JPH10260307A - カラーフィルタの製造装置およびその方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 材料を浪費せず、かつ、製造コストの少なく
て済むカラーフィルタの製造装置および製造方法の提
供。 【解決手段】 少なくとも１つのインクジェットヘッド
(1)と、インクジェットヘッドを第１の方向に駆動する
第１移動機構(2,4)と、カラーフィルタ用基板を載置す
る載置台(7)と、載置台を前記第１の方向とは異なる第
２の方向に移動させる第２移動機構(3,5)と、インクジ
ェットヘッド(1)によるインク滴の吐出並びに第１移動
機構および第２移動機構の移動を制御する制御回路(6)
と、を備え、制御回路(6)は、ノズルが、フィルタエレ
メントの縦列に沿うように第１移動機構(3、5)を移動さ
せ、かつ、ノズルから吐出されるインク滴がフィルタエ
レメント内で重なり合うような吐出周期およびインクジ
ェットヘッドの移動速度で、吐出周期および第１移動機
構(2、4)および第２移動機構(3、5)を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示装置の前
面に取り付けられるカラーフィルタに係り、特に、カラ
ーフィルタの製造工程でレジスト材料の無駄を抑え、カ
ラーフィルタの製造原価を低減させるカラーフィルタの
製造技術の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】カラーフィルタは、ガラス基板上に赤、
緑および青の原色をそれぞれ透過させるカラーレジスト
を、液晶パネルの各原色の表示要素に対応して設けたも
ので、液晶表示装置でカラー表示をさせるために必須の
フィルタである。

【０００３】従来のカラーフィルタの製造方法として、
図８に示すような方法が用いられていた。同図(ａ)の工
程でガラス基板１０１上の樹脂製のブラックマトリクス
１０２が設けられ、同図(ｂ)の工程でブラックマトリク
ス１０２を設けた基板１０１の全面に、赤色のカラーレ
ジスト２０が塗布される。レジスト材料は光硬化性があ
るので、同図(ｃ)の工程で赤色のカラーレジストを残し
たい部分以外にマスク３０を施し露光すると、同図(ｄ)
のように、赤色のカラーレジスト２０が一部分に残され
る。同様に、緑色のカラーレジスト２１と青色のカラー
レジスト２２それぞれについて、同図(ｂ)〜(ｄ)の工程
を繰り返し、同図(ｅ)に示すような三原色のカラーレジ
ストが設けられたカラーレジストが完成する。

【０００４】また、インクジェットの印刷技法を用いる
技術として、特開平８−２９２３１７号公報に記載され
た発明があった。特開平８−２９２３１７号公報に記載
されている発明によれば、インクジェットヘッドの相対
変位を検出し、インク滴の着弾位置を検出し、ヘッドの
移動を制御する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、図８に示した
従来のカラーフィルタの製造方法では、カラーレジスト
を毎回基板全面に塗り、露光時にその一部のみを硬化さ
せ、残りの部分を洗浄してしまうため、カラーレジスト
材料が無駄になっていた。また、カラーレジストの塗
布、露光および洗浄という工程を３回繰り返さなければ
ならないため、カラーフィルタ製造に工数を要し、製造
原価を上げることになっていた。

【０００６】また、特開平８−２９２３１７号公報等に
記載されている発明によれば、数十万画素に及ぶ総ての
フィルタエレメントに対しインクジェットヘッドの相対
変位やインク滴の着弾位置を毎回検査するため、カラー
フィルタを一枚製造するのに要する工数を増やし、これ
もカラーフィルタの製造原価を上げることにつながって
いた。

【０００７】通常、カラーフィルタの画素の並びにはそ
の特徴に応じ、フィルタのマトリクスの縦列がすべて同
色になるストライプ型、一つのカラー画素ごとに原色の
並び方を違えたモザイク型、カラー画素の配置を段違い
にしたデルタ型等がある。しかし、上記公報に記載の発
明では、いずれのタイプのフィルタを製造できるという
利点があるにも関わらず、カラーフィルタの製造原価を
下げ、歩留まりをなくすという、実施上の最大の要求を
満たすことができなかったのである。そこで、本発明
は、ストライプ型のカラーフィルタにおいて、材料を浪
費せず、かつ、製造原価の少なくて済むカラーフィルタ
の製造装置および製造方法を提供することを課題とす
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、表示装置の前面に配置してカラー表示するためのカ
ラーフィルタの製造装置において、(a) 複数色のイン
ク滴を複数のノズルからそれぞれ独立して吐出する少な
くとも１つのインクジェットヘッドと、(b) 前記イン
クジェットヘッドを第１の方向に駆動する第１移動機構
と、(c) 前記インクジェットヘッドによる前記インク
滴の吐出先であるカラーフィルタ用基板を、当該基板上
にマトリクス状に設けられたフィルタエレメントの縦列
が前記第１の方向に平行に、その横列が第２の方向に平
行になるように載置する載置台と、(d) 前記載置台を
前記第２の方向に移動させる第２移動機構と、(e) 前
記インクジェットヘッドによるインク滴の吐出並びに前
記第１移動機構および前記第２移動機構の移動を制御す
る制御回路と、を備え、前記制御回路は、前記ノズルが
前記フィルタエレメントの縦列に沿って移動するように
前記第１移動機構および前記第２移動機構を制御し、か
つ、着弾後の前記インク滴が前記フィルタエレメント内
で重なり合うように当該インク滴の吐出周期および前記
カラーフィルタ用基板に対する前記インクジェットヘッ
ドの相対速度を制御するカラーフィルタの製造装置であ
る。

【０００９】請求項２に記載の発明で、前記制御回路
は、少なくとも前記カラーフィルタ用基板に対して前記
インクジェットヘッドを等速度に移動させるべく前記第
１移動機構および前記第２移動機構を制御する請求項１
に記載のカラーフィルタの製造装置である。

【００１０】請求項３に記載の発明で、前記制御回路
は、前記カラーフィルタ用基板に対する前記インクジェ
ットヘッドの相対速度をＶ、前記カラーフィルタ用基板
への着弾後の前記インク滴の直径をＤおよび前記ノズル
からの吐出周期をＴとした場合、 ＶＴ＜Ｄ となるように、前記相対速度と前記インク滴の吐出周期
とを制御する請求項２に記載のカラーフィルタ装置の製
造装置である。

【００１１】請求項４に記載の発明で、前記制御回路
は、前記カラーフィルタ用基板上の予め定めた領域上で
前記インクジェットヘッドを移動させ、インク滴を吐出
させる請求項１に記載のカラーフィルタの製造装置であ
る。

【００１２】請求項５に記載の発明で、前記制御回路
は、前記第１移動機構および前記第２移動機構を制御し
て、前記カラーフィルタ用基板上の複数のフィルタエレ
メントの縦列を前記インクジェットヘッドに順次走査さ
せて、すべてのフィルタエレメントに前記インク滴を吐
出させる請求項１に記載のカラーフィルタの製造装置で
ある。

【００１３】請求項６に記載の発明で、前記制御回路
は、前記インクジェットヘッドの移動の往路および復路
のいずれについても前記インク滴を吐出させる請求項１
に記載のカラーフィルタの製造装置である。

【００１４】請求項７に記載の発明は、前記カラーフィ
ルタ用基板に着弾したインク滴を蒸発させ硬化させる加
熱装置を備えた請求項１に記載のカラーフィルタの製造
装置である。

【００１５】請求項８に記載の発明で、前記制御回路
は、前記インクジェットヘッドからのインク滴の吐出と
前記加熱装置による加熱とを、交互に複数回繰り返す請
求項７に記載のカラーフィルタの製造装置である。

【００１６】請求項９に記載の発明で、前記インクジェ
ットヘッドは、前記インク滴が充填されたカラーフィル
タ用基板に保護膜を形成するための材料を吐出するノズ
ルを備えた請求項１に記載のカラーフィルタの製造装置
である。

【００１７】請求項１０に記載の発明で、前記インクジ
ェットヘッドは、前記保護膜が形成されたカラーフィル
タ用基板上に透明電極を形成するための材料を吐出する
ノズルを備えた請求項９に記載のカラーフィルタの製造
装置である。

【００１８】請求項１１に記載の発明は、表示装置の前
面に配置してカラー表示を行うためのカラーフィルタの
製造方法において、(a) 透明基板に、光透過性のない
樹脂をマトリクス状に設けることにより、複数のフィル
タエレメントを形成するブラックマトリクス形成工程
と、(b) インクジェットヘッドの複数のノズルから、
カラー表示に必要な複数色のインク滴をそれぞれ吐出さ
せながら、各々の前記ノズルが、前記フィルタエレメン
トの複数の縦列にに沿うよう当該インクジェットヘッド
を移動させ、当該フィルタエレメントの縦列の各々に、
前記複数色のインク滴を各々吐出するインク吐出工程
と、(c) 前記インク滴が着弾した透明基板を加熱し、
当該インク滴を硬化させる加熱工程と、を備え、前記イ
ンク吐出工程は、前記フィルタエレメントの縦列に前記
インク滴が重なり合って着弾するよう、前記透明基板に
対する前記インクジェットヘッドの相対速度と前記イン
ク滴の吐出周期とを制御するカラーフィルタの製造方法
である。

【００１９】請求項１２に記載の発明は、前記インク吐
出工程では、少なくとも前記カラーフィルタ用基板上で
等速度に前記相対速度を維持する請求項１１に記載のカ
ラーフィルタの製造方法である。

【００２０】請求項１３に記載の発明は、前記インク吐
出工程では、前記透明基板に体する前記インクジェット
ヘッドの相対速度をＶ、前記透明基板への着弾後の前記
インク滴の直径をＤおよび前記ノズルからの吐出周期を
Ｔとした場合、 ＶＴ＜Ｄ となるように、前記相対速度と前記吐出周期とを制御す
る請求項１２に記載のカラーフィルタ装置の製造方法で
ある。

【００２１】請求項１４に記載の発明は、前記インク吐
出工程では、前記透明基板上の予め定めた領域上で前記
インクジェットヘッドを移動させ、インク滴を吐出させ
る請求項１１に記載のカラーフィルタの製造方法であ
る。

【００２２】請求項１５に記載の発明は、前記インク吐
出工程では、前記透明基板上の複数のフィルタエレメン
トの縦列を前記インクジェットヘッドに順次走査させ
て、すべてのフィルタエレメントに前記インク滴を吐出
させる請求項１１に記載のカラーフィルタの製造方法で
ある。

【００２３】請求項１６に記載の発明は、前記インク吐
出工程では、前記インクジェットヘッドの移動の往路お
よび復路のいずれについても前記インク滴を吐出させる
請求項１１に記載のカラーフィルタの製造方法である。

【００２４】請求項１７に記載の発明は、前記インク吐
出工程による前記透明基板へのインク滴の吐出と前記加
熱工程による前記透明基板に着弾したインク滴の加熱お
よび硬化とを、交互に複数回繰り返す請求項１１に記載
のカラーフィルタの製造方法である。

【００２５】請求項１８に記載の発明は、前記インク滴
が充填された透明基板に保護膜を形成するための材料を
吐出する保護膜形成工程をさらに備えた請求項１１に記
載のカラーフィルタの製造方法である。

【００２６】請求項１９に記載の発明は、前記保護膜が
形成された透明基板上に透明電極を形成するための材料
を吐出する透明電極形成工程をさらに備えた請求項１１
に記載のカラーフィルタの製造方法である。

【００２７】

【発明の実施の形態】次に、本発明の好適な実施の形態
を、図面を参照して説明する。

【００２８】＜実施形態１＞ 製造装置 図１に、本実施形態のカラーフィルタの製造装置の斜視
図を示す。図１に示すように、カラーフィルタの製造装
置１００は、インクジェットヘッド１、駆動モータ２、
３、駆動軸４、５、制御回路６、載置台７、基台９、赤
色インクタンク１０、緑色インクタンク１１、青色イン
クタンク１２およびヒータ１５を備えている。

【００２９】インクジェットヘッド１は、公知のインク
ジェット方式で供給されたインクをそのノズルから吐出
するものである。インクジェットヘッド１は、図示しな
いが、シリコン基板に形成された複数のキャビティと、
その各々の一方の壁面に設けられ、電圧が印加されると
体積変化する圧電素子を有する振動板膜と、その他方の
壁面に設けられたノズルを有するノズル板とを備える。
キャビティには、インクタンク１０〜１２から供給され
るインクが充填可能に構成されている。そして、制御回
路６から吐出制御用の電圧が圧電素子に印加されると、
圧電素子が体積変化を起こして振動板膜が変形し、キャ
ビティに圧力が加えられ、ノズルからインク滴が吐出可
能に構成されている。

【００３０】インクジェットヘッド１は、赤色、緑色お
よび青色のインクをそれぞれ吐出する３つのヘッド１
Ｒ、１Ｇおよび１Ｂを備え、それぞれにノズル１ｒ，１
ｇおよび１ｂが設けられている。これら複数のノズルの
列はＹ軸方向に平行に並べられ、そのピッチは、カラー
フィルタのＹ軸方向のピッチの整数倍に設定する。例え
ば、赤色のインクを吐出させるノズルから数列のピッチ
に等しい距離を隔てて緑色のインクを吐出させるノズル
を設け、さらに数列のピッチに等しい距離を隔てて青色
のインクを吐出させるノズルを設ける。赤色のノズル
を、あるカラーフィルタの縦列に沿って移動させると、
緑色のノズルおよび青色のノズルも他の縦列に沿って移
動することになる。

【００３１】なお、上記のようにノズルの並びをＸ軸方
向に平行にする代わりに、Ｙ軸方向に平行に並べてもよ
い。その場合には、走査方法が変わる。

【００３２】駆動モータ２は、ステッピングモータ等で
あり、駆動軸４と併せて第１移動機構を構成する。当該
モータ２は、制御回路６からＹ軸方向の駆動信号が供給
されると、駆動軸４を回転させる。駆動軸４が回転させ
られると、インクジェットヘッド１がＹ軸方向に移動す
る。移動の方向は、正逆（往復）自在である。

【００３３】駆動モータ３は、駆動軸５と併せて第２移
動機構を構成する。当該モータ３は、ステッピングモー
タ等であり、制御回路６からＸ軸方向の駆動信号が供給
されると、駆動軸５を回転させる。駆動軸５が回転させ
られると、載置台７がＸ軸方向に移動する。移動の方向
は、正逆（往復）自在である。すなわち、Ｘ軸方向の駆
動とＹ軸方向の駆動とを同時に並行して行うことで、イ
ンクジェットヘッド１を基板１０１上のいずれの場所に
も自在に移動させることができ、基板に対するインクジ
ェットヘッドの相対速度も両移動機構の制御で定まる。

【００３４】制御回路６は、インクジェットヘッド１に
インク滴の吐出制御用の電圧を供給する。また、駆動モ
ータ２にＹ軸方向の移動を制御する駆動パルス信号を、
駆動モータ３にＸ軸方向の移動を制御する駆動パルス信
号を供給する。

【００３５】載置台７は、製造すべきカラーフィルタ用
基板１０１を載置させるもので、この基板を基準位置に
固定する機構を備える。なお、カラーフィルタ用基板１
０１は、すでにブラックマトリクスが設けられたものを
載置する。

【００３６】カラーフィルタ用インクタンク１０〜１２
は、赤色、緑色および青色の各色のインクを貯蔵するも
ので、これらのタンクのインクがインクジェットヘッド
１Ｒ、１Ｇおよび１Ｂにそれぞれ供給される。

【００３７】ヒータ１５は、照明の照射により基板１０
１を加熱し、インクの蒸発・乾燥を行う。このヒータの
電源の投入も遮断も制御回路６によって制御される。

【００３８】なお、本製造装置１００では、インクジェ
ットヘッド１からは、カラーフィルタ用のインク滴のみ
を吐出するものとしたが、後述するカラーフィルタの保
護層をインクジェット噴射により形成する場合には、保
護層の材料を貯蔵するタンクと、それを吐出するノズル
とを設ける。

【００３９】また、後述する透明電極の形成をインクジ
ェット噴射により形成する場合には、透明電極の材料を
貯蔵するタンクと、それを吐出するノズルとを設ける。

【００４０】製造方法 次に、カラーフィルタの製造方法を説明する。図２に、
本製造装置を用いたカラーフィルタの製造工程における
基板断面図を示す。

【００４１】ブラックマトリクス形成工程（図２
(a)）： カラーフィルタの基礎となる透明基板１０１
上に光透過性のない樹脂（黒色）をスピンコート等の方
法で所定の厚さ（例えば２μｍ程度）に塗布し、フォト
リソグラフィー法等の方法で、マトリクス状にブラック
マトリクス１０２を設ける。ブラックマトリクスの格子
で囲まれる最小の表示要素をフィルタエレメントとい
い、例えば、Ｘ軸方向の幅３００μｍ、縦列（Ｙ軸）方
向の長さ１００μｍ程度の大きさの窓をなす。

【００４２】透明基板１０１としては、適度の機械的強
度とともに、光透過性の高いものを用いる。例えば、透
明ガラス基板、アクリルガラス、プラスチック基板、プ
ラスチックフィルムおよびこれらの表面処理品等が適用
できる。ブラックマトリクス１０２を形成する樹脂とし
ては、富士ハント社製ネガ型樹脂ブラック、凸版印刷者
製高絶縁性ブラックマトリクス用レジストＨＲＢー＃０
１、日本合成ゴム（ＪＳＲ）社製樹脂ブラック等の黒色
の樹脂を用いる。ブラックマトリクス形成後は、所定の
波長のランプ（ヒータ１５を用いる）を照射することに
より、透明基板上の樹脂を除去する。

【００４３】インク吐出工程（図２(b)）： インクジ
ェットヘッド１の各ノズル１ｒ、１ｇおよび１ｂを、カ
ラーフィルタの縦列に並ぶフィルタエレメント１０５に
沿って移動させる。インクの組成例を表１に示す。

【００４４】

【表１】

【００４５】表１に示すように、本実施形態で用いるイ
ンクは、低濃度、低粘度である。このようなインクを用
いることにより、インクの寿命、ノズルへのインクの目
詰まり、インク滴の飛行直進性を向上させることができ
る。

【００４６】複数のノズルは、カラーフィルタの縦列の
ピッチの整数倍の距離を隔てて並んでいるため、一つの
色のノズルがある縦列に並ぶフィルタエレメントに沿っ
て移動すれば、他の色のノズルも他の縦列に並ぶフィル
タエレメントに沿って移動する。

【００４７】制御回路６は、これはノズルからインク滴
を吐出させる電圧を供給しつつ、駆動モータ２を駆動
し、インクジェットヘッド１を一定の速度で移動させ
る。

【００４８】ここで、インク滴の吐出周期が一定である
場合、インクジェットヘッドの移動速度は、カラーフィ
ルタ上の領域では常に一定になるべく制御する。すなわ
ち、カラーフィルタの領域に入る手前から加速し、イン
クジェットヘッドが一定の速度になった後、各ノズルを
縦列に並ぶフィルタエレメントに沿って移動させる。そ
して、縦列に沿ったインク滴の吐出が終了しカラーフィ
ルタの領域を超えた後にインクジェットヘッド１を停止
させる。カラーフィルタの領域でインクジェットヘッド
が等速度で移動すれば、吐出されるインク滴の着弾量を
一定にし、形成されるインクの膜厚を一定にすることが
できるからである。

【００４９】また、基板１０１に対するインクジェット
ヘッド１の相対速度Ｖおよびインクの吐出周期Ｔは、透
明基板１０１上に着弾した後のインク滴の直径をＤとす
ると、 ＶＴ＜Ｄ （１） となるように制御する。式（１）の条件のとき、着弾し
たインク滴が互いに重なり合い、ムラの無い膜厚のイン
ク層を形成することができると考えられるからである。

【００５０】図３に、フィルタエレメント１０５に着弾
したインク滴２０〜２２の様子を示す。同図では理解を
容易にするために、フィルタエレメント１０５が縦列に
３つだけ並ぶ例を示す。同図に示すように、式（１）の
条件を満たしてインク滴が吐出されるとき、インク滴２
０〜２２の同士が重なり合い、均一な膜厚のインク層が
形成される。同図の矢印はインクジェットヘッドの走査
方向を示すものである。

【００５１】なお、本形態では、インク滴がフィルタエ
レメント内に着弾しようがブラックマトリクスの樹脂上
に着弾しようが関係なく、インク滴の吐出を行う。ブラ
ックマトリクスは、その格子上にインクが付着しても元
々光を透過しない領域であるため、視覚上の不都合がな
く、また、ブラックマトリクス上に着弾したインク滴
は、その表面張力等の影響で、いずれかのフィルタエレ
メント内に流れ落ちるからである。

【００５２】図４に、本形態のインクジェットヘッドの
走査順序を示す説明図を示す。例えば、同図に示すよう
に、複数のノズルがＹ軸方向に、４つの縦列のピッチを
隔てて並んでいるものとすれば、赤色のインク滴を吐出
するノズル１ｒ、緑色のインク滴を吐出するノズル１ｇ
および青色のインク滴を吐出するノズル１ｂは、最初、
同図のＲ１、Ｇ１およびＢ１の縦列に並ぶフィルタエレ
メントに沿って同時に移動する。ついで、制御回路６
は、駆動モータ３を駆動し、インクジェットヘッド１を
横方向（Ｘ方向）に３列分移動させ、同様にＲ２、Ｇ２
およびＢ２の縦列に並ぶフィルタエレメントに沿ってイ
ンクジェットヘッド１を移動させる。同様にして、Ｒ
３、Ｇ３およびＢ３、Ｒ４、Ｇ４およびＢ４について移
動させる。このような方法で縦列に並ぶフィルタエレメ
ントを順次走査すれば、ＲＧＢＲＧＢ・・・の順でイン
ク滴が吐出された縦列が並ぶことになり、ストライプ状
のカラーフィルタが形成できる。なお、カラーフィルタ
の端部でインク滴が吐出されない縦列があるが、カラー
フィルタの領域の手前（図４では左側）から上記順番に
したがって、インク滴の吐出を繰り返して行けば、この
縦列にもインク滴を吐出させることができる。すなわ
ち、インクジェットヘッドの移動制御は、ノズルの配列
に依存しており、この配列に応じて走査順序等を変更す
ることになる。

【００５３】なお、ノズル１ｒ、１ｇおよび１ｂの列の
並びをＸ軸方向に平行に設けた場合には、制御はさらに
簡単になる。すなわち、基板をＸ軸方向に駆動すると、
すべてのノズルの列が同一のフィルタエレメントの縦列
に沿って移動することになる。このため、インク滴の吐
出を一列ごとに切り替えていけばよい。つまり、ある縦
列ではヘッド１Ｒのみを有効にし赤色インクのみを吐出
させ、次の縦列ではヘッド１Ｇのみを有効にし緑色イン
クのみを吐出させ、さらに次の縦列ではヘッド１Ｂのみ
を有効にし青色インクのみを吐出させる。これを繰り返
していけば、ストライプ型のカラーフィルタを製造でき
る。

【００５４】インク滴は、図２(b)に示すように、フィ
ルタエレメント１０５上に着弾するインク滴の量は、加
熱工程によるインクの体積減少を考慮した十分な量とす
る。

【００５５】加熱工程（図２(c)）： カラーフィルタ
上のすべてのフィルタエレメントにインク滴が充填され
ると、ヒータ１５を用いた加熱処理が行われる。加熱
は、透明基板１０１を、所定の温度（例えば７０度程
度）に加熱する。インクの溶媒が蒸発すると、同図(c)
に示すようにインクの体積が減少する。体積減少が激し
い場合は、カラーフィルタとして十分なインク膜の厚み
が得られるまで、インク吐出工程（同図(b)）と加熱工
程とを繰り返す。この処理により、インクの溶媒が蒸発
し、最終的にインクの固形分のみ残留し膜化する。

【００５６】図５に、インク滴の着弾後の体積変化の様
子でを説明する断面図（フィルタエレメントをＹ軸方向
で切断）を示す。この例は、フィルタエレメントのＹ軸
方向のピッチが１００μｍの場合を示す。インク滴がフ
ィルタエレメントに着弾すると、吐出直後ならば厚みが
２μｍほどあるが、加熱によるインク溶媒の蒸発させる
と、厚さが０．３μｍまで減少する。再度インク滴を吐
出させ加熱すると、厚さが０．７μｍ程度のインク膜が
形成される。この程度の厚さであれば、カラーフィルタ
として必要な機能を果たすことができる。

【００５７】なお、インクの粘度が高い場合には、蒸発
による体積減少も少ないため、複数回インクの吐出と加
熱を繰り返さなくてもよい。

【００５８】保護膜形成工程（図２(d)）： インク膜
形成後、インク滴を完全に乾燥させるため、所定の温度
（例えば１２０℃）で所定時間（１時間程度）の加熱を
行う。乾燥が終了すると、インク膜が形成されたカラー
フィルタ基板に保護およびフィルタ表面の平坦化のため
の保護膜１０３を形成する。保護膜１０３の形成には、
例えばスピンコート法、ロールコート法、ディッピング
法等の公知方法を採ることができる。保護膜１０３の組
成としては、日本合成ゴム社製ＪＳＳＮＮ５５０等を用
いることができる。保護膜１０３をスピンコートした
ら、これを硬化させるため、所定の温度（例えば２２０
℃）で所定の時間（例えば６０分程度）加熱する。

【００５９】なお、本発明の製造装置１００で保護膜の
形成を行う場合には、インク膜の形成後、再びインクジ
ェットヘッド１にて、インク滴の吐出時よりも多量の保
護膜の材料をそのノズルから吐出させ、保護膜１０３を
形成する。保護膜の膜厚を一定にするために、ノズルか
らの保護膜の材料の吐出を複数回繰り返すのが好まし
い。保護膜１０３が形成されたらヒータ１５等を用い
て、保護膜１０３を加熱し硬化させる。この方法は、集
積回路の実装スペースを基板上に確保するため、保護膜
のパターニングが必要な場合には、特に、有効な方法で
ある。

【００６０】透明電極形成工程（図２(e)）： 次にス
パッタ法、真空蒸着法等の公知の手法を用いて透明電極
１０４を保護膜１０３の全面にわたって形成する。透明
電極１０４の組成としては、ＩＴＯ（Indium Tin Oxid
e：インジウム酸化第１錫）、酸化インジウムと酸化亜
鉛の複合酸化物等、光透過性と導電性を兼ね備えた公知
の材料を用いることができる。

【００６１】パターニング工程（図２(f)）： 液晶パ
ネルの駆動方式として金属層と絶縁層とを交互に積層し
たＭＩＭ（Metal-Insulate-Metal)を採用し、液晶パネ
ルの外部の駆動素子から直接画素を駆動するなら、透明
電極１０４をさらにフィルタエレメントの開口部に対応
させた画素電極をパターニングする。パターニングには
フォトリソグラフィー法等を用いることができる。

【００６２】なお、液晶パネルの駆動にＴＦＴ（Thin F
ilm Transistor）等を用いる場合には、このパターニン
グは不要である。

【００６３】また、本発明の製造装置１００で透明電極
の形成を行うこともできる。この場合は、透明電極材料
をインクジェットヘッド１のノズルから保護膜１０３上
に吐出し、透明電極１０４を形成する。ＭＩＭ等を用い
るためパターニングが必要な場合には、このパターン形
状に沿って透明電極材料を吐出すれば、別途パターニン
グ処理をすることなく、パターン化された透明電極１０
４を直接形成できる。

【００６４】（実施例）従来のフィルタエレメントの相
対位置の検出と着弾検出を行いながらカラーフィルタを
製造する場合のスループットを比較する。

【００６５】従来の製造方法： インクの充填だけで大
体１分／枚の工数を要していた。

【００６６】本実施形態の製造方法： 約２０秒／枚の
工数で済む。

【００６７】上述したように、本実施形態１によれば、
インクジェットにより直接インク滴を透明基板に付着さ
せてフィルタを製造するので、従来のように材料を無駄
にしない。また、カラーフィルタの画素構成として、ス
トライプ型を選択し、カラーフィルタ上で等速度となる
よう駆動され、かつインク滴が重なるような吐出周期お
よび移動速度を設定し、フィルタエレメントの相対位置
検出やインク滴の着弾検出を行う必要を無くしたので、
短時間にカラーフィルタを製造でき、製造原価を低減す
ることができる。また、簡単な制御にもかかわらずイン
ク滴の混入や不良が起こり難く、歩留まりを向上させる
ことができる。

【００６８】＜実施形態２＞本発明の実施形態２は、前
記実施形態１と異なる走査方法を提供するものである。

【００６９】本実施形態の製造装置や製造方法の概略は
上記実施形態１と同様なので、説明を省略する。

【００７０】本実施形態２では、インク吐出工程におけ
るインクジェットヘッド１の走査方法が異なる。

【００７１】図６に、本実施形態の走査方法を示す。同
図に示すように、本実施形態では、インクジェットヘッ
ド１がマトリクスの縦列に並ぶフィルタエレメントに沿
って一方向に移動したら、その帰線期間にもフィルタエ
レメントに対してインクの吐出を行う。図６では、説明
を簡単にするため、連続してフィルタエレメントの縦列
を走査するように示してあるが、上記実施形態１のよう
に、複数の縦列をおいた列について帰線のインク滴の吐
出を行ってもよい。

【００７２】本実施形態２によれば、往路も復路もイン
ク滴の吐出を行うので、さらに短い時間でカラーフィル
タを製造でき、カラーフィルタの製造原価をさらに低減
できる。

【００７３】＜実施形態３＞カラーフィルタ全面にイン
クの吐出を行っていた上記実施形態１とは異なり、本発
明の実施形態３はカラーフィルタの一部にのみインクの
吐出を行うものである。

【００７４】本実施形態の製造装置および製造方法は上
記実施形態１と同様なので、説明を省略する。

【００７５】図７に、本実施形態でインクの吐出を行う
カラーフィルタ基板８の正面図を示す。本実施形態で
は、カラーフィルタ基板の一部の領域にのみインクを吐
出させカラーフィルタを形成する。同図に示すように、
カラーフィルタ８は、実施形態１と同様の透明基板上
に、縦方向の駆動回路８０や横方向の駆動回路８１が設
けられている。これら駆動回路からは、カラーフィルタ
領域８３に配線がパターニングされる。このように、液
晶表示装置には、駆動回路を基板上に同時に設けること
が多い。したがって、駆動回路上にインク滴を付着させ
る訳には行かないため、特定の領域８３のみにカラーフ
ィルタを設ける。

【００７６】制御回路６は、透明基板の基準位置からの
変位を検出して、カラーフィルタ領域でのみインクが吐
出されるように第１移動機構や第２移動機構を制御す
る。カラーフィルタ領域の８３の開始位置と終了位置の
み制御回路６は制御し、カラーフィルタ領域８３内で
は、上記駆動モータ２や駆動モータ３のような走査方
法、インクの吐出周期およびインクジェットヘッドの移
動の制御を行えばよい。

【００７７】本実施形態３においても、カラーフィルタ
領域上では、フィルタエレメントごとの相対位置の検出
や着弾検出を行わないので、フィルターの製造時間を短
くすることができ、カラーフィルタの製造原価を低減さ
せることができる。また、フィルタを形成しない領域に
マスクを設ける等の処理を行うことなく、所望する領域
のみフィルタの形成が行える。

【００７８】

【発明の効果】本発明によれば、光を透過させる複数の
フィルタエレメントに対し、インクジェットヘッドの複
数のノズルから、カラー表示に必要な複数の原色のイン
ク滴をそれぞれ吐出させながら、マトリクスの縦列に並
ぶフィルタエレメントに沿うよう当該インクジェットヘ
ッドを移動させ、フィルタエレメントの縦列の各々に、
複数の原色のインクを充填させ、透明基板を加熱し、イ
ンク滴を硬化させるので、材料を浪費せず、かつ、製造
コストの少なくて済むカラーフィルタの製造装置および
製造方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態１のカラーフィルタの製造装
置の斜視図である。

【図２】本発明の実施形態１のカラーフィルタの製造方
法の製造工程断面図である。

【図３】実施形態１の走査方向とインク滴の着弾場所を
示すカラーフィルタの正面図である。

【図４】インクジェットヘッドの走査方向を示すカラー
フィルタの正面図である。

【図５】インク滴の着弾後の変化を説明するフィルタエ
レメントの断面図である。

【図６】実施形態２の走査方向とインク滴の着弾場所を
示すカラーフィルタの正面図である。

【図７】実施形態３の領域を限定したフィルタ形成を説
明するカラーフィルタの正面図である。

【図８】従来のカラーフィルタの製造方法の製造工程断
面図である。

【符号の説明】

１…インクジェットヘッド ２…駆動モータ(第１移動機構) ４…駆動軸(第１移動機構) ３…駆動モータ(第２移動機構) ５…駆動軸(第２移動機構) ６…制御回路 ７…載置台 ８…カラーフィルタ用基板 １５…ヒータ ２０…赤色インク ２１…緑色インク ２２…青色インク １０１…透明基板 １０２…ブラックマトリクス（樹脂） １０３…保護膜 １０４…透明電極

Claims (19)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 表示装置の前面に配置してカラー表示す
   るためのカラーフィルタの製造装置において、 複数色のインク滴を複数のノズルからそれぞれ独立して
   吐出する少なくとも１つのインクジェットヘッドと、 前記インクジェットヘッドを第１の方向に駆動する第１
   移動機構と、 前記インクジェットヘッドによる前記インク滴の吐出先
   であるカラーフィルタ用基板を、当該基板上にマトリク
   ス状に設けられたフィルタエレメントの縦列が前記第１
   の方向に平行に、その横列が第２の方向に平行になるよ
   うに載置する載置台と、 前記載置台を前記第２の方向に移動させる第２移動機構
   と、 前記インクジェットヘッドによるインク滴の吐出並びに
   前記第１移動機構および前記第２移動機構の移動を制御
   する制御回路と、を備え、 前記制御回路は、前記ノズルが前記フィルタエレメント
   の縦列に沿って移動するように前記第１移動機構および
   前記第２移動機構を制御し、かつ、着弾後の前記インク
   滴が前記フィルタエレメント内で重なり合うように当該
   インク滴の吐出周期および前記カラーフィルタ用基板に
   対する前記インクジェットヘッドの相対速度を制御する
   カラーフィルタの製造装置。
2. 【請求項２】 前記制御回路は、少なくとも前記カラー
   フィルタ用基板に対して前記インクジェットヘッドを等
   速度に移動させるべく前記第１移動機構および前記第２
   移動機構を制御する請求項１に記載のカラーフィルタの
   製造装置。
3. 【請求項３】 前記制御回路は、前記カラーフィルタ用
   基板に対する前記インクジェットヘッドの相対速度を
   Ｖ、前記カラーフィルタ用基板への着弾後の前記インク
   滴の直径をＤおよび前記ノズルからの吐出周期をＴとし
   た場合、 ＶＴ＜Ｄ となるように、前記相対速度と前記インク滴の吐出周期
   とを制御する請求項２に記載のカラーフィルタ装置の製
   造装置。
4. 【請求項４】 前記制御回路は、前記カラーフィルタ用
   基板上の予め定めた領域上で前記インクジェットヘッド
   を移動させ、インク滴を吐出させる請求項１に記載のカ
   ラーフィルタの製造装置。
5. 【請求項５】 前記制御回路は、前記第１移動機構およ
   び前記第２移動機構を制御して、前記カラーフィルタ用
   基板上の複数のフィルタエレメントの縦列を前記インク
   ジェットヘッドに順次走査させて、すべてのフィルタエ
   レメントに前記インク滴を吐出させる請求項１に記載の
   カラーフィルタの製造装置。
6. 【請求項６】 前記制御回路は、前記インクジェットヘ
   ッドの移動の往路および復路のいずれについても前記イ
   ンク滴を吐出させる請求項１に記載のカラーフィルタの
   製造装置。
7. 【請求項７】 前記カラーフィルタ用基板に着弾したイ
   ンク滴を蒸発させ硬化させる加熱装置を備えた請求項１
   に記載のカラーフィルタの製造装置。
8. 【請求項８】 前記制御回路は、前記インクジェットヘ
   ッドからのインク滴の吐出と前記加熱装置による加熱と
   を、交互に複数回繰り返す請求項７に記載のカラーフィ
   ルタの製造装置。
9. 【請求項９】 前記インクジェットヘッドは、前記イン
   ク滴が充填されたカラーフィルタ用基板に保護膜を形成
   するための材料を吐出するノズルを備えた請求項１に記
   載のカラーフィルタの製造装置。
10. 【請求項１０】 前記インクジェットヘッドは、前記保
    護膜が形成されたカラーフィルタ用基板上に透明電極を
    形成するための材料を吐出するノズルを備えた請求項９
    に記載のカラーフィルタの製造装置。
11. 【請求項１１】 表示装置の前面に配置してカラー表示
    を行うためのカラーフィルタの製造方法において、 透明基板に、光透過性のない樹脂をマトリクス状に設け
    ることにより、複数のフィルタエレメントを形成するブ
    ラックマトリクス形成工程と、 インクジェットヘッドの複数のノズルから、カラー表示
    に必要な複数色のインク滴をそれぞれ吐出させながら、
    各々の前記ノズルが、前記フィルタエレメントの複数の
    縦列にに沿うよう当該インクジェットヘッドを移動さ
    せ、当該フィルタエレメントの縦列の各々に、前記複数
    色のインク滴を各々吐出するインク吐出工程と、 前記インク滴が着弾した透明基板を加熱し、当該インク
    滴を硬化させる加熱工程と、を備え、 前記インク吐出工程は、前記フィルタエレメントの縦列
    に前記インク滴が重なり合って着弾するよう、前記透明
    基板に対する前記インクジェットヘッドの相対速度と前
    記インク滴の吐出周期とを制御するカラーフィルタの製
    造方法。
12. 【請求項１２】 前記インク吐出工程では、少なくとも
    前記カラーフィルタ用基板上で等速度になるよう前記相
    対速度を維持する請求項１１に記載のカラーフィルタの
    製造方法。
13. 【請求項１３】 前記インク吐出工程では、前記透明基
    板に対する前記インクジェットヘッドの相対速度をＶ、
    前記透明基板への着弾後の前記インク滴の直径をＤおよ
    び前記ノズルからの吐出周期をＴとした場合、 ＶＴ＜Ｄ となるように、前記相対速度と前記吐出周期とを制御す
    る請求項１２に記載のカラーフィルタ装置の製造方法。
14. 【請求項１４】 前記インク吐出工程では、前記透明基
    板上の予め定めた領域上で前記インクジェットヘッドを
    移動させ、インク滴を吐出させる請求項１１に記載のカ
    ラーフィルタの製造方法。
15. 【請求項１５】 前記インク吐出工程では、前記透明基
    板上の複数のフィルタエレメントの縦列を前記インクジ
    ェットヘッドに順次走査させて、すべてのフィルタエレ
    メントに前記インク滴を吐出させる請求項１１に記載の
    カラーフィルタの製造方法。
16. 【請求項１６】 前記インク吐出工程では、前記インク
    ジェットヘッドの移動の往路および復路のいずれについ
    ても前記インク滴を吐出させる請求項１１に記載のカラ
    ーフィルタの製造方法。
17. 【請求項１７】 前記インク吐出工程による前記透明基
    板へのインク滴の吐出と前記加熱工程による前記透明基
    板に着弾したインク滴の加熱および硬化とを、交互に複
    数回繰り返す請求項１１に記載のカラーフィルタの製造
    方法。
18. 【請求項１８】 前記インク滴が充填された透明基板に
    保護膜を形成するための材料を吐出する保護膜形成工程
    をさらに備えた請求項１１に記載のカラーフィルタの製
    造方法。
19. 【請求項１９】 前記保護膜が形成された透明基板上に
    透明電極を形成するための材料を吐出する透明電極形成
    工程をさらに備えた請求項１１に記載のカラーフィルタ
    の製造方法。