JPS58190905A - カラ−作像デバイスの製作方法 - Google Patents

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】 本発明は電子カラー作像デバイスの製作方法に関し、特
に複数のフィルタ素子からなる多色平面アレイと正確に
整合した電荷処理半導体光センサの平面アレイを有する
固体元感受性デバイスの製作方法に関する。カラー作像
デバイスは例えは固体ビデオカメラ等に特に有用である
。

例えばＣＯＤとして知られている電荷Ｍ会素子やＣＣ工
として知られている電荷結会作像器のような各種の固体
電荷処理像センサを用いたカラー元感受性デバイスがビ
デオカメラに用いられてきた。エレクトロニクスｐひ第
４６巻１６２−１６９ｔｉ（１９７３年１月１８日）の
例えばトムセット他の論文を参照されたい。光字的な複
雑さと像整合の問題をさけるため、カラー像感知は単一
の作像点、例えば単一の平面光感受注アレイで生じるこ
と力を非常に望ましい。

米国特許第４，０８１，２７７号と第４，１６８，４４
８　　　・号に認められているように、フィルタアレイ
の各素子をプレイ中の下にある元センサ素子の表面に出
来る限り近づけることが望ましい。この結果は像センサ
の表面に重ね台された比較的薄い単一層多色フィルタ゛
アレイを製作することにより実施される。単一層多色フ
イルタアレイは、隣接するフィルタ素子の下の元センサ
索子を直撃する元学軸に対しである角度でフィルタ素子
を通過する光線の可能性を実質的に減少させる。本発明
の望ましい実施例では、各力２−フィルタ素子は長方形
の形状で６０μｘ４０μの寸法を有する。

本発明は熱転写染料を受入れる透明なポリエステルの染
料受入れ層を用いたカラー作像デバイスを製作する光レ
ジスト法を開示する。熱転写染料は高温で元レジスト層
の窓領域を通してポリエステル層に拡散される。

米国特許第３，２８４，２０８号は、レンチキュラフィ
ルムの滑らかな又は・平らな表面に複数の光応答層を連
続して塗布することにより、従来型および拡散転与型の
両方で追ノ１０多色写真プロセスに用いるのに特に適し
た高度の光字的鋭敏性を示す写真多色スクリーン素子を
用意するプロセスを開示している。各光応答１−は谷し
ンテキュールに隣接するコーティングの１１元領域を与
えるような角度でレンチキュラ　フィルムに入射てる露
光にさらされる。次いでコーティングの非Ｉ！元領域は
除去され、露光領域は染色されて一連の色フィルタ素子
を与える。久々と連続する光応答層のＷ、元を行なうの
に用いられる入射２１２、レンチキュラ　フィルムの滑
らかな表面上に実質的に横並びの、又はスクリーン関係
に各一連の色フィルタ素子の形成を行なうように方向づ
けられる。

［写真斜字と工学」第２１巻２２５−２５６頁（１９７
７年）に公表された「ボラビジョン入門」とい５Ｍのニ
ドウィン嗜エッチ・ランドによる論文と米国％許第３，
７３４，７３７号は、以下に述べる諸段階によりいかに
して上記特許のプロセスを用いて極め（精度が鳥く微視
的に見℃精細な正規の多色ストライプを作製するかを図
示説明している。その段階とは、（１）フィルムベース
に滓出シ模様なつけて微細なレンチキュールを形成し、
（２ｊレンチキユールを通してペースの反対側の２色ゼ
ラチンのｆＩＳ感受性層を惰光して嶽歇を形成し、１３
）非露光領域を洗い流し、（４）残った＋ｉを染色する
。こ１７）７’Ｃｌセスを繰返して赤、緑、ｔの繰返し
パターンの交番カラーストライプの超微細アレイを完成
する。紛を形成でるのに用いた後、レンチキュールは除
去される。

本発明は固体光センサ素子のアレイ上に重ね会された非
常に小さいカラーフィルタ素子の一体平面アレイを有す
るカラー作像デバイスを製作する方法を提供する。本発
明の方法はＦＪ６μ×６μの寸法を有するカラーフィル
タ素子を製造するのに適している。

概括的に言ってこの方法は、（１１半導体元センサの平
面アレイ上に複数の光応答層を連続して塗布する段階と
、（２）各党応答層に元締を与えて前記層の露光領域を
与える段階と、（３）非露光元応答コーティングを除去
する段階と、（４）前記残留コーティングの霧光領域を
染色して仄の光応答層を蒸看する前に一連の色フィルタ
素子を得る段階とを営む。

本発明によると、固体光センサ素子のアレイに電ね曾さ
れた非常に小さいカラーフィルタ素子の一体十面アレイ
を有するカラー作像デバイスＹ１作する方法が提供され
る。本発明の方法に用いられる固体光センサ索子は例え
ば、電荷結合デバイス（［荷結会作像器、電荷転送のデ
バイス、電荷転送作像器等としても゛知られている）、
電荷注入デバイス、パケット　プリケ９−ド素子、ダイ
オ−ｒ　アレイ、これらの組合せ等を含む電荷処理像セ
ンサである。

カラーフィルタ素子は下の元センサの元感知領域と微細
整合している。この明細書で用いる「微細整合」という
用語ニ、カラーフィルタ素子と下の感知領域とが整合し
ていて、マイクロメータ尺度でフィルタ素子と下の感知
領域とが実質的に互いに間延であり、これらの領域の境
界が実質的に車ね台わさっていることを意味している。

カラーフィルタ手段はトリプレット、すなわち複数の６
色フィルタ素子の組から構成される。各地中で共通の光
吸喝透過特注を有する同様の素子は透明な染料吸収層に
染料を与えることにより作られる。有利なことに、各組
の元逅断手段の個々のフィルタ素子は地中の他の２つの
素子とは異なるスペクトル領域で光吸収及び透過を行な
５東科を含む。

本発明により製作される非常に小さなカラーフィルタ素
子は極めて鋭い縁を有する。それ故、２つの隣接するフ
ィルタ素子の染料は嵐なり会わない。これはカラーフィ
ルタ要素子の下の微細整合した光センサの感知領域に対
して所望の波長な有する元の最大伝達を可能とする。

フィルタ素子の縁の鋭さと、各染色領域を有するフィル
タ素子のアレイを所望の寸法内に限定する叱方との重要
性レエ、有用なカラー作像ヂ／々イス品の元センサの感
知領域の非常に・」・すな寸法と従って対応する重ね合
わされたカラーフィルタ素子の小さな寸法とを考慮すれ
は容易に明らｈ）である。

本発明により製作された有用なカラー作像デノぐイスは
、各々力を約６０μ×３０μの寸法の対応する感知領域
を有する元センサのアレイ上に憲ね曾された約６０μ×
６０μの寸法を各々力；有する別々のカラーフィルタ素
子のアレイから構成される。

本発明は約６μ×６μの寸法のカラーフィルタ素子を裏
作するようになっている。

従って本発明により達成されるＮ、要な利点＆工、個々
のカラーフィルタ素子の寸法を著しく減少せしめる０Ｔ
能性、個々のカラーフィルタ素子における鋭い縁の画定
、各フィルタ素子の下の光センサとの微細整合である０ 本発明に従って製作された連続したトリプレットに配置
されたカラーフィルタ素子の平面プレイヲ有する６色フ
ィルタアレイ１００例は第１図に図示され、ここでＲは
赤、Ｇは緑、Ｂは宵を表わしている。フィルタ素子の連
続したトリプレットは組会せパターンを形成して６色フ
ィルタアレイを与える。各カラーフィルタ素子は互いに
他の色とは異なる共通の光吸収透過特性を有する。本発
明により製作されたカラー作像デバイスでは、フィルタ
アレイ１０は光センサのアレイ上に重ね会わされていて
、従って谷のフィルタ素子は光センサ　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　、Ｉ！ＰＦ３−
　　　　　と微細！ｌ＠している。この配置の結果とし
て、適当な染料を選択することにより６つの色ベクトル
の竺てに像がサンプリングできフィルタアレイ１０の３
＋ｌｌのカラーフィルタ素子を裏作できる。

フィルタアレイ１０は透明な・光応答ポリマ層から構成
され、七の層は層に対して化学作用性をもつ゛区磁光綴
にｇ元され、次いで染料で処理されて個々のカラーフィ
ルタ素子が形成される。光反応ポリマ層は例えば重クロ
ム酸カリウム、重クロム酸カリウム、重クロム酸アンモ
ニウムで増感した元硬化性ゼラチン、又は光増感アルデ
ィン、カゼイン、アラビアゴム、ポリビニルアルコール
又は他の光感受性ポリマである。光応答層は乾燥時ｆＩ
４μ厚であることが望ましい。

第２図を膠照すると、本発明による固体カラー作像デバ
イスの製造の第１の望ましいプロセスが段階的に図示さ
れている第２図（ａ）に示す段階１で特に示すように、
半導体九センサ基台１１は凰クロム酸ゼラチンのような
選択的に元に応答するポリマ層１２で被覆される。この
層の部分１３は。

基台１１と微細整合している元マスク１７の窓を通して
入射するＩｆ１元源１Ｓから元１４、好ましくは紫外光
線によって露光される。元マスク１７は。

例えばクロム層マスクを有するガラス片であってよい。

重クロム酸ゼラチンを用いる時、この材料の選択露光部
分１３を硬化させるためには約０．０８ジユー　ｋ　／
　ｃ：ａ２（０，５ジユ一ル／平万インチ）が適当であ
る。

６窓１６の開放領域、従って各ｊＩｆｔ、部分１３領域
は、例えば約３０μｘ３０μの寸法を有する。

露光に続いて、第２図（ｂ）に示す段階２では、ｆｔｉ
マスク１７を除去し、望しくに約３から６０秒の間２５
から６０℃の範囲で非爲元元応答層のための水又は他の
適白な溶媒に光応答層１２ｖ接触８−Ｖ、、選択した露
光パターンに従って′ｙｔ、応答層１２の露光部１８を
残し非露光部分を除云する。

第２図（Ｃ）に示す段階６では、所望の色あいを与えそ
の結果として光学的フィルタ素子１９を形成するために
、米国特ｉＦＦ第５，２８４．２０８号に記載されてい
るような硬化した重クロム酸ゼラチンへの直接染料、一
般には原色の赤色酸性染料を含む染料浴液にｗＩ！′ｙ
ｔ部１８を接触させる。染料の他に、染料浴液は適当な
湿潤剤と分散剤等を含む。光字フィルタ素子１９の形成
にひきつづき作業物は冷水又は他の適当な溶媒に接触さ
せ、残留又は過剰染料を除云する。

第２図（ｄ）に示す段階４で１作業物は乾燥され。

第１ｉ字フィルタ素子１９と残りの半導体光センサ基台
１１部分は接着性ラッカーＲ４２０でＷ＆される。ラッ
カー被覆２０の乾燥後、その上をさらに上述ｆ）重クロ
ム酸ゼラチンのような第２の光応答層２１で被覆する。

第２図（ｅ）に示す段階５では、半導体元センサ基台１
１の部分２２が、基台１１と微細整合している第２の元
マスク２４の窓２３を通してｍ光源１５から入射する光
線１４望１１．＜は紫外光で無光される。

６窓２３の開放領域、従って各ｍ元部２２０区域は約６
０μ×６０μの寸法を有する。

露光に続いて、第２図＋ｆ＋に示した段階６では、元マ
スク２４を除去し、光応答層２１を非露光党応答層用の
水又しエ他の適当な溶媒と接触させて。

選択ｊｌ！元パターンに従って光応答層２１の蔦ｍ光ｉ
２５を残し非ｉ元部分を除去する。

第２図（ｇｌに示した段階７では、作業物を、硬化シタ
重クロム酸ゼラチンへの直接染料、一般的には米国特許
第３．２８４．２０８号に記述されるような緑色の酸性
染料を含ｔ１２の染料溶液に接触させて第２の光学フィ
ルタ素子２６を形成する。

第２図缶）に示す段階８では、今や第１及び第２の一連
の光学カラーフィルタ素子を含むようになった作業物は
その外面を第３の接着性ラッカ一層２７で被覆し、乾燥
後この層を第６の光応答層２８で被覆する。層２８は部
分２９で、半導体基台１１と微細整合している第６の元
マスク３１の窓３０を通して入射する露光源１５からの
元１４に対して露光される。

６窓３０の開放領域、従って各ｇ元部２９の区域は約６
０μ×３０μの寸法を有する。

簾尤に続いて、作業＠は前述したように第２図（１）に
示した段階９で水と接触され、それにより膝元パターン
に従ってＪｉ１元部３２を残し非露光元応答層を除云す
る。

第２図（ｊｌに示した段階１ｏでは作業物は硬化した重
クロム酸ゼラチンへの直接染料、一般には米国特許第３
．２８４２０８号に記載されているような實色の酸性染
料を含む染料溶液に接触されて第６０九学フイルタ素子
３３を形成する。

必ずも必要ではないが所望ならば、第２図（ｋｌ　Ｋ示
した段階１１に示すように、ニトロセルローズ。

セルローズアセテート等のような透明な保誇ポリマＭ成
物３４で多色フィルタアレイの上ｖ被ｍ″′する。

第６図に図示するように、上述のプロセスで製造された
カラー作像デバイスは、別々の電荷結合光センサ（例え
は悶々の光センサは第３図の破線間に延びているンから
構成される固体作像アレイ３５を有する。個々の赤色フ
ィルタ索子１９、緑色フィルタ素子２６．７を色フィル
タ素子３３で構成すれる多色フィルタアレイカを作像ア
レイ３５上に１ね合わされる。作像アレイ３５はＮ型シ
リコン３６．＃化シリコン３７％金属電極３８で構成さ
れる。個々のフィルタ素子１９．２６．３３は作像アレ
イ３５０個々の元センサと１対１に微細整曾して個々の
カラー作儂デ、バイスを形成する。

フィルタアレイの個々の素子は選択透過型である。

カラー作像デバイスはカラー作像素子のアレイから成り
、カラー作像素子の各々を工１個の元センナと組合わさ
れた１個のカラ、−フィルタ素子から成り、その各々が
スペクトルの特定領域に感受性を有する。

本発明の第２の好ましいプロセスは第１図に図示した６
色フィルタアレイ１０を製作するのに用いられる。第４
図を参照すると、第２の好ましいプロセスは１行に配置
した個々のレンテキュール４５．４６を有する別の透明
なポリマー　レンチキュラフィルム層４２を用いている
。レンチキュールの各行はレンチキュールのＦｃすの１
７３に等しい距離だけ前の行からオフセットしである。

例えば、１つのレンチキュールは長さが９０μで暢が６
０μである。次の隣接行のレンチキュールは前の行のレ
ンチキュールから１つのレンテキュール長のｌ／３、す
なわち６０μだけオフセットししている。このプロセス
では長さが約１８μで幅が６μであるレンチキュールを
用いて、ｆＪ６μ×６μの寸法を有するカラーフィルタ
素子を製作する。

レンチキュラフィルム層４２の微細レンチキュラルは、
適当な温度、圧力、セして／又は溶媒の条件下でフィル
ムに回転エンボスローラを接触させて所要の形状と寸法
のレンチキュールを形成することによってフィルム層の
表面に形成される。

レンチキュラフィルム層４２は半導体光センサ基台４０
上に被覆された元−工５答性ポリマ層４１に対して微細
贅曾されている。光応答性ポリマ一層は、例えば飯クロ
ムはカリウム、ｌクロム酸ナトリウム、ムクロム酸アン
モニウムで増感した光硬化性ゼラチン、又は光増感アル
デミン、カゼイン、アラビアゴム、ポリにルアルコール
又は他の元応容性ポリマである。光応答層は乾燥時ｆ１
４μ厚であることが好ましい。

第５図は第２の好ましいプロセスの各段階を示している
。第５図（ａｌの段階１に図示するように。

半導体光センサ基台４０４重クロム酸ゼラチンのような
透明な選択的に元に応答するポリマ層４１で被４１され
、この層４Ｎ工露光源４３からの光線好ましくは紫外線
に露光される。

−Ｘ＃４６はレンチキュラフィルム層４２のレンチキュ
ール４５に当るよ５に方向づけられていて、各レンチキ
ュールＶ横切る光線は各レンチキュールに直接液する光
応答層４１の領域４４に焦点合わされている。露光領域
４４を１各しンチキュール４５に直接液する光応答領域
の１ＦＪｌ／Ｂを含み、この結果、各レンチキュール４
５に直接液する光応答領域４１の約ｌ／３は露光を受け
る。例えは、露光領域４４は約３０μＸ３０μの寸法な
有する。

露光後、第５図（ｂ）に示す段階２でを工、レンチキュ
ラフィルム１−４２を除去し、好ましくは約６から６０
秒の間２５から６０℃の範囲内非露光元応答層用の水又
は他の適当な溶媒に光応答層４１を接触させて選択した
露光領域に従って元反応層４１の露光＊４７１に残し非
露光部分を除去する。

第５図（Ｃ）に示した段階３では、所望の色を与えて１
元竿フィルタ素子１８を形成するために露光部４７を硬
化した重クロム酸ゼラチンへの直接染料、一般には米国
特許第３．２８４．２０８号に記載されているような原
色の赤色酸性染料を含む染料温液に接触させる。染料の
他に、染料溶液は適当な湿潤剤と分散剤等も含む。光字
フィルタ素子４８の形成後１作業物を冷水又は他の適当
な溶媒と接触させて残留又を工過剰染料を除去する。

第５図（ｄ）に示した段階４では、作業物は乾燥され、
第１の光字フィルタ素子４８と残りの半導体元センサ基
台４０を接着性ラッカ一層４９で被憶する。ラッカ一層
４９の乾燥後、上述の東クロム酸ゼラチンのような第２
の光応答層５０で接着層４９上を被ａｆる。

第５図（ｅＪに示す段階５では、元センサ基台４０と微
細整置するようにレンチキュラフィルム層４２を再び光
応答１１１＃５０上Ｋ１１（ｆｌ曾わせる。光応答層５
０は次いで露光源４３からの光線４６に露出される。元
［４６は各レンチキュール４５を横切り各レンチキュー
ル４５に接する光応答層５０の領域５１に焦点を結ぶよ
うな角度でレンチキュラフィルム層４２のレンチキュー
ル４５に入射するように方向づけられる。色域５１は光
応答ｍｓ。

に直・接接丁企各しンチキュール４５０表面積の１／、
　Ｋ等しいことが好ましく、この結果、例えば約３０μ
Ｘ３０μの前述の光学フィルタ素子４８の寸法に大体等
しいｍ光領域５１カを形成される。

ｔｌＩ、ｆｔ、後、第５図（ｆ）に示す段階６では、レ
ンチキュラフィルム層４・２を除去し、光厄答層５０な
非＊元光応答鳩用の永久を１他の適当な溶媒に接触させ
、選択したｍ元パターンに従って光応答層５０の非露光
部分を除去する。

第２図（ｇｌに示す段階７でを工、作業物を、硬化した
重クロム酸ゼラチンへの直接染料、一般にを工米国特許
第５，２１：ｌ　４，２０８号記載の緑色の酸性染料を
含む第２染料溶液に接触させて第２の光字フィルタ素子
５２を形成する。

第２図（ｈｌに示した段階８では、第１及び第２の一連
の光学フィルタ索子な含む作業物の外面′Ｉｋ：第６の
接着性ラッカ一層５３でｌＩ＆Ｌ、乾燥後その上を第６
の光応答層５４で被覆する。

第２図（１）Ｋ示す段ｐｉｆ９では１作業物は露光源５
７から得られる拡散光５６Ｋｊｌ１元される。レンチキ
ュール４５０表面に入射される拡散ｆｔ４５によって、
第１及び第２の光学フィルタ素子４８゜５２０各々によ
り占有されていないレンテキュール４５に接する光応答
層５４の領域５５は、レンチキュール４５の表面に入射
する拡散光４５によって１１１元される＠ １１元後、レンチキュラフィルムｒＷＩ４２は除去され
、作業物は前述したように、第２図（ｊｌに示す段階１
０で水と接触され、これにより選択した露光パターンに
従って光応答層５４のｇ元部分５５を残し一非ｊｌＩ元
部分を除去する。

第２図（ｋ）に示′Ｃ段階１１では、作業■は硬化した
重クロム酸ゼラチン５５への＠接染料、一般には米国特
許第３，２８４．２０８号記載の背色の酸性染料を含む
染料溶液と接触され、第６の光学フィルタ索子５６を形
成する。

必ずしも必要ではないが、所望ならば％第２図（１）に
示す段階１２に図示するよ５にニトロセルロ−ズ、セル
ローズ・アセテート等のような透明な保饅ポリマ組成５
Ｔで被覆してもよい。

以上のプロセスにより製造されるカラー作像デバイスは
上述の第３図に図示されている。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に従って作成された平面多重カラー十面
フィルタアレイの概略図、＠、２図は本発明の第１の好
ましいプロセスを図示する断薗図、第３図は本発明に従
って作成された多重カラー乎面フィルタアレイを有する
カラー作像デバイスの感仰索子の行の部分断面図、第４
図は本発明の第２の好ましいプロセスで用いられるレン
チキュールのオフセットされた行で構成されるレンチキ
ュラフィルム層を示″ｆ部分断面斜視図、第５図は不発
明の第２の好ましいプロセスを示ｆｈ面図である。 １１・・・・・・半導体光センサ基台、１２，２１．２
８・・・・・・光応答性ポリマ層、１７．２４．３１・
・・・・・元マスク、１９，２６．３３・・・・・・光
字フィルタ素子、２０．２７・・・・・・ラッカ一層、
３５・・・・・・固体作像アレイ、４２・・・・・・レ
ンチキュラフィルム。 代理人　浅　村　　　晧 ＩＡＡ名

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ［１１電荷処理半導体光センサのアレイと、前記光セン
   サの感知領域と正確に整置して憲ね合わされたカラーフ
   ィルタ素子のアレイとン含むカラー作像デバイスの製作
   方法であって次の諸工程χ含むことン特徴とするもの。 （イ）　半導体元センサのプレイ上ン順次複数の元応答
   層で被覆する工程。 （ロ）　順次各党応答層ケ化学作用元巌に当てて各層に
   露光領域ン形成する工程。 （）号　　順次各層から非露光光応答被徨ン除去する工
   程。 に）　順次各層のｇ光惟域を染色して一連の色フィルタ
   素子Ｙ得る工程。 （２）　　％ｉｆｆ請求の範囲第１項において、前記党
   反応答層の物質が化学作用光線による露光の結果として
   硬化することを特徴とする前記方法。 （３）特許請求の範囲第１項または第２項において、前
   記各層が所定の順序でフィルタ素子の組を表わすあるパ
   ターンで露光されることを特徴とする前記方法。 （４）特許請求の範囲第１項、第２項または第６項にお
   いて、光学フィルタ素子の外面な保護ポリマ層で被覆す
   ることを特徴とする前記方法。 （５）　　特許請求の範囲第１項から第４項までのうち
   の倒れか１つに２いて、前記フィルタ素子がそれぞれ赤
   色、緑色、宵色のフィルタ素子であることを特徴とする
   前記方法。 （６）特許請求の範囲第１項から第５項までのうちの何
   れか１つに８いて、前記光応答被覆のうちの少なくとも
   １つハ東クロム酸カリウム、重クロム酸ナトリウム、重
   クロム酸アンモニウムで増感すれたゼラチンの群から選
   択されたポリマを含むことを特徴とする前記方法。 （７）　　特許請求の範囲第１項から第６項までのうち
   の何れか１つににいて、接着性ラッカーが前記光応答被
   覆の間に挿入されていることを特徴とする前記方法。 （８）　　特許請求の範囲第１項から第７項までのうち
   の何れか１つにおいて、前記露光工程は、前記光応答被
   覆をそれぞれ第１．第２、第３組のフィルタ素子を表わ
   す異なる元マスクを通して順次無光する工程を含むこと
   を特徴とする前記方法。 （９）％粁請求の範囲第１項から第７項までのうちの何
   れか１つにｋいて、前記露光工程は、前記光応答被覆を
   それぞれ第１、第２及び第６組のフィルタ素子を表わす
   露光領域を与えるため異なる角度でレンチキュラアレイ
   を介して順次露光する工程を含むことケ特徴とする前記
   方法。