DD253881A1 - METHOD FOR PRODUCING COLOR FILTERS WITH TWO OR MORE LIFT-OFF-STRUCTURED COLOR FLUORES - Google Patents

METHOD FOR PRODUCING COLOR FILTERS WITH TWO OR MORE LIFT-OFF-STRUCTURED COLOR FLUORES Download PDF

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DD253881A1 DD29661686A DD29661686A DD253881A1 DD 253881 A1 DD253881 A1 DD 253881A1 DD 29661686 A DD29661686 A DD 29661686A DD 29661686 A DD29661686 A DD 29661686A DD 253881 A1 DD253881 A1 DD 253881A1
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DD29661686A
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Claus Illgen
Horst Boettcher
Lothar Bauch
Torsten Fritz
Peter Kreisig
Klaus Loeschcke
Dietrich Morawski
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Werk Fernsehelektronik Veb
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Farbmikrofiltern auf der Basis aufgedampfter Farbstoffschichten. Aufgabe der Erfindung ist die Herstellung von Farbmikrofiltern durch Kombination von zwei- oder mehr strukturierten Farbstoffaufdampfschichten zur Absicherung einer hohen Filterqualitaet. Erfindungsgemaess werden die Masken bei der Strukturierung enzymatisch abgebaut und die einzelnen Farbstoffschichten versiegelt.The invention relates to a process for the production of color microfilters based on vapor-deposited dye layers. The object of the invention is the production of color microfilters by combining two or more structured Farbstoffaufdampfschichten to ensure a high Filterqualitaet. According to the invention, the masks are degraded enzymatically during the structuring and the individual dye layers are sealed.

Description

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Farbmikrofiltem durch Auftragen von zwei oder mehr strukturierten Farbstoffaufdampfschichten. Das Verfahren wird angewendet zur Herstellung von Farbfiltern für eine Festkörper-Bildaufnahmeeinrichtung. Hierbei ist ein Farbfilter gewöhnlich ein Filter, bei welchem Farbelemente (z. B. in den Farben Blaugrün, Gelb und Grün) in Mosaik- oder Streifenform angeordnet sind.The invention relates to a process for producing colored microfilters by applying two or more structured dye vapor layers. The method is used to produce color filters for a solid-state imaging device. Here, a color filter is usually a filter in which color elements (for example, in the colors cyan, yellow and green) are arranged in mosaic or stripe form.

Charakteristik des bekannten Standes der TechnikCharacteristic of the known state of the art

Die Vorteile von Farbfiltern auf der Basis aufgedampfter Farbstoffschichten gegenüber Farbfiltern aus angefärbten Polymerreliefs wurden bereits in der Literatur (z. B. DE-OS 3023131) beschrieben. Die Schwierigkeiten bei der Herstellung solcher Farbfilter bestehen vor allem in der Strukturierung der aufgedampften Farbstoffschichten.The advantages of color filters based on vapor-deposited dye layers over color filters made of dyed polymer reliefs have already been described in the literature (eg DE-OS 3023131). The difficulties in the production of such color filters are mainly in the structuring of the deposited dye layers.

Die in der Literatur beschriebenen Verfahren sind teilweise technisch sehr aufwendig oder nur eingeschränkt anwendbar. So wird in der DE-OS Schrift 3023131 ein Verfahren zur Strukturierung mittels Laserstrahl beschrieben. Dieses Verfahren ist technisch sehr aufwendig. Mehrere Schriften (z. B. JP 58-168016, JP 58-9108, JP-79207, JP 59-146005) offenbaren die Lehre auf die zu strukturierende Farbstoffschicht eine Photoresistschicht unterschiedlichster Art aufzubringen und diese Schicht als Ätzmaske für den Farbstoff zu benutzen. Dieses Verfahren ist technisch aufwendig, da zum Teil ein Plasmaätzschritt erforderlich ist. Außerdem umfaßt die Filterherstellung nach diesem Verfahren eine Vielzahl von technologischen Schritten, u.a. die Entfernung der Ätzmaske, die zu einer Beschädigung der darunterliegenden Farbstoffschicht führen kann bzw. die Anzahl der verwendbaren Farbstoffe stark einschränken.The methods described in the literature are sometimes technically very complicated or only partially applicable. Thus, DE-OS document 3023131 describes a method for structuring by means of a laser beam. This process is technically very complicated. Several documents (eg JP 58-168016, JP 58-9108, JP-79207, JP 59-146005) disclose the teaching to apply to the dye layer to be structured a photoresist layer of various kinds and to use this layer as an etching mask for the dye. This process is technically complicated, since in part a plasma etching step is required. In addition, filter production by this process involves a variety of technological steps, i.a. the removal of the etching mask, which can lead to damage of the underlying dye layer or severely limit the number of usable dyes.

Günstig zur Strukturierung der aufgedampften Farbstoffschichten ist die sogenannte lift-off-Technik, bei der zunächst auf dem Substrat eine Lackmaske ausgebildet wird. Diese Maske wird mit dem Farbstoff bedampft, anschließend wird die Lackmaske mit einem Stripper entfernt; dabei wird der auf der Maske befindliche Farbstoff mit entfernt, so daß auf dem Substrat ein Negativ des Lackmusters verbleibt. Dazu wird ein spezieller Photoresist-Lack benutzt {siehe JP 58-171006), der allerdings mit Alkoholen oder Ketonen, also mit organischen Lösungsmitteln gestrippt werden muß. Das stellt eine Einschränkung der verwendbaren Farbstoffe dar.Favorable for structuring the vapor-deposited dye layers is the so-called lift-off technique, in which a resist mask is first formed on the substrate. This mask is steamed with the dye, then the resist mask is removed with a stripper; In this case, the dye located on the mask is also removed so that a negative of the resist pattern remains on the substrate. For this purpose, a special photoresist varnish is used {see JP 58-171006), which, however, must be stripped with alcohols or ketones, ie with organic solvents. This represents a limitation of the dyes used.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Ziel der Erfindung ist es demzufolge, ein Verfahren zur Strukturierung von Farbstoffaufdampfschichten zur Verfügung zu stellen, das eine geringstmögliche Anzahl der notwendigen technologischen Schritte beinhaltet, für eine Vielzahl aufdampfbarer Farbstoffe geeignet ist und eine ausgezeichnete Qualität der erzeugten Farbfilter garantiert.The aim of the invention is therefore to provide a method for structuring dye vapor deposited layers, which contains the least possible number of necessary technological steps, is suitable for a variety of vapor-deposited dyes and guarantees excellent quality of the color filters produced.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Farbfiltern mit lift-off-Farbstoffäufdampfschichten zu schaffen, bei der die Maske entfernt wird, ohne daß das die Farbstoffschichten angreift.The invention has for its object to provide a process for the production of color filters with lift-off-Farbstoffunterdampfschichten, wherein the mask is removed without that attacks the dye layers.

Es wurde gefunden, daß die aufgetragenen Farbstoffschichten nicht angetriffen werden, wenn erfindungsgemäß das Maskenmaterial enzymatisch abgebaut wird.It has been found that the applied dye layers are not attacked if, according to the invention, the mask material is degraded enzymatically.

Zur Herstellung der ersten Farbmikrofilterschicht wird zunächst eine lift-off-Maske auf dem Substrat ausgebildet, wobei als Photolack ein wasserlösliches organisches Polymer, wie z. B. Gelatine oder Kasein, welches mittels Bichromaten oder Bisaziden sensibilisiert wurde, verwendet wird. Infolgedessen können bei der Maskenherstellung die unbelichtet gebliebenen Teile in warmem Wasser abgelöst werden. Anschließend wird die Maske großflächig mit dem Farbstoff I, z. B. einem Cu-Phthalocyanin zur Ausbildung blaugrüner Filterelemente, im Hochvakuum bedampft.To produce the first color microfilter layer, a lift-off mask is first formed on the substrate, wherein a photoresist is a water-soluble organic polymer, such as. Gelatine or casein sensitized by bichromates or bisacids. As a result, in mask making, the unexposed parts can be removed in warm water. Subsequently, the mask over a large area with the dye I, z. As a Cu-phthalocyanine to form blue-green filter elements, steamed in a high vacuum.

Im folgenden muß die Lackmaske abgelöst werden, so daß auf dem Substrat ein negatives Farbstoffmuster zurückbleibt.In the following, the resist mask must be peeled off so that a negative dye pattern remains on the substrate.

Erfindungsgemäß geschieht dies auf vorteilhafte Weise durch den Abbau der Gelatine in einer Enzymlösung bei Zimmertemperatur.According to the invention this is done in an advantageous manner by the degradation of the gelatin in an enzyme solution at room temperature.

Das hat mehrere Vorteile: Zum einen wird an die Farbstoffe nur die Forderung erhoben, daß sie wasserunlöslich sind, was für aufdampfbare Farbstoffe praktisch keine Einschränkung darstellt. Zum anderen erfolgt der Abbau im nur schwach alkalischen pH-Bereich, so daß die Farbstoffe nicht starken Basen (oder Säuren) beim Strippen ausgesetzt sind.This has several advantages: On the one hand, only the requirement that they are water-insoluble, which is virtually no restriction for vapor-deposited dyes on the dyes. On the other hand, the degradation takes place in only slightly alkaline pH range, so that the dyes are not exposed to strong bases (or acids) during stripping.

Weiterhin erfolgt der Abbau auch ohne Bewegung des Substrates, so daß die mechanische Belastung der Farbstoffschichten denkbar gering ist. Im Anschluß an den lift-off-Prozeß wird das Substrat getrocknet und es kann, eventuell nach Aufbringen einer Zwischenschicht, die zweite Lackmaske aufgebracht werden.Furthermore, the degradation takes place without movement of the substrate, so that the mechanical stress of the dye layers is conceivable low. Following the lift-off process, the substrate is dried and it may, possibly after application of an intermediate layer, the second resist mask are applied.

Die Zwischenschicht kann auch auf die oberste Farbstoffschicht aufgetragen werden. Es wird dadurch eine optisch transparente Versiegelung der einzelnen Schichten erreicht. Als zweite Farbstoffschicht werden besonders Indanthren-Farbstoffe zur Ausbildung gelber Filterelemente eingesetzt. Die Entfernung der Lackmaske geschieht nun wieder erfindungsgemäß. Bei Bedarf kann der Prozeß für weitere Farbstoffschichten wiederholt werden.The intermediate layer can also be applied to the uppermost dye layer. It is achieved by an optically transparent sealing of the individual layers. The second dye layer used are particularly indanthrene dyes for the formation of yellow filter elements. The removal of the resist mask happens again according to the invention. If necessary, the process can be repeated for further dye layers.

Ausführungsbeispielembodiment

Die Erfindung soll nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen erläutert werden.The invention will be explained below with reference to embodiments.

Beispiel 1: 2ml einer auf 35°C temperierten wäßrigen Bisazid-Gelatinelösung (70g/l Gelatine; 3,5g/l des Dinatriumsalzes der 4.4'-Diazidostilben-2,2'-disulfonsäure) werden mit Hilfe einer Zentrifuge (2 000 U/min) auf ein gereinigtes Glassubstrat (2500 mm2) aufgebracht. Die Probe wird getrocknet und anschließend durch eine Chromschablone mit einer Quecksilber-Höchstdrucklampe HBO500 im Abstand von ca. 35cm 20s lang durch die Schichtseite belichtet. Dann werden die unbelichteten Teile durch Auswaschen in 350C warmem Wasser entfernt. Das entstandene Relief wird getrocknet und im Hochvakuum (p10~3Pa) mit Cu-Phthalocyanin bedampft, so daß die Farbstoffschicht ca. 100nm dick ist. Anschließend behandelt man die Schicht 5min mit einer Enzymlösung (1 g Pankreas-Enzym in 11 verdünntem Ammoniak, pH-Wert 8,5), so daß die Lackmaske samt dem darauf befindlichen Farbstoff abgelöst wird.EXAMPLE 1 2 ml of an aqueous bisazide gelatin solution (70 g / l gelatin, 3.5 g / l of the disodium salt of 4,4'-diazidostilbene-2,2'-disulphonic acid) heated to 35 ° C. are removed by means of a centrifuge (2,000 rpm). min) on a cleaned glass substrate (2500 mm 2 ). The sample is dried and then exposed through a chromium stencil with a high-pressure mercury lamp HBO500 at a distance of about 35cm for 20s through the layer side. Then the unexposed parts are removed by washing in 35 0 C warm water. The resulting relief is dried and steamed in a high vacuum (p10 ~ 3 Pa) with Cu phthalocyanine, so that the dye layer is about 100 nm thick. Subsequently, the layer is treated for 5 minutes with an enzyme solution (1 g pancreatic enzyme in 11 dilute ammonia, pH 8.5), so that the resist mask is dissolved together with the dye thereon.

Nach dem Trocknen wird die gesamte Technologie mit dem Gelbfarbstoff Indanthrengelb GK (210nm dick) wiederholt. Anschließend wird als optisch transparente Schutzschicht im Hochvakuum (p10~3Pa) Siliziumdioxyd aufgedampft.After drying, the entire technology is repeated with the yellow dye Indanthrengelb GK (210 nm thick). Subsequently, as an optically transparent protective layer in a high vacuum (p10 ~ 3 Pa) of silicon dioxide is deposited.

Beispiel 2: Zunächst wird in Analogie zur im Beispiel 1 beschriebenen Technologie eine blaugrüne Filterschicht aus Indigo (150nm dick) ausgebildet. Danach wird eine optisch transparente Zwischenschicht (Styren-MSA-Butylhalbester in Butanol, 5%ig) aufgebracht.Example 2: First, in analogy to the technology described in Example 1, a blue-green filter layer of indigo (150 nm thick) is formed. Thereafter, an optically transparent intermediate layer (styrene-MSA-butyl half-ester in butanol, 5% strength) is applied.

Anschließend wird eine gelbe Filterschicht aus Indanthrengelb G (120nm) hergestellt und das fertige Filterelement mit einem Überzug (Styren-MSA-Butylhalbester in Butanol, 10%ig) versiegelt.Subsequently, a yellow filter layer of Indanthrengelb G (120nm) is prepared and the finished filter element with a coating (styrene-MSA-Butylhalbester in butanol, 10%) sealed.

Claims (7)

1. Verfahren zur Herstellung von Farbfiltern mit zwei oder mehr lift-off-strukturierten Farbstoffaufdampfschichten, gekennzeichnet dadurch, daß der Abbau der polymeren lift-off-Maske enzymatisch erfolgt und eine oder keine optisch transparente Schutzschichtversiegelung der einzelnen Farbstoffschichten durchgeführt wird.1. A process for the preparation of color filters with two or more lift-off-structured Farbstoffaufdampfschichten, characterized in that the degradation of the polymeric lift-off mask is enzymatic and one or no optically transparent protective layer sealing of the individual dye layers is performed. 2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß das als Maske eingesetzte enzymatisch abbaubare Polymer aus Gelatine besteht.2. The method according to claim 1, characterized in that the enzyme-degradable polymer used as a mask consists of gelatin. 3. Verfahren nach Punkt 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß als Enzym Pankreas eingesetzt wird.3. The method according to item 1 and 2, characterized in that pancreas is used as the enzyme. 4. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß mindestens eine Schicht ein Phthalocyanin-Pigment enthält und mindestens eine weitere Schicht einen gelben Anthrachinon-Farbstoff oder einen Chinacridon-Farbstoff enthält.4. The method according to claim 1, characterized in that at least one layer contains a phthalocyanine pigment and at least one further layer contains a yellow anthraquinone dye or a quinacridone dye. 5. Verfahren nach Anspruch 1 und 4, gekennzeichnet dadurch, daß als Farbstoffe vorzugsweise Cu-Phthalocyanin/ Indanthrengelb GK und Hostaperm E eingesetzt werden.5. The method according to claim 1 and 4, characterized in that as dyes preferably Cu-phthalocyanine / Indanthrengelb GK and Hostaperm E are used. 6. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Schutzschicht aus einem Polymer besteht.6. The method according to claim 1, characterized in that the protective layer consists of a polymer. 7. Verfahren und Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Schutzschicht aus einem anorganischen Material besteht.7. The method and claim 1, characterized in that the protective layer consists of an inorganic material.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP1510861A1 (en) * 2003-08-26 2005-03-02 Sony International (Europe) GmbH Method for patterning organic materials or combinations of organic and inorganic materials

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