FR3138861A1 - Specification - capteur de lumière ambiante - Google Patents
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Abstract
CAPTEUR DE LUMIERE AMBIANTE La présente invention concerne un capteur de lumière ambiante (10A) comprenant un substrat (100), une métasurface (110) disposée sur le substrat (100), et une couche d'ouverture (116) disposée sur le substrat (100). La métasurface (110) comprend une pluralité de nanostructures (112) et une couche de remplissage (114) entourant latéralement la pluralité de nanostructures (112). La couche d'ouverture (116) sépare latéralement la métasurface (110) en une pluralité de sous-métagroupes (110A, 110B, 110C, 110D, 110E). Figure à publier avec l’abrégé : Figure 1A
Description
La présente invention concerne un capteur de lumière ambiante (ALS), et en particulier elle concerne la métasurface d'un capteur de lumière ambiante.
Des dispositifs électroniques tels que des ordinateurs portables, des téléphones cellulaires et d'autres équipements sont parfois équipés de capteurs de lumière. Par exemple, des capteurs de lumière ambiante peuvent être incorporés dans un dispositif pour fournir les informations nécessaires sur les conditions d'éclairage environnantes. Les lectures optiques des capteurs de lumière ambiante peuvent être utilisées pour commander les réglages de dispositif. Par exemple, si des conditions de lumière du jour vive sont détectées, le dispositif électronique peut augmenter la luminosité d’affichage pour compenser. Dans certaines configurations, les capteurs de lumière ambiante sont mis en œuvre pour collecter des informations sur les couleurs de la lumière ambiante (telles que le spectre). Les couleurs d'une image affichée peuvent être ajustées sur la base des couleurs de la lumière ambiante.
Pour collecter des lectures optiques sur différentes couleurs, les capteurs de lumière ambiante peuvent comprendre des filtres passe-bande multi-spectraux. Chacun des filtres passe-bande multi-spectraux peut permettre de transmettre une longueur d'onde (ou couleur) spécifique de la lumière ambiante, tandis que d'autres couleurs indésirables (y compris l’infrarouge provenant de la lumière du soleil) sont soit absorbées, soit réfléchies à l’opposé par les filtres passe-bande multi-spectraux, augmentant ainsi la capacité de distinction de couleurs. Étant donné que les filtres passe-bande multispectraux sont différents les uns des autres, ils doivent être modélisés séparément. En fonction de la quantité de filtres passe-bande multi-spectraux conçus, il peut y avoir de nombreux cycles de traitement de modélisation, ce qui entraîne une durée de cycle plus longue et des coûts de fabrication plus élevés. Par conséquent, ces problèmes et d'autres problèmes connexes doivent être traités lors de la conception et de la fabrication du capteur de lumière ambiante.
La présente invention concerne un capteur de lumière ambiante comprenant un substrat, une métasurface disposée sur le substrat et une couche d'ouverture disposée sur le substrat. La métasurface comprend une pluralité de nanostructures, et une couche de remplissage entourant latéralement la pluralité de nanostructures. La couche d'ouverture sépare latéralement la métasurface en une pluralité de sous-métagroupes.
Selon un mode de réalisation, la couche d'ouverture comprend une photorésine noire, un matériau diélectrique ou des métaux, la couche d'ouverture étant disposée horizontalement entre la pluralité de sous-métagroupes, ou la couche d'ouverture étant disposée au-dessus de la métasurface.
Selon un mode de réalisation, le capteur de lumière ambiante comprend en outre une pluralité de parties de détection intégrées dans le substrat, la pluralité de sous-métagroupes étant disposés en correspondance avec la pluralité de parties de détection, respectivement.
Selon un mode de réalisation, chacune de la pluralité de nanostructures a une forme circulaire, une forme rectangulaire ou une forme hexagonale en vue de dessus, une épaisseur de la couche de remplissage étant égale à une épaisseur de la pluralité de nanostructures, ou l'épaisseur de la couche de remplissage étant supérieure à l'épaisseur de la pluralité de nanostructures.
Selon un mode de réalisation, un indice de réfraction de la pluralité de nanostructures est inférieur à 1,4, un indice de réfraction de la couche de remplissage étant inférieur à l'indice de réfraction de la pluralité de nanostructures, la couche de remplissage est de l'air.
Selon un mode de réalisation, un premier film conducteur transparent (TCF) est disposé entre le substrat et la métasurface, le premier film conducteur transparent étant un oxyde conducteur transparent (TCO), l'oxyde conducteur transparent comprenant de l'oxyde d'étain et d’indium (ITO), de l'oxyde d'étain dopé au fluor (FTO), de l'oxyde de zinc (ZnO) ou de l'oxyde de zinc dopé à l'aluminium (AZO).
Selon un mode de réalisation, le capteur de lumière ambiante comprend en outre une structure de diffusion disposée sur la métasurface et la couche d'ouverture ; et une couche d'espacement disposée entre la métasurface et la structure de diffusion.
Selon un mode de réalisation, la structure de diffusion comprend une couche de colle recouvrant la métasurface et la couche d'ouverture ; et des particules dispersées disposées dans la couche de colle.
Selon un mode de réalisation, la structure de diffusion comprend une première couche de colle recouvrant la métasurface et la couche d'ouverture ; une couche de lentille disposée sur la première couche de colle, la couche de lentille ayant une surface incurvée ; et une seconde couche de colle recouvrant la couche de lentille.
Selon un mode de réalisation, le capteur de lumière ambiante comprend en outre une couche de verre inférieure disposée entre la première couche de colle et la couche de lentille ; un second film conducteur transparent disposé entre la première couche de colle et la couche de verre inférieure ; et une couche de verre supérieure disposée au-dessus de la seconde couche de colle.
La description détaillée qui suit permet de mieux comprendre l'invention lorsqu'elle est lue avec les figures annexées. Il convient de noter que, conformément à la pratique courante dans l'industrie, diverses caractéristiques ne sont pas dessinées à l'échelle. En réalité, les dimensions des divers caractéristiques peuvent être arbitrairement augmentées ou réduites à des fins de clarté de la discussion.
L’invention qui suit propose de nombreux modes de réalisation, ou exemples, différents pour la mise en œuvre des différentes caractéristiques de l'objet présenté. Des exemples spécifiques de composants et d'agencements sont décrits ci-dessous pour simplifier la présente invention. Bien entendu, il ne s'agit que d'exemples et ils ne sont pas limitatifs. Par exemple, une première caractéristique formée sur une seconde caractéristique dans la description qui suit peut inclure des modes de réalisation dans lesquels la première caractéristique et la seconde caractéristique sont formées en contact direct, et peut également inclure des modes de réalisation dans lesquels des caractéristiques supplémentaires peuvent être formées entre la première caractéristique et la seconde caractéristique, de telle sorte que la première caractéristique et la seconde caractéristique peuvent ne pas être en contact direct.
Il est entendu que des étapes supplémentaires peuvent être mises en œuvre avant, pendant ou après les procédés illustrés, et que certaines étapes peuvent être remplacées ou omises dans d'autres modes de réalisation des procédés illustrés.
En outre, des termes spatialement relatifs, tels que "sous", "en dessous", "inférieur", "sur", "au-dessus", "supérieur" et analogues peuvent être utilisés ici pour faciliter la description de la relation d'un élément ou d'une caractéristique avec d'autres éléments ou caractéristiques tels qu'illustrés dans les figures. Les termes spatialement relatifs sont destinés à englober différentes orientations du dispositif en utilisation ou en fonctionnement, en plus de l'orientation représentée sur les figures. L'appareil peut être orienté différemment (tourné de 90 degrés ou dans d'autres orientations) et les descripteurs spatialement relatifs utilisés ici peuvent également être interprétés en conséquence.
Dans la présente invention, les termes "environ", "approximativement" et "sensiblement" signifient généralement ± 20% de la valeur indiquée, plus généralement ± 10% de la valeur indiquée, plus généralement ± 5% de la valeur indiquée, plus généralement ± 3% de la valeur indiquée, plus généralement ± 2% de la valeur indiquée, plus généralement ± 1% de la valeur indiquée et encore plus généralement ± 0,5% de la valeur indiquée. La valeur indiquée dans la présente invention est une valeur approximative. En d'autres termes, en l'absence de description spécifique des termes "environ", "approximativement" et "sensiblement", la valeur indiquée comprend la signification de "environ", "approximativement" ou "sensiblement".
Sauf définition contraire, tous les termes (y compris les termes techniques et scientifiques) utilisés ici ont la même signification que celle communément admise par une personne ayant des compétences ordinaires dans la technique à laquelle appartient la présente invention. Il est entendu que des termes tels que ceux définis dans les dictionnaires couramment utilisés doivent être interprétés comme ayant une signification conforme à leur signification dans le contexte de l’état antérieur de la technique et ne seront pas interprétés dans un sens idéalisé ou trop formel, à moins qu'ils ne soient expressément définis comme tels dans les modes de réalisation de la présente invention.
La présente description peut répéter des chiffres et/ou des lettres de référence dans les modes de réalisation suivants. Cette répétition a pour but la simplicité et la clarté et n'impose pas en soi une relation entre les divers modes de réalisation et/ou configurations discutés.
Dans la nature, la lumière ambiante peut être une combinaison de diverses couleurs de toutes les gammes d'ondes. Dans un capteur de lumière ambiante à configuration multispectrale, de multiples filtres passe-bande sont mis en œuvre pour détecter les diverses couleurs de la lumière ambiante. Dans certains modes de réalisation, les multiples filtres passe-bande peuvent être conçus pour avoir une largeur totale à mi-hauteur (FWHM) spécifique, une transmittance spécifique, une longueur d'onde centrale (CWL) spécifique et d'autres paramètres spécifiques. Par exemple, la largeur totale à mi-hauteur est la largeur d'une courbe spectrale mesurée entre les deux points de l'axe de transmittance, qui correspondent à la moitié de l'amplitude maximale. La transmittance est la fraction de la lumière ambiante à une longueur d'onde particulière que les filtres passe-bande transmettent. La longueur d'onde centrale est la moyenne pondérée de longueurs d'onde à travers le spectre. Les paramètres susmentionnés peuvent déterminer les performances optiques globales du capteur de lumière ambiante.
La présente invention incorpore une métasurface dans le capteur de lumière ambiante pour remplacer les multiples filtres passe-bande classiques. La métasurface comprend des nanostructures (telles que des nanopoteaux ou piliers) qui génèrent la modulation de phase nécessaire pour différentes longueurs d'onde (ou couleurs). Lorsque les nanostructures sont disposées à travers la métasurface, différentes longueurs d'onde (ou couleurs) de la lumière ambiante peuvent être séparées, ce qui peut servir de filtre passe-bande. En concevant les dimensions et les pas des nanostructures à l'aide d'un algorithme, les couleurs de la lumière ambiante peuvent être transmises à travers les zones désignées, respectivement.
Étant donné que les multiples filtres passe-bande classiques doivent être modélisés séparément, la durée de cycle peut être prolongée, tandis que le coût de fabrication peut augmenter. Le modélisation peut être un cycle de traitement qui comprend le dépôt, la photolithographie et la gravure. Chaque cycle de traitement peut être utilisé uniquement pour former un seul filtre passe-bande. Étant donné que la structure formée précédemment peut créer une hauteur de marche pour les cycles de traitement ultérieurs, il serait plus difficile de subir les cycles de traitement suivants. Par exemple, un mauvais revêtement, un décapage ou d'autres défauts cosmétiques peuvent être facilement induits. L'inventeur a découvert que la mise en œuvre de la métasurface peut simplifier la production globale et assurer la même fonction que les multiples filtres passe-bande. En outre, la métasurface peut être modélisée au cours d'un seul cycle de traitement, ce qui permet de réduire l'apparition de défauts cosmétiques. Il convient de noter que, même si la configuration multispectrale du capteur de lumière ambiante devait s'étendre pour prendre en compte des couleurs supplémentaires, la métasurface peut être conçue en conséquence, tout en étant modélisée au cours d'un seul cycle de traitement. Par conséquent, la métasurface peut être fabriquée plus rapidement et à moindre coût.
Les Figures 1A-1C sont des vues en coupe de capteurs de lumière ambiante 10A, 10B et 10C de diverses conceptions, selon certains modes de réalisation de la présente invention. Selon certains modes de réalisation de la présente invention, les capteurs de lumière ambiante 10A, 10B et 10C peuvent comprendre un substrat 100, une pluralité de parties de détection 104, une métasurface 110, une couche d'ouverture 116, une couche de colle 130 et des particules dispersées 132. La métasurface 110 peut comprendre une pluralité de nanostructures 112 et une couche de remplissage 114. En outre, la couche d'ouverture 116 peut séparer latéralement la métasurface 110 en un sous-métagroupe 110A, un sous-métagroupe 110B, un sous-métagroupe 110C, un sous-métagroupe 110D et un sous-métagroupe 110E.
En référence à la , le substrat 100 peut être, par exemple, une tranche ou une puce, mais la présente invention n'est pas limitée à cela. Dans certains modes de réalisation, le substrat 100 peut être un substrat semi-conducteur, par exemple un substrat de silicium. En outre, dans certains modes de réalisation, le substrat semi-conducteur peut également être un semi-conducteur élémentaire (tel que le germanium), un semi-conducteur composé (tel que du nitrure de gallium (GaN), du carbure de silicium (SiC), de l'arséniure de gallium (GaAs), du phosphure de gallium (GaP), du phosphure d'indium (InP), de l'arséniure d'indium (InAs) ou de l'antimoniure d'indium (InSb)), un semi-conducteur en alliage (tel qu'un alliage de silicium-germanium (SiGe), un alliage de gallium-arséniure-phosphure (GaAsP), un alliage d'aluminium-indium-arséniure (AlInAs), un alliage d'aluminium-gallium-arséniure (AlGaAs), un alliage de gallium-indium-arséniure (GaInAs), un alliage de gallium-indium-phosphure (GaInP) ou un alliage de gallium-indium-arséniure-phosphure (GaInAsP)), ou une combinaison de ceux-ci. Dans certains modes de réalisation, le substrat 100 peut être un substrat de conversion photoélectrique, tel qu'un substrat de silicium ou une couche de conversion photoélectrique organique.
Dans d'autres modes de réalisation, le substrat 100 peut également être un substrat semi-conducteur sur isolant (SOI). Le substrat semi-conducteur sur isolant peut comprendre une plaque de base, une couche d'oxyde enterrée disposée sur la plaque de base, et une couche semi-conductrice disposée sur la couche d'oxyde enterrée. En outre, le substrat 100 peut être un type conducteur de type n ou de type p.
Dans certains modes de réalisation, le substrat 100 peut comprendre diverses régions dopées de type p et/ou régions dopées de type n (non représentées) formées, par exemple, par un processus d'implantation et/ou de diffusion d’ions. Dans certains modes de réalisation, des transistors, des photodiodes ou analogues peuvent être formés au niveau des régions actives, qui sont définies par une structure d'isolation.
Dans certains modes de réalisation, la structure d'isolation peut être intégrée au substrat 100 pour définir des régions actives et pour isoler électriquement des éléments de région active à l'intérieur ou au-dessus du substrat 100, mais la présente invention n'est pas limitée à cela. La structure d'isolation peut être une structure d'isolation à tranchée profonde (DTI), une structure d'isolation à tranchée peu profonde (STI) et une structure d'oxydation locale de silicium (LOCOS). Dans certains modes de réalisation, la formation de la structure d'isolation peut comprendre, par exemple, la formation d'une couche isolante sur le substrat 100. Grâce à un processus de photolithographie approprié et à un processus de gravure approprié, des tranchées peuvent être formées en s’étendant dans le substrat 100.
Ensuite, un revêtement de matériaux riches en azote (tels que l'oxynitrure de silicium (SiON)) peut croître de manière conforme le long des tranchées. Après ça, des matériaux isolants (tels que le dioxyde de silicium (SiO2), le nitrure de silicium (SiN) ou l'oxynitrure de silicium) peuvent être introduits dans les tranchées par un processus de dépôt approprié. Un processus de recuit peut ensuite être effectué sur les matériaux isolants dans les tranchées, suivi d'un processus de planarisation, tel qu’un polissage mécanique chimique (CMP), sur le substrat 100 pour enlever les matériaux isolants en excès, de telle sorte que les matériaux isolants dans les tranchées sont au même niveau que la surface supérieure du substrat 100.
Toujours en référence à la , la pluralité de parties de détection 104 sont intégrées dans le substrat 100. Dans certains modes de réalisation, la pluralité de parties de détection 104 sont des photodiodes. Chacune de la pluralité de parties de détection 104 est configurée pour détecter la lumière ambiante et pour générer un signal d'intensité en fonction de l'intensité de la lumière ambiante qu'elle détecte. Le signal électrique est formé par les signaux d'intensité et peut être des données numériques ou des lectures de la quantité d'électrons.
En référence à la , la métasurface 110 peut être disposée sur le substrat 100. Dans certains modes de réalisation, le sous-métagroupe 110A, le sous-métagroupe 110B, le sous-métagroupe 110C, le sous-métagroupe 110D et le sous-métagroupe 110E peuvent correspondre respectivement aux parties de détection 104 à l'intérieur du substrat 100 du capteur de lumière ambiante 10A. Selon certains modes de réalisation de la présente invention, la métasurface 110 peut fonctionner comme une couche sélective de spectre, qui peut séparer différentes longueurs d'onde (ou couleurs) de la lumière ambiante en utilisant des caractéristiques de diffraction ou de réfraction. Par conséquent, chacun du sous-métagroupe 110A, du sous-métagroupe 110B, du sous-métagroupe 110C, du sous-métagroupe 110D et du sous-métagroupe 110E peut être conçu pour permettre uniquement la transmission de la couleur souhaitée, tandis que les couleurs indésirables peuvent être absorbées ou réfléchies à l’opposé par le sous-métagroupe 110A, le sous-métagroupe 110B, le sous-métagroupe 110C, le sous-métagroupe 110D et le sous-métagroupe 110E.
Dans certains modes de réalisation, chacun du sous-métagroupe 110A, du sous-métagroupe 110B, du sous-métagroupe 110C, du sous-métagroupe 110D et du sous-métagroupe 110E laisse passer une plage prédéterminée de longueurs d'onde de la lumière ambiante. Par exemple, la lumière rouge a des longueurs d'onde dans une plage allant de 620 à 750 nm à transmettre aux partiess de détection correspondantes 104, la lumière verte a des longueurs d'onde dans une plage allant de 495 à 570 nm à transmettre aux parties de détection correspondantes 104, et la lumière bleue a des longueurs d'onde dans une plage allant de 450 à 495 nm à transmettre aux parties de détection correspondantes 104. Dans un mode de réalisation spécifique de la présente invention, le sous-métagroupe 110A, le sous-métagroupe 110B, le sous-métagroupe 110C, le sous-métagroupe 110D et le sous-métagroupe 110E peuvent transmettre les couleurs rouge, jaune, vert, bleu et magenta, respectivement, ou une longueur d'onde de couleurs plus spécifique, y compris l'infrarouge lointain (FIR) et l'infrarouge de courte longueur d'onde (SWIR).
Comme indiqué précédemment, la métasurface 110 peut comprendre la pluralité de nanostructures 112 et la couche de remplissage 114. Dans certains modes de réalisation, la couche de remplissage 114 peut entourer latéralement la pluralité de nanostructures 112. L'épaisseur de la métasurface 110 est entre 10 nm et 10 μm. Dans certains modes de réalisation, la couche de remplissage 114 et la pluralité de nanostructures 112 peuvent avoir la même épaisseur. Dans d'autres modes de réalisation, l'épaisseur de la couche de remplissage 114 et celle de la pluralité de nanostructures 112 peuvent varier, en fonction de l'application et des exigences de conception. Chacune de la pluralité de nanostructures 112 a une forme circulaire, une forme rectangulaire, une forme hexagonale ou toute autre forme symétrique ou asymétrique en vue de dessus. La dimension de chacune de la pluralité de nanostructures 112 en vue de dessus peut être entre 2 nm et 2000 nm. Selon certains modes de réalisation de la présente invention, l'indice de réfraction de la couche de remplissage 114 est inférieur à l'indice de réfraction de la pluralité de nanostructures 112. L'indice de réfraction de la couche de remplissage 114 peut être entre 1,0 et 3,0. L'indice de réfraction de la pluralité de nanostructures 112 peut être supérieur à 1,4, par exemple entre 1,4 et 4,0. Dans certains modes de réalisation, la couche de remplissage 114 peut être de l'air, qui a l’indice de réfraction de 1.
Des matériaux de la pluralité de nanostructures 112 peuvent comprendre des matériaux conducteurs ou diélectriques, tels que l'oxyde d'aluminium (Al2O3), l'oxyde de niobium (V) (Nb2O5), le nitrure de gallium, le pentoxyde de tantale (Ta2O5), le nitrure de titane (TiN), le dioxyde de titane (TiO2), le nitrure de silicium, le silane (SiH4), l’oxyde de silicium (SiO), etc., ou une combinaison de ceux-ci. Des matériaux de la couche de remplissage 114 peuvent comprendre des polymères ou des matériaux diélectriques, tels que l'oxyde de silicium, le dioxyde de silicium (SiO2), des résines de polytéréphtalate d’éthylène (PET), des résines de polycarbonate (PC), des résines de polyimide (PI), des polyméthacrylates de méthyle (PMMA), des résines de polystyrène, des résines de polyéthersulfone (PES), des résines de polythiophène (PT), de la novolaque de phénol (PN), une résine de verre de spin (SOG), du diélectrique de spin (SOD), etc., ou une combinaison de ceux-ci.
La métasurface 110 peut être formée par modélisation de la pluralité de nanostructures 112, suivie du remplissage de l'espace entre la pluralité de nanostructures 112 avec la couche de remplissage 114. Dans un premier temps, une couche de matériau peut être déposée sur le substrat 100 à l'aide d'un processus de dépôt approprié, tel qu’un dépôt chimique en phase vapeur (CVD), un dépôt chimique en phase vapeur par plasma à haute densité (HDP-CVD), un dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma (PECVD), un dépôt chimique en phase vapeur fluidifiable (FCVD), un dépôt chimique en phase vapeur sub-atmosphérique (SACVD), ou un dépôt physique en phase vapeur (PVD), ou un dépôt par couche atomique (ALD), etc., ou une combinaison de ceux-ci. Ensuite, une couche de masque dur (non représentée) est revêtue sur la couche de matériau. Dans certains modes de réalisation, la couche de masque dur peut être une résine photosensible. Un processus de photolithographie est effectué pour modéliser la couche de masque dur, qui peut inclure un revêtement de réserve, une cuisson douce, une exposition, une cuisson post-exposition, un développement, etc., ou une combinaison de ceux-ci. Après ça, un processus de gravure (tel qu’une gravure sèche, une gravure humide, etc., ou une combinaison de celles-ci) est effectué sur la couche de matériau à l'aide du masque dur modélisé. Après le processus de gravure, une partie de la couche de matériau est enlevée sur le substrat 100 et de multiples ouvertures y sont formées. Comme mentionné précédemment, les ouvertures seront ensuite remplies avec la couche de remplissage 114.
Toujours en référence à la , la couche d'ouverture 116 est disposée horizontalement entre des sous-métagroupes voisins. Par exemple, la couche d'ouverture 116 peut définir le bord du sous-métagroupe 110A, du sous-métagroupe 110B, du sous-métagroupe 110C, du sous-métagroupe 110D et du sous-métagroupe 110E. Selon certains modes de réalisation de la présente invention, lorsque la lumière ambiante est transmise et séparée à travers le sous-métagroupe 110A, le sous-métagroupe 110B, le sous-métagroupe 110C, le sous-métagroupe 110D ou le sous-métagroupe 110E, la couche d'ouverture 116 peut isoler le rayon lumineux à l'intérieur du sous-métagroupe spécifique pour servir de fonction de blocage de lumière .
Dans une conception classique, une fois que les multiples filtres passe-bande ont été disposés et placés côte à côte sur le substrat, une couche d'ouverture est déposée de manière conforme sur la structure collective des multiples filtres passe-bande. La couche d'ouverture peut ensuite être modélisée de façon à exposer chacun des multiples filtres passe-bande sous-jacents. Comme indiqué précédemment, les multiples filtres passe-bande doivent être modélisés séparément, et la structure formée précédemment peut créer une hauteur de marche qui pose un plus grand défi pour les cycles de traitement ultérieurs. Idéalement, l'interface de jonction entre de multiples filtres passe-bande voisins devrait être verticale. Toutefois, en raison de la variation de traitement causée par le problème de hauteur de marche, les multiples filtres passe-bande adjacents peuvent ne pas être alignés avec précision, ce qui entraîne l'inclinaison de certaines interfaces de jonction. Lorsque la lumière ambiante pénètre dans la direction normale, l'interface inclinée peut générer des rayons lumineux diffusés de couleurs mélangées, qui sont considérés comme du bruit optique. La direction normale est une direction perpendiculaire à la surface du substrat. Si ces rayons lumineux diffusés de couleurs mélangées sont reçus par les parties de détection, des signaux indésirables peuvent être convertis. Pour cette raison, seules les parties centrales des multiples filtres passe-bande, en vue de dessus, sont exposées. La zone proche des interfaces de jonction peut rester couverte par la couche d'ouverture, elle est donc connue comme une région inefficace. La région inefficace des interfaces de jonction peut avoir une dimension dans une plage entre 20 μm et 25 μm en vue de dessus. Pour la région inefficace au bord de la structure collective des multiples filtres passe-bande, sa dimension peut être entre 10 μm et 15 μm en vue de dessus.
Selon certains modes de réalisation de la présente invention, la métasurface 110 peut être utilisée pour remplacer les multiples filtres passe-bande classiques. Étant donné que la métasurface 110 peut être modélisée au cours d'un seul cycle de traitement, la conception de placement de chaque sous-métagroupe a une flexibilité plus élevée. Le problème de hauteur de marche pendant la modélisation et le problème de mauvais alignement entre de multiples filtres passe-bande voisins peuvent tous deux être éliminés. La dimension de la couche d'ouverture 116 entre des sous-métagroupes voisins (ou la région inefficace des interfaces de jonction) peut être réduite à environ 10 μm en vue de dessus. Il convient de comprendre que, même si les sous-métagroupes ne sont pas placés les uns à côté des autres, la présence de la couche d'ouverture 116 est toujours nécessaire pour s’assurer que les sous-métagroupes voisins sont espacés de façon à éviter tout effet d'interaction indésirable (par exemple, le comportement de diffraction).
L'épaisseur de la couche d'ouverture 116 peut être la même que celle de la métasurface 110. Des matériaux de la couche d'ouverture 116 peuvent comprendre une résine photosensible noire, des matériaux diélectriques, des métaux opaques (tels que le tungstène (W), l'aluminium (Al)), du nitrure métallique opaque (tel que le nitrure de titane), de l'oxyde métallique opaque (tel que l'oxyde de titane (TiO)), d'autres matériaux appropriés, ou une combinaison de ceux-ci, mais la présente invention n'est pas limitée à ceux-ci. La couche d'ouverture 116 peut être formée par tout processus de dépôt approprié, tel qu'un processus de revêtement par centrifugation, un dépôt chimique en phase vapeur, un dépôt physique en phase vapeur (PVD), un dépôt par couche atomique (ALD), d'autres processus appropriées, ou une combinaison de ceux-ci.
En référence à la , la couche de colle 130 peut être disposée sur la métasurface 110 et la couche d'ouverture 116. Dans certains modes de réalisation, la couche de colle 130 peut recouvrir la métasurface 110 et la couche d'ouverture 116. Selon certains modes de réalisation de la présente invention, la couche de colle 130 peut fournir le support nécessaire pour que la lumière ambiante (en particulier les rayons lumineux inclinés) se diffuse dans un spectre de distribution plus normal. En outre, la couche de colle 130 peut assurer la protection mécanique des structures sous-jacentes, ainsi que l'adhérence avec tout composant sous-jacent. L'indice de réfraction de la couche de colle 130 est entre 1,0 et 3,0. L'épaisseur de la couche de colle 130 peut être entre 100 nm et 100μm.
La couche de colle 130 peut être un matériau diélectrique comprenant, par exemple, de l'oxyde de silicium, du nitrure de silicium, du carbure de silicium, du carbonitrure de silicium (SiCN), de l'oxynitrure de silicium, de l'oxynitrocarbure de silicium (SiOxNyC1-x-y, où x et y sont dans une plage allant de 0 à 1), de l’orthosilicate de tétraéthyle (TEOS), du verre de silicate non dopé, ou de l'oxyde de silicium dopé (tel que le verre de phosphosilicate dopé au bore (BPSG), le verre de silice fondue (FSG), le verre de phosphosilicate (PSG), le verre de silicium dopé au bore (BSG) ou analogue), des matériaux diélectriques à faible k, des matériaux transparents organiques, etc., ou une combinaison de ceux-ci, mais la présente invention n'est pas limitée à ceux-ci. La formation de la couche de colle 130 peut inclure tout processus de dépôt approprié mentionné ci-dessus. Après ça, un processus de planarisation, tel qu’un polissage mécanique chimique, peut être effectué pour former une surface supérieure planarisée.
Toujours en référence à la , les particules dispersées 132 peuvent être réparties de manière aléatoire dans la couche de colle 130. Dans certains modes de réalisation, la couche de colle 130 et les particules dispersées 132 peuvent être collectivement appelées structure de diffusion pour la fabrication en aval. Dans certains modes de réalisation, la structure de diffusion peut être appliquée pour collecter la lumière ambiante à partir d’une diversité d’angles pour une réception par la pluralité de parties de détection 104. Selon certains modes de réalisation de la présente invention, les particules dispersées 132 peuvent être conçues pour interférer avec une propagation optique, de telle sorte que la direction d'entrée des rayons lumineux inclinés peut être ajustée à proximité de la direction normale. En d'autres termes, les particules dispersées 132 peuvent améliorer la réception de lumière ambiante hors axe et, du point de vue du capteur de lumière ambiante 10A, la source de lumière ambiante peut être détectée plus uniformément. Par conséquent, les lectures optiques du capteur de lumière ambiante 10A peuvent être moins dépendantes des orientations relatives entre le capteur de lumière ambiante 10A et la source de lumière ambiante.
Les particules dispersées 132 peuvent avoir une forme ronde, une forme ovale ou toute autre forme géométrique appropriée en vue en coupe. La dimension de chacune des particules dispersées 132 peut être entre 1 nm et 10 μm. Des matériaux des particules dispersées 132 peuvent inclure des matériaux conducteurs transparents, tels que l'oxyde d'étain et d’indium (ITO), l'oxyde d'étain dopé au fluor (FTO), l'oxyde de zinc (ZnO), l'oxyde d'étain (SnO), l'oxyde de zinc et d’indium (IZO), l'oxyde d'indium-gallium-zinc (IGZO), l’oxyde d'indium-étain-zinc (ITZO), l’oxyde d'antimoine-étain (ATO), l’oxyde de zinc dopé à l'aluminium (AZO), le dioxyde de titane, le pentoxyde de tantale, l’oxyde de niobium (V), le nitrure de silicium, le nitrure de gallium, le nitrure d'aluminium (AlN), etc., ou une combinaison de ceux-ci. Les particules dispersées 132 peuvent être incorporées dans la couche de colle 130 par moulage par coulée, extrusion, moulage par injection, laminage, etc., ou une combinaison de ceux-ci.
En référence à la , la vue en coupe du capteur de lumière ambiante 10B est illustrée. Par rapport à la , une couche d'espacement 120 peut être disposée entre la métasurface 110 et la structure de diffusion (par exemple, la couche de colle 130 et les particules dispersées 132). Les caractéristiques du substrat 100, de la pluralité de parties de détection 104, de la métasurface 110, de la couche d'ouverture 116, de la couche de colle 130 et des particules dispersées 132 sont similaires à celles illustrées à la , et les détails ne sont pas décrits à nouveau ici pour éviter une répétition.
Toujours en référence à la , la couche d'espacement 120 peut séparer la métasurface 110 et la structure de diffusion (par exemple, la couche de colle 130 et les particules dispersées 132), en fonction de l'application ou des exigences de conception. Dans certains modes de réalisation, la couche d'espacement 120 peut fournir les chemins de déplacement nécessaires pour que les rayons lumineux diffusés pénètrent dans la métasurface 110. Selon certains modes de réalisation de la présente invention, les différentes longueurs d'onde (ou couleurs) de la lumière ambiante peuvent être séparées par la métasurface 110, de telle sorte que chacun du sous-métagroupe 110A, du sous-métagroupe 110B, du sous-métagroupe 110C, du sous-métagroupe 110D et du sous-métagroupe 110E peut permettre uniquement la transmission de la couleur souhaitée. En outre, la métasurface 110 peut être modélisée au cours d'un seul cycle de traitement, réduisant ainsi l'apparition de défauts cosmétiques. En d'autres termes, la métasurface 110 peut être fabriquée plus rapidement et à moindre coût.
L'épaisseur de la couche d'espacement 120 peut être entre 100 nm et 50 μm. Des matériaux de la couche d'espacement 120 peuvent être similaires à ceux de la couche de remplissage 114, et les détails ne sont pas décrits à nouveau ici pour éviter une répétition. La couche d'espacement 120 peut être formée par tout processus de dépôt approprié mentionné ci-dessus. Dans d'autres modes de réalisation, la couche de remplissage 114 peut être déposée de manière à dépasser de la pluralité de nanostructures 112. Par exemple, la couche de remplissage 114 peut recouvrir complètement la pluralité de nanostructures 112, de telle sorte que la surface supérieure de la couche de remplissage 114 est plus haute que la surface supérieure de la pluralité de nanostructures 112. Dans ces conditions, la partie de la couche de remplissage 114 située au-dessus de la surface supérieure de la pluralité de nanostructures 112 peut être appelée couche d'espacement 120. Par conséquent, les matériaux de la couche de remplissage 114 et les matériaux de la couche d'espacement 120 peuvent être sensiblement identiques.
En référence à la , la vue en coupe du capteur de lumière ambiante 10C est illustrée. Par rapport à la , la couche d'ouverture 116 peut être disposée au-dessus de la métasurface 110, et non à l'intérieur de celle-ci. Les caractéristiques du substrat 100, de la pluralité de parties de détection 104, de la métasurface 110, de la couche d'ouverture 116, de la couche de colle 130 et des particules dispersées 132 sont similaires à celles illustrées à la , et les détails ne sont pas décrits à nouveau ici pour éviter une répétition.
Toujours en référence à la , la métasurface 110 et la couche d'ouverture 116 sont placées à différents niveaux, en fonction de l'application ou des exigences de conception. Plus précisément, la couche d'ouverture 116 peut être disposée directement au-dessus de la couche de remplissage 114. Dans certains modes de réalisation, la couche d'ouverture 116 peut être disposée à l'intérieur de la couche de colle 130 pour canaliser les rayons lumineux diffusés avant qu'ils ne soient transmis à travers la métasurface 110. Selon certains modes de réalisation de la présente invention, les différentes longueurs d'onde (ou couleurs) de la lumière ambiante peuvent être séparées par la métasurface 110, de telle sorte que chacun du sous-métagroupe 110A, du sous-métagroupe 110B, du sous-métagroupe 110C, du sous-métagroupe 110D et du sous-métagroupe 110E peut permettre uniquement la transmission de la couleur souhaitée. En outre, la métasurface 110 peut être modélisée au cours d'un seul cycle de traitement, réduisant ainsi l'apparition de défauts cosmétiques. En d'autres termes, la métasurface 110 peut être fabriquée plus rapidement et à moindre coût.
Les Figures 2A-2C sont des vues en coupe de capteurs de lumière ambiante 20A, 20B et 20C avec diverses conceptions, selon d'autres modes de réalisation de la présente invention. Dans certains modes de réalisation, des couches de film supplémentaires peuvent être disposées entre le substrat 100 et la métasurface 110, en fonction de l'application ou des exigences de conception. Les caractéristiques du substrat 100, de la pluralité de parties de détection 104, de la métasurface 110, de la couche d'ouverture 116, de la couche d'espacement 120, de la couche de colle 130 et des particules dispersées 132 sont similaires à celles illustrées aux Figures 1A-1C, et les détails ne sont pas décrits à nouveau ici pour éviter une répétition.
En référence à la , la vue en coupe du capteur de lumière ambiante 20A est illustrée. Par rapport à la , un premier film conducteur transparent (TCF) 108 peut être disposé entre le substrat 100 et la métasurface 110. Selon certains modes de réalisation de la présente invention, le premier film conducteur transparent 108 peut entrer ou sortir des signaux électriques supplémentaires à convertir pour la pluralité de parties de détection 104. Selon certains modes de réalisation de la présente invention, les différentes longueurs d'onde (ou couleurs) de la lumière ambiante peuvent être séparées par la métasurface 110, de telle sorte que chacun du sous-métagroupe 110A, du sous-métagroupe 110B, du sous-métagroupe 110C, du sous-métagroupe 110D et du sous-métagroupe 110E peut permettre uniquement la transmission de la couleur souhaitée. En outre, la métasurface 110 peut être modélisée au cours d'un seul cycle de traitement, réduisant ainsi l'apparition de défauts cosmétiques. En d'autres termes, la métasurface 110 peut être fabriquée plus rapidement et à moindre coût. L'épaisseur du premier film conducteur transparent 108 peut être entre 10 nm et 200 nm. Le premier film conducteur transparent 108 peut être un oxyde conducteur transparent (TCO), qui comprend de l'oxyde d'étain et d’indium (ITO), de l'oxyde d'étain dopé au fluor (FTO), de l'oxyde de zinc (ZnO) ou de l'oxyde de zinc dopé à l'aluminium (AZO). Le premier film conducteur transparent 108 peut être formé par tout processus de dépôt approprié mentionné ci-dessus.
En référence à la , la vue en coupe du capteur de lumière ambiante 20B est illustrée. Par rapport à la , le premier film conducteur transparent 108 peut être disposé entre le substrat 100 et la métasurface 110. La caractéristique du premier film conducteur transparent 108 est similaire à celle illustrée à la , et les détails ne sont pas décrits à nouveau ici pour éviter une répétition. Selon certains modes de réalisation de la présente invention, les différentes longueurs d'onde (ou couleurs) de la lumière ambiante peuvent être séparées par la métasurface 110, de telle sorte que chacun du sous-métagroupe 110A, du sous-métagroupe 110B, du sous-métagroupe 110C, du sous-métagroupe 110D et du sous-métagroupe 110E peut permettre uniquement la transmission de la couleur souhaitée. En outre, la métasurface 110 peut être modélisée au cours d'un seul cycle de traitement, réduisant ainsi l'apparition de défauts cosmétiques. En d'autres termes, la métasurface 110 peut être fabriquée plus rapidement et à moindre coût.
En référence à la , la vue en coupe du capteur de lumière ambiante 20C est illustrée. Par rapport à la , le premier film conducteur transparent 108 peut être disposé entre le substrat 100 et la métasurface 110. La caractéristique du premier film conducteur transparent 108 est similaire à celle illustrée à la , et les détails ne sont pas décrits à nouveau ici pour éviter une répétition. Selon certains modes de réalisation de la présente invention, les différentes longueurs d'onde (ou couleurs) de la lumière ambiante peuvent être séparées par la métasurface 110, de telle sorte que chacun du sous-métagroupe 110A, du sous-métagroupe 110B, du sous-métagroupe 110C, du sous-métagroupe 110D et du sous-métagroupe 110E peut permettre uniquement la transmission de la couleur souhaitée. En outre, la métasurface 110 peut être modélisée au cours d'un seul cycle de traitement, réduisant ainsi l'apparition de défauts cosmétiques. En d'autres termes, la métasurface 110 peut être fabriquée plus rapidement et à moindre coût.
Les Figures 3A-3C sont des vues en coupe de capteurs de lumière ambiante 30A, 30B et 30C avec diverses conceptions, selon certains modes de réalisation de la présente invention. Dans certains modes de réalisation, une structure de diffusion différente peut être mise en œuvre, en fonction de l'application ou des exigences de conception. Les caractéristiques du substrat 100, de la pluralité de parties de détection 104, de la métasurface 110, de la couche d'ouverture 116 et de la couche d'espacement 120 sont similaires à celles illustrées aux Figures 1A-1C, et les détails ne sont pas décrits à nouveau ici pour éviter une répétition.
En référence à la , la vue en coupe du capteur de lumière ambiante 30A est illustrée. Par rapport à la , la structure de diffusion ayant la couche de colle 130 et les particules dispersées 132 est remplacée par une nouvelle structure de diffusion ayant une couche de colle 130, une couche de verre inférieure 140, une couche de colle 150, une couche de lentille 152 et une couche de verre supérieure 160. Selon certains modes de réalisation de la présente invention, les différentes longueurs d'onde (ou couleurs) de la lumière ambiante peuvent être séparées par la métasurface 110, de telle sorte que chacun du sous-métagroupe 110A, du sous-métagroupe 110B, du sous-métagroupe 110C, du sous-métagroupe 110D et du sous-métagroupe 110E peut permettre uniquement la transmission de la couleur souhaitée. En outre, la métasurface 110 peut être modélisée au cours d'un seul cycle de traitement, réduisant ainsi l'apparition de défauts cosmétiques. En d'autres termes, la métasurface 110 peut être fabriquée plus rapidement et à moindre coût.
Toujours en référence à la , la couche de colle 130 peut être disposée sur la métasurface 110 et la couche d'ouverture 116. La caractéristique de la couche de colle 130 illustrée à la est similaire à celle illustrée à la , et les détails ne sont pas décrits à nouveau ici pour éviter une répétition. Au lieu d'incorporer les particules dispersées 132, la couche de verre inférieure 140 peut être disposée sur la couche de colle 130. La couche de verre inférieure 140 peut servir de substrat pour la production d'une structure de lentille. L'épaisseur de la couche de verre inférieure 140 peut être entre 150 μm et 700 μm. Des matériaux de la couche de verre inférieure 140 peuvent inclure des polymères, des résines ou tout autre matériau d'isolation transmettant la lumière approprié. La couche de verre inférieure 140 peut être formée par tout processus de dépôt approprié mentionné ci-dessus.
En référence à la , la couche de lentille 152 peut être disposée sur la couche de verre inférieure 140. Dans certains modes de réalisation, la couche de lentille 152 a une surface incurvée, par exemple un réseau de profils de lentilles concaves orientés vers l'intérieur de la métasurface 110. Le réseau de profils de lentilles concaves peut avoir divers rayons de courbure. Selon certains modes de réalisation de la présente invention, lorsque la lumière ambiante atteint la couche de lentille 152, la direction d'entrée des rayons lumineux inclinés peut être ajustée à proximité de la direction normale. Comme pour les particules dispersées 132, la couche de lentille 152 peut améliorer la réception des lumières ambiantes hors axe et, du point de vue du capteur de lumière ambiante 30A, la source de lumière ambiante peut être détectée plus uniformément. Par conséquent, les lectures optiques du capteur de lumière ambiante 30A peuvent être moins dépendantes de l'orientation relative entre le capteur de lumière ambiante 30A et la source de lumière ambiante. L'épaisseur de la couche de lentille 152 peut être entre 500 nm et 5 μm. Des matériaux de la couche de lentille 152 peuvent comprendre du pentoxyde de tantale, du nitrure de titane, du dioxyde de titane, du nitrure de silicium, du silane, de l'oxyde de silicium, de la résine, etc., ou une combinaison de ceux-ci. La couche de lentille 152 peut comprendre des matériaux organiques ou inorganiques, en fonction de l'application ou des exigences de conception. La couche de lentille 152 peut être formée par tout processus de dépôt ou de revêtement de résine approprié mentionné ci-dessus. Le motif de lentille peut être défini directement par lithographie ou pressé contre un moule, qui contient un motif de lentille tridimensionnel avec une forme opposée à la forme souhaitée pour la couche de lentille 152. Ensuite, le motif de lentille peut être transféré sur le film déposé par tout processus de gravure approprié .
Toujours en référence à la , la couche de colle 150 peut être disposée sur la couche de lentille 152. Dans certains modes de réalisation, la couche de colle 150 remplit le réseau de profils de lentilles concaves de la couche de lentille 152. La caractéristique de la couche de colle 150 peut être similaire à celle de la couche de colle 130, et les détails ne sont pas décrits à nouveau ici pour éviter une répétition. Ensuite, la couche de verre supérieure 160 peut être disposée sur la couche de colle 150. La caractéristique de la couche de verre supérieure 160 peut être similaire à celle de la couche de verre inférieure 140, et les détails ne sont pas décrits à nouveau ici pour éviter une répétition. Il convient de noter que la couche de verre inférieure 140 et la couche de verre supérieure 160 peuvent confiner la couche de colle 150 et la couche de lentille 152. La couche de colle 130 et la couche de colle 150 peuvent adhérer à la couche de verre inférieure 140 et à la couche de verre supérieure 160, respectivement. Il convient de noter que la couche de verre inférieure 140 et la couche de verre supérieure 160 sont facultatives. Par exemple, la couche de verre inférieure 140, la couche de verre supérieure 160, ou à la fois la couche de verre inférieure 140 et la couche de verre supérieure 160 peuvent être éliminées en traitant directement la couche de lentille sur la structure de capteur. Étant donné que la couche de verre inférieure 140 ou la couche de verre supérieure 160 a généralement une épaisseur relativement importante, l'omission de la couche de verre inférieure 140 et/ou de la couche de verre supérieure 160 peut réduire considérablement la taille globale du capteur de lumière ambiante 30A.
En référence à la , la vue en coupe du capteur de lumière ambiante 30B est illustrée. Par rapport à la , la structure de diffusion ayant la couche de colle 130, la couche de verre inférieure 140, la couche de colle 150, la couche de lentille 152 et la couche de verre supérieure 160 peut être fabriquée sur la métasurface 110. Les caractéristiques de la couche de colle 130, de la couche de verre inférieure 140, de la couche de colle 150, de la couche de lentille 152 et de la couche de verre supérieure 160 sont similaires à celles illustrées à la , et les détails ne sont pas décrits à nouveau ici pour éviter une répétition. Selon certains modes de réalisation de la présente invention, les différentes longueurs d'onde (ou couleurs) de la lumière ambiante peuvent être séparées par la métasurface 110, de telle sorte que chacun du sous-métagroupe 110A, du sous-métagroupe 110B, du sous-métagroupe 110C, du sous-métagroupe 110D et du sous-métagroupe 110E peut permettre uniquement la transmission de la couleur souhaitée. En outre, la métasurface 110 peut être modélisée au cours d'un seul cycle de traitement, réduisant ainsi l'apparition de défauts cosmétiques. En d'autres termes, la métasurface 110 peut être fabriquée plus rapidement et à moindre coût.
En référence à la , la vue en coupe du capteur de lumière ambiante 30C est illustrée. Par rapport à la , la structure de diffusion ayant la couche de colle 130, la couche de verre inférieure 140, la couche de colle 150, la couche de lentille 152 et la couche de verre supérieure 160 peut être fabriquée sur la métasurface 110. Les caractéristiques de la couche de colle 130, de la couche de verre inférieure 140, de la couche de colle 150, de la couche de lentille 152 et de la couche de verre supérieure 160 sont similaires à celles illustrées à la , et les détails ne sont pas décrits à nouveau ici pour éviter une répétition. Selon certains modes de réalisation de la présente invention, les différentes longueurs d'onde (ou couleurs) de la lumière ambiante peuvent être séparées par la métasurface 110, de telle sorte que chacun du sous-métagroupe 110A, du sous-métagroupe 110B, du sous-métagroupe 110C, du sous-métagroupe 110D et du sous-métagroupe 110E peut permettre uniquement la transmission de la couleur souhaitée. En outre, la métasurface 110 peut être modélisée au cours d'un seul cycle de traitement, réduisant ainsi l'apparition de défauts cosmétiques. En d'autres termes, la métasurface 110 peut être fabriquée plus rapidement et à moindre coût.
Les Figures 4A-4C sont des vues en coupe de capteurs de lumière ambiante 40A, 40B et 40C avec diverses conceptions, selon d'autres modes de réalisation de la présente invention. Dans certains modes de réalisation, des couches de film supplémentaires peuvent être disposées en dessous et au-dessus de la métasurface 110, en fonction de l'application ou des exigences de conception. Les caractéristiques du substrat 100, de la pluralité de parties de détection 104, de la métasurface 110, de la couche d'ouverture 116 et de la couche d'espacement 120 sont similaires à celles illustrées aux Figures 1A-1C, et les détails ne sont pas décrits à nouveau ici pour éviter une répétition. En outre, les caractéristiques de la couche de colle 130, de la couche de verre inférieure 140, de la couche de colle 150, de la couche de lentille 152 et de la couche de verre supérieure 160 sont similaires à celles illustrées aux Figures 3A-3C, et les détails ne sont pas décrits à nouveau ici pour éviter une répétition.
En référence à la , la vue en coupe du capteur de lumière ambiante 40A est illustrée Par rapport à la , un premier film conducteur transparent 108 peut être disposé entre le substrat 100 et la métasurface 110, et un second film conducteur transparent 138 peut être disposé entre la couche de colle 130 et la couche de verre inférieure 140. La caractéristique du premier film conducteur transparent 108 illustrée à la est similaire à celle illustrée à la , et les détails ne sont pas décrits à nouveau ici pour éviter une répétition. La caractéristique du second film conducteur transparent 138 est similaire à celle du premier film conducteur transparent 108, et les détails ne sont pas décrits à nouveau ici pour éviter une répétition. Selon certains modes de réalisation de la présente invention, les différentes longueurs d'onde (ou couleurs) de la lumière ambiante peuvent être séparées par la métasurface 110, de telle sorte que chacun du sous-métagroupe 110A, du sous-métagroupe 110B, du sous-métagroupe 110C, du sous-métagroupe 110D et du sous-métagroupe 110E peut permettre uniquement la transmission de la couleur souhaitée. En outre, la métasurface 110 peut être modélisée au cours d'un seul cycle de traitement, réduisant ainsi l'apparition de défauts cosmétiques. En d'autres termes, la métasurface 110 peut être fabriquée plus rapidement et à moindre coût.
En référence à la , la vue en coupe du capteur de lumière ambiante 40B est illustrée. Par rapport à la , le premier film conducteur transparent 108 peut être disposé entre le substrat 100 et la métasurface 110, et le second film conducteur transparent 138 peut être disposé entre la couche de colle 130 et la couche de verre inférieure 140. Les caractéristiques du premier film conducteur transparent 108 et du second film conducteur transparent 138 sont similaires à celles illustrées à la , et les détails ne sont pas décrits à nouveau ici pour éviter une répétition. Selon certains modes de réalisation de la présente invention, les différentes longueurs d'onde (ou couleurs) de la lumière ambiante peuvent être séparées par la métasurface 110, de telle sorte que chacun du sous-métagroupe 110A, du sous-métagroupe 110B, du sous-métagroupe 110C, du sous-métagroupe 110D et du sous-métagroupe 110E peut permettre uniquement la transmission de la couleur souhaitée. En outre, la métasurface 110 peut être modélisée au cours d'un seul cycle de traitement, réduisant ainsi l'apparition de défauts cosmétiques. En d'autres termes, la métasurface 110 peut être fabriquée plus rapidement et à moindre coût.
En référence à la , la vue en coupe du capteur de lumière ambiante 40C est illustrée. Par rapport à la , le premier film conducteur transparent 108 peut être disposé entre le substrat 100 et la métasurface 110, et le second film conducteur transparent 138 peut être disposé entre la couche de colle 130 et la couche de verre inférieure 140. Les caractéristiques du premier film conducteur transparent 108 et du second film conducteur transparent 138 sont similaires à celles illustrées à la , et les détails ne sont pas décrits à nouveau ici pour éviter une répétition. Selon certains modes de réalisation de la présente invention, les différentes longueurs d'onde (ou couleurs) de la lumière ambiante peuvent être séparées par la métasurface 110, de telle sorte que chacun du sous-métagroupe 110A, du sous-métagroupe 110B, du sous-métagroupe 110C, du sous-métagroupe 110D et du sous-métagroupe 110E peut permettre uniquement la transmission de la couleur souhaitée. En outre, la métasurface 110 peut être modélisée au cours d'un seul cycle de traitement, réduisant ainsi l'apparition de défauts cosmétiques. En d'autres termes, la métasurface 110 peut être fabriquée plus rapidement et à moindre coût.
La présente invention remplace les multiples filtres passe-bande classiques dans le capteur de lumière ambiante par la métasurface. Les différentes longueurs d'onde (ou couleurs) de la lumière ambiante peuvent être séparées par la métasurface, de telle sorte que chacun des sous-métagroupes peut permettre uniquement la transmission de la couleur souhaitée, tandis que les couleurs indésirables peuvent être absorbées ou réfléchies à l’opposé par le sous-métagroupe. En d'autres termes, la métasurface peut démontrer la même fonction de filtre passe-bande. Contrairement aux multiples filtres passe-bande classiques qui doivent être modélisés séparément et induisent souvent un mauvais revêtement, un décapage ou d'autres défauts cosmétiques, la métasurface de la présente invention peut être modélisée au cours d'un seul cycle de traitement, éliminant ainsi tout défaut cosmétique et tout défaut d'alignement potentiel. Par conséquent, la métasurface peut être fabriquée plus rapidement et à moindre coût.
Ce qui précède décrit les caractéristiques de plusieurs modes de réalisation de telle sorte que l’homme du métier pourra mieux comprendre les aspects de la présente invention. L’homme du métier doit comprendre qu'il peut facilement utiliser la présente invention comme base pour concevoir ou modifier d'autres processus et structures pour réaliser les mêmes objectifs et/ou obtenir les mêmes avantages que les modes de réalisation présentés ici. L’homme du métier doit également comprendre que de telles constructions équivalentes ne s'écartent pas du cadre de la présente invention, et qu'il peut apporter divers changements, substitutions et modifications sans s'écarter du cadre de la présente invention. En outre, bien que certains modes de réalisation de la présente invention soient divulgués ci-dessus, ils ne sont pas destinés à limiter le cadre de la présente invention.
Les références à des caractéristiques, des avantages ou des termes similaires tout au long de la présente spécification n'impliquent pas que toutes les caractéristiques et tous les avantages qui peuvent être réalisés avec la présente invention devraient être ou sont dans un seul mode de réalisation de l’invention. Au contraire, les termes faisant référence aux caractéristiques et aux avantages signifient qu'une caractéristique, un avantage ou une particularité spécifique décrit en rapport avec un mode de réalisation est inclus dans au moins un mode de réalisation de la présente invention. Ainsi, les discussions sur les caractéristiques et les avantages, et les termes similaires, tout au long de la présente spécification peuvent faire référence, mais pas nécessairement, au même mode de réalisation.
En outre, les caractéristiques, avantages et particularités décrits dans la présente invention peuvent être combinés de n'importe quelle manière dans un ou plusieurs modes de réalisation. L’homme du métier reconnaîtra, à la lumière de la description faite ici, que l’invention peut être pratiquée sans un ou plusieurs des caractéristiques ou avantages spécifiques d'un mode de réalisation particulier. Dans d'autres cas, des caractéristiques et avantages supplémentaires peuvent être reconnus dans certains modes de réalisation qui peuvent ne pas être présents dans tous les modes de réalisation de l’invention.
Claims (10)
- Capteur de lumière ambiante (10A, 10B, 10C, 20A, 20B, 20C, 30A, 30B, 30C, 40A, 40B, 40C), caractérisé par le fait qu’il comprend :
- un substrat (100) ;
- une métasurface (110) disposée sur le substrat (100), comprenant :
une pluralité de nanostructures (112) ; et
une couche de remplissage (114) entourant latéralement la pluralité de nanostructures (112) ; et
- une couche d'ouverture (116) disposée sur le substrat (100), la couche d'ouverture (116) séparant latéralement la métasurface (110) en une pluralité de sous-métagroupes (110A, 110B, 110C, 110D, 110E). - Capteur de lumière ambiante (10A, 10B, 10C, 20A, 20B, 20C, 30A, 30B, 30C, 40A, 40B, 40C) selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la couche d'ouverture (116) comprend une photorésine noire, un matériau diélectrique ou des métaux, dans lequel la couche d'ouverture (116) est disposée horizontalement entre la pluralité de sous-métagroupes (110A, 110B, 110C, 110D, 110E), ou dans lequel la couche d'ouverture (116) est disposée au-dessus de la métasurface (110).
- Capteur de lumière ambiante (10A, 10B, 10C, 20A, 20B, 20C, 30A, 30B, 30C, 40A, 40B, 40C) selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu’il comprend en outre une pluralité de parties de détection (104) intégrées dans le substrat (100), dans lequel la pluralité de sous-métagroupes (110A, 110B, 110C, 110D, 110E) sont disposés en correspondance avec la pluralité de parties de détection (104), respectivement.
- Capteur de lumière ambiante (10A, 10B, 10C, 20A, 20B, 20C, 30A, 30B, 30C, 40A, 40B, 40C) selon la revendication 1, caractérisé par le fait que chacune de la pluralité de nanostructures (112) a une forme circulaire, une forme rectangulaire ou une forme hexagonale en vue de dessus, dans lequel une épaisseur de la couche de remplissage (114) est égale à une épaisseur de la pluralité de nanostructures (112), ou l'épaisseur de la couche de remplissage (114) est supérieure à l'épaisseur de la pluralité de nanostructures (112).
- Capteur de lumière ambiante (10A, 10B, 10C, 20A, 20B, 20C, 30A, 30B, 30C, 40A, 40B, 40C) selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu’un indice de réfraction de la pluralité de nanostructures (112) est inférieur à 1,4, dans lequel un indice de réfraction de la couche de remplissage (114) est inférieur à l'indice de réfraction de la pluralité de nanostructures (112), dans lequel la couche de remplissage (114) est de l'air.
- Capteur de lumière ambiante (20A, 20B, 20C, 40A, 40B, 40C) selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu’un premier film conducteur transparent (108) est disposé entre le substrat (100) et la métasurface (110), dans lequel le premier film conducteur transparent (108) est un oxyde conducteur transparent, l'oxyde conducteur transparent comprenant de l'oxyde d'étain et d’indium, de l'oxyde d'étain dopé au fluor, de l'oxyde de zinc, ou de l'oxyde de zinc dopé à l'aluminium.
- Capteur de lumière ambiante (10B, 20B, 30B, 40B) selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu’il comprend en outre :
- une structure de diffusion disposée sur la métasurface (110) et la couche d'ouverture (116) ; et
- une couche d'espacement (120) disposée entre la métasurface (110) et la structure de diffusion. - Capteur de lumière ambiante (10B, 20B) selon la revendication 7, caractérisé par le fait que la structure de diffusion comprend :
- une couche de colle (130) recouvrant la métasurface (110) et la couche d'ouverture (116) ; et
- des particules dispersées (132) disposées dans la couche de colle (130). - Capteur de lumière ambiante (30B, 40B) selon la revendication 7, caractérisé par le fait que la structure de diffusion comprend :
- une première couche de colle (130) recouvrant la métasurface (110) et la couche d'ouverture (116) ;
- une couche de lentille (152) disposée sur la première couche de colle (130), la couche de lentille (152) ayant une surface incurvée ; et
- une seconde couche de colle (150) recouvrant la couche de lentille (152). - Capteur de lumière ambiante (40B) selon la revendication 9, caractérisé par le fait qu’il comprend en outre :
- une couche de verre inférieure (140) disposée entre la première couche de colle (130) et la couche de lentille (152) ;
- un second film conducteur transparent (138) disposé entre la première couche de colle (130) et la couche de verre inférieure (140) ; et
- une couche de verre supérieure (160) disposée au-dessus de la seconde couche de colle (150).
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