JP2664154B2 - カラーフイルターアレイ - Google Patents

カラーフイルターアレイ

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、カラーフィルターアレイ、カラーフィルタ
ーアレイを含む可視ディスプレイ単位、およびカラーフ
ィルターアレイを含むセンサーに関する。 〔従来の技術〕 交互配置パターン中に側方配置（displace）された加
法混色原色フィルター（青色、緑色および赤色のフィル
ター）から形成されたカラーフィルターアレイは、世紀
の変り目項から画像形成に使用されてきた。加法混色原
色フィルターの交互配置パターンからなるカラーフィル
ターアレイは、像センサーと関連して使用されてきた。
半導体センサーと有用なカラーフィルターアレイを形成
することは、個々のセンサーの面積が狭く、一般には１
×10-8m2未満の面積（１×10-10m2未満の面積がしばし
ば求められる）であるので、特に魅力的であった。Hart
manの米国特許第4,315,978号明細書は代表と考えられ
る。１つの加法混色原色のフィルターは、媒染剤と感光
性樹脂との組合せからなる層を像様露光することによっ
て形成する。現像して層の未露光部分を除去した後で、
加法混色原色色素をインビビションする。次に、この方
法を２回繰返して加法混色原色フィルターの第２および
第３のセットを生成する。 Hartmamのカラーフィルターアレイを調製する際に起
きる１つの困難な問題点は、単独のフィルター要素内で
の色素の組合せが必要となることである。理論的には、
青色色素は青色光（400〜500nm）を透過しそして緑色お
よび赤色光（500〜700nm）を吸収し、緑色色素は緑色光
（500〜600nm）を透過しそして青色および赤色光（400
〜500nmおよび600〜700nm）を吸収し、そして赤色色素
は赤色光（600〜700nm）を透過しそして青色および緑色
光（400〜600nm）を吸収する。実際には、１つのある色
素が、吸収することが望ましい可視スペクトルの2/3を
すみからすみまで有効に光を吸収することはめったにな
い。結果として、理論的に望ましい吸収プロフィルに近
ずける、加法混色原色色素の混合物が一般に要求され
る。異なる色素をインビビションして同じフィルター要
素を形成する場合には、異なる色素の性質を予想しそし
て再現的に制御することが困難なので、不利である。結
果として、吸収および透過特性の広範な変化がもたらさ
れることがある。 Hartmanは、加法混色色素の使用を教示するだけでな
く、減法混色原色（イエロー、マゼンタおよびシアン）
色素の混合物を使用して加法混色原色フィルターを形成
することができることを教示している。減法混色原色色
素の混合物の使用は、一般に色素混合物を使用する場合
と同じ欠点をもたらし、そして更に、単独フィルター要
素中に混合しなければならない個々の減法混色原色色素
の必要な種々の吸収および透過プロフィルのために、吸
収および透過特性における変化の可能性が増加する。 アオノの米国特許第4,294,900号明細書には、減法混
色原色色素を含有する２種のハロゲン化銀乳剤層を重ね
ることによる、加法混色原色フィルターの製造が教示さ
れている。アオノは、像様露光後の酸化現像主薬とのカ
プリングの際に別の減法混色原色色素を形成する或る減
法混色原色色素の着色カプラーと称する特別の型の色素
を、ハロゲン化銀乳剤層中で使用している。この方法で
は、色素の色相または位置の正確な制御ができない。若
干の望ましくないハロゲン化銀粒子現像（カプリまたは
最小密度と称される）が常に起きることが周知である。
同時に、露光ハロゲン化銀の不完全な現像がごく一般的
である。結果として、アオノのフィルターは或る色相の
着色カプラー色素と別の色相のカプリング形成色素との
望ましくない混合物が含まれる。露光の際の光の散乱お
よびカプリングを起こすための酸化現像主薬の移動は、
ただゆるく制御された色素限界（boundary）を本質的に
もたらす。最後に、色素パターン中でハロゲン化銀乳剤
非均一性（粒状度と称する）を使用することは当業界で
認識されている問題である。 〔発明が解決しようとする問題点〕 像記録または直接見ることに有用な、側方に配置した
第１、第２および第３の加法混色原色フィルターの交互
配置セットからなるフィルターアレイの問題点であっ
て、本発明で解決する問題点は以下のとおりである。す
なわち、加法混色原色フィルターが光透過の望ましいス
ペクトル領域以外の波長の光を透過させる問題。単独の
フィルター要素内で色素の組合せを使用する試みからも
たらされる予想不能性および非均質性の問題。そして、
面積的な範囲においてピクセル領域に相当するフィルタ
ー要素を形成する問題である。 〔問題点を解決するための手段〕 底部層とオーバーライイング層とから構成され、かつ
平面方向に配置された、第１、第２および第３の加法混
色原色フィルターセットを配置してなるフィルターアレ
イであって、 前記各フィルターセットは、二つの独立した底部層を
含み、その際 第１の底部層は第１の減法混色原色色素を含有して前
記第１および第２フィルターの底部層を形成し、かつ第
２の底部層は第２の減法混色原色色素を含有して前記第
３フィルターの底部層を形成し、 前記フィルターセットは、二つの独立したオーバーラ
イイング層から形成されており、その際 第１のオーバーライイング層は前記第２の減法混色原
色色素を含有して前記第１フィルターのオーバーライイ
ング層を形成し、かつ第２のオーバーライイング層は第
３の減法混色原色色素を含有して前記第２および第３フ
ィルターのオーバーライイング層を形成し、そして 前記独立の底部層および独立のオーバーライイング層
は、互いに独立した厚さを有することを特徴とするフィ
ルターアレイを提供することによって前記の問題点を克
服する。 本発明の具体的な目的は、各ピクセル領域中の光検出
部分を含む半導体基板からなる光検出ピクセル（各々の
面積は１×10-8m2未満）のアレイと前記のフィルターア
レイとを含む光検出半導体装置を提供することにある。 本発明の他の具体的な目的は、複数の側方に配置した
ピクセル領域と、可視表面へ透過した光の輝度を各ピク
セル領域内で変調する手段と、可視表面へ透過した光の
クロミナンスを各ピクセル領域内で制御する前記のフィ
ルターアレイとからなる、可視表面上にカラー像を表示
する装置を提供することにある。 本発明のカラーフィルターアレイは、青色、緑色およ
び赤色のフィルターの交互配置パターンを示し、各フィ
ルターは他のフィルターに対して側方に配置されてい
る。要求されるわけではないが、多くの応用において、
すべてのフィルターが共通の平面上例えば共通の平面状
支持体表面上に乗っていることが便利である。 カラーフィルターは、各種の形状をとることができ、
各種のパターンに交互配置（interlaid）されることが
できる。フィルターは、例えば米国特許第4,307,165
号、第4,387,146号および第4,411,973号各明細書に記載
の任意のパターンに加工することができる。 電子像形成は、現在、直交（オルソゴナル）パターン
によって最も通常に実施されているので、本発明のカラ
ーフィルターアレイを直交パターンに沿って説明する。
異なるパターンの２種の簡単なフィルターアレイを第１
図および第３図に示す。第１図の青色フィルター（B
1）、緑色フィルター（G1）および赤色フィルター（R
1）、並びに第３図のB2、G2およびR2は共通の平面上に
横たわるストライプ状の形をとる。第１図のフィルター
アレイは同数の青色、緑色および赤色のフィルターを含
み、そして第３図のフィルターアレイは各繰返し列内に
１つ青色ストライプ、１つの赤色ストライプおよび２つ
の緑色ストライプを備える。緑色ストライプの頻度を比
較上増やす理由は、ヒトの目はスペクトルの緑色部分か
ら情報の多くを引き出すからである。従って、像センサ
ーにおいて緑色光に重みづけを与えることがしばしば望
ましい。 第１図のフィルターアレイの或る可能な構造を第２図
に示す。透明支持体（１）は上方表面（３）を提供し、
その上に２つの各別の交互配置層が位置する。層（M1）
は第１の減法混色原色色素（この例ではマゼンタ色素）
を含み、そして層（C1）は第２の減法混色原色色素（こ
の場合はシアン色素）を含む。層（M1）および（C1）の
上に乗って、２つの各別の交互配置層（C2）および（Y
1）が位置する。層（C2）は第２減法混色原色色素（こ
の例ではシアン色素）を含み、そして層（Y1）は第３の
減法混色原色色素（この場合はイエロー色素）を含む。 青色、緑色および赤色のフィルターの各々が２つの層
から形成されていることが理解されよう。青色および赤
色フィルターは共通のマゼンタ層（M1）を分け合ってい
る。緑色および赤色フィルターは共通のイエロー層（Y
1）を分け合っている。各々の緑色フィルターの下方層
（C1）および各々の青色フィルターの上方層（C2）はシ
アン色素を含有する。層（C1）および（C2）は、必要で
はないが、同一のシアン色素を含有することができる。
更に、層（C1）と層（C2）とは隣接しているので、それ
らは青色フィルターの上方層と緑色フィルターの下方層
とを形成する単独層を一緒になって形成することができ
ることは明らかである。 第１図のカラーフィルターアレイパターンを形成する
ことを示している具体的な層の選択は、数種の層の各種
の選択の一例にすぎないことを理解されたい。第２図の
フィルター構造において、マゼンタ色素およびイエロー
色素の層位置は交換することができる。同様に、シアン
とイエローまたはシアンとマゼンタの色素の層位置は交
換することができる。また、２個の上方層の位置を２個
の下方層の位置と交換することができる。 第３図のカラーフィルターアレイの１例の構造を第４
図に示す。透明支持体（５）は上方表面（７）を提供
し、その上に２つの各別の交互配置層が位置することを
示している。層（Y2）は第１の減法混色原色色素（この
例ではイエロー色素）を含み、そして層（C3）は第２の
減法混色原色色素（この場合はシアン色素）を含む。層
（Y1）および（C3）の上に乗って、２つの各別の交互配
置層（M2）および（C4）が位置する。層（C4）は第２減
法混色原色色素（この例ではシアン色素）を含み、そし
て層（M2）は第３の減法混色原色色素（この場合はマゼ
ンタ色素）を含む。 青色、緑色および赤色のフィルターの各々が２つの層
から形成されていることが理解されよう。緑色および赤
色フィルターは共通のイエロー層（Y2）を分け合ってい
る。青色および赤色フィルターは共通のマゼンタ層（M
2）を分け合っている。各々の青色フィルターの下方層
（C3）および各々の緑色フィルターの上方層（C4）はシ
アン色素を含有する。層（C3）および（C4）は、同一の
シアン色素を含有することが好ましい。更に、層（C3）
と層（C4）とは隣接しているので、それらは緑色フィル
ターの上方層と青色フィルターの下方層とを形成する単
独層を一緒になって形成することができることは明らか
である。 第３図のカラーフィルターアレイパターンを形成する
ことを示している具体的な層の選択は、数種の層の各種
の選択の一例にすぎないことを理解されたい。第４図の
フィルター構造において、シアンとイエローの色素の層
位置は交換することができる。また、２個の上方層の位
置を２個の下方層の位置と交換することができる。マゼ
ンタ色素とイエローまたはシアン色素のいずれかとを交
換すると、緑色、青色および赤色のフィルターの相対的
な頻度が変化する。しかしながら、特別な用途でこの結
果を意図する場合には、実施することができる。 第１図および第３図のフィルターアレイパターンにお
いて、青色、緑色および赤色ストライプの幅は、個々の
ピクセルの望ましい幅と一致するように選択するが、そ
のストライプはピクセルの直交領域的寸法例えば長さを
規定することはできない。フィルターアレイと共に使用
する別の要素例えば像センサのアレイまたは通常の輝度
変調器によって各ピクセルの長さを規定する。 本明細書において「ピクセル」とは、像の単独の領域
的に制限された情報単位として規定される。像を形成す
るピクセルの数は、用途に応じて広く変化することがで
きる。米国において、放送テレビジョン像は約262,144
ピクセルを含有する。非常に少ないピクセルを含むフィ
ルターアレイは像の形の情報伝達に使用することができ
るが、絵画画像形成には、ピクセル少なくとも約２×10
5を含む本発明によるフィルターアレイが意図され、ピ
クセル少なくとも１×106をもつメガピクセルフィルタ
ーアレイは高ビジュアル品質の像生成に意図される。 個々の青色、緑色および赤色フィルターを単独ピクセ
ルに各々制限した本発明によるフィルターアレイを構成
することができる。第５図に、単独ピクセル青色フィル
ターB3、緑色フィルターG3および赤色フィルターR3の実
例パターン（10）を示す。層アレイ（20）および（30）
は、２つの減法混色原色相パターンを示しており、これ
を重ねて青色、緑色および赤色フィルターアレイを生成
することができる。層アレイ（20）は、各々イエロー色
素およびマゼンタ色素を含む２つの層Y3とM3とからな
る。層アレイ（30）は、各々シアン色素およびマゼンタ
色素を含む２つの層M4およびC5からなる。層Y3はフィル
ターG3およびR3を形成する領域に制限される。層C5はフ
ィルターG3およびB3を形成する領域に制限される。層M3
はフィルターB3を形成する領域に制限されるが、層M4は
フィルターR3を形成する領域に制限される。 図示した層アレイの36個のピクセルディーテル内にお
いて、隣接層を分離する境界はピクセル境界も形成す
る。層境界でないピクセル境界は破線で示す。各層アレ
イにおいて、ピクセル境界の半分だけが、形成すべき層
境界を必要とする。従って、層境界要件は、このアレイ
構造により、かなりゆるまる。 第５図（本来、模式的なものである）には、層アレイ
用の支持体は示してない。層アレイのいずれかを支持体
の最も近くに塗布し、残りの層アレイを上に乗せること
ができる。第３図および第４図のフィルターアレイの場
合と同様に、シアンフィルターとイエローフィルターと
を、所望により交換することができる。所望により、層
M3およびM4は同じマゼンタ色素を含むことができ、そし
て所望により、単独の皮膜組成物を使用して同時に形成
することができる。第５図のフィルターパターンを規定
する模範的ピクセルは、第３図および第４図のピクセル
と同様に、赤色および青色フィルターに対して緑色フィ
ルターの不均一の重みを含んでいることに注意された
い。しかしながら、同数の青色、緑色および赤色フィル
ターのピクセル制限交互配置パターンを、所望により形
成することができる点を理解されたい。 第１図から第５図のフィルターアレイは、各々別異の
減法混色原色色素を含む２つの積み重ね層によって各フ
ィルターを生成する。この配列は、加法混色原色色素か
らなるフィルターを使用する場合と比較し、光の透過吸
収の点で利点を提供する。有効にするには、加法混色原
色色素は、スペクトルの青色、緑色または赤色部分の１
つで光を透過し、そして可視スペクトルの残りの2/3で
光を有効に吸収することが必要となる。例えば、単独緑
色色素を含むフィルターは、理想的には、500〜600nmの
光を透過し、そして400〜500nmおよび600〜700nmの光を
有効に吸収する色素を必要とする。これらの理想的な緑
色フィルター要件は、２つの層（１つはイエロー色素を
含み、そしてもう１つはシアン色素を含む）を使用し
て、非常に簡単に接近させることができる。イエローお
よびシアン色素は500〜600nm範囲で光を有効に透過する
ことが必要であることに注目されたい。シアン色素は40
0〜500nm範囲で圧倒的に透過性であり、イエロー色素は
この波表範囲で圧倒的に吸収性であるが、この２つの色
素は一緒になって、有効に光を吸収するこのスペクトル
範囲において吸収特性および透過特性の任意の組合せ
で、有効にすることができる。スペクトルの600〜700nm
領域についても同じことが言える。従って、緑色色素を
選択して比較的厳格な吸収および透過プロフィルを満足
させる必要があるが、シアン色素およびイエロー色素は
本発明による各別の層中で使用することができ、色素の
吸収および透過特性におけるより大きな寛容性が可能で
ある。同様の考慮は、青色および赤色フィルターの構造
にもあてはまる。 本発明の特別な特徴は、フィルター層の少なくとも１
層、好ましくは各層の厚さが制御されており、単独の減
法混色原色色素を含むことである。単独の減法混色原色
色素の使用により、色素の組合せを使用する場合に可能
となるよりも、より正確に層の色相（すなわち、スペク
トルの吸収および透過プロフィル）の制御が可能にな
る。加法または減法混色原色色素の組合せ割合の差は層
色相をシフトさせる不適当な効果をもつが、単独色素を
使用するとこの困難性は完全に回避される。 制御された厚さのフィルター層を使用すると、光の吸
収および透過の制御が更に向上する。フィルター層の光
学密度は、それが或る領域内に含む色素量の直接の関数
である。均一の色素濃度を含む均一厚さの層は、均一な
光学密度を示す。非均一層への色素の適用を制御するこ
とによって均一な光学密度は理論的には可能であるが、
実際には、通常使用されている色素の分配技術ではこれ
は不可能である。 フィルター層は領域的に制限されており、従って、構
成すべき３つの加法混色原色フィルターセットの２つ以
下に相当する領域を占める。フィルター層の面積的広が
りを制限する任意の実行可能を技術が本発明の範囲内で
使用できるが、個々のピクセルの面積に制限（例えば、
１×10-8m2以下のピクセル）が要求される用途に対して
は、フィルター層は、光パターン化（photo patternin
g）によって最も便利に構成される。 光パターン化フィルター層は、平面状の支持体表面上
に光不溶性材料溶液を塗布することによって最も便利に
構成する。塗布後、支持体をくるくる回すと遠心力が発
生して塗布組成物上に作用し、均一な厚さの層に成形す
る。その後、溶媒（最も代表的には水）を、雰囲気温度
または高温下で、層を乾燥することによって除去する。
次に、得られた固体層を化学輻射線（代表的には紫外線
輻射）に像様露光して、望ましいパターンを規定する。
露光後、層を現像液（これは未露光領域中で層を選択的
に洗い落す）と接触させる。層を担持する支持体は、代
表的には現像液中に浸漬するかまたは現像液を噴霧して
均一な現像液接触を確保する。 パターン化フィルター層が形成された後、これを単独
の減法混色原色色素で染色するのが好ましい。これは、
溶液中の色素とフィルター層とを接触させ、色素をフィ
ルター層中へインビビションさせることによって達成す
ることができる。インビビションによって色素が層内に
浸入すると、フィルター層の光学濃度は、インビビショ
ンされた色素量に直接関係して増加する。色素によるフ
ィルター層の飽和が達成されると、追加的な色素のイン
ビビション速度および従ってフィルター層の光学密度の
増加が徐々に低下する。これは、インビビションの期間
を正確に制御せずにフィルター層の目的光学密度を再現
性をもって達成することができるという利点をもたら
す。フィルター層を色素で飽和することが好ましい。本
明細書において「飽和」とは、色素インビビションの期
間を２倍にしても５％未満しか上昇しない光学密度を生
成する色素濃度として規定される。 支持体上に配置すべき２層のうちの１層を形成した後
で、パターンまたはその位置およびインビビション減法
混色原色色素だけ変えて、同じ工程順序で、第２のフィ
ルター層を形成することができる。第２図および第４図
において、支持体上での第２層の形成工程は積み重ね層
の最初を形成することもできる。例えば、フィルター層
M1だけを担持する支持体（１）および次に塗布した皮膜
組成物、あるいはフィルター層Y2だけを担持する支持体
（５）および次に塗布した皮膜組成物をスピンコーチン
グすることによって、すでに存在する最初に形成された
フィルター層の上に乗せて、そして支持体の残りの領域
で直接接触させて均一層を形成する。露出パターンを適
当に選択することにより、第２図中の層C1およびC2また
は第４図中の層C3およびC4を、同じ皮膜組成物を使用し
て同時に形成することができる。各々の場合、これによ
って２つの一体に結合した追加フィルター層、すなわち
支持体上に直接乗る第２フィルター層および第１のオー
バーライイングフィルター層がもたらされる。最後のオ
ーバーライイングフィルター層は、露出パターンおよび
使用する減法混色原色色素だけを変えて、前記の工程順
序を繰返すことにより形成することができる。 フィルター層の飽和に関して上記した長所の他に、フ
ィルター層の飽和は、低濃度の色素が存在する場合と比
較して、より大きい割合で隣接フィルター層から色素の
インビビションを阻害する作用がある点に注意された
い。しかしながら、フィルター層は、或る１つの減法混
色原色色素で飽和されていても、或る場合には、更に別
の色素を受け入れることができる点に注意されたい。更
に、最初は色素を含有しないフィルター層を別の色素含
有フィルター層上にパターン化した場合には、そのオー
バーライイング層は、下方のフィルター層からの拡散に
よって色素を受け入れ易い点も理解されたい。従って、
フィルター層が隣接層から色素を受け入れず、あるいは
隣接層に色素を与えないように、本発明のフィルターア
レイを構成するのが好ましい。 減法混色原色色素がその目的のフィルター層から移動
する（wandering）のを最小にする１つの具体的に意図
された方法は、光パターン化可能な組成物として共に機
能する媒染剤との組合せで、光不溶化性バインダーまた
は色素を媒染することのできる光不溶化性バインダーと
イオン性減法混色原色色素を使用する。以下の実施例に
示すとおり、具体的な色素を選択することにより、フィ
ルター層間の色素移動を有効に除去することができる。
前記の減法混色原色色素の移動を最小にする前記の方法
と匹敵する別の任意の方法は、フィルター層の表面上
に、それが形成された後でしかも隣接フィルター層を形
成する前に、拡散障壁層を配置する。前記の方法は、勿
論、すべて任意のものであり、隣接フィルター層からの
色素の若干の界面混合に感受性ではない用途に対しては
それらは必要ではない。いずれか１つの有効な方法を使
用することが意図されるが、別の方法を組合せて使用す
ることにより優れた結果を一般に達成することができ
る。 前記の本発明によるフィルターアレイは、公知の像セ
ンサおよび像表示装置との組合せで有効な各別の要素の
形である。本発明の別の形態では、フィルターアレイは
像センサおよび像表示装置の一体成分を形成する。 本発明のそのような１つの別の形態は、可視表面上に
多色像を表示する装置であって、そのフィルターアレイ
が一体部分となっている装置である。第６図は、そのよ
うな一体形多色像表示装置（100）の細部を模式的に示
す。緑色光透過性ピクセルPGと青色光透過性ピクセルPB
と赤色光透過性ピクセルPRとの交互配置セットを含む10
個のピクセルの配置の断面図を示す。全可視スペクトル
からの光すなわち白色光は前記装置の下方表面（101）
で受けることができる。その光は輝度変調器のアレイに
よって最初に妨害される。その変調器は各々１個のピク
セルに相当する領域を占め、D1、D2、D3、D4、D5、D6、
D7、D8、D9およびD10として示される。輝度変調器は、
透過された入射光の割合を選択的に制御することができ
る。それらの変調範囲は、１方の極端（それらが透明で
ある、すなわち全入射光が透過する）から第２の極端
（それらが完全に不透明、すなわち全入射光が透過しな
い）へ広げることができる。実際には、それらの変調範
囲は非常に制限することができる。輝度変調器は光学密
度範囲少なくとも約0.5をもつことが一般に好ましく、
光学密度範囲少なくとも3.0が好ましい。輝度変調器は
本来的にデジタルであることができ、或る光学密度の極
端から別の極端へスイッチすることができる。あるい
は、輝度変調器は、それらの極端の間で、任意所望の光
学密度に選択的に変えることができる。 輝度変調器は、制御された態様で透過された光の割合
を変化させるが、クロミナンス識別に関しては一般に信
頼されない。光透過におけるクロミナンス識別は、フィ
ルター層の関数である。ここでは、第１図のフィルター
層パターンとして説明の目的で示す。この配置におい
て、フィルターはその幅についてのみ、ピクセル境界と
同一の広がりをもっているので、輝度変調器を選択して
ピクセル境界と同一の広がりをもたせる。透明支持体
（103）を、輝度変調器とフィルター層との間に挿入し
て示す。 フィルター層から形成された青色、緑色および赤色フ
ィルターと輝度変調器とを一緒に機能させることによ
り、表面（101）を受けた白色光を、上方表面（105）か
ら多色像として透過させることができる。多色像は、見
るために、反射表面例えば任意の通常の投射スクリーン
上に投射することができる。あるいは、その像を装置の
上方表面（105）上で見ることができる。前記の装置
は、その装置を通る光透過の方向を反転する場合には、
本質的に同じ態様で作動する。一般に、ピクセルは、ヒ
トの肉眼が個々に解像することができる程度よりも小さ
くし、局部化像領域における色相変化の感覚をもたら
す。 多色像表示装置の具体例を提供するために、深色増感
ハロゲン化銀乳剤層を支持体（103）上に塗布して輝度
変調器を形成することができる。連続ハロゲン化銀乳剤
層はピクセル境界を正確に規定する能力の点で制限され
るが、マイクロセル中に乳剤層を配置することにより、
鮮明なピクセル境界および１×10-8m2未満のピクセル領
域を実現することができる。 可視多色像を形成するには、装置（100）のハロゲン
化銀乳剤層を、その上方表面（105）を通して像様露光
する。フィルターは、青色、緑色または赤色光だけを各
マイクロセル中の輻射線感受性ハロゲン化銀に到達させ
ることができる。例えば、青色フィルターは、その後方
のハロゲン化銀乳剤層の露光に関して、青色光だけを透
過する。青色フィルターが露光の際に光を受けとらない
かまたは緑色および／または赤色光だけを受けとる場合
には、下方の乳剤層には光が透過しない。その後、ハロ
ゲン化銀乳剤層を現像して、マイクロセル中に金属銀を
像様に生成する。ハロゲン化銀乳剤および現像の制御
は、マイクロセルを打つ光がしきい値より大きい場合に
は、ほとんどすべてのハロゲン化銀を金属銀に還元する
かまたは還元しないように実施することができ、あるい
は露光の際に受けとる光子数の直接または間接の関数と
して金属銀を形成するように実施することができる。直
接ポジハロゲン化銀乳剤は現像の際に光露光の間接的関
数として金属銀を生成するが、ネガ作用形ハロゲン化銀
乳剤は露光の直接の関数として金属銀を生成する。現像
および任意の残留ハロゲン化銀の定着の後で、装置（10
0）上に入射する白色光は可視多色像を生成し、これを
装置表面上で投影によりまたは直接に見ることができ
る。支持体、マイクロセル、ハロゲン化銀乳剤組成物お
よび処理の詳細は、前記の米国特許第4,307,165号、第
4,387,146号、および第4,411,973号各明細書に記載され
ている。任意の他の通常の輝度変調器を、前記のハロゲ
ン化銀乳剤層変調器と置き換えることができることが具
体的に意図されている。 本発明を満足するフィルターを像検出装置に総合する
ことも意図される。第７図には、好ましい多ピクセル半
導体装置に本発明を応用した場合を説明するために、本
発明による中間（interline）CCD（charge coupled dev
ice）のピクセル（平行な垂直破線で規定する）を示
す。上方主要面（203）と下方主要面（205）とをもつ半
導体基板（201）〔代表的には単結晶シリコン基板〕を
示す。導電層（207）が下方主要面を被覆している。半
導体基板は、上方主要面（203）からの拡散によって形
成されるＰ導電率型ウエル（211）とＮ導電率型領域（2
09）とをもつ。ホトダイオードは、上方主要面からのＮ
拡散（213）により、ピクセル中の中央に形成される。
ホトダイオードの機能は、露光時に受ける光の量に任例
してＰウエルに電子を供給することである。 電子は隣接CCDに供給される。電子移動用の埋込みチ
ャンネルを生成するためには、浅いＮ導電率型領域（21
5）を上方主要面に隣接させて配置する。こうして形成
した埋込みチャンネルはホトダイオードから隣接CCDへ
延びる。望ましくない側方への電荷伝導を防ぐために、
P+導電率型ゾーン（217）〔チャンネルストップと称す
る〕はホトダイオードおよび隣接CCDを他の隣接表面構
造から分ける。 代表的には多結晶シリコンから形成されるゲート電極
（219）を、半導体基板の上方面の上に乗せて示す。多
結晶シリコンは透明なので、代表的にはアルミニウムか
らなる光遮蔽（221）はゲート電極上にある。透明絶縁
体（223）は、半導体基板の全上方主要面の上にあり、
そして光遮蔽からゲート電極を隔離して示す。絶縁体は
代表的には二酸化ケイ素であり、パシバンド（passivan
t）例えばホウケイ酸塩ガラスの表面レイダウンが通例
である。一つの単位として示してあるが、絶縁体は数種
の連続的な加工工程によって代表的に形成される。透明
絶縁層（225）〔通常、平坦化性層と称する〕は、実際
には表面が平坦でないこともあるが平坦な表面として示
した滑らかな表面（227）を提供するように配置する。
層（225）は層よりも滑らかな表面を提供する。この表
面上に、ピクセル境界内に積重ねたフィルター層（22
9）および（231）からなるフィルターアレイを配置す
る。フィルターアレイは、前記の各種の直交パターンの
いずれか１つからなることができる。 比較的厚いレンズ支持層（233）がフィルター上にあ
り、上方面（235）を提供する。ピクセルレンズ要素（2
73）を支持体層の上方面上に配置する。レンズ要素はピ
クセルの境界から内側に間隔があり、従って全ての隣接
ピクセルのレンズ要素から側方に間隔がある。レンズ表
面（239）は、望ましい場合には、半円筒状であること
ができるが、半球状であるのが好ましい。本発明の最適
の形態では、ピクセル境界内の支持層面（235）は多角
形であり、レンズ縁部はピクセル境界と平行であり、し
かも内側だけ間隔がある。これによりマクラ形状のレン
ズがもたらされる。 垂直の矢印で示す、レンズ表面（239）を打つ光は、
収束する矢印で示すように支持層（233）内で内側に曲
がる。ホトダイオードの表面上の焦点下に向かう光を示
す。 レンズからホトダイオードへ光を内側へ向けることに
より、光がフィルターの中心部のみで受けられるように
なる点に注目されたい。従って、このレンズ構造によ
り、ピクセル境界の縁部配列およびフィルター要素を光
学的不利益を受けることなく、寛大にすることができ
る。 例示的な半導体装置の１つのピクセルのみを第７図に
示したが、実際の装置は、本質的に同様のピクセルを、
極めて多数、作動する用途に依存して103のオーダーか
ら106のオーダーの範囲の数で代表的には含んでいるも
のと理解されたい。本発明は、ホトダイオードへ光を向
ける点から説明したが、多くのCCDは直接に光を検出す
るように構成され、そしてそのような用途に対して、各
CCDセンサは中央のピクセル位置を占めるものと理解さ
れたい。レンズ構造は、光の検出効率を上昇することが
できるが、ホトダイオードまたはCCDセンサのいずれか
に要求されない。 本発明のフィルターと匹敵する多数の別な半導体像セ
ンサ構造が当業界で公知であり、例えば米国特許第3,97
1,065号、および第4,322,753号各明細書に説明されてい
る。 本発明の色素含有フィルター層は、その構造に対して
選ばれた手順および材料に依存して各種の形状をとるこ
とができる。特に好ましい加工方法においては、均一な
層を塗布し、像様露光し、未露光層部分を水洗し、次に
残りのフィルター層を色素インビビションによって乾燥
することにより、光パターン化フィルター層を最初に形
成する。 光パターン化−色素インビビション法によるフィルタ
ー層形成へのより簡単な方法の１つにおいては、親水性
コロイドを輻射線応答性硬化剤（すなわち架橋剤）と共
に水中に懸濁させて光パターン化層を形成することがで
きる。適当な親水性コロイドとしては、例えばResearch
Disclosure,Vol.176,1978年12月,Item 17643に記載の
物質が含まれる。Research Disclosureは、英国ハンプ
シャー、エムスワースのKenneth Mason Poblications社
から発行されている。 親水性コロイド好ましくはゼラチンまたはゼラチン誘
導体は、輻射性応答性硬化剤として使用される重クロム
酸塩と組合せて便利に使用することができる。重クロム
酸塩は、例えば、重クロム酸カリウム、ナトリウムまた
はアンモニウムである。重クロム酸化ゼラチンは、固体
像形成装置用カラーフィルターアレイのフィルター要素
に対して充分な解像度をもつ。重クロム酸化ゼラチンは
良好に接着し、便利に塗布され、そして水溶液を使用し
て現像される。輻射線感受性着色性洗落し組成物として
の重クロム酸化ゼラチンの使用に関する完全な説明につ
いては、米国特許第3,284,208号、第3,730,725号、第3,
925,082号各明細書、Friedman等の「History of Color
Photograply」1944年、Chapter 13、第147〜172頁を参
照されたい。ゼラチンおよび関連する親水性コロイド
は、カチオン性色素を媒染する若干の能力を示すことが
知られている。従って、比較的簡単なフィルター層構造
が可能である。望ましい場合には、通常の媒染剤を組合
せて使用することができることも勿論認められる。 最も正確なフィルター層境界を規定するためには、光
不溶化性ポリマー（通常、ネガ形ホトレジストと称され
る）を使用するのが好ましい。更に、フィルター層内の
色素不動性を向上するために、ホトレジスト皮膜組成物
内に媒染剤を配合するのが特に好ましい。 ジアゾ樹脂は、フィルター層を形成するのに好ましい
光応答性ポリマーである。特に好ましいものは、ｐ−ア
ミノジフェニルアミンジアゾニウム塩例えばジフェニル
アミン−４−ジアゾニウムハライドまたはジフェニルア
ミン−４−ジアゾニウムホスフェートを酸中でアルデヒ
ド例えばパラホルムアルデヒドまたはホルムアルデヒド
と縮合し、そして２重金属塩例えばクロロジンケートま
たはフルオロボレートに変換した酸縮合生成物である低
分子量ジアゾ樹脂である。これらの樹脂は当業界で周知
であり、例えば、Kosarによる,Light Sensitive System
s,第323−324頁（1965年）（ニューヨーク州John Wiley
and Sons社）に記載されている。或る特に適したジア
ゾ樹脂組成物は、Research Disclosure,Vol.169,Item 1
6976,1978年５月「Continuous−Tone Dyed Diazo Imagi
ng Element」に記載の組成物である。 ジアゾ樹脂を媒染剤と混合して、フィルター層形成に
使用する光パターン化性皮膜組成物を生成する。ジアゾ
樹脂による光パターン化層の形成に完全に匹敵する各種
の媒染剤が公知である。アニオン性色素を不動化するこ
とのできるカチオン性媒染剤が特に好ましい。有用な媒
染剤は、米国特許第2,548,564号、第2,548,575号、第2,
675,316号、第2,713,305号、第2,756,149号、第2,768,0
78号、第2,839,401号、第2,882,156号、第2,945,006
号、第2,940,849号、第2,952,566号、第3,016,306号、
第3,048,487号、第3,184,309号、第3,271,147号、第3,2
71,148号、第3,282,699号、第3,408,193号、第3,488,70
6号、第3,557,066号、第3,625,694号、第3,709,690号、
第3,758,445号、第3,788,855号、第3,898,088号、およ
び第3,944,424号、第3,639,357号、第3,770,439号、第
3,958,995号、並びにResearch Disclosure,Vol.120,19
74年４月、Item12045並びにResearch Disclosure,Item
16976に記載のものから選択することができる。 特に好ましい媒染剤は式 （式中、R1およびR2は同一または異なるものであって、
炭素原子６〜約20個のアリール、アラルキルまたはアル
クアリール、または炭素原子１〜約10個のアルキル基で
あり、 R3およびR4は共に水素原子であるか、あるいはそれら
が結合している炭素原子と一緒になって炭素原子５〜10
個を含む飽和、不飽和または芳香族環系例えばシクロヘ
キシル、シクロペンチル、フェニルおよびナフチルを形
成するものとし、 Ｘはアニオン例えばハライド例えばクロライド、メタ
ンスルフェートまたはｐ−トルエンスルホネートであ
り、そして ｎは０、１または２である） で表される構造と一致する繰返し単位を含むビニルベン
ジル４級アンモニウム高分子媒染剤である。 媒染剤がコポリマーである場合には、高分子媒染剤の
残部は重要でない。多くのエチレン系不飽和モノマーを
ビニルベンゼン４級アンモニウムモノマーと共重合させ
て、満足のできる媒染剤を生成することができる。ビニ
レンベンゼン例えばスチレンは、媒染剤コポリマー内へ
配合するのに好ましいエチレン系不飽和モノマーであ
る。４級アンモニウム含有繰返し単位は通常、高分子媒
染剤10〜100モル％、好ましくは40〜100モル％を含む。 好ましいカチオン性媒染剤の例を表１に示す。 表 Ｉ Ｍ−１ ポリ（スチレン−co−３−マレイミドプロピル
−N,N−ジメチル−Ｎ−ベンジルアンモニウムクロライ
ド）（1:1） Ｍ−２ ポリ（Ｎ−ビニルベンジル−N,N−ジメチル−
Ｎ−アリルアンモニウムクロライド） Ｍ−３ ポリ（ビニルイミダゾール） Ｍ−４ ポリ（Ｎ−ビニルベンジル−N,N−ジメチル−
Ｎ−プロパルギルアンモニウムブロマイド） Ｍ−５ ポリ（スチレン−co−Ｎ−ビニルベンゼン−N,
N−ジメチル−Ｎ−アリルアンモニウムクロライド（1:
1） Ｍ−６ ポリ（ビニルピリジニウムアセテートクロライ
ド） Ｍ−７ ポリ（Ｎ−ビニルベンジル−N,N−ジメチル−
Ｎ−プロピルアンモニウムブロマイド） Ｍ−８ ポリ（Ｎ−ビニルベンジル−N,N,N−トリエチ
ルアンモニウムクロライド） Ｍ−９ ポリ（Ｎ−ビニルベンジル−N,N−ジメチル−
Ｎ−プロパルギルアンモニウムクロライド） Ｍ−10 ポリ（Ｎ−ビニルベンジル−N,N,N−トリメチ
ルアンモニウムクロライド−co−エチレングリコールジ
メチルアクリレート）（93:7） Ｍ−11 ポリ（Ｎ−ビニルベンジル−N,N−ジメチル−
Ｎ−アリルアンモニウムブロミド−co−ジビニルベンゼ
ン）（95:5） Ｍ−12 ポリ（スチレン−co−Ｎ−ビニルベンジル−N,
N−ジメチル−Ｎ−アリルアンモニウムブロマイド−co
−ジビニルベンゼン）（49:49:2） Ｍ−13 ポリ（Ｎ−ビニルベンジル−N,N−ジメチル−
Ｎ−２−ブテニルアンモニウムクロライド） Ｍ−14 ポリ（スチレン−co−Ｎ−ビニルベンジル−N,
N−ジメチル−Ｎ−アリルアンモニウムクロライド）
（1:4） Ｍ−15 ポリ（スチレン−co−Ｎ−ビニルベンジル−N,
N,N−トリメチルアンモニウムクロライド）（1:1） Ｍ−16 ポリ（スチレン−co−Ｎ−アクリルアミドプロ
ピル−Ｎ−ベンジル−N,N−ジメチルアンモニウムクロ
ライド）（1:1） Ｍ−17 ポリ（Ｎ−ビニルベンジル−Ｎ−ベンジル−N,
N−ジメチルアンモニウムクロライド） Ｍ−18 ポリ（スチレン−co−Ｎ−ビニルベンジル−N,
N−ジメチル−Ｎ−ブチルアンモニウムクロライド）
（1:1） Ｍ−19 ポリ（１−ビニルイミダゾール−co−１−ビニ
ル−３−ベンジルイミダゾリウムクロライド）（1:1） Ｍ−20 ポリ（１−メチル−２−メチル−５−ビニルピ
リジニウム−ｐ−トルエンスルホネート） Ｍ−21 ポリ（１−ベンジル−４−ビニルピリジニウム
クロライド） Ｍ−22 ポリ（１−ベンジル−２−メチル−５−ビニル
ピリジニウムクロライド） Ｍ−23 ポリ（Ｎ−ビニルベンジル−N,N−ジメチル−
Ｎ−カルバミルメチルアンモニウムクロライド） Ｍ−24 ポリ（Ｎ−ビニルベンジル−N,N−ジメチル−
Ｎ−シクロヘキシルアンモニウムクロライド） Ｍ−25 ポリ〔Ｎ−ビニルベンジル−N,N−ジメチル−
Ｎ−（３−メチル−２−ブテニル）アンモニウムクロラ
イド〕 Ｍ−26 ポリ（スチレン−co−Ｎ−ビニルベンジル−N,
N,N−トリメチルアンモニウムクロライド）（1:2） Ｍ−27 ポリ（Ｎ−ビニルベンジル−N,N−ジメチル−
Ｎ−イソブチルアンモニウムクロライド） Ｍ−28 ポリ〔Ｎ−（２−アクリルアミド−1,1−ジメ
チルプロピル−N,N−ジメチル−Ｎ−ベンジルアンモニ
ウムクロライド〕 Ｍ−29 ポリ（N,N,N−トリメチル−Ｎ−ビニルベンジ
ルアンモニウムクロライド） Ｍ−30 ポリ〔スチレン−co−ベンジル（ジメチル）−
ｐ−ビニルベンジルアンモニウムクロライド〕 Ｍ−31 ポリ（P,P,P−トリオクチル−Ｐ−ビニルベン
ジルホスホニウムクロライド Ｍ−32 ポリ（スチレン−co−Ｎ−ビニルベンジル−N,
N,N−トリヘキシルアンモニウムクロライド） Ｍ−33 ポリ（N,N,N−トリメチル−Ｎ−ビニルベンジ
ルアンモニウム−co−スチレン） Ｍ−34 ポリ（スチレン−co−Ｎ−ビニルベンジル−N,
N−ジメチルベンジルアンモニウムクロライド−co−ジ
ビニルベンゼン） Ｍ−35 ポリ（Ｎ−ビニルベンジルピペリジニウムクロ
ライド） Ｍ−36 ポリ（４−ビニルフェニルカルバミルメチル−
N,N,N−トリメチルアンモニウムクロライド） Ｍ−37 ポリ（Ｎ−ビニルベンジル−N,N−ジメチル−
Ｎ−アセトニルアンモニウムクロライド Ｍ−38 ポリ（Ｎ−ビニルベンジル−N,N−ジメチル−
Ｎ−メトキシカルボニルメチルアンモニウムクロライ
ド） Ｍ−39 ポリ（Ｎ−ビニルベンジルピリジニウムクロラ
イド） Ｍ−40 ポリ（Ｎ−ビニルベンジル−Ｎ−メチルピロリ
ジニウムクロライド） Ｍ−41 ポリ（Ｎ−ビニルベンジル−Ｎ−メチルピペリ
ジニウムクロライド） Ｍ−42 ポリ（Ｎ−ビニルベンジル−Ｎ−メチルモルホ
リニウムクロライド） Ｍ−43 ポリ（Ｎ−ビニルベンジル−N,N−ジメチルア
ニリニウムクロライド） ビニルベンジル４級アンモニウム繰返し単位の代りい
に、カルボン酸置換ビニルモノマー例えばアクリル酸、
メタクリル酸、α−クロロアクリル酸または１−プロペ
ン−1,2,3−トリカルボン酸から誘導されるアニオン性
繰返し単位を使用して、相当するアニオン性媒染剤を調
製することができる。 媒染剤およびジアゾ樹脂の相対量は、媒染剤の分子量
および媒染強度、カラーフィルターアレイのカラーフィ
ルター要素を製造するのに使用する具体的な色素並びに
他の要素に依存する。ジアゾ樹脂の好ましい範囲は、皮
膜に対して約0.16〜約1.0mg/dm2であり、そして媒染剤
の好ましい範囲は約0.5〜5.0mg/dm2、最も好ましくは約
1.0〜1.5mg/dm2である。カラーフィルターアレイまたは
固体像形成装置の製造の際には、スピンコーチングによ
って塗布するのが最も普通であるが、他の方法も有用で
ある。前記の樹脂は主に紫外線（UV）に感受性であり、
水を使用して例えばスプレーイングにより、または撹拌
容器中で層を浸漬することにより通常処理する。 望ましいフィルター層パターン中に均一に設けること
のできる任意の減法混色原色色素が本発明の実施に有用
であるが、好ましい色素はイオン性色素、従って、媒染
によって不動化されることのできるものである。カチオ
ン性媒染剤と組合せて使用するアニオン性色素が特に好
ましい。イエロー、マゼンタおよびシアン色素の好まし
い例を表IIに示す。 イエロー色素 YD−３ Drimarine Brilliant Yellow K−362 （クロロピリミジン反応性基をもつモノアゾ色素） シアン色素 CD−２ 銅フタロシアニンテトラスルホン酸テトラナト
リウム塩 CD−３ ProcionYMturquoise HA（モノクロロトリアジ
ン反応性基を含有するスルホン化銅フタロシアニン） 好ましいイオン性色素はフィルター層中へインビビシ
ョンするために極性溶媒中に容易に溶解させることがで
きる。色素の水溶液を使用することができる。しかしな
がら、フィルター層と相容性の任意の他の便利な極性溶
媒例えばメタノール、エタノール、ジメチルスルホキシ
ド、ジオキサン、エタノールアミンまたはそれらの混合
物を、望ましい場合には水と組合せて使用することがで
きる。好ましい溶媒は、フィルター層中へインビビショ
ンすることのできる色素の量を増加する溶媒である。代
表的には、少量の界面活性剤を色素溶液に加えてフィル
ター層の湿潤を促進する。各減法混色原色色素を単独の
フィルター層に閉じ込めることを保証する別の手段とし
て、異なる色素を含む隣接フィルター層の間の障壁層を
使用することができる。有用な障壁材料は当業界で公知
であり、例えばニトロセルロース、ポリ（グリシジルメ
タクリレート）、ポリ（メチルメタクリレート）および
ポリ（イソプロペニルケトン）が含まれる。 ポリエステルアイオノマーは障壁材料の好ましい群を
構成する。前記の基準に合うポリマーの特に好ましい群
は光架橋性ポリエステルアイオノマーである。好ましい
ポリエステルアイオノマーにおいて、ポリエステルは、
アルカリ金属スルホネート基を含む少なくとも１つの芳
香族ジカルボン酸誘導繰返し単位またはイミド窒素原子
置換基として１価カチオンを含むイミドジスルホニル単
位を含有する。光架橋性ポリエステルアイオノマーは好
ましくは、架橋部位を提供することのできる非芳香族エ
チレン系不飽和部分を含むジカルボン酸誘導繰返し単位
を含有する。 特に好ましい形態では、ポリエステルは少なくとも３
つのジカルボン酸誘導繰返し単位を含む。１つのジカル
ボン酸誘導繰返し単位は光架橋性単位である。この単位
は、前記のように活性輻射線に露光した際に他のポリマ
ー鎖上の同様の単位と架橋する。別のジカルボン酸誘導
繰返し単位は疎水性単位である。第３のジカルボン酸誘
導繰返し単位は、スルホネートイオン性基を含む単位す
なわち親水性単位である。光架橋性単位はポリエステル
の合計酸単位の30〜90モル％好ましくは30〜70モル％か
らなることができる。疎水性およびイオン性単位は、ポ
リエステルの合計酸単位の各々５〜50モル％および２〜
40モル％からなることができる。光架橋性基はポリマー
主鎖の部分またはそれからのペンダント基のいずれかで
あることができる。 ポリエステルアイオノマーの具体例および障壁層を形
成する際のそれらの有用性は米国特許第3,929,489号お
よび第4,315,978号、並びに英国特許第1,407,059号各明
細書に記載されている。ポリエステルアイオノマーは好
ましい障壁材料である。なぜなら、それらは薄層として
塗布した場合であっても非常に有効であるからである。 特に好ましいポリエステルアイオノマーを表IIIに示
す。通常通り、ポリエステルのグリコール部分を最初に
示し、そしてグリコール部分が１つより多い場合にはそ
の次のカッコ内にモル％を示し、続いてポリエステルの
カルボン酸部分そしてその部分のモル％をカッコ内に示
す。 表 III PEI−１ ポリ〔エチレン−co−1,4−シクロヘキシレン
ジメチレン（70:30）1,1,3−トリメチル−３−フェニル
−5,4′インダンジカルボキシレート−co−3,3′−ソジ
オイミノジスルホニルジベンゾエート（45:50:5）〕 PEI−２ ポリ〔エチレン−co−1,4−シクロヘキシレン
ジメチレン（70:30）1,1,3−トリメチル−３−フェニル
−5,4′−インダンジカルボキシレート−co−3,3′−
（1,4−フェニレン）ジアクリレート−co−５−（４−
ソジオスルホフェノキシ）−1,3−ベンゼンジカルボキ
シレート（45:50:5）〕 PEI−３ ポリ〔1,4−シクロヘキシレンビス（オキシエ
チレン）−3,3′−（1,4−フェニレン）ジアクリレート
−co−3,3′−ソジオイミノスルホニルジベンゾエート
（95:5）〕 本発明は、減法混色原色色素の積重ね層によって各々
形成された青色、緑色および赤色フィルターに関して説
明したが、特別の用途に対しては、加法混色色素を使用
して１以上のフィルターを形成するハイブリッドフィル
ターアレイを形成することができることを理解された
い。しかしながら、減法混色原色色素の積重ね層によっ
て形成された残りのフィルターに関して以下、本発明を
説明する。 〔実施例〕 以下、具体的な組成物および実施例によって本発明を
更に詳細に説明する。 組成物 組成物1:ジアゾ樹脂−カチオン性媒染剤処方１ 媒染剤Ｍ−24の12％水溶液 25.0g ジアゾ樹脂Ａ（４−ジアゾフェニルアミンとホルムアル
デヒドとの縮合生成物の亜鉛テトラクロライド２重塩） 1.0g リン酸の85％水溶液 0.3g 界面活性剤Ａ（ノニルフェノキシポリグリセロールの50
％水溶液） 0.1g ポリ（ビニルピロリドン） （Eastman Kodak 1.0g 脱イオン水 5.0g 組成物2:ジアゾ樹脂−カチオン性媒染剤処方２ ポリ（Ｎ−ビニルベンジル−N,N−ジメチル−Ｎ−シク
ロヘキシルアンモニウムクロライド）媒染剤の12％水溶
液 25.0g ジアゾ樹脂Ａ 0.9g リン酸の85％水溶液 0.3g 界面活性剤Ａ 0.1g ポリ（ビニルピロリドン） （Eastman Kodak） 1.2g 脱イオン水 40.0g 組成物3:色素障壁ポリエステルアイオノマー PEI−１ 2.5g ジクロロメタン 97.5g 組成物4:重クロム酸化ゼラチン処方１ ゼラチン（写真凸版ニカワ） 25.0g 脱イオン水 25.0g 重クロム酸アンモニウム20％水溶液 8.0g 組成物5:重クロム酸化ゼラチン処方２ ゼラチン（写真凸版ニカワ） 25.0g 脱イオン水 15.0g 重クロム酸アンモニウム20％水溶液 8.0g シアン色素溶液１ CD−１ 0.25g 界面活性剤Ａ 0.2g メタノール 50ml pH10緩衝剤 50ml シアン色素溶液２ CD−３ 0.5g 界面活性剤Ａ 0.2g 脱イオン水 100ml HClでpHを3.5に調整 マゼンタ色素溶液１ MD−４ 0.4g 界面活性剤Ａ 0.2g メタノール 50ml pH10緩衝剤 50ml マゼンタ色素溶液２ MD−２ 1.0g 界面活性剤Ａ 0.2g 脱イオン水 100ml HClでpHを3.0に調整 イエロー色素溶液１ YD−１ 0.4g 界面活性剤Ａ 0.2g pH10緩衝剤 100ml イエロー色素溶液２ YD−３ 1.5g 界面活性剤Ａ 0.2g 脱イオン水 100ml HClでpHを3.0に調整 例１ 以下の手順により、100mmガラスウェーハ上にカラー
フィルターアレイを製造した。 （１） 組成物１のジアゾ樹脂処方10mlでウェーハを30
00rpmでスピンコーチングした。 （２） 緑色および赤色のフィルターセットの両方を表
わす領域内での露光を可能にするイエローマスクを通し
て、ウェーハを30秒間紫外線に露光した。 （３） ウェーハを20秒間脱イオン水で洗い、未露光材
料を除去した。 （４） ウェーハをイエロー色素溶液１中に浸漬し、次
いで脱イオン水で洗い、乾かした。 （５） 組成物３の色素障壁ポリエステルアイオノマー
10mlで、ウェーハを30秒間2000rpmでスピンコーチング
した。 工程（１）〜（４）を繰返したが、以下の点を変更し
た。 （１） 組成物２を4000rpmでスピンコーチングした。 （２） 青色および緑色フィルターの両方を表わす領域
での露光を可能にするシアンマスクを通して20秒間露光
した。 （３） ウェーハを２分間シアン色素溶液１で染色し
た。 工程（１）〜（４）を再び繰返したが、以下の点を変
更した。 （１） 組成物２を6000rpmでスピンコーチングした。 （２） 青色および赤色フィルターの両方を表わす領域
での露光を可能にするマゼンタマスクを通して20秒間露
光した。 （３） ウェーハを２分間マゼンタ色素溶液１で染色し
た。 高品質のカラーフィルターアレイが得られた。 ここで、 （１） イエロー着色フィルター層上に被覆したシアン
着色フィルター層は、520nmで60％透過する緑色フィル
ターを製造し、 （２） イエロー着色フィルター層上に被覆したマゼン
タ着色フィルター層は、620nmで80％透過する赤色フィ
ルターを製造し、 （３） シアン着色フィルター層上に被覆したマゼンタ
着色フィルター層は、450nmで60％透過するフィルター
を製造した。 例２ 以下の手順により、100mmガラスウェーハ上にカラー
フィルターアレイを製造した。 （１） 組成物４の重クロム酸化ゼラチン処方10mlでウ
ェーハを3500rpmでスピンコーチングした。 （２） シアンマスクを通してウェーハを30秒間UV光に
露光した。 （３） ウェーハを30秒間脱イオン水で洗い、未露光材
料を除去した。 （４） ウェーハをシアン色素溶液２（50℃に予め加熱
したもの）中に６分間浸漬し、そして脱イオン水で洗
い、乾かした。 （５） 着色化ゼラチンを、次に190℃で45分間焼いて
硬化した。 工程（１）〜（５）を繰返したが、以下の点を変更し
た。 （１） 組成物４を5000rpmでスピンコーチングした。 （２） マゼンタマスクを通して露光した。 （３） ウェーハを３分間マゼンタ色素溶液２で染色し
た。 工程（１）〜（５）を再び繰返したが、以下の点を変
更した。 （１） 組成物５を3000rpmでスピンコーチングした。 （２） イエローマスクを通して50秒間露光した。 （３） ウェーハを90秒間イエロー色素溶液２中で染色
した。 520nmで70％透過する緑色フィルターと、660nmで60％
透過する赤色フィルターと、440nmで50％透過する青色
フィルターとをもつ高品質カラーフィルターアレイが得
られた。 例３ 第７図に示す型のCCD半導体像センサを、平坦化性層
（225）を適用する工程を通して製造した。すなわち、
平坦化性層より上の要素以外は、第７図に示したすべて
の構造が存在した。次に、色素CD−２、MD−１およびYD
−２をこの順序でインビビションさせること以外は前記
例１に記載のものと同様の工程順序により、CCD表面上
にフィルターアレイを形成した。センサの個々のピクセ
ルは１×10-8m2未満の面積であった。センサは像記録に
おいて優れたクロミナンス識別を示した。 〔発明の効果〕 本発明は、像記録または直接見るのに有用で、可視ス
ペクトルの単独の選択された青色、緑色または赤色領域
に、光透過をより正確に制限する、青色、緑色および赤
色フィルターの交互配置パターンを提供する長所をもた
らすものである。同時に、前記のフィルターはその構造
のために、密度および色相の点で比較的不変である。更
に、フィルターを高い正確度で空間的に抽写することが
でき、そのため極端に小さいピクセル面積を必要とする
用途で作用されるのが可能となる。個々のフィルター成
分がそれが形成するピクセルの多数の面積である面積を
占めることができる点で、空間的規定を促進する特別な
利点を本発明は提供する。これは、中間挿入フィルター
パターンを形成するのに必要な層境界を著しく減少させ
ることができる。 本発明は、像検出および記録における、再現性のある
高水準の空間的、色相的および密度の忠実性の前記長所
をもつ、ピクセル面積１×10-8m2の半導体像センサを可
能にする。更に、前記のフィルター要素は、半導体セン
サと完全に適合性のある技術による製造が可能であると
いう利点をもつ。 本発明は、更に、再現性のある高水準の空間的、色相
的および密度の忠実性の前記長所をもつ可視多色像を可
能にする。通常の像形成輝度変調器との組合せで使用す
る場合に、カラーフィルターアレイは反射または投射で
見ることが可能な多色像を発生させることができる。
【図面の簡単な説明】 第１図および第３図は本発明による２種の別異のフィル
ターアレイの平面細部の説明図、第２図は第１図の２−
２線断面図、第４図は第３図の４−４線断面図、第５図
は第３フィルターアレイとアレイを形成する層との空間
的関係を示すピクセル36個の広げた等大細部の説明図、
第６図は本発明による多色像形成装置の断面図、そして
第７図はホトダイオードピクセルセンサを使用する中間
挿入CCDの単独ピクセルの断面図である。 １……支持体;3……上方面;5……透明支持体;7……上方
面;10……パターン;20,30……層アレイ;100……像表示
装置;101……下方面;103……透明支持体;105……上方
面;B1,B2……青色フィルター;C1,C2,C3,C4,C5,C6,C7…
…シアン色素含有層;D1,D2,D3,D4,D5,D6,D7,D8,D9,D10
……輝度変調器;G1,G2……緑色フィルター;M1,M2,M3,M
4,M5……マゼンタ色素含有層;R1,R2……赤色フィルタ
ー;Y1,Y2,Y3,Y4……イエロー色素含有層;201……半導体
基板;203,205……基板主要面;207……導電層;209……Ｎ
導電率型領域;211……Ｐ導電率型ウエル;213……Ｎ導電
率型拡散;215……浅いＮ導電率型領域;217……P+導電率
型領域;219……ゲート電極;221……光遮蔽;223……透明
絶縁体;225……平坦化性材料;227……表面;229……フィ
ルター;231……フィルター要素;233……レンズ支持層;2
35……レンズ;239……レンズ表面。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジェフリー カーライル ブラッド アメリカ合衆国，ニューヨーク 14617, ロチェスター，ソーントン ロード 281 (56)参考文献 特開 昭55−113003（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−40209（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−102603（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−98330（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−23805（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 １．底部層とオーバーライイング層とから構成され、か
    つ平面方向に配置された、第１、第２、および第３の加
    法混色原色フィルターセットを配置してなるフィルター
    アレイであって、 前記各フィルターセットは、二つの独立した底部層を含
    み、その際 第１の底部層は第１の減法混色原色色素を含有して前記
    第１および第２フィルターの底部層を形成し、かつ第２
    の底部層は第２の減法混色原色色素を含有して前記第３
    フィルターの底部層を形成し、 前記フィルターセットは、二つの独立したオーバーライ
    イング層から形成されており、その際 第１のオーバーライイング層は前記第２の減法混色原色
    色素を含有して前記第１フィルターのオーバーライイン
    グ層を形成し、かつ第２のオーバーライイング層は第３
    の減法混色原色色素を含有して前記第２および第３フィ
    ルターのオーバーライイング層を形成し、そして 前記独立の底部層および独立のオーバーライイング層
    は、互いに独立した厚さを有することを特徴とするフィ
    ルターアレイ。
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