JPH055802A - Color filter - Google Patents
Color filterInfo
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- JPH055802A JPH055802A JP15717491A JP15717491A JPH055802A JP H055802 A JPH055802 A JP H055802A JP 15717491 A JP15717491 A JP 15717491A JP 15717491 A JP15717491 A JP 15717491A JP H055802 A JPH055802 A JP H055802A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、カラーフィルターに関
するものであり、とくにカラー液晶ディスプレイに使用
されるカラー表示用のフィルターあるいはCCD等の撮
像素子用の色分解フィルターに関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a color filter, and more particularly to a color display filter used in a color liquid crystal display or a color separation filter for an image pickup device such as CCD.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、カラーフィルターは、液晶ディス
プレイ、ビデオカメラ用のビューファインダー、CCD
等の固体撮像素子の色分解フィルター、カラーイメージ
センサー、カラーコピー用のラインセンサ等に用いら
れ、各種のカラーフィルターを用いた工業製品の開発が
進められている。2. Description of the Related Art In recent years, color filters have been used for liquid crystal displays, viewfinders for video cameras, CCDs.
Industrial products using various color filters, which are used for color separation filters of solid-state image pickup devices, color image sensors, line sensors for color copying, and the like, are being developed.
【0003】これらのカラーフィルターの着色画素の形
成は、染色法、顔料分散法、電着法、蒸着法、印刷法等
の方法によって行われている。なかでも、染色層と顔料
分散法が中心である。The colored pixels of these color filters are formed by methods such as a dyeing method, a pigment dispersion method, an electrodeposition method, a vapor deposition method and a printing method. Among them, the dyeing layer and the pigment dispersion method are the main ones.
【0004】染色法によるカラーフィルターの着色画素
の形成は、フォトリソグラフィー技術と染色技術により
形成される。染色法ではゼラチン、カゼイン、ポリビニ
ルアルコール等の水溶性のポリマーにクロム酸塩、ある
いは重クロム酸塩等の感光性のある架橋剤を混合したコ
ロイドを感光材料として使用し、スピンコート等の方法
によって所定の膜厚に形成した後にプリベークを行な
い、得られた感光膜上にマスクアライナー等の露光装置
を用いて露光を行い、水によるスプレー現像等によって
未露光部を溶出して得られたパターンを酸性染料あるい
は反応性染料を用いて染色する。次に防染層としてアク
リル、ウレタン、エポキシ等の樹脂の中間層を形成す
る。またこの様な中間層を用いずにタンニン酸等の化学
反応により防染を行う方法を用いても良い。この一連の
工程を、赤(R)、緑(G)、青(B)の3原色につい
て同様にくり返すことによりカラーフィルターを形成す
る。The formation of the colored pixel of the color filter by the dyeing method is formed by the photolithography technique and the dyeing technique. In the dyeing method, a colloid prepared by mixing a water-soluble polymer such as gelatin, casein or polyvinyl alcohol with a photosensitive cross-linking agent such as chromate or dichromate is used as a photosensitive material, and spin coating or the like is used. After pre-baking after forming a predetermined film thickness, the resulting photosensitive film is exposed using an exposure device such as a mask aligner, and the pattern obtained by elution of the unexposed portion by spray development with water is performed. Dye with an acid dye or a reactive dye. Next, an intermediate layer of a resin such as acrylic, urethane, or epoxy is formed as a dye-proof layer. Alternatively, a method of carrying out dye protection by a chemical reaction of tannic acid or the like may be used without using such an intermediate layer. A color filter is formed by repeating this series of steps in the same manner for the three primary colors of red (R), green (G), and blue (B).
【0005】染色法によるカラーフィルターの特徴は他
法によるカラーフィルターに比べ以下の様に例挙でき
る。すなわち、 (1)フォトリソグラフィー法により製版されるので、
微細な着色画素(2μm以下)の形成が可能である点。The features of the color filter by the dyeing method can be exemplified as follows compared with the color filter by other methods. That is, (1) Since the plate is made by the photolithography method,
It is possible to form fine colored pixels (2 μm or less).
【0006】(2)染料の種類が豊富であり、かつ複数
の染料を組み合わせることにより、種々の分光特性が得
られる。すなわち分光特性に対する自由度が大きい点で
ある。一方、顔料分散法によるカラーフィルターの着色
画素の形成方法は、カゼイン、ゼラチン、ポリビニルア
ルコールなどの水溶性ポリマーに重クロム酸塩などを混
合した透明感光性樹脂のコロイドに着色剤として有機顔
料、無機顔料を分散した感光剤をスピンコート等の方法
によって塗布し、染色法カラーフィルターと同様、フォ
トリソグラフィー技術により形成される。(2) A wide variety of dyes are available, and various spectral characteristics can be obtained by combining a plurality of dyes. That is, the degree of freedom with respect to the spectral characteristics is large. On the other hand, a method for forming colored pixels of a color filter by a pigment dispersion method is as follows: a colloid of a transparent photosensitive resin obtained by mixing dichromate with a water-soluble polymer such as casein, gelatin, polyvinyl alcohol, etc. A photosensitizer in which a pigment is dispersed is applied by a method such as spin coating, and is formed by a photolithography technique in the same manner as a dyeing method color filter.
【0007】顔料分散法によって製造されたカラーフィ
ルターの特徴は、他法によるカラーフィルターに比べ以
下の様に列挙できる。すなわち、 (1)染色法の着色画素と同様にフォトリソグラフィー
法により、製版されるので、微細な着色画素(10μm
程度まで)の形成が可能である。 (2)適切な顔料を選択することにより、光に対する堅
牢性すなわち、耐光性、耐熱、耐薬品性、耐水性等の物
性において、染料に比し優れている。 (3)染色法によるカラーフィルターの様に、染色工程
や防染工程などが必要でないので工程が簡略化される点
がある。The characteristics of the color filter manufactured by the pigment dispersion method can be listed as follows as compared with the color filters manufactured by other methods. That is, (1) since the plate is made by the photolithography method in the same manner as the coloring pixel of the dyeing method, the fine coloring pixel (10 μm
To the extent possible). (2) By selecting an appropriate pigment, it is superior to dyes in light fastness, that is, physical properties such as light resistance, heat resistance, chemical resistance, and water resistance. (3) There is a point that the process is simplified because a dyeing process and a dye-proofing process are not required unlike the color filter by the dyeing method.
【0008】[0008]
【発明が解決しようとする課題】染色法で形成されたカ
ラーフィルターの着色画素は豊富な染料から目的のもの
を選択することによって所定の分光特性のカラーフィル
ターを容易に得ることができるが、染料を用いているの
で、光にさらされることによって色が変化するなどの耐
光性、耐水性、耐熱性、耐薬品性等の耐久性の点で、カ
ラーフィルターとして必要な物性を満たし得る染料は少
ない。また、着色画素の基体となる有機物質層に染料を
含有する溶液を吸着させた場合には、有機物の基体が膨
潤し、さらには後の工程での加熱あるいは冷却による温
度変化によって、クラック等が生じて光の透過特性や外
観が不良になるなどの問題がある。また、染色法によっ
て高濃度の着色画素を形成しようとすると、染料を多量
に吸着させるか、染色基質を厚膜にする手段があるが、
これらの方法では染色基質の応力が大きくなってクラッ
ク等が発生し易くなる。このために、染色法では高濃度
な着色画素を得ることは困難であった。The colored pixel of the color filter formed by the dyeing method can easily obtain a color filter having a predetermined spectral characteristic by selecting a desired one from abundant dyes. Since it uses a dye, there are few dyes that can satisfy the physical properties required for a color filter in terms of durability such as light resistance such as color change when exposed to light, water resistance, heat resistance, chemical resistance, etc. .. In addition, when a solution containing a dye is adsorbed to the organic substance layer that becomes the base of the colored pixel, the organic base swells, and further cracks or the like may occur due to temperature change due to heating or cooling in a later step. However, there is a problem that the light transmission characteristics and the appearance are deteriorated. Also, when trying to form a high-concentration colored pixel by the dyeing method, there is a means to adsorb a large amount of dye or to make the dyeing substrate a thick film,
In these methods, the stress of the dyed substrate becomes large and cracks and the like are likely to occur. For this reason, it is difficult to obtain a high-density colored pixel by the dyeing method.
【0009】また、顔料分散法で着色画素を形成する場
合には、顔料を保持するバインダー樹脂に対する顔料の
分散性と透明性を満足しつつ、所望の分光特性を有する
顔料は極めて少なく、青あるいは緑の着色画素は、フタ
ロシアニン系顔料等に限定されている。また、顔料の粒
子の光の反射作用により、着色画素の彩度が低く、充分
な濃度の着色画素を得ようとすると明るさが低下してし
まうという問題があった。Further, in the case of forming a colored pixel by the pigment dispersion method, there are very few pigments having desired spectral characteristics while satisfying the dispersibility and transparency of the pigment with respect to the binder resin holding the pigment, and blue or Green colored pixels are limited to phthalocyanine pigments and the like. In addition, there is a problem in that the saturation of the colored pixels is low due to the light reflecting action of the pigment particles, and the brightness decreases when an attempt is made to obtain colored pixels of sufficient density.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】本発明は以上のような問
題点を解決するために、カラーフィルターの着色画素
を、染色法で形成した着色画素と、染色法で形成した色
相と同一の色相の着色画素を顔料分散法で形成し、両者
を積層することによって形成したもので、染色法および
顔料分散法の両者の有している欠点を補うとともに、更
に分光特性に優れたカラーフィルターを得るものであ
る。In order to solve the above problems, the present invention provides a colored pixel of a color filter having the same hue as the colored pixel formed by the dyeing method and the colored pixel formed by the dyeing method. The colored pixel of is formed by the pigment dispersion method, and is formed by laminating the both, and it is possible to obtain the color filter having the excellent spectral characteristics while compensating for the drawbacks of both the dyeing method and the pigment dispersion method. It is a thing.
【0011】図1に本発明のカラーフィルターの1実施
例の断面図を示す。基板11はCCDの基板であり、基
板上には信号の転送部12と受光部13が形成されてお
り、それらの表面は透明な保護膜14で被覆されてい
る。素子の表面は凹凸があるので、表面を平坦化するた
めにアクリル樹脂等からなる透明な平坦化層15が形成
されている。FIG. 1 shows a sectional view of an embodiment of the color filter of the present invention. The substrate 11 is a CCD substrate, and a signal transfer portion 12 and a light receiving portion 13 are formed on the substrate, and their surfaces are covered with a transparent protective film 14. Since the surface of the element has irregularities, a transparent flattening layer 15 made of acrylic resin or the like is formed to flatten the surface.
【0012】平坦化層上には各受光部に対応して各色の
着色画素からなるカラーフィルター16が形成されてい
るが、カラーフィルターの着色画素は2層から構成され
ており、下層は染料によって着色した着色画素17から
なり、上層は顔料を分散した着色画素18から構成され
ており、下層と上層の着色画素の色相は同一の色相であ
るまた、本発明のカラーフィルターは、赤、青、緑の各
色のうち1色、2色または全色で構成されたものに使用
することができる。A color filter 16 composed of colored pixels of each color is formed on the flattening layer corresponding to each light receiving portion. The colored pixels of the color filter are composed of two layers, and the lower layer is made of a dye. The colored pixel 17 is colored, and the upper layer is composed of the colored pixel 18 in which a pigment is dispersed. The hues of the colored pixels of the lower layer and the upper layer are the same, and the color filter of the present invention includes red, blue, It can be used for one, two, or all of the green colors.
【0013】染色法による着色画素と顔料分散法による
着色画素とをカラーフィルターの基板面に積層して設け
る場合には、いずれの着色画素を基板面側に設けても良
いが、基板面から光が入射する場合には、基板面側に顔
料分散法で形成した着色画素を形成することが好まし
く、基板面と反対方向から光が入射する場合には基板面
と反対の側に顔料分散法で得た着色画素を形成すること
が好ましい。When the colored pixel formed by the dyeing method and the colored pixel formed by the pigment dispersion method are laminated and provided on the substrate surface of the color filter, any colored pixel may be provided on the substrate surface side. When the light is incident, it is preferable to form colored pixels formed by the pigment dispersion method on the substrate surface side, and when light is incident from the direction opposite to the substrate surface, the pigment dispersion method is used on the side opposite the substrate surface. It is preferable to form the obtained colored pixels.
【0014】とりわけ半導体装置などを形成した基板上
に設けるオンチップ型のカラーフィルターにおいては、
基板と反対側に耐光性の優れた顔料を分散させた着色画
素が表面に配置され、その着色画素を通過した光が染料
で着色された画素を通過することになるので、染色層に
悪影響を及ぼす光が大幅に減衰しており、着色画素全体
としての耐光性は、染料単独で着色された画素に比し、
大幅に向上する。この様な傾向は、他の耐久性について
も同様であり、耐久性が比較的低い染料で着色した画素
が、顔料を分散した着色画素によって覆われれているの
で、染料を単独で使用した場合に比べて、大幅に向上で
きる。とりわけ色の分光特性が満足でありながらも、耐
久性が低いためカラーフィルター用として、使用できな
かった染料を使用する際には好適である。Particularly, in an on-chip type color filter provided on a substrate on which a semiconductor device or the like is formed,
A colored pixel in which a pigment having excellent light resistance is dispersed is arranged on the surface opposite to the substrate, and the light passing through the colored pixel passes through the pixel colored with a dye, which adversely affects the dyeing layer. The light exerted is greatly attenuated, and the light resistance of the whole colored pixel is higher than that of the pixel colored with the dye alone.
Greatly improved. This tendency is the same for other durability, and the pixel colored with a dye having relatively low durability is covered with the colored pixel in which the pigment is dispersed. In comparison, it can be greatly improved. In particular, it is suitable when a dye that cannot be used for a color filter is used because of its low durability even though it has satisfactory color spectral characteristics.
【0015】一方、分光特性の面でも、フタロシアニン
系のグリーンC.I. Pigment Green7
およびアゾ系のイエローC.I. 11730(ハンザ
エローGR)の顔料を使用して顔料分散法で形成した着
色画素ではその特性から、図2(A)で示すように、可
視光域の短波長域である400nm付近から紫外線域に
かけて光を大幅にカットしてしまうので、感光性樹脂の
感度が低下して着色画素を形成することが困難になる。
このため、顔料分散法においては、この領域の光を通過
させるために顔料の濃度を低くして図2(B)に示すよ
うな分光特性にしなけらばならず、着色画素として必要
な濃度を得ることができなかった。On the other hand, in terms of spectral characteristics, phthalocyanine green C.I. I. Pigment Green7
And azo yellow C.I. I. Due to the characteristics of the colored pixels formed by the pigment dispersion method using the 11730 (Hansaello GR) pigment, as shown in FIG. 2 (A), light from a short wavelength range of 400 nm in the visible light range to the ultraviolet range is exhibited. Therefore, the sensitivity of the photosensitive resin is lowered and it becomes difficult to form colored pixels.
Therefore, in the pigment dispersion method, in order to allow light in this region to pass therethrough, the concentration of the pigment must be lowered to obtain the spectral characteristics shown in FIG. I couldn't get it.
【0016】そこで、このような着色画素に緑、または
黄の染色層を積層することによって、要求される濃度の
着色画素を得ることができる。すなわち、染色法におい
ては染色基質パターンを予め形成しておいてから染色を
行うので、感光性樹脂の感度からの制約がなく、これを
積層することにより高濃度の着色画素を得ることができ
る。Therefore, by stacking a green or yellow dyeing layer on such a colored pixel, a colored pixel having a required density can be obtained. That is, in the dyeing method, the dyeing substrate pattern is formed in advance and then the dyeing is performed, so that there is no restriction from the sensitivity of the photosensitive resin, and by stacking these, a high-concentration colored pixel can be obtained.
【0017】また、青(B)の着色画素を顔料分散法で
形成する場合に使用するフタロシアニン系のブルーC.
I. 74160(C.I. Pigment Blu
e15)の顔料は、分光波長については特性上に問題は
ないが、図3(a)に1例を示すように、ピーク値と半
値幅が一定の関係にあって決まっているので、いずれか
を単独で変えることは困難である。そこで、図3(c)
で示されるような分光特性が必要な場合には、図3で
(b)で示すような青紫色の酸性染料(C.I. Ac
id Violet 49)等の染料で形成した染色法
による着色画素を積層することによって要求される分光
特性のものを得ることが可能である。Further, phthalocyanine-based blue C.I. used for forming colored pixels of blue (B) by a pigment dispersion method.
I. 74160 (C.I. Pigment Blu
The pigment of e15) has no problem in terms of the spectral wavelength, but it is determined that the peak value and the half-value width have a constant relationship as shown in FIG. Is difficult to change alone. Therefore, FIG. 3 (c)
In the case where the spectral characteristics as shown in (3) are required, a blue-violet acid dye (C.I. Ac.
It is possible to obtain the required spectral characteristics by stacking colored pixels formed by a dyeing method such as id Violet 49) by a dyeing method.
【0018】また、染料によって、染色基質を所定の濃
度で染色して濃度の大きな着色画素を得るためには、大
量の染料を染色基質に吸着させる必要があるが、吸着量
が大きいと膜厚が増加して内部応力が大きくなり、染色
画素の乾燥時に強度的にはもろい染色基質にはクラック
が入る。ところが、顔料分散法による着色画素を積層す
ることによって、顔料分散法の着色画素の濃度の分を染
色で形成する着色画素の濃度は小さくすることができる
ので、染色基質への染料の吸着量を小さくすることが可
能となり、その結果、クラックの発生を防止することが
できる。Further, in order to dye a dyed substrate at a predetermined density with a dye to obtain a colored pixel having a high density, it is necessary to adsorb a large amount of dye onto the dyed substrate. And the internal stress increases, and when the dyed pixel is dried, the dyed substrate, which is brittle in terms of strength, is cracked. However, by stacking the colored pixels by the pigment dispersion method, the density of the colored pixels formed by dyeing can be reduced by the amount of the density of the colored pixels by the pigment dispersion method. It is possible to reduce the size, and as a result, it is possible to prevent the occurrence of cracks.
【0019】このように、染色単独の場合に比し大幅に
特性を向上するできる。とりわけ色の分光特性が満足で
ありながらも、耐久性が低いためにカラーフィルター用
として使用できなかった染料を使用する際には好適であ
る。As described above, the characteristics can be greatly improved as compared with the case of dyeing alone. In particular, it is suitable when using a dye that cannot be used for a color filter because of its low durability even though it has satisfactory color spectral characteristics.
【0020】着色画素の構造は、図1のものに限らず、
図4(a)に断面図を示す様に、基板21上に染料によ
って着色された着色画素22の全体を顔料を分散した着
色画素23が覆うようにしたり、図4(b)に示す様
に、染料によって着色した着色画素22を顔料を分散し
た着色画素23が一部覆っているような構造でも良い。
本発明のカラーフィルターの製造方法は、フォトリソグ
ラフィーの方法によって基板上に染色基質を形成し、次
いで染色液に浸漬させて染色基質を染色することにより
着色画素を形成し、その上に顔料を分散した着色画素を
形成する。The structure of the colored pixel is not limited to that shown in FIG.
As shown in the cross-sectional view of FIG. 4A, the entire colored pixels 22 colored with dye on the substrate 21 are covered with the colored pixels 23 in which the pigment is dispersed, or as shown in FIG. The color pixel 22 colored with a dye may be partially covered with the color pixel 23 in which the pigment is dispersed.
The method for producing a color filter of the present invention comprises forming a dyeing substrate on a substrate by a photolithography method, then immersing it in a dyeing solution to dye the dyeing substrate to form a colored pixel, and dispersing a pigment thereon. Forming colored pixels.
【0021】その他の方法としては、基板上に染色基質
を形成した後、その上に顔料を分散した着色画素を形成
し、最後に染色液に浸漬させて染色させることもでき
る。この方法では、最後に染色するので、分光特性の微
妙な調整が行い易い。しかし、顔料を分散した着色画素
が、染色基質上に存在するので、染料が表面から吸着し
難しく、染料の吸着は画素の端から始まるので、画素内
を均一に染めることがやや困難である。As another method, after forming a dyeing substrate on a substrate, a colored pixel in which a pigment is dispersed is formed on the substrate, and finally it is immersed in a dyeing solution for dyeing. In this method, since the dyeing is performed lastly, it is easy to finely adjust the spectral characteristics. However, since the colored pixel in which the pigment is dispersed is present on the dyeing substrate, the dye is difficult to adsorb from the surface, and since the adsorption of the dye starts from the edge of the pixel, it is slightly difficult to dye the inside of the pixel uniformly.
【0022】また、基板側に顔料分散法によって着色画
素を形成する場合には、フォトリソグラフィーの方法に
よって基板上に顔料を分散させた着色画素を形成し、次
いでその上に同様に染色基質を形成し染色液に浸積させ
て染色基質を染色し、着色画素を形成する。この方法で
は最後に染色するために分光特性の微妙な調整が行い易
い。When the colored pixels are formed on the substrate side by the pigment dispersion method, the colored pixels in which the pigment is dispersed are formed on the substrate by the photolithography method, and then the dyed substrate is similarly formed thereon. Then, the dyed substrate is soaked in a dyeing solution to dye the dyed substrate to form colored pixels. In this method, since the last dyeing is performed, it is easy to finely adjust the spectral characteristics.
【0023】各着色画素の厚みは目的とするカラーフィ
ルターの用途によって任意の厚みとすることができる
が、0.8μmないしは2μmの範囲が適当である。The thickness of each colored pixel can be set to any thickness depending on the intended use of the color filter, but a range of 0.8 μm to 2 μm is suitable.
【0024】なお、本発明における「色相」とは、原色
タイプのカラーフィルターにおいては、赤、青、緑の色
を意味するとともに、無彩色ではあるが黒を含むものと
する。補色タイプのカラーフィルターにおいては、マゼ
ンタ、黄、シアン、緑又は、黄色、シアン、緑の色を意
味し、同様に黒を含むものとする。The "hue" in the present invention means red, blue and green colors in a primary color type color filter, and includes achromatic but black. In the complementary color type color filter, it means magenta, yellow, cyan, green, or yellow, cyan, green, and also includes black.
【0025】[0025]
【作用】本発明によれば、染料を吸着した着色画素と顔
料を分散させた着色画素を積層したので、それぞれの着
色画素の有する特性を発揮するので、任意の分光特性の
ものが容易に得られ、彩度に優れた染料の特性と、入射
する光に対する耐光性をはじめとする耐久性に優れた顔
料の特性を合わせ持つ着色画素が得られる。According to the present invention, since the colored pixels in which the dye is adsorbed and the colored pixels in which the pigment is dispersed are laminated, the characteristics possessed by the respective colored pixels are exerted, so that it is possible to easily obtain an arbitrary spectral characteristic. Thus, it is possible to obtain a colored pixel having both the characteristics of a dye having excellent saturation and the characteristics of a pigment having excellent durability such as light resistance to incident light.
【0026】[0026]
【実施例】本発明のカラーフィルターを固体撮像素子用
のCCDのカラーフィルターに使用する場合について説
明すると、CCDの素子は図5(A)に示すように、シ
リコン等の基板51上に受光部52と信号を転送する転
送部53から構成されており、素子の表面は透明な保護
膜54によって被覆されている。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A case where the color filter of the present invention is used as a color filter of a CCD for a solid-state image pickup device will be described. The CCD device has a light receiving portion on a substrate 51 such as silicon as shown in FIG. 52 and a transfer section 53 for transferring a signal, and the surface of the element is covered with a transparent protective film 54.
【0027】素子の表面には凹凸があるので、図5
(B)に示すように、CCD上に透明な感光性アクリル
樹脂(富士薬品工業製FVR)を塗布し、フォトマスク
を介して露光した後、現像して平坦化層55を形成す
る。Since the surface of the device has irregularities, the structure shown in FIG.
As shown in (B), a transparent photosensitive acrylic resin (FVR manufactured by Fuji Yakuhin Kogyo Co., Ltd.) is applied onto the CCD, exposed through a photomask, and then developed to form a flattening layer 55.
【0028】次いで、図5(C)に示すように、平坦化
層55上に、カゼイン、ゼラチン、ポリビニルアルコー
ルなどの水溶性高分子材料に重クロム酸アンモニウム等
の光の照射によって高分子材料を水に不溶化する反応を
進める物質を混合した感光性材料の塗布膜56を形成し
て乾燥する。Then, as shown in FIG. 5 (C), a water-soluble polymer material such as casein, gelatin, or polyvinyl alcohol is irradiated with light such as ammonium dichromate to form a polymer material on the planarization layer 55. A coating film 56 of a photosensitive material mixed with a substance that promotes a reaction of being insoluble in water is formed and dried.
【0029】図5(D)示すように、受光部に対応した
一色目のパターンを描いたフォトマスク57を介して超
高圧水銀灯で紫外線58露光する。As shown in FIG. 5D, ultraviolet rays 58 are exposed by an ultra-high pressure mercury lamp through a photomask 57 in which a pattern of the first color corresponding to the light receiving portion is drawn.
【0030】図5(E)のように、水によるスプレー現
像によって未露光部分を溶出し、染料を吸着させる第1
色目の染色基質パターン59を形成する。As shown in FIG. 5 (E), the unexposed portion is eluted by spray development with water to adsorb the dye.
A dyed substrate pattern 59 is formed.
【0031】図5(F)のように、基板を第1色目の染
料を溶解した染色浴に浸漬して、染色基質のパターンを
染色して、染色パターン60を形成する。得られた染色
層をタンニン酸と酒石酸アンチモニルカリウム水溶液等
を用いて処理して染色層を防染した後に、他の2色の受
光部に対応する2色の染色層を図5(C)から図5
(F)の染色までの工程を繰り返す。As shown in FIG. 5 (F), the substrate is immersed in a dyeing bath in which the dye of the first color is dissolved, and the pattern of the dyeing substrate is dyed to form a dyeing pattern 60. The resulting dyed layer is treated with an aqueous solution of tannic acid and potassium antimonyl tartrate or the like to prevent the dyed layer from being dyed, and then a two-colored dyed layer corresponding to the other two light-receiving parts is formed as shown in FIG. From Figure 5
The steps up to the dyeing of (F) are repeated.
【0032】染色による着色画素が形成された基板に、
顔料を分散した水溶性の樹脂からなる感光性材料を塗布
して染色による着色画素を形成する際と同様にして、露
光と水による現像を各色毎に行って、顔料による着色画
素を形成する。On the substrate on which the colored pixels by dyeing are formed,
In the same manner as when forming a colored pixel by dyeing by applying a photosensitive material made of a water-soluble resin in which a pigment is dispersed, exposure and development with water are performed for each color to form a colored pixel by the pigment.
【0033】以上は、基板側に染色による着色画素を有
する場合であるが、基板側に顔料からなる着色画素を形
成する場合についても同様に製造することができる。The above is the case where the substrate has the colored pixels by dyeing, but the case where the colored pixels made of the pigment are formed on the substrate can be manufactured in the same manner.
【0034】実施例1 直径5インチのシリコン基板上に形成したCCD素子上
に、感光性アクリル樹脂(富士薬品工業製FVR)を1
μmの厚みで塗布し、露光、現像して表面を平坦化し
た。平坦化した層上にスピンコーティングによりカゼイ
ンと重クロム酸アンモニウムからなる水溶性感光層膜を
厚さ約1.5μmの膜厚で塗布形成する。ついで2kW
の超高圧水銀灯の紫外光で第1のマスクを用いて選択的
に露光する。この露光で、赤のパターンに相当する露光
を行った。Example 1 A photosensitive acrylic resin (FVR manufactured by Fuji Yakuhin Kogyo Co., Ltd.) was formed on a CCD element formed on a silicon substrate having a diameter of 5 inches.
It was applied to a thickness of μm, exposed and developed to flatten the surface. A water-soluble photosensitive layer film made of casein and ammonium dichromate is formed on the flattened layer by spin coating so as to have a thickness of about 1.5 μm. Then 2kW
Of the ultra high pressure mercury lamp of FIG. In this exposure, the exposure corresponding to the red pattern was performed.
【0035】未露光部を水によって現像後、基板を赤色
染料を溶かした染色浴に浸漬し感光体膜を染色する。し
かるのち、タンニン酸と酒石酸アンチモニルカリウム水
溶液を用いてこの染色層を防染した。After developing the unexposed area with water, the substrate is immersed in a dyeing bath in which a red dye is dissolved to dye the photoreceptor film. After that, the dyed layer was dye-proofed with an aqueous solution of tannic acid and potassium antimonyl tartrate.
【0036】同様の操作を繰り返して、第2のマスクパ
ターンを使い得られたパターンを青の染色液によって染
色して青色の着色画素を形成し、第3のマスクパターン
を使い得られたパターンを緑の染色液によって染色し、
緑色の着色画素を形成する。以上のようにして3色の着
色画素が設けられた基板が得られる。By repeating the same operation, the pattern obtained using the second mask pattern is dyed with a blue dyeing solution to form blue colored pixels, and the pattern obtained using the third mask pattern is formed. Stain with a green stain,
A green colored pixel is formed. As described above, a substrate provided with three colored pixels is obtained.
【0037】それぞれの染色液は表1の組成を有してい
る。Each dyeing solution has the composition shown in Table 1.
【0038】[0038]
【表1】 [Table 1]
【0039】得られた着色画素上にカゼインと重クロム
酸アンモニウムからなる水溶性感光材料に表2に示す赤
色顔料を5%分散した感光剤をスピンコーティングによ
って厚さ1.5μmの塗布膜を形成する。ついで2kW
の超高圧水銀灯の紫外線で第1のマスクを用いて選択的
に露光する。この露光では既に形成した染色による着色
画素のうちの赤色画素とほぼ一致する領域を露光した。
この層を現像することにより顔料を分散したパターンを
形成する。画素以外の部分にも地汚れを生じてしまうた
め短時間のアッシングを行い、地汚れを除き顔料層を形
成する。A 1.5 μm-thick coating film was formed on the obtained colored pixels by spin coating with a water-soluble light-sensitive material containing casein and ammonium dichromate containing 5% of a red pigment shown in Table 2 dispersed therein. To do. Then 2kW
Of the ultra-high pressure mercury lamp of FIG. In this exposure, a region of the colored pixel formed by dyeing, which substantially corresponds to the red pixel, was exposed.
The layer is developed to form a pigment dispersed pattern. Since the background stain is also generated in the portions other than the pixels, ashing is performed for a short time to remove the background stain and form the pigment layer.
【0040】同様に赤色顔料の代わりに表2に示す青色
顔料と緑色顔料を用いて、青色画素には青色顔料を5%
含有する感光剤を用いて第2のパターンにて画素を形成
し、緑色画素には緑色顔料を5%含有する感光剤を用い
て第3のパターンにて画素を形成した。Similarly, instead of the red pigment, the blue pigment and the green pigment shown in Table 2 were used, and 5% of the blue pigment was used for the blue pixel.
Pixels were formed in the second pattern using the contained photosensitizer, and pixels were formed in the third pattern using the photosensitizer containing 5% of green pigment for the green pixels.
【0041】[0041]
【表2】 [Table 2]
【0042】さらに表面の保護のために最上部に感光性
アクリル樹脂を3μm塗布して、露光、現像を経て保護
膜層を形成し工程を終える。この様に形成したカラー固
体撮像素子をレンズ系を介して、撮像したところ、良好
な画像が得られた。Further, for protection of the surface, a photosensitive acrylic resin is applied to the uppermost portion in a thickness of 3 μm, and after exposure and development, a protective film layer is formed to complete the process. When the color solid-state image sensor thus formed was imaged through a lens system, a good image was obtained.
【0043】本実施例のカラーフィルターを有するカラ
ーCCDに、ハロゲンランプから3000ルックスの光
を、500時間照射したところ、光照射前後で色信号出
力に変化は認められなかった。When the color CCD having the color filter of this example was irradiated with light of 3000 lux from a halogen lamp for 500 hours, no change in color signal output was observed before and after the light irradiation.
【0044】これに対して、従来の染色法のみで形成し
たカラーフィルターを有するカラーCCDに同様の条件
で光照射したものでは、青で15%、緑で5%、赤で−
4%の色信号出力の変化が認められた。当該光照射量程
度ではCCD単体での信号出力変化は生じないので、染
色法のみで形成したカラーフィルターを有するCCDに
おいては、カラーフィルターの色変化により色信号出力
の変化が生じたものとみられ、本発明の実施例に係わる
カラーCCDでは耐候性が改善されていることが明らか
になった。On the other hand, when a color CCD having a color filter formed only by the conventional dyeing method is irradiated with light under the same conditions, 15% for blue, 5% for green, and −for red.
A 4% change in color signal output was observed. Since the signal output does not change in the CCD alone at the light irradiation amount, it is considered that in the CCD having the color filter formed only by the dyeing method, the color signal output changes due to the color change of the color filter. It was revealed that the weather resistance of the color CCD according to the example of the present invention was improved.
【0045】実施例2 石英ガラス基板を充分に洗浄した後、スピンコーティン
グによりカゼインと重クロム酸アンモニウムからなる水
溶性感光液に赤色顔料を5重量%分散させた感光剤を約
1.5μmの厚みで塗布する。ついで2kWの超高圧水
銀灯の紫外光で、CCD素子の受光部に対応する第1パ
ターンのフォトマスクを用いて選択的に露光した後、現
像して赤色の着色画素を形成した。Example 2 A quartz glass substrate was thoroughly washed, and then a spin coating was applied to a water-soluble photosensitive liquid consisting of casein and ammonium dichromate in which 5% by weight of a red pigment was dispersed to form a photosensitive agent having a thickness of about 1.5 μm. Apply with. Then, it was selectively exposed with an ultraviolet light of a 2 kW ultra-high pressure mercury lamp using a photomask of the first pattern corresponding to the light receiving portion of the CCD element, and then developed to form a red colored pixel.
【0046】同様に青色顔料を分散した感光剤を用いて
第2のパターンにて露光、現像して青色の着色画素を形
成し、さらに緑色原料を分散した感光液を用いて第3の
パターンにて露光、現像して緑色の着色画素を形成し
た。使用した顔料は表2に示す。Similarly, a photosensitizer in which a blue pigment is dispersed is used to expose and develop in a second pattern to form blue colored pixels, and a photosensitive solution in which a green material is dispersed is used to form a third pattern. And exposed and developed to form green colored pixels. The pigments used are shown in Table 2.
【0047】この後に、スピンコーティングによりカゼ
インと重クロム酸アンモニウムからなる水溶性感光液を
塗布して約1.5μmの厚みの膜を形成し、次いで2k
Wの超高圧水銀灯の紫外光で、第1のパターンのフォト
マスクを用いて選択的に露光した後、現像して被染色パ
ターンを形成した。この露光では、下層の顔料を分散し
た着色画素における赤色画素にほぼ対応する領域を露光
した。After this, a water-soluble photosensitive liquid consisting of casein and ammonium dichromate is applied by spin coating to form a film having a thickness of about 1.5 μm, and then 2 k.
A pattern to be dyed was formed by selectively exposing with a UV light of an ultra-high pressure mercury lamp of W using a photomask of the first pattern and then developing. In this exposure, the region substantially corresponding to the red pixel in the colored pixel in which the lower layer pigment was dispersed was exposed.
【0048】被染色パターン形成後、表1に示す組成の
赤色染料の染色浴に浸漬し、被染色パターンを染色して
赤色の着色画素を形成した。次いでタンニン酸と酒石酸
アンチモニルカリウム水溶液を用いて、この着色画素を
防染した。After forming the pattern to be dyed, it was immersed in a dyeing bath of a red dye having the composition shown in Table 1 to dye the pattern to be dyed to form red colored pixels. Then, the colored pixels were dye-resisted with an aqueous solution of tannic acid and potassium antimonyl tartrate.
【0049】同様の操作を繰り返して、第2のパターン
にて青色に染色した着色画素を青色顔料を分散した着色
画素の上に形成し、更に第3のパターンにて緑色に染色
した着色画素を緑色顔料を分散した着色画素の上に形成
した。By repeating the same operation, the colored pixel dyed blue in the second pattern is formed on the colored pixel in which the blue pigment is dispersed, and the colored pixel dyed green in the third pattern is formed. A green pigment was formed on the dispersed colored pixels.
【0050】表面の保護のために最上部に感光性アクリ
ル樹脂を1μmの厚みで塗布して、露光、現像を行い保
護膜を形成した。To protect the surface, a photosensitive acrylic resin was applied to the uppermost part in a thickness of 1 μm, and exposed and developed to form a protective film.
【0051】表面の保護のために、最上部に感光性アク
リル樹脂を1μmの厚みで塗布して、露光、現像を行い
保護膜を形成した。In order to protect the surface, a photosensitive acrylic resin was applied to the uppermost portion in a thickness of 1 μm, and exposed and developed to form a protective film.
【0052】このようにして得られたカラーフィルター
基板を接着剤を用いてCCD基板と接着してカラーCC
Dを得た。The color filter substrate thus obtained is adhered to the CCD substrate with an adhesive to form a color CC.
I got D.
【0053】このカラーCCDを用いて撮像したところ
良好な画像が得られた。A good image was obtained by imaging using this color CCD.
【0054】また、水銀ランプにて1昼夜光照射を行っ
たところ、従来の染色のみで形成されたカラーフィルタ
ーを有するカラーCCDでは分光特性の変化がみられた
が、本実施例のカラーCCDでは、ほとんど分光特性の
変化は見られなかった。Further, when light was irradiated for one day and night with a mercury lamp, a change in spectral characteristics was observed in a conventional color CCD having a color filter formed only by dyeing, but in the color CCD of this example. However, almost no change in spectral characteristics was observed.
【0055】[0055]
【発明の効果】本発明は、カラーフィルターの着色画素
を、染色法で形成した着色画素と顔料分散法で形成した
互いに同一の色相の着色画素とを積層することによって
形成したもので、染色法の着色画素が有している耐光
性、耐熱性、耐薬品性、耐水性等の問題点を顔料分散法
による着色画素を形成することによって解決し、また顔
料分散法で得られた着色画素の分光特性は染色法による
着色画素と組み合わせることによって任意の分光特性の
カラーフィルターを得ることができる。According to the present invention, the colored pixel of the color filter is formed by laminating the colored pixel formed by the dyeing method and the colored pixel of the same hue formed by the pigment dispersion method. The problems such as light resistance, heat resistance, chemical resistance, and water resistance of the colored pixel of are solved by forming a colored pixel by a pigment dispersion method, and A spectral characteristic can be combined with a colored pixel by a dyeing method to obtain a color filter having an arbitrary spectral characteristic.
【図1】本発明のカラーフィルターの断面図の1例を示
す。FIG. 1 shows an example of a cross-sectional view of a color filter of the present invention.
【図2】染色による着色画素の積層によって短波長側の
分光特性の改善を説明する図。FIG. 2 is a diagram illustrating improvement of spectral characteristics on the short wavelength side by stacking colored pixels by dyeing.
【図3】染色による着色画素の積層によって半値幅の改
善することを説明する図。FIG. 3 is a diagram illustrating that the half width is improved by stacking colored pixels by dyeing.
【図4】本発明のカラーフィルターの他の実施例を示す
断面図。FIG. 4 is a sectional view showing another embodiment of the color filter of the invention.
【図5】CCDへの本発明のカラーフィルターの形成工
程を示す図。FIG. 5 is a diagram showing a process of forming a color filter of the present invention on a CCD.
11…基板、12…転送部、13…受光部、14…保護
膜、15…平坦化層、16…カラーフィルター、17…
染料によって着色した着色画素、18…顔料を分散した
着色画素、21…染色基板、22…染料によって着色し
た着色画素、23…顔料を分散した着色画素、51…基
板、52…受光部、53…転送部、54…保護膜、55
…平坦化層、56…塗布膜、57…フォトマスク、58
…紫外線、59…染色基質パターン、60…染色パター
ン11 ... Substrate, 12 ... Transfer part, 13 ... Light receiving part, 14 ... Protective film, 15 ... Flattening layer, 16 ... Color filter, 17 ...
Colored pixels colored with a dye, 18 ... Colored pixels dispersed with a pigment, 21 ... Dyeing substrate, 22 ... Colored pixels colored with a dye, 23 ... Colored pixel dispersed with a pigment, 51 ... Substrate, 52 ... Light receiving part, 53 ... Transfer unit, 54 ... Protective film, 55
... flattening layer, 56 ... coating film, 57 ... photomask, 58
… UV rays, 59… Dyeing substrate pattern, 60… Dyeing pattern
Claims (1)
ラーフィルターにおいて、着色画素は染料で染色するこ
とによって形成した着色画素と該染料と同一の色相を有
する顔料を分散させた着色画素とを積層したものである
ことを特徴とするカラーフィルター。 【請求項2】 積層した着色画素が、光が入射する側に
は顔料を分散した着色画素を設けたものであることを特
徴とする請求項1記載のカラーフィルター。Claim: What is claimed is: 1. In a color filter in which colored pixels are regularly formed on a substrate, the colored pixels include a colored pixel formed by dyeing with a dye and a pigment having the same hue as the dye. A color filter comprising a stack of dispersed colored pixels. 2. The color filter according to claim 1, wherein the laminated colored pixels are provided with colored pixels in which pigments are dispersed on the side on which light is incident.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15717491A JPH055802A (en) | 1991-06-27 | 1991-06-27 | Color filter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15717491A JPH055802A (en) | 1991-06-27 | 1991-06-27 | Color filter |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH055802A true JPH055802A (en) | 1993-01-14 |
Family
ID=15643809
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP15717491A Pending JPH055802A (en) | 1991-06-27 | 1991-06-27 | Color filter |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH055802A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5712064A (en) * | 1994-06-24 | 1998-01-27 | Canon Kabushiki Kaisha | Process for producing a color filter and a liquid crystal display device |
JP2006237122A (en) * | 2005-02-23 | 2006-09-07 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Solid state imaging device and its manufacturing method |
-
1991
- 1991-06-27 JP JP15717491A patent/JPH055802A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5712064A (en) * | 1994-06-24 | 1998-01-27 | Canon Kabushiki Kaisha | Process for producing a color filter and a liquid crystal display device |
JP2006237122A (en) * | 2005-02-23 | 2006-09-07 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Solid state imaging device and its manufacturing method |
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