開口121は図22の矢印D方向から見て、絵素ピクセルと同じドット・マトリクス状に配列されている。
【0152】
第1電極114a及び第2電極114bは、例えば、透明導電材であるITOによって形成される。また、配向膜116a及び116bは、ポリイミド系樹脂を一様な厚さの膜状に付着させることによって形成される。これらの配向膜116a及び116bがラビング処理を受けることにより、第1基板107a及び第2基板107bの表面上における液晶分子の初期配向が決定される。
【0153】
図21において、第1基板107aは第2基板107bよりも広い面積に形成されており、これらの基板をシール材108によって貼り合わせたとき、第1基板107aは第2基板107bの外側へ張り出す基板張出し部107cを有する。そして、この基板張出し部107cには、第1電極114aから延び出る引出し配線114c、シール材108の内部に存在する導通材109(図22参照)を介して第2基板107b上の第2電極114bと導通する引出し配線114d、液晶駆動用IC103aの入力用バンプ、すなわち入力用端子に接続される金属配線114e、そして液晶駆動用IC103bの入力用バンプに接続される金属配線114f等といった各種の配線が適切なパターンで形成される。
【0154】
本実施形態では、第1電極114aから延びる引出し配線114c及び第2電極114bに導通する引出し配線114dはそれらの電極と同じ材料であるITO、すなわち導電性酸化物によって形成される。また、液晶駆動用IC103a及び103bの入力側の配線である金属配線114e及び114fは電気抵抗値の低い金属材料、例えばAPC合金によって形成される。APC合金は、主としてAgを含み、付随してPd及びCuを含む合金、例えば、Ag98%、Pd1%、Cu1%から成る合金である。
【0155】
液晶駆動用IC103a及び液晶駆動用IC103bは、ACF(Anisotropic Conductive Film:異方性導電膜)122によって基板張出し部107cの表面に接着されて実装される。すなわち、本実施形態では基板上に半導体チップが直接に実装される構造の、いわゆるCOG(Chip On Glass)方式の液晶パネルとして形成されている。このCOG方式の実装構造においては、ACF122の内部に含まれる導電粒子によって、液晶駆動用IC103a及び103bの入力側バンプと金属配線114e及び114fとが導電接続され、液晶駆動用IC103a及び103bの出力側バンプと引出し配線114c及び114dとが導電接続される。
【0156】
図21において、FPC104は、可撓性の樹脂フィルム123と、チップ部品124を含んで構成された回路126と、金属配線端子127とを有する。回路126は樹脂フィルム123の表面に半田付けその他の導電接続手法によって直接に搭載される。また、金属配線端子127はAPC合金、Cr、Cuその他の導電材料によって形成される。FPC104のうち金属配線端子127が形成された部分は、第1基板107aのうち金属配線114e及び金属配線114fが形成された部分にACF122によって接続される。そして、ACF122の内部に含まれる導電粒子の働きにより、基板側の金属配線114e及び114fとFPC側の金属配線端子127とが導通する。
【0157】
FPC104の反対側の辺端部には外部接続端子131が形成され、この外部接続端子131が図示しない外部回路に接続される。そして、この外部回路から伝送される信号に基づいて液晶駆動用IC103a及び103bが駆動され、第1電極114a及び第2電極114bの一方に走査信号が供給され、他方にデータ信号が供給される。これにより、有効表示領域V内に配列されたドット・マトリクス状の絵素ピクセルが個々のピクセルごとに電圧制御され、その結果、液晶Lの配向が個々の絵素ピクセルごとに制御される。
【0158】
図21において、いわゆるバックライトとして機能する照明装置106は、図22に示すように、アクリル樹脂等によって構成された導光体132と、その導光体132の光出射面132bに設けられた拡散シート133と、導光体132の光出射面132bの反対面に設けられた反射シート134と、発光源としてのLED(Light Emitting Diode)136とを有する。
【0159】
LED136はLED基板137に支持され、そのLED基板137は、例えば導光体132と一体に形成された支持部(図示せず)に装着される。LED基板137が支持部の所定位置に装着されることにより、LED136が導光体132の側辺端面である光取込み面132aに対向する位置に置かれる。なお、符号138は液晶パネル102に加わる衝撃を緩衝するための緩衝材を示している。
【0160】
LED136が発光すると、その光は光取込み面132aから取り込まれて導光体132の内部へ導かれ、反射シート134や導光体132の壁面で反射しながら伝播する間に光出射面132bから拡散シート133を通して外部へ平面光として出射する。
【0161】
本実施形態の液晶装置101は以上のように構成されているので、太陽光、室内光等といった外部光が十分に明るい場合には、図22において、第2基板107b側から外部光が液晶パネル102の内部へ取り込まれ、その光が液晶Lを通過した後に反射膜112で反射して再び液晶Lへ供給される。液晶Lはこれを挟持する電極114a及び114bによってR,G,Bの絵素ピクセルごとに配向制御されており、よって、液晶Lへ供給された光は絵素ピクセルごとに変調され、その変調によって偏光板117bを通過する光と、通過できない光とによって液晶パネル102の外部に文字、数字等といった像が表示される。これにより、反射型の表示が行われる。
【0162】
他方、外部光の光量が十分に得られない場合には、LED136が発光して導光体132の光出射面132bから平面光が出射され、その光が反射膜112に形成された開口121を通して液晶Lへ供給される。このとき、反射型の表示と同様にして、供給された光が配向制御される液晶Lによって絵素ピクセルごとに変調され、これにより、外部へ像が表示される。これにより、透過型の表示が行われる。
【0163】
上記構成の液晶装置101は、例えば、図23に示す製造方法によって製造される。この製造方法において、工程P1〜工程P6の一連の工程が第1基板107aを形成する工程であり、工程P11〜工程P14の一連の工程が第2基板107bを形成する工程である。第1基板形成工程と第2基板形成工程は、通常、それぞれが独自に行われる。
【0164】
まず、第1基板形成工程について説明すれば、透光性ガラス、透光性プラスチック等によって形成された大面積のマザー基材の表面に液晶パネル102の複数個分の反射膜112をフォトリソグラフィー法等を用いて形成し、さらにその上に絶縁膜113を周知の成膜法を用いて形成し(工程P1)、次に、フォトリソグラフィー法等を用いて第1電極114a及び配線114c,114d,114e,114fを形成する(工程P2)。
【0165】
次に、第1電極114aの上に塗布、印刷等によって配向膜116aを形成し(工程P3)、さらにその配向膜116aに対してラビング処理を施すことにより液晶の初期配向を決定する(工程P4)。次に、例えばスクリーン印刷等によってシール材108を環状に形成し(工程P5)、さらにその上に球状のスペーサ119を分散する(工程P6)。以上により、液晶パネル102の第1基板107a上のパネルパターンを複数個分有する大面積のマザー第1基板が形成される。
【0166】
以上の第1基板形成工程とは別に、第2基板形成工程(図23の工程P11〜工程P14)を実施する。まず、透光性ガラス、透光性プラスチック等によって形成された大面積のマザー基材を用意し、その表面に液晶パネル102の複数個分のカラーフィルタ118を形成する(工程P11)。このカラーフィルタの形成工程は図5に示した製造方法を用いて行われ、その製造方法中の色絵素形成工程P3及び保護膜形成工程P4は図6のインクジェット装置16を用いて図13、図15、図16等に示したインクジェットヘッドの制御方法に従って実行される。これらカラーフィルタの製造方法及びインクジェットヘッドの制御方法は既に説明した内容と同じであるので、それらの説明は省略する。
【0167】
図2(a)又は図3(a)に示すようにマザー基材12の上にブラックマスク6、バンク5、色絵素3、保護膜4及び外膜15が形成されると、また、図18(a)、図19(a)又は図20(a)に示すようにマザー基材12の上にブラックマスク6、色絵素3、保護膜4及び外膜15が形成されると、次に、フォトリソグラフィー法によって第2電極114bが形成され(工程P12)、さらに塗布、印刷等によって配向膜116bが形成され(工程P13)、さらにその配向膜116bに対してラビング処理が施されて液晶の初期配向が決められる(工程P14)。以上により、液晶パネル102の第2基板107b上のパネルパターンを複数個分有する大面積のマザー第2基板が形成される。
【0168】
以上により大面積のマザー第1基板及びマザー第2基板が形成された後、それらのマザー基板をシール材108を間に挟んでアライメント、すなわち位置合わせした上で互いに貼り合わせる(工程P21)。これにより、液晶パネル複数個分のパネル部分を含んでいて未だ液晶が封入されていない状態の空のパネル構造体が形成される。
【0169】
次に、完成した空のパネル構造体の所定位置にスクライブ溝、すなわち切断用溝を形成し、さらにそのスクライブ溝を基準にしてパネル構造体をブレイク、すなわち切断する(工程P22)。これにより、各液晶パネル部分のシール材108の液晶注入用開口110(図21参照)が外部へ露出する状態の、いわゆる短冊状の空のパネル構造体が形成される。
【0170】
その後、露出した液晶注入用開口110を通して各液晶パネル部分の内部に液晶Lを注入し、さらに各液晶注入口110を樹脂等によって封止する(工程P23)。通常の液晶注入処理は、例えば、貯留容器の中に液晶を貯留し、その液晶が貯留された貯留容器と短冊状の空パネルをチャンバー等に入れ、そのチャンバー等を真空状態にしてからそのチャンバーの内部において液晶の中に短冊状の空パネルを浸漬し、その後、チャンバーを大気圧に開放することによって行われる。このとき、空パネルの内部は真空状態なので、大気圧によって加圧される液晶が液晶注入用開口を通してパネルの内部へ導入される。液晶注入後の液晶パネル構造体のまわりには液晶が付着するので、液晶注入処理後の短冊状パネルは工程24において洗浄処理を受ける。
【0171】
その後、液晶注入及び洗浄が終わった後の短冊状のマザーパネルに対して再び所定位置にスクライブ溝を形成し、さらにそのスクライブ溝を基準にして短冊状パネルを切断することにより、複数個の液晶パネルが個々に切り出される(工程P25)。こうして作製された個々の液晶パネル102に対して図21に示すように、液晶駆動用IC103a,103bを実装し、照明装置106をバックライトとして装着し、さらにFPC104を接続することにより、目標とする液晶装置101が完成する(工程P26)。
【0172】
以上のように本実施形態に係る液晶装置に関しては、特にカラーフィルタ基板118、111bにおいて、図2(a)、図3(a)、図18(a)、図19(a)及び図20(a)に示したように、カラーフィルタ領域Sの外縁部に、外側に向かって低くなるテーパ状の外膜15が形成されるので、該部分に急峻な段差が形成されることがなくなり、その結果、例えば保護膜の上に形成される電極の引出し部、すなわち配線部、が保護膜の外縁部で切れることを防止できる。
【0173】
(その他の実施形態)
以上、好ましい実施形態を挙げて本発明を説明したが、本発明はその実施形態に限定されるものでなく、請求の範囲に記載した発明の範囲内で種々に改変できる。
【0174】
例えば、以上の説明では色絵素としてR,G,Bを用いたが、R,G,Bに限定されることはなく、例えばC(シアン)、M(マゼンタ)、Y(イエロー)を採用してもかまわない。その場合にあっては、R,G,Bの色絵素材料に代えて、C,M,Yの色を有する色絵素材料を用いれば良い。
【0175】
また、以上に説明した実施形態では、図8等に示すようにインクジェットヘッド22の中に6個のヘッド部20を設けたが、ヘッド部20の数はより少なく又はより多くすることができる。
【0176】
また、図1(b)に示した実施形態では、マザー基材12の中に複数列のカラーフィルタ形成領域11が設定される場合を例示したが、マザー基材12の中に1列のカラーフィルタ形成領域11が設定される場合にも本発明を適用できる。また、マザー基板12とほぼ同じ大きさの又はそれよりもかなり小さい1個のカラーフィルタ形成領域11だけがそのマザー基材12の中に設定される場合にも本発明を適用できる。
【0177】
また、図6及び図7に示したインクジェット装置16では、インクジェットヘッド22をX方向へ移動させて基材12を主走査し、基材12を副走査駆動装置21によってY方向へ移動させることによりインクジェットヘッド22によって基材12を副走査することにしたが、これとは逆に、基材12のY方向への移動によって主走査を実行し、インクジェットヘッド22のX方向への移動によって副走査を実行することもできるし、同一箇所を複数走査することもできる。
【0178】
また、上記実施形態では、圧電素子の撓み変形を利用してインクを吐出する構造のインクジェットヘッドを用いたが、他の任意の構造のインクジェットヘッドを用いることもできる。
【0179】
【発明の効果】
本発明に係るカラーフィルタ基板及びその製造方法並びに液晶装置によれば、カラーフィルタ領域の最外縁に在る保護膜や色絵素の外側壁の所に、外側に向かって低くなるテーパ状の外膜を形成したので、該部分に急峻な段差が形成されることがなくなり、その結果、例えば保護膜の上に形成される電極の引出し部、すなわち配線部、が保護膜の外縁部で切れることを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)は本発明に係るカラーフィルタ基板の一実施形態の平面図を示し、(b)はそのカラーフィルタ基板の基礎となるマザー基板の平面図を示している。
【図2】(a)は図1(a)のI−I線に従った部分の断面構造を示し、(b)はその断面構造の形成方法の一例であり、(c)はその断面構造の形成方法の他の一例である。
【図3】(a)は本発明に係るカラーフィルタ基板の他の実施形態の断面構造を示し、(b)はその断面構造の形成方法の一例であり、(c)はその断面構造の形成方法の他の一例である。
【図4】カラーフィルタ基板の表面に形成される複数種類の色絵素の配列形態の例を示す図である。
【図5】本発明に係るカラーフィルタ基板の製造方法の一実施形態を示す工程図である。
【図6】図5に示す製造方法の一工程で用いられるインクジェット装置の一実施形態を示す斜視図である。
【図7】図6の装置の主要部を拡大して示す斜視図である。
【図8】図7の装置で用いられるインクジェットヘッドの一実施形態及びそのインクジェットヘッドに用いられるヘッド部の一実施形態を示す斜視図である。
【図9】インクジェットヘッドのヘッド部の改変例を示す斜視図である。
【図10】インクジェットヘッドのヘッド部の内部構造を示す図であって、(a)は一部破断斜視図を示し、(b)は(a)のJ−J線に従った断面構造を示す。
【図11】図6のインクジェット装置に用いられる電気制御系を示すブロック図である。
【図12】図11の制御系によって実行される制御の流れを示すフローチャートである。
【図13】本発明に係るカラーフィルタの製造方法の一実施形態の主要工程を模式的に示す平面図である。
【図14】本発明に係るカラーフィルタの製造方法の他の実施形態の主要工程を模式的に示す平面図である。
【図15】本発明に係るカラーフィルタの製造方法のさらに他の実施形態の主要工程を模式的に示す平面図である。
【図16】本発明に係るカラーフィルタの製造方法のさらに他の実施形態の主要工程を模式的に示す平面図である。
【図17】(a)は本発明に係るカラーフィルタ基板の他の実施形態の平面図を示し、(b)はそのカラーフィルタ基板の基礎となるマザー基板の平面図を示している。
【図18】(a)は図17(a)におけるII−II線に従った部分の断面構造を示し、(b)はその断面構造の形成方法の一例であり、(c)はその断面構造の形成方法の他の一例である。
【図19】(a)は本発明に係るカラーフィルタ基板のさらに他の実施形態の断面構造を示し、(b)はその断面構造の形成方法の一例であり、(c)はその断面構造の形成方法の他の一例である。
【図20】(a)は本発明に係るカラーフィルタ基板のさらに他の実施形態の断面構造を示し、(b)はその断面構造の形成方法の一例を示している。
【図21】本発明に係る液晶装置の一実施形態を分解状態で示す斜視図である。
【図22】図21におけるX−X線に従って液晶装置の断面構造を示す断面図である。
【図23】図21に示す液晶装置の製造方法の一実施形態を示す工程図である。
【図24】インクジェット法によって吐出された液滴粒の接触角についての説明図である。
【図25】従来のカラーフィルタ基板の一例を示す図である。
【符号の説明】
1 カラーフィルタ基板
2 基材
3 色絵素
4 保護膜
5 バンク(区画材)
6 ブラックマスク
7 色絵素形成領域
8 色絵素材料
10 保護膜材料
11 カラーフィルタ形成領域
12 マザー基材
13 電極
15 外膜
15a 外膜材料
16 インクジェット装置
17 ヘッド位置制御装置
18 基板位置制御装置
19 主走査駆動装置
20 ヘッド部
21 副走査駆動装置
22 インクジェットヘッド
25 キャリッジ
26 ヘッドユニット
27 ノズル
28 ノズル列
39 インク加圧体
41 圧電素子
49 テーブル
81 ヘッド用カメラ
82 基板用カメラ
101 液晶装置
102 液晶パネル
107a,107b 基板
111a,111b 基材
114a,114b 電極
118 カラーフィルタ
L 液晶
M 色絵素材料、保護膜材料、外膜材料
S カラーフィルタ領域
T テーパ形状
W 段差部
X 主走査方向
Y 副走査方向

Claims (8)

  1. 基材上に複数の色絵素を形成する色絵素形成工程と、
    該複数の色絵素の間及びそれらの上のいずれか一方又は両方に保護膜を形成する保護膜形成工程と、
    前記複数の色絵素の最外縁に在るものの外側壁に対応して、前記色絵素に近づく程その厚みが増すように外膜を形成する外膜形成工程とを有し、
    該外膜形成工程では、ノズルから外膜材料を滴状に吐出すると共に外膜材料の吐出滴数を前記色絵素から遠い側から該色絵素へ向かうに従って増加させることを特徴とするカラーフィルタ基板の製造方法。
  2. 基材の表面を複数の領域に区画する区画材を該基板上に形成する区画材形成工程と、
    上記複数の領域に色絵素を形成する色絵素形成工程と、
    前記複数の色絵素の上に保護膜を形成する保護膜形成工程と、
    前記区画材の最外縁に在るものの外側壁に対応して、前記区画材に近づく程その厚みが増すように外膜を形成する外膜形成工程とを有し、
    該外膜形成工程では、ノズルから外膜材料を滴状に吐出すると共に外膜材料の吐出滴数を前記区画材から遠い側から該区画材へ向かうに従って増加させることを特徴とするカラーフィルタ基板の製造方法。
  3. 基材上に複数の色絵素を形成する色絵素形成工程と、
    該複数の色絵素の間及びそれらの上のいずれか一方又は両方に保護膜を形成する保護膜形成工程と、
    前記複数の色絵素の最外縁に在るものの外側壁に対応して、前記色絵素に近づく程その厚みが増すように外膜を形成する外膜形成工程とを有し、
    該外膜形成工程では、ノズルから外膜材料を滴状に吐出すると共に外膜材料の1滴当たりの吐出量を前記色絵素から遠い側から該色絵素へ向かうに従って増加させることを特徴とするカラーフィルタ基板の製造方法。
  4. 基材の表面を複数の領域に区画する区画材を該基板上に形成する区画材形成工程と、
    上記複数の領域に色絵素を形成する色絵素形成工程と、
    前記複数の色絵素の上に保護膜を形成する保護膜形成工程と、
    前記区画材の最外縁に在るものの外側壁に対応して、前記区画材に近づく程その厚みが増すように外膜を形成する外膜形成工程とを有し、
    該外膜形成工程では、ノズルから外膜材料を滴状に吐出すると共に外膜材料の1滴当たりの吐出量を前記色絵素から遠い側から該色絵素へ向かうに従って増加させることを特徴とするカラーフィルタ基板の製造方法。
  5. 請求項1から請求項4の少なくともいずれか1つにおいて、
    前記外膜形成工程は前記保護膜形成工程と同時にノズルから保護膜材料を滴状に吐出することによって行われることを特徴とするカラーフィルタ基板の製造方法。
  6. 請求項1から請求項5の少なくともいずれか1つにおいて、
    前記保護膜の上に電極を形成する電極形成工程をさらに有し、
    前記外膜形成工程では、前記電極が外部へ引き出される辺に前記外膜を形成することを特徴とするカラーフィルタ基板の製造方法。
  7. 基材上に複数の色絵素を形成する色絵素形成工程と、
    該複数の色絵素の間及びそれらの上のいずれか一方又は両方に並びに該複数の色絵素の最外縁に在るものの外側壁に対応して保護膜を形成する保護膜形成工程と、
    前記複数の色絵素の最外縁に在るものの外側壁に対応して形成された保護膜の上に重ねて、前記色絵素に近づく程その厚みを増す外膜を形成する外膜形成工程とを有し、
    該外膜形成工程では、前記保護膜よりも接触角の小さい外膜材料をノズルから滴状に吐出することを特徴とするカラーフィルタ基板の製造方法。
  8. 基材の表面を複数の領域に区画する区画材を該基板上に形成する区画材形成工程と、
    上記複数の領域に色絵素を形成する色絵素形成工程と、
    前記複数の色絵素の上に及び前記区画材の最外縁に在るものの外側壁に対応して保護膜を形成する保護膜形成工程と、
    前記区画材の最外縁に在るものの外側壁に対応して形成された保護膜の上に重ねて、前記区画材に近づく程その厚みを増す外膜を形成する外膜形成工程とを有し、
    該外膜形成工程では、前記保護膜よりも接触角の小さい外膜材料をノズルから滴状に吐出することを特徴とするカラーフィルタ基板の製造方法。
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