JPH1164626A

JPH1164626A - 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: JPH1164626A
Application number: JP23004197A
Authority: JP
Inventors: Tetsuo Okabe; 哲夫岡部
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1997-08-26
Filing date: 1997-08-26
Publication date: 1999-03-05

Abstract

(57)【要約】【課題】インクジェットヘッドによる吐出の位置をカラ
ーフィルタ基板の画素に対し高精度にアライメントを行
うことができるカラーフィルタの製造装置を提供する。【解決手段】基板２０５を搭載して移動するＸＹステー
ジ２０３と、基板２０５上にインクジェットヘッド２０
６から吐出されたインクの着弾位置と基板２０５上の画
素との相対位置を検出するための検出光学系２０９と、
検出光学系２０９による検出結果に基づいて、インクジ
ェットヘッド２０６の位置を算出する演算部と、インク
ジェットヘッド２０６の位置を調整するための調整機構
とを具備する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インクジェットヘ
ッドにより基板に向けてインクを吐出して各画素を着色
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
る方法である。

【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に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方法である。

【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方法である。

【０００６】そして印刷法とは、熱硬化型の樹脂に顔料
を分散させたものを用いた印刷を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
トが高くなるという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からインクをを吐出させ
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号公報、特開昭６３−
２３５９０１号公報、特開平１−２１７３２０号公報
等）。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】このようなインクジェ
ット方式を用いてカラーフィルタを製造する場合、複数
の吐出ノズルを有する長尺状のインクジェットヘッドを
カラーフィルタ基板に対して相対的に走査させ、カラー
フィルタの複数の画素列を一回の走査で着色することが
一般的に行われる。この場合カラーフィルタ用基板を製
造装置に装着する際には、カラーフィルタ基板をインク
ジェットヘッドに対してアライメントすることが行われ
る。このとき、カラーフィルタ基板上にある、画素の位
置、製造装置用のアライメントマーク位置が、設計値と
ずれていると、高精度な着色を行なうことができない。
また、生産性についても考慮が払われていない。

【００１１】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、インクジェットヘッド
による吐出の位置をカラーフィルタ基板の画素に対し高
精度にアライメントを行う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。

【００１２】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。

【００１３】

【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、複数のインク吐出ノズルを有するインク
ジェットヘッドを基板に対して相対的に走査させながら
インクを吐出して前記基板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、前記イン
クジェットヘッドの複数のノズルから前記基板上にイン
クを吐出する吐出工程と、該吐出工程で吐出されたイン
クの着弾位置と前記基板上の前記画素との相対位置を検
出する検出工程と、該検出工程の検出結果に基づいて、
前記インクジェットヘッドの位置を算出する演算工程
と、該演算工程の算出結果に基づいて前記インクジェッ
トヘッドの位置を調整する調整工程と、該調整工程で位
置調整された前記インクジェットヘッドにより前記基板
を着色する着色工程とを具備することを特徴としてい
る。

【００１４】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、前記インク吐出ノズルは、走査方向
と直交する方向に、前記画素のピッチ間隔とは必ずしも
一致しないピッチ間隔で並んでおり、前記調整工程で
は、前記インクジェットヘッドを前記走査方向に対して
所定角度回動させることにより、前記吐出ノズルから吐
出されたインクの着弾位置のピッチを前記画素のピッチ
に合わせる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、前記演算工程では、前記検出工程に
おいて検出された所の、画素に対する２つ以上の吐出ノ
ズルから吐出されたインクの着弾点の相対位置と、前記
インクジェットヘッドの回動時の中心座標とから、前記
インクジェットヘッドの前記走査方向と直交する方向の
位置補正量と、前記インクジェットヘッドの回動量を演
算す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、前記調整工程では、前記インクジェ
ットヘッドの前記走査方向と直交する方向の位置の調整
と、前記インクジェットヘッドの回動量の調整とを行な
う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。

【００１８】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を基板に対して相対的
に走査させながらインクを吐出して前記基板上の各画素
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、前記基板を搭載して移動する移動手段と、前記
基板上に前記インクジェットヘッドから吐出されたイン
クの着弾位置と前記基板上の前記画素との相対位置を検
出するための検出手段と、該検出手段による検出結果に
基づいて、前記インクジェットヘッドの位置を算出する
演算手段と、前記インクジェットヘッドの位置を調整す
るための調整手段とを具備することを特徴としている。

【００１９】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、走査
方向と直交する方向に、前記画素のピッチ間隔とは必ず
しも一致しないピッチ間隔で並ぶ複数のインク吐出ノズ
ルを有しており、前記調整手段は、前記インクジェット
ヘッドを前記走査方向に対して所定角度回動させること
により、前記吐出ノズルから吐出されたインクの着弾位
置のピッチを前記画素のピッチに合わせることを特徴と
している。

【００２０】また、この発明に係わるカラーフィルタの
製造装置において、前記演算手段は、前記検出手段によ
り検出された所の、画素に対する２つ以上の吐出ノズル
から吐出されたインクの着弾点の相対位置と、前記イン
クジェットヘッドの回動時の中心座標とから、前記イン
クジェットヘッドの前記走査方向と直交する方向の位置
補正量と、前記インクジェットヘッドの回動量を演算す
ることを特徴としている。

【００２１】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、前記調整手段は、前記インクジェッ
トヘッドの前記走査方向と直交する方向の位置を調整す
る第１の調整機構と、前記インクジェットヘッドの回動
量を調整する第２の調整機構とを備えることを特徴とし
ている。

【００２２】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。

【００２３】また、本発明に係わるカラーフィルタは、
複数のインク吐出ノズルを有するインクジェットヘッド
を基板に対して相対的に走査させながらインクを吐出し
て前記基板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、前記インクジェットヘッドの
複数のノズルから前記基板上にインクを吐出する吐出工
程と、該吐出工程で吐出されたインクの着弾位置と前記
基板上の前記画素との相対位置を検出する検出工程と、
該検出工程の検出結果に基づいて、前記インクジェット
ヘッドの位置を算出する演算工程と、該演算工程の算出
結果に基づいて前記インクジェットヘッドの位置を調整
する調整工程と、該調整工程で位置調整された前記イン
クジェットヘッドにより前記基板を着色する着色工程と
を経て製造されたことを特徴としている。

【００２４】また、本発明に係わる表示装置は、複数の
インク吐出ノズルを有するインクジェットヘッドを基板
に対して相対的に走査させながらインクを吐出して前記
基板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、前記インクジェッ
トヘッドの複数のノズルから前記基板上にインクを吐出
する吐出工程と、該吐出工程で吐出されたインクの着弾
位置と前記基板上の前記画素との相対位置を検出する検
出工程と、該検出工程の検出結果に基づいて、前記イン
クジェットヘッドの位置を算出する演算工程と、該演算
工程の算出結果に基づいて前記インクジェットヘッドの
位置を調整する調整工程と、該調整工程で位置調整され
た前記インクジェットヘッドにより前記基板を着色する
着色工程とを経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。

【００２５】また、本発明に係わる表示装置を備えた装
置は、複数のインク吐出ノズルを有するインクジェット
ヘッドを基板に対して相対的に走査させながらインクを
吐出して前記基板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、前記インクジェットヘッドの複数のノズルから
前記基板上にインクを吐出する吐出工程と、該吐出工程
で吐出されたインクの着弾位置と前記基板上の前記画素
との相対位置を検出する検出工程と、該検出工程の検出
結果に基づいて、前記インクジェットヘッドの位置を算
出する演算工程と、該演算工程の算出結果に基づいて前
記インクジェットヘッドの位置を調整する調整工程と、
該調整工程で位置調整された前記インクジェットヘッド
により前記基板を着色する着色工程とを経て製造された
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。

【００２６】

【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。

【００２７】図１は、カラーフィルタの製造工程の例を
示した図である。

【００２８】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１（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上に光照射と加熱の少なくとも一方の処理により
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１（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。

【００２９】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１
（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１（ｄ））、必要に応
じてインクの乾燥を行う。

【００３０】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。

【００３１】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。

【００３２】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。

【００３３】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。

【００３４】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。

【００３５】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。

【００３６】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。

【００３７】次いで光照射または熱処理の少なくとも一
方の処理を行って硬化可能な樹脂組成物を硬化させ（図
１（ｅ））、必要に応じて保護層８を形成（図１（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。

【００３８】また、本例では基板上に樹脂組成物を形成
する例を示しているが、以下のように基板に直接インク
を付与してもよい。

【００３９】すなわち、インクジェット方式を利用し
て、Ｒ、Ｇ、Ｂインクがちょうど遮光部を構成するブラ
ックマトリクスの間の光透過部を埋めるようにして付与
される。このＲ、Ｇ、Ｂパターンは、いわゆるキャステ
ィングのような形で形成されてもよい。また、ブラック
マトリクス上で各色インクが重ならない範囲で印字され
るのが好ましい。

【００４０】使用されるインクは、光や熱などのエネル
ギーの付与により硬化可能であれば、染料系、顔料系い
ずれでも用いることができ、また、液状インク、ソリッ
ドインク共に使用可能である。インク中には光硬化可能
な成分あるいは熱硬化可能な成分あるいは光及び熱の双
方により硬化可能な成分を含有することが必須であり、
このような成分としては、様々な市販の樹脂、硬化剤を
用いることができ、インク中に固着等の問題を起こすも
のでなければ特に限られない。具体的には、アクリル系
樹脂、エポキシ系樹脂、メラミン樹脂等が好適に用いら
れる。

【００４１】図２及び図３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。

【００４２】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２参照）、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３参照）。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。

【００４３】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４乃至図６を参照して説明する。

【００４４】図４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。

【００４５】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。

【００４６】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。

【００４７】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。

【００４８】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。

【００４９】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。

【００５０】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。

【００５１】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。

【００５２】図６は図４に示す情報処理装置の模式的概
観図である。

【００５３】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。

【００５４】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。

【００５５】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。

【００５６】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。

【００５７】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。

【００５８】なお、上述した情報処理装置は図６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５と同一機能を有
する部分には、対応する符号を付す。

【００５９】次に、図７は一実施形態にかかわるカラー
フィルタの製造装置９０の外観斜視図であり、図８は図
７に示す装置に使用されるインクジェットヘッドユニッ
ト２０６の外観斜視図である。

【００６０】図７において、２０１は装置搭載用の定
盤、２０２は定盤２０１を支持し、外部振動を遮断する
ための除振台、２０３は定盤１上に設けられ、大ストロ
ーク移動を行うＸＹステージ、２０４はＸＹステージ２
０３上に搭載されたθ方向及びＺチルト方向のアライメ
ント合わせ用のθ−Ｚチルトステージ、２０５はθ−Ｚ
チルトステージ２０４に搭載されたガラス基板、２０６
は赤（Ｒ）インク用のインクジェットヘッド２０６ａ、
緑（Ｇ）インク用のインクジェットヘッド２０６ｂ、青
（Ｂ）インク用のインクジェットヘッド２０６ｃを備え
るインクジェットヘッドユニット、２０７は基板２０５
のＸ，Ｙ，θ方向のアライメント検出用光学系、２０８
は基板２０５のＺ方向位置を検出するためのＺ検出用光
学系、２０９はインクジェットヘッドユニット２０６か
ら吐出されるインクの着弾位置検出用の光学系である。

【００６１】インクジェットヘッドユニット２０６は、
図８に示すように、赤インク用ヘッド２０６ａ、緑イン
ク用ヘッド２０６ｂ、青インク用ヘッド２０６ｃの３つ
のインクジェットヘッドと、これらのヘッドを支持する
ための支持プレート２１４と、支持プレート２１４と３
つのインクジェットヘッド２０６ａ,２０６ｂ,２０６ｃ
との間に設けられ、それぞれのインクジェットヘッド
を、支持プレート２１４に対して夫々独立にＸ方向及び
Ｙ方向に位置調整すると共にθ方向に回動させる調整機
構２１０ａ,２１０ｂ,２１０ｃと、支持プレート２１４
をθ方向に回動させる回動機構２１２とを備えている。

【００６２】図９はカラーフィルタの製造装置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、６
２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。

【００６３】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ＸＹステージ２０３及びθ−Ｚチル
トステージ２０４の動作を制御するステージ制御部、７
２は調整機構２１０ａ,２１０ｂ,２１０ｃ及び回動機構
２１２の動作を制御するヘッド位置制御部、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。

【００６４】次に、図１０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２０６ａ
〜２０６ｃの構造を示す図である。図８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１０にはこれらの３個のヘッドのうち
の１つ（２０６ａ）の構造を代表して示している。

【００６５】図１０において、インクジェットヘッド２
０６ａ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１
０８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。

【００６６】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１０の様な状態に組み立てられ
る。図１０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１０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
（インク吐出ノズル）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。

【００６７】上記構成において、カラーフィルタの着色
を実際に行なう前工程として、インクジェットヘッドユ
ニット２０６を製造装置９０に搭載した後、カラーフィ
ルタ基板をθ−Ｚチルトステージ２０４に搭載する。次
に、アライメント検出光学系２０７でカラーフィルタ基
板に形成されているアライメントマークの位置を検出
し、このアライメントマークの位置をもとにして、ＸＹ
ステージ２０３およびθ−Ｚチルトステージ２０４を駆
動し、カラーフィルタ基板２０５のＸ，Ｙ，θ方向のア
ライメントを行う。

【００６８】次に、インクジェットヘッド２０６ａ〜２
０６ｃで、図１１に示すような評価用のドットパターン
をカラーフィルタ基板２０５上の有効領域外の画素上に
描画する。この評価用のパターンは、ドットパターンで
なくても、インクジェットヘッド２０６ａ〜２０６ｃの
着弾位置とカラーフィルタ基板上の画素位置との相対位
置を測定できるものならどんなパターン（例えば図１２
に示すようなライン状に描画されたパターン）でも可能
である。さらにＸＹステージ２０３を移動し、着弾位置
検出光学系２０９により、インクジェットヘッドから吐
出されたインクの着弾位置とカラーフィルタ基板上の画
素位置との相対位置を少なくとも２点以上で測定する。
このことによりインクジェットヘッド２０６ａ〜２０６
ｃの着弾位置とカラーフィルタ基板上の画素位置との相
対位置を正確に測定することができる。

【００６９】また、インクジェットヘッドから吐出され
たインクの着弾位置とカラーフィルタ基板上の画素位置
との相対位置測定は、他の装置で測定しておき、この測
定値がカラーフィルタの製造装置９０において再現され
るようにしても良い。具体的には、カラーフィルタ基板
のアライメントマークを基準にして、上記の他の装置で
のカラーフィルタ基板の設置姿勢が、カラーフィルタの
製造装置９０においても再現されるようにすれば良い。

【００７０】上記の測定結果に基づき、インクジェット
ヘッド２０６ａ,２０６ｂ,２０６ｃのカラーフィルタ基
板２０５に対するθ方向のズレ、Ｘ方向のズレ、Ｙ方向
のズレを調整機構２１０ａ,２１０ｂ,２１０ｃを駆動さ
せることにより補正する。また、Ｘ方向、Ｙ方向のズレ
はＸＹステージ２０３の位置を調整することにより補正
することもできる。θ方向のズレは、インクジェットヘ
ッドから吐出されたインクの着弾位置のピッチ間隔が、
画素のピッチ間隔に正確に合うように補正する。また、
θ方向の位置ズレ補正のときに生ずるＸ方向のズレ量
は、ヘッドの回動中心位置と着弾位置とから計算するこ
とができる。また、Ｘ方向のズレは、インクジェットヘ
ッドから吐出されたインクの着弾位置が、画素の幅の中
心に正確に合うように調整する。また、Ｙ方向のズレ
は、３つのインクジェットヘッドのＹ方向の相対距離が
等しくなるように調整する。

【００７１】図１３は、インクジェットヘッドの位置調
整の手順を示すフローチャートである。

【００７２】上記の説明では、緑インク用ヘッド２０６
ｂの位置も調整機構２１０ｂで補正するように説明した
が、実際には、緑インク用ヘッド２０６ｂの位置調整
は、ステップＳ１,Ｓ２に示すように、ヘッドユニット
２０６全体をθ方向及びＸ方向に動かすことにより調整
する。その後、ステップＳ３〜ステップＳ６に示すよう
に、赤インク用ヘッド２０６ａ及び青インク用ヘッド２
０６ｃのθ方向の調整、Ｘ方向の調整及びＹ方向の調整
を調整機構２１０ａ,２１０ｃを用いて行なう。また、
Ｙ方向のズレは、インクジェットヘッドの吐出タイミン
グを制御することでも調整できる。

【００７３】このようなインクジェットヘッドユニット
２０６の調整が済んだ後に、ＸＹステージ２０３を駆動
して、インクジェットヘッドユニット２０６がカラーフ
ィルタ基板２０５の有効画素領域上に来るように移動さ
せる。そして、ヘッドユニット２０６をカラーフィルタ
基板に対して相対的にＹ方向に走査させながら、カラー
フィルタ基板２０５の着色を行ない、カラーフィルタを
作成する。

【００７４】なお、上記の説明では、カラーフィルタ基
板の有効画素領域外に評価用のパターンを描画するよう
に説明したが、ヘッドのアライメント調整のための専用
基板に評価用のパターンを描画し、ヘッドの調整をする
ようにしても良い。カラーフィルタ基板のブラックマト
リクス及びアライメントマークは、通常フォトリソ工程
によりパターニングされるので、このフォトリソ工程に
使用するマスクが同一であれば、複数枚のカラーフィル
タ基板間で、アライメントマークと画素との相対位置関
係は、正確に一致する。言い換えれば、アライメントマ
ークの位置及び画素の位置は、設計値とは若干ずれてい
たとしても、そのずれ量は複数の基板間で全く同一であ
る。そのため、アライメント調整の専用基板を用いてヘ
ッドのアライメントを行なった後に、アライメントマー
クを基準にして、専用基板と全く同じ設置姿勢に実際の
カラーフィルタ用の基板を設置すれば、インクジェット
ヘッドのアライメントは実際に着色するカラーフィルタ
基板に対しても保証されることとなる。

【００７５】以上説明したように、インクジェットヘッ
ドから吐出されたインクの着弾位置とカラーフィルタ基
板の画素の位置に基づいてインクジェットヘッドの調整
を行なうことにより、混色の無い高精度なカラーフィル
タを製造することができる。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。

【００７６】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。

【００７７】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。

【００７８】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。

【００７９】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。

【００８０】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。

【００８１】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。

【００８２】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。

【００８３】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。

【００８４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
インクジェットヘッドから吐出されたインクの着弾位置
とカラーフィルタ基板の画素の位置に基づいてインクジ
ェットヘッドの調整を行なうことにより、混色の無い高
精度なカラーフィルタを製造することができる。

【００８５】

【図面の簡単な説明】

【図１】カラーフィルタの製造工程を示した図である。

【図２】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３】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４】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５】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】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８】インクジェットヘッドユニットの構成を示す図
である。

【図９】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１０】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１１】インクジェットヘッドの位置を評価するため
の評価用のドットパターンを示す図である。

【図１２】インクジェットヘッドの位置を評価するため
の評価用のラインパターンを示す図である。

【図１３】インクジェットヘッドの調整動作の手順を示
すフローチャートである。

【符号の説明】

２０１定盤２０２除振台２０３ＸＹステージ２０４ θ−Ｚチルトステージ２０５ガラス基板２０６インクジェットヘッドユニット２０７アライメント検出用光学系２０８Ｚ検出用光学系２０９着弾位置検出用光学系２１０ａ,２１０ｂ,２１０ｃ調整機構２１２回動機構２１４支持プレート

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数のインク吐出ノズルを有するインク
ジェットヘッドを基板に対して相対的に走査させながら
インクを吐出して前記基板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、前記インクジェットヘッドの複数のノズルから前記基板
上にインクを吐出する吐出工程と、該吐出工程で吐出されたインクの着弾位置と前記基板上
の前記画素との相対位置を検出する検出工程と、該検出工程の検出結果に基づいて、前記インクジェット
ヘッドの位置を算出する演算工程と、該演算工程の算出結果に基づいて前記インクジェットヘ
ッドの位置を調整する調整工程と、該調整工程で位置調整された前記インクジェットヘッド
により前記基板を着色する着色工程とを具備することを
特徴とするカラーフィルタの製造方法。
【請求項２】前記インク吐出ノズルは、走査方向と直
交する方向に、前記画素のピッチ間隔とは必ずしも一致
しないピッチ間隔で並んでおり、前記調整工程では、前
記インクジェットヘッドを前記走査方向に対して所定角
度回動させることにより、前記吐出ノズルから吐出され
たインクの着弾位置のピッチを前記画素のピッチに合わ
せ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】前記演算工程では、前記検出工程におい
て検出された所の、画素に対する２つ以上の吐出ノズル
から吐出されたインクの着弾点の相対位置と、前記イン
クジェットヘッドの回動時の中心座標とから、前記イン
クジェットヘッドの前記走査方向と直交する方向の位置
補正量と、前記インクジェットヘッドの回動量を演算す
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】前記調整工程では、前記インクジェット
ヘッドの前記走査方向と直交する方向の位置の調整と、
前記インクジェットヘッドの回動量の調整とを行なうこ
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６】インクジェットヘッドを基板に対して相
対的に走査させながらインクを吐出して前記基板上の各
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、前記基板を搭載して移動する移動手段と、前記基板上に前記インクジェットヘッドから吐出された
インクの着弾位置と前記基板上の前記画素との相対位置
を検出するための検出手段と、該検出手段による検出結果に基づいて、前記インクジェ
ットヘッドの位置を算出する演算手段と、前記インクジェットヘッドの位置を調整するための調整
手段と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７】前記インクジェットヘッドは、走査方向
と直交する方向に、前記画素のピッチ間隔とは必ずしも
一致しないピッチ間隔で並ぶ複数のインク吐出ノズルを
有しており、前記調整手段は、前記インクジェットヘッ
ドを前記走査方向に対して所定角度回動させることによ
り、前記吐出ノズルから吐出されたインクの着弾位置の
ピッチを前記画素のピッチに合わせ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装置。
【請求項８】前記演算手段は、前記検出手段により検
出された所の、画素に対する２つ以上の吐出ノズルから
吐出されたインクの着弾点の相対位置と、前記インクジ
ェットヘッドの回動時の中心座標とから、前記インクジ
ェットヘッドの前記走査方向と直交する方向の位置補正
量と、前記インクジェットヘッドの回動量を演算するこ
とを特徴とする請求項７に記載のカラーフィルタの製造
装置。
【請求項９】前記調整手段は、前記インクジェットヘ
ッドの前記走査方向と直交する方向の位置を調整する第
１の調整機構と、前記インクジェットヘッドの回動量を
調整する第２の調整機構とを備えることを特徴とする請
求項８に記載のカラーフィルタの製造装置。
【請求項１０】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６に記載のカ
ラーフィルタの製造装置。
【請求項１１】複数のインク吐出ノズルを有するイン
クジェットヘッドを基板に対して相対的に走査させなが
らインクを吐出して前記基板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、前記インクジェットヘッドの複数のノズルから前記基板
上にインクを吐出する吐出工程と、該吐出工程で吐出さ
れたインクの着弾位置と前記基板上の前記画素との相対
位置を検出する検出工程と、該検出工程の検出結果に基
づいて、前記インクジェットヘッドの位置を算出する演
算工程と、該演算工程の算出結果に基づいて前記インク
ジェットヘッドの位置を調整する調整工程と、該調整工
程で位置調整された前記インクジェットヘッドにより前
記基板を着色する着色工程とを経て製造されたことを特
徴とするカラーフィルタ。
【請求項１２】複数のインク吐出ノズルを有するイン
クジェットヘッドを基板に対して相対的に走査させなが
らインクを吐出して前記基板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、前記インクジェットヘッドの複数のノズルから前記基板
上にインクを吐出する吐出工程と、該吐出工程で吐出さ
れたインクの着弾位置と前記基板上の前記画素との相対
位置を検出する検出工程と、該検出工程の検出結果に基
づいて、前記インクジェットヘッドの位置を算出する演
算工程と、該演算工程の算出結果に基づいて前記インク
ジェットヘッドの位置を調整する調整工程と、該調整工
程で位置調整された前記インクジェットヘッドにより前
記基板を着色する着色工程とを経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１３】複数のインク吐出ノズルを有するイン
クジェットヘッドを基板に対して相対的に走査させなが
らインクを吐出して前記基板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、前記インクジェットヘッドの複数のノズルから前記基板
上にインクを吐出する吐出工程と、該吐出工程で吐出さ
れたインクの着弾位置と前記基板上の前記画素との相対
位置を検出する検出工程と、該検出工程の検出結果に基
づいて、前記インクジェットヘッドの位置を算出する演
算工程と、該演算工程の算出結果に基づいて前記インク
ジェットヘッドの位置を調整する調整工程と、該調整工
程で位置調整された前記インクジェットヘッドにより前
記基板を着色する着色工程とを経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。