JPS60159802A - 色分離フイルタおよびその製造方法 - 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】 発明の技術分野 本発明は、色分離フィルタならびにその製造方法に関し
、さらに詳しくはフルカラー液晶表示装置、撮像管方式
カラーカメラ、固体カラーカメラ、カラーファクシミリ
などに用いられる、複数色の着色画像を有する色分離フ
ィルタならびにその製遣方法に関する。

発明の技術的背景ならびにその問題点 近年家庭用カラービデオカメラに対する関ノ已１力ｌ急
速に高まりつつある。家庭用カラービデオカメラは、小
型であること、軽量であることそして高価でないことが
要求されており、このため２種または３種以上の色相を
異にする極めて微細なストライブが透明基板上に設けら
れたカラーフィルターを撮像管に装着した単管式カラー
ビデオカメラが用いられている。また同様の目的で、カ
ラービデオカメラの固体撮像素子の受光面上に直接密着
するようにしてカラーフィルターを設けた固体カラービ
デオカメラも提案されている。さらに光電変換素子であ
るラインセンサ、エリアセンサなどの固体撮像素子の受
光面に直接あるいは間接的に色分離フィルタを形成する
方式も提案されている。

固体撮像素子としては、ＣＣＤ、ＭＯＳ、ＣＩＤ。

ＣＰＤなどが用いられている。

一方、液晶表示装置においても、表示される画像のカラ
ー化に対する関心が高まっておシ、そのだめの１つの方
法として、平行な一対の透明電極間に液晶材料を封入し
、透明電極を不連続な微細区域に分割するとともに、こ
の透明電極上の微細区域のそれぞれに赤、青、緑のいず
れか１色から選ばれたカラーを交互にパターン状に設け
る方式あるいは基板上にカラーフィルターを形成した後
透明電極を設ける方式が提案されている。

このようにカラービデオカメラあるいはカラー液晶表示
装置などに用いられるカラーフィルターは、色相の異な
る２種または３種以上の色に着色された極めて倣細な領
域を透明基板あるいは固体撮像素子上に設けることによ
って形成されている。

一般に、微細な領域を色相の異なる２種または３種以上
の色に着色するには、透明な着色画像（画素）を形成し
つる感光性樹脂が用いられている。

従来、感光性樹脂によシコ種または３種以上の透明着色
画像を形成するには、まずポリビニルアルコール、ポリ
ビニルピロリドン、ゼラチン、カゼイン、グリユーな′
どの親水性樹脂に、感光材として重クロム酸塩、クロム
酸塩あるいはジアゾ化合物などが添加されてなる感光性
樹脂を、透明基板あるいは固体撮像素子などの支持体上
に塗布して透明感光性樹脂層を形成する。次いで、この
感光性樹脂層上に所定形状の開ロバターンを有するマス
クを載置し、露光および現像を行なって第１樹脂層を形
成し、この第１樹脂層を所望の染料で染色して第１透明
着色画像を形成する。次に、この第１透明着色画像上に
、染料の移行を防止するために、疎水性樹脂からなる透
明な防染用樹脂膜を形成した後、第１透明着色画像の形
成法と同様にして第２透明着色画像を形成する。上記の
操作を繰り返すことによ−て、２種または３種以上の色
に着色された透明着色画像が支持体上形成される。

ところが上記のような色分離フィルタにおいては、基板
主表面上に第１着色画像および防染用樹脂膜を形成した
後に、第２着色画像、第３着色画像・・・・・・を形成
しており、着色画像および防染用樹脂膜はある程度の膜
厚を有しているため、第２着色画像、第３着色画像・・
・・・・はすでに段差の生じている平面に設けなければ
ならない。すでに段差が生じている平面上に着色画像を
設ける場合は、平坦な面上に着色画像を設ける場合と比
較して、着色画像を精密に制御された寸法ならびに位置
に形成することは著しく困難になつていた。

また、色分離フィルタにおいて各着色画像間に段差があ
ると、この部分で光の直進性が阻げられ、色分離フィル
タの分光特性の低下が生じていた。

発明の目的ならびにその概要 本発明は、上記のような従来技術に伴な５技術的列点を
解決しようとするものであって、以下のような目的を有
する。

（８）複数色のパターン状着色画像を有するにもかかわ
らず、隣接する着色画像間に段差が生ずることなり、シ
たがって優れた分光特性を有する色分離フィルタを提供
すること。

（ｂ）　基板主表面上に、複数色のパターン状着色画像
を形成するに際して、いずれの色の着色画像も段差の生
じていない実質上平坦な基板主表面上に形成することが
でき、したが−ていずれの着色画像も精密に制御された
寸法ならびに位置に容易に形成しうる色分離フィルタの
製造方法を提供すること。

本発明に係る色分離フィルタは、基板主表面にパターン
状に形成された凹部のそれぞれに複数色の着色画像が規
則的に配列されるように、各単一色の着色画像が基板主
表面とほぼ同一平面上にまで設けられていることを特徴
としており、必要に応じて、この着色画像上には透明樹
脂保護膜が設けられていてもよい。

また、本発明に係る色分離フィルタの製造方法は、以下
のような工程（ａ）〜（ｒ）からなっている。

工程（ａ）：基板主表面上に、凹部形成用開口部が設け
られたレジストパターンを形成する工程 工程（ｂ）：前記レジストパターンで被覆された基板主
表面をエツチングして、基板主表面にパターン状の凹部
な形成する工程 工程（Ｃ）二基板上表面上のパターン状凹部内に、第１
着色画像を基板主表面とほぼ同一平面上にまで設ける工
程 工程（ｄ）：必要に応じて、第１着色画像上に透明樹脂
保護膜を必要に応じて形成した後、基板主表面を研摩し
て、基板主表面上から突出している部分を除去する工程 工程（ｅ）：工程（ａ）〜（ｄ）を繰シ返して、基板主
表面上に、第２着色画像をパターン状に設ける工程 工程（ｆ）：必要に応じて、さらに工程（＆）〜（ｄ）
を繰り返して、第３着色画像、第１着色画像・・・を設
ける工程。

３、発明の詳細な説明 以下、本発明を図面に示す好ましい具体、重態様につい
て説明する。

本発明に係る色分離フィルタｌは、第１図に示すように
、−パターン状に形成された凹部３を有する基板コと、
この凹部３のそれぞれに、複数色の着色画像が規則的に
配列されるよ５に、各単一色の着色画像が基板平面とほ
ぼ同一面上にまで設けられてなる着色画＠≠とからなシ
、場合によって＆菫、着色画像≠上には゛、透明樹脂保
護膜よが設けられていてもよい。複数色の着色画像≠は
、たとえば、赤色の第１着色画像ｐｍと、緑色の第１着
色画像≠ｂと、青色の第１着色画像≠Ｃとから構成され
ている。

複数色の着色画＠！弘の互いの位置関係の一例を、第２
図（ａ）　、（ｂ）および（ｃ）に示す。第２図（＆）
に示すように、複数色の着色画像φｍ、４’ｂおよびａ
Ｃは互いに平行なストライプ状であってもよく、あるい
は第２図（ｂ）に示すように、複数色の着色画像≠ａお
よび≠ｂはたとえばＪ−ｒ程度の角度をつけて互いにク
ロスされたクロスストライプ状であってもよい。また第
２図（ｃ）に示すように、複数色の着色画像≠ａおよび
≠ｂを互いにレンガ積みしたようなモザイク状に形成し
てもよい。

次に本発明に係る色分離フィルタの製造方法を図面に言
及しながら説明する。

まず、基板コの主表面上に、常法に従ってホトレジスト
６を全面的に塗布しく第３図（ａ）参照）、次いで凹部
３に対応する開口部を有するマスクな介してパターン露
光した後現像して、基板λ上にレジストパターン６を形
成する（第３図（ｂ）参照）。

この際、基板コとしては、ソーダライムガラス、ホウ珪
酸ガラス、アルミナホウ珪酸ガラス、石英ガラス、合成
石英板、光学用樹脂板、透明樹脂フィルムなどの透明基
板あるいはセラミック板、金属板、固体撮像素子などを
用いることができる。

固体撮像素子としては、ＣＣＤ、ＭＯＳ、ＢＢＤＸ　′
ＣＩＤ、ＣＰＤなどが用いられ５る。

また、基板−の主表面上にＶシストパターンｔを形成す
る場合に、ホ）Ｌ／レジスト用いる代わシに、基板主表
面上にクロム、ニッケル、銅、金、銀、アルミ、タンタ
ル、チタンなどの金属薄膜を全面的に被着させ、次いで
この金属薄膜上にホトレジストを全面的に塗布した後、
パターン露光および現像を行なってパターン状のホトレ
ジストを形成し、次にこのパターン状のホトレジストを
用いて金属薄膜をエツチングした後ホ）Ｌ／レジストパ
ターン除去すれば、゛金属製のレジストパターン６が得
られる。

次に、このようにしてノジストパターン６で被覆された
基板主表面をエツチングして、基板２の７ジスト開口部
にパターン状の凹部３を形成した後レジストを除去する
（第３図（Ｃ）参照）。

また別法として基板主表面上に四部を形成するには、上
記のようなレジストを用いたエツチング法のほかに、し
・−ザー加工による方法、超音波加工による方法、放電
加工による方法、イオンビーム加工による方法、電子ビ
ーム加工による方法、ドリル加工による方法などの物理
的加工方法も用いることもできる。

次に、基板主表面上にパターン状に形成された凹部３内
に、第１着色画像！ｌａを基板主表面とほぼ同一平面上
にまで設ける。このためＫは、丑ず、ポリビニルアルコ
ール、ホリビニルピロリドン、ゼラチ／、カゼイン、ブ
リー−、卵白などの親水性樹脂に、感光材として重クロ
ム酸塩、クロム酸塩またはジアゾ化合物などが添加され
てなる感光性樹脂液あるいはＫ　Ｐ　Ｒ（Ｆ、、　Ｋｏ
ｄａｋ社製）、ＦＳＲ（富士薬品工業製）、０ＴＥＲ（
東京応化製）などの市販の感光性樹脂を、基板の凹部３
内に流し込んだ後にスキージングする。そして用いられ
た感光性樹脂液の感光波長を含む光線たとえば紫外紳を
、感光性樹脂液に照射して、この樹脂液を硬化させる。

感光性樹脂液を硬化させて遮明な樹脂を形成した後、得
られた透明樹脂を所望の染料で着色すれば、第１着色画
像≠ａが得られる（第３図（ｄ）参照）。

また場合によっては、上記の感光性樹脂を用いる代わり
に、カゼイン、グリユー、ポリビニルアルコール、卵白
などの親水性樹脂の水溶液、あるいは透明な樹脂が有機
溶剤に溶解されてなる樹脂液を、基板の凹部３内に流し
込んだ後スキージングし、そしてオープン中でたとえば
と６〜１００’Ｃの温度に３０〜ＡＯ分間加熱して、水
あるいは有機溶剤を蒸発させて、透明な樹脂を形成した
後、これを所望の染料で着色して、第１着色画像上ａを
形成してもよい。

さらにまた場合によっては、粒径１μｍ以上の粒子が全
粒子の１０重景係以下、好ましくはｊＭ槍チ以下である
ような粒径分布を有する顔料が、透明感光性樹脂液に分
散されてなる透明着色感光性樹脂液を、基板の凹部３内
に流し込んだ後にスキージングし、次いで松外線を照射
して樹脂液を硬化させて、第１着色画像を形成してもよ
い。この方法によれば、複数色の着色画像を設ける場合
に、各色ごとに透明な防染用の保護膜ｊを設けることが
必ずしも必要ではなくなるという利点が得られる。

次に、上記のようにして得られた第１着色画像上に、必
要に応じて、透明な樹脂からなる透明樹脂保護膜ｊを形
成した後、基板主表面を研摩して、基板主表面上から突
出している部分たとえばノジストハターン第７着色画像
弘あλいは透明樹脂保護膜ｊを除去する。この工程は、
常に行なわなければならない工程ではないが、これを行
なうことによって、第２着色画像を一層平坦な基板主表
面に設けることができるよ５になるため、精密に制御さ
れた寸法ならびに位置に容易に形成することができるよ
うになる。

次に、基板の凹部３内に第７着色画像＜ｚａが形成され
しかもその表面が実質上平坦に保たれている基板主表面
上に、再度上記の操作を繰シ返して、第１着色画像上ａ
とは異なる色調を有する第、２Ｍ色色画像グセ形成する
（第３図（、）参照）。

次ｆ、３種以上の色に着色された着色画像を基板に設け
たい場合には、さらに上記の操作を繰り返えして、第１
着色画＠グｃを形成する（第３図（ｆ）参照）。

発明の効果 本発明に係る色分離フィルタは、基板主表面にパターン
状に形成された凹部のそれぞれに、複数の着色画像が規
則的に配列されるように、各単一色に着色された着色画
像が基板主表面とほぼ同一平面上にまで設けられている
ので、以下のような効果を有する。

（ａ）　複数色のパターン状着色画像を有するにもかか
わらず　隣接する着色画像間に段差が生ずることなく、
したがって′優れた分光特性を有する色分離フィルタが
得られる。

（′ｂ）基板主表面上に、複数色のパターン状着色画像
を形成するに際して、いずれの着色画像も段差の生じて
いない実質上平坦な基板主表面上に形成することができ
、したがっていずれの着色画像も精密に制御された寸法
ならびに位置に容易に形成しうる色分離フィルタの製造
方法が提供される。

以下、本発明を実施例によシ説明するが、本発明はこれ
らの実施例に限定されるものではない。

実施例１ 直径グインチ、厚さ／、！朋のソーダライム基板をＩＯ
ｑ＆界面活性剤水溶液でよく洗浄し、その後水洗して、
イソプロパツールで２回洗浄した後、フレオン蒸気で置
換乾燥して、更にｉｏｏ℃で熱風乾燥した。この基板表
面の全面に１．７３”Ｃで３０センチボイズの粘度を有
するネガ型しジメ）（ＴＰＲ。

東京応化製）をｉ、ｏμｍの膜厚で塗布した後、オープ
ンにてり０℃の温度で３０分間プリベーク処理をした。

レジスト膜上に、マスクとしてＨＲＰ乾板（コダック社
製）を載置して、キセノンランプにて露光面でｒ万ルッ
クスでおるようにして２０秒間パターン露光した。次い
でＴＰＲ現像現像液束京応化製）によシ現像して、未露
光部を選択的に除去して基板上にレジストパターンを形
成した後、オー１７ＶＣＣＩＡＯ−１１０℃の温度で１
０分間ゼストベーク処理をした。

次に、レジストパターンによシ被覆された基板を、ガラ
スのエツチング液（ＭＡＸ−７０／ｌＧ。

東京製品研究所Ｍ）中に２Ｊ℃の温度で１分間浸漬して
、ストライプパターン状に深す約／、≠θ〜１．弘ｊμ
ｍの凹部を形成し、次いでレジストパターンを除去した
。

このようにして基板主表面上に形成された凹部内に、重
クロム酸アンモニウム０．！重量係を含有するｉｏ重量
％ゼラチン水溶液を流し込んだ後にスキージングして、
凹部内に透明感光性樹脂液を充填した。その後室温で乾
燥し、次いでキセノンランプにて露光面でｒ−ｉｏ万ル
ックスであるようにして７０〜ｇＧ秒間露光して、前記
樹脂液を硬化させて、透明樹脂を得た。

′次にこの透明樹脂を、以下の組成を有する赤色染色浴
中に、６ｏ−ｓ’ｏ０の温度で６０−２ｏ秒間浸漬して
、赤色に染色した。

赤色染色浴 次に、この赤色に染色された透明着色画像を水中に浸漬
して水洗した後、回転乾燥機にて乾燥し、次いで／ｊθ
℃でＳＯ分間加熱乾燥した。

次に、基板主表面上に、透明アクリル樹脂（ＳＥ−ｊ）
０．２、三菱レーヨン■製）を／１００　ｒｐｍ　１回
転塗布し、／、２０−１３０℃で３０分間加熱処理を加
えて透明樹脂保護膜を形成した。

次に、基板主表面を５ｐｅｅｄ　Ｆａｎｂ社製の回転研
摩機によシ研摩して、基板主表面の凹部以外の表面に付
着している物質たとえばレジストパターン、着色画像あ
るいは透明樹脂保護膜を除去した。

次に、上記のホトレジスト塗布以後の工程を、下記組成
の緑色染色浴を赤色染色浴に代えて用いた以外は繰シ返
して、緑色に染色された透明着色画像を、赤色に染色さ
れた透明着色画像に隣接して設けた。

緑色染色浴 次に、さらに上記のホトレジスト塗布以後の工程を、下
記組成の青色染色浴を赤色染色浴に代えて用いた以外は
繰シ返して、青色に染色された透明着色画像を、緑色に
染色された透明着色画像を赤色に染色された透明着色画
像とに挾まれるように設けて、本発明に係る色分離フィ
ルタを得た。

青色染色浴 Ｌ水　ＩＯθ部 実施例λ 実施例１において、重クロム酸アンモニウムｏ、ｒ重量
％含有１０重量％ゼラチン水溶液の代わりに、ポリビニ
ルアルコール２０重量係水溶液を用い、その硬化過程で
１０〜ｉｏｏ℃の温度で３０〜１３θ分間加熱して水を
蒸発させた以外は、実施例／と同様にして色分離フィル
タを得た。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る色分前フィルタの断面図であり、
第２図（ａ）　、（ｂ）および（ｃ）は本発明に係る色
分離フィルタの複数色の着色画像の互いの関係の一例を
示す図であり、第３図（ａ）〜（ｆ）は本発明に係る色
分離フィルタの製造工程を示す断面図である。 ｌ・・・色分離フィルタ、２・・・基板、３・・・凹部
、≠・・・着色画像、！・・・透明樹脂保護膜、６・・
・Ｖシスト第１図 （ａ） ４ｂ　４ｂ　４ｂ　４ｂ　４ｂ 第２図 （Ｃ） 第３図 （０） （ｂ） ３図 （Ｃ） ト （ｅ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、基板主表面にパターン状に形成された凹部のそれぞ
   れに、複数の着色画像が規則的に配列されるように、各
   単一色の着色画像が基板主表面とほぼ同一平面上にまで
   設けられていることを特徴とする色分離フィルタ。 コ、以下の工程（ａ）〜（ｆ）を含むことを特徴とする
   色分離フィルタの製造方法： 工程（ａ）　：基板主表面上に、凹部形成用開口部が設
   けられたレジストパターンを形成する工程 工程（ｂ）：前記レジストパターンで被覆された基板主
   表面をエツチングして、基板主表面にパターン状の凹部
   を形成する工程 工程（Ｃ）：基板主表面上のパターン状凹部内に、第７
   着色画像を基板主表面とほぼ同一平面上にまで設ける工
   程 工程（ｄ）：必要に応じて、第１着色画像上に透明樹脂
   保護膜を形成した後、基板主表面を研摩して、基板主表
   面上から突出している部分を除去する工程 工程（ｅ）：工程（＆）〜（ｄ）を繰シ返して、基板主
   表面上に、第２着色画像をパターン状に設ける工程 工程（ｆ）：必要に応じて、さらに工程（ａ）〜（ｄ）
   を繰シ返して、第３着色画像、第２着色画像・・・を設
   ける工程。