KR940002314B1 - 컬러필터상의 마이크로 렌즈 제조방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

컬러필터상의 마이크로 렌즈 제조방법

제1도는 컬러필터층에 대한 제조방법.

제2도는 컬러필터층상에 개재되는 마스크 렌즈 형성을 위한 렌즈 마스크 패턴을 나타낸 도면.

제3도는 본 발명에 따른 렌즈 마스크의 일부 확대도.

이 발명은 전하결합장치(CCD), 버킷브리케드(BBD)등을 포함하는 고체상태 촬상장치, 접촉형 이미지 센서, 컬러 디스플레이장치 등에 사용되는 컬러필터의 마이크로-렌즈(micro-lens) 제조에 관한 것이다.

언급한 CCD 또는 BBD와 같은 이미지 센서와 스트라이프 또는 모자이크상의 컬러필터 어레이를 서로 결합시킨 컬러 이미징 장치의 연구개발이 진행디고 있다. 이들은 이미지 센서의 컬러필터 및 마이크로 렌즈를 포함하여 이루어지는데 이중에서, 컬러필터 어레이는 통상 2가지 형태로 구분될 수 있다. 그 중 하나는 레드(red), 그린(green), 블루(blue)를 사용하는 원색형과, 또 하나는 시안색(cyan color), 황색(yellow color), 마젠타색(magenta color) 및 녹색(green)을 사용하는 보색형이다. 이중 색감도가 좋은 보색형에 있어서는, 갖추어야할 분광특성과 이에 의한 요구되는 색재생의 실현을 위해서 특히 녹색에 관련하여서는 시안색층과 황색층을 상호 중첩시켜 형성함으로써 실현하고 있다. 이에 대한 보편적인 제조관저의 개략적 흐름은 다음과 같다.

그러나, 투명기관 또느 고체촬상소자 위에 모자이크 또는 스트라이프 상의 컬러필터 어레이를 형성하는 보다 일반적인 방법을 살펴보면, 예를들면 다음과 같은 방법이 널리 사용되고 있다.

즉, 폴리비닐알콜, 카세인 또는 젤라틴등의 친수성 고분자 재료에 중크롬산 암모늄 등으로 감광성을 부여하여 상기 기판상에 균일하게 도포하고 이를 건조한 후에 마스크 노광법으로 제1의 색패턴 부분만을 노광, 현상시켜 소망의 패턴을 형성한다. 다음에 소정의 분광특성을 갖는 염료로 염색하여 제1의 색분해 필터층을 형성하고, 혼색방지용의 투명한 방염막을 전면에 도포한다. 마찬가지로 다시 감광막을 형성하고 노광 현상하여 소망의 패턴을 형성하고, 필요 횟수만큼 반복한 후에 최후로 투명한 보호막을 도포하여 컬러필터를 완성한다.

이와 같이 컬러필터층을 완성한 후에는 화소의 초점을 조절하고 평탄화시키기 위하여 평탄화층을 형성한 후, 렌즈 마스크를 사용하여 마이크로 렌즈를 형성한다.

상기와 같은 컬러 이미지 장치 제작에 있어 마이크로 렌즈 형성에 관련한 공정을 이하 설명한다.

이미지 센서가 갖는 포토다이오드 위에 대응하여 색필터층이 형성되는데 외부의 이미지 상은 각각의 색필터를 거쳐 대응하는 포토다이오드의 개구부에 이르게 된다. 스미어(smear) 방지 또는 광수집 효율면에서 개구부를 크게 형성해야 할 것이나 고화질화, 고감도화에 따른 화소의 미세화 경향으로 광수집 효율을 증대시키기 위해 각 화소의 색필터 어레이 상에는 화소마다에 대응하는 렌즈를 형성시켜 광이 최대한으로 수집되도록 하고 있다.

제1도는 컬러필터층에 대한 평면 형상을 도식적으로 스케일의 고려없이 도시된 것이다. 도면에서 보듯이 색필터는 시안색(Cy), 황색(Ye), 녹색(Gr), 마젠타 색(Mg)이 분포되어 있음을 알 수 있다.

상기 언급한 마이크로 렌즈를 형성하기 위해서는 제1도의 컬러필터층 위에 포지티브(또는 네가티브)형의 투명한 수지로 된 포토레지스트막을 도포하고, 제2도에 도시한 바와 같이, 크롬(Cr₂)으로 된 블랙영역(1)와, 클리어(clear)부분(2)으로 패턴이 형성된 마스크를 덮어 노광 현상한 뒤에 열처리하여 렌즈를 형성하게 된다.

그러나 이와 같이 형성되는 마이크로 렌즈는 집광 효율을 높이게 되지만 다음과 같은 공정상의 이유로 렌즈의 패턴이 불균일하게 형성되는 문제점을 갖는다.

즉, 노광을 위해 사용된 광이 투명한 로토레지스트막을 통과하여 컬러필터층의 각각의 색에서 흡수 또는 통과되고 계속해서 이미지 센서부에 도달된 광의 일부가 다시 반사되어 포토레지스트막을 부분적으로 노광시키기 때문에, 컬러필터층에서 광의 대부분을 통과시키는 층에 대응하는 포토레지스트막의 클리어 부분과 상기 노광을 위한 광의 대부분을 흡수하는 필터층에 대응하는 포토레지스트막의 부분의 크기가 달리 얻어지게 된다. 이에 따라 형성되는 렌즈의 크기도 클리어부분마다 다르게 되므로 광수집 효율의 차이가 발생되게 된다. 렌즈의 곡률과 크기등은 광수집 효율에 영향을 미치기 때문에 균일한 크기 및 형상을 갖는 렌즈 패턴을 형성해야 한다.

이 발명은 이러한 배경하에 이루어진 것이다. 이 발명의 목적은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하는 것으로 렌즈 형성을 위한 마스크의 패턴을 조정하므로써 패턴을 조정하므로써 노광에 따른 클리어 부분의 크기 변동을 상쇄시키도록 하여 균일한 렌즈를 얻도록 하는 컬러 이미징 장치의 마이크로 렌즈 형성방법을 제공하는 것이다.

본 발명에서 제공되는 바는 투명기판 또는 고체촬상소자 위에 시안색, 황색(Ye) 마젠타 색, 녹색의 컬러필터 어레이를 형성하고 이 위에 광수집을 위한 마이크로 렌즈를 형성하는 방법에 있어서, 마이크로 렌즈를 형성하기 위한 렌즈 마스크의 클리어 부분은 각각의 색마다 서로 상이하게 형성하여 상기 컬러필터 어레이상에 도포하고 노광 현상후 열처리로써 마이크로 렌즈를 형성하여, 화소마다 동일 크기의 균일한 마이크로 렌즈를 형성하도록 하는 상기의 단계를 갖는 컬러필터상의 마이크로 렌즈 제조방법이다.

이에 대하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

이 발명은 균일한 마이크로 렌즈를 얻기 위하여 마스크 패턴의 설계 규칙을 제공하는 것이므로 이하 설명되는 예는 이 발명이 적용되는 일예에 불과하다. 그 예는 먼저 설명한 이미지 센서, 컬러필터층 및 이 위에 도포된 보호층이 구비된 컬러 이미징 장치로부터 설명된다.

제2도의 종래의 경우에 있어 마스크의 패턴은 컬러필터 패턴내에 클리어 부분이 모든 필터패턴에 대해 동일하였으며, 이렇게 하여 얻어진 마이크로 렌즈를 조사하여 그 변동분을 조사할 수 있다.

노광을 위한 광원의 파장은 436㎚의 단파장을 사용하고 노광시켰을 때 노광후 현상액으로 클리어 부분 제거후 100 내지 150℃ 정도의 저온에서 열처리 하므로써 얻어지는 마이크로 렌즈는 크기가 다르게 됨은 이미 지적한 바와 같다.

상기 파장의 경우 황색필터는 광의 대부분을 흡수하지만 시안색(Cy)의 경우에는 80 내지 90％를 통과시키기 때문에 이 빛이 클리어 부분의 크기를 변동시키는 요인이 되었던 것인데 제1도의 상단에 배열된, Cy, Ye, Cy에 대해서 Ye에 대해 고려된 마스크 패턴은 예를들면 제3도와 같이 형성되므로써 문제 해결이 가능해진다.

제3도의 컬러필터 패터(3)내의 클리어 부분(2)이 Cy색과 Ye색에 대해서 서로 다르게 구성됨을 보이고 있다.

즉 Cy색에 대해서는 종래와 동일하거나 또는 소망 크기의 렌즈 형태를 기준으로 하였을 때 Ye색에 대해서는 상대적으로 보다 작게 클리어 부분을 형성하는 것이다.

컬러패턴의 외곽 경계선으로부터 클리어 부분까지의 거리는 각각 1㎛, 1.5㎛로 한다고 하였으나 이것은 실시예에 국한된 수치이다. 그러나 이러한 크기 설정은 대부분의 렌즈 형성시 바람직하게 적용될 수 있는 값이다. 즉, 이 적용은 단파장의 노광 광원을 사용하였을 시 Ye색 패턴에 대응하는 렌즈 마스크의 클리어 부분을 다른색에 대해 상대적으로 작게 형성한다는 것이 중요하다.

본 실시예는 감광막에 대해 포지티브인 것을 예로 하였지만 네가티브형에 대해서도 이 발명을 적용하여 적합한 마스크 패턴을 얻을 수 있다.

이 발명에 따르면, 각 화소에 이미지 상을 포함하는 광이 포커싱될 때 균일한 감도(intensiry)를 얻을 수 있으며, 또한 감도가 증가하게 된다. 그리고 균일한 렌즈 패턴의 형성으로 광수집 효율의 개선 및 스미어 효과의 감소를 얻게 된다.

Claims (2)

1. 투명기판 또는 고체촬상소자 위에 시안색, 황색(Ye), 마젠타 색, 노색의 컬러필터 어레이를 형성하고, 이 위에 광수집을 위한 마이크로 렌즈를 형성하는 방법에 있어서, 마이크로 렌즈를 형성하기 위한 렌즈 마스크를 클리어 부분은 각각의 색마다 서로 상이하게 형성하여 상기 컬러필터 어레이 상에 도포하고 노광현상후 열처리로써 마이크로 렌즈를 형성하여, 화소마다 동일 크기의 균일한 마이크로 렌즈를 형성하도록 하는 상기의 단계를 갖는 컬러필터상의 마이크로렌즈 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 렌즈 마스크상에 조사되는 노광을 위한 광원을 436㎚의 파장을 갖는 단파장의 광원이며, 또한 Ye색 패턴에 대응하는 렌즈 마스크의 클리어 부분이 다른색에 대해 상대적으로 작게 형성됨을 특징으로 하는 컬러필터상을 마이크로 렌즈 제조방법.