CN109996047A - 影像感测器、微透镜阵列以及用于制造在该影像感测器中具有不同高度的微透镜阵列的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种影像感测器、在该影像感测器的一像素尺寸等级中具有不同高度的一微透镜阵列以及用于制造在该影像感测器的像素尺寸等级中具有不同高度的一微透镜阵列的方法，本发明可以使用三种不同的光罩制造在该影像感测器的像素尺寸等级中具有不同高度的一微透镜阵列，并且本发明所揭露的在该影像感测器中的像素尺寸等级中具有不同高度的该微透镜阵列能够以较低成本为该影像感测器中的每一感光二极体提供相同的焦深(或几乎相同的焦深)。
Description
技术领域
本发明有关于一种影像感测器和制造微透镜阵列的方法，尤指一种影像感测器、在该影像感测器中的一像素尺寸等级中具有不同高度的一微透镜阵列以及用于制造在该影像感测器的像素尺寸等级中具有不同高度的一微透镜阵列的方法。
背景技术
请参考图1至图2。图1至图2所绘示的为传统方法在影像感测器中制造微透镜阵列的顺序过程的截面示意图，其中影像感测器100包含有一感光二极体阵列110、一像素阵列120和一彩色滤光片阵列130。如图1所示，像素阵列120设置在感光二极体阵列110上方，并且像素阵列120的每一像素对应于感光二极体阵列110的每一感光二极体。彩色滤光片阵列130设置在像素阵列120上方，并且红色滤光片132、绿色滤光片134和蓝色滤光片136分别对应于像素阵列120的每一像素。每一红色滤光片132对应于像素阵列120的每一像素122以及感光二极体阵列110的每一感光二极体112，每一绿色滤光片134对应于像素阵列120的每一像素124和感光二极体阵列110的每一感光二极体114，每一蓝色滤光片136对应于像素阵列120的每一像素126和感光二极体阵列110的每一感光二极体116。传统方法在彩色滤光片阵列130上形成一微透镜材料层140，并利用光罩150漂白(bleach)微透镜材料层140。
接着，如图2所示，传统方法回流(reflow)被漂白的微透镜材料层140以形成具有相同高度的微透镜阵列10。然而，微透镜阵列10的微透镜和彩色滤光片阵列130的相对应彩色滤光片会对感光二极体阵列110的感光二极体112、114、116产生不同的焦深。因此，传统的影像感测器100具有很差的影像品质。另外，如果传统方法使用灰阶光罩来制造微透镜阵列，则将花费大量金钱并且仍然非常难以在影像感测器的像素尺寸等级中制造具有不同高度的微透镜阵列。
发明内容
因此，本发明的目的之一是提供一种影像感测器、在该影像感测器中的一像素尺寸等级中具有不同高度的一微透镜阵列以及用于制造在该影像感测器的像素尺寸等级中具有不同高度的一微透镜阵列的方法，以解决上述问题。
依据本发明的权利要求，其揭露一种用于制造在该影像感测器的像素尺寸等级中具有不同高度的一微透镜阵列的方法，其中该影像感测器具有一彩色滤光片阵列，该彩色滤光片阵列包含有分别对应于该影像感测器的每一像素与每一感光二极体的复数个第一彩色滤光片、复数个第二彩色滤光片以及复数个第三彩色滤光片，以及该方法包含有：在该彩色滤光片阵列上形成一微透镜材料层；利用一第一光罩漂白(bleach)与该影像感测器的每一像素上方的每一第一彩色滤光片对应的该微透镜材料层；利用一第二光罩漂白与该影像感测器的每一像素上方的每一第二彩色滤光片对应的该微透镜材料层；利用一第三光罩漂白与该影像感测器的每一像素上方的每一第三彩色滤光片对应的该微透镜材料层；以及回流(reflow)已被漂白的该微透镜材料层以形成具有不同高度的该微透镜阵列。
依据本发明的权利要求，其揭露一种在一影像感测器中的具有不同高度的微透镜阵列，其中该影像感测器具有一彩色滤光片阵列，该彩色滤光片阵列包含有分别对应于该影像感测器的每一像素与每一感光二极体的复数个第一彩色滤光片、复数个第二彩色滤光片以及复数个第三彩色滤光片，以及该微透镜阵列包含有：一第一组微透镜、一第二组微透镜以及一第三组微透镜。该第一组微透镜在一像素尺寸等级中具有与每一第一彩色滤光片对应的一第一可调整高度；该第二组微透镜在该像素尺寸等级中具有与每一第二彩色滤光片对应的一第二可调整高度；以及该第三组微透镜在该像素尺寸等级中具有与每一第三彩色滤光片对应的一第三可调整高度；其中该第一可调整高度高于该第二可调整高度，以及该第二可调整高度高于该第三可调整高度。
依据本发明的权利要求，其揭露一种影像感测器，该影像感测器包含有：一感光二极体阵列、一像素阵列、一彩色滤光片阵列、以及一微透镜阵列。该像素阵列设置在该感光二极体阵列上方，该像素阵列的每一像素对应于该感光二极体阵列的每一感光二极体；该彩色滤光片阵列设置在该像素阵列上方，具有分别与该像素阵列的每一像素对应的复数个第一彩色滤光片、复数个第二彩色滤光片和复数个第三彩色滤光片；以及该微透镜阵列设置在该彩色滤光片阵列上方，包含有：一第一组微透镜、一第二组微透镜以及一第三组微透镜。该第一组微透镜在一像素尺寸等级中具有与每一第一彩色滤光片对应的一第一可调整高度；该第二组微透镜在该像素尺寸等级中具有与每一第二彩色滤光片对应的一第二可调整高度；以及该第三组微透镜在该像素尺寸等级中具有与每一第三彩色滤光片对应的一第三可调整高度；其中该第一可调整高度高于该第二可调整高度，以及该第二可调整高度高于该第三可调整高度。
综上所述，本发明可以使用三种不同的光罩制造在该影像感测器的像素尺寸等级中具有不同高度的一微透镜阵列，并且本发明所揭露的在该影像感测器中的像素尺寸等级中具有不同高度的该微透镜阵列能够以较低成本为该影像感测器中的每一感光二极体提供相同的焦深(或几乎相同的焦深)。
附图说明
图1至图2所绘示的为传统方法在影像感测器中制造微透镜阵列的顺序过程的截面示意图。
图3至图7所绘示的为依据本发明的一实施例的用于制造在一影像感测器中具有不同高度的一微透镜阵列的方法的顺序过程的截面示意图。
图8所绘示的为在影像感测器300的像素尺寸等级中具有不同高度的微透镜阵列的截面图，其能够为影像感测器中的每一感光二极体提供相同的焦深。
【附图标记说明】
10：微透镜阵列
100：影像感测器
110：感光二极体阵列
112、114、116：感光二极体
120：像素阵列
122、124、126：像素
130：彩色滤光片阵列
132：红色滤光片
134：绿色滤光片
136：蓝色滤光片
140：微透镜材料层
150：光罩
200：微透镜阵列
202：第一组微透镜
204：第二组微透镜
206：第三组微透镜
300：影像感测器
310：感光二极体阵列
312、314、316：感光二极体
320：像素阵列
322、324、326：像素
330：彩色滤光片阵列
332：红色滤光片
334：绿色滤光片
336：蓝色滤光片
340：微透镜材料层
342、344、346：单元
350：第一光罩
360：第二光罩
370：第三光罩
具体实施方式
在本说明书以及后续的权利要求当中使用了某些词汇来指称特定的元件，而所属领域中具有通常知识者应可理解，硬体制造商可能会用不同的名词来称呼同一个元件，本说明书及后续的权利要求并不以名称的差异来作为区分元件的方式，而是以元件在功能上的差异来作为区分的准则，在通篇说明书及后续的权利要求当中所提及的“包含有”为一开放式的用语，故应解释成“包含有但不限定于”，此外，“耦接”一词在此包含有任何直接及间接的电气连接手段，因此，若文中描述一第一装置耦接于一第二装置，则代表该第一装置可以直接电气连接于该第二装置，或透过其他装置或连接手段间接地电气连接至该第二装置。
请参考图3至图7，图3至图7所绘示的为依据本发明的一实施例的用于制造在一影像感测器300中具有不同高度的一微透镜阵列200的方法的顺序过程的截面示意图，其中影像感测器300包含有一感光二极体阵列310、一像素阵列320和一彩色滤光片阵列330。像素阵列320设置在感光二极体阵列310上方，并且像素阵列320的每一像素对应于感光二极体阵列310的每一感光二极体。彩色滤光片阵列330设置在像素阵列320上方，并且具有分别对应于像素阵列320的每一像素的复数个第一彩色滤光片332、复数个第二彩色滤光片334和复数个第三彩色滤光片336，其中每一第一彩色滤光片332可以是一红色滤光片，每一第二彩色滤光片334可以是一绿色彩色滤光片，并且每一第三彩色滤光片336可以是一蓝色彩色滤光片。举例来说，如图3所示，每一第一彩色滤光片332对应于像素阵列320的每一像素322和感光二极体阵列310的每一感光二极体312；每一第二彩色滤光片334对应于像素阵列320的每一像素324和感光二极体阵列310的每一感光二极体314；每一第三彩色滤光片336对应于像素阵列320的每一像素326和感光二极体阵列310的每一感光二极体316。另外，本发明中的方法的第一步骤是如图3所示在彩色滤光片阵列330上形成一微透镜材料层340。
接着，如图4所示，本发明方法的第二步骤是利用一第一光罩350漂白(bleach)与影像感测器300中的每一像素322和每一感光二极体312上方的每一第一彩色滤光片332对应的微透镜材料层340。此外，这步骤可以包含有：通过第一光罩350的一第一图案曝光对应于每一第一彩色滤光片332的微透镜材料层340(亦即微透镜材料层340中的每一单元342)，其中该第一图案防止对应于每一第二滤色片334和每一第三滤色片336的微透镜材料层340(亦即微透镜材料层340中的每一单元344和每一单元346)被曝光，如图4图所示。举例来说，本发明可以通过第一光罩350的该第一图案和365nm的光源为微透镜材料层340中的每一单元342提供5500J/m2的漂白剂量(bleaching dose)。
接着，如图5所示，本发明方法的第三步骤是利用第二光罩360来漂白与影像感测器300中的每一像素324和每一感光二极体314上方的每一第二彩色滤光片334对应的微透镜材料层340。此外，这步骤可以包含有：通过第二光罩360的一第二图案曝光对应于每一第二滤色片334的微透镜材料层340(亦即微透镜材料层340中的每一单元344)，其中该第二图案防止对应于每一第一彩色滤光片332和每一第三彩色滤光片336的微透镜材料层340(亦即微透镜材料层340中的每一单元342和每一单元346)被曝光，如图5所示。举例来说，本发明可以通过第二光罩360的该第二图案和365nm的光源为微透镜材料层340中的每一单元344提供4000J/m2的漂白剂量。
接着，如图6所示，本发明方法的第四步骤是利用第三光罩370来漂白与影像感测器300中的每一像素326和每一感光二极体316上方的每一第三彩色滤光片336相对应的微透镜材料层340。另外，这步骤可以包含有：通过第三光罩370的一第三图案曝光对应于每一第三滤色片336的微透镜材料层340(亦即微透镜材料层340中的每一单元346)，其中该第三图案防止对应于每一第一彩色滤光片332和每一第二彩色滤光片334的微透镜材料层340(亦即微透镜材料层340中的每一单元342和每一单元344)被曝光，如图6所示。举例来说，本发明可以通过第三光罩370的该第二图案和365nm的光源为微透镜材料层340中的每一单元346提供2000J/m2的漂白剂量。
接着，如图7所示，本发明方法的第五步骤是对漂白后的微透镜材料层340进行回流(reflow)，以形成高度不同的微透镜阵列200。此外，该步骤可以包含有：形成微透镜阵列200以产生具有对应于每一第一彩色滤光片332的一第一高度的一第一组微透镜202，具有对应于每一第二彩色滤光片334的一第二高度的一第二组微透镜204，以及具有对应于每一第三彩色滤光片336的一第三高度的一第三组微透镜206；其中该第一高度高于该第二高度，该第二高度高于该第三高度，如图7所示。此外，在此请注意，上述的实施例仅作为本发明的举例说明，而不是本发明的限制条件。举例来说，可以根据不同的设计要求改变漂白剂量和光源波长，因此可以相应地改变微透镜阵列200的各种不同高度。
以这种方式，第一组微透镜202和每一第一彩色滤光片332决定影像感测器300中的每一感光二极体312的一第一焦深(depth of focus)，并且第二组微透镜204和每一第二彩色滤光片334决定影像感测器300中的每一感光二极体314的一第二焦深，第三组微透镜206和每一第三彩色滤光片336确定影像感测器300中每一感光二极体316的一第三焦深，其中该第一焦深、该第二焦深和该第三焦深彼此相同或非常接近，如图8所示。因此，本发明可以制造影像感测器300以及在影像感测器300的像素尺寸等级中具有不同高度的微透镜阵列200，以较低成本为影像感测器300中的每一感光二极体提供相同的焦深(或几乎相同的焦深)。
综上所述，本发明可以使用三种不同的光罩制造在该影像感测器的像素尺寸等级中具有不同高度的一微透镜阵列，并且本发明所揭露的在该影像感测器的像素尺寸等级中具有不同高度的该微透镜阵列能够以较低成本为该影像感测器中的每一感光二极体提供相同的焦深(或几乎相同的焦深)。
以上仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
Claims (12)
1.一种用于制造在一影像感测器中具有不同高度的一微透镜阵列的方法，其中所述影像感测器具有一彩色滤光片阵列，所述彩色滤光片阵列包含有分别对应于所述影像感测器的每一像素与每一感光二极体的复数个第一彩色滤光片、复数个第二彩色滤光片以及复数个第三彩色滤光片，以及所述方法包含有：
在所述彩色滤光片阵列上形成一微透镜材料层；
利用一第一光罩漂白与所述影像感测器的每一像素上方的每一第一彩色滤光片对应的所述微透镜材料层；
利用一第二光罩漂白与所述影像感测器的每一像素上方的每一第二彩色滤光片对应的所述微透镜材料层；
利用一第三光罩漂白与所述影像感测器的每一像素上方的每一第三彩色滤光片对应的所述微透镜材料层；以及
回流已被漂白的所述微透镜材料层以形成具有不同高度的所述微透镜阵列。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，利用所述第一光罩漂白与所述影像感测器的每一像素上方的每一第一彩色滤光片对应的所述微透镜材料层的步骤包含有：
通过所述第一光罩的一第一图案曝光对应于每一第一彩色滤光片的所述微透镜材料层，其中所述第一图案防止对应于每一第二彩色滤光片和每一第三彩色滤光片的所述微透镜材料层被曝光。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，利用所述第二光罩漂白与所述影像感测器的每一像素上方的每一第二彩色滤光片对应的所述微透镜材料层的步骤包含有：
通过所述第二光罩的一第二图案曝光对应于每一第二彩色滤光片的所述微透镜材料层，其中所述第二图案防止对应于每一第一彩色滤光片和每一第三彩色滤光片的所述微透镜材料层被曝光。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，利用所述第三光罩漂白与所述影像感测器的每一像素上方的每一第三彩色滤光片对应的所述微透镜材料层的步骤包含有：
通过所述第三光罩的一第三图案曝光对应于每一第三彩色滤光片的所述微透镜材料层，其中所述第三图案防止对应于每一第一彩色滤光片和每一第二彩色滤光片的所述微透镜材料层被曝光。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，回流已被漂白的所述微透镜材料层以形成具有不同高度的所述微透镜阵列的步骤包含有：
形成所述微透镜阵列以产生具有对应于每一第一彩色滤光片的一第一高度的一第一组微透镜，具有对应于每一第二彩色滤光片的一第二高度的一第二组微透镜，以及具有对应于每一第三彩色滤光片的一第三高度的一第三组微透镜；其中所述第一高度高于所述第二高度，并且所述第二高度高于所述第三高度。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，每一第一彩色滤光片是红色滤光片，每一第二彩色滤光片是一绿色滤光片，并且每一第三彩色滤光片是一蓝色滤光片。
7.一种在一影像感测器中的具有不同高度的微透镜阵列，其中所述影像感测器具有一彩色滤光片阵列，所述彩色滤光片阵列包含有分别对应于所述影像感测器的每一像素与每一感光二极体的复数个第一彩色滤光片、复数个第二彩色滤光片以及复数个第三彩色滤光片，以及所述微透镜阵列包含有：
一第一组微透镜，在一像素尺寸等级中具有与每一第一彩色滤光片对应的一第一可调整高度；
一第二组微透镜，在所述像素尺寸等级中具有与每一第二彩色滤光片对应的一第二可调整高度；以及
一第三组微透镜，在所述像素尺寸等级中具有与每一第三彩色滤光片对应的一第三可调整高度；
其中所述第一可调整高度高于所述第二可调整高度，以及所述第二可调整高度高于所述第三可调整高度。
8.如权利要求7所述的微透镜阵列，其特征在于，每一第一彩色滤光片是一红色滤光片，每一第二彩色滤光片是一绿色滤光片，以及每一第三彩色滤光片是一蓝色滤光片。
9.如权利要求7所述的微透镜阵列，其特征在于，所述第一组微透镜和每一第一彩色滤光片决定一第一焦深，所述第二组微透镜和每一第二彩色滤光片决定一第二焦深，第三组微透镜和每一第三彩色滤光片决定一第三焦深，以及所述第一焦深、所述第二焦深和所述第三焦深彼此相同或非常接近。
10.一种影像感测器，包含有：
一感光二极体阵列；
一像素阵列，设置在所述感光二极体阵列上方，所述像素阵列的每一像素对应于所述感光二极体阵列的每一感光二极体；
一彩色滤光片阵列，设置在所述像素阵列上方，具有分别与所述像素阵列的每一像素对应的复数个第一彩色滤光片、复数个第二彩色滤光片和复数个第三彩色滤光片；以及
一微透镜阵列，设置在所述彩色滤光片阵列上方，包含有：
一第一组微透镜，在一像素尺寸等级中具有与每一第一彩色滤光片对应的一第一可调整高度；
一第二组微透镜，在所述像素尺寸等级中具有与每一第二彩色滤光片对应的一第二可调整高度；以及
一第三组微透镜，在所述像素尺寸等级中具有与每一第三彩色滤光片对应的一第三可调整高度；
其中所述第一可调整高度高于所述第二可调整高度，以及所述第二可调整高度高于所述第三可调整高度。
11.如权利要求10所述的微透镜阵列，其特征在于，每一第一彩色滤光片是一红色滤光片，每一第二彩色滤光片是一绿色滤光片，以及每一第三彩色滤光片是一蓝色滤光片。
12.如权利要求10所述的微透镜阵列，其特征在于，所述第一组微透镜和每一第一彩色滤光片决定一第一焦深，所述第二组微透镜和每一第二彩色滤光片决定一第二焦深，第三组微透镜和每一第三彩色滤光片决定一第三焦深，以及所述第一焦深、所述第二焦深和所述第三焦深彼此相同或非常接近。
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