DE3527505A1 - Farb-photosensor - Google Patents
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Description
Dipl.-Chem. G. Bühling Dipl.-Ing. R. Kinne Dipl.-Ing. R Grupe ΛΓΛΠΓηΓ Dipl.-Ing. B. Pellmann
-3a- J b Z / O ο O Dipl.-Ing. K. Grams
, Dipl.-Chem. Dr. B. Struif
Bavariaring 4, Postfach 202403 8000 München 2
Tel.: 089-539653 Telex: 5-24845 tipat Telecopier: 0 89-537377 cable: Germaniapatent München
31. Juli 1985 DE 5051
Canon Kabushiki Kaisha
Tokio, Japan
Tokio, Japan
Farb-Photosensor
Die Erfindung betrifft einen Photosensor, insbesondere einen Farb-Photosensor zum Lesen eines Farbbildes.
Bekanntlich wird bisher in einem photoelektrischen Umwandlungsapparat, der als optisches Eingabeteil eines Bilddaten-Verarbeitungsgeräts,
wie z.B. eines Faksimile-Geräts, eines Digitalwiedergabegeräts oder eines Zeichenlesers, dient, als photoelektrisches
Umwandlungselement ein Photosensor benutzt. Insbesondere wurde kürzlich ein Streifenleitungssensor mit einer eindimensionalen
Anordnung von Photosensoren als Teil eines hochempfindlichen Bildverarbeitungsgeräts eingesetzt.
Als Beispiel eines Photosensors, der einen Streifenleitungssensor bildet, könnte ein planarer photoelektrischer Photosensor
genannt werden, der eine lichtempfindliche Schicht, die aus
Chalkogenid, CdS, CdSSe, amorphem Silizium (nachfolgend als a-Si
bezeichnet) oder dergl. gebildet werden kann, und ein Paar einander
gegenüberliegender Metal!elektroden umfaßt, die auf der Schicht
unter Bildung eines als Photorezeptor wirkenden Spalts angeordnet sind.
Planare, lichtelektrische Photosensoren, die a-Si, insbesondere
das a-Si aufweisen, welches Wasserstoffatome und/oder
Halogenatome (Fluor, Chlor oder dergl.) enthält und nachfolgend als a-Si(H,X) bezeichnet wird, haben hohe optische Ansprechgeschwindigkeiten
und liefern starke Photo-Ausgangsströme, so daß ^ sie demzufolge eine ausgezeichnete eindimensionale Photosensor- |
Anordnung bilden. Die a-Si(H,X)-Materialien sind sauber und sehr
produktionsgünstig, weil die Siliziumtechnologie, wie Plasma-CVD-Technik
(Chemische Dampfabscheidung) oder die photolithographische Musteraufgabetechnik angewandt werden können.
Wie in Fig. 19 gezeigt ist, sind Photosensoren ferner dadurch gekennzeichnet, daß ihre spektrale Empfindlichkeit dem
spektralen Lichtwirkungsgrad nahekommt, so daß sie für Farb-Photosensoren sehr geeignet sind. Insbesondere ist die spektrale Empfindlichkeit
eines a-Si(H,X)-Photosensors flach: Dies bedeutet, daß die Photosensoren bei Bestrahlung mit blauem Licht von 450 nm, grünem
Licht von 550 nm und rotem Licht von 650 nm jeweils mit der gleichen Energie von 10 yW/cm2, Photo-Ausgangsströme 2, 3,5 bzw. 3 liefern.
Daher sind sie für Farb-Photosensoren sehr geeignet.
Um einen solchen Farb-Photosensor zu schaffen, können ein Farbfilter .und ein Photosensor getrennt hergestellt und dann
zusammengeklebt werden. Alternativ kann ein Farbfilter direkt auf
einem photoelektrischen Teil gebildet werden. Bei dem ersteren Verfahren müssen die betreffenden Farbelemente des Filters und die
photoelektrischen Umwandlungselemente des Photosensors präzise aufeinander
eingestellt werden, so daß es schwierig ist, dieses Verfahren bei einem Streifenleitungssensor oder dergl. anzuwenden.
Wenn andererseits bei dem letzteren Verfahren ein Farbfilter direkt auf einem photoleitenden Umwandlungsteil gebildet wird, wird keine
präzise Einstellung benötigt, um die betreffenden Farbelemente des Farbfilters und den photoelektrischen Umwand!ungsteil des
Photosensors zu verbinden. Diese Methode kann in demselben Photoverfahren
durchgeführt werden und in befriedigender Weise auch beim Aufbau eines Streifenleitungssensors oder dergl. angewandt
werden.
Ein in einem solchen Farb-Photosensor eingesetzter Farbfilter muß wegen des einfallenden Lichts eine genügende Licht-
und Wärmebeständigkeit haben.
t-
Das Farbfilter wird in einem Teil des Bildungsverfahrens des Photosensors geschaffen. Daher darf das Verfahren der Filterbildung
die Eigenschaften der photoleitenden a-Si-Schicht nicht beeinflussen. Eine zusätzliche Vorbedingung für den Farbfilter besteht darin, daß
auf einer rauhen Photosensor-Oberfläche ein Filtermuster von höchster
Genauigkeit gebildet werden kann.
Als konventionelles Farbfilter ist ein färbendes Farbfilter bekannt, das eine Klebstoffschicht aus einem hydrophilen
makromolekularen Material umfaßt, das Gelatine, Kasein, Leim oder Polyvinylalkohol sein kann, wobei die Klebstoffschicht mit einer
färbenden Substanz eingefärbt ist. Bei dieser Färbemethode sind viele Farbstoffe brauchbar, und die Anpassung an die von dem Filter
geforderte spektrale Eigenschaft ist verhältnismäßig einfach. Die Färbestufe umfaßt eine kaum zu kontrollierende Tauchung der Klebstoffschicht
in ein Färbebad, in dem ein Farbstoff gelöst ist. Ferner ist die komplizierte Bildung einer Zwischenresist-Druck- ^
schicht für jefe Farbe vorzunehmen, was zu einer niedrigen Ausbeute \
führt. Die Wärmebeständigkeit der Filtermaterialien ist verhältnismäßig
niedrig, nämlich 150 bis 160 0C, so daß die Filtermaterialien
nicht in den Verfahrensstufen benutzt werden können, in denen eine Wärmebehandlung erforderlich ist.
Ein Färbeverfahren, das eine Naßbehandlung einschließt, beeinträchtigt die Eigenschaften des amorphen Siliziums und ist
nicht empfehlenswert. Ferner ist es schwierig, auf einer rauhen Oberfläche ein Bildmuster von hoher Genauigkeit zu schaffen. Dagegen
ist ein Verdampfungsverfahren bekannt, das einen Farbmaterial film
eines Farbstoffs oder Pigments unter Benutzung einer Gasphase-Verdampfungsmethode
bildet, die eine Dampfabscheidestufe usw. umfaßt (ungeprüfte Japanische Patentveröffentlichung (Kokai) 55-146406 usw.),
Dieses Verfahren umfaßt die Stufen der Verdampfung eines Farbmaterials
zu einem Film, Bildung einer Maske mit einem Resist und Bildung eines Farbelements durch Naßätzung, bei der das den Film bildende
Farbmaterial durch ein das Farbmaterial selektiv lösendes Lösungsmittel
mit einem Muster versehen wird, oder Trockenätzung, bei der das Farbmaterial durch gasförmige Plasmaionen verascht wird.
Diese Stufen werden für die erforderliche Anzahl von Farbfilter-Farbelementen mit entsprechenden transparenten Schutzfilmen wiederholt,
die Photosensoren und schon gebildete Farbelemente vor der Ätzung schützen. Bei der Naßätzung ist die Auswahl eines Lösungsmittels
schwierig, das ohne Angriff der Resistmaske nur das Farbmaterial löst. Es ist auch schwierig, die Ätzung des unter der
Resistmaske liegenden Farbmaterials infolge Auflösung dieses Materials zu verhindern, wodurch es problematisch wird, kleine Bild-
formen zu erhalten. Diese Nachteile bestehen bei der Trockenätzmethode
nicht.
Wenn jedoch der Verdampfungsfilm durch Trockenätzung
bemustert wird, werden der Film und der Resist gleichzeitig entfernt. Daher muß die Resistmaske ziemlich dick sein, wodurch die
Genauigkeit des gebildeten Musters abnimmt. Für die Bildung jedes einzelnen Farbelements ist ein transparenter Schutz-Zwischenfilm
nötig, damit nicht der Photosensor selbst und die durch die Trockenätzung schon gemusterten Farbelemente des Farbfilters qeschädiqt
werden. Die Anwesenheit dieses Schutzfilms und der Resistmaske setzt den Durchlässigkeitsfaktor des Filters herab, wodurch die
Streulichtenergie ansteigt. Obgleich der Farbmaterial film selbst
infolge seiner Bildung durch Bedampfung eine ausgezeichnete thermisehe
Beständigkeit hat, hat fernerhin das gesamte Farbfilter eine herabgesetzte thermische Beständigkeit, weil die Schutz-Zwischenschicht
und die Resistmaske eine herabgesetzte thermische Beständigkeit
haben.
Ein a-Si(H,X)-Bildungsverfahren, bei dem - wie oben beschrieben - die photoleitende Schicht des Sensorteils eines
Farb-Photosensors gebildet wird, umfaßt das Plasma-CVD-Verfahren,
das reaktive Zerstäubungsverfahren oder das Ionen-Plattierverfahren. Jedes dieser Verfahren benutzt eine Glühentladung, um die Reaktion
zu fördern. Um jedoch einen ausgezeichneten a-Si(H5X)-FiIm mit
einer hohen Photoleitfähigkeit nach einem der Verfahren zu erhalten, muß der Film mit einer relativ niedrigen Entladungsleistung
gebildet werden. Die photoieitfähige Schicht, die man durch Filmbildung
mit einer solchen niedrigen Entladungsleistung erhält, haftet jedoch nicht vollständig an einem aus Glas oder Keramikmaterial
bestehenden Substrat, und der Film schält sich voraussichtlich
ab, wenn die photoleitfähige Schicht zur Bildung der Elektroden
einem folgenden photolithographischen Arbeitsgang usw. unterworfen
wird.
Um das Abschälen des Films zu vermeiden, wird bekanntlich ein Verfahren angewandt, bei dem die Substratoberfläche aufgerauht
und dann auf der aufgerauhten Substratoberfläche die a-Si-Substanz abgeschieden wird. Dies bedeutet, daß die Substratoberfläche vorher
z.B. mit Fluorwasserstoffsäure chemisch geätzt oder z.B. mit einer Bürste physikalisch gekratzt wird. Diese Verfahren hat jedoch die
folgenden Nachteile:
(1) Ein System, das an die Waschlinie angeschlossen ist, hat einen komplizierten Aufbau und ist kostspielig,
wenn eine Chemikalie, wie Fluorwasserstoff benutzt wird.
(2) Es ist schwierig, das Ausmaß der Rauhigkeit der Substratoberfläche zu kontrollieren.
(3) Bei der Aufrauhung der Substratoberfläche treten auf dieser wahrscheinlich mikroskopische Schadstellen
auf.
Die Eigenschaften eines auf den mikroskopischen Schadstellen
abgeschiedenen a-Si-Films und demzufolge die Eigenschaften der gebildeten photoleitfähigen Schicht variieren voraussichtlich
von Stelle zu Stelle. Wenn daher ein Farb-Photosensor mit Photosensor-Einheiten
mit solchen a-Si(H,X)-Filmen gebildet wird, muß wegen der gegenseitigen Unterschiede der Eigenschaften der Sensor-Einheiten
zusätzlich eine Korrekturschaltung vorgesehen werden, die eine Diskrepanz zwischen den Eigenschaften der Photosensor-Einheiten akkommodiert,
um ein richtiges Farbsignal zu erhalten.
Im Hinblick auf den oben angegebenen Stand der Technik
ist es eine Aufgabe der Erfindung, einen Farb-Photosensor von hoher Leistung zu schaffen. Es soll ferner ein preisgünstiger Farb-Photosensor
geschaffen werden, der für einen langen Zeitraum eine hohe Leistung beibehält und eine verringerte Diskrepanz der
Eigenschaften der Photosensor-Einheiten zeigt. *
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch einen Farb-Photosensor mit einer Mehrzahl dicht aneinander angeordneter
Sensor-Einheiten, deren Anzahl gleich der Anzahl der ?ignale ist, in die ein Farbsignal zerlegt wird, wobei jede Sensor-Einheit
eine auf einem Substrat gebildetes, amorphes Silizium enthaltende photoleitfähige Schicht, ein in elektrischem Kontakt mit der photoleitfähigen
Schicht befindliches Elektrodenpaar, einen Photorezeptor und ein in der der Position des Photorezeptors entsprechenden Lage
vorgesehenes Farbfilter umfaßt und das Farbfilter wenigstens eine der aus den folgenden Gruppen (A), (B) und (C) ausgewählten Farbmaterialschichten
umfaßt:
(A) Eine rote Farbmaterial schicht, die als Hauptbestandteil» ein unter den folgenden Strukturformeln (I) und (II)
ausgewähltes Perylentetracarbonsäurederivat aufweist:
(D
,CO-(O >—< OV-co
worin R. Wasserstoff, eine Alkylgruppe oder eine AlIyI-gruppe
bezeichnet;
(B) eine grüne Farbmaterial schicht, die als Hauptbestandteil
Phthalocyanin-Farbmaterial, eine Kombination aus Phthalocyanin-Farbmaterial und Isoindolenon-Farbmaterial
oder eine Kombination aus Phthalocyanin-Farbmaterial und Anthrachinon-Farbmaterial aufweist; und
(C) eine blaue Farbmaterialschicht, die als Hauptbestandteil Phthalocyanin-Farbmaterial oder eine Kombination
aus Phthalocyanin-Farbmaterial und Chinacridon-Farbmaterial
aufweist.
Die Aufgabe wird ferner erfindungsgemäß gelöst durch einen Farb-Photosensor mit einer Mehrzahl dicht aneinander angeordneter
Sensor-Einheiten, deren Anzahl gleich der Anzahl der Signale ist, in die ein Farbsignal zerlegt wird, wobei jede Sensor-Einheit
eine auf dem Substrat gebildetes, amorphes Silizium enthaltende
photoleitfähige Schicht, ein in elektrischem Kontakt mit der photoleitfähigen
Schicht befindliches Elektrodenpaar, einen Photorezeptor und einen Farbfilter aus einer Farbmaterial schicht umfaßt, die an der
der Lage des Photorezeptors entsprechenden Stelle durch Verdampfung gebildet ist, wobei die photoleitfähige Schicht jeder Sensor-Einheit
einen mehrschichtigen Film aus zwei oder mehreren Schichten mit unterschiedlichem
Brechungsindex umfaßt und die unterste Schicht des mehrschichtigen Films einen Brechungsindex für Licht einer Wellen-
länge von 6328 A von 3,2 oder weniger hat.
Die Erfindung wird nachfolgend an Hand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen
Figur 1 eine Ansicht eines Farb-Photosensors nach der Erfindung;
Figur 2 einen Querschnitt nach der Linie X-Y der Figur 1;
Figuren 3 und 4 graphische Darstellungen der Eigenschaften einer zuunterst liegenden a-Si:H-Schicht;
Figur 5 einen Teilschnitt des Photosensors der vorliegenden Erfindung;
Figur 6 eine Teilansicht einer Photosensor-Reihe;
Figuren 7 und 8 graphische Darstellungen der Eigenschäften
eines Photostroms und eines Dunkel Stroms durch die Reihe;
Figur 9 die Schritte der Bildung des erfindungsgemäßen Farb-Photosensors in den betreffenden Querschnitten seiner Zwischenprodukte;
Figur 10 eine Ansicht eines erfindungsgemäßen Farb-Photosensors;
Figuren 11 bis 16 graphische Darstellungen der Spektralei genschaften des Farbfilters;
Figur 17 eine Ansicht eines erfindungsgemäßen Farb-Photosensors;
Figur 18 einen Querschnitt des Photosensors der Fig. 17; und
Figur 19 eine graphische Darstellung der Spektralempfindlichkeit
des a-Si:H-Photosensors.
Nunmehr wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. In dieser Beschreibung wird nachfolgend die
unterste Schicht der mehrschichtigen, photoleitfähigen Schicht als
zuunterst liegendes a-Si(H5X) bezeichnet, und eine oder mehrere
über der untersten Schicht liegende Schichten als darüber!iegende
a-Si(H,X)-Schicht(en) bezeichnet.
Figur 1 ist eine Teilansicht einer Ausführungsform einer Farb-Photosensor-Reihe, die angeordnete Farb-Photosensoren
umfaßt. Figur 2 ist ein Querschnitt nach der Linie X-Y der Figur 1. In den Figuren 1 und 2 bezeichnet die Bezugszahl 1 ein Substrat.
Die Bezugszahl 2 bezeichnet die zuunterst liegende a-Si(H,X)-Schicht.
Die Bezugszahl 3 bezeichnet die darüber!legende a-Si(H,X)-Schicht.
Die zuunterst liegende und die darüberllegende Schicht bilden eine
photoleitfähige Schicht. Die Bezugszahl 4 bezeichnet eine n+-Schicht,
die eine Ohmsche Kontaktschicht aufweist. Die Bezugszahl 5 bezeichnet
Leitfähigkeitsschichten oder Elektroden. Die Bezugszahl 6 bezeichnet eine Schutzschicht. Die Bezugszahl 7 bezeichnet ein Farbfilter.
Als Substrat 1 können Corning-Gläser Nr. 7059 und 7740,
hergestellt von Corning Glass Works Co., Ltd., SGC-Glas, hergestellt
von TOKYO OHKA KOGYO Co., Ltd., Glas, wie etwa Siliziumglas oder Keramik, wie teilweise glasierte Keramik oder dergl. eingesetzt
werden.
Die photoleitfähige Schicht wird aus einem amorphen Material mit a-Si(H,X) als Hauptbestandteil hergestellt. Die zuunterst
liegende a-Si(H,X)-Schicht 2 hat vorzugsweise einen Brechungsindex
von 3,2 oder weniger. Die darüber liegende a-Si(H,X)-Schicht 3 hat einen Brechungsindex von 3,2 oder mehr, vorzugsweise in der Gegend
von 3,4. Die photoleitfähige Schichtwird durch die Plasma-CVD-Methode,
die reaktive Zerstäubungsmethode oder die Ionenplattiermethode,
insbesondere durch die Plasma-CVD-Methode gebildet. Infolge des bei der Bildung der photoleitfähigen Schicht aufgenommenen Wasserstoffs tritt in der gebildeten photoleitfähigen Schicht eine elastische Spännung auf. Wenn die Spannung zu groß ist, wird die Haftung
der photoleitfähigen Schicht auf dem Substrat verschlechtert, und der Film neigt zur Ablösung. Die Größe der Spannung in der photoleitfähigen Schicht kann durch Einstellung der Schichtbildungsbedingtingen, wie z.B. der Entladungsleistung der Glühentladung,
der Substrattemperatur, der Zusammensetzung und des Druckes des benutzten Ursprungsgases, auf die betreffenden geeigneten Werte
eingestellt werden. Als die zuunterst dem Substrat 1 anliegende a-Si(H,X)-Schicht 2 kann eine wenig Spannung aufweisende Schicht
beispielsweise dadurch gebildet werden, daß man ein Glühentladung mit relativ großer Leistung durchführt, wodurch eine gute Haftung
an dem Substrat 1 erzielt wird.
Es ist bekannt, daß eine mechanische Spannung in der photoleitfähigen Schicht mit dem Brechungsindex der Schicht in
starkem Maße in Beziehung steht. Im allgemeinen ist bei kleiner Spannung der Brechungsindex bekanntlich klein. Es ist auch bekannt,
daß die Glühentladung mit relativ geringerer Entladungsleistung durchgeführt werden muß, um eine photoleitfähige Schicht mit ausgezeichneter Photoleitfähigkeit zu erhalten. Somit wird vorzugsweise über dem Substrat 1 die Glühentladung mit relativ hoher
Leistung durchgeführt, um die zuunterst liegende a-Si(H,X)-Schicht mit relativ kleinem Brechungsindex von z.B. 3,2 oder weniger zu
bilden, und die zweite Glühentladung wird dann mit relativ niedriger
Leistung durchgeführt, um eine darüber!iegende hoch-photoleitfähige
a-Si-Schicht 3 mit relativ großem Brechungsindex, z.B. in der Gegend von 3,4 zu bilden. Die Elektroden 5 können ein leitfähiger
Film, z.B. als Aluminium oder dergl. sein. Die Schutzschicht 6 kann
ein isolierender anorganischer Film aus Si:N:H oder dergl. oder
aber einer der verschiedenen isolierenden organischen Harzfilme sein.
Der Farbfilter 7 ist ein dünner Film, der durch Verdampfung von färbendem Material eines thermisch beständigen, sublimierbaren
Pigments gebildet wird, Beispiele solcher färbender Materialien für die Filterbildung sind das Anil id der Acetoessigsäure,
Monoazo-Verbindungen des Naphtholtyps, polycyclische Indanthren-
oder Phthalocyanin-Farbstoffe des Dispersions- oder öl-lösliehen
Typs. Als bevorzugtes Farbmaterial sind insbesondere Phthalocyanin-, Perylen-, Isoindolenon-, Anthrachinon- und Chinacridon-Farbstoffe
zu nennen. Beispiele für typische Farbmaterialien sind
die folgenden:
Beipiele für Phthalocyanin-Farbstoffe sind metallfreies
Phthalocyanin, Kupfer-Phthalocyanin, Beryllium-Phthalocyanin, Magnesium-Phthalocyanin,
Zink-Phthalocyanin, Titan-Phthalocyanin,
Zinn-Phthalocyanin, Blei-Phthalocyanin, Vanadium-Phthalocyanin,
Chrom-Phthalocyanin, Molybdän-Phthalocyanin, Mangan-Phthalocyanin,
Eisen-Phthalocyanin, Kobalt-Phthalocyanin, Nickel-Phthalocyanin,
Palladium-Phthalocyanin und Platin-Phthalocyanin.
Als Perylen-Farbmaten'al werden Perylentetracarbonsäure-Derivate
bevorzugt und wie folgt angegeben (sie sind von 1) bis 8) nummeriert):
(3,4,9,10-Perylentetra-
00^OMoV-CO,
carbonsäureanhydrid)
(2) Die obige Formel, in der R. ist -H
ist -CH
R1 ist
ist
R1 ist
Cl
CH,
CH,
ist
R1 ist
Es ist jedoch zu bemerken, daß die Perylentetracarbonsäurederivate
nicht notwendigerweise auf diese angeführten Derivate
beschränkt sind.
Nachfolgend sind Beispiele von im Handel erhältlichen Perylentetracarbonsäurederivaten (Handelsnamen) angegeben:
PALIOGEN Rot L 3870 HD (hergestellt von BASF) C.I. Nr. 71145 PALIOGEN Rot L 3880 HD (hergestellt von BASF)
NOVOPERM Rot BL (hergestellt von HOECHST PHARMACEUTICALS)
C.I. Nr. 71137
PERRINDO Maroon R6434 (hergestellt von BAYER) CI. Nr. 71130
PERRINDO Rot R6418 (hergestellt von BAYER)
HELIO FAST Maroon E3R (hergestellt von BAYER)
KAYASET Scarlet E-2R (hergestellt von NIPPON KAYAKU)
KAfASET BORDEAUX E-D (hergestellt von NIPPON KAYAKU)
IRGAZIN Rot BPT (hergestellt von CIBArGEIGI AG)
CI. Nr. 71127
Isoindolenon-Farbstoffe haben aromatische, kondensierte polycyclische Strukturen, die im wesentlichen durch die weiter unten
angegebenen Formeln dargestellt werden:
Die Isoindolenon-Farbstoffe umfassen solche Farbstoffe, bei denen die 4-, 5-, 6- und 7-Stellung jeweils nicht mit einem
Chloratom besetzt sind. Mit Rücksicht auf die Licht- und Lösungsmittelbeständigkeit
sollten sie vorzugsweise solche Strukturen umfassen, bei denen die genannten Stellungen mit einem Chloratom besetzt
sind.
Die Farbe kann in Abhängigkeit von der Struktur von R
in der Formel von gelb über orange bis rotbraun variieren. Insbesondere ist der gelbe Farbstoff im Sinne der Farbtiefe und Spektral·
schärfe ausgezeichnet.
Cl
Cl S0
Cl
Typische Beispiele für Isoindolenon-Farbmaterialien
sind solche, in denen R der obigen Formel die folgende Bedeutung hat:
O>ch=ch/O
Das Isoindolenon-Farbmaterial ist jedoch nicht
notwendigerweise auf die angegebenen Verbindungen beschränkt. Als im Handel erhältliche Isoindolenon-Farbstoffe sind die folgenden
zu nennen:
IRGAZIN &lb 2GLT, 2GLTE, 2GLTN (hergestellt von CIBA-GEIGI AG)
LIONOGEN Gelb 3GX (hergestellt von TOYO INK MFG.)
FASTOGEN SUPER Gelb GR, GRO, GROH (hergestellt von DAINIPPON
INK & CHEMICALS)
IRGAZIN Gelb 2RLT, 3RLT, 3RLTN (hergestellt von CIBA-GEIGI AG)
LIONOGEN Gelb RX LITHOLFAST Gelb 1840 KAYASET Gelb E-2RL, E-3RL176
CROMOPHTAL Orange 2G Irgazin Rot 2BLT
(hergestellt von TOYO INK MFG.) (hergestellt von BASF)
(hergestellt von NIPPON KAYAKU) (hergestellt von CIBA-GEIGI AG) (hergestellt von CIBA-GEIGI AG)
(hergestellt von NIPPON KAYAKU) (hergestellt von CIBA-GEIGI AG) (hergestellt von CIBA-GEIGI AG)
Die Anthrachinon-Farbniaterialien umfassen Anthrachinon-Derivate
und ähnliche Chinone.
Beispiele für Strukturen typischer gelber Anthrachinon-Farbmaterialien
sind:
CO—NH 0
0 NH-OCn £0—NH
ΊΟ
η NIiOC 0 '
O NHOC — COHN.
COHN O
0 NHOC
Q V-COHN 0
NHOC __/'\>_C0HN
COHN 0
0 NHOC
- "25·
Es ist jedoch zu bemerken, daß die Anthrachinon-Farbmaterialien nicht auf die beispielhaft angeführten Verbindungen
beschränkt sind.
Die folgenden Anthrachinon-Farbstoffe sind im Handel erhältlich:
CROMOPHTAL Gelb A2R (hergestellt von CIBA-GEIGI AG) CI.Nr. 70600
HELIO FAST Gelb E3R (hergestellt von BAYER)
(hergestellt von BASF) C.I. Nr. 68420
PALIOGEN Gelb L1560 KAYASET Gelb E-R
CROMOPHTAL Gelb AGR BAYPLAST Gelb E2G NIHONTHREN Gelb GCN
MIKETHREN Gelb GK (hergestellt von NIPPON KAYAKU) CI. Nr.
65049
(hergestellt von CIBA-GEIGI AG) (hergestellt von BAYER)
(hergestellt von SUMITOMO CHEMICAL) C.I.Nr. 67300
(hergestellt von MITSUI TOATSU CHEMICAL) C.I. Nr. 61725
INDANTHREN PRINTING Gelb GOK
(hergestellt von HOECHST PHARMACEUTICALS) C.I. Nr. 59100
ANTHRASOL Gelb V (hergestellt von HOECHST PHARMACEUTICALS) C.I. Nr. 60531
MIKETHREN SOLUBLE Gelb 12G
(hergestellt von MITSUI TOATSU CHEMICAL) : C.I. Nr. 60605
MIKETHREN Gelb GF (hergestellt von MITSUO TOATSU CHEMICAL) CI. Nr. 66510
NIHONTHRENE Gelb GGF (hergestellt von SUMITOMO CHEMICAL)
INDANTHREN Gelb 3G INDANTHREN Gelb 5GK CI. Nr. 65430
(hergestellt von BAYER) CI. Nr. 65405
(hergestellt von BAYER) CI. Nr. 65410
NIHONTHRENE Gelb 4GL (hergestellt von SUMITOMO CHEMICAL)
4.
PALANTHREN Gelb PGA
CIBANON(E) Gelb 2G INDANTHREN Gelb F2GC ANTHRASOL Gelb IGG INDANTHREN Gelb 5 GF
MIKETHREN Gelb 3GL INDANTHREN Gelb LGF MONOLITE Gelb FR
KAYASET Gelb E-AR
KAYASET Gelb E-AR
(hergestellt von BASF) C.I. Nr. 68400
(hergestellt von CIBA-GEIGI AG)
(hergestellt von HOECHST PHARMACEUTICALS)
(hergestellt von HOECHST PHARMACEUTICALS)
(hergestellt von BASF)
(hergestellt von MITSUI TOATSU CHEMICAL)
(hergestellt von BASF)
(hergestellt von ICI)
(hergestellt von NIPPON KAYAKU)
Als blaue Farbmaterialien werden Phthalocyanin-Farbstoffe
oder eine Kombination aus Phthalocyanin- und Chinacridon-Farbmaterial als bevorzugte Beispiele genannt.
Die Phthalocyanin-Farbmaterialien sind oben erwähnt.
Die Chinacridon-Farbmaterialien haben die durch die folgende Formel
(I) dargestellte Basisstruktur. Die Struktur und deren Derivate sind nachfolgend angegeben:
H 0
0 H
Beispiele für die Derivate sind:
Beispiele für die Derivate sind:
Das Chinacridon-Farbmaterial kann ein Gemisch der oben
genannten Derivate sein. Jedes dieser Farbmaterialien hat eine ausgezeichnete
Fuchsin-Spektral eigenschaft.
Als spezifische Farbmaterialien sind die folgenden
(Handelsnamen) zu nennen:
LIONOGEN Magenta R (hergestellt von TOYO INK MFG.) FASTOGEN SUPER Magenta R.RS (hergestellt von DAINIPPON INK &
CHEMICALS)
CINQUASIA Rot BRT. YRT CINQUASIA Violett BRT
(hergestellt von DU PONT) (hergestellt von DU PONT)
Bei der Dampfabscheidung oder Verdampfung dieser Materialien wird entweder vorher eine Maske des gewünschten Musters
auf der Schutzschicht 6 angeordnet» oder es wird eine selektive Erhitzung durchgeführt, um auf gewünschten Bereichen der Schutzschicht
6 Farbmaterial schichten und damit das Filter 7 zu bilden. Bei einer anderen Ausführungsform wird auf der gesamten Oberfläche
- η- it
der Schutzschicht 6 für eine gewisse Zeit eine gleichmäßige Bedampfung
durchgeführt, und dann die Farbmaterial schicht in den nicht erforderlichen Bereichen durch photolithographische Technik, z.B. Trockenätzung,
abgetragen, wodurch auf den gewünschten Bereichen der Schutzschicht 6 Filter 7 gebildet werden.
Für den Zweck der Farblesung werden auf den Photorezeptoren von 3 aufgereihten Photosensoren ein R-Filter 7, ein
G-Filter 7' bzw. ein B-Filter 711 vorgesehen, um - wie in Figur 1 gezeigt
- ein einzelnes Pixel 10 zu bilden· Die Photosensor-Reihe
umfaßt mehrere solcher aneinander gereihter Pixel 10.
Ein in einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Farb-Photosensors benutztes Farbfilter kann beispielsweise
nach der Aufdampfung des Farbmaterials mit einer Abhebemethode als gemusterte Farbmaterialschicht gebildet werden. Nach dieser Methode
wird unter Benutzung eines später schmelzbaren Materials, hauptsächlich Resist, unter einer zu entfernenden Farbmaterialschicht
eine Resistmaske (Abdeckmaske) gebildet. Dann wird auf der Resistmaske
eine Farbmaterial-Bedampfungsschicht gebildet. Die Resistmaske
wird dann gelöst oder abgeschält, wodurch die Farbmaterialschicht physikalisch entfernt und somit das Muster gebildet wird. Daher ist
bei der Flächenmusterbildung die Ätzung der Farbmaterialschichten
unnötig, und es ist nicht wahrscheinlich, daß die Photosensoren und schon gebildete Farbelemente weiter erodiert werden, so daß
keine Schutz-Zwischenschicht benötigt wird. Da demzufolge die Farbelemente nur Farbmaterial filme umfassen, können sie auf der gleichen
Ebene gebildet werden. Daher gibt es keine Lichtabsorption und -reflexion durch die Schutz-Zwischenschicht und/oder Resistmaske,
und die hindurchgegangene Lichtenergie wird nicht geschwächt. Das resultierende Farbfilter enthält keine Schutz-Zwischenschicht und
Resistmaske von geringer thermischer Beständigkeit und hat daher eine ausgezeichnete thermische Beständigkeit.
Bei der bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Photosensors enthält das Farbfilter als Hauptbestandteil ein Pigment, und es hat eine ausgezeichnete Lichtbeständigkeit. Bei
einer anderen bevorzugten Ausführungsform wird das Farbmaterial in einem Film aufgedampft, so daß selbst dann, wenn die der Bedampfung
ausgesetzten Oberflächen des Photosensors rauh sind, Farbmaterialfilme gebildet werden, die zu den rauhen Photosensoroberflächen
parallel sind. Daher variiert die Spektral eigenschaft nicht von
Oberflächenstelle zu Oberflächenstelle. Das benutzte Verfahren umfaßt
auch die Bildung eines Musters durch Photolithographie mit
einem Resist, wodurch leicht ein Filter von hoher Genauigkeit gebildet wird.
Die zur Bedampfung benutzten Farbmaterialien sollen
sublimierbare oder verdampfbare Farbmaterialien sein, die in dem
zur Auflösung der Resistmaske benutzten Lösungsmittel unlöslich sind. Die diesen Erfordernissen genügenden Farbmaterialien werden
nach Bedarf aus den oben erwähnten Stoffen ausgewählt.
Bei dem für die Resistmaske benutzten Resist ist es ohne Bedeutung, ob er negativ oder positiv wirkend ist, wenn er
später löslich wird. Bei dem negativen Resist wird jedoch generell bei Einstrahlung einer Strahlung die Brückenbildung gefördert, und
es wird hierfür ein Lösungsmittel benötigt, das den Resist in starkem Maße löst. Dieses kräftige Lösungsmittel ist jedoch unerwünscht,
weil es aller Voraussicht nach die Farbmaterialschicht schädigt oder
löst.
Bei einem positiv wirkenden Resist dagegen wird dieser insbesondere nach Bildung eines Resistmusters löslich, wenn er mit
Strahlung bestrahlt wird, so daß ein Lösungsmittel gewählt werden kann, welches das Farbmaterial nicht so leicht wie den negativ
wirkenden Resist löst. Der positive Resist eignet sich daher vorzugsweise für die Abhebemethode. Es gibt verschiedene Harzkomponenten
für den positiven Resist und verschiedene Lösungsmittel zur Beschichtung und Entwicklung des positiven Resists. Es ist wünschenswert,
einen positiven Resist zu wählen, in Verbindung mit dem ein Lösungsmittel eingesetzt werden kann, das gegenüber dem Farbmaterial
keine Wirksamkeit zeigt. Ein bevorzugtes Beispiel ist ein positiver Resist, der hauptsächlich Fluor-haltiges Methacrylat
aufweist, das als Polymerisationseinheit die unten angegebene Struktur hat. Dieser Resist ist in stark lösenden Lösungsmitteln,
wie Estern, aromatischen Verbindungen oder halogenierten Kohlenwasserstoffen,
sowie auch in schwach lösenden Lösungsmitteln, wie Alkoholen, gut löslich. In Verbindung mit diesem Photoresist
kann daher ein Lösungsmittel eingesetzt werden, das den Farbmaterial-
film nur wenig beeinflußt. Beipiele für einen solchen Resist sind
"FPM210", "FBM110" und "FBM120" (Handelsname), die von Daikin Kogyo
Co., Ltd. hergestellt werden.
CH3
C=O
R2-C-R1
In dieser Struktur bedeuten R, und R2 Wasserstoff oder eine Alkyl
gruppe und R3 eine Alkylgruppe mit Kohlenstoffatomen, die alle
an wenigstens ein Fluoratom gebunden sind. Typische Beispiele für R., R„ und R3 sind:
CHr
CH3
CH3
CHn
CH3 H
CH3
CH3
C2H5
C3H7 CH3
C2H5
CH„
-CF2-CF2H
> -CF2-CFH-CF3
-CF2-CF2-CF2-CF2H
Andere Resists können nach Bedarf eingesetzt werden und sind unter den folgenden Handelsnamen im Handel erhältlich:
AZ-Reihe: 111, 119A, 120, 340, 1350B, 1350J, 1370, 1375, 1450, 1450J, 1470, 1475, 2400, 2415, 2430 (alle hergestellt von SHIPLEY);
Waycoat HPR-204, 205, 206, 207, 1182,
Waycoat MPR (alle hergestellt von HURT); Kodak Micro Positive Resist (hergestellt von EASTMAN KODAK);
Isofine Positive Resist (hergestellt von MICROIMAGE TECHNOLOGY); PC 129, 129 SF (hergestellt von POLYCHROME);
OFPR 77, 78, 800
OEBR 1000, 1010, 1030,
ODUR 1000, 1001, 1010, 1013, 1014, (alle hergestellt von TOKYO
OHKA KOGYO);
EBR 1, 9 (hergestellt von TORAY INDUSTRY); FMR E100, El01 (hergestellt von FUJI YAKUHIN KOGYO);
JSR Positive Photoresist PFR3003 (hergestellt von JAPAN SYNTHETIC
RUBBER);
Selectilux P (hergestellt von MERCK).
Die vorliegende Erfindung wird nun an Hand ihrer Ausführungsformen
näher beschrieben.
Ausführungsform 1
Ein Glassubstrat (Glas Nr. 7059, hergestellt von Corning Glass Works Co., Ltd.), dessen beide Oberflächen geschliffen waren,
wurde in üblicher Weise mit einem neutralen oder einem organischen alkalischen Reinigungsmittel gewaschen. Das so behandelte Glassubstrat
wurde in ein Glühentladung-Bedampfungsgerät mit kapazitiver
Kopplung eingesetzt und bei einer Temperatur von 230 0C unter einem
-6 *
Vakuum von 1,35-10 mbar gehalten. Dann wurde reines SiH.-Gas von Epitaxialqualität (hergestellt von KOMATSU ELECTRONICS) dem Gerät mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 10 SCCM zugeführt, um den Gasdruck auf 0,0935 mbar einzustellen. Dann wurde eine Hochfrequenzquelle von 13,56 MHz benutzt, die eine Glühentladung mit einer Eingangsspannung von 2,0 KV und einer Entladungsleistung von 120 W während 2 Minuten durchführte, wobei auf dem Substrat eine zuunterst liegende a-Si:H-Schicht mit einer Dicke in der Größenordnung von
Vakuum von 1,35-10 mbar gehalten. Dann wurde reines SiH.-Gas von Epitaxialqualität (hergestellt von KOMATSU ELECTRONICS) dem Gerät mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 10 SCCM zugeführt, um den Gasdruck auf 0,0935 mbar einzustellen. Dann wurde eine Hochfrequenzquelle von 13,56 MHz benutzt, die eine Glühentladung mit einer Eingangsspannung von 2,0 KV und einer Entladungsleistung von 120 W während 2 Minuten durchführte, wobei auf dem Substrat eine zuunterst liegende a-Si:H-Schicht mit einer Dicke in der Größenordnung von
400 A gebildet wurde. Unmittelbar anschließend wurde die Eingangsspannung auf 0,3 KV herabgesetzt und die Glühentladung 4,5 Stunden
mit einer Entladungsleistung von 8 W durchgeführt, wobei eine darüberliegende a-Si:H-Schicht in der Größenordnung von 0,8 Mm
gebildet wurde.
Es wurde ein gasförmiges Gemisch aus mit H2 auf 10 %
verdünntem SiH. und mit H2 auf 100 ppm verdünntem PH- in einem
Mischungsverhältnis von 1:10 hergestellt und als Material zur Abscheidung einer Ohmschen n+-Kontaktschicht einer Dicke von etwa
0,15 pm auf der darüberliegenden Schicht bei einer Entladungsleistung von 30 W benutzt. Eine Elektronenstrahl-Verdampfungsmethode diente dann zur Verdampfung von Al in eine 0,3 pm dicke
Leitfähigkeitsschicht. Danach wurde ein Photoresistmuster der gewünschten Gestalt mit einem positiven Photoresist (SHIPLEY "AZ-1370")
gebildet. Die freiliegenden Bereiche der Leitfähigkeitsschicht wurden durch eine Lösung entfernt, die aus Phosphorsäure
(wässrige 85 Vol.-%ige Lösung), Salpetersäure (wässrige 60 Vol.-%ige
Lösung), Eisessig und Wasser in einem Volumen-Mischungsverhältnis von 16:1:2:1 bestand (nachfolgend als "Ätzlösung" bezeichnet). Die
freiliegenden n+-Schichten wurden dann bei einer Hochfrequenz-Entladungsleistung
von 120 W und einem Gasdruck von 0,0935 nibar durch Trockenätzung mit CF--Gas nach der Plasma-Ätzmethode unter Benutzung
einer Einrichtung mit parallelen Platten entfernt. Dann wurde der Photoresist abgeschält.
Anschließend wurde durch eine 2-stlindige Glühentladung
mit einer Entladungsleistung von 30 W bei 0,135 mbar Gasdruck mit einem Ursprungsgas, das aus jeweils mit H2 auf 10 % verdünntem
NH3 und SiH. in einem Mischungsverhältnis von 5:1 bestand, eine
0,7 μιπ dicke Siliziumnitrid-Schicht gebildet.
Diese Schutzschicht wurde dann nach der Schleuderbe-
Schichtungsmethode bis auf eine Filmdicke von 10 000 A mit einem positiv wirkenden Photoresist (Handelsname "ODUR 1013", hergestellt
von TOKYO OHKA KOGYO Co., Ltd.) beschichtet. Das resultierende Zwischenprodukt wurde 20 Minuten bei 120 0C vorgebrannt, mit tiefer
Ultraviolett-Strahlung maskenbestrahlt und 3 Minuten in eine Entwicklungslösung
getaucht, die ausschließlich oder speziell für positive
Photoresists der Reihe ODUR 1010 diente, wodurch eine Resistmaske gebildet wurde. Die gesamte Oberfläche des Photosensors,
auf der die Resistmaske gebildet war, wurde dann der Lösung in dem Lösungsmittel unterzogen. Der Photosensor und ein mit Cu-Phthalocyanin
gefülltes Mo(Molybdän)-Schiffchen wurde in einen Vakuumbehälter
eingesetzt. Das Mo-Schiffchen wurde dann zur Verdampfung des Cu-
-5 -6 Phthalocyanins unter einem Vakuum von 1,35*10 bis 1,35*10 mbar
* O
auf 450 bis 550 0C erhitzt, wobei ein Film von 2000 A gebildet wurde.
Das resultierende Zwischenprodukt wurde dann in die ausschließlich für die ODUR 1010-Reihe benutzte Entwicklungslösung getaucht,
und die Entwicklungslösung wurde zur Lösung der Resistmaske gerührt, wobei unnötige Teile des BedampfungsfiIms entfernt wurden. Auf
diese Weise wurde eine gemusterte blaue Farbmaterial schicht gebildet.
In der gleichen Weise wurden "IRGAZIN Rot BPT" (Handelsname; C.I. Nr. 71127, hergestellt von CIBA-GEIGI AG) für eine rote
Farbmaterialschicht und Pb-Phthalocyanin für eine grüne Farbschicht
benutzt. So wurden die entsprechenden Farbfilter und demzufolge ein Farbphotosensor hergestellt.
Andererseits wurde die Oberfläche eines gleichen Glassubstrats
wie oben angegeben zum Vergleich 30 Sekunden mit einer
Lösung von Fluorwasserstoff (wässrige 49 Vol.-%ige Lösung), Salpetersäure
(wässrige 60 Vol.-%ige Lösung) und Essigsäure in einem
Volumen-Mischungsverhältnis von 1:5:40 behandelt. Das Substrat wurde dann in den gleichen Schritten wie oben erwähnt weiterbehandelt,
wobei aber keine zuunterst liegende a-Si:H-Schicht gebildet wurde.
In dieser Weise entstand ein planerer Photosensor (nachfolgend bezeichnet als "Photosensor mit Säurebehandlung des Substrats und
ohne zuunterst liegende Schicht").
Wenn unter den gleichen Bedingungen weißes Licht von der Seite des Farbfilters in jeden der beiden verschiedenen Photo-
sensoren eingeleitet und die Beträge der aus den Photosensoren austretenden Photoströme verglichen wurden, waren beide Beträge
im wesentlichen gleich. Dies zeigt, daß die Anwesenheit der zuunterst liegenden a-Si:H-Schicht 2 den S/N-Wert nicht verschlechtert.
Als unter gleichen Bedingungen zyklische Warmebeständigkeitsprüfungen der verschiedenen Photosensoren durchgeführt wurden,
ergab sich, daß kein Abschälen bzw. Abblättern des Films eintrat, d.h. eine ausreichende Haftung gewährleistet war.
Es wurden die gleichen Arbeitsschritte wie bei Ausführungsform 1 durchgeführt, wobei jedoch bei der Bildung der zuunterst
liegenden a-Si:H-Schicht 2 im Zuge der Bildung des Photosensors die Glühentladung mit den in der folgenden Tabelle I angegebenen
Entladungsleistungen und -zeiten durchgeführt wurde:
| Tabelle I | Entladungsleistung (W) | 80 | 50 | 30 | 8 | 4 |
| Entladungszeit (Minuten) | 3 | 4 | 6 | 18 | 40 | |
Es ergab sich, daß bei Entladungsleistungen von 80 W und 50 W Photosensoren ohne abgeblätterte Filme gebildet wurden. Bei Entladungsleistungen von 30 W, 8 W und 4 W jedoch trat beim photolithographischen Arbeitsgang unter Benutzung des Photoresits AZ-1370
(einschließlich Waschung durch eine Ultraschallwaschmaschine)
Abblätterung des Films ein, und es wurden nicht die gewünschten
ausgezeichneten Photosensoren erhalten.
Ausführungsform 3
In der gleichen Weise wie bei den Ausführungsformen 1 und 2 wurde die zuunterst liegende a-Si:H-Schicht 2 gebildet.
Dann wurde das Substrat 1 herausgenommen, und es wurde der Brechungsindex der auf dem Substrat 1 gebildeten, zuunterst liegenden a-Si:H-Schicht
2 gemessen. Die Beziehung zwischen der Entladungsleistung der Glühentladung und dem Brechungsindex der zuunterst liegenden
a-Si:H-Schicht 2 ist in Figur 3 angegeben.
Es ist anzunehmen, daß die Haftung zwischen dem Substrat und der photoleitfähigen Schicht in Beziehung steht zu der
Entladungsleistung der Glühentladung und daß die Filmabblätterung
zurückzuführen ist auf die resultierende mechanische Gesamtspannung aus der von der inneren Filmstruktur abhängigen natürlichen Spannung
und der von der Differenz der Wärmeausdehnungskoeffizienten von Substrat und Film abhängenden inneren Spannung. Die Gesamtspannung
an der auf dem Substrat 1 gebildeten, zuunterst liegenden
a-Si:H-Schicht 2 wurde gemessen. Die Beziehung zwischen der Entladungsleistung der Glühentladung und der Gesamtspannung der zuunterst
liegenden a-Si:H-Schicht 2 ist in Figur 4 gezeigt. Daraus ist ersichtlich, daß die Spannung als Druckspannung (Kompressionsspannung) erscheint, in der Nähe einer Entladungsleistung von 10 W
ein Maximum zeigt und mit zunehmender Entladungsleistung abfällt. Es ist anzunehmen, daß die Ursache des Spannungsabfalls mit zunehmender
Entladungsleistung darin liegt, daß in dem Film zunehmende
Hohlräume eine Zugspannung schaffen, die dann die Druckspannung aufhebt.
Wie oben beschrieben steht die Photoleitfähigkeit der photoleitfähigen Schicht in Beziehung zu der Entladungsleistung
bei der Filmbildung, und die Verdampfung ist mit einer relativ niedrigen Entladungsleistung durchzuführen, um die gewünschte
Photoleitfähigkeitseigenschaft zu erhalten. Daher wurde die a-Si:H-Schicht 3 in den obigen Ausführungsformen 1 und 2 mit relativ niedriger
Ent!adungsleistung abgeschieden.
Aus dem obigen ist ersichtlich, daß die zuunterst liegende a-Si:H-Schicht des erfindungsgemäßen Photosensors als
eine Entspannungsschicht wirkt und die Haftung zwischen dem Substrat und der Photoleitschicht verbessert. In dem erfindungsgemäßen
Photosensor sollte die Dicke der zuunterst liegenden a-Si:H-Schicht
vorzugsweise nicht so dick sein, vorzugsweise z.B. 3000 A oder dünner.
Ausführungsform 4
Es wurden die gleichen Arbeitsschritte wie bei der Bildung des Photosensors der Ausführungsform 1 durchgeführt, wobei
jedoch nach Bildung der darüber!legenden a-Si:H-Schicht die auf 80 W erhöhte Glühentladung 25 Minuten dauerte und eine weitere
darüberllegende a-Si:H-Schicht gebildet wurde.
Figur 5 ist ein Teil schnitt des resultierenden planaren
Photosensors und eine ähnliche Darstellung wie die der Figur 2. In
Figur 5 dienen die gleichen Bezugszahlen zur Bezeichnung der gleichen Elemente wie in Figur 2. Die Bezugszahl 3' bezeichnet eine darüber-1iegende
a-Si:H-Schicht einer Dicke von 0,3 μηι. Die Geschwindigkeit
der Bildung einer Dickeneinheit dieser Schicht war beträchtlich größer als die der Bildung einer Dickeneinheit der a-Si:H-Schicht 3,
weil die Entladungsleistung gesteigert worden war.
In dem bei dieser Ausführungsform erhaltenen Photosensor bilden die zuunterst liegende a-Si:H-Schicht 2 und die darüber liegenden
a-Si:H-Schichten 3 und 3' die photoleitfähige Schicht. Bei
dem Photosensor dieser Ausführungsform ist der erreichte Photostrom größer als der der Ausführungsform 1, weil die darüberliegende
a-Si:H-Schicht eine erhöhte Filmdicke hat.
Ausführungsform 5
Es wurden die gleichen Arbeitsgänge wie bei der Bildung des Photosensors der Ausführungsform 1 durchgeführt, wobei jedoch
bei der Bildung der zuunterst liegenden a-Si:H-Schicht 2 die Substrattemperatur
bei 70 0C gehalten wurde und die Glühentladung bei einer Entladungsleistung von 8 W während eines Zeitraums von
15 Minuten erfolgte.
Als die zuunterst liegende a-Si:H-Schicht 2 unter den gleichen Bedingungen gebildet war, wurde das Substrat herausgenommen
und der Brechungsindex der zuunterst liegenden a-Si:H-Schicht 2
gemessen. Der bestimmte Brechungsindex war 3,10. Der Photosensor dieser Ausführungsform hatte die gleichen ausgezeichneten Eigenschaften
wie der Photosensor der Ausführungsform 1.
Ausführungsform 6
Es wurden die gleichen Arbeitsgänge wie bei der Bildung des Photosensors der Ausführungsform 1 durchgeführt, wobei jedoch
bei der Bildung der zuunterst liegenden a-Si:H-Schicht 2 als Ausgangsgas
ein mit H2 auf 5% verdünntes SiH- eingesetzt wurde und
die Glühentladung bei 30 W Entladungsleistung während eines Zeitraums von 10 Minuten erfolgte.
Als die Schicht 2 unter den gleichen Bedingungen gebildet worden war, wurde das Substrat herausgenommen und der
Brechungsindex der a-Si:H-Schicht 2 gemessen. Der festgestellte Brechungsindex betrug 3,02. Der bei dieser Ausführungsform erhaltene
Photosensor war ebenso ausgezeichnet wie der der Ausführungsform 1.
Ausführungsform 7
Es wurden die gleichen Arbeitsgänge wie bei der Bildung des Photosensors der Ausführungsform 1 durchgeführt, wobei jedoch
bei der Bildung der a-Si:H-Schicht 2 der Gasdruck bei 0,40 mbar gehalten wurde und die Glühentladung bei 50 W Entladungsleistung
während eines Zeitraums von 5 Minuten durchgeführt wurde.
Als die zuunterst liegende a-Si:H-Schicht 2 unter den
gleichen Bedingungen gebildet worden war, wurde das Substrat herausgenommen
und der Brechungsindex dieser Schicht gemessen. Der bestimmte Brechungsindex betrug 3,12..Der bei dieser Ausführungsform erhaltene
Photosensor war ebenso ausgezeichnet wie der in Ausführungsform 1 erhaltene.
Ausführungsform 8
Es wurde eine Reihe von 864 Photosensoren auf dem gleichen
Substrat und unter Benutzung der gleichen Methode wie in Ausführungsform 1 gebildet. In diesem Fall wurden die Photosensoren
so angeordnet, daß die Farbfilter eine sich wiederholende Anordnung von R, G und B in dieser Reihenfolge bildeten,wie in Figur 1 gezeigt
ist. Dies kann dadurch leicht erreicht werden, daß man eine Maske beim lithographischen Verfahren in geeigneter Weise einsetzt.
Die Umrisse der so erhaltenen Photosensor-Streifenreihe sind in Figur 6 in Ansicht dargestellt. In der Figur 6 bezeichnet die
Bezugszahl 11 jede der Einzelelektroden. Die Bezugszahl 12 bezeichnet eine gemeinsame Elektrode. Die Bezugszahl 13 bezeichnet ein
Farbfilter. Diese Streifenreihe von Photosensoren hat eine Dichte von 8 Bit/mm und ein Verhältnis Länge zu Breite gleich dem des A6-Formats.
Es wurde die Gleichförmigkeit des Photostroms und Dunkelstroms zwischen den Bits der Photosensor-Reihe
dieser Ausführungsform gemessen. In diesem Falle war das benutzte einfallende Licht so, daß die Lichtenergie nach Durchgang durch
die betreffenden Filter R, G und B gleich wurde. Die Meßergebnisse
sind in Figur 7 dargestellt.
Auf der anderen Seite wurde zum Vergleich die Gleichförmigkeit des Photostroms und Dunkelstroms zwischen den Bits der
Streifenreihe von 864 Photosensoren auf demselben Substrat in der gleichen Weise gemessen, wobei die gleiche Methode mit Säurebehandlung
des Substrats und ohne eine zuunterst liegende Schicht wie in Bezug auf Ausflihrüngsform 1 beschrieben angewandt wurde. Die Ergeb-
f
nisse dieser Messung sind in Figur 8 angegeben.
nisse dieser Messung sind in Figur 8 angegeben.
Der Vergleich der Figuren 7 und 8 zeigt, daß bei dem erfindungsgemäßen Photosensor keine mikroskopischen Defekte auf
dem Substrat vorliegen und die zuunterst liegende a-Si:H-Schicht als eine Entspannungsschicht wirkt, wodurch eine sehr hohe Gleichförmigkeit
der Photoleitfähigkeitseigenschaft erzielt wird.
Ausflihrüngsform 9
Ein Farb-Photosensor wurde in der gleichen Weise wie bei der Ausführungsform der Figur 1 gebildet mit der Ausnahme, daß
ein Rot-Farbfilter mit einer roten Farbmaterial schicht einer FiIm-
dicke in der Größenordnung von 2000 A durch Erhitzen von "NOVOPERM
Rot BL" (HOECHST PHARMACEUTICALS) auf 400 bis 500 0C gebildet wurde.
Das Farbfilter des so erhaltenen Photosensors und das herkömmliche färbende Farbfilter wurden in der Leistung verglichen:
(1) Hitzebeständigkeit:
Es wurde ein Hitzebeständigkeitstest eine Stunde lang
Es wurde ein Hitzebeständigkeitstest eine Stunde lang
bei 250 0C durchgeführt. Dabei ergab sich eine große
Änderung der Spektral eigenschaft des konventionellen färbenden Filters (der Maximum-Durchlässigkeitsfaktor
betrug mehr als 10 %; die Maximum-Wellenlängenverschiebung
betrug mehr als 10 nm). Dagegen war die Änderung der Spektral eigenschaft des Bedampfungsfilters dieser
Ausführungsform gering (der Maximum-Durchlässigkeitsfaktor war kleier als 5 %; die Maximum-Well en!ängenver-Schiebung
war kleiner als 5 nm).
(2) Lichtbeständigkeit
(2) Lichtbeständigkeit
Es wurde ein Lichtbeständigkeitstest durch 500 Stunden dauernde Einstrahlung von Lichtenergie aus einer Xe-Lampe
durchgeführt. Die Änderung der Spektraleigenschaft des konventionellen färbenden Filters war beträchtlich,
(der Maximum-Durchlässigkeitsfaktor war mehr als 10 %\
die Maximum-Wellenlängenverschiebung betrug 10 nm oder
mehr). Dagegen wurde nur eine geringe Änderung der Spektraleigenschaft des Bedampfungsfilters dieser Ausführungsform festgestellt.
Ausführungsform 10
Figur 9 zeigt Querschnitte von Zwischenprodukten zur Erläuterung der Bildung einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Farb-Photosensors. Figur 10 ist eine schematische Teilansicht eines nach der Erfindung erhaltenen Farb-Photosensors.
j Zuerst wurde eine photoleitfähige a-Si:H-Schicht (eigen-
leitende Schicht) 2A durch Glühentladung auf einem Glassubstrat (Corning Glas Nr. 7059) gebildet. Dabei erhielt man eine 0,7 Mm
dicke photo!eitfähige Schicht 2A durch Abscheidung von mit H2 auf
10 Vol.-% verdünntem SiH4 unter 0,67 mbar Gasdruck und 10 W HF-(Hochfrequenz)-Leistung
bei 250 0C Substrattemperatur während eines Zeitraums von 2 Stunden. In ähnlicher Weise wurde durch Glühentladung
eine n+-Schicht 3A gebildet. Dabei wurde ein Gas aus mit H2
auf 10 Vol.-% verdünntem SiH- und mit H2 auf 100 ppm verdünntem
PH3 in einem Mischungsverhältnis von 1:10 eingesetzt; die anderen
Bedingungen und Arbeitsgänge waren die gleichen wie die bei der Abscheidung der Photoleitschicht 2A. So wurde eine 0,1 pm dicke
n+-Schicht 3A kontinuierlich auf der Photoleitschicht 2A gebildet.
Dann wurde zur Bildung einer leitfähigen Schicht 4A Aluminium bis auf eine Dicke von 0,3 pm aufgedampft. Anschließend wurden Teile
der leitfähigen Schicht 4A entsprechend den zukünftigen photoelektrischen
Umwand!ungszellen entfernt. Dazu wurde mit einem positiv
wirkenden Photoresist (Shipley "MICROPOSIT 1300-27" (Handelsname)
ein Photoresistmuster der gewünschten Gestalt gebildet (der zickzackförmige
Zwischenelektrodenabstand betrug 4 pm). Freiliegende Teile der photo!eitfähigen Schicht 4A wurden mit einer Ätzlösung
entfernt, die aus Phosphorsäure (wässrige 85 Vol.-%ige Lösung), Salpetersäure (wässrige 60 Vol.-%ige Lösung), Eisessig und Wasser
in einem Volumen-Mischungsverhältnis von 16:1:2:1 bestand, wodurch die gemeinsame Elektrode 5A und die Einzelelektroden 6A gebildet
wurden. Teile der n+-Schicht 3A wurden entfernt, um die photoelektrischen
Umwand!ungszeüen zu bilden. Hierzu wurde nach Entfernung
des Photoresists MICROPOSIT 1300-27 eine 5 Minuten dauernde
Trockenätzung mit CF,-Gas bei 120 W HF-Leistung und 0,135 mbar
GF^-Gasdruck durch Plasmaät'zung (oder reaktive Ionenätzung) unter
Benutzung eines Plasmaätzgeräts mit parallelen Platten ("DEM-451",
hergestellt von ANELVA CORP.) durchgeführt, um Teile der freiliegenden η -Schicht 3A und Oberfläche der Photoleitschicht 2A zu entfernen.
Um eine Implantation des Kathodenmaterials des Ätzgeräts zu vermeiden,
wurde auf die Kathode ein Polysilizium-Zerstäubungstarget
(20,3 cm Durchmesser; 99,999 % Reinheit) aufgesetzt, eine Probe wurde Suf das Target gebracht, ein freiliegendes SUS-Teil des Kathodenmaterials
wurde mit einer pfannkuchenartigen Polytetrafluoräthylen-FoIie
bedeckt, so daß dem Plasma nur eine kleine SUS-Oberflache
ausgesetzt war, und dann wurde die Ätzung durchgeführt. Die Hitze- '■
behandlung dauerte 60 Minuten bei 200 0C in einem Ofen, durch den
3 l/min Stickstoff geleitet wurden.
In den folgenden Arbeitsschritten wurde vor der Bildung der Farbmaterialschicht auf der Oberfläche der so hergestellten
Photosensor-Reihe eine Schutzschicht ausgebildet.
Durch eine Glühentladungsmethode wurde auf die Photosensor-Reihe
eine Siliziumnitrid-(a-Si:N:N)-Schicht 7A aufgebracht.
Insbesondere wurde unter den gleichen Bedingungen wie bei der Bildung der darüber!legenden aeSiiH-Schicht eine 0,5 [im dicke Siliziumnitrid-a-Si:N:N-Schicht
7A gebildet, wobei jedoch ein Gas benutzt wurde, das aus mit H2 auf 10 Vol.-% verdünntem SiH- und 100 %igem
NH3 in einem Strömungsgeschwindigkeitsverhältnis von 1:4 bestand.
Ein positiv wirkender Resist ("ORUR 1013" (Handelsname) TOKYO OHKA KOGYO) wurde durch Schleuderbeschichtung bis auf eine
Filmdicke von 5000 bis 7000 A auf diese Schutzschicht aufgebracht.
Das resultierende Zwischenprodukt wurde 20 Minuten bei 120 0C vorgebrannt,
durch Maske einer Strahlung im weiten UV-Bereich ausgesetzt, 3 Minuten in die speziell auf die ODUR 1010-Reihe eingestellte
Entwicklungslösung und 2 Minuten in das speziell auf diese Reihe eingestellte Spülmittel getaucht, wodurch eine Resistmaske gebildet
wurde. Die gesamte Oberfläche der Photosensor-Reihe mit der gebildeten Resistmaske wurde der Auflösung in einem Lösungsmittel ausgesetzt.
Die Photosensor-Reihe und ein mit Cu-Phthalocyanin gefülltes
Mo-Schiffchen wurden in einen Vakuumbehälter gesetzt. Das Mo-Schiffchen
wurde unter einem Vakuum von 1,35*10" bis 1,35*10" mbar
auf 450 bis 550 0C erhitzt, um Cu-Phthalocyanin in einem 2000 A
dicken Film aufzudampfen. Das gebildete Zwischenprodukt wurde in die speziell auf die Reihe ODUR 1010 eingestellte Entwicklungslösung getaucht, und die Entwicklungslösung wurde zwecks Auflösung
der Resistmaske gerührt, während unnötige Bereiche des aufgedampften Films entfernt wurden, wodurch eine gemusterte blaue Farbmaterialschicht
8A gebildet wurde.
Dann wurde auf diese auf dem Photosensor liegende gemusterte blaue Farbmaterialschicht ODUR 1013 aufgebracht, bestrahlt
und unter Bildung einer Resistmaske entsprechend dem nächsten gemusterten grünen Farbmaterial entwickelt. Nachdem die gesamte Oberfläche
der Resistmaske bestrahlt war, wurde die Maske in einen Vakuumverdampfer gebracht, in dem Pb-Phthalocyanin bei 450 bis 500 0C
unter Bildung eines Films von 2000 A verdampft wurde. Anschließend
wurde "FASTOGEN SUPER Gelb*GROH" (Handelsname der DAINIPPON INK &
CHEMICALS) als Isoindolenon-Farbmaterial zu einem Film mit einer
Dicke in der Größenordnung von 4000 A verdampft. Das erhaltene Zwischenprodukt wurde in die gerührte Entwicklungslösung getaucht,
wobei eine gemusterte grüne Farbmaterialschicht 9A gebildet wurde. Ferner wurde in gleichen Arbeitsgängen "IRGAZIN Rot BPT" (Handelsname
der CIBA-GEIGI AG; C.I. Nr. 71127) als rotes Farbmaterial der Perylentetracarbonsäure-Derivate bei 400 bis 500 0C unter Bildung
einer Schicht mit einer Dicke in der Größenordnung von 2000 A verdampft. Die Schicht wurde dann mit Entwicklungslösung behandelt,
wobei man eine gemusterte rote Farbmaterialschicht 10A erhielt. Zu dieser Zeit waren die blaue und die grüne Farbmaterial schicht
wie auch die Schicht aus "IRGAZIN Rot BPT" weder durch die Behandlung
mit der Entwicklungslösung gelöst noch in ihrer Spektraleigenschaft geschädigt.
Bei der oben angegebenen Folge von Arbeitsschritten
wurde das Farbmaterial und die Photosensor-Reihe durch Lösungsmittel, Wärme, usw. nicht beeinträchtigt, so daß ein Farb-Photosensor mit
einem Farbfilter von ausgezeichneter Spektraleigenschaft entstanden war. Die Spektraleigenschaft des so erhaltenen Farbfilters ist
in Figur 11 durch die Bezugszahlen 11, 12 und 13 bezeichnet.
Zum Vergleich mit dem Stand der Technik wurde
"ASTRAPHLOXIN G" von BAYER nach den gleichen Arbeitsgängen wie oben t
untersucht. Im Ergebnis wurde ein Verdampfungsfilm gebildet, der
jedoch bei der Entwicklung durch das Lösungsmittel angegriffen wurde, so daß sich nicht die gewünschte gemusterte rote Farbmaterialschicht
ergab.
Die so erhaltene a-Si:H-Farb-Photosensor-Reihe erlaubte
eine ausgezeichnete Lesung und Ausgabe blauer, grüner und roter Farben mit 8 Punkten/mm.
Ausführungsform 11
In der gleichen Weise wie bei Ausführungsform 10 wurden eine Photosensor-Reihe und dann eine Schutzschicht gebildet.
Auf die Schutzschicht wurde durch Schleuderbeschichtung ein positiv
wirkender Resist ("ODUR 1013" Handelsname der TOKYO OHKA KOGYO)
bis auf eine Filmdicke in der Größenordnung von 5000 bis 7000 A aufgebracht.
Das resultierende Zwischenprodukt wurde 20 Minuten bei 120 0C vorgebrannt, einer Maskenbestrahlung im weiten UV-Bereich
ausgesetzt, 3 Minuten in die auf die Reihe ODUR 1010 speziell eingestellte Entwicklungslösung und 2 Minuten in die auf die Reihe
ODUR 1010 speziell eingestellte Spüllösung getaucht, um eine Resistmaske zu bilden. Die gesamte Oberfläche des Photosensors
mit der gebildeten Resistmaske wurde der Auflösung in einem Lösungsmittel ausgesetzt. Das Glassubstrat mit der darauf befindlichen
Resistmaske und ein mit Cu-Phthalocyanin gefülltes Mo-Verdampfungsschiffchen
wurden in einen Vakuumverdampfer gebracht, der dann evakuiert wurde. Das Verdampfungsschiffchen wurde unter einem
Vakuum von 1,35·1θ"5 bis 1.35-10"6 mbar auf 450 bis 550 0C erhitzt,
um Cu-Phthalocyanin zu einem Film mit einer Dicke in der Größen-
Ordnung von 2000 A zu verdampfen. Dann wurde Toyo Ink "LIONOGEN Magenta R" als Chinacridon-Farbmaterial zu einem Film mit einer
Dicke in der Größenordnung von 2000 A verdampft. Das resultierende
Glassubstrat wurde in die spezialisierte Entwicklungslösung getaucht,
die dann gerührt wurde, um die Resistmaske zu lösen und nicht erforderliche
Teile des Verdampfungsfilms zu entfernen. Hierdurch wurde eine gemusterte blaue Farbmaterial schicht 8A gebildet.
In gleichen Arbeitsgängen wie oben angegeben wurde dann ODUR 1013 auf die Photosensor-Reihe aufgebracht, bestrahlt und entwickelt,
wodurch eine der nächsten gemusterten grünen Farbmaterialschicht entsprechende Resistmaske gebildet wurde.
Die gesamte Oberfläche der Resistmaske wurde bestrahlt; dann wurde das erhaltene Zwischenprodukt in einen Vakuumverdampfer
gebracht, in dem Pb-Phthalocyanin bei 450 bis 550 0C bis auf eine
Filmdicke von 2000 A auf die Resistmaske aufgedampft wurde. Anschließend
wurde "FASTOGEN SUPER Gelb GROH" (Handelsname der DAINIPPON INK & CHEMICALS) als Isoindolenon-Farbmaterial zu einem
Film mit einer Dicke in der Größenordnung von 4000 A verdampft. Das resultierende Zwischenprodukt wurde unter Rührung in die Entwicklungslösung
getaucht, wodurch eine gemusterte grüne Farbmaterialschicht 9A gebildet wurde. Ferner wurde in ganz ähnlicher Weise
"IRGAZIN Rot BPT" (Handelsname der CIBA-GEIGI; CI. Nr. 71127) als Perylentetracarbonsäure-Derivat und rotes Farbmaterial bei
400 bis 500 0C zu einem Film mit einer Dicke in der Größenordnung
von 2000 A verdampft. Der Film wurde dann mit der Entwicklungslösung behandelt, um eine gemusterte rote Farbmaterialschicht 10A
zu bilden. Dabei wurde gefunden, daß die blaue und die grüne Farbmaterialschicht
sowie auch der "IRGAZIN-Rot-BPT"-Film weder in der Entwicklungslösung gelöst noch bezüglich ihrer Spektraleigenschaft
beeinträchtigt wurde.
Bei den obigen aufeinanderfolgenden Arbeitsgängen wurde das benutzte Farbmaterial und die Photosensor-Reihe durch
die Lösungsmittel, Wärme, usw. nicht geschädigt. Es wurde daher eine Farb-Photosensor-Reihe mit einem Farbfilter von ausgezeichneter
Spektral eigenschaft geschaffen. Die Spektral eigenschaft des so erhaltenen Farbfilters ist in Figur 12 durch die Bezugszahlen
14, 15 und 16 bezeichnet.
Die so erhaltene Farb-Photosensor-Reihe diente dazu, ein 3-farbiges Dokument deutlich zu lesen.
Ausführungsform 12
In der gleichen Weise wie in Ausführungsform 10 wurden eine Photosensor-Reihe und dann eine Schutzschicht gebildet. Auf
die Schutzschicht wurde durch Schleuderbeschichtung ein positiv wirkender Resist ("ODUR 1013", Handelsname der TOKYO OHKA KOGYO)
bis auf eine Filmdicke in der Größenordnung von 5000 bis 7000 A aufgebracht.
Das resultierende Zwischenprodukt wurde 20 Minuten
bei 120 0C vorgebrannt, einer Maskenbestrahlung im weiten UV-Bereich
ausgesetzt, 3 Minuten in die für die Reihe ODUR 1010 ausschließlich benutzte oder speziell eingestellte Entwicklungslösung und 2 Minuten
in die für die Reihe ODUR 1010 ausschließlich benutzte oder speziell eingestellte Spül lösung getaucht, um eine Resistmaske
zu bilden. Die gesamte Oberfläche des Photosensors mit der gebildeten Resistmaske wurde der Lösung in einem Lösungsmittel unterworfen.
Das Glassubstrat mit der darauf befindlichen Resistmaske und ein mit Cu-Phthalocyanin gefülltes Mo-Verdampfungsschiffchen wurden in
einen Vakuumverdampfer gebracht, der dann evakuiert wurde. Das Verdampfungsschiffchen
wurde unter einem Vakuum von 1,35*10 bis 1,35-10 mbar auf 450 bis 550 0C erhitzt, um Cu-Phthalocyanin zu
einem Film mit einer Dicke in der Größenordnung von 2000 A zu verdampfen.
Das resultierende Glassubstrat wurde in die spezialisierte Entwicklungslösung getaucht, die dann gerührt wurde, um die Resistmaske
zu lösen und nicht erforderliche Teile des BedampfungsfiIms
zu entfernen. Hierdurch wurde eine gemusterte blaue Farbmaterialschicht
8A gebildet.
In gleichen Arbeitsgängen wie oben angegeben wurde dann ODUR 1013 auf die Photosensor-Reihe aufgebracht, bestrahlt und entwickelt,
wodurch eine der nächsten gemusterten grünen Farbmaterialschicht
entsprechende Resistmaske gebildet wurde.
Nachdem die gesamte Oberfläche der gebildeten Sensor-Reihe
bestrahlt war, wurde die Reihe in einen Vakuumverdampfer ein-
gesetzt, in dem Pb-Phthalocyanin bei 450 bis 550 0C zu einem Film
O *
mit einer Dicke von 2000 A verdampft wurde. Dann wurde die so erhaltene
Reihe in die gerührte Entwicklungslösung eingetaucht, wobei eine gemusterte, grüne Farbmaterialschicht 9A gebildet wurde. In
genau den gleichen Arbeitsgängen wurde als rotes Farbmaterial ein Perylentetracarbonsäure-Derivat "IRGAZIN Rot BPT" (Handelsname der
CIBA-GEIGI; C.I. Nr. 71127) bei 400 bis 500 0C zu einem Film in
der Größenordnung von 2000 A verdampft, der dann in der Entwicklungslösung
behandelt wurde, so daß eine gemusterte, rote Farbmaterialschicht 10A geschaffen wurde. Zu dieser Zeit waren die
Filme aus Cu-Phthalocyanin, Pb-Phthalocyanin und "IRGAZIN Rot BPT"
weder durch die Behandlung mit der Entwicklungslösung gelöst noch war die Spektraleigenschaft der Photosensor-Reihe geschädigt.
Bei den obigen aufeinanderfolgenden Arbeitsgängen wurde das benutzte Farbmaterial und die Photosensor-Reihe durch
die Lösungsmittel, Wärme, usw. nicht geschädigt. Es wurde daher eine Farb-Photosensor-Reihe mit einem Farbfilter von ausgezeichneter
Spektraleigenschaft geschaffen. Die Spektral ei genschaft des so erhaltenen Farbfilters ist in Figur 13 durch die Bezugszahlen
17, 18 und 19 bezeichnet.
Die so erhaltene Farb-Photosensor-Reihe erlaubte eine ausgezeichnete
Farblesung.
Ausführungsform 13 In der gleichen Weise wie in Ausführungsform 10 wurden
eine Photosensor-Reihe und dann eine Schutzschicht gebildet. Auf die Schutzschicht wurde durch Schieuderbeschichtung ein positiv
wirkender Resist ("ODUR 1013", Handelsname der TOKYO OHKA KOGYO)
bis auf eine Filmdicke in der Größenordnung von 5000 bis 7000 A aufgebracht.
Das resultierende Zwischenprodukt wurde 20 Minuten bei 120 °C vorgebrannt, einer Maskenbestrahlung im weiten UV-Bereich
ausgesetzt, 3 Minuten in die für die Reihe ODUR 1010 ausschließlich
benutzte oder speziell eingestellte Entwicklungslösung und 2 Minuten in die für die Reihe ODUR 1010 ausschließlich benutzte oder
speziell eingestellte Spüllösung getaucht, um die Resistmaske zu bilden. Die gesamte Oberfläche des Photosensors mit der gebildeten
Resistmaske wurde der Lösung in einem Lösungsmittel unterworfen.
Die Phtosensor-Reihe mit der darauf befindlichen Resistmaske und ein mit Cu-Phthalocyanin gefülltes Mo-Verdampfungsschiffchen
wurden dann in einen Vakuumverdampfer gesetzt, der evakuiert wurde. Das Verdampfungsschiffchen wurde unter einem Vakuum von
U35-10"5 bis 1,35-10~6 mbar auf 450 bis 550 0C erhitzt, um Cu-Phthalocyanin
zu einem Film mit einer Dicke in der Größenordnung
von 2000 A zu verdampfen.Die resultierende Photosensor-Reihe wurde
in die spezielle Entwicklungslösung eingetaucht, die dann gerührt wurde, um die Resistmaske zu lösen und unnötige Bereiche des Bedampfungsfilms
zu entfernen. Dadurch wurde eine gemusterte blaue Farbmaterialschicht 8A gebildet.
In ähnlichen Arbeitsgängen wurde dann ODUR 1013 auf die Schicht 8A aufgebracht," bestrahlt und entwickelt und dadurch
eine der nächsten gemusterten grünen Farbmaterial schicht entsprechende Resistmaske gebildet. Nachdem die gesamte Oberfläche der
so erhaltenen Photosensor-Reihe bestrahlt war, wurde die Photosensor-Reihe mit dem Resistmuster und ein mit Cu-Phthalocyanin gefülltes
Mo-Verdampfungsschiffchen in den Vakuumverdampfer gesetzt, der dann evakuiert wurde. Das Verdampfungsschiffchen wurde bei einem Vakuum
von 1,S5-10~5 bis 1.35-10"6 mbar auf 450 bis 550 0C erhitzt, um das
Cu-Phthalocyanin zu einem Film mit einer Dicke in der Größenordnung
von 1300 A zu verdampfen.
Nach einer ähnlichen Methode wurde als Anthrachinon-Farbmaterial
"CROMOTHRAL Gelb AGR" (Handelsname der CIBA-GEIGI) zu einem Film einer Dicke in der Größenordnung von 4000 A verdampft.
Das Glassubstrat, auf dem die Bedampfung erfolgte, wurde in die spezielle Entwicklungslösung eingetaucht, die dann gerührt wurde,
um das Resistmuster zu lösen und zugleich unnötige Bereiche des BedampfungsfiIms zu entfernen, wodurch eine grüne Farbmaterialschicht
9A gebildet wurde. Ferner wurde in ganz den gleichen Arbeitsgängen als rotes Farbmaterial das Perylentetracarbonsäure-Derivat
"IRGAZIN Rot BPT" (Handelsname, hergestellt von CIBA-GEIGI; CI. Nr. 71127) bei 400 bis 500 0C unter Bildung eines Films mit einer
Dicke in der Größenordnung von 2000 A verdampft. Der Film wurde mit
der Entwicklungslösung behandelt, um eine gemusterte rote Farbmaterialschicht 10A zu bilden.
Zu dieser Zeit war festzustellen, daß die blaue und grüne Farbmaterial schicht sTDwie die Schicht aus "IRGAZIN Rot BPT"
weder in der Entwicklungslösung in Lösung gegangen noch in ihrer Spektraleigenschaft geschädigt waren.
Bei den obigen aufeinanderfolgenden Arbeitsgängen wurden das benutzte Farbmaterial und die Photosensor-Reihe durch
die Lösungsmittel, Wärme, usw. nicht geschädigt. Es wurde daher eine FSrb-Photosensor-Reihe mit einem Farbfilter von ausgezeichneter
Spektral eigenschaft geschaffen. Die Spektral eigenschaft des so erhaltenen Farbfilters ist in Figur 14 durch die Bezugszahlen
20, 21 und 22 bezeichnet.
Die so erhaltene Farb-Photosensor-Reihe erlaubte die
gleiche Farblesung wie die der obigen Ausführungsformen.
Ausführungsform 14
In der gleichen Weise wie in Ausführungsform 10 wurden eine Photosensor-Reihe und dann eine Schutzschicht gebildet. Auf
die Schutzschicht wurde durch Schleuderbeschichtung ein positiv wirkender Resist ("ODUR 1013", Handelsname der TOKYO OHKA KOGYO)
bis auf eine Filmdicke in der Größenordnung von 5000 bis 7000 A aufgebracht.
Das resultierende Zwischenprodukt wurde 20 Minuten bei 120 0C vorgebrannt, einer Maskenbestrahlung im weiten UV-Bereich
ausgesetzt, 3 Minuten in die für die Reihe ODUR 1010 ausschließlich
benutzte oder speziell eingestellte Entwicklungslösung und 2 Minuten
in die für die Reihe ODUR 1010 ausschließlich benutzte oder speziell eingestellte Spül lösung getaucht, um die Resistmaske
zu bilden. Die gesamte Oberfläche des Photosensors mit der gebildeten Resistmaske wurde der Lösung in einem Lösungsmittel unterworfen
.
Die Photosensor-Reihe mit der darauf befindlichen Resistmaske
und ein mit Cu-Phthalocyanin gefülltes Mo-Verdampfungsschiffchen wurden dann in einen Vakuumverdampfer gesetzt, der evakuiert
wurde. Das Verdampfungsschiffchen wurde unter einem Vakuum von 1.35-10"5 bis 1,35·10~6 mbar auf 450 bis 550 0C. erhitzt, um Cu-Phthalocyanin
zu einem Film mit einer Dicke in der Größenordnung
von 2000 A zu verdampfen.
In ähnlicher Weise wurde als Chinacridon-Farbmaterial
Toyo Ink "LIONOGEN Magenta" (Handelsname) zu einem Film mit einer
Dicke in der Größenordnung von 4000 A verdampft. Das Glassubstrat,
auf dem die Bedampfung erfolgte, wurde in die spezielle Entwicklungslösung eingetaucht und dann gerührt, um das Resistmuster zu lösen
und unnötige Bereiche des Bedampfungsfilms zu entfernen, wodurch eine blaue Farbmaterial schicht 8A gebildet wurde.
In ähnlichen Arbeitsgängen wurde dann "ODUR 1013" auf die Schicht 8A aufgebracht, bestrahlt und entwickelt und so eine
dem nächsten gemusterten grünen Farbmaterial entsprechende Resistmaske gebildet. Nachdem die ganze Oberfläche der so erhaltenen
Photosensor-Reihe bestrahlt war, wurden die Photosensor-Reihe mit dem darauf befindlichen Resistmuster und ein mit Cu-Phthalocyanin
gefülltes Mo-Verdampfungsschiffchen in den Vakuumverdampfer eingesetzt,
der dann evakuiert wurde. Das Verdampfungsschiffchen wurde bei einem Vakuum von 1,35-10~5 bis 1,35·1θ"6 mbar auf 450 bis 550 0C
erhitzt, um Cu-Phthalocyanin zu einem Film mit einer Dicke in der
Größenordnung von 1300 A zu verdampfen.
Nach einem ähnlichen Verfahren wurde als Anthrachinon-Farbmaterial
"CROMOPHTAL Gelb AGR" (Handelsname, hergestellt von CIBA-GEIGI AG) zu einem Film mit einer Dicke in der Größenordnung
von. 4000 A verdampft. Das Glassubstrat, auf dem die Bedampfung
erfolgte, wurde in eine spezielle Entwicklungslösung getaucht, die dann gerührt wurde, um das Resistmuster zu lösen und gleichzeitig
unnötige Bereiche des BedampfungsfiIms zu entfernen. Auf diese
Weise wurde eine grüne Farbmaterial schicht 9A gebildet. Ferner wurde in der gleichen Weise als rotes Farbmaterial das Perylentetracarbonsäure-Derivat
"IRGAZIN Rot BPT" (Handelsname; hergestellt von CIBA-GEIGI; C.I.Nr. 71127) bei 400 bis 500 0C zu einem Film
mit einer Dicke in der Größenordnung von 2000 A verdampft. Dann wurde der Film mit der Entwicklungslösung behandelt, um eine gemusterte
rote Farbmaterial schicht 10A zu bilden.
Zu dieser Zeit wurde gefunden, daß die blaue und grüne Farbmaterialschicht und die Schicht aus "IRGAZIN Rot BPT" weder in
der Entwicklungslösung gelöst noch ihre Spektraleigenschaft geschädigt wurde.
Bei den obigen aufeinanderfolgenden Arbeitsgängen wurden das benutzte Farbmaterial und die Photosensor-Reihe durch
die Lösungsmittel, Wärme, usw. nicht geschädigt. Es wurde daher eine Farb-Photosensor-Reihe mit einem Farbfilter von ausgezeichneter
Spektral ei genschaft geschaffen. Die Spektral ei genschaft des so erhaltenen Farbfilters ist in Figur 15 durch die Bezugszahlen
23, 24 und 25 bezeichnet.
Die vorliegende Photosensor-Reihe erlaubte eine ausgezeichnete Farblesung.
AusfUhrungsform 15
In der gleichen Weise wie in Ausführungsform 10 wurden eine Photosensor-Reihe und dann eine Schutzschicht gebildet. Auf
die Schutzschicht wurde durch Schieuderbeschichtung ein positiv wirkender Resist ("ODUR 1013" , Handelsname der TOKYO OHKA KOGYO)
bis auf eine Filmdicke in der Größenordnung von 5000 bis 7000 A aufgebracht.
Das resultierende Zwischenprodukt wurde 20 Minuten bei 120 0C vorgebrannt, einer Maskenbestrahlung im weiten UV-Bereich
ausgesetzt, 3 Minuten in die für die Reihe ODUR 1010 speziell eingestellte Entwicklungslösung und 2 Minuten in die für die Reihe
ODUR 1010 speziell eingestellte Spüllösung getaucht, um die Resistmaske
zu bilden. Die gesamte Oberfläche des Photosensors mit der gebildeten Resistmaske wurde der Auflösung in einem Lösungsmittel
unterworfen.
Die Photosensor-Reihe mit der darauf befindlichen Resistmaske und ein mit Cu-Phthalocyanin gefülltes Mo- Verdampfungsschiffchen wurden dann in einen Vakuumverdampfer gesetzt, der evakuiert
wurde. Das Verdampfungsschiffchen wurde unter einem Vakuum von 1,35-10"S bis 1,35-10~6 mbar auf 450 bis 550 0C erhitzt, um
Cu-Phthalocyanin zu einem Film mit einer Dicke in der Größenord-
nung von 2000 A zu verdampfen.
In ähnlicher Weise wurde als Chinacridon-Farbmaterial
Toyo Ink "LIONOGEN Magenta" (Handelsname) zu einem Film mit einer
Dicke in der Größenordnung von 4000 A verdampft. Das Glassubstrat,
auf dem die Bedampfung erfolgte, wurde in die spezielle Entwicklungslösung eingetaucht und dann gerührt, um das Resistmuster zu
lösen und unnötige Bereiche des Bedampfungsfilms zu entfernen, wodurch
eine blaue Farbmaterial schicht 8A gebildet wurde.
In ähnlichen Arbeitsgängen wurde dann "ODUR 1013" auf
die Schicht 8A aufgebracht, bestrahlt und entwickelt und so eine dem nächsten gemusterten grünen Farbmaterial entsprechende Resistmaske
gebildet.
Nachdem die gesamte Oberfläche der Photosensor-Reihe mit der darauf befindlichen Resistmaske bestrahlt war, wurde die
Photosensor-Reihe in den Vakuumbedampfer eingesetzt, und Pb-Phthalocyanin
wurde bei 450 bis 550 0C zu einem Film einer Dicke in der
Größenordnung von 2000 A verdampft. Das resultierende Zwischenprodukt
wurde in die gerührte Entwicklungslösung getaucht, wodurch
eine gemusterte grüne Farbmaterial schicht 9A gebildet wurde. In den gleichen Arbeitsgängen wurde als rotes Farbmaterial das Perylentetracarbonsäure-Derivat
"IRGAZIN Rot BPT" (Handelsname der CIBA-GEIGI; C.I. Nr. 71127) bei 400 bis 500 0C zu einem Film mit einer
, O
Dicke in der Größenordnung von 2000 A verdampft. Der Film wurde dann mit Entwicklungslösung behandelt und dadurch eine gemusterte
rote Farbmaterialschicht 10A gebildet. Dabei wurden die Cu-Phthalocyanin-,
Pb-Phthalocyanin- und "IRGAZIN-Rot-BPT"-Filme weder durch
die Behandlung mit der Entwicklungslösung gelöst noch in ihrer Spektral ei genschaft geschädigt.
Bei den obigen aufeinanderfolgenden Arbeitsgängen wurden das benutzte Farbmaterial und die Photosensor-Reihe durch
die Lösungsmittel, Wärme, usw. nicht geschädigt. Es wurde daher eine Farb-Photosensor-Reihe mit einem Farbfilter von ausgezeichneter
Spektral eigenschaft geschaffen. Die Spektraleigenschaft des so erhaltenen Farbfilters ist in Figur 16 durch die Bezugszahlen
26, 27 und 28 bezeichnet.
Die vorliegende Photosensor-Reihe erlaubte eine ausgezeichnete Farblesung.
Ausführungsform 16
Bei der AusfUhrungsform 10 wurde nach der Bildung der
Photosensor-Reihe und vor der Bildung der Schutzschicht auf die gesamte Oberfläche der Photosensor-Reihe unmittelbar und dicht
eine Farbmaterial schicht aufgebracht. Figur 17 ist eine schematische
35275Q5
Teilansicht der Farbmaterial schicht. Figur 18 ist ein schematischer
Schnitt nach der Linie C-D der Figur 17.
Die so gebildete Photosensor-Reihe erlaubte eine ausgezeichnete Farblesung. Obgleich der a-Si:H-Photosensor für die
Passivierung keinen a-Si:H-Film hatte, zeigte die Photosensor-Reihe
ausgezeichnete Temperatur- und Feuchtigkeitseigenschaften und eine ausgezeichnete Haltbarkeit.
Bei dem erfindungsgemäßen Farb-Photosensor hat das Farbfilter eine ausgezeichnete Wärme- und Lichtbeständigkeit.
Das Farbfilter kann in Form eines dünnen Films auch auf einer schwach rauhen Oberfläche in einer genauen Position in demselben
Verfahren gebildet werden, das zur Schaffung anderer struktureller
Teile des Photosensors dient. Da das Farbfilter keine Schutz-Zwischenschicht erfordert, wird wenig Licht gestreut und es tritt nur
eine geringe Lichtreflexion auf. Daraus resultiert eine ausgezeichnete Leistung des Photosensors.
Bei dem erfindungsgemäßen Farb-Photosensor dient das Farbfilter auch als Schutzschicht, so daß das Fehlen der Schutzschicht
die Streuung und Reflexion des Lichts entsprechend verringert und die vereinfachte Schichtstruktur eine Verringerung der
Anzahl der durchzuführenden Verfahrensschritte und damit der Kosten
bedeutet.
Das Farbfilter nach der bevorzugten Ausführungsform
wird durch Verdampfung von Farbmaterial gebildet, und das Muster wird nach einer herkömmlichen photolithographischen Methode geschaffen,
so daß die Eigenschaft der photoleitfähigen a-Si-Schicht
bei der Farbfilterbildung nicht wesentlich verschlechtert wird.
Da das Muster durch Photolithographie gebildet wird, kann das Filter
auf einer rauhen Oberfläche genau gebildet werden, so daß ein Farbfilter mit hoher Genauigkeit entsteht.
Bei der bevorzugten Ausführungsform enthält das Farbfilter eine durch Verdampfung gebildete Farbmaterialschicht, so daß
es eine ausgezeichnete Licht- und Wärmebeständigkeit in Bezug auf das einfallende Licht hat und daher die ausgezeichnete Leistung
eine lange Zeit beibehält.
Erfindungsgemäß wird die Gleichförmigkeit der Eigenschaften der Sensor-Einheiten verbessert.
• CS.
— Leerseite —
Claims (5)
- TeDTKE - BüHLING - KlNNE - G^UFE -X lÄÄ frr% f* O Dipl.-Ing. H. Tiedtke #7H=LLMANN - CaRAMS " bTRUIF Dipl.-Chem G. Bühling \Dipl.-Chem. G. Bühling' ■ - ~ - Dipl.-Ing. R. KinneO C 9 7 r η r Dipl.-Ing. R GrupeD L I D U 0 Dipl.-Ing. B. PellmannDipl.-Ing. K. Grams Dipl.-Chem. Dr. B. StruifBavariaring 4, Postfach 2024 Oi 8000 München 2Tel.: 089-539653 Telex: 5-24845 tipat Telecopier: 0 89-537377 cable: Germaniapatent München31. JuLi 1985DE 5051Patentansprüche\J Farb-Photosensor mit einer Mehrzahl dicht aneinander angeordneter Sensor-Einheiten, deren Anzahl gleich der Anzahl der Signale ist, in die ein Farbsignal zerlegt wird, wobei jede Sensor-Einheit eine auf einem Substrat gebildetes, amorphes Silizium enthaltende photoleitfähige Schicht, ein in elektrischem Kontakt mit der photoleitfähigen Schicht befindliches Elektrodenpaar, einen Photorezeptor und ein in der der Position des Photorezeptors entsprechenden Lage vorgesehenes Farbfilter umfaßt und das Farbfilter wenigstens eine der aus den folgenden Gruppen (A), (B) und (C) ausgewählten Farbmaterial schichten umfaßt:(A) Eine rote Farbmaterial schicht, die als Hauptbestandteil ein unter den folgenden Strukturformeln (I) und (II) ausgewähltes Perylentetracarbonsäure-Derivat aufweist:Dresdner Bank (München) Kto 3939 844 Deutsche Bank (München) Kto. 2861060 , Postscheckamt (München) Kto. 670-43-804(π)worin R. Wasserstoff, eine Alkyl gruppe oder eine Al IyI gruppe bezeichnet;(B) eine grüne Farbmaterialschicht, die als Hauptbestandteil Phthalocyanin-Farbmaterial, eine Kombination aus Phthalocyanin-Farbmaterial und Isoindolenon-Farbmaterial oder eine Kombination aus Phthalocyanin-Farbmaterial und Anthrachinon-Farbmaterial aufweist; und(C) eine blaue Farbmaterialschicht, die als Hauptbestandteil Phthalocyanin-Farbmaterial oder eine Kombination aus Phthalocyanin-Farbmaterial und Chinacridon-Farbmaterial aufweist.
- 2. Farb-Photosensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Farbfilter eine gemusterte Farbmaterialschicht aufweist, die durch Entfernung einer Resistmaske gebildet wird, die man auf dem Photosensor vorsieht, nachdem Farbmaterial auf die Resistmaske aufgedampft wurde.
- 3. Farb-Photosensor mit einer Mehrzahl dicht aneinander angeordneter Sensor-Einheiten, deren Anzahl gleich der Anzahl der Signale ist, in die ein Farbsignal zerlegt wird, wobei jede Sensor-Einheit eine auf dem Substrat gebildetes, amorphes Silizium enthaltende photoleitfähige Schicht, ein in elektrischem Kontakt mit der photo!eitfähigen Schicht befindliches Elektrodenpaar, einen Photorezeptor und ein Farbfilter aus einer Farbmaterialschicht umfaßt,die an der der Lage des Phetorezeptors entsprechenden Stelle durch Aufdampfung gebildet ist, wobei die photoleitfähige Schicht jeder Sensor-Einheit einen mehrschichtigen Film aus zwei oder mehreren Schichten mit unterschiedlichem Brechungsindex umfaßt und die unterste Schicht des mehrschichtigen Films einen Brechungsindex fürLicht einer Wellenlänge von 6328 A von 3,2 oder weniger hat.r
- 4. Farb-Photosensor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Farbmaterial schicht als Hauptbestandteil ein Pigment aufweist.
- 5. Farb-Photosensor nach Anspruch 3, dadurch gekenn- f,zeichnet, daß die unterste Schicht der photo!eitfähigen Schicht *eine»Dicke von 3000 A oder weniger hat.
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