JPH04320146A - カラーイメージセンサ - Google Patents

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はカラーイメージセンサに
係わり、特に電気泳動電着によってカラーフィルタを形
成するカラーイメージセンサの構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のカラーイメージセンサの例として
特許公報平１−３２６７７の図１に示されたものがある
。カラーフィルタの形成方法として、撮像素子の表面に
カゼインなどの被染色層を形成し、これを染色して例え
ば赤、青、緑の染色層としてカラーフィルタを形成する
。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このような従来技術で
は被染色層を選択的に形成し、これを染色する工程を例
えば、赤、青、緑と３回繰り返さなければならず、製造
工程が複雑であるという問題があった。

【０００４】本発明は上記事情に鑑み、製造工程が簡単
な電気泳動電着によってカラーフィルタを形成するカラ
ーイメージセンサに好適なカラーイメージセンサの構造
を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明のカラーイメージ
センサは、電着用透明導電膜を少なくとも光電変換手段
にオーバーラップした領域と光電交換手段の副走査方向
間のスペースに設け、電着用電極取り出し端子部の反対
側（終端部）にある出力信号線のパッドの近くに該パッ
ドより充分大きなダミーパッドを設けたことを特徴とす
る。

【０００６】

【実施例】以下、本発明の一実施例について図面を参照
して説明する。

【０００７】本発明のカラーイメージセンサは電気泳動
電着によってカラーフィルタを形成する。電気泳動電着
技術は例えば、公開特許公報昭６０−２３８０２に示さ
れた「着色層の製造方法」がある。

【０００８】本発明ではイメージセンサが完成した後に
、透明導電膜を少なくともカラーフィルタの必要な場所
に選択的に設ける。次に、透明導電膜を電極として電気
泳動電着（以下、電着と省略する。）によって、透明導
電膜上にカラーフィルタを形成する。その対に透明導電
膜を選択して電極として接続することによって、選択的
にカラーフィルタが形成できる。すなわち電極として接
続されない透明導電膜にはカラーフィルタは形成されな
い。この原理を利用して、例えば赤、青、緑のカラーフ
ィルタを選択的に形成する。すなわち、透明導電膜を一
回だけ選択的に設けるだけで、多色のカラーフィルタを
形成できる。具体的には１回の透明導電膜形成工程と１
回のフォトリソグラフィ工程と３回の電着工程でカラー
イメージセンサが製造できる。

【０００９】図４は本発明の実施例であるカラーイメー
ジセンサの断面図である。イメージセンサが完成した後
、透明導電膜を形成した断面図を示した。図４において
１はＩＴＯなどの透明導電膜（電着用）、２は石英板、
ガラス板、セラミック板などの絶縁基板であり、透明で
も不透明でも良い。３はクロム膜であり、フォトダイオ
ードのカソード電極になる。４は光電変換作用を有する
アモルファスシリコン膜、５はＩＴＯなどの透明導電膜
であり、フォトダイオードのアノード電極になる。 ６はアルミニウムなどの金属配線膜、７はパッシベーシ
ョン膜であり、ポリイミドあるいはポリイミドとＳｉＯ
２　の多層膜などでも良い。

【００１０】図４において、透明導電膜１は少なくとも
カラーフィルタの必要な場所に選択的に設けられる。カ
ラーフィルタの必要な場所とは、フォトダイオードの上
部であり、フォトダイオードの光入射のための開口部で
ある透明導電膜５上に数μｍオーバーラップした領域で
ある。またカラーフィルタの必要な場所はフォトダイオ
ードの上部に孤立して存在するので、それぞれ孤立した
フォトダイオード上の透明導電膜１同士を接続する機能
を有す透明導電膜１の領域も必要である。

【００１１】図４の左側部分にフォトダイオードの構造
を示した。出力信号線ＶＩＤＥＯ（金属配線膜６で形成
される。）が、透明導電膜５、アモルファスシリコン膜
４、クロム膜３を介して、薄膜トランジスタ（図示され
ず。）のドレイン電極に接続され、薄膜トランジスタの
ソース電極はフォトダイオードを逆バイアスするための
電源（図示されず。）に接続される。そしてこれらの直
列回路（ＶＩＤＥＯから電源に到る。）複数個並列に接
続され（図示されず。）フォトダイオードとスイッチ手
段（薄膜トランジスタ）のアレイが構成される。このア
レイの長さは原稿と１対１の光学系を有す密着型イメー
ジセンサの場合に、Ａ４サイズで２１６ｍｍ必要である
。薄膜トランジスタのゲート電極（図示されず。）は走
査回路からの制御信号が印加される。図４の右側部分に
は走査回路の電源配線ＶＤＤ、ＶＳＳとクロック配線Ｃ
Ｌ、

【外１】 を示した。これらの配線は金属配線膜６で形成される。 電源配線ＶＤＤ、ＶＳＳ間に存在する、走査回路の回路
素子である薄膜トランジスタの図示は省略した。

【００１２】図４のような構造の場合には、パッシベー
ション膜７を誘電体として寄生静電容量Ｃ１，Ｃ２，Ｃ
３，Ｃ４，Ｃ５，Ｃ６，Ｃ７が存在する。これらの寄生
静電容量は出力信号線ＶＩＤＥＯに対する寄生静電容量
として作用し、その値は、（（Ｃ１＋Ｃ２）−１＋（Ｃ
３＋Ｃ４＋Ｃ５＋Ｃ６＋Ｃ７）−１）−１であらわされ
、Ｃ１，Ｃ２の並列回路とＣ３，Ｃ４，Ｃ５，Ｃ６，Ｃ
７の並列回路の直列回路として作用する。出力信号線Ｖ
ＩＤＥＯに寄生する静電容量と出力信号線ＶＩＤＥＯに
接続されるプリアンプ（図示せず。）の出力抵抗の積（
時定数２にイメージセンサの出力応答は制限されるので
、寄生静電容量は少ないほどイメージセンサが高速にで
きる。そのためには、■パッシベーション膜７を厚くす
る。■パッシベーション膜７に比誘電率の小さい材料を
用いる。■寄生静電容量Ｃ３、Ｃ４，Ｃ５，Ｃ６，Ｃ７
が存在しないようにするため、走査回路上に透明導電膜
１を設けない。■電着工程後に、カラーフィルタの必要
な場所（フォトダイオードの光入射のための開口部であ
る透明導電膜５上に数μｍオーバーラップした領域）以
外の透明導電膜１及びカラーフィルタ材料を選択的にエ
ッチングする。■寄生静電容量Ｃ１が存在しないように
するため、出力信号線ＶＩＤＥＯ上に透明導電膜１を設
けない。■電源配線ＶＤＤ、ＶＳＳ、クロック配線ＣＬ
、

【外２】 、出力信号線ＶＩＤＥＯの金属配線の幅を短くする。

【００１３】といった対策が効果的である。これらの対
策により、密着型イメージセンサのような長尺なカラー
イメージセンサに電着フィルタを形成しても出力信号線
ＶＩＤＥＯに寄生する静電容量を小さくできるから、カ
ラーイメージセンサの信号読出速度が高速にできるとい
う効果を有する。

【００１４】次に図１を用いて電着工程について説明す
る。図１は本発明の実施例であるカラーイメージセンサ
にカラーフィルタを電着する工程を示す断面図である。 電気泳動電着（電着）は、顔料などの着色剤とバインダ
ー樹脂を分散、溶解した電着液９中にＩＴＯなどの透明
導電膜１を所定形状にパターニングしたカラーイメージ
センサ基板１４を浸漬して電着を行う。１０は電着槽、
１１は対向電極、１２は電源、１３は電極取り出し端子
部、８ａ，８ｂはパッドである。対向電極１１はステン
レス板などが使用される。顔料などの着色剤とバインダ
ー樹脂が帯電し、陽極である透明導電膜１に向かって顔
料が電気泳動することによってカラーフィルタが透明導
電膜１上に電着される。なおこの実施例では顔料などの
着色剤とバインダー樹脂が負イオンとして帯電する場合
を説明している。イメージセンサが完成した後に、カラ
ーフィルタを電着する本発明の方式の場合は、パッド８
ａ，８ｂが電着液９に浸漬されるという点が従来の液晶
ディスプレイパネルにおけるカラーフィルタの形成方法
と異なる。パッド８ａ，８ｂはプローブカードで針を立
てて、イメージセンサの電特測定をしたり、ボンディン
グワイヤで実装するのに用いるので、顔料の少しの付着
も問題となる。ところが図１に示された方法で電着を行
なったところ、パッド８ｂに顔料の付着がみられ、パッ
ド８ａには顔料は付着しなかった。このような現象は透
明導電膜１の配線抵抗（ＩＴＯで３０Ω／□程度）と金
属配線６の配線抵抗（アルミニウムで０．１Ω／□程度
）の抵抗比の違いとパッシベーション膜７を誘電体とす
る寄生静電容量Ｃ１の効果に起因すると思われる。金属
配線６は、電源配線ＶＤＤ、ＶＳＳ、クロック配線ＣＬ
、

【外３】 、出力信号線ＶＩＤＥＯなど、イメージセンサの全長に
渡って布線が必要な配線であり、このような配線と透明
導電膜１が寄生静電容量を有するような構造にイメージ
センサがなることは図４を用いて説明したとおりである
。以下、図２、図３を用いてパッド８ｂに顔料が付着す
る原因を解析し、その対策について説明する。

【００１５】図２は図１の等価回路であって、透明導電
膜１のシート抵抗をゼロとみなしている。電源１２から
透明導電膜１，電着液９，対向電極１１を介して電源１
２に到る第１の閉回路と、電源１２から透明導電膜１、
パッシベーション膜７を誘電体とするコンデンサＣ１，
金属配線膜６，パッド８ａ，８ｂ，電着液９を誘電体と
するコンデンサＣ２，対向電極１１を介して電源１２に
到る第２の閉回路からこの等価回路は構成される。電着
工程では電源１２を０ボルトからある電圧に上昇するか
、あるいは電源１２の電圧はそのままで、電着液９の中
にカラーイメージセンサ基板１４と対向電極１１を浸漬
するという電気的な過渡状態を検討する必要がある。 ここでパッド８ｂに顔料が付着する原因と思われる第２
の閉回路について検討する。

【００１６】図２においてＣ１》Ｃ２である。これはＣ
１の誘電体であるパッシベーション膜７の厚さが数μｍ
であるのに対し、Ｃ２の誘電体である電着液９の厚さが
数ｍｍから数十ｍｍ程度であることと、コンデンサＣ１
の面積に比べ、コンデンサＣ２の面積（パッド８ａ，８
ｂの周辺のみ）が極めて少ないことに起因する。このた
めコンデンサＣ１の両端にかかる電圧Ｖ１　とコンデン
サＣ２の両端にかかる電圧Ｖ２　の関係の初期値（電着
開始時）はＶ１　《Ｖ２　である。また、Ｖ２　／Ｖ１
　＝Ｃ１／Ｃ２である。そのため電圧Ｖ２　の初期値は
ほぼ電源１２の電圧に等しい。次にコンデンサＣ２に充
電された電荷が電着液９を介して放電され、それに従っ
て顔料などがパッドに付着する。しかしコンデンサＣ２
の端子電圧Ｖ２　が、電着液９の電流が流れるしきい値
電圧Ｖ３　以下になるとコンデンサＣ２の電荷の放電は
終了し、顔料のパッドへの付着は終了する。実際にはコ
ンデンサＣ２の電荷が放電されながら、コンデンサＣ１
に電荷が充電されるので、電着液９中を流れる総電荷量
は、（Ｃ１＋Ｃ２）＊（Ｖ２　−Ｖ３　）であらわされ
、Ｃ１》Ｃ２なので、Ｃ１＊（Ｖ２　−Ｖ３　）にほぼ
等しく、Ｖ２　≒Ｖ３　に設定すればほぼ０にすること
ができる。このように電着液９中を流れる総電荷量をほ
ぼ０にできるということはパッド８ａ，８ｂに顔料が電
着されないということである。

【００１７】しかし、実際にはパッド８ｂに顔料が付着
したわけである。そのために透明導電膜１の配線抵抗を
加えて図１を等価回路として示したのが図３である。図
３の等価回路によって始めてパッド８ａ，８ｂの電気回
路的な非対称性があきらかになった。透明導電膜１は３
０Ω／□程度のシート抵抗を考慮して抵抗素子として図
３に示した。透明導電膜１は分布定数線路的に電着液９
（図２における第１の閉回路）及びパッシベーション膜
７によるコンデンサＣ１（図２における第２の閉回路）
に接続されている。また、パッド８ａ，８ｂと透明導電
膜１間に存在する電着液９も図３に示した。以上のよう
に透明導電膜１のシート抵抗及び、パッド８ａ，８ｂと
透明導電膜１間に存在する電着液９を考慮したことが図
２に対する図３の等価回路の違いである。

【００１８】図３においてＣ１》Ｃ２である。（図２と
同じ。）コンデンサＣ１，Ｃ２にかかる電圧Ｖ１　、Ｖ
２　の初期値（電着開始時）はＶ１　《Ｖ２　である。 （図２と同じ。）そのため電圧Ｖ２　の初期値はほぼ電
源１２の電圧に等しい。そのためパッド８ａと電極取り
出し端子部１３（透明導電膜１の端部）にかかる電圧は
０である。 またコンデンサＣ２の電荷が放電しても、電極取り出し
端子部１３とパッド８ａ間にある電着液９に対してパッ
ド８ａは陰極（本実施例では陽極に電着される。）にな
るので、パッド８ａには顔料が電着されない。それに対
してパッド８ｂと終端部１５（透明導電膜１の端部）に
かかる電圧はほぼ電源１２の電圧に等しい。これはノー
ド６の電位がほぼ電源１２の陽極の電位に等しいのに対
して、ノード１５の電位が透明導電膜１の電圧降下によ
ってほぼ電源１２の陰極の電位に等しいためである。そ
のためパッド８ｂが陽極、終端部１５が陰極となってパ
ッド８ｂに顔料が電着される。パッド８ｂと終端部１５
の距離（スペース）は数十μｍ〜数ｍｍ程度と短いので
、電着液９の電流が流れるしきい値電圧Ｖ４　は、通常
の透明導電膜１と対向電極１１間のしきい値電圧Ｖ３　
より極めて小さい。そのためパッド８ｂにはこの効果に
よって多量の顔料が付着すると考えられる。透明導電膜
１の電圧降下はコンデンサＣ１の充電電流と、対向電極
１１との間にある電着液９に流れる電流による。この対
向電極１１との間にある電着液９に流れる電流は、電着
液９を誘電体とするコンデンサの充電電流と透明導電膜
１に顔料の電着される顔料の電気泳動に伴なう電流を含
む。またパッド８ｂに顔料を付着させる電流は電源１２
からコンデンサＣ１、パッド８ｂ、電着液９、終端部１
５を介して電着液９を誘電体とするコンデンサの充電電
流として対向電極１１から電源１１に到る。以上のよう
な原理によってパッド８ａには顔料が付着せず、パッド
８ｂには顔料が付着する。

【００１９】次にパッド８ｂに顔料が付着しない対策に
ついて述べる。パッド８ｂに顔料が付着しないためには
、■金属配線膜６、（パッド８ａ，８ｂ）を電源１２の
陰極に接続する。■電極取り出し端子部１３をパッド８
ｂの近くにも設ける。■終端部１５の近くにパッド８ｂ
を設けない。■電着する際にパッド８ａ，８ｂが電着液
９にふれないように保護する膜をパッド８ａ，８ｂ上に
設ける。■透明導電膜１の配線抵抗を低くする。（金属
配線膜６に比べて）■パッシベーション膜７の厚さを厚
くして、寄生静電容量を小さくする。■パッシベーショ
ン膜７に比誘電率の小さい材料を用いて、寄生静電容量
を小さくする。■寄生静電容量が存在しないようにする
ため、金属配線膜６上に透明導電膜１を設けない。■パ
ッド８ａ，８ｂの他に、パッド８ａ，８ｂより大きいダ
ミーパッドを設ける。

【００２０】（１０）カラーイメージセンサ基板１４を
電極取り出し端子部１３から終端部１５に向けて、少し
ずつ電着液９に浸漬する。（電源１２を印加した状態で
）（１１）パッド８ａ，８ｂと透明導電膜１とのパター
ン間スペースを大きくする。

【００２１】（１２）カラーイメージセンサ基板１４と
対向電極１１との距離を短くして電着する。

【００２２】といった対策が効果的である。これらの対
策により、密着型イメージセンサのような長尺なカラー
イメージセンサに電着フィルタを形成しても、パッドに
顔料が付着することがなく、簡単な製造工程でカラーイ
メージセンサが製造できるという効果を有する。

【００２３】以上説明したように、イメージセンサが完
成後に、電気泳動電着によってカラーフィルタを形成し
、カラーイメージセンサを構成した場合は次の２点の問
題があった。■透明導電膜１とイメージセンサ内の回路
間に寄生静電容量が形成され、出力信号の読み出し速度
が遅くなる。■電着液９中に浸漬したカラーイメージセ
ンサ基板１４のパッド８ｂに顔料が付着され、パッド８
ｂにワイヤボンディングができなくなる。

【００２４】以後、以上２点の問題点を解決する実施例
について説明する。本実施例の要点は電着用透明導電膜
を少なくとも光電変換手段にオーバーラップした領域と
光電変換手段の副走査方向間のスペースに設け、電着用
電極取り出し端子部の反対側（終端部）にある出力信号
線のパッドの近くに該パッドより充分大きなダミーパッ
ドを設けたことである。以下詳細に説明する。電着用透
明導電膜を光電変換手段に１〜１０μｍ程度オーバーラ
ップすることはカラーイメージセンサの機能を実現する
ために必須である。また、孤立した電着用透明導電膜で
は電着できないので、電着用透明導電膜が連続したパタ
ーンである必要がある。しかし、図４で説明したように
、走査回路部や出力信号線にオーバーラップしない電着
用透明導電膜でなければならない。そのために光電変換
手段と光電変換手段の間のスペース（副走査方向）で孤
立した電着用透明導電膜を接続する。このような構造に
より、出力信号線の寄生容量が小さくでき、カラーイメ
ージセンサの信号読出速度が高速にできる。

【００２５】この構造でも図４におけるコンデンサＣ２
（電着用透明導電膜１とフォトダイオードのアノードで
ある透明導電膜５の重なり部）は存在する。フォトダイ
オードのアノードである透明導電膜５は出力信号線ＶＩ
ＤＥＯと電気的に接続されているから、電着時は図１に
示したように出力信号線ＶＩＤＥＯのパッド８ｂに顔料
が付着してしまう。それを防ぐためにパッド８ｂの近く
に金属配線６（この場合出力信号線ＶＩＤＥＯ）に電気
的に接続されたパッド８ｂより充分面積の大きいダミー
パッドを設ける。するとダミーパッドにも顔料が付着す
る。ダイミーパッドとパッド８ｂに付着する顔料を移動
させる電荷はコンデンサＣ１（図１）を介して流れるか
ら、その総量は有限である。そのためダミーパッドを設
ければ、パッド８ｂに付着する単位面積あたりの顔料の
量はほとんどなくなる。この顔料の量は通常のカラーフ
ィルタ上に電着される顔料の量に比べ極めて少ないから
、簡単な洗浄で除去できる。このような構造を製法によ
ってパッド８ｂに顔料付着を防止できる。

【００２６】

【発明の効果】イメージセンサ完成後に電着フィルタを
形成しても出力信号線に寄生する静電容量を小さくでき
信号読出速度が高速にでき、また電着時にパッドに顔料
が付着せず、簡単な製造工程でカラーイメージセンサが
製造できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のカラーイメージセンサで用いられる電
気泳動電着の原理を示す説明図である。

【図２】図１の等価回路図である。

【図３】図１の詳細な等価回路図である。

【図４】本発明のカラーイメージセンサの構造を示す断
面図である。

【符号の説明】

１　　透明導電膜（電着用） ２　　絶縁基板 ３　　クロム膜 ４　　アモルファスシリコン膜 ５　　透明導電膜（フォトダイオード電極）６　　金属
配線膜 ７　　パッシベーション膜 ８ａ　　パッド ８ｂ　　　　〃 ９　　電着液 １０　　電着槽 １１　　対向電極 １２　　電源 １３　　電極取り出し端子部 １４　　カラーイメージセンサ基板 １５　　終端部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電着用透明導電膜を少なくとも光電変換手
   段にオーバーラップした領域と光電交換手段の副走査方
   向間のスペースに設け、電着用電極取り出し端子部の反
   対側（終端部）にある出力信号線のパッドの近くに該パ
   ッドより充分大きなダミーパッドを設けたことを特徴と
   するカラーイメージセンサ。