CN102157529A

CN102157529A - 影像传感器

Info

Publication number: CN102157529A
Application number: CN 201010128178
Authority: CN
Inventors: 王淑芳
Original assignee: Novatek Microelectronics Corp
Current assignee: Novatek Microelectronics Corp
Priority date: 2010-02-12
Filing date: 2010-02-12
Publication date: 2011-08-17

Abstract

一种影像传感器包括黑色像素区域及主动像素区域。主动像素区域是相邻黑色像素区域。黑色像素区域包括虚拟黑色像素区及读出黑色像素区。读出黑色像素区被该虚拟黑色像素区所围绕。虚拟黑色像素区包括感光元件、第一遮光层、第二遮光层及第三遮光层。第一遮光层、第二遮光层及第三遮光层用以防止光线入射至感光元件。第一遮光层、第二遮光层及第三遮光层覆盖感光元件，且第二遮光层位于第一遮光层及第二遮光层之间。

Description

影像传感器

技术领域

本发明是有关于一种影像传感器，且特别是有关于一种降低黑色像素区域尺寸的影像传感器。

背景技术

请参照图1，图1绘示传统影像传感器的示意图。传统影像传感器10包括主动像素区域11及黑像素区域14，且黑像素区域14包括上黑像素区域12及左黑像素区域13。上黑像素区域12用以获得一画面暗态电平(Frame Dark Level)，而左黑像素区域13用以获得各列暗态电平(Row Dark Level)。传统影像传感器10需要暗态电平做为最低电平。主动像素区域11的亮度电平将通过主动像素区域11中主动像素的黑色电平来计算。如果黑色电平过高，影像动态范围将被减少，甚至影像低亮度影像的效能。

请参照图2，图2绘示为传统影像传感器的4×4像素阵列的示意图。为方便说明起见，图2举4×4像素阵列为例说明。其中4×4像素阵列包括16个感光元件PD，且感光元件PD例如是光二极管(Photodiode)。图2绘示的像素阵列包括位于前述黑像素区域14中的2×2像素阵列122。

请同时参照图3及图4，图3绘示为前述图2沿A-A’切线的剖面图，图4绘示为前述图2沿B-B’切线的剖面图。主动像素区域11除了不具黑色像素区域14的遮光层23外，与黑色像素区域14具有相似的布局结构。遮光层23例如是由金属或由金属及蓝色彩色滤光片所实现。

当光线L垂直入射像素阵列时，黑色像素区域14中的遮光层23将光线L反射，以避免光线L入射至黑色像素区域14中的光二极管PD。而主动像素区域11由于不具遮光层23，因此光线L入射至主动像素区域11的光二极管PD。

请同时参照图5及图6，图5绘示是光线沿一方向斜射至黑色像素区域的示意图，图6绘示是光线沿另一方向斜射至黑色像素区域的示意图。当光线L斜射至黑色像素区域14时，部份光线L则射入黑色像素区域14的光二极管PD。为了防止黑色像素区域14的光二极管PD被光线L照射，现有的做法就是相对增加黑色像素区域14的大小。然而，当黑色像素区域14增加时，将造成影像传感器的尺寸相对变大。

发明内容

本发明有关于一种影像传感器，是通过虚拟黑色像素区的设计以减少影像传感器的尺寸大小。

根据本发明的一方面，提出一种影像传感器。影像传感器包括黑色像素区域及主动像素区域。主动像素区域是相邻黑色像素区域。黑色像素区域包括虚拟黑色像素(Dummy Black Pixel)区及读出黑色像素(Readout Black pixel)区。读出黑色像素区被该虚拟黑色像素区所围绕。虚拟黑色像素(Dummy Black Pixel)区包括感光元件、第一遮光层、第二遮光层及第三遮光层。第一遮光层、第二遮光层及第三遮光层用以防止光线入射至感光元件。第一遮光层、第二遮光层及第三遮光层覆盖感光元件，且第二遮光层位于第一遮光层及第二遮光层之间。

为让本发明的上述内容能更明显易懂，下文特举一较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下：

附图说明

图1绘示传统影像传感器的示意图。

图2绘示为传统影像传感器的4×4像素阵列的示意图。

图3绘示为前述图2沿A-A’切线的剖面图。

图4绘示为前述图2沿B-B’切线的剖面图。

图5绘示光线沿一方向斜射至黑色像素区域的示意图。

图6绘示光线沿另一方向斜射至黑色像素区域的示意图。

图7绘示为依照本发明较佳实施例的一种影像传感器的示意图。

图8绘示为依照本发明较佳实施例的一种4×4像素阵列的示意图。

图9绘示为前述图8沿A-A’切线的剖面图。

图10绘示为前述图8沿B-B’切线的剖面图。

图11绘示为光线沿一方向斜射至虚拟黑色像素区的示意图。

图12绘示为光线沿另一方向斜射至虚拟黑色像素区的示意图。

【主要元件符号说明】

10：传统影像传感器

11：主动像素区域

12：上黑像素区域

13：左黑像素区域

14：黑像素区域

23、71、72、73：遮光层

50：依照本发明较佳实施例的影像传感器

51：黑色像素区域

52：虚拟黑色像素区

53：读出黑色像素区

54：主动像素区域

81：电源信号线

122、522：2×2像素阵列

PD：感光元件

L：光线

具体实施方式

请参照图7，图7绘示为依照本发明较佳实施例的一种影像传感器的示意图。影像传感器50包括主动像素区域54及黑色像素区域51，且主动像素区域54是相邻黑色像素区域51。黑色像素区域51包括虚拟黑色像素(Dummy Black Pixel)区52及读出黑色像素(Readout Black pixel)区53，且读出黑色像素区53被虚拟黑色像素区52所围绕。

请参照图8，图8绘示是为依照本发明较佳实施例的一种4×4像素阵列的示意图。为方便说明起见，图8举4×4像素阵列为例说明。其中4×4像素阵列包括16个光二极管PD(Photodiode)，而图2绘示的像素阵列包括位于前述虚拟黑色像素区52中的2×2像素阵列522。感光元件PD例如光二极管(Photodiode)。

请同时参照图8、图9及图10，图9绘示为前述图8沿A-A’切线的剖面图，图10绘示为前述图8沿B-B’切线的剖面图。虚拟黑色像素区52包括感光元件PD、遮光层71、遮光层72及遮光层73。遮光层72位于遮光层71及遮光层73之间。遮光层71与图8绘示的电源信号线81电性连接，且电源信号线81用以传递工作电压VDD。遮光层71、遮光层72及遮光层73覆盖感光元件PD并用以防止光线L入射至感光元件PD。其中遮光层72不仅可覆盖一个感光元件PD，亦可覆盖多个感光元件PD。

前述读出黑色像素区53除了不具遮光层71及遮光层72外，与虚拟黑色像素区52具有相似的布局结构。此外，读出黑色像素区53的实现方式可与前述黑像素区域14相同。主动像素区域54除了不具虚拟黑色像素区52的遮光层71、遮光层72及遮光层73外，与虚拟黑色像素区52具有相似的布局结构。遮光层73例如为第三金属层或由第三金属层及蓝色彩色滤光片所实现。遮光层71例如为第一金属层，而遮光层72例如为第二金属层。

当光线L垂直入射像素阵列时，虚拟黑色像素区52中的遮光层73将光线L反射，以避免光线L入射至虚拟黑色像素区52中的光二极管PD。而主动像素区域54由于不具遮光层73，因此光线L入射至主动像素区域54的光二极管PD。

请同时参照图11及图12，图11绘示为光线沿一方向斜射至虚拟黑色像素区的示意图，图12绘示为光线沿另一方向斜射至虚拟黑色像素区的示意图。当光线L斜射至虚拟黑色像素区域52时，光线L的能量将因遮光层71、遮光层72及遮光层73而衰减至0，进而防止部份光线L射入虚拟黑色像素区52的光二极管PD。

本发明上述实施例所揭露的影像传感器，能通过虚拟黑色像素区的设计有效地缩小影像传感器的尺寸。

综上所述，虽然本发明已以一较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当以权利要求所界定的为准。

Claims

1.一种影像传感器，包括：

一黑色像素区域，包括：

一虚拟黑色像素区，包括：

一感光元件；

一第一遮光层，与一电源信号线电性连接并覆盖该感光元件；

一第二遮光层，覆盖该感光元件；

一第三遮光层，覆盖该感光元件，且该第二遮光层位于该第一遮光层及该第二遮光层之间，该第一遮光层、该第二遮光层及该第三遮光层用以防止光线入射至该感光元件；

一读出黑色像素区，被该虚拟黑色像素区所围绕；以及

一主动像素区域，是相邻该黑色像素区域。

2.如权利要求1所述的影像传感器，其特征在于，该感光元件是光电二极管。

3.如权利要求1所述的影像传感器，其特征在于，该读出黑色像素区除了不具该第一遮光层及该第二遮光层外，与该虚拟黑色像素区具有相似的布局结构。

4.如权利要求1所述的影像传感器，其特征在于，该第二遮光层更覆盖另一感光元件。

5.如权利要求1所述的影像传感器，其特征在于，该第一遮光层为第一金属层。

6.如权利要求1所述的影像传感器，其特征在于，该第二遮光层为第二金属层。

7.如权利要求1所述的影像传感器，其特征在于，该第三遮光层为第三金属层。

8.如权利要求1所述的影像传感器，其特征在于，该第三遮光层由第三金属层及蓝色彩色滤光片所实现。