JPH0769485B2

JPH0769485B2 - カラーフィルターおよびこれを用いた素子

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Publication number: JPH0769485B2
Application number: JP30169686A
Authority: JP
Inventors: 英昭 ▲高▼尾; 美樹田村; 優神尾; 辰雄村田; 信行関村
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1986-12-19
Filing date: 1986-12-19
Publication date: 1995-07-31
Anticipated expiration: 2010-07-31
Also published as: JPS63155104A

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およびこれに用いた素子に関
するもので、特にカラー撮像素子やカラーセンサー及び
カラーディスプレイなどの微細色分解用として好適なカ
ラーフィルターおよびこれを用いた素子に関するもので
ある。

［従来の技術］従来、カラーフィルターとしては、基板上にゼラチン、
カゼイン、グリューあるいはポリビニルアルコールなど
の親水性高分子物質からなる媒染層を設け、その媒染層
を色素で染色して着色層を形成する染色カラーフィルタ
ーが知られている。

このような染色法では、使用可能な染料が多くフィルタ
ーとして要求される分光特性への対応が比較的容易であ
るが、媒染層の染色工程に、染料を溶解させた染色浴中
に媒染層を浸漬するというコントロールの難しい湿式工
程を採用しており、また各色毎に防染用の中間層を設け
るといった複雑な工程を有するため歩留るが悪いといっ
た欠点を有している。また染色可能な色素の耐熱性が15
0℃程度以下と比較的低く、該フィルターに熱的処理を
必要とする場合には、使用が困難である上、染色膜自体
の耐熱性、耐光性等の信頼性が劣るといった欠点も有し
ている。

これに対し、従来、ある種の着色材が透明樹脂中に分散
されてなる着色樹脂を用いたカラーフィルターが知られ
ている。

例えば、特開昭58−46325号公報，特開昭60−78401号公
報，特開昭60−184202号公報，特開昭60−184203号公
報，特開昭60−184204号公報，特開昭60−184205号公報
等に示されている様に、ポリアミノ系樹脂に着色材を混
合した着色樹脂膜を特徴とするカラーフィルターによれ
ば、該ポリアミノ系樹脂自体は、耐熱性、耐光性等の特
性に優れたものであるが、非感光性樹脂であるためカラ
ーフィルターのパターン形成には、微細パターンに不利
な印刷による方法、あるいは着色樹脂膜上にレジストに
よるマスクを設けた後に、該着色樹脂膜をエッチングす
るという製造工程の煩雑な方法をとらなければならなか
った。

一方、特開昭57−16407号公報，特開昭57−74707号公
報，特開昭60−129707号公報等に示されている様に、感
光性樹脂に着色材を混合した着色樹脂膜を特徴とするカ
ラーフィルターによれば、カラーフィルターの製造方法
にとっては一般的なフォトリソ工程のみで微細パターン
化でき、工程の簡素化は可能となる。

しかし、この様な感光性樹脂に着色材料を混合した着色
樹脂を用いたカラーフィルターを形成する場合、一般に
露光波長域における着色材料自体の光吸収があるため、
感光性樹脂の光硬化に必要な露光エネルギーは通常より
かなり大きなものとなる。また、露光面、すなわち感光
性着色樹脂表面から深さ方向に透過していく露光量は着
色材料により著しく減少され、場合によっては感光性着
色樹脂膜の底部に当たる基板との界面付近での光硬化が
不充分となり、現像時に膜ハガレ等を生じることがあっ
た。

一方、感光性樹脂に着色材料を混合した着色樹脂を用い
たカラーフィルターの場合、必要とする色特性を満たす
為に、通常複数色の着色材料を用いて１つの色特性を得
る方法がとられている。

この場合、カラーフィルターの透過率の良いものにする
ためには、できる限り少ない色数の着色材料を用いて行
われる。

しかし、この様な、異なる光吸収特性をもつ複数の着色
材料が感光性樹脂層に混入されているものでは、露光時
の光は感光性樹脂中で複雑な挙動を示し、非常に大きな
露光エネルギーが必要な上、光硬化度の不均一な着色樹
脂膜が形成され、場合によっては露光による着色材料自
体の劣化も生じ、プロセス上の膜の安定性、耐久性、そ
してカラーフィルターとしての性能、耐久性上の問題が
残されていた。

［発明が解決しようとする問題点］本発明の目的は、上述の従来例のもつ欠点を解消せし
め、より小さな露光エネルギーで効率的にパターン形成
できると共に、露光時の着色材料自体の劣化を防ぎ、か
つ膜の深さ方向での光硬化のバラツキを減らした、安定
した着色樹脂膜を有するカラーフィルターおよびこれを
用いた素子を提供することにある。

すなわち、簡便な製造プロセスにより微細パターンを形
成することができ、さらに分光特性、機械的特性をはじ
め、耐熱性、耐光性、耐溶剤性等の諸特性の優れたカラ
ーフィルターを提供することにある。

［問題点を解決するための手段］すなわち、本発明の第一の発明は、感光性樹脂中に少な
くとも着色材料を分散してなる着色樹脂を用い、フォト
リソ工程の繰り返しにより形成される複数のパターン状
着色樹脂層のうち、少なくとも１色は複数の着色材料に
より１つの色成分を得る着色樹脂層であるカラーフィル
ターにおいて、該複数の着色材料を露光波長域での光吸
収特性の小さい順に着色樹脂層上部から下部の方向へ配
置してなることを特徴とするカラーフィルターである。

本発明の第二の発明は、感光性樹脂中に少なくとも着色
材料を分散してなる着色樹脂を用い、フォトリソ工程の
繰り返しにより形成される複数のパターン状着色樹脂層
のうち、少なくとも１色は複数の着色材料により１つの
色成分を得る着色樹脂層を有し、該複数の着色材料を露
光波長域での光吸収特性の小さい順に着色樹脂層上部か
ら下部の方向へ配置してなるカラーフィルター及び液晶
を備えた液晶素子である。

本発明の第三の発明は、感光性樹脂中に少なくとも着色
材料を分散してなる着色樹脂を用い、フォトリソ工程の
繰り返しにより形成される複数のパターン状着色樹脂層
のうち、少なくとも１色は複数の着色材料により１つの
色成分を得る着色樹脂層を有し、該複数の着色材料を露
光波長域での光吸収特性の小さい順に着色樹脂層上部か
ら下部の方向へ配置してなるカラーフィルターを備えた
固体撮像素子である。

本発明の第四の発明は、感光性樹脂中に少なくとも着色
材料を分散してなる着色樹脂を用い、フォトリソ工程の
繰り返しにより形成される複数のパターン状着色樹脂層
のうち、少なくとも１色は複数の着色材料により１つの
色成分を得る着色樹脂層を有し、該複数の着色材料を露
光波長域での光吸収特性の小さい順に着色樹脂層上部か
ら下部の方向へ配置してなるカラーフィルターを備えた
イメージセンサ素子である。

以下、本発明を詳細に説明する。

本発明のカラーフィルターの有する着色樹脂層を形成す
る感光性樹脂としては、一般に公知のものを使用できる
が、特に性能の優れたカラーフィルターを得る観点か
ら、以下に掲げる感光性基を分子内に持つ芳香族系のポ
リアミド樹脂または芳香族系のポリイミド樹脂が好まし
い。

具体的には、200℃以下にて硬化膜の得られるもの、例
えば150℃〜200℃×30分程度の熱で硬化膜を形成し、特
に、可視光波長域（400〜700nm）で特定の光吸収特性を
持たないもの（光透過率で90％程度以上のもの）が好ま
しい。この観点からは、特に芳香族系のポリアミド樹脂
が好ましい。

また、本発明における感光性を有する基としては、以下
に示す様な感光性の炭化水素不飽和基をもつ芳香族鎖で
あれば良く、例えば、（１）安息香酸エステル類（式中R₁はCHX＝CY−COO−Ｚ−、Ｘは−Ｈ又は−C₆H₅、
Ｙは−Ｈ又は−CH₃、Ｚは−又はエチル基又はグリシジ
ル基を示す）（２）ベンジルアクリレート類（式中Ｙは−Ｈ又はCH₃を示す）（３）ジフェニルエーテル類（式中R₂はCHX＝CY−CONH−、CH₂＝CY−COO−（CH₂）_２
−OCO又はCH₂＝CY−COO−CH₂−を１ケ以上含むもの、X,
Yは前記と同基を示す）（４）カルコン類及びその他化合物鎖（式中R₃はＨ−，アルキル基、アルコシキ基を示す）等が挙げられる。

これ等の基を分子内に持つ芳香族系のポリアミド樹脂及
びポリイミド樹脂の具体例を示すと、リソコートPA−10
00（宇部興産（株）製）、リソコートPI−400（宇部興
産（株）製）等が挙げられる。

一般にフォトリソ工程で用いられる感光性樹脂は、その
化学構造によって差はあるものの、機械的特性をはじめ
耐熱性、耐光性、耐溶剤性等の耐久性に優れたものは少
ない。これに対し、上記感光性樹脂は、化学構造的に
も、これらの耐久性に優れた樹脂系であり、これらを用
いて形成したカラーフィルターの耐久性も非常に良好な
ものとなる。

本発明のカラーフィルターの有する着色樹脂層を形成す
る着色材料としては、有機顔料、無機顔料、染料等のう
ち所望の分光特性を得られるものであれば、特に限定さ
れるものではない。この場合、各材料を単体で用いるこ
とも、これらのうちのいくつかの混合物として用いるこ
ともできる。ただし、染料を用いた場合には、染料自体
の耐久性により、カラーフィルターの性能が支配されて
しまうが、上記本発明の樹脂系を用いれば、通常の染色
カラーフィルターに比べ性能の優れたものが形成可能で
ある。従って、カラーフィルターの色特性及び諸性能か
ら勘案すると有機顔料が着色材料として最も好ましい。

有機顔料としては、溶性アゾ系、不溶性アゾ系、縮合ア
ゾ系等のアゾ系顔料をはじめ、フタロシアニン系顔料，
そしてインジゴ系，アントラキノン系，ペリレン系，ペ
リノン系，ジオキサジン系，キナクリドン系，イソイン
ドリノン系，フタロン系，メチン・アゾメチン系，その
他金属錯体系を含む縮合多環系顔料、あるいはこれらの
うちのいくつかの混合物が用いられる。

本発明において、着色樹脂層を形成するために使用する
着色樹脂は、上記感光性樹脂溶液に所望の分光特性を有
する上記着色材料を感光性樹脂100重量部に対し10〜150
重量部程度の割合で配合し、超音波あるいは三本ロー
ル，ボールミル，サンドミル等により充分に分散させた
後、１μｍ程度のフィルターにて粒径の大きいものを除
去して調製する。

本発明の複数の着色材料から１つの色成分を得る着色樹
脂層で着色材料を露光波長域での光吸収特性の小さい順
に上部から下部へ配置させる方法としては、以下の２つ
の方法がある。

すなわち、（１）単一色の着色材料からなる着色樹脂層を光吸収特
性の順に従って積層配置する方法、あるいは、（２）着色材料自体に比重差のあるものを用い、光吸収
特性の順に従って分布配置させる方法等である。

具体的には、（１）の方法の場合には、露光時に使用す
る主な光の波長域である350nm〜450nm（例えばピーク波
長としては、ｉ線（365nm）、ｈ線（405nm）、ｇ線（43
6nm）等）の範囲での光吸収率のより高い色の感光性着
色樹脂層を塗布形成し、次いでこの上により光吸収率の
低い色の感光性樹脂層を順に積層した後、マスクを介し
て一度に露光してパターニングするものである。

また、（２）の方法の場合には、上記範囲での光吸収率
の高い着色材料ほど比重の大きいものを予め設定し、前
記方法により分散させる。この様にして得られた感光性
着色樹脂を用い、基板上に１度にて塗布形成した後、マ
スクを介して露光し、パターニングするものである。こ
の場合には、塗布後のプリベーク等の乾燥時に溶剤の対
流と共に着色材料が層内で移動し、比重のより大きいも
のほど層内の下部へ分布する様になる。

なお、この方法においては、調製する着色樹脂の粘度に
もよるが、着色材料の比重差をより大きくとると効果的
である。また着色樹脂の粘度による影響も大きく、低粘
度化するとさらに効果が増す。通常は、着色樹脂の粘度
が50〜800（CPS）程度で、比重差が少なくとも0.2以上
あればよい。

本発明のカラーフィルターの有する着色樹脂層は、前記
着色樹脂をスピンナー，ロールコーター等の塗布装置に
より基板上に塗布し、フォトリソ工程によりパターン状
に形成され、その層厚は所望とする分光特性に応じて決
定されるが、通常は0.5〜５μｍ程度、好ましくは、１
〜２μｍ程度が望ましい。

なお、本発明のカラーフィルターの有する着色樹脂層
は、それ自体充分な耐久性を有する良好な材料で構成さ
れているが、特に、より各種の環境条件から、着色樹脂
層を保護するためには、着色樹脂層表面に、ポリアミ
ド，ポリイミド，ポリウレタン，ポリカーボネート，シ
リコン系等の有機樹脂やSi₃N₄,SiO₂,SiO,Al₂O₃,Ta₂O₃等
の無機膜をスピンコート，ロールコートの塗布法で、あ
るいは蒸着法によって、保護層として設けることができ
る。さらに、上記保護層を形成した後、材料によって
は、配向処理を施すことにより、液晶を用いたデバイス
への適用も可能となる。

以上説明した様な着色樹脂層を有するカラーフィルター
は適当な基板上に形成することができる。例えば、ガラ
ス板、透明樹脂板、樹脂フィルム、あるいはブラウン管
表示面、撮像管の受光面、CCD,BBD,CID,BASIS等の固体
撮像素子が形成されたウエハー，薄膜半導体を用いた密
着型イメージセンサー、液晶ディスプレー面、カラー電
子写真用感光体等があげられる。

着色樹脂層と下地の基板間との接着性を更に増す必要が
ある場合には、基板上にあらかじめシランカップリング
剤等で薄く塗布した後に着色樹脂パターンを形成する
か、あるいは、あらかじめ着色樹脂中にシランカップリ
ング剤等を少量添加したものを用いてカラーフィルター
を形成することにより、一層効果的である。

以下、図面を参照しつつ、代表的な本発明のカラーフィ
ルターの形成法を説明する。

第１図は本発明のカラーフィルターの形成法を説明する
工程図の１例である。まず、第１図（ａ）に示すごと
く、所望の分光特性を有し、かつ露光波長域での光吸収
率の高い着色材料を所定量配合された感光性樹脂液を用
い、第１色目の下層の着色樹脂膜２を基板１上に、スピ
ンナーを用い、所定の膜厚になるように塗布形成し、適
当な温度条件下でプリベークを行なう。次いで、所望の
分光特性を有し、かつ露光波長域での光吸収率の低い着
色材料を所定量配合された感光性樹脂液を用い、第１色
目の下層の着色樹脂膜２の上に、スピンナーにて塗布形
成し、プリベークを行ない上層の着色樹脂膜３を形成す
る。

そして、第１図（ｂ）に示すごとく、感光性着色樹脂の
感度を有する光（例えば、高圧水銀灯等）で、形成しよ
うとするパターンに対応した所定のパターン形状を有す
るフォトマスク４を介して着色樹脂膜を露光し、パター
ン部の光硬化を行なう。

そして第１図（ｃ）のごとく光硬化部分５を有した着色
樹脂膜２及び３を、未露光部分のみを溶解する溶剤（例
えば、Ｎ−メチル−２−ピロリドン系溶剤等を主成分と
するもの）にて超音波現像した後、リンス処理（例え
ば、1,1,1−トリクロロエタン等）を行なう。次いで、
ポストベーク処理を行ない、第１図（ｄ）のごとき本発
明のパターン状着色樹脂層６を得ることができる。

なお、２色以上からなる本発明のカラーフィルターを形
成する場合には、更に必要に応じて、すなわち用いられ
るフィルターの色の数に応じて、第１図（ａ）から第１
図（ｄ）までの工程を、各色に対応した着色材料を分散
させた着色樹脂液をそれぞれ用いて、単色あるいは上記
と同様に積層して、繰り返して行ない、例えば、第１図
（ｅ）に示した様な異なる色のパターン状着色樹脂層6,
7及び８の３色からなるカラーフィルターを形成するこ
とができる。

また、本発明のカラーフィルターは、第１図（ｆ）に示
すようにフィルター上部に、先に挙げたような材料から
形成した保護層９を有しているものであっても良い。

［作用］本発明のカラーフィルターは、感光性樹脂中に少なくと
も着色材料を分散してなる着色樹脂を用い、フォトリソ
工程の繰り返しにより形成される複数のパターン状着色
樹脂層のうち、少なくとも１色は複数の着色材料により
１つの色成分を得る着色樹脂層であるカラーフィルター
において、該複数の着色材料を露光波長域での光吸収特
性の小さい順に着色樹脂層上部から下部の方向へ配置し
てなるので、複数の着色材料からなる着色樹脂層は、そ
の上部から下部の方向に露光波長域での着色材料の光吸
収特性の小さい順に配置しているため、露光時の光に対
し、着色樹脂層上部での着色材料による光吸収は、着色
材料がランダムに感光性樹脂中に配置されている一般的
なものに比べ少なくなり、従って、より多くの光量が着
色樹脂層下部に達し、結果として少ない露光量で着色樹
脂層全体に均一な光硬化が可能となるものである。

また、少ない露光量での光硬化が可能となることから、
露光時の着色材料自体の光劣化も減少することができ
る。

［実施例］以下に本発明の実施例を示す。

実施例１レッド、グリーン、ブルー３色のカラーフィルターを作
製するのにあたり、グリーン色部分については、シアン
色とイエロー色の各着色樹脂層の積層により形成した。
本実施例で用いたシアン着色性樹脂層とイエロー着色樹
脂層の各分光特性図を第２図（ａ）に示す。この第２図
（ａ）から、露光波長域（約350〜450nm）での光吸収の
大きいイエロー着色樹脂層を下層に、より光吸収の小さ
いシアン着色樹脂層を上層に形成した。

すなわち、ガラス基板上に所望の分光特性を得ることの
できるイエロー着色樹脂材［フアーストーゲンスーパ
ーイエロー（Fastogen Super Yellow）GRO（商品名、
大日本インキ化学工業社製）をPA−1000C（商品名，宇
部興産社製，ポリマー分10％、溶剤＝Ｎ−メチル−２−
ピロリドン）に分散（顔料：ポリマー＝1:2配合）させ
作製した感光性の着色樹脂材］をスピンナー塗布法によ
り、１μｍの膜厚に塗布した。

次に、該着色樹脂層に70℃、20分間のプリベークを行な
った後、シアン着色樹脂材［ヘリオゲンブルー（Heli
ogen Blue）L7080（商品名,BASF社製,C.I.No.74160）を
PA−1000C（商品名，宇部興産社製，ポリマー分10％、
溶剤＝Ｎ−メチル−２−ピロリドン）に分散（顔料：ポ
リマー＝1:8配合）させ作製した感光性の着色樹脂材］
を同様にスピンナーにより、１μｍの膜厚に塗布した。
70℃、20分間のプリベークを行なった後、形成しようと
するパターン形状に対応したパターンマスクを介して高
圧水銀灯にて露光量（500mJ/cm²）にて露光した。

露光終了後、該着色樹脂膜の未露光部のみを溶解する専
用現像液（Ｎ−メチル−２−ピロリドンを主成分とする
現像液）にて超音波を使用して現像し、専用リンス液
（1,1,1−トリクロロエタンを主成分とするリンス液）
で処理した後、200℃、30分間のポストベークを行な
い、パターン形状を有したグリーン色着色樹脂膜を形成
した。

続いて、グリーン色着色パターンの形成されたガラス基
板上に、第２色目としてブルー色着色樹脂材［ヘリオゲ
ンブルー（Heliogen Blue）L7080（商品名,BASF社製,
C.I.No.74160）をPA−1000C（商品名，宇部興産社製，
ポリマー分10％、溶剤＝Ｎ−メチル−２−ピロリドン）
に分散（顔料：ポリマー＝1:2配合）させ作製した感光
性の着色樹脂材］を用い２μｍの膜厚に形成する以外
は、上記と同様にしてブルー色着色パターンを基板上の
所定の位置に形成した。

さらに、この様にしてグリーン色及びブルー色パターン
の形成されている基板上に、第３色目として、レッド色
着色樹脂材［イルガジンレッド（Irgazin Red）BPT
（商品名，チバガイギー（Ciba−Geigy）社製,C.I.No.7
1127）をPA−1000C（商品名，宇部興産社製，ポリマー
分10％、溶剤＝Ｎ−メチル−２−ピロリドン）に分散
（顔料：ポリマー＝1:2配合）させ作製した感光性の着
色樹脂材］を用い、２μｍの膜厚に形成する以外は、上
記と同様にして、レッド色着色パターンを基板上の所定
の位置に形成し、レッド（赤），グリーン（緑），ブル
ー（青）の３色ストライプの着色パターンを得た。

このようにして形成された３色カラーフィルターの分光
特性を第２図（ｂ）に示す。

得られたカラーフィルターは、分光特性をはじめ、耐
熱、耐光、耐溶剤性および密着性に優れ、名生産プロセ
ス中に変化することのない良好なものであった。

比較例１実施例１のグリーン色部分を、シアン着色樹脂層を下層
に、イエロー着色樹脂層を上層に積層し、同様の露光量
（500mJ/cm²）にてパターンを形成したところ、下層ま
での光硬化が不充分なため、現像プロセスで剥離が生
じ、良好なカラーフィルターが得られなかった。

実施例２レッド、グリーン、ブルー３色のカラーフィルターを作
製するのにあたり、グリーン色部分については、比重値
の大きいイエロー顔料と比重値の小さいシアン顔料を共
に分散させた着色樹脂材を用いて形成した。

すなわち、ガラス基板上に所望の分光特性を得ることの
できるグリーン着色樹脂材［ファーストーゲンスーパ
ーイエロー（Fastogen Super Yellow）GRO（商品名、
大日本インキ化学工業社製、比重＝1.85）及びファース
トゲンブルー（Fastogen Blue）GNPW（商品名、大日
本インキ化学工業社製、比重＝1.60）をPA−1000C（商
品名，宇部興産社製，ポリマー分10％、溶剤＝Ｎ−メチ
ル−２−ピロリドン）に分散（イエロー顔料：シアン顔
料：ポリマー＝1:1:2配合）させ作製した感光性の着色
樹脂材］をスピンナー塗布法により、2.0μｍの膜厚に
塗布した。

次いで、該着色樹脂層に70℃、30分間のプリベークを行
なった後、形成しようとするパターン形状に対応したパ
ターンマスクを介して高圧水銀灯にて露光した。

露光終了後、該着色樹脂膜の未露光部のみを溶解する専
用現像液（Ｎ−メチル−２−ピロリドンを主成分とする
現像液）にて超音波を使用して現像し、専用リンス液
（1,1,1−トリクロロエタンを主成分とするリンス液）
で処理した後、200℃、30分間のポストベークを行な
い、パターン形状を有したグリーン色素色樹脂膜を形成
した。

続いて、グリーン色着色パターンの形成されたガラス基
板上に、実施例１と同様にして、ブルー色およびレッド
色の着色パターンを形成し、３色ストライプのカラーフ
ィルターを得た。

得られたカラーフィルターは、分光特性をはじめ、耐
熱、耐光、耐溶剤性および密着性に優れ、各生産プロセ
ス中に変化することのない良好なものであった。

比較例２実施例２のグリーン着色樹脂材に用いるイエロー顔料を
［シミュラーファースイエロー（Symuler Fast Yel
low）4181（商品名、大日本インキ化学工業社製、比重
＝1.33）］にする以外は、実施例２と同様にしてグリー
ン色パターンを形成したところ、露光時の光硬化が不充
分なため、現像プロセスで剥離が生じ、良好なカラーフ
ィルターが得られなかった。

実施例３薄膜トランジスターを基板として、該基板上に本発明の
カラーフィルターを形成してなるカラー液晶表示素子の
作製を以下のように実施した。

まず第３図（ａ）に示すように、ガラス基板（商品名:7
059、コーニング社製）１上に1000Åの層厚のI.T.O画素
電極11をフォトリソ工程により所望のパターンに成形し
た後、この面に更にAlを1000Åの層厚に真空蒸着し、こ
の蒸着層をフォトリソ工程により所望の形状にパターン
ニングして第３図（ｂ）に示すようなゲート電極12を形
成した。

続いて、感光性ポリイミド（商品名：セミコファイン、
東レ社製）を前記電極の設けられた基板１面上に塗布し
絶縁層13を形成し、パターン露光及び現像処理によって
ドレイン電極18と画素電極11とのコンタクト部を構成す
るスルーホール14を第３図（ｃ）に示すように形成し
た。

ここで、基板１を堆積槽内の所定の位置にセットし、堆
積槽内にH₂で希釈されたSiH₄を導入し、真空中でグロー
放電法により、前記電極11,12及び絶縁層13の設けられ
た基板１全面に2000Åの層厚のａ−Siからなる光導電層
（イントリンシック層）15を堆積させた後、この光導電
層15上に引続き同様の操作によって、1000Åの層厚のn⁺
層16を第３図（ｄ）に示したように積層した。この基板
１を堆積槽から取り出し、前記n⁺層16及び光導電層15の
それぞれを、この順にドライエッチング法により所望の
形状に第３図（ｅ）に示したようにパターンニングし
た。

次に、このようにして光導電層15及びn⁺層16が設けられ
ている基板面に、Alを1000Åの層厚で真空蒸着した後、
このAl蒸着層をフォトリソ工程により所望の形状にパタ
ーンニングして、第３図（ｆ）に示すようなソース電極
17及びドレイン電極18を形成した。

最後に、画素電極11のそれぞれに対応させて、実施例１
と同様な方法によりレッド、ブルー及びグリーンの３色
の着色パターンを第３図（ｇ）に示すように形成した
後、第３図（ｈ）の如くこの基板面全面に配向機能を付
与した絶縁膜22としてのポリイミド樹脂を1200Åの層厚
に塗布し、250℃、１時間の加熱処理によって樹脂の硬
化を行ないカラーフィルターが一体化された薄膜トラン
ジスターを作製した。

このように作製されたカラーフィルター付き薄膜トラン
ジスターを用いて更に、カラー用液晶表示素子を形成し
た。

すなわち、ガラス基板（商品名:7059、コーニング社
製）の一面に前記の方法と同様にして、1000ÅのI.T.O
電極層を形成し、更に該電極層上に配向機能を付与した
ポリイミド樹脂からなる層厚1200Åの絶縁層を形成し、
この基板と先に形成したカラーフィルター付き薄膜トラ
ンジスターとの間に液晶を封入して全体を固定して、カ
ラー用液晶表示素子を得た。

このようにして形成されたカラー用液晶表示素子は、良
好な機能を有するものであった。

実施例４３色カラーフィルターを画素電極上に設ける代わりに、
対向電極上に設ける以外は実施例３と同様にして、本発
明のカラーフィルターを有するカラー用液晶表示素子を
得た。

このようにして形成されたカラー用液晶表示素子は、良
好な機能を有するものである。

実施例５３色カラーフィルターをまず対向基板上に形成した後
に、対向電極を設ける以外は実施例３と同様にして、本
発明のカラーフィルターを有するカラー用液晶表示素子
を得た。

この様にして形成されたカラー用液晶表示素子は良好な
機能を有するものであった。

実施例６まず、基板上に３色カラーフィルターを実施例１と同様
にして形成した。

次に、得られたカラーフィルターパターン上に保護及び
平坦化層として透明樹脂膜（PA−1000C（商品名，宇部
興産社製，ポリマー分10％、溶剤＝Ｎ−メチル−２−ピ
ロリドン）］をスピンナー塗布法により約1.0μｍの膜
厚で形成した。

次に、ITOを500Åの厚さにてスパッタリング法により成
膜し、エッチングによりパターニングして透明電極層を
形成した。この上に配向膜としてポリイミド形成溶液
（日立化成工業（株）製、「PIQ」）をスピンナー塗布
し、150℃で30分間加熱し、2000Åのポリイミド皮膜を
形成した。しかる後、このポリイミド皮膜表面をラビン
グ処理した。

このようにして形成したカラーフィルター基板と、あら
かじめ基板上に透明電極パターン及び配向膜を形成しラ
ビング処理した対向する基板とを貼り合わせてセル組み
し、強誘電性液晶を注入し、封口して液晶素子を得た。

得られたカラー用液晶表示素子は良好な機能を有するも
のであった。

実施例７ CCD（チャージ、カップルド、デバイス）の形成された
ウエハーを基板として用い、CCDの有する各受光セルに
対応して、カラーフィルターの有する各着色パターンが
配置されるように、３色ストライプカラーフィルターを
形成する以外は、実施例１と同様にして本発明のカラー
フィルターを有するカラー固体撮像素子を形成した。

このようにして形成されたカラー固体撮像素子は、良好
な機能を有するものであった。

実施例８ CCD（チャージ、カップルド、デバイス）の形成された
ウエハーに、実施例１に於いて形成したカラーフィルタ
ーを、CCDの有する各受光セルに対応して、カラーフィ
ルターの有する各着色パターンが配置されるように位置
合わせをして貼着し、カラー固体撮像素子を形成した。

実施例９第４図の部分平面概略図に示すような本発明のカラーフ
ィルターを有するカラー用フォトセンサーアレイの形成
を第５図に示した工程に従って以下のように実施した。

まず、ガラス基板（商品名:7059、コーニング社製）１
の上にグロー放電法によってａ−Si（アモルファスシリ
コン）層からなる光導電層（イントリンシック層）15を
第５図（ａ）に示すように設けた。

すなわち、H₂で10容量％に希釈されたSiH₄をガス圧0.50
Torr、RF（Radio Frequency）パワー10W、基板温度250
℃で２時間基板上に堆積させることによって0.7μｍの
膜厚の光導電層15を得た。

続いて、この光導電層15上にグロー放電法により第５図
（ｂ）に示すようにn⁺層16を設けた。

すなわち、H₂で10容量％に希釈されたSiH₄と、H₂で100p
pmに希釈されたPH₃とを1:10で混合したガスを原料とし
て用い、その他は、先の光導電層の堆積条件と同様にし
て光導電層15に連続して、0.1μｍの層厚のn⁺層16を設
けた。

次に、第５図（ｃ）に示すように電子ビーム蒸着法でAl
を0.3μｍの層厚にn⁺層16上に堆積させて、導電層19を
堆積した。続いて、第５図（ｄ）に示すように導電層19
の光変換部となる部分に相当する部分を除去した。

すなわち、ポジ型のマイクロポジット1300−27（商品
名、Shipley社製）フォトレジストを用いて所望の形状
にフォトレジストパターンを形成した後、リン酸（85容
量％水溶液）、硝酸（60容量％水溶液）、氷酢酸及び水
を16:1:2:1の割合で混合したエッチング溶液を用いて露
出部（レジストパターンの設けられていない部分）の導
電層19を基板上から除去し、共通電極21及び個別電極20
を形成した。

次に、光変換部となる部分のn⁺層16を第５図（ｅ）に示
すように除去した。

すなわち、上記マイクロボジット1300−27フォトレジス
トを基板から剥離した後、平行平板型プラズマエッチン
グ装置DEM−451（日電アネルバ社製）を用いてプラズマ
エッチング法（別名リアクティブイオンエッチング法）
でRFパワー120W、ガス圧0.1TorrでCF₄ガスによるドライ
エッチングを５分間行ない、露出部のn⁺層16及び光導電
層15の表面層の一部を基板から除去した。

なお、本実施例では、エッチング装置のカソード材料の
インプランテーションを防止するために、カソード上に
ポリシリコンのスパッタ用ターゲット（８インチ、純度
99.999％）を置き、その上に試料をのせ、カソード材料
のSUSが露出する部分はドーナッツ状に切抜いたテフロ
ンシートでカバーし、SUS面がほとんどプラズマでさら
されない状態でエッチングを行なった。その後、窒素を
３/minの速度で流したオーブン内で20℃、60分の熱処
理を行なった。

こうして作成されたフォトセンサーアレイの表面に、次
に保護層を以下のようにして形成した。

すなわち、フォトセンサーアレイ上にグロー放電法によ
って保護層９としてのシリコンナイトライド層を形成し
た。

すなわち、H₂で10容量％に希釈されたSiH₄と100％NH₃を
1:4の流量比で混合した混合ガスを用い、その他は先の
ａ−Si層を形成したのと同様にして、0.5μｍの層厚の
シリコンナイトライド（ａ−SiNH）層からなる保護層９
を第５図（ｆ）に示すように形成した。

更に、この保護層９を基板として、実施例１と同様にし
て、グリーン，ブルー，レッド（6,7,8）の３色の着色
パターンからなるカラーフィルターを形成し、第４図に
示すように、各フォトセンサー上にそれぞれ着色フィル
ターが配置されたカラーフォトセンサーアレイを形成し
た。

本実施例に於いて形成されたカラーフォトセンサーアレ
イに於いても、良好な機能を有するものであった。

実施例10 実施例１に於いて形成したカラーフィルターを、接着剤
を用いて、実施例９に於いて形成したフォトセンサーア
レイ上に貼着することによりカラーフォトセンサーアレ
イを形成した。

本実施例に於いて形成したカラーフォトセンサーも実施
例９に於いて形成したものと同様に、良好な機能を有す
るものであった。

［発明の効果］以上説明したように、本発明においては、感光性樹脂中
に着色材料を分散した着色樹脂を用い、フォトリソ工程
にて形成するカラーフィルターで、１つの色成分を複数
の着色材料により得る場合、露光波長域での着色材料の
光吸収の小さいものほど上層部へ配置したため、露光プ
ロセス時における着色樹脂層内での光透過が優れ、それ
により着色樹脂層全体の均一な光硬化が行なわれ、密着
性の良い、プロセス上安定した着色樹脂膜を形成するこ
とができる。

また、露光量自体が少なくてすむことにより、生産性に
優れ、かつ着色材料自体の不必要な劣化も少なく、品質
の良いカラーフィルターを形成することができる。

また、本発明において使用した感光性基を有する芳香族
系のポリアミド樹脂および芳香族系のポリイミド樹脂を
用いれば、機械的強度にも優れ、かつ、耐熱性、耐光
性、耐溶剤性等の諸特性に優れた微細パターンを有する
カラーフィルターが、簡便に作製できる着色樹脂材を用
い、簡便な製造工程により作製することが可能となっ
た。従って、性能の良好なカラーフィルターを必要とす
る広範囲な各種デバイスへの適用が可能となり、諸特性
の優れたカラーデバイスを作製することが可能となっ
た。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）〜（ｆ）は本発明の代表的なカラーフィル
ターの形成法を説明するための工程図、第２図（ａ）、
（ｂ）は実施例１におけるシアン色とイエロー色の着色
樹脂層の分光透過率を示すグラフ及びそれを用いて得た
カラーフィルターの有する着色樹脂層の分光透過率を示
すグラフ、第３図（ａ）〜（ｈ）は本発明のカラーフィ
ルターを有するカラー用液晶表示素子の製造工程図、第
４図は本発明のカラーフィルターを有するカラー用フォ
トセンサーアレイの模式的平面部分図、第５図（ａ）〜
（ｇ）は、第４図に示したカラー用フォトセンサーアレ
イの形成工程図である。 1:基板、2,3:着色樹脂膜 4:フォトマスク、5:光硬化部分 6,7,8:パターン状着色樹脂層 9:保護層 10a:シアン色着色樹脂層の分光特性 10b:イエロー色着色樹脂層の分光特性 10c:ブルー色着色樹脂層の分光特性 10d:グリーン色着色樹脂層の分光特性 10e:レッド色着色樹脂層の分光特性 11:画素電極、12:ゲート電極 13:絶縁層、14:スルホール 15::光導電層、16:n⁺層 17:ソース電極、18:ドレイン電極 19:導電層、20:個別電極 21:共通電極、22:絶縁膜

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者村田辰雄東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者関村信行東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】感光性樹脂中に少なくとも着色材料を分散
してなる着色樹脂を用い、フォトリソ工程の繰り返しに
より形成される複数のパターン状着色樹脂層のうち、少
なくとも１色は複数の着色材料により１つの色成分を得
る着色樹脂層であるカラーフィルターにおいて、該複数
の着色材料を露光波長域での光吸収特性の小さい順に着
色樹脂層上部から下部の方向へ配置してなることを特徴
とするカラーフィルター。
【請求項２】前記感光性樹脂が、感光性基を分子内に持
つ芳香族系のポリアミド樹脂またはポリイミド樹脂であ
る特許請求の範囲第１項記載のカラーフィルター。
【請求項３】前記複数の着色材料により１つの色成分を
得る着色樹脂層が、イエローとシアンの着色材料により
グリーンを得る層で、着色樹脂層上部にシアンの着色材
料、下部にイエローの着色材料を配置して形成されてい
る特許請求の範囲第１項記載のカラーフィルター。
【請求項４】前記着色樹脂層が基板上に設けられたパタ
ーン状の着色樹脂層である特許請求の範囲第１項または
第３項記載のカラーフィルター。
【請求項５】前記着色樹脂層が基板上に感光性着色樹脂
膜を塗布形成した後、所定のマスクにて露光、現像する
ことにより形成したパターン状の着色樹脂層である特許
請求の範囲第１項または第３項記載のカラーフィルタ
ー。
【請求項６】感光性樹脂中に少なくとも着色材料を分散
してなる着色樹脂を用い、フォトリソ工程の繰り返しに
より形成される複数のパターン状着色樹脂層のうち、少
なくとも１色は複数の着色材料により１つの色成分を得
る着色樹脂層を有し、該複数の着色材料を露光波長域で
の光吸収特性の小さい順に着色樹脂層上部から下部の方
向へ配置してなるカラーフィルター及び液晶を備えた液
晶素子。
【請求項７】感光性樹脂中に少なくとも着色材料を分散
してなる着色樹脂を用い、フォトリソ工程の繰り返しに
より形成される複数のパターン状着色樹脂層のうち、少
なくとも１色は複数の着色材料により１つの色成分を得
る着色樹脂層を有し、該複数の着色材料を露光波長域で
の光吸収特性の小さい順に着色樹脂層上部から下部の方
向へ配置してなるカラーフィルターを備えた固体撮像素
子。
【請求項８】感光性樹脂中に少なくとも着色材料を分散
してなる着色樹脂を用い、フォトリソ工程の繰り返しに
より形成される複数のパターン状着色樹脂層のうち、少
なくとも１色は複数の着色材料により１つの色成分を得
る着色樹脂層を有し、該複数の着色材料を露光波長域で
の光吸収特性の小さい順に着色樹脂層上部から下部の方
向へ配置してなるカラーフィルターを備えたイメージセ
ンサ素子。