JP7471340B2 - 分光フィルタ、イメージセンサ、及び電子装置 - Google Patents

分光フィルタ、イメージセンサ、及び電子装置 Download PDF

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Description

本発明は、分光フィルタ、イメージセンサ、及び電子装置に関する。
従来のイメージセンサは、波長帯域を赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）及び青色（Ｂ）の３区間のみに分類したが、背景照明分析や対象体の認識性能の向上のためには、波長帯域をさらに多くの区間に分ける分光フィルタを備えたイメージセンサの開発が必要である。しかし、従来の分光フィルタは、体積が大きく、複雑な光学素子部品で構成された専用カメラ用として使用され、半導体チップ上に分光フィルタを集積したイメージセンサのモジュール技術は、まだ研究開発段階にある。
本発明が解決しようとする課題は、分光フィルタとそれを含むイメージセンサ及び電子装置を提供することである。
一側面において、第１波長領域の中心波長を有する少なくとも１つの第１ユニットフィルタと、第２波長領域の中心波長を有する少なくとも１つの第２ユニットフィルタと、を含み、前記第１ユニットフィルタは、上下に互いに離隔して設けられる複数の第１金属反射層と、前記複数の第１金属反射層間に設けられる少なくとも１つの第１キャビティと、を含み、前記第２ユニットフィルタは、上下に互いに離隔して設けられる第２金属反射層及びブラッグ反射層と、前記第２金属反射層と前記ブラッグ反射層との間に設けられる少なくとも１つの第２キャビティと、を含む分光フィルタが提供される。
前記第１波長領域の中心波長は、前記第２波長領域の中心波長よりも短い。その場合、前記第１金属反射層は、Ａｌ、Ａｇ、Ａｕ、Ｔｉ、ＷまたはＴｉＮを含み、前記第２金属反射層は、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｔｉ、ＷまたはＴｉＮを含む。前記第２金属反射層は、poly-Siをさらに含んでもよい。
前記第１及び第２金属反射層は、１０ｎｍ～８０ｎｍの厚さを有する。
前記ブラッグ反射層は、互いに異なる屈折率を有する少なくとも１つの第１物質層と少なくとも１つの第２物質層とが交互に積層された構造を有することができる。
前記少なくとも１つの第１ユニットフィルタは、互いに異なる中心波長を有する複数の第１ユニットフィルタを含む第１フィルタアレイを構成し、前記少なくとも１つの第２ユニットフィルタは、互いに異なる中心波長を有する複数の第２ユニットフィルタを含む第２フィルタアレイを構成することができる。
前記第１ユニットフィルタの中心波長は、前記第１キャビティの厚さまたは有効屈折率を変化させることで調節され、前記第２ユニットフィルタの中心波長は、前記第２キャビティの厚さまたは有効屈折率を変化させることで調節されうる。
前記第１ユニットフィルタは、前記第１キャビティの下部及び上部に設けられる第１及び第２誘電体層をさらに含み、前記第２ユニットフィルタは、前記第２キャビティの下部及び上部に設けられる第３及び第４誘電体層をさらに含んでもよい。
前記第１、第２、第３及び第４誘電体層それぞれは、単層または複層構造を有することができる。
前記第１及び第２誘電体層それぞれの厚さまたは有効屈折率は、前記第１ユニットフィルタの中心波長によって調節され、前記第３及び第４誘電体層それぞれの厚さまたは有効屈折率は、前記第２ユニットフィルタの中心波長によって調節されうる。
前記分光フィルタは、前記少なくとも１つの第１及び第２ユニットフィルタに設けられる複数のマイクロレンズをさらに含んでもよい。
前記分光フィルタは、前記少なくとも１つの第１及び第２ユニットフィルタと同一平面上に配置されるカラーフィルタをさらに含んでもよい。
前記分光フィルタは、前記少なくとも１つの第１及び第２ユニットフィルタに設けられ、特定波長帯域のみを透過させる追加フィルタをさらに含んでもよい。前記追加フィルタは、カラーフィルタまたは、広域フィルタを含むことができる。
前記少なくとも１つの第１及び第２ユニットフィルタのうち、一部には、短波長吸収フィルタが設けられ、他の一部には、長波長遮断フィルタが設けられうる。
他の側面において、分光フィルタと、前記分光フィルタを透過した光を受光する画素アレイと、を含み、前記分光フィルタは、第１波長領域の中心波長を有する少なくとも１つの第１ユニットフィルタと、第２波長領域の中心波長を有する少なくとも１つの第２ユニットフィルタと、を含み、前記第１ユニットフィルタは、上下に互いに離隔して設けられる複数の第１金属反射層と、前記複数の第１金属反射層間に設けられる少なくとも１つの第１キャビティと、を含み、前記第２ユニットフィルタは、上下に互いに離隔して設けられる第２金属反射層及びブラッグ反射層と、前記第２金属反射層と前記ブラッグ反射層との間に設けられる少なくとも１つの第２キャビティと、を含むイメージセンサが提供される。
前記画素アレイは、複数の画素を含み、前記各画素は、駆動回路が内部に設けられた配線層及び前記配線層に設けられるフォトダイオードを含む。
前記第１波長領域の中心波長は、前記第２波長領域の中心波長よりも短い。
前記ブラッグ反射層は、互いに異なる屈折率を有する少なくとも１つの第１物質層と少なくとも１つの第２物質層とが交互に積層された構造を有する。
前記少なくとも１つの第１ユニットフィルタは、互いに異なる中心波長を有する複数の第１ユニットフィルタを含む第１フィルタアレイを構成し、前記少なくとも１つの第２ユニットフィルタは、互いに異なる中心波長を有する複数の第２ユニットフィルタを含む第２フィルタアレイを構成することができる。
前記第１ユニットフィルタの中心波長は、前記第１キャビティの厚さまたは有効屈折率を変化させることで調節され、前記第２ユニットフィルタの中心波長は、前記第２キャビティの厚さまたは有効屈折率を変化させることで調節されうる。
前記第１ユニットフィルタは、前記第１キャビティの下部及び上部に設けられる第１及び第２誘電体層をさらに含み、前記第２ユニットフィルタは、前記第２キャビティの下部及び上部に設けられる第３及び第４誘電体層をさらに含んでもよい。
前記第１及び第２誘電体層それぞれの厚さまたは有効屈折率は、前記第１ユニットフィルタの中心波長によって調節され、前記第３及び第４誘電体層それぞれの厚さまたは有効屈折率は、前記第２ユニットフィルタの中心波長によって調節されうる。
前記分光フィルタは、前記少なくとも１つの第１及び第２ユニットフィルタに設けられる複数のマイクロレンズをさらに含んでもよい。
前記分光フィルタは、前記少なくとも１つの第１及び第２ユニットフィルタと同一平面上に配置されるカラーフィルタをさらに含んでもよい。
前記分光フィルタは、前記少なくとも１つの第１及び第２ユニットフィルタに設けられて特定波長帯域のみを透過させる追加フィルタをさらに含んでもよい。
前記イメージセンサは、タイミングコントローラ、ロウデコーダ及び出力回路をさらに含んでもよい。
上述したイメージセンサを含む電子装置が提供される。
前記電子装置は、モバイルフォン、スマートフォン、タブレット、スマートタブレット、デジタルカメラ、カムコーダ、ノート型パソコン、テレビ、スマートテレビ、スマート冷蔵庫、保安カメラ、ロボットまたは医療用カメラを含んでもよい。
例示的な実施例によるイメージセンサの断面を概略的に示す図面である。 例示的な実施例による分光フィルタを示す断面図である。 Ｃｕ反射層の間にＴｉＯ２キャビティが設けられたユニットフィルタを示す図面である。 図３Ａに図示された構造の上部及び下部にそれぞれＴｉＯ２誘電体層が設けられたユニットフィルタを示す図面である。 図３Ａに図示されたユニットフィルタ及び図３Ｂに図示されたユニットフィルタに対する透過スペクトルを示す図面である。 他の例示的な実施例による分光フィルタを概略的に示す断面図である。 図５に図示された分光フィルタの透過スペクトルを示す図面である。 さらに他の例示的な実施例による分光フィルタを概略的に示す断面図である。 図７に図示された分光フィルタの透過スペクトルを示す図面である。 さらに他の例示的な実施例による分光フィルタを概略的に示す断面図である。 さらに他の例示的な実施例による分光フィルタを概略的に示す断面図である。 さらに他の例示的な実施例による分光フィルタを概略的に示す断面図である。 さらに他の例示的な実施例による分光フィルタを概略的に示す断面図である。 さらに他の例示的な実施例による分光フィルタを概略的に示す断面図である。 さらに他の例示的な実施例による分光フィルタを概略的に示す断面図である。 さらに他の例示的な実施例による分光フィルタを概略的に示す断面図である。 図１５に図示された分光フィルタの透過スペクトルを示す図面である。 さらに他の例示的な実施例による分光フィルタを概略的に示す断面図である。 キャビティの下部及び上部の両方にＣｕ金属層が設けられたフィルタ構造示す図面である。 キャビティの下部及び上部の両方にＣｕ金属層が設けられたフィルタ構造の透過スペクトルを示す図面である。 キャビティの下部及び上部の両方にＳｉ／ＳｉＯ２ブラッグ反射層が設けられたフィルタ構造を示す図面である。 キャビティの下部及び上部の両方にＳｉ／ＳｉＯ２ブラッグ反射層が設けられたフィルタ構造の透過スペクトルを示す図面である。 キャビティの下部にＣｕ反射層が設けられ、キャビティの上部にＳｉ／ＳｉＯ２ブラッグ反射層が設けられたフィルタ構造を示す図面である。 キャビティの下部にＣｕ反射層が設けられ、キャビティの上部にＳｉ／ＳｉＯ２ブラッグ反射層が設けられたフィルタ構造の透過スペクトルを示す図面である。 さらに他の例示的な実施例による分光フィルタを概略的に示す断面図である。 さらに他の例示的な実施例による分光フィルタを概略的に示す断面図である。 さらに他の例示的な実施例による分光フィルタを概略的に示す断面図である。 さらに他の例示的な実施例による分光フィルタを概略的に示す断面図である。 さらに他の例示的な実施例による分光フィルタを概略的に示す断面図である。 さらに他の例示的な実施例による分光フィルタを概略的に示す断面図である。 さらに他の例示的な実施例による分光フィルタを概略的に示す断面図である。 図２７に図示された追加フィルタで使用されうる広域フィルタの一例を示す図面である。 図２７に図示された追加フィルタで使用されうる広域フィルタの他の例を示す図面である。 さらに他の例示的な実施例による分光フィルタを概略的に示す断面図である。 例示的な実施例によるイメージセンサのブロック図である。 図３１のイメージセンサに適用されうる分光フィルタの例示的な平面図である。 図３１のイメージセンサに適用されうる分光フィルタの他の例示的な平面図である。 図３１のイメージセンサに適用されうる分光フィルタのさらに他の例示的な平面図である。 例示的な実施例によるイメージセンサを含む電子装置を概略的に示すブロック図である。 図３５のカメラモジュールを概略的に示すブロック図である。 （a）ないし（e）は、例示的な実施例によるイメージセンサが適用された電子装置の多様な例を示す図面である。 （a）ないし（e）は、例示的な実施例によるイメージセンサが適用された電子装置の多様な例を示す図面である。
「前記」の用語及びそれと類似した指示用語の使用は、単数及び複数の両方に該当するものである。方法を構成する段階について明白に順序を記載するか、反対の記載がなければ、そのような段階は、適当な順序で行われ、必ずしも記載順序に限定されるものではない。
また、明細書に記載の「．．．部」、「モジュール」などの用語は、少なくとも１つの機能や動作を処理する単位を意味し、これは、ハードウェアまたはソフトウェアによって具現されるか、ハードウェアとソフトウェアとの組み合わせによって具現される。
図面に図示された構成要素間の線の連結または連結部材は、機能的な連結及び／または物理的または回路的連結を例示的に示したものであって、実際の装置では、代替可能であるか、あるいは追加されうる多様な機能的な連結、物理的な連結、または回路連結としても示される。
全ての例または例示的な用語の使用は、単に技術的思想を詳細に説明するためのものであって、請求範囲によって技術的範囲が決定されるのであり、そのような例または例示的な用語によって範囲が限定されるものではない。
図１は、例示的な実施例によるイメージセンサ１０００の断面を概略的に示す図面である。図１に図示されたイメージセンサ１０００は、例えば、CMOS(complementary metal Oxide semiconductor)イメージセンサまたはCCD(charge coupled device)イメージセンサを含む。
図１を参照すれば、イメージセンサ１０００は、画素アレイ６５と、該画素アレイ上に設けられる共振器構造体８０を含む。ここで、画素アレイ６５は、２次元的に配列される複数の画素を含み、共振器構造体８０は、複数の画素に対応するように設けられる複数の共振器を含む。図１には、画素アレイ６５が４個の画素を含み、共振器構造体８０が４個の共振器を含む場合が例示的に図示されている。
画素アレイ６５の各画素は、光電変換素子であるフォトダイオード（photodiode）６２と、該フォトダイオード６２を駆動させるための駆動回路５２を含む。フォトダイオード６２は、半導体基板６１に埋め込まれるように設けられる。半導体基板６１は、例えば、シリコン基板が使用されうる。しかし、それに限定されるものではない。半導体基板６１の下面には、配線層(wiring layer)５１が設けられ、該配線層５１の内部に、例えば、ＭＯＳＦＥＴのような駆動回路５２が設けられうる。
半導体基板６１の上部には、複数の共振器を含む共振器構造体８０が設けられている。各共振器は、所望の特定波長領域の光を透過させるように設けられる。各共振器は、互いに離隔して設けられる第１及び第２反射層８１、８２と、第１反射層８１と第２反射層８２との間に設けられるキャビティ８３ａ、８３ｂ、８３ｃ、８３ｄを含んでもよい。第１及び第２反射層それぞれは、例えば、金属反射層またはブラッグ反射層を含むことができる。各キャビティ８３ａ、８３ｂ、８３ｃ、８３ｄは、所望の特定波長領域の光を共振させるように設けられうる。
半導体基板６１の上面と共振器構造体８０との間には、第１機能層７１が設けられうる。第１機能層７１は、例えば、共振器構造体８０を透過してフォトダイオード６２側に入射される光の透過度を向上させる役割を行うことができる。そのために、第１機能層７１は、屈折率が調節された誘電体層または誘電体パターンを含む。
共振器構造体８０の上面には、第２機能層７２が設けられうる。第２機能層７２は、例えば、共振器構造体８０側に入射される光の透過度を向上させる役割を行うことができる。そのために、第２機能層７２は、屈折率が調節された誘電体層または誘電体パターンを含む。第２機能層７２の上面には、第３機能層９０がさらに設けられうる。第３機能層９０は、例えば、反射防止層(antireflection layer)、集束レンズ、カラーフィルタ、短波長吸収フィルタまたは長波長遮断フィルタなどを含んでもよい。しかし、それは、単に例示的なものである。
前述した第１、第２及び第３機能層７１、７２、９０のうち、少なくとも１つは、共振器構造体８０と共に、後述する分光フィルタを構成することができる。以下、例示的な実施例による分光フィルタを具体的に説明する。
図２は、例示的な実施例による分光フィルタの断面図を示す図面である。
図２を参照すれば、分光フィルタ１１００は、２次元形態に配列される複数のユニットフィルタを含む。図２には、６個のユニットフィルタ１１１、１１２、１１３、１２１、１２２、１２３の断面が例示的に図示されている。
分光フィルタ１１００は、平面上に配置される第１及び第２フィルタアレイ１１０、１２０を含む。第１及び第２フィルタアレイ１１０、１２０は、実質的に同一平面上に配置されうるが、必ずしもそれに限定されるものではない。第１フィルタアレイ１１０は、第１波長領域の中心波長を有する少なくとも１つのユニットフィルタを含んでもよい。ここで、第１波長領域は、例えば、約２５０ｎｍ～６００ｎｍの範囲を含む。しかし、それは、ただの例示であり、それ以外にも、第１波長領域は、設計条件によって多様な波長範囲を有することができる。図２には、第１フィルタアレイ１１０が第１、第２及び第３ユニットフィルタ１１１、１１２、１１３を含む場合が例示的に図示されている。
第２フィルタアレイ１２０は、第２波長領域の中心波長を有する少なくとも１つのユニットフィルタを含んでもよい。第２波長領域は、第１波長領域よりも長い波長領域にもなる。例えば、第２波長領域は、約６００ｎｍ～１１００ｎｍの範囲を含む。しかし、それは、ただの例示であり、それ以外にも、第２波長領域は、設計条件によって多様な波長範囲を有することができる。図２には、第２フィルタアレイ１２０が第４、第５及び第６ユニットフィルタ１２１、１２２、１２３を含む場合が例示的に図示されている。
図２には、第１及び第２フィルタアレイ１１０、１２０がそれぞれ３個のユニットフィルタ１１１、１１２、１１３１２１、１２２、１２３を含む場合が図示されているが、それは、例示的なものであって、第１及び第２フィルタアレイ１１０、１２０それぞれを構成するユニットフィルタの個数は、多様に変形されうる。
第１フィルタアレイ１１０を構成する第１、第２及び第３ユニットフィルタ１１１、１１２、１１３それぞれは、第１波長領域内の特定中心波長を透過させることで、互いに離隔して設けられた２層の第１金属反射層１３１、１３２の間にキャビティ１４１、１４２、１４３が設けられたファブリペロー(Fabry-Perot)構造を有する。
光が第１金属反射層１３１、１３２を透過してキャビティ１４１、１４２、１４３に入射されれば、この光は、第１金属反射層１３１、１３２の間でキャビティ１４１、１４２、１４３の内部を往復し、その過程で補強干渉と相殺干渉とを起こす。そして、補強干渉条件を満足する特定中心波長を有する光がユニットフィルタ１１１、１１２、１１３の外部に出射される。ここで、第１金属反射層１３１、１３２の反射帯域及びキャビティ１４１、１４２、１４３の特性によって、ユニットフィルタ１１１、１１２、１１３を通過する光の波長帯域及び中心波長が決定されうる。
第１金属反射層１３１、１３２は、第１波長領域の光を反射させうる第１金属を含む。例えば、第１金属は、Ａｌ、Ａｇ、Ａｕ、Ｔｉ、ＷまたはＴｉＮなどを含んでもよい。しかし、それに限定されるものではない。そのような第１金属反射層１３１、１３２は、数十ｎｍ程度の厚さに設けられうるが、それは、単に例示的なものである。例えば、第１金属反射層１３１、１３２は、約１０ｎｍ～８０ｎｍ程度の厚さを有する。具体的な例として、第１金属反射層１３１、１３２は、約１０ｎｍ～３０ｎｍ程度の厚さを有することができる。
第１金属反射層１３１、１３２の間に設けられるキャビティ１４１、１４２、１４３は、共振層として所定の屈折率を有する誘電物質を含む。例えば、キャビティ１４１、１４２、１４３は、シリコン、シリコン酸化物、シリコン窒化物、ハフニウム酸化物またはチタン酸化物を含んでもよい。しかし、それらに限定されるものではない。
第１、第２及び第３ユニットフィルタ１１１、１１２、１１３は、第１波長領域内で互いに異なる中心波長を有する。そのために、第１、第２及び第３ユニットフィルタ１１１、１１２、１１３は、互いに異なる厚さの第１、第２及び第３キャビティ１４１、１４２、１４３を含んでもよい。図２には、第２キャビティ１４２が第１キャビティ１４１よりも厚く、第３キャビティ１４３が第２キャビティ１４２よりも厚い場合が例示的に図示されている。その場合、第１、第２及び第３ユニットフィルタ１１１、１１２、１１３のうち、第３ユニットフィルタ１１３が最も長い中心波長を有し、第１ユニットフィルタ１１１が最も短い中心波長を有する。また、キャビティの厚さによって、一部ユニットフィルタは、複数個の中心波長を有することもできる。
第２フィルタアレイ１２０を構成する第４、第５、及び第６ユニットフィルタ１２１、１２２、１２３それぞれは、第２波長領域内の特定中心波長を透過させることで、互いに離隔して設けられた２層の第２金属反射層１５１、１５２の間にキャビティ１６１、１６２、１６３が設けられたファブリペロー構造を有する。ここで、第２金属反射層１５１．１５２の反射帯域及びキャビティ１６１、１６２、１６３の特性によってユニットフィルタ１２１、１２２、１２３を通過する光の波長帯域及び中心波長が決定されうる。
第２金属反射層１５１、１５２は、第２波長領域の光を反射させうる第２金属を含む。例えば、第２金属は、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｔｉ、ＷまたはＴｉＮなどを含む。しかし、それらに限定されるものではない。第２金属反射層１５１、１５２は、第２金属以外にpoly-Siをさらに含んでもよい。そのような第２金属反射層は、数十ｎｍ程度の厚さに設けられうるが、それは、単に例示的なものである。例えば、第２金属反射層１５１、１５２は、約１０ｎｍ～８０ｎｍ程度の厚さを有する。具体的な例として、第２金属反射層１５１、１５２は、約４０ｎｍ～５０ｎｍ程度の厚さを有することができる。
第２金属反射層１５１、１５２をなす第２金属は、前述した第１金属反射層１３１、１３２をなす第１金属とは異なる金属でもある。例えば、第１金属反射層１３１、１３２がＡｌを含む場合、第２金属反射層１５１、１５２は、Ｃｕを含む。また、例えば、第１金属反射層１３１、１３２がＡｌを含む場合、第２金属反射層１５１、１５２は、Ａｇを含む。また、例えば、第１金属反射層１３１、１３２がＡｇを含む場合、第２金属反射層１５１、１５２は、Ｃｕを含んでもよい。
第２金属反射層１５１、１５２の間に設けられるキャビティ１６１、１６２、１６３は、共振層として所定の屈折率を有する誘電物質を含む。例えば、キャビティ１６１、１６２、１６３は、シリコン、シリコン酸化物、シリコン窒化物、ハフニウム酸化物またはチタン酸化物を含んでもよい。
第２金属反射層１５１、１５２の間に設けられるキャビティ１６１、１６２、１６３は、第１金属反射層１３１、１３２の間に設けられるキャビティ１４１、１４２、１４３と同一物質を含む。その場合、第２金属反射層１５１、１５２の間に設けられるキャビティ１６１、１６２、１６３の厚さが第１金属反射層１３１、１３２の間に設けられるキャビティ１４１、１４２、１４３の厚さと異なりうる。一方、第２金属反射層１５１、１５２の間に設けられるキャビティ１６１、１６２、１６３は、第１金属反射層１３１、１３２の間に設けられるキャビティ１４１、１４２、１４３と異なる物質を含んでもよい。
第４、第５、及び第６ユニットフィルタ１２１、１２２、１２３は、第２波長領域内で互いに異なる中心波長を有する。そのために、第４、第５及び第６ユニットフィルタ１２１、１２２、１２３は、互いに異なる厚さの第４、第５及び第６キャビティ１６１、１６２、１６３を含んでもよい。図２には、第５キャビティ１６２が第４キャビティ１６１よりも厚く、第６キャビティ１６３が第５キャビティ１６２よりも厚い場合が例示的に図示されている。その場合、第４、第５及び第６ユニットフィルタ１２１、１２２、１２３のうち、第６ユニットフィルタ１２３が最も長い中心波長を有し、第４ユニットフィルタ１２１が最も短い中心波長を有する。また、キャビティの厚さによって、一部ユニットフィルタは、複数個の中心波長を有する。
前述したように、第１金属反射層１３１、１３２の間にキャビティ１４１、１４２、１４３が設けられた第１フィルタアレイ１１０と第２金属反射層１５１、１５２との間にキャビティ１６１、１６２、１６３が設けられた第２フィルタアレイ１２０を平面上に配置することで、第１波長領域と第２波長領域とを含む広域（例えば、紫外線から近赤外線までの波長範囲）の特性を有する分光フィルタを具現することができる。
図３Ａは、Ｃｕ反射層の間にＴｉＯ２キャビティが設けられたユニットフィルタ１１を示す図である。そして、図３Ｂは、図３Ａに図示された構造の上部及び下部にそれぞれＴｉＯ２誘電体層が設けられたユニットフィルタ２１を示す図面である。
図４は、図３Ａに図示されたユニットフィルタ１１及び図３Ｂに図示されたユニットフィルタ２１に対する透過スペクトルを示す図面である。図４において、「Ａ」は、図３Ａに図示されたユニットフィルタ１１の透過スペクトルを示す図面であり、「Ｂ」は、図３Ｂに図示されたユニットフィルタ２１の透過スペクトルを示す図面である。図４を参照すれば、図３Ｂに図示されたユニットフィルタ２１が図３Ａに図示されたユニットフィルタ１１に比べて高い透過度を有していることが判る。
このように、Ｃｕ反射層の間にＴｉＯ２キャビティが設けられた構造の上下部にそれぞれＴｉＯ２誘電体層をさらに設けることで透過率が向上したユニットフィルタ２１を具現することができる。ここで、ＴｉＯ２誘電体層の厚さは、ユニットフィルタ２１の中心波長によって調節されうる。
図５は、他の例示的な実施例による分光フィルタ１２００を概略的に示す断面図である。
図５を参照すれば、第１フィルタアレイ２１０は、第１波長領域の中心波長を有する第１、第２及び第３ユニットフィルタ２１１、２１２、２１３を含んでもよい。そして、第２フィルタアレイ２２０は、第２波長領域の中心波長を有する第４、第５及び第６ユニットフィルタ２２１、２２２、２２３を含んでもよい。
第１フィルタアレイ２１０を構成する第１、第２及び第３ユニットフィルタ２１１、２１２、２１３それぞれは、互いに離隔された２層の第１金属反射層１３１、１３２と、第１金属反射層１３１、１３２の間に設けられるキャビティ１４１、１４２、１４３と、キャビティ１４１、１４２、１４３の下部及び上部にそれぞれ設けられる第１及び第２誘電体層１７１、１７２を含む。第１、第２及び第３ユニットフィルタ２１１、２１２、２１３は、第１波長領域内で互いに異なる中心波長を有するように互いに異なる厚さの第１、第２及び第３キャビティ１４１、１４２、１４３を含んでもよい。第１金属反射層１３１、１３２と、第１、第２及び第３キャビティ１４１、１４２、１４３については、前述した。
第１誘電体層１７１は、第１金属層１３１の下部に設けられ、第２誘電体層１７２は、第１金属層１３２の上部に設けられうる。ここで、第１及び第２誘電体層１７１、１７２は、第１、第２及び第３ユニットフィルタ２１１、２１２、２１３の透過率を向上させるためのものである。このような第１及び第２誘電体層１７１、１７２は、単層(single layer)構造を有する。第１及び第２誘電体層１７１、１７２それぞれは、例えば、チタン酸化物、シリコン窒化物、ハフニウム酸化物(hafnium Oxide)、シリコン酸化物または高屈折ポリマー(high index polymer)などを含んでもよい。しかし、それは、単に例示的なものである。
第１及び第２誘電体層１７１、１７２の厚さは、第１、第２及び第３ユニットフィルタ２１１、２１２、２１３の中心波長によって変化されうる。図５には、ユニットフィルタ２１１、２１２、２１３の中心波長が長くなることにより、第１及び第２誘電体層１７１、１７２の厚さが厚くなる場合が例示的に図示されている。第１及び第２誘電体層１７１、１７２それぞれの厚さは、約１０ｎｍ～２０μｍになるが、それに限定されない。
第２フィルタアレイ２２０を構成する第４、第５及び第６ユニットフィルタ２２１、２２２、２２３それぞれは、互いに離隔された２個の第２金属反射層１５１、１５２と、第２金属反射層１５１、１５２の間に設けられるキャビティ１６１、１６２、１６３と、キャビティ１６１、１６２、１６３の下部及び上部にそれぞれ設けられる第３及び第４誘電体層１８１、１８２を含む。第４、第５及び第６ユニットフィルタ２２１、２２２、２２３は、第２波長領域内で互いに異なる中心波長を有するように互いに異なる厚さの第４、第５及び第６キャビティ１６１、１６２、１６３を含んでもよい。第２金属反射層１５１、１５２と、第４、第５及び第６キャビティ１６１、１６２、１６３については、前述した。
第３誘電体層１８１は、第２金属層１５１の下部に設けられ、第４誘電体層１８２は、第２金属層１５２の上部に設けられうる。ここで、第３及び第４誘電体層１８１、１８２は、第４、第５及び第６ユニットフィルタ２２１、２２２、２２３の透過率を向上させるためのものである。第３及び第４誘電体層１８１、１８２は、単層構造を有することができる。第３及び第４誘電体層１８１、１８２それぞれは、前述した第１及び第２誘電体層１７１、１７２と同様に、例えば、チタン酸化物、シリコン窒化物、ハフニウム酸化物、シリコン酸化物または高屈折ポリマーなどを含んでもよいが、それに限定されるものではない。
第３及び第４誘電体層１８１、１８２の厚さは、第４、第５及び第６ユニットフィルタ２２１、２２２、２２３の中心波長によって変化されうる。図５には、ユニットフィルタ２２１、２２２、２２３の中心波長が長くなることにより、第３及び第４誘電体層１８１、１８２の厚さが厚くなる場合が例示的に図示されている。第３及び第４誘電体層１８１、１８２それぞれの厚さは、約１０ｎｍ～２０μｍ程度になるが、それに限定されない。
図６は、図５に図示された分光フィルタ１２００の透過スペクトルを示す図面である。ここで、第１金属反射層１３１、１３２及び第２金属反射層１５１、１５２は、それぞれＡｌ、Ｃｕで形成し、キャビティ１４１、１４２、１４３、１６１、１６２、１６３は、ＴｉＯ２で形成した。そして、第１、第２、第３及び第４誘電体層１７１、１７２、１８１、１８２はいずれもＴｉＯ２で形成した。図６において、「Ｃ１」は、第１フィルタアレイ２１０の透過スペクトルを示すものであり、「Ｃ２」は、第２フィルタアレイ２２０の透過スペクトルを示すものである。
図７は、さらに他の例示的な実施例による分光フィルタ１３００を概略的に示す断面図である。
図７を参照すれば、第１フィルタアレイ３１０は、第１波長領域の中心波長を有する少なくとも１つのユニットフィルタを含む。そして、第２フィルタアレイ３２０は、第２波長領域の中心波長を有する少なくとも１つのユニットフィルタを含みうる。
図７には、便宜上、第１フィルタアレイ３１０が１つのユニットフィルタ（第１ユニットフィルタ３１５）を含み、第２フィルタアレイ３２０が１つのユニットフィルタ（第２ユニットフィルタ３２５）を含む場合が例示的に図示されている。第１及び第２フィルタアレイ３１０、３２０それぞれが複数のユニットフィルタを含む場合には、複数のユニットフィルタは、互いに異なる厚さのキャビティを含んでもよい。
第１フィルタアレイ３１０を構成する第１ユニットフィルタ３１５は、互いに離隔された２層の第１金属反射層１３１、１３２と、第１金属反射層１３１、１３２の間に設けられる第１キャビティ１４５と、第１キャビティ１４５の下部及び上部にそれぞれ設けられる第１及び第２誘電体層３７１、３７２を含む。
第１誘電体層３７１は、第１金属層１３１の下部に設けられ、第２誘電体層３７２は、第１金属層１３２の上部に設けられうる。第１及び第２誘電体層３７１、３７２は、それぞれチタン酸化物、シリコン窒化物、ハフニウム酸化物、シリコン酸化物または高屈折ポリマーなどを含んでもよいが、それらに限定されるものではない。
第１誘電体層３７１は、単層構造を有する。しかし、それに限定されるものではなく、第１誘電体層３７１は、多層(multi-layer)構造を有してもよい。第２誘電体層３７２は、多層構造を有する。例えば、第２誘電体層３７２は、互いに異なる第１及び第２物質層３７２ａ、３７２ｂが互いに積層された構造を有することができる。ここで、第２誘電体層３７２を構成する物質層の厚さ及び層数は、第１ユニットフィルタ３１５の中心波長によって調節されうる。第２誘電体層３７２は、互いに異なる３層以上の物質層を含んでもよい。
第２フィルタアレイ３２０を構成する第２ユニットフィルタ３２５は、互いに離隔された２層の第２金属反射層１５１、１５２と、第２金属反射層１５１、１５２の間に設けられる第２キャビティ１６５と、第２キャビティ１６５の下部及び上部にそれぞれ設けられる第３及び第４誘電体層３８１、３８２を含む。
第３誘電体層３８１は、第２金属層１５１の下部に設けられ、第４誘電体層３８２は、第２金属層１５２の上部に設けられうる。第３及び第４誘電体層３８１、３８２は、第１及び第２誘電体層３７１、３７２と同様に、チタン酸化物、シリコン窒化物、ハフニウム酸化物、シリコン酸化物または高屈折ポリマーなどを含んでもよいが、それらに限定されるものではない。
第３誘電体層３８１は、単層構造または多層構造を有する。第４誘電体層３８２は、多層構造を有する。例えば、第４誘電体層３８２は、互いに異なる第１及び第２物質層３８２ａ、３８２ｂが互いに積層された構造を有することができる。ここで、第４誘電体層３８２を構成する物質層の厚さ及び層数は、第２ユニットフィルタ３２５の中心波長によって調節されうる。第４誘電体層３８２は、互いに異なる３層以上の物質層を含んでもよい。
図８は、図７に図示された分光フィルタ１３００の透過スペクトルを示す図面である。図８には、図７に図示された分光フィルタ１３００において第１フィルタアレイ３１０が互いに異なる中心波長を有する７個のユニットフィルタを含み、第２フィルタアレイ３２０が互いに異なる中心波長を有する９個のユニットフィルタを含む場合の透過スペクトルが図示されている。
第１金属反射層１３１、１３２及び第２金属反射層１５１、１５２は、それぞれＡｌ、Ｃｕで形成し、キャビティ１４５、１６５は、ＴｉＯ２とＳｉＮの多層膜で形成した。そして、第１及び第３誘電体層３７１、３８１は、それぞれＳｉＮで形成し、第２及び第４誘電体層３７２、３８２は、それぞれＴｉＯ２とＳｉＮの多層膜で形成した。図８において、「Ｄ１」は、第１フィルタアレイ３１０の透過スペクトルを示すものであり、「Ｄ２」は、第２フィルタアレイ３２０の透過スペクトルを示すものである。図８を参照すれば、分光フィルタ１３００が広域特性及び高い透過率を具現可能であることが分かる。
図９は、さらに他の例示的な実施例による分光フィルタ１４００を概略的に示す断面図である。図９には、便宜上、第１フィルタアレイ４１０が１つのユニットフィルタ（第１ユニットフィルタ４１５）を含み、第２フィルタアレイ４２０が１つのユニットフィルタ（第２ユニットフィルタ４２５）を含む場合が例示的に図示されている。
第１フィルタアレイ４１０を構成する第１ユニットフィルタ４１５は、互いに離隔された３層の第１金属反射層４３１、４３２、４３３と、第１金属反射層４３１、４３２、４３３の間に設けられる２個の第１キャビティ４４１、４４２を含む。
第１金属反射層４３１、４３２、４３３は、第１波長領域の光を反射させうる第１金属を含んでもよい。第１キャビティ４４１、４４２は、例えば、シリコン、シリコン酸化物、シリコン窒化物、ハフニウム酸化物またはチタン酸化物のような誘電物質を含んでもよい。
第２フィルタアレイ４２０を構成する第２ユニットフィルタ４２５は、互いに離隔された３層の第２金属反射層４５１、４５２、４５３と、第２金属反射層４５１、４５２、４５３の間に設けられる２個の第２キャビティ４６１、４６２を含む。
第２金属反射層４５１、４５２、４５３は、第２波長領域の光を吸収することができる第２金属を含んでもよい。第２キャビティ４６１、４６２は、例えば、シリコン、シリコン酸化物、シリコン窒化物、ハフニウム酸化物またはチタン酸化物のような誘電物質を含んでもよい。
以上、第１及び第２ユニットフィルタ４１５、４２５それぞれが２個のキャビティ４４１、４４２、４６１、４６２を含む場合が説明されたが、第１及び第２ユニットフィルタ４１５、４２５それぞれが３個以上のキャビティを含んでもよい。また、以上では、第１及び第２ユニットフィルタ４１５、４２５がいずれもマルチキャビティ構造を有する場合が説明されたが、第１及び第２ユニットフィルタ４１５、４２５のうち、１つは、シングルキャビティ構造を有し、他の１つは、マルチキャビティ構造を有してもよい。
図１０は、さらに他の例示的な実施例による分光フィルタ１５００を概略的に示す断面図である。図１０には、便宜上、第１フィルタアレイ５１０が１つのユニットフィルタ（第１ユニットフィルタ５１５）を含み、第２フィルタアレイ５２０が１つのユニットフィルタ（第２ユニットフィルタ５２５）を含む場合が例示的に図示されている。
図１０を参照すれば、第１フィルタアレイ５１０を構成する第１ユニットフィルタ５１５は、互いに離隔された３層の第１金属反射層４３１、４３２、４３３と、第１金属反射層４３１、４３２、４３３の間に設けられる２個の第１キャビティ４４１、４４２と、第１キャビティ４４１、４４２の下部及び上部に設けられる第１及び第２誘電体層５７１、５７２を含む。第１金属反射層４３１、４３２、４３３及び第１キャビティ４４１、４４２については、前述した。
第１誘電体層５７１は、第１金属反射層４３１の下部に設けられ、第２誘電体層５７２は、第１金属反射層４３３の上部に設けられうる。ここで、第１及び第２誘電体層５７１、５７２は、透過率を向上させるためのものであって、単層または多層構造を有する。第１及び第２誘電体層５７１、５７２は、例えば、チタン酸化物、シリコン窒化物、ハフニウム酸化物、シリコン酸化物または高屈折ポリマーなどを含んでもよいが、それらに限定されるものではない。
第２フィルタアレイ５２０を構成する第２ユニットフィルタ５２５は、互いに離隔された３層の第２金属反射層４５１、４５２、４５３と、第２金属反射層４５１、４５２、４５３の間に設けられる２個の第２キャビティ４６１、４６２と、第２キャビティ４６１、４６２の下部及び上部に設けられる第３及び第４誘電体層５８１、５８２を含む。第２金属反射層４５１、４５２、４５３及び第２キャビティ４６１、４６２については、前述した。
第３誘電体層５８１は、第２金属反射層４５１の下部に設けられ、第４誘電体層５８２は、第２金属反射層４５３の上部に設けられうる。ここで、第３及び第４誘電体層５８１、５８２は、単層または多層構造を有し、例えば、チタン酸化物、シリコン窒化物、ハフニウム酸化物、シリコン酸化物または高屈折ポリマーなどを含んでもよいが、それらに限定されるものではない。
図１１は、さらに他の例示的な実施例による分光フィルタ１６００を概略的に示す断面図である。
図１１を参照すれば、第１フィルタアレイ６１０は、第１波長領域の中心波長を有する少なくとも１つのユニットフィルタを含み、第２フィルタアレイ６２０は、第２波長領域の中心波長を有する少なくとも１つのユニットフィルタを含んでもよい。図１１には、第１フィルタアレイ６１０が第１、第２及び第３ユニットフィルタ６１１、６１２、６１３を含み、第２フィルタアレイ６２０が第４、第５及び第６ユニットフィルタ６２１、６２２、６２３を含む場合が例示的に図示されている。
第１フィルタアレイ６１０を構成する第１、第２及び第３ユニットフィルタ６１１、６１２、６１３それぞれは、互いに離隔して設けられた２層の第１金属反射層６３１、６３２と該第１金属反射層６３１、６３２の間に設けられるキャビティ６４１、６４２、６４３を含む。第１金属反射層６３１、６３２については、前述したので、それについての説明は省略する。
第１、第２及び第３ユニットフィルタ６１１、６１２、６１３は、第１波長領域内で互いに異なる中心波長を有することができる。このために、第１、第２及び第３ユニットフィルタ６１１、６１２、６１３は、互いに異なる有効屈折率(effective refractive index)を有する第１、第２及び第３キャビティ６４１、６４２、６４３を含んでもよい。第１、第２及び第３キャビティ６４１、６４２、６４３それぞれは、第１物質層と、第１物質層内部に配置されるものであり、第１物質層と異なる屈折率を有する少なくとも１つの第２物質層を含んでもよい。
図１１には、第１、第２及び第３キャビティ６４１、６４２、６４３それぞれが第１物質層と、第１物質層内部に第１金属反射層６３１に垂直に互いに並んで配置される複数の第２物質層を含む場合が例示的に図示されている。図１１には、第２物質層がＭＥＳＡ構造を有する場合が例示的に図示されている。しかし、それに限定されず、第２物質層は、例えば、ダマシン(Damascene)工程を通じて上下の第１金属反射層６３１と連結されるように形成されうる。ここで、第１及び第２物質層それぞれは、例えば、シリコン、シリコン酸化物、シリコン窒化物またはチタン酸化物などを含んでもよい。具体例として、第１物質層は、シリコン酸化物を含み、第２物質層はチタン酸化物を含む。
第１、第２及び第３キャビティ６４１、６４２、６４３は、第２物質層の幅を調節することで、有効屈折率を変化させうる。図１１には、第２物質層が第１キャビティ６４１から第３キャビティ６４３に行くほど広幅を有するように設けられた場合が例示的に図示されている。その場合、第１、第２及び第３キャビティ６４１、６４２、６４３のうち、第３キャビティ６４３が最大の有効屈折率を有し、第１キャビティ６４１は、最も小さな有効屈折率を有することができる。第１、第２及び第３ユニットフィルタ６１１、６１２、６１３のうち、第３ユニットフィルタ６１３が最も長い中心波長を有し、第１ユニットフィルタ６１１が最も短い中心波長を有することができる。また、キャビティの厚さまたは有効屈折率によって一部ユニットフィルタは、複数個の中心波長を有することもできる。
以上では、複数の第２物質層が第１金属反射層６３１に垂直に配列される場合が説明されたが、それに限定されず、複数の第２物質層は、第１金属反射層６３１に並んで配列されうる。
第２フィルタアレイ６２０を構成する第４、第５及び第６ユニットフィルタ６２１、６２２、６２３それぞれは、互いに離隔して設けられた２層の第２金属反射層６５１、６５２と該第２金属反射層６５１、６５２との間に設けられるキャビティ６６１、６６２、６６３を含む。第２金属反射層６５１、６５２については、前述したので、それについての説明は省略する。
第４、第５及び第６ユニットフィルタ６２１、６２２、６２３は、第２波長領域内で互いに異なる中心波長を有することができる。このために、第４、第５及び第６ユニットフィルタ６２１、６２２、６２３は、互いに異なる有効屈折率を有する第４、第５及び第６キャビティ６６１、６６２、６６３を含んでもよい。第４、第５及び第６キャビティ６６１、６６２、６６３それぞれは、第１物質層と、第１物質層内部に配置されるものであり、第１物質層と異なる屈折率を有する少なくとも１つの第２物質層とを含む。
図１１には、第４、第５及び第６キャビティ６６１、６６２、６６３それぞれが第１物質層と、第１物質層内部に第２金属反射層６５１に垂直に互いに並んで配置される複数の第２物質層とを含む場合が例示的に図示されている。ここで、第１及び第２物質層それぞれは、例えば、シリコン、シリコン酸化物、シリコン窒化物またはチタン酸化物などを含んでもよい。
第４、第５及び第６キャビティ６６１、６６２、６６３は、第２物質層の幅を調節することで、有効屈折率を変化させうる。図１１には、第２物質層が第４キャビティ６６１から第６キャビティ６６３に行くほど広幅を有するように設けられた場合が例示的に図示されている。その場合、第４、第５及び第６キャビティ６６１、６６２、６６３のうち、第６キャビティ６６３が最大の有効屈折率を有し、第４キャビティ６６１は、最も小さな有効屈折率を有する。第４、第５及び第６ユニットフィルタ６２１、６２２、６２３のうち、第６ユニットフィルタ６２３が最も長い中心波長を有し、第４ユニットフィルタ６２１が最も短い中心波長を有する。また、キャビティの厚さまたは有効屈折率によって一部ユニットフィルタは、複数個の中心波長を有しうる。
以上、第１フィルタアレイ６１０及び第２フィルタアレイ６２０がいずれもシングルキャビティ構造を有する場合が例示的に説明された。しかし、第１フィルタアレイ６１０及び第２フィルタアレイ６２０がいずれもマルチキャビティ構造を有してもよい。また、第１フィルタアレイ６１０及び第２フィルタアレイ６２０のうち、１つは、シングルキャビティ構造を有し、他の１つは、マルチキャビティ構造を有してもよい。
図１２は、さらに他の例示的な実施例による分光フィルタ１７００を概略的に示す断面図である。図１２に図示された分光フィルタ１７００は、キャビティがエッチング停止層(etch stop layer)をさらに含むことを除いては、図１１に図示された分光フィルタ１６００と同一である。
第１フィルタアレイ７１０を構成する第１、第２及び第３ユニットフィルタ７１１、７１２、７１３は、互いに異なる有効屈折率を有する第１、第２及び第３キャビティ７４１、７４２、７４３を含んでもよい。ここで、第１、第２及び第３キャビティ７４１、７４２、７４３それぞれは、第１金属反射層６３１に設けられるエッチング停止層７４０ａと、エッチング停止層７４０ａに設けられる第１物質層と、第１物質層の内部に配置される少なくとも１層の第２物質層を含んでもよい。ここで、エッチング停止層７４０ａは、キャビティ形成のためのパターニング工程をさらに容易にする役割を行うことができる。そのようなエッチング停止層７４０ａは、例えば、シリコン酸化物、チタン酸化物、またはハフニウム酸化物などを含んでもよいが、それらに限定されるものではない。エッチング停止層７４０ａは、キャビティ７４１、７４２、７４３を構成する誘電物質よりもエッチング速度が２倍以上（例えば、５倍以上）低い物質を含んでもよい。具体例として、キャビティ７４１、７４２、７４３がシリコン酸化物を含む場合、エッチング停止層７４０ａは、ハフニウム酸化物を含んでもよい。
第２フィルタアレイ７２０を構成する第４、第５及び第６ユニットフィルタ７２１、７２２、７２３は、互いに異なる有効屈折率を有する第４、第５及び第６キャビティ７６１、７６２、７６３を含んでもよい。ここで、第４、第５及び第６キャビティ７６１、７６２、７６３それぞれは、第２金属反射層６５１、６５２に設けられるエッチング停止層７６０ａと、エッチング停止層７６０ａに設けられる第１物質層と、第１物質層の内部に配置される少なくとも１層の第２物質層を含んでもよい。
図１３は、さらに他の例示的な実施例による分光フィルタ１８００を概略的に示す断面図である。図１３に図示された分光フィルタ１８００は、第１フィルタアレイ８１０の下部及び上部に第１及び第２誘電体層８７１、８７２が設けられ、第２フィルタアレイ８２０の下部及び上部に第３及び第４誘電体層８８１、８８２が設けられたことを除いては、図１２に図示された分光フィルタ１７００と同一である。
図１３を参照すれば、第１フィルタアレイ８１０を構成する第１、第２及び第３ユニットフィルタ８１１、８１２、８１３は、それぞれ互いに離隔された２層の第１金属反射層６３１、６３２と、第１金属反射層６３１、６３２の間に設けられるキャビティ８４１、８４２、８４３と、キャビティ８４１、８４２、８４３の下部及び上部にそれぞれ設けられる第１及び第２誘電体層８７１、８７２を含む。第１、第２及び第３ユニットフィルタ８１１、８１２、８１３は、第１波長領域内で互いに異なる中心波長を有するように互いに異なる有効屈折率を有する第１、第２及び第３キャビティ８４１、８４２、８４３を含んでもよい。
第１誘電体層８７１は、第１金属層６３１の下部に設けられ、第２誘電体層８７２は、第１金属層６３２の上部に設けられうる。ここで、第１及び第２誘電体層８７１、８７２は、第１、第２及び第３ユニットフィルタ８１１、８１２、８１３の透過率を向上させるためのものである。
第１及び第２誘電体層８７１、８７２それぞれは、第１物質層と第１物質層内部に配置されるものであり、第１物質層と異なる屈折率を有する少なくとも１つの第２物質層を含んでもよい。第１及び第２物質層は、例えば、チタン酸化物、シリコン窒化物、ハフニウム酸化物、シリコン酸化物または高屈折ポリマーなどを含んでもよいが、それらに限定されるものではない。第１、第２及び第３ユニットフィルタ８１１、８１２、８１３の中心波長によって第２物質層の幅を変化させることで、第１及び第２誘電体層８７１、８７２の有効屈折率を調節することができる。第１及び第２誘電体層８７１、８７２は、それぞれエッチング停止層をさらに含んでもよい。
第２フィルタアレイ８２０を構成する第４、第５及び第６ユニットフィルタ８２１、８２２、８２３は、それぞれ互いに離隔された２層の第２金属反射層６５１、６５２と、第２金属反射層６５１、６５２の間に設けられるキャビティ８６１、８６２、８６３と、キャビティ８６１、８６２、８６３の下部及び上部にそれぞれ設けられる第３及び第４誘電体層８８１、８８２を含む。第４、第５及び第６ユニットフィルタ８２１、８２２、８２３は、第２波長領域内で互いに異なる中心波長を有するように互いに異なる有効屈折率を有する第４、第５及び第６キャビティ８６１、８６２、８６３を含んでもよい。
第３誘電体層８８１は、第２金属層６５１の下部に設けられ、第４誘電体層８２２は、第２金属層６５２の上部に設けられうる。第３及び第４誘電体層８８１、８８２それぞれは、第１物質層と第１物質層内部に配置されるものであり、第１物質層と異なる屈折率を有する少なくとも１つの第２物質層を含んでもよい。ここで、第４、第５及び第６ユニットフィルタ８２１、８２２、８２３の中心波長によって第２物質層の幅を変化させることで、第３及び第４誘電体層８８１、８８２の有効屈折率を調節することができる。第３及び第４誘電体層８８１、８８２は、それぞれエッチング停止層をさらに含んでもよい。
図１４は、さらに他の例示的な実施例による分光フィルタ１９００を概略的に示す断面図である。
図１４を参照すれば、第１フィルタアレイ９１０は、第１波長領域の中心波長を有する少なくとも１つのユニットフィルタを含み、第２フィルタアレイ９２０は、第２波長領域の中心波長を有する少なくとも１つのユニットフィルタを含んでもよい。図１４には、第１フィルタアレイ９１０が第１、第２及び第３ユニットフィルタ９１１、９１２、９１３を含み、第２フィルタアレイ９２０が第４、第５及び第６ユニットフィルタ９２１、９２２、９２３を含む場合が例示的に図示されている。
第１波長領域は、第２波長領域よりも短い波長領域にもなる。例えば、第１波長領域は、約２５０ｎｍ～６００ｎｍの範囲を含み、第２波長領域は、約６００ｎｍ～１１００ｎｍの範囲を含む。しかし、それは、単に例示的なものであって、設計条件によって第１及び第２波長領域は、多様に変形されうる。代替的に(alternatively)、第１波長領域が第２波長領域よりも長い波長領域にもなる。
第１フィルタアレイ９１０を構成する第１、第２及び第３ユニットフィルタ９１１、９１２、９１３それぞれは、第１波長領域内の特定中心波長を透過させるものであり、互いに離隔して設けられた２個の金属反射層９３１、９３２の間にキャビティ９４１、９４２、９４３が設けられたファブリペロー構造を有することができる。
光が金属反射層９３１、９３２を透過してキャビティ９４１、９４２、９４３に入射されれば、その光は、金属反射層９３１、９３２の間でキャビティ９４１、９４２、９４３内部を往復し、その過程で補強干渉と相殺干渉とを起こす。そして、補強干渉条件を満足する特定中心波長を有する光がユニットフィルタ９１１、９１２、９１３の外部に出射される。ここで、金属反射層９３１、９３２の反射帯域及びキャビティ９４１、９４２、９４３の特性によってユニットフィルタ９１１、９１２、９１３を通過する光の波長帯域及び中心波長が決定されうる。
金属反射層９３１、９３２は、第１波長領域の光を反射させうる所定金属を含んでもよい。第１波長領域が第２波長領域よりも短い波長領域の場合に金属反射層９３１、９３２は、例えば、Ａｌ、Ａｇ、Ａｕ、Ｔｉ、ＷまたはＴｉＮなどを含んでもよい。一方、第１波長領域が第２波長領域より長い波長領域の場合に金属反射層９３１、９３２は、例えば、Ｃｕ、Ａｇ、ＡｕまたはＴｉＮ、Ｔｉ、Ｗなどを含んでもよい。しかし、それは、単に例示的なものである。金属反射層９３１、９３２は、poly-Siをさらに含んでもよい。そのような金属反射層９３１、９３２は、数十ｎｍ程度の厚さに設けられうるが、それに限定されない。例えば、金属反射層９３１、９３２は、約１０ｎｍ～８０ｎｍ程度の厚さを有することができる。
金属反射層９３１、９３２の間に設けられるキャビティ９４１、９４２、９４３は、例えば、シリコン、シリコン酸化物、シリコン窒化物またはチタン酸化物を含んでもよいが、それらに限定されるものではない。第１、第２及び第３ユニットフィルタ９１１、９１２、９１３は、第１波長領域内で互いに異なる中心波長を有することができる。そのために、第１、第２及び第３ユニットフィルタ９１１、９１２、９１３は、互いに異なる厚さの第１、第２及び第３キャビティ９４１、９４２、９４３を含んでもよい。一方、図示されていないが、第１、第２及び第３ユニットフィルタ９１１、９１２、９１３が互いに異なる有効屈折率を有するキャビティを含むことで、互いに異なる中心波長を有することもできる。
第２フィルタアレイ９２０を構成する第４、第５及び第６ユニットフィルタ９２１、９２２、９２３それぞれは、第２波長領域内の特定中心波長を透過させるものであり、互いに離隔して設けられた２層のブラッグ反射層９５１、９５２の間にキャビティ９６１、９６２、９６３が設けられたファブリペロー構造を有することができる。
光がブラッグ反射層９５１、９５２を透過してキャビティ９６１、９６２、９６３に入射されれば、その光は、ブラッグ反射層９５１、９５２の間でキャビティ９６１、９６２、９６３内部を往復し、その過程で補強干渉と相殺干渉とを起こす。そして、補強干渉条件を満足する特定中心波長を有する光がユニットフィルタ９２１、９２２、９２３の外部に出射される。ここで、ブラッグ反射層９５１、９５２の反射帯域及びキャビティ９６１、９６２、９６３の特性によってユニットフィルタ９１１、９１２、９１３を通過する光の波長帯域及び中心波長が決定されうる。
ブラッグ反射層９５１、９５２は、分散ブラッグ反射器(DBR;Distributed Bragg Reflector)にもなる。ブラッグ反射層９５１、９５２は、互いに異なる屈折率を有する少なくとも１つの第１物質層９５１ａ、９５２ａと少なくとも１つの第２物質層９５１ｂ、９５２ｂが互いに積層された構造を有する。第１物質層９５１ａ、９５２ａまたは第２物質層９５１ｂ、９５２ｂは、例えば、シリコン酸化物、チタン酸化物、シリコン窒化物またはシリコンを含んでもよい。しかし、それは、単に例示的なものである。
ブラッグ反射層９５１、９５２を構成する第１及び第２物質層９５１ａ、９５２ａ、９５１ｂ、９５２ｂのうち、いずれか１つが、例えば、第１波長領域の光（例えば、短波長の光）を吸収することができる物質（例えば、シリコンなど）を含む場合には、第１領域の光が第４、第５及び第６ユニットフィルタ９２１、９２２、９２３を透過することを防止することができる。
ブラッグ反射層９５１、９５２の間に設けられるキャビティ９６１、９６２、９６３は、例えば、シリコン、シリコン酸化物、シリコン窒化物、ハフニウム酸化物またはチタン酸化物を含んでもよいが、それらに限定されるものではない。
第４、第５及び第６ユニットフィルタ９２１、９２２、９２３は、第２波長領域内で互いに異なる中心波長を有する。そのために、第４、第５及び第６ユニットフィルタ９２１、９２２、９２３は、互いに異なる厚さの第４、第５及び第６キャビティ９６１、９６２、９６３を含んでもよい。一方、図示されていないが、第４、第５及び第６ユニットフィルタ９２１、９２２、９２３が互いに異なる有効屈折率を有するキャビティを含むことで、互いに異なる中心波長を有しうる。
前述したように、金属反射層９３１、９３２の間にキャビティ９４１、９４２、９４３が設けられた第１フィルタアレイ９１０とブラッグ反射層９５１、９５２との間にキャビティ９６１、９６２、９６３が設けられた第２フィルタアレイ９２０を平面上に配置することで、第１波長領域と第２波長領域を含む広域の特性を有する分光フィルタを具現することができる。
図１５は、さらに他の例示的な実施例による分光フィルタ２０００を概略的に示す断面図である。図１５には、便宜上、第１フィルタアレイ１０１０が１つのユニットフィルタ（第１ユニットフィルタ１０１５）を含み、第２フィルタアレイ１０２０が１つのユニットフィルタ（第２ユニットフィルタ１０２５）を含む場合が例示的に図示されている。
図１５を参照すれば、第１フィルタアレイ１０１０を構成する第１ユニットフィルタ１０１５は、互いに離隔された２層の金属反射層１０３１、１０３２と、該金属反射層１０３１、１０３２の間に設けられる第１キャビティ１０４５を含む。金属反射層１０３１、１０３２及び第１キャビティ１０４５については、前述した。
第２フィルタアレイ１０２０を構成する第２ユニットフィルタ１０２５は、マルチキャビティ構造を有している。具体的には、第２ユニットフィルタ１０２５は、互いに離隔された３層のブラッグ反射層１０５１、１０５２、１０５３と、該ブラッグ反射層１０５１、１０５２、１０５３の間に設けられる２個の第２キャビティ１０６１、１０６２を含む。ブラッグ反射層１０５１、１０５２、１０５３及び第２キャビティ１０６１、１０６２については、前述した。各ブラッグ反射層１０５１、１０５２、１０５３を構成する第１及び第２物質層の層数は、多様に変形されうる。図１５には、第２ユニットフィルタ１０２５が２個のキャビティ１０６１、１０６２を含む場合が説明されたが、それに限定されず、第２ユニットフィルタ１０２５は、３個以上のキャビティを含んでもよい。
図１６は、図１５に図示された分光フィルタ２０００の透過スペクトルを示す図面である。図１６には、図１５に図示された分光フィルタ２０００で第１フィルタアレイ１０１０が互いに異なる中心波長を有する４個のユニットフィルタを含み、第２フィルタアレイ１０２０が互いに異なる中心波長を有する４個のユニットフィルタを含む場合の透過スペクトルが図示されている。
第１フィルタアレイ１０１０において金属反射層１０３１、１０３２は、Ａｌで形成し、キャビティ１０４５は、ＴｉＯ２とＳｉＮの多層膜で形成した。そして、第２フィルタアレイ１０２０でブラッグ反射層１０５１、１０５２、１０５３は、Ｓｉ及びＳｉＯ２で形成し、キャビティ１０６１、１０６２は、ＳｉＯ２で形成した。図１６において、「Ｓ１」は、第１フィルタアレイ１０１０の透過スペクトルを示すものであり、「Ｓ２」は、第２フィルタアレイ１０２０の透過スペクトルを示すものである。
以上では、第１ユニットフィルタ１０１５がシングルキャビティ構造を有し、第２ユニットフィルタ１０２５がマルチキャビティ構造を有する場合が説明された。しかし、第１ユニットフィルタ１０１５がマルチキャビティ構造を有し、第２ユニットフィルタ１０２５がシングルキャビティ構造を有してもよい。また、第１及び第２ユニットフィルタ１０１５、１０２５がいずれもマルチキャビティ構造を有してもよい。
図１７は、さらに他の例示的な実施例による分光フィルタ７１００を概略的に示す断面図である。
図１７を参照すれば、第１フィルタアレイ１７１０は、第１波長領域の中心波長を有する少なくとも１つのユニットフィルタを含み、第２フィルタアレイ１７２０は、第２波長領域の中心波長を有する少なくとも１つのユニットフィルタを含んでもよい。図１７には、第１フィルタアレイ１７１０が第１、第２及び第３ユニットフィルタ１７１１、１７１２、１７１３を含み、第２フィルタアレイ１７２０が第４、第５及び第６ユニットフィルタ１７２１、１７２２、１７２３を含む場合が例示的に図示されている。
第１波長領域は、第２波長領域よりも短い波長領域にもなる。例えば、第１波長領域は、約２５０ｎｍ～６００ｎｍ範囲の短波長領域になり、第２波長領域は、約６００ｎｍ～１１００ｎｍ範囲の長波長領域にもなる。しかし、それは、単に例示的なものであって、設計条件によって第１及び第２波長領域は、多様に変形されうる。
第１フィルタアレイ１７１０を構成する第１、第２及び第３ユニットフィルタ１７１１、１７１２、１７１３それぞれは、第１波長領域内の特定中心波長を透過させるものであり、互いに離隔して設けられた２層の第１金属反射層１１３１、１１３２の間にキャビティ１１４１、１１４２、１１４３が設けられたファブリペロー構造を有することができる。第１金属反射層１１３１、１１３２の反射帯域及びキャビティ１１４１、１１４２、１１４３の特性によって第１、第２及び第３ユニットフィルタ１７１１、１７１２、１７１３を通過する光の波長帯域及び中心波長が決定されうる。
第１金属反射層１１３１、１１３２は、第１波長領域の光を反射させうる所定金属を含んでもよい。第１波長領域が短波長領域であり、第２波長領域が長波長領域である場合、第１金属反射層１１３１、１１３２は、例えば、Ａｌ、Ａｇ、Ａｕ、Ｔｉ、Ｗ、またはＴｉＮなどを含んでもよい。しかし、それは、単に例示的なものである。そのような第１金属反射層１１３１、１１３２は、数十ｎｍ程度の厚さに設けられうるが、それに限定されない。例えば、第１金属反射層１１３１、１１３２は、約１０ｎｍ～８０ｎｍ程度の厚さを有することができる。
第１金属反射層１１３１、１１３２の間に設けられるキャビティ１１４１、１１４２、１１４３は、例えば、シリコン、シリコン酸化物、シリコン窒化物またはチタン酸化物を含んでもよいが、それらに限定されるものではない。第１、第２及び第３ユニットフィルタ１７１１、１７１２、１７１３は、第１波長領域内で互いに異なる中心波長を有することができる。そのために第１、第２及び第３ユニットフィルタ１７１１、１７１２、１７１３は、互いに異なる厚さの第１、第２及び第３キャビティ１１４１、１１４２、１１４３を含んでもよい。
第１、第２及び第３キャビティ１１４１、１１４２、１１４３それぞれの下部には、第１誘電体層１１７１がさらに設けられ、第１、第２及び第３キャビティ１１４１、１１４２、１１４３それぞれの上部には、第２誘電体層１１７２がさらに設けられうる。第１及び第２誘電体層１１７１、１１７２は、第１、第２及び第３ユニットフィルタ１７１１、１７１２、１７１３の透過率を向上させるためのものである。そのような第１及び第２誘電体層１１７１、１１７２それぞれは、単層(single layer)または多層（multi layer）構造を有することができる。第１及び第２誘電体層１１７１、１１７２それぞれは、例えば、チタン酸化物、シリコン窒化物、ハフニウム酸化物(hafnium Oxide)、シリコン酸化物または高屈折ポリマー(high index polymer)などを含んでもよい。しかし、これは、単に例示的なものである。
第１及び第２誘電体層１１７１、１１７２の厚さは、第１、第２及び第３ユニットフィルタ１７１１、１７１２、１７１３の中心波長によって変化されうる。図１７には、第１、第２及び第３ユニットフィルタ１７１１、１７１２、１７１３の中心波長が長くなることにより、第１及び第２誘電体層１１７１、１１７２の厚さが厚くなる場合が例示的に図示されている。第１及び第２誘電体層１１７１、１１７２それぞれの厚さは、約１０ｎｍ～２０μｍになりうるが、それに限定されない。
第２フィルタアレイ１７２０を構成する第４、第５及び第６ユニットフィルタ１７２１、１７２２、１７２３それぞれは、第２波長領域内の特定中心波長を透過させることで、互いに離隔された第２金属反射層１１５１とブラッグ反射層１１５２の間にキャビティ１１６１、１１６２、１１６３が設けられたファブリペロー構造を有することができる。第２金属反射層１１５１は、キャビティ１１６１、１１６２、１１６３の下部に設けられ、ブラッグ反射層１１５２は、キャビティ１１６１、１１６２、１１６３の上部に設けられうる。第２金属反射層１１５１及びブラッグ反射層１１５２の反射帯域と、キャビティ１１６１、１１６２、１１６３の特性によって第１、第２及び第３ユニットフィルタ１７２１、１７２２、１７２３を通過する光の波長帯域及び中心波長が決定されうる。
第１波長領域が短波長領域であり、第２波長領域が長波長領域である場合、第２金属反射層１１５１は、例えば、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｔｉ、ＷまたはＴｉＮなどを含んでもよい。しかし、それは、単に例示的なものである。第２金属反射層１１５１は、poly-Siをさらに含んでもよい。そのような第２金属反射層１１５１は、数十ｎｍ程度の厚さに設けられうるが、それに限定されない。例えば、第２金属反射層１１５１は、約１０ｎｍ～８０ｎｍの厚さを有してもよい。
ブラッグ反射層１１５２は、分散ブラッグ反射器（ＤＢＲ）にもなる。ブラッグ反射層１１５２は、互いに異なる屈折率を有する少なくとも１つの第１物質層１１５２ａと少なくとも１つの第２物質層１１５２ｂが互いに積層された構造を有することができる。第１物質層１１５２ａまたは第２物質層１１５２ｂは、例えば、シリコン酸化物、チタン酸化物、シリコン窒化物またはシリコンを含んでもよい。しかし、それは、単に例示的なものである。具体例として、第１物質層１１５２ａは、シリコン酸化物を含み、第２物質層１１５２ｂは、シリコンを含んでもよい。
ブラッグ反射層１１５２を構成する第１及び第２物質層１１５２ａ、１１５２ｂのうち、いずれか１つが、例えば、第１波長領域の光（例えば、短波長の光）を吸収することができる物質（例えば、シリコンなど）を含む場合には、第１領域の光が第４、第５及び第６ユニットフィルタ１７２１、１７２２、１７２３を透過することを防止することができる。
第２金属反射層１１５１とブラッグ反射層１１５２との間に設けられるキャビティ１１６１、１１６２、１１６３は、例えば、シリコン、シリコン酸化物、シリコン窒化物、ハフニウム酸化物またはチタン酸化物を含んでもよいが、それらに限定されるものではない。
第４、第５及び第６ユニットフィルタ１７２１、１７２２、１７２３は、第２波長領域内で互いに異なる中心波長を有することができる。そのために第４、第５及び第６ユニットフィルタ１７２１、１７２２、１７２３は、互いに異なる厚さの第４、第５及び第６キャビティ１１６１、１１６２、１１６３を含んでもよい。
各第２金属反射層１１５１の下部には、第３誘電体層１１８１がさらに設けられ、各ブラッグ反射層１１５２の上部には、第４誘電体層１１８２がさらに設けられうる。ここで、第３及び第４誘電体層１１８１、１１８２は、第４、第５及び第６ユニットフィルタ１７２１、１７２２、１７２３の透過率を向上させるためのものである。第３及び第４誘電体層１１８１、１１８２は、単層構造または多層構造を有することができる。第３及び第４誘電体層１１８１、１１８２それぞれは、前述した第１及び第２誘電体層１１７１、１１７２と同様に、例えば、チタン酸化物、シリコン窒化物、ハフニウム酸化物、シリコン酸化物または高屈折ポリマーなどを含んでもよいが、それらに限定されるものではない。
第３及び第４誘電体層１１８１、１１８２の厚さは、第４、第５及び第６ユニットフィルタ１７２１、１７２２、１７２３の中心波長によって変化されうる。図１７には、第４、第５及び第６ユニットフィルタ２２１、２２２、２２３の中心波長が長くなることにより、第３及び第４誘電体層１１８１、１１８２の厚さが厚くなる場合が例示的に図示されている。第３及び第４誘電体層１１８１、１１８２それぞれの厚さは、約１０ｎｍ～２０μｍにもなるが、それに限定されない。
本実施例では、第２フィルタアレイ１７２０を構成する第４、第５、及び第６ユニットフィルタ１７２１、１７２２、１７２３それぞれが互いに離隔された第２金属反射層１１５１とブラッグ反射層１１５２との間にキャビティ１１６１、１１６２、１１６３が設けられた構造を有することで、第２波長領域の光に対する透過率をさらに向上させうる。
図１８Ａは、キャビティ１１６０の下部及び上部にいずれもＣｕ金属層が設けられたフィルタ構造（「Ｃｕ－Ｃｕ構造」）を示す図面であり、図１８Ｂは、図１８Ａに図示された「Ｃｕ－Ｃｕ構造」の透過スペクトルを示す図面である。図１８Ａにおいて、下部誘電体層は、ＳｉＮ／ＳｉＯ２多層(multi-layer)で形成し、上部誘電体層は、ＴｉＯ２層で形成した。そして、キャビティ１１６０は、ＳｉＮ層で形成した。
図１９Ａは、キャビティ１１６０の下部及び上部にいずれもＳｉ／ＳｉＯ２ブラッグ反射層（ＤＢＲ）が設けられたフィルタ構造（「Ｓｉ／ＳｉＯ２ ＤＢＲ－Ｓｉ／ＳｉＯ２ ＤＢＲ構造」）を示す図面であり、図１９Ｂは、図１９Ａに図示された「Ｓｉ／ＳｉＯ２ ＤＢＲ－Ｓｉ／ＳｉＯ２ ＤＢＲ構造」の透過スペクトルを示す図面である。図１９Ａにおいて、下部誘電体層は、ＳｉＮ／ＳｉＯ２多層で形成し、上部誘電体層は、ＳｉＯ２層で形成した。そして、キャビティ１１６０は、ＳｉＮ層で形成した。
そして、図２０Ａは、キャビティ１１６０の下部にＣｕ金属層が設けられ、キャビティ１１６０の上部にＳｉ／ＳｉＯ２ブラッグ反射層（ＤＢＲ）が設けられたフィルタ構造（「Ｃｕ－Ｓｉ／ＳｉＯ２ ＤＢＲ構造」）を示す図面であり、図２０Ｂは、図２０Ａに図示されたＣｕ－Ｓｉ／ＳｉＯ２ ＤＢＲ構造」の透過スペクトルを示す図面である。
図２０Ａにおいて、下部誘電体層は、ＳｉＮ／ＳｉＯ２多層で形成し、上部誘電体層は、ＳｉＯ２層で形成した。そして、キャビティ１１６０は、ＳｉＮ層で形成した。図１８Ａ、図１９Ａ及び図２０Ａに図示されたフィルタ構造は、いずれも約９３０ｎｍの中心波長を有している。
図１８Ｂ、図１９Ｂ、及び図２０Ｂを参照すれば、図２０Ａに図示された「Ｃｕ－Ｓｉ／ＳｉＯ２ ＤＢＲ構造」は、図１８Ａに図示された「Ｃｕ－Ｃｕ構造」に比べて透過率が向上したことが分かる。また、図２０Ａに図示された「Ｃｕ－Ｓｉ／ＳｉＯ２ ＤＢＲ構造」は、図１９Ａに図示された「Ｓｉ／ＳｉＯ２ ＤＢＲ－Ｓｉ／ＳｉＯ２ ＤＢＲ構造」に比べて透過ピーク(peak)の半値幅が図１８Ａに図示された「Ｃｕ－Ｃｕ構造」と同様に一定に保持されることが分かる。
以上では、第１フィルタアレイ１７１０及び第２フィルタアレイ１７２０がいずれもシングルキャビティ構造を有する場合が例示的に説明された。しかし、第１フィルタアレイ１７１０及び第２フィルタアレイ１７２０がいずれもマルチキャビティ構造を有してもよい。また、第１フィルタアレイ１７１０及び第２フィルタアレイ１７２０のうち、１つは、シングルキャビティ構造を有し、他の１つは、マルチキャビティ構造を有してもよい。
図２１は、さらに他の例示的な実施例による分光フィルタ７２００を概略的に示す断面図である。
図２１を参照すれば、第１フィルタアレイ２７１０は、第１波長領域の中心波長を有する少なくとも１つのユニットフィルタを含み、第２フィルタアレイ２７２０は、第２波長領域の中心波長を有する少なくとも１つのユニットフィルタを含んでもよい。図２１には、第１フィルタアレイ２７１０が第１、第２及び第３ユニットフィルタ２７１１、２７１２、２７１３を含み、第２フィルタアレイ２７２０が第４、第５及び第６ユニットフィルタ２７２１、２７２２、２７２３を含む場合が例示的に図示されている。
第１、第２及び第３ユニットフィルタ２７１１、２７１２、２７１３それぞれは、互いに離隔して設けられた２層の第１金属反射層２１３１、２１３２の間にキャビティ２１４１、２１４２、２１４３が設けられたファブリペロー構造を有することができる。第１金属反射層２１３１、２１３２及びキャビティ２１４１、２１４２、２１４３は、図１７に図示されたものと同一なので、それについての説明は省略する。
第１、第２、及び第３キャビティ２１４１、２１４２、２１４３それぞれの下部には、第１誘電体層２１７１がさらに設けられ、第１、第２及び第３キャビティ２１４１、２１４２、２１４３それぞれの上部には、第２誘電体層２１７２がさらに設けられうる。第１及び第２誘電体層２１７１、２１７２は、第１、第２及び第３ユニットフィルタ２７１１、２７１２、２７１３の透過率を向上させるためのものである。
第１誘電体層２１７１は、第１物質層と、該第１物質層内部に配置されるものであり、第１物質層と異なる屈折率を有する少なくとも１つの第２物質層を含んでもよい。第１及び第２物質層は、例えば、チタン酸化物、シリコン窒化物、ハフニウム酸化物、シリコン酸化物または高屈折ポリマーなどを含んでもよいが、それらに限定されるものではない。第１、第２及び第３ユニットフィルタ２７１１、２７１２、２７１３の中心波長によって第２物質層の幅を変化させることで、第１誘電体層２１７１の有効屈折率を調節することができる。ここで、第１誘電体層２１７１は、エッチング停止層をさらに含んでもよい。
第１、第２及び第３キャビティ２１４１、２１４２、２１４３それぞれの上部に設けられる第２誘電体層２１７２は、図１７に図示されたものと同一である。すなわち、第２誘電体層２１７２の厚さは、第１、第２及び第３ユニットフィルタ２７１１、２７１２、２７１３の中心波長によって変化されうる。図２１には、第１、第２及び第３ユニットフィルタ２７１１、２７１２、２７１３の中心波長が長くなることにより、第２誘電体層２１７２の厚さが厚くなる場合が例示的に図示されている。
図示されていないが、第２誘電体層２１７２は、第１誘電体層２１７１と類似した構造を有してもよい。その場合、第２誘電体層２１７２は、第１物質層と、該第１物質層内部に配置されるものであり、第１物質層と異なる屈折率を有する少なくとも１つの第２物質層を含んでもよい。ここで、第１、第２及び第３ユニットフィルタ２７１１、２７１２、２７１３の中心波長によって第２物質層の幅を変化させることで、第２誘電体層２１７２の有効屈折率を調節することができる。
第４、第５、及び第６ユニットフィルタ２７２１、２７２２、２７２３それぞれは、互いに離隔された第２金属層２１５１とブラッグ反射層２１５２との間にキャビティ２１６１、２１６２、２１６３が設けられたファブリペロー構造を有することができる。ブラッグ反射層２１５２は、互いに異なる屈折率を有する少なくとも１つの第１物質層２１５２ａと、少なくとも１つの第２物質層２１５２ｂが互いに積層された構造を有することができる。第２金属反射層２１５１、キャビティ２１６１、２１６２、２１６３及びブラッグ反射層２１５２は、図１７に図示されたものと同一なので、それについての説明は省略する。
各第２金属層２１５１の下部には、第３誘電体層２１８１がさらに設けられ、各ブラッグ反射層２１５２の上部には、第４誘電体層２１８２がさらに設けられうる。ここで、第３及び第４誘電体層２１８１、２１８２は、第４、第５及び第６ユニットフィルタ２７２１、２７２２、２７２３の透過率を向上させるためのものである。
第３誘電体層２１８１は、第１物質層と、該第１物質層内部に配置されるものであり、第１物質層と異なる屈折率を有する少なくとも１つの第２物質層を含んでもよい。第１及び第２物質層は、例えば、チタン酸化物、シリコン窒化物、ハフニウム酸化物、シリコン酸化物または高屈折ポリマーなどを含んでもよいが、それらに限定されるものではない。第４、第５及び第６ユニットフィルタ２７１１、２７１２、２７１３の中心波長によって第２物質層の幅を変化させることで、第３誘電体層２１８１の有効屈折率を調節することができる。ここで、第３誘電体層２１８１は、エッチング停止層をさらに含んでもよい。
第４、第５及び第６キャビティ２１６１、２１６２、２１６３それぞれの上部に設けられる第４誘電体層２１８２は、図１７に図示されたものと同一である。すなわち、第４誘電体層２１８２の厚さは、第４、第５及び第６ユニットフィルタ２７１１、２７１２、２７１３の中心波長によって変化されうる。図２１には、第４、第５及び第６ユニットフィルタ２７１１、２７１２、２７１３の中心波長が長くなることにより、第４誘電体層２１８２の厚さが厚くなる場合が例示的に図示されている。
図示されていないが、第４誘電体層２１８２は、第３誘電体層２１８１と類似した構造を有してもよい。その場合、第４誘電体層２１８２は、第１物質層と、該第１物質層内部に配置されるものであり、第１物質層と異なる屈折率を有する少なくとも１つの第２物質層を含んでもよい。ここで、第４、第５及び第６ユニットフィルタ２７２１、２７２２、２７２３の中心波長によって第２物質層の幅を変化させることで、第４誘電体層２１８２の有効屈折率を調節することができる。
図２２は、さらに他の例示的な実施例による分光フィルタ７３００を概略的に示す断面図である。
図２２を参照すれば、第１フィルタアレイ３７１０は、第１波長領域の中心波長を有する少なくとも１つのユニットフィルタを含み、第２フィルタアレイ３７２０は、第２波長領域の中心波長を有する少なくとも１つのユニットフィルタを含んでもよい。図２２には、第１フィルタアレイ３７１０が第１、第２及び第３ユニットフィルタ３７１１、３７１２、３７１３を含み、第２フィルタアレイ３７２０が第４、第５及び第６ユニットフィルタ３７２１、３７２２、３７２３を含む場合が例示的に図示されている。
第１、第２及び第３ユニットフィルタ３７１１、３７１２、３７１３それぞれは、互いに離隔して設けられた２層の第１金属反射層３１３１、３１３２の間にキャビティ３１４１、３１４２、３１４３が設けられたファブリペロー構造を有することができる。第１金属反射層３１３１、３１３２は、図１７に図示されたものと同一なので、それについての説明は省略する。
第１、第２及び第３ユニットフィルタ３７１１、３７１２、３７１３は、互いに異なる有効屈折率(effective refractive index)を有する第１、第２及び第３キャビティ３１４１、３１４２、３１４３を含んでもよい。第１、第２及び第３キャビティ３１４１、３１４２、３１４３それぞれは、第１物質層と、第１物質層内部に配置されることで、第１物質層と異なる屈折率を有する少なくとも１つの第２物質層を含んでもよい。ここで、第１、第２及び第３キャビティ３１４１、３１４２、３１４３それぞれは、エッチング停止層をさらに含んでもよい。
図２２には、第１、第２及び第３キャビティ３１４１、３１４２、３１４３それぞれが第１物質層と、第１物質層内部に互いに並んで配置される複数の第２物質層を含む場合が例示的に図示されている。ここで、第１及び第２物質層それぞれは、例えば、シリコン、シリコン酸化物、シリコン窒化物またはチタン酸化物などを含んでもよい。具体例として、第１物質層は、シリコン酸化物を含み、第２物質層はチタン酸化物を含んでもよい。
第１、第２及び第３キャビティ３１４１、３１４２、３１４３は、第２物質層の幅を調節することで、有効屈折率を変化させうる。例えば、第１、第２及び第３キャビティ３１４１、３１４２、３１４３のうち、第３キャビティ３１４３が最大の有効屈折率を有し、第１キャビティ３１４１は、最も小さな有効屈折率を有することができる。その場合、第１、第２及び第３ユニットフィルタ３７１１、３７１２、３７１３のうち、第３ユニットフィルタ３７１３が最も長い中心波長を有し、第１ユニットフィルタ３７１１が最も短い中心波長を有することができる。
第１、第２及び第３キャビティ３１４１、３１４２、３１４３それぞれの下部には、第１誘電体層３１７１がさらに設けられ、第１、第２及び第３キャビティ３１４１、３１４２、３１４３それぞれの上部には、第２誘電体層３１７２がさらに設けられうる。ここで、第１及び第２誘電体層３１７１、３１７２は、図１７に図示されたものと同一なので、それについての説明は省略する。一方、第１及び／または第２誘電体層３１７１、３１７２は、図２１に図示された第１誘電体層２１７１と類似した構造を有しうる。
第４、第５及び第６ユニットフィルタ３７２１、３７２２、３７２３それぞれは、互いに離隔して設けられた第２金属反射層３１５１とブラッグ反射層３１５２との間にキャビティ３１６１、３１６２、３１６３が設けられたファブリペロー構造を有することができる。ブラッグ反射層３１５２は、互いに異なる屈折率を有する少なくとも１つの第１物質層１３５２ａと少なくとも１つの第２物質層３１５２ｂが互いに積層された構造を有することができる。第２金属反射層３１５１及びブラッグ反射層３１５２は、図１７に図示されたものと同一なので、それについての説明は省略する。
第４、第５及び第６ユニットフィルタ３７２１、３７２２、３７２３は、互いに異なる有効屈折率を有する第４、第５及び第６キャビティ３１６１、３１６２、３１６３を含んでもよい。第４、第５及び第６キャビティ３１６１、３１６２、３１６３それぞれは、第１物質層と、第１物質層内部に配置されることで、第１物質層と異なる屈折率を有する少なくとも１つの第２物質層を含んでもよい。
図２２には、第４、第５及び第６キャビティ３１６１、３１６２、３１６３それぞれが、第１物質層と、第１物質層内部に互いに並んで配置される複数の第２物質層とを含む場合が例示的に図示されている。ここで、第１及び第２物質層それぞれは、例えば、シリコン、シリコン酸化物、シリコン窒化物またはチタン酸化物などを含んでもよい。具体例として、第１物質層は、シリコン酸化物を含み、第２物質層はチタン酸化物を含んでもよい。
第４、第５及び第６キャビティ３１６１、３１６２、３１６３は、第２物質層の幅を調節することで、有効屈折率を変化させうる。例えば、第４、第５及び第６キャビティ３１６１、３１６２、３１６３のうち、第６キャビティ３１６３が最大の有効屈折率を有し、第４キャビティ３１６１は、最も小さな有効屈折率を有する。その場合、第４、第５及び第６ユニットフィルタ３７２１、３７２２、３７２３のうち、第６ユニットフィルタ３７２２が最も長い中心波長を有し、第４ユニットフィルタ３７２１が最も短い中心波長を有することができる。
第４、第５及び第６キャビティ３１６１、３１６２、３１６３それぞれの下部には、第３誘電体層３１８１がさらに設けられ、第４、第５及び第６キャビティ３１６１、３１６２、３１６３それぞれの上部には、第４誘電体層３１８２がさらに設けられうる。ここで、第３及び第４誘電体層３１８１、３１８２は、図１７に図示されたものと同一なので、それについての説明は省略する。一方、第３及び／または第４誘電体層３１８１、３１８２それぞれは、図２１に図示された第３誘電体層２１８１と類似した構造を有してもよい。
図２３は、さらに他の例示的な実施例による分光フィルタ７４００を概略的に示す断面図である。
図２３を参照すれば、第１フィルタアレイ４７１０は、第１波長領域の中心波長を有する少なくとも１つのユニットフィルタを含み、第２フィルタアレイ４７２０は、第２波長領域の中心波長を有する少なくとも１つのユニットフィルタを含んでもよい。図２３には、第１フィルタアレイ４７１０が第１、第２及び第３ユニットフィルタ４７１１、４７１２、４７１３を含み、第２フィルタアレイ４７２０が第４、第５及び第６ユニットフィルタ４７２１、４７２２、４７２３を含む場合が例示的に図示されている。
第１、第２及び第３ユニットフィルタ４７１１、４７１２、４７１３それぞれは、互いに離隔して設けられた２層の第１金属反射層４１３１、４１３２の間にキャビティ４１４１、４１４２、４１４３が設けられたファブリペロー構造を有することができる。第１、第２及び第３キャビティ４１４１、４１４２、４１４３の下部及び上部には、第１及び第２誘電体層４１７１、４１７２がさらに設けられうる。第１金属反射層４１３１、４１３２、第１、第２及び第３キャビティ４１４１、４１４２、４１４３、第１及び第２誘電体層４１７１、４１７２は、図１７に図示されたものと同一なので、それについての説明は省略する。一方、第１、第２及び第３キャビティ４１４１、４１４２、４１４３は、図２２に図示された第１、第２及び第３キャビティ３１４１、３１４２、３１４３と類似した構造を有し、第１及び／または第２誘電体層４１７１、４１７２は、図２１に図示された第１誘電体層２１７１と類似した構造を有することができる。
第４、第５及び第６ユニットフィルタ４７２１、４７２２、４７２３それぞれは、互いに離隔されたブラッグ反射層４１５１と第２金属層４１５２との間にキャビティ４１６１、４１６２、４１６３が設けられたファブリペロー構造を有することができる。第４、第５及び第６キャビティ４１６１、４１６２、４１６３の下部及び上部には、第３及び第４誘電体層４１８１、４１８２がさらに設けられうる。第４、第５及び第６キャビティ４１６１、４１６２、４１６３、第３及び第４誘電体層４１８１、４１８２は、図１７に図示されたものと同一なので、それについての説明は省略する。一方、第４、第５及び第６キャビティ４１６１、４１６２、４１６３は、図２２に図示された第４、第５及び第６キャビティ３１６１、３１６２、３１６３と類似した構造を有し、第３及び／または、第４誘電体層４１８１、４１８２は、図２１に図示された第３誘電体層２１８１と類似した構造を有してもよい。
ブラッグ反射層４１５１は、第４、第５及び第６キャビティ３１６１、３１６２、３１６３の下部に設けられうる。ブラッグ反射層４１５１は、分散ブラッグ反射器（ＤＢＲ）にもなる。ブラッグ反射層４１５１は、互いに異なる屈折率を有する少なくとも１つの第１物質層４１５１ａと少なくとも１つの第２物質層４１５１ｂとが互いに積層された構造を有する。第１物質層４１５１ａまたは第２物質層４１５１ｂは、例えば、シリコン酸化物、チタン酸化物、シリコン窒化物または、シリコンを含んでもよい。しかし、それは、単に例示的なものである。具体例として、第１物質層４１５１ａは、シリコン酸化物を含み、第２物質層４１５１ｂは、シリコンを含みうる。
ブラッグ反射層４１５１を構成する第１及び第２物質層４１５１ａ、４１５１ｂのうち、いずれか１つが、例えば、第１波長領域の光（例えば、短波長の光）を吸収することができる物質（例えば、シリコンなど）を含む場合には、第１領域の光が第４、第５及び第６ユニットフィルタ４７２１、４７２２、４７２３を透過することを防止することができる。
第２金属反射層１１５１は、第４、第５及び第６キャビティ３１６１、３１６２、３１６３の上部に設けられうる。第１波長領域が短波長領域であり、第２波長領域が長波長領域である場合、第２金属反射層４１５２は、例えば、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｔｉ、ＷまたはＴｉＮなどを含んでもよいが、それは、単に例示的なものである。第２金属反射層４１５２は、poly-Siをさらに含んでもよい。
図２４は、さらに他の例示的な実施例による分光フィルタ７５００を概略的に示す断面図である。
図２４を参照すれば、第１フィルタアレイ５７１０は、第１波長領域の中心波長を有する少なくとも１つのユニットフィルタを含み、第２フィルタアレイ５７２０は、第２波長領域の中心波長を有する少なくとも１つのユニットフィルタを含んでもよい。図２４には、第１フィルタアレイ５７１０が第１、第２及び第３ユニットフィルタ５７１１、５７１２、５７１３を含み、第２フィルタアレイ５７２０が第４、第５及び第６ユニットフィルタ５７２１、５７２２、５７２３を含む場合が例示的に図示されている。
第１、第２及び第３ユニットフィルタ５７１１、５７１２、５７１３それぞれは、互いに離隔された第１金属反射層５１３１と第１ブラッグ反射層５１３２との間に第１、第２及び第３キャビティ５１４１、５１４２、５１４３が設けられたファブリペロー構造を有することができる。そして、第４、第５及び第６ユニットフィルタ５７２１、５７２２、５７２３それぞれは、互いに離隔された第２金属反射層５１５１と第２ブラッグ反射層５１５２との間に第４、第５及び第６キャビティ５１６１、５１６２、５１６３が設けられたファブリペロー構造を有することができる。
第１波長領域が短波長領域であり、第２波長領域が長波長領域である場合には、第１金属反射層５１３１は、例えば、例えば、Ａｌ、Ａｇ、Ａｕ、Ｔｉ、ＷまたはＴｉＮなどを含み、第２金属反射層５１５１は、例えば、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｔｉ、ＷまたはＴｉＮなどを含んでもよい。第２金属反射層４１５２は、poly-Siをさらに含んでもよい。
第１及び第２ブラッグ反射層５１３２、５１５２それぞれは、互いに異なる屈折率を有する少なくとも１つの第１物質層５１３２ａ、５１５２ａと少なくとも１つの第２物質層５１３２ｂ、５１５２ｂが互いに積層された構造を有することができる。第１物質層５１３２ａ、５１５２ａまたは第２物質層５１３２ｂ、５１５２ｂは、例えば、シリコン酸化物、チタン酸化物、シリコン窒化物またはシリコンを含んでもよい。しかし、それは、単に例示的なものである。
第１、第２及び第３キャビティ５１４１、５１４２、５１４３は、互いに異なる厚さを有するように設けられうる。また、第１、第２及び第３キャビティ５１４１、５１４２、５１４３は、図２４に図示されたように互いに異なる有効屈折率を有するようにも設けられる。第４、第５及び第６キャビティ５１６１、５１６２、５１６３は、互いに異なる厚さを有するようにも設けられる。また、第４、第５及び第６キャビティ５１６１、５１６２、５１６３は、図２４に図示されたように互いに異なる有効屈折率を有するようにも設けられる。
第１、第２及び第３キャビティ５１４１、５１４２、５１４３の下部及び上部には、第１及び第２誘電体層５１８１、５１８２がさらに設けられうる。第１及び第２誘電体層５１８１、５１８２は、図１７に図示されたものと同一である。一方、第１及び／または第２誘電体層５１８１、５１８２は、図２１に図示された第１誘電体層２１８１と類似した構造を有してもよい。
第４、第５及び第６キャビティ５１６１、５１６２、５１６３の下部及び上部には、第３及び第４誘電体層５１８１、５１８２がさらに設けられうる。第３及び第４誘電体層５１８１、５１８２は、図１７に図示されたものと同一である。一方、第３及び／または第４誘電体層５１８１、５１８２は、図２１に図示された第３誘電体層２１８１と類似した構造を有してもよい。
以上では、第１、第２及び第３キャビティ５１４１、５１４２、５１４３の下部及び上部にそれぞれ第１金属層５１３１及び第１ブラッグ反射層５１３２が設けられ、第４、第５及び第６キャビティ５１６１、５１６２、５１６３の下部及び上部にそれぞれ第２金属層５１５１及び第２ブラッグ反射層５１５２が設けられた場合が説明された。しかし、それに限定されず、第１、第２及び第３キャビティ５１４１、５１４２、５１４３の下部及び上部にそれぞれ第１ブラッグ反射層５１３２及び第１金属反射層５１３１が設けられ、第４、第５及び第６キャビティ５１６１、５１６２、５１６３の下部及び上部にそれぞれ第２ブラッグ反射層５１５２及び第２金属反射層５１５１が設けられうる。
図２５は、さらに他の例示的な実施例による分光フィルタ２１００を概略的に示す断面図である。
図２５を参照すれば、分光フィルタ２１００は、第１及び第２フィルタアレイ１１１０、１１２０と、第１及び第２フィルタアレイ１１１０、１１２０に設けられるマイクロレンズアレイ１１５０を含む。第１フィルタアレイ１１１０は、第１波長領域の中心波長を有する第１、第２及び第３ユニットフィルタ１１１１、１１１２、１１１３を含み、第２フィルタアレイ１１２０は、第２波長領域の中心波長を有する第４、第５及び第６ユニットフィルタ１１２１、１１２２、１１２３を含んでもよい。
第１フィルタアレイ１１１０は、前述した第１フィルタアレイ１１０～１０１０、１７１０～５７１０のうち、いずれか１つになり、第２フィルタアレイ１１２０は、前述した第２フィルタアレイ１２０～１０２０、１７２０～５７２０のうち、いずれか１つにもなる。第１及び第２フィルタアレイ１１１０、１１２０についての説明は省略する。
第１及び第２フィルタアレイ１１１０、１１２０の上部には、複数のマイクロレンズ１１５０ａを含むマイクロレンズアレイ１１５０が設けられうる。マイクロレンズ１１５０ａは、外部の光を対応するユニットフィルタ１１１１、１１１２、１１１３、１１２１、１１２２、１１２３に集束させて入射させる役割を行うことができる。
図２５には、マイクロレンズ１１５０ａがユニットフィルタ１１１１、１１１２、１１１３、１１２１、１１２２、１１２３に一対一対応するように設けられた場合が例示的に図示されている。しかし、それは、単に例示的なものであり、１つのマイクロレンズ１１５０ａに対応して複数のユニットフィルタ１１１１、１１１２、１１１３、１１２１、１１２２、１１２３が設けられてもよい。
図２６は、さらに他の例示的な実施例による分光フィルタ２２００を概略的に示す断面図である。
図２６を参照すれば、分光フィルタ２２００は、第１及び第２フィルタアレイ１２１０、１２２０と、カラーフィルタアレイ１２３０を含む。ここで、第１及び第２フィルタアレイ１２１０、１２２０とカラーフィルタアレイ１２３０は、実質的に同一平面上に設けられうる。
第１フィルタアレイ１２１０は、第１波長領域の中心波長を有する第１、第２及び第３ユニットフィルタ１２１１、１２１２、１２１３を含み、第２フィルタアレイ１２２０は、第２波長領域の中心波長を有する第４、第５及び第６ユニットフィルタ１２２１、１２２２、１２２３を含んでもよい。第１フィルタアレイ１２１０は、前述した第１フィルタアレイ１１０～１０１０、１７１０～５７１０のうち、いずれか１つになり、第２フィルタアレイ１２２０は、前述した第２フィルタアレイ１２０～１０２０、１７２０～５７２０のうち、いずれか１つにもなる。第１及び第２フィルタアレイ１２１０、１２２０についての説明は省略する。
カラーフィルタアレイ１２３０は、例えば、赤色カラーフィルタ１２３１、緑色カラーフィルタ１２３２及び青色カラーフィルタ１２３３を含んでもよい。ここで、赤色カラーフィルタ１２３１は、約６００ｎｍ～７００ｎｍの波長帯域を有する赤色光を透過させ、緑色カラーフィルタ１２３２は、約５００ｎｍ～６００ｎｍの波長帯域を有する緑色光を透過させ、青色カラーフィルタ１２３３は、約４００ｎｍ～５００ｎｍの波長帯域を有する青色光を透過させうる。このような赤色、緑色及び青色カラーフィルタ１２３１、１２３２、１２３３では、例えば、液晶表示装置または有機発光表示装置のようなカラーディスプレイ装置に通常適用されるカラーフィルタが使用されうる。第１及び第２フィルタアレイ１２１０、１２２０及びカラーフィルタアレイ１２３０の上部には、複数のマイクロレンズ１２５０ａを含むマイクロレンズアレイ１２５０がさらに設けられうる。
本実施例によれば、第１及び第２フィルタアレイ１２１０、１２２０を用いてユニットフィルタ１２１１、１２１２、１２１３、１２２１、１２２２、１２２３の中心波長に係わる情報が得られるだけではなく、カラーフィルタアレイ１２３０を用いて赤色、緑色及び青色光の波長に係わる情報もさらに得られる。
図２７は、さらに他の例示的な実施例による分光フィルタ２３００を概略的に示す断面図である。
図２７を参照すれば、分光フィルタ２３００は、第１及び第２フィルタアレイ１３１０、１３２０と、第１及び第２フィルタアレイ１３１０、１３２０に設けられる追加フィルタアレイ２５００を含む。第１フィルタアレイ１３１０は、第１波長領域の中心波長を有する第１、第２及び第３ユニットフィルタ１３１１、１３１２、１３１３を含み、第２フィルタアレイ１３２０は、第２波長領域の中心波長を有する第４、第５及び第６ユニットフィルタ１３２１、１３２２、１３２３を含んでもよい。
第１フィルタアレイ１３１０は、前述した第１フィルタアレイ１１０～１０１０、１７１０～５７１０のうち、いずれか１つになり、第２フィルタアレイ１３２０は、前述した第２フィルタアレイ１２０～１０２０、１７２０～５７２０のうち、いずれか１つにもなる。第１及び第２フィルタアレイ１３１０、１３２０についての説明は省略する。
追加フィルタアレイ２５００は、複数の追加フィルタ２５０１、２５０２、２５０３を含んでもよい。図２７には、第１追加フィルタ２５０１が第１及び第２ユニットフィルタ１３１１、１３１２に対応して設けられ、第２追加フィルタ２５０２が第３及び第４ユニットフィルタ１３１３、１３２１に対応して設けられ、第３追加フィルタ２５０３が第５及び第６ユニットフィルタ１３２２、１３２３に対応して設けられた場合が図示されている。しかし、これは、単に例示的なものであって、第１、第２及び第３追加フィルタ２５０１、２５０２、２５０３それぞれは、１つのユニットフィルタ１３１１、１３１２、１３１３、１３２１、１３２２、１３２３に対応するように設けられるか、または、３個以上のユニットフィルタ１３１１、１３１２、１３１３、１３２１、１３２２、１３２３に対応するようにも設けられる。
第１、第２及び第３追加フィルタ２５０１、２５０２、２５０３それぞれは、対応するユニットフィルタ１３１１、１３１２、１３１３、１３２１、１３２２、１３２３が所望しない波長帯域の光を遮断する役割を行うことができる。例えば、第１及び第２ユニットフィルタ１３１１、１３１２が約４００ｎｍ～５００ｎｍの波長帯域の中心波長を有する場合には、第１追加フィルタ２５０１は、青色光を透過させる青色フィルタにもなる。また、第３及び第４ユニットフィルタ１３１３、１３２１が約５００ｎｍ～６００ｎｍの波長帯域の中心波長を有する場合には、第２追加フィルタ２５０２は、緑色光を透過させる緑色フィルタにもなる。そして、第５及び第６ユニットフィルタ１３２２、１３２３が約６００ｎｍ～７００ｎｍの波長帯域の中心波長を有する場合には、第３追加フィルタ２５０３は、赤色光を透過させる赤色フィルタにもなる。
追加フィルタアレイ２５００は、カラーフィルタアレイにもなる。その場合、第１、第２及び第３追加フィルタ２５０１、２５０２、２５０３は、それぞれ青色、緑色及び赤色カラーフィルタにもなる。そのような青色、緑色及び赤色カラーフィルタとしては、例えば、液晶表示装置または有機発光表示装置のようなカラーディスプレイ装置に通常適用されるカラーフィルタが使用されうる。
追加フィルタアレイ２５００は、広域フィルタアレイにもなる。その場合、第１、第２及び第３追加フィルタ２５０１、２５０２、２５０３は、第１、第２及び第３広域フィルタにもなる。ここで、広域フィルタそれぞれは、例えば、マルチキャビティ(multi-cavity)構造または金属ミラー構造を有することができる。
図２８は、図２７に図示された追加フィルタ２５０１、２５０２、２５０３で使用されうる広域フィルタ２５１０の例示を示す図面である。
図２８を参照すれば、広域フィルタ２５１０は、互いに離隔して配置される複数の反射層２５１３、２５１４、２５１５と、該反射層２５１３、２５１４、２５１５の間に設けられる複数のキャビティ２５１１、２５１２とを含んでもよい。図２８には、３層の反射層２５１３、２５１４、２５１５と２個のキャビティ２５１１、２５１２が例示的に図示されているが、反射層２５１３、２５１４、２５１５及びキャビティ２５１１、２５１２の個数は、多様に変形されうる。
反射層２５１３、２５１４、２５１５それぞれは、分散ブラッグ反射器（ＤＢＲ）にもなる。そのような反射層２５１３、２５１４、２５１５それぞれは、互いに異なる屈折率を有する複数の物質層が互いに積層された構造を有することができる。そして、キャビティ２５１１、２５１２それぞれは、所定の屈折率を有する物質を含むか、または互いに異なる屈折率を有する２以上の物質を含んでもよい。
図２９は、図２７に図示された追加フィルタ２５０１、２５０２、２５０３で使用されうる広域フィルタ２５２０の他の例を示す図面である。
図２９を参照すれば、広域フィルタ２５２０は、互いに離隔して配置される２層の金属ミラー層２５２２、２５２３と、該金属ミラー層２５２２、２５２３の間に設けられるキャビティ２５２１を含んでもよい。
図３０は、さらに他の例示的な実施例による分光フィルタ３０００を概略的に示す断面図である。
図３０を参照すれば、分光フィルタ３０００は、第１及び第２フィルタアレイ１４１０、１４２０と、第１及び第２フィルタアレイ１４１０、１４２０に設けられる短波長吸収フィルタ１６１０及び長波長遮断フィルタ１６２０を含む。
第１フィルタアレイ１４１０は、第１波長領域の中心波長を有する第１、第２及び第３ユニットフィルタ１４１１、１４１２、１４１３を含み、第２フィルタアレイ１４２０は、第２波長領域の中心波長を有する第４、第５及び第６ユニットフィルタ１４２１、１４２２、１４２３を含んでもよい。
第１フィルタアレイ１４１０は、前述した第１フィルタアレイ１１０～１０１０のうち、いずれか１つになり、第２フィルタアレイ１４２０は、前述した第２フィルタアレイ１２０～１０２０のうち、いずれか１つにもなる。第１及び第２フィルタアレイ１４１０、１４２０についての説明は省略する。
短波長吸収フィルタ１６１０は、ユニットフィルタ１４１１、１４１２、１４１３、１４２１、１４２２、１４２３のうち、一部１４１１、１４１３、１４２２に設けられ、長波長遮断フィルタ１６２０は、ユニットフィルタ１４１１、１４１２、１４１３、１４２１、１４２２、１４２３のうち、他の一部１４１２、１４２１、１４２３に設けられうる。図３０には、短波長吸収フィルタ１６１０及び長波長遮断フィルタ１６２０それぞれが１つのユニットフィルタ１４１１、１４１２、１４１３、１４２１、１４２２、１４２３に対応するように設けられる場合が図示されているが、それに限定されず、短波長吸収フィルタ１６１０及び長波長遮断フィルタ１６２０それぞれは、２以上のユニットフィルタ１４１１、１４１２、１４１３、１４２１、１４２２、１４２３に対応するようにも設けられる。
短波長吸収フィルタ１６１０は、例えば、可視光のような短波長の光を遮断する役割を行うことができる。そのような短波長吸収フィルタ１６１０は、例えば、可視光を吸収することができる物質であるシリコンをユニットフィルタ１４１１、１４１２、１４１３、１４２１、１４２２、１４２３の一部１４１１、１４１３、１４２２に蒸着することで作製されうる。短波長吸収フィルタ１６１０が設けられたユニットフィルタ１４１１、１４１３、１４２２は、可視光より波長が長い近赤外線(NIR;Near Infrared)を透過させうる。
長波長遮断フィルタ１６２０は、例えば、近赤外線のような長波長の光を遮断する役割を行うことができる。そのような長波長遮断フィルタ１６２０は、近赤外線遮断フィルタを含んでもよい。長波長遮断フィルタ１６２０が設けられたユニットフィルタ１４１２、１４２１、１４２３は、近赤外線よりも波長が短い可視光を透過させうる。
本実施例によれば、短波長吸収フィルタ１６１０及び長波長遮断フィルタ１６２０を第１及び第２フィルタアレイ１４１０、１４２０に設けることで、可視光帯域から近赤外線帯域まで具現可能な広域特性を有する分光フィルタ３０００を作製することができる。
図３１は、例示的な実施例によるイメージセンサ１０００の概略的なブロック図である。
図３１を参照すれば、イメージセンサ１０００は、分光フィルタ９１００、画素アレイ４１００、タイミングコントローラ４０１０、ロウデコーダ４０２０、及び出力回路４０３０を含んでもよい。分光フィルタ９１００は、互いに異なる波長領域の光を透過させるものであり、２次元配列される複数のユニットフィルタを含む。画素アレイ４１００は、複数のユニットフィルタを透過した互いに異なる波長の光を感知する複数の画素を含む。具体的に、画素アレイ４１００は、複数のロウとカラムに沿って２次元配列された画素を含む。ロウデコーダ４０２０は、タイミングコントローラ４０１０から出力されたロウアドレス信号に応答して画素アレイ４１００のロウを１つ選択する。出力回路４０３０は、選択されたロウに沿って配列された複数の画素からカラム単位で光感知信号を出力する。このために、出力回路４０３０は、カラムデコーダとアナログ－デジタル変換器(ADC;analog to digital converter)を含んでもよい。例えば、出力回路４０３０は、カラムデコーダと画素アレイ４１００との間でカラム別にそれぞれ配置された複数のＡＤＣ、またはカラムデコーダの出力端に配置された１つのＡＤＣを含んでもよい。タイミングコントローラ４０１０、ロウデコーダ４０２０、及び出力回路４０３０は、１つのチップまたはそれぞれ別個のチップによって具現される。出力回路４０３０を通じて出力された映像信号を処理するためのプロセッサがタイミングコントローラ４０１０、ロウデコーダ４０２０、及び出力回路４０３０と共に１つのチップによっても具現される。画素アレイ１１００は、互いに異なる波長の光を感知する複数の画素を含み、ここで、画素の配列は、多様な方式によって具現されうる。
図３２は、図３１のイメージセンサ１０００に適用されうる分光フィルタ９１００の例示的な平面図である。
図３２を参照すれば、分光フィルタ９１００は、２次元形態に配列される複数のフィルタグループ９１１０を含んでもよい。ここで、各フィルタグループ９１１０は、４×４アレイ状に配列される１６個のユニットフィルタＦ１～Ｆ１６を含んでもよい。
第１及び第２ユニットフィルタＦ１、Ｆ２は、紫外線領域の中心波長ＵＶ１、ＵＶ２を有し、第３ないし第５ユニットフィルタＦ３～Ｆ５は、青色光領域の中心波長Ｂ１～Ｂ３を有することができる。第６ないし第１１ユニットフィルタＦ６～Ｆ１１は、緑色光領域の中心波長Ｇ１～Ｇ６を有し、第１２ないし第１４ユニットフィルタＦ１２～Ｆ１４は、赤色光領域の中心波長Ｒ１～Ｒ３を有することができる。そして、第１５及び第１６ユニットフィルタＦ１５、Ｆ１６は、近赤外線領域の中心波長ＮＩＲ１、ＮＩＲ２を有することができる。
図３３は、図３１のイメージセンサに適用されうる分光フィルタ９１００の他の例示的な平面図である。図３３には、便宜上１つのフィルタグループ９１２０に係わる平面図が図示されている。
図３３を参照すれば、各フィルタグループ９１２０は、３×３アレイ状に配列される９個のユニットフィルタＦ１～Ｆ９を含む。ここで、第１及び第２ユニットフィルタＦ１、Ｆ２は、紫外線領域の中心波長ＵＶ１、ＵＶ２を有し、第４、第５及び第７ユニットフィルタＦ４、Ｆ５、Ｆ７は、青色光領域の中心波長Ｂ１～Ｂ３を有する。第３及び第６ユニットフィルタＦ３、Ｆ６は、緑色光領域の中心波長Ｇ１、Ｇ２を有し、第８及び第９ユニットフィルタＦ８、Ｆ９は、赤色光領域の中心波長Ｒ１、Ｒ２を有することができる。
図３４は、図３１のイメージセンサに適用されうる分光フィルタ９１００のさらに他の例示的な平面図である。図３４には、便宜上、１つのフィルタグループ９１３０に係わる平面図が図示されている。
図３４を参照すれば、各フィルタグループ９１３０は、５×５アレイ状に配列される２５個のユニットフィルタＦ１～Ｆ２５を含んでもよい。ここで、第１ないし第３ユニットフィルタＦ１～Ｆ３は、紫外線領域の中心波長ＵＶ１～ＵＶ３を有し、第６、第７、第８、第１１及び第１２ユニットフィルタＦ６、Ｆ７、Ｆ８、Ｆ１１、Ｆ１２は、青色光領域の中心波長Ｂ１～Ｂ５を有する。第４、第５及び第９ユニットフィルタＦ４、Ｆ５、Ｆ９は、緑色光領域の中心波長Ｇ１～Ｇ３を有し、第１０、第１３、第１４、第１５、第１８及び第１９ユニットフィルタＦ１０、Ｆ１３、Ｆ１４、Ｆ１５、Ｆ１８、Ｆ１９は、赤色光領域の中心波長Ｒ１～Ｒ６を有する。そして、第２０、第２３、第２４及び第２５ユニットフィルタＦ２０、Ｆ２３、Ｆ２４、Ｆ２５は、近赤外線領域の中心波長ＮＩＲ１～ＮＩＲ４を有する。
上述した分光フィルタを含むイメージセンサ１０００は、多様な高性能光学装置または高性能電子装置に採用されうる。そのような電子装置は、例えば、スマートフォン(smart phone)、携帯電話、ハンドフォン、PDA(personal digital assistant)、ラップトップ(laptop)、ＰＣ、多様なポータブル機器、家電製品、保安カメラ、医療用カメラ、自動車、事物インターネット(IoT;InternetＯf Things)機器、その他モバイルまたは非モバイルコンピューティング装置でもあるが、それらに制限されない。
電子装置は、イメージセンサ１０００以外にも、イメージセンサを制御するプロセッサ、例えば、アプリケーションプロセッサ(AP: Application Processor)をさらに含み、プロセッサを通じて運用体制または応用プログラムを駆動して多数のハードウェアまたはソフトウェア構成要素を制御し、各種データ処理及び演算を遂行することができる。プロセッサは、GPU(Graphic Processing Unit)及び／またはイメージ信号プロセッサ(Image Signal Processor)をさらに含んでもよい。プロセッサにイメージ信号プロセッサが含まれる場合、イメージセンサによって獲得されたイメージ（または映像）をプロセッサを用いて保存及び／または出力することができる。
図３５は、イメージセンサ１０００を含む電子装置ＥＤ０１の一例を示すブロック図である。図３５を参照すれば、ネットワーク環境ＥＤ００において電子装置ＥＤ０１は、第１ネットワークＥＤ９８（近距離無線通信ネットワークなど）を介して他の電子装置ＥＤ０２と通信するか、または第２ネットワークＥＤ９９（遠距離無線通信ネットワークなど）を通じてさらに他の電子装置ＥＤ０４及び／または、サーバＥＤ０８と通信することができる。電子装置ＥＤ０１は、サーバＥＤ０８を介して電子装置ＥＤ０４と通信することができる。電子装置ＥＤ０１は、プロセッサＥＤ２０、メモリＥＤ３０、入力装置ＥＤ５０、音響出力装置ＥＤ５５、表示装置ＥＤ６０、オーディオモジュールＥＤ７０、センサモジュールＥＤ７６、インターフェースＥＤ７７、ハプティックモジュールＥＤ７９、カメラモジュールＥＤ８０、電力管理モジュールＥＤ８８、バッテリＥＤ８９、通信モジュールＥＤ９０、加入者識別モジュールＥＤ９６、及び／またはアンテナモジュールＥＤ９７を含んでもよい。電子装置ＥＤ０１には、該構成要素のうち、一部（表示装置ＥＤ６０など）が省略されるか、他の構成要素が追加されうる。該構成要素のうち、一部は、１つの統合された回路によって具現されうる。例えば、センサモジュールＥＤ７６（指紋センサ、虹彩センサ、照度センサなど）は、表示装置ＥＤ６０（ディスプレイなど）に埋め込まれて具現されうる。また、イメージセンサ１０００に分光機能が含まれる場合、センサモジュールの一部機能（カラーセンサ、照度センサ）が別途のセンサモジュールではないイメージセンサ１０００自体で具現されうる。
プロセッサＥＤ２０は、ソフトウェア（プログラムＥＤ４０など）を実行し、プロセッサＥＤ２０に連結された電子装置ＥＤ０１のうち、１つまたは複数個の他の構成要素（ハードウェア、ソフトウェア構成要素など）を制御し、多様なデータ処理または演算を行うことができる。データ処理または演算の一部として、プロセッサＥＤ２０は、他の構成要素（センサモジュールＥＤ７６、通信モジュールＥＤ９０など）から受信された命令及び／またはデータを揮発性メモリＥＤ３２にロードし、揮発性メモリＥＤ３２に保存された命令及び／またはデータを処理し、結果データを不揮発性メモリＥＤ３４に保存することができる。プロセッサＥＤ２０は、メインプロセッサＥＤ２１（中央処理装置、アプリケーションプロセッサなど）及びそれと独立して、または共に運用可能な補助プロセッサＥＤ２３（グラフィック処理装置、イメージシグナルプロセッサ、センサハブプロセッサ、コミュニケーションプロセッサなど）を含んでもよい。補助プロセッサＥＤ２３は、メインプロセッサＥＤ２１よりも電力を少なく使用し、特化された機能を行うことができる。
補助プロセッサＥＤ２３は、メインプロセッサＥＤ２１がインアクティブ状態（スリープ状態）である間に、メインプロセッサＥＤ２１の代わりに、またはメインプロセッサＥＤ２１がアクティブ状態（アプリケーション実行状態）である間に、メインプロセッサＥＤ２１と共に、電子装置ＥＤ０１の構成要素のうち、一部構成要素（表示装置ＥＤ６０、センサモジュールＥＤ７６、通信モジュールＥＤ９０など）に係わる機能及び／または状態を制御することができる。補助プロセッサＥＤ２３（イメージシグナルプロセッサ、コミュニケーションプロセッサなど）は、機能的に関連した他の構成要素（カメラモジュールＥＤ８０、通信モジュールＥＤ９０など）の一部としても具現される。
メモリＥＤ３０は、電子装置ＥＤ０１の構成要素（プロセッサＥＤ２０、センサモジュールＥＤ７６など）が必要とする多様なデータを保存することができる。データは、例えば、ソフトウェア（プログラムＥＤ４０など）、及びそれに係わる命令に対する入力データ及び／または出力データを含んでもよい。メモリＥＤ３０は、揮発性メモリＥＤ３２及び／または不揮発性メモリＥＤ３４を含んでもよい。不揮発性メモリＥＤ３４は、電子装置ＥＤ０１内に固設された内蔵メモリＥＤ３６と脱着可能な外装メモリＥＤ３８とを含んでもよい。
プログラムＥＤ４０は、メモリＥＤ３０にソフトウェアとして保存され、運用体制ＥＤ４２、ミドルウェアＥＤ４４及び／またはアプリケーションＥＤ４６を含んでもよい。
入力装置ＥＤ５０は、電子装置ＥＤ０１の構成要素（プロセッサＥＤ２０など）に使用される命令及び／またはデータを電子装置ＥＤ０１の外部（ユーザなど）から受信することができる。入力装置ＥＤ５０は、マイク、マウス、キーボード、及び／またはデジタルペン（スタイラスペンなど）を含んでもよい。
音響出力装置ＥＤ５５は、音響信号を電子装置ＥＤ０１の外部に出力することができる。音響出力装置ＥＤ５５は、スピーカ及び／またはレシーバを含んでもよい。スピーカは、マルチメディア再生または録音再生のように一般的な用途で使用され、レシーバは、着信電話を受信するために使用されうる。レシーバは、スピーカの一部に結合されているか、または独立した別途の装置によっても具現される。
表示装置ＥＤ６０は、電子装置ＥＤ０１の外部に情報を視覚的に提供することができる。表示装置ＥＤ６０は、ディスプレイ、ホログラム装置、またはプロジェクタ及び当該装置を制御するための制御回路を含んでもよい。表示装置ＥＤ６０は、タッチを感知するように設定されたタッチ回路(Touch Circuitry)、及び／またはタッチによって発生する力の強度を測定するように設定されたセンサ回路（圧力センサなど）を含んでもよい。
オーディオモジュールＥＤ７０は、音を電気信号に変換させるか、逆に、電気信号を音に変換させうる。オーディオモジュールＥＤ７０は、入力装置ＥＤ５０を通じて音を獲得するか、音響出力装置ＥＤ５５、及び／または電子装置ＥＤ０１と直接または、無線で連結された他の電子装置（電子装置ＥＤ０２など）のスピーカ及び／またはヘッドホーンを通じて音を出力することができる。
センサモジュールＥＤ７６は、電子装置ＥＤ０１の作動状態（電力、温度など）、または外部の環境状態（ユーザ状態など）を感知し、感知された状態に対応する電気信号及び／またはデータ値を生成することができる。センサモジュールＥＤ７６は、ジェスチャーセンサ、ジャイロセンサ、気圧センサ、マグネチックセンサ、加速度センサ、グリップセンサ、近接センサ、カラーセンサ、IR(Infrared)センサ、生体センサ、温度センサ、湿度センサ、及び／または照度センサを含んでもよい。
インターフェースＥＤ７７は、電子装置ＥＤ０１が他の電子装置（電子装置ＥＤ０２など）と直接または、無線で連結されるために使用されうる１つまたは複数の指定されたプロトコルを支援することができる。インターフェースＥＤ７７は、HDMI(High Definition Multimedia Interface)、USB(Universal Serial Bus)インターフェース、ＳＤカードインターフェース、及び／またはオーディオインターフェースを含んでもよい。
連結端子ＥＤ７８は、電子装置ＥＤ０１が他の電子装置（電子装置ＥＤ０２など）と物理的に連結されうるコネクタを含んでもよい。連結端子ＥＤ７８は、ＨＤＭＩコネクタ、ＵＳＢコネクタ、ＳＤカードコネクタ、及び／またはオーディオコネクタ（ヘッドホーンコネクタなど）を含む。
ハプティックモジュールＥＤ７９は、電気的信号をユーザが触覚または運動感覚を通じて認知することができる機械的な刺激（振動、動きなど）または、電気的な刺激に変換することができる。ハプティックモジュールＥＤ７９は、モータ、圧電素子、及び／または電気刺激装置を含んでもよい。
カメラモジュールＥＤ８０は、静止映像及び動画を撮影することができる。カメラモジュールＥＤ８０は、１つまたは複数のレンズを含むレンズアセンブリー、図３１のイメージセンサ１０００、イメージシグナルプロセッサ、及び／またはフラッシュを含んでもよい。カメラモジュールＥＤ８０に含まれたレンズアセンブリーは、イメージ撮影の対象である被写体から放出される光を収集することができる。
電力管理モジュールＥＤ８８は、電子装置ＥＤ０１に供給される電力を管理することができる。電力管理モジュールＥＤ８８は、PMIC(Power Management Integrated Circuit)の一部として具現されうる。
バッテリＥＤ８９は、電子装置ＥＤ０１の構成要素に電力を供給することができる。バッテリＥＤ８９は、使い捨て１次電池、再充電可能な２次電池及び／または燃料電池を含んでもよい。
通信モジュールＥＤ９０は、電子装置ＥＤ０１と他の電子装置（電子装置ＥＤ０２、電子装置ＥＤ０４、サーバＥＤ０８など）との直接（有線）通信チャネル及び／または、無線通信チャネルの樹立、及び樹立された通信チャネルを介した通信遂行を支援することができる。通信モジュールＥＤ９０は、プロセッサＥＤ２０（アプリケーションプロセッサなど）と独立して運用され、直接通信及び／または、無線通信を支援する１つまたは複数のコミュニケーションプロセッサを含んでもよい。通信モジュールＥＤ９０は、無線通信モジュールＥＤ９２（セルラ通信モジュール、近距離無線通信モジュール、GNSS(Global Navigation Satellite Systemなど）通信モジュール）及び／または有線通信モジュールＥＤ９４)(LAN(Local Area Network)通信モジュール、電力線通信モジュールなど）を含んでもよい。これら通信モジュールのうち、該当する通信モジュールは、第１ネットワークＥＤ９８（ブルートゥース、WiFi DirectまたはIrDA(Infrared Data Association)のような近距離通信ネットワーク）または第２ネットワークＥＤ９９（セルラネットワーク、インターネット、またはコンピュータネットワーク（ＬＡＮ、ＷＡＮなど）のような遠距離通信ネットワーク）を介して他の電子装置と通信することができる。そのような多種の通信モジュールは、１つの構成要素（単一チップなど）に統合されるか、または互いに別途の複数の構成要素（複数チップ）によって具現されうる。無線通信モジュールＥＤ９２は、加入者識別モジュールＥＤ９６に保存された加入者情報（国際モバイル加入者識別子（ＩＭＳＩ）など）を用いて第１ネットワークＥＤ９８及び／または第２ネットワークＥＤ９９のような通信ネットワーク内で電子装置ＥＤ０１を確認及び認証することができる。
アンテナモジュールＥＤ９７は、信号及び／または電力を外部（他の電子装置など）に送信するか、外部から受信することができる。アンテナは、基板（ＰＣＢなど）上に形成された導電性パターンからなる放射体を含む。アンテナモジュールＥＤ９７は、１つまたは複数のアンテナを含む。複数のアンテナが含まれた場合、通信モジュールＥＤ９０によって複数のアンテナのうち、第１ネットワークＥＤ９８及び／または第２ネットワークＥＤ９９のような通信ネットワークで使用される通信方式に適したアンテナが選択されうる。選択されたアンテナを介して通信モジュールＥＤ９０と他の電子装置との間に信号及び／または電力が送信されるか、受信されうる。アンテナ以外に他の部品（ＲＦＩＣなど）がアンテナモジュールＥＤ９７の一部に含まれうる。
構成要素のうち一部は、周辺機器間通信方式（バス、GPIO(General Purpose Input and Output), SPI(Serial Peripheral Interface), MIPI(Mobile Industry Processor Interface)など）を介して互いに連結されて信号（命令、データなど）を相互交換することができる。
命令またはデータは、第２ネットワークＥＤ９９に連結されたサーバＥＤ０８を介して電子装置ＥＤ０１と外部の電子装置ＥＤ０４との間において送信または受信されうる。他の電子装置ＥＤ０２、ＥＤ０４は、電子装置ＥＤ０１と同一であるか、または他の種類の装置でありうる。電子装置ＥＤ０１で実行される動作の全部または一部は、他の電子装置ＥＤ０２、ＥＤ０４、ＥＤ０８のうち、１つまたは複数の装置で実行されうる。例えば、電子装置ＥＤ０１がある機能やサービスを遂行せねばならないとき、機能またはサービスを自体的に実行させる代わりに、１つまたは複数の他の電子装置に、その機能またはそのサービスの一部または全体の遂行を要請することができる。要請を受信した１つまたは複数の他の電子装置は、要請に係わる追加機能またはサービスを行い、その実行の結果を電子装置ＥＤ０１に伝達することができる。そのために、クラウドコンピューティング、分散コンピューティング、及び／またはクライアント－サーバコンピューティング技術が用いられうる。
図３６は、図３５のカメラモジュールＥＤ８０を例示するブロック図である。図３６を参照すれば、カメラモジュールＥＤ８０は、レンズアセンブリーＣＭ１０、フラッシュＣＭ２０、イメージセンサ１０００（図３１のイメージセンサ１０００など）、イメージスタビライザーＣＭ４０、メモリＣＭ５０（バッファメモリなど）、及び／またはイメージシグナルプロセッサＣＭ６０を含んでもよい。レンズアセンブリーＣＭ１０は、イメージ撮影の対象である被写体から放出される光を収集することができる。カメラモジュールＥＤ８０は、複数のレンズアセンブリーＣＭ１０を含み、そのような場合、カメラモジュールＥＤ８０は、デュアルカメラ、３６０°カメラ、または球形カメラ(Spherical Camera)にもなる。複数のレンズアセンブリーＣＭ１０のうち、一部は、同じレンズ属性（画角、焦点距離、自動焦点、Ｆナンバー(F Number)、光学ズームなど）を有するか、または他のレンズ属性を有することができる。レンズアセンブリーＣＭ１０は、広角レンズまたは望遠レンズを含んでもよい。
フラッシュＣＭ２０は、被写体から放出または反射される光を強化するために使用される光を放出することができる。フラッシュＣＭ２０は、１つまたは複数の発光ダイオード(RGB(Red-Green-Blue) LED, White LED, Infrared LED, Ultraviolet LEDなど）、及び／またはXenon Lampを含んでもよい。イメージセンサ１０００は、図１で説明したイメージセンサでもあり、被写体から放出または反射されてレンズアセンブリーＣＭ１０を介して伝達された光を電気的な信号に変換することで、被写体に対応するイメージを獲得することができる。イメージセンサ１０００は、ＲＧＢセンサ、BW(Black and White)センサ、ＩＲセンサ、またはＵＶセンサのように属性の異なるイメージセンサのうち、選択された１つまたは複数のセンサを含んでもよい。イメージセンサ１０００に含まれたそれぞれのセンサは、CCD(Charged Coupled Device)センサ及び／またはCMOS(complementary metal Oxide semiconductor)センサによっても具現される。
イメージスタビライザーＣＭ４０は、カメラモジュールＥＤ８０またはそれを含む電子装置ＣＭ０１の動きに反応して、レンズアセンブリーＣＭ１０に含まれた１つまたは複数個のレンズまたはイメージセンサ１０００を特定の方向に動かすか、イメージセンサ１０００の動作特性を制御（リードアウト(Read-Out)タイミングの調整など）して動きによる否定的な影響が補償されるようにすることができる。イメージスタビライザーＣＭ４０は、カメラモジュールＥＤ８０の内部または外部に配置されたジャイロセンサ（図示せず）または加速度センサ（図示せず）を用いてカメラモジュールＥＤ８０または電子装置ＥＤ０１の動きを感知することができる。イメージスタビライザーＣＭ４０は、光学式によっても具現される。
メモリＣＭ５０は、イメージセンサ１０００を通じて獲得されたイメージの一部または全体データを次のイメージ処理作業のために保存することができる。例えば、複数のイメージが高速に獲得される場合、獲得された原本データ（Bayer-Patternedデータ、高解像度データなど）は、メモリＣＭ５０に保存し、低解像度イメージのみをディスプレイした後、選択された（ユーザ選択など）イメージの原本データをイメージシグナルプロセッサＣＭ６０に伝達させるのに使用されうる。メモリＣＭ５０は、電子装置ＥＤ０１のメモリＥＤ３０に統合されているか、または独立して運用される別途のメモリで構成されうる。
イメージシグナルプロセッサＣＭ６０は、イメージセンサ１０００を通じて獲得されたイメージまたはメモリＣＭ５０に保存されたイメージデータに対してイメージ処理を遂行することができる。イメージ処理は、デプスマップ(Depth Map)生成、３次元モデリング、パノラマ生成、特徴点抽出、イメージ合成、及び／またはイメージ補償（ノイズ減少、解像度調整、明るさ調整、ブラーリング(Blurring)、シャープニング(Sharpening)、ソフトニング(Softening)など）を含んでもよい。イメージシグナルプロセッサＣＭ６０は、カメラモジュールＥＤ８０に含まれた構成要素（イメージセンサ１０００など）に対する制御（露出時間制御、またはリードアウトタイミング制御など）を遂行することができる。イメージシグナルプロセッサＣＭ６０によって処理されたイメージは、追加処理のためにメモリＣＭ５０に再び保存されるか、カメラモジュールＥＤ８０の外部構成要素（メモリＥＤ３０、表示装置ＥＤ６０、電子装置ＥＤ０２、電子装置ＥＤ０４、サーバＥＤ０８など）に提供されうる。イメージシグナルプロセッサＣＭ６０は、プロセッサＥＤ２０に統合されるか、プロセッサＥＤ２０と独立して運用される別途のプロセッサで構成されうる。イメージシグナルプロセッサＣＭ６０がプロセッサＥＤ２０と別途のプロセッサで構成された場合、イメージシグナルプロセッサＣＭ６０によって処理されたイメージは、プロセッサＥＤ２０によってさらなるイメージ処理を経た後、表示装置ＥＤ６０を通じて表示されうる。
電子装置ＥＤ０１は、それぞれ異なる属性または機能を有する複数のカメラモジュールＥＤ８０を含んでもよい。そのような場合、複数のカメラモジュールＥＤ８０のうち、１つは、広角カメラであり、他の１つは、望遠カメラでもある。同様に、複数のカメラモジュールＥＤ８０のうち、１つは、前面カメラであり、他の１つは、背面カメラである。
実施例によるイメージセンサ１０００は、図３７（ａ）に図示されたモバイルフォンまたはスマートフォン５１００ｍ、図３７（ｂ）に図示されたタブレットまたはスマートタブレット５２００、図３７（ｃ）に図示されたデジタルカメラまたはカムコーダ５３００、図３７（ｄ）に図示されたノート型パソコン５４００に、または図３７（ｅ）に図示されたテレビまたはスマートテレビ５５００などに適用されうる。例えば、スマートフォン５１００ｍまたはスマートタブレット５２００は、高解像度イメージセンサがそれぞれ搭載された複数の高解像度カメラを含む。高解像度カメラを用いて映像内の被写体のデプス情報を抽出するか、映像のアウトフォーカシングを調節するか、映像内の被写体を自動識別することができる。
また、イメージセンサ１０００は、図３８（ａ）に図示されたスマート冷蔵庫５６００、図３８（ｂ）に図示された保安カメラ５７００、図３８（ｃ）に図示されたロボット５８００、図３８（ｄ）に図示された医療用カメラ５９００などに適用されうる。例えば、スマート冷蔵庫５６００は、イメージセンサを用いて冷蔵庫内にある飲食物を自動認識し、特定飲食物の存否、入庫または出庫した飲食物の種類などをスマートフォンを通じてユーザに知らせることができる。保安カメラ５７００は、超高解像度映像を提供し、高い感度を用いて暗い環境でも映像内の事物または人を認識可能にしうる。ロボット５８００は、人が直接接近することができない災害または産業現場で投入されて高解像度映像を提供することができる。医療用カメラ５９００は、診断または手術のための高解像度映像を提供し、視野を動的に調節することができる。
また、イメージセンサ１０００は、図３８（ｅ）に図示されたように車両６０００に適用されうる。車両６０００は、多様な位置に配置された複数の車両用カメラ６０１０、６０２０、６０３０、６０４０を含み、それぞれの車両用カメラ６０１０、６０２０、６０３０、６０４０は、実施例によるイメージセンサを含んでもよい。車両６０００は、複数の車両用カメラ６０１０、６０２０、６０３０、６０４０を用いて車両６０００内部または周辺に係わる多様な情報を運転者に提供し、映像内の事物または人を自動的に認識して自律走行に必要な情報を提供することができる。
例示的な実施例によれば、第１金属反射層を用いたユニットフィルタと第２金属反射層を用いたユニットフィルタとを平面上に配置することで、広域特性を有する分光フィルタを具現することができる。他の例示的な実施例によれば、金属反射層を用いたユニットフィルタとブラッグ反射層を用いたユニットフィルタとを平面上に配置することで、広域特性を有する分光フィルタを具現することができる。さらに他の例示的な実施例によれば、第１金属反射層を用いたユニットフィルタと第２金属反射層及びブラッグ反射層を用いたユニットフィルタとを平面上に配置することで、透過率が向上した分光フィルタを具現することができる。さらに他の例示的な実施例によれば、以上の分光フィルタを含むイメージセンサが提供され、イメージセンサを含む電子装置が提供されうる。
上述した分光フィルタを備えるイメージセンサ及びそれを含む電子装置が、たとえ図面に図示された実施例に基づいて説明されたとしても、それらは、例示的なものに過ぎず、当該分野で通常の知識を有する者であれば、それらから、多様な変形及び均等な他の実施例が可能であるということを理解するであろう。したがって、開示された実施例は、限定的な観点ではなく、説明的な観点で考慮されねばならない。本願発明の技術的範囲は、前述した説明ではなく、特許請求の範囲に示されており、それと同等な範囲内にある全ての相違点は、権利範囲に含まれていると解釈されねばならない。
１１７１、１１７２ 第１及び第２誘電体層
１１８１、１１８２ 第３及び第４誘電体層
１７１０ 第１フィルタアレイ
１７２０ 第２フィルタアレイ
１７１１、１７１２、１７１３、１７２１、１７２２、１７２３ 第１ないし第６ユニットフィルタ
１１３１、１１３２ 第１金属反射層
１１４１、１１４２、１１４３、１１６１、１１６２、１１６３ キャビティ
１１５１ 第２金属反射層
１１５２ ブラッグ反射層
１１５２ａ、１１５２ｂ 第１及び第２物質層
７１００ 分光フィルタ

Claims (21)

  1. 第１波長領域の中心波長を有する少なくとも１つの第１ユニットフィルタと、
    第２波長領域の中心波長を有する少なくとも１つの第２ユニットフィルタと、を含み、
    前記第１ユニットフィルタは、
    上下に互いに離隔して設けられる複数の第１金属反射層と、
    前記複数の第１金属反射層間に設けられる少なくとも１つの第１キャビティと、を含み、
    前記第２ユニットフィルタは、
    上下に互いに離隔して設けられる第２金属反射層及びブラッグ反射層と、
    前記第２金属反射層と前記ブラッグ反射層との間に設けられる少なくとも１つの第２キャビティと、を含む、分光フィルタ。
  2. 前記第１波長領域の中心波長は、前記第２波長領域の中心波長よりも短い、請求項１に記載の分光フィルタ。
  3. 前記第１金属反射層は、Ａｌ、Ａｇ、Ａｕ、Ｔｉ、ＷまたはＴｉＮを含み、前記第２金属反射層は、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｔｉ、ＷまたはＴｉＮを含む、請求項２に記載の分光フィルタ。
  4. 前記第２金属反射層は、poly-Siをさらに含む、請求項２に記載の分光フィルタ。
  5. 前記第１及び第２金属反射層は、１０ｎｍ～８０ｎｍの厚さを有する、請求項１に記載の分光フィルタ。
  6. 前記ブラッグ反射層は、互いに異なる屈折率を有する少なくとも１つの第１物質層と少なくとも１つの第２物質層とが交互に積層された構造を有する、請求項１に記載の分光フィルタ。
  7. 前記少なくとも１つの第１ユニットフィルタは、互いに異なる中心波長を有する複数の第１ユニットフィルタを含む第１フィルタアレイを構成し、前記少なくとも１つの第２ユニットフィルタは、互いに異なる中心波長を有する複数の第２ユニットフィルタを含む第２フィルタアレイを構成する、請求項１に記載の分光フィルタ。
  8. 前記第１ユニットフィルタの中心波長は、前記第１キャビティの厚さまたは有効屈折率を変化させることで調節され、前記第２ユニットフィルタの中心波長は、前記第２キャビティの厚さまたは有効屈折率を変化させることで調節される、請求項１に記載の分光フィルタ。
  9. 前記第１ユニットフィルタは、前記第１キャビティの下部及び上部に設けられる第１及び第２誘電体層をさらに含み、前記第２ユニットフィルタは、前記第２キャビティの下部及び上部に設けられる第３及び第４誘電体層をさらに含む、請求項１に記載の分光フィルタ。
  10. 前記第１、第２、第３及び第４誘電体層それぞれは、単層または複層構造を有する、請求項９に記載の分光フィルタ。
  11. 前記第１及び第２誘電体層それぞれの厚さまたは有効屈折率は、前記第１ユニットフィルタの中心波長によって調節され、前記第３及び第４誘電体層それぞれの厚さまたは有効屈折率は、前記第２ユニットフィルタの中心波長によって調節される、請求項９に記載の分光フィルタ。
  12. 前記少なくとも１つの第１及び第２ユニットフィルタに設けられる複数のマイクロレンズをさらに含む、請求項１に記載の分光フィルタ。
  13. 前記少なくとも１つの第１及び第２ユニットフィルタと同一平面上に配置されるカラーフィルタをさらに含む、請求項１に記載の分光フィルタ。
  14. 前記少なくとも１つの第１及び第２ユニットフィルタに設けられて特定波長帯域のみを透過させる追加フィルタをさらに含む、請求項１に記載の分光フィルタ。
  15. 前記追加フィルタは、カラーフィルタまたは、広域フィルタを含む、請求項１４に記載の分光フィルタ。
  16. 前記少なくとも１つの第１及び第２ユニットフィルタのうち、一部には、短波長吸収フィルタが設けられ、他の一部には長波長遮断フィルタが設けられる、請求項１に記載の分光フィルタ。
  17. 請求項１～１６のいずれか一項に記載の前記分光フィルタと、
    前記分光フィルタを透過した光を受光する画素アレイと、を含む、イメージセンサ。
  18. 前記画素アレイは、複数の画素を含み、前記各画素は、駆動回路が内部に設けられた配線層、及び前記配線層に設けられるフォトダイオードを含む、請求項１７に記載のイメージセンサ。
  19. 前記イメージセンサは、タイミングコントローラ、ロウデコーダ及び出力回路をさらに含む、請求項１７に記載のイメージセンサ。
  20. 請求項１７に記載のイメージセンサを含む電子装置。
  21. 前記電子装置は、モバイルフォン、スマートフォン、タブレット、スマートタブレット、デジタルカメラ、カムコーダ、ノート型パソコン、テレビ、スマートテレビ、スマート冷蔵庫、保安カメラ、ロボットまたは医療用カメラを含む、請求項２０に記載の電子装置。
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