JP4061838B2

JP4061838B2 - Color filter substrate, method for manufacturing color filter substrate, and liquid crystal device

Info

Publication number: JP4061838B2
Application number: JP2000389321A
Authority: JP
Inventors: 智己川瀬; 久有賀; 悟片上; 政春清水; 浩史木口
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2000-12-21
Filing date: 2000-12-21
Publication date: 2008-03-19
Anticipated expiration: 2020-12-21
Also published as: JP2002189120A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、Ｒ，Ｇ，Ｂ又はＣ，Ｍ，Ｙ等といった複数の色絵素を基材上に形成して成るカラーフィルタ基板及びその製造方法に関する。また、本発明は、そのカラーフィルタ基板を用いて構成される液晶装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、携帯電話機、携帯型パーソナルコンピュータ等といった電子機器に液晶装置が広く用いられるようになってきている。また、カラーフィルタ基板を用いてカラー表示を行う構造の液晶装置も広く用いられるようになってきた。
【０００３】
カラーフィルタ基板として、従来、例えば図１８に示すように、ガラス、プラスチック等によって形成された基材２０１の表面に、例えばＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）のそれぞれの色絵素２０２Ｒ、２０２Ｇ、２０２Ｂを所定の配列、例えばストライプ配列、モザイク配列、デルタ配列等に形成し、さらにその上に保護膜２０３を形成して成る構成が知られている。
【０００４】
保護膜２０３を形成する理由はいくつか考えられる。第１に、保護膜の形成によってカラーフィルタ基板の表面を平坦化することにより、そのカラーフィルタ基板の表面に電極が形成される際、その電極が切れることを防止するためである。第２に、保護膜上の電極の低抵抗化によって画素間のコントラスト比を向上させるためである。第３に、保護膜形成後に続いて行われる工程においてカラーフィルタ基板内の画素が傷付くことを防止すること、すなわち保護機能を果たすためである。第４に、カラーフィルタ基板が液晶装置に用いられる場合にセルギャップ内へ液晶が封入された後、カラーフィルタ基板から液晶へ不純物が拡散することを防止するためである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
カラーフィルタ基板における従来の保護膜２０３は、基材２０１の全面に透明レジスト等を均一な厚さで形成すること、例えばスピンコート法を用いて均一な厚さに形成することによって作製されるのが一般的であった。しかしながら、このような従来方法では、保護膜材料を多量に消費するので不経済であるという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記の問題点に鑑みて成されたものであって、保護膜材料の消費量を減じることにより、カラーフィルタ基板のコスト及びカラーフィルタ基板を利用する各種機器のコストを低減することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
（１）上記の目的を達成するため、本発明に係るカラーフィルタ基板は、基材と、該基材の表面に格子状に形成されたブラックマスクと、該ブラックマスクの上に形成され色絵素を設ける領域を規定する区画材と、該区画材に囲まれた複数の領域内に前記区画材よりも薄く設けられた色絵素と、前記複数の領域内の前記色絵素の上に前記区画材を越えない厚さで設けられた保護膜とを有し、前記区画材は撥インク性の材料からなることを特徴とする。
【０００８】
この構成のカラーフィルタ基板によれば、保護膜は区画材によって区画される個々の領域に形成され、基材の表面の全域に形成されるのではないので、保護膜材料の消費量を低く抑えることができ、よって、カラーフィルタ基板を安価に製作できる。
【０００９】
上記構成のカラーフィルタ基板において、前記複数の保護膜は厚さの異なる保護膜を含むことができる。この構成によれば、基材上に形成される複数の色絵素の厚さが区画材によって区画される領域ごとに異なる場合であっても、カラーフィルタ基板の表面を平坦にすることができる。
【００１０】
また、上記構成のカラーフィルタ基板において、前記複数の保護膜はそれらの頂面が前記区画材の頂面とほぼ等しい高さに形成されることが望ましい。こうすれば、カラーフィルタ基板の表面が平坦になるので、例えばそのカラーフィルタ基板の表面に電極を形成する場合、その電極が切れるのを防止できる。
【００１１】
なお、ここで「ほぼ等しい」というのは、製造上の誤差等によって相違が生じる場合でも、保護膜としての機能を達成できる場合にはそのような誤差も含む意味である。
【００１２】
また、上記構成のカラーフィルタ基板において、前記複数の色絵素は厚さの異なる色絵素を含み、前記保護膜は前記色絵素の厚さの違いに応じて異なる厚さの保護膜を含むことができる。この構成によれば、色絵素の厚さを異ならせることにより、希望に応じた色合いのカラー表示を実現できる。また、保護膜の厚さを色絵素の厚さに応じて異ならせるので、色絵素の凹凸がカラーフィルタ基板の表面に凹凸となって現れることを防止できる。
【００１３】
また、上記構成のカラーフィルタ基板において、前記区画材はブラックマスクの上に形成されるか又はブラックマスクを兼ねることができる。区画材がブラックマスクの上に形成される場合、その区画材は遮光材又は非遮光材のいずれによっても形成できる。また、区画材がブラックマスクを兼ねる場合、そのブラックマスクは遮光材によって形成する。本実施形態において区画材は色絵素よりも厚く形成される。
【００１４】
（２）次に、本発明に係るカラーフィルタ基板の製造方法は、基材の表面を複数の領域に区画するブラックマスクを前記基材の上に形成し、前記ブラックマスクの上に区画材を形成し色絵素を設ける領域を規定する区画材形成工程と、前記複数の領域に前記区画材よりも薄く色絵素を形成する色絵素形成工程と、前記複数の領域の前記色絵素が形成された上に保護膜材料を液滴として前記複数の領域に吐出して保護膜を形成する保護膜形成工程とを有し、前記区画材形成工程では、撥インク性の材料により前記区画材を形成することを特徴とする。
【００１５】
上記の保護膜形成工程は、いわゆるインクジェット方式のインク吐出方法において吐出するインクとして保護膜材料を選択することによって達成できる。インクジェット方式としては、圧電素子の弾性変形を利用してインクを吐出する方式や、インクの熱膨張を利用してインクを吐出する方式や、その他任意の方式を採用できる。
【００１６】
上記構成のカラーフィルタ基板の製造方法によれば、保護膜は複数の領域ごとにドット状に供給されるので、保護膜は基材の全面ではなく区画領域ごとにその厚さを調節できる。このため、保護膜材料を徒に消費することが無くなり、カラーフィルタ基板を安価に製作できる。
【００１７】
上記構成のカラーフィルタ基板の製造方法において、前記保護膜形成工程では、前記保護膜はそれらの頂面が前記区画材の頂面とほぼ等しい高さに形成されることが望ましい。本発明の製造方法では、保護膜は区画領域ごとに形成されるので、上記のような頂面調節は簡単且つ正確に行うことができる。本発明のように保護膜の頂面と区画材の頂面とをほぼ等しい高さに形成すれば、カラーフィルタ基板の表面を正確な平坦面に形成できる。
【００１８】
なお、ここで「ほぼ等しい」というのは、製造上の誤差等によって相違が生じる場合でも、保護膜としての機能を達成できる場合にはそのような誤差も含む意味である。
【００１９】
また、上記構成のカラーフィルタ基板の製造方法において、前記色絵素形成工程では前記複数の色絵素は厚さの異なる色絵素を形成し、前記保護膜形成工程では前記保護膜は色絵素の厚さの違いに応じて異なる厚さの保護膜を形成することができる。この構成の製造方法によれば、色絵素の厚さを異ならせることにより、希望に応じた色合いのカラー表示を実現できる。また、保護膜の厚さを色絵素の厚さに応じて異ならせるので、色絵素の凹凸がカラーフィルタ基板の表面に凹凸となって現れることを防止できる。
【００２０】
また、上記構成のカラーフィルタ基板の製造方法において、前記色絵素形成工程では、色絵素材料を液滴として前記複数の領域に吐出して色絵素を形成することが望ましい。この構成は、いわゆるインクジェット方式のインク吐出方法において吐出するインクとして色絵素材料を選択することによって達成できる。この場合も、インクジェット方式としては、圧電素子の弾性変形を利用してインクを吐出する方式や、インクの熱膨張を利用してインクを吐出する方式や、その他任意の方式を採用できる。
【００２１】
この構成のカラーフィルタ基板の製造方法によれば、基材上の複数の領域の個々の位置に希望量の吐出量でインクすなわち色絵素材料を供給できるので、本発明に係るカラーフィルタ基板を製造する上で非常に有利である。
【００２２】
また、上記構成のカラーフィルタ基板の製造方法において、前記保護膜材料はアクリル樹脂、エポキシ樹脂、イミド系樹脂又はフッ素系樹脂の少なくとも１つを含むことができる。
【００２３】
また、上記構成のカラーフィルタ基板の製造方法において、前記保護膜材料の粘度は４ｃｐｓ〜５０ｃｐｓであることが望ましい。保護膜材料の粘度が４ｃｐｓ未満である場合には保護膜材料の流動性が高過ぎて希望の成膜ができないおそれがある。また、保護膜材料の粘度が５０ｃｐｓを超える場合には、インクジェットヘッドから希望量の保護膜材料の吐出ができなくなるおそれがある。よって、保護膜材料の粘度は４ｃｐｓ〜５０ｃｐｓであることが望ましい。
【００２４】
（３）次に、本発明に係る液晶装置は、液晶を挟持する一対の基板と、少なくとも一方の基板に形成されるカラーフィルタ基板とを有する液晶装置において、前記カラーフィルタ基板は、基材と、該基材の表面を複数の領域に区画するブラックマスクと、前記ブラックマスクの上に設けられ色絵素を設ける領域を規定する区画材と、前記複数の領域内に前記区画材よりも薄く設けられた色絵素と、前記複数の領域内の前記色絵素の上に前記区画材を越えない厚さで設けられた保護膜とを有し、前記区画材は撥インク性の材料からなることを特徴とする。
【００２５】
この構成の液晶装置によれば、その構成要素であるカラーフィルタ基板において、保護膜は区画材によって区画される個々の領域に形成され、基材の表面の全域に形成されるのではないので、保護膜材料の消費量を低く抑えることができ、よって、カラーフィルタ基板を安価に製作できる。
【００２６】
また、上記構成の液晶装置において、前記複数の保護膜は厚さの異なる保護膜を含むことができる。この構成によれば、基材上に形成される複数の色絵素の厚さが区画材によって区画される領域ごとに異なる場合であっても、カラーフィルタ基板の表面を平坦にすることができる。
【００２７】
また、上記構成の液晶装置において、前記複数の保護膜はそれらの頂面が前記区画材の頂面とほぼ等しい高さに形成されることが望ましい。こうすれば、液晶装置内のカラーフィルタ基板の表面が平坦になるので、例えばそのカラーフィルタ基板の表面に電極を形成する場合、その電極が切れるのを防止できる。
【００２８】
なお、ここで「ほぼ等しい」というのは、製造上の誤差等によって相違が生じる場合でも、保護膜としての機能を達成できる場合にはそのような誤差も含む意味である。
【００２９】
また、上記構成の液晶装置において、前記複数の色絵素は厚さの異なる色絵素を含み、前記保護膜は前記色絵素の厚さの違いに応じて異なる厚さの保護膜を含むことができる。この構成によれば、色絵素の厚さを異ならせることにより、希望に応じた色合いのカラー表示を実現できる。また、保護膜の厚さを色絵素の厚さに応じて異ならせるので、色絵素の凹凸がカラーフィルタ基板の表面に凹凸となって現れることを防止できる。
【００３０】
また、上記構成の液晶装置において、前記区画材はブラックマスクの上に形成されるか又はブラックマスクを兼ねることができる。区画材がブラックマスクの上に形成される場合、その区画材は遮光材又は非遮光材のいずれによっても形成できる。また、区画材がブラックマスクを兼ねる場合、そのブラックマスクは遮光材によって形成する。本実施形態において区画材は色絵素よりも厚く形成される。
【００３１】
また、上記構成の液晶装置において、前記液晶はＳＴＮ（Super Twisted Nematic）液晶又はＴＮ（Twisted Nematic）液晶であることが望ましい。ＳＴＮ液晶及びＴＮ液晶を用いる液晶装置では、液晶層における複屈折性を利用して表示が行われるものであり、液晶層の厚さは表示領域の全面に関して均一であることが望まれる。よって、カラーフィルタ基板の平坦性を確実に確保できる本発明は、ＳＴＮ液晶やＴＮ液晶を用いる場合に特に有利である。
【００３２】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
図２（ａ）は本発明に係るカラーフィルタ基板の一実施形態の平面構造を示している。また、図１は図２（ａ）のＩ−Ｉ線に従った断面構造を示している。本実施形態のカラーフィルタ基板１は、図１に示すように、ガラス、プラスチック等によって形成された基材２と、その基材２の表面に形成されたブラックマスク６と、そのブラックマスク６の上に形成された区画材としてのバンク５と、そのバンク５によって囲まれる領域に形成された複数の色絵素３と、同じくバンク５によって囲まれる領域であって色絵素３の上に重ねて形成された保護膜４とを有する。
【００３３】
バンク５及びその下層のブラックマスク６は図２（ａ）において色絵素３及び保護膜４を形成する部分を格子穴とする格子状に形成され、保護膜４及びその下層の色絵素３はそれらの格子穴を埋めるように形成される。これにより、複数の色絵素３は基材２の表面にドットパターン状、本実施形態ではドット・マトリクス状に形成される。
【００３４】
ブラックマスク６は透光性のない金属又は樹脂材料によって形成される。また、色絵素３は、それぞれが、例えば、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）のうちのいずれか１色の色材によって形成され、それらの各色絵素３が所定の配列に並べられている。この配列としては、例えば、図３（ａ）に示すストライプ配列、図３（ｂ）に示すモザイク配列、図３（ｃ）に示すデルタ配列等が知られている。
【００３５】
ストライプ配列は、マトリクスの縦列が全て同色になる配色である。モザイク配列は、縦横の直線上に並んだ任意の３つの色絵素がＲ，Ｇ，Ｂの３色となる配色である。そして、デルタ配列は、色絵素の配置を段違いにし、任意の隣接する３つの色絵素がＲ，Ｇ，Ｂの３色となる配色である。
【００３６】
図２（ａ）において、カラーフィルタ基板１の大きさは、例えば、対角寸法が１．８インチである。また、１個の色絵素３の大きさは、例えば、３０μｍ×１００μｍである。また、各色絵素３の間の間隔、いわゆるエレメント間ピッチは、例えば、７５μｍである。
【００３７】
本実施形態では、各色絵素３Ｒ，３Ｇ，３Ｂの高さすなわち厚さはバンク５よりも薄く形成され、さらに各厚さはそれぞれ異なっている。具体的には、Ｇ色絵素３Ｇが最も厚く、Ｒ色絵素３Ｒがその次に厚く、Ｂ色絵素３Ｂが最も薄く形成されている。このように各色絵素間で厚さが異なるのは、主としては、観察者の希望に応じて特定色を強調したり又は弱めたりするためである。また、視覚的に解像力に影響の大きいＧ色絵素３Ｇを他の色絵素よりも低く形成する等といった厚さ制御が行われることもある。
【００３８】
このように各色絵素３Ｒ，３Ｇ，３Ｂ間で厚さに相違がある場合には、保護膜４はそれらの色絵素３Ｒ，３Ｇ，３Ｂの厚さの相違に応じて異なる厚さに形成される。具体的には、Ｇ色絵素３Ｇに対応する保護膜４の厚さは最も薄く、Ｒ色絵素３Ｒに対応する保護膜４はその次に薄く、Ｂ色絵素３Ｂに対応する保護膜４は最も厚く形成される。そして、そのような厚さ制御により、各色絵素３に重ねて形成された保護膜４の頂面の高さはバンク５の高さとほぼ等しくなっている。
【００３９】
この場合の「ほぼ等しい」とは、保護膜４とバンク５の高さが物理的に完全に同一の場合を含むことはもとより、製造上の誤差や製造上の不可避の理由により、それらの高さがわずかに違っている場合でも、保護膜４が機能的に同様に作用できるときには、そのような高さの違いも含む意味である。
【００４０】
なお、保護膜４は必ずしもその高さがバンク５の高さとほぼ等しく形成されていなくても良い。この場合でも、色絵素３の損傷を防止する保護機能や、液晶への不純物の拡散防止等といった機能は保護膜４によって達成できる。
【００４１】
本実施形態のカラーフィルタ基板１を例えば液晶装置におけるカラーフィルタ基板として用いる場合を考えれば、図１において色絵素３の表面には電極が設けられる。このとき、色絵素３を形成したカラーフィルタ基板１の表面に凹凸があると電極に段差ができて、その電極が切断されるおそれがある。これに対し、保護膜４を設けることにより表面が滑らかに形成された本実施形態のカラーフィルタ基板１によれば、そのような電極の切断を確実に防止できる。
【００４２】
本実施形態に係るカラーフィルタ基板１をフルカラー表示のための光学要素として用いる場合には、Ｒ，Ｇ，Ｂ３個の色絵素３を１つのユニットとして１つの画素を形成し、１画素内のＲ，Ｇ，Ｂのいずれか１つ又はそれらの組み合わせに光を選択的に通過させることにより、フルカラー表示を行う。このとき、透光性のない金属又は樹脂材料によって形成されたブラックマスク６は色絵素３以外の部分から光が漏れるのを防止する。
【００４３】
図１に示すカラーフィルタ基板１は、例えば、図２（ｂ）に示すような大面積のマザー基材１２から切り出される。具体的には、まず、マザー基材１２内に設定された複数のカラーフィルタ形成領域１１のそれぞれの表面にカラーフィルタ基板１の１個分のパターンを形成し、さらにそれらのカラーフィルタ形成領域１１の周りに切断用の溝を形成し、さらにそれらの溝に沿ってマザー基材１２を切断することにより、個々のカラーフィルタ基板１が形成される。
【００４４】
以下、図２（ａ）に示すカラーフィルタ基板１を製造する製造方法及びその製造装置について説明する。
【００４５】
図４はカラーフィルタ基板１の製造方法を工程順に模式的に示している。まず、ガラス、プラスチック等によって形成されたマザー基材１２の表面に透光性のない金属又は樹脂材料、例えばＣｒ（クロム）によってブラックマスク６を矢印Ｂ方向から見て格子状パターンに形成する。格子状パターンの格子穴の部分７は色絵素３が形成される領域、すなわち色絵素形成領域である。このブラックマスク６によって形成される個々の色絵素形成領域７の矢印Ｂ方向から見た場合の平面寸法は、例えば３０μｍ×１００μｍ程度に形成される。
【００４６】
ブラックマスク６は任意の成膜手法、例えばスパッタリングによって材料、例えばＣｒ等を０．１〜０．２μｍ程度の均一な厚さで一様に形成した後、適宜のパターニング手法、例えばフォトリソグラフィー法によって格子状パターンに形成される（工程Ｐ１）。ブラックマスク６の形成後、工程Ｐ２においてバンク５を形成する。具体的には、望ましくは撥インク性の樹脂を例えばスピンコート法を用いて所定の厚さに形成して、さらに適宜のパターニング手法例えばフォトリソグラフィー法を用いて所定の格子状に形成する。この際、ブラックマスク６の幅とバンク５の幅は必ずしも一致しなくてもよい。
【００４７】
その後、工程Ｐ３において、バンク５によって区画された各領域内にインクジェット法を用いてＲ，Ｇ，Ｂの色絵素３を形成する。具体的には、インクジェットヘッド２２によってマザー基材１２の表面を走査しながら、インクジェットヘッド２２に設けたノズル２７から色絵素材料８を図３のいずれかに示す配列パターンに対応した所定のタイミングでインク滴として吐出してマザー基材１２上に付着させる。そして、焼成処理、紫外線照射処理、又は真空乾燥処理により色絵素材料を固化して色絵素３を形成する。この処理を各色絵素３Ｒ，３Ｇ，３Ｂごとに繰り返すことによって希望の配列の色絵素パターンを形成する。
【００４８】
その後、工程Ｐ４において、バンク５によって区画された各領域内であって色絵素３の上にインクジェット法を用いて保護膜４を形成する。具体的には、色絵素３の場合と同様にして、インクジェットヘッド２２によってマザー基材１２の表面を走査しながら、インクジェットヘッド２２に設けたノズル２７から保護膜材料１０を図３のいずれかに示す配列パターンに対応した所定のタイミングでインク滴として吐出してマザー基材１２上の各色絵素３の上に付着させる。そしてその後、例えば２００℃、３０分〜６０分の焼成処理により保護膜材料を固化して保護膜４を成膜する。
【００４９】
なお、色絵素形成工程Ｐ３におけるインクジェット処理では、色絵素３のＲ，Ｇ，Ｂ各色ごとにインクジェットヘッド２２の走査を繰り返して色絵素を形成するか、あるいは、１つのインクジェットヘッド２２にＲ，Ｇ，Ｂ３色のノズルを設備しておいて１回の走査によってＲ，Ｇ，Ｂ３色を同時に形成することもできる。
【００５０】
一方、保護膜形成工程Ｐ４におけるインクジェット処理では、バンク５によって形成される複数の格子状穴の全てへインクジェットヘッド２２の１回の走査期間中に所定量のインク滴を供給する。但し、格子状穴の中に形成されている色絵素３の厚さがＲ，Ｇ，Ｂの色ごとに異なっている場合には、ノズル２７から吐出するインクの吐出量も色ごとに適量に調節する。
【００５１】
色絵素形成工程Ｐ３で用いるインクジェットヘッド２２と保護膜形成工程Ｐ４で用いるインクジェットヘッド２２は同一のインクジェット装置に交換して装着することにしても良いし、あるいは、それぞれを別個のインクジェット装置に装着しておいてそれらのインクジェット装置を個別に使用することにしても良い。また、場合によっては、インクジェットヘッド２２及びそれを装着するインクジェット装置として同じものを使用し、その同一のインクジェットヘッド２２へ供給するインクを色絵素材料と保護膜材料との間で交換するような方法も採用できる。
【００５２】
なお、色絵素形成工程Ｐ３及び保護膜形成工程Ｐ４におけるインクジェットヘッド２２によるマザー基材１２の走査方法は特別な方法に限定されるものでなく種々に考えられる。例えば、複数のノズル２７をマザー基材１２の一辺とほぼ同じ長さに並べてノズル列を構成し、１回の走査によってマザー基材１２の全面に絵素材料８や保護膜材料１０を供給する方法や、マザー基材１２の一辺よりも短い長さのノズル列を有するインクジェットヘッド２２に関してインクを吐出するための主走査及び主走査位置をずらせるための副走査を繰り返して行うことによってマザー基材１２の全面にインクを供給する方法等が考えられる。
【００５３】
図５は、図４の色絵素形成工程Ｐ３及び保護膜形成工程Ｐ４を実施するための装置の一例であるインクジェット装置の一実施形態を示している。このインクジェット装置１６は色絵素材料又は保護膜材料をインクの液滴として、マザー基材１２（図２（ｂ）参照）内の各カラーフィルタ形成領域１１内の所定位置に吐出して付着させるための装置である。
【００５４】
図５において、インクジェット装置１６は、インクジェットヘッド２２を備えたヘッドユニット２６と、インクジェットヘッド２２の位置を制御するヘッド位置制御装置１７と、マザー基材１２の位置を制御する基板位置制御装置１８と、インクジェットヘッド２２をマザー基材１２に対して主走査移動させる主走査駆動装置１９と、インクジェットヘッド２２をマザー基材１２に対して副走査移動させる副走査駆動装置２１と、マザー基材１２をインクジェット装置１６内の所定の作業位置へ供給する基板供給装置２３と、そしてインクジェット装置１６の全般の制御を司るコントロール装置２４とを有する。
【００５５】
ヘッド位置制御装置１７、基板位置制御装置１８、主走査駆動装置１９、そして副走査駆動装置２１の各装置はベース９の上に設置される。また、それらの各装置は必要に応じてカバー１４によって覆われる。
【００５６】
インクジェットヘッド２２は、例えば図７に示すように、複数、本実施形態では６個のヘッド部２０と、それらのヘッド部２０を並べて支持する支持手段としてのキャリッジ２５とを有する。キャリッジ２５は、ヘッド部２０を支持すべき位置にヘッド部２０よりも少し大きい穴すなわち凹部を有し、各ヘッド部２０はそれらの穴の中に入れられ、さらにネジ、接着剤その他の締結手段によって固定される。また、キャリッジ２５に対するヘッド部２０の位置が正確に決められる場合には、特別な締結手段を用いることなく、単なる圧入によってヘッド部２０を固定しても良い。
【００５７】
ヘッド部２０は、図７（ｂ）に示すように、複数のノズル２７を列状に並べることによって形成されたノズル列２８を有する。ノズル２７の数は例えば１８０個であり、ノズル２７の穴径は例えば２８μｍであり、ノズル２７間のノズルピッチは例えば１４１μｍである。図２（ａ）及び図２（ｂ）において基材２及びマザー基材１２に対する主走査方向はＸ方向であり、それに直交するＹ方向が副走査方向であり、それらのＸ方向及びＹ方向は図７（ａ）においてインクジェットヘッド２２に対して図示の通りに設定される。
【００５８】
インクジェットヘッド２２はＸ方向へ平行移動することによりマザー基材１２を主走査するが、この主走査の間にインクとしての色絵素材料又は保護膜材料を各ヘッド部２０内の複数のノズル２７から選択的に吐出することにより、マザー基材１２内の所定位置に色絵素材料又は保護膜材料を付着させる。また、インクジェットヘッド２２は副走査方向Ｙへ所定距離、例えばノズル列２８の１列分の長さＬ又はその整数倍だけ平行移動することにより、インクジェットヘッド２２による主走査位置を所定の間隔でずらせることができる。
【００５９】
各ヘッド部２０のノズル列２８は、各ヘッド部２０がキャリッジ２５に取り付けられたときに一直線Ｚに載るように設定される。また、隣り合う各ヘッド部２０の間隔Ｄは、隣り合う一対のヘッド部２０のそれぞれに属する最端位置のノズル２７同士間の距離が個々のヘッド部２０内のノズル列２８の長さＬに等しくなるように設定される。ノズル列２８に関するこのような配置はインクジェットヘッド２２に関するＸ方向の主走査制御及びＹ方向に関する副走査制御を簡単にするための措置であり、ノズル列２８の配置形態すなわちヘッド部２０のキャリッジ２５に対する配列形態は上記以外に任意に設定可能である。
【００６０】
個々のヘッド部２０は、例えば、図８（ａ）及び図８（ｂ）に示す内部構造を有する。具体的には、ヘッド部２０は、例えばステンレス製のノズルプレート２９と、それに対向する振動板３１と、それらを互いに接合する複数の仕切部材３２とを有する。ノズルプレート２９と振動板３１との間には、仕切部材３２によって複数のインク室３３と液溜り３４とが形成される。複数のインク室３３と液溜り３４とは通路３８を介して互いに連通している。
【００６１】
振動板３１の適所にはインク供給穴３６が形成され、このインク供給穴３６にインク供給装置３７が接続される。このインク供給装置３７は色絵素材料Ｍ又は保護膜材料Ｍをインク供給穴３６へ供給する。供給された色絵素材料Ｍ又は保護膜材料Ｍは液溜り３４に充満し、さらに通路３８を通ってインク室３３に充満する。色絵素材料Ｍに関しては、インク供給装置３７から供給されるものはＲ，Ｇ，Ｂのいずれか１色であり、個々の色に対してそれぞれ異なったヘッド部２０が準備される。
【００６２】
なお、色絵素材料ＭはＲ，Ｇ，Ｂの各色色材を溶媒に分散させることによって形成される。また、保護膜材料Ｍは、透光性を有する熱硬化型樹脂又は光硬化型樹脂であって、例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、イミド系樹脂又はフッ素系樹脂の少なくとも１つを含んで形成できる。また、保護膜材料Ｍの粘度は望ましくは４ｃｐｓ〜５０ｃｐｓに設定される。これは、４ｃｐｓ未満では流動性が高過ぎて特定形状に形成することが難しくなること及び５０ｃｐｓを超える場合にはノズル２７から一定量を吐出することが難しくなるからである。
【００６３】
ノズルプレート２９には、インク室３３から色絵素材料Ｍ又は保護膜材料Ｍをジェット状に噴射するためのノズル２７が設けられている。また、振動板３１のインク室３３を形成する面の裏面には、該インク室３３に対応させてインク加圧体３９が取り付けられている。このインク加圧体３９は、図８（ｂ）に示すように、圧電素子４１並びにこれを挟持する一対の電極４２ａ及び４２ｂを有する。圧電素子４１は電極４２ａ及び４２ｂへの通電によって矢印Ｃで示す外側へ突出するように撓み変形し、これによりインク室３３の容積が増大する。すると、増大した容積分に相当する色絵素材料Ｍ又は保護膜材料Ｍが液溜り３４から通路３８を通ってインク室３３へ流入する。
【００６４】
次に、圧電素子４１への通電を解除すると、該圧電素子４１と振動板３１は共に元の形状へ戻る。これにより、インク室３３も元の容積に戻るためインク室３３の内部にある色絵素材料Ｍ又は保護膜材料Ｍの圧力が上昇し、ノズル２７からマザー基材１２（図２（ｂ）参照）へ向けて色絵素材料Ｍ又は保護膜材料Ｍが液滴８，１０となって噴出する。なお、ノズル２７の周辺部には、液滴８，１０の飛行曲がりやノズル２７の穴詰まり等を防止するために、例えばＮｉ−テトラフルオロエチレン共析メッキ層から成る撥インク層４３が設けられる。
【００６５】
図６において、ヘッド位置制御装置１７は、インクジェットヘッド２２を面内回転させるαモータ４４と、インクジェットヘッド２２を副走査方向Ｙと平行な軸線回りに揺動回転させるβモータ４６と、インクジェットヘッド２２を主走査方向Ｘと平行な軸線回りに揺動回転させるγモータ４７と、そしてインクジェットヘッド２２を上下方向へ平行移動させるＺモータ４８とを有する。
【００６６】
図５に示した基板位置制御装置１８は、図６において、マザー基材１２を載せるテーブル４９と、そのテーブル４９を矢印θのように面内回転させるθモータ５１とを有する。また、図５に示した主走査駆動装置１９は、図６に示すように、主走査方向Ｘへ延びるガイドレール５２と、パルス駆動されるリニアモータを内蔵したスライダ５３とを有する。スライダ５３は内蔵するリニアモータが作動するときにガイドレール５２に沿って主走査方向へ平行移動する。
【００６７】
また、図５に示した副走査駆動装置２１は、図６に示すように、副走査方向Ｙへ延びるガイドレール５４と、パルス駆動されるリニアモータを内蔵したスライダ５６とを有する。スライダ５６は内蔵するリニアモータが作動するときにガイドレール５４に沿って副走査方向Ｙへ平行移動する。
【００６８】
スライダ５３やスライダ５６内においてパルス駆動されるリニアモータは、該モータに供給するパルス信号によって出力軸の回転角度制御を精細に行うことができ、従って、スライダ５３に支持されたインクジェットヘッド２２の主走査方向Ｘ上の位置やテーブル４９の副走査方向Ｙ上の位置等を高精細に制御できる。なお、インクジェットヘッド２２やテーブル４９の位置制御はパルスモータを用いた位置制御に限られず、サーボモータを用いたフィードバック制御や、その他任意の制御方法によって実現することもできる。
【００６９】
図５に示した基板供給装置２３は、マザー基材１２を収容する基板収容部５７と、マザー基材１２を搬送するロボット５８とを有する。ロボット５８は、床、地面等といった設置面に置かれる基台５９と、基台５９に対して昇降移動する昇降軸６１と、昇降軸６１を中心として回転する第１アーム６２と、第１アーム６２に対して回転する第２アーム６３と、第２アーム６３の先端下面に設けられた吸着パッド６４とを有する。吸着パッド６４は空気吸引等によってマザー基材１２を吸着できる。
【００７０】
図５において、主走査駆動装置１９によって駆動されて主走査移動するインクジェットヘッド２２の軌跡下であって副走査駆動装置２１の一方の脇位置に、キャッピング装置７６及びクリーニング装置７７が配設される。また、他方の脇位置に電子天秤７８が配設される。クリーニング装置７７はインクジェットヘッド２２を洗浄するための装置である。電子天秤７８はインクジェットヘッド２２内の個々のノズル２７から吐出されるインクの液滴の重量をノズルごとに測定する機器である。そして、キャッピング装置７６はインクジェットヘッド２２が待機状態にあるときにノズル２７の乾燥を防止するための装置である。
【００７１】
インクジェットヘッド２２の近傍には、そのインクジェットヘッド２２と一体に移動する関係でヘッド用カメラ８１が配設される。また、ベース９上に設けた支持装置（図示せず）に支持された基板用カメラ８２がマザー基材１２を撮影できる位置に配置される。
【００７２】
図５に示したコントロール装置２４は、プロセッサを収容したコンピュータ本体部６６と、入力装置としてのキーボード６７と、表示装置としてのＣＲＴ（Cathode Ray Tube）ディスプレイ６８とを有する。上記プロセッサは、図９に示すように、演算処理を行うＣＰＵ（Central Processing Unit）６９と、各種情報を記憶するメモリすなわち情報記憶媒体７１とを有する。
【００７３】
図５に示したヘッド位置制御装置１７、基板位置制御装置１８、主走査駆動装置１９、副走査駆動装置２１、そして、インクジェットヘッド２２内の圧電素子４１（図８（ｂ）参照）を駆動するヘッド駆動回路７２の各機器は、図９において、入出力インターフェース７３及びバス７４を介してＣＰＵ６９に接続される。また、基板供給装置２３、入力装置６７、ディスプレイ６８、電子天秤７８、クリーニング装置７７及びキャッピング装置７６の各機器も入出力インターフェース７３及びバス７４を介してＣＰＵ６９に接続される。
【００７４】
メモリ７１は、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）等といった半導体メモリや、ハードディスク、ＣＤ−ＲＯＭ読取り装置、ディスク型記憶媒体等といった外部記憶装置等を含む概念であり、機能的には、インクジェット装置１６の動作の制御手順が記述されたプログラムソフトを記憶する記憶領域や、図６における主走査方向Ｘへのスライダ５３の主走査移動量及び副走査方向Ｙへのマザー基材１２の副走査移動量を記憶するための記憶領域や、ＣＰＵ６９のためのワークエリアやテンポラリファイル等として機能する領域や、その他各種の記憶領域が設定される。
【００７５】
本実施形態のカラーフィルタ基板の製造方法では、図４の色絵素形成工程Ｐ３及び保護膜形成工程Ｐ４の両方でインクジェット装置１６が用いられる。これらの工程で用いられるインクジェット装置１６は機構的にはほとんど同じ装置を用いることができる。
【００７６】
また、色絵素形成工程Ｐ３で使用されるインクジェット装置１６に備えられる図９のメモリ７１には、色絵素形成の全般の手順を規制するプログラムソフトと、図３の希望する色絵素配列を実現するＲ，Ｇ，Ｂ形成位置データと、Ｒ，Ｇ，Ｂの各位置に各色材料をどのくらいの量で供給するかを規定するＲ，Ｇ，Ｂ付着量データ等が記憶される。このＲ，Ｇ，Ｂ付着量データは、色別で規定することもできるし、マザー基板１２上の座標位置との関連で規定することもできる。
【００７７】
色絵素形成用のインクジェット装置１６に関するＣＰＵ６９は、Ｒ，Ｇ，Ｂ形成位置データ及びＲ，Ｇ，Ｂ付着量データに基づいて、インクジェットヘッド２２の主走査中に複数のノズル２７のいずれから、いずれのタイミングでインク、すなわち色絵素材料を吐出するかを演算する。
【００７８】
他方、保護膜形成工程Ｐ４で使用されるインクジェット装置１６に備えられる図９のメモリ７１には、色絵素形成工程Ｐ３で使用されるインクジェット装置１６の場合と同様に、保護膜形成の全般の手順を規制するプログラムソフトと、図３の希望する色絵素配列を実現するＲ，Ｇ，Ｂ形成位置データと、Ｒ，Ｇ，Ｂの各位置に各色材料をどのくらいの量で供給するかを規定するＲ，Ｇ，Ｂ付着量データ等が記憶される。
【００７９】
保護膜形成用のインクジェット装置１６に関するＣＰＵ６９は、Ｒ，Ｇ，Ｂ形成位置データ及びＲ，Ｇ，Ｂ付着量データに基づいて、インクジェットヘッド２２の主走査中に複数のノズル２７のいずれから、いずれのタイミングでインク、すなわち保護膜材料を吐出するかを演算する。例えば、図１に示すように、保護膜４の頂面とバンク５の頂面とをほぼ等しくするように保護膜材料の吐出量を決める場合を考えれば、ＣＰＵ６９はバンク５によって形成される格子状穴の容積から色絵素３の容積を減算した容積を保護膜材料の吐出量として算出する。
【００８０】
もちろん、保護膜形成用のインクジェット装置１６のためのメモリ７１として、Ｒ，Ｇ，Ｂ付着量データを記憶しておくことに代えて、Ｒ，Ｇ，Ｂの個々の色絵素に対応させて具体的にどのくらいの量の保護膜を吐出するかを直接的に記憶しておくことも可能である。
【００８１】
図９のＣＰＵ６９は、メモリ７１内に記憶されたプログラムソフトに従って、マザー基材１２の表面の所定位置にインク、すなわち色絵素材料又は保護膜材料を吐出するための制御を行うものであり、具体的な機能実現部として、クリーニング処理を実現するための演算を行うクリーニング演算部と、キャッピング処理を実現するためのキャッピング演算部と、電子天秤７８（図５参照）を用いた重量測定を実現するための演算を行う重量測定演算部と、インクジェットによって色絵素材料又は保護膜材料を描画するための演算を行う描画演算部とを有する。
【００８２】
また、描画演算部を詳しく分割すれば、インクジェットヘッド２２を描画のための初期位置へセットするための描画開始位置演算部と、インクジェットヘッド２２を主走査方向Ｘへ所定の速度で走査移動させるための制御を演算する主走査制御演算部と、マザー基材１２を副走査方向Ｙへ所定の副走査量だけずらせるための制御を演算する副走査制御演算部と、そして、インクジェットヘッド２２内の複数のノズル２７のうちのいずれを、どのタイミングで作動させてインクすなわち色絵素材料又は保護膜材料を吐出するかを制御するための演算を行うノズル吐出制御演算部等といった各種の機能演算部を有する。
【００８３】
なお、本実施形態では、上記の各機能をＣＰＵ６９を用いてソフト的に実現することにしたが、上記の各機能がＣＰＵを用いない単独の電子回路によって実現できる場合には、そのような電子回路を用いることも可能である。
【００８４】
以下、上記構成から成るインクジェット装置１６の動作を図１０に示すフローチャートに基づいて説明する。
【００８５】
オペレータによる電源投入によってインクジェット装置１６が作動すると、まず、ステップＳ１において初期設定が実行される。具体的には、ヘッドユニット２６や基板供給装置２３やコントロール装置２４等が予め決められた初期状態にセットされる。
【００８６】
次に、重量測定タイミングが到来すれば（ステップＳ２でＹＥＳ）、図６のヘッドユニット２６を主走査駆動装置１９によって図５の電子天秤７８の所まで移動させて（ステップＳ３）、ノズル２７から吐出されるインクの量を電子天秤７８を用いて測定する（ステップＳ４）。そして、個々のノズル２７のインク吐出特性に合わせて、各ノズル２７に対応する圧電素子４１に印加する電圧を調節する（ステップＳ５）。
【００８７】
次に、クリーニングタイミングが到来すれば（ステップＳ６でＹＥＳ）、ヘッドユニット２６を主走査駆動装置１９によってクリーニング装置７７の所まで移動させて（ステップＳ７）、そのクリーニング装置７７によってインクジェットヘッド２２をクリーニングする（ステップＳ８）。
【００８８】
重量測定タイミングやクリーニングタイミングが到来しない場合（ステップＳ２及びＳ６でＮＯ）、あるいはそれらの処理が終了した場合には、ステップＳ９において、図５の基板供給装置２３を作動させてマザー基材１２をテーブル４９へ供給する。具体的には、基板収容部５７内のマザー基材１２を吸着パッド６４によって吸引保持し、次に、昇降軸６１、第１アーム６２及び第２アーム６３を移動させてマザー基材１２をテーブル４９まで搬送し、さらにテーブル４９の適所に予め設けてある位置決めピン５０（図６参照）に押し付ける。なお、テーブル４９上におけるマザー基材１２の位置ズレを防止するため、空気吸引等の手段によってマザー基材１２をテーブル４９に固定することが望ましい。
【００８９】
次に、図５の基板用カメラ８２によってマザー基材１２を観察しながら、図６のθモータ５１の出力軸を微小角度単位で回転させることによりテーブル４９を微小角度単位で面内回転させてマザー基材１２を位置決めする（ステップＳ１０）。次に、図５のヘッド用カメラ８１によってマザー基材１２を観察しながらインクジェットヘッド２２によって描画を開始する位置を演算によって決定し（ステップＳ１１）、そして、主走査駆動装置１９及び副走査駆動装置２１を適宜に作動させてインクジェットヘッド２２を描画開始位置へ移動する（ステップＳ１２）。このとき、インクジェットヘッド２２は、図１１に示すように、各ヘッド部２０のノズル列２８の延在方向Ｚが主走査方向Ｘと直角の方向となるようにセットされる。
【００９０】
図１０のステップＳ１２でインクジェットヘッド２２が描画開始位置に置かれると、その後、ステップＳ１３でＸ方向への主走査が開始され、同時にインクの吐出が開始される。具体的には、図６の主走査駆動装置１９が作動してインクジェットヘッド２２が図１１の主走査方向Ｘへ一定の速度で直線的に走査移動し、その移動中、色絵素材料又は保護膜材料を吐出すべき領域にノズル２７が到達したときにそのノズル２７からインクすなわち色絵素材料又は保護膜材料が吐出されて該領域が埋められる。
【００９１】
例えば、図４の色絵素形成工程Ｐ３を考えれば、図１においてＲ色絵素３Ｒの吐出量をＶＲ、Ｇ色絵素３Ｇの吐出量をＶＧ、Ｂ色絵素３Ｂの吐出量をＶＢとしたとき、
ＶＧ＞ＶＲ＞ＶＢ … … （１）
の吐出量で各色絵素がそれぞれの色に対応したインクジェット装置１６を用いて形成される。
【００９２】
他方、図４の保護膜形成工程Ｐ４を考えたとき、既に上式（１）の状態で図１に示すように各色絵素３が形成されているものとすると、
Ｂ用保護膜材料＞Ｒ用保護膜材料＞Ｇ用保護膜材料 … … （２）
の吐出量で保護膜４が１つのインクジェット装置１６を用いて形成される。図１１（ｂ）は上式（２）を満足するようにドット状の保護膜材料Ｍを各色絵素３Ｒ，３Ｇ，３Ｂの量に適した量でそれらの上に吐出する状態を示している。
【００９３】
図１１において、インクジェットヘッド２２がマザー基材１２に対する１回の主走査を終了すると（ステップＳ１４でＹＥＳ）、そのインクジェットヘッド２２は反転移動して初期位置へ復帰する（ステップＳ１５）。そしてさらに、インクジェットヘッド２２は、副走査駆動装置２１によって駆動されて副走査方向Ｙへ予め決められた副走査量、例えば、１個のヘッド部２０に属するノズル列２８の１列分の長さ又はその整数倍だけ移動する（ステップＳ１６）。そして次に、主走査及びインク吐出が繰り返して行われて、未だ色絵素３又は保護膜４が形成されていない領域に色絵素３又は保護膜４が形成される（ステップＳ１３）。
【００９４】
以上のようなインクジェットヘッド２２による色絵素３又は保護膜４の描画作業がマザー基材１２の全領域に対して完了すると（ステップＳ１７でＹＥＳ）、ステップＳ１８で基板供給装置２３によって又は別の搬送機器によって、処理後のマザー基材１２が外部へ排出される。その後、オペレータによって処理終了の指示がなされない限り（ステップＳ１９でＮＯ）、ステップＳ２へ戻って別のマザー基材１２に対する保護膜材料の吐着作業を繰り返して行う。
【００９５】
オペレータから作業終了の指示があると（ステップＳ１９でＹＥＳ）、ＣＰＵ６９は図５においてインクジェットヘッド２２をキャッピング装置７６の所まで搬送して、そのキャッピング装置７６によってインクジェットヘッド２２に対してキャッピング処理を施す（ステップＳ２０）。
【００９６】
以上により、カラーフィルタ基板１を構成する各色絵素３についてのパターニング又は保護膜４についてのパターニングが終了する。保護膜４についてのパターニングが終了すれば、ストライプ配列等といった希望のＲ，Ｇ，Ｂのドット配列を有するカラーフィルタ基板１（図２（ａ））が複数個形成されたマザー基材１２が製造される。
【００９７】
なお、本カラーフィルタ基板１を液晶装置のカラー表示のために用いるものとすれば、本カラーフィルタ基板１の表面にはさらに電極や配向膜等がさらに積層されることになる。そのような場合、電極や配向膜等を積層する前にマザー基材１２を切断して個々のカラーフィルタ基板１を切り出してしまうと、その後の電極等の形成工程が非常に面倒になる。よって、そのような場合には、マザー基材１２上でカラーフィルタ基板１が完成した後に、直ぐにマザー基材１２を切断してしまうのではなく、電極形成や配向膜形成等といった必要な付加工程が終了した後にマザー基材１２を切断することが望ましい。
【００９８】
以上のように本実施形態に係るカラーフィルタ基板及びその製造方法によれば、図１に示すように、保護膜４を基材２の表面の全域に形成するのではないので、保護膜４の材料の消費量を低く抑えて経費を低減できる。
【００９９】
（第２実施形態）
図１２は、図７（ｂ）に示すヘッド部２０の改変例を示している。図７（ｂ）に示したヘッド部２０においては、ノズル列２８が主走査方向Ｘに関して１列だけ設けられた。これに代えて、図１２に示すヘッド部２０ではノズル列２８が主走査方向Ｘに関して複数列、本実施形態では２列設けられている。このヘッド部２０を用いれば、図７（ａ）のキャリッジ２５がＸ方向へ主走査するときに、その主走査方向Ｘに並んだ２個のノズル２７によってインクを吐出できるので、色絵素材料及び保護膜材料の吐出量の制御の仕方を多用化できる。
【０１００】
（第３実施形態）
図１３は本発明に係るカラーフィルタ基板の製造方法の他の実施形態の主要工程を示しており、この工程は既に説明した先の実施形態における図１１で示した工程に代えて行われる。なお、本実施形態に係る製造方法によって製造するカラーフィルタ基板は図１に符号“１”で示すカラーフィルタ基板とすることができる。また、カラーフィルタ基板１は、図２（ｂ）に示すマザー基材１２から切り出すことにより形成できる。
【０１０１】
また、カラーフィルタ基板１に形成する色絵素の配列は図３に示すストライプ配列等のような各種配列とすることができる。また、カラーフィルタ基板１を形成するための工程は、図４に工程Ｐ１〜Ｐ４で示す工程を採用できる。また、色絵素形成工程Ｐ３及び保護膜形成工程Ｐ４において使用するインクジェット装置は図５に示す構造の装置を採用できる。
【０１０２】
図１３に示す実施形態が先の実施形態と異なる点は、図１１と比較すれば明らかなように、インクジェットヘッド２２をマザー基材１２に対する初期位置すなわち主走査開始位置に置いたとき、キャリッジ２５の全体が副走査方向Ｙに対して角度θで傾斜することにより、６個のノズル列２８の延在方向Ｚが副走査方向Ｙに対して角度θで傾斜することである。
【０１０３】
本実施形態の構成によれば、各ヘッド部２０は副走査方向Ｙに対して角度θの傾斜状態でＸ方向へ主走査を行うので、各ヘッド部２０に属する複数のノズル２７のノズル間ピッチをマザー基材１２上の色絵素形成領域の間隔及び保護膜形成領域の間隔、すなわちエレメント間ピッチに一致させることができる。このようにノズル間ピッチとエレメント間ピッチとを幾何学的に一致させれば、ノズル列２８を副走査方向Ｙに関して位置制御する必要がなくなるので好都合である。
【０１０４】
（第４実施形態）
図１４は本発明に係るカラーフィルタ基板の製造方法のさらに他の実施形態の主要工程を示しており、この工程も既に説明した先の実施形態における図１１で示した工程に代えて行われる。なお、本実施形態に係る製造方法によって製造するカラーフィルタ基板は図１に符号“１”で示すカラーフィルタ基板とすることができる。また、カラーフィルタ基板１は、図２（ｂ）に示すマザー基材１２から切り出すことにより形成できる。
【０１０５】
また、カラーフィルタ基板１に形成する色絵素の配列は図３に示すストライプ配列等のような各種配列とすることができる。また、カラーフィルタ基板１を形成するための工程は、図４に工程Ｐ１〜Ｐ４で示す工程を採用できる。また、色絵素形成工程Ｐ３及び保護膜形成工程Ｐ４において使用するインクジェット装置は図５に示す構造の装置を採用できる。
【０１０６】
図１４に示す実施形態が先の実施形態と異なる点は、図１１と比較すれば明らかなように、インクジェットヘッド２２をマザー基材１２に対する初期位置すなわち主走査開始位置に置いたとき、キャリッジ２５の全体は副走査方向Ｙに対して傾斜することはないが、６個のヘッド部２０が個々に副走査方向Ｙに対して角度θで傾斜することにより、各ノズル列２８の延在方向Ｚが副走査方向Ｙに対して角度θで傾斜することである。
【０１０７】
本実施形態の構成によれば、各ノズル列２８は副走査方向Ｙに対して角度θの傾斜状態でＸ方向へ主走査を行うので、各ノズル列２８に属する複数のノズル２７のノズル間ピッチをマザー基材１２上の色絵素形成領域の間隔及び保護膜形成領域の間隔、すなわちエレメント間ピッチに一致させることができる。このようにノズル間ピッチとエレメント間ピッチとを幾何学的に一致させれば、ノズル列２８を副走査方向Ｙに関して位置制御する必要がなくなるので好都合である。
【０１０８】
また、本実施形態では図１３のようにキャリッジ２５の全体を傾斜させるのではなくて、個々のヘッド部２０を傾斜させるようにしてあるので、吐出対象物であるマザー基材１２に最も近いノズル２７から最も遠いノズル２７までの距離が図１３の場合に比べて著しく小さくでき、それ故、Ｘ方向への主走査の時間を短縮化できる。これにより、カラーフィルタ基板の製造時間を短縮できる。
【０１０９】
（第５実施形態）
図１５は本発明に係る液晶装置の一実施形態を示している。また、図１６は図１５におけるＸ−Ｘ線に従った液晶装置の断面構造を示している。なお、本実施形態の液晶装置は、単純マトリクス方式でフルカラー表示を行う半透過反射方式の液晶装置である。
【０１１０】
図１５において、液晶装置１０１は、液晶パネル１０２に半導体チップとしての液晶駆動用ＩＣ１０３ａ及び１０３ｂを実装し、配線接続要素としてのＦＰＣ（Flexible Printed Circuit）１０４を液晶パネル１０２に接続し、さらに液晶パネル１０２の裏面側に照明装置１０６をバックライトとして設けることによって形成される。
【０１１１】
液晶パネル１０２は、第１基板１０７ａと第２基板１０７ｂとをシール材１０８によって貼り合わせることによって形成される。シール材１０８は、例えば、スクリーン印刷等によってエポキシ系樹脂を第１基板１０７ａ又は第２基板１０７ｂの内側表面に環状に付着させることによって形成される。また、シール材１０８の内部には図１６に示すように、導電性材料によって球状又は円筒状に形成された導通材１０９が分散状態で含まれる。
【０１１２】
図１６において、第１基板１０７ａは透明なガラスや、透明なプラスチック等によって形成された板状の基材１１１ａを有する。この基材１１１ａの内側表面（図１６の上側表面）には反射膜１１２が形成され、その上に絶縁膜１１３が積層され、その上に第１電極１１４ａが矢印Ｄ方向から見てストライプ状（図１５参照）に形成され、さらにその上に配向膜１１６ａが形成される。また、基材１１１ａの外側表面（図１６の下側表面）には偏光板１１７ａが貼着等によって装着される。
【０１１３】
図１５では第１電極１１４ａの配列を分かり易く示すために、それらのストライプ間隔を実際よりも大幅に広く描いており、よって、第１電極１１４ａの本数が少なく描かれているが、実際には、第１電極１１４ａはより多数本が基材１１１ａ上に形成される。
【０１１４】
図１６において、第２基板１０７ｂは透明なガラスや、透明なプラスチック等によって形成された板状の基材１１１ｂを有する。この基材１１１ｂの内側表面（図１６の下側表面）にはカラーフィルタ１１８が形成され、その上に第２電極１１４ｂが上記第１電極１１４ａと直交する方向へ矢印Ｄ方向から見てストライプ状（図１５参照）に形成され、さらにその上に配向膜１１６ｂが形成される。また、基材１１１ｂの外側表面（図１６の上側表面）には偏光板１１７ｂが貼着等によって装着される。
【０１１５】
図１５では、第２電極１１４ｂの配列を分かりやすく示すために、第１電極１１４ａの場合と同様に、それらのストライプ間隔を実際よりも大幅に広く描いており、よって、第２電極１１４ｂの本数が少なく描かれているが、実際には、第２電極１１４ｂはより多数本が基材１１１ｂ上に形成される。
【０１１６】
図１６において、第１基板１０７ａ、第２基板１０７ｂ及びシール材１０８によって囲まれる間隙、いわゆるセルギャップ内には液晶、例えばＳＴＮ（Super Twisted Nematic）液晶Ｌが封入されている。第１基板１０７ａ又は第２基板１０７ｂの内側表面には微小で球形のスペーサ１１９が多数分散され、これらのスペーサ１１９がセルギャップ内に存在することによりそのセルギャップの厚さが均一に維持される。
【０１１７】
第１電極１１４ａと第２電極１１４ｂは互いに直交関係に配置され、それらの交差点は図１６の矢印Ｄ方向から見てドット・マトリクス状に配列する。そして、そのドット・マトリクス状の各交差点が１つの絵素ピクセルを構成する。カラーフィルタ１１８は、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色要素を矢印Ｄ方向から見て所定のパターン、例えば、ストライプ配列、デルタ配列、モザイク配列等のパターンで配列させることによって形成されている。上記の１つの絵素ピクセルはそれらＲ，Ｇ，Ｂの各１つずつに対応しており、そしてＲ，Ｇ，Ｂの３色絵素ピクセルが１つのユニットになって１画素が構成される。
【０１１８】
ドット・マトリクス状に配列される複数の絵素ピクセル、従って画素、を選択的に発光させることにより、液晶パネル１０２の第２基板１０７ｂの外側に文字、数字等といった像が表示される。このようにして像が表示される領域が有効画素領域であり、図１５及び図１６において矢印Ｖによって示される平面的な矩形領域が有効表示領域となっている。
【０１１９】
図１６において、反射膜１１２はＡＰＣ合金、Ａｌ（アルミニウム）等といった光反射性材料によって形成され、第１電極１１４ａと第２電極１１４ｂとの交差点である各絵素ピクセルに対応する位置に開口１２１が形成されている。結果的に、開口１２１は図１６の矢印Ｄ方向から見て、絵素ピクセルと同じドット・マトリクス状に配列されている。
【０１２０】
第１電極１１４ａ及び第２電極１１４ｂは、例えば、透明導電材であるＩＴＯによって形成される。また、配向膜１１６ａ及び１１６ｂは、ポリイミド系樹脂を一様な厚さの膜状に付着させることによって形成される。これらの配向膜１１６ａ及び１１６ｂがラビング処理を受けることにより、第１基板１０７ａ及び第２基板１０７ｂの表面上における液晶分子の初期配向が決定される。
【０１２１】
図１５において、第１基板１０７ａは第２基板１０７ｂよりも広い面積に形成されており、これらの基板をシール材１０８によって貼り合わせたとき、第１基板１０７ａは第２基板１０７ｂの外側へ張り出す基板張出し部１０７ｃを有する。そして、この基板張出し部１０７ｃには、第１電極１１４ａから延び出る引出し配線１１４ｃ、シール材１０８の内部に存在する導通材１０９（図１６参照）を介して第２基板１０７ｂ上の第２電極１１４ｂと導通する引出し配線１１４ｄ、液晶駆動用ＩＣ１０３ａの入力用バンプ、すなわち入力用端子に接続される金属配線１１４ｅ、そして液晶駆動用ＩＣ１０３ｂの入力用バンプに接続される金属配線１１４ｆ等といった各種の配線が適切なパターンで形成される。
【０１２２】
本実施形態では、第１電極１１４ａから延びる引出し配線１１４ｃ及び第２電極１１４ｂに導通する引出し配線１１４ｄはそれらの電極と同じ材料であるＩＴＯ、すなわち導電性酸化物によって形成される。また、液晶駆動用ＩＣ１０３ａ及び１０３ｂの入力側の配線である金属配線１１４ｅ及び１１４ｆは電気抵抗値の低い金属材料、例えばＡＰＣ合金によって形成される。ＡＰＣ合金は、主としてＡｇを含み、付随してＰｄ及びＣｕを含む合金、例えば、Ａｇ９８％、Ｐｄ１％、Ｃｕ１％から成る合金である。
【０１２３】
液晶駆動用ＩＣ１０３ａ及び液晶駆動用ＩＣ１０３ｂは、ＡＣＦ（Anisotropic Conductive Film：異方性導電膜）１２２によって基板張出し部１０７ｃの表面に接着されて実装される。すなわち、本実施形態では基板上に半導体チップが直接に実装される構造の、いわゆるＣＯＧ（Chip On Glass）方式の液晶パネルとして形成されている。このＣＯＧ方式の実装構造においては、ＡＣＦ１２２の内部に含まれる導電粒子によって、液晶駆動用ＩＣ１０３ａ及び１０３ｂの入力側バンプと金属配線１１４ｅ及び１１４ｆとが導電接続され、液晶駆動用ＩＣ１０３ａ及び１０３ｂの出力側バンプと引出し配線１１４ｃ及び１１４ｄとが導電接続される。
【０１２４】
図１５において、ＦＰＣ１０４は、可撓性の樹脂フィルム１２３と、チップ部品１２４を含んで構成された回路１２６と、金属配線端子１２７とを有する。回路１２６は樹脂フィルム１２３の表面に半田付けその他の導電接続手法によって直接に搭載される。また、金属配線端子１２７はＡＰＣ合金、Ｃｒ、Ｃｕその他の導電材料によって形成される。ＦＰＣ１０４のうち金属配線端子１２７が形成された部分は、第１基板１０７ａのうち金属配線１１４ｅ及び金属配線１１４ｆが形成された部分にＡＣＦ１２２によって接続される。そして、ＡＣＦ１２２の内部に含まれる導電粒子の働きにより、基板側の金属配線１１４ｅ及び１１４ｆとＦＰＣ側の金属配線端子１２７とが導通する。
【０１２５】
ＦＰＣ１０４の反対側の辺端部には外部接続端子１３１が形成され、この外部接続端子１３１が図示しない外部回路に接続される。そして、この外部回路から伝送される信号に基づいて液晶駆動用ＩＣ１０３ａ及び１０３ｂが駆動され、第１電極１１４ａ及び第２電極１１４ｂの一方に走査信号が供給され、他方にデータ信号が供給される。これにより、有効表示領域Ｖ内に配列されたドット・マトリクス状の絵素ピクセルが個々のピクセルごとに電圧制御され、その結果、液晶Ｌの配向が個々の絵素ピクセルごとに制御される。
【０１２６】
図１５において、いわゆるバックライトとして機能する照明装置１０６は、図１６に示すように、アクリル樹脂等によって構成された導光体１３２と、その導光体１３２の光出射面１３２ｂに設けられた拡散シート１３３と、導光体１３２の光出射面１３２ｂの反対面に設けられた反射シート１３４と、発光源としてのＬＥＤ（Light Emitting Diode）１３６とを有する。
【０１２７】
ＬＥＤ１３６はＬＥＤ基板１３７に支持され、そのＬＥＤ基板１３７は、例えば導光体１３２と一体に形成された支持部（図示せず）に装着される。ＬＥＤ基板１３７が支持部の所定位置に装着されることにより、ＬＥＤ１３６が導光体１３２の側辺端面である光取込み面１３２ａに対向する位置に置かれる。なお、符号１３８は液晶パネル１０２に加わる衝撃を緩衝するための緩衝材を示している。
【０１２８】
ＬＥＤ１３６が発光すると、その光は光取込み面１３２ａから取り込まれて導光体１３２の内部へ導かれ、反射シート１３４や導光体１３２の壁面で反射しながら伝播する間に光出射面１３２ｂから拡散シート１３３を通して外部へ平面光として出射する。
【０１２９】
本実施形態の液晶装置１０１は以上のように構成されているので、太陽光、室内光等といった外部光が十分に明るい場合には、図１６において、第２基板１０７ｂ側から外部光が液晶パネル１０２の内部へ取り込まれ、その光が液晶Ｌを通過した後に反射膜１１２で反射して再び液晶Ｌへ供給される。液晶Ｌはこれを挟持する電極１１４ａ及び１１４ｂによってＲ，Ｇ，Ｂの絵素ピクセルごとに配向制御されており、よって、液晶Ｌへ供給された光は絵素ピクセルごとに変調され、その変調によって偏光板１１７ｂを通過する光と、通過できない光とによって液晶パネル１０２の外部に文字、数字等といった像が表示される。これにより、反射型の表示が行われる。
【０１３０】
他方、外部光の光量が十分に得られない場合には、ＬＥＤ１３６が発光して導光体１３２の光出射面１３２ｂから平面光が出射され、その光が反射膜１１２に形成された開口１２１を通して液晶Ｌへ供給される。このとき、反射型の表示と同様にして、供給された光が配向制御される液晶Ｌによって絵素ピクセルごとに変調され、これにより、外部へ像が表示される。これにより、透過型の表示が行われる。
【０１３１】
上記構成の液晶装置１０１は、例えば、図１７に示す製造方法によって製造される。この製造方法において、工程Ｐ１〜工程Ｐ６の一連の工程が第１基板１０７ａを形成する工程であり、工程Ｐ１１〜工程Ｐ１４の一連の工程が第２基板１０７ｂを形成する工程である。第１基板形成工程と第２基板形成工程は、通常、それぞれが独自に行われる。
【０１３２】
まず、第１基板形成工程について説明すれば、透光性ガラス、透光性プラスチック等によって形成された大面積のマザー基材の表面に液晶パネル１０２の複数個分の反射膜１１２をフォトリソグラフィー法等を用いて形成し、さらにその上に絶縁膜１１３を周知の成膜法を用いて形成し（工程Ｐ１）、次に、フォトリソグラフィー法等を用いて第１電極１１４ａ及び配線１１４ｃ，１１４ｄ，１１４ｅ，１１４ｆを形成する（工程Ｐ２）。
【０１３３】
次に、第１電極１１４ａの上に塗布、印刷等によって配向膜１１６ａを形成し（工程Ｐ３）、さらにその配向膜１１６ａに対してラビング処理を施すことにより液晶の初期配向を決定する（工程Ｐ４）。次に、例えばスクリーン印刷等によってシール材１０８を環状に形成し（工程Ｐ５）、さらにその上に球状のスペーサ１１９を分散する（工程Ｐ６）。以上により、液晶パネル１０２の第１基板１０７ａ上のパネルパターンを複数個分有する大面積のマザー第１基板が形成される。
【０１３４】
以上の第１基板形成工程とは別に、第２基板形成工程（図１７の工程Ｐ１１〜工程Ｐ１４）を実施する。まず、透光性ガラス、透光性プラスチック等によって形成された大面積のマザー基材を用意し、その表面に液晶パネル１０２の複数個分のカラーフィルタ１１８を形成する（工程Ｐ１１）。このカラーフィルタの形成工程は図４に示した製造方法を用いて行われ、その製造方法中の色絵素形成工程Ｐ３及び保護膜形成工程Ｐ４は図５のインクジェット装置１６を用いて図１１、図１３、図１４等に示したインクジェットヘッドの制御方法に従って実行される。これらカラーフィルタの製造方法及びインクジェットヘッドの制御方法は既に説明した内容と同じであるので、それらの説明は省略する。
【０１３５】
図１に示すようにマザー基材１２の上にブラックマスク６、バンク５、色絵素３及び保護膜４が形成されると、次に、フォトリソグラフィー法によって第２電極１１４ｂが形成され（工程Ｐ１２）、さらに塗布、印刷等によって配向膜１１６ｂが形成され（工程Ｐ１３）、さらにその配向膜１１６ｂに対してラビング処理が施されて液晶の初期配向が決められる（工程Ｐ１４）。以上により、液晶パネル１０２の第２基板１０７ｂ上のパネルパターンを複数個分有する大面積のマザー第２基板が形成される。
【０１３６】
以上により大面積のマザー第１基板及びマザー第２基板が形成された後、それらのマザー基板をシール材１０８を間に挟んでアライメント、すなわち位置合わせした上で互いに貼り合わせる（工程Ｐ２１）。これにより、液晶パネル複数個分のパネル部分を含んでいて未だ液晶が封入されていない状態の空のパネル構造体が形成される。
【０１３７】
次に、完成した空のパネル構造体の所定位置にスクライブ溝、すなわち切断用溝を形成し、さらにそのスクライブ溝を基準にしてパネル構造体をブレイク、すなわち切断する（工程Ｐ２２）。これにより、各液晶パネル部分のシール材１０８の液晶注入用開口１１０（図１５参照）が外部へ露出する状態の、いわゆる短冊状の空のパネル構造体が形成される。
【０１３８】
その後、露出した液晶注入用開口１１０を通して各液晶パネル部分の内部に液晶Ｌを注入し、さらに各液晶注入口１１０を樹脂等によって封止する（工程Ｐ２３）。通常の液晶注入処理は、例えば、貯留容器の中に液晶を貯留し、その液晶が貯留された貯留容器と短冊状の空パネルをチャンバー等に入れ、そのチャンバー等を真空状態にしてからそのチャンバーの内部において液晶の中に短冊状の空パネルを浸漬し、その後、チャンバーを大気圧に開放することによって行われる。このとき、空パネルの内部は真空状態なので、大気圧によって加圧される液晶が液晶注入用開口を通してパネルの内部へ導入される。液晶注入後の液晶パネル構造体のまわりには液晶が付着するので、液晶注入処理後の短冊状パネルは工程Ｐ２４において洗浄処理を受ける。
【０１３９】
その後、液晶注入及び洗浄が終わった後の短冊状のマザーパネルに対して再び所定位置にスクライブ溝を形成し、さらにそのスクライブ溝を基準にして短冊状パネルを切断することにより、複数個の液晶パネルが個々に切り出される（工程Ｐ２５）。こうして作製された個々の液晶パネル１０２に対して図１５に示すように、液晶駆動用ＩＣ１０３ａ，１０３ｂを実装し、照明装置１０６をバックライトとして装着し、さらにＦＰＣ１０４を接続することにより、目標とする液晶装置１０１が完成する（工程Ｐ２６）。
【０１４０】
以上に説明した液晶装置に関しては、特にカラーフィルタ基板１１１ｂ，１１８の部分において、図１に示すように、保護膜４を基材２の表面の全域に形成するのではないので、保護膜４の材料の消費量を低く抑えて経費を低減できる。
【０１４１】
また、カラーフィルタ基板１１１ｂ，１１８の表面の平坦性を図１８に示した従来のカラーフィルタ基板に比べてより一層高精度にすることができるので、液晶Ｌの層厚を平面的に均一に維持でき、この結果、ＳＴＮ液晶やＴＮ液晶を用いる場合のように複屈折性を利用して表示を行う際の表示品質を高く維持できる。また、保護膜４を含めたカラーフィルタ基板１の全体の厚さを図１８に示した従来のカラーフィルタ基板に比べて薄くできる。
【０１４２】
（その他の実施形態）
以上、好ましい実施形態を挙げて本発明を説明したが、本発明はその実施形態に限定されるものでなく、請求の範囲に記載した発明の範囲内で種々に改変できる。
【０１４３】
例えば、以上の説明では色絵素としてＲ，Ｇ，Ｂを用いたが、Ｒ，Ｇ，Ｂに限定されることはなく、例えばＣ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）、Ｙ（イエロー）を採用してもかまわない。その場合にあっては、Ｒ，Ｇ，Ｂの色絵素材料に代えて、Ｃ，Ｍ，Ｙの色を有する色絵素材料を用いれば良い。
【０１４４】
また、以上に説明した実施形態では、図７等に示すようにインクジェットヘッド２２の中に６個のヘッド部２０を設けたが、ヘッド部２０の数はより少なく又はより多くすることができる。
【０１４５】
また、図２（ｂ）に示した実施形態では、マザー基材１２の中に複数列のカラーフィルタ形成領域１１が設定される場合を例示したが、マザー基材１２の中に１列のカラーフィルタ形成領域１１が設定される場合にも本発明を適用できる。また、マザー基板１２とほぼ同じ大きさの又はそれよりもかなり小さい１個のカラーフィルタ形成領域１１だけがそのマザー基材１２の中に設定される場合にも本発明を適用できる。
【０１４６】
また、図５及び図６に示したインクジェット装置１６では、インクジェットヘッド２２をＸ方向へ移動させて基材１２を主走査し、基材１２を副走査駆動装置２１によってＹ方向へ移動させることによりインクジェットヘッド２２によって基材１２を副走査することにしたが、これとは逆に、基材１２のＹ方向への移動によって主走査を実行し、インクジェットヘッド２２のＸ方向への移動によって副走査を実行することもできる。
【０１４７】
また、上記実施形態では、圧電素子の撓み変形を利用してインクを吐出する構造のインクジェットヘッドを用いたが、他の任意の構造のインクジェットヘッドを用いることもできる。
【０１４８】
【発明の効果】
本発明に係るカラーフィルタ基板及びその製造方法並びに本発明に係る液晶装置によれば、保護膜は区画材によって区画される個々の領域に形成され、基材の表面の全域に形成されるのではないので、保護膜材料の消費量を低く抑えることができ、よって、カラーフィルタ基板又は液晶装置を安価に製作できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るカラーフィルタ基板の一実施形態の１画素部分の断面構造を拡大して示す断面図である。
【図２】（ａ）は本発明に係るカラーフィルタ基板の一実施形態の平面図を示し、（ｂ）はそのカラーフィルタ基板の基礎となるマザー基板の平面図を示している。
【図３】カラーフィルタ基板の表面に形成される複数種類の色絵素の配列形態の例を示す図である。
【図４】本発明に係るカラーフィルタ基板の製造方法の一実施形態を示す工程図である。
【図５】図４に示す製造方法の一工程で用いられるインクジェット装置の一実施形態を示す斜視図である。
【図６】図５の装置の主要部を拡大して示す斜視図である。
【図７】図６の装置で用いられるインクジェットヘッドの一実施形態及びそのインクジェットヘッドに用いられるヘッド部の一実施形態を示す斜視図である。
【図８】インクジェットヘッドのヘッド部の内部構造を示す図であって、（ａ）は一部破断斜視図を示し、（ｂ）は（ａ）のＪ−Ｊ線に従った断面構造を示す。
【図９】図５のインクジェット装置に用いられる電気制御系を示すブロック図である。
【図１０】図９の制御系によって実行される制御の流れを示すフローチャートである。
【図１１】本発明に係るカラーフィルタの製造方法の一実施形態の主要工程を模式的に示す平面図である。
【図１２】インクジェットヘッドのヘッド部の改変例を示す斜視図である。
【図１３】本発明に係るカラーフィルタの製造方法の他の実施形態の主要工程を模式的に示す平面図である。
【図１４】本発明に係るカラーフィルタの製造方法のさらに他の実施形態の主要工程を模式的に示す平面図である。
【図１５】本発明に係る液晶装置の一実施形態を分解状態で示す斜視図である。
【図１６】図１５におけるＸ−Ｘ線に従って液晶装置の断面構造を示す断面図である。
【図１７】図１５に示す液晶装置の製造方法の一実施形態を示す工程図である。
【図１８】従来のカラーフィルタ基板の一例の一画素部分の断面構造を示す断面図である。
【符号の説明】
１カラーフィルタ基板
２基材
３色絵素
４保護膜
５バンク（区画材）
６ブラックマスク
７色絵素形成領域
８色絵素材料
１０保護膜材料
１１カラーフィルタ形成領域
１２マザー基材
１６インクジェット装置
１７ヘッド位置制御装置
１８基板位置制御装置
１９主走査駆動装置
２０ヘッド部
２１副走査駆動装置
２２インクジェットヘッド
２５キャリッジ
２６ヘッドユニット
２７ノズル
２８ノズル列
３９インク加圧体
４１圧電素子
４９テーブル
８１ヘッド用カメラ
８２基板用カメラ
１０１液晶装置
１０２液晶パネル
１０７ａ，１０７ｂ基板
１１１ａ，１１１ｂ基材
１１４ａ，１１４ｂ電極
１１８カラーフィルタ
Ｌ液晶
Ｍ色絵素材料、保護膜材料
Ｘ主走査方向
Ｙ副走査方向[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a color filter substrate formed by forming a plurality of color picture elements such as R, G, B or C, M, Y, etc. on a base material, and a method for manufacturing the same. The present invention also relates to a liquid crystal device configured using the color filter substrate.
[0002]
[Prior art]
In recent years, liquid crystal devices have been widely used in electronic devices such as mobile phones and portable personal computers. In addition, a liquid crystal device having a color display structure using a color filter substrate has been widely used.
[0003]
As a color filter substrate, for example, as shown in FIG. 18, for example, each color picture element of R (red), G (green), and B (blue) is formed on the surface of a base material 201 formed of glass, plastic or the like. There is known a configuration in which 202R, 202G, and 202B are formed in a predetermined arrangement, for example, a stripe arrangement, a mosaic arrangement, a delta arrangement, and the like, and a protective film 203 is further formed thereon.
[0004]
There are several possible reasons for forming the protective film 203. First, the surface of the color filter substrate is flattened by forming a protective film, thereby preventing the electrodes from being cut off when the electrodes are formed on the surface of the color filter substrate. Secondly, the contrast ratio between the pixels is improved by reducing the resistance of the electrode on the protective film. Third, it is to prevent the pixels in the color filter substrate from being damaged in a process performed after the formation of the protective film, that is, to perform a protective function. Fourth, when the color filter substrate is used in a liquid crystal device, the liquid crystal is sealed in the cell gap, and then impurities are prevented from diffusing from the color filter substrate to the liquid crystal.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
The conventional protective film 203 on the color filter substrate is produced by forming a transparent resist or the like on the entire surface of the base material 201 with a uniform thickness, for example, using a spin coat method. Was common. However, such a conventional method has a problem that it is uneconomical because a large amount of the protective film material is consumed.
[0006]
The present invention has been made in view of the above-described problems, and reduces the cost of the color filter substrate and various devices using the color filter substrate by reducing the consumption of the protective film material. With the goal.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
(1) In order to achieve the above object, a color filter substrate according to the present invention is formed on a base material, a black mask formed in a lattice shape on the surface of the base material, and the black mask. Partition material that defines the area where the color picture elements are to be placed And a color picture element provided thinner than the partition material in a plurality of regions surrounded by the partition material, and a thickness not exceeding the partition material on the color picture element in the plurality of regions. And the partition member is made of an ink repellent material.
[0008]
According to the color filter substrate of this configuration, the protective film is formed in individual regions partitioned by the partition material, and is not formed over the entire surface of the base material, so the consumption of the protective film material is kept low. Therefore, the color filter substrate can be manufactured at low cost.
[0009]
In the color filter substrate configured as described above, the plurality of protective films may include protective films having different thicknesses. According to this configuration, the surface of the color filter substrate can be flattened even when the thickness of the plurality of color picture elements formed on the base material is different for each region partitioned by the partition material.
[0010]
In the color filter substrate configured as described above, it is desirable that the plurality of protective films have their top surfaces formed at a height substantially equal to the top surface of the partition material. By doing so, the surface of the color filter substrate becomes flat, so that, for example, when an electrode is formed on the surface of the color filter substrate, the electrode can be prevented from being cut.
[0011]
Here, “substantially equal” means that even if a difference occurs due to a manufacturing error or the like, such an error is included when the function as the protective film can be achieved.
[0012]
In the color filter substrate having the above-described configuration, the plurality of color picture elements include color picture elements having different thicknesses, and the protective film includes a protective film having different thicknesses according to a difference in thickness of the color picture elements. it can. According to this configuration, by changing the thickness of the color picture elements, it is possible to realize a color display with a desired hue. In addition, since the thickness of the protective film varies depending on the thickness of the color picture element, it is possible to prevent the unevenness of the color picture element from appearing as an unevenness on the surface of the color filter substrate.
[0013]
In the color filter substrate configured as described above, the partition material may be formed on a black mask or may also serve as a black mask. When the partition material is formed on the black mask, the partition material can be formed of either a light shielding material or a non-light shielding material. When the partition material also serves as a black mask, the black mask is formed of a light shielding material. In this embodiment, the partition material is formed thicker than the color picture element.
[0014]
(2) Next, in the method for manufacturing a color filter substrate according to the present invention, a black mask that partitions the surface of the base material into a plurality of regions is formed on the base material, and the black mask is formed on the black mask. Define the area where the partition material is formed and the color picture element is provided A partition material forming step, a color picture element forming step of forming a color picture element thinner than the partition material in the plurality of regions, and a protective film material as a droplet on the color pixel elements formed on the plurality of regions. A protective film forming step of forming a protective film by discharging to a plurality of regions, wherein the partition material is formed of an ink-repellent material in the partition material forming step.
[0015]
The protective film forming step can be achieved by selecting a protective film material as ink to be ejected in a so-called inkjet ink ejection method. As the ink jet method, a method of ejecting ink using elastic deformation of a piezoelectric element, a method of ejecting ink using thermal expansion of ink, or any other method can be adopted.
[0016]
According to the manufacturing method of the color filter substrate having the above-described configuration, the protective film is supplied in a dot shape for each of the plurality of regions, so that the thickness of the protective film can be adjusted for each partitioned region instead of the entire surface of the substrate. For this reason, the protective film material is not consumed, and the color filter substrate can be manufactured at low cost.
[0017]
In the manufacturing method of the color filter substrate having the above configuration, in the protective film forming step, it is desirable that the protective film has a top surface formed at a height substantially equal to a top surface of the partition material. In the manufacturing method of the present invention, since the protective film is formed for each partition region, the top surface adjustment as described above can be performed easily and accurately. If the top surface of the protective film and the top surface of the partition material are formed at substantially the same height as in the present invention, the surface of the color filter substrate can be formed on an accurate flat surface.
[0018]
Here, “substantially equal” means that even if a difference occurs due to a manufacturing error or the like, such an error is included when the function as the protective film can be achieved.
[0019]
Further, in the method of manufacturing a color filter substrate having the above configuration, in the color picture element forming step, the plurality of color picture elements form color picture elements having different thicknesses, and in the protective film forming step, the protective film has a thickness of the color picture element. Depending on the difference, protective films having different thicknesses can be formed. According to the manufacturing method of this configuration, it is possible to realize a color display with a desired hue by changing the thickness of the color picture element. In addition, since the thickness of the protective film varies depending on the thickness of the color picture element, it is possible to prevent the unevenness of the color picture element from appearing as an unevenness on the surface of the color filter substrate.
[0020]
In the method for manufacturing a color filter substrate having the above-described configuration, it is desirable that the color picture element is formed by discharging a color picture element material as droplets to the plurality of regions in the color picture element forming step. This configuration can be achieved by selecting a color picture element material as ink to be ejected in a so-called inkjet ink ejection method. Also in this case, as the ink jet method, a method of ejecting ink using elastic deformation of a piezoelectric element, a method of ejecting ink using thermal expansion of ink, or any other method can be adopted.
[0021]
According to the method for manufacturing a color filter substrate having this configuration, the ink, that is, the color picture element material can be supplied to each position of a plurality of regions on the base material with a desired amount of discharge, so that the color filter substrate according to the present invention is manufactured. This is very advantageous.
[0022]
Moreover, in the manufacturing method of the color filter substrate of the said structure, the said protective film material can contain at least 1 of an acrylic resin, an epoxy resin, an imide resin, or a fluorine resin.
[0023]
In the method for manufacturing a color filter substrate having the above configuration, the viscosity of the protective film material is preferably 4 cps to 50 cps. If the viscosity of the protective film material is less than 4 cps, the flowability of the protective film material is too high and the desired film formation may not be possible. Further, when the viscosity of the protective film material exceeds 50 cps, there is a possibility that a desired amount of the protective film material cannot be discharged from the inkjet head. Therefore, the viscosity of the protective film material is desirably 4 cps to 50 cps.
[0024]
(3) Next, the liquid crystal device according to the present invention is a liquid crystal device having a pair of substrates that sandwich the liquid crystal and a color filter substrate formed on at least one of the substrates. A black mask that divides the surface of the substrate into a plurality of regions, and is provided on the black mask. Partition material that defines the area where the color picture elements are to be placed And a color picture element provided in the plurality of regions thinner than the partition material, and a protective film provided on the color picture element in the plurality of regions with a thickness not exceeding the partition material. The partition material is made of an ink repellent material.
[0025]
According to the liquid crystal device of this configuration, in the color filter substrate that is the component, the protective film is formed in each region partitioned by the partition material, and is not formed over the entire surface of the base material. The consumption of the protective film material can be kept low, so that the color filter substrate can be manufactured at low cost.
[0026]
In the liquid crystal device having the above structure, the plurality of protective films may include protective films having different thicknesses. According to this configuration, the surface of the color filter substrate can be flattened even when the thickness of the plurality of color picture elements formed on the base material is different for each region partitioned by the partition material.
[0027]
In the liquid crystal device having the above-described configuration, it is preferable that the plurality of protective films have their top surfaces formed at substantially the same height as the top surfaces of the partition members. By doing so, the surface of the color filter substrate in the liquid crystal device becomes flat, so that when the electrode is formed on the surface of the color filter substrate, for example, the electrode can be prevented from being cut.
[0028]
Here, “substantially equal” means that even if a difference occurs due to a manufacturing error or the like, such an error is included when the function as the protective film can be achieved.
[0029]
In the liquid crystal device having the above-described configuration, the plurality of color picture elements may include color picture elements having different thicknesses, and the protective film may include protective films having different thicknesses according to differences in the thickness of the color picture elements. . According to this configuration, by changing the thickness of the color picture elements, it is possible to realize a color display with a desired hue. In addition, since the thickness of the protective film varies depending on the thickness of the color picture element, it is possible to prevent the unevenness of the color picture element from appearing as an unevenness on the surface of the color filter substrate.
[0030]
In the liquid crystal device having the above structure, the partition member may be formed on a black mask or may also serve as a black mask. When the partition material is formed on the black mask, the partition material can be formed of either a light shielding material or a non-light shielding material. When the partition material also serves as a black mask, the black mask is formed of a light shielding material. In this embodiment, the partition material is formed thicker than the color picture element.
[0031]
In the liquid crystal device having the above configuration, the liquid crystal is preferably STN (Super Twisted Nematic) liquid crystal or TN (Twisted Nematic) liquid crystal. In a liquid crystal device using STN liquid crystal and TN liquid crystal, display is performed using the birefringence in the liquid crystal layer, and the thickness of the liquid crystal layer is desired to be uniform over the entire display area. Therefore, the present invention that can ensure the flatness of the color filter substrate is particularly advantageous when STN liquid crystal or TN liquid crystal is used.
[0032]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
(First embodiment)
FIG. 2A shows a planar structure of an embodiment of a color filter substrate according to the present invention. FIG. 1 shows a cross-sectional structure according to the line II in FIG. As shown in FIG. 1, the color filter substrate 1 of the present embodiment includes a base material 2 formed of glass, plastic, or the like, a black mask 6 formed on the surface of the base material 2, and the black mask 6. A bank 5 as a partition material formed above, a plurality of color picture elements 3 formed in a region surrounded by the bank 5, and a region that is also surrounded by the bank 5 and formed on the color picture element 3. The protective film 4 is provided.
[0033]
The bank 5 and the black mask 6 below it are formed in a lattice shape with the portions where the color picture elements 3 and the protective film 4 are formed in FIG. 2A as lattice holes, and the protective film 4 and the underlying color picture elements 3 are the same. It is formed to fill the lattice holes. Thus, the plurality of color picture elements 3 are formed on the surface of the substrate 2 in a dot pattern shape, in the present embodiment, in a dot matrix shape.
[0034]
The black mask 6 is formed of a non-translucent metal or resin material. Each of the color picture elements 3 is formed of, for example, a color material of any one of R (red), G (green), and B (blue), and the color picture elements 3 are arranged in a predetermined arrangement. Are listed. As this arrangement, for example, a stripe arrangement shown in FIG. 3A, a mosaic arrangement shown in FIG. 3B, a delta arrangement shown in FIG.
[0035]
The stripe arrangement is a color scheme in which all columns of the matrix are the same color. The mosaic arrangement is a color scheme in which arbitrary three color picture elements arranged on a vertical and horizontal straight line become R, G, and B colors. The delta arrangement is a color arrangement in which the arrangement of the color picture elements is different and any three adjacent color picture elements are R, G, B.
[0036]
In FIG. 2A, the size of the color filter substrate 1 is, for example, a diagonal dimension of 1.8 inches. The size of one color picture element 3 is, for example, 30 μm × 100 μm. Moreover, the space | interval between each color picture element 3, ie, what is called a pitch between elements, is 75 micrometers, for example.
[0037]
In the present embodiment, the height, that is, the thickness of each of the color picture elements 3R, 3G, 3B is formed to be thinner than that of the bank 5, and each thickness is different. Specifically, the G color picture element 3G is the thickest, the R color picture element 3R is the next thickest, and the B color picture element 3B is the thinnest. The reason why the thicknesses are different between the color picture elements in this way is mainly to emphasize or weaken a specific color according to the wishes of the observer. Further, the thickness control such as forming the G color picture element 3G having a large influence on the resolution visually lower than the other color picture elements may be performed.
[0038]
Thus, when there is a difference in thickness between the color picture elements 3R, 3G, 3B, the protective film 4 is formed to have a different thickness according to the difference in thickness of the color picture elements 3R, 3G, 3B. The Specifically, the thickness of the protective film 4 corresponding to the G color picture element 3G is the thinnest, the protective film 4 corresponding to the R color picture element 3R is the next thinnest, and the protective film 4 corresponding to the B color picture element 3B is the thinnest. It is formed thick. By such thickness control, the height of the top surface of the protective film 4 formed on each color picture element 3 is substantially equal to the height of the bank 5.
[0039]
In this case, “substantially equal” includes not only the case where the height of the protective film 4 and the bank 5 is physically completely the same, but also the height of those due to manufacturing errors and manufacturing unavoidable reasons. Even when the lengths are slightly different, when the protective film 4 can function in the same manner, it means that the height difference is included.
[0040]
Note that the protective film 4 is not necessarily formed so that the height thereof is substantially equal to the height of the bank 5. Even in this case, the protective film 4 can achieve the protective function for preventing the color picture element 3 from being damaged and the function of preventing the diffusion of impurities into the liquid crystal.
[0041]
Considering the case where the color filter substrate 1 of this embodiment is used as a color filter substrate in a liquid crystal device, for example, electrodes are provided on the surface of the color picture element 3 in FIG. At this time, if the surface of the color filter substrate 1 on which the color picture element 3 is formed is uneven, there is a possibility that the electrode has a step and the electrode is cut. On the other hand, according to the color filter substrate 1 of the present embodiment in which the surface is smoothly formed by providing the protective film 4, such cutting of the electrodes can be reliably prevented.
[0042]
When the color filter substrate 1 according to the present embodiment is used as an optical element for full-color display, one pixel is formed by using R, G, B three color picture elements 3 as one unit, and R in one pixel is formed. , G, and B, or a combination thereof, light is selectively transmitted to perform full color display. At this time, the black mask 6 formed of a non-translucent metal or resin material prevents light from leaking from portions other than the color picture elements 3.
[0043]
The color filter substrate 1 shown in FIG. 1 is cut out from a mother substrate 12 having a large area as shown in FIG. 2B, for example. Specifically, first, a pattern for one color filter substrate 1 is formed on the surface of each of the plurality of color filter forming regions 11 set in the mother base material 12, and further, the color filter forming regions 11 are formed. Each of the color filter substrates 1 is formed by forming grooves for cutting around the substrate and further cutting the mother substrate 12 along the grooves.
[0044]
Hereinafter, a manufacturing method and a manufacturing apparatus for manufacturing the color filter substrate 1 shown in FIG.
[0045]
FIG. 4 schematically shows a method for manufacturing the color filter substrate 1 in the order of steps. First, the black mask 6 is formed in a lattice pattern when viewed from the direction of the arrow B with a non-light-transmitting metal or resin material such as Cr (chromium) on the surface of the mother base 12 formed of glass, plastic, or the like. A lattice hole portion 7 of the lattice pattern is a region where the color picture element 3 is formed, that is, a color picture element formation region. The planar dimensions of the individual color picture element formation regions 7 formed by the black mask 6 when viewed from the direction of the arrow B are, for example, about 30 μm × 100 μm.
[0046]
The black mask 6 is formed by uniformly forming a material, for example, Cr or the like with a uniform thickness of about 0.1 to 0.2 μm by an arbitrary film formation method, for example, sputtering, and then by an appropriate patterning method, for example, a photolithography method. A grid pattern is formed (step P1). After the black mask 6 is formed, the bank 5 is formed in the process P2. Specifically, desirably, an ink-repellent resin is formed to a predetermined thickness using, for example, a spin coating method, and further formed into a predetermined lattice shape using an appropriate patterning method such as a photolithography method. At this time, the width of the black mask 6 and the width of the bank 5 do not necessarily match.
[0047]
Thereafter, in step P3, R, G, B color picture elements 3 are formed in each region partitioned by the bank 5 using an ink jet method. Specifically, while the inkjet head 22 scans the surface of the mother substrate 12, the color picture element material 8 is ejected from the nozzles 27 provided on the inkjet head 22 at a predetermined timing corresponding to the arrangement pattern shown in FIG. It is ejected as ink droplets and adhered onto the mother substrate 12. Then, the color picture element material is solidified by baking, ultraviolet irradiation, or vacuum drying to form the color picture element 3. By repeating this process for each color picture element 3R, 3G, 3B, a color picture element pattern having a desired arrangement is formed.
[0048]
Thereafter, in step P4, the protective film 4 is formed on the color picture element 3 in each region partitioned by the bank 5 by using an ink jet method. Specifically, as in the case of the color picture element 3, while the surface of the mother substrate 12 is scanned by the ink jet head 22, the protective film material 10 is applied to any of FIG. 3 from the nozzle 27 provided on the ink jet head 22. The ink droplets are ejected as ink droplets at a predetermined timing corresponding to the arrangement pattern shown, and are deposited on the color picture elements 3 on the mother substrate 12. Then, the protective film material is solidified by, for example, a baking process at 200 ° C. for 30 minutes to 60 minutes to form the protective film 4.
[0049]
In the ink jet process in the color picture element forming step P3, the color picture elements are formed by repeating the scanning of the ink jet head 22 for each of the R, G, and B colors of the color picture element 3, or R, G is applied to one ink jet head 22. , B3 color nozzles are provided, and R, G, B3 colors can be simultaneously formed by one scan.
[0050]
On the other hand, in the ink jet process in the protective film forming step P4, a predetermined amount of ink droplets is supplied to all of the plurality of lattice holes formed by the bank 5 during one scanning period of the ink jet head 22. However, when the color picture elements 3 formed in the lattice holes have different thicknesses for each of R, G, and B colors, the amount of ink ejected from the nozzles 27 is also appropriate for each color. Adjust.
[0051]
The ink jet head 22 used in the color picture element forming step P3 and the ink jet head 22 used in the protective film forming step P4 may be exchanged and attached to the same ink jet device, or each may be attached to a separate ink jet device. In addition, these ink jet devices may be used individually. In some cases, the same ink jet head 22 and the same ink jet apparatus on which the ink jet head 22 is mounted are used, and the ink supplied to the same ink jet head 22 is exchanged between the color picture element material and the protective film material. Can also be adopted.
[0052]
In addition, the scanning method of the mother base material 12 by the inkjet head 22 in the color picture element formation process P3 and the protective film formation process P4 is not limited to a special method, and can be variously considered. For example, a plurality of nozzles 27 are arranged in the same length as one side of the mother substrate 12 to form a nozzle row, and the picture element material 8 and the protective film material 10 are supplied to the entire surface of the mother substrate 12 by one scan. Mother base by repeatedly performing the method and the main scanning for ejecting ink and the sub-scanning for shifting the main scanning position with respect to the inkjet head 22 having a nozzle row shorter than one side of the mother substrate 12. A method of supplying ink to the entire surface of the material 12 can be considered.
[0053]
FIG. 5 shows an embodiment of an ink jet apparatus which is an example of an apparatus for performing the color picture element forming process P3 and the protective film forming process P4 of FIG. The ink jet device 16 discharges and attaches a color picture element material or a protective film material as a droplet of ink to a predetermined position in each color filter forming region 11 in the mother substrate 12 (see FIG. 2B). It is a device.
[0054]
In FIG. 5, the inkjet device 16 includes a head unit 26 including an inkjet head 22, a head position control device 17 that controls the position of the inkjet head 22, and a substrate position control device 18 that controls the position of the mother substrate 12. The main scanning drive device 19 that moves the ink jet head 22 relative to the mother base material 12, the sub scanning drive device 21 that moves the ink jet head 22 relative to the mother base material 12, and the mother base material 12. The apparatus includes a substrate supply device 23 that supplies a predetermined working position in the ink jet device 16 and a control device 24 that controls the entire ink jet device 16.
[0055]
The head position control device 17, the substrate position control device 18, the main scanning drive device 19, and the sub-scanning drive device 21 are installed on the base 9. Each of these devices is covered with a cover 14 as necessary.
[0056]
For example, as illustrated in FIG. 7, the inkjet head 22 includes a plurality of, in this embodiment, six head units 20, and a carriage 25 as a support unit that supports the head units 20 side by side. The carriage 25 has holes or recesses that are slightly larger than the head portions 20 at positions where the head portions 20 are to be supported, and each head portion 20 is inserted into these holes, and further includes screws, adhesives, and other fastening means. Fixed by. Further, when the position of the head unit 20 with respect to the carriage 25 can be accurately determined, the head unit 20 may be fixed by simply press-fitting without using a special fastening means.
[0057]
As shown in FIG. 7B, the head unit 20 has a nozzle row 28 formed by arranging a plurality of nozzles 27 in a row. The number of nozzles 27 is, for example, 180, the hole diameter of the nozzles 27 is, for example, 28 μm, and the nozzle pitch between the nozzles 27 is, for example, 141 μm. 2A and 2B, the main scanning direction with respect to the base material 2 and the mother base material 12 is the X direction, and the Y direction perpendicular thereto is the sub-scanning direction, and the X direction and the Y direction are In FIG. 7A, the ink jet head 22 is set as shown.
[0058]
The inkjet head 22 performs main scanning on the mother substrate 12 by moving in parallel in the X direction. During this main scanning, a color picture element material or a protective film material as ink is supplied from a plurality of nozzles 27 in each head section 20. By selectively discharging, a color picture element material or a protective film material is attached to a predetermined position in the mother base 12. Further, the inkjet head 22 moves in parallel in the sub-scanning direction Y by a predetermined distance, for example, the length L of one row of the nozzle rows 28 or an integral multiple thereof, thereby shifting the main scanning position by the inkjet head 22 at a predetermined interval. Can be.
[0059]
The nozzle row 28 of each head unit 20 is set so as to be placed in a straight line Z when each head unit 20 is attached to the carriage 25. The distance D between the adjacent head portions 20 is such that the distance between the nozzles 27 at the extreme end positions belonging to each of the pair of adjacent head portions 20 is equal to the length L of the nozzle row 28 in each head portion 20. Set to be equal. Such an arrangement with respect to the nozzle row 28 is a measure for simplifying the main scanning control in the X direction and the sub-scanning control in the Y direction with respect to the ink jet head 22, and the arrangement form of the nozzle row 28, that is, the carriage of the head unit 20 with respect to the carriage 25. The arrangement form can be arbitrarily set other than the above.
[0060]
Each head part 20 has an internal structure shown in FIG. 8A and FIG. 8B, for example. Specifically, the head unit 20 includes, for example, a stainless steel nozzle plate 29, a diaphragm 31 facing the nozzle plate 29, and a plurality of partition members 32 that join them together. A plurality of ink chambers 33 and liquid reservoirs 34 are formed between the nozzle plate 29 and the vibration plate 31 by the partition member 32. The plurality of ink chambers 33 and the liquid reservoir 34 communicate with each other through a passage 38.
[0061]
An ink supply hole 36 is formed at an appropriate position of the vibration plate 31, and an ink supply device 37 is connected to the ink supply hole 36. The ink supply device 37 supplies the color picture element material M or the protective film material M to the ink supply hole 36. The supplied color picture element material M or protective film material M fills the liquid reservoir 34, and further fills the ink chamber 33 through the passage 38. Regarding the color picture element material M, one of R, G, and B is supplied from the ink supply device 37, and different head portions 20 are prepared for the respective colors.
[0062]
The color picture element material M is formed by dispersing R, G, B color materials in a solvent. The protective film material M is a thermosetting resin or a photocurable resin having translucency, and can be formed to include at least one of an acrylic resin, an epoxy resin, an imide resin, or a fluorine resin, for example. . The viscosity of the protective film material M is desirably set to 4 cps to 50 cps. This is because if it is less than 4 cps, the fluidity is too high to form a specific shape, and if it exceeds 50 cps, it is difficult to discharge a certain amount from the nozzle 27.
[0063]
The nozzle plate 29 is provided with a nozzle 27 for ejecting the color picture element material M or the protective film material M from the ink chamber 33 in the form of a jet. An ink pressurizing member 39 is attached to the back surface of the vibration plate 31 on which the ink chamber 33 is formed so as to correspond to the ink chamber 33. As shown in FIG. 8B, the ink pressurizing body 39 includes a piezoelectric element 41 and a pair of electrodes 42a and 42b that sandwich the piezoelectric element 41. The piezoelectric element 41 is bent and deformed so as to protrude outwardly as indicated by an arrow C by energization of the electrodes 42a and 42b, thereby increasing the volume of the ink chamber 33. Then, the color picture element material M or the protective film material M corresponding to the increased volume flows into the ink chamber 33 from the liquid reservoir 34 through the passage 38.
[0064]
Next, when energization to the piezoelectric element 41 is released, both the piezoelectric element 41 and the diaphragm 31 return to their original shapes. As a result, the ink chamber 33 also returns to its original volume, so that the pressure of the color picture element material M or the protective film material M inside the ink chamber 33 rises, and the mother substrate 12 (see FIG. 2B) from the nozzle 27. The color picture element material M or the protective film material M is ejected as droplets 8 and 10 toward the surface. An ink repellent layer 43 made of, for example, a Ni-tetrafluoroethylene eutectoid plating layer is provided on the periphery of the nozzle 27 in order to prevent the flight of the droplets 8 and 10 and the clogging of the nozzle 27. .
[0065]
6, the head position control device 17 includes an α motor 44 that rotates the inkjet head 22 in a plane, a β motor 46 that swings and rotates the inkjet head 22 about an axis parallel to the sub-scanning direction Y, and the inkjet head 22. Has a γ motor 47 that swings and rotates about an axis parallel to the main scanning direction X, and a Z motor 48 that translates the inkjet head 22 in the vertical direction.
[0066]
The substrate position control device 18 shown in FIG. 5 includes a table 49 on which the mother substrate 12 is placed and a θ motor 51 that rotates the table 49 in-plane as indicated by an arrow θ in FIG. Further, as shown in FIG. 6, the main scanning driving device 19 shown in FIG. 5 includes a guide rail 52 extending in the main scanning direction X and a slider 53 incorporating a pulse-driven linear motor. The slider 53 translates in the main scanning direction along the guide rail 52 when the built-in linear motor operates.
[0067]
Further, as shown in FIG. 6, the sub-scanning drive device 21 shown in FIG. 5 has a guide rail 54 extending in the sub-scanning direction Y and a slider 56 incorporating a pulse-driven linear motor. The slider 56 translates in the sub-scanning direction Y along the guide rail 54 when the built-in linear motor operates.
[0068]
The linear motor that is pulse-driven in the slider 53 and the slider 56 can finely control the rotation angle of the output shaft by the pulse signal supplied to the motor. Therefore, the main part of the ink jet head 22 supported by the slider 53 can be controlled. The position in the scanning direction X, the position of the table 49 in the sub-scanning direction Y, and the like can be controlled with high definition. The position control of the inkjet head 22 and the table 49 is not limited to the position control using the pulse motor, and can be realized by feedback control using a servo motor or any other control method.
[0069]
The substrate supply device 23 illustrated in FIG. 5 includes a substrate storage unit 57 that stores the mother base material 12 and a robot 58 that transports the mother base material 12. The robot 58 includes a base 59 placed on an installation surface such as a floor and the ground, a lift shaft 61 that moves up and down relative to the base 59, a first arm 62 that rotates about the lift shaft 61, and a first arm. The second arm 63 rotates with respect to 62, and the suction pad 64 provided on the lower surface of the tip of the second arm 63. The suction pad 64 can suck the mother substrate 12 by air suction or the like.
[0070]
In FIG. 5, a capping device 76 and a cleaning device 77 are disposed under the locus of the inkjet head 22 that is driven by the main scanning driving device 19 and moves in the main scanning direction, at one side of the sub-scanning driving device 21. . An electronic balance 78 is disposed at the other side position. The cleaning device 77 is a device for cleaning the inkjet head 22. The electronic balance 78 is a device that measures the weight of ink droplets ejected from the individual nozzles 27 in the inkjet head 22 for each nozzle. The capping device 76 is a device for preventing the nozzle 27 from drying when the inkjet head 22 is in a standby state.
[0071]
A head camera 81 is disposed in the vicinity of the inkjet head 22 so as to move together with the inkjet head 22. Further, a substrate camera 82 supported by a support device (not shown) provided on the base 9 is disposed at a position where the mother substrate 12 can be photographed.
[0072]
The control device 24 shown in FIG. 5 has a computer main body 66 containing a processor, a keyboard 67 as an input device, and a CRT (Cathode Ray Tube) display 68 as a display device. As shown in FIG. 9, the processor includes a CPU (Central Processing Unit) 69 that performs arithmetic processing, and a memory that stores various types of information, that is, an information storage medium 71.
[0073]
The head position control device 17, the substrate position control device 18, the main scanning drive device 19, the sub-scanning drive device 21, and the piezoelectric element 41 (see FIG. 8B) in the inkjet head 22 shown in FIG. Each device of the head drive circuit 72 is connected to the CPU 69 via the input / output interface 73 and the bus 74 in FIG. The substrate supply device 23, the input device 67, the display 68, the electronic balance 78, the cleaning device 77, and the capping device 76 are also connected to the CPU 69 through the input / output interface 73 and the bus 74.
[0074]
The memory 71 is a concept including a semiconductor memory such as a RAM (Random Access Memory) and a ROM (Read Only Memory), an external storage device such as a hard disk, a CD-ROM reader, a disk-type storage medium, and the like. Is a storage area for storing program software in which the control procedure of the operation of the inkjet device 16 is described, and the main scanning movement amount of the slider 53 in the main scanning direction X and the mother substrate 12 in the sub scanning direction Y in FIG. A storage area for storing the sub-scanning movement amount, an area functioning as a work area for the CPU 69, a temporary file, and the like, and various other storage areas are set.
[0075]
In the manufacturing method of the color filter substrate of the present embodiment, the ink jet device 16 is used in both the color picture element forming step P3 and the protective film forming step P4 in FIG. As the ink jet device 16 used in these steps, almost the same device can be used mechanically.
[0076]
Further, the memory 71 shown in FIG. 9 provided in the ink jet apparatus 16 used in the color picture element formation step P3 realizes program software that regulates the overall procedure of color picture element formation and the desired color picture element arrangement shown in FIG. R, G, and B formation position data, R, G, and B adhesion amount data that define how much each color material is supplied to each of the R, G, and B positions are stored. The R, G, B adhesion amount data can be defined for each color, or can be defined in relation to the coordinate position on the mother substrate 12.
[0077]
The CPU 69 relating to the ink-jet device 16 for forming the color picture element determines which one of the plurality of nozzles 27 during the main scanning of the ink-jet head 22 based on the R, G, B formation position data and the R, G, B adhesion amount data. It is calculated whether the ink, that is, the color picture element material is discharged at the timing.
[0078]
On the other hand, in the memory 71 of FIG. 9 provided in the ink jet device 16 used in the protective film forming step P4, as in the case of the ink jet device 16 used in the color picture element forming step P3, a general procedure for forming the protective film is performed. 3, R, G, B formation position data for realizing the desired color picture element arrangement shown in FIG. 3, and how much each color material is supplied to each position of R, G, B R, G, B adhesion amount data and the like are stored.
[0079]
The CPU 69 for the inkjet device 16 for forming the protective film uses any of the plurality of nozzles 27 during the main scanning of the inkjet head 22 based on the R, G, B formation position data and the R, G, B adhesion amount data. It is calculated whether the ink, that is, the protective film material is discharged at the timing. For example, as shown in FIG. 1, if the discharge amount of the protective film material is determined so that the top surface of the protective film 4 and the top surface of the bank 5 are substantially equal, the CPU 69 is a lattice formed by the bank 5. The volume obtained by subtracting the volume of the color picture element 3 from the volume of the hole is calculated as the discharge amount of the protective film material.
[0080]
Of course, instead of storing the R, G, B adhesion amount data as the memory 71 for the inkjet device 16 for forming the protective film, it is concretely associated with the individual R, G, B color picture elements. It is also possible to directly memorize how much protective film is discharged.
[0081]
The CPU 69 in FIG. 9 performs control for ejecting ink, that is, a color picture element material or a protective film material, to a predetermined position on the surface of the mother base 12 according to the program software stored in the memory 71. As a typical function realization unit, a cleaning calculation unit that performs a calculation for realizing a cleaning process, a capping calculation unit for realizing a capping process, and weight measurement using an electronic balance 78 (see FIG. 5) are realized. A weight measurement calculation unit that performs a calculation for the purpose, and a drawing calculation unit that performs a calculation for drawing the color picture element material or the protective film material by inkjet.
[0082]
Further, if the drawing calculation unit is divided in detail, the drawing start position calculation unit for setting the inkjet head 22 to the initial position for drawing and the inkjet head 22 for scanning movement in the main scanning direction X at a predetermined speed. A main scanning control calculating unit that calculates the control, a sub-scanning control calculating unit that calculates control for shifting the mother substrate 12 in the sub-scanning direction Y by a predetermined sub-scanning amount, Various function calculation units such as a nozzle discharge control calculation unit for performing calculation for controlling which of the plurality of nozzles 27 is operated to discharge ink, that is, a color picture element material or a protective film material, are provided. Have.
[0083]
In the present embodiment, each of the above functions is realized by software using the CPU 69. However, when each of the above functions can be realized by a single electronic circuit not using the CPU, such electronic It is also possible to use a circuit.
[0084]
Hereinafter, the operation of the inkjet apparatus 16 having the above-described configuration will be described based on the flowchart shown in FIG.
[0085]
When the ink jet device 16 is activated by power-on by the operator, first, initial setting is executed in step S1. Specifically, the head unit 26, the substrate supply device 23, the control device 24, and the like are set in a predetermined initial state.
[0086]
Next, when the weight measurement timing arrives (YES in step S2), the head unit 26 in FIG. 6 is moved to the electronic balance 78 in FIG. 5 by the main scanning drive device 19 (step S3). The amount of ink ejected is measured using the electronic balance 78 (step S4). Then, the voltage applied to the piezoelectric element 41 corresponding to each nozzle 27 is adjusted in accordance with the ink ejection characteristics of each nozzle 27 (step S5).
[0087]
Next, when the cleaning timing comes (YES in step S6), the head unit 26 is moved to the cleaning device 77 by the main scanning drive device 19 (step S7), and the inkjet head 22 is cleaned by the cleaning device 77. (Step S8).
[0088]
When the weight measurement timing and the cleaning timing do not arrive (NO in steps S2 and S6), or when these processes are completed, in step S9, the substrate supply device 23 in FIG. Supply to table 49. Specifically, the mother base material 12 in the substrate housing portion 57 is sucked and held by the suction pad 64, and then the lifting shaft 61, the first arm 62, and the second arm 63 are moved to place the mother base material 12 on the table. 49, and further pressed against a positioning pin 50 (see FIG. 6) provided in advance at an appropriate position on the table 49. In order to prevent displacement of the mother base material 12 on the table 49, it is desirable to fix the mother base material 12 to the table 49 by means such as air suction.
[0089]
Next, while observing the mother substrate 12 with the substrate camera 82 in FIG. 5, the output shaft of the θ motor 51 in FIG. 6 is rotated in minute angle units to rotate the table 49 in the minute angle units. The mother substrate 12 is positioned (step S10). Next, the position at which drawing is started by the inkjet head 22 is determined by calculation while observing the mother substrate 12 by the head camera 81 of FIG. 5 (step S11), and the main scanning driving device 19 and the sub scanning driving device are then determined. The ink jet head 22 is moved to the drawing start position by appropriately operating 21 (step S12). At this time, as shown in FIG. 11, the inkjet head 22 is set so that the extending direction Z of the nozzle row 28 of each head unit 20 is a direction perpendicular to the main scanning direction X.
[0090]
When the inkjet head 22 is placed at the drawing start position in step S12 in FIG. 10, main scanning in the X direction is started in step S13, and ink ejection is simultaneously started. Specifically, the main scanning drive device 19 of FIG. 6 operates to cause the inkjet head 22 to linearly scan and move at a constant speed in the main scanning direction X of FIG. When the nozzle 27 reaches a region where the material is to be discharged, ink, that is, a color picture element material or a protective film material is discharged from the nozzle 27 to fill the region.
[0091]
For example, considering the color picture element formation process P3 of FIG. 4, when the discharge amount of the R color picture element 3R is VR, the discharge quantity of the G color picture element 3G is VG, and the discharge quantity of the B color picture element 3B is VB in FIG.
VG>VR> VB (1)
Each color picture element is formed by using the inkjet device 16 corresponding to each color.
[0092]
On the other hand, when considering the protective film forming step P4 of FIG. 4, if each color picture element 3 is already formed as shown in FIG. 1 in the state of the above equation (1),
B protective film material> R protective film material> G protective film material (2)
The protective film 4 is formed by using one inkjet device 16 with a discharge amount of 1. FIG. 11B shows a state in which the dot-shaped protective film material M is discharged onto the color picture elements 3R, 3G, and 3B in an amount suitable for the amount of the color picture elements 3R, 3G, and 3B so as to satisfy the above formula (2). .
[0093]
In FIG. 11, when the inkjet head 22 completes one main scan with respect to the mother substrate 12 (YES in step S14), the inkjet head 22 is reversed and returned to the initial position (step S15). Further, the inkjet head 22 is driven by the sub-scanning driving device 21 and is determined in advance in the sub-scanning direction Y, for example, the length of one row of nozzle rows 28 belonging to one head unit 20. Alternatively, it is moved by an integral multiple thereof (step S16). Next, main scanning and ink ejection are repeated, and the color picture element 3 or the protective film 4 is formed in an area where the color picture element 3 or the protective film 4 has not yet been formed (step S13).
[0094]
When the drawing operation of the color picture element 3 or the protective film 4 by the inkjet head 22 as described above is completed for the entire area of the mother base material 12 (YES in step S17), the substrate supply device 23 or another transport in step S18. The processed mother substrate 12 is discharged to the outside by the device. After that, unless the operator gives an instruction to end the process (NO in step S19), the process returns to step S2 to repeatedly perform the operation of depositing the protective film material on another mother base material 12.
[0095]
When the operator gives an instruction to end the work (YES in step S19), the CPU 69 conveys the inkjet head 22 to the capping device 76 in FIG. 5 and performs a capping process on the inkjet head 22 by the capping device 76. (Step S20).
[0096]
Thus, patterning for each color picture element 3 constituting the color filter substrate 1 or patterning for the protective film 4 is completed. When the patterning of the protective film 4 is completed, a mother substrate 12 on which a plurality of color filter substrates 1 (FIG. 2A) having a desired R, G, B dot arrangement such as a stripe arrangement is formed is manufactured. Is done.
[0097]
If the color filter substrate 1 is used for color display of a liquid crystal device, an electrode, an alignment film, and the like are further laminated on the surface of the color filter substrate 1. In such a case, if the mother substrate 12 is cut and the individual color filter substrates 1 are cut out before laminating the electrodes, alignment films, and the like, the subsequent formation process of the electrodes and the like becomes very troublesome. Therefore, in such a case, the mother substrate 12 is not cut immediately after the color filter substrate 1 is completed on the mother substrate 12, but necessary additional steps such as electrode formation and alignment film formation are performed. It is desirable to cut the mother substrate 12 after the process is completed.
[0098]
As described above, according to the color filter substrate and the manufacturing method thereof according to the present embodiment, the protective film 4 is not formed over the entire surface of the substrate 2 as shown in FIG. Costs can be reduced by keeping material consumption low.
[0099]
(Second Embodiment)
FIG. 12 shows a modification of the head unit 20 shown in FIG. In the head unit 20 shown in FIG. 7B, only one nozzle row 28 is provided in the main scanning direction X. Instead, in the head unit 20 shown in FIG. 12, a plurality of nozzle rows 28 are provided in the main scanning direction X, and in this embodiment, two rows are provided. When the head unit 20 is used, when the carriage 25 in FIG. 7A performs main scanning in the X direction, ink can be ejected by the two nozzles 27 arranged in the main scanning direction X. The method of controlling the discharge amount of the protective film material can be diversified.
[0100]
(Third embodiment)
FIG. 13 shows the main steps of another embodiment of the method for manufacturing a color filter substrate according to the present invention, and this step is performed in place of the steps shown in FIG. 11 in the previous embodiment already described. Note that the color filter substrate manufactured by the manufacturing method according to the present embodiment can be a color filter substrate denoted by reference numeral “1” in FIG. The color filter substrate 1 can be formed by cutting out from the mother base material 12 shown in FIG.
[0101]
Further, the arrangement of the color picture elements formed on the color filter substrate 1 can be various arrangements such as the stripe arrangement shown in FIG. Moreover, the process shown by process P1-P4 in FIG. 4 is employable as the process for forming the color filter substrate 1. Further, the ink jet apparatus used in the color picture element forming process P3 and the protective film forming process P4 can employ an apparatus having a structure shown in FIG.
[0102]
The difference between the embodiment shown in FIG. 13 and the previous embodiment is that the carriage 25 is positioned when the ink jet head 22 is placed at the initial position relative to the mother substrate 12, that is, the main scanning start position, as is apparent from the comparison with FIG. Is inclined at an angle θ with respect to the sub-scanning direction Y, so that the extending direction Z of the six nozzle rows 28 is inclined at an angle θ with respect to the sub-scanning direction Y.
[0103]
According to the configuration of the present embodiment, each head unit 20 performs main scanning in the X direction at an angle θ with respect to the sub-scanning direction Y, so the inter-nozzle pitch of the plurality of nozzles 27 belonging to each head unit 20 Can be made to coincide with the interval between the color picture element formation regions and the interval between the protective film formation regions on the mother substrate 12, that is, the pitch between elements. If the inter-nozzle pitch and the inter-element pitch are geometrically matched in this way, it is advantageous because the position of the nozzle row 28 in the sub-scanning direction Y need not be controlled.
[0104]
(Fourth embodiment)
FIG. 14 shows a main process of still another embodiment of the method for manufacturing a color filter substrate according to the present invention, and this process is also performed in place of the process shown in FIG. 11 in the previous embodiment. Note that the color filter substrate manufactured by the manufacturing method according to the present embodiment can be a color filter substrate denoted by reference numeral “1” in FIG. The color filter substrate 1 can be formed by cutting out from the mother base material 12 shown in FIG.
[0105]
Further, the arrangement of the color picture elements formed on the color filter substrate 1 can be various arrangements such as the stripe arrangement shown in FIG. Moreover, the process shown by process P1-P4 in FIG. 4 is employable as the process for forming the color filter substrate 1. Further, the ink jet apparatus used in the color picture element forming process P3 and the protective film forming process P4 can employ an apparatus having a structure shown in FIG.
[0106]
The embodiment shown in FIG. 14 differs from the previous embodiment in that the carriage 25 is positioned when the ink jet head 22 is placed at the initial position relative to the mother substrate 12, that is, the main scanning start position, as is apparent from the comparison with FIG. Are not inclined with respect to the sub-scanning direction Y, but the six head portions 20 are individually inclined at an angle θ with respect to the sub-scanning direction Y, whereby the extending direction Z of each nozzle row 28 is Is inclined at an angle θ with respect to the sub-scanning direction Y.
[0107]
According to the configuration of the present embodiment, each nozzle row 28 performs main scanning in the X direction at an angle θ with respect to the sub-scanning direction Y, so the inter-nozzle pitch of the plurality of nozzles 27 belonging to each nozzle row 28 Can be made to coincide with the interval between the color picture element formation regions and the interval between the protective film formation regions on the mother substrate 12, that is, the pitch between elements. If the inter-nozzle pitch and the inter-element pitch are geometrically matched in this way, it is advantageous because the position of the nozzle row 28 in the sub-scanning direction Y need not be controlled.
[0108]
In the present embodiment, the entire carriage 25 is not inclined as shown in FIG. 13, but the individual head portions 20 are inclined, so that the nozzle closest to the mother substrate 12 that is the discharge target is provided. The distance from the nozzle 27 to the farthest nozzle 27 can be remarkably reduced as compared with the case of FIG. 13, and therefore the time for main scanning in the X direction can be shortened. Thereby, the manufacturing time of the color filter substrate can be shortened.
[0109]
(Fifth embodiment)
FIG. 15 shows an embodiment of a liquid crystal device according to the present invention. FIG. 16 shows a cross-sectional structure of the liquid crystal device according to the line XX in FIG. Note that the liquid crystal device of this embodiment is a transflective liquid crystal device that performs full-color display using a simple matrix method.
[0110]
In FIG. 15, a liquid crystal device 101 has liquid crystal driving ICs 103 a and 103 b as semiconductor chips mounted on a liquid crystal panel 102, an FPC (Flexible Printed Circuit) 104 as a wiring connection element connected to the liquid crystal panel 102, and a liquid crystal panel It is formed by providing an illumination device 106 as a backlight on the back side of 102.
[0111]
The liquid crystal panel 102 is formed by bonding the first substrate 107 a and the second substrate 107 b with the sealant 108. The sealing material 108 is formed, for example, by attaching an epoxy resin to the inner surface of the first substrate 107a or the second substrate 107b in an annular manner by screen printing or the like. Further, as shown in FIG. 16, a conductive material 109 formed in a spherical shape or a cylindrical shape by a conductive material is included in the seal material 108 in a dispersed state.
[0112]
In FIG. 16, the first substrate 107a includes a plate-like base material 111a formed of transparent glass, transparent plastic, or the like. A reflective film 112 is formed on the inner surface (upper surface in FIG. 16) of the substrate 111a, an insulating film 113 is laminated thereon, and the first electrode 114a is striped when viewed from the direction of arrow D (see FIG. 16). 15), and an alignment film 116a is further formed thereon. A polarizing plate 117a is attached to the outer surface (the lower surface in FIG. 16) of the substrate 111a by sticking or the like.
[0113]
In FIG. 15, in order to show the arrangement of the first electrodes 114a in an easy-to-understand manner, the stripe interval is drawn so as to be much wider than the actual, and thus the number of the first electrodes 114a is shown to be small. A larger number of first electrodes 114a are formed on the substrate 111a.
[0114]
In FIG. 16, the second substrate 107b has a plate-like base material 111b formed of transparent glass, transparent plastic, or the like. A color filter 118 is formed on the inner surface (the lower surface in FIG. 16) of the base material 111b, and the second electrode 114b is formed in a stripe shape in the direction perpendicular to the first electrode 114a when viewed from the direction of the arrow D. (See FIG. 15), and an alignment film 116b is further formed thereon. A polarizing plate 117b is attached to the outer surface (upper surface in FIG. 16) of the substrate 111b by sticking or the like.
[0115]
In FIG. 15, in order to show the arrangement of the second electrodes 114b in an easy-to-understand manner, as in the case of the first electrodes 114a, their stripe intervals are drawn much wider than actual, and therefore the number of the second electrodes 114b. However, in reality, a larger number of second electrodes 114b are formed on the substrate 111b.
[0116]
In FIG. 16, liquid crystal, for example, STN (Super Twisted Nematic) liquid crystal L is sealed in a gap surrounded by the first substrate 107a, the second substrate 107b, and the sealing material 108, so-called cell gap. A large number of minute and spherical spacers 119 are dispersed on the inner surface of the first substrate 107a or the second substrate 107b, and the presence of these spacers 119 in the cell gap keeps the thickness of the cell gap uniform. .
[0117]
The first electrode 114a and the second electrode 114b are arranged in an orthogonal relationship with each other, and their intersections are arranged in a dot matrix as seen from the direction of arrow D in FIG. Each intersection in the dot matrix form one pixel pixel. The color filter 118 arranges each color element of R (red), G (green), and B (blue) in a predetermined pattern when viewed from the direction of the arrow D, for example, a pattern such as a stripe arrangement, a delta arrangement, or a mosaic arrangement. Is formed by. The one picture element pixel corresponds to each one of R, G, and B, and the three color picture element pixels of R, G, and B constitute one unit to constitute one pixel.
[0118]
By selectively emitting light from a plurality of picture element pixels arranged in a dot matrix, and thus pixels, an image such as letters and numbers is displayed outside the second substrate 107b of the liquid crystal panel 102. The area where the image is displayed in this way is the effective pixel area, and the planar rectangular area indicated by the arrow V in FIGS. 15 and 16 is the effective display area.
[0119]
In FIG. 16, the reflective film 112 is made of a light reflective material such as APC alloy or Al (aluminum), and has an opening 121 at a position corresponding to each pixel pixel that is an intersection of the first electrode 114a and the second electrode 114b. Is formed. As a result, the openings 121 are arranged in the same dot matrix as the pixel pixels when viewed from the direction of arrow D in FIG.
[0120]
The first electrode 114a and the second electrode 114b are made of, for example, ITO which is a transparent conductive material. The alignment films 116a and 116b are formed by depositing a polyimide resin in a uniform thickness. When these alignment films 116a and 116b are subjected to a rubbing process, the initial alignment of liquid crystal molecules on the surfaces of the first substrate 107a and the second substrate 107b is determined.
[0121]
In FIG. 15, the first substrate 107a is formed to have an area larger than that of the second substrate 107b. When these substrates are bonded together with the sealant 108, the first substrate 107a projects to the outside of the second substrate 107b. A substrate overhang 107c is provided. The substrate overhanging portion 107c is connected to the second electrode 114b on the second substrate 107b via a lead wire 114c extending from the first electrode 114a and a conductive material 109 (see FIG. 16) existing inside the sealing material 108. There are various wirings such as a lead wiring 114d that conducts to the liquid crystal, an input bump of the liquid crystal driving IC 103a, that is, a metal wiring 114e connected to the input terminal, and a metal wiring 114f connected to the input bump of the liquid crystal driving IC 103b. It is formed with an appropriate pattern.
[0122]
In the present embodiment, the lead-out wiring 114c extending from the first electrode 114a and the lead-out wiring 114d conducting to the second electrode 114b are formed of ITO which is the same material as those electrodes, that is, a conductive oxide. Further, the metal wirings 114e and 114f, which are wirings on the input side of the liquid crystal driving ICs 103a and 103b, are formed of a metal material having a low electric resistance value, for example, an APC alloy. The APC alloy is an alloy mainly containing Ag and accompanyingly containing Pd and Cu, for example, an alloy composed of Ag 98%, Pd 1%, Cu 1%.
[0123]
The liquid crystal driving IC 103a and the liquid crystal driving IC 103b are mounted by being adhered to the surface of the substrate extension portion 107c by an ACF (Anisotropic Conductive Film) 122. That is, in the present embodiment, a so-called COG (Chip On Glass) liquid crystal panel having a structure in which a semiconductor chip is directly mounted on a substrate is formed. In this COG mounting structure, the input side bumps of the liquid crystal driving ICs 103a and 103b and the metal wirings 114e and 114f are conductively connected by conductive particles contained in the ACF 122, and the output side of the liquid crystal driving ICs 103a and 103b. The bumps and the lead wires 114c and 114d are conductively connected.
[0124]
In FIG. 15, the FPC 104 includes a flexible resin film 123, a circuit 126 including a chip component 124, and a metal wiring terminal 127. The circuit 126 is directly mounted on the surface of the resin film 123 by soldering or other conductive connection method. The metal wiring terminal 127 is formed of an APC alloy, Cr, Cu or other conductive material. The portion of the FPC 104 where the metal wiring terminal 127 is formed is connected to the portion of the first substrate 107a where the metal wiring 114e and the metal wiring 114f are formed by the ACF 122. Then, the metal wires 114e and 114f on the substrate side and the metal wire terminal 127 on the FPC side are electrically connected to each other by the action of the conductive particles contained in the ACF 122.
[0125]
An external connection terminal 131 is formed at the opposite end of the FPC 104, and the external connection terminal 131 is connected to an external circuit (not shown). Then, the liquid crystal driving ICs 103a and 103b are driven based on a signal transmitted from the external circuit, a scanning signal is supplied to one of the first electrode 114a and the second electrode 114b, and a data signal is supplied to the other. As a result, the voltage of the pixel pixels in the dot matrix array arranged in the effective display area V is controlled for each pixel, and as a result, the orientation of the liquid crystal L is controlled for each pixel pixel.
[0126]
In FIG. 15, the illumination device 106 functioning as a so-called backlight includes, as shown in FIG. 16, a light guide 132 made of acrylic resin or the like, and a diffusion provided on the light emitting surface 132 b of the light guide 132. A sheet 133, a reflection sheet 134 provided on the opposite surface of the light guide 132 to the light emitting surface 132b, and an LED (Light Emitting Diode) 136 as a light source.
[0127]
The LED 136 is supported by an LED substrate 137, and the LED substrate 137 is attached to a support portion (not shown) formed integrally with the light guide 132, for example. When the LED substrate 137 is mounted at a predetermined position of the support portion, the LED 136 is placed at a position facing the light capturing surface 132a which is the side end surface of the light guide 132. Reference numeral 138 indicates a buffer material for buffering an impact applied to the liquid crystal panel 102.
[0128]
When the LED 136 emits light, the light is taken in from the light taking-in surface 132a, guided to the inside of the light guide 132, and diffused from the light emitting surface 132b while propagating while reflecting on the reflection sheet 134 or the wall surface of the light guide 132. The light is emitted to the outside through the sheet 133 as planar light.
[0129]
Since the liquid crystal device 101 of the present embodiment is configured as described above, when external light such as sunlight or room light is sufficiently bright, in FIG. 16, external light is transmitted from the second substrate 107b side to the liquid crystal panel. The light is taken into the inside of the liquid crystal 102, the light passes through the liquid crystal L, is reflected by the reflective film 112, and is supplied to the liquid crystal L again. The orientation of the liquid crystal L is controlled for each of the R, G, and B pixel pixels by the electrodes 114a and 114b sandwiching the liquid crystal L. Therefore, the light supplied to the liquid crystal L is modulated for each pixel pixel. Images such as letters and numbers are displayed outside the liquid crystal panel 102 by the light that passes through the polarizing plate 117b and the light that cannot pass. Thereby, a reflective display is performed.
[0130]
On the other hand, when a sufficient amount of external light cannot be obtained, the LED 136 emits light, and planar light is emitted from the light emitting surface 132 b of the light guide 132, and the light passes through the opening 121 formed in the reflective film 112. Supplied to the liquid crystal L. At this time, similarly to the reflective display, the supplied light is modulated for each pixel by the liquid crystal L whose orientation is controlled, and an image is displayed to the outside. Thereby, a transmissive display is performed.
[0131]
The liquid crystal device 101 having the above configuration is manufactured by, for example, a manufacturing method shown in FIG. In this manufacturing method, a series of steps P1 to P6 is a step for forming the first substrate 107a, and a series of steps P11 to P14 is a step for forming the second substrate 107b. The first substrate forming step and the second substrate forming step are usually performed independently.
[0132]
First, the first substrate forming step will be described. A plurality of reflective films 112 of the liquid crystal panel 102 are formed on the surface of a mother substrate having a large area formed of translucent glass, translucent plastic, or the like by a photolithography method. In addition, an insulating film 113 is formed thereon using a known film formation method (step P1), and then the first electrode 114a and the wirings 114c, 114d, etc. are formed using a photolithography method or the like. 114e and 114f are formed (process P2).
[0133]
Next, an alignment film 116a is formed on the first electrode 114a by coating, printing, or the like (process P3), and the alignment film 116a is rubbed to determine the initial alignment of the liquid crystal (process P4). ). Next, the sealing material 108 is formed in an annular shape by, for example, screen printing (process P5), and spherical spacers 119 are further dispersed thereon (process P6). As a result, a large-area mother first substrate having a plurality of panel patterns on the first substrate 107a of the liquid crystal panel 102 is formed.
[0134]
Separately from the first substrate forming process described above, the second substrate forming process (process P11 to process P14 in FIG. 17) is performed. First, a mother substrate having a large area formed of translucent glass, translucent plastic, or the like is prepared, and a plurality of color filters 118 of the liquid crystal panel 102 are formed on the surface (process P11). The color filter forming process is performed using the manufacturing method shown in FIG. 4, and the color picture element forming process P3 and the protective film forming process P4 in the manufacturing method are performed using the inkjet apparatus 16 of FIG. 13 and the ink jet head control method shown in FIG. Since the manufacturing method of these color filters and the control method of the ink jet head are the same as those already described, their description is omitted.
[0135]
As shown in FIG. 1, when the black mask 6, the bank 5, the color picture element 3, and the protective film 4 are formed on the mother substrate 12, the second electrode 114b is then formed by photolithography (process P12). Further, an alignment film 116b is formed by coating, printing, or the like (process P13), and the alignment film 116b is further rubbed to determine the initial alignment of the liquid crystal (process P14). As described above, a large mother second substrate having a plurality of panel patterns on the second substrate 107b of the liquid crystal panel 102 is formed.
[0136]
After the mother first substrate and the mother second substrate having a large area are formed as described above, the mother substrates are aligned with each other with the sealing material 108 interposed therebetween, that is, aligned, and then bonded to each other (process P21). As a result, an empty panel structure including a plurality of liquid crystal panel portions and not yet filled with liquid crystal is formed.
[0137]
Next, a scribe groove, that is, a cutting groove is formed at a predetermined position of the completed empty panel structure, and the panel structure is broken, that is, cut, with reference to the scribe groove (step P22). As a result, a so-called strip-shaped empty panel structure in which the liquid crystal injection opening 110 (see FIG. 15) of the sealing material 108 of each liquid crystal panel portion is exposed to the outside is formed.
[0138]
Thereafter, liquid crystal L is injected into each liquid crystal panel portion through the exposed liquid crystal injection opening 110, and each liquid crystal injection port 110 is sealed with a resin or the like (process P23). In the normal liquid crystal injection process, for example, liquid crystal is stored in a storage container, the storage container storing the liquid crystal and a strip-shaped empty panel are put into a chamber or the like, and the chamber or the like is evacuated and then the chamber This is performed by immersing a strip-shaped empty panel in the liquid crystal inside the chamber, and then opening the chamber to atmospheric pressure. At this time, since the interior of the empty panel is in a vacuum state, the liquid crystal pressurized by the atmospheric pressure is introduced into the panel through the liquid crystal injection opening. Since liquid crystal adheres around the liquid crystal panel structure after the liquid crystal is injected, the strip-shaped panel after the liquid crystal injection process is subjected to a cleaning process in step P24.
[0139]
Thereafter, a scribe groove is formed again at a predetermined position on the strip-shaped mother panel after the liquid crystal injection and cleaning is completed, and the strip-shaped panel is cut with reference to the scribe groove, thereby a plurality of liquid crystals. Panels are cut out individually (step P25). As shown in FIG. 15, the liquid crystal driving ICs 103 a and 103 b are mounted on the individual liquid crystal panels 102 manufactured in this way, the lighting device 106 is mounted as a backlight, and the FPC 104 is connected to achieve the target. The liquid crystal device 101 is completed (process P26).
[0140]
Regarding the liquid crystal device described above, the protective film 4 is not formed over the entire surface of the base material 2 as shown in FIG. Costs can be reduced by keeping material consumption low.
[0141]
Further, since the flatness of the surface of the color filter substrates 111b and 118 can be made more accurate than that of the conventional color filter substrate shown in FIG. 18, the layer thickness of the liquid crystal L is maintained flat in a plane. As a result, it is possible to maintain high display quality when performing display using birefringence as in the case of using STN liquid crystal or TN liquid crystal. Further, the overall thickness of the color filter substrate 1 including the protective film 4 can be made thinner than that of the conventional color filter substrate shown in FIG.
[0142]
(Other embodiments)
The present invention has been described with reference to the preferred embodiments. However, the present invention is not limited to the embodiments, and various modifications can be made within the scope of the invention described in the claims.
[0143]
For example, although R, G, and B are used as color picture elements in the above description, it is not limited to R, G, and B. For example, C (cyan), M (magenta), and Y (yellow) are used. It doesn't matter. In that case, a color picture element material having colors C, M, and Y may be used instead of the R, G, and B color picture element materials.
[0144]
In the embodiment described above, six head portions 20 are provided in the inkjet head 22 as shown in FIG. 7 and the like, but the number of head portions 20 can be reduced or increased.
[0145]
In the embodiment shown in FIG. 2B, the case where a plurality of rows of color filter forming regions 11 are set in the mother base 12 is illustrated, but one row of colors is set in the mother base 12. The present invention can also be applied when the filter forming region 11 is set. Further, the present invention can also be applied to the case where only one color filter forming region 11 having substantially the same size as or much smaller than the mother substrate 12 is set in the mother substrate 12.
[0146]
5 and 6, the inkjet head 22 is moved in the X direction to perform main scanning of the substrate 12, and the substrate 12 is moved in the Y direction by the sub-scanning drive device 21. In contrast to this, the substrate 12 is sub-scanned by the ink jet head 22, but conversely, the main scan is executed by the movement of the substrate 12 in the Y direction and the sub scan is performed by the movement of the ink jet head 22 in the X direction. Can also be executed.
[0147]
In the above-described embodiment, an ink jet head having a structure for ejecting ink using the bending deformation of the piezoelectric element is used. However, an ink jet head having another arbitrary structure may be used.
[0148]
【The invention's effect】
According to the color filter substrate and the manufacturing method thereof according to the present invention and the liquid crystal device according to the present invention, the protective film is formed in each region partitioned by the partition material, and is not formed over the entire surface of the base material. Therefore, the consumption of the protective film material can be kept low, so that the color filter substrate or the liquid crystal device can be manufactured at low cost.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an enlarged sectional view showing a sectional structure of one pixel portion of an embodiment of a color filter substrate according to the present invention.
2A is a plan view of an embodiment of a color filter substrate according to the present invention, and FIG. 2B is a plan view of a mother substrate that is the basis of the color filter substrate.
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of an arrangement form of a plurality of types of color picture elements formed on the surface of a color filter substrate.
FIG. 4 is a process diagram showing an embodiment of a method for producing a color filter substrate according to the present invention.
FIG. 5 is a perspective view showing an embodiment of an ink jet apparatus used in one step of the manufacturing method shown in FIG. 4;
6 is an enlarged perspective view showing a main part of the apparatus shown in FIG.
7 is a perspective view showing an embodiment of an inkjet head used in the apparatus of FIG. 6 and an embodiment of a head portion used in the inkjet head.
FIGS. 8A and 8B are diagrams illustrating an internal structure of a head portion of an inkjet head, in which FIG. 8A is a partially broken perspective view, and FIG. 8B is a cross-sectional structure taken along line JJ in FIG. .
9 is a block diagram showing an electric control system used in the ink jet apparatus of FIG.
10 is a flowchart showing a flow of control executed by the control system of FIG. 9;
FIG. 11 is a plan view schematically showing main steps of an embodiment of a color filter manufacturing method according to the present invention.
FIG. 12 is a perspective view showing a modified example of the head portion of the inkjet head.
FIG. 13 is a plan view schematically showing main steps of another embodiment of the color filter manufacturing method according to the present invention.
FIG. 14 is a plan view schematically showing main steps of still another embodiment of the color filter manufacturing method according to the present invention.
FIG. 15 is a perspective view showing one embodiment of a liquid crystal device according to the present invention in an exploded state.
16 is a cross-sectional view showing a cross-sectional structure of the liquid crystal device according to the line XX in FIG.
17 is a process chart showing one embodiment of a method for manufacturing the liquid crystal device shown in FIG. 15. FIG.
FIG. 18 is a cross-sectional view showing a cross-sectional structure of a pixel portion of an example of a conventional color filter substrate.
[Explanation of symbols]
1 Color filter substrate
2 Base material
3 color picture elements
4 Protective film
5 banks (partition materials)
6 Black mask
7 Color picture element formation area
8 Color picture element material
10 Protective film materials
11 Color filter formation area
12 Mother base material
16 Inkjet device
17 Head position control device
18 Substrate position control device
19 Main scanning drive
20 head
21 Sub-scanning drive device
22 Inkjet head
25 Carriage
26 head unit
27 nozzles
28 nozzle rows
39 Ink pressurizer
41 Piezoelectric element
49 tables
81 head camera
82 Board camera
101 Liquid crystal device
102 LCD panel
107a, 107b substrate
111a, 111b base material
114a, 114b electrode
118 Color filter
L liquid crystal
M Color picture element material, protective film material
X Main scan direction
Y Sub-scanning direction

Claims

基材と、該基材の表面に格子状に形成されたブラックマスクと、該ブラックマスクの上に形成され色絵素を設ける領域を規定する区画材と、該区画材に囲まれた複数の領域内に前記区画材よりも薄く設けられた色絵素と、前記複数の領域内の前記色絵素の上に前記区画材を越えない厚さで設けられた保護膜とを有し、
前記区画材は撥インク性の材料からなることを特徴とするカラーフィルタ基板。A base material, a black mask formed in a lattice shape on the surface of the base material, a partition material defining a region formed on the black mask and provided with color picture elements, and a plurality of regions surrounded by the partition material A color picture element provided thinner than the partition material, and a protective film provided on the color picture element in the plurality of regions with a thickness not exceeding the partition material;
The color filter substrate, wherein the partition material is made of an ink repellent material.

請求項１において、前記複数の保護膜は厚さの異なる保護膜を含むことを特徴とするカラーフィルタ基板。 2. The color filter substrate according to claim 1, wherein the plurality of protective films include protective films having different thicknesses.

請求項１又は請求項２において、前記複数の保護膜はそれらの頂面が前記区画材の頂面とほぼ等しい高さに形成されることを特徴とするカラーフィルタ基板。 3. The color filter substrate according to claim 1, wherein the top surfaces of the plurality of protective films are formed at a height substantially equal to a top surface of the partition member.

請求項１から請求項３の少なくともいずれか１つにおいて、
前記複数の色絵素は厚さの異なる色絵素を含み、前記保護膜は前記色絵素の厚さの違いに応じて異なる厚さの保護膜を含むことを特徴とするカラーフィルタ基板。In at least one of claims 1 to 3,
The color filter substrate, wherein the plurality of color picture elements include color picture elements having different thicknesses, and the protective film includes protective films having different thicknesses according to differences in thickness of the color picture elements.

基材の表面を複数の領域に区画するブラックマスクを前記基材の上に形成し、前記ブラックマスクの上に区画材を形成し色絵素を設ける領域を規定する区画材形成工程と、
前記複数の領域に前記区画材よりも薄く色絵素を形成する色絵素形成工程と、
前記複数の領域の前記色絵素が形成された上に保護膜材料を液滴として前記複数の領域に吐出して保護膜を形成する保護膜形成工程とを有し、
前記区画材形成工程では、撥インク性の材料により前記区画材を形成することを特徴とするカラーフィルタ基板の製造方法。Forming a black mask for partitioning the surface of the substrate into a plurality of regions on the substrate, forming a partition material on the black mask, and defining a region for providing color picture elements ;
A color picture element forming step of forming a color picture element thinner than the partition material in the plurality of regions;
A protective film forming step of forming a protective film by discharging a protective film material as droplets onto the plurality of areas on which the color picture elements of the plurality of areas are formed;
In the partition material forming step, the partition material is formed of an ink-repellent material.

請求項５において、前記保護膜形成工程では、前記保護膜はそれらの頂面が前記区画材の頂面とほぼ等しい高さに形成されることを特徴とするカラーフィルタ基板の製造方法。 6. The method for manufacturing a color filter substrate according to claim 5, wherein, in the protective film forming step, the top surfaces of the protective films are formed at a height substantially equal to the top surface of the partition material.

請求項５又は請求項６において、前記色絵素形成工程では前記複数の色絵素は厚さの異なる色絵素を形成し、前記保護膜形成工程では前記保護膜は色絵素の厚さの違いに応じて異なる厚さの保護膜を形成することを特徴とするカラーフィルタ基板の製造方法。 7. The color pixel element according to claim 5, wherein the plurality of color picture elements form color picture elements having different thicknesses in the color picture element forming step, and the protective film according to a difference in thickness of the color picture elements in the protective film forming step. Forming a protective film having a different thickness.

請求項５から請求項７の少なくともいずれか１つにおいて、
前記色絵素形成工程では、色絵素材料を液滴として前記複数の領域に吐出して色絵素を形成することを特徴とするカラーフィルタ基板の製造方法。In at least one of claims 5 to 7,
In the color picture element forming step, a color picture element is formed by discharging a color picture element material as droplets to the plurality of regions.

請求項５から請求項８の少なくともいずれか１つにおいて、前記保護膜材料はアクリル樹脂、エポキシ樹脂、イミド系樹脂又はフッ素系樹脂の少なくとも１つを含むことを特徴とするカラーフィルタ基板の製造方法。 9. The method of manufacturing a color filter substrate according to claim 5, wherein the protective film material includes at least one of acrylic resin, epoxy resin, imide resin, or fluorine resin. .

請求項５から請求項９の少なくともいずれか１つにおいて、前記保護膜の粘度は４ｃｐｓ〜５０ｃｐｓであることを特徴とするカラーフィルタ基板の製造方法。 10. The method for manufacturing a color filter substrate according to claim 5, wherein the protective film has a viscosity of 4 cps to 50 cps.

液晶を挟持する一対の基板と、少なくとも一方の基板に形成されるカラーフィルタ基板とを有する液晶装置において、
前記カラーフィルタ基板は、基材と、該基材の表面を複数の領域に区画するブラックマスクと、前記ブラックマスクの上に設けられ色絵素を設ける領域を規定する区画材と、前記複数の領域内に前記区画材よりも薄く設けられた色絵素と、前記複数の領域内の前記色絵素の上に前記区画材を越えない厚さで設けられた保護膜とを有し、前記区画材は撥インク性の材料からなることを特徴とする液晶装置。In a liquid crystal device having a pair of substrates sandwiching liquid crystal and a color filter substrate formed on at least one substrate,
The color filter substrate includes: a base material; a black mask that partitions the surface of the base material into a plurality of regions; a partition material that is provided on the black mask and defines a region where a color picture element is provided; and the plurality of regions. A color picture element provided thinner than the partition material, and a protective film provided on the color picture element in the plurality of regions with a thickness not exceeding the partition material, A liquid crystal device comprising an ink repellent material.

請求項１１において、前記複数の保護膜は厚さの異なる保護膜を含むことを特徴とする液晶装置。 12. The liquid crystal device according to claim 11, wherein the plurality of protective films include protective films having different thicknesses.

請求項１１又は請求項１２において、前記複数の保護膜はそれらの頂面が前記区画材の頂面とほぼ等しい高さに形成されることを特徴とする液晶装置。 13. The liquid crystal device according to claim 11, wherein the top surfaces of the plurality of protective films are formed at a height substantially equal to a top surface of the partition member.

請求項１１から請求項１３の少なくともいずれか１つにおいて、前記複数の色絵素は厚さの異なる色絵素を含み、前記保護膜は前記色絵素の厚さの違いに応じて異なる厚さの保護膜を含むことを特徴とする液晶装置。 14. The at least one of claims 11 to 13, wherein the plurality of color picture elements include color picture elements having different thicknesses, and the protective film has protections having different thicknesses according to differences in thickness of the color picture elements. A liquid crystal device comprising a film.

請求項１１から請求項１４の少なくともいずれか１つにおいて、前記液晶はＳＴＮ（Super Twisted Nematic）液晶又はＴＮ（Twisted Nematic）液晶であることを特徴とする液晶装置。 15. The liquid crystal device according to claim 11, wherein the liquid crystal is STN (Super Twisted Nematic) liquid crystal or TN (Twisted Nematic) liquid crystal.