JP6889761B2 - 光学素子 - Google Patents

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Description

本発明は、光学素子に関するものであり、特に、カラーフィルタの上に形成された異なる寸法または位置の集光素子を有する光学素子に関するものである。
複合金属グリッド（ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｍｅｔａｌ ｇｒｉｄ； ＣＭＧ）型構造を有する光学素子では、カラーフィルタの上にマイクロレンズが必要とされる。導波路カラーフィルタ（ｗａｖｅ ｇｕｉｄｅ ｃｏｌｏｒ ｆｉｌｔｅｒ； ＷＧＣＦ）型構造を有する光学素子では、導波路構造を形成するために、マイクロレンズの代わりにカラーフィルタを囲む低屈折率材料が用いられる。
しかしながら、導波路カラーフィルタ（ＷＧＣＦ）型構造を有する光学素子では、金属グリッドによる斜光の吸収のために、特に基板の周辺領域内に位置する画素については、現在の画素の量子効果（ＱＥ）は低下する。
従って、量子効果（ＱＥ）を向上させることができる導波路カラーフィルタ（ＷＧＣＦ）型構造の光学素子の開発が望まれている。
カラーフィルタの上に形成された異なる寸法または位置の集光素子を有する光学素子を提供する。
本発明の一実施形態による、光学素子が提供される。光学素子は、複数の中心画素を有する中心領域と、複数の第１の画素を有する第２の領域と、複数の第２の画素を有する第２の領域と、中心領域、第１の領域、および第２の領域に形成された有機層と、第１の領域および第２の領域に形成された有機層で囲まれた集光層と、第１の画素に形成された集光層の第１の集光素子と、第２の画素に形成された集光層の第２の集光素子と、を含む。中心領域、第１の領域、および第２の領域は、配置方向に沿って互いに離間している。第１の領域は、第２の領域より中心領域に近い。第１の集光素子は第２の集光素子と異なる。
いくつかの実施形態では、第１の画素の中心と第１の集光素子の中心との間に第１の距離がある。第２の画素の中心と第２の集光素子の中心との間に第２の距離がある。いくつかの実施形態では、第２の距離は第１の距離より大きい。第１の集光素子の中心は、中心領域、第１の領域、および第２の領域の配置方向と反対の方向に沿って第１の画素の中心から離れる。第２の集光素子の中心は、中心領域、第１の領域、および第２の領域の配置方向と反対の方向に沿って第２の画素の中心から離れる。
いくつかの実施形態では、第１の距離は第２の距離と同じである。いくつかの実施形態では、第２の集光素子は、第１の集光要素の幅より大きい幅を有する。いくつかの実施形態では、第１の集光素子の幅はゼロより大きい。第２の集光素子の幅は、第２の画素の幅より小さい。いくつかの実施形態では、第２の集光素子は、第１の集光素子の上部表面積より大きい上部表面積を有する。いくつかの実施形態では、第２の集光素子は、第１の集光素子の厚さより大きい厚さを有する。いくつかの実施形態では、第２の集光素子の厚さは有機層の厚さより大きい。いくつかの実施形態では、第１の集光素子および第２の集光素子は有機層によって更に覆われる。いくつかの実施形態では、第２の集光素子の一部は、第２の集光素子の下方のカラーフィルタ内に更に延伸する。いくつかの実施形態では、カラーフィルタ内に延伸する第２の集光素子の部分は、カラーフィルタの厚さの３分の１未満の厚さを有する。
いくつかの実施形態では、第２の集光素子は、第１の集光要素の幅より大きい幅を有する。第２の集光素子は、第１の集光素子の厚さより大きい厚さを有する。いくつかの実施形態では、第２の集光素子は、第２の集光素子の下方のカラーフィルタを囲むパターン化された有機層の上に更に延伸する。いくつかの実施形態では、パターン化された有機層は、約１．２から約１．４５の範囲の屈折率を有する。
いくつかの実施形態では、第１の集光素子および第２の集光素子は、第１の集光素子および第２の集光素子の下方にそれぞれあるカラーフィルタの屈折率より大きい屈折率を有する。いくつかの実施形態では、第１の集光素子および第２の集光素子は、約１．６から約１．９の範囲にある屈折率を有する。いくつかの実施形態では、光学素子は、有機層、第１の集光素子、および第２の集光素子の上に形成された反射防止層を更に含む。いくつかの実施形態では、第１の集光素子および第２の集光素子は、反射防止層の屈折率より大きい屈折率を有する。
本発明では、特定の寸法または位置を有する高屈折率（ｎ ＝ １．６〜１．９）の集光素子がカラーフィルタの上方に配置される。寸法要件については、中心画素から遠い画素に配置された集光素子の幅（または厚さ）は、中心画素に隣接した画素に配置された集光素子の幅（または厚さ）より大きい。位置要件については、中心画素から遠い画素内の画素の中心点と集光素子の中心点との間の距離（即ち、画素の中心点から集光素子の中心点の離れる距離（ｄｅｐａｒｔｕｒｅ ｄｉｓｔａｎｃｅ））は、中心画素隣接した画素内の画素の中心点と集光素子の中心点との間の距離より大きい。具体的には、集光素子３６の離れる方向は、画素配置方向２２ａとは反対方向である。また、画素内の集光素子の離れる方向は、さまざまな画素配置方向に従って、それに対応して変えられる。また、集光素子の屈折率は隣接する材料の屈折率より高い。特定の集光素子を配置することにより、カラーフィルタのＱＥピーク、特に基板の周辺領域に位置する画素のＱＥピークが大幅に向上される。
本発明は、量子効果（ＱＥ）を向上できる。
本発明は、添付の図面を参照しながら以下の詳細な説明及び例を読むことで、より完全に理解することができる。
図１は、本発明の一実施形態による光学素子の画素配置の上面図である。 図２は、本発明の一実施形態による光学素子の画素構造の上面図である。 図３は、本発明の一実施形態による光学素子の画素構造の断面図である。 図４は、本発明の一実施形態による光学素子の画素構造の上面図である。 図５は、本発明の一実施形態による光学素子の画素構造の断面図である。 図６は、本発明の一実施形態による光学素子の画素構造の上面図である。 図７は、本発明の一実施形態による光学素子の画素構造の断面図である。 図８は、本発明の一実施形態による光学素子の画素構造の上面図である。 図９は、本発明の一実施形態による光学素子の画素構造の断面図である。 図１０は、本発明の一実施形態による光学素子の画素構造の上面図である。 図１１は、本発明の一実施形態による光学素子の画素構造の断面図である。 図１２は、本発明の一実施形態による光学装置のＱＥピークを示している。
上述の説明では、本発明を実施するベストモードを開示している。この説明は、本発明の一般原理を例示する目的のものであり、本発明を限定するものではない。本発明の範囲は、添付の請求の範囲を参考にして決定される。
図１〜図３に示すように、本発明の実施形態による、光学素子１０が提供される。図１は、光学素子１０の画素配置の上面図である。図２は、光学素子１０の画素構造の上面図である。図３は、光学素子１０の画素構造の断面図である。
図１および図２では、光学素子１０は、中心領域１４、第１の領域１６、第２の領域１８および第３の領域２０を含む基板１２を含む。中心領域１４、第１の領域１６、第２の領域１８、および第３の領域２０は互いに離間している。第１の領域１６は、第２の領域１８より中心領域１４に近い。第２の領域１８は、第３の領域２０より第１の領域１６に近い。中心領域１４は複数の中心画素、例えば１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、および１４ｄを有する。第１の領域１６は複数の第１の画素、例えば１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、および１６ｄを有する。第２の領域１８は複数の第２の画素、例えば１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、および１８ｄを有する。第３の領域２０は複数の第３の画素、例えば２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、および２０ｄを有する。中心領域１４の中心画素（例えば１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、および１４ｄ）、第１の領域１６の第１の画素（例えば、１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、および１６ｄ）、第２の領域１８の第２の画素（例えば１８ａ、１８ｂ 、１８ｃ、および１８ｄ）、および第３の領域２０の第３の画素（例えば、２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、および２０ｄ）は、画素配置の方向に沿って配置される。この画素配置方向は、図１に示すように、基板１２の中心１２ａから端縁部（基板１２の外縁）１２ｂに向かう方向、例えば、さまざまな画素配置方向（２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ、２２ｅ、２２ｆ、２２ｇ、および２２ｈ）である。画素配置方向２２ａは、画素が基板１２の中心から左下側に斜めに配置されている方向を表している。画素配置方向２２ｂは、画素が基板１２の中心から左側に水平（ｘ軸に沿って）に配置されている方向を表している。画素配置方向２２ｃは、画素が基板１２の中心から左上側に斜めに配置されている方向を表している。画素配置方向２２ｄは、画素が基板１２の中心から上部に垂直（ｙ軸に沿って）に配置されている方向を表している。画素配置方向２２ｅは、画素が基板１２の中心から右上側に斜めに配置されている方向を表している。画素配置方向２２ｆは、画素が基板１２の中心から右側に水平（ｘ軸に沿って）に配置されている方向を表している。画素配置方向２２ｇは、画素が基板１２の中心から右下側に斜めに配置されている方向を表している。画素配置方向２２ｈは、画素が基板１２の中心から下側に垂直（ｙ軸に沿って）に配置されている方向を表している。ここでは、画素配置方向２２ａに沿った中心画素（例えば１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、および１４ｄ）、第１の画素（例えば１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、および１６ｄ）、第２の画素（例えば１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、および１８ｄ）、および第３の画素（例えば２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、および２０ｄ）の配置を例に説明している。
図２では、中心画素１４ａ、第１の画素１６ａ、第２の画素１８ａ、および第３の画素２０ａは、緑色（Ｇ）カラーフィルタ２２を含む。中心画素１４ｂ、第１の画素１６ｂ、第２の画素１８ｂ、および第３の画素２０ｂは、赤色（Ｒ）カラーフィルタ２４を含む。中心画素１４ｃ、第１の画素１６ｃ、第２の画素１８ｃ、および第３の画素２０ｃは、青色（Ｂ）カラーフィルタ２６を含む。中心画素１４ｄ、第１の画素１６ｄ、第２の画素１８ｄ、および第３の画素２０ｄは、緑色（Ｇ）カラーフィルタ２２を含む。いくつかの実施形態では、画素内のＲ／Ｇ／Ｂカラーフィルタ（２２、２４、および２６）の他の配置も本発明に適している。ここでは、中心画素１４ａ、第１の画素１６ａ、第２の画素１８ａ、および第３の画素２０ａを例に、その中の様々な画素構造を説明している。
図２および図３に示すように、中心画素１４ａは、複数の金属グリッド２８、パターン化された第１の有機層３０、カラーフィルタ３２、および第２の有機層３４を含む。金属グリッド２８は、基板１２の上に形成される。パターン化された第１の有機層３０は、金属グリッド２８の上に形成される。カラーフィルタ３２は、パターン化された第１の有機層３０によって囲まれる。第２の有機層３４は、パターン化された第１の有機層３０とカラーフィルタ３２の上に形成される。第１の画素１６ａ、第２の画素１８ａ、および第３の画素２０ａのそれぞれは、複数の金属グリッド２８、パターン化された第１の有機層３０、カラーフィルタ３２、第２の有機層３４、および集光素子３６を含む。金属グリッド２８は、基板１２の上に形成される。パターン化された第１の有機層３０は、金属グリッド２８の上に形成される。カラーフィルタ３２は、パターン化された第１の有機層３０によって囲まれる。第２の有機層３４は、パターン化された第１の有機層３０およびカラーフィルタ３２の上に形成される。集光素子３６は、第２の有機層３４によって囲まれる。具体的には、集光素子３６の屈折率は、第２の有機層３４の屈折率より大きい。従って、中心画素１４ａには集光素子が配置されていない。また、第１の画素１６ａ、第２の画素１８ａ、および第３の画素２０ａにおいて、第１の画素１６ａの中心点「ＰＳ」と集光素子３６の中心点「ＰＬ」との間の距離が第１の距離「Ｄ１」として定義され、第２の画素１８ａの中心点「ＰＳ」と集光素子３６の中心点「ＰＬ」との間の距離が第２の距離「Ｄ２」として定義され、且つ第３の画素２０ａの中心点「ＰＳ」と集光素子３６の中心点「ＰＬ」との間の距離が第３の距離「Ｄ３」として定義される。
図２および図３では、第１の距離「Ｄ１」、第２の距離「Ｄ２」、および第３の距離「Ｄ３」は、それぞれ異なる。図２に示すように、第１の画素１６ａ内の集光素子３６の中心点「ＰＬ」は、方向４２に沿って第１の画素１６ａの中心点「ＰＳ」から離れる。第２の画素１８ａ内の集光素子３６の中心点「ＰＬ」は、方向４２に沿って第２の画素１８ａの中心点「ＰＳ」から離れる。第３の画素２０ａ内の集光素子３６の中心点「ＰＬ」は、方向４２に沿って第３の画素２０ａの中心点「ＰＳ」から離れる。具体的には、離れる方向（ｄｅｐａｒｔｕｒｅ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）４２は、集光素子３６の中心点「ＰＬ」が第１の画素１６ａ、第２の画素１８ａ、および第３の画素２０ａの中心点「ＰＳ」から右上側に向かって斜めに離れる方向をそれぞれ表している。 ここでは、中心画素１４ａ、第１の画素１６ａ、第２の画素１８ａ、および第３の画素２０ａは、図１に示されたように、画素配置方向２２ａ（即ち、画素が基板１２の中心から左下側に斜めに配置されている方向）に沿って配置される。従って、集光素子３６の離れる方向４２は、画素配置方向２２ａとは反対方向である。
集光素子３６の離れる方向４２は、集光素子の離れる方向が画素配置方向と反対であることを確保するように、さまざまな画素配置方向に従って、それに対応して変わる。本実施形態の変形例では、中心画素１４ａ、第１の画素１６ａ、第２の画素１８ａ、および第３の画素２０ａが画素配置方向２２ｂ（即ち、画素が基板１２の中心から左側に水平に配置されている方向（ｘ軸に沿って））に沿って配置されるとき、集光素子３６の中心点「ＰＬ」は、第１の画素１６ａ、第２の画素１８ａ、および第３の画素２０ａの中心点「ＰＳ」から右側に向かって水平にそれぞれ離れる。本実施形態の変形例では、中心画素１４ａ、第１の画素１６ａ、第２の画素１８ａ、および第３の画素２０ａが画素配置方向２２ｃ（即ち、画素が基板１２の中心から左上側に斜めに配置されている方向）に沿って配置されるとき、集光素子３６の中心点「ＰＬ」は、第１の画素１６ａ、第２の画素１８ａ、および第３の画素２０ａの中心点「ＰＳ」から右下側に向かって斜めにそれぞれ離れる。いくつかの実施形態では、中心画素１４ａ、第１の画素１６ａ、第２の画素１８ａ、および第３の画素２０ａが画素配置方向２２ｄ（即ち、画素が基板１２の中心から上側に垂直に配置されている方向（ｙ軸に沿って））に沿って配置されるとき、集光素子３６の中心点「ＰＬ」は、第１の画素１６ａ、第２の画素１８ａ、および第３の画素２０ａの中心点「ＰＳ」から下側に向かって垂直にそれぞれ離れる。本実施形態の変形例では、中心画素１４ａ、第１の画素１６ａ、第２の画素１８ａ、および第３の画素２０ａが画素配置方向２２ｅ（即ち、画素が基板１２の中心から右上側に斜めに配置されている方向）に沿って配置されるとき、集光素子３６の中心点「ＰＬ」は、第１の画素１６ａ、第２の画素１８ａ、および第３の画素２０ａの中心点「ＰＳ」から左下側に向かって斜めにそれぞれ離れる。本実施形態の変形例では、中心画素１４ａ、第１の画素１６ａ、第２の画素１８ａ、および第３の画素２０ａが画素配置方向２２ｆ（即ち、画素が基板１２の中心から右側に水平に配置されている方向（ｘ軸に沿って））に沿って配置されるとき、集光素子３６の中心点「ＰＬ」は、第１の画素１６ａ、第２の画素１８ａ、および第３の画素２０ａの中心点「ＰＳ」から左側に向かって水平にそれぞれ離れる。本実施形態の変形例では、中心画素１４ａ、第１の画素１６ａ、第２の画素１８ａ、および第３の画素２０ａが画素配置方向２２ｈ（即ち、画素が基板１２の中心から下側に垂直に配置されている方向（ｙ軸に沿って））に沿って配置されるとき、集光素子３６の中心点「ＰＬ」は、第１の画素１６ａ、第２の画素１８ａ、および第３の画素２０ａの中心点「ＰＳ」から上側に向かって垂直にそれぞれ離れる。
図２および図３では、第３の画素２０ａ内の第３の距離「Ｄ３」は、第２の画素１８ａ内の第２の距離「Ｄ２」より長い。第２の画素１８ａ内の第２の距離「Ｄ２」は、第１の画素１６ａ内の第１の距離「Ｄ１」より長い。第１の画素１６ａ内の第１の距離「Ｄ１」はゼロより大きい。
いくつかの実施形態では、パターン化された第１の有機層３０は、約１．２から約１．４５の範囲の屈折率を有する。いくつかの実施形態では、集光素子３６の屈折率はカラーフィルタ３２の屈折率より大きい。いくつかの実施形態では、集光素子３６の屈折率は、約１．６から約１．９の範囲にある。いくつかの実施形態では、中心画素１４ａ、第１の画素１６ａ、第２の画素１８ａ、および第３の画素２０ａのそれぞれは、金属グリッド２８を覆う酸化物層３８を更に含む。いくつかの実施形態では、中心画素１４ａ、第１の画素１６ａ、第２の画素１８ａ、および第３の画素２０ａのそれぞれは、第２の有機層３４の上に形成された反射防止層４０を更に含む。いくつかの実施形態では、集光素子３６の屈折率は、反射防止層４０の屈折率より大きい。
図１、図４、および図５に示すように、本発明のもう一つの実施形態による、光学装置１０が提供される。図４は、光学素子１０の画素構造の上面図である。図５は、光学素子１０の画素構造の断面図である。
図１では、同様に、画素配列方向２２ａに沿った中心画素（例えば１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、および１４ｄ）、第１の画素（例えば１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、および１６ｄ）、第２の画素（例えば１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、および１８ｄ）、および第３の画素（例えば２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、および２０ｄ）の配置を例に説明している。
図４では、中心画素１４ａ、第１の画素１６ａ、第２の画素１８ａ、および第３の画素２０ａは、緑色（Ｇ）カラーフィルタ２２を含む。中心画素１４ｂ、第１の画素１６ｂ、第２の画素１８ｂ、および第３の画素２０ｂは、赤色（Ｒ）カラーフィルタ２４を含む。中心画素１４ｃ、第１の画素１６ｃ、第２の画素１８ｃ、および第３の画素２０ｃは、青色（Ｂ）カラーフィルタ２６を含む。中心画素１４ｄ、第１の画素１６ｄ、第２の画素１８ｄ、および第３の画素２０ｄは、緑色（Ｇ）カラーフィルタ２２を含む。いくつかの実施形態では、画素内のＲ／Ｇ／Ｂカラーフィルタ（２２、２４、および２６）の他の配置も本発明に適する。ここでは、中心画素１４ａ、第１の画素１６ａ、第２の画素１８ａ、および第３の画素２０ａを例に、その中の様々な画素構造を説明している。
図４および図５に示すように、中心画素１４ａは、複数の金属グリッド２８、パターン化された第１の有機層３０、カラーフィルタ３２、および第２の有機層３４を含む。金属グリッド２８は、基板１２の上に形成される。パターン化された第１の有機層３０は、金属グリッド２８の上に形成される。カラーフィルタ３２は、パターン化された第１の有機層３０によって囲まれる。第２の有機層３４は、パターン化された第１の有機層３０とカラーフィルタ３２の上に形成される。第１の画素１６ａ、第２の画素１８ａ、および第３の画素２０ａのそれぞれは、複数の金属グリッド２８、パターン化された第１の有機層３０、カラーフィルタ３２、第２の有機層３４、および集光素子３６を含む。金属グリッド２８は、基板１２の上に形成される。パターン化された第１の有機層３０は、金属グリッド２８の上に形成される。カラーフィルタ３２は、パターン化された第１の有機層３０によって囲まれる。第２の有機層３４は、パターン化された第１の有機層３０およびカラーフィルタ３２の上に形成される。集光素子３６は、第２の有機層３４によって囲まれる。具体的には、集光素子３６の屈折率は、第２の有機層３４の屈折率より大きい。従って、中心画素１４ａには集光素子が配置されていない。また、第１の画素１６ａ、第２の画素１８ａ、および第３の画素２０ａには、第１の画素１６ａの中心点「ＰＳ」と集光素子３６の中心点「ＰＬ」との間の距離に第１の距離が定義され、第２の画素１８ａの中心点「ＰＳ」と集光素子３６の中心点「ＰＬ」との間の距離に第２の距離が定義され、且つ第３の画素２０ａの中心点「ＰＳ」と集光素子３６の中心点「ＰＬ」との間の距離に第３の距離が定義される。第１の距離、第２の距離、及び第３の距離は、第２の有機層３４と反射防止層４０との間の境界面に沿う方向の距離を示している。
図４および図５では、第１の距離、第２の距離、および第３の距離は、ゼロである。図４に示すように、第１の画素１６ａ内の集光素子３６の中心点「ＰＬ」と第１の画素１６ａの中心点「ＰＳ」は重なっている。第２の画素１８ａ内の集光素子３６の中心点「ＰＬ」と第２の画素１８ａの中心点「ＰＳ」は重なっている。第３の画素２０ａ内の集光素子３６の中心点「ＰＬ」と第３の画素２０ａの中心点「ＰＳ」は重なっている。即ち、集光素子３６の中心点ＰＬは、第１の画素１６ａ、第２の画素１８ａ、および第３の画素２０ａの中心点ＰＳからそれぞれ離れていない。
図４および図５では、第１の画素１６ａ、第２の画素１８ａ、および第３の画素２０ａには、第１の画素１６ａの集光素子３６の第１の幅「Ｗ１」、第２の画素１８ａの集光素子３６の第２の幅「Ｗ２」、および第３の画素２０ａの集光素子３６の第３の幅「Ｗ３」が定義されている。具体的には、第３の画素２０ａの集光素子３６の第３の幅「Ｗ３」は、第２の画素１８ａの集光素子３６の第２の幅「Ｗ２」より大きい。第２の画素１８ａの集光素子３６の第２の幅「Ｗ２」は、第１の画素１６ａの集光素子３６の第１の幅「Ｗ１」より大きい。いくつかの実施形態では、第１の画素１６ａの集光素子３６の第１の幅「Ｗ１」はゼロより大きい。第３の画素２０ａの集光素子３６の第３の幅「Ｗ３」は、第３の画素２０ａの幅「Ｗ」より小さい。また、第１の画素１６ａの集光素子３６の第１の面積Ａ１、第２の画素１８ａの集光素子３６の第２の面積Ａ２、および第３の画素２０ａの集光素子３６の第３の面積Ａ３が定義される。同様に、第３の画素２０ａの集光素子３６の第３の面積「Ａ３」は、第２の画素１８ａの集光素子３６の第２の面積「Ａ２」より大きい。第２の画素１８ａの集光素子３６の第２の面積「Ａ２」は、第１の画素１６ａの集光素子３６の第１の面積「Ａ１」より大きい。
いくつかの実施形態では、パターン化された第１の有機層３０は、約１．２から約１．４５の範囲の屈折率を有する。いくつかの実施形態では、集光素子３６の屈折率はカラーフィルタ３２の屈折率より大きい。いくつかの実施形態では、集光素子３６の屈折率は、約１．６から約１．９の範囲にある。いくつかの実施形態では、中心画素１４ａ、第１の画素１６ａ、第２の画素１８ａ、および第３の画素２０ａのそれぞれは、金属グリッド２８を覆う酸化物層３８を更に含む。いくつかの実施形態では、中心画素１４ａ、第１の画素１６ａ、第２の画素１８ａ、および第３の画素２０ａのそれぞれは、第２の有機層３４の上に形成された反射防止層４０を更に含む。いくつかの実施形態では、集光素子３６の屈折率は、反射防止層４０の屈折率より大きい。
図１、図６、および図７に示すように、本発明のもう一つの実施形態による、光学装置１０が提供される。図６は、光学素子１０の画素構造の上面図である。図７は、光学素子１０の画素構造の断面図である。
図１では、同様に、画素配列方向２２ａに沿った中心画素（例えば１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、および１４ｄ）、第１の画素（例えば１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、および１６ｄ）、第２の画素（例えば１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、および１８ｄ）、および第３の画素（例えば２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、および２０ｄ）の配置を例に説明している。
図６では、中心画素１４ａ、第１の画素１６ａ、第２の画素１８ａ、および第３の画素２０ａは、緑色（Ｇ）カラーフィルタ２２を含む。中心画素１４ｂ、第１の画素１６ｂ、第２の画素１８ｂ、および第３の画素２０ｂは、赤色（Ｒ）カラーフィルタ２４を含む。中心画素１４ｃ、第１の画素１６ｃ、第２の画素１８ｃ、および第３の画素２０ｃは、青色（Ｂ）カラーフィルタ２６を含む。中心画素１４ｄ、第１の画素１６ｄ、第２の画素１８ｄ、および第３の画素２０ｄは、緑色（Ｇ）カラーフィルタ２２を含む。いくつかの実施形態では、画素内のＲ／Ｇ／Ｂカラーフィルタ（２２、２４、および２６）の他の配置も本発明に適する。ここでは、中心画素１４ａ、第１の画素１６ａ、第２の画素１８ａ、および第３の画素２０ａを例に、その中の様々な画素構造を説明している。
図６および図７に示すように、中心画素１４ａは、複数の金属グリッド２８、パターン化された第１の有機層３０、カラーフィルタ３２、および第２の有機層３４を含む。金属グリッド２８は、基板１２の上に形成される。パターン化された第１の有機層３０は、金属グリッド２８の上に形成される。カラーフィルタ３２は、パターン化された第１の有機層３０によって囲まれる。第２の有機層３４は、パターン化された第１の有機層３０とカラーフィルタ３２の上に形成される。第１の画素１６ａ、第２の画素１８ａ、および第３の画素２０ａのそれぞれは、複数の金属グリッド２８、パターン化された第１の有機層３０、カラーフィルタ３２、第２の有機層３４、および集光素子３６を含む。金属グリッド２８は、基板１２の上に形成される。パターン化された第１の有機層３０は、金属グリッド２８の上に形成される。カラーフィルタ３２は、パターン化された第１の有機層３０によって囲まれる。第２の有機層３４は、パターン化された第１の有機層３０およびカラーフィルタ３２の上に形成される。集光素子３６は、第２の有機層３４によって囲まれる。具体的には、集光素子３６の屈折率は、第２の有機層３４の屈折率より大きい。従って、中心画素１４ａには集光素子が配置されていない。また、第１の画素１６ａ、第２の画素１８ａ、および第３の画素２０ａには、第１の画素１６ａの中心点「ＰＳ」と集光素子３６の中心点「ＰＬ」との間の距離に第１の距離が定義され、第２の画素１８ａの中心点「ＰＳ」と集光素子３６の中心点「ＰＬ」との間の距離に第２の距離が定義され、且つ第３の画素２０ａの中心点「ＰＳ」と集光素子３６の中心点「ＰＬ」との間の距離に第３の距離が定義される。第１の距離、第２の距離、及び第３の距離は、第２の有機層３４と反射防止層４０との間の境界面に沿う方向の距離を示している。
図６および図７では、第１の距離、第２の距離、および第３の距離は、ゼロである。図６に示すように、第１の画素１６ａ内の集光素子３６の中心点「ＰＬ」と第１の画素１６ａの中心点「ＰＳ」は重なっている。第２の画素１８ａ内の集光素子３６の中心点「ＰＬ」と第２の画素１８ａの中心点「ＰＳ」は重なっている。第３の画素２０ａ内の集光素子３６の中心点「ＰＬ」と第３の画素２０ａの中心点「ＰＳ」は重なっている。即ち、集光素子３６の中心点ＰＬは、第１の画素１６ａ、第２の画素１８ａ、および第３の画素２０ａの中心点ＰＳからそれぞれ離れていない。
図７では、第１の画素１６ａ、第２の画素１８ａ、および第３の画素２０ａには、第１の画素１６ａの集光素子３６の第１の厚さ「Ｔ１」、第２の画素１８ａの集光素子３６の第２の厚さ「Ｔ２」、および第３の画素２０ａの集光素子３６の第３の厚さ「Ｔ３」が定義されている。具体的には、第３の画素２０ａの集光素子３６の第３の厚さ「Ｔ３」は、第２の画素１８ａの集光素子３６の第２の厚さ「Ｔ２」より大きい。第２の画素１８ａの集光素子３６の第２の厚さ「Ｔ２」は、第１の画素１６ａの集光素子３６の第１の厚さ「Ｔ１」より大きい。図７では、第２の画素１８ａの集光素子３６の第２の厚さ「Ｔ２」は、第２の有機層３４の厚さ「ＴＬ」より大きい。いくつかの実施形態では、第１の画素１６ａ、第２の画素１８ａ、および第３の画素２０ａのそれぞれにある集光素子３６は、第２の有機層３４（図示せず）によって更に覆われる。
いくつかの実施形態では、パターン化された第１の有機層３０は、約１．２から約１．４５の範囲の屈折率を有する。いくつかの実施形態では、集光素子３６の屈折率はカラーフィルタ３２の屈折率より大きい。いくつかの実施形態では、集光素子３６の屈折率は、約１．６から約１．９の範囲にある。いくつかの実施形態では、中心画素１４ａ、第１の画素１６ａ、第２の画素１８ａ、および第３の画素２０ａのそれぞれは、金属グリッド２８を覆う酸化物層３８を更に含む。いくつかの実施形態では、中心画素１４ａ、第１の画素１６ａ、第２の画素１８ａ、および第３の画素２０ａのそれぞれは、第２の有機層３４の上に形成された反射防止層４０を更に含む。いくつかの実施形態では、集光素子３６の屈折率は、反射防止層４０の屈折率より大きい。
図１、図８、および図９に示すように、本発明のもう一つの実施形態による、光学装置１０が提供される。図８は、光学素子１０の画素構造の上面図である。図９は、光学素子１０の画素構造の断面図である。
図１では、同様に、画素配列方向２２ａに沿った中心画素（例えば１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、および１４ｄ）、第１の画素（例えば１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、および１６ｄ）、第２の画素（例えば１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、および１８ｄ）、および第３の画素（例えば２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、および２０ｄ）の配置を例に説明している。
図８では、中心画素１４ａ、第１の画素１６ａ、第２の画素１８ａ、および第３の画素２０ａは、緑色（Ｇ）カラーフィルタ２２を含む。中心画素１４ｂ、第１の画素１６ｂ、第２の画素１８ｂ、および第３の画素２０ｂは、赤色（Ｒ）カラーフィルタ２４を含む。中心画素１４ｃ、第１の画素１６ｃ、第２の画素１８ｃ、および第３の画素２０ｃは、青色（Ｂ）カラーフィルタ２６を含む。中心画素１４ｄ、第１の画素１６ｄ、第２の画素１８ｄ、および第３の画素２０ｄは、緑色（Ｇ）カラーフィルタ２２を含む。いくつかの実施形態では、画素内のＲ／Ｇ／Ｂカラーフィルタ（２２、２４、および２６）の他の配置も本発明に適する。ここでは、中心画素１４ａ、第１の画素１６ａ、第２の画素１８ａ、および第３の画素２０ａを例に、その中の様々な画素構造を説明している。
図８および図９に示すように、中心画素１４ａは、複数の金属グリッド２８、パターン化された第１の有機層３０、カラーフィルタ３２、および第２の有機層３４を含む。金属グリッド２８は、基板１２の上に形成される。パターン化された第１の有機層３０は、金属グリッド２８の上に形成される。カラーフィルタ３２は、パターン化された第１の有機層３０によって囲まれる。第２の有機層３４は、パターン化された第１の有機層３０とカラーフィルタ３２の上に形成される。第１の画素１６ａ、第２の画素１８ａ、および第３の画素２０ａのそれぞれは、複数の金属グリッド２８、パターン化された第１の有機層３０、カラーフィルタ３２、第２の有機層３４、および集光素子３６を含む。金属グリッド２８は、基板１２の上に形成される。パターン化された第１の有機層３０は、金属グリッド２８の上に形成される。カラーフィルタ３２は、パターン化された第１の有機層３０によって囲まれる。第２の有機層３４は、パターン化された第１の有機層３０およびカラーフィルタ３２の上に形成される。集光素子３６は、第２の有機層３４によって囲まれる。具体的には、集光素子３６の屈折率は、第２の有機層３４の屈折率より大きい。従って、中心画素１４ａには集光素子が配置されていない。また、第１の画素１６ａ、第２の画素１８ａ、および第３の画素２０ａには、第１の画素１６ａの中心点「ＰＳ」と集光素子３６の中心点「ＰＬ」との間の距離に第１の距離が定義され、第２の画素１８ａの中心点「ＰＳ」と集光素子３６の中心点「ＰＬ」との間の距離に第２の距離が定義され、且つ第３の画素２０ａの中心点「ＰＳ」と集光素子３６の中心点「ＰＬ」との間の距離に第３の距離が定義される。第１の距離、第２の距離、及び第３の距離は、第２の有機層３４と反射防止層４０との間の境界面に沿う方向の距離を示している。
図８および図９では、第１の距離、第２の距離、および第３の距離は、ゼロである。図８に示すように、第１の画素１６ａ内の集光素子３６の中心点「ＰＬ」と第１の画素１６ａの中心点「ＰＳ」は重なっている。第２の画素１８ａ内の集光素子３６の中心点「ＰＬ」と第２の画素１８ａの中心点「ＰＳ」は重なっている。第３の画素２０ａ内の集光素子３６の中心点「ＰＬ」と第３の画素２０ａの中心点「ＰＳ」は重なっている。即ち、集光素子３６の中心点ＰＬは、第１の画素１６ａ、第２の画素１８ａ、および第３の画素２０ａの中心点ＰＳからそれぞれ離れていない。
図９では、第２の画素１８ａの集光素子３６の一部は、カラーフィルタ３２内に更に延伸する。また、第３の画素２０ａの集光素子３６の一部は、カラーフィルタ３２内に更に延伸する。第１の画素１６ａ、第２の画素１８ａ、および第３の画素２０ａには、第１の画素１６ａの集光素子３６の第１の厚さ「Ｔ１」、第２の画素１８ａの集光素子３６の第２の厚さ「Ｔ２」、および第３の画素２０ａの集光素子３６の第３の厚さ「Ｔ３」が定義されている。具体的には、第３の画素２０ａの集光素子３６の第３の厚さ「Ｔ３」は、第２の画素１８ａの集光素子３６の第２の厚さ「Ｔ２」より大きい。第２の画素１８ａの集光素子３６の第２の厚さ「Ｔ２」は、第１の画素１６ａの集光素子３６の第１の厚さ「Ｔ１」より大きい。いくつかの実施形態では、カラーフィルタ３２内に延伸する集光素子３６の一部の厚さ「Ｔ３Ｌ」は、カラーフィルタ３２の厚さ「ＴＣＦ」の３分の１未満である。
いくつかの実施形態では、パターン化された第１の有機層３０は、約１．２から約１．４５の範囲の屈折率を有する。いくつかの実施形態では、集光素子３６の屈折率はカラーフィルタ３２の屈折率より大きい。いくつかの実施形態では、集光素子３６の屈折率は、約１．６から約１．９の範囲にある。いくつかの実施形態では、中心画素１４ａ、第１の画素１６ａ、第２の画素１８ａ、および第３の画素２０ａのそれぞれは、金属グリッド２８を覆う酸化物層３８を更に含む。いくつかの実施形態では、中心画素１４ａ、第１の画素１６ａ、第２の画素１８ａ、および第３の画素２０ａのそれぞれは、第２の有機層３４の上に形成された反射防止層４０を更に含む。いくつかの実施形態では、集光素子３６の屈折率は、反射防止層４０の屈折率より大きい。
図１、図１０、および図１１に示すように、本発明のもう一つの実施形態による、光学装置１０が提供される。図１０は、光学素子１０の画素構造の上面図である。図１１は、光学素子１０の画素構造の断面図である。
図１では、同様に、画素配列方向２２ａに沿った中心画素（例えば１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、および１４ｄ）、第１の画素（例えば１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、および１６ｄ）、第２の画素（例えば１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、および１８ｄ）、および第３の画素（例えば２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、および２０ｄ）の配置を例に説明している。
図１０では、中心画素１４ａ、第１の画素１６ａ、第２の画素１８ａ、および第３の画素２０ａは、緑色（Ｇ）カラーフィルタ２２を含む。中心画素１４ｂ、第１の画素１６ｂ、第２の画素１８ｂ、および第３の画素２０ｂは、赤色（Ｒ）カラーフィルタ２４を含む。中心画素１４ｃ、第１の画素１６ｃ、第２の画素１８ｃ、および第３の画素２０ｃは、青色（Ｂ）カラーフィルタ２６を含む。中心画素１４ｄ、第１の画素１６ｄ、第２の画素１８ｄ、および第３の画素２０ｄは、緑色（Ｇ）カラーフィルタ２２を含む。いくつかの実施形態では、画素内のＲ／Ｇ／Ｂカラーフィルタ（２２、２４、および２６）の他の配置も本発明に適する。ここでは、中心画素１４ａ、第１の画素１６ａ、第２の画素１８ａ、および第３の画素２０ａを例に、その中の様々な画素構造を説明している。
図１０および図１１に示すように、中心画素１４ａは、複数の金属グリッド２８、パターン化された第１の有機層３０、カラーフィルタ３２、および第２の有機層３４を含む。金属グリッド２８は、基板１２の上に形成される。パターン化された第１の有機層３０は、金属グリッド２８の上に形成される。カラーフィルタ３２は、パターン化された第１の有機層３０によって囲まれる。第２の有機層３４は、パターン化された第１の有機層３０とカラーフィルタ３２の上に形成される。第１の画素１６ａ、第２の画素１８ａ、および第３の画素２０ａのそれぞれは、複数の金属グリッド２８、パターン化された第１の有機層３０、カラーフィルタ３２、第２の有機層３４、および集光素子３６を含む。金属グリッド２８は、基板１２の上に形成される。パターン化された第１の有機層３０は、金属グリッド２８の上に形成される。カラーフィルタ３２は、パターン化された第１の有機層３０によって囲まれる。第２の有機層３４は、パターン化された第１の有機層３０およびカラーフィルタ３２の上に形成される。集光素子３６は、第２の有機層３４によって囲まれる。具体的には、集光素子３６の屈折率は、第２の有機層３４の屈折率より大きい。従って、中心画素１４ａには集光素子が配置されていない。また、第１の画素１６ａ、第２の画素１８ａ、および第３の画素２０ａには、第１の画素１６ａの中心点「ＰＳ」と集光素子３６の中心点「ＰＬ」との間の距離に第１の距離「Ｄ１」が定義され、第２の画素１８ａの中心点「ＰＳ」と集光素子３６の中心点「ＰＬ」との間の距離に第２の距離「Ｄ２」が定義され、且つ第３の画素２０ａの中心点「ＰＳ」と集光素子３６の中心点「ＰＬ」との間の距離に第３の距離が定義される。第１の距離、第２の距離、及び第３の距離は、第２の有機層３４と反射防止層４０との間の境界面に沿う方向の距離を示している。
図１０および図１１では、第１の距離「Ｄ１」、第２の距離「Ｄ２」、および第３の距離「Ｄ３」は、それぞれ異なる。図１０に示すように、第１の画素１６ａ内の集光素子３６の中心点「ＰＬ」は、方向４２に沿って第１の画素１６ａの中心点「ＰＳ」から離れる。第２の画素１８ａ内の集光素子３６の中心点「ＰＬ」は、方向４２に沿って第２の画素１８ａの中心点「ＰＳ」から離れる。第３の画素２０ａ内の集光素子３６の中心点「ＰＬ」は、方向４２に沿って第３の画素２０ａの中心点「ＰＳ」から離れる。具体的には、離れる方向（ｄｅｐａｒｔｕｒｅ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）４２は、集光素子３６の中心点「ＰＬ」が第１の画素１６ａ、第２の画素１８ａ、および第３の画素２０ａの中心点「ＰＳ」から右上側に向かって斜めに離れる方向をそれぞれ表している。 ここでは、中心画素１４ａ、第１の画素１６ａ、第２の画素１８ａ、および第３の画素２０ａは、図１に示されたように、画素配置方向２２ａ（即ち、画素が基板１２の中心から左下側に斜めに配置されている方向）に沿って配置される。従って、方向４２は、画素配置方向２２ａとは反対方向である。図１０および図１１では、第３の画素２０ａ内の第３の距離「Ｄ３」は、第２の画素１８ａ内の第２の距離「Ｄ２」より大きい。第２の画素１８ａ内の第２の距離「Ｄ２」は、第１の画素１６ａ内の第１の距離「Ｄ１」より大きい。第１の画素１６ａ内の第１の距離「Ｄ１」はゼロより大きい。
図１０および図１１では、第１の画素１６ａ、第２の画素１８ａ、および第３の画素２０ａには、第１の画素１６ａの集光素子３６の第１の幅「Ｗ１」、第２の画素１８ａの集光素子３６の第２の幅「Ｗ２」、および第３の画素２０ａの集光素子３６の第３の幅「Ｗ３」が定義されている。具体的には、第３の画素２０ａの集光素子３６の第３の幅「Ｗ３」は、第２の画素１８ａの集光素子３６の第２の幅「Ｗ２」より大きい。第２の画素１８ａの集光素子３６の第２の幅「Ｗ２」は、第１の画素１６ａの集光素子３６の第１の幅「Ｗ１」より大きい。いくつかの実施形態では、第１の画素１６ａの集光素子３６の第１の幅「Ｗ１」はゼロより大きい。第３の画素２０ａの集光素子３６の第３の幅「Ｗ３」は、第３の画素２０ａの幅「Ｗ」より小さい。図１１に示されるように、第３の画素２０ａの集光素子３６は、パターン化された第１の有機層３０の上に更に延伸する。また、第１の画素１６ａの集光素子３６の第１の面積Ａ１、第２の画素１８ａの集光素子３６の第２の面積Ａ２、および第３の画素２０ａの集光素子３６の第３の面積Ａ３が定義される。同様に、第３の画素２０ａの集光素子３６の第３の面積「Ａ３」は、第２の画素１８ａの集光素子３６の第２の面積「Ａ２」より大きい。第２の画素１８ａの集光素子３６の第２の面積「Ａ２」は、第１の画素１６ａの集光素子３６の第１の面積「Ａ１」より大きい。
図１１では、第１の画素１６ａ、第２の画素１８ａ、および第３の画素２０ａには、第１の画素１６ａの集光素子３６の第１の厚さ「Ｔ１」、第２の画素１８ａの集光素子３６の第２の厚さ「Ｔ２」、および第３の画素２０ａの集光素子３６の第３の厚さ「Ｔ３」が定義されている。具体的には、第３の画素２０ａの集光素子３６の第３の厚さ「Ｔ３」は、第２の画素１８ａの集光素子３６の第２の厚さ「Ｔ２」より大きい。第２の画素１８ａの集光素子３６の第２の厚さ「Ｔ２」は、第１の画素１６ａの集光素子３６の第１の厚さ「Ｔ１」より大きい。図１１では、第２の画素１８ａの集光素子３６の第２の厚さ「Ｔ２」は、第２の有機層３４の厚さ「ＴＬ」より大きい。いくつかの実施形態では、第１の画素１６ａ、第２の画素１８ａ、および第３の画素２０ａのそれぞれにある集光素子３６は、第２の有機層３４（図示せず）によって更に覆われる。
いくつかの実施形態では、パターン化された第１の有機層３０は、約１．２から約１．４５の範囲の屈折率を有する。いくつかの実施形態では、集光素子３６の屈折率はカラーフィルタ３２の屈折率より大きい。いくつかの実施形態では、集光素子３６の屈折率は、約１．６から約１．９の範囲にある。いくつかの実施形態では、中心画素１４ａ、第１の画素１６ａ、第２の画素１８ａ、および第３の画素２０ａのそれぞれは、金属グリッド２８を覆う酸化物層３８を更に含む。いくつかの実施形態では、中心画素１４ａ、第１の画素１６ａ、第２の画素１８ａ、および第３の画素２０ａのそれぞれは、第２の有機層３４の上に形成された反射防止層４０を更に含む。いくつかの実施形態では、集光素子３６の屈折率は、反射防止層４０の屈折率より大きい。
本発明では、特定の寸法または位置を有する高屈折率（ｎ ＝ １．６〜１．９）の集光素子がカラーフィルタの上方に配置される。寸法要件については、中心画素から遠い画素に配置された集光素子の幅（または厚さ）は、中心画素に隣接した画素に配置された集光素子の幅（または厚さ）より大きい。位置要件については、中心画素から遠い画素内の画素の中心点と集光素子の中心点との間の距離（即ち、画素の中心点から集光素子の中心点の離れる距離（ｄｅｐａｒｔｕｒｅ ｄｉｓｔａｎｃｅ））は、中心画素隣接した画素内の画素の中心点と集光素子の中心点との間の距離より大きい。具体的には、集光素子３６の離れる方向は、画素配置方向２２ａとは反対方向である。また、画素内の集光素子の離れる方向は、さまざまな画素配置方向に従って、それに対応して変えられる。また、集光素子の屈折率は隣接する材料の屈折率より高い。特定の集光素子を配置することにより、カラーフィルタのＱＥピーク、特に基板の周辺領域に位置する画素のＱＥピークが大幅に向上される。
＜実施例１＞
光学素子のＱＥピークの向上
この実施例では、ＱＥピークの向上、特に基板の周辺領域に位置する画素のＱＥピークの向上は、光学素子内に特定の寸法を有する集光素子（即ち、高屈折率層）を配置することによって、認められている。図１２に示すように、柱状図形「Ａ」は、その中に集光素子を配置しないＷＧＣＦ型光学素子のＱＥピーク（Ｒ／Ｇ／Ｂ）を示している。柱状図形「Ｂ」は、０．３μｍの幅を有する集光素子を有するＷＧＣＦ型光学素子のＱＥピーク（Ｒ／Ｇ／Ｂ）を示している。柱状図形「Ｃ」は、０．７μｍの幅を有する集光素子を有するＷＧＣＦ型光学素子のＱＥピーク（Ｒ／Ｇ／Ｂ）を示している。より広い集光層を有するＷＧＣＦ型光学素子によって構築されたＱＥピーク（柱状図形「Ｃ」）は、光学素子のＱＥピークが柱状図形「Ｂ」に比べて約１．３％、および柱状図形「Ｃ」に比べて約２．０％と、大幅に向上していることを示している。
本発明は、例として及び望ましい実施の形態によって記述されているが、本発明は開示された実施形態に限定されるものではない。逆に、当業者には自明の種々の変更及び同様の配置をカバーするものである。よって、添付の特許請求の範囲は、最も広義な解釈が与えられ、全てのこのような変更及び同様の配置を含むべきである。
１０…光学素子
１２…基板
１２ａ…基板の中心
１２ｂ…基板の端縁部
１４…基板の中心領域
１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ…中心画素
１６…基板の第１の領域
１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ…第１の画素
１８…基板の第２の領域
１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄ…第２の画素
２０…基板の第３の領域
２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ…第３の画素
２２…緑色フィルタ
２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ、２２ｅ、２２ｆ、２２ｇ、２２ｈ…画素配置方向
２８…金属グリッド
３０…パターン化された第１の有機層
３２…カラーフィルタ
３４…第２の有機層
３６…集光素子
３８…酸化物層
４０…反射防止層
４２…（離れる）方向
Ａ１…集光素子の第１の面積
Ａ２…集光素子の第２の面積
Ａ３…集光素子の第３の面積
Ｄ１…第１の距離
Ｄ２…第２の距離
Ｄ３…第３の距離
ＰＬ…集光素子の中心点
ＰＳ…第１／第２／第３の画素の中心点
Ｔ１…集光素子の第１の厚さ
Ｔ２…集光素子の第２の厚さ
Ｔ３…集光素子の第３の厚さ
Ｔ３Ｌ…カラーフィルタ内に延伸する集光素子の厚さ
ＴＣＦ…カラーフィルタの厚さ
ＴＬ…第２の有機層の厚さ
Ｗ…第３の画素の幅
Ｗ１…集光素子の第１の幅
Ｗ２…集光素子の第２の幅
Ｗ３…集光素子の第３の幅

Claims (10)

  1. 複数の中心画素を有する中心領域、
    複数の第１の画素を有する第１の領域、
    前記中心領域、前記第１の領域、および複数の第２の画素を有する第２の領域が、配置方向に沿って互いに離間し、且つ前記第１の領域が前記第２の領域より中心領域に近い第２の領域、
    前記中心領域、前記第１の領域、および前記第２の領域に形成された有機層、
    前記第１の領域および前記第２の領域に形成された前記有機層で囲まれた集光層、
    前記第１の画素に形成された前記集光層の第１の集光素子、および
    前記第２の画素に形成された前記集光層の第２の集光素子を含み、
    前記第１の集光素子は前記第２の集光素子と異なり、
    前記第１の画素の中心と前記第１の集光素子の中心との間に第１の距離があり、
    前記第２の画素の中心と前記第２の集光素子の中心との間に第２の距離があり、
    前記第２の距離は前記第１の距離より大きく、
    前記中心領域は集光素子を有していない光学素子。
  2. 前記第１の集光素子の中心は、前記中心領域、前記第１の領域、および前記第２の領域の配置方向と反対の方向に沿って前記第１の画素の中心から離れ、
    前記第２の集光素子の中心は、前記中心領域、前記第１の領域、および前記第２の領域の前記配置方向と反対の方向に沿って前記第２の画素の中心から離れる請求項１に記載の光学素子。
  3. 複数の中心画素を有する中心領域、
    複数の第１の画素を有する第１の領域、
    前記中心領域、前記第１の領域、および複数の第２の画素を有する第２の領域が、配置方向に沿って互いに離間し、且つ前記第１の領域が前記第２の領域より中心領域に近い第２の領域、
    前記中心領域、前記第１の領域、および前記第２の領域に形成された有機層、
    前記第１の領域および前記第２の領域に形成された前記有機層で囲まれた集光層、
    前記第１の画素に形成された前記集光層の第１の集光素子、および
    前記第２の画素に形成された前記集光層の第２の集光素子を含み、
    前記第１の集光素子は前記第２の集光素子と異なり、
    前記第１の画素の中心と前記第１の集光素子の中心との間に第１の距離があり、
    前記第２の画素の中心と前記第２の集光素子の中心との間に第２の距離があり、
    前記第１の距離は前記第２の距離と同じであり、
    前記第２の集光素子は前記第１の集光素子の幅より大きい幅を有し、
    前記第１の集光素子の幅はゼロより大きく、
    前記第２の集光素子の幅は前記第２の画素の幅より小さく、
    前記中心領域は集光素子を有していない光学素子。
  4. 複数の中心画素を有する中心領域、
    複数の第１の画素を有する第１の領域、
    前記中心領域、前記第１の領域、および複数の第２の画素を有する第２の領域が、配置方向に沿って互いに離間し、且つ前記第１の領域が前記第２の領域より中心領域に近い第２の領域、
    前記中心領域、前記第１の領域、および前記第２の領域に形成された有機層、
    前記第１の領域および前記第２の領域に形成された前記有機層で囲まれた集光層、
    前記第１の画素に形成された前記集光層の第１の集光素子、および
    前記第２の画素に形成された前記集光層の第２の集光素子を含み、
    前記第１の集光素子は前記第２の集光素子と異なり、
    前記第１の画素の中心と前記第１の集光素子の中心との間に第１の距離があり、
    前記第２の画素の中心と前記第２の集光素子の中心との間に第２の距離があり、
    前記第１の距離は前記第２の距離と同じであり、
    前記第２の集光素子は前記第１の集光素子の上部表面積より大きい上部表面積を有し、
    前記中心領域は集光素子を有していない光学素子。
  5. 複数の中心画素を有する中心領域、
    複数の第１の画素を有する第１の領域、
    前記中心領域、前記第１の領域、および複数の第２の画素を有する第２の領域が、配置方向に沿って互いに離間し、且つ前記第１の領域が前記第２の領域より中心領域に近い第２の領域、
    前記中心領域、前記第１の領域、および前記第２の領域に形成された有機層、
    前記第１の領域および前記第２の領域に形成された前記有機層で囲まれた集光層、
    前記第１の画素に形成された前記集光層の第１の集光素子、および
    前記第２の画素に形成された前記集光層の第２の集光素子を含み、
    前記第１の集光素子は前記第２の集光素子と異なり、
    前記第１の画素の中心と前記第１の集光素子の中心との間に第１の距離があり、
    前記第２の画素の中心と前記第２の集光素子の中心との間に第２の距離があり、
    前記第１の距離は前記第２の距離と同じであり、
    前記第２の集光素子は前記第１の集光素子の厚さより大きい厚さを有し、
    前記第２の集光素子の厚さは前記有機層の厚さより大きく、
    前記第１の集光素子および前記第２の集光素子は前記有機層によって更に覆われる光学素子。
  6. 複数の中心画素を有する中心領域、
    複数の第１の画素を有する第１の領域、
    前記中心領域、前記第１の領域、および複数の第２の画素を有する第２の領域が、配置方向に沿って互いに離間し、且つ前記第１の領域が前記第２の領域より中心領域に近い第２の領域、
    前記中心領域、前記第１の領域、および前記第２の領域に形成された有機層、
    前記第１の領域および前記第２の領域に形成された前記有機層で囲まれた集光層、
    前記第１の画素に形成された前記集光層の第１の集光素子、および
    前記第２の画素に形成された前記集光層の第２の集光素子を含み、
    前記第１の集光素子は前記第２の集光素子と異なり、
    前記第１の画素の中心と前記第１の集光素子の中心との間に第１の距離があり、
    前記第２の画素の中心と前記第２の集光素子の中心との間に第２の距離があり、
    前記第１の距離は前記第２の距離と同じであり、
    前記第２の集光素子の一部は、前記第２の集光素子の下方のカラーフィルタ内に更に延伸し、
    前記カラーフィルタ内に延伸する前記第２の集光素子の部分は、前記カラーフィルタの厚さの３分の１未満の厚さを有する光学素子。
  7. 前記第２の集光素子は前記第１の集光素子の幅より大きい幅を有し、
    前記第２の集光素子は前記第１の集光素子の厚さより大きい厚さを有する請求項２に記載の光学素子。
  8. 前記第２の集光素子は、前記第２の集光素子の下方のカラーフィルタを囲むパターン化された有機層の上に更に延伸し、
    前記パターン化された有機層は、１．２から１．４５の範囲の屈折率を有する請求項７に記載の光学素子。
  9. 前記第１の集光素子および前記第２の集光素子は、前記第１の集光素子および前記第２の集光素子の下方にそれぞれあるカラーフィルタの屈折率より大きい屈折率を有し、
    前記第１の集光素子および前記第２の集光素子は、１．６から１．９の範囲にある屈折率を有する請求項１に記載の光学素子。
  10. 前記有機層、前記第１の集光素子、および前記第２の集光素子の上に形成された反射防止層を更に含み、
    前記第１の集光素子および前記第２の集光素子は、前記反射防止層の屈折率より大きい屈折率を有する請求項１に記載の光学素子。
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Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3200856B2 (ja) * 1991-02-12 2001-08-20 ソニー株式会社 固体撮像装置
JPH0750401A (ja) * 1993-08-06 1995-02-21 Sony Corp 固体撮像素子及びその製造方法
JP3372216B2 (ja) * 1998-11-11 2003-01-27 株式会社東芝 増幅型固体撮像装置
US7420231B2 (en) * 2002-09-20 2008-09-02 Sony Corporation Solid state imaging pick-up device and method of manufacturing the same
JP4886162B2 (ja) * 2003-06-18 2012-02-29 キヤノン株式会社 撮像装置付き表示装置
EP1557886A3 (en) * 2004-01-26 2006-06-07 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Solid-state imaging device and camera
KR100907156B1 (ko) * 2007-10-22 2009-07-09 주식회사 동부하이텍 이미지 센서 및 그 제조방법
US9082673B2 (en) * 2009-10-05 2015-07-14 Zena Technologies, Inc. Passivated upstanding nanostructures and methods of making the same
JP5487686B2 (ja) * 2009-03-31 2014-05-07 ソニー株式会社 固体撮像装置、固体撮像装置の製造方法、及び電子機器
JP2011165868A (ja) * 2010-02-09 2011-08-25 Panasonic Corp 固体撮像素子
JP2014239081A (ja) * 2011-09-28 2014-12-18 パナソニック株式会社 固体撮像装置
US20140339606A1 (en) * 2013-05-16 2014-11-20 Visera Technologies Company Limited Bsi cmos image sensor
JP5791664B2 (ja) * 2013-06-28 2015-10-07 キヤノン株式会社 光学素子アレイ、及び固体撮像装置
US8816358B1 (en) * 2013-07-03 2014-08-26 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Plasmonic nanostructures for organic image sensors
JP2015099862A (ja) * 2013-11-19 2015-05-28 株式会社東芝 固体撮像装置および固体撮像装置の製造方法
US9412775B2 (en) * 2014-03-20 2016-08-09 Visera Technologies Company Limited Solid-state imaging devices and methods of fabricating the same
KR102276432B1 (ko) * 2014-04-07 2021-07-09 삼성전자주식회사 색분리 소자 및 상기 색분리 소자를 포함하는 이미지 센서
US9825078B2 (en) * 2014-11-13 2017-11-21 Visera Technologies Company Limited Camera device having an image sensor comprising a conductive layer and a reflection layer stacked together to form a light pipe structure accommodating a filter unit
US10462431B2 (en) * 2015-04-10 2019-10-29 Visera Technologies Company Limited Image sensors
CN105611122B (zh) * 2015-12-18 2019-03-01 Oppo广东移动通信有限公司 图像传感器及输出方法、相位对焦方法、成像装置和终端
KR102561097B1 (ko) * 2015-12-22 2023-07-28 삼성전자주식회사 색분리 소자 어레이, 이를 포함한 이미지 센서 및 전자 장치
US9978789B2 (en) * 2016-06-06 2018-05-22 Visera Technologies Company Limited Image-sensing device
JP6592483B2 (ja) * 2017-08-04 2019-10-16 シャープ株式会社 電磁波透過フィルタ及び電磁波検出装置
US10483309B1 (en) * 2018-09-07 2019-11-19 Semiductor Components Industries, Llc Image sensors with multipart diffractive lenses

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