JPH1130713A

JPH1130713A - カラーフィルタの製造方法及び製造装置及びカラーフィルタ及び表示装置及びこの表示装置を備えた装置

Info

Publication number: JPH1130713A
Application number: JP18547997A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Wada; 聡和田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1997-07-10
Filing date: 1997-07-10
Publication date: 1999-02-02

Abstract

(57)【要約】【課題】インクの種類毎に着色状態を均一にすることが
できるカラーフィルタの製造方法を提供する。【解決手段】インクジェットヘッド５５ａ,５５ｂ,５５
ｃによりカラーフィルタ基板５３に向けてインクを吐出
してカラーフィルタ基板５３上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、使用す
るインクの種類毎にインク吐出ノズルの穴面積の異なる
インクジェットヘッドを用いてカラーフィルタ基板５３
を着色する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インクジェット法
を用いたカラーフィルタの製造方法及び製造装置及びカ
ラーフィルタ及び表示装置及びこの表示装置を備えた装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、カラーフィルタの製造方法として
は、顔料分散法、染色法、電着法、印刷法等が知られて
いる。

【０００３】顔料分散法とは、ガラス基板上に顔料を分
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工程をＲ，Ｇ，Ｂ３色
につき３回繰り返すことによりカラーフィルタを形成す
る物である。

【０００４】染色法とは、ガラス基板上に染色用の材料
である水溶性の高分子材料の層を形成し、これをフォト
リソグラフィにより所望のパターンに成形し、そしてこ
のガラス基板を染色漕浸漬して着色されたパターンを得
る工程をＲ，Ｇ，Ｂ３色につき３回繰り返すことにより
カラーフィルタを形成するものである。

【０００５】電着法とは、ガラス基板上に透明電極パタ
ーンを形成し、このガラス基板を顔料、樹脂、電解液等
の入った電着塗装液に浸漬して単色を電着させる工程を
Ｒ，Ｇ，Ｂ３色につき３回繰り返し、そして焼成するこ
とによりカラーフィルタを形成するものである。

【０００６】そして印刷法とは、熱硬化型の樹脂に顔料
を分散させた物を用いた印刷を３回繰り返すことにより
Ｒ，Ｇ，Ｂ各色を塗り分け、その後、樹脂を熱硬化させ
るものである。

【０００７】この４種の方法に共通しているのは、Ｒ，
Ｇ，Ｂ３色を着色するために同一工程を３回繰り返す必
要があり、工程数が多いために、歩留りが低下し、コス
トが高くなる、等の欠点を有するということである。

【０００８】更に、電着法は、形成可能なパターンの形
状が限定されるため、ＴＦＴヘの適用が困難である。ま
た印刷法は、解像性が悪く、パターン微細化への対応が
困難である等の欠点を有する。

【０００９】そこで、これらの欠点を補うべく、ガラス
基板上にインクジェットヘッドによりインクを吐出させ
てカラーフィルタのパターンを形成する技術が提案され
ている（特開昭５９−７５２０５、特開昭６３−２３５
９０１、特開平１−２１７３２０等）。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】このように、カラーフ
ィルタをインクジェット法で製造する場合においては、
赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各色のインクを吐出す
るために別々のインクジェットヘッドが用いられるが、
従来、これらの各ヘッドには、全く同一のものを３個用
いるのが一般的である。

【００１１】そして、インクジェット法の大きな問題点
として、（１）着色部に打ち込むインク量が少ない場合、インク
が着色部全体に広がらず、部分的に濃度が薄くなってし
まう所謂「白抜け」（２）着色部に打ち込むインク量が多い場合には着色部
をインクが乗り越え、隣りの着色部の異なる色のインク
と混ざり合ってしまう「混色」の２つがある。

【００１２】また、一般的に、カラー液晶表示装置に用
いられるカラーフィルタは表示装置メーカーの仕様によ
り着色部の形状（面積や幅等）に様々なものがある。例
えば、着色部の幅が広いものに対して少ない量のインク
を吐出させると「白抜け」の問題が発生しやすく、逆
に、幅の狭い着色部に体して多いインク量を吐出すると
「混色」が発生しやすくなる。

【００１３】さらには、カラーフィルタの着色に使用す
る赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各インクは一般的に
その染料を溶かすための溶剤処理が異なるため、着弾し
てからの広がりに大きな違いがある。この点も、「白抜
け」、「混色」の問題の要因となっている。

【００１４】従来、上記２つの問題を解決するため吐出
インク量を調整する方法としてノズル毎に吐出パワーを
電気的に制御する方法（「ビット補正」）が使われてい
る。

【００１５】「ビット補正」についてインクジェットヘ
ッドの一種であるバブルジェットヘッドを用いる場合に
ついて説明する。

【００１６】バブルジェットヘッドでは、各ノズルに組
み込まれた熱抵抗体に対してある時間のパルス信号を与
えることにより、そこに発生する熱で泡が発生する。こ
の泡の力によってインクを吐出する。そして、ビット補
正とは、このパルス信号の長さ（時間）を変えることに
よって吐出されるインク量を調整するものである。

【００１７】例えば、３本のノズルについていくつかの
パルス信号の時間長さ（加熱時間）とその時のインク吐
出量の関係を求めたグラフを図１５に示す。

【００１８】ここで、３本のノズルのインク吐出量を２
００ｎｇに調整する場合には、図１５に示すように、そ
れぞれ０.５μｓ、０.７５μｓ、１.０μｓの時間長さ
のパルスを各ノズルに印加すればよい。この設定でイン
クを吐出することにより図１６のような直径が均一なイ
ンクドットを得ることが出来る。

【００１９】しかしながら、ビット補正で調整出来るイ
ンク吐出量の幅は狭く、広い幅を調整するためにはヘッ
ド内部に更に複雑な回路構成を要する。これは、ヘッド
のコストアップにもつながる。

【００２０】また、カラーフィルタの着色に使用する赤
（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各インクは一般的にその
染料を溶かすための溶剤処方が異なる。そのため、受容
層に着弾してからの濡れ広がりの程度に違いがある。こ
れは、ビット補正で吐出量を制御する場合にインク毎に
広い吐出量調整を必要とすることを意味している。

【００２１】つまり、同一仕様のヘッドを用いてカラー
フィルタを製造する場合には、Ｒ，Ｇ，Ｂ３色のインク
の吐出量（塗れ広がり）を考慮した最大幅の調整範囲を
備えなければならない。

【００２２】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、インクの種類毎に着色
状態を均一にすることができるカラーフィルタの製造方
法及び製造装置を提供することである。

【００２３】また、本発明の他の目的は、上記の製造方
法により製造されたカラーフィルタ及び表示装置及びこ
の表示装置を備えた装置を提供することである。

【００２４】

【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被着色体に
向けてインクを吐出して前記被着色体上の各画素を着色
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、使用するインクの種類毎にインクの平均吐出量及び
／又はインク打ち込みピッチを変えて前記被着色体を着
色することを特徴としている。

【００２５】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、使用するインクの種類毎にインク吐
出ノズルの穴面積の異なるインクジェットヘッドを用い
て前記被着色体を着色することを特徴としている。

【００２６】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、前記インクの種類とは、赤色イン
ク、緑色インク、青色インクの３種類であることを特徴
としている。

【００２７】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に、赤色
インク用ヘッドと緑色インク用ヘッドと青色インク用ヘ
ッドの３種類のヘッドを用い、夫々のヘッドのインク吐
出ノズルの穴面積を異ならせたことを特徴としている。

【００２８】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３種類のヘッドを、同時に、前
記被着色体に対して相対的に走査させながら、それぞれ
の色のインクを吐出させ、前記被着色体を着色すること
を特徴としている。

【００２９】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、実際に使用するインクを用いてドッ
トパターンを描画し、該ドットパターンをカメラで撮像
し、画像処理することにより前記インクの濡れ広がり方
を検出し、該検出結果に基づいて前記インクの平均吐出
量及び／又は打ち込みピッチを決定することを特徴とし
ている。

【００３０】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、実際に使用するインクを用いてライ
ンパターンを描画し、該ラインパターンをカメラで撮像
し、画像処理することにより前記インクの濡れ広がり方
を検出し、該検出結果に基づいて前記インクの平均吐出
量及び／又は打ち込みピッチを決定することを特徴とし
ている。

【００３１】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は、熱エ
ネルギーを利用してインクを吐出するヘッドであって、
インクに与える熱エネルギーを発生するための熱エネル
ギー発生体を備えることを特徴としている。

【００３２】また、本発明に係わるカラーフィルタの製
造装置は、インクジェットヘッドにより被着色体に向け
てインクを吐出して前記被着色体上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装置であって、使
用するインクの種類毎にインクの平均吐出量及び／又は
インクの打ち込みピッチを変える制御手段を具備するこ
とを特徴としている。

【００３３】また、この発明に係わるカラーフィルタの
製造装置において、使用するインクの種類毎にインク吐
出ノズルの穴面積の異なるインクジェットヘッドを具備
することを特徴としている。

【００３４】また、この発明に係わるカラーフィルタの
製造装置において、前記インクの種類とは、赤色イン
ク、緑色インク、青色インクの３種類であることを特徴
としている。

【００３５】また、この発明に係わるカラーフィルタの
製造装置において、前記インクジェットヘッドとして、
赤色インク用ヘッドと緑色インク用ヘッドと青色インク
用ヘッドの３種類のヘッドを備え、夫々のヘッドのイン
ク吐出ノズルの穴面積が異なることを特徴としている。

【００３６】また、この発明に係わるカラーフィルタの
製造装置において、前記３種類のヘッドを、同時に、前
記被着色体に対して相対的に走査させるための移動手段
をさらに具備することを特徴としている。

【００３７】また、この発明に係わるカラーフィルタの
製造装置において、前記インクの平均吐出量及び／又は
インクの打ち込みピッチは、実際に使用するインクを用
いてドットパターンを描画し、該ドットパターンをカメ
ラで撮像し、画像処理することにより前記インクの濡れ
広がり方を検出し、該検出結果に基づいて決定されるこ
とを特徴としている。

【００３８】また、この発明に係わるカラーフィルタの
製造装置において、前記インクの平均吐出量及び／又は
インクの打ち込みピッチは、実際に使用するインクを用
いてラインパターンを描画し、該ラインパターンをカメ
ラで撮像し、画像処理することにより前記インクの濡れ
広がり方を検出し、該検出結果に基づいて決定されるこ
とを特徴としている。

【００３９】また、この発明に係わるカラーフィルタの
製造装置において、前記インクジェットヘッドは、熱エ
ネルギーを利用してインクを吐出するヘッドであって、
インクに与える熱エネルギーを発生するための熱エネル
ギー発生体を備えることを特徴としている。

【００４０】また、本発明に係わるカラーフィルタは、
インクジェットヘッドにより被着色体に向けてインクを
吐出して前記被着色体上の各画素を着色することにより
製造されたカラーフィルタであって、使用するインクの
種類毎にインクの平均吐出量及び／又はインク打ち込み
ピッチを変えて前記被着色体を着色して製造されたこと
を特徴としている。

【００４１】また、本発明に係わる表示装置は、インク
ジェットヘッドにより被着色体に向けてインクを吐出し
て前記被着色体上の各画素を着色することにより製造さ
れたカラーフィルタを備える表示装置であって、使用す
るインクの種類毎にインクの平均吐出量及び／又はイン
ク打ち込みピッチを変えて前記被着色体を着色して製造
されたカラーフィルタと、光量を可変とする光量可変手
段とを一体に備えることを特徴としている。

【００４２】また、本発明に係わる表示装置を備えた装
置は、インクジェットヘッドにより被着色体に向けてイ
ンクを吐出して前記被着色体上の各画素を着色すること
により製造されたカラーフィルタを有する表示装置を備
えた装置であって、使用するインクの種類毎にインクの
平均吐出量及び／又はインク打ち込みピッチを変えて前
記被着色体を着色して製造されたカラーフィルタと、光
量を可変とする光量可変手段とを一体に備える表示装置
と、該表示装置に画像信号を供給する画像信号供給手段
とを具備することを特徴としている。

【００４３】

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

【００４４】図１はカラーフィルタの製造装置の実施形
態の構成を示す概略図である。

【００４５】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の着色を行うためにＲ
（赤）,Ｇ（緑）,Ｂ（青）のインクを夫々吐出する３つ
のインクジェットヘッド５５ａ,５５ｂ,５５ｃを備える
ヘッドユニット、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。

【００４６】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。

【００４７】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。

【００４８】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５５ａ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個のヘッドはインク吐出ノズルの穴径の
大きさを除いて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。

【００４９】図３において、インクジェットヘッド５５
ａ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。

【００５０】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。

【００５１】図４は、カラーフィルタの製造工程の例を
示した図である。

【００５２】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。図４（ａ）は、光透過部７
と遮光部であるブラックマトリクス２を備えたガラス基
板１を示す。まず、ブラックマトリクス２の形成された
基板１上に光照射又は光照射と加熱により硬化可能であ
り且つインク受容性を有する樹脂組成物を塗布し、必要
に応じてプリベークを行って樹脂層３を形成する（図４
（ｂ））。樹脂層３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。

【００５３】次に、ブラックマトリクス２により遮光さ
れる部分の樹脂層をフォトマスク４を使用して予めパタ
ーン露光を行うことにより樹脂層の一部を硬化させてイ
ンクを吸収しない部位５（非着色部位）を形成し（図４
（ｃ））、その後インクジェットヘッドを用いてＲ、
Ｇ、Ｂの各色を一度に着色し（図４（ｄ））、必要に応
じてインクの乾燥を行う。

【００５４】パターン露光の際に使用されるフォトマス
ク４としては、ブラックマトリクスによる遮光部分を硬
化させるための開口部を有するものを使用する。この
際、ブラックマトリクスに接する部分での着色剤の色抜
けを防止するために、比較的多くのインクを付与するこ
とが必要である。そのためにブラックマトリクスの（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。

【００５５】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り、また液状インク、ソ
リッドインク共に使用可能である。

【００５６】本発明で使用する硬化可能な樹脂組成物と
しては、インク受容性を有し、且つ光照射又は光照射と
加熱の少なくとも一方の処理により硬化し得るものであ
ればいずれでも使用可能であり、樹脂としては例えばア
クリル系樹脂、エポキシ樹脂、シリコン樹脂、ヒドロキ
シプロピルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、
メチルセルロース、カルボキシメチルセルロースなどの
セルロース誘導体あるいはその変性物等が挙げられる。

【００５７】これらの樹脂を光あるいは光と熱により架
橋反応を進行させるために光開始剤（架橋剤）を用いる
ことも可能である。光開始剤としては、重クロム酸塩、
ビスアジド化合物、ラジカル系開始剤、カチオン系開始
剤、アニオン系開始剤等が使用可能である。またこれら
の光開始剤を混合して、あるいは他の増感剤と組み合わ
せて使用することもできる。更にオニウム塩などの光酸
発生剤を架橋剤として併用することも可能である。な
お、架橋反応をより進行させるために光照射の後に熱処
理を施してもよい。

【００５８】これらの組成物を含む樹脂層は、非常に耐
熱性、耐水性等に優れており、後工程における高温ある
いは洗浄工程に十分耐え得るものである。

【００５９】本発明で使用するインクジェット方式とし
ては、エネルギー発生素子として電気熱変換体を用いた
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。

【００６０】また、本例では基板上にブラックマトリク
スが形成された例を示しているが、ブラックマトリクス
は、硬化可能な樹脂組成物層を形成後、あるいは着色後
に樹脂層上に形成されたものであっても特に問題はな
く、その形態は本例に限定されるものではない。また、
その形成方法としては、基板上にスパッタもしくは蒸着
により金属薄膜を形成し、フォトリソ工程によりパター
ニングすることが好ましいが、これに限定されるもので
はない。

【００６１】次いで光照射のみ、熱処理のみ、又は光り
照射及び熱処理を行って硬化可能な樹脂組成物を硬化さ
せ（図４（ｅ））、必要に応じて保護層８を形成（図４
（ｆ）する。なお、図中ｈνは光の強度を示し、熱処理
の場合は、ｈνの光の代わりに熱を加える。保護層８と
しては、光硬化タイプ、熱硬化タイプあるいは光熱併用
タイプの第２の樹脂組成物を用いて形成するか、あるい
は無機材料を用いて蒸着またはスパッタによって形成す
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、配向膜形成プロセス
等に十分耐えうるものであれば使用可能である。

【００６２】図５乃至図７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。

【００６３】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５参照）、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６参照）。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。

【００６４】また、図７に示すように、画素電極２０上
に着色部を形成し、カラーフィルタとして機能させるよ
うにしても良い。すなわち、カラーフィルタを構成する
着色部は、ガラス基板上に形成されることに限定される
ものではない。なお、図７に示す形式においては、画素
電極上にインク受容層を形成し、この受容層にインクを
付与する場合と、画素電極上に色材を混入した樹脂イン
クを直射ちする場合とがある。

【００６５】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８乃至図１０を参照して説明す
る。

【００６６】図８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。

【００６７】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。

【００６８】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。

【００６９】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。

【００７０】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。

【００７１】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。

【００７２】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。

【００７３】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。

【００７４】図９は図８に示す情報処理装置の模式的概
観図である。

【００７５】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。

【００７６】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。

【００７７】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。

【００７８】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。

【００７９】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。

【００８０】なお、上述した情報処理装置は図１０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９と同一機能を
有する部分には、対応する符号を付す。

【００８１】次に、本発明の特徴的な部分であるインク
の種類に応じてインクジェットヘッドのインク吐出ノズ
ルの穴径を異ならせる方法について説明する。

【００８２】（第１の実施形態）先ず、使用するＲ
（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）各インクのインク受容層
（図４における樹脂層３）での濡れ広がりを測定する。
その方法としては、例えば、図１１に示すようなドット
パターンをインク受容層を塗布したガラス基板にインク
ジェットヘッド５５ａ,５５ｂ,５５ｃの全ノズルを用い
て描画する。

【００８３】図１１には３本のヘッド５５ａ,５５ｂ,５
５ｃでＲ，Ｇ，Ｂそれぞれのドットパターンを描画した
ところを示す。

【００８４】これを、図１２に示す測定系の画像処理装
置を用いてドット径（ドット面積でもよい）を全てのド
ットについて計測する。

【００８５】図１２において３１は画像処理装置、３２
は装置全体を制御するコンピュータ、３３は取り込み画
像を拡大する顕微鏡、３４はドットパターンを描画する
ガラス基板を載せるステージ、３５は拡大された画像を
画像処理装置３１の取り込むためのＣＣＤカメラ、３６
は透過光源である。

【００８６】ドットパターンは透過光源３６の透過光で
顕微鏡３３で拡大され、ＣＣＤカメラ３５を通して画像
処理装置３１に入力され、２値化等の画像処理を施され
てその直径または面積が求められる。

【００８７】ドット径計測後、その広がり具合が実際の
カラーフィルタの着色部（画素）の幅（或いは面積）に
対し適当なものであるかを判定する。

【００８８】その結果、ある割合でインク吐出量を調整
する必要が生じた場合、吐出量を増やしたいのであれば
ヘッドノズルの穴面積を大きくするように、逆に吐出量
を減らしたいのであればヘッドノズルの穴面積を小さく
するように、インクジェットヘッドの製造時に穴面積を
調整する。

【００８９】今回、本願発明者が実験に使用したヘッド
において、ノズルの穴面積とこのノズルから吐出された
インクの着弾ドット径の関係を図１４に示す。この図に
よれば、穴面積と着弾ドット径がきわめて高い相関関係
にあることが分かる。このように、ノズル穴面積でイン
ク吐出量を制御することが可能である。

【００９０】ヘッドのノズル穴面積の具体的な調整方法
としては、例えば特開平２−１２１８４２号公報に記載
されているようなヘッドの製造方法を適用することがで
きる。

【００９１】ここに示されているエキシマレーザーのパ
ワーをマスクで調整する方法を用いることにより容易に
ヘッドのノズル穴面積の変更が可能であり、最適なノズ
ル穴面積を得ることが出来る。

【００９２】この様な手順を通して加工されたヘッドを
図１に示す装置に使うことにより「白抜け」や「混色」
の問題に対してマージンの広いカラーフィルタ製造が可
能となる。

【００９３】（第２の実施形態）第１の実施形態ではド
ットパターンを描画してそのドット径あるいはドット面
積を測定して最適なヘッドノズル穴面積を決定したが、
描画パターンとしては必ずしもドットである必要はなく
例えば図１３に示すラインパターンをインクジェットヘ
ッド５５ａ,５５ｂ,５５ｃ全てのノズルで描画する。

【００９４】そして、ラインパターンの幅を図１２に示
す測定系で計測しその値を基に各ヘッドのノズル穴面積
を決定してもよい。

【００９５】ラインパターンの描画は特に実際のカラー
フィルタの着色の場合に近く、この時のラインパターン
の幅（濡れ広がり）を測定しノズルの穴面積を決定した
方がより良い結果が得られると予想される。

【００９６】また、ヘッドの製造方法として第１の実施
形態ではエキシマレーザーとマスクを用いる方法を上げ
ているが、これに限定されることなく、例えば特公昭６
２−５９６７２号公報に記載されている感光性樹脂を用
いる方法でもよい。

【００９７】また、フォトリソ法を用いることも考えら
れる。

【００９８】レーザによる穴開け法は容易でありコスト
的なメリットは大きいが穴面積の均一化と言う点ではフ
ォトリソ法が有利である。

【００９９】要求されるヘッドの精度に応じていずれか
の方法を選択することが望ましい。以上、第１の実施形
態と第２の実施形態において、使用するノズルの穴面積
によりインク吐出量を変化させる方法について述べた
が、先に示した他の方法（「ビット補正」、圧電素子ヘ
ッドにおける印加電圧制御）を用いても可能であること
は言うまでもない。

【０１００】ただし、「ビット補正」で可変可能なイン
ク吐出量は、回路構成にもよるが２０％程度であり、圧
電素子ヘッドでは倍以上のインク吐出量制御が可能であ
る。そして、図１４においても部分的にノズル穴面積と
着弾ドット径の相関がややズレて入るノズルについては
「ビット補正」等で調整することによりさらに適切なイ
ンク吐出量を得ることができる。

【０１０１】なお、本発明は、その主旨を逸脱しない範
囲で、上記実施形態を修正又は変形したものに適用可能
である。

【０１０２】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。

【０１０３】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。

【０１０４】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。

【０１０５】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。

【０１０６】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。

【０１０７】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。

【０１０８】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。

【０１０９】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。

【０１１０】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。

【０１１１】

【発明の効果】以上述べたように本発明をによれば、イ
ンクジェットヘッドのコストに係わる電気的回路を追加
することなく、インクジェット法によるカラーフィルタ
の製造法の大きな問題である「白抜け」及び「混色」に
対するマージンを広げることが出来る。これは、カラー
フィルタ製造上の歩留まりを上げることにもつながり、
ひいてはカラーフィルタ自体のコストダウンにつなが
る。

【０１１２】

【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】カラーフィルタの製造工程を示した図である。

【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を示す断面図である。

【図６】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７】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さらに他の例を示す断面図
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】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１０】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１１】インクジェットヘッドを使用して描画したド
ットパターンの例である。

【図１２】インクの濡れ広がり方を測定する測定系を示
した図である。

【図１３】インクジェットヘッドを使用して描画したラ
インパターンの例である。

【図１４】ノズルの穴面積とこのノズルから吐出された
インクの着弾ドット径の関係を示す図である。

【図１５】パルス時間（加熱時間）とインク吐出量の関
係を表す図である。

【図１６】ビット補正後の各ノズルで印字されるドット
パターンイメージの例を示した図である。

【符号の説明】

３１画像処理装置３２パーソナルコンピュータ３３光学顕微鏡３４ＸＹステージ３５カラーＣＣＤカメラ３６透過光源

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】インクジェットヘッドにより被着色体に
向けてインクを吐出して前記被着色体上の各画素を着色
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、使用するインクの種類毎にインクの平均吐出量及び／又
はインク打ち込みピッチを変えて前記被着色体を着色す
ることを特徴とするカラーフィルタの製造方法。
【請求項２】使用するインクの種類毎にインク吐出ノ
ズルの穴面積の異なるインクジェットヘッドを用いて前
記被着色体を着色す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】前記インクの種類とは、赤色インク、緑
色インク、青色インクの３種類であ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４】前記インクジェットヘッドに、赤色イン
ク用ヘッドと緑色インク用ヘッドと青色インク用ヘッド
の３種類のヘッドを用い、夫々のヘッドのインク吐出ノ
ズルの穴面積を異ならせたことを特徴とする請求項３に
記載のカラーフィルタの製造方法。
【請求項５】前記３種類のヘッドを、同時に、前記被
着色体に対して相対的に走査させながら、それぞれの色
のインクを吐出させ、前記被着色体を着色することを特
徴とする請求項４に記載のカラーフィルタの製造方法。
【請求項６】実際に使用するインクを用いてドットパ
ターンを描画し、該ドットパターンをカメラで撮像し、
画像処理することにより前記インクの濡れ広がり方を検
出し、該検出結果に基づいて前記インクの平均吐出量及
び／又は打ち込みピッチを決定す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７】実際に使用するインクを用いてラインパ
ターンを描画し、該ラインパターンをカメラで撮像し、
画像処理することにより前記インクの濡れ広がり方を検
出し、該検出結果に基づいて前記インクの平均吐出量及
び／又は打ち込みピッチを決定す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８】前記インクジェットヘッドは、熱エネル
ギーを利用してインクを吐出するヘッドであって、イン
クに与える熱エネルギーを発生するための熱エネルギー
発生体を備え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９】インクジェットヘッドにより被着色体に
向けてインクを吐出して前記被着色体上の各画素を着色
することによりカラーフィルタを製造する装置であっ
て、使用するインクの種類毎にインクの平均吐出量及び／又
はインクの打ち込みピッチを変える制御手段を具備する
ことを特徴とするカラーフィルタの製造装置。
【請求項１０】使用するインクの種類毎にインク吐出
ノズルの穴面積の異なるインクジェットヘッドを具備す
ることを特徴とする請求項９に記載のカラーフィルタの
製造装置。
【請求項１１】前記インクの種類とは、赤色インク、
緑色インク、青色インクの３種類であることを特徴とす
る請求項９に記載のカラーフィルタの製造装置。
【請求項１２】前記インクジェットヘッドとして、赤
色インク用ヘッドと緑色インク用ヘッドと青色インク用
ヘッドの３種類のヘッドを備え、夫々のヘッドのインク
吐出ノズルの穴面積が異なることを特徴とする請求項９
に記載のカラーフィルタの製造装置。
【請求項１３】前記３種類のヘッドを、同時に、前記
被着色体に対して相対的に走査させるための移動手段を
さらに具備することを特徴とする請求項１２に記載のカ
ラーフィルタの製造装置。
【請求項１４】前記インクの平均吐出量及び／又はイ
ンクの打ち込みピッチは、実際に使用するインクを用い
てドットパターンを描画し、該ドットパターンをカメラ
で撮像し、画像処理することにより前記インクの濡れ広
がり方を検出し、該検出結果に基づいて決定されること
を特徴とする請求項９に記載のカラーフィルタの製造装
置。
【請求項１５】前記インクの平均吐出量及び／又はイ
ンクの打ち込みピッチは、実際に使用するインクを用い
てラインパターンを描画し、該ラインパターンをカメラ
で撮像し、画像処理することにより前記インクの濡れ広
がり方を検出し、該検出結果に基づいて決定されること
を特徴とする請求項９に記載のカラーフィルタの製造装
置。
【請求項１６】前記インクジェットヘッドは、熱エネ
ルギーを利用してインクを吐出するヘッドであって、イ
ンクに与える熱エネルギーを発生するための熱エネルギ
ー発生体を備えることを特徴とする請求項９に記載のカ
ラーフィルタの製造装置。
【請求項１７】インクジェットヘッドにより被着色体
に向けてインクを吐出して前記被着色体上の各画素を着
色することにより製造されたカラーフィルタであって、使用するインクの種類毎にインクの平均吐出量及び／又
はインク打ち込みピッチを変えて前記被着色体を着色し
て製造されたことを特徴とするカラーフィルタ。
【請求項１８】インクジェットヘッドにより被着色体
に向けてインクを吐出して前記被着色体上の各画素を着
色することにより製造されたカラーフィルタを備える表
示装置であって、使用するインクの種類毎にインクの平均吐出量及び／又
はインク打ち込みピッチを変えて前記被着色体を着色し
て製造されたカラーフィルタと、光量を可変とする光量可変手段とを一体に備えることを
特徴とする表示装置。
【請求項１９】インクジェットヘッドにより被着色体
に向けてインクを吐出して前記被着色体上の各画素を着
色することにより製造されたカラーフィルタを有する表
示装置を備えた装置であって、使用するインクの種類毎にインクの平均吐出量及び／又
はインク打ち込みピッチを変えて前記被着色体を着色し
て製造されたカラーフィルタと、光量を可変とする光量
可変手段とを一体に備える表示装置と、該表示装置に画像信号を供給する画像信号供給手段とを
具備することを特徴とする表示装置を備えた装置。