JPS5888705A - 色フイルタの製造方法 - 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】 本発明は、カラーテレビカメラ等に使用する色フィルタ
の製造方法に関するものである。

従来、有機色フィルタの製造方法には、大きくわけて２
つの方法がある。

まず、第１の製造方法は、第１図（Ａ）〜（Ｄ）に示す
ような方法が一般的に用いられていた。すなわち、光学
研磨を施しだガラス基板１上に、ポリビニルアルコール
、グリユー、ゼラチン、カゼイン等に、重クロム酸アン
モン等で感光性を付与した感光液を、ローラーコート、
ディツピング、スピンナー等で、均一に塗布し、乾燥し
た後マスク露光法で１色目のパターン部分だけ光硬化さ
せ、現像して必要なパターン以外を除去して染色ベース
膜２を形成した後に、所定の分光特性を有する染料で、
１色目のパクーンを染色する。次に染料で染色されるこ
とのない透明な防染膜３を全面に塗布する（第１図（Ａ
））。

次に、同様にして第１図ＣＢ）に示すように前記と同じ
感光液を均一に塗布し、乾燥した後マスク露先決で露光
現像して、２色目の染色ベース膜４を形成後所定の分光
特性を有する第２の染料で染色する。さらに、前記透明
な防染膜５を全面に塗布する。

次に同様にして、第１図（Ｃ）に示すように、前記と同
じ感光液を均一に塗布し、乾燥した後、マスク露光法で
露光現像して、３色目の染色ベース膜６を形成し、所定
の分光特性を有する第３の染料で染色する。

最後に、トップコート７を塗布して、第１図（Ｄ）に示
すような色フィルタが製造される。

しかしながら、このような色フィルタの方法では、１色
目の染色ベース膜２と２色目の染色ベース膜４と３色目
の染色ベース膜６を形成する場合、それぞれ基板条件が
異っている。すなわち、第１図（Ｃ）に示すように、１
色目の染色ベース膜２は、ガラス基板１上に直接形成さ
れているが、２色目の染色ベース膜４は、防染膜３上に
形成されており、３色目の染色ベース膜６は、防染膜３
と６上に形成されている。

一方、感光液の密着力が、ガラス基板１と防染膜３，６
で異る。従ってガラス基板に密着力の良い感光液を使用
すると防染膜の界面で剥離が生じやすく、このような従
来の色フィルタの製造方法では、剥離不良が多量に発生
している。さらにまた、防染膜３，５が存在するため、
１，２．３色目の染色ベース膜にそれぞれ段差があり、
２色目。

３色目と形成して行くに従って、パターンの解像度が悪
くなる。すなわち、２色目、３色目の染色ベース膜のパ
ターンがボケる等の欠点があった。

一方、第２の製造方法として、第２図（Ａ）〜（Ｐ）に
示す方法がある。まず、第２図（Ａ）に示す如く光透過
性のガラス基板２１の上にストライプ状に光遮蔽パター
ン、例えばＣ２等の蒸着膜で作った金属層２０を形成す
る。ここで金属膜は固体撮像素子のホトダイオード部以
外に光ノイズが入るのを防ぐだめに遮光膜として用いて
いる。

次に第２図（Ｂ）に示す如くガラス基板２１の上に染色
ベース膜２２（以下、樹脂膜という）を厚さ３〜５μに
形成する。

次に第２図（Ｃ）に示す如く樹脂膜２２の上に防染膜例
えばスピンナーを用いてフォトレジスト２３（例えばミ
プレー社ＡＺ１３６０Ｊ　）をｔｓｏｏｏＸ程度に被覆
し、６０〜７６℃で５〜１ｏ分間乾燥するＯ 次に第２図（Ｔ３）に示すように乳剤又はＯｘ等で形成
された所定のパターンのマスク２４を有するガラス板２
５を載置し、水銀灯で光２６を照射する。

次に露光したフォトレジスト２３を現像する。

現像の結果、この例ではポジ形であるため、感光部分が
溶解し去り、第２図停）に示す如く未感光部分即ち防染
膜マスク２７と溶解部分即ち非マスク部分２８とが選択
的に形成される。防染膜マスク２７は次の工程で染料の
浸透を防ぐものでなければならない。

次に防染膜マスク２７で選択的に覆った樹脂膜２２を染
料例えばコンゴーレッドに３０〜４０秒間浸し、非マス
ク部分２Ｂを介して赤色に着色する。そして第２図（Ｆ
）に示す如く樹脂膜２２に赤着色領域２２Ｒを形成する
。

次に第２図（Ｇ）に示す如く再び樹脂膜２２の上にフォ
トレジスト２９の被覆を形成する。

次に第２図（Ｈ）に示す如く前述のマスク２４とは異な
るパターンのマスク３１を具備したガラス板３１をフォ
トレジスト２９の上に載せ、水銀灯で光２６を照射する
。

次に露光したフォトレジスト２９を現像スることによっ
て、第２図（１）に示す如く、感光部分を溶解し去り、
未感光部分を残す。即ち防染膜マスク３２と非マスク部
分３３とを形成する。

次に防染膜マスク３２で選択的に覆った樹脂膜２２を染
料例えばスミノールイエロウとパテントブルーとの混合
液に３０〜４０秒間浸し、非マスク部分３３を介して緑
色に染色する。そして第２図（Ｊ）に示す如く、赤着色
領域２２Ｈに隣接せしめて緑着色領域２２Ｇを形成する
。

次に、再び第２図（Ｋ）に示す如く、樹脂膜２２の上に
フォトレジスト３４を塗布する。

次いで第２図（Ｌ）に示す如く、前述のマスク２４゜３
０とは異なるパターンのマスク３５を具備したガラス板
３６をフォトレジスト３４の上に載置し水銀灯から光２
６を照射する。

次にこれを現像し、第２間開に示す如く、感光部分を除
去し、未感光部分のみを残す。即ち防染膜マスク３７と
非マスク部分３８とを形成する。

次に防染膜マスク３７で選択的に覆われた樹脂膜２２を
染料例えばダイヤコツトンブルーに浸シ、第２邑α）に
示す如く青着色領域２２Ｂを形成する。

しかる後防染膜マスク３了を取り去り第２図（０）及び
第２図（Ｐ）に示す如き色フィルタ、即ち赤着色領域２
２Ｒと緑着色領域２２Ｇと青着色領域２２Ｂとを有する
色フィルタ３９とする。

しかしながら、この第２の製造方法では、染色時に染料
が横方向に広がるのを完全に阻止できず、境界部に形成
された金属層２ｏの幅が２〜３μｍで、染色ベース膜厚
が１μｍ以上となると、もはや、隣の色との混色５１が
生じてしまい、フィルタとしての光学特性が劣化する欠
点があった。

さらに、前記第２の製造方法の応用例として、第３図（
Ａ）〜（Ｊ）に示す方法がある。

但し、前記第２の従来例における構成部分と同一の働き
をする構成部分には同一の符号を付してその説明は略す
。

まず、この実施例においては第３図（Ａ）に示す如くガ
ラス基板２１の上にストライプ状に金属層２゜を形成す
る。

次に第３図（Ｂ）に示す如くガラス基板２１の上に感光
性とするために重クロム酸アンモンを入れたポリビニー
ルアルコールの樹脂膜２２を厚さ３〜６μに形成する。

次に第３図（Ｃ）に示す如く樹脂膜２２の上に所定のパ
ターンマスク４２を有するガラス板４３を載置し、水銀
灯から光４４を照射する。

次に現像を行い、光の照射されなかった部分の樹脂膜２
２を溶解除去し、第３図（Ｄ）に示す如くそれぞれの金
属層２ｏの上にストライプ状に溝４１を形成する。

次に第３図（Ｅ）に示す如く樹脂膜２２の上にスピ／ナ
ーを用いてフォトレジスト２３を５ｏ００Ａ０程度に被
覆し、６０〜７５℃で５〜１０分間乾燥する。

次に第３図（Ｆ）に示す如くフォトレジスト２３の上に
所定のパターンのマスク２４を有するガラス板２６を載
置し、水銀灯から光２６を照射する８次に露光したフォ
トレジスト２３を現像する。

現像の結果、この例ではポジ形であるだめ、感光部分が
溶解し去り、第３図（Ｇ）に示す如く未感光部分即ち防
染膜マスク２７と溶解部分即ち非マスク部分２８とが選
択的に形成される。

次に防染膜マスク２７で選択的に覆った樹脂膜２２を染
料例えばコンゴーレッドに３０〜４０秒間浸し、非マス
ク部分２８を介して赤色に着色する。そして第３図（１
（）に示す如く樹脂膜２２に赤着色領域２２Ｒを形成す
る。

次に、同じような選択的着色処理を施し、第３図（■）
及び第３図（Ｊ）に示す如く、ガラス基板２１の上にス
トライプ状に赤着色領域２２Ｒ１緑着色領域２２Ｇ、青
着色領域２２Ｂを順次に配列した色フィルタ３９を形成
する。

この従来の色フィルタの製造方法では、原理的に横方向
への染料の広がりはなくなるが、逆にマスク２４の位置
合わせ誤差、あるいは、マスク精度誤差のため、金属層
２ｏのパターン巾が２〜３μｍ程度に細くなると上の樹
脂膜のみを除去するのは非常に難しく、多にして染色す
べき領域の樹脂まで除去されて不良となり、工業的には
あまり有効な方法とは言えなかった。

すなわち、このようにマスクを用いて上方より露光する
従来の方法では、第３図（Ｋ）に示す如く、（第３図（
Ｋ）は第３図（Ｄ）の要部（イ）の拡大図）樹脂膜パタ
ーンエッヂ部でダレ６２が生じたり、アライメント誤差
の為、遮光用金属層２ｏを狭くするとどうしても金属層
と樹脂境界部で、樹脂膜が薄くなり、この薄くなった部
分の染色が薄くなったり、あるいは透明部５６ができて
しまう欠点があった。

すなわち、ポリビニルアルコール、カゼイン。

ゼラチン等に重クロム酸アンモニウム等で感光性を持た
せた場合、ネガ型の感光物となり、通常ネガ型感光物質
は、パターンの切れが悪く、パターンエッヂがダレるの
が一般的である。さらに、マスフのアライメント誤差も
無視しえないので、結局、金属層２ｏのパターン幅も６
μｍ程度までしか狭くできなかった。

本発明は以上述べてきた、従来の欠点を除去するために
なされたものであり、各染色色間の分離を完全に行ない
、しかも、染色層が同一厚みで、各色間で段差の無い色
フィルタの製造方法を提供することを目的とする。

本発明の実施例における色フィルタの製造方法を第４図
（Ａ）〜（１）に示す実施例を用いて説明する。

但し、この実施例において、前記第２の従来例における
構成部分と同一の働きをする構成部分には、同一の符号
を付してその詳しい説明は略す。

まず、第４（Ａ）図に示す如くガラス基板２１の上にス
トライプ状の金属層２ｏを形成する。その後この金属層
２０表面を赤外線吸収が良くなるように異色化された金
属層２０′を形成する。例えば、金属層２０がＡ４で形
成されている場合には、（株）オーディツ製、商品名“
アロイツク″あるいは、”Ａ　Ｔ　−Ｂ　１ａｃｋ”、
東美化学（株）製、商品名”トビカプラツキ−″等に浸
漬して、金属層２０表面を黒色染色できる。一方、Ｎｉ
、Ｏｒ等で形成されている場合には、黒色Ｏｒメッキ、
あるいは、黒色Ｎｉメッキ等を行っても良い。また、金
属層２０を酸化銀によるエマルンヨンパターンで形成シ
テおけば、そのままでも十分赤外線を吸収できる。

次に、第４（Ｂ）図に示す如く、ガラス基板２１の上に
全面感光性とするために重クロム酸アンモンを入れたゼ
ラチンの樹脂膜２２を厚さ１〜２μｍに形成する。

次に、第４（Ｃ）図に示す如く、赤外線６１を全面に照
射して、前記異色化された金属層２０′を加熱し、金属
層２０′上の感光性ゼラチンを十分重合する８（例えば
、６００Ｗの赤外線電球を用い６１方向より距離数十セ
ンチで赤外線を照射すると、５〜６分で金属層２０′を
２００〜３ｏ○℃捷で加熱でき、従って、金属層２０′
上のゼラチンのみ重合反応を生じせしめ４の他の部分は
ほとんど重合は進まない。） 次に、水洗いすることにより、感光性ゼラチン樹脂膜２
２中の重クロム酸アンモンを除去し、１００℃３０分程
度のベーキングを行う。

次に第４図（Ｄ）に示す如く樹脂膜２２の上にスピンナ
ーを用いてポジ型のフォトレジスト２３を５ｏ○○Ａ０
程度に被覆し、６０〜７５℃で６〜１０分間乾燥する。

次に第４図（Ｅ）に示す如くフォトレジスト２３の上に
所定のパターンのマスク２４を有するガラス板２６を載
置し、水銀灯で光２６を照射する。

次に露光したフォトレジスト２３を現像する。

現像の結果、この例ではポジ形であるため、感光部分が
溶解し去り、第４図（Ｆ）に示す如く未感光部分即ち耐
染色性のマスク２７と溶解部分即ち非マスク部分２８と
が選択的に形成される。ネガ型レジストを使用する場合
は、ホトマスクの白黒を反転しておけば良い。

次に耐染色性マスク２７で選択的に覆った樹脂膜２２を
染料例えばコンゴーレツドに３０〜４０秒間浸し、非マ
スク部分２８を介して赤色に着色し、第４図（Ｇ）に示
す如く赤着色領域２２Ｒを形成する。この染色の際、相
隣る領域との間に高重合度部分５５が存在するので染料
のマイグレーションはほとんど生じない。

次に同じような選択的着色処理を施し、第４図（Ｈ）及
び第４図（Ｉ）に示す如く、ガラス基板２１の上にスト
ライプ状に赤着色領域２２Ｒ１緑着色領域２２Ｇ、青着
色領域２２Ｂを順次に配列した色フィルタ３９を形成す
る。

このようにして形成された色フィルタ３９は、それぞれ
の着色領域の間に存在する高重合度部分５６によって着
色領域と着色領域との間の混色が阻止されたものとなる
。

以上述べてきた、本発明の実施例による色フィルタの製
造方法によると、第６図（第５図は第４図（Ｃ）の要部
（イ）の拡大図）に示す如く、感光性ゼラチン樹脂膜２
２は赤外線照射時、光遮蔽用金属層２０上の黒色化され
た金属層２０’の発熱により、この黒色化された金属層
２０’上のみセルファライン的に高重合化５５されるの
で、従来のように、金属層上の樹脂膜を除去しなくても
、染料が隣のパターンまで拡散してゆくことがない。し
かも、金属層２ｏ上の黒色部２ｏ′を、発熱体として用
いているため、アライメントによるズレが本質的に生じ
ずに、染色したい部分の樹脂膜の重合を抑制できる。

なお、金属層２０は金属に限定されるものではないが、
数千オングストロームで光を十分遮蔽できる物質、例え
ばＯｒ、Ｃｒ２Ｏ５等で形成しておけば１〜２μｍ程度
のパターンでも形成可能であり、従って、多少加熱によ
り広がったとしても、色分離領域２〜３μｍ程度の色フ
ィルタを製造できる。

以上述べてきた実施例では、又ドライブフィルタを例に
示したが、モザイク状のフィルタでも同じ方法が使用で
きることは言うまでもない。

さらにまた、ガラス基板の代りに、固体撮像素子が複数
個形成されたシリコン基板を用いると、直接素子上に色
フィルタを形成できることも明らかである。

以上証明したように本発明の色フィルタの製造力、法に
よれば非常に高精度の色フィルタが得られるもので、工
業上の利用価値が極めて高い。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）〜（Ｃ）は、従来の第１の有機色フィルタ
の製造方法を示す工程断面図、第１図（Ｄ）は同方法で
製造された色フイルタ平面図、第２図＜Ａ）〜（０）は
従来の第２の有機色フィルタの製造方法を示す工程断面
図、第２図（Ｆ’）は同方法によって製造されたストラ
イプ状の色フイルタ平面図、第３図（Ａ）〜（Ｉ）は、
従来の第２の有機色フィルタの製造方法の改良された方
法を示す工程断面図、第３図（Ｊ）は同方法によって製
造されたストライプフィルタの平面図、第３図（Ｋ）は
第３図（Ｄ）の要部（イ）の拡大図、第４図（Ａ）〜（
Ｈ）は本発明の一実施例における色フィルタの製造方法
を説明するだめの工程断面図、第４図（Ｉ）は同方法に
よって製造されたストライプフィルタ、第５図は第４図
（Ｃ）における要部（イ）の拡大図である。 ２０．２０’・・・・・・金属層、２１・・・・・ガラ
ス基板、２２・・・・・・樹脂膜、２２Ｒ・・・・・・
赤着色領域、２２Ｇ・・・・・・・緑着色領域、２２Ｂ
・・・・・・青着色領域、２３・・・・・・フォトレジ
スト、２４・・・・・・マスク、２６・・・・・・ガラ
ス板、２６・・・・・・光、２７・・・・・・耐染色性
マスク、２８・・・・・非マスク部分、５６・・・・・
・ゼラチンの重合反応部。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名信イ
　　リ　　紀オ ツラ　　　＆Ｉ　　　ｋｌ ｎ （Ｇ） 第２図 第３図 第３図 第４因

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）基板上に少なくとも表面が黒色の光遮蔽膜を選択
   的に形成する工程と、前記光遮蔽膜を覆うように前記基
   板上に感光性を付与した染色ベース膜を形成する工程と
   、前記染色ベース膜の上面より少なくとも赤外線を含む
   光を照射する工程と、前記染色ベース膜上に感光性を付
   与しだ防染膜を形成し、除去領域の境界の少なくとも一
   部が前記光遮蔽膜上に位置するように前記防染膜を選択
   的に除去する工程を有することを特徴とする色フィルタ
   の製造方法。
2. （２）基板が透光性基板であることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の色フィルタの製造方法・
3. （３）基板が固体撮像素子であることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の色フィルタの製造方法。