CN103261926A - 滤色片、固态成像元件、液晶显示装置以及电子信息设备 - Google Patents

Abstract

通过降低色彩噪声来改进色彩再现，而无需以匹配新滤色片安排的方式改变设备的色彩信号处理。Bayer色彩配置中绿（G）色层的膜厚被制作得较薄以成为具有带有高透光率范围的、朝短波长延伸的、陡峭倾斜的频谱特性的绿（G）色层，且具有一薄膜厚度的黄（Y1）色层被新堆叠在经减薄的绿（G1）色层上。从而，在CIE色度图上，绿（G）色层的绿色（G）频谱特性的y轴值变得大于或等于0.45且小于或等于0.60。

Description

滤色片、固态成像元件、液晶显示装置以及电子信息设备

技术领域

本发明涉及滤色片，其中三原色RGB被安排成预定色彩配置；固态成像元件，用于使用该滤色片对来自对象的图像光的图像进行光电转换和捕捉；液晶显示装置，用于使用该滤色片显示图像；以及电子信息设备，如数码相机（例如，数码摄像机或数码静态相机）、图像输入相机（例如，监视相机）、扫描仪、传真机、视频电话、或配备有相机的蜂窝电话设备、将固态成像装置用在成像部分作为图像输入设备、和/或使用液晶显示装置作为显示部分。

背景技术

用于这一类常规固态成像元件的滤色片的R、G以及B的色彩配置的示例是拜耳（Bayer）色彩配置，这将参考图10和11来描述。

图10是示意性地示出在专利文献1中公开的常规固态成像装置的必要部分的结构的示例的框图。

在图10中，对与光的三原色（R：红，G：绿，以及B：蓝）相对应的波长范围敏感的像素101在常规固态成像装置100中被安排成二维矩阵模式，并且用于扫描的垂直移位寄存器102和水平移位寄存器103被安排在它的外围。垂直移位寄存器102和水平移位寄存器103是用于从固态成像元件的每一像素101读出像素信号的读出电路。作为示例，解码器也可被用作读出电路。

常规固态成像装置100还包括像素供电部分104、驱动部分105、信号求和电路106以及输出放大器107。像素供电部分104提供要应用以从每一像素读出像素信号的电压。驱动部分105控制垂直移位寄存器102、水平移位寄存器103、以及信号求和电路106的操作。信号求和电路106将多个像素的像素信号相加并输出所得的信号。这一处理是由本领域公知为面元划分（binning）处理所代表的空间求和处理。

图11是示出图10的R、G以及B的每一像素101的光电转换特征的频谱图。如图11中的实线所示，R像素频谱、G像素频谱以及B像素频谱中的每一个分别在620nm、550nm以及470nm附近的波长处具有峰值。

接下来，将参考专利文献2更详细地描述向R、G以及B的每一像素配置添加了Y（黄）像素（由此来尝试色彩再现以及高敏感度的改进）的色彩配置的示例。

图12是示出专利文献2中公开的常规固态成像元件的像素配置的平面图。

如图12所示，根据滤色片的四种色彩绿（G'）、黄（Y）、红（R'）以及蓝（B），RGB原色的滤色片的频谱特性可通过根据计算公式R=R'×Y，G=G'×Y以及B=B的计算处理来获得。以此方式，通过提供与共用色素分量分开的黄色（Y）像素，各像素的单独滤色片被制作得更薄。

接下来，将参考专利文献3详细地描述使用四色配置R、G1、B以及G2来尝试改进色彩再现和高敏感度的示例。

图13(a)是以最小重复单元示意性地示出专利文献3中公开的常规固态成像元件中的滤色片的平面色彩配置的平面图。图13(b)是包含滤色片的常规固态成像元件在图13(a)中的线X-X'方向上的纵向截面图。图13(c)是滤色片在图13(a)中的线X-X'方向上的纵向截面图。

如图13(a)所示，第一绿色（G1）层和第二绿色（G2）层被置于其自己相应的部分中，其中在常规Bayer配置中，各G（绿色）层被放置在两个对角位置中。具体而言，不同的色层（即第一绿色（G1）层和第二绿色（G2）层）被置于各部分中，其中相同单种绿色的各色层被常规地放置。

如图13(b)所示，常规固态成像元件300主要具有带多个光电转换元件301的半导体电路板302；形成在半导体电路板302上的滤色片303；以及形成在滤色片303上的微透镜304。滤色片303在预定色彩配置中具有多个色层，使得色层对应于半导体电路板302中提供的每一单独的光电转换元件301。每一光收集微透镜304在滤色片303上被放置成对应于每一光电转换元件301，以将来自外部的入射光收集和吸收到光电转换元件301。此外，提供透明的平面化层305和306以分别将滤色片303和微透镜304的底面的形状平面化并进行改进。

如图13(c)所示，G2（绿色2）色层具有叠层结构，并且在该叠层结构中包括与G1（绿色1）层311相同色彩的色层。具体而言，G2色层的最低层311'具有与G1（绿色1）层311相同的色层。在G2色层中，优选的是使得构成G2层的叠在最低层311'上的顶层312的像素大小小于最低层311'的像素大小。这是为了便于将相邻像素的像素边缘（边缘部分），如R层313和B层314，覆盖（以使得易于重叠）在G1层311和G2层的底层311'的像素边缘（边缘部分）上。像素剥离（像素大小很小时这往往会发生）可通过将R层313和B层314（它们是厚层）的边缘覆盖在G1层311和最低层311'（它们是相对薄的层）的边缘上来得以阻止。

接下来，将参考专利文献4和5来详细描述通过向原色RGB的色彩配置添加补充性色彩YMC的色彩配置来改进色彩再现和高敏感度的尝试的示例。

图14是示意性地示出专利文献4和5中公开的常规固态成像元件中的滤色片的平面色彩配置的平面图。

在图14中，常规固态成像元件400包括像素401，它们是通过将原色光敏感部分402和辅助光敏感部分403进行组合来被配置的，原色光敏感部分402具有面积大到足以高敏感度地获取入射光的光传感器，辅助光敏感部分403具有面积小于原色光敏感部分402的用于低敏感度地获取入射光的光传感器。原色滤色片404和补充性滤色片405分别被提供给原色光敏感部分402和辅助光敏感部分403，并且光敏感部分402和403分别输出原色成像信号和辅助成像信号，从而实现具有高敏感度和色彩再现的图像，并且辅助光敏感部分403中的光收集辅助微透镜406被形成为较小。附图标记407指的是与原色滤色片404相对应的光收集原色微透镜。

[引用列表]

[专利文献]

专利文献1：日本特许公开No.2010-183357

专利文献2：日本特许公开No.2007-27610

专利文献3：日本特许公开No.2010-78970

专利文献4：日本特许公开No.2006-270356

专利文献5：日本特许公开No.2006-270364

发明内容

[技术问题]

专利文献1中公开的常规固态成像元件仅仅示出了Bayer色彩配置中的滤色片的R、G以及B色彩配置的示例。在专利文献2到5中公开的常规固态成像元件中，通过增加每一像素的Bayer色彩配置的色彩种类来更改滤色片的R、G以及B色彩配置以改进色彩再现和高敏感度。

然而，在以上描述的每一常规固态成像元件中，如果用于多个像素的色彩配置的色彩数量从Bayer色彩配置的数量增长，则设备的色彩信号处理必须初始就被改变以从头开始匹配新滤色片配置，这造成使得色彩信号处理的调整复杂化的问题。

本发明旨在解决以上所述的常规问题。本发明的目的是提供：能够通过降低色彩噪声而不改变设备的色彩信号处理以匹配新滤色片配置来改进色彩再现的滤色片；能够使用滤色片改进色彩再现和高敏感度的固态成像元件；能够使用滤色片改进色彩再现和高敏感度的液晶显示装置；以及电子信息设备，如配备有相机的蜂窝电话、将固态成像元件用在成像部分中作为图像输入设备、和/或将液晶显示装置用在显示部分中。

[问题的解决方案]

根据本发明的三原色的滤色片包括平面图中预定色彩配置的红（R）色层、绿（G）色层以及蓝（B）色层，其中绿（G）色层的绿色（G）频谱特性在CIE色度图上具有大于或等于0.45且小于或等于0.60的y轴值，从而实现上述目标。

优选地，在根据本发明的滤色片中，对绿（G）色层的绿色（G）频谱特性处的光波长的透光率在450nm光波长处大于0％且小于或等于20％。

优选地，在根据本发明的滤色片中，对绿（G）色层的绿色（G）频谱特性处的光波长的透光率在450nm光波长处大于0％且小于或等于10％。

优选地，在根据本发明的滤色片中，对绿（G）色层的绿色（G）频谱特性处的光波长的透光率在500nm光波长处大于或等于60％且小于或等于98％。

优选地，在根据本发明的滤色片中，对绿（G）色层的绿色（G）频谱特性处的光波长的透光率在500nm光波长处大于或等于60％且小于或等于90％。

优选地，在根据本发明的滤色片中，对绿（G）色层的绿色（G）频谱特性处的光波长的透光率在650nm光波长处大于0％且小于或等于30％。

优选地，在根据本发明的滤色片中，对绿（G）色层的绿色（G）频谱特性处的光波长的透光率在650nm光波长处大于0％且小于或等于20％。

优选地，在根据本发明的滤色片中，绿（G）色层是两层结构，具有朝短波长延伸的带有高透光率范围的陡峭倾斜的频谱特性的绿（G1）色层和黄（Y1）色层。

优选地，在根据本发明的滤色片中，绿（G1）色层和黄（Y1）色层的层厚与红（R）色层和蓝（B）色层（除绿（G）色层外）的层厚相比更薄。

优选地，在根据本发明的滤色片中，绿（G1）色层和黄（Y1）色层的两层结构的层厚与红（R）色层或蓝（B）色层（除绿（G）色层外）的层厚基本上相同。

优选地，在根据本发明的滤色片中，绿（G1）色层的层厚和黄（Y1）色层的层厚基本上相同。

优选地，在根据本发明的滤色片中，绿（G）色层在平面图中被分成两个区域；所分成的区域之一由具有朝短波长延伸的带有高透光率范围的陡峭倾斜的频谱特性的绿（G2）色层构成；以及所分成的区域中的另一个由黄（Y2）色层构成。

优选地，在根据本发明的滤色片中，绿（G2）色层和黄（Y2）色层的相应区域的面积基本上相同。

优选地，在根据本发明的滤色片中，绿（G2）色层和黄（Y2）色层的安排使得对于Bayer色彩配置中的每一最小重复的相邻四像素单元而言绿（G2）色层和黄（Y2）色层按照交替次序来安排。

优选地，在根据本发明的滤色片中，绿（G）色材料和黄（Y）色材料被混合成透明基材，从而给予绿（G）色层朝短波长延伸的带有高透光率范围的陡峭倾斜的频谱特性。

优选地，在根据本发明的滤色片中，绿（G）色材料和黄（Y）色材料被混合成透明基材，从而给予绿（G）色层朝短波长延伸的带有高透光率范围的陡峭倾斜的频谱特性以及与红（R）色层或蓝（B）色层（绿（G）色层除外）基本上相同的层厚。

优选地，在根据本发明的滤色片中，预定色彩配置是Bayer色彩配置。

优选地，在根据本发明的滤色片中，与常规绿（G）色层相比，绿（G）色层、绿（G1）色层以及绿（G2）色层中的至少一个具有朝短波长延伸的带有高透光率范围的陡峭倾斜的频谱特性。

优选地，在根据本发明的滤色片中，绿色（G）的频谱特性与蓝色（B）的频谱特性相重叠的面积的比率是23%±10％，并且绿色（G）的频谱特性与红色（R）的频谱特性相重叠的面积的比率是18%±5％。

提供了根据本发明的固态成像元件，它具有安排成二维模式以用于对来自对象的图像光的图像进行光电转换和捕捉的多个光接收部分，其中根据本发明的滤色片按以下方式形成：对于相应色彩而言，与该多个光接收部分中的每一个相匹配，从而实现上述目标。

优选地，在根据本发明的固态成像元件中，固态成像元件是CCD固态成像元件或CMOS固态成像元件。

提供了根据本发明的液晶显示装置，其中液晶被保持在元件侧基板和相对侧基板之间，并且根据每一像素的液晶透光率来显示图像，其中根据本发明的滤色片被按匹配每一色彩的每一像素的方式形成在相对侧基板上，从而实现上述目标。

根据本发明的电子信息设备通过将根据本发明的电子信息设备用在成像部分作为图像输入设备来提供，从而实现上述目标。

根据本发明的电子信息设备通过将根据本发明的液晶显示装置用在显示部分来提供，从而实现上述目标。

下文中，将描述处于上述配置中的本发明的效果。

在本发明中，在滤色片中，绿（G）色层的绿色（G）频谱特性在CIE色度图上具有大于或等于0.45且小于或等于0.60的y轴值，而三原色的红（R）色层、绿（G）色层以及蓝（B）色层在平面图中被安排成预定色彩配置。

因而，通过使得在Bayer色彩配置中绿色膜的厚度更薄并在其上添加新的薄的黄色膜，在绿（G）色层的绿色（G）频谱特性在CIE色度图上具有大于或等于0.45且小于或等于0.60的y轴值时，色彩噪声可被降低并且色彩再现可被改进，而无需通过匹配新的滤色片色彩配置的方式来改变设备的色彩信号处理。

通过使得Bayer色彩配置中的绿色膜的厚度更薄并在其上添加新的薄的黄色膜，滤色片的制造步骤变得复杂并且制造时间增加。然而，在通过向Bayer色彩配置中的绿色添加黄色以得到新绿色来形成滤色片时，滤色片的这样的制造步骤将不会变得复杂并且可以用低成本来实现色彩再现的改进。

[发明的有益效果]

从以上描述中，根据本发明，因为Bayer色彩配置中绿色膜的宽度被做得更薄且在其上添加了新的薄的黄色膜，所以色彩噪声可被降低以改进色彩再现，而无需改变设备的色彩信号处理以匹配新的滤色片安排。

同样，通过向Bayer色彩配置的绿色添加黄色作为新绿色来形成滤色片，从而可以用低成本来实现色彩再现的改进，而不使得滤色片的制造步骤复杂化。

附图说明

图1是示意性地示出根据本发明的实施例1的CCD固态成像元件的必要部分的结构的示例的纵向截面图。

图2(a)是以最小重复单元示意性地示出图1中的滤色片的色彩配置的平面图。图2(b)是滤色片在图2(a)中的线A-A'方向上的纵向截面图。图2(c)是示意性地示出图2(b)中的滤色片截面结构的变型的示例的纵向截面图。图2(d)是示意性地示出图2(b)中的滤色片截面结构的变型的另一示例的纵向截面图。

图3是示出图1中的滤色片的绿（G）色层的透光率和光波长之间的关系的频谱特性图。

图4是示出在CIE色度图上常规滤色片的三原色RGB与本发明的滤色片的三原色RGB之间的关系的示图。

图5是在由虚线所指示的常规滤色片的绿色（G）的电输出的峰值被设为100％时，设备的实施例1中的滤色片的三原色RGB和设备的常规滤色片的三原色RGB的电频谱特性图。

图6是示出图1中的滤色片的色彩配置的另一示例的部分平面图。

图7是示意性地示出根据本发明的实施例2的CMOS固态成像元件的必要部分的结构的示例的纵向截面图。

图8(a)是示意性地示出图7中的滤色片的色彩配置的最小重复单元的平面图，且图8(b)是滤色片在图8(a)中的线B-B'方向上的纵向截面图。

图9是示出（作为本发明的实施例4）将本发明的实施例1-3的固态成像元件1、1A或1B用于成像部分的电子信息设备的示意结构的示例的框图。

图10是示意性地示出在专利文献1中公开的常规固态成像装置的必要部分的结构的示例的框图。

图11是示出图10的R、G以及B的每一像素的光电转换特征的频谱图。

图12是示出专利文献2中公开的常规固态成像元件的像素配置的平面图。

图13(a)是以最小重复单元示意性地示出专利文献3中公开的常规固态成像元件中的滤色片的平面色彩配置的平面图。图13(b)是包含滤色片的常规固态成像元件在图13(a)中的线X-X'方向上的纵向截面图。图13(c)是滤色片在图13(a)中的线X-X'方向上的纵向截面图。

图14是示意性地示出专利文献4和5中公开的常规固态成像元件中的滤色片的平面色彩配置的平面图。

图15是示意性地示出本发明的实施例3中的CCD固态成像元件的必要部分的结构的示例的纵向截面图。

图16是示出图15中的滤色片17G的绿（G）色层的透光率和光波长之间的关系的频谱特性图。

图17是在由虚线所指示的常规滤色片的绿色（G）的电输出的峰值被设为100％时，设备的实施例3中的滤色片的三原色RGB和设备的常规滤色片的三原色RGB的电频谱特性图。

[附图标记列表]

1,1B CCD固态成像元件

2半导体基板

3光接收部分

4电荷转移部分

5栅极绝缘膜

6栅电极

7像素部分

8阻挡层

9遮光膜

9a开口部分

10绝缘膜

11层间绝缘膜

12层内透镜

13层间绝缘膜

14,14R,14G(14G1+14Y1),14B滤色片

15平面化膜

16微透镜

17R,17G,17B滤色片

1A CMOS固态成像元件

21半导体基板

22光接收部分

23电荷转移部分

24转移栅极

25栅极绝缘膜

26逻辑晶体管区

27像素区

28层间绝缘膜

29第一配线层

30层间绝缘膜

31第二配线层

32,33接触插头

34层间绝缘膜

35R、G、Y、B滤色片

36平面化膜

37微透镜

90电子信息设备

91固态成像装置

92存储器部分

93显示部分

94通信部分

95图像输出部分

实施例的描述

在下文中，将参考附图详细描述本发明的实施例1到4。实施例1到3将描述应用了本发明的滤色片的固态成像元件。实施例4将描述把固态成像元件的实施例1到3中的任一个用在成像部分中作为图像输入设备的电子信息设备，如配备有相机的蜂窝电话。为了准备附图，在附图中各元件的厚度、长度等不限于附图中所描述的那些。

（实施例1）

图1是示意性地示出根据本发明的实施例1的CCD固态成像元件的必要部分的结构的示例的纵向截面图。

在图1中，在根据实施例1的CCD固态成像元件1中，多个像素部分被按照行和列来安排成二维矩阵模式。在其每一像素部分，提供光接收部分3作为光接收元件，它配备有对入射光进行光电转换以在半导体基板的表面部分上产生信号电荷的光电二极管。与光接收部分3相邻，提供电荷转移部分4以经由信号电荷读出部分从光接收部分3读出信号电荷并转移该电荷。栅电极6被置于电荷转移部分4和信号电荷读出部分之上，其中栅极绝缘膜5介于它们之间。栅电极6不仅读出信号电荷，还担当用于管控被读出的信号电荷的电荷转移的电荷转移电极。提供沟道阻挡层8作为包括光接收部分3和电荷转移部分4的半导体基板2的像素部分7（在水平方向上）之间的像素分隔层（元件分隔层）。

在栅电极6之上，形成遮光膜9，其中绝缘膜10介于它们之间以防止由于入射光被栅电极6反射而出现的噪声。开口部分9a还被形成在光接收部分3之上、作为遮光膜9上的用于入射光的窗口部分。

形成层间绝缘膜11以将在光接收部分3的表面和遮光膜9之间具有高度差的部分平面化。在层间绝缘膜11上形成用于将光收集到光接收部分3的层内透镜12，其中每一层内透镜12对应于单个光接收部分3。在每一层内透镜12上形成层间绝缘膜13，以填充每一层内透镜12之间的高度差来将其表面平面化。

此外，在层间绝缘膜13上形成置于每一光接收部分3之上的具有每一色彩R、G以及B的预定色彩配置（例如，Bayer配置）的滤色片14（14R,14G(14G1+14Y1),14B）。此外，平面化膜15被形成在滤色片14上，并且另外在其上形成用于将光收集到光接收部分3的微透镜16。

在这种情况下，滤色片14R和14B中的每一个具有与由两层构成的滤色片14G1+14Y1的膜厚基本上相同的膜厚。此外，滤色片14G的膜厚也与滤色片14Y的膜厚基本上相同。

图2(a)是以最小重复单元示意性地示出图1中的滤色片14的色彩配置的平面图。图2(b)是滤色片在图2(a)中的线A-A'方向上的纵向截面图。图2(c)是示意性地示出图2(b)中的滤色片截面结构的变型的示例的纵向截面图。图2(d)是示意性地示出图2(b)中的滤色片截面结构的变型的另一示例的纵向截面图。

在图2(a)中，以最小重复单元示出了包括Bayer色彩配置中三原色RGB的滤色片14。滤色片14R的R（红）色层和滤色片14B的B（蓝）色层在平面图中被安排在对角，并且滤色片14G（G1+Y1）各自被安排在相对的对角方向上。在图2(b)中，在滤色片14R的R（红）色层和滤色片14B的B（蓝）色层的纵向截面结构之间放置了具有滤色片14G的G1（绿）色层（薄底层）和滤色片14Y的Y1（黄）色层（薄顶层））的上下两层结构的像素。滤色片14G的G1（绿）色层和滤色片14Y的Y1（黄）色层可按相反次序放置（顶层置于底部）。

具体而言，滤色片14G的绿（G）色层具有由绿（G1）色层和黄（Y1）色层构成的两层结构，该绿（G1）色层具有与除绿（G）色层之外的层区域的膜厚相比较更薄的层厚，该黄（Y1）色层具有与除绿（G）色层之外的层区域的厚度相比较更薄的层厚的。由绿（G1）色层和黄（Y1）色层构成的两层结构的层厚与除绿（G）色层之外的色层（即红（R）色层或蓝（B）色层）的层厚基本上相同。同样，绿（G1）色层和黄（Y1）色层的相应层厚彼此基本相同。

将在下文更详细地讨论图2(c)和图2(d)的滤色片的纵向截面结构。

图3是示出图1中的滤色片14G的绿（G）色层的透光率和光波长之间的关系的频谱特性图。

如图3所示，通过使用滤色片14R的频谱特性和滤色片14G的频谱特性处理信号来获取由粗虚线指示为“黄”的黄（Y1）色频谱特性。常规绿滤色片的频谱特性曲线由细虚线指示为“常规绿”，并且具有带平缓倾斜的山形形状。在薄的黄（Y1）滤色片叠在常规绿滤色片G'上时（如图2(c)所示），透光率因滤色片层厚度的增加而降低，并且频谱特性变成由常规绿滤色片G'+带有薄膜厚的黄色（Y1）构成的滤色片的频谱特性（常规绿+黄）。此外，如果常规绿滤色片G'的层厚被制作成更薄并且薄的黄（Y1）滤色片叠在其上以创建新的绿滤色片G（新绿色；新绿色具有朝短波长倾斜的陡峭的频谱特性），则新的绿滤色片的频谱特性曲线变成由具有箭头所示的扩展动态范围的粗实线所示的频谱特性曲线。这正好是图2(b)中示出的两层结构的绿滤色片14G的绿（G）色层（绿（G1）色层+黄（Y1）色层）。绿（G1）色层本身具有朝短波长倾斜的陡峭的频谱特性。由实线所指示的新绿滤色片的频谱特性曲线被示为在指示由常规绿滤色片+薄的黄（Y1）滤色片构成的滤色片的频谱特性的实线的外部，并且具有比由常规绿滤色片+薄的黄（Y1）滤色片构成的滤色片更陡峭倾斜的山形形状。因而，在新绿色和常规绿色的比较中，新绿色更陡峭，并且其山形形状的各级的高度差更大，且具有更宽的动态范围，从而改进了色彩分离和光接收敏感度。

总而言之，在图3中，即使具有由粗虚线指示为“黄”的黄色（Y1）频谱特性的色层被简单地添加到具有由细虚线指示为“常规绿”的常规绿滤色片的频谱特性的色层，它也仅仅造成具有带山形形状的由细实线指示为“常规绿+黄”的频谱特性的滤色片。然而，重要的是，常规绿滤色片“常规绿”的层厚被设置成很薄以形成本发明中的绿（G1）色层。从而，图2(b)中由粗实线指示为“新绿”的两层结构（绿（G1）色层+黄（Y1）色层）的频谱特性获取了带有滤色片14G的绿（G）色层的高透光率范围的陡峭倾斜的山形形状的频谱特性。因而，实现了由箭头所指示的具有改进的敏感度和色彩分离的频谱特性，从而允许产生更清晰的图像。可以看到，与由细虚线指示为“常规绿”的山形形状的频谱特性相比，通过仅仅在常规绿色层上叠加具有由粗虚线指示为“黄”的频谱特性的色层，具有由细实线指示为“常规绿+黄”的简单山形形状的频谱特性的色层的透光率在450nm光波长处变得大于0％且小于或等于10%（大于或等于0.5％且小于或等于10％）。在这种情况下，在450nm光波长处，在图2(b)中示出的两层结构中，滤色片14G的绿（G）色层的绿（G）频谱特性处对光波长的透光率大于0％且小于或等于10％（大于或等于0.5％且小于或等于10％），而由细虚线指示为“常规绿”的常规滤色片的绿（G）色层的透光率是大约25％。同样，在500nm光波长处，在图2(b)中示出的两层结构中，滤色片14G的绿（G）色层的绿色（G）频谱特性处对光波长的透光率大于或等于60％且小于或等于90％，而由细虚线指示为“常规绿”的常规滤色片的绿（G）色层的透光率是大约60％。此外，在650nm光波长处，在图2(b)中示出的两层结构中，滤色片14G的绿（G）色层的绿色（G）频谱特性处对光波长的透光率大于0％且小于或等于20％（大于或等于0.5％且小于或等于20％），而常规滤色片的绿色（G）透光率是大约24％。根据以上描述，可以看到，滤色片14G的绿（G）色层的频谱特性的山形形状有多么陡峭地倾斜以及透光率范围如何增加。可以通过使用新绿滤色片来将频谱特性控制在这一频谱特性范围中，其中具有黄分量的薄滤色片被添加到通过使常规绿滤色片减薄而制作出的滤色片。

因而，通过使用新绿滤色片（其中具有黄分量的薄滤色片被添加到通过使常规绿滤色片减薄而制作出的滤色片），绿滤色片朝向短波长的色彩噪声可被抑制，色彩再现得到改进，且对绿色的敏感度可得到改进。对绿色的敏感度的改进是大约10％。

图4是示出在CIE色度图上所示的常规滤色片的三原色RGB与实施例1的滤色片14的三原色RGB之间的关系的示图。

如在图4中的CIE色度图中所示，通过连接常规滤色片的原色RGB的三个点而形成的三角形由虚线示出，且通过连接实施例1的滤色片14的原色RGB的三个点而形成的三角形由实线示出。可以看到，与常规滤色片的CIE色度范围相比，实施例1的滤色片14的CIE色度范围朝黄色（Y）延伸得更远。由最外侧白色实线所示出的三角形是高清TV的原色RGB的三个点的位置。在使用常规滤色片的情况下，通过内在信号处理来进行将常规滤色片的原色RGB的三个点延伸到高清TV的三原色RGB的三个点的位置的剧烈校正，因而造成噪声增加。然而，因为实施例1的滤色片14到高清TV的三原色RGB的三个点的位置的校正与常规校正相比较不剧烈，所以可容易地且精确地作出色彩校正，从而造成色彩噪声的降低和清晰图像的产生。

总而言之，因为在CIE色度图上可通过滤色片本身将色度范围从常规滤色片的三原色RGB的三个点延伸到实施例1的滤色片14的三原色的三个点，所以通过内在信号处理的色彩校正的负载得到减轻并且可产生更清晰的图像。具体而言，通过使得绿（G）滤色片的频谱特性成为新绿色层的带有高透光率范围的陡峭倾斜的频谱特性、并向其添加黄（Y1）色层，在CIE色度图上，色度范围可朝黄色（Y）（包括红色（R））延伸，从而便于产生黄色（Y）且获取更清晰的图像。在这种情况下，在CIE色度图上，滤色片14G的绿（G）滤色片的y轴值大于或等于0.45。以此方式，在滤色片14G的绿色（G）在CIE色度图的y轴上的位置大于或等于0.45时，与常规滤色片（0.42）的绿色在CIE色度图的y轴上的位置相比，滤色片14G的绿色（G）可更靠近高清TV的绿色（G）0.03。换言之，滤色片14G的绿色（G）移得更接近高清TV的理想绿（G）在CIE色度图的y轴上的位置（0.60），从而产生较少噪声并显著地改进色彩再现。

与其中使用常规滤色片的情况相比，使用新绿的实施例1的滤色片14的RGB色度坐标尤其在黄色区域中延伸，并且使用新绿的实施例1的滤色片14在黄色（Y）的色彩再现方面胜出。

图5是在由虚线所指示的常规滤色片的绿色（G）的频谱特性的峰值被设为100％时，设备的实施例1中的滤色片的三原色RGB和设备的常规滤色片的三原色RGB的电频谱特性图。电频谱特性具有通过将滤色片频谱特性设备（单色）频谱特性相乘来获取的特性。

如图5所示，常规滤色片的三原色RGB由虚线指示，且实施例1的滤色片14的三原色RGB由实线指示。在波长450nm到500nm处，由实线指示的实施例1的滤色片14的绿色（G）与由虚线指示的常规滤色片的绿色（G）相比具有更陡峭倾斜的上升以及更大的透光率范围。在例如波长450nm处，对于由实线指示出的实施例1的滤色片14的绿色（G），相对电输出值是大约10％，而对于常规滤色片的绿色（G），相对电输出值是大约40％。同样，在例如波长500nm处，对于由实线指示的实施例1的滤色片14的绿色（G），相对电输出值是大约100％，而对于常规滤色片的绿色（G），相对电输出值是大约80％。另外，在例如波长650nm处，对于由实线指示的实施例1的滤色片14的绿色（G），相对电输出值是大约10％，而对于常规滤色片的绿色（G），相对电输出值是大约30％。

在将图5中的三原色RGB的彼此重叠的各部分进行比较时，对于由虚线指示的常规滤色片的绿色（G）和蓝色（B）的重叠部分的面积和由实线指示的实施例1的滤色片14的绿色（G）和蓝色（B）的重叠部分的面积，由实线指示的实施例1的滤色片14的绿色（G）和蓝色（B）的重叠部分的面积压倒性地更小，对应于陡峭度和透光率范围中的变化量。随着滤色片14的绿（G）和蓝（B）的重叠面积变得更大，色彩噪声增加，从而造成暗淡的色彩。类似地，对于由虚线指示的常规滤色片的绿色（G）和红色（R）的重叠部分的面积和由实线指示的实施例1的滤色片14的绿色（G）和红色（R）的重叠部分的面积，由实线指示的实施例1的滤色片14的绿色（G）和红色（R）的重叠部分的面积更小，对应于陡峭度和透光率范围中的变化量。随着滤色片14的绿色（G）和红色（R）的重叠面积变得更大，色彩噪声增加，从而造成暗淡的色彩。

在使用常规滤色片的绿色（G）的情况下，绿色（G）和蓝色（B）的频谱特性的重叠部分的面积与绿色（G）频谱特性的比率大约是36％，且绿色（G）和红色（R）的频谱特性的重叠部分的面积与绿色（G）频谱特性的比率大约是24％。作为对比，实施例1的滤色片14的绿色（G）和蓝色（B）的频谱特性的重叠部分的面积与绿色（G）频谱特性的比率大约是23％，且实施例1的滤色片14的绿色（G）和红色（R）的频谱特性的重叠部分的面积与绿色（G）频谱特性的比率大约是18％。在使用实施例1的滤色片14的情况下，在按范围示出以与常规滤色片相比减小重叠面积时，绿色（G）的频谱特性与蓝色（B）的频谱特性相重叠的面积的比率是23%±10％，并且绿色（G）的频谱特性与红色（R）的频谱特性相重叠的面积的比率是18%±5％。

因而，通过“绿”+“红”来再现“黄”。另一方面，与通过常规“绿”+“红”来再现常规“黄”相比，通过新“绿”+“红”再现的新“黄”具有更大的色彩动态范围，并且具有各色彩彼此重叠的更小面积。从而，再现了具有极少色彩噪声的清晰图像，并且“黄”被再现得尤其清晰，而无需改变设备的色彩信号处理来匹配新的滤色片安排。

在以上描述的配置中的实施例1的CCD固态成像元件1的制造方法包括：光接收部分形成步骤，在半导体基板2（或半导体层）上以二维模式形成多个光接收部分3以用于对入射光的图像进行光电转换和捕捉；电荷转移装置形成步骤，与每一光接收部分3相邻地形成电荷转移部分4并在其上形成栅电极6来作为用于转移电荷的装置；遮光膜形成步骤，形成覆盖栅电极6并在光接收部分3上方开口的遮光膜9；第一层间绝缘膜形成步骤，在光接收部分3和遮光膜9之间的阶梯部分上形成层间绝缘膜11；层内透镜形成步骤，以匹配每一光接收部分3的位置的方式在层间绝缘膜11上形成层内凹透镜12；第二层间绝缘膜形成步骤，形成层间绝缘膜13以填充层内透镜12之间的不平坦空间；滤色片形成步骤，以匹配每一光接收部分3的位置的方式在层间绝缘膜13上按预定色彩配置（例如，Bayer色彩配置）形成滤色片14；以及微透镜形成步骤，以匹配每一光接收部分3的位置的方式在滤色片14上形成微透镜16，其中平面化膜15介于它们之间。在滤色片形成步骤，处理如下进行。在每一光敏滤色片材料上重复光刻步骤，并且按Bayer配置顺序地形成滤色片14G1、滤色片14R和滤色片14B。随后，通过在滤色片14G1上形成滤色片14Y1，可制作出两层结构来作为滤色片14G，其中滤色片14Y1被形成在滤色片14G1上。形成滤色片的色彩可以是任何次序。

从以上内容中，根据实施例1，Bayer色彩配置中绿（G）色层的膜厚被制作得很薄以成为具有带有高透光率范围的、朝短波长延伸的、陡峭倾斜的频谱特性的绿（G）色层，且具有一薄膜厚度的黄（Y1）色层被新堆叠在经减薄的绿（G1）色层上。从而，在CIE色度图上，绿（G）色层的绿色（G）频谱特性的y轴值变得大于或等于0.45且小于或等于0.60（优选地，大于或等于0.475且小于或等于0.60）。因而，色彩噪声被显著地降低，色彩再现得到改进，且可获取清晰图像，而无需以匹配新滤色片色彩配置的方式来改变设备的色彩信号处理。

在实施例1中，在CCD固态成像元件1中，Bayer色彩配置中滤色片14G的绿（G）色层具有由绿（G1）色层（滤色片14G1）和黄（Y1）色层（滤色片14Y1）构成的两层结构，该绿（G1）色层（滤色片14G1）具有与除绿（G）色层以外的层区域（即，滤色片14R或14B）的层厚相比被制作得更薄的层厚；而黄（Y1）色层（滤色片14Y1）具有与除绿（G）色层以外的层区域（即，滤色片14R或14B）的层厚相比更薄的层厚，但绿色层不限于这一结构。如图2(d)所示，Bayer色彩配置中滤色片14G的绿（G）色层可被配置成：在平面图中，绿（G）色层在纵向上或横向上被划分；所分成的区域之一配备有绿（G2）色层；且另一个所分成的区域配备有黄（Y2）色层。在这种情况下，在平面图中，左边的绿（G2）色层和右边的黄（Y2）色层的相应面积区域彼此相等。CCD固态成像元件1也可用这一方式来配置。

在这种情况下，如图6所示，可按最小重复相邻四像素单元来示出滤色片14的Bayer色彩配置。然而，当滤色片14R处于中心时，滤色片14G围绕滤色片14R的顶部、底部、左侧以及右侧。在滤色片14R的顶部上的滤色片14G中，滤色片14G2和滤色片14Y2在纵向方向上按该次序自顶向下来安排。在滤色片14R的底部上的滤色片14G中，滤色片14Y2和滤色片14G2在纵向方向上按该次序自顶向下来安排。以此方式，在Bayer色彩配置中，对于每一最小重复相邻四像素单元，滤色片14G2和滤色片14Y2在滤色片14G中的安排使得滤色片14Y2和滤色片14G2按交替次序来安排。

同样，当滤色片14R处于中心时，滤色片14G围绕滤色片14R的顶部、底部、左侧以及右侧。在滤色片14R的左侧上的滤色片14G中，滤色片14Y2和滤色片14G2在横向方向上按该次序自左至右来安排。在滤色片14R的右侧上的滤色片14G中，滤色片14G2和滤色片14Y2在横向方向上按该次序自左至右来安排。以此方式，在Bayer色彩配置中，对于每一最小重复相邻四像素单元，滤色片14Y2和滤色片14G2在滤色片14G中的安排使得滤色片14Y2和滤色片14G2按交替次序来安排。

出于这一原因，即使在平面图中在纵向方向上或横向方向上被划分的绿（G）色层的边界线在平面图中在纵向方向上和横向方向上偏移，色彩也不会偏色成绿色（G2）或黄色（Y2）。

为了进一步解释，在实施例1中，与常规绿（G）相比，绿（G）色层（G1+Y1）和绿（G1）色层中的每一个都具有朝短波长延伸的、带有高透光率范围的、陡峭倾斜的频谱特性。此外，与常规绿（G）相比，绿（G）色层（G2+Y2）和绿（G2）色层中的每一个都具有朝短波长延伸的、带有高透光率范围的、陡峭倾斜的频谱特性。

在实施例1中，在CCD固态成像元件1中，Bayer色彩配置中滤色片14G的绿（G）色层具有由绿（G1）色层（滤色片14G1）和黄（Y1）色层（滤色片14Y1）构成的两层结构，该绿（G1）色层（滤色片14G1）具有与除绿（G）色层以外的层区域（即，滤色片14R或14B）的层厚相比被制作得更薄的层厚；而黄（Y1）色层（滤色片14Y1）具有与除绿（G）色层以外的层区域（即，滤色片14R或14B）的层厚相比更薄的层厚。或者，作为其变型的示例，Bayer色彩配置中滤色片14G的绿（G）色层被配置成：绿（G）色层在平面图中在纵向方向上或横向方向上被划分，所分成的区域之一包括绿（G2）色层且另一个所分成的区域包括黄（Y2）色层。然而，本发明的这些配置不限于CCD固态成像元件1，而是还可应用于COMS固态成像元件。

（实施例2）

在实施例1中，在CCD固态成像元件1中，Bayer色彩配置中滤色片14G的绿（G）色层在层厚的方向上被划分以形成包括绿（G1）色层（滤色片14G1）和黄（Y1）色层（滤色片14Y1）的两层结构，或在平面图的区域处被划分以形成由绿（G2）色层和黄（Y2）色层构成的平面图相邻结构。然而，在实施例2中，在CMOS固态成像元件中，代替由绿（G1）色层（滤色片14G1）和黄（Y1）色层（滤色片14Y1）构成的两层结构或由绿（G2）色层和黄（Y2）色层构成的平面图相邻结构，将详细地描述其中色素被混合和组合成单个绿（G）色层的情况。因而，因为图3到5中的绿（G）色层的频谱特性完全相同，所以在此省略了它的详细描述。

图7是示意性地示出根据本发明的实施例2的CMOS固态成像元件的必要部分的结构的示例的纵向截面图。

在图7中，在根据实施例2的CCD固态成像元件1A中，多个像素部分被按照行和列来安排成矩阵模式。在其每一像素部分，提供光接收部分22作为光接收元件，它配备有对入射光进行光电转换以在半导体基板21的表面部分上产生信号电荷的光电二极管。提供与光接收部分22相邻的用于经由电荷转移晶体管的电荷转移部分23将电荷从光接收部分22转移到用作电荷电压转换部分的浮动扩散FD的转移栅极24，它们之间有栅极绝缘膜25。电荷转移晶体管被配置成用于经由电荷转移部分23、栅极绝缘膜25以及转移栅极24将来自光接收部分22的成像信号转移到浮动扩散FD的电荷转移装置。此外，每一光接收部分22包括读出电路，其中转移到浮动扩散FD的信号电荷被：转换成电压；由放大器晶体管（未示出）根据转换成的电压来放大；以及作为每一像素部分的成像信号来读出。

在转移栅极24、浮动扩散部分FD以及逻辑晶体管区域26上提供读出电路的电路配线部分以及连接到转移栅极24和浮动扩散部分FD的电路配线部分。在栅极绝缘膜25和转移栅极24上形成适于嵌入在配线之间的制作得较薄的层间绝缘膜28。在其上形成适于嵌入在配线之间的制作得很薄的层间绝缘膜30，并且其上形成第二配线层31。从而，配置了电路配线部分。还形成由导电材料（例如，钨）制成的相应接触插头32：在配线层29和转移栅极24之间；在配线层29和浮动扩散部分FD之间；以及在配线层29和逻辑晶体管区域26的源级（S）、漏级（D）以及栅极（G）中的每一个之间。在每一配线层29和其上的配线层31之间形成接触插头33。由铝或铜制成的配线层29和31电连接至它们相应的转移栅极24，浮动扩散部分FD以及逻辑晶体管区域26的源级（S）、漏极（D）和栅极（G）。

形成层间绝缘膜34以填充层间绝缘膜30和每一配线层31上的高度差。在层间绝缘膜34上形成置于每一光接收部分22之上的具有每一色彩R、G以及B的预定色彩配置（例如，Bayer配置）的滤色片35。此外，平面化膜36被形成在滤色片35上，并且另外在平面化膜36上形成用于将光收集到光接收部分22的微透镜37。

在这种情况下，类似于实施例1的滤色片14，滤色片35以预定色彩配置（例如，Bayer配置）按将三原色的红（R）色层、绿（G）色层以及蓝（B）色层匹配到每一光接收部分22的方式被安排在平面图中。在实施例2中，在CMOS固态成像元件1A中，将染料混合成单个绿（G）色层的结构与实施例1的结构不同，实施例1的结构具有由绿（G1）色层（滤色片14G1）和黄（Y1）色层（滤色片14Y1）构成的两层结构，或由绿（G2）色层和黄（Y2）色层构成的平面图相邻结构。

在实施例2中的滤色片35中，类似于实施例1中的滤色片14的情况，如图4所示，在CIE色度图上，单层绿（G）色层的绿色（G）频谱特性也具有大于或等于0.45且小于或等于0.60的y轴值。同样，如图3所示，在光波长450nm处，对滤色片35的单层绿（G）色层的绿色（G）频谱特性处的光波长的透光率大于0％且小于或等于10％（大于或等于0.5％且小于或等于10％）。同样，在500nm光波长处，对单层绿（G）色层的绿色（G）频谱特性处的光波长的透光率大于或等于60％且小于或等于90％。此外，在光波长650nm处，对单层绿（G）色层的绿色（G）频谱特性处的光波长的透光率大于0％且小于或等于20％（大于或等于0.5％且小于或等于20％）。图8(a)是示意性地示出图7中的滤色片的色彩配置的最小重复单元的平面图，且图8(b)是滤色片在图8(a)的线B-B'方向上的纵向截面图。

在图8(a)中，按最小重复相邻四像素单元来示出滤色片35的三原色RGB的Bayer色彩配置。滤色片35的Bayer色彩配置的红（R）色层和蓝（B）色层在平面图中被安排在对角方向上，并且滤色片35的Bayer配置的绿（G·Y）色层各自被安排在相对对角方向上。在图8(b)中，在纵向截面结构中，滤色片35的绿（G·Y）色层被置于滤色片35的红（R）色层和蓝（B）色层之间。

总而言之，滤色片35的绿（G）色层是被配置成获取图3和4中示出的频谱特性的单层绿（G·Y）色层，并且诸如各种类型的色素等染料被混合成基材，如透明丙烯酸纤维。因而，滤色片35的单层绿（G·Y）色层的频谱特性类似于实施例1中的由绿（G1）色层（滤色片14G1）和黄（Y1）色层（滤色片14Y1）构成的两层结构的频谱特性，其中Bayer色彩配置中滤色片14G的绿（G）色层在膜厚度的方向上被划分，以及实施例1中的由绿（G2）色层和黄（Y2）色层构成的平面图中相邻结构的频谱特性，其中在Bayer色彩配置中滤色片14G的被划分的绿（G）色层是在平面图中的该区域处划分的。

在以上描述的配置中的根据实施例2的CMOS固态成像元件1A的制造方法包括：光接收部分形成步骤，在半导体基板21（或半导体层）中形成多个光接收部分22以用于对入射光的图像进行光电转换和捕捉；电荷转移装置形成步骤，与每一光接收部分22相邻地形成电荷转移部分23和栅电极24来作为用于转移电荷的装置；第一层间绝缘膜形成步骤，在光接收部分22和转移栅极24上形成层间绝缘膜28；第一接触插头形成步骤，在层间绝缘膜28内形成连接到相应转移栅极24或电荷电压转换区域（浮动扩散部分FD）（它是电荷转移的目的地）的每一接触插头32；第一配线部分形成步骤，在层间绝缘膜28上形成每一第一配线层29以连接到相应接触插头32；第二接触插头形成步骤，在层间绝缘膜30内形成连接到相应第一配线部分29的每一第二接触插头33；第二配线部分形成步骤，形成每一第二配线层31以连接到相应第二接触插头33；第三层间绝缘膜形成步骤，在层间绝缘膜30和每一第二配线层31上形成层间绝缘膜34；滤色片形成步骤，以匹配每一光接收部分22的位置的方式在层间绝缘膜13上按预定色彩配置（例如，Bayer色彩配置）形成滤色片35（R、G、Y以及B）；以及微透镜形成步骤，以匹配每一光接收部分22的位置的方式在滤色片35上形成微透镜37，其中平面化膜36介于它们之间。

在滤色片形成步骤，以匹配每一光接收部分22的位置的方式，对每一光敏滤色片材料重复光刻步骤以形成按Bayer色彩配置的滤色片35（G·Y）；并且进一步形成按Bayer色彩配置的滤色片35R，以及接着形成按Bayer色彩配置的滤色片35B。可按任何次序来制作不同色彩的滤色片，并且任何次序可被用于形成滤色片。

至于滤色片35（G·Y）的材料，如以上相对于实施例1所述，由绿（G1）色层（滤色片14G1）和黄（Y1）色层（滤色片14Y1）构成的两层结构或由绿（G2）色层和黄（Y2）色层构成的平面图中相邻结构被用作单个绿色（G）层，并且使用散布在包含丙烯酸材料的树脂基材中的色素。通过在量上调整色素来制作滤色片35（G·Y）。结果，与常规绿（G）色层相比，图1的滤色片14G的绿（G）色层的频谱特性是陡峭的且朝短波长倾斜，如图3和5所示。可根据其规范来容易地调整具有这样的频谱特性的绿（G）色层。

具体而言，可通过选择、混合、以及散布两种或多种类型的色素（即用以下列出的色彩索引（C.I.）标记的混合物，按色彩索引（C.I.：由染色工作者学会发布）分类成色素）并添加必要量的光致聚合引发剂和表面活性剂来获取具有所需频谱特性的光敏滤色片形成材料（色彩抗蚀剂）。例如，绿色素包括C.I.色素绿7和36，且黄色素包括C.I.色素黄12、83以及150。也可按需添加蓝或红色素。

在实施例1中，由于使得Bayer色彩配置中绿的膜厚更薄且新添加了黄，所以滤色片14的制造步骤已经变得复杂并且制造时间增加。然而，根据上述实施例2，因为黄色被添加到Bayer色彩配置的绿色中（具有朝短波长延伸、陡峭地倾斜且带有高透光率范围的频谱特性）以成为新绿来形成具有单层结构的滤色片，所以可以低成本地实现色彩再现的改进，而不会使得滤色片35的制造步骤复杂化。另外，因为在CIE色度图上，绿（G）色层的绿色（G）频谱特性具有大于或等于0.45且小于或等于0.60的y轴值，所以色彩噪声被显著地降低且色彩再现得到改进，从而产生清晰图像，而无需以匹配新滤色片色彩配置的方式来改变设备的色彩信号处理。

（实施例3）

在实施例1中，在CCD固态成像元件1中，Bayer色彩配置中滤色片14G的绿（G）色层在层厚的方向上被划分，或在平面图的区域中被划分，并随后被制成由绿（G1）色层（滤色片14G1）和黄（Y1）色层（滤色片14Y1）（色彩配置次序可在层厚的方向上反转）构成的两层结构，或被制成由绿（G2）色层和黄（Y2）色层（左-右或顶-底次序可被反转）构成的平面图中相邻结构。然而，在实施例3中，将详细描述以下情况：对于CCD固态成像元件，通过混合染料将由绿（G1）色层（滤色片14G1）和黄（Y1）色层（滤色片14Y1）构成的两层结构或由绿（G2）色层和黄（Y2）色层构成的平面图中相邻结构，如图1所示，集成为单个层。在这种情况下，描述将使用图16中的频谱特性，其中示出了绿色层（滤色片）的透光率和光波长之间的关系（各混合染料实际上是分开测量的）。

图15是示意性地示出本发明的实施例3中的CCD固态成像元件的必要部分的结构的示例的纵向截面图。使用相同的附图标记添加了具有与图1中的CCD固态成像元件的结构部件相似功能效果的部件，但它们的解释将被省略。

在图15中，实施例3中的CCD固态成像元件1B与实施例1中的固态成像元件1之间的差异是形成在层间绝缘膜13上的滤色片17R、17G以及17B。滤色片17R、17G以及17B形成置于每一光接收部分3处的R、G以及B的预定色彩配置（例如，Bayer色彩配置）。在这种情况下，通过混合各染料，滤色片17G将由图1中的绿（G1）色层（滤色片14G1）和黄（Y1）色层（滤色片14Y1）构成的两层结构或由图1中的绿（G2）色层和黄（Y2）色层构成的平面图中相邻结构，集成为单个绿层。

图16是示出图15中的滤色片17G的绿（G）色层的透光率和光波长之间的关系的频谱特性图。

如图16所示，通过使用滤色片17R的频谱特性和滤色片17G的频谱特性处理信号来获取由虚线指示为“黄”的黄色（Y1）频谱特性。常规绿滤色片的频谱特性曲线由细虚线示为“常规绿”，并且具有带平缓倾斜的山形形状。在薄黄（Y1）滤色片叠在常规绿滤色片G'上时（如图2(c)所示），透光率因滤色片层厚的增加而降低，并且频谱特性变成由常规绿滤色片G'+带有薄的膜厚的黄（Y1）构成滤色片的频谱特性（常规绿+黄）。此外，如果常规绿滤色片G'的层厚被制作成更薄并且薄黄（Y1）滤色片叠在其上以创建新的绿滤色片G（新绿；新绿具有朝短波长倾斜的陡峭的频谱特性），则新绿滤色片的频谱特性曲线变成由具有箭头所示的扩展动态范围的实线所示的频谱特性曲线。这正好是如图8(b)所示通过混合各染料而被集成为滤色片17G的单个绿（G·Y）色层的图2(b)中示出的两层结构中的绿滤色片14G的绿（G）色层（绿（G1）色层+黄（Y1）色层）。绿（G1）色层本身具有朝短波长倾斜的陡峭的频谱特性。由实线所指示的新绿滤色片的频谱特性曲线被示为在指示由常规绿滤色片+薄黄（Y1）滤色片构成的滤色片的频谱特性的实线的外部，并且具有带比由常规绿滤色片+薄黄（Y1）滤色片构成的滤色片更陡峭倾斜的山形形状。因而，在新绿和常规绿之间的比较中，新绿更陡峭，并且其山形形状的各级的高度差更大，且具有更宽的动态范围，从而改进了色彩分离和光接收敏感度。

总而言之，在图16中，即使具有由粗虚线示为“黄”的黄（Y1）频谱特性的色层被简单地添加到具有由细虚线示为“常规绿”的常规绿滤色片的频谱特性的色层，它也仅仅造成具有带由细实线示为“常规绿+黄”的山形形状的频谱特性的滤色片。然而，重要的是，常规绿滤色片“常规绿”的层厚被设置得较薄以形成本发明中的绿（G1）色层。从而，图2(b)中由粗实线示为“新绿”的两层结构（绿（G1）色层+黄（Y1）色层）的频谱特性获取了带有滤色片14G的绿（G）色层的高透光率范围的具有陡峭倾斜的山形形状的频谱特性。因而，实现了由箭头所指示的具有改进的敏感度和色彩分离的频谱特性，从而允许产生更清晰的图像。可以看到，与由细虚线指示为“常规绿”的山形形状的频谱特性相比，通过仅仅在常规绿色层上叠加具有由粗虚线指示为“黄”的频谱特性的色层，在450nm光波长处，具有由细实线指示为“常规绿+黄”的简单山形形状的频谱特性的色层的透光率变得大于或等于0％且小于或等于20%。在这种情况下，在450nm光波长处，在图15中示出的单层结构中，滤色片17G的绿（G·Y）色层的绿色（G·Y）频谱特性处对光波长的透光率大于0%（大于或等于0.5％）且小于或等于20％，而由细虚线指示为“常规绿”的常规滤色片的绿（G）色层的透光率是大约26％。同样，在500nm光波长处，在图15中示出的单层结构中，滤色片17G的绿（G·Y）色层的绿色（G·Y）频谱特性处对光波长的透光率大于或等于60％且小于或等于98％，而由细虚线指示为“常规绿”的常规滤色片的绿（G）色层的透光率是大约60％。此外，在650nm光波长处，在图15中示出的单层结构中，滤色片17G的绿（G·Y）色层的绿色（G·Y）频谱特性处对光波长的透光率大于0%（大于或等于0.5％）且小于或等于30％，而常规滤色片的绿色（G）透光率是大约30％。可以看到，滤色片17G的绿（G·Y）色层的频谱特性的山形形状有多么陡峭地倾斜以及透光率范围如何增加。可以通过混合各染料并形成单层结构作为新绿滤色片来将频谱特性控制在这一范围中，其中具有黄分量的薄滤色片被添加到通过减薄常规绿滤色片而制作出的滤色片。

因而，通过使用新绿滤色片（其中具有黄分量的薄滤色片被添加到通过减薄常规绿滤色片而制作出的滤色片），绿滤色片朝向短波长的色彩噪声可被抑制，色彩再现得到改进，且对绿色的敏感度可同时得到改进。通过以此方式使用新绿滤色片，对绿的敏感度可提高大约10％。

从而，如在图4中的CIE色度图上所示，滤色片17G的绿（G）滤色片的y轴值大于或等于0.45且小于或等于0.60（优选地，大于或等于0.475且小于或等于0.60）。以此方式，在滤色片17G的绿色（G·Y）在CIE色度图的y轴上的位置大于或等于0.45时，与常规滤色片（0.42）的绿色在CIE色度图的y轴上的位置相比，滤色片17G的绿色（G·Y）可更靠近高清TV的绿色（G·Y）0.03。换言之，滤色片17G的绿色（G·Y）移得更接近高清TV的理想绿色（G）在CIE色度图的y轴上的位置（0.60），从而产生较少色彩噪声并显著地改进色彩再现。

与其中使用常规滤色片的情况相比，使用新绿的实施例3的滤色片17的RGB色度坐标尤其在黄区域中延伸，并且使用新绿的实施例3的滤色片17在黄色（Y）的色彩再现方面胜出。

图17是在由虚线所指示的常规滤色片的绿色（G）的频谱特性的峰值被设为100％时，设备的实施例3中的滤色片的三原色RGB和设备的常规滤色片的三原色RGB的电频谱特性图。电频谱特性具有通过将滤色片频谱特性和设备（单色）频谱特性相乘来计算得到的特性。

如图17所示，常规滤色片的三原色RGB由虚线示出，且实施例3的滤色片17R、17G以及17B的三原色RGB由实线示出。在波长450nm到500nm处，由实线指示出的实施例3的滤色片17R、17G以及17B中的滤色片17G的绿色（G·Y）具有更陡峭倾斜的上升，以及与由虚线指示出的常规滤色片的绿色（G）相比更大的透光率范围。在例如波长450nm处，对于由实线指示出的实施例3的滤色片17R、17G以及17B中的滤色片17G的绿色（G·Y），相对电输出值是大约10％，而对于常规滤色片的绿色（G），相对电输出值是大约40％。同样，在例如波长500nm处，对于由实线指示出的实施例3的滤色片17R、17G以及17B中的滤色片17G的绿色（G·Y），相对电输出值是大约100％或者大于或等于100％，而对于常规滤色片的绿色（G），相对电输出值是大约80％。此外，在例如波长650nm处，对于由实线指示出的实施例3的滤色片17R、17G以及17B中的滤色片17G的绿色（G·Y），相对电输出值是大约10％，而对于常规滤色片的绿色（G），相对电输出值是大约30％。

在将图17中的三原色RGB的彼此重叠的各部分进行比较时，对于由虚线指示的常规滤色片的绿色（G）和蓝色（B）的重叠部分的面积和由实线指示的实施例3的滤色片17G的绿色（G·Y）和滤色片17B的蓝色（B）的重叠部分的面积，由实线指示的实施例3的滤色片17G的绿色（G·Y）和滤色片17B的蓝色（B）的重叠部分的面积压倒性地更小，对应于陡峭度和透光率范围中的变化量。随着滤色片17G的绿色（G·Y）和滤色片17B的蓝色（B）的重叠面积变得更大，色彩噪声增加，从而造成暗淡的色彩。类似地，对于由虚线指示的常规滤色片的绿色（G）和红色（R）的重叠部分的面积和由实线指示的实施例3的滤色片17G的绿色（G·Y）和滤色片17R的红色（R）的重叠部分的面积，由实线指示的实施例3的滤色片17G的绿色（G·Y）和滤色片17R的红色（R）的重叠部分的面积更小，对应于陡峭度和透光率范围中的变化量。随着滤色片17G的绿色（G·Y）和滤色片17R的红色（R）的重叠面积变得更大，色彩噪声增加，从而造成暗淡的色彩。

在使用常规滤色片的绿色（G）的情况下，绿色（G）和蓝色（B）的频谱特性的重叠部分的面积与绿色（G）频谱特性的比率大约是36％，且绿色（G）和红色（R）的频谱特性的重叠部分的面积与绿色（G）频谱特性的比率大约是24％。作为对比，实施例3的滤色片17G的绿色（G·Y）和蓝色（B）的频谱特性的重叠部分的面积与绿色（G·Y）频谱特性的比率大约是23％，且实施例3的滤色片17G的绿色（G·Y）和红色（R）的频谱特性的重叠部分的面积与绿色（G·Y）频谱特性的比率大约是18％。在使用实施例3的滤色片17R、17G以及17B的情况下，在按范围示出时，绿色（G·Y）的频谱特性与蓝色（B）的频谱特性相重叠的面积的比率是23%±10％，并且绿色（G·Y）的频谱特性与红色（R）的频谱特性相重叠的面积的比率是18%±5％。

因而，通过“绿”+“红”来再现“黄”。另一方面，与通过“常规绿”+“红”来再现常规“黄”相比，通过新“绿”+“红”再现的新“黄”具有更大的色彩动态范围，并且具有各色彩彼此重叠的更小面积。从而，再现了具有极少色彩噪声的清晰图像，并且“黄”被再现得尤其清晰，而无需改变设备的色彩信号处理来匹配新的滤色片安排。

在以上描述的配置中的实施例3的CCD固态成像元件1B的制造方法包括：光接收部分形成步骤，在半导体基板2（或半导体层）中以二维模式形成多个光接收部分3以用于对入射光的图像进行光电转换和捕捉；电荷转移装置形成步骤，与每一光接收部分3相邻地形成电荷转移部分4并在其上形成栅电极6来作为用于转移电荷的装置；遮光膜形成步骤，形成覆盖栅电极6并在光接收部分3上方开口的遮光膜9；第一层间绝缘膜形成步骤，在光接收部分3和遮光膜9之间的阶梯部分上形成层间绝缘膜11；层内透镜形成步骤，以匹配每一光接收部分3的位置的方式在层间绝缘膜11上形成层内凹透镜12；第二层间绝缘膜形成步骤，形成层间绝缘膜13以填充层内透镜12之间的不平坦空间；滤色片形成步骤，以匹配每一光接收部分3的位置的方式在层间绝缘膜13上按预定色彩配置（例如，Bayer色彩配置）形成滤色片17R、17G以及17B；以及微透镜形成步骤，以匹配每一光接收部分3的位置的方式按这一预定色彩配置在滤色片17R、17G以及17B上形成微透镜16，其中平面化膜15介于它们之间。

在滤色片形成步骤中，以匹配每一光接收部分3的位置的方式，对每一光敏滤色片材料重复光刻步骤，并且：形成按Bayer色彩配置的滤色片17G；形成按Bayer色彩配置的滤色片17R；以及进一步形成按Bayer色彩配置的滤色片17B。可以使用任何次序来形成滤色片。

在实施例1中，由于使得Bayer色彩配置中绿的膜厚更薄且新添加了黄，所以滤色片14的制造步骤已经变得复杂并且制造时间增加。然而，根据上述实施例3，因为黄被添加到Bayer色彩配置的绿中（具有朝短波长延伸、陡峭地倾斜且带有高透光率范围的频谱特性）且各染料被彼此混合以成为新绿（G·Y）来形成具有单层结构的滤色片，所以可以用低成本来实现色彩再现的改进，而不会使得滤色片17G的制造步骤复杂化。另外，因为在CIE色度图上，绿（G）色层的频谱特性具有大于或等于0.45且小于或等于0.60的y轴值（优选地大于或等于0.475且小于或等于0.60），所以色彩噪声被显著地降低且色彩再现得到改进，从而产生清晰图像，而无需以匹配新滤色片色彩配置的方式来改变设备的色彩信号处理。

在实施例3中，描述了以下情况：通过混合各染料，图1中的由绿（G1）色层（滤色片14G1）和黄（Y1）色层（滤色片14Y1）构成的两层结构或由绿（G2）色层和黄（Y2）色层构成的平面图中相邻结构，被集成为具有单个绿色层的单层结构。然而，该结构不限于此。绿（G1）色层和黄（Y1）色层也可被分开放置作为由图1中的绿（G1）色层（滤色片14G1）和黄（Y1）色层（滤色片14Y1）构成的两层结构，或由图6中的绿（G2）色层和黄（Y2）色层构成的平面图中相邻结构。

至于滤色片17G的绿色（G·Y）的材料，如以上相对于实施例1所述，由绿（G1）色层（滤色片14G1）和黄（Y1）色层（滤色片14Y1）构成的两层结构或由绿（G2）色层和黄（Y2）色层构成的平面图中相邻结构被用作单个绿（G）层，并且使用散布在包含丙烯酸材料的树脂基材中的色素。通过在量上调整色素来形成滤色片17G的绿色（G·Y）。结果，与常规绿（G）色层相比，图15的滤色片17G的绿（G·Y）色层的频谱特性是陡峭的且朝短波长倾斜，如图16和17所示。可根据其规范来容易地调整具有这样的频谱特性的绿（G·Y）色层。

具体而言，可通过选择、混合、以及散布两种或多种类型的色素（即用以下列出的色彩索引（C.I.）标记的混合物，按色彩索引（C.I.：由染色工作者学会发布）分类成色素）并添加必要量的光致聚合引发剂和表面活性剂来获取具有所需频谱特性的光敏滤色片形成材料（色彩抗蚀剂）。例如，绿色素包括C.I.色素绿7和36，且黄色素包括C.I.色素黄12、83以及150。也可按需添加蓝或红色素。

（实施例4）

图9是示出（作为本发明的实施例4）将本发明的实施例1到3的固态成像元件1、1A或1B用于成像部分的电子信息设备的示意结构的示例的框图。

在图9中，实施例3的电子信息设备包括：固态成像装置91，它在对来自实施例1到3的使用本发明的滤色片的固态成像元件1、1A以及1B的成像信号执行了预定信号处理之后获取彩色图像信号；存储器部分92，如在对来自固态成像装置91的彩色图像信号执行了预定信号处理之后启用数据存储来进行存储的存储介质；显示部分93，如在对来自固态成像装置91的彩色图像信号执行了预定信号处理之后允许在显示屏（如液晶显示屏）上显示图像以进行显示的液晶显示装置；通信部分94，如在对来自固态成像装置91的彩色图像信号执行了预定信号处理之后启用通信操作以进行通信的收发机；以及图像输出部分95，如在对来自固态成像装置91的彩色图像信号执行了预定打印信号处理之后启用打印操作以进行打印的打印机。在显示部分93由液晶显示装置构成时，本发明的滤色片可被用作该液晶显示装置的滤色片。

电子信息设备90不限于这一配置，并且除固态成像装置91以外，可只具有存储器部分92、显示部分93、通信部分94、以及图像输出部分95（如打印机）中的至少一个。

作为电子信息设备90，可构想包括图像输入设备的电子设备，如数码相机（例如，数码摄相机或数码静态相机）、图像输入相机（例如，监视相机、对讲相机、交通工具中配备的相机（例如，交通工具中配备的后方监视相机）或视频电话的相机）、扫描仪、传真机、配备相机的蜂窝电话设备或者个人数字助理（PDA）。

因而，根据本发明的实施例4，来自固态成像装置91的彩色图像信号可以被：正确地显示在显示屏上；使用图像输出部分95正确地打印输出在纸上；作为通信数据经由有线或无线电正确地传递；以及通过执行预定数据压缩处理来正确地存储在存储器部分92处，并且可正确地执行各种数据处理。

在实施例1到3中，本发明的滤色片被描述为应用于固态成像元件1、1A或1B，但它们不限于这一用途。本发明的滤色片可被容易地用作液晶显示装置的滤色片。

在液晶显示装置中，液晶被保持在元件侧基板和相对侧基板之间，并且根据每一像素的液晶透光率来显示图像。本发明的滤色片被以匹配每一像素的方式形成在相对侧基板上。

如上所述，本发明通过使用优选实施例1到4来例示。然而，本发明不应当只基于以上所述的实施例1到4来解释。应当理解，本发明的范围应当只基于权利要求的范围来解释。还应当理解，基于本发明的描述和根据本发明的优选实施例1到4的详细描述的公知常识，本领域技术人员可实现技术的等效范围。此外，应当理解，本发明中所引用的任何专利、任何专利申请、以及任何参考文献应当通过引用以与这些内容在本文中具体描述相同的方式结合于本说明书中。

工业实用性

本发明可被应用于如下领域：滤色片，其中三原色RGB被安排成预定色彩配置；固态成像元件，用于使用该滤色片对来自对象的图像光的图像进行光电转换并捕捉；液晶显示装置，用于使用该滤色片显示图像；以及电子信息设备，如数码相机（例如，数码摄像机或数码静态相机）、图像输入相机（例如，监视相机）、扫描仪、传真机、视频电话设备、或配备有相机的蜂窝电话设备、将固态成像装置用在成像部分作为图像输入设备、和/或使用液晶显示装置作为显示部分。同样，通过向Bayer色彩配置的绿添加黄以作为新绿来形成滤色片，从而可以用低成本来实现色彩再现的改进，而不使得滤色片的制造步骤复杂化。根据本发明，在绿（G）色层的绿（G）频谱特性在CIE色度图上具有大于或等于0.45且小于或等于0.60的y轴值时，通过使得Bayer色彩配置中绿的膜厚更薄并在其上新添加薄的黄，色彩噪声被降低并且色彩再现得到改进，而无需按匹配新色彩配置的方式来改变设备的色彩信号处理。

Claims (24)

1.一种三原色的滤色片，包括平面图中预定色彩配置的红（R）色层、绿（G）色层以及蓝（B）色层，其中所述绿（G）色层的绿色（G）频谱特性在CIE色度图上具有大于或等于0.45且小于或等于0.60的y轴值。

2.如权利要求1所述的滤色片，其特征在于，在450nm光波长处，对所述绿（G）色层的绿色（G）频谱特性处的光波长的透光率大于0％且小于或等于20％。

3.如权利要求1所述的滤色片，其特征在于，在450nm光波长处，对所述绿（G）色层的绿色（G）频谱特性处的光波长的透光率大于0％且小于或等于10％。

4.如权利要求1所述的滤色片，其特征在于，在500nm光波长处，对所述绿（G）色层的绿色（G）频谱特性处的光波长的透光率大于或等于60％且小于或等于98％。

5.如权利要求1所述的滤色片，其特征在于，在500nm光波长处，对所述绿（G）色层的绿色（G）频谱特性处的光波长的透光率大于或等于60％且小于或等于90％。

6.如权利要求1所述的滤色片，其特征在于，在650nm光波长处，对所述绿（G）色层的绿色（G）频谱特性处的光波长的透光率大于0％且小于或等于30％。

7.如权利要求1所述的滤色片，其特征在于，在650nm光波长处，对所述绿（G）色层的绿色（G）频谱特性处的光波长的透光率大于0％且小于或等于20％。

8.如权利要求1到7中的任一项所述的滤色片，其特征在于，所述绿（G）色层是具有绿（G1）色层和黄（Y1）色层的两层结构，所述绿（G1）色层具有朝短波长延伸的带有高透光率范围的陡峭倾斜的频谱特性。

9.如权利要求8所述的滤色片，其特征在于，所述绿（G1）色层和所述黄（Y1）色层的层厚与除所述绿（G）色层外的所述红（R）色层和所述蓝（B）色层的层厚相比更薄。

10.如权利要求9所述的滤色片，其特征在于，所述绿（G1）色层和所述黄（Y1）色层的两层结构的层厚与除所述绿（G）色层外的所述红（R）色层或所述蓝（B）色层的层厚基本上相同。

11.如权利要求10所述的滤色片，其特征在于，所述绿（G1）色层的层厚和所述黄（Y1）色层的层厚基本上相同。

12.如权利要求1到7中的任一项所述的滤色片，其特征在于，所述绿（G）色层在平面图中被分成两个区域；所分成的区域之一包括具有朝短波长延伸的带有高透光率范围的陡峭倾斜的频谱特性的绿（G2）色层；以及所分成的区域中的另一个包括黄（Y2）色层。

13.如权利要求12所述的滤色片，其特征在于，所述绿（G2）色层和所述黄（Y2）色层的相应区域的面积基本上相同。

14.如权利要求12所述的滤色片，其特征在于，所述绿（G2）色层和所述黄（Y2）色层的安排使得对于Bayer色彩配置中的每一最小重复相邻四像素单元而言，所述绿（G2）色层和所述黄（Y2）色层按照交替次序来安排。

15.如权利要求1到7中的任一项所述的滤色片，其特征在于，绿（G）色材料和黄（Y）色材料被混合成透明基材，从而给予所述绿（G）色层带有朝短波长延伸的高透光率范围的陡峭倾斜的频谱特性。

16.如权利要求1到7中的任一项所述的滤色片，其特征在于，绿（G）色材料和黄（Y）色材料被混合成透明基材，从而给予绿（G）色层朝短波长延伸的带有高透光率范围的陡峭倾斜的频谱特性、以及与除所述绿（G）色层外的所述红（R）色层或所述蓝（B）色层基本上相同的层厚。

17.如权利要求1到7中的任一项所述的滤色片，其特征在于，所述预定色彩配置是Bayer色彩配置。

18.如权利要求1到7中的任一项所述的滤色片，其特征在于，与常规绿（G）色层相比，所述绿（G）色层、所述绿（G1）色层以及所述绿（G2）色层中的至少一个具有朝短波长延伸的带有高透光率范围的陡峭倾斜的频谱特性。

19.如权利要求1所述的滤色片，其特征在于，绿色（G）的频谱特性与蓝色（B）的频谱特性相重叠的面积的比率是23%±10％，并且绿色（G）的频谱特性与红色（R）的频谱特性相重叠的面积的比率是18%±5％。

20.一种具有多个光接收部分的固态成像元件，所述多个光接收部分按二维模式来安排以用于对来自对象的图像光的图像进行光电转换和捕捉，其中如权利要求1到7和19中的任一项所述的滤色片是针对相应色彩以匹配所述多个光接收部分中的每一个的方式形成的。

21.如权利要求20所述的固态成像元件，其特征在于，所述固态成像元件是CCD固态成像元件或CMOS固态成像元件。

22.一种液晶显示装置，其中液晶被保持在元件侧基板和相对侧基板之间，并且根据每一像素的液晶透光率来显示图像，其中如权利要求1到7和19中的任一项所述的滤色片针对每一色彩以匹配每一像素的方式被形成在所述相对侧基板上。

23.一种将如权利要求20所述的固态成像元件用于成像部分中作为图像输入设备的电子信息设备。

24.一种将如权利要求22所述的液晶显示装置用于显示部分中的电子信息设备。

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