专利名称：具有光敏彩色过滤器的图像传感器的制作方法
技术领域：
本发明通常涉及一种图像传感器，更具体地说，本发明涉及这样一种图像传感器，即该传感器包括其不透明度随着伴随入射光线的强度而进行变化的彩色滤光器。
背景技术：
集成电路技术已对多种领域进行了革新，包括计算机、控制系统、电讯和成像领域。例如，在成像领域中已证明与CCD成像装置相比，CMOS图像传感器的造价更为便宜。此外，对于某些应用来说，CMOS器件的性能更为优异。此外，也可将信号处理逻辑必需件与成像电路集成在一起，这样就可使一个单个的集成芯片形成一个独立的成像装置。但是，对于其他一些应用来说，CCD成像装置仍具有一些优点。
由图像传感器形成的图像的基本构成单位为像素。像素的数量、大小和间隔决定了由成像装置产生的图像的清晰度。图像传感器的像素是将伴随光线的光子转变成电流信号的半导体器件。而由每个像素产生的信号通常特别小。
图像传感器必须能够控制的一个重要参数是每个像素对入射光线的曝光时间。与照像胶卷的曝光时间相似，必须对每个像素的曝光时间进行调节以补偿光照条件的变化，例如对室内光线或室外光线的情况。曝光时间太长会使图像过亮而被冲洗掉。相反，如果曝光时间太短则会使图像变暗而难于辨识。
改变像素信号强度所用的另一种方法是调节放大电路的增益。在许多情况下，对增益进行控制与控制曝光时间是基本相似的。通过改变二者中的一种或对二者均进行改变，则可使由图像传感器产生的图像达到最优的观看效果。
但是，曝光时间的长度和增益量是有限的，对于一些图像传感器的应用来说，上述的曝光时间长度和增益量不足以补偿周围光线的变化。
为形成一个彩色图像传感器，可将彩色滤光器放置到各个像素之上。彩色滤光器通常是在像素阵列上的Bayer图案中形成的红色、绿色和蓝色。美国专利U.S.No.6,297,071中显示了彩色滤光器结构的一个例子。但是，在所有现有技术的彩色滤光器结构中，不管周围光线的强度如何，形成彩色滤光器结构所用的材料均具有恒定的不透明度。
在下面的附图中将对本发明的非限定性且非穷尽性的实施例进行描述，其中，除经特别说明，各个附图中的相同的标号均表示相同的部件。
图1所示为一个示意图，图中显示了根据本发明而形成的一个图像传感器。
图2所示为一个流程图，图中显示了本发明的方法。
具体实施例方式
本发明描述了一种图像传感器，该图像传感器结合有依据伴随入射光线的强度而具有可变不透明度的彩色滤光器。所述的不透明度可内在地由形成彩色滤光器所用的材料来改变，或者，另一种方式为所述的不透明度可相应于伴随入射光线的强度而被电动性地控制。在下面的内容中提供了多个具体的细节以对本发明的实施例进行完整的理解。但是，相关领域的技术人员应认识到在没有所述的一个或多个特定细节的情况下也可实现本发明，或者可利用其他的方法、部件等来实现本发明。在其他情况下，在下面的内容中没有对已知的结构或操作进行详细描述以避免使本发明不同实施例的各个方面变得模糊。
本申请中的“一个(one)实施例”或“一(an)实施例”是指与包含在本发明的至少一个实施例中的一个实施例相结合而描述的特定的特征、结构或技术特征。因此，在该申请的不同位置中出现的“一个(one)实施例”或“一(an)实施例”并不必然均指相同的实施例。此外，在一个或多个实施例中可以适当的方式来组合所述的特定特征、结构或技术特征。
参考图1，图中显示了根据本发明而形成的图像传感器101。该图像传感器101包括像素103的一个二维阵列。所述像素用于将伴随入射光线转变为电信号。然后读取来自每个像素103的电信号而将其用于形成一个图像。为清楚显示起见，图1中省略了读取电路和信号处理电路。
在每个像素103的顶上形成有彩色滤光器105。彩色滤光器105布置在每个像素的顶上以根据常用的彩色处理技术而只传输具有一种色彩的伴随入射光线，该色彩与特定的彩色滤光器105相对应。通常情况下，彩色滤光器105具有不同的色彩，如红色、绿色和蓝色。然后，可在已知的“Bayer”图案中布置彩色滤光器105的特定色彩以形成一个彩色图像。另一种情况为，彩色滤光器105可为青色、黄色和红紫色。在上面的内容中描述了一种现有技术的彩色图像传感器，例如由在Sunnyvale CA的Omni Vision技术公司制造的一种彩色图像传感器。
但是，与前面描述的彩色图像传感器不同，本发明的彩色滤光器105是由一种光敏材料(或称为光反应)材料制成的。换句话说，彩色滤光器105的色彩的暗度根据伴随入射光线的强度而产生变化。随着伴随入射光线的强度的降低，彩色滤光器105的不透明度(暗度)也降低。这样，在光线较暗的情况下，在一个实施例中的彩色滤光器105变得很清晰。这样就使图像传感器101具有了更大的动态范围。
在平版显示领域中可利用这种类型的光敏材料。这些材料可非常容易地适用于图像传感器的彩色滤光器，因为这些材料在进行平版显示的半导体制作中是很常用的。例如，可利用由Brewer Science公司生产的彩色滤光材料。利用常用的沉积和蚀刻技术就可将这种材料选择性地积聚到图像传感器的像素上。通过利用这种材料，彩色滤光器105就可根据光线的变化而自动调节。
其他材料需要利用电信号以改变材料的不透明度。因此，在一个实施例中，利用一个光探测器107来检测进入到图像传感器101中的伴随入射光线的强度。光探测器107向彩色滤光器控制器109发送一个信号。该彩色滤光器控制器109接收来自光探测器107的信号，然后就可向彩色滤光器105提供一个适当的电信号以改变它们的不透明度。
图2显示了本发明中用于形成一个图像传感器的方法。首先，在方框201的步骤中形成图像传感器101。下一步，在方框203，将彩色滤光器105放置到图像传感器101的像素103上。就如前面所述的那样，利用具有可变不透明度的材料形成彩色滤光器105，该材料的可变不透明度受到电信号的控制或自动变化。最后，在一个实施例中，在方框205所示的步骤中，在图像传感器101上形成光探测器107。
而在一个实施例中以彩色滤光器的形式对本发明进行了描述，但本发明也可利用黑、白(灰色对比度)图像传感器作为控制自动曝光的方法以增大动态范围。具体讲，在一个黑、白图像传感器中，在像素上不布置滤光层。但是，根据本发明，可在像素阵列上均匀地布置一个滤光层而不考虑其颜色。在这种情况下，当伴随入射光线较亮时，利用一个光敏滤光层通过暗化来降低伴随入射光线的强度。在正常情况下或在低亮度情况下，光敏滤光层变为接近透明。这样，此处所用的术语“彩色滤光器”也指单色的光敏滤光层。
上面所显示的本发明实施例的内容并不倾向于穷举本发明内容或将发明限制于所披露的具体形式。此处所描述的发明的具体实施例和例子只是为说明的目的，相关领域的技术人员可认识到可在本发明的范围内可对本发明进行多种等同的变更。
借助于上述内容而可对本发明进行变更。在下面的权利要求中所用的术语不应将本发明限制在由说明书内容和权利要求所披露的具体实施例内。更确切地说，本发明的范围完全是由下述的权利要求确定的，应根据所设定的权利要求内容的条款对该权利要求进行解释。
权利要求
1.一种图像传感器，包括形成为一个二维传感阵列的多个像素，所述的每个像素用于将伴随光线转变为一个电信号；在所述多个像素之上形成的多个彩色滤光器，所述彩色滤光器具有不透明度，该不透明度随着伴随入射光线的强度而变化。
2.根据权利要求1所述的图像传感器，该图像传感器还包括用于检测所述伴随入射光线强度的装置和用于将电信号施加到所述彩色滤光器上以改变不透明度的装置。
3.根据权利要求1所述的图像传感器，其中所述的彩色滤光器是由一种光敏材料形成的，该光敏材料的不透明度随着所述伴随入射光线的强度的增大而增大。
4.根据权利要求1所述的图像传感器，其中所述的彩色滤光器包括红色、绿色和蓝色滤光器。
5.一种方法，包括形成一个传感阵列，该传感阵列由一个二维的像素阵列组成，所述像素用于将伴随入射光线转变为电信号；将彩色滤光器布置到所述像素阵列上，所述彩色滤光器由具有可变不透明度的材料制成。
6.根据权利要求5所述的方法，其中所述材料的不透明度依据伴随入射光线的强度而进行变化。
7.根据权利要求5所述的方法，其中所述材料的不透明度可由电信号来控制。
8.根据权利要求5所述的方法，还包括形成用于检测伴随入射光线强度的装置。
全文摘要
本发明公开了一种图像传感器。该图像传感器包括形成为一个二维传感阵列的多个像素。此外,像素上覆盖着具有不透明度的彩色滤光器,所述不透明度依据伴随入射光线的强度而变化。
文档编号H04N5/351GK1423481SQ02154899
公开日2003年6月11日 申请日期2002年12月3日 优先权日2001年12月3日
发明者X·罗 申请人:全视技术有限公司