专利名称：马赛克式彩色滤光的光子感应器阵列的制作方法
技术领域：
本发明是有关于一种光子感应器阵列，尤指一种于灰阶(gray scale)光子感应器阵列(photon Sensor array)上加入一至二个彩色滤光层(color filter)，使该光子感应器阵列具有彩色滤光功能的马赛克式(mosaic)彩色滤光[color filtered)的光子感应器阵列。
背景技术：
一般现有的影像感测器可分为彩色影像感测器及灰阶影像感测器两种，其中，彩色(即R、G、B三色或Ye、Cy、G、Mg四色)影像感测器是于制造时在灰阶影像感测器加上R、G、B三色(或Ye、Cy、G、Mg四色)的彩色滤光层而成，但以此方式制造的彩色影像感测器具有以下的缺点(1)加上三至四层滤光层后，影像感测器制造成本较高；(2)感光灵敏度较灰阶影像感测器为低等缺点。而灰阶影像感测器则有影像对比(imagecontrast)能力明显不如彩色影像感测器的缺点。其中R、G、B分别代表红色(Red)、绿色(Green)及蓝色(Blue)，而Ye、Cy、G、Mg则分别代表黄色(Yellow)、青绿色(Cyan)、绿色(Green)及品红色(Magenta)。请参照图1，其绘示现有典型RGB三色的彩色影像感测器的感测像素(pixel)阵列示意图。如图所示，在如马赛克式(mosaic)的感测像素阵列30中，每四个感测像素的小方块中皆包含例如G(31)、R(33)、B(32)、G(31)三个不同颜色滤光层的感测像素，以此方式达成具有彩色影像感测的能力。
请参照图2，其绘示现有典型四色的彩色影像感测器的感测像素阵列示意图。如图所示，在如马赛克式的感测像素阵列40中，每四个感测像素的小方块中皆包含例如Ye(41)、Cy(42)、G(43)、Mg(44)四个不同颜色滤光层的感测像素，以此方式达成具有彩色影像感测的能力，其中，G(43)可以由W(White，即无滤光层(unfiltered))或俗称灰阶像素来取代，使之变成三色的彩色影像感测器。
请参照图3，其绘示一现有具有彩色滤光层的光子感应元件的光感应性(photo responsivity)与波长(wavelength)的函数示意图。其中，横轴表示波长(其单位为微米)，纵轴表示光子感应元件的感应性(任意的单位)，由图3可看出，蓝色(B)滤光层50在波长约0.46微米时其感应性最佳约为0.4；绿色(G)滤光层60在波长约0.53微米时其感应性最佳约为0.6；红色(R)滤光层70在波长约0.62微米时其感应性最佳约为0.8；而红外线穿透(IR-pass)滤光层80则在波长约0.75微米时其感应性最佳约为0.8。
发明内容
针对上述现有的彩色影像感测器的缺点，本发明的目的是提供一种马赛克式彩色滤光的光子感应器阵列，其由灰阶光子感应器阵列上只加入一至二个彩色滤光层，便使该光子感应器阵列具有彩色影像的功能，亦可以节省该彩色影像感测器的制造成本。
为达上述的目的，本发明提供一种马赛克式彩色滤光的光子感应器阵列，其中，该光子感应器阵列包括由复数个像素(pixel)所组成的一方形(rectangular)像素阵列，其特征在于加入一个彩色滤光层至该光子感应器阵列(亦即该方形像素阵列)中某些像素上，其中，该彩色滤光层均匀地占据该方形像素阵列的约1/4～1/2的区域。
为达上述的目的，本发明另提供一种马赛克式彩色滤光的光子感应器阵列，其中，该光子感应器阵列包括由复数个像素所组成的一方形像素阵列，其特征在于加入二个不同彩色滤光层至该光子感应器阵列的该方形像素阵列中某些像素上，其中，该第一彩色滤光层及该第二彩色滤光层分别均匀地占据该方形像素阵列的约1/4区域，而剩下的约1/2区域则由未滤光(unfitered)的像素(亦即灰阶像素)所占据。
图1为一示意图，其绘示现有典型RGB三色的彩色影像感测器的感测像素阵列示意图；
图2为一示意图，其绘示现有典型四色的彩色影像感测器的感测像素阵列示意图；图3为一示意图，其绘示一种彩色滤光感应元件的光感应性与波长的函数示意图；图4(a)为一示意图，其绘示根据本发明的单色马赛克式彩色滤光的光子感应器阵列的示意图；图4(b)为一示意图，其绘示根据本发明的另一实施例的单色马赛克式彩色滤光的光子感应器阵列的示意图；图4(c)为一示意图，其绘示根据本发明的又一实施例的单色马赛克式彩色滤光的光子感应器阵列的示意图；图5(a)为一示意图，其绘示根据本发明的双色马赛克式彩色滤光的光子感应器阵列的示意图；图5(b)为一示意图，其绘示根据本发明的另一实施例的双色马赛克式彩色滤光的光子感应器阵列的示意图；图5(c)为一示意图，其绘示根据本发明的又一实施例的双色马赛克式彩色滤光的光子感应器阵列的示意图；以及图5(d)为一示意图，其绘示根据本发明的再一实施例的双色马赛克式彩色滤光的光子感应器阵列的示意图。
具体实施例方式
请参照图4(a)，其绘示根据本发明的单色马赛克式彩色滤光的光子感应器阵列的示意图。本发明的马赛克式彩色滤光的光子感应器阵列是于一般的灰阶(W)影像感测器阵列上加上一个彩色滤光层而形成，如图4(a)所示，本发明的特征在于，由多数个灰阶像素(W)11所组成的方形像素阵列10中，加入一彩色滤光层(C1)12至一方形像素阵列10中，使该彩色滤光层均匀地占据该方形像素阵列10的约1/4区域，例如由C1、W、W、W或W、W、W、C1或W、W、C1、W…..等等不同组合中皆可看出C1只占据约1/4的区域。其中该彩色滤光层12可以是红色、绿色、蓝色、黄色、青绿色、品红色、红外线穿透(IR-pass)或滤除红外线(IR-blocking)等滤光层。而该光子感应器阵列可以是电荷耦合装置(CCD，ChargeCoupled Device)影像感应器、CMOS影像感应器、铟砷化镓(lnGaAs)、砷化镓(GaAs)、硅、锗的光感应阵列、微通道感光板(MCP，micro Channelplate)影像强化器(image intensifier)或感光二极管(photo diode)阵列。
请参照图4(b)，其绘示根据本发明的另一实施例的单色马赛克式彩色滤光的光子感应器阵列的示意图。本发明的马赛克式彩色滤光的光子感应器阵列是于一般的灰阶(W)影像感测器上加上一个彩色像感测器(C1)而形成，如图4(b)所示，本发明的特征是在于由多数个灰阶像素11所组成的方形像素阵列10中，加入一彩色滤光层(C1)12至该方形像素阵列10中，使该彩色滤光层12均匀地占据该方形像素阵列10的约1/2区域，例如由W、C1、C1、W或C1、W、W、C1….等等不同组合中皆可看出彩色影像感测器(C1)12只占据约1/2的区域，且该彩色像素C1在该方形像素阵列10中是形成对角线排列，而C1-C1对角线与下一个C1-C1对角线之间则间隔一W-W(灰阶11)对角线。如同图4(a)，该彩色滤光层12可以是红色、绿色、蓝色、黄色、青绿色、品红色、红外线穿透(R-pass)或滤除红外线(R-blocking)的滤光层。而该光子感应器阵列可以是电荷耦合装置影像感应器、CMOS影像感应器、铟砷化镓、砷化镓、硅、锗的光感应阵列、微通道感光板影像强化器或感光二极管阵列。
请参照图4(c)，其绘示根据本发明的另一实施例的单色马赛克式彩色滤光的光子感应器阵列的示意图。如图4(c)所示，本发明的彩色像素C1在该方形像素阵列10中亦可形成直线排列例如直排(column)或横排(row)，而C1-C1列与下一列的C1-C1列之间则间隔一W-W(灰阶11)列。如同图4(a)及(b)，该彩色滤光层12可以是红色、绿色、蓝色、黄色、青绿色、品红色、红外线穿透(IR-pass)或滤除红外线(IR-blocking)的滤光层。而该光子感应器阵列可以是电荷耦合装置影像感应器、CMOS影像感应器、铟砷化镓、砷化镓、硅、锗的光感应阵列、微通道感光板影像强化器或感光二极管阵列。
请参照图5(a)，其绘示根据本发明的双色(dual color)马赛克式彩色滤光的光子感应器阵列的示意图。本发明的马赛克式彩色滤光的光子感应器阵列是于一般的灰阶(W)影像感测器阵列上加上二个不同彩色滤光层而形成，如图5(a)所示，本发明的特征是在于由复数个灰阶像素(W)所组成的方形像素阵列20中，加入二彩色滤光层22、23(C1及C2)至该方形像素阵列20中，使该彩色滤光层22、23均匀地占据该方形像素阵列20的约1/2区域，例如由W、C1、C2、W或C2、W、W、C1或C1、W、W、C2…等等不同组合中皆可看出C1、C2合计只占据约1/2的区域，且该彩色像素C1-C2列在该方形像素阵列20中是形成对角线排列，而C1-C2对角线与下一个C1-C2对角线之间则间隔一W-W对角线。任一彩色像素C1的临近对角彩色像素为C2，而任一彩色像素C2的临近对角彩色像素为C1。其中该彩色滤光层22、23可以是红色、绿色、蓝色、黄色、青绿色、品红色、红外线穿透(R-pass)或滤除红外线(IR-blocking)的滤光层的组合。而该光子感应器阵列可以是电荷耦合装置影像感应器、CMOS影像感应器、铟砷化镓、砷化镓、硅、锗的光感应阵列、微通道感光板影像强化器或感光二极管阵列。
请参照图5(b)，其绘示本发明的另一实施例的双色马赛克式彩色滤光的光子感应器阵列的示意图。如图5(b)所示，本发明的特征是在于由复数个灰阶像素所组成的方形像素阵列20中，加入二彩色滤光层22、23(C1及C2)至该方形像素阵列20中，使该彩色滤光层22、23均匀地占据该方形像素阵列20的约1/2区域，例如由W、W、C2、C1或W、W、C1、C2…等不同组合中皆可看出C1、C2(或C2、C1)只合计占据约1/2的区域，且该彩色像素C1-C2(或C2-C1)列在该方形像素阵列20中是形成直线排列例如直列(column)或横列(row)，而C1-C2(或C2-C1)列与下一列的C2-C1(或C1-C2)列之间则间隔一W-W列。如同图5(a)，该彩色滤光层22、23可以是红色、绿色、蓝色、黄色、青绿色、品红色、红外线穿透(IR-pass)或滤除红外线(IR-blocking)的滤光层的组合。而该光子感应器阵列可以是电荷耦合装置影像感应器、CMOS影像感应器、铟砷化镓、砷化嫁、硅、锗的光感应阵列、微通道1感光板影像强化器或感光二极管阵列。
请参照图5(c)，其绘示本发明的另一实施例的双色马赛克式彩色滤光的光子感应器阵列的示意图。如图5(c)所示，本发明的特征是在于由复数个灰阶像素所组成的方形像素阵列20中，加入二彩色滤光层22、23(C1及C2)至该方形像素阵列20中，使该彩色滤光层22，23均匀地占据该方形像素阵列20的约1/2区域，例如由W、C1、C2、W或C1、W、W、C2…等不同组合中皆可看出C1、C2只合计占据约1/2的区域，且该彩色像素C1-C2列在该方形像素阵列20中是形成直线排列例如直列或横列，而C1-C2列与下一列的C1-C2列之间则间隔一W-W列。如同图5(a)，该彩色滤光层22、23可以走红色、绿色、蓝色、黄色、青绿色、品红色、红外线穿透(IR-pass)或滤除红外线(IR-blocking)的滤光层的组合。而该光子感应器阵列可以是CCD影像感应器、CMOS影像感应器、铟砷化镓、砷化镓、硅、铬的光感应阵列、微通道感光板影像强化器或感光二极管阵列。
请参照图5(d)，其绘示根据本发明的再一双色马赛克式彩色滤光的光子感应器阵列的示意图。如图5(d)所示，本发明的马赛克式彩色滤光的光子感应器阵列是于一般的灰阶(W)影像感测器阵列上加上二个彩色滤光层而形成，如图5(d)所示，本发明的特征是在于由复数个灰阶像素(W)所组成的方形像素阵列20中，加入二彩色滤光层22、23(C1及C2)至该方形像素阵列20中，使该彩色滤光层22、23均匀地占据该方形像素阵列20的约1/2区域，例如由W、C1、C2、W或W、C2、C1、W等不同组合中皆可看出C1、C2合计只占据约1/2的区域，且该彩色像素C1-C2(或C2-C1)列在该方形像素阵列20中是形成对角线排列，而C1-C2(或C2-C1)对角线与下一个C1-C2(或C2-C1)对角线之间则间隔一W-W对角线。彩色像素C1的临近对角彩色像素为C1及C2，而彩色像素C2的临近对角彩色像素为C2及C1。其中该彩色滤光层22、23可以是红色、绿色、蓝色、黄色、青绿色、品红色、红外线穿透(IR-pass)或滤除红外线(IR-blocking)的滤光层的组合。而该光子感应器阵列可以是电荷耦合装置影像感应器、CMOS影像感应器、铟砷化镓、砷化镓、硅、锗的光感应阵列、微通道感光板影像强化器或感光二极管阵列。
权利要求
1.一种马赛克式彩色滤光的光子感应器阵列，其中该光子感应器阵列包括由复数个像素所组成的一方形像素阵列，其特征在于，加入一个彩色滤光层至该方形像素阵列中的某些像素上，且该彩色滤光层均匀地占据该方形像素阵列的部分区域。
2.如权利要求1所述的光子感应器阵列，其特征在于，所述该部分区域约占该像素阵列区域的1/4。
3.如权利要求1所述的光子感应器阵列，其特征在于，所述该部分区域约占该像素阵列区域的1/2。
4.如权利要求3所述的光子感应器阵列，其特征在于，所述该彩色滤光层的像素在该方形像素阵列中是形成复数个对角线排列，且该彩色滤光层的像素对角线与另一彩色滤光层的像素对角线间是间隔一灰阶像素对角线。
5.如权利要求3所述的光子感应器阵列，其特征在于，所述该彩色滤光层的像素在该方形像素阵列中是形成水平直线或垂直直线排列，且该彩色滤光层的像素线与另一彩色滤光层的像素线间是间隔一灰阶像素直线。
6.如权利要求1所述的光子感应器阵列，其特征在于，所述该彩色滤光层可以是红色、绿色、蓝色、黄色、青绿色、品红色、红外线穿透或滤除红外线的滤光层。
7.如权利要求1所述的光子感应器阵列，其特征在于，所述该光子感应器阵列可以是电荷耦合装置影像感应器。
8.如权利要求1所述的光子感应器阵列，其特征在于，所述该光子感应器阵列可以是CMOS影像感应器。
9.如权利要求1所述的光子感应器阵列，其特征在于，所述该光子感应器阵列可以是铟砷化镓、砷化镓、硅、锗的光感应阵列、微通道感光板影像强化器阵列或感光二极管阵列。
10.一种马赛克式彩色滤光的光子感应器阵列，其中该光子感应器阵列包括由复数个像素所组成的一方形像素阵列，其特征在于，加入一第一彩色滤光层及一第二彩色滤光层至该方形像素阵列中的某些像素上，且该第一彩色滤光层及该第二彩色滤光层的像素分别均匀地占据该方形像素阵列的约1/4区域，而剩下的约1/2区域则由灰阶像素所占据。
11.如权利要求10所述的光子感应器阵列，其特征在于，所述该第一彩色滤光层的像素及该第二彩色滤光层的像素在该方形像素阵列中是形成对角线排列，且该第一彩色滤光层的像素及该第二彩色滤光层的像素所形成的对角线间是间隔该灰阶像素对角线。
12.如权利要求10所述的光子感应器阵列，其特征在于，所述该第一彩色滤光层的像素及该第二彩色滤光层的像素中是形成水平直线或垂直直线排列，且该第一彩色滤光层的像素及该第二彩色滤光层的像素间所形成的直线是间隔该灰阶像素直线。
13.如权利要求11所述的光子感应器阵列，其特征在于，所述该第一彩色滤光层的像素及该第二彩色滤光层的像素是以相互交错方式排列成任一对角线。
14.如权利要求11所述的光子感应器阵列，其特征在于，所述该第一彩色滤光层的像素及该第二彩色滤光层的像素仅沿某一对角线的轴向上以相互交错方式排列成对角线，而沿垂直于该上述的一对角线的轴向上是排列成全部C1及全部C2的对角线。
15.如权利要求12所述的光子感应器阵列，其特征在于，所述该第一彩色滤光层的像素及该第二彩色滤光层的像素是以相互交错方式排列成直线。
16.如权利要求10所述的光子感应器阵列，其特征在于，所述该第一彩色滤光层及该第二彩色滤光层可以是红色及蓝色、红色及绿色、绿色及蓝色、黄色及青绿色、黄色及品红色、黄色及蓝色、青绿色及品红色、绿色及品红色、以及青绿色及红色中任意一组彩色滤光层的组合。
17.如权利要求10所述的光子感应器阵列，其特征在于，所述该第一彩色滤光层或该第二彩色滤光层可以是红外线穿透的滤光层或滤除红外线的滤光层。
18.如权利要求10所述的光子感应器阵列，其特征在于，所述该光子感应器阵列可以是电荷耦合装置影像感应器。
19.如权利要求10所述的光子感应器阵列，其特征在于，所述该光子感应器阵列可以是CMOS影像感应器。
20.如权利要求10所述的光子感应器阵列，其特征在于，所述该光子感应器阵列可以是铟砷化镓、砷化镓、硅、锗的光感应阵列、微通道感光板影像强化器阵列或感光二极管阵列。
全文摘要
本发明是提供一种马赛克式彩色滤光的光子感应器阵列，其中该光子感应器阵列包括由复数个像素所组成的一像素阵列，其特征在于加入一至二个彩色滤光层至该光子感应器阵列的该像素阵列中某些像素上，其中，该彩色滤光层均匀地占据该像素阵列的约1/4或约1/2的区域。
文档编号H01L27/146GK1638138SQ0316023
公开日2005年7月13日 申请日期2003年9月28日 优先权日2003年9月28日
发明者钱家錡 申请人:晶彩科技股份有限公司