JPH0820567B2

JPH0820567B2 - カラーフィルターおよびこれを用いた素子

Info

Publication number: JPH0820567B2
Application number: JP30169586A
Authority: JP
Inventors: 英昭 ▲高▼尾; 優神尾; 辰雄村田; 美樹田村; 信行関村
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1986-12-19
Filing date: 1986-12-19
Publication date: 1996-03-04
Anticipated expiration: 2011-03-04
Also published as: JPS63155103A

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、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。

近年感光性を有するポリイミド樹脂を用いた着色剤が
知られてきたが、この樹脂はポリイミド前駆体型であ
り、イミド化の為に通常300℃以上の熱硬化が必要であ
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が、感光性樹脂中に
着色材を混入させたことにより、露光時に着色材自体の
光吸収を伴うため、通常の露光に比べてより大きな露光
エネルギーが必要となり、生産性上、充分に満足のいく
ものではなかった。

さらに、混合させる着色材の種類により光吸収特性の
差があり、必要とする露光エネルギーにも差を生じ、生
産時に着色材の材料あるいは色毎に露光エネルギーを変
えるという煩雑な方法をとらねばならなかった。

また、以上の様な理由により、各色毎の光硬化度合に
バラツキが生じ、場合によっては現像時に剥離を生じる
等の生産上不安定な要因を有していた。

［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、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およ
びこれを用いた素子を提供することにある。

特に、感光性樹脂中に着色材料を混入させた着色樹脂
液を用いてカラーフィルターを形成する方法において、
露光プロセス時における露光エネルギーの増大及び色に
よる差の発生をおさえ、形成されたカラーフィルター層
としての優れた諸特性に悪影響を及ばさずに生産性の優
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、感光性樹脂に少な
くとも着色材料及び光重合開始剤を混合してなる複数色
の着色樹脂液を用い、フォトリソ工程の繰り返しにより
形成された複数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、該複数色の着色樹脂液中に含
有する各々の光重合開始剤の量を350〜450nmの波長域で
着色樹脂層のもつ透過スペクトルの面積の小さいもの程
多く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、感光性樹脂に少なくとも着色
材料及び光重合開始剤を混合してなる複数色の着色樹脂
液を用い、フォトリソ工程の繰り返しにより形成された
複数色のパターン状の着色樹脂層を有し、該複数色の着
色樹脂液中に含有する各々の光重合開始剤の量を350〜4
50nmの波長域で着色樹脂層のもつ透過スペクトルの面積
の小さいもの程多く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、感光性樹脂に少なくとも着色
材料及び光重合開始剤を混合してなる複数色の着色樹脂
液を用い、フォトリソ工程の繰り返しにより形成された
複数色のパターン状の着色樹脂層を有し、該複数色の着
色樹脂液中に含有する各々の光重合開始剤の量を350〜4
50nmの波長域で着色樹脂層のもつ透過スペクトルの面積
の小さいもの程多く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、感光性樹脂に少なくとも着色
材料及び光重合開始剤を混合してなる複数色の着色樹脂
液を用い、フォトリソ工程の繰り返しにより形成された
複数色のパターン状の着色樹脂層を有し、該複数色の着
色樹脂液中に含有する各々の光重合開始剤の量を350〜4
50nmの波長域で着色樹脂層のもつ透過スペクトルの面積
の小さいもの程多く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する
ことが可能であるが、特にカラーフィルターとしての信
頼性の観点から、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が好ましい。

この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（以下、両者を合わせて感光性
ポリアミノ系樹脂と称す）としては、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
熱で硬化膜を形成できるもので、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。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−
1000（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、上記感光性ポリアミノ系樹脂溶液に所望
の分光特性を有する上記着色材料を重量比で樹脂１に対
し0.1〜1.5程度の割合で配合し、超音波あるいは三本ロ
ール、ボールミルや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。

本発明の着色樹脂液に混合する光重合開始剤として
は、例えば、ベンゾフェノン、ミヒラーズケトン［4,
4′−ビス（ジメチルアミノ）ベンゾフェノン］、4,4′
−ビス（ジエチルアミノ）ベンゾフェノン、４−メトキ
シ−４′−ジメチルアミノベンゾフェノン、２−エチル
アントラキノン、２−ターシャリーブチルアントラキノ
ン、1,2−ベンゾ−9,10−アントラキノン、フェナント
ラキノン、アセトフェノン、チオキサントン、メチルチ
オキサントン、クロルチオキサントン、ベンゾフェノン
チオキサントン、2,4−ジエチルチオキサントン及びそ
の他の芳香族ケトン等の芳香族ケトン類；ベンゾインメ
チルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾイン
イソプロピルエーテル、ベンゾインフェニルエーテル等
のベンゾインエーテル類；ベンゾイン、メチルベンゾイ
ン、エチルベンゾイン及びその他のベンゾイン類；及び
1,5−アセナフテン等のアセナフテン類、アントラニル
酸ジメチルアミノベンゾエート等のベンゾエート類等を
挙げることができる。

着色樹脂液中に混合する光重合開始剤の量は、使用す
る着色材料により異なり、各着色樹脂層の露光機に使用
されるランプのピーク波長（365,405,436nm）を含む350
〜450nm波長域での吸収スペクトルにより設定され、色
毎の透過スペクトルの面積の小さいもの程多量に加え
る。この場合、生産性の観点からは、各着色樹脂液に対
する露光時の露光エネルギーを等しくする、すなわち露
光時間を同一にする様に必要最低限の光重合開始剤を添
加すればよい。例えば、感光性ポリアミノ系樹脂100重
量部に対し、0.1〜30重量部、好ましくは0.1〜20重量部
の範囲で設定して加える。この範囲内での添加において
は、形成されたカラーフィルター層の特性に大きく影響
を及ぼすことはない。

光重合開始剤はあらかじめ溶媒に希釈しておき、感光
性樹脂溶液に着色材料を混合あるいは分散させた中に加
えて調整する。

本発明のカラーフィルターの有する着色樹脂層は、前
記光重合開始剤を加えた着色樹脂液をスピンナー，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0.5〜５
μｍ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着色材料を所定量配合し、かつ光
重合開始剤を所定量配合されたポリアミノ系樹脂液（NM
P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）にて超音波現象した後、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。

次に、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、かつ光重合開始剤を、350〜450nmの波長域
での各着色樹脂層の透過スペクトルの透過面積の小さい
もの程多くした所定量を配合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。

［作用］本発明のカラーフィルターは、感光性樹脂に少なくと
も着色材料及び光重合開始剤を混合してなる複数色の着
色樹脂液を用い、フォトリソ工程の繰り返しにより形成
された複数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、該複数色の着色樹脂液中に含有す
る各々の光重合開始剤の量を、350〜450nmの波長域で着
色樹脂層のもつ透過スペクトルの面積の小さいもの程多
くしてなるので、一般の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可能な上、光重合
開始剤を各色の感光領域における光吸収特性に対応させ
た量だけ混入させていることにより、各色形成時に必要
な露光エネルギーの差もなく、安定した現像パターンが
得られ、生産性良くカラーフィルターを形成することが
できる。

［実施例］以下に本発明の実施例を示す。

実施例１第２図に本実施例に使用した３色カラーフィルターの
各着色樹脂層の分光特性を示す。各着色材に対する光重
合開始剤の混入量は、各色の必要露光エネルギーがほぼ
同じになる様に、第２図の波長350〜450nmにおける各色
の透過スペクトル量の少ない色ほど多く配合させた。

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 Blu
e）L7080（商品名,BASF社製,C.I.No.74160）をPA−1000
C（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、光重合開始剤をポリアミド樹脂に対し
10wt％配合させて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、1.5μｍの膜厚に塗布した。次に
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
を有した青色着色樹脂膜を形成した。

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）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、顔
料：ポリマー＝1:2配合）に分散させ、光重合開始剤を
ポリアミド樹脂に対し20wt％配合させて作製した感光性
の着色樹脂材］を用いる以外は、上記と同条件にて緑色
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）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、顔料：ポリマー＝1:2
配合）に分散させ、光重合開始剤をポリアミド樹脂に対
し12wt％配合させて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、Ｒ（赤）,G（緑）,B（青）
の３色ストライプの着色パターンを得た。

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。

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:7059、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、
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、
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良好
な機能を有するものであった。

実施例５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、得え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８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.
50Torr、RF（Radio Frequency）パワー10W、基板温度25
0℃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10
0ppm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面がほとんどブラズマでさ
らされない状態でエッチングを行なった。その後、窒素
を3l/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。

こうして作製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、良好な機能を有するものであった。

実施例９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８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８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、本発明によれば、感光性樹脂に
少なくとも着色材料及び350〜450nmの波長域で着色樹脂
層のもつ透過スペクトルの面積の小さい色ほど多量の光
重合開始剤を混合させていることにより、各色における
露光、現像プロセスでの条件にバラツキが小さく、生産
性の優れた方法により安定したカラーフィルターを得る
ことが可能となった。

さらに、各着色樹脂の光硬化に必要な露光エネルギー
量を等しくする様に光重合開始剤を設定することによ
り、色毎に露光時間を変える必要がなく、より生産性上
良好な方法となる。

また、本発明によれば、感光性ポリアミノ系樹脂を用
いているため、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である。 1: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

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者田村美樹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】感光性樹脂に少なくとも着色材料及び光重
合開始剤を混合してなる複数色の着色樹脂液を用い、フ
ォトリソ工程の繰り返しにより形成された複数色のパタ
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、該複数色の着色樹脂液中に含有する各々の光重合開
始剤の量を350〜450nmの波長域で着色樹脂層のもつ透過
スペクトルの面積の小さいもの程多くしてなることを特
徴とするカラーフィルター。
【請求項２】前記複数色の着色樹脂液中に含有する光重
合開始剤の量が、各色の光硬化に必要な露光エネルギー
量を等しくする様に設定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３】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４】前記芳香族系のポリアミド樹脂またはポリ
イミド樹脂が、200℃以下にて硬化膜を得ることのでき
るものよりなる特許請求の範囲第３項記載のカラーフィ
ルター。
【請求項５】前記複数色のパターン状の着色樹脂層がＲ
（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）よりなり、各着色樹脂液中
に含有される光重合開始剤の量のうち、Ｇ（緑）中の含
有量が最も多く設定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６】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７】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項記載のカラーフィルタ
ー。
【請求項８】感光性樹脂に少なくとも着色材料及び光重
合開始剤を混合してなる複数色の着色樹脂液を用い、フ
ォトリソ工程の繰り返しにより形成された複数色のパタ
ーン状の着色樹脂層を有し、該複数色の着色樹脂液中に
含有する各々の光重合開始剤の量を350〜450nmの波長域
で着色樹脂層のもつ透過スペクトルの面積の小さいもの
程多く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９】感光性樹脂に少なくとも着色材料及び光重
合開始剤を混合してなる複数色の着色樹脂液を用い、フ
ォトリソ工程の繰り返しにより形成された複数色のパタ
ーン状の着色樹脂層を有し、該複数色の着色樹脂液中に
含有する各々の光重合開始剤の量を350〜450nmの波長域
で着色樹脂層のもつ透過スペクトルの面積の小さいもの
程多く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１０】感光性樹脂に少なくとも着色材料及び光
重合開始剤を混合してなる複数色の着色樹脂液を用い、
フォトリソ工程の繰り返しにより形成された複数色のパ
ターン状の着色樹脂層を有し、該複数色の着色樹脂液中
に含有する各々の光重合開始剤の量を350〜450nmの波長
域で着色樹脂層のもつ透過スペクトルの面積の小さいも
の程多く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。