JPS6388504A - カラ−フイルタ製造装置 - 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〕 この発明は半導体素子に適用するカラーフィルタを形成
するカラーフィルタ製造装置に関するものである。

〔従来の技術〕

第３図は従来の製造方法を用いて形成されたカラーフィ
ルタの断面構造を示す図であり、これはたとえば特公昭
５２−１７３７５号公報に記載されている。

以下、第３図を参照して従来のカラーフィルタの製造方
法について説明する。

固体損傷素子が表面に形成されたシリコンウェハやガラ
ス等の透明な板から成る基板１上に透明な下地膜２を形
成する０次に透明下地膜２上に、ゼラチンまたはポリビ
ニルアルコール等の染色可能な水溶性樹脂に感光性を付
与した感光液を回転塗布法を用いて付着させて乾燥し固
化させた後、露光光線としてたとえば紫外線を用いた写
真製版技術を用いてこの感光膜をストライブ状またはモ
ザイク状の所要の形状にパターニングする。このパター
ニングされた部分を予め定められた分光特性を有する染
料等を用いて染色し、第１色が着色された第１のフィル
タパターン３ｂが形成される。

次に該第１のフィルタパターン３ｂ上および下地透明膜
２表面上に第２色の染色による混色を防ぐ目的で透明な
中間Ｊｉ４を形成して被覆した後、再び感光膜を形成し
、写真製版技術を用いてこの感光膜を所望のパターンに
形成し、さらに予め定められた第２の分光特性を有する
染料で着色して第２色が着色された第２のフィルタパタ
ーン５ｂを形成する０次に、この第２のフィルタパター
ン５、ｂ上および透明中間Ｎ４上にさらに透明中間膜を
形成し、上述の工程を必要な色数に応じて順次繰返し、
最後に最上層に光学的に透明な保護層６を形成しカラー
フィルタが完成する。なお、第３図においては図面の簡
単化のため、フィルタパターンが２層からなる場合が示
されている。この上述の方法を用いたカラーフィルタを
製造する方法が一般に広く採用されている。

第３図に示されるカラーフィルタの構成においては、シ
アンおよびイエローをそれぞれ第１色および第２色とす
る補色型カラーフィルタが一例として示されている。こ
の場合、第１色のシアンと第２色のイエローのフィルタ
パターンを重ねて形成することにより第３色のグリーン
フィルタが形成され、また着色されたフィルタのない部
分は白色のフィルタとなる。

このカラーフィルタを撮像デバイスに用いる場合におい
ては、外部から与えられる光がこれらのフィルタパター
ンを通過し、所定の分光特性を有する光に色分解された
後各フィルタパターン直下に形成さ゛れた光電変換部（
たとえば固体撮像素子においては各画素に含まれるフォ
トダイオードであるが、図示はしていない）へ与えられ
、そこで電気信号に変換されて損傷信号が得られる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

以上のようなカラーフィルタの製造方法では、写真製版
技術を用いているために、工程数が多く、高度に制御さ
れた技術が必要である。しかしながら、半導体素子上に
カラーフィルタを必要とする素子としては上述したよう
なカラー撮像デバイス以外にたとえば白バランスセンサ
やカラーセンサ等があるが、通常後者のセンサ等に必要
とされるカラーフィルタは前者のカラー撮像デバイス用
のカラーフィルタはどには、微小なサイズおよび精度を
必要としないため上述のように工程数の多い写真製版プ
ロセスを用いなければならない必要性はない。

更にこのような写真製版法によるカラーフィルタの製造
方法では染色という工程が不可欠であり、従って多色カ
ラーフィルタとするには染色時の混色を防止する工夫が
必須である。

また、このようなカラーフィルタの製造方法には下記の
ような非常に特殊な材料が必要となる。

即ち写真製版性に優れかつ可視光に対して透明で染色性
の良好なフィルタ母材、耐熱性、耐光性に優れかつフィ
ルタ母材を均一かつ良好に染色できる所望の分光透過率
を有する染料、色分離層として透明中間層を形成する透
明なホトレジスト等が必要である。このような要求を満
足するフィルタ母材となるものは非常に少なく、わずか
に天然高分子であるゼラチン、カゼイン等があるのみで
、合成被染色材料としてはいくつか開発が行なわれてい
るものの未だ実用の域には達していないのが現状である
。また所望の分光特性を有し染色性の良好な染料につい
ても耐熱性、耐光性に関しては満足な耐性にはほど遠い
ものである。

本発明はかかる問題点を解消するためになされたもので
、工程数を大巾に減少でき、安価に製造できるとともに
、歩留まりを向上させることができ透明性に優れた多数
の合成高分子をフィルタ母材として使用でき、かつ用い
る染料の耐光性、耐熱性を大巾に改善できるカラーフィ
ルタ製造装置を得ることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係るカラーフィルタ製造装置は、所望のフィ
ルタパターンの原画を存する原版がとりつけられた版胴
ローラと、フィルタを形成するための印刷インキを上記
版胴ローラの原版のフィルタパターン部分に付けるため
のインキローラと、上記版胴ローラのフィルタパターン
部分に付いた印刷インキを基板に転写するためのオフセ
ット胴ローラとを備え、上記印刷インキを基板上に所望
のフィルタパターンで転写することによりカラーフィル
タを形成するようにしたものである。

〔作用〕

この発明においては、平版印刷法により直接基板上に所
望のフィルタパターンを形成するので、写真製版工程、
染色工程を不要として工程数を少なくすることができ、
歩留まりを向上させることができる。また上記印刷イン
キ中に用いるフィルタ母材、染料剤にはそれぞれ良好な
写真製版性。

染色性は要求されないので、上記印刷インキにおいては
、フィルタ母材として透明性の良い各種の合成高分子を
、染料剤として耐光性、耐熱性の良好な染料、Ｒ料を用
いることができる。しかもフィルタの光学濃度は上記印
刷インキ中の顔料等の濃度を詞節することにより容易に
変えることができ、所望の分光特性を有するフィルタを
容易に得ることができる。さらに、本装置は平板印刷法
によるものであるから、印刷圧力を変えることによりフ
ィルタ膜厚を０．５〜５μｍ程度の巾で容易に変えるこ
とができ、またフィルタパターン表面の平滑性を良好と
して均一性の良いカラーフィルタを形成することができ
る。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。

第１図はこの発明の一実施例によるカラーフィルタ製造
装置を示し、図において、１は基板、１１は基板１を載
せて移動する印刷台、１２はオフセット胴ローラ、１３
は水ローラ、１４は所望のフィルタパターンの原画を有
する原版がとりつけられた版胴ローラ、１５はインキロ
ーラ、１６はフィルタを形成するための印刷インキであ
り、これは所定のフィルタ母材が得られるよう予め調製
されている。

次に、本装置の動作について説明する。

版胴ローラ１４に取り付けられた原版は水ローラ１３に
より親水処理されるとともに、他方ではインキローラ１
５により印刷インキ１６が原版のフィルタパターン部分
に移転される。そして、版胴ローラ１４上の印刷インキ
はオフセット胴ローラ１２上に移し取られる。そしてオ
フセット胴ローラ１２上の印刷インキは所定のスピード
で回転するオフセット胴ローラ１２に合せて移動する印
刷台１１上に設置された基板１上に転写され、所望のフ
ィルタパターンが基板１上に形成される。

その後所定の処理、例えば熱硬化あるいは紫外線硬化等
を行ってカラーフィルタを形成する。

本実施例装置では、以上のようにしてカラーフィルタを
形成するので、写真製版工程、染色工程を不要として工
程数を少なくすることができ、歩留まりを向上させるこ
とができる。また、印刷インキ中に用いる染料としては
染色性を考慮する必要がないので、例えば顔料のような
不透明性の色素等でも粒子径１μｍ以下に微粉化するこ
とによって使用することができ、また、フィルタ母材と
しても、写真製版性を考慮する必要がないので、透明性
に優れた多数の合成高分子を用いることができ、印刷イ
ンキに用いる材料の選択範囲が拡大されるとともに、従
来問題となっていたフィルタの耐光性や耐熱性を大幅に
改善することができる。

さらにカラーフィルタとしての最重要の性能である分光
特性を印刷インキ中に添加する顔料、染料等の色素の添
加量、更には色素の粒子の大きさや印刷パターンの膜厚
によっても調節することができ、所望の分光特性を有す
るフィルタを容易に得ることができる。また、本実施例
装置は平版オフセット印刷法によるものであるので、凸
版印刷法等によるものと比べて印刷パターン表面が平滑
であり、パターン寸法の変動も少なく、デバイス用カラ
ーフィルタとして十分な性能を有するものを得ることが
できる。特に本実施例装置を用いる利点としては、大面
積のフィルタパターンが再現性よく形成できること、及
びその膜厚コントロールがインキローラ１５９版胴ロー
ラ１４．オフセット胴ローラ１２および印刷台１１との
間の押しつけ圧によって約０．５〜５μｍの間で容易に
変えられることが挙げられる。

第２図は本実施例装置によって形成されたカラーフィル
タの一例を示し、図において、１は基板、３ａ、５ａは
それぞれ第１．第２のフィルタパターン、６は透明像！
１１１である。ここでは、下地透明膜および染色時の混
色防止のための中間透明膜を省いた例を示している。な
お、最上層の透明保護Ｎ６は、本装置の平版オフセット
印刷法によってフィルタ部分のみに形成したものである
が、上記透明保護層６の形成はかかる方法のみに限定さ
れるものではなく、もし必要ならば基板全面に設けるこ
とも可能であり、その際には通常用いられている透明ホ
トレジストによる写真製版工程により形成することもで
きる。

〔発明の効果〕

以上のようにこの発明のカラーフィルタ製造装置によれ
ば、平版オフセット印刷法によりカラーフィルタを形成
するので、フィルタを形成するための材料の選択範囲を
拡大でき、耐熱性、耐光性等の性能や均一性の良好なカ
ラーフィルタを少ない工程で容易に、しかも歩留まり良
（安価に形成することができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例によるカラーフィルタ製造
装置を示す概略側面図、第２図は上記実施例装置により
形成されたカラーフィルタを示す断面図、第３図は従来
法により形成されたカラーフィルタを示す断面図である
。 図において、■は基板、２は透明下地層、３　ａ　＋３
ｂは第１のフィルタパターン、４は透明中間層、５ａ、
５ｂは第２のフィルタパターン、６は透明保護層、１１
は印刷台、１２はオフセット胴ローラ、１３は水ローラ
、１４は版胴ローラ、１５はインキローラ、１６は印刷
インキである。 なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）基板上にカラーフィルタを形成するためのカラー
   フィルタ製造装置において、 所望のフィルタパターンの原画を有する原版がとりつけ
   られた版胴ローラと、 フィルタを形成するための印刷インキを上記版胴ローラ
   の原版のフィルタパターン部分に付けるためのインキロ
   ーラと、 上記版胴ローラのフィルタパターン部分に付いた印刷イ
   ンキを基板に転写するためのオフセット胴ローラとを備
   えたことを特徴とするカラーフィルタ製造装置。
2. （２）上記印刷インキとして、透明樹脂と、溶剤あるい
   は単量体と、添加剤とからなる透明インキをフィルタ母
   材とし、該フィルタ母材に微粉化した色素と他の添加剤
   とを混入して所望の分光透過性を有するよう形成したも
   のを用いたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   のカラーフィルタ製造装置。
3. （３）上記他の添加剤は、顔料、染料の分散性を改善す
   る界面活性剤、基板との密着性を改善する表面改質剤、
   フィルタ母材の強度を高める架橋剤、又は紫外線、赤外
   線吸収剤のうちの少なくとも一つであることを特徴とす
   る特許請求の範囲第２項記載のカラーフィルタ製造装置
   。