KR930000151B1 - 칼라필터의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
내용 없음.
Description
제1도는 (a)~(d)도는 종래의 칼라필터의 제조공정을 나타내는 수직단면도.
제2도는 (a)~(e)도는 본 발명에 따른 칼라필터의 제조공정을 나타내는 수직단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
41 : 반도체기관 43, 44, 45 : 포토다이오드
47 : 도전층 49 : 절연층
51 : 투명물질층 53 : 평탄화층
55 : 제1필터층 57 : 제1염색층
59 : 제1중간층 61 : 제2필터층
63 : 제2염색층 65 : 제2중간층
67 : 제3필터층 69 : 제3염색층
71 : 제3중간층
본 발명은 고체촬상소자 및 표시장치에 사용되는 칼라필터의 제조방법에 관한 것으로, 특히 필터층의 두께변화를 최소화하여 색상을 개선하며 광투과율을 증가시켜 감도특성을 향상시키는 칼라필터의 제조방법에 관한 것이다.
최근 촬상용 전자관이나 전자관을 대신할 차세대의 촬상소자로써 각광받고 있는 고체촬상소자의 칼라화는 광전변환영역의 상부에 칼라필터를 형성함으로써 행해지고 있다. 또한 액정표시소자등의 표시소자의 칼라화는 전광변환영역의 상부에 칼라필터를 형성함으로써 행해지고 있다.
칼라필터의 종류에는 젤라틴등의 유기물을 염색하는 유기필터와 광학간섭을 이용하는 무기필터가 있다. 그러나 상기 필터 중 유기필터가 가격이 저렴하여 무기필터보다 더 많이 이용되고 있다.
제1(a)~(d)도는 종래의 전하결합소자(Charge Coupled Device ; 이하 CCD라 칭함)용 칼라필터의 제조 공정을 나타내는 수직단면도로써 제조공정을 간단히 서술한다.
제1(a)도는 참조하면 표면이 요철(凹凸)구조로 이루어져 요(凹)부분의 포토다이오드 어레이(3)(4)(5)형성되어 있고, 철(凸)부분의 표면에 절연층(9)이 형성되어 있으며, 이 절연층(9)하부에는 도전층(7)이 형성된 반도체 기판(1)이 있다. 상기 반도체기판(1)의 표면상에는 폴리이미드(Polymide)등의 물질을 도포하여 평탄화층(11)을 형성한다. 이때 형성되는 평탄화층(11)은 반도체 기판(1)의 토폴로지 (Topoligy)로 인하여 균일하게 형성되지 않는다. 즉, 상기 평탄화층(11)은 요부분과 철부분 사이에서 t1만큼의 높이차가 발생된다. 그후 상기 평탄화층(11)상부에 카제인(Casein) 또는 젤라틴(Gelatine)등의 감광 물질(13)을 도포하면 상기 높이의 t1에 의해 상기 요부분은 t2로, 철부분은 t3로 각각 다른 두께로 형성된다.
제1(b)도를 참조하면 상기 감광물질(13)을 사진식각 방법에 의해 상기 포토다이오드(3)와 대응하도록 필터층(15)을 형성한다. 그후 상기 평탄화층(11)과 필터층 (15)에 염색물질을 도포한다. 이때 상기 염색물질은 상기 필터층(15)에만 염색되어 염색층(17)을 형성하며, 상기 평탄화층(11)상의 염색물질은 탈이온수에 의해 제거한다. 상기 염색층(17)이 마젠타(Magenta), 시안(Cyan) 및 옐로우(Yellow)등의 섹들중 어느 하나를 분광하기 위해서는 염색물질로 각각 마젠타, 시안 및 옐로우등의 물질중 어느 하나로 염색한다.
제1(c)도를 참조하면 전술한 구조의 표면에 폴리이미드를 도포하여 중간층 (19)을 형성하고, 계속해서 상기 중간층(19)의 상부에 포토다이오드(4)와 대응하도록 상기와 동일한 방법으로 필터층(21)과 염색층(23)을 형성한다. 상기에서 중간층(19)은 염색층(23)을 형성할 때 먼저 형성된 염색층(17)과의 혼색을 방지한다.
제1(d)도를 참조하면 제1(c)도와 동일한 방법으로 중간층(25), 필터층(27) 및 염색층(29)을 형성한후 폴리이미드등을 도포하여 중간층(31)을 형성한다.
상술한 종래의 칼라필터는 평탄화층의 높이차인 t1에 의해 감광물질이 t2≠t3의 두께로 형성되며, 상기 감광물질의 두께차에 의해 염색층이 불균일하게 형성되므로 하나의 셀(Celol)내에서도 분광특성이 변화하게되 색상이 저하되고, 또한 광전소자상의 평탄화층이 두꺼워 감도가 저하되는 문제점이 있었다.
따라서 본 발명의 목적은 색상과 감도의 특성을 향상시켜 양호한 화질을 얻을수 있는 칼라필터의 제조방법을 제공함에 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 요철구조를 가지는 모제에 매트릭스형상으로 배치된 복수의 화소에 각각 대응하여 적어도 두개 이상의 서로 다른 분광특성을 가지는 칼라필터의 제조방법에 있어서, 상기 모제의 요부분에 철부분과 표면이 일치하도록 투광체인 평탄화층을 형성하는 제1공정과, 상기 각 화소와 대응하는 필터층들과 이 칼라필터층들의 표면에 적어도 두개 이상의 서로 다른 색깔을 선택적으로 염색하여 염색층들을 형성한후 상기 염색층상의 중간층을 형성하는 제2공정으로 이루어짐을 특징으로 한다.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.
제2(a)~(e)도는 본 발명의 일실시예에 따른 칼라 필터가 CCD에 적용되어 실현하기 위한 제조공정을 나타내는 수직단면도이다. 그러나 본 발명에 따른 칼라필터가 다른 고체촬상소자 및 표시소자에 적용될수 있음을 유의하여야 한다.
제2(a)도를 참조하면 반도체기판(41)은 표면이 요철구조로 이루어져 요부분의 표면에 포토다이오드 어레이(43)(44)(45)가, 철부분의 표면에는 절연층(49)이 각각 형성되어 있으며, 상기 절연층(49)의 하부에는 A1등의 금속으로된 배선용 도전층(47)이 형성되어 있다. 또한 상기 반도체기판(41)의 요철이 단차는 1㎛정도이다. 상기 반도체기판(41)상에 폴리이미드등의 투명한 물질로 요부분을 기준으로 한 2.5㎛정도 두께의 투명물질층(51)을 형성한다. 이때 상기 투명물질층(51)은 상기 반도체기판(41)표면의 요철에 관계없이 평탄화된다.
제2(b)도를 참조하면 상기 투명물질층(1)을 전면 노광한후 현상하여 상기 반도체기판(41)의 철부분과 표면이 일치하도록 평탄화층(55)을 형성한다. 상기 전면 노광은 상기 반도체기판(41)의 철부분의 높이까지만 감광되도록 소정의 파장(λ)을 갖는 광을 성택하여 실시한다. 또한 상기 평탄화층(55)은 표면이 균일하게 형성된다.
다음 제2(c)도를 참조하면 상기 요부분에 평탄화층(53)을 형성하여 평탄해진 반도체기판(41)상에 카제인 또는 젤라틴을 7000Å정도 도포한 후 통상의 사진방법에 의해 제1포토다이오드(43)상에 제1필터층(55)을 형성한다. 그 다음 상기 반도체기판 (41) 및 평탄화층(53)과 제1필터층(55)의 표면에 염색물질을 도포하면 상기 제1필터층(55)의 표면을 상기 염색물질과 반응하여 제1염색층(57)이 된다. 상기 염색물질은 마젠타, 시안 및 옐로우등의 색광들중 어느 하나를 분광하기 위해서는 각각 마젠타, 시안 및 옐로우등의 물질중 어느 하나를 선택하여야 한다. 즉, 제1염색층 (57)이 시안의 색광을 분광하기 위해서는 염색물질을 시안을 사용한다. 그후 상기 기판(41) 및 평탄화층(53)에 도포되어 있는 염색물질을 탈이온수로 제거한다.
제2(d)도를 참조하면 전술한 구조의 전면에 폴리이미드등의 투명한 물질을 1㎛정도의 두께로 형성하여 제1중간층(59)을 형성한다. 그후 상기 제1중간층(59)의 전표면에 상기 제1필터층(55)과 동일한 물질을 7000Å정도를 도포하고 통상의 사진공정에 의해 제2필터층(61)을 형성한다. 이때 제2필터층(61)은 제2포토다이오드 (44)와 대응하도록 형성한다. 그 다음 상기 제2필터층(61)의 표면에 상기 제1염색층(57)의 형성방법과 동일한 방법으로 제2염색층(63)을 형성한다. 이때 상기 제1중간층(59)은 제2염색층(63)을 형성하기 위한 염색물질이 제1염색층(57)에 도포되어 색이 혼색되는 것을 방지한다. 또한 상기 제2염색층(63)이 마젠타의 색광을 분광하기 위해서는 염색물질로 마젠타를 사용한다. 그후 상기 제1중간층(59)상의 염료물질은 탈이온수로 제거한다.
제2(e)도를 참조하면 상기 제2(d)도에 도시된 바와 동일한 방법으로 제2중간층 (65), 제3필터층(67) 및 제3염색층(69)을 형성한 후 상기 제2중간층(65)상의 염색물질을 탈이온수로 제거한다. 상기 제2중간층(65)은 상기 제1중간층(59)과 동일한 기능을 하며, 상기 제3염색층(69)이 옐로우의 색광을 분광하기 위해서는 염색물질로 옐로우를 사용한다. 그후 상기 제2중간층(65)과 제3염색층(69)상에 제2중간층 (71)과 동일한 방법으로 제3중간층을 형성한다.
상술한 바와 같이 반도체기판에 평탄화층이 균일하게 형성되므로 평탄화층상의 제1필터층 표면에 제1염색층이 균일하게 형성된다. 상기 균일하게 형성된 제1염색층은 분광특성을 좋게 하여 색상을 향상시킨다. 또한 상기 평탄화층의 표면을 반도체기판의 철부분과 일치시키므로 평탄화층의 두께의 감소로 인한 광투과율이 개선되어 감도특성을 향상시킨다.
따라서 본 발명은 균일하게 형성된 제1염색층에 의해 분광특성을 종게하여 색상을 향상시키고, 또한 평탄화층의 두께가 감소됨에 따라 광투과율이 개선되어 감도특성을 향상시키는 이점이 있다.
Claims (7)
- 요철구조를 가지는 모제에 매트릭스형상으로 배치된 복수의 화소에 각각 대응하여 적어도 두개 이상의 서로 다른 분광특성을 가지는 칼라필터의 제조방법에 있어서, 상기 모제의 요부분에 철부분과 표면이 일치하도록 투광체인 평탄화층을 형성하는 제1공정과, 상기 각 화소와 대응하는 필터층들과 이 칼라필터층들의 표면에 적어도 두개 이상의 서로 다른 색갈을 선택적으로 염색하여 염색층들을 형성한후 상기 염색층상에 중간층을 형성하는 공정을 적어도 1회 이상 반복하는 제2공정을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 칼라필터의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 평탄화층은 모제의 요철구조와 무관하게 평탄화되는 두께로 투광물질층을 도포한 후 형성함을 특징으로 하는 칼라필터의 제조방법.
- 제2항에 있어서, 상기 투광물질을 모제의 요철단차보다 2.5배정도 두껍게 형성함을 특징으로 하는 칼라필터의 제조방법.
- 제2항에 있어서, 상기 평탄화층은 투광물질을 전면 노광후 현상하거나 또는 에치백하여 형성함을 특징으로 하는 칼라필터의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 필터층들을 카제인 또는 젤라틴중 어느 하나로 형성함을 특징으로 하는 칼라필터의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 염색층들을 마젠타, 시안 및 그린을 선택적으로 염색하여 형성함을 특징으로 하는 칼라필터의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 중간층을 투명한 물질로 형성하는 것을 특징으로 하는 칼라필터의 제조방법.
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