CN107180841A - 滤色器阵列、及包括滤色器阵列的图像传感器和显示装置 - Google Patents

滤色器阵列、及包括滤色器阵列的图像传感器和显示装置 Download PDF

Info

Publication number
CN107180841A
CN107180841A CN201710144236.6A CN201710144236A CN107180841A CN 107180841 A CN107180841 A CN 107180841A CN 201710144236 A CN201710144236 A CN 201710144236A CN 107180841 A CN107180841 A CN 107180841A
Authority
CN
China
Prior art keywords
michaelis
light
particle
iesonance
colour filter
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201710144236.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107180841B (zh
Inventor
南圣炫
卢淑英
尹鉐皓
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Samsung Electronics Co Ltd
Original Assignee
Samsung Electronics Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Samsung Electronics Co Ltd filed Critical Samsung Electronics Co Ltd
Publication of CN107180841A publication Critical patent/CN107180841A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107180841B publication Critical patent/CN107180841B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
    • G01J1/02—Details
    • G01J1/04—Optical or mechanical part supplementary adjustable parts
    • G01J1/0488—Optical or mechanical part supplementary adjustable parts with spectral filtering
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/20—Filters
    • G02B5/201—Filters in the form of arrays
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B1/00—Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements
    • G02B1/002—Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements made of materials engineered to provide properties not available in nature, e.g. metamaterials
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
    • G01J1/42—Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors
    • G01J1/44—Electric circuits
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/20—Filters
    • G02B5/206—Filters comprising particles embedded in a solid matrix
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/20—Filters
    • G02B5/207—Filters comprising semiconducting materials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/14603—Special geometry or disposition of pixel-elements, address-lines or gate-electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/1462—Coatings
    • H01L27/14621—Colour filter arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/14625—Optical elements or arrangements associated with the device
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14683—Processes or apparatus peculiar to the manufacture or treatment of these devices or parts thereof
    • H01L27/14685—Process for coatings or optical elements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02—Details
    • H01L31/0216—Coatings
    • H01L31/02161—Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/02162—Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for filtering or shielding light, e.g. multicolour filters for photodetectors

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Optical Filters (AREA)
  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)

Abstract

本发明涉及滤色器阵列、及包括滤色器阵列的图像传感器和显示装置。滤色器阵列可包括二维地布置并且配置成容许不同波长的光通过其的多个滤色器。所述多个滤色器各自包括至少一种米氏共振颗粒和围绕所述至少一种米氏共振颗粒的透明介电质。

Description

滤色器阵列、及包括滤色器阵列的图像传感器和显示装置
对相关申请的交叉引用
本申请要求2016年3月10日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2016-0029095的优先权，其公开内容全部引入本文作为参考。
技术领域
符合示例性实施方式的设备涉及滤色器阵列、包括所述滤色器阵列的图像传感器、和包括所述滤色器阵列的显示装置，且更具体地，涉及包括无机滤色器的滤色器阵列、包括所述滤色器阵列的图像传感器、和包括所述滤色器阵列的显示装置。
背景技术
彩色图像传感器典型地包括有机滤色器以检测入射在其上的光的颜色。彩色显示装置可使用有机滤色器来显示各种颜色的图像。典型地，有机滤色器是通过如下制造的：在玻璃基板上形成黑色矩阵(黑底)，通过顺序地使用相应的染料或颜料形成多种颜色例如红色、绿色、和蓝色的滤色器图案，和将所述滤色器图案平坦化以调平所述滤色器图案的高度。制造所述滤色器的整个过程可为非常复杂的，因为对于每种颜色顺序地进行图案化过程。此外，由于有机滤色器的厚度可为大的以保证期望的颜色品质，因此串扰可能出现，这归因于倾斜地入射在有机滤色器上的光线。
发明内容
根据一个示例性实施方式的方面，滤色器阵列包括多个滤色器和隔离壁。所述多个滤色器是二维地布置(排列)的并且透射不同波长的光。所述滤色器各自包括至少一种(至少一个)米氏(Mie)共振颗粒和围绕所述至少一种米氏共振颗粒的透明介电质(电介质)。所述隔离壁设置在所述多个滤色器的相邻滤色器之间以防止所述多个滤色器的相邻滤色器的米氏共振颗粒之间的相互作用。
所述至少一种米氏共振颗粒的折射率可大于所述透明介电质的折射率。
所述至少一种米氏共振颗粒可由选自如下的材料形成：锗(Ge)、非晶硅(a-Si)、多晶硅(p-Si)、结晶硅(c-Si)、III-V族化合物半导体、二氧化钛(TiO2)、氮化硅(SiNx)、及其组合。
所述至少一种米氏共振颗粒在可见光的波长处可具有大于3.5的折射率。
透明介电质可由基于硅氧烷的旋涂玻璃(SOG)、透明聚合物、二氧化硅(SiO2)、或空气形成。
形成所述隔离壁的材料可不同于形成所述透明介电质的材料。
所述隔离壁可由选自如下的材料形成：钨(W)、铝(Al)、金(Au)、银(Ag)、钛(Ti)、镍(Ni)、铂(Pt)、其合金、氮化钛(TiN)、空气、及其组合。
所述多个滤色器各自的厚度可在约200nm-约300nm的范围内。
所述至少一种米氏共振颗粒各自的纵横比可在约0.5-约6的范围内。
所述多个滤色器可包括：配置成透射第一波长范围的光的第一滤色器；和配置成透射不同于所述第一波长范围的第二波长范围的光的第二滤色器。可选择所述第一滤色器的所述至少一种米氏共振颗粒的形状、尺寸、和厚度以及所述第一滤色器的米氏共振颗粒之间的距离使得所述第一波长范围的光被透射。此外，可选择所述第二滤色器的所述至少一种米氏共振颗粒的形状、尺寸、和厚度以及所述第二滤色器的米氏共振颗粒之间的距离使得所述第二波长范围的光被透射。
所述多个滤色器各自可包括多个单位单元(unit cell)，所述多个单位单元各自包括多个米氏共振颗粒。所述多个单位单元可周期性地布置(排列)在所述多个滤色器的每一个内。所述多个米氏共振颗粒可无规地(不规则地)布置在所述多个单位单元的每一个内。
所述隔离壁可包括沿着所述多个滤色器各自的边界布置的多个隔离构件。所述多个隔离构件可彼此间隔开。
所述多个滤色器各自可包括四个第一米氏共振颗粒。所述第一米氏共振颗粒各自可具有四分之一圆形形状并且设置在所述多个滤色器各自的角落处。
所述多个滤色器各自可进一步包括第二米氏共振颗粒。所述第二米氏共振颗粒可具有圆形形状并且设置在所述多个滤色器各自的中心部分处。
所述多个滤色器各自可包括方形形状的米氏共振颗粒。所述方形形状的米氏共振颗粒可设置在所述多个滤色器各自的中心部分处。
根据另一示例性实施方式的一个方面，图像传感器包括：光感测层，其包括二维地布置并且配置成检测不同波长范围的光的多个像素的阵列；和滤色器阵列，其设置在所述光感测层上并且配置成包括二维地布置且配置成透射不同波长的光的多个滤色器。所述多个滤色器各自包括至少一种米氏共振颗粒和围绕所述至少一种米氏共振颗粒的透明介电质。所述滤色器阵列包括布置在所述多个滤色器的相邻滤色器之间并且配置成防止所述多个滤色器的相邻滤色器的米氏共振颗粒之间的相互作用的隔离壁。
根据另一示例性实施方式的另一方面，图像传感器包括：第一光感测层，其包括配置成吸收和检测第一波长范围的光并且透射在所述第一波长范围之外的光的第一像素；第二光感测层，其面对所述第一光感测层并且包括配置成检测第二波长范围的光的第二像素和配置成检测第三波长范围的光的第三像素；以及滤色器阵列，其设置在所述第一光感测层和所述第二光感测层之间并且包括面对所述第二像素且配置成透射所述第二波长范围的光的第二滤色器和面对所述第三像素且配置成透射所述第三波长范围的光的第三滤色器。所述第二滤色器和所述第三滤色器各自包括至少一种米氏共振颗粒和围绕所述至少一种米氏共振颗粒的透明介电质。所述滤色器阵列包括布置在所述第二滤色器和所述第三滤色器之间并且配置成防止所述第二滤色器的米氏共振颗粒和所述第三滤色器的米氏共振颗粒之间的相互作用的隔离壁。
所述图像传感器可进一步包括：多个颜色分离(分色)元件，其设置在所述第一光感测层和所述滤色器阵列之间并且配置成将透射通过所述第一光感测层的所述第二波长范围的光引向所述第二像素和将透射通过所述第一光感测层的所述第三波长范围的光引向所述第三像素。
所述图像传感器可进一步包括：多个驱动信号线，其从所述第二光感测层延伸到所述第一光感测层并且配置成将驱动信号传输到所述第一光感测层或接收来自所述第一光感测层的数据信号。
例如，所述隔离壁可由导电金属材料形成，和所述多个驱动信号线可通过所述隔离壁延伸到所述第一光感测层。
根据另一示例性实施方式的方面，显示装置包括：像素阵列，其包括二维地布置并且配置成显示图像的多个显示像素；和滤色器阵列，其设置在所述像素阵列上并且包括二维地布置且配置成透射不同波长的光的多个滤色器。所述多个滤色器各自包括至少一种米氏共振颗粒和围绕所述至少一种米氏共振颗粒的透明介电质。所述滤色器阵列包括布置在所述多个滤色器的相邻滤色器之间并且配置成防止所述多个滤色器的相邻滤色器的米氏共振颗粒之间的相互作用的隔离壁。
附图说明
由结合附图考虑的示例性实施方式的以下描述，这些和/或其它示例性的方面和优点将变得明晰和更容易理解，其中：
图1为示意性地说明根据一个示例性实施方式的滤色器阵列的横截面图；
图2为示意性地说明根据一个示例性实施方式的滤色器阵列的平面图；
图3为示意性地说明根据另一示例性实施方式的滤色器阵列的平面图；
图4为示意性地说明根据另一示例性实施方式的滤色器阵列的横截面图；
图5为说明在根据另一示例性实施方式的滤色器阵列中的米氏共振颗粒的示例性布置的平面图；
图6至8为说明根据米氏共振颗粒的布置的各滤色器的示例性透射率谱(透射光谱)的图；
图9和10为在根据另外的示例性实施方式的滤色器阵列中的隔离壁的示例性结构的平面图；
图11为说明在根据另一示例性实施方式的滤色器阵列中的隔离壁的示例性结构的横截面图；
图12为示意性地说明采用根据以上示例性实施方式的滤色器阵列的根据一个示例性实施方式的图像传感器的横截面图；
图13为示意性地说明包括根据以上示例性实施方式的滤色器阵列的根据另一示例性实施方式的图像传感器的横截面图；
图14为示意性地说明包括根据以上示例性实施方式的滤色器阵列的根据再一示例性实施方式的图像传感器的横截面图；
图15为示意性地说明包括根据以上示例性实施方式的滤色器阵列的根据再一示例性实施方式的图像传感器的横截面图；
图16为示意性地说明包括根据以上示例性实施方式的滤色器阵列的根据再一示例性实施方式的图像传感器的横截面图；
图17为示意性地说明包括根据以上示例性实施方式的滤色器阵列的根据再一示例性实施方式的图像传感器的横截面图；
图18为示意性地说明包括根据以上示例性实施方式的滤色器阵列的根据再一示例性实施方式的图像传感器的横截面图；
图19为示意性地说明根据另一示例性实施方式的滤色器的平面图；
图20A至20E为说明根据米氏共振颗粒的直径的各滤色器的示例性透射率谱的图；
图21为示意性地说明根据再一示例性实施方式的滤色器的平面图；和
图22A至22E为说明根据米氏共振颗粒的宽度的各滤色器的示例性透射率谱的图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图详细地描述包括无机滤色器的滤色器阵列、包括所述滤色器阵列的图像传感器、和包括所述滤色器阵列的显示装置。在附图中，相同的附图标记始终指的是相同的元件，并且为了说明的清楚，各元件的尺寸可被放大。本文中描述的示例性实施方式仅用于说明的目的，并且可由其进行多种变型。在下面的描述中，当在层状结构中一个元件被称为“在”另外的元件“上方”或“上”时，其可直接在所述另外的元件上、下面或侧面，同时与所述另外的元件进行接触，或者可在所述另外的元件上方、下方或侧面，而不与所述另外的元件进行接触。
尽管如上讨论的黑色矩阵的使用在显示装置中不是不寻常的，但是黑色矩阵在这样的装置中的作用是防止背光通过像素之间的间隙。相比之下，在图像传感器中，可使用金属栅格例如钨的金属栅格。然而，由于设置在图像传感器滤色器之上的微透镜可防止滤色器之间的串扰，因此这样的金属栅格的使用是任选的。金属栅格可通过防止在像素处的不想要的电荷积聚而提供电稳定性，但是也可导致量子效率的显著的、不合乎需要的劣化，因为与比较大的显示像素不同，图像传感器像素可为仅微米尺寸的。金属栅格的使用还可降低红外灵敏度并且因此提供在光谱串扰方面的轻微的降低。因此，本文中描述的隔离壁的作用可不同于金属栅格的作用，在于隔离壁可减少在像素边界处的相邻米氏共振体(共振器)之间的近场相互作用并且还使由于从米氏共振体的散射所致的光传播的横向流动最小化。
图1为示意性地说明根据一个示例性实施方式的滤色器阵列10的横截面图。参照图1，根据一个示例性实施方式的滤色器阵列10可包括：用于透射不同波长的光的以二维阵列布置的多个滤色器10A、10B、和10C，以及布置在滤色器10A与10B之间、和在滤色器10B与10C之间的隔离壁13。滤色器10A、10B、和10C各自可包括多个米氏共振颗粒12和将多个米氏共振颗粒12夹在中间的透明介电质11。
米氏共振颗粒12可以多种方式设置在滤色器10A、10B、和10C的每一个中。通常，“米氏共振”或“米氏散射”指的是在具有可与入射光的波长相比的尺寸大小的颗粒处发生的散射现象。根据“米氏共振”或“米氏散射”，光学共振发生在由颗粒的状况决定的一定波长范围内，并且在该一定波长范围内的光被所述颗粒强烈地散射。在本示例性实施方式中，滤色器10A、10B、和10C各自的颜色特性由相应滤色器10A、10B、和10C中的米氏共振颗粒的形状、尺寸、和厚度以及米氏共振颗粒之间的距离决定。
例如，可配置第一滤色器10A中的米氏共振颗粒12的形状、尺寸、和厚度以及米氏共振颗粒12之间的距离，使得第一滤色器10A可透射第一波长范围的光。因此，由于单独的米氏共振颗粒12的共振散射以及由于相邻米氏共振颗粒12的相互作用所致的共振和衍射，在入射于第一滤色器10A上的光之中，仅第一波长范围的光可透射通过第一滤色器10A并且第二和第三波长范围的光可被第一滤色器10A反射或吸收。
此外，可配置第二滤色器10B中的米氏共振颗粒12的形状、尺寸、和厚度以及所述米氏共振颗粒之间的距离，使得第二滤色器10B可透射不同于第一波长范围的第二波长范围的光。因此，由于单独的米氏共振颗粒12的共振散射以及由于相邻米氏共振颗粒12的相互作用所致的共振和衍射，在入射于第二滤色器10B上的光之中，仅第二波长范围的光可透射通过第二滤色器10B并且第一和第三波长范围的光可被第二滤色器10B反射或吸收。
类似地，可配置第三滤色器10C中的米氏共振颗粒12的形状、尺寸、和厚度以及所述米氏共振颗粒之间的距离，使得第三滤色器10C可透射不同于第一和第二波长范围的第三波长范围的光。因此，由于单独的米氏共振颗粒12的共振散射以及由于相邻米氏共振颗粒12的相互作用所致的共振和衍射，在入射于第三滤色器10C上的光之中，仅第三波长范围的光可透射通过第三滤色器10C并且第一和第二波长范围的光可被第三滤色器10C反射或吸收。
米氏共振颗粒12可以多种方式的任一种设置在透明介电质11中。米氏共振颗粒12的折射率可大于周围材料的折射率以确保高的共振效率。因此，米氏共振颗粒12的折射率可大于透明介电质11的折射率。例如，透明介电质11可由基于硅氧烷的旋涂玻璃(SOG)、透明聚合物、二氧化硅(SiO2)、或空气形成，和米氏共振颗粒12可由具有高折射率的材料例如锗(Ge)、非晶硅(a-Si)、多晶硅(p-Si)、结晶硅(c-Si)、III-V族化合物半导体、二氧化钛(TiO2)、和氮化硅(SiNx)形成。特别地，可使用由在可见光波长范围内具有大于3.5的折射率的材料形成的米氏共振颗粒12来提升共振效率。
各米氏共振颗粒12的直径或一边的长度可范围为约40纳米(nm)-约500nm以促进米氏共振。例如，米氏共振颗粒12可具有多种形状例如球、椭球、和多面体，但米氏共振颗粒12的形状不限于此。米氏共振颗粒12的厚度可范围为约50nm-约300nm，和纵横比可范围为约0.5-约6。
隔离壁13防止两个或更多个相邻的滤色器10A、10B、和10C中的米氏共振颗粒12的相互作用。在没有隔离壁13的情况下，滤色器10A、10B、或10C中的米氏共振颗粒12可与相邻滤色器中的米氏共振颗粒12相互作用并且由此影响相应滤色器10A、10B、和10C的共振特性。结果，具有在对于滤色器10A、10B、和10C各自设定的波长范围之外的波长的光可被散射。隔离壁13可由与透明介电质11的材料不同的材料形成以将相邻的滤色器10A、10B、和10C中的米氏共振颗粒12隔离。例如，隔离壁13可由如下形成：金属材料例如钨(W)、铝(Al)、金(Au)、银(Ag)、钛(Ti)、镍(Ni)、铂(Pt)、和其合金；介电材料例如氮化钛(TiN)；或空气。在透明介电质11为空气的情况中，隔离壁13可由除空气之外的任意以上材料形成。由于归因于隔离壁13，米氏共振颗粒12跨越隔离壁13的相互作用被最小化，因此滤色器10A、10B、和10C各自可保持期望的透射特性。
图2为示意性地说明根据一个示例性实施方式的滤色器阵列10的平面图。尽管为了示例性目的，在图1中显示三个滤色器10A、10B、和10C串联地(连续地)布置，但是滤色器10A、10B、和10C的数量和布置不限于此，而是在需要时可改变。例如，在图2的平面图中显示以矩形布置放置的四个滤色器10A-10D构成单位图案。然而，图2中显示的布置也是仅为了示例性目的而提供的。
参照图2，隔离壁13可形成将滤色器10A-10D的每一个完全包围的格栅结构。在滤色器10A-10D的每一个中，多个米氏共振颗粒12可以一定的周期规则地布置。在滤色器10A-10D的任一个中的米氏共振颗粒12的布置周期、尺寸、和形状可不同于在任意其它滤色器中的米氏共振颗粒12的那些，使得四个滤色器10A-10D的光透射特性可彼此不同。图2中显示设置在第一至第三滤色器10A-10C各自中的米氏共振颗粒12具有相同的形状，但在所述滤色器各自中具有不同的布置周期和尺寸，并且设置在第四滤色器10D中的米氏共振颗粒12具有与第一至第三滤色器10A-10C中的颗粒不同的布置周期、尺寸、和形状。然而，米氏共振颗粒12的布置周期、尺寸、和形状不限于图2中显示的实例。此外，一个滤色器10A、10B、10C、或10D中的米氏共振颗粒12可具有彼此不同的尺寸和形状。换句话说，甚至在滤色器10A-10D的每一个中可存在具有多种尺寸和形状的米氏共振颗粒12。
图3为示意性地说明根据另一示例性实施方式的滤色器阵列10的平面图。尽管在图2中显示米氏共振颗粒12是周期性地设置的，但是米氏共振颗粒12的布置不限于此。如图3中所示，例如，米氏共振颗粒12可无规地设置在滤色器10A-10D的每一个中。即，可自由地选择米氏共振颗粒12的形状、尺寸、和布置图案以满足对于滤色器10A-10D各自所设定的颜色特性。例如，对于滤色器10A-10D各自的米氏共振颗粒12的形状、尺寸、和布置图案可使用计算机模拟确定，使得滤色器10A-10D各自可分别具有期望的颜色特性。
尽管在图2和3中显示以矩形形状设置的四个滤色器10A-10D具有彼此不同的颜色特性，但是所述滤色器的颜色特性不限于此。例如，在滤色器阵列10具有拜耳(Bayer)图案结构的情况中，可设计滤色器10A-10D使得对角地设置的第一滤色器10A和第四滤色器10D透射绿色光，第二滤色器10B透射红色光，和第三滤色器10C透射蓝色光。在这样的情况中，第一滤色器10A中的米氏共振颗粒12的形状、尺寸、和布置图案可与第四滤色器10D中的颗粒的那些相同。
图4为示意性地说明根据另一示例性实施方式的滤色器阵列10的横截面图。在图1中，所有三个滤色器10A、10B、和10C以及三个滤色器10A、10B、和10C中的米氏共振颗粒12具有相同的厚度“h”。然而，为了获得期望的共振特性，可改变米氏共振颗粒12的厚度。例如，如图4中所示，三个滤色器10A、10B、和10C中的米氏共振颗粒12的厚度可彼此不同。此外，尽管在图4中显示设置在滤色器10A、10B、和10C之一中的米氏共振颗粒12具有相同的厚度，但是在需要时在单个滤色器中的米氏共振颗粒12可具有彼此不同的厚度。
图5为说明根据另一示例性实施方式的滤色器阵列10中的米氏共振颗粒12的示例性布置的平面图。尽管为了描述的方便，仅在图5中显示单个滤色器，但是图5中显示的结构可应用于滤色器10A-10D的任一个。参照图5，滤色器10A-10D各自可配置成包括多个单位单元14，多个单位单元14各自包括多个米氏共振颗粒12。单位单元14各自中的多个米氏共振颗粒12可无规地布置。滤色器10A-10D各自中的多个单位单元14可规则地设置在所述滤色器中以具有一定的周期，但在滤色器10A-10D之间，布置单位单元14的周期可不同。在这样的结构中，各滤色器10A、10B、10C、或10D的共振特性可取决于单位单元14的相应周期。此外，即使当在滤色器10A-10D的每一个中单位单元14的布置周期是相同的时，各滤色器10A、10B、10C、或10D的共振特性也可取决于单位单元14内的米氏共振颗粒12的形状、尺寸、和布置图案。因此，通过选择米氏共振颗粒12的形状、尺寸、和布置图案、以及单位单元14的布置周期的合适的组合，可如所需要地精确地确定滤色器10A-10D的颜色特性。
图6至8为说明根据米氏共振颗粒12的布置的各滤色器的示例性透射率谱的图。在图6至8的滤色器中，使用由多晶硅形成的米氏共振颗粒12，并且在与图6至8对应的滤色器之间，米氏共振颗粒12的厚度、布置周期、和宽度分别有差别。在所述图中，水平轴度量入射光的波长并且在纵轴上绘制透射率。为了比较，一起绘制相关技术的有机滤色器的透射率特性作为通过图例B’、G’、和R’表示的图。
首先，图6说明在其中米氏共振颗粒12的厚度为200nm、布置周期为260nm、且宽度为130nm的情况中的透射率谱。如由通过图例B表示的实线图所显示的，滤色器在吸收或反射红色光和绿色光的同时透射蓝色光的大部分。图7说明在米氏共振颗粒12的厚度为200nm、布置周期为320nm、且宽度为170nm的情况中的透射率谱。如由通过图例G表示的实线图所显示的，滤色器在吸收或反射蓝色光和红色光的同时透射绿色光的大部分。图8说明在米氏共振颗粒12的厚度为150nm、布置周期为260nm、且宽度为220nm的情况中的透射率谱。如由通过图例R表示的实线图所显示的，滤色器在吸收或反射蓝色光和绿色光的同时透射红色光的大部分。因此，通过改变米氏共振颗粒12的形状、尺寸、周期、和布置图案，可精确地调节滤色器的透射率谱。
另一方面，尽管隔离壁13在上面被描述为形成完全包围滤色器10A-10D的每一个的格栅结构，但隔离壁13的结构或形状不限于此。可使用任意形状的隔离壁13，只要隔离壁13阻碍属于相邻的滤色器10A-10D的米氏共振颗粒12之间的相互作用。例如，图9和10为说明根据另一示例性实施方式的滤色器阵列19中的隔离壁13的示例性结构的平面图。如图9中所示，可在各滤色器10A、10B、10C、或10D的顶点附近切割隔离壁13，使得在所述滤色器各自的角落处在隔离壁13中存在间隙。因此，隔离壁13可仅设置在各滤色器10A、10B、10C、或10D的边(侧面)处，使得隔离壁13被不连续地划分成多个部分。此外，参照图10，隔离壁13可包括沿着滤色器10A-10D各自的边界设置的多个隔离构件13A。多个隔离构件13A可具有任意形状例如圆形和多边形的横截面，并且可彼此间隔开一定距离。尽管在图9的实例中在滤色器10A-10D的各边处设置一个隔离壁13，但是在图10的实例中在滤色器10A-10D的各边处设置多个隔离构件13A。
图11为说明根据另一示例性实施方式的滤色器阵列10中的隔离壁13的示例性结构的横截面图。如图11中所示，可使用空气作为隔离壁13的隔离材料。在这种情况中，两个相邻的介电质层11可间隔开一定间隙，并且两个相邻的介电质层11之间的间隙可用空气填充，由此形成所述隔离壁。
如上所述，根据所公开的实施方式的滤色器阵列10为利用米氏共振颗粒12的无机滤色器阵列。这样的滤色器阵列10的制造不需要使用染料或颜料，并且通过使用通常的平版印刷术(光刻法)和图案化技术可同时形成用于所有颜色的滤色器10A-10D。因此，与相关技术的有机滤色器的制造过程相比，根据所公开的示例性实施方式的滤色器阵列10的制造过程可简化。此外，滤色器阵列10中的各滤色器10A、10B、10C、或10D的厚度可减小，因为可根据设置在其中的米氏共振颗粒12的形状、尺寸、厚度、和布置图案容易地调节各滤色器10A、10B、10C、或10D的颜色特性。例如，根据本文中公开的示例性实施方式的滤色器阵列10中的各滤色器10A、10B、10C、或10D的厚度范围为约200nm-300nm。因此，当将根据本文中公开的示例性实施方式的滤色器阵列10安装在图像传感器或显示装置中时，可抑制由倾斜地入射的光导致的串扰。
图12为示意性地说明采用根据以上讨论的示例性实施方式的滤色器阵列10的根据一个示例性实施方式的图像传感器100的横截面图。参照图12，图像传感器100可包括：配置成将入射光的强度转换成电信号的光感测层110、设置在光感测层110上的具有多个滤色器10A-10C的滤色器阵列10、和设置在滤色器阵列10上的多个微透镜130。此外，在需要时，图像传感器100可进一步包括设置在光感测层110和滤色器阵列10之间的抗反射层120，以防止从滤色器阵列10入射的光反射到光感测层110上。
光感测层110包括以二维阵列布置的多个独立的像素110A、110B、和110C，并且彼此相邻的像素可通过沟槽111分离。对于像素110A-110C各自可提供单独的滤色器10A、10B、或10C。例如，透射第一波长范围的光的第一滤色器10A可设置在第一像素110A上，透射第二波长范围的光的第二滤色器10B可设置在第二像素110B上，且透射第三波长范围的光的第三滤色器10C可设置在第三像素110C上。因此，第一像素110A可检测第一波长范围的光的强度，第二像素110B可检测第二波长范围的光的强度，和第三像素110C可检测第三波长范围的光的强度。布置多个微透镜130以将入射光聚焦在分别对应的像素110A-110C上。
尽管图12说明其中滤色器阵列10安装在图像传感器100中的情况，但滤色器阵列10也可类似地应用于显示装置。在这样的情况中，图12中显示的像素110A-110C可为用于显示图像的显示像素，而不是检测入射在其上的光的光感测像素。所述显示像素可例如以液晶层、或以发射白色光的有机发光层提供。在其中滤色器阵列10应用于显示装置的情况中，可省略设置在滤色器阵列10上的微透镜。
图13为示意性地说明采用以上讨论的滤色器阵列10的根据另一示例性实施方式的图像传感器200的横截面图。参照图13，图像传感器200可包括：包括吸收和检测第一波长范围的光并且透射其它波长范围的光的多个第一像素110A的第一光感测层140、包括检测第二波长范围的光的多个第二像素110B和检测第三波长范围的光的多个第三像素110C的第二光感测层145、以及设置在第一光感测层140和第二光感测层145之间的滤色器阵列10。此外，图像传感器200可进一步包括设置在第二光感测层145和滤色器阵列10之间的抗反射层120以防止从滤色器阵列10入射的光反射到第二光感测层145上。
第一光感测层140和第二光感测层145可如图13中所显示地堆叠。更具体地，滤色器阵列10可设置在第二光感测层145的上表面上，且第一光感测层140设置在滤色器阵列10的上表面上，使得第一光感测层140与第二光感测层145相反地设置。在这种情况中，第一光感测层140和第二光感测层145可配置成检测不同波长范围的光。特别地，第一光感测层140可配置成吸收待检测的仅第一波长范围的光且可透射第二和第三波长范围的光。
例如，第一光感测层140可吸收仅绿色波长范围的光并且透射红色和蓝色波长范围的光。具有这样的特性的第一光感测层140可包括例如如下的材料：基于若丹明的颜料、基于部花青的颜料、或喹吖啶酮。然而，在本示例性实施方式中，第一光感测层140的吸收波长范围不限于绿色波长范围。替代地，第一光感测层140可配置成吸收和检测仅红色波长范围的光并且透射蓝色和绿色波长范围的光。替代地，第一光感测层140可吸收和检测仅蓝色波长范围的光并且透射绿色和红色波长范围的光。例如，第一光感测层140可包括基于酞菁的颜料以检测红色波长范围的光，或者可包括例如如下的材料以检测蓝色波长范围的光：基于香豆素的颜料、三-(8-羟基喹啉)铝(Alq3)、或基于部花青的颜料。
如上所述，入射在图像传感器200上的第一波长范围的光被第一光感测层140吸收，并且仅第二和第三波长范围的光可透射通过第一光感测层140。透射通过第一光感测层140的第二和第三波长范围的光可入射在滤色器阵列10上。滤色器阵列10可包括设置在第二像素110B上并且配置成透射仅第二波长范围的光的第二滤色器10B、和设置在第三像素110C上并且配置成透射仅第三波长范围的光的第三滤色器10C。因此，在透射通过第一光感测层140的第二和第三波长范围的光之中，第二波长范围的光可透射通过第二滤色器10B且入射在第二光感测层145中的第二像素110B上。此外，在透射通过第一光感测层140的光之中，第三波长范围的光可透射通过第三滤色器10C并且入射在第二光感测层145中的第三像素110C上。
另外，图像传感器200可进一步包括分别设置在第一光感测层140的下表面和上表面上的第一透明电极141和第二透明电极142、设置在第二透明电极142之上的多个微透镜130、以及适于将驱动信号传输到第一光感测层140或者接收来自第一光感测层140的数据信号的驱动信号线112。例如，第一透明电极141可为独立地向第一光感测层140中的第一像素110A的每一个提供驱动信号的像素电极。在这种情况中，可对于分别对应的第一像素110A独立地设置多个第一透明电极141。第二透明电极142可为由第一光感测层140中的所有第一像素110A共享的公共电极。第一和第二透明电极141和142可由例如透明导电氧化物例如氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)、氧化铝锌(AZO)、和氧化镓锌(GZO)形成。
驱动电路(未在图13的横截面图中示出)可设置在第二光感测层145下面以控制第一光感测层140和第二光感测层145的运行和处理从第一光感测层140和第二光感测层145接收的数据。驱动信号线112将设置在第二光感测层145下面的驱动电路连接到第一光感测层140。例如，驱动信号线112可沿着沟槽111设置在第二像素110B和第三像素110C之间。此外，驱动信号线112可穿透抗反射层120以连接到滤色器阵列10的隔离壁13。在这种情况中，隔离壁13可由导电金属形成以电连接到第一透明电极141。同时，隔离壁13可具有如图9或图10中所示的不连续的结构，使得隔离壁13电连接到与其相应的第一透明电极141的仅一个。因此，驱动信号线112可通过滤色器阵列10中的隔离壁13延伸到第一光感测层140。
根据本示例性实施方式的图像传感器200，每单位面积的像素的数量可增加，因为第一光感测层140和第二光感测层145以堆叠方式布置。因此，图像传感器200的分辨率可提升。此外，光的损失可减少，因为第一光感测层140吸收和检测第一波长范围的光的大部分且透射第二和第三波长范围的光的大部分，并且第二光感测层145检测透射通过第一光感测层140的第二和第三波长范围的光。因此，第一至第三波长范围的光的大部分可被有效地利用，并且在所有波长范围内图像传感器200的灵敏度都可改善。
图14为示意性地说明采用以上讨论的滤色器阵列10的根据另一示例性实施方式的图像传感器300的横截面图。参照图14，图像传感器300可包括：包括吸收和检测第一波长范围的光并且透射其它波长范围的光的多个第一像素110A的第一光感测层140、包括检测第二波长范围的光的多个第二像素110B和检测第三波长范围的光的多个第三像素110C的第二光感测层145、设置在第一光感测层140和第二光感测层145之间的透明间隔体层150、设置在透明间隔体层150中的颜色分离元件151、以及设置在透明间隔体层150和第二光感测层145之间的滤色器阵列10。此外，图像传感器300可进一步包括设置在第二光感测层145和滤色器阵列10之间的抗反射层120以防止从滤色器阵列10入射的光反射到第二光感测层145上。
如以上参照图13所讨论的，入射在图像传感器300上的第一波长范围的光被第一光感测层140吸收，并且仅第二和第三波长范围的光可透射通过第一光感测层140。在图14的图像传感器300中，透射通过第一光感测层140的第二和第三波长范围的光可入射在透明间隔体层150上并且通过颜色分离元件151分离。颜色分离元件151设置在第二光感测层145的光进入侧以将入射光根据波长分离，使得不同波长的光可进入与相应的波长对应的像素中。颜色分离元件151可通过如下将入射光的颜色分离：通过使用根据波长而改变的光的衍射或折射性质根据波长改变光的传播方向。为了该操作，颜色分离元件151可由具有比围绕颜色分离元件151的间隔体层150的折射率大的折射率的材料形成。例如，间隔体层150可由二氧化硅(SiO2)或基于氧化硅的旋涂玻璃(SOG)形成，且颜色分离元件151可由具有高折射率的材料例如二氧化钛(TiO2)、氮化硅(SiNx，Si3N4)、硫化锌(ZnS)、和硒化锌(ZnSe)形成。多种结构例如透明的对称或不对称的棒结构和具有倾斜的表面的棱柱结构在本领域中被知晓作为适合用于所述颜色分离元件的结构。因此，颜色分离元件151的结构可根据期望的出射光的光谱以任意各种方式设计。
如图14中所示，颜色分离元件151可配置成将入射在其上的光分离成第二波长范围的光C2和第三波长范围的光C3，使得第二波长范围的光C2传播到第二光感测层145中的第二像素110B并且第三波长范围的光C3传播到第三像素110C。例如，颜色分离元件151可设计成将第二波长范围的光C2的传播方向改变成面向侧下方的倾斜方向，同时不改变第三波长范围的光C3的传播方向。然后，第三波长范围的光C3可入射在直接地(径直地)位于颜色分离元件151下面的第三像素110C上，并且第二波长范围的光C2可入射在位于颜色分离元件151的侧面(横向侧)的第二像素110B上。结果，位于颜色分离元件151的侧面的第二像素110B可检测第二波长范围的光C2，且位于颜色分离元件151下面的第三像素110C可检测第三波长范围的光C3。
在图14中显示的示例性实施方式中，通过颜色分离元件151分离的第二波长范围的光C2入射在第二滤色器10B上并且可以小的损失透射通过第二滤色器10B。类似地，通过颜色分离元件151分离的第三波长范围的光C3入射在第三滤色器10C上并且可以小的损失透射通过第三滤色器10C。同时，第一光感测层140可吸收几乎所有第一波长范围的光。因此，可有效地利用第一至第三波长范围的光。结果，在所有波长范围内图像传感器300的灵敏度都可提升。此外，由于颜色分离元件151可配置成分离仅两个波长范围的光，因此可容易地设计和制造颜色分离元件151。
图15为示意性地说明采用以上讨论的滤色器阵列10的根据再一示例性实施方式的图像传感器400的横截面图。参照图15，图像传感器400可包括：具有通过沟槽111分离的多个像素110A、110B、和110C的光感测层110，设置在光感测层110上的抗反射层120，和滤色器阵列10。滤色器阵列10可包括多个滤色器10A、10B、和10C，以及布置在滤色器10A与10B之间、和在滤色器10B与10C之间的隔离壁13。隔离壁13可为空气。滤色器10A、10B、和10C各自可包括多个米氏共振颗粒12和围绕多个米氏共振颗粒12的透明介电质11。透明介电质11可完全覆盖多个米氏共振颗粒12的上表面。
图16为示意性地说明采用以上讨论的滤色器阵列10的根据再一示例性实施方式的图像传感器500的横截面图。参照图16，图像传感器500具有与图像传感器400相同的结构，除了滤色器10A、10B、和10C各自进一步包括设置在透明介电质11上的微透镜130之外。
图17为示意性地说明采用以上讨论的滤色器阵列10的根据再一示例性实施方式的图像传感器600的横截面图。参照图17，图像传感器600具有与图像传感器400相同的结构，除了如下之外：透明介电质11的上表面是凸地弯曲的，使得透明介电质11充当微透镜。
图18为示意性地说明采用以上讨论的滤色器阵列10的根据再一示例性实施方式的图像传感器700的横截面图。参照图18，图像传感器700可包括：具有通过沟槽111分离的多个像素110A、110B、和110C的光感测层110，设置在光感测层110上的抗反射层120，具有多个滤色器10A、10B、和10C以及布置在滤色器10A与10B之间和在滤色器10B与10C之间的隔离壁13的滤色器阵列10，和多个平坦化层121。多个平坦化层121各自设置在抗反射层120与多个滤色器10A、10B、和10C的每一个之间。图像传感器700可进一步包括多个金属栅格122。多个金属栅格122各自可设置在两个相邻的平坦化层121之间。隔离壁13可设置在金属栅格122的每一个上。
图19为示意性地说明根据另一示例性实施方式的滤色器10A的平面图。参照图19，滤色器10A可包括四个第一米氏共振颗粒12A。第一米氏共振颗粒12A各自可具有四分之一圆形形状并且设置在滤色器10A的角落处。滤色器10A可进一步包括具有圆形形状的第二米氏共振颗粒12B。第二米氏共振颗粒12B可设置在滤色器10A的中心部分处。第一和第二米氏共振颗粒12A和12B的高度可范围为约200nm-约300nm，并且第一和第二米氏共振颗粒12A和12B的直径d可范围为约60nm-约180nm。
图20A至20E为说明根据第一和第二米氏共振颗粒12A和12B的直径的各滤色器的示例性透射率谱的图。在图20A至20E的滤色器中，使用由多晶硅形成的第一和第二米氏共振颗粒12A和12B，并且在分别与图20A至20E对应的滤色器之间，第一米氏共振颗粒12A的直径d1和第二米氏共振颗粒12B的直径d2有差别。为了比较，通过虚线图一起显示相关技术的有机滤色器的透射率特性。
如通过图20A中的实线图所显示的，当d1＝90nm，d2＝120nm，p＝210nm，且h＝250nm(其中p为相邻的两个滤色器之间的间距，和h为第一和第二米氏共振颗粒12A和12B的高度)时，滤色器透射红色光的大部分。如通过图20B中的实线图所显示的，当d1＝60nm，d2＝180nm，p＝260nm，且h＝250nm时，滤色器透射绿色光的大部分。如通过图20C中的实线图所显示的，当d1＝150nm，d2＝0nm，p＝270nm，且h＝200nm时，滤色器透射蓝色光的大部分。如通过图20D中的实线图所显示的，当d1＝110nm，d2＝60nm，p＝280nm，且h＝200nm时，滤色器透射品红色光的大部分。如通过图20E中的实线图所显示的，当d1＝120nm，d2＝110nm，p＝200nm，且h＝300nm时，滤色器透射黄色光的大部分。
图21为示意性地说明根据再示例性实施方式的滤色器10A的平面图。参照图21，滤色器10A可包括具有方形形状的米氏共振颗粒12。米氏共振颗粒12可设置在滤色器10A的中心部分处。米氏共振颗粒12的宽度w可范围为约100nm-约200nm。
图22A至22E为说明根据米氏共振颗粒12的宽度的各滤色器的示例性透射率谱的图。在图22A至22E的滤色器中，使用由多晶硅形成的米氏共振颗粒12，并且在分别与图22A至22E对应的滤色器之间，宽度W有差别。为了比较，通过虚线图一起显示相关技术的有机滤色器的透射率特性。
如通过图22A中的实线图所显示的，当w＝220nm，h＝150nm，且p＝260nm(其中h为米氏共振颗粒12的高度，和p为相邻的两个滤色器之间的间距)时，滤色器透射红色光的大部分。如通过图22B中的实线图所显示的，当w＝170nm，h＝200nm，且p＝320nm时，滤色器透射绿色光的大部分。如通过图22C中的实线图所显示的，当w＝130nm，h＝200nm，且p＝260nm时，滤色器透射蓝色光的大部分。如通过图22D中的实线图所显示的，当w＝100nm，h＝200nm，且p＝260nm时，滤色器透射品红色光的大部分。如通过图22E中的实线图所显示的，当w＝130nm，h＝150nm，且p＝140nm时，滤色器透射黄色光的大部分。
以上已经参照附图描述了包括无机滤色器的滤色器阵列、以及采用滤色器阵列的图像传感器和显示装置的多种示例性实施方式。然而，应理解，本文中描述的示例性实施方式将仅在描述的意义上考虑且不用于限制的目的。各示例性实施方式中的特征或方面的描述应典型地被认为可用于其它示例性实施方式中的其它类似特征或方面。
尽管已经参照附图描述了本公开内容的一个或多个示例性实施方式，但是本领域普通技术人员将理解，在不背离如所附权利要求所限定的本公开内容的精神和范围的情况下，可在其中进行形式和细节方面的多种变化。

Claims (23)

1.滤色器阵列，包括：
二维地布置的多个滤色器，其中所述多个滤色器各自包括至少一种米氏共振颗粒和围绕所述至少一种米氏共振颗粒的透明介电质；以及
布置在所述多个滤色器的相邻滤色器之间并且配置成防止所述多个滤色器的相邻滤色器的米氏共振颗粒之间的相互作用的隔离壁。
2.如权利要求1所述的滤色器阵列，其中所述多个滤色器包括配置成透射第一波长范围的光的第一滤色器和配置成透射不同于所述第一波长范围的第二波长范围的光的第二滤色器。
3.如权利要求1所述的滤色器阵列，其中所述至少一种米氏共振颗粒的折射率大于透明介电质的折射率。
4.如权利要求3所述的滤色器阵列，其中所述至少一种米氏共振颗粒由选自如下的至少一种材料形成：锗(Ge)、非晶硅(a-Si)、多晶硅(p-Si)、结晶硅(c-Si)、III-V族化合物半导体、二氧化钛(TiO2)、和氮化硅(SiNx)。
5.如权利要求3所述的滤色器阵列，其中所述至少一种米氏共振颗粒对于可见光具有大于3.5的折射率。
6.如权利要求1所述的滤色器阵列，其中所述透明介电质包括如下之一：基于硅氧烷的旋涂玻璃(SOG)、透明聚合物、二氧化硅(SiO2)、和空气。
7.如权利要求1所述的滤色器阵列，其中所述隔离壁由第一材料形成，和所述透明介电质由不同于所述第一材料的第二材料形成。
8.如权利要求7所述的滤色器阵列，其中所述隔离壁由选自如下的至少一种材料形成：钨(W)、铝(Al)、金(Au)、银(Ag)、钛(Ti)、镍(Ni)、铂(Pt)、其合金、氮化钛(TiN)、和空气。
9.如权利要求1所述的滤色器阵列，其中所述多个滤色器各自的厚度在200nm-300nm的范围内。
10.如权利要求1所述的滤色器阵列，其中所述至少一种米氏共振颗粒各自的纵横比在0.5-6的范围内。
11.如权利要求2所述的滤色器阵列，其中由于所述第一滤色器的至少一种米氏共振颗粒各自的形状、尺寸、和厚度以及所述第一滤色器的米氏共振颗粒之间的距离，所述第一滤色器透射所述第一波长范围的光，和
由于所述第二滤色器的至少一种米氏共振颗粒各自的形状、尺寸、和厚度以及所述第二滤色器的米氏共振颗粒之间的距离，所述第二滤色器透射所述第二波长范围的光。
12.如权利要求1所述的滤色器阵列，其中所述多个滤色器各自包括周期性地布置在其中的多个单位单元，所述多个单位单元各自包括无规地布置在其中的多个米氏共振颗粒。
13.如权利要求1所述的滤色器阵列，其中所述隔离壁包括沿着所述多个滤色器各自的边界布置的多个隔离构件，
其中所述多个隔离构件彼此间隔开。
14.如权利要求1所述的滤色器阵列，其中所述多个滤色器各自包括四个第一米氏共振颗粒，所述第一米氏共振颗粒各自具有四分之一圆形形状并且设置在所述多个滤色器各自的角落处。
15.如权利要求14所述的滤色器阵列，其中所述多个滤色器各自进一步包括第二米氏共振颗粒，所述第二米氏共振颗粒具有圆形形状并且设置在所述多个滤色器各自的中心部分处。
16.如权利要求1所述的滤色器阵列，其中所述多个滤色器各自包括方形形状的米氏共振颗粒，所述方形形状的米氏共振颗粒设置在所述多个滤色器各自的中心部分处。
17.图像传感器，包括：
包括二维地布置并且配置成检测多个不同波长范围的光的多个像素的阵列的光感测层；和
设置在所述光感测层上的如权利要求1-16任一项所述的滤色器阵列，其中所述多个滤色器配置成透射所述多个不同波长范围的光。
18.如权利要求17所述的图像传感器，进一步包括：
设置在所述光感测层和所述滤色器阵列之间的抗反射层。
19.图像传感器，包括：
第一光感测层，其包括配置成吸收和检测第一波长范围的光并且透射在所述第一波长范围之外的光的第一像素；
第二光感测层，其面对所述第一光感测层并且包括配置成检测不同于所述第一波长范围的第二波长范围的光的第二像素、以及配置成检测不同于所述第一波长范围和所述第二波长范围的第三波长范围的光的第三像素；以及
设置在所述第一光感测层和所述第二光感测层之间的滤色器阵列，所述滤色器阵列包括面对所述第二像素并且配置成透射所述第二波长范围的光的第二滤色器以及面对所述第三像素并且配置成透射所述第三波长范围的光的第三滤色器，
其中所述第二滤色器和所述第三滤色器各自包括至少一种米氏共振颗粒和围绕所述至少一种米氏共振颗粒的透明介电质，
其中所述滤色器阵列包括布置在所述第二滤色器和所述第三滤色器之间并且配置成防止所述第二滤色器的米氏共振颗粒和所述第三滤色器的米氏共振颗粒之间的相互作用的隔离壁。
20.如权利要求19所述的图像传感器，其进一步包括：
设置在所述第一光感测层和所述滤色器阵列之间的多个颜色分离元件，所述多个颜色分离元件配置成将透射通过所述第一光感测层的所述第二波长范围的光引向所述第二像素和将透射通过所述第一光感测层的所述第三波长范围的光引向所述第三像素。
21.如权利要求19所述的图像传感器，其进一步包括：
从所述第二光感测层延伸到所述第一光感测层的多个驱动信号线，所述多个驱动信号线配置成将驱动信号传输到所述第一光感测层或接收来自所述第一光感测层的数据信号。
22.如权利要求21所述的图像传感器，其中所述隔离壁包括导电金属材料，和所述多个驱动信号线通过所述隔离壁延伸到所述第一光感测层。
23.显示装置，包括：
像素阵列，其包括二维地布置并且配置成显示图像的多个显示像素；和
如权利要求1-16任一项所述的滤色器阵列，其设置在所述像素阵列上，其中所述多个滤色器配置成透射多个不同波长范围的光。
CN201710144236.6A 2016-03-10 2017-03-10 滤色器阵列、及包括滤色器阵列的图像传感器和显示装置 Active CN107180841B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160029095A KR102568789B1 (ko) 2016-03-10 2016-03-10 무기 컬러 필터를 포함하는 컬러 필터 어레이, 상기 컬러 필터 어레이를 포함하는 이미지 센서 및 디스플레이 장치
KR10-2016-0029095 2016-03-10

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107180841A true CN107180841A (zh) 2017-09-19
CN107180841B CN107180841B (zh) 2023-08-15

Family

ID=58358354

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710144236.6A Active CN107180841B (zh) 2016-03-10 2017-03-10 滤色器阵列、及包括滤色器阵列的图像传感器和显示装置

Country Status (4)

Country Link
US (4) US10739188B2 (zh)
EP (1) EP3217196B1 (zh)
KR (1) KR102568789B1 (zh)
CN (1) CN107180841B (zh)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108957831A (zh) * 2018-07-06 2018-12-07 京东方科技集团股份有限公司 一种彩膜基板、显示装置
CN110310969A (zh) * 2019-07-08 2019-10-08 Oppo广东移动通信有限公司 一种像素结构、cis和终端
CN110828490A (zh) * 2018-08-07 2020-02-21 联华电子股份有限公司 背照式影像传感器
CN112562584A (zh) * 2019-09-26 2021-03-26 苹果公司 显示面板光学串扰补偿系统和方法
CN112770020A (zh) * 2019-11-05 2021-05-07 北京小米移动软件有限公司 图像传感模组、方法、装置、电子设备及介质
CN115275048A (zh) * 2022-07-20 2022-11-01 武汉华星光电半导体显示技术有限公司 一种显示面板及移动终端
CN116381987A (zh) * 2023-05-31 2023-07-04 惠科股份有限公司 背光模组和显示装置
CN116540452A (zh) * 2023-05-31 2023-08-04 惠科股份有限公司 背光模组和显示装置
US11735612B2 (en) 2019-09-26 2023-08-22 Apple Inc. Display panel optical cross-talk compensation systems and methods

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150010230A (ko) * 2013-07-18 2015-01-28 삼성전자주식회사 단일 필터를 이용하여 대상체의 컬러 영상 및 깊이 영상을 생성하는 방법 및 장치.
EP3569135A4 (en) * 2017-01-16 2020-09-16 Sony Corporation OPTICAL BYPASS SYSTEM, IMAGING DEVICE AND IMAGING SYSTEM
WO2018209821A1 (zh) * 2017-05-15 2018-11-22 惠州市海尼克电子科技有限公司 能同时检测不同波长光谱的光敏检测元件
JP2019041352A (ja) * 2017-08-29 2019-03-14 キヤノン株式会社 撮像装置及び撮像システム
US10498947B2 (en) 2017-10-30 2019-12-03 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Image sensor including light shielding layer and patterned dielectric layer
US11675115B2 (en) 2018-10-19 2023-06-13 Visera Technologies Company Limited Optical devices
NO346066B1 (en) * 2019-03-06 2022-01-31 Submerged As Sea lice detection device and method for detection of sea lice
EP3812802A1 (en) * 2019-10-23 2021-04-28 Samsung Electronics Co., Ltd. Image sensor including color separating lens array and electronic apparatus including the image sensor
CN111045122B (zh) * 2020-01-08 2024-06-04 中国人民解放军国防科技大学 基于圆形孔阵列的表面等离子体显示像素结构
JP7469946B2 (ja) * 2020-04-13 2024-04-17 浜松ホトニクス株式会社 光学素子の製造方法、及び、光学素子
KR20220047465A (ko) * 2020-10-08 2022-04-18 삼성전자주식회사 이미지 센서 및 그 제조 방법
CN114447007A (zh) * 2020-10-30 2022-05-06 三星电子株式会社 包括分色透镜阵列的图像传感器和包括该图像传感器的电子设备
KR20230098831A (ko) * 2020-11-02 2023-07-04 더 보드 오브 트러스티즈 오프 더 리랜드 스탠포드 쥬니어 유니버시티 이미지 센싱용 컬러 라우터
KR102587961B1 (ko) * 2021-08-05 2023-10-11 삼성전자주식회사 색분리 렌즈 어레이를 구비하는 이미지 센서 및 이를 포함하는 전자 장치
TW202310378A (zh) * 2021-08-06 2023-03-01 日商索尼半導體解決方案公司 光檢測器、光檢測器之製造方法及電子機器

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1573466A (zh) * 2003-06-17 2005-02-02 精工爱普生株式会社 滤色器阵列及其制造方法、显示装置、投影型显示装置
CN1769956A (zh) * 2004-09-27 2006-05-10 Idc公司 具有一带有集成滤色器的空间光调制器阵列的显示装置
CN1963652A (zh) * 2005-11-09 2007-05-16 株式会社普利司通 信息显示用面板
CN102103224A (zh) * 2009-12-18 2011-06-22 乐金显示有限公司 利用表面等离子体的滤色器、液晶显示设备及其制造方法
CN105047679A (zh) * 2014-04-22 2015-11-11 奥普蒂兹公司 滤色器和光电二极管图案化配置
US20160065814A1 (en) * 2014-08-26 2016-03-03 Samsung Electronics Co., Ltd. Color filter array, method of manufacturing the same, and image sensor including the same

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4548473A (en) * 1983-05-12 1985-10-22 Honeywell Inc. Optical filter
KR100595898B1 (ko) * 2003-12-31 2006-07-03 동부일렉트로닉스 주식회사 이미지 센서 및 그 제조방법
US8310441B2 (en) 2004-09-27 2012-11-13 Qualcomm Mems Technologies, Inc. Method and system for writing data to MEMS display elements
EP1785767A1 (en) 2005-11-09 2007-05-16 Bridgestone Corporation Information display panel
TWI321675B (en) * 2005-12-27 2010-03-11 Au Optronics Corp Liquid crystal display panel
US7701024B2 (en) 2006-12-13 2010-04-20 Panasonic Corporation Solid-state imaging device, manufactoring method thereof and camera
US20090091644A1 (en) * 2007-10-05 2009-04-09 Mackey Jeffrey L Metallic nanostructure color filter array and method of making the same
US8673217B2 (en) * 2007-10-18 2014-03-18 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Sensor using plasmon resonance
US9000353B2 (en) 2010-06-22 2015-04-07 President And Fellows Of Harvard College Light absorption and filtering properties of vertically oriented semiconductor nano wires
US20100149396A1 (en) 2008-12-16 2010-06-17 Summa Joseph R Image sensor with inlaid color pixels in etched panchromatic array
US9395473B2 (en) * 2009-03-20 2016-07-19 Nanolambda, Inc. Nano-optic filter array based sensor
US8330840B2 (en) 2009-08-06 2012-12-11 Aptina Imaging Corporation Image sensor with multilayer interference filters
EP2534512A1 (en) * 2010-02-11 2012-12-19 Hewlett Packard Development Company, L.P. Plasmonic element with waveguide trapping
JP5651986B2 (ja) * 2010-04-02 2015-01-14 ソニー株式会社 固体撮像装置とその製造方法、並びに電子機器及びカメラモジュール
KR101133154B1 (ko) * 2011-02-03 2012-04-06 디지털옵틱스 코포레이션 이스트 상이한 파장을 균일하게 수광하기 위한 차등 높이 실리콘을 포함하는 이면 조사 센서 패키지
US20130293751A1 (en) * 2012-05-03 2013-11-07 Aptina Imaging Corporation Imaging systems with separated color filter elements
KR20150067141A (ko) 2012-08-13 2015-06-17 프레지던트 앤드 펠로우즈 오브 하바드 칼리지 실리콘 나노와이어를 이용한 다중 스펙트럼 이미징
KR20150089644A (ko) 2014-01-28 2015-08-05 에스케이하이닉스 주식회사 이미지 센서 및 그 제조 방법
JP2015146304A (ja) * 2014-02-04 2015-08-13 ソニー株式会社 表示装置、および電子機器
US9799697B2 (en) * 2014-04-25 2017-10-24 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Back side illuminated image sensor with deep trench isolation structures and self-aligned color filters
KR102261855B1 (ko) 2014-06-13 2021-06-07 삼성전자주식회사 색분리 소자를 포함하는 적층형 이미지 센서 및 상기 이미지 센서를 포함하는 촬상 장치
WO2017132283A1 (en) * 2016-01-25 2017-08-03 The Regents Of The University Of California Nano-scale pixelated filter-free color detector
TWI701820B (zh) * 2016-09-02 2020-08-11 聯華電子股份有限公司 彩色濾光片裝置及形成方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1573466A (zh) * 2003-06-17 2005-02-02 精工爱普生株式会社 滤色器阵列及其制造方法、显示装置、投影型显示装置
CN1769956A (zh) * 2004-09-27 2006-05-10 Idc公司 具有一带有集成滤色器的空间光调制器阵列的显示装置
CN1963652A (zh) * 2005-11-09 2007-05-16 株式会社普利司通 信息显示用面板
CN102103224A (zh) * 2009-12-18 2011-06-22 乐金显示有限公司 利用表面等离子体的滤色器、液晶显示设备及其制造方法
CN105047679A (zh) * 2014-04-22 2015-11-11 奥普蒂兹公司 滤色器和光电二极管图案化配置
US20160065814A1 (en) * 2014-08-26 2016-03-03 Samsung Electronics Co., Ltd. Color filter array, method of manufacturing the same, and image sensor including the same

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108957831A (zh) * 2018-07-06 2018-12-07 京东方科技集团股份有限公司 一种彩膜基板、显示装置
CN110828490A (zh) * 2018-08-07 2020-02-21 联华电子股份有限公司 背照式影像传感器
CN110310969A (zh) * 2019-07-08 2019-10-08 Oppo广东移动通信有限公司 一种像素结构、cis和终端
CN112562584A (zh) * 2019-09-26 2021-03-26 苹果公司 显示面板光学串扰补偿系统和方法
US11735612B2 (en) 2019-09-26 2023-08-22 Apple Inc. Display panel optical cross-talk compensation systems and methods
US11824072B2 (en) 2019-09-26 2023-11-21 Apple Inc. Digital optical cross-talk compensation systems and methods
CN112770020A (zh) * 2019-11-05 2021-05-07 北京小米移动软件有限公司 图像传感模组、方法、装置、电子设备及介质
US11516389B2 (en) 2019-11-05 2022-11-29 Beijing Xiaomi Mobile Software Co., Ltd. Image sensing device, method and device, electronic apparatus and medium
CN115275048A (zh) * 2022-07-20 2022-11-01 武汉华星光电半导体显示技术有限公司 一种显示面板及移动终端
CN116381987A (zh) * 2023-05-31 2023-07-04 惠科股份有限公司 背光模组和显示装置
CN116540452A (zh) * 2023-05-31 2023-08-04 惠科股份有限公司 背光模组和显示装置
CN116381987B (zh) * 2023-05-31 2023-08-25 惠科股份有限公司 背光模组和显示装置

Also Published As

Publication number Publication date
KR20170105877A (ko) 2017-09-20
US20230039902A1 (en) 2023-02-09
US20170261368A1 (en) 2017-09-14
US11754441B2 (en) 2023-09-12
US20230069822A9 (en) 2023-03-02
KR102568789B1 (ko) 2023-08-21
CN107180841B (zh) 2023-08-15
US10739188B2 (en) 2020-08-11
EP3217196B1 (en) 2022-01-05
EP3217196A1 (en) 2017-09-13
US20230375400A1 (en) 2023-11-23
US20200373343A1 (en) 2020-11-26
US11650097B2 (en) 2023-05-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107180841A (zh) 滤色器阵列、及包括滤色器阵列的图像传感器和显示装置
CN101592751B (zh) 滤光器
CN202454558U (zh) 固体摄影装置及摄影设备
US8541858B2 (en) Solid state imaging device
KR102373327B1 (ko) 액정 표시 장치 및 그 구동 방법
US9297939B2 (en) Spectral filtering device in the visible and infrared ranges
EP3832442B1 (en) Display apparatus
CN107818998A (zh) 具有串扰抑制滤色器阵列的背照式彩色图像传感器
US9536916B2 (en) Stacked type image sensor including color separation element and image pickup apparatus including stacked type image sensor
CN104167420A (zh) 背照式cmos图像传感器及其形成方法
CN107039567A (zh) 光学装置、图像传感器以及制造该光学装置的方法
CN102694129B (zh) 有机发光显示装置
US11456288B2 (en) Image display element
WO2015049981A1 (ja) 光電変換装置
WO2020140771A1 (zh) 彩膜基板、制作方法、显示装置
KR20150143147A (ko) 색분리 소자를 포함하는 적층형 이미지 센서 및 상기 이미지 센서를 포함하는 촬상 장치
CN104062798A (zh) 显示设备
CN111293143A (zh) 发光显示装置
KR101308079B1 (ko) 표면 플라즈몬 컬러필터
CN106158891A (zh) 用于提高光学性能和隔离的堆叠栅格设计
CN116830268A (zh) 显示设备
CN104157657B (zh) 影像感测器
KR20220130308A (ko) 표시 장치와 그를 포함하는 타일형 표시 장치
KR102199495B1 (ko) 색 순도 향상 필터
TW202013785A (zh) 發光裝置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant