JP3978643B2 - カラーフィルタ、電気光学装置及び電子機器の製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、カラーフィルタ及びこれを用いた電気光学装置の修復装置、修復方法、製造装置、製造方法に関する。特に、カラーフィルタの欠陥部分を修復するための技術的改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
カラーフィルタは例えば赤、緑、青の各色に着色された層を所定のパターンに配列してなる。これら着色層を形成する方法には、基板上にバンクで仕切られて形成された各画素にインクジェット方式で各色のインクを吐出する方法など種々のものがあるが、いずれの方法においても多数の着色パターンを欠陥無しに製造することは困難である。
【０００３】
そこで欠陥のあるカラーフィルタを修正することによって良品とする技術が提案されている。特開平１１−２７１７５２号公報は、着色層のピンホールを検出し、検出されたピンホールに対してインクジェットヘッドを用いて当該着色層に対応する色の着色材料を吐出することによる修正方法を開示している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記特開平１１−２７１７５２号公報に記載の技術によれば、３色のリペア用インク及び３色それぞれのインクジェットヘッド等が必要である。このため、インク及びインクジェットヘッドのメンテナンスが煩雑であるとも考えられる。また、欠陥箇所に付与すべき色が赤、緑、青のいずれであるかを特定するためのシステムも必要である。
【０００５】
そこで、本発明は、簡単な講成で容易にカラーフィルタの欠陥部分を修復することのできるカラーフィルタ及び電気光学装置の修復装置、修復方法、製造装置、製造方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明のカラーフィルタ修復装置は、透明基板上に着色層を予め定められたパターンにて配列することによって構成されるカラーフィルタを修復する装置であって、前記着色層の欠陥部分を検出する検出部と、検出された前記欠陥部分に対してインクジェットヘッドを用いて黒色材料を吐出する吐出部とを備えたことを特徴とする。
【０００７】
黒色材料を用いることによって、３色それぞれのリペア用インクやリペア用インクジェットヘッドを備える必要がなく、簡単な講成で容易にカラーフィルタの欠陥部分を修復することができる。
【０００８】
本発明の電気光学装置の修復装置は、電気光学装置に備えられたカラーフィルタ中の着色層の欠陥部分を検出する検出部と、検出された前記欠陥部分に対応する位置に対してインクジェットヘッドを用いて黒色材料を吐出する吐出部を備えたものである。
【０００９】
本発明のカラーフィルタ修復方法は、着色層の欠陥部分を検出する検出工程と、検出された前記欠陥部分に対してインクジェットヘッドを用いて黒色材料を吐出する吐出工程とを備えている。
【００１０】
本発明の電気光学装置修復方法は、上記カラーフィルタ修復方法と同様の手法により、電気光学装置に備えられたカラーフィルタ中の着色層の欠陥部分を検出し、検出された前記欠陥部分に対応する位置に対してインクジェットヘッドを用いて黒色材料を吐出するものである。
【００１１】
本発明のカラーフィルタおよび電気光学装置の製造装置は、上記カラーフィルタ及び電気光学装置の製造装置と同様の構成を備えることにより、カラーフィルタ及び電気光学装置の欠陥部分を修復してカラーフィルタ及び電気光学装置を製造するものである。
【００１２】
本発明のカラーフィルタおよび電気光学装置の製造方法は、上記カラーフィルタ及び電気光学装置の製造方法と同様の方法により、カラーフィルタ及び電気光学装置の欠陥部分を修復してカラーフィルタ及び電気光学装置を製造するものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００１４】
（１．製造装置の構成）
図１は、本発明の実施形態による修復装置の概略斜視図である。図に示すように、カラーフィルタ修復装置１００は、インクジェットヘッド群１、Ｘ方向駆動軸４、Ｙ方向ガイド軸５、制御装置６、載置台７、検出装置８、基台９を備えている。
【００１５】
インクジェットヘッド１は、図示しないインクタンクから供給された着色材料を各画素に吐出する吐出部となっている。ここでは特に黒色材料を吐出する。ここで黒色材料とは、カラーフィルタの製造において黒色と評価される材料をいい、黒色インクのほか、他の色を有していても透光性を有しない材料であればカラーフィルタでは黒色と評価することができる。なお、この修復装置１００がカラーフィルタ又は電気光学装置の製造装置を兼ねる場合には、黒色インク用のインクジェットヘッドの他に、赤、緑、青のインクジェットヘッドを備える。
【００１６】
載置台７は、この修復装置によって修復すべきカラーフィルタ基板１０１を載置させるもので、カラーフィルタ基板を基準位置に固定する機構を備える。
【００１７】
Ｘ方向駆動軸４には、Ｘ方向駆動モータ２が接続されている。Ｘ方向駆動モータ２は、ステッピングモータ等であり、制御装置６からＸ軸方向の駆動信号が供給されると、Ｘ方向駆動軸４を回転させる。Ｘ方向駆動軸４が回転させられると、インクジェットヘッド１がＸ軸方向に移動する。
【００１８】
Ｙ方向ガイド軸５は、基台９に対して動かないように固定されている。載置台７は、Ｙ方向駆動モータ３を備えている。Ｙ方向駆動モータ３は、ステッピングモータ等であり、制御装置６からＹ軸方向の駆動信号が供給されると、載置台７をＹ軸方向に移動させる。
【００１９】
すなわち、Ｘ軸方向の駆動とＹ軸方向の駆動とを行うことで、インクジェットヘッド１をカラーフィルタ基板１０１上のいずれの場所にも自在に移動させることができる。カラーフィルタ基板１０１に対するインクジェットヘッド１の相対速度も、各軸方向の駆動機構の制御で定まる。
【００２０】
検出装置８は、発光装置と受光素子を備えたスキャニング装置であり、載置台７のＹ方向の移動に伴いカラーフィルタ基板１０１の欠陥部分を検出する。欠陥部分とは、着色層に着色材料が付与されていない箇所（ピンホール）があるか、着色層の厚さが薄いことにより、光抜けが生じる部分をいう。
【００２１】
制御装置６は、検出装置８で検出された光抜け箇所の位置情報を受信し、これに基いてＸ方向駆動モータ２およびＹ方向駆動モータ３に、インクジェットヘッド１と載置台７との位置関係を制御する信号を供給する。また制御装置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信号を供給し、検出された光抜け箇所に黒色材料を吐出させる。
【００２２】
（２．カラーフィルタの構成）
図２は、本発明の実施形態による修復装置又は修復方法により修復され、若しくは製造装置又は製造方法により製造されるカラーフィルタの部分拡大図である。図２（ａ）は平面図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）のＢ−Ｂ’線断面図である。断面図各部のハッチングは一部省略している。
【００２３】
図２（ａ）に示されるように、カラーフィルタ２００は、マトリクス状に並んだ画素１３を備え、画素と画素の境目は、仕切り１４によって区切られている。画素１３の１つ１つには、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のいずれかのインクが導入されている。この例では赤、緑、青の配置をいわゆるモザイク配列としたが、ストライプ配列、デルタ配列など、その他の配置でも構わない。
【００２４】
図２（ｂ）に示されるように、カラーフィルタ２００は、透光性の基板１２と、遮光性の仕切り１４とを備えている。仕切り１４が形成されていない（除去された）部分は、上記画素１３を構成する。この画素１３に導入された各色のインクは着色層２０を構成する。仕切り１４及び着色層２０の上面には、オーバーコート層２１及び電極層２２が形成されている。
【００２５】
（３．カラーフィルタの製造方法）
図３は、本発明の実施形態によるカラーフィルタの製造方法を説明する製造工程断面図である。断面図各部のハッチングは一部省略している。
【００２６】
（３−１．バンク形成及び表面処理工程）
膜厚０．７ｍｍ、たて３８ｃｍ、横３０ｃｍの無アルカリガラスからなる透明基板１２の表面を、熱濃硫酸に過酸化水素水を１重量％添加した洗浄液で洗浄し、純水でリンスした後、エア乾燥を行って清浄表面を得る。この表面に、スパッタ法によりクロム膜を平均０．２μｍの膜厚で形成し、金属層１６’を得る（図３：Ｓ１）。
【００２７】
この基板をホットプレート上で、８０℃で５分間乾燥させた後、金属層１６’の表面に、スピンコートによりフォトレジスト層（図示せず）を形成する。この基板表面に、所要のマトリクスパターン形状を描画したマスクフィルムを密着させ、紫外線で露光をおこなう。次に、これを、水酸化カリウムを８重量％の割合で含むアルカリ現像液に浸漬して、未露光の部分のフォトレジストを除去し、レジスト層をパターニングする。続いて、露出した金属層を、塩酸を主成分とするエッチング液でエッチング除去する。このようにして所定のマトリクスパターンを有する遮光層（ブラックマトリクス）１６を得ることができる（図３：Ｓ２）。遮光層１６の膜厚は、およそ０．２μｍである。また、遮光層１６の幅は、およそ２２μｍである。
【００２８】
この基板上に、さらにネガ型の透明アクリル系の感光性樹脂組成物１７’をやはりスピンコート法で塗布する（図３：Ｓ３）。これを１００℃で２０分間プレベークした後、所定のマトリクスパターン形状を描画したマスクフィルムを用いて紫外線露光を行なう。未露光部分の樹脂を、やはりアルカリ性の現像液で現像し、純水でリンスした後スピン乾燥する。最終乾燥としてのアフターベークを２００℃で３０分間行い、樹脂部を十分硬化させることにより、バンク層１７が形成され、遮光層１６及びバンク層１７からなる仕切り１４が形成される（図３：Ｓ４）。このバンク層１７の膜厚は、平均で２．７μｍである。また、バンク層１７の幅は、およそ１４μｍである。
【００２９】
得られた遮光層１６およびバンク層１７で区画された着色層形成領域（特にガラス基板１２の露出面）のインク濡れ性を改善するため、ドライエッチング、すなわちプラズマ処理を行なう。具体的には、ヘリウムに酸素を２０％加えた混合ガスに高電圧を印加し、プラズマ雰囲気でエッチングスポットに形成し、基板を、このエッチングスポット下を通過させてエッチングする。
【００３０】
（３−２．インク導入工程）
次に、仕切り１４で区切られて形成された画素１３内に、上記Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各インクをインクジェット方式により導入する（図３：Ｓ５）。インクジェットヘッドには、ピエゾ圧電効果を応用した精密ヘッドを使用し、微小インク滴を着色層形成領域毎に１０滴、選択的に飛ばす。駆動周波数は１４．４ｋＨｚ、すなわち、各インク滴の吐出間隔は６９．５μ秒に設定する。ヘッドとターゲットとの距離は、０．３ｍｍに設定する。ヘッドよりターゲットである着色層形成領域への飛翔速度、飛行曲がり、サテライトと称される***迷走滴の発生防止のためには、インクの物性はもとよりヘッドのピエゾ素子を駆動する波形（電圧を含む）が重要である。従って、あらかじめ条件設定された波形をプログラムして、インク滴を赤、緑、青の３色を同時に塗布して所定の配色パターンにインクを塗布する。
【００３１】
インクとしては、例えばポリウレタン樹脂オリゴマーに無機顔料を分散させた後、低沸点溶剤としてシクロヘキサノンおよび酢酸ブチルを、高沸点溶剤としてブチルカルビトールアセテートを加え、さらに非イオン系界面活性剤０．０１重量％を分散剤として添加し、粘度６〜８センチポアズとしたものを用いる。
【００３２】
（３−３．乾燥・硬化工程）
次に、塗布したインクを乾燥させる。まず、自然雰囲気中で３時間放置してインク層１９のセッティングを行った後、８０℃のホットプレート上で４０分間加熱し、最後にオーブン中で２００℃で３０分間加熱してインク層１９の硬化処理を行って、着色層２０が得られる（図３：Ｓ６）。
【００３３】
好適な実施例ではこの段階でカラーフィルタ基板を検出装置８に送り、着色層２０の欠陥を検出して黒色インクを吐出するが、詳細については後述する。
【００３４】
上記基板に、透明アクリル樹脂塗料をスピンコートして平滑面を有するオーバーコート層２１を形成する。さらに、この上面にＩＴＯ（Indium Tin Oxide）からなる電極層２２を所要パターンで形成して、カラーフィルタ２００とする（図３：Ｓ７）。
【００３５】
（４．カラーフィルタの修復）
図４は、本発明の実施形態によるカラーフィルタの修復方法を示す断面図である。断面図各部のハッチングは一部省略している。
【００３６】
図４（ａ）及び（ｂ）は修復方法の第１の態様を示している。上記図３のステップＳ５が実行された段階において、修復装置１００はカラーフィルタ基板を載置台７ごとＹ方向に移動させ、検出装置８で欠陥の有無をスキャンする。カラーフィルタ基板が図４（ａ）に示すように着色層２０にピンホール２０ａを有する場合、検出装置８はその位置を検出して制御装置６に送信する。制御装置６は欠陥の位置情報を記憶装置に記憶させるとともに、当該位置情報に基いてＸ方向駆動モータ２およびＹ方向駆動モータ３を駆動させ、インクジェットヘッド１を基板上の所定の場所に移動させる。インクジェットヘッド１が上記欠陥の箇所にインクを吐出可能な位置に到達したときに、制御装置６はインクジェットヘッド１から黒色インクを吐出する。この吐出にあたっては、ピンホールの存在する箇所が赤、緑、青のいずれの画素であるかにかかわりなく、黒インクを吐出する。
【００３７】
なお、検出装置はピンホールの位置のみならず、ピンホールの大きさも検出して制御装置６に送信し、制御装置６はピンホールの大きさに応じて吐出する黒色インクの量を制御してもよい。
【００３８】
黒色インクの吐出後、上記と同様に乾燥、硬化を行なうことにより、図４（ｂ）に示すように、欠陥があったＧ（緑）およびＲ（赤）の各画素に黒色インクが充填された状態となり、修復が終了する。このようにして修復されたカラーフィルタは、黒色インクを付与した箇所２０ｂが黒または光を通さない領域となり、光抜けが防止される。
【００３９】
図４（ｃ）及び（ｄ）は修復方法の第２の態様を示している。この態様では、上記図３のステップＳ７が実行され、カラーフィルタ２００が完成してから行なうものである。具体的には、カラーフィルタ２００を上記と同様の検出装置８でスキャンして欠陥部２０ｃを検出し、カラーフィルタ２００の一方の面に形成された電極層２２上に、インクジェットヘッドで黒色インクを吐出する。これを乾燥、硬化して図４（ｄ）に示すように黒色インク層２０ｄを形成する。このように修復されたカラーフィルタも、黒色インクを付与した箇所は黒又は光を通さない領域となり、光抜けが防止される。
【００４０】
また本発明はこれに限らず、カラーフィルタ２００の他方の面である基板１２側に黒色インクを吐出して乾燥、ベークしても良い。また、修復前のカラーフィルタを用いて後述の電気光学装置（液晶表示パネルなど）を製造する過程で、上記のような検出装置により欠陥箇所を検出し、電気光学装置の外面に黒色インクを付与することにより、光抜けする領域を黒または光を通さない領域に修復しても良い。
【００４１】
（５．表示装置の構成）
図５は、本発明の製造方法により修復及び製造される電気光学装置の一例であるカラー液晶表示装置の断面図である。断面図各部のハッチングは一部省略している。
【００４２】
このカラー液晶表示装置３００は、カラーフィルタ２００と対向基板３３８とを組み合わせ、両者の間に液晶組成物３３７を封入することにより製造される。液晶表示装置３００の一方の基板３３８の内側の面には、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）素子（図示せず）と画素電極３３２とがマトリクス状に形成されている。また、もう一方の基板として、画素電極３３２に対向する位置に赤、緑、青の着色層２０が配列するようにカラーフィルタ２００が設置されている。
【００４３】
基板３３８とカラーフィルタ２００の対向するそれぞれの面には、配向膜３２６、３３６が形成されている。これらの配向膜３２６、３３６はラビング処理されており、液晶分子を一定方向に配列させることができる。また、基板３３８およびカラーフィルタ２００の外側の面には、偏光板３２９、３３９がそれぞれ接着されている。また、バックライトとしては蛍光燈（図示せず）と散乱板の組合わせが一般的に用いられており、液晶組成物３３７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。
【００４４】
なお、電気光学装置は、本発明では上記のカラー液晶表示装置に限定されず、例えば薄型のブラウン管、あるいは液晶シャッター等を用いた小型テレビ、ＥＬ表示装置、プラズマディスプレイ、ＣＲＴディスプレイ、ＦＥＤ（Field Emission Display）パネル等の種々の電気光学手段を用いることができる。
【００４５】
（６．電子機器の構成）
図６は、本発明の製造方法により製造される電子機器の一例であるノート型パーソナルコンピュータの斜視図である。
【００４６】
図に示すように、液晶表示装置３００は筐体５１０に収納され、この筐体５１０に形成された開口部５１１から液晶表示装置３００の表示領域が露出するように構成される。また、パーソナルコンピュータ５００は、入力部としてのキーボード５３０を備えている。
【００４７】
このパーソナルコンピュータ５００は、液晶表示装置３００の他に、図示しないが、表示情報出力源、表示情報処理回路、クロック発生回路などの様々な回路や、それらの回路に電力を供給する電源回路などからなる表示信号生成部を含んで構成される。液晶表示装置３００には、例えば入力部５３０から入力された情報等に基き表示信号生成部によって生成された表示信号が供給されることによって表示画像が形成される。
【００４８】
本実施形態に係る電気光学装置が組み込まれる電子機器としては、パーソナルコンピュータに限らず、携帯型電話機、電子手帳、ページャ、ＰＯＳ端末、ＩＣカード、ミニディスクプレーヤ、液晶プロジェクタ、およびエンジニアリング・ワークステーション（ＥＷＳ）、ワードプロセッサ、テレビ、ビューファインダ型またはモニタ直視型のビデオテープレコーダ、電子卓上計算機、カーナビゲーション装置、タッチパネルを備えた装置、時計、ゲーム機器など様々な電子機器が挙げられる。
【発明の効果】
本発明によれば、簡単な講成で容易にカラーフィルタの欠陥部分を修復することのできるカラーフィルタ及び電気光学装置の修復装置、修復方法、製造装置、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】 本発明の実施形態による修復装置の概略斜視図である。
【図２】 本発明の実施形態による修復装置又は修復方法により修復され、若しくは製造装置又は製造方法により製造されるカラーフィルタの部分拡大図である。
【図３】 本発明の実施形態によるカラーフィルタの製造方法を説明する製造工程断面図である。
【図４】 本発明の実施形態によるカラーフィルタの修復方法を示す断面図である。
【図５】 本発明の製造方法により修復及び製造される電気光学装置の一例であるカラー液晶表示装置の断面図である。
【図６】 本発明の製造方法により製造される電子機器の一例であるノート型パーソナルコンピュータの斜視図である。
【符号の説明】
１００ 修復装置
１ インクジェットヘッド（吐出部）
８ 検出部
２００ カラーフィルタ
１２ 透明基板
１４ 仕切り
２０ 着色層
２０ａ ピンホール（欠陥部分）
３００ カラー液晶表示装置（電気光学装置）
５００ パーソナルコンピュータ（電子機器）

Claims (3)

1. 透明基板上に着色層を予め定められたパターンにて配列する工程と、
   当該着色層上に電極層を配置する工程と、
   前記着色層の欠陥部分を検出する工程と、
   検出された前記欠陥部分に対応する前記電極層上の位置に対してインクジェットヘッドを用いて黒色インクを吐出する工程と、
   を備えたカラーフィルタの製造方法。
2. 請求項１に記載の方法により製造されたカラーフィルタを用いることを特徴とする電気光学装置の製造方法。
3. 請求項２に記載の方法により製造された電気光学装置を用いることを特徴とする電子機器の製造方法。

Images