JP2544915B2

JP2544915B2 - カラ―フィルタ―、その製造方法およびこれを用いた素子

Info

Publication number: JP2544915B2
Application number: JP27126086A
Authority: JP
Inventors: 英昭高尾; 美樹田村; 優神尾; 辰雄村田; 信行関村; 通高橋
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1986-11-13
Filing date: 1986-11-13
Publication date: 1996-10-16
Anticipated expiration: 2011-10-16
Also published as: JPS63124002A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明はカラーフィルター、その製造方法およびこれ
を用いた素子に関するもので、特にカラー撮像素子やカ
ラーセンサー及びカラーディスプレーなどの微細色分解
用として好適なカラーフィルター、その製造方法および
これを用いた素子に関するものである。

［従来の技術］従来、カラーフィルターとしては、基板上にゼラチ
ン、カゼイン、グリューあるいはポリビニルアルコール
などの親水性高分子物質からなる媒染層を設け、その媒
染層を色素で染色して着色層を形成する染色カラーフィ
ルターが知られている。

このような染色法では、使用可能な染料が多くフィル
ターとして要求される分光特性への対応が比較的容易で
あるが、媒染層の染色工程に、染料を溶解させた染色浴
中に媒染層を浸漬するというコントロールの難しい湿式
工程を採用しており、また各色毎に防染用の中間層を設
けるといった複雑な工程を有するため歩留りが悪いとい
った欠点を有している。また染色可能な色素の耐熱性が
150℃程度以下と比較的低く、該フィルターに熱的処理
を必要とする場合には、使用が困難である上、染色膜自
体の耐熱性、耐光性等の信頼性が劣るといった欠点も有
している。

これに対し、従来、ある種の着色材が透明樹脂中に分
散されてなる着色樹脂を用いたカラーフィルターが知ら
れている。

例えば、特開昭58-46325号公報，特開昭60-78401号公
報，特開昭60-184202号公報，特開昭60-184203号公報，
特開昭60-184204号公報，特開昭60-184205号公報等に示
されている様に、ポリアミノ系樹脂に着色材を混合した
着色樹脂膜を特徴とするカラーフィルターによれば、該
ポリアミノ系樹脂自体は、耐熱性、耐光性等の特性に優
れたものであるが、非感光性樹脂であるためカラーフィ
ルターのパターン形成には、微細パターンに不利な印刷
による方法、あるいは着色樹脂膜上にレジストによるマ
スクを設けた後に、該着色樹脂膜をエッチングするとい
う製造工程の煩雑な方法をとらなければならなかった。

近年感光性を有するポリイミド樹脂を用いた着色剤が
知られてきたが、この樹脂はポリイミド前駆体型であ
り、イミド化の為に通常300℃以上の熱硬化が必要であ
った。

一方、特開昭55-134807号公報，特開昭57-16407号公
報，特開昭57-74707号公報，特開昭60-129707号公報等
に示されている様に、感光性樹脂に着色材を混合した着
色樹脂膜を特徴とするカラーフィルターによれば、カラ
ーフィルターの製造方法にとっては一般的なフォトリソ
工程のみで微細パターン化でき、工程の簡素化は可能と
なるが、該感光性樹脂として一般に用いられているもの
は、樹脂膜材と感光性硬化剤とを混合してつくらねばな
らない煩雑なものや、耐熱性、耐光性等の特性に充分満
足いくものではなかった。

また、たとえ性能の優れた感光性樹脂を用いたとして
も、その中の含有される着色材の光吸収により、本来感
光性樹脂のもつ感光特性より劣る状態となってしまう。
具体的には、着色材を混合した感光性樹脂は未着色のも
のに比べ、一般的に２倍以上の露光量を必要とし、本来
工程的には簡易なカラーフィルターの形成方法であって
も生産性の劣るものとなっていた。

［発明が解決しようとする問題点］本発明の目的は、上述の従来例のもつ欠点を解消せし
め、簡便な製造プロセスにより微細パターンを形成する
ことができ、かつ着色材を含有する感光性樹脂のもつ感
度低下から生じる露光プロセスの生産性低下を改善し、
さらに機械的特性をはじめ、耐熱性、耐光性、耐溶剤性
等の諸特性の優れたカラーフィルター、その製造方法お
よびこれを用いた素子を提供することにある。

［問題点を解決するための手段］及び［作用］すなわち、本発明の第一の発明は、感光性を有する基
を分子内に持つ低温硬化型ポリアミノ系樹脂中に着色材
料を分散してなる着色樹脂のフォトリソ工程により形成
されたパターン状の着色樹脂層を有するカラーフィルタ
ーにおいて、該カラーフィルターは該各パターン状の着
色樹脂層上に、該着色樹脂より高感度のレジスト層を有
し、該レジスト層は硬化前には該着色樹脂の現像液に溶
解し、硬化後には該着色樹脂の現像液に溶解しないこと
を特徴とするカラーフィルターである。

本発明の第二の発明は、基板上に、感光性を有する基
を分子内に持つ低温硬化型ポリアミノ系樹脂中に着色材
料を分散してなる着色樹脂からなる着色樹脂膜と、該着
色樹脂より高感度で、かつ硬化前には該着色樹脂の現像
液に溶解し、硬化後には該着色樹脂の現像液に溶解しな
いレジスト膜を順次塗布形成した後、所定のマスクを介
して、該レジスト膜の光硬化に必要な光量で露光して該
レジスト膜の露光部を硬化し、次いでレジスト膜の未硬
化部及びその下部にある着色樹脂膜を同時に現像して除
去した後、着色樹脂膜の光硬化に必要とする光量で全面
露光することによりパターン状の着色樹脂層上にレジス
ト層を形成することを特徴とするカラーフィルターの製
造方法である。

本発明の第三の発明は、感光性を有する基を分子内に
持つ低温硬化型ポリアミノ系樹脂中に着色材料を分散し
てなる着色樹脂のフォトリソ工程により形成されたパタ
ーン状の着色樹脂層を有し、該各パターン状の着色樹脂
層上に、着色樹脂より高感度で、かつ硬化前には該着色
樹脂の現像液に溶解し、硬化後には該着色樹脂の現像液
に溶解しないレジスト層を設けてなるカラーフィルター
及び液晶を備えた液晶素子である。

本発明の第四の発明は、感光性を有する基を分子内に
持つ低温硬化型ポリアミノ系樹脂中に着色材料を分散し
てなる着色樹脂のフォトリソ工程により形成されたパタ
ーン状の着色樹脂層を有し、該各パターン状の着色樹脂
層上に、着色樹脂より高感度で、かつ硬化前には該着色
樹脂の現像液に溶解し、硬化後には該着色樹脂の現像液
に溶解しないレジスト層を設けてなるカラーフィルター
を備えた固体撮像素子である。

本発明の第五の発明は、感光性を有する基を分子内に
持つ低温硬化型ポリアミノ系樹脂中に着色材料を分散し
てなる着色樹脂のフォトリソ工程により形成されたパタ
ーン状の着色樹脂層を有し、該各パターン状の着色樹脂
層上に、着色樹脂より高感度で、かつ硬化前には該着色
樹脂の現像液に溶解し、硬化後には該着色樹脂の現像液
に溶解しないレジスト層を設けてなるカラーフィルター
を備えたイメージセンサ素子である。

すなわち、本発明のカラーフィルターは、機械的特性
や耐熱性、耐光性、耐溶剤性等の耐久性の良い樹脂系及
び着色材料を用いた着色樹脂層から形成されているた
め、信頼性に優れた特性を有し、さらに所望の分光性を
もつカラーフィルターを簡易に設計することが可能な
上、一般のフォトリソ工程のみの簡便な方法で微細なパ
ターンを形成してなるものである。

また、一般に着色材を含有する感光性樹脂のもつ感度
低下から生じる露光プロセスの生産性低下に対し、着色
樹脂層形成後に着色樹脂より高感度で、かつ硬化後に着
色樹脂の現像液に溶解しないレジスト層を形成し、パタ
ーニングに際しては、まず該レジスト層のみを硬化する
のに必要な光量のみで露光した後、末露光部のレジスト
層を下部着色樹脂層とともに現像した後、全面露光を行
なうという方法を用いているため、アライナーを使用す
る露光プロセス時間の短縮がはかれるものである。

本発明のカラーフィルターの有する着色樹脂層を形成
する感光性を有する基を分子内に持つ低温硬化型ポリア
ミノ系樹脂（以下、感光性ポリアミノ系樹脂と称す）と
しては、200℃以下にて硬化膜の得られるもの、例えば1
50℃×30分程度の熱で硬化膜を形成できる、例えば感光
性基をその分子内に持つ芳香族系のポリアミド樹脂及び
ポリイミド樹脂で、特に、可視光波長域（400〜700nm）
で特定の光吸収特性を持たないもの（光透過率で90％程
度以上のもの）が好ましい。この観点からは、特に芳香
族系のポリアミド樹脂が好ましい。

また、本発明における感光性を有する基としては、以
下に示す様な感光性の炭化水素不飽和基をもつ芳香族鎖
であれば良く、例えば、（１）安息香酸エステル類（式中R₁はCHX＝CY−COO−Ｚ−、Ｘは−Ｈ又は-C₆H₅、
Ｙは−Ｈ又は-CH₃、Ｚは−又はエチル基又はグリシジル
基を示す）（２）ベンジルアクリレート類（式中Ｙは−Ｈ又はCH₃を示す）（３）ジフェニルエーテル類（式中R₂はCHX＝CY−CONH−、CH₂＝CY−COO−(CH₂)₂−O
CO又はCH₂＝CY−COO−CH₂−を１ケ以上含むもの、X,Yは
前記意義を示す）（４）カルコン類及びその他化合物鎖（式中R₃はＨ−，アルキル基、アルコキシ基を示す）等が挙げられる。

これ等の基を分子内に持つ芳香族系のポリアミド樹脂
及びポリイミド樹脂の具体例を示すと、リソコートPA-1
000（宇部興産（株）製）、リソコートPI-400（宇部興
産（株）製）等が挙げられる。

一般にフォトリソ工程で用いられる感光性樹脂は、そ
の化学構造によって差はあるものの、機械的特性をはじ
め耐熱性、耐光性、耐溶剤性等の耐久性に優れたものは
少ない。これに対し、上記本発明の感光性ポリアミノ系
樹脂は、化学構造的にも、これらの耐久性に優れた樹脂
系であり、これらを用いて形成したカラーフィルターの
耐久性も非常に良好なものとなる。

本発明のカラーフィルターの有する着色樹脂層を形成
する着色材料としては、有機顔料、無機顔料、染料等の
うち所望の分光特性を得られるものであれば、特に限定
されるものではない。この場合、各材料を単体で用いる
ことも、これらのうちのいくつかの混合物として用いる
こともできる。ただし、染料を用いた場合には、染料自
体の耐久性により、カラーフィルターの性能が支配され
てしまうが、上記本発明の樹脂系を用いれば、通常の染
色カラーフィルターに比べ性能の優れたものが形成可能
である。従って、カラーフィルターの色特性及び諸性能
から勘案すると有機顔料が着色材料として最も好まし
い。

有機顔料としては、溶性アゾ系、不溶性アゾ系、縮合
アゾ系等のアゾ系顔料をはじめ、フタロシアニン系顔
料，そしてインジゴ系，アントラキノン系，ペリレン
系，ペリノン系，ジオキサジン系，キナクリドン系，イ
ソインドリノン系，フタロン系，メチン・アゾメチン
系、その他金属錯体系を含む縮合多環系顔料、あるいは
これらのうちのいくつかの混合物が用いられる。

本発明において、着色樹脂層を形成するために使用す
る着色樹脂は、上記感光性ポリアミノ系樹脂溶液に所望
の分光特性を有する上記着色材料を10〜50％程度の割合
で配合し、超音波あるいは三本ロール等により充分に分
散させた後、望ましくは１μｍ程度のフィルターにて粒
径の大きいものを除去して調製する。

本発明のカラーフィルターの有する着色樹脂層は、前
記着色樹脂をスピンナー，ロールコーター等の塗布装置
により基板上に塗布し、その層厚は所望とする分光特性
に応じて決定されるが、通常は0.5〜５μｍ程度、好ま
しくは、１〜２μｍ程度が望ましい。

本発明のレジスト層を形成する感光性材料としては、
着色樹脂層を構成するものと同じ芳香族系の感光性ポリ
アミド樹脂、感光性ポリイミド樹脂をはじめ、感光性ア
クリル樹脂等のうち透明性が優れ（400nm〜700nmの可視
光波長域で特定の光吸収特性をもたずに、光透過率で90
％以上のもの）、本発明で用いる感光性着色樹脂よりも
高い感度特性をもち、かつ光硬化後には着色樹脂の現像
液に不溶なものであればよい。

また通常、該レジスト層は、そのままカラーフィルタ
ー上に形成され着色樹脂上の保護層的な役割りも果たす
ため、機械的特性をはじめ耐熱性、耐光性、耐溶剤性等
の耐久性の良い樹脂がよく、その様な観点からは、着色
樹脂層を構成するものと同じ芳香族系の感光性ポリアミ
ド樹脂が好ましい。

本発明のレジスト層は、基板上に塗布形成された着色
樹脂層上に、前記感光性樹脂をスピンナー、ロールコー
ター等の塗布装置により、通常は0.5〜3.0μｍ程度の膜
厚で、好ましくは0.5〜1.0μｍ程度の膜厚で塗布する。

次いで、該レジスト層を光硬化するのに要する露光量
のみで所定のパターンマスクを介して露光する。そし
て、望ましくは着色樹脂層の現像液と同じもので露光さ
れたレジスト層の現像を行ない、未露光のレジスト部と
同時にその下層にあたる着色樹脂層もパターニングす
る。

しかる後、全面露光して着色樹脂パターンも光硬化
し、次いで熱硬化を行ない、上部に透明な保護層を有す
る着色樹脂パターンが形成される。

なお、本発明のカラーフィルターの有する上部にレジ
スト層を構成した着色樹脂層は、それ自体充分な耐久性
を有する良好な材料で構成されているが、場合によって
は、より各種の環境条件から、着色樹脂層を保護するた
めには、レジスト層表面に、ポリアミド，ポリイミド，
ポリウレタン，ポリカーボネート，シリコン系等の有機
樹脂やSi₃N₄,SiO₂,SiO,Al₂O₃,Ta₂O₃等の無機膜をスピン
コート，ロールコートの塗布法で、あるいは蒸着法によ
って、保護層として設けることができる。さらに、上記
保護層を形成した後、材料によっては、それ自体に配向
処理を施すことにより、液晶を用いたデバイスへの適用
も可能となる。

本発明で用いる高感度レジスト層の感度としては、一
般に1000mJ/cm²以下、好ましくは500mJ/cm²以下で、着
色樹脂層の感度としては500mJ/cm²以上、好ましくは100
0mJ/cm²以上である。又、着色樹脂層の感度に対する高
感度レジスト層の感度は２倍以上が好ましい。尚、感度
は数値が小さいほど高感度を示す。

以上説明した様な上部にレジスト層を構成した着色樹
脂層を有するカラーフィルターは適当な基板上に形成す
ることができる。例えば、ガラス板、透明樹脂板、樹脂
フィルム、あるいはブラウン管表示面、撮像管の受光
面、CCD,BBD,CID,BASIS等の固体撮像素子が形成された
ウエハー、薄膜半導体を用いた密着型イメージセンサ
ー、薄膜半導体を用いた液晶ディスプレー基板面、強誘
電性液晶ディスプレー基板面、カラー電子写真用感光体
等があげられる。

着色樹脂層と下地の基板間との接着性を更に増す必要
がある場合には、基板上にあらかじめシランカップリン
グ剤等で薄く塗布した後に着色樹脂パターンを形成する
か、あるいは、あらかじめ着色樹脂中にシランカップリ
ング剤等を少量添加したものを用いてカラーフィルター
を形成することにより、一層効果的である。

以下、図面を参照しつつ、代表的な本発明のカラーフ
ィルターの形成法を説明する。

第１図は本発明のカラーフィルターの形成法を説明す
る工程図である。まず、第１図（ａ）に示すごとく、所
望の分光特性を有する着色材料を所定量配合されたポリ
アミノ系樹脂液（NMP溶液）を用い、第１色目の着色樹
脂膜２を所定の基板１上に、スピンナーを用い、所定の
膜厚になるように塗布形成し、適当な温度条件下でプリ
ベークを行なう。

次いで、該着色樹脂膜２上に、着色材料を構成するも
のと同様のポリアミノ系樹脂液をスピンナーを用い、所
定の膜厚になるように塗布形成し、適当な温度条件下で
プリベークを行ない、透明なレジスト膜７を形成する。

次いで、第１図（ｂ）に示すごとく、レジスト膜の感
度を有する光（例えば、高圧水銀灯等）で、かつレジス
ト膜を光硬化するのに必要な露光量で、形成しようとす
るパターンに対応した所定のパターン形状を有するフォ
トマスク３を介してレジスト膜を露光し、パターン部の
光硬化を行なう。

そして第１図（ｃ）に示すごとく、光硬化部分7aを有
したレジスト膜７を、未露光部分のみ及び着色樹脂を溶
解する溶剤（例えば、Ｎ−メチル−２−ピロリドン系溶
剤等を主成分とするもの）にて超音波現像し、上記レジ
ストパターン膜とその下部の着色樹脂膜のみを残したパ
ターンを形成し、リンス処理（例えば、1,1,1,トリクロ
ロエタン等）を行なう。その後、全面露光を行ない着色
樹脂パターン部の光硬化を実施した後、ポストベーク処
理を行ない、第１図（ｄ）のごとき本発明のレジスト層
7bをその上層に有するパターン状着色樹脂層４を得るこ
とができる。

なお、２色以上からなる本発明のカラーフィルターを
形成する場合には、更に必要に応じて、すなわち用いら
れるフィルターの色の数に応じて、第１図（ａ）から第
１図（ｄ）までの工程を、各色に対応した着色材料を分
散させた着色樹脂液をそれぞれ用いて繰り返して行な
い、例えば、第１図（ｅ）に示した様な異なる色のレジ
スト層を有したパターン状着色樹脂層4,5及び６の３色
からなるカラーフィルターを形成することができる。

また、本発明のカラーフィルターは、第１図（ｆ）に
示すようにフィルター上部に、先に挙げたような材料か
ら形成した保護層８を有しているものであっても良い。

［実施例］以下に本発明の実施例を示す。以下の実施例での「感
度」は、膜厚1.0μｍの感光層を形成した時の現像後の
残膜が0.5μｍ厚となるのに必要な高圧水銀灯の露光量
（mJ/cm²）で表わす。

実施例１ガラス基板上に、所望の分光特性を得ることのできる
青色着色樹脂材［ヘリオゲンブルー（Heliogen Blu
e）L7080（商品名,BASF社製,C.I.No.74160）をPA-1000C
（商品名，宇部興産社製，ポリマー分10％、溶剤＝Ｎ−
メチル−２−ピロリドン、顔料：ポリマー＝1:2配合）
に分散させ作製した感光性の着色樹脂材］をスピンナー
塗布法により、1.5μｍの膜厚に塗布した。次に該着色
樹脂層に80℃、30分間のプリベークを行なった後、該着
色樹脂層上にレジスト材PA-1000C（商品名，宇部興産社
製）をスピンナー塗布法により0.5μｍの膜厚に塗布し
た。次に、80℃、30分間のプリベークを行なった。そし
て、形成しようとするパターン形状に対応したパターン
マスクを介して高圧水銀灯にてPA-1000Cの光硬化に必要
な露光量にて露光した。この時の着色樹脂層の感度は15
00mJ/cm²であった。また、この時の非着色樹脂層の感度
は380mJ/cm²であった。

露光終了後、該レジスト膜の未露光部及びその下層に
ある着色樹脂膜を溶解する専用現像液（Ｎ−メチル−２
−ピロリドンを主成分とする現像液）にて超音波を使用
して現像し、専用リンス液（1,1,1,トリクロロエタンを
主成分とするリンス液）で処理した後、150℃、30分間
のポストベークを行ない、パターン形状を有し上部にレ
ジスト膜を有した青色着色樹脂膜を形成した。

続いて、青色着色パターンの形成されたガラス基板上
に、第２色目として緑色着色樹脂材［リオノールグリ
ーン（Lionol Green）6YK（商品名，東洋インキ社製,C.
I.No.74265）をPA-1000C（商品名，宇部興産社製，ポリ
マー分10％、溶剤＝Ｎ−メチル−２−ピロリドン、顔
料：ポリマー＝1:2配合）に分散させ作製した感光性の
着色樹脂材］を用いる以外は、上記と同様にして、上部
にレジスト層を有した緑色着色パターンを基板上の所定
の位置に形成した。

さらに、この様にして青色及び緑色パターンの形成さ
れている基板上に、第３色目として、赤色着色樹脂材
［イルガジンレッド（Irgazin Red）BPT（商品名，チ
バガイギー（Ciba-Geigy）社製,C.I.No.71127）をPA-10
00C（商品名，宇部興産社製，ポリマー分10％、溶剤＝
Ｎ−メチル−２−ピロリドン、顔料：ポリマー＝1:2配
合）に分散させ作製した感光性の着色樹脂材］を用いる
以外は、上記と同様にして、上部にレジスト層を有した
赤色着色パターンを基板上の所定の位置に形成し、Ｒ
（赤）,G（緑）,B（青）の３色ストライプの着色パター
ンを得た。

得られたカラーフィルターは耐熱性に優れ、250℃以
上の温度にも耐え、これによりCF上にITOのスパッタに
よる形成が可能となる。

また、硬度が高く機械的特性が優れ、液晶セル内にス
ペーサーと接する形でCFを構成したものでも圧着時にCF
が破損したりしない。さらに、耐溶剤性に優れ、硬化後
は各溶剤に強く、各生産プロセス工程中に変化すること
がなく、また耐光性にも優れたものである。

さらに、得られたカラーフィルターは、膜厚も同一に
設定されているため、表面上の段差も少なく、わずかな
段差においても配向欠陥にむすびつく様な強誘電性液晶
素子にも有用なものである。

実施例２薄膜トランジスターを基板として、該基板上に本発明
のカラーフィルターを形成してなるカラー液晶表示素子
の作製を以下のようにして実施した。

まず第２図（ａ）に示すように、ガラス基板（商品
名:7059、コーニング社製）１上に1000Åの層厚のI.T.O
画素電極11をフォトリソ工程により所望のパターンに形
成した後、この面に更にAlを1000Åの層厚に真空蒸着
し、この蒸着層をフォトリソ工程により所望の形状にパ
ターンニングして第２図（ｂ）に示すようなゲート電極
12を形成した。

続いて、感光性ポリイミド（商品名：セミコファイ
ン、東レ社製）を前記電極の設けられた基板１面上に塗
布し絶縁層13を形成し、パターン露光及び現像処理によ
ってドレイン電極18と画素電極11とのコンタクト部を構
成するスルーホール14を第２図（ｃ）に示すように形成
した。

ここで、基板１を堆積槽内の所定の位置にセットし、
堆積槽内にH₂で希釈されたSiH₄を導入し、真空中でグロ
ー放電法により、前記電極11,12及び絶縁層13の設けら
れた基板１全面に2000Åの層厚のa-Siからなる光導電層
（イントリンシック層）15を堆積させた後、この光導電
層15上に引続き同様の操作によって、1000Åの層厚のn⁺
層16を第２図（ｄ）に示したように積層した。この基板
１を堆積槽から取り出し、前記n⁺層16及び光導電層15の
それぞれを、この順にドライエッチング法により所望の
形状に第２図（ｅ）に示したようにパターンニングし
た。

次に、このようにして光導電層15及びn⁺層16が設けら
れている基板面に、Alを1000Åの層厚で真空蒸着した
後、このAl蒸着層をフォトリソ工程により所望の形状に
パターンニングして、第２図（ｆ）に示すようなソース
電極17及びドレイン電極18を形成した。

最後に、画素電極11のそれぞれに対応させて、実施例
１と同様な方法により、その上部にレジスト層を有する
赤、青及び緑の３色の着色パターンを第２図（ｇ）に示
すように形成した後、第２図（ｈ）の如くこの基板面全
面に配向機能を付与した絶縁膜22としてのポリイミド樹
脂を1200Åの層厚に塗布し、250℃、１時間の加熱処理
によって樹脂の硬化を行ないカラーフィルターが一体化
された薄膜トランジスターを作製した。

このように作製されたカラーフィルター付き薄膜トラ
ンジスターを用いて更に、カラー用液晶表示素子を形成
した。

すなわち、ガラス基板（商品名:7059、コーニング社
製）の一面に前記の方法と同様にして、1000ÅのI.T.O
電極層を形成し、更に該電極層上に配向機能を付与した
ポリイミド樹脂からなる層厚1200Åの絶縁層を形成し、
この基板と先に形成したカラーフィルター付き薄膜トラ
ンジスターとの間に液晶を封入して全体を固定して、カ
ラー用液晶表示素子を得た。

このようにして形成されたカラー用液晶表示素子は、
良好な機能を有するものであった。

実施例３３色カラーフィルターを画素電極上に設ける代わり
に、対向電極上に設ける以外は実施例２と同様にして、
本発明のカラーフィルターを有するカラー用液晶表示素
子を得た。

このようにして形成されたカラー用液晶表示素子は、
良好な機能を有するものである。

実施例４３色カラーフィルターをまず対向基板上に形成した後
に、対向電極を設ける以外は実施例２と同様にして、本
発明のカラーフィルターを有するカラー用液晶表示素子
を得た。

この様にして形成されたカラー用液晶表示素子は良好
な機能を有するものであった。

実施例５３色カラーフィルターを、まず実施例１と同様にして
形成した後、第３図に示すように、ITOを500Åの厚さに
スパッタリング法により成膜し、透明電極35とした。こ
の上に配向制御膜37として、ポリイミド形成溶液（日立
化成工業「PIQ」）を3000rpmで回転するスピンナーで塗
布し、150℃で30分間加熱を行なって、2000Åのポリイ
ミド被膜を形成した。しかる後、このポリイミド被膜表
面をラビング処理した。

このようにして形成したカラーフィルター基板と、対
向する基板33を貼り合わせてセル組し、強誘電性液晶を
注入、封口して液晶素子を得た。

このようにして形成されたカラー用強誘電性液晶素子
は、良好な機能を有するものであった。

実施例６ CCD（チャージ、カップルド、デバイス）の形成され
たウエハーを基板として用い、CCDの有する各受光セル
に対応して、カラーフィルターの有する各着色パターン
が配置されるように、３色ストライプカラーフィルター
を形成する以外は、実施例１と同様にして本発明のカラ
ーフィルターを有するカラー固体撮像素子を形成した。

このようにして形成されたカラー固体撮像素子は、良
好な機能を有するものであった。

実施例７ CCD（チャージ、カップルド、デバイス）の形成され
たウエハーに、実施例１に於いて形成したカラーフィル
ターを、CCDの有する各受光セルに対応して、カラーフ
ィルターの有する各着色パターンが配置されるように位
置合わせをして貼着し、カラー固体撮像素子を形成し
た。

実施例８第４図の部分平面概略図に示すような本発明のカラー
フィルターを有するカラー用フォトセンサーアレイの形
成を第５図に示した工程に従って以下のように実施し
た。

まず、ガラス基板（商品名:7059、コーニング社製）
１の上にグロー放電法によってa-Si（アモルファスシリ
コン）層からなる光導電層（イントリンシック層）15を
第５図（ａ）に示すように設けた。

すなわち、H₂で10容量％に希釈されたSiH₄をガス圧0.
50Torr、RF（Radio Frequency）パワー10W、基板温度25
0℃で２時間基板上に堆積させることによって0.7μｍの
膜厚の光導電層15を得た。

続いて、この光導電層15上にグロー放電法により第５
図（ｂ）に示すようにn⁺層16を設けた。

すなわち、H₂で10容量％に希釈されたSiH₄と、H₂で10
0ppmに希釈されたPH₃とを1:10で混合したガスを原料と
して用い、その他は、先の光導電層の堆積条件と同様に
して光導電層15に連続して、0.1μｍの層厚のn⁺層16を
設けた。

次に、第５図（ｃ）に示すように電子ビーム蒸着法で
Alを0.3μｍの層厚にn⁺層16上に堆積させて、導電層19
を堆積した。続いて、第５図（ｄ）に示すように導電層
19の光変換部となる部分に相当する部分を除去した。

すなわち、ポジ型のマイクロポジット1300-27（商品
名、Shipley社製）フォトレジストを用いて所望の形状
にフォトレジストパターンを形成した後、リン酸（85容
量％水溶液）、硝酸（60容量％水溶液）、氷酢酸及び水
を16:1:2:1の割合で混合したエッチング溶液を用いて露
出部（レジストパターンの設けられていない部分）の導
電層19を基板上から除去し、共通電極21及び個別電極20
を形成した。

次に、光変換部となる部分のn⁺層16を第５図（ｅ）に
示すように除去した。

すなわち、上記マイクロポジット1300-27フォトレジ
ストを基板から剥離した後、平行平板型プラズマエッチ
ング装置DEM-451（日電アネルバ社製）を用いてプラズ
マエッチング法（別名リアクティブイオンエッチング
法）でRFパワー120W、ガス圧0.1TorrでCF₄ガスによるド
ライエッチングを５分間行ない、露出部のn⁺層16及び光
導電層15の表面層の一部を基板から除去した。

なお、本実施例では、エッチング装置のカソード材料
のインプランテーションを防止するために、カソード上
にポリシリコンのスパッタ用ターゲット（８インチ、純
度99.999％）を置き、その上に試料をのせ、カソード材
料のSUSが露出する部分はドーナッツ状に切抜いたテフ
ロンシートでカバーし、SUS面がほとんどブラズマでさ
らされない状態でエッチングを行なった。その後、窒素
を3l/minの速度で流したオーブン内で20℃、60分の熱処
理を行なった。

次に、こうして作成されたフォトセンサーアレイの表
面に、保護層を以下のようにして形成した。

すなわち、フォトセンサーアレイ上にグロー放電法に
よって保護層８としてのシリコンナイトライド層を形成
した。

すなわち、H₂で10容量％に希釈されたSiH₄と100％NH₃
を1:4の流量比で混合した混合ガスを用い、その他は先
のa-Si層を形成したのと同様にして、0.5μｍの層厚の
シリコンナイトライド（a-SiNH）層からなる保護層８を
第５図（ｆ）に示すように形成した。

更に、この保護層８を基板として、実施例１と同様に
して、レジスト層7bをその上部に構成した青５、緑４、
赤６の３色の着色パターンからなるカラーフィルターを
形成し、第４図に示すように、各フォトセンサー上にそ
れぞれ着色フィルターが配置されたカラーフォトセンサ
ーアレイを形成した。

本実施例に於いて形成されたカラーフォトセンサーア
レイに於いても、良好な機能を有するものであった。

実施例９実施例１に於いて形成したカラーフィルターを、接着
剤を用いて、実施例８に於いて形成したフォトセンサー
アレイ上に貼着することによりカラーフォトセンサーア
レイを形成した。

本実施例に於いて形成したカラーフォトセンサーも実
施例８に於いて形成したものと同様に、良好な機能を有
するものであった。

実施例10 実施例１で用いた非着色感光性樹脂層に代えて、ポリ
イミド感光性樹脂である東レ社製の「フォトニースUR36
00（商品名）」（感度50mJ/cm²以下）で形成した膜厚10
00Åの被膜を用いたほかは、全く同様の方法で作成した
ところ実施例１と同様の結果が得られた。

［発明の効果］本発明によれば、感光性基を分子内に有するポリアミ
ノ系樹脂に着色材料が分散されてなる着色樹脂材を用
い、かつ、そのパターニングの際に問題となっていた感
光性樹脂の感度低下に対し、着色樹脂膜上に非着色のレ
ジスト層を設けているため、以下の様な効果が得られ
る。

すなわち、アライナーによる露光時間は、高感度の非
着色レジスト層に必要な露光量により決定されるので、
短時間でアライナー露光工程を実施することが可能とな
り、生産性に優れた方法である。

また、非着色レジスト層は、カラーフィルターの形成
工程においては、着色樹脂層の現像時のマスクになると
同時に、カラーフィルターの形成後には、表面保護層の
役割りを果たすという２つの機能を有する。

さらに本発明によれば、機械的強度にも優れ、かつ、
耐熱性、耐光性、耐溶剤性等の諸特性に優れた微細パタ
ーンを有するカラーフィルターが、簡便な製造工程によ
り作製することが可能となった。従って、性能の良好な
カラーフィルターを必要とする広範囲な各種デバイスへ
の適用が可能となり、諸特性の優れたカラーデバイスを
作製することが可能となった。

なお、本発明によれば、着色樹脂中の着色材の種類や
濃度と着色樹脂層の厚さをコントロールすることで容易
に所望の分光特性を設計することが可能である。

【図面の簡単な説明】第１図（ａ）〜（ｆ）は本発明のカラーフィルターの形
成法を説明するための工程図、第２図（ａ）〜（ｈ）は
本発明のカラーフィルターを有するカラー用液晶表示素
子の製造工程図、第３図は本発明のカラーフィルターを
有するカラー用強誘電性液晶素子の断面構成図、第４図
は本発明のカラーフィルターを有するカラー用フォトセ
ンサーアレイの模式的平面部分図、第５図（ａ）〜
（ｇ）は、第４図に示したカラー用フォトセンサーアレ
イの形成工程図である。 1,33……基板２……着色樹脂膜３……フォトマスク 4,5,6……パターン状着色樹脂層７……レジスト膜 7a……光硬化部分 7b……レジスト層８……保護層 11……画素電極 12……ゲート電極 13……絶縁層 14……スルホール 15……光導電層 16……n⁺層 17……ソース電極 18……ドレイン電極 19……導電層 20……個別電極 21……共通電極 22……絶縁膜 31……強誘電性液晶素子 34……強誘電性液晶 35,36……透明電極 37,38……配向制御膜

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者村田辰雄東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者関村信行東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者高橋通東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】感光性を有する基を分子内に持つ低温硬化
型ポリアミノ系樹脂中に着色材料を分散してなる着色樹
脂のフォトリソ工程により形成されたパターン状の着色
樹脂層を有するカラーフィルターにおいて、該カラーフ
ィルターは該各パターン状の着色樹脂層上に、該着色樹
脂より高感度のレジスト層を有し、該レジスト層は硬化
前には該着色樹脂の現像液に溶解し、硬化後には該着色
樹脂の現像液に溶解しないことを特徴とするカラーフィ
ルター。
【請求項２】前記レジスト層が、前記着色樹脂を構成す
る低温硬化型ポリアミノ系樹脂と同一の低温硬化型ポリ
アミノ系樹脂よりなる特許請求の範囲第１項記載のカラ
ーフィルター。
【請求項３】前記ポリアミノ系樹脂が感光性基を分子内
に持ち、200℃以下にて硬化膜を得ることのできる芳香
族系のポリアミド樹脂、またはポリイミド樹脂よりなる
特許請求の範囲第１項または第２項記載のカラーフィル
ター。
【請求項４】基板上に、感光性を有する基を分子内に持
つ低温硬化型ポリアミノ系樹脂中に着色材料を分散して
なる着色樹脂からなる着色樹脂膜と、該着色樹脂より高
感度で、かつ硬化前には該着色樹脂の現像液に溶解し、
硬化後には該着色樹脂の現像液に溶解しないレジスト膜
を順次塗布形成した後、所定のマスクを介して、該レジ
スト膜の光硬化に必要な光量で露光して該レジスト膜の
露光部を硬化し、次いでレジスト膜の未硬化部及びその
下部にある着色樹脂膜を同時に現像して除去した後、着
色樹脂膜の光硬化に必要とする光量で全面露光すること
によりパターン状の着色樹脂層上にレジスト層を形成す
ることを特徴とするカラーフィルターの製造方法。
【請求項５】前記レジスト層が、前記着色樹脂を構成す
る低温硬化型ポリアミノ系樹脂と同一の低温硬化型ポリ
アミノ系樹脂よりなる特許請求の範囲第４項記載の製造
方法。
【請求項６】前記ポリアミノ系樹脂が感光性基を分子内
に持ち、200℃以下にて硬化膜を得ることのできる芳香
族系のポリアミド樹脂、またはポリイミド樹脂よりなる
特許請求の範囲第４項または第５項記載の製造方法。
【請求項７】感光性を有する基を分子内に持つ低温硬化
型ポリアミノ系樹脂中に着色材料を分散してなる着色樹
脂のフォトリソ工程により形成されたパターン状の着色
樹脂層を有し、該各パターン状の着色樹脂層上に、着色
樹脂より高感度で、かつ硬化前には該着色樹脂の現像液
に溶解し、硬化後には該着色樹脂の現像液に溶解しない
レジスト層を設けてなるカラーフィルター及び液晶を備
えた液晶素子。
【請求項８】感光性を有する基を分子内に持つ低温硬化
型ポリアミノ系樹脂中に着色材料を分散してなる着色樹
脂のフォトリソ工程により形成されたパターン状の着色
樹脂層を有し、該各パターン状の着色樹脂層上に、着色
樹脂より高感度で、かつ硬化前には該着色樹脂の現像液
に溶解し、硬化後には該着色樹脂の現像液に溶解しない
レジスト層を設けてなるカラーフィルターを備えた固体
撮像素子。
【請求項９】感光性を有する基を分子内に持つ低温硬化
型ポリアミノ系樹脂中に着色材料を分散してなる着色樹
脂のフォトリソ工程により形成されたパターン状の着色
樹脂層を有し、該各パターン状の着色樹脂層上に、着色
樹脂より高感度で、かつ硬化前には該着色樹脂の現像液
に溶解し、硬化後には該着色樹脂の現像液に溶解しない
レジスト層を設けてなるカラーフィルターを備えたイメ
ージセンサ素子。