專利名稱：馬賽克式彩色濾光的光子感應(yīng)器陣列的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于一種光子感應(yīng)器陣列，尤指一種于灰階(gray scale)光子感應(yīng)器陣列(photon Sensor array)上加入一至二個彩色濾光層(color filter)，使該光子感應(yīng)器陣列具有彩色濾光功能的馬賽克式(mosaic)彩色濾光[color filtered)的光子感應(yīng)器陣列。
背景技術(shù)：
一般現(xiàn)有的影像感測器可分為彩色影像感測器及灰階影像感測器兩種，其中，彩色(即R、G、B三色或Ye、Cy、G、Mg四色)影像感測器是于制造時在灰階影像感測器加上R、G、B三色(或Ye、Cy、G、Mg四色)的彩色濾光層而成，但以此方式制造的彩色影像感測器具有以下的缺點(1)加上三至四層濾光層后，影像感測器制造成本較高；(2)感光靈敏度較灰階影像感測器為低等缺點。而灰階影像感測器則有影像對比(imagecontrast)能力明顯不如彩色影像感測器的缺點。其中R、G、B分別代表紅色(Red)、綠色(Green)及藍色(Blue)，而Ye、Cy、G、Mg則分別代表黃色(Yellow)、青綠色(Cyan)、綠色(Green)及品紅色(Magenta)。請參照圖1，其繪示現(xiàn)有典型RGB三色的彩色影像感測器的感測像素(pixel)陣列示意圖。如圖所示，在如馬賽克式(mosaic)的感測像素陣列30中，每四個感測像素的小方塊中皆包含例如G(31)、R(33)、B(32)、G(31)三個不同顏色濾光層的感測像素，以此方式達成具有彩色影像感測的能力。
請參照圖2，其繪示現(xiàn)有典型四色的彩色影像感測器的感測像素陣列示意圖。如圖所示，在如馬賽克式的感測像素陣列40中，每四個感測像素的小方塊中皆包含例如Ye(41)、Cy(42)、G(43)、Mg(44)四個不同顏色濾光層的感測像素，以此方式達成具有彩色影像感測的能力，其中，G(43)可以由W(White，即無濾光層(unfiltered))或俗稱灰階像素來取代，使之變成三色的彩色影像感測器。
請參照圖3，其繪示一現(xiàn)有具有彩色濾光層的光子感應(yīng)元件的光感應(yīng)性(photo responsivity)與波長(wavelength)的函數(shù)示意圖。其中，橫軸表示波長(其單位為微米)，縱軸表示光子感應(yīng)元件的感應(yīng)性(任意的單位)，由圖3可看出，藍色(B)濾光層50在波長約0.46微米時其感應(yīng)性最佳約為0.4；綠色(G)濾光層60在波長約0.53微米時其感應(yīng)性最佳約為0.6；紅色(R)濾光層70在波長約0.62微米時其感應(yīng)性最佳約為0.8；而紅外線穿透(IR-pass)濾光層80則在波長約0.75微米時其感應(yīng)性最佳約為0.8。
發(fā)明內(nèi)容
針對上述現(xiàn)有的彩色影像感測器的缺點，本發(fā)明的目的是提供一種馬賽克式彩色濾光的光子感應(yīng)器陣列，其由灰階光子感應(yīng)器陣列上只加入一至二個彩色濾光層，便使該光子感應(yīng)器陣列具有彩色影像的功能，亦可以節(jié)省該彩色影像感測器的制造成本。
為達上述的目的，本發(fā)明提供一種馬賽克式彩色濾光的光子感應(yīng)器陣列，其中，該光子感應(yīng)器陣列包括由復(fù)數(shù)個像素(pixel)所組成的一方形(rectangular)像素陣列，其特征在于加入一個彩色濾光層至該光子感應(yīng)器陣列(亦即該方形像素陣列)中某些像素上，其中，該彩色濾光層均勻地占據(jù)該方形像素陣列的約1/4～1/2的區(qū)域。
為達上述的目的，本發(fā)明另提供一種馬賽克式彩色濾光的光子感應(yīng)器陣列，其中，該光子感應(yīng)器陣列包括由復(fù)數(shù)個像素所組成的一方形像素陣列，其特征在于加入二個不同彩色濾光層至該光子感應(yīng)器陣列的該方形像素陣列中某些像素上，其中，該第一彩色濾光層及該第二彩色濾光層分別均勻地占據(jù)該方形像素陣列的約1/4區(qū)域，而剩下的約1/2區(qū)域則由未濾光(unfitered)的像素(亦即灰階像素)所占據(jù)。
圖1為一示意圖，其繪示現(xiàn)有典型RGB三色的彩色影像感測器的感測像素陣列示意圖；
圖2為一示意圖，其繪示現(xiàn)有典型四色的彩色影像感測器的感測像素陣列示意圖；圖3為一示意圖，其繪示一種彩色濾光感應(yīng)元件的光感應(yīng)性與波長的函數(shù)示意圖；圖4(a)為一示意圖，其繪示根據(jù)本發(fā)明的單色馬賽克式彩色濾光的光子感應(yīng)器陣列的示意圖；圖4(b)為一示意圖，其繪示根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的單色馬賽克式彩色濾光的光子感應(yīng)器陣列的示意圖；圖4(c)為一示意圖，其繪示根據(jù)本發(fā)明的又一實施例的單色馬賽克式彩色濾光的光子感應(yīng)器陣列的示意圖；圖5(a)為一示意圖，其繪示根據(jù)本發(fā)明的雙色馬賽克式彩色濾光的光子感應(yīng)器陣列的示意圖；圖5(b)為一示意圖，其繪示根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的雙色馬賽克式彩色濾光的光子感應(yīng)器陣列的示意圖；圖5(c)為一示意圖，其繪示根據(jù)本發(fā)明的又一實施例的雙色馬賽克式彩色濾光的光子感應(yīng)器陣列的示意圖；以及圖5(d)為一示意圖，其繪示根據(jù)本發(fā)明的再一實施例的雙色馬賽克式彩色濾光的光子感應(yīng)器陣列的示意圖。
具體實施例方式
請參照圖4(a)，其繪示根據(jù)本發(fā)明的單色馬賽克式彩色濾光的光子感應(yīng)器陣列的示意圖。本發(fā)明的馬賽克式彩色濾光的光子感應(yīng)器陣列是于一般的灰階(W)影像感測器陣列上加上一個彩色濾光層而形成，如圖4(a)所示，本發(fā)明的特征在于，由多數(shù)個灰階像素(W)11所組成的方形像素陣列10中，加入一彩色濾光層(C1)12至一方形像素陣列10中，使該彩色濾光層均勻地占據(jù)該方形像素陣列10的約1/4區(qū)域，例如由C1、W、W、W或W、W、W、C1或W、W、C1、W…..等等不同組合中皆可看出C1只占據(jù)約1/4的區(qū)域。其中該彩色濾光層12可以是紅色、綠色、藍色、黃色、青綠色、品紅色、紅外線穿透(IR-pass)或濾除紅外線(IR-blocking)等濾光層。而該光子感應(yīng)器陣列可以是電荷耦合裝置(CCD，ChargeCoupled Device)影像感應(yīng)器、CMOS影像感應(yīng)器、銦砷化鎵(lnGaAs)、砷化鎵(GaAs)、硅、鍺的光感應(yīng)陣列、微通道感光板(MCP，micro Channelplate)影像強化器(image intensifier)或感光二極管(photo diode)陣列。
請參照圖4(b)，其繪示根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的單色馬賽克式彩色濾光的光子感應(yīng)器陣列的示意圖。本發(fā)明的馬賽克式彩色濾光的光子感應(yīng)器陣列是于一般的灰階(W)影像感測器上加上一個彩色像感測器(C1)而形成，如圖4(b)所示，本發(fā)明的特征是在于由多數(shù)個灰階像素11所組成的方形像素陣列10中，加入一彩色濾光層(C1)12至該方形像素陣列10中，使該彩色濾光層12均勻地占據(jù)該方形像素陣列10的約1/2區(qū)域，例如由W、C1、C1、W或C1、W、W、C1….等等不同組合中皆可看出彩色影像感測器(C1)12只占據(jù)約1/2的區(qū)域，且該彩色像素C1在該方形像素陣列10中是形成對角線排列，而C1-C1對角線與下一個C1-C1對角線之間則間隔一W-W(灰階11)對角線。如同圖4(a)，該彩色濾光層12可以是紅色、綠色、藍色、黃色、青綠色、品紅色、紅外線穿透(R-pass)或濾除紅外線(R-blocking)的濾光層。而該光子感應(yīng)器陣列可以是電荷耦合裝置影像感應(yīng)器、CMOS影像感應(yīng)器、銦砷化鎵、砷化鎵、硅、鍺的光感應(yīng)陣列、微通道感光板影像強化器或感光二極管陣列。
請參照圖4(c)，其繪示根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的單色馬賽克式彩色濾光的光子感應(yīng)器陣列的示意圖。如圖4(c)所示，本發(fā)明的彩色像素C1在該方形像素陣列10中亦可形成直線排列例如直排(column)或橫排(row)，而C1-C1列與下一列的C1-C1列之間則間隔一W-W(灰階11)列。如同圖4(a)及(b)，該彩色濾光層12可以是紅色、綠色、藍色、黃色、青綠色、品紅色、紅外線穿透(IR-pass)或濾除紅外線(IR-blocking)的濾光層。而該光子感應(yīng)器陣列可以是電荷耦合裝置影像感應(yīng)器、CMOS影像感應(yīng)器、銦砷化鎵、砷化鎵、硅、鍺的光感應(yīng)陣列、微通道感光板影像強化器或感光二極管陣列。
請參照圖5(a)，其繪示根據(jù)本發(fā)明的雙色(dual color)馬賽克式彩色濾光的光子感應(yīng)器陣列的示意圖。本發(fā)明的馬賽克式彩色濾光的光子感應(yīng)器陣列是于一般的灰階(W)影像感測器陣列上加上二個不同彩色濾光層而形成，如圖5(a)所示，本發(fā)明的特征是在于由復(fù)數(shù)個灰階像素(W)所組成的方形像素陣列20中，加入二彩色濾光層22、23(C1及C2)至該方形像素陣列20中，使該彩色濾光層22、23均勻地占據(jù)該方形像素陣列20的約1/2區(qū)域，例如由W、C1、C2、W或C2、W、W、C1或C1、W、W、C2…等等不同組合中皆可看出C1、C2合計只占據(jù)約1/2的區(qū)域，且該彩色像素C1-C2列在該方形像素陣列20中是形成對角線排列，而C1-C2對角線與下一個C1-C2對角線之間則間隔一W-W對角線。任一彩色像素C1的臨近對角彩色像素為C2，而任一彩色像素C2的臨近對角彩色像素為C1。其中該彩色濾光層22、23可以是紅色、綠色、藍色、黃色、青綠色、品紅色、紅外線穿透(R-pass)或濾除紅外線(IR-blocking)的濾光層的組合。而該光子感應(yīng)器陣列可以是電荷耦合裝置影像感應(yīng)器、CMOS影像感應(yīng)器、銦砷化鎵、砷化鎵、硅、鍺的光感應(yīng)陣列、微通道感光板影像強化器或感光二極管陣列。
請參照圖5(b)，其繪示本發(fā)明的另一實施例的雙色馬賽克式彩色濾光的光子感應(yīng)器陣列的示意圖。如圖5(b)所示，本發(fā)明的特征是在于由復(fù)數(shù)個灰階像素所組成的方形像素陣列20中，加入二彩色濾光層22、23(C1及C2)至該方形像素陣列20中，使該彩色濾光層22、23均勻地占據(jù)該方形像素陣列20的約1/2區(qū)域，例如由W、W、C2、C1或W、W、C1、C2…等不同組合中皆可看出C1、C2(或C2、C1)只合計占據(jù)約1/2的區(qū)域，且該彩色像素C1-C2(或C2-C1)列在該方形像素陣列20中是形成直線排列例如直列(column)或橫列(row)，而C1-C2(或C2-C1)列與下一列的C2-C1(或C1-C2)列之間則間隔一W-W列。如同圖5(a)，該彩色濾光層22、23可以是紅色、綠色、藍色、黃色、青綠色、品紅色、紅外線穿透(IR-pass)或濾除紅外線(IR-blocking)的濾光層的組合。而該光子感應(yīng)器陣列可以是電荷耦合裝置影像感應(yīng)器、CMOS影像感應(yīng)器、銦砷化鎵、砷化嫁、硅、鍺的光感應(yīng)陣列、微通道1感光板影像強化器或感光二極管陣列。
請參照圖5(c)，其繪示本發(fā)明的另一實施例的雙色馬賽克式彩色濾光的光子感應(yīng)器陣列的示意圖。如圖5(c)所示，本發(fā)明的特征是在于由復(fù)數(shù)個灰階像素所組成的方形像素陣列20中，加入二彩色濾光層22、23(C1及C2)至該方形像素陣列20中，使該彩色濾光層22，23均勻地占據(jù)該方形像素陣列20的約1/2區(qū)域，例如由W、C1、C2、W或C1、W、W、C2…等不同組合中皆可看出C1、C2只合計占據(jù)約1/2的區(qū)域，且該彩色像素C1-C2列在該方形像素陣列20中是形成直線排列例如直列或橫列，而C1-C2列與下一列的C1-C2列之間則間隔一W-W列。如同圖5(a)，該彩色濾光層22、23可以走紅色、綠色、藍色、黃色、青綠色、品紅色、紅外線穿透(IR-pass)或濾除紅外線(IR-blocking)的濾光層的組合。而該光子感應(yīng)器陣列可以是CCD影像感應(yīng)器、CMOS影像感應(yīng)器、銦砷化鎵、砷化鎵、硅、鉻的光感應(yīng)陣列、微通道感光板影像強化器或感光二極管陣列。
請參照圖5(d)，其繪示根據(jù)本發(fā)明的再一雙色馬賽克式彩色濾光的光子感應(yīng)器陣列的示意圖。如圖5(d)所示，本發(fā)明的馬賽克式彩色濾光的光子感應(yīng)器陣列是于一般的灰階(W)影像感測器陣列上加上二個彩色濾光層而形成，如圖5(d)所示，本發(fā)明的特征是在于由復(fù)數(shù)個灰階像素(W)所組成的方形像素陣列20中，加入二彩色濾光層22、23(C1及C2)至該方形像素陣列20中，使該彩色濾光層22、23均勻地占據(jù)該方形像素陣列20的約1/2區(qū)域，例如由W、C1、C2、W或W、C2、C1、W等不同組合中皆可看出C1、C2合計只占據(jù)約1/2的區(qū)域，且該彩色像素C1-C2(或C2-C1)列在該方形像素陣列20中是形成對角線排列，而C1-C2(或C2-C1)對角線與下一個C1-C2(或C2-C1)對角線之間則間隔一W-W對角線。彩色像素C1的臨近對角彩色像素為C1及C2，而彩色像素C2的臨近對角彩色像素為C2及C1。其中該彩色濾光層22、23可以是紅色、綠色、藍色、黃色、青綠色、品紅色、紅外線穿透(IR-pass)或濾除紅外線(IR-blocking)的濾光層的組合。而該光子感應(yīng)器陣列可以是電荷耦合裝置影像感應(yīng)器、CMOS影像感應(yīng)器、銦砷化鎵、砷化鎵、硅、鍺的光感應(yīng)陣列、微通道感光板影像強化器或感光二極管陣列。
權(quán)利要求
1.一種馬賽克式彩色濾光的光子感應(yīng)器陣列，其中該光子感應(yīng)器陣列包括由復(fù)數(shù)個像素所組成的一方形像素陣列，其特征在于，加入一個彩色濾光層至該方形像素陣列中的某些像素上，且該彩色濾光層均勻地占據(jù)該方形像素陣列的部分區(qū)域。
2.如權(quán)利要求1所述的光子感應(yīng)器陣列，其特征在于，所述該部分區(qū)域約占該像素陣列區(qū)域的1/4。
3.如權(quán)利要求1所述的光子感應(yīng)器陣列，其特征在于，所述該部分區(qū)域約占該像素陣列區(qū)域的1/2。
4.如權(quán)利要求3所述的光子感應(yīng)器陣列，其特征在于，所述該彩色濾光層的像素在該方形像素陣列中是形成復(fù)數(shù)個對角線排列，且該彩色濾光層的像素對角線與另一彩色濾光層的像素對角線間是間隔一灰階像素對角線。
5.如權(quán)利要求3所述的光子感應(yīng)器陣列，其特征在于，所述該彩色濾光層的像素在該方形像素陣列中是形成水平直線或垂直直線排列，且該彩色濾光層的像素線與另一彩色濾光層的像素線間是間隔一灰階像素直線。
6.如權(quán)利要求1所述的光子感應(yīng)器陣列，其特征在于，所述該彩色濾光層可以是紅色、綠色、藍色、黃色、青綠色、品紅色、紅外線穿透或濾除紅外線的濾光層。
7.如權(quán)利要求1所述的光子感應(yīng)器陣列，其特征在于，所述該光子感應(yīng)器陣列可以是電荷耦合裝置影像感應(yīng)器。
8.如權(quán)利要求1所述的光子感應(yīng)器陣列，其特征在于，所述該光子感應(yīng)器陣列可以是CMOS影像感應(yīng)器。
9.如權(quán)利要求1所述的光子感應(yīng)器陣列，其特征在于，所述該光子感應(yīng)器陣列可以是銦砷化鎵、砷化鎵、硅、鍺的光感應(yīng)陣列、微通道感光板影像強化器陣列或感光二極管陣列。
10.一種馬賽克式彩色濾光的光子感應(yīng)器陣列，其中該光子感應(yīng)器陣列包括由復(fù)數(shù)個像素所組成的一方形像素陣列，其特征在于，加入一第一彩色濾光層及一第二彩色濾光層至該方形像素陣列中的某些像素上，且該第一彩色濾光層及該第二彩色濾光層的像素分別均勻地占據(jù)該方形像素陣列的約1/4區(qū)域，而剩下的約1/2區(qū)域則由灰階像素所占據(jù)。
11.如權(quán)利要求10所述的光子感應(yīng)器陣列，其特征在于，所述該第一彩色濾光層的像素及該第二彩色濾光層的像素在該方形像素陣列中是形成對角線排列，且該第一彩色濾光層的像素及該第二彩色濾光層的像素所形成的對角線間是間隔該灰階像素對角線。
12.如權(quán)利要求10所述的光子感應(yīng)器陣列，其特征在于，所述該第一彩色濾光層的像素及該第二彩色濾光層的像素中是形成水平直線或垂直直線排列，且該第一彩色濾光層的像素及該第二彩色濾光層的像素間所形成的直線是間隔該灰階像素直線。
13.如權(quán)利要求11所述的光子感應(yīng)器陣列，其特征在于，所述該第一彩色濾光層的像素及該第二彩色濾光層的像素是以相互交錯方式排列成任一對角線。
14.如權(quán)利要求11所述的光子感應(yīng)器陣列，其特征在于，所述該第一彩色濾光層的像素及該第二彩色濾光層的像素僅沿某一對角線的軸向上以相互交錯方式排列成對角線，而沿垂直于該上述的一對角線的軸向上是排列成全部C1及全部C2的對角線。
15.如權(quán)利要求12所述的光子感應(yīng)器陣列，其特征在于，所述該第一彩色濾光層的像素及該第二彩色濾光層的像素是以相互交錯方式排列成直線。
16.如權(quán)利要求10所述的光子感應(yīng)器陣列，其特征在于，所述該第一彩色濾光層及該第二彩色濾光層可以是紅色及藍色、紅色及綠色、綠色及藍色、黃色及青綠色、黃色及品紅色、黃色及藍色、青綠色及品紅色、綠色及品紅色、以及青綠色及紅色中任意一組彩色濾光層的組合。
17.如權(quán)利要求10所述的光子感應(yīng)器陣列，其特征在于，所述該第一彩色濾光層或該第二彩色濾光層可以是紅外線穿透的濾光層或濾除紅外線的濾光層。
18.如權(quán)利要求10所述的光子感應(yīng)器陣列，其特征在于，所述該光子感應(yīng)器陣列可以是電荷耦合裝置影像感應(yīng)器。
19.如權(quán)利要求10所述的光子感應(yīng)器陣列，其特征在于，所述該光子感應(yīng)器陣列可以是CMOS影像感應(yīng)器。
20.如權(quán)利要求10所述的光子感應(yīng)器陣列，其特征在于，所述該光子感應(yīng)器陣列可以是銦砷化鎵、砷化鎵、硅、鍺的光感應(yīng)陣列、微通道感光板影像強化器陣列或感光二極管陣列。
全文摘要
本發(fā)明是提供一種馬賽克式彩色濾光的光子感應(yīng)器陣列，其中該光子感應(yīng)器陣列包括由復(fù)數(shù)個像素所組成的一像素陣列，其特征在于加入一至二個彩色濾光層至該光子感應(yīng)器陣列的該像素陣列中某些像素上，其中，該彩色濾光層均勻地占據(jù)該像素陣列的約1/4或約1/2的區(qū)域。
文檔編號H01L27/146GK1638138SQ0316023
公開日2005年7月13日 申請日期2003年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月28日
發(fā)明者錢家錡 申請人:晶彩科技股份有限公司