JPH03181904A - カラーフィルター及びその製造方法 - Google Patents

カラーフィルター及びその製造方法

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JPH03181904A JP2059759A JP5975990A JPH03181904A JP H03181904 A JPH03181904 A JP H03181904A JP 2059759 A JP2059759 A JP 2059759A JP 5975990 A JP5975990 A JP 5975990A JP H03181904 A JPH03181904 A JP H03181904A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、固体撮像素子と表示装置に使用されるカラー
フィルター及びその製造方法に係るもので、特に入射光
の回折や反射による散乱現象を減らし、光透過率を向上
させるカラーフィルター及びその製造方法に係るもので
ある。
〔従来の技術〕
最近、撮像用電子管や電子管に代わり得る次世代の撮像
素子として脚光を浴びている固体撮像素子のカラー化は
、光電変換領域の上部にカラーフィルターを形成するこ
とにより行われている。また、液晶表示素子等の表示素
子のカラー化は、電光変換領域の上部にカラーフィルタ
ーを形成することにより行われている。
カラーフィルターの種類には、ゼラチン等の有機物を染
色する有機フィルタと、光学干渉を利用する無機フィル
タがあり、上記フィルタの中で有機フィルタが安価で無
機フィルタより多く利用されている。
第１図は従来の電荷結合素子（Ｃｈａｒｇｅ　Ｃｏｕｐ
ｌｅｄｌ）ｅｖｉｃｅ；　以下、ＣＣＤと称する）用カ
ラーフィルターの断面図であり、この構造を簡単に記述
する。
表面が凹凸構造になされて開部分の表面には画素になる
フォトダイオードアレイ２，３．４が形成されており、
曲部分の表面には配線用導電膜５及び絶縁膜６が形成さ
れているシリコン基板１がある。上記導電膜５のうちの
一部は、半導体素子とパッケージとの間の電気的な連絡
をするためのパッドとして利用され、絶縁膜６は上記フ
ォトダイオード２，３．４を電気的に分離する。上記凹
凸を持つシリコン基板１の上に平坦化層７と中間層１１
．１７が形成されている。また、上記平坦化層７と中間
層１１．１７の上に上記フォトダイオードアレイ２，３
．４と対応し、表面に染色層９，１５２１が形成された
カラーフィルターパターン８．１３゜１９が各々形成さ
れている。
この時、上記各々のカラーフィルター８．１３．１９は
フォトダイオードアレイ２，３．４から垂直距離が各々
異なるところに位置している。
上述の構造を実現する製造工程を簡単に説明する。
表面が凹凸構造になされて明部分の表面にフォトダイオ
ードアレイ２，３．４が形成されており、曲部分の表面
に導電膜５及び絶縁膜６が形成されたシリコン基板１が
ある。上記シリコン基板１の表面上にポリイミド等の透
明な物質で平坦化層７を塗布する。その後、上記平坦化
層の上部にカゼイン又はゼラチン等の感光物質を塗布し
、写真工程によってカラーフィルターパターン８を形成
する。その後に上記平坦化層７とカラーフィルターパタ
ーン８に染色物質を塗布する。このとき、上記カラーフ
ィルターパターン８にのみ染色されて染色層９が形成さ
れる。上記染色層９が、マゼンタ、シアン又はイエロー
等の色光の中のある１つを分光するためには、染色物質
で各々マゼンタ。
シアン又はイエロー等の物質の中のある１つで染色する
。その後、前述の構造の表面にポリイミドを塗布して中
間層１１を形成する。継続して前述と同一の方法でカラ
ーフィルターパターン１３．　１９とこのカラーフィル
ターパターン１３．　１９の表面に各々希望する色を分
光し得る染色層１５．２１と中間層１７を形成する。上
記中間層１１．１７は染色層１５．２１を形成するとき
、すでに形成された染色層の混色を防止する。その次に
、前述の構造の全表面にポリイミドを塗布して保護膜層
２３を形成し、電極を形成するための開口２５を形成し
て上記パッド５部分を露出させる。
また、他の従来のカラーフィルターは大韓民国特許公報
第８３−１４５４号に開示されている。
〔発明が解決しようとする課題〕
上述のカラーフィルターは光電素子アレイと対応するカ
ラーフィルターパターンが各々異なる高さに形成され、
中間層が積層されて厚くなるので、注入された光の回折
や反射による散乱現象と中間層による光透過率の低下に
よって画質が低下し、また電極を形成するための開口を
形成することが難しいという問題があった。
従って、本発明の目的は、上述の問題点を解決し、良好
な画質を得ることができるカラーフィルターを提供する
ことにある。本発明の他の目的は、上述のカラーフィル
ターの製造方法を提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
上記のような目的を達成するために、本発明は、母材に
マ）　ＩＪフックス状に配置された複数の画素に各々対
応して少なくとも２つ以上の相互に異なる分光特性を持
つカラーフィルターにおいて、上記母材全面に形成され
た透光体の平坦化層と、上記平坦化層の上部に上記各画
素に対して同一の高さに形成されたカラーフィルターパ
ターンと、上記各カラーフィルタパターンの表面に少な
くとも２つ以上の相互に異なる色が選択的に染色された
染色層及び、上記平坦化層と染色層との上に形成された
透光体である保護膜層を具備することを特徴とする。
また、他の目的を達成するために、本発明は、母材にマ
トリックス形状に配置された複数の画素に各々対応して
少なくとも２つ以上の相互に異なる分光特性を持つカラ
ーフィルターの製造方法において、上記母材の全表面に
透光体である平坦化層を形成する第１工程と、上記平坦
化層上に各画素と対応するカラーフィルターパターンと
、このカラーフィルターパターンの表面に少なくとも２
つ以上の相互に異なる色を選択的に染色して染色層を形
成する第２工程と、上記平坦化層と染色層の上に透光体
である保護膜を形成する第３工程とからなることを特徴
とする。
〔実施例〕
０ 以下、本発明を添付図面を参照して詳細に説明する。
第２図は本発明によるカラーフィルターがＣＣＤに適用
されて垂直に切断された断面図である。
しかし、本発明によるカラーフィルターが他の固体撮像
素子と表示素子に適用され得ることを留意しなければな
らない。
第２図を参照すると、シリコン基板３１は凹凸を持って
おり、凹部分の表面には画素になるフォトダイオードア
レイ３２．３３．３４が形成されており、曲部分の表面
には配線用導電膜３５及び絶縁膜３６が形成されている
。上記導電膜３５中の一部は、半導体素子とパッケージ
との間の電気的な連絡のためのパッドとして利用され、
絶縁膜３６は上記フォトダイオードアレイ３２．３３．
３４を電気的に分離する。
上記凹凸を持つシリコン基板３１の上に平坦化層３７が
形成されている。また上記平坦化層３７の上部には表面
が染色層３９．４５．５１で囲まれたカラーフィルター
パターン３８．４３．４９が上記フォトダイオードアレ
イ３２．３３．３４と対応して形成されている。
１ 上記カラーフィルターパターン３８．４３．４９は、上
記フォトダイオードアレイ３２．３３．３４に対して同
じ高さに形成されている。また、上記平坦化層３７と染
色層３９．４５．５１の表面には保護膜層５３が塗布さ
れており、上記パッド３５上に電極を形成するための開
口５５が形成されている。
第３Ａ図〜第３Ｅ図は第２図に示すカラーフィルターを
実現するための製造工程を示した断面図である。
第３Ａ図を参照すると、シリコン基板３１は表面が凹凸
構造となされて凹部分の表面にフォトダイオードアレイ
３２．３３．３４が、曲部分にＭ等の金属で配線用導電
膜３５と８１０２等の絶縁膜３６が形成されている。
上記シリコン基板３１上にポリイミド等の透明な物質を
塗布して平坦化層３７を形成する。上記平坦化層３７は
曲部分を基準にして３０００人程度０厚さで塗布して入
射される光を９５％以上透過させ得るように形成する。
その後、上記平坦化層３７の表面に重クロム酸が混合さ
れたカゼイン又はゼラチンを４０００〜１００００人程
度の厚さで塗布した後、写真工程によって第１カラーフ
イルターパターン３８を形成する。このとき、上記第１
カラーフイルターパターン３８は第１フオトダイオード
アレイ３２と対応される。継続して前述の構造の全表面
に染色物質を塗布すると、上記第１カラーフイルターパ
ターン３８の表面が染色されて第１染色層３９が形成さ
れる。その後、平坦化層３７上の染色物質を脱イオン水
によって除去する。上記染色物質は、マゼンタ。
シアン又はイエロー等の色光の中のある１つを分光する
ためには、各々マゼンタ、シアン又はイエロー等の物質
の中のある１つを使用する。言い換えれば、第１染色層
３９がマゼンタ色の光を分光するためには、染色物質と
してマゼンタを使用する。
第３Ｂ図を参照すると、上記平坦化層３７と第１染色層
３９の上部にポリイミドを１μｍ程度の厚さで塗布した
後、写真方法で第２フオトダイオードアレイ３３上の平
坦化層３７を露出させて第１中間層４１を形成する。上
記平坦化層３７と第１中間層４１を各々異なる物質とか
、又は同一物質で形成する。
ｔ すなわち、同一の物質であるときには、上記第１中間層
４１の形成時に平坦化層３７が感光されないように、上
記平坦化層３７を形成した後に熱エネルギーを充分加え
る。また、それぞれ異なる物質で形成されるときには、
上記平坦化層３７と第１中間層４１は各々異なる波長の
光に感光されるようにする。
このとき、以後に形成される層の平坦化のために上記平
坦化層３７を充分に露出する。
第３Ｃ図を参照すると前述の構造の全表面に上記第１カ
ラーフイルターパターン３Ｂと同一物質で同一の方法に
よって第２カラーフイルターパターン４３を形成する。
このとき、上記第２カラーフイルターパターン４３は第
２フオトダイオード３３と対応するようになる。
その次に上記第２カラーフイルターパターン４３の表面
に上記第１染色層３８の形成と同一方法で第２染色層４
５を形成する。このとき、上記第１中間層４１は第２染
色層４５を形成するための染色物質が第１染色層３８に
染色されて色が混色されることを防止する。上記第２染
色層４５がシアン色の光を分光するためには染色物質と
してシアンを使用する。
第３Ｄ図を参照すると上記第１中間層４１上の染色物質
を脱イオン水によって除去したのちに第１中間層４１を
全面照射したのち現像するとか、希釈剤（Ｔｈｉｎｎｅ
ｒ）　又は剥離剤（Ｓｔｒｉｐｐｅｒ）で除去する。
第２中間層４７を前述のように第１中間層４１を形成さ
せるものと同一方法で形成した後、前記第３フオトダイ
オード３４の上にある平坦化層３７を露出させる。その
後、前述と同一方法で第３カラーフイルターパターン４
９と第３染色層５１を形成する。このとき、上記第３カ
ラーフイルターパターン４９は第３フオトダイオード３
４と対応するようになる。
また、上記第３染色層５１がイエロー色の光を分光する
ためには染色物質としてイエローを使用する。
第３Ｅ図を参照すると上記第２中間層４７上の染色物質
を脱イオン水で除去したのちに上記第１中間層４１を除
去する方法と同一の方法で第２中間層４７を除去する。
その後に前述の構造の全面にポリイミドを１μｍ程度の
厚さで塗布して保護膜層５３を塗布したのちに電極を形
成するための開口５５を１　ら 形成して上記パッド３５の一部を露出させる。
〔発明の効果〕
上記のように光電素子アレイと対応する染色層が全て同
一の高さに位置するので、注入された光の回折や反射に
よる散乱現象を防止することができる。また、染色物質
塗布時の色の混色を防止するための中間層がないので光
透過率が向上し、電極を形成するための開口工程を容易
にする。
従って、本発明は光透過率の向上と入射光の回折や反射
による散乱現象を防止してカラーフィルターの画質を改
善し、且つ製造工程が容易になる利点がある。
【図面の簡単な説明】
第１図はカラーフィルターの断面図、第２図は本発明に
よるカラーフィルターの断面図、第３Ａ図〜第３Ｅ図は
第２図に示すカラーフィルターの製造工程を示した断面
図である。 ３１：基板 ３２、３３．３４　：第１．第２及び第３フォトダイオ
ード３５：導電膜又はパッド　３６：絶縁膜３７；平坦
化層 ３８：第１カラーフイルターパターン ３９：第１染色層　　　　４１：第１中間層４３：第２
カラーフイルターパターン ４５：第２染色層　　　　４７：第２中間層４９：第３
カラーフイルターパターン ５１；第３染色層　　　　５３；保護膜層５５；開口

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、母材にマトリックス形状に配置された複数の画素に
    各々対応して少なくとも２つ以上の相互に異なる分光特
    性を持つカラーフィルターにおいて、 上記母材全面に形成された透光体の平坦化層と、上記平
    坦化層の上部に上記各画素に対して同一の高さに形成さ
    れたカラーフィルターパターンと、 上記各カラーフィルターパターンの表面に少なくとも２
    つ以上の相互に異なる色が選択的に染色された染色層及
    び、上記平坦化層と染色層との上に形成された透光体で
    ある保護膜層を具備することを特徴とするカラーフィル
    ター。 ２、上記カラーフィルターパターンが、重クロム酸が混
    合されたガゼイン又はゼラチンの中のある１つであるこ
    とを特徴とする請求項１記載のカラーフィルター。 ３、上記平坦化層が、感光性樹脂で形成されることを特
    徴とする請求項２記載のカラーフィルター。 ４、上記染色層が、マゼンタ、シアン又はイエロー色で
    選択的に染色されたことを特徴とする請求項１記載のカ
    ラーフィルター。 ５、母材にマトリックス形状に配置された複数の画素に
    各々対応して少なくとも２つ以上の相互に異なる分光特
    性を持つカラーフィルターの製造方法において、 上記母材の全表面に透光体である平坦化層を形成する第
    １工程と、 上記平坦化層上に各画素と対応するカラーフィルターパ
    ターンと、このカラーフィルターパターンの表面に少な
    くとも２つ以上の相互に異なる色を選択的に染色して染
    色層を形成する第２工程と、 上記平坦化層と染色層の上に透光体である保護膜層を形
    成する第３工程とからなることを特徴とするカラーフィ
    ルターの製造方法。 ６、上記第２工程が上記平坦化層の上部の上記複数の画
    素の中の一群のカラーフィルターパターンを形成し、上
    記一群のカラーフィルターパターン表面を所定の色に染
    色して染色層を形成する第１過程；及び 上記平坦化層と染色層の全表面に中間層を形成する第１
    段階と、 上記中間層に上記の残りの画素の中で一群の画素に対応
    する開口を形成する第２段階と、上記開口によって露出
    された平坦化層の上部にカラーフィルターパターンを形
    成する第３段階と、 上記カラーフィルターパターンの表面に上記所定の色と
    異なる色に染色して染色層を形成する第４段階と、 上記中間層を除去する第５段階を順次的に少なくとも２
    回以上反復する第２過程とからなることを特徴とする請
    求項５記載のカラーフィルターの製造方法。 ７、上記カラーフィルターパターンを重クロム酸が混合
    されたカゼイン又はゼラチンの中のある１つで形成する
    ことを特徴とする請求項６記載のカラーフィルターの製
    造方法。 ８、上記平坦化層と中間層を感光性樹脂で形成すること
    を特徴とする請求項７記載のカラーフィルターの製造方
    法。 ９、上記平坦化層と中間層を同一の物質で形成すること
    を特徴とする請求項８記載のカラーフィルターの製造方
    法。 １０、上記平坦化層を熱エネルギーを加えて形成するこ
    とを特徴とする請求項９記載のカラーフィルターの製造
    方法。 １１、上記平坦化層と中間層を各々異なる波長の光に感
    光される物質で形成することを特徴とする請求項８記載
    のカラーフィルターの製造方法。 １２、上記中間層を全面照射した後、現像して除去する
    ことを特徴とする請求項８記載のカラーフィルターの製
    造方法。 １３、上記中間層を希釈剤又は剥離剤の中である１つで
    除去することを特徴とする請求項８記載のカラーフィル
    ターの製造方法。 １４、上記染色層をマゼンタの色、シアンの及びイエロ
    ーの色で選択的に染色して形成することを特徴とする請
    求項５記載のカラーフィルターの製造方法。 １５、染料としてマゼンタ、シアン及びイエローをもっ
    て上記染色層を染色して形成すること特徴とする請求項
    １４記載のカラーフィルターの製造方法。
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