JPH02220002A

JPH02220002A - カラーフィルター及びその製造方法

Info

Publication number: JPH02220002A
Application number: JP1040254A
Authority: JP
Inventors: Masanobu Fujita; 藤田　昌信
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 1989-02-22
Filing date: 1989-02-22
Publication date: 1990-09-03

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、カラーフィルター及びその製造方法に係り、
特に、フォトリングラフイー法によって形成されたカラ
ーフィルター及びその製造方法に関するものである。

〔従来の技術］色分解用フィルター等のカラーフィルターは、透明な基
板又はｔｉ像素子上に、ゼラチン、カゼイン、グリユー
、ＰＶＡ、あるいは、水溶性アクリル等の水溶性高分子
と重クロム酸塩や光反応性有機材料等の架橋剤とからな
る感光性染色基質を製版し、所定の色で順次染色するこ
とによって得られる。この際、損保素子や撮像管の基準
信号を得るための黒部（いわゆるオプティカルブラック
）や、画素間の漏光を防止したり、コントラストの向上
環の目的のために、画素間に黒部が同時に設けられる。

このような黒部は、着色画素形成前に、予めクロム等を
エツチング加工することにより形成する方法が最も広く
採用されているが、製造工程の簡略化を図るため、異な
る画素同士を重畳させ、この重畳部によって光透過率を
減少させるようにして、前記の黒部を形成する方法が検
討され、一部実用に供せられつつある。

このような後者の形成方法の一例を第２図に示す。この
図面を用いて、この方法を簡単に説明する。

まず、図（ａ）に示すように、基板７上に、常法によっ
て、第１の着色画像６．６’　、６’を所定バ′ターン
に作成する。着色画像６は画素部および画素間遮光部形
成用、着色画像６′は画素間遮光部形成用、着色画像６
′はオプティカルブラック部形成用のものである。これ
らの着色画像６．６′６′の防染処理を実施し、さらに
、第２の着色画像８を、図（ｂ）に示すように形成する
。着色画像８は画素部用であって、第１の着色画像６．
６′６′とは重畳しない。着色画像８の防染処理を行っ
た後、第３の着色画像９．９’　　　９’を、図（Ｃ）
に示すように、所定パターンに形成する。着色画像９は
画素部および画素間遮光部形成用、着色画像９′は画素
間遮光部形成用、着色画像９″はオプティカルブラック
部形成用のものであり、画素間遮光部は着色画像６．６
′と９．９′　とが重畳し、オブケイカルブラック部は
着色画像６″と９′とが重畳することにより得られる。

着色画像の色としては、減法混色の場合、着色画像６．
６′６′は赤又は青、着色画像８は緑、着色画像９．９
’　、９’は青又は赤が選択される。このような選択で
は、重畳部において、青による光の長波長成分の吸収、
赤による光の短波長成分の吸収が同時に行われ、光透過
率が減少して黒部となる。最後に、図（ｄ）に示すよう
に、透明樹脂を表面に塗布・硬化させ、保護膜１０を形
成することにより、所望のカラーフィルターが得られる
。

〔発明が解決しようとする課題］前述のように、着色画像の一部又は全部を重畳させてカ
ラーフィルターを形成する場合、第２図の着色画像６．
６’　、６’上に着色画像９．９′９′が形成されるこ
とになる。説明を容易にするため、第３図にカラーフィ
ルターの画素部および画素間遮光部の断面図および上面
図を模式的に示す。着色画像１１の一部は着色画像１３
．１３′　の上に形成されているため、重畳部と非重畳
部の境界の段差の斜め上方に位置する着色画像部分１２
は着色画像１１の他の部分と同様の厚さになり、結果的
には、その部分１２の垂直方向の膜厚は他の部分に比較
して厚膜になってしまう。このため、以下の問題が発生
する。すなわち、第１の問題は、厚膜部１２にクラックが発生しやすいこ
とである。カラーフィルターの製造工程では、製版後、
染色・防染・加熱等の各工程を通過するため、画素の膨
潤・収縮が生じるが、特に、厚膜部１２はこの傾向が大
きく、局部的に応力が働き、クラックが発生する。

第２の問題は、着色画像１１は、着色画像１３．１３′
間に形成されるため、厚膜部１２によって凹レンズ状に
なる。そのため、画素間遮光部１４が、画素間遮光部１
４’　よりも光学的に太くなり、着色画像１１が、対応
する画素の開口率と着色画像１３が対応する画素の開口
率とが異なるようになることである。

したがって、本発明の目的は、このような従来の問題点
を解決し、重畳部を有するにもかかわらず、クラックの
発生がなく、各画素の開口率のばらつきのないカラーフ
ィルター及びその製造方法を提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、以上の問題点を解決すべく、検討の結果得ら
れたものである。

第１の発明は、基板面上に複数色の微細な着色画素が繰
り返して位置し、少なくとも該着色画素の一部又は全部
が相互に重畳して構成されているカラーフィルターにお
いて、重畳部において上層に位置する着色画素の重畳部
と非重畳部の境界の段差の斜め上方に位置する部分が、
該着色画素の膜厚に比して薄膜になっていることを特徴
とするカラーフィルター、であり、第２の発明は、第１の発明のカラーフィルターの製造方
法において、重畳部において下層に位置する着色画素を
形成後、感光性染色基質をその上に塗布し、フォトマス
クを介して紫外線露光する際に、下層の着色画素の重畳
部外周部に位置する該感光性染色基質の部位を、５００
０−以下の線幅の遮光体で遮光することを特徴とするカ
ラーフィルターの製造方法、であり、また、第３の発明は、第１の発明のカラーフィルターの
製造方法において、重畳部において下層に位置する着色
画素を形成後、水溶性悪光性染色基質をその上に塗布し
、フォトマスクを介して紫外線露光する際に、下層の着
色画素の重畳部外周部に位置する該水溶性感光性染色基
質の部位を、２０００ｎ−以下の線幅の遮光体で遮光す
ることを特徴とするカラーフィルターの製造方法、であ
る。

すなわち、第１の発明は、重畳部において上層に位置す
る着色画素の重畳部と非重畳部の境界の段差の斜め上方
に位置する部分が、該着色画素の膜厚に比して薄膜にな
っているもので、前述の従来技術の問題である局部的に
応力が働くことにより生じるクラックあるいは、画素が
凹レンズ状になることによって画素の開口率のばらつき
が生じることを防止することができるものである。

第１図は、本発明のカラーフィルターの一例の断面と上
面を模式的に示したものである。基板５上に第１の着色
画素１．１′を形成し、更に第２の着色画素２．２’　
　　２’、３を形成する。最後に第３の着色画素４を形
成するが、第２、第３の着色画素の形成順は逆であって
もよい０本発明においては、第２の着色画素の中、重畳
部と非重畳部の境界の段差の斜め上方に位置する部分３
のみが他の着色画素２．２′、２′に比して薄膜になっ
ている。このようなカラーフィルターの色構成は、第１
の着色画素１．１′が赤又は青色、第２の着色画素２．
２’　　　２’、３が青又は赤色に選ばれ、重畳部にお
いて、減法混色により黒が形成される。

また、本発明のカラーフィルターは、着色画素の色、大
きさ、重畳部の大きさ、色数等は任意であるので、第１
の着色画素ｌ、１′を黄色とし、第２の画素２．２’　
、２’　、３をシアン色とし、これらの重畳部を緑色に
形成するようにすることにより、補色タイプのカラーフ
ィルターを形成する場合にも適用できることは言うまで
もない。

第２の発明は、第１の発明のカラーフィルターの製造方
法である。第１の発明のカラーフィルターを製造するた
めに、従来技術では着色画素が厚膜になってしまう部分
（第３図の部分１２）を、フォトマスクを介して線幅５
００ｎｍ以下の線幅の遮光体で遮光するものである。露
光する場合、感光性染色基質には、光の回折により、解
像度限界が生じる。紫外線露光では、露光方式（密着露
光方式や縮小投影露光方式）、又は、露光装置固有の条
件（光源の違い、投影レンズの開口率）、感光性染色基
質の性質により、前記解像度限界が変化するが、いわゆ
る水銀ランプ等のｉ線、ｇ線上体のフォトリングラフイ
ーの解像度限界は、概ね５００ｎｍである。この解像度
限界以下の遮光体は、露光しても感光性染色基質を完全
には遮光せず、紫外線の回折光により、感光性染色基質
を一部露光するが、その露光量は少ないため、薄い膜が
残る。このため、この解像度限界以下の遮光体が位置す
る部分に、通常の露光部よりも薄い部分が形成される。

つまり、第２の発明は、紫外線の回折光を利用して、第
１図の薄膜部３を得て、第１の発明のカラーフィルター
を製造するものである。

第３の発明も、第１の発明のカラーフィルターの製造方
法であり、感光性染色基質として、いわゆる水溶性感光
性基質を用いた場合のカラーフィルターの製造方法を示
したものである。前述のように、解像度限界はいくつか
の制約により決定されるが、水溶性感光性染色基質、例
えば、ゼラチン、カゼイン、グリユーなどの天然タンパ
ク質を主体とし、重クロム酸塩を架橋剤として添加した
ものは、２０００ｔｖ＋以下の線幅のフォトマスクを介
して露光しても、半架橋状態ともいえるゲル分がランド
間に残り、これが残膜となる。この残膜は、通常の露光
部よりも薄い膜厚になるので、第２の発明と同様に、第
１図の薄膜部３をこのような線幅のフォトマスクにより
作成する。つまり、第３の発明は、水溶性感光性染色基
質の露光特性を利用して、第１の発明のカラーフィルタ
ーを製造するものである。

次に、感光性染色基質を塗布・乾燥し、第２、第３の発
明において限定した線幅以上の遮光体で遮光して露光し
、現像・乾燥した場合を考える。

現像時、露光された感光性染色基質は、その直後に膨潤
し、乾燥時に収縮するため、隣接画素はお互いに引き合
うことになり、ついには、すき間が形成される。つまり
、このような条件で形成した第１図の部分３の膜厚は薄
すぎ、隣接画素をお互いにつなぎ止めるのに膜厚が不足
するため、すき間ができるのである。このすき間は、遮
光した線幅以上に広がるため、カラーフィルターの白ヌ
ケとなる。そこで、このような知見を基づいて、実験に
より遮光すべき線幅を検討し、第１の発明のカラーフィ
ルターを製造する方法として、第２、第３の発明に到達
した訳である。

〔作　用〕

本発明によれば、着色画素の断面形状が矩形に近いもの
が得られるため、凹レンズ効果による各画素の開口率の
ばらつきを少なくする作用があり、さらに、厚膜部がな
いため、クラックの発生を防止する作用があり、製造工
程上、信頼性も向上する。

〔実施例〕

以下、実施例を用いて、本発明のカラーフィルター及び
その製造方法を具体的に説明する。

１０重量部のゼラチンと１重量部の重クロム酸カリウム
を１００１ｉ量部の水に溶解し、これを十分に洗浄した
ガラス基板上に１．０μｍの膜厚になるように塗布し、
９０°Ｃにて３０分間加温し、乾燥させた。

第１図に示したような画素部と重ね合わせ部を併せ持つ
第１のフォトマスクを用い、これを介して紫外線露光し
、４０°Ｃの湯に１分間浸漬して、現像した。次いで、
１００°Ｃにて３０分間加熱乾燥し、赤色染色浴で染色
し、１％タンニン酸液に５分間浸し、さらに１５０”Ｃ
で３０分間加熱乾燥し、第１番目の赤色の着色層Ｌ　　
ｌ’　を得た。

同様にして、第２番目の青色の着色層２．２′２“、３
を得た。第２番目の着色層用のフォトマスクは、画素部
と重ね合わせ部の間に１．５μｍの線幅の遮光部を有す
る第２のフォトマスクであり、これを用いて所定の位置
に位置合わせして、露光した。

第１番目及び第２番目と同様にして、第３番目の着色層
を形成し、緑色の着色層４を得た。第３番目のフォトマ
スクは、画素部を有する第３のフォトマスクであり、こ
れを用いて所定の位置に−合わせして、露光した。

さらに、アクリル樹脂を２μｍの膜厚になるように表面
に塗布し、熱硬化させ、所望のカラーフィルターを得た
。

なお、各色の染色浴の組成は以下のとおりである。

■赤色染浴（液温６０°Ｃ）カヤノールミーリングレッドＲ３・・・３（重量％）酢
　酸　　　　　　　　　　　　・・・４（重量％）水　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　・・・９３（重
量％）■緑色染浴（液温６０°Ｃ）アリザリングリーン　　　　　　・・・１０（重量％）
酢酸　　　　　　・・・２（重量％）水　　　　　　　　　　　　　　　　　　　・・・８８
（重量％）■青色染浴（液温６０’Ｃ）エリオブリリアントシアニン　　・・・１０　（重量％
）イオネットＤ−７０・・・１　（重量％）酢　酸　　
　　　　　　　　　・・・２（重量％）水　　　　　　
　　　　　　　　・・・８７（重量％）このようにして
製作したカラーフィルターは、クラックも白ぬけもなく
、また、各画素の開口率のばらつきも認められなかった
。最後に、このカラーフィルターを固体撮像素子に貼り
合わせて、テレビカメラに実装し、盪影したところ、良
好な画質が得られた。

〔発明の効果〕

本発明によれば、着色画素を重ね合わせることによって
、カラーフィルターの黒部等を簡単に製造できるなどの
製造工程面での有利さを損なうことなく、着色画素の断
面形状が矩形に近いものが得られるため、凹レンズ効果
による各画素の開口率のばらつきを少なくすることがで
き、さらに、厚膜部がないため、クラックの発生を防止
することができ、カラーフィルターの信頼性向上、画質
の向上等を図ることができる。また、製造工程上の信頼
性も向上できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるカラーフィルターの一例の断面図
（ａ）と上面図（ｂ）、第２図は従来のカラーフィルタ
ー製造方法の工程図、第３図は従来の重ね合わせ法によ
るカラーフィルターの一例の断面図（ａ）と上面図（ｂ
）である。１．１′・・・第１層目（下層）の着色画素２．２’　
、２’・・・第２層目（上層）の着色画素３・・・第２
層目（上層）着色画素の薄膜部４・・・第３層目の着色
画素５・・・基板６．６’　、６’・・・第１層目の着色画素７・・・基
板８・・・第２層目の着色画素９．９’　、９’・・・第３層目の着色画素１０・・・
保護膜１１、１１’　、　１１’・・・第２層目（上層）の着
色画素１２・・・第２層目（上層）の着色画素の厚膜部
１３、１３’　・・・第１層目（下層）の着色画素１４
、１４’　・・・第１層目と第２層目の重量部第２図第３図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）基板面上に複数色の微細な着色画素が繰り返して
位置し、少なくとも該着色画素の一部又は全部が相互に
重畳して構成されているカラーフィルターにおいて、重
畳部において上層に位置する着色画素の重畳部と非重畳
部の境界の段差の斜め上方に位置する部分が、該着色画
素の膜厚に比して薄膜になっていることを特徴とするカ
ラーフィルター。
（２）重畳部が黒部又は重畳部を形成する各着色画素と
は異なる色の着色画素を形成することを特徴とする請求
項１記載のカラーフィルター。
（３）基板面上に複数色の微細な着色画素が繰り返して
位置し、少なくとも該着色画素の一部又は全部が相互に
重畳して構成されているカラーフィルターの製造方法に
おいて、重畳部において下層に位置する着色画素を形成
後、感光性染色基質をその上に塗布し、フォトマスクを
介して紫外線露光する際に、下層の着色画素の重畳部外
周部に位置する該感光性染色基質の部位を、５００ｎｍ
以下の線幅の遮光体で遮光することを特徴とするカラー
フィルターの製造方法。
（４）基板面上に複数色の微細な着色画素が繰り返して
位置し、少なくとも該着色画素の一部又は全部が相互に
重畳して構成されているカラーフィルターの製造方法に
おいて、重畳部において下層に位置する着色画素を形成
後、水溶性感光性染色基質をその上に塗布し、フォトマ
スクを介して露光する際に、下層の着色画素の重畳部外
周部に位置する該水溶性感光性染色基質の部位を、２０
００ｎｍ以下の線幅の遮光体で遮光することを特徴とす
るカラーフィルターの製造方法。