KR101475464B1 - 적층형 이미지 센서 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 컬러 영상과, IR 정보를 포함하는 흑백 영상을 동시에 획득할 수 있는 적층형 이미지 센서에 관한 것으로, 상층부에서는 컬러 영상과 흑백 영상을 획득하고 하층부에서는 IR 정보를 획득하는 적층형 구조를 통해 이미지의 감도를 향상시키는 것을 특징으로 한다. 이때 IR 정보는 적외선 차단 기능이 없는 컬러 필터와 빛의 파장에 따른 흡수 위치의 차이를 이용하여 획득할 수 있고, 흑백 영상은 컬러 필터의 일부에 구비된 투명부에 의해 획득할 수 있다. 이에 의하면, 가시 대역 보다 넓은 대역의 IR 신호를 이용하므로 저조도 환경에서도 고감도 영상을 획득할 수 있고, 컬러 영상을 평면적으로 각각 추출하기 때문에 색 성분 간의 컬러 크로스토크를 줄일 수 있다.
이미지 센서(image sensor), CCD(charge-coupled device), CIS(contact image sensor), 다층 구조(multilay structure), IR(infra-red)

Description

적층형 이미지 센서{Multi-layer image sensor}
본 발명은 이미지 센서에 관한 것으로, 특히 컬러 영상과, IR 정보를 포함하는 흑백 영상을 동시에 획득할 수 있는 적층형 이미지 센서와 관련된다.
최근 디지털 카메라, 카메라 폰 등과 같이 고해상도 카메라를 장착한 장치들의 보급이 확산 되고 있다. 이러한 카메라는 렌즈, 이미지 센서, DSP(digital signal processor) 등을 포함하여 구성되는 것이 일반적이다. 이때 렌즈는 피사체에서 반사된 광을 모아 이미지 센서로 전달하는 역할을 하며, 이미지 센서는 모아진 광을 검출하여 전기적인 신호로 변환하는 역할을 한다. DSP는 촬영된 영상을 사용자가 볼 수 있도록 또는 촬영된 영상을 저장할 수 있도록, 이미지 센서의 전기적인 신호를 영상 처리하는 기능을 담당한다.
이중 이미지 센서는 크게 촬상관과 고체 이미지 센서로 나눌 수 있는데, 고체 이미지 센서의 대표적인 예로는, 전하 결합 소자(CCD)와 금속 산화물 반도체(CMOS)가 있다.
CCD 센서는 여러 개의 커패시터(capacitor)가 쌍으로 상호 연결되어 있는 회로로 구성되어 있고, 각 커패시터는 충적된 전하를 전달한다. 또한, CCD 칩은 많은 포토 다이오드 들이 모여있는 칩으로, 각각의 포토 다이오드에 빛이 빛추어지면 광량에 따라 전자가 발생한다. 이후 해당 포토 다이오드에서 발생된 정보를 재구성함으로써 이미지 정보를 만드는 것이 가능하다.
CMOS 이미지 센서는 범용 반도체 제조 장치를 이용하여 제조가 가능하기 때문에 CCD 이미지 센서보다 저렴한 가격으로 제조할 수 있는 장점이 있다. 이로 인해 CMOS 이미지 센서는 저가 디지털 카메라나 느린 프레임의 텔레비전 카메라에서 활발하게 사용되고 있다. 그러나, CMOS 이미지 센서는 저조도 상황에서 소자가 쉽게 불안정해지고 촬영된 화상에 노이즈가 많이 발생되는 단점도 갖고 있다.
한편, CMOS 이미지 센서와 관련하여, 최근 제안된 CIS(contact image sensor)는 제한된 크기에서의 유효 픽셀 수 증가로 인하여 촬상된 이미지의 감도가 급격히 감소하는 문제점이 있다.
본 발명은 컬러 영상과, IR 정보를 포함하는 흑백 영상을 동시에 획득할 수 있는 적층형 이미지 센서에 관한 것이다.
보다 구체적으로, 본 발명의 일 양상에 따른 적층형 이미지 센서는, 광 스펙트럼의 가시 영역의 특정 영역에 해당하는 빛을 검출하는 제 1 수광부; 제 1 수광부와 동일한 층에 형성되며, 광 스펙트럼의 가시 영역에 해당하는 모든 빛을 검출하는 제 2 수광부; 및 제 1 수광부 또는 제 2 수광부의 하부에 형성되며, 광 스펙트럼의 적외 영역에 해당하는 빛을 검출하는 제 3 수광부; 를 포함할 수 있다.
상기 제 1 수광부는 입력되는 빛에 대한 색 정보, 예컨대, RGB 신호 또는 CMY 신호 등을 추출하는 것이 가능하다. 또 제 2 수광부는 백색광을 검출할 수 있으며, 제 3 수광부는 적외광을 검출할 수 있다.
또한, 제 1 수광부 또는 제 2 수광부는 상기 이미지 센서의 상층에 형성되고, 제 3 수광부는 상기 이미지 센서의 하층에 형성되는 것이 가능하다. 이때, 제 2 수광부와 제 3 수광부는 일체로 또는 독립적으로 형성될 수 있다.
일체로 형성되는 경우 제 3 수광부가 제 2 수광부 하부에만 형성되거나, 제 2 수광부의 하부 및 제 1 수광부의 하부에 걸쳐서 형성되는 것이 가능하다.
또한, 하층에 형성된 제 3 수광부가 적외광을 검출할 수 있도록, 상층의 제 1 수광부 및 제 2 수광부는 적외 영역에 해당하는 빛을 그대로 투과시키는 것이 가능하다.
본 발명의 다른 양상에 따른 적층형 이미지 센서는, 적외선 차단 기능이 없 는 컬러 필터를 더 포함할 수 있는데, 상기 컬러 필터는 광 스펙트럼의 가시 영역의 특정 영역에 해당하는 빛과, 적외 영역에 해당하는 빛을 투과시키는 컬러파트; 및 광 스펙트럼의 모든 영역에 해당하는 빛을 투과시키는 투명파트; 를 포함할 수 있다.
이러한 경우, 컬러파트의 하부에는 제 1 수광부가 배치되고, 투명파트의 하부에는 제 2 수광부가 배치되는 것이 가능하다.
본 발명의 또 다른 양상에 따른 적층형 이미지 센서는, 광 스펙트럼의 가시 영역에 해당하는 빛 중 특정 영역에 해당하는 빛을 검출하는 RGB 화소부; 및 광 스펙트럼의 가시 영역에 해당하는 모든 빛과, 적외 영역에 해당하는 빛을 검출하는 W+IR 화소부; 를 포함할 수 있다.
여기서, RGB 화소부는 각각 적색, 녹색 또는 청색 빛을 감지하고 그 감지된 빛의 양을 전기적인 신호로 변환하여 출력하는 다수의 수광소자로 구성될 수 있다.
또한, W+IR 화소부는, RGB 화소부와 동일한 층에 형성되며, 광 스펙트럼의 가시 영역에 해당하는 모든 빛을 검출하는 W 화소부; 및 RGB 화소부 및 W 화소부의 하부에 형성되며, 광 스펙트럼의 적외 영역에 해당하는 빛을 검출하는 IR 화소부; 를 포함할 수 있다.
또한, RGB 화소부 및 W+IR 화소부는 별도의 리드 아웃 회로에 의해 각각 제어되는 것이 가능하며, 이러한 별도의 제어를 통해 각 화소부의 광 노출 시간을 조절하여 W+IR 화소부의 광 노출 시간이 RGB 화소부의 광 노출 시간 보다 짧도록 할 수 있다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서를 도시한다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서는 제 1 수광부(101), 제 2 수광부(102) 및 제 3 수광부(103)를 포함하며, 적어도 2 이상의 층 구조를 갖는다.
예컨대, 상층에는 제 1 수광부(101)와 제 2 수광부(102)가 형성되고, 하층에는 제 3 수광부(103)가 형성되는 것이 가능하다. 이때 각각의 수광부(101)(102)(103)는 반도체 공정을 이용하여 제작된 실리콘 소자로 이루어질 수 있다. 그러므로, 빛이 입사되는 경우, 파장이 상대적으로 짧은 빛은 실리콘 층의 상부에서 흡수되고, 파장이 상대적으로 긴 빛은 실리콘 층의 하부에서 흡수되는 것이 가능하다.
각각의 수광부(101)(102)(103)는 입사된 빛을 감지하고 그 감지된 빛의 양을 전기적인 신호로 변환하여 출력하는 방식으로 빛을 검출하는 포토 다이오드가 사용될 수 있으며, 각 수광부(101)(102)(103)에서 검출되는 빛은 서로 다른 종류일 수 있다.
예를 들어, 상기 이미지 센서로 입사되는 빛은, 도 2와 같이, 그 파장에 따라 자외 영역, 가시 영역, 적외 영역으로 구분할 수 있다. 여기서 가시 영역의 특정 영역에 해당하는 빛(예컨대, 201)은 제 1 수광부(101)에서 검출되고, 상기 가시 영역의 모든 영역에 해당하는 빛(예컨대, 200)은 제 2 수광부(102)에서 검출되며, 상기 적외 영역에 해당하는 빛(예컨대, 202)은 제 3 수광부(103)에서 검출되는 것이 가능하다.
이를 위해, 제 1 수광부(101)는 상기 광 스펙트럼의 가시 영역의 특정 영역에 해당하는 빛(예컨대, 적색광, 녹색광, 청색광 등)에 대한 색 정보를 추출하는 포토 다이오드(photo diode)가 사용될 수 있다. 여기서 빛에 대한 색 정보는 RGB 신호 또는 CMY 신호 등이 될 수 있다. 본 실시예에서는, 제 1 수광부(101)로써, 빛에 대한 RGB 신호를 검출하는 RGB 센서가 사용되었으나, 반드시 이에 한정하는 것은 아니며, 이 밖에도 빛에 대한 색 정보를 검출할 수 있는 광센서가 다양하게 이용될 수 있다.
또한, 제 2 수광부(102)는 가시 영역의 모든 영역에 해당하는 빛(예컨대, 백색광)을 검출하는 포토 다이오드가 사용될 수 있으며, 제 3 수광부(103)는 적외 영역에 해당하는 빛(예컨대, 적외광)을 검출하는 포토 다이오드가 사용될 수 있다.
이때, 상층에 구비되는 제 1 수광부(101) 또는 제 2 수광부(102)는, 하층에 구비되는 제 3 수광부(103)가 적외 영역에 해당하는 빛을 검출할 수 있도록 상기 적외 영역에 해당하는 빛을 흡수하지 않고 그대로 투과시키는 것이 가능하다. 각각 의 수광부(101)(102)(103)는 반도체 공정을 이용하여 제작된 실리콘 소자로 이루어질 수 있고 빛의 파장에 따라 흡수되는 실리콘층의 깊이(또는 위치)가 다르므로 제 1 수광부(101) 및 제 2 수광부(102)에서는 가시 영역에 해당하는 빛이 흡수되고, 제 3 수광부(103)에서는 그 보다 파장이 긴 적외 영역에 해당하는 빛이 흡수될 수 있다.
제 1 수광부(101) 및 제 2 수광부(102)에서 검출되는 빛의 종류는 이미지 센서에 부착되는 컬러 필터에 의해 결정되는 것이 가능하다.
도 3은 이러한 컬러 필터에 대한 일 예를 도시한다.
도 3을 참조하면, 상기 컬러 필터는 컬러파트(104)와 투명파트(105)를 포함한다. 또한, 이 컬러 필터는 적외선 차단 기능이 없는 컬러 필터이다. 따라서, 입사되는 적외광을 모두 투과시킬 수 있다.
컬러파트(104)는 광 스펙트럼의 가시 영역의 특정 영역에 해당하는 빛(예컨대, 적색, 녹색, 청색 등)과 적외 영역에 해당하는 빛(예컨대, 적외광)을 투과시키는 부분이다. 투명파트(105)는 상기 광 스펙트럼의 모든 영역에 해당하는 빛을 투과시키는 부분이다. 예컨대, 도 2를 참조하면, 상기 컬러파트(104)는 가시영역(200) 중 일부(예컨대, 201)와 적외영역(202)을 통과시키고, 상기 투명파트(105)는 가시영역의 전부(200)와 적외영역(202)을 통과시키는 것으로 이해할 수 있다.
이를 위해, 상기 컬러파트(104)는 적색광, 녹색광 또는 청색광을 선택적으로 투과시키며 적외선 차단 기능이 없는 RGB 필터가 이용될 수 있으며, 투명파트(104)는 유리, 플라스틱과 같은 투명한 물체가 사용될 수 있다. 예컨대, 도 3에서, R, G, B는 각각 적색광, 녹색광, 청색광이 선택적으로 투과되는 것을 나타내고, W는 상기 빛이 모두 합쳐진 백색광이 투과되는 것을 나타낸다.
환언하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 컬러 필터는 적외 영역에 해당하는 빛은 모두 통과시키고, 컬러파트(104)를 통해 RGB와 같은 색 정보를 갖는 빛만 선택적으로 통과시키며, 투명파트(104)를 통해 모든 빛을 통과시키는 것이 가능하다.
이러한 컬러 필터를 도 1의 이미지 센서 위에 얹는 것을 생각해 보면, 상기 컬러파트(104)의 하부에는 상기 제 1 수광부(101)가 배치되고, 상기 투명파트(105)의 하부에는 상기 제 2 수광부(102)가 배치되는 것이 가능하다. 이러한 경우, 제 1 수광부(101)에는 컬러파트(104)의 필터링 특성을 통해 특정 영역에 해당하는 빛만 결상되고, 제 2 수광부(102)에는 투명파트(105)의 전투과 특성을 통해 백색광이 결상되는 것이 가능하다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 컬러 필터가 구비된 이미지 센서에 대한 개략적인 단면을 도시한다.
도 4를 참조하면, 상기 이미지 센서는 컬러 필터(106)와 다수의 수광부(101)(102)(103)를 포함한다.
컬러 필터(106)는 전술한 바와 같이 컬러파트(104)와 투명파트(105)를 포함하며, 적외선 차단 기능이 구비되지 않는다. 예컨대, 적색, 녹색 또는 청색의 빛만 선택적으로 투과시키는 RGB 필터가 상기 컬러파트(104)로, 투명 플라스틱이 상기 투명파트(105)로 사용될 수 있다.
상기 컬러파트(104)의 하부에는 제 1 수광부(101)가 배치되고, 상기 투명파 트(105)의 하부에는 제 2 수광부(102)가 배치된다. 제 1 수광부(101)와 제 2 수광부(102)는 동일한 평면상에 위치하는 것이 가능하다. 제 3 수광부(103)는 제 1 수광부(101) 또는 제 2 수광부(102)의 하부에 배치된다.
본 실시예에 따른 이미지 센서가 디지털 카메라에 사용되는 경우, 피사체로부터 반사된 빛은 소정의 렌즈를 거쳐 상기 이미지 센서로 입사된다. 입사되는 빛은 먼저 컬러 필터(106)를 통과하게 되는데, 컬러 필터(106)에 도달한 빛 중 컬러파트(104)에 도달한 빛은 컬러파트(104)의 필터링 특성에 따라 특정 파장의 빛만 통과하게 된다. 예컨대, 상기 컬러파트(104)로 RGB 필터가 사용되는 경우, 컬러파트(104)의 하부에 위치한 제 1 수광부(101)로는 적색, 녹색 또는 청색에 해당하는 빛만 선택적으로 입력된다. 또한, 투명파트(105)에 도달한 빛은 상기 컬러파트(104)에서와 달리 필터링되지 않고 모두 투명파트(105)를 통과하여 제 2 수광부(102)로 도달한다.
따라서, 제 1 수광부(101)에서는 광 스펙트럼의 특정 영역에 해당하는 빛만 선택적으로 투과시키는 컬러파트(104)를 통해 RGB 신호와 같은 색 정보가 감지되고, 제 2 수광부(102)에서는 광 스펙트럼의 모든 영역에 해당하는 빛을 투과시키는 투명파트(105)를 통해 White 신호와 같은 휘도 정보가 감지되는 것이 가능하다.
또한, 컬러필터(106)에는 적외선 차단 기능이 없고 제 1 수광부(101) 및 제 2 수광부(102)는 적외선을 통과시키는 특성을 가지므로, 상기 제 1 수광부(101) 및 제 2 수광부(102)의 하부에 형성되는 제 3 수광부(103)에서는 적외 영역에 해당하는 빛이 감지되는 것이 가능하다.
한편, 본 발명의 다른 실시예로써, 상기 제 1 수광부(101)는 여러 개가 하나의 단위를 이루며 RGB 화소부(111)로 구성될 수 있다. 예컨대, 3개의 제 1 수광부(101)가 모여서 각각 R, G, B 신호를 검출하는 것이 가능하다. 또한, 제 2 수광부(102) 및 제 3 수광부(103)가 일체로 형성되어 W+IR 화소부(112)로 구성될 수 있다. 예컨대, W 화소부는 상기 RGB 화소부(111)와 동일 평면에서 백색광을 검출하는 제 2 수광부(102)가, IR 화소부는 상기 RGB 화소부(111)가 형성된 층의 하부에서 적외광을 검출하는 제 3 수광부(103)가 될 수 있다.
이와 같이, 평면적으로 배열된 여러 개의 제 1 수광부(101)를 통해 색 정보를 각각 추출하면 색 성분 간의 크로스토크(crosstalk)를 줄일 수 있고, 제 2 수광부(102) 및 제 3 수광부(103)를 통해 색 정보 외에 white 정보 및 IR 정보 등과 같은 부가적인 정보도 추출할 수가 있어서 저조도 환경에서 고감도의 영상을 획득하는 것이 가능하다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이미지 센서를 도시한다.
도 5를 참조하면, 상기 이미지 센서는, 도 1과 같이, 상하로 적층된 구조를 가지며, 다수의 수광부(101)(102)(103)로 구성됨을 알 수 있다. 이것은 상층에 구비된 제 1 수광부(101)와 제 2 수광부(102)의 배치를 변경하는 것에 관한 일 예로써, 그 배치가 반드시 여기에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 상층 중앙부에 제 2 수광부(102)를 배치하고 그 주변에 제 1 수광부(101)를 배치할 수도 있다. 그러나, 어느 경우든 제 1 수광부(101)의 위쪽으로는 광 스펙트럼의 특정 영역에 해당하는 빛만 투과시키는 컬러필터(예컨대, 전술한 컬러파트)가 구비되고, 제 2 수광 부(102)의 위쪽으로는 모든 영역의 빛을 투과시키는 컬러필터(예컨대, 전술한 투명파트)가 구비되어야 함은 물론이다. 예를 들어, 이러한 구조에서는 도 6에서 예시한 컬러 필터가 사용될 수 있을 것이다. 도 6에서, R, G, B는 각각 적색, 녹색, 청색 광만 선택적으로 투과시키는 컬러파트(104)를, W는 모든 광을 투과시키는 투명파트(105)를 나타낸 것으로 구체적인 내용은 전술한 바와 같다.
또한, 도 5에서, 제 1 수광부(101)는 3개가 모여서 하나의 단위를 이룰 수 있다. 예컨대, 3개의 제 1 수광부(101)는 광 스펙트럼의 가시 영역에 해당하는 빛 중 적색광, 녹색광 또는 청색광을 선택적으로 검출하는 RGB 화소부(111)가 될 수 있다. 또한, 제 2 수광부(102) 및 제 3 수광부(103)가 일체로 형성되어 상기 광 스펙트럼의 가시 영역에 해당하는 모든 빛과, 적외 영역에 해당하는 빛을 검출하는 W+IR 화소부(112)로 구성되는 것이 가능하다. 예컨대, 제 2 수광부(102)는 RGB 화소부(111)와 동일 평면에서 백색광을 검출하는 W 화소부로 이용되고, 제 3 수광부(103)는 RGB 화소부(111)의 하층부에서 적외광을 검출하는 IR 화소부로 이용되는 것이 가능하다.
한편, 전술한 실시예에서는 제 2 수광부(102)와 제 3 수광부(103)가 일체로 형성되는 것을 예시하였으나, 이와 달리 각 수광부가 독립적으로 형성되는 것도 가능하다. 예컨대, 도 9 및 도 10을 참조하면, 도 4에서와 달리, 제 2 수광부(102)와 제 3 수광부(103)가 일체로 형성되지 않고 독립적으로 형성되는 것을 알 수 있다.
또한, 제 2 수광부(102)와 제 3 수광부(103)가 일체로 형성되는 경우에 있어서도, 도 11과 같이, 제 3 수광부(103)가 제 2 수광부(102)의 하부에만 형성되는 것도 가능하다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서의 리드 아웃 연결을 도시한다.
도 7에서, R, G, B는 제 1 수광부(101)로 구성된 RGB 화소부(111)를 나타내고, W+IR은 제 2 수광부(102) 및 제 3 수광부(103)로 구성된 W+IR 화소부(112)를 나타낸다(도 5 참조).
도시된 바와 같이, 상기 RGB 화소부(111)와 W+IR 화소부(112)는 별도의 리드 아웃 회로에 의해 각각 서로 다른 제어부(107)(108)에 연결되는 것이 가능하다. 여기서 제어부(107)(108)는 각 화소부(111)(112)에서 출력된 전기적 신호를 디지털 신호로 변환하거나, 상기 각 화소부(111)(112)의 노출 시간을 조절하는 등의 각종 제어 기능을 갖는 부분을 의미한다. 제어부(107)(108)를 두 개 도시한 것은 상기 RGB 화소부(111)와 W+IR 화소부(112)를 별도로 제어할 수 있음을 강조하기 위한 것에 불과한 것으로 반드시 2개의 제어부(107)(108)가 요구되는 것은 아니다.
RGB 화소부(111)와 W+IR 화소부(112)로 입력되는 빛은 그 파장 영역이 다르기 때문에 각 화소부(111)(112)의 광 노출 시간이 조절될 필요가 있다. 다시 말해, W+IR 화소부(112)로는 특별한 필터링 없이 모든 파장의 빛이 입사되므로, RGB 화소부(111)에 비해 상대적으로 광 노출 시간이 적어야 할 것이다. 이러한 광 노출 시간은 도 8과 같은 제어 신호에 의해 조절되는 것이 가능하다.
도 8을 참조하면, RGB 화소부(111)와 W+IR 화소부(112)로 별도의 제어 신호가 인가되는 것을 알 수 있다. 이러한 제어 신호는 상기 제어부(107)(108)에 의해 각 화소부(111)(112)로 제공될 수 있다. 도 8에서, 제어 신호가 High 일때, 화소부(111)(112)가 빛에 노출되는 것으로 가정하면, W+IR 화소부(112)의 광 노출 시간이 RGB 화소부(111)의 광 노출 시간 보다 상대적으로 짧게 조절되는 것을 알 수 있다.
이와 같이, 별도의 제어 신호를 이용하여 빛에 더욱 민감한 W+IR 화소부(112)의 광 노출 시간을 빛에 덜 민감한 RGB 화소부(111)의 광 노출 시간 보다 적게하여 고화질의 영상을 얻는 것이 가능하다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 설명하였으나 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니한다. 즉, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능하며, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정의 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 적층형 이미지 센서의 전체 구조를 나타낸 도면,
도 2는 광 스펙트럼의 각 영역을 나타낸 도면,
도 3은 도 1에 따른 적층형 이미지 센서에 사용 가능한 컬러 필터의 일 예를 나타낸 도면,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 적층형 이미지 센서의 개략적인 단면을 나타낸 도면,
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 적층형 이미지 센서의 전체 구조를 나타낸 도면,
도 6은 도 5에 따른 적층형 이미지 센서에 사용 가능한 컬러 필터의 일 예를 나타낸 도면,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 리드 아웃 회로를 나타낸 도면,
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 각각의 화소를 별도로 제어하기 위한 신호의 일 예를 나타낸 도면,
도 9 내지 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따라 제 2 수광부와 제 3 수광부가 일체로 또는 독립적으로 형성된 예를 나타낸 도면이다.
<도면의 주요부호에 대한 설명>
101 : 제 1 수광부 102 : 제 2 수광부
103 : 제 3 수광부 104 : 컬러파트
105 : 투명파트 106 : 컬러 필터
111 : RGB 화소부 112 : W+IR 화소부

Claims (18)

  1. 광 스펙트럼의 가시 영역의 특정 영역에 해당하는 빛을 검출하는 제 1 수광부;
    상기 제 1 수광부와 동일한 층에 형성되며, 상기 광 스펙트럼의 가시 영역에 해당하는 모든 빛을 검출하는 제 2 수광부; 및
    상기 제 1 수광부 또는 상기 제 2 수광부의 하부에 형성되며, 상기 광 스펙트럼의 적외 영역에 해당하는 빛을 검출하는 제 3 수광부; 를 포함하고,
    상기 제 1 수광부 및 상기 제 2 수광부는 상기 적외 영역에 해당하는 빛을 투과시키고, 상기 제 3 수광부는 상기 제 1 수광부 또는 상기 제 2 수광부에서 투과된 상기 적외 영역에 해당하는 빛을 검출하는 적층형 이미지 센서.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 수광부는 입력되는 빛에 대한 색 정보를 추출하는 것을 특징으로 하는 적층형 이미지 센서.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 색 정보는 RGB 신호 또는 CMY 신호인 것을 특징으로 하는 적층형 이미지 센서.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 수광부는 적색광, 녹색광 또는 청색광을 감지하고 그 감지된 빛의 양을 전기적인 신호로 변환하여 출력하는 것을 특징으로 하는 적층형 이미지 센서.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 수광부는 백색광을 감지하고 그 감지된 빛의 양을 전기적인 신호로 변환하여 출력하는 것을 특징으로 하는 적층형 이미지 센서.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 3 수광부는 적외광을 감지하고 그 감지된 빛의 양을 전기적인 신호로 변환하여 출력하는 것을 특징으로 하는 적층형 이미지 센서.
  7. 삭제
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 이미지 센서는 상층과 하층 구조를 가지며,
    상기 상층에는 상기 제 1 수광부 및 상기 제 2 수광부가 형성되고, 상기 하층에는 상기 제 3 수광부가 형성되는 것을 특징으로 하는 적층형 이미지 센서.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 3 수광부는 상기 제 2 수광부의 하부에만 형성되는 것을 특징으로 하는 적층형 이미지 센서.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 수광부와 상기 제 3 수광부가 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 적층형 이미지 센서.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 수광부와 상기 제 3 수광부가 독립적으로 형성되는 것을 특징으로 하는 적층형 이미지 센서.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 이미지 센서는, 적외선 차단 기능이 없는 컬러필터를 더 포함하며,
    상기 컬러필터는, 상기 광 스펙트럼의 가시 영역의 특정 영역에 해당하는 빛과 적외 영역에 해당하는 빛을 투과시키는 컬러파트; 및 상기 광 스펙트럼의 모든 영역에 해당하는 빛을 투과시키는 투명파트; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 적층형 이미지 센서.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 컬러파트의 하부에는 상기 제 1 수광부가 배치되고, 상기 투명파트의 하부에는 상기 제 2 수광부가 배치되는 것을 특징으로 하는 적층형 이미지 센서.
  14. 광 스펙트럼의 가시 영역에 해당하는 빛 중 특정 영역에 해당하는 빛을 검출하는 RGB 화소부; 및
    상기 광 스펙트럼의 가시 영역에 해당하는 모든 빛과, 적외 영역에 해당하는 빛을 검출하는 W+IR 화소부; 를 포함하고,
    상기 W+IR 화소부는,
    상기 RGB 화소부와 동일한 층에 형성되며, 상기 광 스펙트럼의 가시 영역에 해당하는 모든 빛을 검출하는 W 화소부; 및
    상기 RGB 화소부 또는 상기 W 화소부의 하부에 형성되며, 상기 광 스펙트럼의 적외 영역에 해당하는 빛을 검출하는 IR 화소부; 를 포함하는 적층형 이미지 센서.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 RGB 화소부는 적색, 녹색 또는 청색 빛을 감지하고 그 감지된 빛의 양을 전기적인 신호로 변환하여 출력하는 다수의 수광소자로 구성되는 것을 특징으로 하는 적층형 이미지 센서.
  16. 삭제
  17. 제 14 항에 있어서,
    상기 RGB 화소부 및 상기 W+IR 화소부는 별도의 리드 아웃 회로에 의해 각각 제어되는 것을 특징으로 하는 적층형 이미지 센서.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 W+IR 화소부의 광 노출 시간이 상기 RGB 화소부의 광 노출 시간 보다 짧아지도록 상기 W+IR 화소부 및 상기 RGB 화소부가 각각 제어되는 것을 특징으로 하는 적층형 이미지 센서.
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