JP2006191114A - Ｃｍｏｓイメージセンサのカラーフィルターアレイ - Google Patents

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Abstract

【課題】本発明は、青色及び赤色のピクセルに対して緑色ピクセルの受光領域を大きく設定して、光感応力を同一に維持して、イメージ品質を改善するＣＭＯＳイメージセンサのカラーフィルターアレイを提供する。
【解決手段】緑色ピクセルより青色ピクセルと赤色ピクセルを大きく設定して、特に前記青色ピクセルは前記赤色ピクセルより大きく設定する。
【選択図】図３

Description

本発明は、ＣＭＯＳイメージセンサのカラーフィルターアレイに関し、特にＣＭＯＳイメージセンサの光感知素子製造方法におけるカラーフィルターアレイの構造に関する。
一般的なイメージセンサは、光学映像を電気信号に変換させる半導体素子であり、個別ＭＯＳキャパシタが互いに非常に近接した位置にあり、電荷キャリアがキャパシタに保存されて順次移送される電荷結合素子（ＣＣＤ）と制御回路や信号処理回路を周辺回路に使用するＣＭＯＳ集積回路構造により、画素数に対応する数のＭＯＳトランジスターを作って、これを利用することで、順次出力を取り出すスイッチング方式を採用したＣＭＯＳイメージセンサが広く使われている。
そして、被写体の情報を電気信号に変換するＣＭＯＳイメージセンサは、フォトダイオードを設けた信号処理チップで構成されており、チップ一つに増幅器、アナログ／デジタル変換器（Ａ／Ｄ）、内部電圧発生器、タイミングゼネレータ、論理演算回路等が結合されている。これは空間、電力、費用を節減させる長所を有している。電荷結合素子（ＣＣＤ）は多くの専門工程によって製造するが、ＣＭＯＳイメージセンサは、電荷結合素子より低価格のシリコンウェハーのエッチング工程によって大量生産が可能で、集積度の面にも長所がある。
ＣＭＯＳイメージセンサによって入射光は青色、赤色、緑色に区分されて受光されるが、波長が短い青色または非常に長い赤色の感応度は緑色に比べて落ちる短所があり、感応力を同一に維持しないと、色の再現性が落ちるという問題がある。
以下、添付図を参考にして、従来技術のＣＭＯＳイメージセンサの光感知素子ついて詳細に説明する。
図１は、従来技術によるＣＭＯＳイメージセンサのカラーフィルターアレイである。
通常、最も多く使用するのはバイエルパターン(Bayer pattern)であり、青色ピクセル１０、緑色ピクセル１１、赤色ピクセル１２が同じ大きさで配列されている。そして緑色ピクセル１１が二つ配置されるのは、一般的な映像の色分布が緑色中心になっている現状での感度向上のためであり、感応度と面積の積を各色平等にするには、電気回路の増幅度を調節しなければならない。
図２は、従来技術のＣＭＯＳイメージセンサにおける各ピクセルの光感応度を比較したグラフである。
図において、ｘ軸は入射光量で、ｙ軸は電気出力であり、傾きが大きいほど光感応度が良い。通常、緑色の光感応度が最も良く、青色の感応度が最も低い。このような感応度の差によって、色再現性が十分でない問題が生じる。
このような、従来技術のＣＭＯＳイメージセンサのカラーフィルターアレイは、次のような問題がある。
ＣＭＯＳイメージセンサでは緑色の光感応度が最も良く、青色の感応度が最も低くて、青色、赤色、緑色の受光領域を同じ大きさで形成すると、青色と赤色の感応度が緑色に比べて落ちるという問題である。
本発明の目的は、このような従来技術のＣＭＯＳイメージセンサのカラーフィルターアレイの問題を解決するためになされたもので、青色と赤色のピクセルに対して緑色ピクセルの受光領域を大きく設定しても、光感応力を同一に維持して、イメージ品質を改善することができる半導体ＣＭＯＳイメージセンサのカラーフィルターアレイを提供することである。
この目的を達成するため、本発明によるＣＭＯＳイメージセンサのカラーフィルターアレイは、緑色ピクセルより青色ピクセルと赤色ピクセルを大きく設定することを特徴とする。この時、カラーフィルターアレイはバイエルパターン方式で構成することができる。
より具体的には、赤色ピクセルと青色ピクセルは、緑色ピクセルとの光感応度差により、フィルターの面積比率を異なるように設定する。この時、赤色ピクセルは緑色ピクセルの面積に比べて５〜３０％ほど大きく設定するのが望ましく、青色ピクセルは前記緑色ピクセルの面積に比べて５〜４０％ほど大きく設定することが望ましい。
また本発明による半導体ＣＭＯＳイメージセンサのカラーフィルターアレイにおいて、青色ピクセルを、赤色ピクセルより大きく設定することを特徴とする。
より具体的には、青色ピクセルは、赤色ピクセルとの光感応度差により、面積比率を異なるように設定する。この時、青色ピクセルは、赤色ピクセルの面積に比べて５〜２０％ほど大きく設定することが望ましい。
本発明によるＣＭＯＳイメージセンサのカラーフィルターアレイは、次のような効果を有する。
ピクセルの大きさを青色最大、赤色中間、緑色最小の順に設定して配置すると、青色と赤色ピクセルの光感応力が向上し、緑色、赤色、青色ピクセルの光感応力がほぼ同一になって、色再現性が改善される効果がある。
以下、添付図を参考にして、本発明によるＣＭＯＳイメージセンサのカラーフィルターアレイの一実施例を詳しく説明する。
図３は、本発明の一実施形態によるＣＭＯＳイメージセンサのカラーフィルターアレイである。
このパターンは、通常、最も多く使用するバイエルパターンであり、青色ピクセル２０を左上に置いて、このピクセルの右横方向と縦方向に各々隣接した２個の領域に緑色ピクセル２１を配置し、青色ピクセル２０と対角線方向に隣接した領域に赤色ピクセル２２を配置する。点線は同一大きさで各ピクセルが設定された時を示すものである。図示のように、青色ピクセル２０と赤色ピクセル２２は、緑色ピクセル２１より大きく設定する。
より具体的には、赤色ピクセル２２と青色ピクセル２０は、緑色ピクセル２１との光感応度差により、面積比率を異なるように設定することができる。この時、赤色ピクセル２２は、緑色ピクセル２１の面積に比べて５〜３０％ほど大きく設定することが望ましく、青色ピクセル２０は、緑色ピクセル２１の面積に比べて５〜４０％ほど大きく設定するのが望ましい。
また青色ピクセル２０は、赤色ピクセル２２より大きく設定する。より具体的には、青色ピクセル２０は、赤色ピクセル２２との光感応度差により、面積比率を異なるように設定することができる。この時、青色ピクセル２０は赤色ピクセル２２の面積に比べて５〜２０％ほど大きく設定するのが望ましい。
最終的に、各ピクセルの大きさは、青色ピクセル２０ ＞ 赤色ピクセル２２ ＞ 緑色ピクセル２１順になる。
図４は、本発明の一実施例によるＣＭＯＳイメージセンサの各ピクセルの光感応度を比較したグラフである。
ｘ軸は、入射光量で、ｙ軸は電気出力であり、傾きが大きいほど光感応度が良い。図３のように各ピクセルの大きさを青色ピクセル２０ ＞ 赤色ピクセル２２ ＞ 緑色ピクセル２１の順に設定及び配置すると、青色と赤色ピクセルの光感応力が向上して、緑色、赤色、そして青色ピクセルの光感応力がほぼ同一になって色再現性が改善される。
以上で本発明の望ましい実施形態について詳細に説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されることなく、請求範囲で定義している本発明の基本概念を利用した当業者の色々な変形及び改良形態も本発明の権利範囲に属する。
従来技術のＣＭＯＳイメージセンサのカラーフィルターアレイである。 従来技術のＣＭＯＳイメージセンサの各ピクセルの光感応度を比較したグラフである。 本発明の一実施例によるＣＭＯＳイメージセンサのカラーフィルターアレイである。 本発明の一実施例によるＣＭＯＳイメージセンサの各ピクセルの光感応度を比較したグラフである
符号の説明
２０ 青色ピクセル、２１ 緑色ピクセル、２２ 赤色ピクセル

Claims (9)

  1. ＣＭＯＳイメージセンサのカラーフィルターアレイにおいて、緑色ピクセルより青色ピクセルと赤色ピクセルを大きく設定することを特徴とするＣＭＯＳイメージセンサのカラーフィルターアレイ。
  2. 前記カラーフィルターアレイは、バイヤパターン方式に構成されることを特徴とする請求項１に記載のＣＭＯＳイメージセンサのカラーフィルターアレイ。
  3. 前記青色ピクセルは、前記赤色ピクセルより大きく設定することを特徴とする請求項１に記載のＣＭＯＳイメージセンサのカラーフィルターアレイ。
  4. 前記赤色ピクセルは、前記緑色ピクセルとの光感応度差により、面積比率を異なるように設定することを特徴とする請求項１に記載のＣＭＯＳイメージセンサのカラーフィルターアレイ。
  5. 前記赤色ピクセルは、前記緑色ピクセルの面積に比べて５〜３０％大きく設定することを特徴とする請求項１に記載のＣＭＯＳイメージセンサのカラーフィルターアレイ。
  6. 前記青色ピクセルは、前記緑色ピクセルとの光感応度差により、面積比率を異なるように設定することを特徴とする請求項１に記載のＣＭＯＳイメージセンサのカラーフィルターアレイ。
  7. 前記青色ピクセルは、前記緑色ピクセルの面積に比べて５〜４０％ほど大きく設定することを特徴とする請求項１に記載のＣＭＯＳイメージセンサのカラーフィルターアレイ。
  8. 前記青色ピクセルは、前記赤色ピクセルとの光感応度差により、面積比率を異なるように設定することを特徴とする請求項３に記載のＣＭＯＳイメージセンサのカラーフィルターアレイ。
  9. 前記青色ピクセルは、前記赤色ピクセルの面積に比べて５〜２０％ほど大きく設定することを特徴とする請求項３に記載のＣＭＯＳイメージセンサのカラーフィルターアレイ。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012124402A (ja) * 2010-12-10 2012-06-28 Seiko Epson Corp 固体撮像装置
KR101763436B1 (ko) * 2011-07-26 2017-07-31 포베온, 인크. 상이한 광 감도들을 갖는 포토다이오드들을 갖는 이미징 어레이 및 관련 이미지 복원 방법들

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8502898B2 (en) * 2007-04-23 2013-08-06 Micron Technology, Inc. Method, apparatus, and system providing a rectilinear pixel grid with radially scaled pixels
US8334195B2 (en) 2009-09-09 2012-12-18 International Business Machines Corporation Pixel sensors of multiple pixel size and methods of implant dose control
KR20120138205A (ko) * 2011-06-14 2012-12-24 삼성디스플레이 주식회사 표시 장치

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3046701B2 (ja) * 1993-12-24 2000-05-29 シャープ株式会社 カラー液晶表示装置
US6137100A (en) * 1998-06-08 2000-10-24 Photobit Corporation CMOS image sensor with different pixel sizes for different colors
US6147730A (en) * 1998-11-30 2000-11-14 International Business Machines Corporation Color filters formed sequentially with intervening protective films for flat panel displays
KR100925452B1 (ko) * 2002-08-14 2009-11-06 삼성전자주식회사 Ｏｃｂ 모드 액정 표시 장치 그 구동 방법

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012124402A (ja) * 2010-12-10 2012-06-28 Seiko Epson Corp 固体撮像装置
US8860100B2 (en) 2010-12-10 2014-10-14 Seiko Epson Corporation Solid-state imaging device
KR101763436B1 (ko) * 2011-07-26 2017-07-31 포베온, 인크. 상이한 광 감도들을 갖는 포토다이오드들을 갖는 이미징 어레이 및 관련 이미지 복원 방법들
US9942495B2 (en) 2011-07-26 2018-04-10 Foveon, Inc. Imaging array having photodiodes with different light sensitivities and associated image restoration methods

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