JPS63191104A

JPS63191104A - カラ−フイルタ−

Info

Publication number: JPS63191104A
Application number: JP62022461A
Authority: JP
Inventors: Hideaki Takao; 高尾　英昭; Miki Tamura; 美樹田村; Masaru Kamio; 優神尾; Tatsuo Murata; 辰雄村田; Nobuyuki Sekimura; 関村　信行
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1987-02-04
Filing date: 1987-02-04
Publication date: 1988-08-08

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］本発明はカラーフィルターに関するもので、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、グリユ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１
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１
５０°Ｃ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、ある種の着色材か透明樹脂中に分散
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６０−１８４
２０４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、該着色樹脂膜をエツチングするとい
う製造工程の煩雑な方法をとらなければならなかった。

一方、特開昭５７−１１ｉ４０７号公報、特開昭５７−
７４７０７号公報、＃開閉６０−１２’１７０７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
ソ工程のみて微細パターン化でき。

工程の簡素化は可能となる。

しかし、この様な感光性樹脂に着色材料を混合した着色
樹脂を用いてカラーフィルターを形成する場合、一般に
露光波長域における着色材料自体の光吸収があるため、
感光性樹脂の光硬化に必要な露光エネルギーは通常より
かなり大きなものとなる。

一般に、感光性樹脂に対する露光時の光強度は、光照射
面から深さ方向に入つていくに従い、指数関数的に減少
していく。従って、感光性樹脂に、さらに光吸収特性を
もつ着色材料の混入による光照射面から深さ方向に対す
る露光時の入射光強度の減衰は、著しく大きくなり、場
合によっては感光性着色樹脂膜の底部に当たる基板との
界面付近での光硬化が不充分となり、現像時に膜ハガレ
等を生じることがあった。

また、この露光時の入射光強度の減衰を補うため、露光
エネルギーを非常に大きくすると、着色材料自身の劣化
を生じることもあった。

さらに、着色樹脂膜表面は、着色材料混入により、表面
の粗れか生じ、カラーフィルター表面における散乱を伴
ない、カラーフィルターの光学的性能を落す上、液晶表
示素子内面に構成させる場合ては、液晶分子の配向を乱
すこともあった。

この様に、感光性樹脂に着色材料を混合した着色樹脂を
用いてカラーフィルターを形成する場合、そのプロセス
におけるカラーフィルター膜の安定性、耐久性、そして
カラーフィルターとしての性能上の問題が残されていた
。

［発明か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
、より少ない露光エネルギーで効率的にパターン形成で
きると共に、露光時の着色材料自体の劣化を防ぎ、膜の
深さ方向での光硬化のバラツキを減らし、安定した着色
樹脂膜を得、かつ表面状態のより平滑な着色樹脂膜を有
するカラーフィルターを提供することにある。

すなわち、簡便な製造プロセスにより微細バターンを形
成することがてき、さらに分光特性、機械的特性をはじ
め、平坦性、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、本発明は、感光性樹脂中に少なくとも着色材
料を分散してなる着色樹脂を用い、フォトリソ工程の繰
り返しにより形成される複数のパターン状着色樹脂層を
有するカラーフィルターにおいて、該着色材料を着色樹
脂層の表面部から底部にかけて次第に多く分散させてな
ることを特徴とするカラーフィルターである。

以下、本発明の詳細な説明する。

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、特に性能の優れたカラーフィルター
を得る観点から、以下に挙げる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芳香族系のポリイミド
樹脂が好ましい。

具体的には、２００°Ｃ以下にて硬化膜の得られるもの
、例えば１５０°Ｃ×３０分程度の熱で硬化膜を形成し
、特に、可視光波長城（４００〜７００　ｎｍ）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）か好ましい、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Ｒ＋はＣＨＸ−ＣＹ−ＣＯＯ−Ｚ−１Ｘは−Ｈ又
は−Ｃｒ、Ｈ−、、Ｙは−Ｈ又は−ＣＨ，、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（３）ジフェニルエーテル類（式中Ｒ２はＣＨＸ−ＣＹ−ＣＯＮＨ−１ＣＨ２＝ｔｌ
：Ｙ−ＣＯＯ−（ＣＨ２）　２−ＯＣＯ−又４；ｔ　Ｃ
Ｈ２−ＣＹ−Ｃｏｏ−ＣＨ２−をｌヶ以上含むもの、ｘ
、ｙは前記と開基を示す）（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（宇部興産輛製）、リソコートＰＩ−４００（
宇部興産■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、上記感光性樹脂は、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
ともてきる。

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
記樹脂系を用いれば１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
か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
トリノン系、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か用いられる。

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、上記感光性樹脂溶液に所望の分光特性を有
する上記着色材料を感光性樹脂１００重量部に対し１０
〜１５０重量部程度の割合て配合し、超音波あるいは三
本ロール、ボールミル、サンドミル等により充分に分散
させた後、１終１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。

本発明の着色材料を着色樹脂層の表面部から底部にかけ
て次第に多く分布させる方法としては、大きく分けて、
以下の２つの方法がある。即ち、（１）同一顔料で濃度
を変えた２つ以上の着色樹脂液を調整しておき、基板上
に濃度の高いものから順に積層塗布して分布させる方法
、あるいは、（２）着色材料の感光性樹脂液中における
分散安定性をコントロールさせる方法等である。

具体的には、（２）の方法の場合には、（ａ）表面の酸
、塩基性度を変えた幾つかの同一着色材料を同−感光性
樹脂中に分散させ、分散性の悪い着色材料を沈降させ濃
度分布をつける方法、（ｂ）分散させる樹脂の密度に対
して、０．３以上大きい密度をもつ着色材料を分散させ
、沈降により濃度分布をつける方法、この際、カラーフ
ィルターを構成する赤色フィルター、青色フィルターと
緑色フィルターの各フィルター中の樹脂と着色材料の密
度差を０．３以上とするのがよい、（ｃ）溶媒との相溶
性の劣る着色材料を分散させ、沈降により濃度分布をつ
ける方法、（ｄ）着色材料の粒径分布の大きいものを分
散させ、沈降により濃度分布をつける方法等が挙げられ
る。

これらの場合には、着色樹脂液の粘度か濃度分布に大き
く影響し、低粘度化すると効果は大きい０通常は、着色
樹脂液の粘度が１０〜５ｏｏ（ｃｐｓ）程度で、好まし
くは５０〜３００（（：ＰＳ）程度がよい。

また、これらの（１）　、　（２）の方法において濃度
分布をつける場合、あらかじめ感光性樹脂のみでの膜厚
方向に対する露光時の光減衰率に応じて着色材料を分布
させることにより、膜厚方向のどの点においても光強度
を一定にすることができ、均一化された光硬化膜を得、
より効果的である。

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−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終ｌ程度、好ましくは、
１〜２隣ｍ程度か望ましい。

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Ｓｉ３Ｎ、、　Ｓｉｎ、、　Ｓｉｎ
、　Ａｉ）２０ｚ、　Ｔａ２Ｏ，３等の無機膜をスピン
コード、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１七と
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てきる。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等の固体撮像素子か形成されたウェハー
、薄膜半導体を用いた密着型イメージセンサ−１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か
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
の分光特性を有し、同一顔料で分散安定性をコントロー
ルした着色材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ｌ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−　）−リクロロエタン等）を行なう。次いて
、ボ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、かつ各同一顔料
で分散安定性をコントロールした着色材料を分散させた
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を有しているものてあっても良い。

［作用］本発明のカラーフィルターは、感光性樹脂中に少なくと
も着色材料を分散してなる着色樹脂を用い、フォトリソ
工程の繰り返しにより形成される複数のパターン状着色
樹脂層を有するカラーフィルターにおいて、該着色材料
を着色樹脂層の表面部から底部にかけて次第に多く分散
させて分布配置させてなるので、露光時の光に対し、着
色樹脂層上部での着色材料による光吸収は、着色材料が
ランダムに感光性樹脂中に分布しているものに比べ少な
くなり、それにより、より多くの光量が着色樹脂層の底
部に達し、結果として少ない露光量で着色樹脂全体に均
一な光硬化が可能となる上、露光時の着色材料自体の光
劣化も減少させることができる。また、着色樹脂層の表
面部にいくほど着色材料が少なく分布している為、カラ
ーフィルター表面の粗さはより小さくすることか可能と
なる。

［実施例］以下に本発明の実施例を示す。

実施例１用いる感光性樹脂と顔料との密度差を利用し、顔料の沈
降現像からカラーフィルタ一層の深さ方向に対する濃度
分布をつけたカラーフィルターを形成した。（第２図（
ａ）、（ｂ）参照）すなわち、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［リオノー
ルブルー　（Ｌｉｏｎｏｌ　Ｂｌｕｅ）　ＥＳ　（商品
名、東洋インキ社製、密度＝２’　（ｇ／ｃ＊３）　）
をＰＡ−１０００Ｃ（商品名、宇部興産社製、ポリマー
分＝１０％、溶剤＝Ｎ−メチルー２−ピロリドン、密度
＝　１．４　（ｇ／ｃ■３））に分散（顔料：ボリマー
＝１＝２配合、粘度＝２２０（ＣＰＳ））させて作製し
た感光性着色樹脂材コをスピンナー塗布法により、１．
５終層の膜厚に塗布した０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
銀灯にて露光量＝　３５０（ｍＪ／ｃ■２）で露光した
。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分間のボストベーク
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［シアニン　グリーン
（Ｃｙａｎｉｎｅ　Ｇｒｅｅｎ）　６ＹＫＰ　（商品名
。

東洋インキ社製、密度＝　３．４　（ｇ／ｃｍ’）　）
をＰＡ−１００ＯＣ（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、密度
＝１．４　（ｇ／ｃ諺３））に分散（顔料：ボリマー＝
１：２配合、粘度＝　２２０（ＣＰＳ））させて作製し
た感光性着色樹脂材］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。

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−（Ｃｉｂａ−Ｇｅｉｇｙ）社
製。

密度＝１．７（ｇ／ｃ＋Ｉｆｆ））をＰＡ−１０００Ｇ
　（商品名、宇部興産社製、ポリマー分＝１０％、溶剤
＝Ｎ−メチルー２−ピロリドン、密度＝　１．４　（ｇ
／ｃ＋＊３）　）に分散（顔料：ボリマー＝１＝２配合
、粘度＝　２２０　（ＣＰＳ）　）させて作製した感光
性着色樹脂材］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色ストライブの着色パターンな得た。

この様なカラーフィルターの形成方法においては、感光
性樹脂中に顔料が分散されているにもかかわらず、少な
い露光量で効率的にパターニングすることか可能であっ
た。

なお、カラーフィルターの断面を光学顕微鏡或いは電子
顕微鏡にて観察すると、顔料がカラーフィルター表面よ
り底面部の方へ多く分布していた。

また、得られたカラーフィルターの表面粗さは、約０．
０１〜０．１（ｇ■）レベルであり、平面性の優れたも
のてあった。

比較例１実施例１に対し、感光性樹脂と顔料との密度差をより少
ない関係にし、濃度分布の少ないカラーフィルターを形
成し比較した。（第２図（Ｃ）、（ｄ）参照）すなわち、実施例１において、青色着色樹脂に用いる顔
料を［シアニン　ブルー（Ｃｙａｎｉｎｅ　Ｂｌｕｅ）
ＰＲＰＬ　（商品名、東洋インキ社製、密度＝１．６（
ｇ／ｃ■３）　）　］　、緑色着色樹脂材に用いる顔料
を［ファストーゲン　グリーン（Ｆａｓｔｏｇｅｎ　Ｇ
ｒｅｅｎ）ＧＮＤ　（商品名、大日本インキ化学社製、
密度＝２．２　（ｇ／ｃｍ’）　）　］　、赤色着色樹
脂材に用いる顔料を［クロモフタール　し・ンド（Ｃｒ
ｏｍｏｐｈｔａｌ　Ｒｅｄ）　Ｇ（商品名、チバガイギ
ー（Ｃ４ｂａ−Ｇｅｉｇｙ）社製、密度＝　１．４　（
ｇ／ｃｍ３）　）　］　、そして、着色樹脂材の粘度を
５ｏｏ（ｃｐｓ）にする以外は同様にして、Ｒ（赤）、
Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３色ストライプの着色パターンを
得た。

この様なカラーフィルターの形成方法においては、露光
量が６００ｍＪ／ｃｍ”必要となる上、得られたカラー
フィルターの表面粗さは、約０．２〜０．５（μ鴎）レ
ベルであり、実施例１と比べ、生産性及び性能として劣
るものであった。

なお、カラーフィルター断面を光学顕微鏡或いは電子顕
微鏡にて観察すると、顔料は断面内でほぼ一様に分布し
ていた。

実施例２あらかじめ、同一顔料で濃度の異なる２種の着色樹脂材
を作製しておき、これを積層させることにより濃度分布
なつけたカラーフィルターを形成した。

すなわち、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［へりオゲンブルー　（Ｈｅｌ
ｉｏｇｅｎ　Ｂｌｕｅ）　Ｌ７０８０　　（商品名、　
ＢＡＳＦ社製、　Ｃ，１，Ｎｏ、７４１６０　）をＰＡ
−１０００Ｇ　（商品名、宇部興産社製、ポリマー分＝
１０％、溶剤＝Ｎ−メチルー２−ピロリドン）に分散（
顔料：ボリマー＝１：１配合）させて作製した感光性着
色樹脂材］をスピンナー塗布法により、０．７５　ｐ、
ｙｇの膜厚に塗布した。次に、該着色樹脂層に７０°Ｃ
ｌ２Ｏ分間のプリベークを行なった後、該着色樹脂層上
に、上記と同一の顔料およびポリマーを分散（顔料：ボ
リマー＝ｌ：４配合）させて作製した感光性の着色樹脂
材を用い、同様に０．７５　ｔｔ■の膜厚に塗布した。

次に、７０℃、２０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量＝３５０（ｍＪ／ｃｍ２
）で露光した。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−）−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”Ｃ１３０分
間のボ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。

続いで、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，１，Ｎｏ、７４２６５　）を、
ＰＡ−１０００ｔｌ：（商品名、宇部興産社製、ポリマ
ー分＝１０％、溶剤＝Ｎ−メチルー２−ピロリドン）に
分散（顔料：ポリマー＝１：ｌおよびｌ：４配合）させ
て作製した濃度の異なる２種類の感光性着色樹脂材］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。

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　（ｒｒｇａｚｉｎ　Ｒｅｄ）ＢＰＴ
　（商品名、チバガイギー（（：ｉｂａ−Ｇｅｉｇｙ）
社製。

Ｃ，１，Ｎｏ、７１１２７　）をＰＡ−１０００Ｇ　（
商品名、宇部興産社製、ポリマー分＝１０％、溶剤＝Ｎ
−メチルー２−ピロリドン）に分散（顔料：ポリマー＝
１＝１および１：４配合）させて作製した濃度の異なる
２種類の感光性着色樹脂材］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色ストライブ
の着色パターンを得た。

この様なカラーフィルターの形成方法においては、顔料
に不必要な劣化を生じさせない様な少ない露光量で効率
的にパターニングすることができた。

また、得られたカラーフィルターの表面粗さは、約０．
０１〜０．１（絡■）レベルであり、平面性の優れたも
のであった。

実施例３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）ｌ上に１０００人の層厚
の１．Ｔ、０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Ａｆ！を１００
０人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、
東し社製）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
てトレイン電極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ｌ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１
３の設けられた基板ｌ全面に２０００人の層厚のａ−８
ｉ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、１０００人の層厚のｎ＋層１６を第３図（ｄ）に
示したように積層した。この基板ｌ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、
この順にドライエツ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００層１６が設
けられている基板面に、Ａ！を１０００人の層厚で真空
蒸着した後、このＡＩ！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及びトレイン電極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２
２としてのポリイミド樹脂を１２００人の層厚に塗布し
、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−面に前記の方法と同様にして、１０００人
の１．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１２００人の
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４３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。

実施例５３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
機能を有するものてあった。

実施例６まず、基板上に３色カラーフィルターを実施例２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−１０００Ｇ（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
．０終■の膜厚で形成した。

次に、ＩＴＯを５００人の厚さにてスパッタリング法に
より成膜し、エツ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■製、’Ｐ［ＱＪ　）をスピンナー
塗布し、　１５０°（、？’３０分間加熱し、２０００
人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７ＣＣＤ（チャージ、カップルド、デバイス）の形成され
たウェ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色ストライブカラーフィルタ
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８ＣＣ：Ｄ　　（チャージ、カップルド、デバイス）の形
成されたウェハーに、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か配置される
ように位置合わせなして貼着し、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
な機能を宥するものであった。

実施例９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）ｌの上にグロー放電法によってａ−３ｉ　（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ＳｉＨ，を
ガス圧０．５０Ｔｏｒｒ、　ＲＦ　（Ｒａｄｉｏ　Ｆｒ
ｅｑｕｅｎｃｙ）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０．７涛■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ゝｆｉ１６を設けた。

すなわち、■２でＩＯ容量％に希釈された５ｉＨｎと、
■２で１００　ｐｐｍに希釈されたＰＨ，とをｌ：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、
０．１給■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Ａ
ｌ１を０．３　ｐｍの層厚に００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、５ｈｉｐｌｅｙ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
ツ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フオト
レジストを基板から剥離した後、平行平板型プラズマエ
ツチング装置ＤＥＭ−４５１（日型アネルバ社製）を用
いてプラズマエツチング法（別名リアクティブイオンエ
ツチング法）でＲＦパワー１２０Ｗ、ガス圧０．ＩＴｏ
ｒｒでＣＦ、ガスによるドライエツチングを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、エツ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ウッ状に切抜い
たテフロン（登録商標）シートでカバーし、８０８面が
ほとんどプラズマでさらされない状態でエツチングを行
なった。

その後、窒素を３　ｊ）／ｓｉｎの速度で流したオーブ
ン内で２０°Ｃ１６０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５ｉＨｎと１
００％ＮＮ３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
、０．５　ｐ、ｍの層厚のシリコンナイトライド（ａ−
３ｉＮＨ）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、緑、赤の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か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１０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９に於いて形成したフォトセンジ−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９に於いて形成したものと同様に、良好な機部を有す
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、感光性樹脂中に
着色材料を分散した着色樹脂を用い、フォトリソ工程に
て形成するカラーフィルターて、着色材料を着色樹脂層
表面部から底部にかけて、次第に多く分布配置されてい
る為、露光プロセス時における着色樹脂層の深さ方向で
の光透過が優れ、これにより、均一な光硬化が行なわれ
、密着性の良い安定した着色樹脂膜を得ることかできる
。

また、露光量自体も少なくてすむことから、生産性に優
れ、かつ着色材料自体の不必要な光劣化も少なく、品質
の良いカラーフィルターを形成することができる。

さらに、着色樹脂層表面部にいくほど着色材料が少なく
分布している為、カラーフィルター上の表面粗さをより
小さくすることができ、表面散乱の少ない光学特性の優
れたカラーフィルターが得られ、又、液晶デバイス等に
用いる場合にも、配向欠陥の誘発をよりおさえることの
できるカラーフィルターを得ることができる。

また、本発明において使用した感光性を有する芳香族ポ
リアミド樹脂及び芳香族ポリイミド樹脂を用いれば、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、簡便な製造工程により作製することができ、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）は本発明の代表的なカラーフィル
ターの形成法を説明するための工程図、第２図（ａ）　
、　（ｂ）は各々実施例１におけるカラーフィルター断
面の着色材料分布を模式的に示す説明図および入射光強
度の深さ方向に対する変化を概念的に示すグラフ、第２
図（ｃ）　、　（ｄ）は各々比較例１におけるカラーフ
ィルター断面の着色材料分布を模式的に示す説明図８よ
び入射光強度の深さ方向に対する変化を概念的に示すグ
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：樹脂層９：着色材料　　　　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ニドレイン電極　　１
９：導電層２０：個別電極　　　　２１：共通電極２２：絶縁膜

Claims

【特許請求の範囲】

（１）感光性樹脂中に少なくとも着色材料を分散してな
る着色樹脂を用い、フォトリソ工程の繰り返しにより形
成される複数のパターン状着色樹脂層を有するカラーフ
ィルターにおいて、該着色材料を着色樹脂層の表面部か
ら底部にかけて次第に多く分散させてなることを特徴と
するカラーフィルター。
（２）前記着色材料が、着色樹脂層の表面部から底部に
かけての深さ方向の各位置における光強度を一定にする
ように分布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。
（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。
（４）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。
（５）前記着色樹脂層が基板上に感光性着色樹脂膜を塗
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４項記載のカラーフィルター。
（６）前記基板が表示装置の表示部である特許請求の範
囲第４項または第５項記載のカラーフィルター。
（７）前記基板が固体撮像素子である特許請求の範囲第
４項または第５項記載のカラーフィルター。
（８）前記基板がイメージセンサーの受光面である特許
請求の範囲第４項または第５項記載のカラーフィルター
。