JPS62106405A - 色分解フイルタ−及びその製造法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 未発Ｉ’ｌｌはＣＣＤ　（チャージ赤カップルドψデバ
イス）、ＢＢＤ（バケ、ント・プリゲート争デバイス）
、ＣＩＤ（チャージ・インジェクション・デバイス）、
ＢＡＳＩＳ　（ベースストアタイプイメージセン勺−）
等のカラー固体撮像素子、密着型イメージセンサ−およ
びカラーディスプレイ等に用いられる色分解フィルター
に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、上記のような種類の色分解フィルターの製造方性
には主に、染色法と蒸着法が利用されている。染色ツノ
、は、ゼラチン等の媒染材を基板−Ｉ−にパターン状に
形成し、これを染料によって着色する方法である。しか
しながら、この方法によると２色目以降の着色をする場
合、混色を防１１−するために各着色層の間には中間層
を設ける必要があり、結果として着色層の厚みが数μと
いう厚いものになってしまう。また、染料を使用する為
、製造された色分解フィルターは１ｍｌ熱性、制光性に
劣るという欠点があった。

一方、蒸着法は顔料を基板上に蒸着により堆積後リフト
オフ法等によってパターン状にするもので、同一基板面
に顔料のみで着色層が形成できるため、染色法に比べ薄
型化することができるという利点がある。また、製造さ
れた色分解フィルターは耐熱＋１、耐光性にも優れてい
るといる特徴をもイ１している。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、蒸着法はそのプロセス中、レジスト塗４
１、加熱処理、レジストパターニング、レジスト除去の
ための溶剤処理といった複数の処理が繰り返えして数回
行なわれ、その間色素層は何ら保護されてないので色素
層端面に欠けを生ずることがあり、歩留りや信頼性が低
いものであった。

また、これらの色分解フィルターを第７図の模式断面図
に示すようなカラーイメージセンサ−に用いた場合、次
のような欠点があった。即ち、このセンサーにおいては
、垂直入射光Ａは色素層７−１を介して受光セル７−２
で良好に感知することができるが、斜め入射光Ｂが色素
層７−１内に進入した場合には、受光セル７−２が隣接
する色素層７−１から漏れた光を感知してしまい、色再
現性の低下等の画像劣化が生じるという欠点があった。

金属蒸着等の方法により設けられた遮光層７−３は、光
量過多（色素層７−１の隙間を通過する白色光により生
じる）に起因するプルーミングと呼ばれる欠点を防止す
ることはできるが、上述のような欠点を有効に防ぐこと
はできなかった。

また、これらの色分解フィルターを第８図の模式断面図
に示すようなカラー液晶ディスプレーに用いた場合には
次のような欠点があった。

この液晶ディスプレーにおいては、液晶８−１は透明電
極８−２と駆動回路８−３とによって動作し、種類の異
なる色素層８−４８．８−４ｂ、８−４０がガラス８−
５−１−の透明電極８−２を基板として設けられている
。これらの色素層８−４は、所望の分光特性を得るため
に適した膜厚が種類ごとに異なるので、異なる厚さをも
った色素層８−４が透明電極８−２と駆動回路８−３と
の間に存在することになり、液晶８−１のγ特性も色素
層８−４の種類ごとに変化し、駆動回路８−３が複雑に
なってしまう。

透明電極８−２を色素層８−４と配向膜８−６ａとの間
に設けることも可能であるが、やはり色素層８−４の厚
みが異なり凹凸があるため、透明電極８−２に断差切れ
の発生する可能性があり信頼性に欠けるものであった。

本発明は以上．の問題点に鑑みなされたものであり、そ
の目的は耐熱性、耐光性に優れ、しかも斜め入射光によ
って画像劣化が生じない、カラーイメージセンサ−等に
利用するのに好適な色分解フィルターを提供することに
ある。

本発明の他の目的は、色素層の形成面が平滑なカラー液
晶ディスプレーに用いるのに適した色分解フィルターを
提供することにある。

本発明の更に他の目的は、」−記のような色分解フィル
ターを高品質且つ歩留り高く製造可能な方法を提供する
ことにある。

〔問題点を解決するための手段〕

１−記目的を達成可能な本発明の色分解フィルターは、
基板上に複数の色素層と、遮光層とを有して成る色分解
フィルターにおいて、各色素層が色素原ネ゛１、または
色素原料及び透明材料から成り、隣接する各色素層の間
に遮光層が間隙なく配設され、且つ各色素層及び遮光層
がほぼτ、しい膜厚を有することを特徴とする。

該色分解フィルターの製造性は、 （１）基板１−に遮光層、レジスト層をハ「１成績層す
る１程と、 （２）該レジスト層をパターン露光後、現像処理して、
レジストパターンを形成する工程と、（３）前記遮光層
のうち、レジストパターンで覆われていない部分をエツ
チング除去する工程と、 （４）前記基板−Ｌに遮光層の厚さとほぼ等しい厚みで
色素原料、または色素原料及び透明材料、から成る色素
層を積層した後、前記レジストパターンを除去して、前
記遮光層間に色素層のパターンを形成するｌ゛稈と、 （５）「前記基板−Ｌに再びレジスト層を積層１．た後
、パターン露光、現像処理により該１／シスト層を、前
記遮光層の上方のみに除去部分を有しＬｌつ該除去部分
の最端部が前記色素層と重なり合うことがないようパタ
ーニングし、ずＩ程」を少なくとも一回以上実施する工
程と、 をイｊする。

以ド、第１図〜第６図を参照しつつ、三色の色分解フィ
ルターを製造する場合を例にとって本発明の詳細な説明
する。なお、説明の便宜上、本実施例で使用される第１
から第３の３種の色素原料の名々のみで所望の分光特性
を得るのに適した色素層を形成した場合、層の膜厚が一
番大きくなるものは第１の色素原ネ；１とする。

本実施例においては、まず、ガラスやプラスチック等の
基板４１−に、光非透過性の遮光層５と感光に１樹脂か
ら成るレジスト層６ａとを順次積層し、その後透光部１
つ１つの形状と、透光部の配置状ｉｆ；　（透光部のパ
ターン）とを形成しようとする色分解フィルターに応じ
て所望に選択したマスク７を介してパターン露光を行な
う（１１図）。

遮光層５の材料は光非透過性で積層後エツチング等の方
法により所望部分が除去できる材料、即ちパターニング
が可能な材料であればよい。例えば、Ａ７！、Ｃｒ、　
Ｈａ等の金属材料、あるいは遮光に十分な着色がされた
高分子材料、例えばＰＶＡ、ポリイミド、レジスト、あ
るいは無機および有機顔料等が利用できる。

遮光層５の膜厚は、のちに形成される第１の色素層とほ
ぼ等しくする。

なお、レジストはポジ型として説明するが、ネガ型のも
のも使用可能である。レジスト層６の厚さは、特に制限
はないが通常は０．３〜２μ程度でよい。

次に、レジスト層６ａを現像し、その光の照射された部
分のみを溶解除去し、レジスト６ａのパターンを形成す
る。このレジス（・６ａのパターンに覆われてない、表
面が露出した部分の遮光層５を、ドライエツチング、ケ
ミカルエツチング等の方法によりエツチング除去する（
第２図）。この操作により、パターニングされた第１の
色素層（第１の色素層のパターン）の配設部分にあたる
基板４表面が露出する。

次に、上記操作が為された基板４−ヒに、第１の色素原
料を、所望の分光特性を得るために適した膜厚となるよ
うに、即ち予めこの膜厚に積層されている遮光層５とほ
ぼ等しい膜厚に積層して、第１の色素ｆｆｉ　Ｂ　ａと
する。色素層８ａを積層する方法としては、真空蒸着法
、イオンブレーティング法、スパッタ法等の方法が適用
できる。

次いで、レジメ）６ａのパターンを溶剤によって溶解除
去し、レジス（６ａのパターン上の不要な色素層８ａを
も同時に除去することにより、第１の色素層８ａのパタ
ーンを形成する（第４図）。

次に、このようにして遮光層５間に第１の色素層８ａの
形成された基板４上に、レジスト層６ｂを再び積層する
。しかる後、マスク７を、その透光部が基板４」−に残
存している遮光層５の上方のみに位置し、該透光部の一
端からの垂線７冨と第１の色素層８ａの一端８Ｍとの距
離が次に規定する幅Ａだけ保つように、配置する（第５
図）。

幅Ａをもった遮光層５が最終的に２（板４（−に残り、
完成した色分解フィルターの一部を構成するので、幅Ａ
は色分解フィルターの機能を々〕」げない最大限の遮光
層の幅以ドとする。

次いで、前記と同様にパターン露光後、現像処理するこ
とによりレジスト層６ｂの不安部分を除去して、そのパ
ターニングを行う。レジスト層６ｂの除去された部分は
、遮光層５−１一方部分のみに位置し１［つその最端部
は第１の色素層８ａと重なり合うことがないものとなる
。更に前記と同様にして遮光層５のエツチング、色素層
８ｂの積層及びレジスト層６ｂの除去を実施して第２の
色素層８ｂのパターンを形成する。ただし、色素層８ｂ
の積層法が第１の色素層８ｄのパターンを形成した際と
多少異なるのでそれにつき説明する。

色素層８ｂは、第２の色素原料と透明材ネ゛ｌとによっ
て形成する。このように透明材料を併用するのは、仮に
、第２の色素原料のみから成る層を形成して所望の分光
特性を得ようとするとその膜厚は第１の色素層８ａより
も薄くなり、色素層ごとに１模厚がＬＮなってしまうの
で、それを防１卜シて各色素層の膜厚をそろえるためで
ある。従って、第２の色＋原料と透明材料とから成る色
素層８ｂの膜厚は、その透明材料の使用量の調整により
第１の色素層８ａのＩＩり厚とほぼ等しくされ、透明材
料は分光！’ｒ性に実質的に影響を与えない各種の物質
が使用される。

色素層８ｂは、第２の色素原料と透明材料とが分＃１７
た多層構造、通常は二層構造のものでもよいし、また両
者を混合して形成されたものでもよい。色素層８ｂを形
成するには、第１の色素層８ａ形成と同様な方〃、を利
用して、色素原料のみを積層する前、後に透明材料を積
層するか、例えば色素原車′１と透明材料とを二元蒸着
源として、両者を同時に積層すればよい。

透明材ネ゛１としては、例えばバラキシレン、ポリエチ
レン、ポリスチレン、ポリカーボネート、５ｉ０７、Ａ
Ｉ！７０．．１．　ＴｉＯ２、ＺｎＳが利用できる。

更に、第２の色素層８ｂのパターンを形成したのと同様
な］程を、第３の色素層原本＝１についても繰り返えし
、第３の色素層８ｃのパターンを形成する。こうして、
各色素層８ａ、８ｂ、８ｃのパターンを構成する１つ１
つの色素層が遮光層５により囲まれた色分解フィルター
が！Ａ１１Ｉ□できる（第６図）。

この色分解フィルターは、色素層と遮光層とが重なり合
わず、また両層間には間隙もないものとなる。また、遮
光層と各色素層との膜厚をほぼ等くしたので、この色分
解フィルターをカラーイメージセンサ−等に用いた場合
に斜め入射光が進入しても隣接する色素層からの光もれ
かない。また、同様な理由からこの色分解フィルターを
第８図に示したようなカラー液晶ディスプレイに適用し
た場合には、各色とも液晶層の厚みを均一にできるため
、電圧をかけた時の液晶のレスポンスを各色で同じにで
きる。液晶のレスポンスは、液晶層の厚みの２乗に比例
するので、液晶層の厚みが薄いほど本発明の効果は顕著
になる。

液晶ディスプレイを、その透明電極が第８図の色ふ層８
−４と配向膜８−６８との間に設けられたような構造と
しても、透明電極には断差切れ等の欠陥が発生せず、画
質及び信頼性の向上が可能となる。本発明においては、
このような効果が得られる範囲を遮光層及び各色素層の
膜厚が「はぼ等しい」という。

また、色素層は蒸着により形成可能であるので、色分解
フィルターは高い耐熱性、耐光性が維持できる。

−１−記した本発明のカラーフィルターの製造法の実施
上程中、従来の蒸着法と違い、色素層の側部が、遮光層
によって囲まれ、保護され続けるためレジスト塗４１、
加熱処理、レジストパターニング、レジスト除去のため
の溶剤処理といった複数の処理が数回繰り返えされても
色素層の端面に欠は等の欠陥を生じることはほとんどな
くなる。

なお、前記実施例では第１の色素層８ａは、色素原料の
みから形成されたが、例えば第１の色素層保護のために
、その」−に透明材料を積層した場合には、この膜厚に
、遮光層及び他の色素層の膜厚を揃える必要がある。

〔実施例〕

第１図〜第６図に示したニに程に従い、透光部１つが２
０Ｘ　２０戸の角形状であり、直線方向に５００個の透
光部が配設されたマスク７を利用して赤、緑、青色の３
色分解フィルターを作成した。

まず、洗浄したガラス基板４上に遮光層５としてＭを５
００ＯＡの膜厚に蒸着した。次いで、その１−にポジ型
しジスｌ−６ａ（商品名：　０ＦＰＲ８００、東京応化
製）を５０００〜７０００への膜厚で塗布した。次に９
０°Ｃ１３０分間のプリベーク処理を行なった後、紫外
光にてマスク７を用いたパターン露光を行ない、露光部
を溶解する専用現像液、続いて専用リンス液に各１分間
ずつ浸漬してレジスト層６ａのパターンを形成した。次
にこの基板をＭエツチング液に浸漬し、レジスト層６ａ
のパターンに覆われてない部分のガラス基板４面を露出
させた。次にこの基板４全面に露光を行ない残存してい
るレジストをレジスト現像液に可溶とした。

次に該基板４とＭｏポートに充填した銅フタロシアニン
を真空装置内に設置しｔＯ−Ｓ〜１Ｏ−６Ｔｏｒｒの圧
においてＭｏボートを４５０°〜５５０°Ｃに加熱し、
銅フタロシアニンから成る色素層８ａの蒸着を行なった
。その膜厚は５０００Ａとし、先に蒸着したＡ１の遮光
層５の膜厚と一致させた。しかる後に０ＦＰＲ専用現像
液中にてこの基板４を浸漬攪拌し、レジスト層６ａを溶
解することにより、その−Ｆの色素層８ａの不要部分も
除去し、Ｍの遮光層５で覆われてない基板４の露出部分
にすき間なくパターン状の青色色素層８ａを形成した。

続いて、所定位置にマスク７を配置後、緑色色素原料で
あるｐｂフタロシアニンにつき上記と同様な工程を繰り
返えしパターン状の緑色の色素層８ｂを形成した。ただ
し、ｐｂフタロシアニン単体では所望の分光特性を得る
ための膜厚は３０００八であるので、透明材料であるバ
ラキシレンも同時に蒸着して、ｐｂフタロシアニンとバ
ラキシレンの混合成分から成る膜厚５０００Ａの色素層
８ｂとした。

なお、幅Ａは２牌とした。

更に、赤色色素原料であるペリレンテトラカルポン酸誘
導体（商品名：　（Ａ　Ｎｏ、７１１２７　、チパガイ
ギー製）と、透明材料であるバラキシレンにつき緑色の
色素層８ｂ形成と同様な工程を繰り返えし、パターン状
の赤色の色素層８Ｃを形成した。

その膜厚も５０００八とした。

以」−説明した方法によってガラス基板−ＬにＭの遮光
層、赤、緑、青の色素層が平面状に形成された色分解フ
ィルターを得た。

〔発明の効果〕

以上詳細に説明したように、本発明による色分解フィル
ターの製造方法においてはその工程中に色素層がそれと
ほぼ等しい膜厚の遮光層に囲まれ保護され続けるので、
色素層の欠け、剥離等の欠陥の発生が大幅に減少し、歩
留りを向−卜することができた。

また、本発明の色分解フィルターをカラー液晶表示素子
に用いた場合、フィルター面が平滑であるためその−１
−に透明電極を蒸着しても、透明電極の断差切れを起こ
すことがなく、信頼性を向Ｉ−することができた。

１７　　　　　　　　　　　、＋ さらに本発明の色分解フィルターをカラーセンサーに用
いた場合、斜め入射光に対しても隣り合う画素へ光がも
れることがなく、色再現性を向」−させることができた
。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第６図は本発明の一実施例を示す模式断面図で
ある。 第７図は従来のカラーセンサーの一例を示す模式断面図
、第８図は従来のカラー液晶ディスプレイの模式断面図
である。 ４：基板 ５　、７−３　：遮光層 ６ａ、６ｂ　　ニレジスト層 ７：マスク ７−２；受光セル ８ａ、８ｂ、８ｃ、７−１　、８−４　：色素層８−１
＝液晶 ８−２＝透明電極 ８−３：駆動回路 ８−６：配向膜 第　１　　区 第　　２　　駐 第　　３Ｌ℃ 第　　４　　図 、（ゴ＝Ｙ“ 第　　６　　　図 Δ 第　　７　　図 ５−Ｊ　　　　　　５−Ｊ 第　５　　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）基板上に複数の色素層と、遮光層とを有して成る色
   分解フィルターにおいて、各色素層が色素原料、または
   色素原料及び透明材料から成り、隣接する各色素層の間
   に遮光層が間隙なく配設され、且つ各色素層及び遮光層
   がほぼ等しい膜厚を有することを特徴とする色分解フィ
   ルター。 ２）（１）基板上に遮光層、レジスト層を順次積層する
   工程と、 （２）該レジスト層をパターン露光後、現像処理して、
   レジストパターンを形成する工程 と、 （３）前記遮光層のうち、レジストパターンで覆われて
   いない部分をエッチング除去する工 程と、 （４）前記基板上に遮光層の厚さとほぼ等しい厚みで色
   素原料、または色素原料及び透明材 料、から成る色素層を積層した後、前記レ ジストパターンを除去して、前記遮光層間 に色素層のパターンを形成する工程と、 （５）「前記基板上に再びレジスト層を積層した後、パ
   ターン露光、現像処理により該レジ スト層を、前記遮光層の上方のみに除去部 分を有し且つ該除去部分の最端部が前記色 素層と重なり合うことがないようパターニ ングし、しかる後、前記（３）〜（４）の工程を繰り返
   えす工程」を少なくとも一回以上 実施する工程と、 を有する色分解フィルターの製造方法。