[發明專利]多光譜感光器件及其制作方法

有效

• 申請號: 200810217270.2
• 申請日: 2008-11-05
• 公開（公告）號: CN101740587A
• 公開（公告）日: 2010-06-16
• 發明（設計）人: 胡笑平
• 申請（專利權）人: 博立碼杰通訊(深圳)有限公司
• 主分類號: H01L27/146
• 分類號: H01L27/146;H01L21/82
• 代理公司: 深圳鼎合誠知識產權代理有限公司 44281
• 代理人: 陳俊斌

技術領域

本發明涉及一種多光譜感光器件及其制作方法。更準確而言，本發明涉及可以同時感 應多個光譜(如可見光和紅外線)的用于全色圖像的感光器件及其制作方法。這里，全色 是指整個感興趣的光譜。對于普通(可見光)感光器件，全色指涵蓋紅，綠，藍和白色的 整個可見光譜。對于紅外和彩色合一的感光器件，全色是指可見光譜和紅外光譜。本發明 可適用于包含黑白和彩色圖像的多光譜感光器件。

背景技術

傳統的設計和制造彩色圖像感光芯片(或器件)的技術，或者采用單層的感光象素， 或者采用三層的感光象素。采用單層感光象素的感光芯片，為了得到彩色圖像，就必須按 某種圖案，如貝葉圖案(Bayer?Pattern)或蜂窩圖案，涂上濾波膜。而采用三層感光象素 的感光芯片，就不需要采用彩色鍍膜。這些傳統的設計和制造彩色圖像感光芯片(或器件) 的技術，仍然有尚待改進的地方。

在單層的傳統的彩色圖像感光芯片中，為了得到色彩信號，主要用了兩種不同的圖案， 圖1是第一種彩色濾光圖案，即青黃桃綠(桃指桃紅或品紅)圖案(或稱復合色彩色濾光 圖案)，該圖案由青色、黃色、桃紅色和綠色組成。圖2和圖3(a)、(b)分別是幾種由三 原色，即紅綠藍組成的彩色濾光圖案，各按貝葉圖案(Bayer?Pattern)或蜂窩圖案排列， 這兩個圖案由紅色、綠色和藍色組成。

在用青黃桃綠圖案做成的彩色感光芯片中，感光元素陣列由許多組合象素構成。其中 一個組合象素由四個象素組成，分別被涂上青黃桃綠濾光膜。但是，由于顯示器工業界使 用的是三原色(即紅綠藍)圖案，而不是青黃桃綠圖案，因此，必須將青黃桃綠圖案做色 彩矩陣變換以得到紅綠藍圖案。而且，由于每一個象點只包含一種色彩(或青，或黃，或 桃，或綠)，為在每點獲得紅綠藍三種色彩，還必須用插值方法，從相鄰點中插出少掉的色 彩。在用貝葉圖案(美國專利號#3,971,065)做成的彩色感光芯片中，感光元素陣列也 由許多組合象素構成。其中一個組合象素亦由四個象素組成，但卻只被涂上紅綠藍三種濾 光膜。貝葉圖案進一步要求在每一個組合象素中，其中一個對角線上的兩個元素，必須都 是綠色或代表亮度的色彩，而另外兩個色彩則是紅和藍，或對可見光譜的其他兩個不同的 區域敏感的色彩。同樣，由于每一個象點只包含一種顏色(或紅，或綠，或藍)，為在該點 獲得其他兩個少掉的顏色，必須用插值方法從相鄰點中插出少掉的顏色。貝葉圖案有四種 不同的幾何圖案，其中每一種代表一種特定的紅綠藍位置的安排。在圖3所示的蜂窩圖案 中，一個復合象素僅由三個象素組成，分別涂上紅綠藍三種顏色，并且按六邊型的蜂窩形 狀排列。在蜂窩圖案中，紅綠藍三種顏色被均勻對稱地安排；交換兩種顏色的位置仍然構 成蜂窩圖案。

如上所述，由復合色(青黃桃綠)圖案，貝葉圖案，或蜂窩圖案實現濾光膜技術有三 個共同的困難：第一個困難是濾光膜導致的靈敏度的降低(相對于黑白感光芯片而言)。第 二個困難是由于彩色插值導致的有效清晰度(或稱解析度)的降低。彩色插值還引進了第 三個困難，即雜色問題。雜色通常可以用低通濾波來解決，但低通濾波會減少圖像清晰度， 從而加重第二個困難。

為了避免因采用濾光膜而導致的靈敏度的降低，提高總體的感光靈敏度，美國專利6， 137,100公開了一種平衡三原色紅綠藍感光元素的感光響應的方法，該方法采用光敏二極 管作為感光元件并考慮到了光敏二極管對于不同色彩的靈敏度是不一樣的特點。具體而言， 光敏二極管對綠色更敏感一些，其次是紅色，再后是藍色。該方法因此將藍色的感光面積 做得最大，紅色次之，綠色最小。用這種方法取得的色彩靈敏度的改進仍然是非常有限的， 而且這種方法只強調了三原色紅綠藍彩色圖案。

彩色感光器件通常感應對應于紅綠藍的連續的光譜。另外也有對整個可見光譜，或對 紅外光譜，或對兩者都感光的黑白感光器件。這種黑白感光器件比傳統的貝葉圖案彩色感 光器件(在同等制作條件下)通常靈敏十倍以上，但不能產生彩色。