JPH08146214A - カラーフィルタの製造方法、カラーフィルタ、液晶パネル、および同液晶パネルを備えた情報処理装置 - Google Patents

カラーフィルタの製造方法、カラーフィルタ、液晶パネル、および同液晶パネルを備えた情報処理装置

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JPH08146214A
JPH08146214A JP23507295A JP23507295A JPH08146214A JP H08146214 A JPH08146214 A JP H08146214A JP 23507295 A JP23507295 A JP 23507295A JP 23507295 A JP23507295 A JP 23507295A JP H08146214 A JPH08146214 A JP H08146214A
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color filter
liquid crystal
black matrix
glass substrate
ink
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Naoya Nishida
直哉 西田
Takashi Enomoto
隆 榎本
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Canon Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 混色及び表面段差の少ないカラーフィルタを
提供する。 【解決手段】 基板１上に金属膜２ａを設け（２）、フ
ォトリソ工程によりブラックマトリクパターン２を形成
する（３）。パターン２をマスクとしてエッチング液３
でエッチングし（４）、形成した画素孔１０にインクジ
ェット方式により着色インクを付与してカラーフィルタ
層４，５，６を形成する（６）。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は液晶表示パネル等に
組込まれて用いられるカラーフィルタの製造方法、カラ
ーフィルタ、カラーフィルタを組込んだ液晶パネル、及
び前記液晶パネルを組込んだ情報処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、液晶表示パネルのカラーフィルタ
としては、親水性高分子物質からなる媒染層を設け、そ
の媒染層を染色浴中で着色させ、カラーフィルタ層を形
成する染色法を用いたカラーフィルタが最も一般的であ
る。しかしながら、この染色法を用いたカラーフィルタ
の製造方法には、次のような問題が指摘されている。
【０００３】染色法を用いたカラーフィルタの製造方法
は、使用可能な染料が多く存在するという特徴をもつ反
面、媒染層の染色工程として染料を溶解させた染色浴中
に媒染層を浸漬するというコントロールの難しい湿式工
程を採用している。また染色に際し、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色
ごとに混色防止のための中間層を設けるような複雑な工
程を必要とし、このため歩留まりを高めることが困難で
ある。その結果コストの上昇を余儀なくされている。
【０００４】このような複雑な工程を省くために、特開
昭５９−７５２０５号公報、同６３−２３５９０１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
製造する方法が提案されている。
【０００５】インクジェット方式でカラーフィルタを製
造する場合、１工程でＲ，Ｇ，Ｂのカラーフィルタ層を
形成するため、隣接する異色間の混色を防止することが
重要な課題であるが、上記公報に記載された技術では、
十分には解決し得ない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記事情に鑑
みてなされたもので、その目的とするところは、簡単な
工程によって製造でき、かつ隣接する異色間の混色を防
止したカラーフィルタの製造方法、カラーフィルタ、カ
ラー液晶表示パネル、及び情報処理装置を提供すること
にある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、ブラックマトリクスを備えたガラス基板の
該ブラックマトリクスをマスクとして該ガラス基板をエ
ッチングすることにより、該基板に画素孔を形成し、次
いで該画素孔にインクを付与してカラーフィルタ層を形
成することを特徴とするカラーフィルタの製造方法を提
案するもので、画素孔にインクを付与する方式がインク
ジェット方式であること、インクジェット方式がバブル
ジェット方式であることを含む。
【０００８】また、本発明は、ガラス基板上にブラック
マトリクスを形成し、該ブラックマトリクスをマスクと
してガラス基板をエッチングすることにより該基板に画
素孔を形成し、次いで該画素孔にインクを付与してカラ
ーフィルタ層を形成することを特徴とするカラーフィル
タの製造方法であり、画素孔にインクを付与する方式が
インクジェット方式であること、インクジェット方式が
バブルジェット方式であることを含む。
【０００９】また本発明は、ガラス基板と、該ガラス基
板上に形成された開口部を有するブラックマトリクス
と、該ブラックマトリクスの開口部のガラス基板に形成
された画素孔と、該画素孔に形成されたカラーフィルタ
層とを有することを特徴とするカラーフィルタである。
【００１０】更に本発明は、前記カラーフィルタと、こ
れに対向して設けた基板と、これらの間に封入した液晶
とを少なくとも有してなるカラー液晶表示パネルであ
り、液晶が強誘電性液晶であることを含む。更に本発明
は、前記パネルを備えた情報処理装置である。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明を詳
細に説明する。
【００１２】カラーフィルタの製造においては、まず図
１（１）に示すように、基板１を用いる。基板１として
は透明ガラスが好ましい。
【００１３】前記ガラス基板１の上面には、ブラックマ
トリクスが形成される。形成方法としては、金属膜や感
光性の黒樹脂を基板１上面に積層し、フォトリソ工程に
よりブラックマトリクスを形成する方法や、樹脂を印刷
により形成する方法や、更には印刷によりガラスにスト
ライブパターンをエッチングした後、黒樹脂を埋め込む
等の方法があるが、例えば金属膜を使用する場合、図１
（２）に示すように、まず基板１上に金属膜２ａを形成
し、次いで図１（３）に示すようにこの金属膜２ａを公
知のフォトリソ工程によって開口部２ｂを形成すること
により、ブラックマトリクスパターン２を得るものであ
る。
【００１４】金属膜の材料としては、透過率が低く、か
つ低反射の材料等が好ましい。クロム、モリブデン、ア
ルミニウム等が例示できる。
【００１５】次いで、パターン２が形成された基板１は
図１（４）に示されるようにパターン２をマスクとして
エッチングされる。
【００１６】このときエッチング液３としてフッ化水素
酸系溶剤を用いると、ガラス基板１のみがエッチングさ
れブラックマトリクスは腐食されることがないためブラ
ックマトリクスの開口部２ｂを通じて露出しているガラ
ス基板表面部分、すなわち、後述するカラーフィルタ層
４，５，６が形成される部分のみがエッチングされるこ
とになる。ガラスのエッチングレートを制御することに
より、所望の深さだけガラスをエッチングすることがで
きる。
【００１７】上記エッチングによって、図１（５）に示
すような画素孔１０が形成される。
【００１８】次いで、図１（６）に示されるように前記
画素孔１０に、水溶性樹脂を含む水性インクを付与して
カラーフィルタ層４、５、６が形成される。カラーフィ
ルタ層４，５，６は染料や顔料等の色素を用いて任意の
方法で形成することができるが、特にインクジェット方
式によって画素孔１０にインク滴を付与する方法が好ま
しい。インクジェット方式のうち、バブルジェット方式
が特に好ましい。インクジェット方式によれば、カラー
表示素子に用いられる３色、即ち、赤、緑、青をそれぞ
れ独自に、かつ所望のパターンにしたがって、所望の量
だけ吐出塗布できるため、ブラックマトリクスの開口部
にそれぞれ所望の色を有するカラーフィルタ層が形成で
きる。各色のインクはガラスの穴に埋め込まれることに
なるので、隣接する異色間での混色はなくなる。
【００１９】図２に本発明のカラーフィルタ１９を組込
んだＴＦＴカラー液晶表示パネル３０の断面図を示す。
【００２０】パネル３０は、カラーフィルタ１９とガラ
ス基板２４とを対向させ、その間に液晶組成物２２を封
入することにより形成される。ガラス基板２４にＴＦＴ
（不図示）と透明な画素電極２３がマトリクス状に形成
されている。また、もう一方の基板１の内側には、画素
電極２３に対向してカラーフィルタ１９が配設され、そ
の上に透明な共通電極２０が一面に形成されている。更
に、両基板の対向する面側には配向膜２１，２１ａ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
晶の分子を一定の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１，２４の外側には偏光板２
５，２６が接着されており、液晶組成物２２はこれらの
基板１，２４の間隙（２〜５μｍ）に充填される。ま
た、バックライト２７としては、蛍光灯と散乱板（不図
示）の組み合わせが用いられ、液晶組成物をバックライ
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。
【００２１】液晶組成物としては、従来公知のものが使
用できるが、特に強誘電性液晶が好ましい。
【００２２】このような液晶パネルを情報処理装置に適
用した場合の例を図３乃至図５を参照して説明する。
【００２３】図３は上記の液晶パネルを組込んだ情報処
理装置の概略システム構成を示すブロック図である。こ
の情報処理装置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、複写装置としての機能を有
するものである。
【００２４】図３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する制御
を行っている。１８０２はディスプレイ部で、本発明の
液晶パネルが用いられる。この表示画面は各種メニュー
や文書情報及びイメージリーダ１８０７で読み取ったイ
メージデータ等が表示される。１８０３はディスプレイ
ブ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。
【００２５】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Ｆ
Ｍ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。
【００２６】１８０７は原稿データを光電的に読取って
入力するイメ−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。
【００２７】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複号するファクシミリ（Ｆ
ＡＸ）の送受信部であり、外部とのインターフェース機
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。
【００２８】１８１０はシステムプログラムやマネージ
ャ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ロケーションプ
ログラムや文書情報、更にはビデオＲＡＭ等を含むメモ
リ部である。
【００２９】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。
【００３０】１８１２はフロッッピーディスクやハード
ディスク等の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。
【００３１】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
プログラムにしたがって受信処理され、プリンタ部１８
０６に受信画像として出力される。
【００３２】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、イメージリーダー部
１８０７によって読取られた原稿データは、制御部１８
０１により所定のプログラムにしたがって送信処理され
た後、ＦＡＸ送受信部１８０８を介して通信回線に送信
される。
【００３３】図４は図３に示すシステム構成の情報処理
装置の模式的概観図である。
【００３４】図中、１９０１は上記の液晶パネルを利用
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。また、図３に示すタ
ッチパネル１８０３の表面を指等で押圧することにより
このディスプレイ１９０１上で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１９０３は本体と脱着自在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は図３に示
す外部記憶装置１８１２としてのフロッピーディスクの
挿入口である。
【００３５】図５は、図３に示すシステム構成の情報処
理装置の他の模式的概観図である。
【００３６】１９０６は、図３に示すイメージリーダ部
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１９０
７によりプリントされる。
【００３７】上記情報処理装置が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は、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したがって処理され、プリン
タ部１８０６に画像として出力される。
【００３８】なお、上述した情報処理装置は図５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４と同一機能を有
する部分には、対応する符号を付す。
【００３９】図６は、図１及び図２に示したカラーフィ
ルタの製造装置の構成例を示したものである。
【００４０】図６において、製造装置１００は、不図示
の架台上に載置され、図中Ｘ方向及びＹ方向に移動可能
なＸＹテーブル１２２と、このＸＹテーブル１２２の上
方に不図示の支持部材を介して架台上に固定されたイン
クジェットヘッドＩＪＨを備えている。ＸＹテーブル１
２２上には、既に前述した方法によりブラックマトリク
ス１１０及び画素孔１１１が形成されたガラス基板１１
２が載置される。インクジェットヘッドＩＪＨには、赤
色のインクを吐出する赤色ヘッド１２０ａと、緑色のイ
ンクを吐出する緑色ヘッド１２０ｂと、青色のインクを
吐出する青色ヘッド１２０ｃが備えられており、これら
の各ヘッド１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃはそれぞれ独
立にインクを吐出することができるように構成されてい
る。
【００４１】このように構成される製造装置１００にお
いては、インクジェットヘッドＩＪＨに対して、ＸＹテ
ーブル１２２がＸＹ方向に移動しながら、ガラス基板１
１２上の所望の画素孔１１１にＲ（赤）またはＧ（緑）
またはＢ（青）のインクを吐出していき、ブラックマト
リクス１１０の各枠内を着色してカラーフィルタを完成
させる。
【００４２】図７は、製造装置１００の制御コントロー
ラの構成を示すブロック図である。
【００４３】図７において、１３１は制御コントローラ
の入出力手段であるティーチングペンダント、１３２は
吐出情報等の結果を表示する表示部、１３３は吐出パタ
ーン等の吐出条件を設定する設定部である。
【００４４】１３４はカラーフィルタの製造装置１００
を制御するコントローラ。１３５はティーチングペンダ
ントとのデータの受け渡しを行うインターフェース、１
３６は製造装置１００のステージ制御や軌道計画演算を
行うＣＰＵ、１３７はＣＰＵを動作させるための制御プ
ログラムを記憶しているＲＯＭ、１３８は吐出条件等の
データを記憶するＲＡＭである。１４０は本発明の特に
重要な部分であるインクの吐出パターンを制御する吐出
制御部で、その構成は、画素孔内の吐出開始位置・吐出
間隔・吐出数の制御を行う吐出タイミング制御部１４
３、画素孔内におけるドットの大きさを制御する吐出量
制御部１４４からなる。１４１は製造装置１００のＸＹ
テーブル１２２の制御部である。製造装置１００はコン
トローラ１３４に接続され、その指示にしたがって動作
する。
【００４５】以下、実施例により本発明を具体的に説明
する。
【００４６】
【実施例】
実施例１ 図１に示した工程にしたがってカラーフィルタを製造し
た。
【００４７】ガラス基板１上に厚さ０．１μｍのクロム
金属膜２ａを成膜し、この金属膜にフォトリソ工程を施
すことによりブラックマトリクスパターン２を形成し
た。更に、このブラックマトリクス形成済みの基板をフ
ッ化水素酸（濃度３５ｗｔ％）と、フッ化アンモニウム
（濃度１０ｗｔ％）とを１０：１の割合（重量比）で混
合したエッチング液３に２分間浸漬し、ブラックマトリ
クスの開口部を通じてガラス基板にエッチングを行い、
１．５μｍの深さにガラスを彫り込んで画素孔１０を形
成した。
【００４８】このようにして作成したガラスエッチング
済みのブラックマトリクス基板の画素孔に、それぞれ所
定の開口部を通じてそれぞれ染料、水溶性樹脂、溶媒を
含む赤色、緑色、青色の各色ごとの水性カラーインクを
バブルジェット吐出装置にて吐出するように設定し、イ
ンクを吐出塗布した。なお、インクの吐出量は開口部の
面積とエッチングの深さとの積で表される量を吐出させ
るように予め設定した。本例においては、具体的には吐
出量は１μｌとした。このとき吐出ノズルは開口部より
も小さく、吐出した１滴は開口部を埋める量よりも少な
い。このようにインク吐出装置により赤、緑、青の３色
をブラックマトリクスの開口部にパターン状に吐出させ
た。この結果、赤、緑、青の３色のインク膜はエッチン
グされたガラス基板の画素孔中に埋まり、異色間の混色
も生じなかった。
【００４９】次いで、インクの溶剤を加熱して蒸発させ
ることにより、カラーフィルタを完成させた。得られた
カラーフィルタは、ブラックマトリクスによって各色の
混色が防止されたもので、更には各カラーフィルタ層の
段差が極めて少ない良好なカラーフィルタパターンが形
成されたもので、これを用いて製造したカラー液晶パネ
ルは表示品位の高いものであった。
【００５０】
【発明の効果】本発明によれば、カラーフィルタの製造
において、インクジェット方式を採用し、エッチングに
より形成されたガラスの画素孔に各色のインクを埋め込
むようにすることにより、色の混色を防止することが可
能となり、色相の優れたカラーフィルタの製造が可能と
なった。また、従来制御することの困難な各色のカラー
フィルタ層間の段差を揃えることが可能となったため、
強誘電性液晶を用いたカラーパネルにおいても配向の優
れた表示品位の高いパネルを作成することが可能となっ
た。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のカラーフィルタの各製造工程（１）〜
（６）の一例を示す説明図である。
【図２】本発明の液晶表示パネルの一例を示す概略構成
図である。
【図３】本発明の液晶パネルを組み込んだ情報処理装置
の構成を示すブロック図である。
【図４】図３に示すシステム構成の情報処理装置の一例
を示す模式的概観図である。
【図５】情報処理装置の他の例を示す模式的概観図であ
る。
【図６】本発明のカラーフィルタ製造装置の構成の一例
を示す斜視図である。
【図７】図６の製造装置の製造コントローラの一構成例
を示すブロック図である。
【符号の説明】
１ 基板 ２ ブラックマトリクスパターン ２ａ 金属膜 ２ｂ 開口部 ３ エッチング液 ４，５，６ カラーフィルタ層 １０ 画素孔

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ブラックマトリクスを備えたガラス基板
    の該ブラックマトリクスをマスクとして該ガラス基板を
    エッチングすることにより、該基板に画素孔を形成し、
    次いで該画素孔にインクを付与してカラーフィルタ層を
    形成することを特徴とするカラーフィルタの製造方法。
  2. 【請求項２】 画素孔にインクを付与する方式がインク
    ジェット方式である請求項１に記載のカラーフィルタの
    製造方法。
  3. 【請求項３】 インクジェット方式がバブルジェット方
    式である請求項２に記載のカラーフィルタの製造方法。
  4. 【請求項４】 ガラス基板上にブラックマトリクスを形
    成し、該ブラックマトリクスをマスクとしてガラス基板
    をエッチングすることにより該基板に画素孔を形成し、
    次いで該画素孔にインクを付与してカラーフィルタ層を
    形成することを特徴とするカラーフィルタの製造方法。
  5. 【請求項５】 画素孔にインクを付与する方式がインク
    ジェット方式である請求項４に記載のカラーフィルタの
    製造方法。
  6. 【請求項６】 インクジェット方式がバブルジェット方
    式である請求項５に記載のカラーフィルタの製造方法。
  7. 【請求項７】 ガラス基板と、該ガラス基板上に形成さ
    れた開口部を有するブラックマトリクスと、該ブラック
    マトリクスの開口部のガラス基板に形成された画素孔
    と、該画素孔に形成されたカラーフィルタ層とを有する
    ことを特徴とするカラーフィルタ。
  8. 【請求項８】 請求項７に記載されたカラーフィルタ
    と、これに対向して設けた基板と、これらの間に封入し
    た液晶とを少なくとも有してなるカラー液晶表示パネ
    ル。
  9. 【請求項９】 液晶が強誘電性液晶である請求項８に記
    載のカラー液晶表示パネル。
  10. 【請求項１０】 請求項８に記載されたパネルを備えた
    情報処理装置。
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