JPS6326363B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はカラーフイルターの製造方法に関す
る。

カラーフイルターは斜光束制限用カラープレー
ト、ブラウン管表示用カラーフエイスプレート、
複写用の光電変換素子用プレート、単管式カラー
テレビカメラ用フイルターなど広く用いられるも
のである。また、特に近年、半導体製造技術の進
歩に伴い、二次元画像を電気信号に変換するため
の素子として従来の撮像管の代りに固体撮像素子
が用いられるようになつて来た。例えば、CCD
（チヤージカツプルドデバイス）あるいはBBD
（バケツトブリゲードデバイス）と呼ばれる固体
撮像素子は、微細に分割された多数の受光部とこ
の受光部からの情報を取り出すための駆動回路な
どがワンチツプに収容されており、カラー画像を
撮るためには、微細な受光部面にさらに対応して
カラーフイルターを備えなければならない。この
ような固体撮像素子を代表例として、各種の分野
で用いられるカラーフイルターとしてはカラー画
像の高解像性あるいはカラー画像変換装置の小型
化に伴いより緻密で高解像性を持ち、また、耐久
性に優れたものが期待されている。

カラーフイルターは、色要素をモザイク状ある
いはストライプ状に配列したフイルターである。
色要素としては最も一般的には、青(B)、赤（Ｒ）
および緑(G)、あるいはシアン、マゼンタ、イエロ
ーである。

従来、カラーフイルターの製法としては、透明
支持体上にゼラチンや有機高分子等から成る媒染
層を設け、該媒染層を適当な染料で縞状、格子状
の任意のパターンに単色、もしくは多色に染め分
けて色要素を形成するのが一般的であつた。

しかしながら、この方法は媒染層を染めること
による、基本的な問題点（染料の拡散）として、
“染めむら”やパターニングした際の“にじみ”
等によつて、その歩留まりを高くできないと云う
欠点があつた。

一方、特開昭50−147823では上述の媒染層とは
別に蒸発や昇華可能な材料を使つて着色層として
蒸着膜を使用することが開示されている。

この蒸着膜の着色層はそれ自身の耐熱性の着色
層となる事や膜厚を薄く出来るなどの利点があり
非常に実用可能性の高い方法ではあるが、その蒸
着膜を形成するには物質的な制限があり、又、そ
のパターニング方法にも限界がある。

すなわち、従来、染顔料として知られているも
のは、媒染層中に分子状態で分散するか、（染
料）、もしくはバインダー中に粒子状態で分散し
て（顔料）ものを着色する様に開発されたもので
あり、それらは水に溶解した状態で織布を染色
し、バインダー中に分散して印刷インキや塗料の
原料として使用されるのが本来の姿である。

これ等のうち、ある種のもの、すなわち、昇華
性のあるものや蒸気圧が低くかつ熱分解しにくい
ものが蒸着膜として媒染層なしにそれ自身で着色
層を作る事が可能になる。

しかしながら、その数は非常に限定されたもの
であり、又、熱分解しにくい為にはその分子構造
もおのずから決まつてしまい、得られる着色層の
分光特性はかなり類型的で限られたものとなる。

又、これら蒸着着色膜を使つた通常のパターニ
ング方法は蒸着着色膜上にホトレジスト（高分子
レジスト）をコートし、これを露光現象してマス
クを作り、これをドライのプラズマエツチングや
適当な溶剤によるウエツトエツチング（リフトオ
フ法等）によつてエツチングする事によつて行わ
れる。

しかしながら、この方法では得られた蒸着着色
層はホトレジスト（高分子レジスト）の塗布に耐
える事が必要であり、この事は使用可能な蒸着着
色層の数を限定することになり、必然的に得られ
る色特性も限定される。

一般に、染料は溶剤可溶性のものが多く、前述
の条件を満足するものは大部分が顔料であるが、
カラーフイルターとしての分光特性は顔料の場合
その吸収ピークはブロードで鮮さに欠け一方、染
料は非常にシヤープな吸収を持ち鮮明な色特性を
示す。

従つて、実際に使用するには染料系が好しい
が、ホトレジストを用いるため使用出来ないもの
が多くあつた。

而して本発明は、蒸着色素層を用いて蒸着色素
層に損傷を生じさせないでカラーフイルターを製
造する方法を提供することを主たる目的とする。

本発明によるカラーフイルターの製造方法は、
色素材料を蒸着して着色層を形成する工程、該着
色層の上にカルコゲンガラス層を形成する工程、
カルコゲンガラス層を用いてマスクパターンを形
成する工程および該マスクパターンで被覆されて
いない部分の着色層を選択的に除去して色要素を
形成する工程を有することを特徴とするものであ
る。

カルコゲンガラスは、従来の溶剤可溶型の高分
子レジストの様にその塗布が溶剤を使う工程では
なく、真空蒸着やスパツタリングによるドライな
工程で着色層上に被膜形成でき、着色層が耐溶剤
性に欠けていても着色層に損傷を与えることなく
光パターンによるパターニングが可能となる。

カルコゲンガラス層はパターン露光されると露
光部における現像液に対する溶解度が増大する性
質を有するものであるから、色要素に対応するパ
ターン露光を行なつた後、現像によつて露光部を
選択的に溶解除去することによつてマスクパター
ンが形成される。露光は紫外線、可視光線、近赤
外線、またさらに電子ビーム及びイオンビームな
どの粒子線による光エネルギーによつて行なわれ
る。このような、光エネルギーが強い輻射線の型
で適用される。マスクパターンの形成に用いられ
る現像液の代表的な組成は、Li，Na及びＫなど
の水酸化アルカリの水もしくはアルコール溶液又
はピペリジンなどに代表される有機アルカリなど
で、その他のアルカリについてもすべて適用され
る。特に希アルカリ、NH₄OH水溶液、硫化アン
モニウム水溶液、多硫化アンモニウム水溶液及び
硫化ナトリウム水溶液等のアルカリ塩水溶液が好
適に用いられる。また、アルカリ溶液の代りに、
C₃F₈，C₄F₈，CHF₃，CF₄などのフツ素ガスによ
るプラズマエツチングにより現像することもでき
る。マスクパターンの形成後、マスクパターンで
被覆されていない色素層を所定の溶剤で除去して
色要素を形成する。

次に必要に応じて、パターンマスク自体を、通
常、濃度の高いアルカリ溶液又はより長時間アル
カリ溶液で処理することにより溶解除去すること
ができる。

カルコゲンガラスとはカルコゲン元素即ち硫黄
（Ｓ）、セレン（Se）、テルル（Te）の少なくとも
一つを主成分とするガラス状物質の事であり、例
えば、As―Ｓ系、As―Se系、As―Te系、Ｓ―
Se系、Sb―Se系、Sb―Te系、Bi―Ｓ系、Bi―
Se系、Bi―Te系などの二元カルコゲンガラスま
たはAs―Ｓ―Te系、As―Se―Te系などの三元
カルコゲンガラスが用いられる。特にＳ―Sn系、
Se―Ge系、およびＳ―Ge系のものが好適であ
る。

また、カルコゲンガラスをマスクパターン形成
層として用いる場合にはカルコゲンガラス層と拡
散性金属層との積層をマスクパターン形成として
用いることも有効である。拡散性金属層は光によ
つてカルコゲンガラス層中拡散し得る金属を与え
る層として規定される。カルコゲンガラス層と拡
散性金属層との積層を用いる場合には、露光部の
拡散部が酸およびアルカリに対して、それぞれ拡
散性金属およびカルコゲンガラスよりも難溶性で
あることを利用して未露光部の拡散に関与しなか
つた拡散性金属層とカルコゲンガラス層を酸およ
びアルカリにより順次溶解除去してマスクパター
ンを形成することができる。また、他の方法とし
て、露光部の拡散部は機械的強度が低いので接着
テープ、水流等により除去することでマスクパタ
ーンを形成することができる。色要素の形成した
後のマスクパターンの除去については任意的であ
るが、除去する場合には、酸および／またはアル
カリによつてカルコゲンガラス層と拡散性金属層
との積層から成る又は拡散部から成るマスクパタ
ーンを除去させることができる。拡散性金属層と
しては、Ag又はCu，AgとCu又はAgおよび／ま
たはCuを含む合金が特に有効な結果を与える。
その他カルコゲンガラスを用いるマスクパターン
形成については特公昭46−7484号公報および特公
昭51−1125号公報等に詳細に説明されている。

以下、図により本発明をさらに具体的に説明す
る。

第１図〜第４図は本発明によるカラーフイルタ
ーの製造方法の１例を示したものである。第１図
において、支持体１上に蒸着着色層２を形成し、
その上にカルコゲンガラス層３が形成される。次
に第２図に示されるように、オリジナルパターン
４を介してパターン露光７がされる。次に露光部
のカルコゲンガラス層をエツチング除去して第３
図に示されるようなマスクパターン５を形成す
る。

次いで、マスクパターンで被覆されていない蒸
着着色層を所定のエツチング工程で除去して第４
図に示す様に色要素６を形成する。

このエツチング工程は、その蒸着着色層を溶解
する適当な液体を使用する湿式エツチング法やそ
の変形であるリフトオフ法、気相反応を用い化学
的反応によるプラズマエツチング法や物理的な反
応によるイオンエツチング法、その両者の物理的
反応と化学的反応を利用したスパツタエツチング
法などのドライエツチング法のいずれかで行う事
ができる。

次いで、必要に応じてマスクパターン５を取除
く処理が行われる。このマスクパターン５を着色
していない透明かもしくは非常に薄いものを使用
すれば特別この処理工程は必要ではない。

又、前述のエツチング工程をドライエツチング
で行う場合にはそのエツチング時間をコントロー
ルする事により、マスクパターン５の除去も同時
に行う事が可能である。

支持体１はガラス板、光学用樹脂板（例えばポ
リメチルメタクリレート、ポリスチレン、シクロ
ヘキシルメタクリレート、など）ゼラチン、ポリ
ビニルアルコール、ヒドロキシエチルセルロー
ズ、メチルメタクリレート、ポリエステル、ブチ
ラールおよびポリアミドなどの樹脂フイルムなど
の透明部材である。また、カラーフイルターをカ
ラーフイルターが適用される物と一体的に形成す
る場合、例えばブラウン管表示用カラー表示用カ
ラーフエイスプレートの場合には支持体はブラウ
ン管表示面であり、また単管式カラーテレビカメ
ラの場合には、支持体は撮像管の受光面であり、
液晶を利用したカラーデイスプレイの場合には、
支持体はマトリツクス化された液晶層であり、ま
た、カラー複写用電子写真感光体（基体上に光導
電層を有する電子写真感光体の光導電層表面に絶
縁層としてさらにカラーフイルターを設けた感光
体にカラー画像露光を含む所定の電子写真プロセ
スを施して静電像を形成し、これを現像すること
によつてカラー画像が形成される。例えば、特公
昭52−36019号公報に記載されているように、カ
ラー原画像の露光により赤色（Ｒ）光、緑色(G)光
および青色(B)光は各々カラーフイルターのＲ部、
Ｇ部およびＢ部だけを透過して透過光量に応じて
光導電層の抵抗を下げてその部分に帯電されてい
た静電荷が消失する。カラーフイルターを透過す
る光がない部分の光導電層には静電荷は消失され
ず静電像が形成され、これを蔽光作用のあるトナ
ーで現像することによつて、静電荷が残留してい
る部分にトナーを付着させて、その部分のカラー
フイルターのＲ部、Ｇ部およびＢ部を遮蔽させて
トナーが付着しないカラーフイルターの部分をも
つてカラー画像が形成される）の場合には支持体
は電子写真感光体であり、また固体撮像素子の場
合には、支持体は固体撮像素子である。

蒸着着色層は、染顔料の真空蒸着によつて作ら
れる。材料としては昇華性のあるものや、蒸気圧
が低くかつ熱分解しにくいものの中からカラーフ
イルターとして要求される分光特性に応じて選択
される。真空蒸着に於る層の形成条件は、真空度
が10^-4〜10^-6Torr程度で良いが、その加熱温度
は、熱分解を起さない様に充分注意しなければな
らない。一般に、加熱温度範囲は200℃〜350℃
で、その昇温速度は５〜30℃／secが望ましい。

膜厚としては、その要求される特性にもよるが
2μ以下、特には0.6〜1.3μの範囲が膜自身の物理
的な特性（膜の密着性、強度、表面状態etc）を
考えた上で好適である。

蒸着着色層の形成に用いられる染料のうち、代
表的な染料についていくつかの具体例を挙げる
と、 青色染料としては オリエント ソリユブル ブルーOBC（オリエ
ント化学製）、スミノール リベリング ブルー
4GL（住友化学製）、カヤノール ブルーN2G（日
本化薬製）、ミツイ アリザリン サフイロール
Ｂ（三井東圧化学製）、キシレン フアースト ブ
ルーBL200％（三菱化成製）、アリザリン フア
ースト ブルーＲ（チバガイギー製）、カーボラン
ブリリアント ブルー2R（アイシーアイ製）、
パラチンフアースト ブルーGGN（バデイツシユ
製）、アイゼン オパール ブルーニユーConc
（保土谷化学製）、フアストゲン ブルーSBL（大
日本インキ化学製） （以上、商品名表示）など
が挙げられる。

赤色染料としては スミノール フアースト レツドBConc（住友
化学製）、アイゼン ブリリアント スカーレツ
ト 3RH（保土谷化学製）、アゾルビノール
3GS250％（三菱化成製）、カヤクアシツド ロー
ダミン FB（日本化薬製）、アシツド アントラ
セン レツド 3B（中外化成製）、ベンジル フ
アースト レツド Ｂ（チバガイギー製）、パラチ
ン フアースト レツド RN（バデイシユ製）、
ナイロミン レツド 2BS（アイシーアイ製）、ラ
ナフアスト レツド 2GL（三井東圧化学製）、ロ
ーズベンガル（癸己化成製） （以上、商品名表
示）などが挙げられる。

緑色染料としては カヤカラン ブルーブラツク 3BL（日本化薬
製）、スミラン グリーン BL（住友化学製）
アイゼン フロースラン オリーブグリーン
GLH（保土谷化学製）、ダイアシドサイアニング
リーン GWA（三菱化成製）、チバラン グリー
ン GL（チバガイギー製）カルボラン ブリリア
ント グリーン 5G（アイシーアイ製）、パラチ
ン フアーストグリーン BLN（バデイツシユ
製）、アシツド グリーン GBH（高岡化学製）、
アシツド ブリリアント ミリング グリーン
Ｂ（三井東圧化学製） （以上、商品名表示）な
どが挙げられる。

又、マゼンタ、シアン、イエローを三原色に選
んだ場合には、 マゼンタとしては、ローダミン6GCP（住友化
学）、ローダミンF4G（BASF）、フロキシンＧ
（Bay）、カヤセツト レツドＢ（日本化薬）、
PTR―63（三菱化成）などの染料とペリレン、キ
ナクドリン、アントラキノン系の顔料。

シアンとしては、プリモシアニン BXconc
（住友化学）、アストラゾン ブルーＢ（Bay）、ア
イゼン ベイシツク シアニン 6GH（保土谷化
学）などの染料と銅フタロシアニンなどのフタロ
シアニン系顔料。

イエローとしては、フアースト イエローＧ
（BASF）、ブリリアント イエロー5G（住友化
学）、ブリリアント イエロー5GH（保土谷化
学）、カヤセツト イエロー963（日本化薬）など
の染料と、フラバスロン、イソインドリノン系の
顔料などが挙げられる。以上いずれも商品名表示
である。

実施例 色分離フイルターとしてマゼンタ、シアン、イ
エローの三原色のモザイクフイルターを製造し
た。

シアンとして銅フタロシアニン（試薬：東京化
成）、イエローはクロモフタールイエローA2R
（チバガイギー）、マゼンタはローダミン6GCP
（住友化学）のそれぞれを蒸着した層が要求する
分光特性を満足するので、これらを使用した。

まず、従来法に従つて、蒸着色素層上にホトレ
ジスト（OMR81：東京応化製）をスピナーを使
用して塗布し、これにモザイク状のパターンを焼
付つけてエツチング用のマスクパターンを形成し
た。しかしながら、この従来法では、シアン、イ
エローの銅フタロシアニンやクロモフタールイエ
ローA2Rは損傷を受けなかつたが、マゼンタの
ローダミン6GCPはそのレジストの塗布により溶
解してしまつた。この事は他のホトレジスト（高
分子型レジスト）やゼラチン等についても同様で
あつた。

次にホトレジストの代りにSn―Ｓ系のカルコ
ゲンガラスにより次のようにしてマスクパターン
を作製した。

高純度硫化第２錫（国際金属社製、純度99.99
％以上）を適量秤量し、フタ付モリブデン蒸発ボ
ート中に入れ蒸着機のベルジヤー内に設置する。
支持体には予めマゼンタのローダミン6GCPを蒸
着したものを使用する。

蒸着条件は真空度；２×10^-5Torr、蒸発温
度；約500℃、蒸着速度；約1500Å／sec、基板温
度は常温で行つた。

得られたカルコゲンガラス層は100ｍμであつ
た。

次いで該カルコゲンガラス層にクセノンランプ
（500W）を用い、モザイクパターンを約15分間露
光した後、CF₄ガスによるプラズマチツチングに
より10分間でカルコゲンガラスだけで無くローダ
ミン6GCPのパターンエツチングをも同時に行う
事が出来た。このようにして第５図に示されるカ
ラーフイルターを得た。このカラーフイルターは
支持体１上にマゼンタ色要素８とその上の残留マ
スクパターン９から構成されるものである。

次に、第６図に示されるように、シアンの蒸着
層１０を形成し、さらにその上に第７図に示され
るように上記と同じカルコゲンガラス層１１を蒸
着してオリジナルパターン１２を介してパターン
露光１３を行つた後、マゼンタ色要素を形成した
場合と同じ方法でエツチング処理を行つて、第８
図に示されるようにシアン色要素１４を形成し
た。１５は残留しているマスクパターンである。

次に、同様にして、マゼンタとシアンの色要素
の上にイエローの蒸着層１６を形成し、さらにそ
の上にカルコゲンガラス層１７を形成した後、オ
リジナルパターン１８を介してパターン露光１９
を行つた。

次いで、マゼンタ色要素を形成した場合と同じ
方法でエツチング処理を行つて、第１０図に示さ
れるようなイエロー色要素２０を形成した。２１
は残留したパターンマスクである。このようにし
てマゼンタ、シアンおよびイエローの各色要素を
備えたモザイク状カラーフイルターが製造され
た。特に本実施例ではパターンマスクおよび色要
素の形成を一連のドライプロセスで行つたため、
製造工程が著しく短縮された。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図は本発明によるカラーフイルタ
ーの製造工程の１態様を示し、第１図は着色層お
よびカルコゲンガラス層の形成工程、第２図はパ
ターン露光工程、第３図はパターンマスクの形成
工程、第４図は色要素の形成工程、をそれぞれ示
す。第５図〜第１０図は本発明によるカラーフイ
ルターの製造工程の他の１態様を示す。第５図は
マゼンタ色要素の形成工程、第６図、第７図およ
び第８図はシアン色要素の形成工程、第９図およ
び第１０図はイエロー色要素の形成工程をそれぞ
れ示す。 １…支持体、２…蒸着着色層、３…カルコゲン
ガラス層、５…マスクパターン、６…色要素。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 支持体上に色要素を有するカラーフイルター
   の製造方法において、色素材料を蒸着して着色層
   を形成する工程、該着色層の上にカルコゲンガラ
   ス層を形成する工程、カルコゲンガラス層を用い
   てマスクパターンを形成する工程および該マスク
   パターンで被覆されていない部分の着色層を選択
   的に除去して色要素を形成する工程を有すること
   を特徴とするカラーフイルターの製造方法。 ２ カルコゲンガラス層に接して光によつてカル
   コゲンガラス層中に拡散し得る金属を与える拡散
   性金属層を設け両層によりマスクパターンを形成
   する特許請求の範囲第１項記載のカラーフイルタ
   ーの製造方法。