JPH0769486B2

JPH0769486B2 - カラーフィルターおよびこれを用いた素子

Info

Publication number: JPH0769486B2
Application number: JP30907086A
Authority: JP
Inventors: 信行関村; 英昭 ▲高▼尾; 美樹田村; 優神尾; 辰雄村田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1986-12-27
Filing date: 1986-12-27
Publication date: 1995-07-31
Anticipated expiration: 2010-07-31
Also published as: JPS63165803A

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を用いた素子に関
し、特にカラーディスプレイやカラー撮像素子及びカラ
ーセンサー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の歩留りが悪いとい
った欠点を有している。また染色可能な色素の耐熱性が
150℃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、これらのカラーフィルターは、
ポリアミノ系樹脂に着色材を混合した着色樹脂膜により
形成されているため、耐熱性、耐光性等の特性に優れた
有用なカラーフィルターである。

さらに、近年ではカラーフィルターの製造工程を簡単に
するために、感光性を有する、例えばポリイミド樹脂を
用いた着色材を使用したカラーフィルターが開発されて
いる。例えば、特開昭57−16407号公報，特開昭57−747
07号公報、特開昭60−129707号公報等に開示されてい
る。

しかしながら、前記の着色樹脂膜により形成さるカラー
フィルターは、いずれも着色樹脂膜の表面粗さについて
の検討が行なわれていないために、カラーフィルターに
光が照射された時のカラーフィルターの散乱量が、赤
色、緑色、青色の各着色樹脂膜によって種々に異なり、
色の表示品位やセンサーの色特性に悪影響を及ぼすため
に充分に満足のいくものでなかった。

［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、従来の着色樹脂層を使用することにより、カラーフ
ィルターが有する耐熱性、耐光性、耐溶剤性等の利点を
そのまま保有すると共に、さらに表示品位やセンサーの
色特性が良く、フレアの少ない優れたカラーフィルター
およびこれを用いた素子を提供することにある。

［問題点を解決するための手段］及び［作用］すなわち、本発明の第一の発明は、樹脂中に顔料を分散
してなる着色樹脂を用いて、印刷工程またはフォトリソ
工程により形成される青色、緑色および赤色のパターン
状の着色樹脂層を有するカラーフィルターにおいて、前
記各着色樹脂層の表面粗さが青色着色樹脂層、緑色着色
樹脂層、赤色着色樹脂層の順に大きくなる様に形成され
てい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、樹脂中に顔料を分散してなる着
色樹脂を用いて、印刷工程またはフォトリソ工程により
形成される青色、緑色および赤色のパターン状の着色樹
脂層を有し、前記各着色樹脂層の表面粗さが青色着色樹
脂層、緑色着色樹脂層、赤色着色樹脂層の順に大きくな
る様に形成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、樹脂中に顔料を分散してなる着
色樹脂を用いて、印刷工程またはフォトリソ工程により
形成される青色、緑色および赤色のパターン状の着色樹
脂層を有し、前記各着色樹脂層の表面粗さが青色着色樹
脂層、緑色着色樹脂層、赤色着色樹脂層の順に大きくな
る様に形成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、樹脂中に顔料を分散してなる着
色樹脂を用いて、印刷工程またはフォトリソ工程により
形成される青色、緑色および赤色のパターン状の着色樹
脂層を有し、前記各着色樹脂層の表面粗さが青色着色樹
脂層、緑色着色樹脂層、赤色着色樹脂層の順に大きくな
る様に形成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。

一般に、ある粒子に光が当ったとき、光は散乱し、その
粒子が光の波長に比べて小さい場合は、その散乱強度は
粒子の体積の２乗に比例し、そのときの波長の４乗に反
比例することがレイリー散乱として知られている。

従って、表面に凹凸がある場合も、レイリー散乱に相当
する散乱が起こるので、カラーフィルターにおいて、着
色樹脂膜の表面が粗れている場合、入射光が散乱を受け
るのは避けることはできない。

いま、図面に基づいて入射光の散乱状態について説明す
る。第６図は、着色樹脂層の表面粗さにより光が散乱す
る状態を示す説明図である。同第６図において、基板61
上に、樹脂62中に顔料粒子63が分散している着色樹脂層
を形成し、該着色樹脂層に入射光64を入射させると、入
射光64は着色樹脂層の表面の粗れにより、散乱光65とな
って散乱される。

一方、カラーフィルターの着色樹脂層の表面が完全に平
滑であれば、散乱がほとんど発生しないが、しかし顔料
を樹脂中に分散させてなる着色樹脂により形成されるカ
ラーフィルターの場合、顔料は樹脂に溶解せず、所定の
粒径の顔料が樹脂中に分散しているので、どうしても表
面は粗れやすい。

しかしながら、従来においては、前記着色樹脂層による
カラーフィルターの表面粗さについて検討がなされてい
なかったので、青色、緑色、赤色の各着色樹脂層の表面
粗さがほぼ同一の場合には、青色の着色樹脂層の散乱が
一番大きく、次に緑色の着色樹脂層の散乱が大きく、赤
色の着色樹脂層の散乱が一番小さくなる。

また、同じ青色の着色樹脂層でも、表面粗さが大きい
程、散乱強度も大きくなる。

このように、従来は青色、緑色、赤色の各着色樹脂層の
散乱強度が各々異なるので、例えば液晶表示素子の場合
は各色の見え方が異なり表示品位を低下させている。

又、固体撮像素子等のセンサーの場合は、各色の分光特
性のバランスが異なり、センサー特性を低下させてい
る。

本発明のカラーフィルターは、着色樹脂層の表面粗さを
青色着色樹脂層、緑色着色樹脂層、赤色着色樹脂層の順
に大きくすることにより、青色、緑色、赤色の各着色樹
脂層の散乱強度をほぼ等しくして、カラーバランスを良
好にするものである。

又、本発明のカラーフィルターは、機械的特性や耐熱
性、耐光性、耐溶剤性等の耐久性の良い樹脂系及び顔料
を用いた着色樹脂層から形成されているため、信頼性に
優れた特性を有しているので、優れたカラーフィルター
を簡易に設計することが可能であると共に、一般の印刷
工程やフォトリソ工程のみの簡便な方法で微細なパター
ンを形成することができる。

本発明における着色樹脂層の表面粗さは、JIS B 0601で
規定している中心線平均粗さ値（Ra）で表わされるもの
である。

いま、本発明におけるカラーフィルターの表面粗さを
（Ra）で表わし、青色着色樹脂層の粗れを（Ra）_Ｂ、緑
色着色樹脂層の粗れを（Ra）_Ｇ、赤色着色樹脂層の粗れ
を（Ra）_Ｒとすると、（Ra）_Ｂ＜（Ra）_Ｇ＜（Ra）_Ｒを満足することを要し、例えば、（Ra）_B:（Ra）_G:（R
a）_Ｒの比率は、（Ra）_Ｒを1.0とすると、（0.7〜0.85）：（0.85〜0.95）:1.0 が好ましい。

表面粗さの評価法としては、スローン社製のDektak 303
0等の触針式の「表面形状測定器」が簡便である。

本発明において、着色樹脂層の表面を粗くする方法とし
ては、例えば前記樹脂に分散させる顔料粒子の大きさをコントロー
ルして、表面の凹凸を形成する前記着色樹脂で形成した着色樹脂層の表面にコロナ放
電を行ない、コロナを照射して凹凸を形成する等が挙げられる。

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
る樹脂としては、300℃以下で硬化膜が得られるもの、
例えば、アクリル系樹脂、ポリアミノ系樹脂（ポリイミ
ド樹脂、ポリアミド樹脂）、エポキシ系樹脂、ウレタン
系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、シリコン系樹脂等
で、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。

アクリル系樹脂としては、日本合成ゴム社製のJMC−25
や積水ファインケミカル社製のRFG等が挙げられる。

前記樹脂に感光性を持たせるには、感光性を有する基を
分子内に持つようにすれば良い。

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。

この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、上記本発明の感光性ポリアミノ系樹
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
る顔料としては、有機顔料、無機顔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。また、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、一例として挙げれば上記感光性ポリアミノ
系樹脂溶液に所望の分光特性を有する上記顔料を10〜50
％程度の割合で配合し、超音波あるいは三本ロール等に
より充分に分散させた後、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、エレクトロクロミィー（EC）表示装置
の基板等があげられる。

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図は本発明の感光性着色樹脂によるカラーフィルタ
ーの形成法を説明する工程図である。まず、第１図
（ａ）に示すごとく、所望の分光特性を有する顔料を所
定量配合されたポリアミノ系樹脂液（NMP溶液）を用
い、第１色目の着色樹脂膜２を所定の基板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、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
３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2aを有した着色
樹脂膜２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４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、各色に対応した顔料を分散させ
た着色樹脂液をそれぞれ用い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4,5及び６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７を有しているものであっても良い。

［実施例］以下に本発明の実施例を示す。

実施例１ガラス基板上に、所望の分光特性を得ることのできる青
色着色樹脂材［ヘリオゲンブルー（Heliogen Blue）L
7080（商品名,BASF社製,C.I.No.74160）で、粒子の直径
が約0.04μのものをPA−1000（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、
顔料：ポリマー＝1:2配合）に分散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。次に該着色樹脂層に80℃、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、150℃、30分間のポストベークを行
ない、パターン形状を有した青色着色樹脂膜を形成し
た。この様にして形成した青色カラーフィルターの表面
粗さは約Ra＝90Åであった。

続いて、青色着色パターンの形成されたガラス基板上
に、第２色目として緑色着色樹脂材［リオノールグリ
ーン（Lionol Green）6YK（商品名，東洋インキ社製,C.
I.No.74265）で、粒子の直径が約0.045μのものをPA−1
000（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、顔料：ポリマー＝1:2配
合）に分散させ作製した感光性の着色樹脂材］を用いる
以外は、上記と同様にして、緑色着色パターンを基板上
の所定の位置に形成した。この様にして形成した緑色カ
ラーフィルターの表面粗さは約Ra＝100Åであった。

さらに、この様にして青色及び緑色パターンの形成され
ている基板上に、第３色目として、赤色着色樹脂材［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.71127）で、粒子の
直径が約0.05μのものをPA−1000（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、顔料：ポリマー＝1:2配合）に分散させ作製した感
光性の着色樹脂材］を用いる以外は、上記と同様にし
て、赤色着色パターンを基板上の所定の位置に形成し
た。この様にして形成した赤色カラーフィルターの表面
粗さは約Ra＝110Åであった。この様にして、Ｒ（赤）,
G（緑）,B（青）の３色ストライプの着色パターンを得
た。

また、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図に示す。

得られたカラーフィルターの散乱光を積分球を用いて測
定したところ、青色、緑色、赤色の各色着色パターンで
の散乱強度は、0.1％以下とほぼ同じものであった。従
って、ヒーズ率が小さいので、コントラストも向上し、
良好な表示品位のカラーフィルターを得ることができ
た。

通常、散乱を考える場合、例えば緑色フィルターの場
合、緑色よりも短波長域の青色の光を大きく散乱するは
ずであるが、本発明の様な顔料を用いる吸収タイプのカ
ラーフィルターでは、青色を顔料が吸収するので、青色
での散乱は極力おさえられる。

従って、本発明の様に、所望の色の波長域に対してのみ
散乱を考えれば有効なものである。

また、得られたカラーフィルターは耐熱性に優れ、250
℃以上の温度にも耐え、これによりCF上にITOのスパッ
タによる形成が可能となる。

また、硬度が高く機械的特性が優れ、液晶セル内にスペ
ーサーと接する形でCFを構成したものでも圧着時にCFが
破損したりしない。さらに、耐溶剤性に優れ、硬化後は
各溶剤に強く、各生産プロセス工程中に変化することが
なく、また耐光性にも優れたものである。

比較例１青色、緑色、赤色の顔料の粒子の直径が約0.06μの同一
の大きさの顔料を用いて実施例１と同様の方法で、Ｒ
（赤）,G（緑）,B（青）の３色ストライプの着色パター
ンを形成したカラーフィルターを作成した。

得られた赤色，緑色，青色の着色パターンの散乱強度は
0.1〜0.5％の散乱強度となり各色で一定していなかっ
た。

実施例２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して実施した。

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）に示すように積層した。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赤、青及び緑の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、表
示品位の良好な機能を有するものであった。

実施例３３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２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、表
示品位の良好な機能を有するものである。

実施例４３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２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、表示
品位の良好な機能を有するものであった。

実施例５ 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、フレ
アがなく、センサーの色特性の良好な機能を有するもの
であった。

実施例６ 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７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、上記マイクロポジット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７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７
を第５図（ｆ）に示すように形成した。

更に、この保護層７を基板として、実施例１と同様にし
て、青５、緑４、赤６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、フレアがなく、色特性の良好な機能を有
するものであった。

実施例８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７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７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］本発明によれば、感光性基を分子内に有するか、もしく
は感光性基を有しない樹脂中に顔料を分散してなる着色
樹脂材を用いて着色樹脂層を形成し、該着色樹脂層の表
面粗さを、青色着色樹脂層、緑色着色樹脂層、赤色着色
樹脂層の順に大きく形成したパターン形状の着色樹脂層
を有するため、以下の様な効果がある。

すなわち、カラーフィルターから散乱される散乱強度が
青色、緑色、赤色の各色の着色樹脂層でほぼ同じ値にな
るので、各色のコントラストも同じになり、表示素子に
おいては、その表示品位が大幅に向上する。また、セン
サー素子においても、同一の理由からコントラストが向
上し、かつ色特性も良好なものとなる。

また、本発明によれば、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で
きる。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。

さらに本発明によれば、着色樹脂中の着色材の種類や濃
度と着色樹脂層の厚さをコントロールすることで容易に
所望の分光特性を設計することが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）〜（ｆ）は本発明の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図は実施例１に於い
て得られた本発明の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および第６図は本発
明における着色樹脂層の表面粗さにより光が散乱される
状態を示す説明図である。 1,61:基板、2:着色樹脂膜 2a:光硬化部分、3:フォトマスク 4,5,6:パターン状着色樹脂層 7:保護層 8:赤色着色樹脂層の分光特性 9:緑色着色樹脂層の分光特性 10:青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 62:樹脂、63:顔料粒子 64:入射光、65:散乱光

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者神尾優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

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】樹脂中に顔料を分散してなる着色樹脂を用
いて、印刷工程またはフォトリソ工程により形成される
青色、緑色および赤色のパターン状の着色樹脂層を有す
るカラーフィルターにおいて、前記各着色樹脂層の表面
粗さが青色着色樹脂層、緑色着色樹脂層、赤色着色樹脂
層の順に大きくなる様に形成されていることを特徴とす
るカラーフィルター。
【請求項２】前記樹脂が感光性基を分子内に有する樹脂
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感光性基を有す
る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５】樹脂中に顔料を分散してなる着色樹脂を用
いて、印刷工程またはフォトリソ工程により形成される
青色、緑色および赤色のパターン状の着色樹脂層を有
し、前記各着色樹脂層の表面粗さが青色着色樹脂層、緑
色着色樹脂層、赤色着色樹脂層の順に大きくなる様に形
成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６】樹脂中に顔料を分散してなる着色樹脂を用
いて、印刷工程またはフォトリソ工程により形成される
青色、緑色および赤色のパターン状の着色樹脂層を有
し、前記各着色樹脂層の表面粗さが青色着色樹脂層、緑
色着色樹脂層、赤色着色樹脂層の順に大きくなる様に形
成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７】樹脂中に顔料を分散してなる着色樹脂を用
いて、印刷工程またはフォトリソ工程により形成される
青色、緑色および赤色のパターン状の着色樹脂層を有
し、前記各着色樹脂層の表面粗さが青色着色樹脂層、緑
色着色樹脂層、赤色着色樹脂層の順に大きくなる様に形
成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。