KR102429987B1 - Micro lens array and Image sensor module including the same and Manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 마이크로 렌즈 어레이 및 이를 포함하는 이미지 센서모듈과 그 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 어두운 환경에도 이미징이 가능하면서 소형화가 가능한 마이크로 렌즈 어레이 및 이를 포함하는 이미지 센서모듈과 그 제조방법에 관한 것이다.
한편, 본 발명의 일 실시형태에 따른 이미지 센서모듈은 투명한 기판과; 상기 기판의 표면에 패터닝된 홀이 형성되고, 금속으로 형성되는 제 1 흡수층과; 상기 제 1 흡수층에 형성된 홀을 채우면서 상기 제 1 흡수층의 표면에 형성되고, 투명한 폴리머로 형성되는 제 1 투과층과; 상기 제 1 흡수층에 형성된 홀의 패턴에 대응되는 패턴으로 패터닝된 홀을 형성하면서 상기 제 1 투과층의 표면에 형성되고, 불투명한 폴리머로 형성되는 제 2 흡수층과; 상기 제 2 흡수층에 형성된 홀을 채우면서 상기 제 2 흡수층의 표면에 형성되고, 투명한 폴리머로 형성되는 제 2 투과층과; 상기 제 2 흡수층에 형성된 홀의 패턴에 대응되는 패턴으로 상기 제 2 투과층의 표면에 형성되는 마이크로 렌즈를 포함하는 마이크로 렌즈 어레이와; 상기 마이크로 렌즈와 소정 간격 이격되어 배치되는 이미지 센서를 포함한다.The present invention relates to a micro lens array, an image sensor module including the same, and a manufacturing method thereof, and more particularly, to a micro lens array capable of imaging in a dark environment and downsizing, an image sensor module including the same, and a manufacturing method thereof. it's about
On the other hand, an image sensor module according to an embodiment of the present invention includes a transparent substrate; a first absorption layer having patterned holes formed on the surface of the substrate and formed of a metal; a first transmission layer formed on the surface of the first absorption layer while filling the holes formed in the first absorption layer and formed of a transparent polymer; a second absorption layer formed of an opaque polymer on the surface of the first transmission layer while forming holes patterned in a pattern corresponding to the pattern of holes formed in the first absorption layer; a second transmission layer formed on the surface of the second absorption layer while filling the holes formed in the second absorption layer and formed of a transparent polymer; a micro lens array including micro lenses formed on the surface of the second transmission layer in a pattern corresponding to the pattern of holes formed in the second absorption layer; and an image sensor disposed to be spaced apart from the micro lens by a predetermined distance.
Description
본 발명은 마이크로 렌즈 어레이 및 이를 포함하는 이미지 센서모듈과 그 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 어두운 환경에도 이미징이 가능하면서 소형화가 가능한 마이크로 렌즈 어레이 및 이를 포함하는 이미지 센서모듈과 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a micro lens array, an image sensor module including the same, and a manufacturing method thereof, and more particularly, to a micro lens array capable of imaging in a dark environment and downsizing, an image sensor module including the same, and a manufacturing method thereof. it's about
이미지 센서(image sensor)는 광학 영상을 전기 신호로 변환시키는 소자이다. 최근 들어, 컴퓨터 산업과 통신 산업의 발달에 따라 디지털 카메라, 캠코더, PCS(Personal Communication System), 게임 기기, 경비용 카메라, 의료용 마이크로 카메라 등 다양한 분야에서 성능이 향상된 이미지 센서의 수요가 증대되고 있다.An image sensor is a device that converts an optical image into an electrical signal. Recently, with the development of the computer industry and the communication industry, the demand for an image sensor with improved performance is increasing in various fields such as digital cameras, camcorders, personal communication systems (PCS), game devices, security cameras, and medical micro cameras.
일반적인 이미지 센서는 픽셀 어레이를 구비하고 각 픽셀은 광전 변환 기능을 갖는 포토 다이오드를 구비한다. 그리고, 각 픽셀은 컬러 필터를 구비하여 특정 영역의 파장의 광을 필터링함으로써 포토 다이오드에서 광전 변환된다.A typical image sensor includes a pixel array, and each pixel includes a photodiode having a photoelectric conversion function. In addition, each pixel is provided with a color filter to filter light having a wavelength of a specific region, thereby being photoelectrically converted by a photodiode.
이러한 이미지 센서에서, 인접 픽셀 간의 빛의 분광(spectrum) 차이에 의해 광학적 크로스토크가 발생될 수 있다. 따라서, 이에 대한 픽셀 간 크로스토크 현상을 방지하는 대책이 요구되고 있다.In such an image sensor, optical crosstalk may occur due to a difference in the spectrum of light between adjacent pixels. Therefore, there is a need for a countermeasure for preventing the crosstalk phenomenon between pixels.
한편, 최근에는 이미지 센서가 사용되는 기기의 높은 해상도 구현을 위하여 이미지 센서의 화소 수는 증가하고 있으나, 이에 따라 이미지 센서에서 광을 받는 영역의 면적은 점차 감소하고 있다. 이는 각 픽셀 상에 입사되는 광량 또한 감소한다는 것을 의미한다.Meanwhile, in recent years, the number of pixels of an image sensor is increasing in order to realize a high resolution of a device using the image sensor, but the area of a region receiving light from the image sensor is gradually decreasing accordingly. This means that the amount of light incident on each pixel also decreases.
그리고, 광을 받아들이는 픽셀의 광활성 부분은 총 픽셀 영역의 50% 또는 그 미만이기 때문에, 픽셀 어레이 상부에 마이크로 렌즈 어레이를 형성함으로써, 픽셀의 광활성 영역으로 입사하는 광량을 증가시키는 것이 바람직하다.And, since the photoactive portion of the pixel receiving light is 50% or less of the total pixel area, it is preferable to increase the amount of light incident to the photoactive area of the pixel by forming a micro lens array on the pixel array.
상기와 같은 문제점의 인식으로 인해 문제점을 해결하기 위한 다양한 제안이 있었다.Due to the recognition of the above problems, there have been various proposals for solving the problems.
(특허문헌 1)에는 유리기판 윗면과 아랫면에 흡수층인 흑색폴리머를 패터닝하여 여러 유리기판을 적층하는 방식이 제안되었다. 하지만, 이러한 제안은 유리기판을 적층하여 렌즈의 두께가 두꺼워지는 문제가 있다.(Patent Document 1) proposes a method of stacking several glass substrates by patterning a black polymer as an absorption layer on the upper and lower surfaces of the glass substrate. However, this proposal has a problem in that the thickness of the lens is increased by laminating a glass substrate.
(특허문헌 2)에서는 이미지의 서로 다른 세그먼트를 관측하기 위하여 형상이 서로 다른 렌즈의 배열이 포함된 구성이 제안되었다. 하지만, 이러한 제안은 렌즈배열과 이미지센서 사이에 흡수층-투과층 멀티레이어 구조를 포함하지 않아 시야각을 조절하는 것이 불가능하다는 문제가 있다.In (Patent Document 2), a configuration in which an arrangement of lenses having different shapes is included in order to observe different segments of an image has been proposed. However, this proposal has a problem in that it is impossible to adjust the viewing angle because it does not include an absorbing layer-transmissive layer multi-layer structure between the lens array and the image sensor.
상기의 배경기술로서 설명된 내용은 본 발명에 대한 배경을 이해하기 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.The content described as the above background art is only for understanding the background of the present invention, and should not be taken as an acknowledgment that it corresponds to the prior art already known to those of ordinary skill in the art.
본 발명은 렌즈의 전체 길이를 줄이면서 마이크로 렌즈 사이의 광학 크로스토크(cross-talk)를 저감시킬 수 있는 마이크로 렌즈 어레이 및 이를 포함하는 이미지 센서모듈과 그 제조방법을 제공한다.The present invention provides a micro lens array capable of reducing optical cross-talk between micro lenses while reducing the overall length of the lenses, an image sensor module including the same, and a manufacturing method thereof.
또한, 본 발명은 마이크로 렌즈 사이에서 들어오는 가시광 및 적외선 스펙트럼의 빛을 차단할 수 있도록 금속 박막층과 흑색 폴리머층이 혼합된 마이크로 렌즈 어레이 및 이를 포함하는 이미지 센서모듈과 그 제조방법을 제공한다.In addition, the present invention provides a micro lens array in which a metal thin film layer and a black polymer layer are mixed to block visible light and infrared spectrum light entering between the micro lenses, an image sensor module including the same, and a manufacturing method thereof.
본 발명의 일 실시형태에 따른 마이크로 렌즈 어레이는 이미지 센서 모듈에 적용되는 마이크로 렌즈 어레이로서, 투명한 기판과; 상기 기판의 표면에 패터닝된 홀이 형성되고, 금속으로 형성되는 제 1 흡수층과; 상기 제 1 흡수층에 형성된 홀을 채우면서 상기 제 1 흡수층의 표면에 형성되고, 투명한 폴리머로 형성되는 제 1 투과층과; 상기 제 1 흡수층에 형성된 홀의 패턴에 대응되는 패턴으로 패터닝된 홀을 형성하면서 상기 제 1 투과층의 표면에 형성되고, 불투명한 폴리머로 형성되는 제 2 흡수층과; 상기 제 2 흡수층에 형성된 홀을 채우면서 상기 제 2 흡수층의 표면에 형성되고, 투명한 폴리머로 형성되는 제 2 투과층과; 상기 제 2 흡수층에 형성된 홀의 패턴에 대응되는 패턴으로 상기 제 2 투과층의 표면에 형성되는 마이크로 렌즈를 포함한다.A micro lens array according to an embodiment of the present invention is a micro lens array applied to an image sensor module, comprising: a transparent substrate; a first absorption layer having patterned holes formed on the surface of the substrate and formed of a metal; a first transmission layer formed on the surface of the first absorption layer while filling the holes formed in the first absorption layer and formed of a transparent polymer; a second absorption layer formed of an opaque polymer on the surface of the first transmission layer while forming holes patterned in a pattern corresponding to the pattern of holes formed in the first absorption layer; a second transmission layer formed on the surface of the second absorption layer while filling the holes formed in the second absorption layer and formed of a transparent polymer; and a microlens formed on the surface of the second transmission layer in a pattern corresponding to the pattern of holes formed in the second absorption layer.
상기 제 2 흡수층과 제 2 투과층은 복수 회수로 반복되어 형성되는 것을 특징으로 한다.The second absorption layer and the second transmission layer are repeatedly formed a plurality of times.
상기 제 1 흡수층과 제 2 흡수층은 가시광 및 적외선(IR)의 투과를 차단하는 것을 특징으로 한다.The first absorption layer and the second absorption layer block transmission of visible light and infrared (IR) light.
한편, 본 발명의 일 실시형태에 따른 이미지 센서모듈은 투명한 기판과; 상기 기판의 표면에 패터닝된 홀이 형성되고, 금속으로 형성되는 제 1 흡수층과; 상기 제 1 흡수층에 형성된 홀을 채우면서 상기 제 1 흡수층의 표면에 형성되고, 투명한 폴리머로 형성되는 제 1 투과층과; 상기 제 1 흡수층에 형성된 홀의 패턴에 대응되는 패턴으로 패터닝된 홀을 형성하면서 상기 제 1 투과층의 표면에 형성되고, 불투명한 폴리머로 형성되는 제 2 흡수층과; 상기 제 2 흡수층에 형성된 홀을 채우면서 상기 제 2 흡수층의 표면에 형성되고, 투명한 폴리머로 형성되는 제 2 투과층과; 상기 제 2 흡수층에 형성된 홀의 패턴에 대응되는 패턴으로 상기 제 2 투과층의 표면에 형성되는 마이크로 렌즈를 포함하는 마이크로 렌즈 어레이와; 상기 마이크로 렌즈와 소정 간격 이격되어 배치되는 이미지 센서를 포함한다.On the other hand, an image sensor module according to an embodiment of the present invention includes a transparent substrate; a first absorption layer having patterned holes formed on the surface of the substrate and formed of a metal; a first transmission layer formed on the surface of the first absorption layer while filling the holes formed in the first absorption layer and formed of a transparent polymer; a second absorption layer formed of an opaque polymer on the surface of the first transmission layer while forming holes patterned in a pattern corresponding to the pattern of holes formed in the first absorption layer; a second transmission layer formed on the surface of the second absorption layer while filling the holes formed in the second absorption layer and formed of a transparent polymer; a micro lens array including micro lenses formed on the surface of the second transmission layer in a pattern corresponding to the pattern of holes formed in the second absorption layer; and an image sensor disposed to be spaced apart from the micro lens by a predetermined distance.
상기 마이크로 렌즈와 이미지 센서가 이격된 공간은 빈 공간으로 형성되는 것을 특징으로 한다.The space in which the micro lens and the image sensor are spaced apart is characterized in that it is formed as an empty space.
상기 마이크로 렌즈와 이미지 센서가 이격된 거리는 상기 마이크로 렌즈의 초점거리에 대응되는 것을 특징으로 한다.A distance between the micro lens and the image sensor may correspond to a focal length of the micro lens.
상기 마이크로 렌즈 어레이의 제 2 흡수층과 제 2 투과층은 복수 회수로 반복되어 형성되는 것을 특징으로 한다.The second absorption layer and the second transmission layer of the microlens array are repeatedly formed a plurality of times.
한편, 본 발명의 일 실시형태에 따른 이미지 센서모듈의 제조방법은 이미지 센서 모듈을 제조하는 방법으로서, 마이크로 렌즈가 형성되는 마이크로 렌즈 어레이를 준비하는 과정과; 이미지 센서를 준비하는 과정과; 상기 마이크로 렌즈 어레이의 마이크로 렌즈가 이미지 센서의 센싱면을 향하도록 배치하고, 상기 마이크로 렌즈와 이미지 센서의 센싱면을 소정 간격 이격시켜 결합하는 과정을 포함한다.Meanwhile, a method of manufacturing an image sensor module according to an embodiment of the present invention is a method of manufacturing an image sensor module, comprising the steps of: preparing a micro lens array on which micro lenses are formed; preparing an image sensor; and disposing the microlenses of the microlens array to face the sensing surface of the image sensor, and coupling the microlenses and the sensing surface of the image sensor by a predetermined distance apart.
상기 마이크로 렌즈 어레이를 준비하는 과정은, 투명한 기판을 준비하는 단계와; 상기 기판의 표면에 금속소재를 이용하여 패터닝된 홀이 형성된 제 1 흡수층을 형성하는 단계와; 투명한 폴리머를 이용하여 상기 제 1 흡수층에 형성된 홀을 채우면서 상기 제 1 흡수층의 표면에 제 1 투과층을 형성하는 단계와; 불투명한 폴리머를 이용하여 상기 제 1 흡수층에 형성된 홀의 패턴에 대응되는 패턴으로 패터닝된 홀을 형성하면서 상기 제 1 투과층의 표면에 제 2 흡수층을 형성하는 단계와; 투명한 폴리머를 이용하여 상기 제 2 흡수층에 형성된 홀을 채우면서 상기 제 2 흡수층의 표면에 제 2 투과층을 형성하는 단계와; 상기 제 2 흡수층에 형성된 홀의 패턴에 대응되는 패턴으로 상기 제 2 투과층의 표면에 마이크로 렌즈를 형성하는 단계를 포함한다.The process of preparing the micro lens array includes: preparing a transparent substrate; forming a first absorption layer having holes patterned on the surface of the substrate using a metal material; forming a first transmission layer on the surface of the first absorption layer while filling the holes formed in the first absorption layer using a transparent polymer; forming a second absorption layer on the surface of the first transmission layer while forming holes patterned in a pattern corresponding to the pattern of the holes formed in the first absorption layer using an opaque polymer; forming a second transmission layer on the surface of the second absorption layer while filling the holes formed in the second absorption layer using a transparent polymer; and forming microlenses on the surface of the second transmission layer in a pattern corresponding to the pattern of holes formed in the second absorption layer.
상기 제 2 흡수층을 형성하는 단계와 제 2 투과층을 형성하는 단계는 복수 회수로 반복되어 실시되는 것을 특징으로 한다.The step of forming the second absorption layer and the step of forming the second transmission layer are repeated a plurality of times.
상기 제 1 흡수층을 형성하는 단계는, 상기 기판의 표면에 LOR 및 GXR 물질을 코팅한 후 홀패턴이 형성된 마스크를 이용한 포토리소그래피(Photolithography) 공정으로 상기 홀패턴에 대응되는 패턴으로 더미 제 1 흡수층패턴을 형성하는 과정과; 상기 제 1 흡수층패턴이 형성된 기판의 표면 전체에 금속을 증착시키는 과정과; 상기 제 1 흡수층패턴을 제거하여 상기 홀패턴에 대응되는 패턴을 갖는 제 1 흡수층을 기판의 표면에 잔류시키는 과정을 포함한다.The forming of the first absorber layer may include coating LOR and GXR materials on the surface of the substrate and then using a photolithography process using a mask on which a hole pattern is formed. the process of forming a; depositing a metal on the entire surface of the substrate on which the first absorption layer pattern is formed; and removing the first absorption layer pattern to leave a first absorption layer having a pattern corresponding to the hole pattern on the surface of the substrate.
상기 제 1 투과층을 형성하는 단계에서, 상기 투명한 폴리머는 열경화성 감광액인 것을 특징으로 한다.In the step of forming the first transmission layer, the transparent polymer is a thermosetting photoresist.
상기 마이크로 렌즈를 형성하는 단계는, 상기 제 2 흡수층에 형성된 홀의 패턴에 대응되는 패턴으로 상기 제 2 투과층의 표면에 마이크로 렌즈패턴을 형성하는 과정과; 상기 마이크로 렌즈패턴을 열처리하여 반구 형상을 갖는 복수개의 마이크로 렌즈를 형성하는 과정을 포함한다.The forming of the microlens may include: forming a microlens pattern on the surface of the second transmission layer in a pattern corresponding to the pattern of holes formed in the second absorption layer; and heat-treating the micro lens pattern to form a plurality of micro lenses having a hemispherical shape.
상기 마이크로 렌즈패턴은 열가소성 감광액을 사용하여 형성하는 것을 특징으로 한다.The micro lens pattern is characterized in that it is formed using a thermoplastic photoresist.
상기 마이크로 렌즈와 이미지 센서의 센싱면을 소정 간격 이격시켜 결합하는 과정은, 상기 마이크로 렌즈와 이미지 센서의 센싱면을 상기 마이크로 렌즈의 초점거리에 대응되는 거리만큼 이격시켜 결합하는 것을 특징으로 한다.The process of coupling the micro lens and the sensing surface of the image sensor by a predetermined distance is characterized in that the micro lens and the sensing surface of the image sensor are spaced apart by a distance corresponding to the focal length of the micro lens and coupled.
본 발명의 실시예에 따르면, 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the following effects can be expected.
첫째, 짧은 초점거리를 갖는 마이크로 렌즈를 사용할 뿐 아니라 광학 크로스토크 저감 구조 또한 반도체 공정 방법을 이용하여 렌즈의 전체적인 두께를 초박형으로 제작가능다하는 장점이 있다.First, there is an advantage in that not only a micro lens having a short focal length is used, but also the optical crosstalk reduction structure and the overall thickness of the lens can be manufactured in an ultra-thin using a semiconductor process method.
둘째, 얇은 두께의 구조로도 마이크로 렌즈 사이에 가시광 영역의 빛뿐 아니라 근적외선(NIR) 영역의 빛을 차단함으로써, 가시광 이미징 및 근적외선 이미징 시에 이미지의 대비(contrast) 및 이미지 해상도(Modulation Transfer Function, MTF)를 향상시킬 수 있는 장점이 있다.Second, even with a thin structure, the image contrast and image resolution (Modulation Transfer Function, MTF) during visible light imaging and near-infrared imaging by blocking light in the near-infrared (NIR) region as well as the light in the visible region between the micro lenses. ) can be improved.
셋째, 금속 박막인 제 1 흡수층의 아래에 흑색 폴리머가 코팅되어 형성되는 제 2 흡수층을 형성하여 이미지 센서에서 반사된 빛이 제 1 흡수층에 재반사되어 들어오는 허상(Ghost image)를 방지할 수 있다.Third, by forming a second absorption layer formed by coating a black polymer under the first absorption layer, which is a thin metal film, a ghost image in which light reflected from the image sensor is reflected back to the first absorption layer can be prevented.
넷째, 이미징 시에 마이크로렌즈 어레이가 역방향으로 형성되어 있고, 그 상부에 유리 기판(glass window)이 배치되어 빛을 굴절시켜 시야각을 확대시키는 효과를 기대할 수 있다.Fourth, the microlens array is formed in the reverse direction during imaging, and a glass window is disposed on the top to refract light, thereby expanding the viewing angle can be expected.
다섯째, 본 발명을 이용하여 획득된 영상은 중첩도에 따라 고화질 이미지 합성 및 3 차원 카메라용 3D 깊이 정보 추출 응용에 사용될 수 있다.Fifth, the image obtained using the present invention can be used for high-quality image synthesis and 3D depth information extraction application for a 3D camera according to the degree of overlap.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서모듈을 보여주는 단면도이고,
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서모듈의 제조방법을 보여주는 도면이며,
도 3a는 비교예와 실시예에 따른 마이크로 렌즈 어레이의 투과도를 비교한 그래프이고,
도 3b는 비교예와 실시예에 따른 마이크로 렌즈 어레이의 반사도를 비교한 그래프이며,
도 4는 비교예와 실시예에 따른 마이크로 렌즈 어레이의 광 경로 이미지를 보여주는 사진이고,
도 5는 비교예와 실시예에 따른 이미지 센서모듈의 허상 이미지를 보여주는 사진이며,
도 6a는 비교예와 실시예에 따른 이미지 센서모듈의 이미지 촬영 후를 비교한 사진이고,
도 6b는 비교예와 실시예에 따른 이미지 센서모듈의 이미지 해상도(Resolution)를 비교한 그래프이며,
도 6c는 비교예와 실시예에 따른 이미지 센서모듈의 대비(Contrast)를 비교한 그래프이다.1 is a cross-sectional view showing an image sensor module according to an embodiment of the present invention;
2A and 2B are views showing a method of manufacturing an image sensor module according to an embodiment of the present invention;
3a is a graph comparing the transmittance of a micro lens array according to a comparative example and an embodiment;
Figure 3b is a graph comparing the reflectivity of the micro lens array according to the comparative example and the embodiment,
4 is a photograph showing an optical path image of a micro lens array according to a comparative example and an embodiment;
5 is a photograph showing a virtual image image of an image sensor module according to a comparative example and an embodiment;
Figure 6a is a photograph comparing the image after taking the image sensor module according to the comparative example and the embodiment,
Figure 6b is a graph comparing the image resolution (Resolution) of the image sensor module according to the comparative example and the embodiment,
6C is a graph comparing the contrast of the image sensor module according to the comparative example and the embodiment.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in a variety of different forms, only these embodiments allow the disclosure of the present invention to be complete, and the scope of the invention to those of ordinary skill in the art completely It is provided to inform you. In the drawings, like reference numerals refer to like elements.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서모듈을 보여주는 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing an image sensor module according to an embodiment of the present invention.
도면에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서모듈은 크게 마이크로 렌즈 어레이(100)와 이미지 센서(200)로 이루어진다. 이때 마이크로 렌즈 어레이(100)와 이미지 센서(200)는 소정 간격 이격되어 결합됨으로써 패키지 된다.As shown in the drawings, the image sensor module according to an embodiment of the present invention is largely composed of a
마이크로 렌즈 어레이(100)는 외부에서 이미지 센서(200)로 입사되는 광 중 가시광 영역의 광뿐만 아니라 근적외선(NIR) 영역의 광을 차단시키면서, 짧은 초점거리를 갖도록 하는 구성이다.The
이를 위하여 마이크로 렌즈 어레이(100)는 투명한 기판(110)과; 상기 기판(110)의 표면에 패터닝된 홀(170)이 형성되고, 금속으로 형성되는 제 1 흡수층(120)과; 상기 제 1 흡수층(120)에 형성된 홀(170)을 채우면서 상기 제 1 흡수층(120)의 표면에 형성되고, 투명한 폴리머로 형성되는 제 1 투과층(130)과; 상기 제 1 흡수층(120)에 형성된 홀(170)의 패턴에 대응되는 패턴으로 패터닝된 홀(170)을 형성하면서 상기 제 1 투과층(130)의 표면에 형성되고, 불투명한 폴리머로 형성되는 제 2 흡수층(140)과; 상기 제 2 흡수층(140)에 형성된 홀(170)을 채우면서 상기 제 2 흡수층(140)의 표면에 형성되고, 투명한 폴리머로 형성되는 제 2 투과층(150)과; 상기 제 2 흡수층(140)에 형성된 홀(170)의 패턴에 대응되는 패턴으로 상기 제 2 투과층(150)의 표면에 형성되는 마이크로 렌즈(160)를 포함한다.To this end, the
이때, 상기 제 2 흡수층(140)과 제 2 투과층(150)은 복수 회수로 반복되어 형성될 수 있다. 예를 들어 본 실시예에서는 제 2 흡수층(140)과 제 2 투과층(150)을 2회 반복하여 형성하였다.In this case, the
상기 기판(110)은 광이 투과되는 기판으로서, 제 1 흡수층(120), 제 1 투과층(130), 제 2 흡수층(140) 및 제 2 투과층(150)을 형성하기 위한 베이스 역할을 한다. 예를 들어 기판은 유리(glass window)로 형성될 수 있다.The
제 1 흡수층(120)은 금속소재를 패터닝하여 형성되는 층으로서, 제 1 흡수층(120)에 의해 마이크로 렌즈 어레이(100)로 입사되는 광 중 적외선(IR), 특히 근적외선(NIR) 영역의 광을 차단시킨다. 이때 제 1 흡수층(120)은 크롬(Cr)을 사용하여 형성할 수 있다. 그리고, 제 1 흡수층(120)의 두께는 100㎚ 수준으로 형성하는 것이 바람직하다.The
한편, 제 1 흡수층(120)은 홀(170)을 패터닝하여 형성한다. 이때 홀(170)은 마이크로 렌즈 어레이(100)로 입사되는 광이 투과되어 이미지 센서에 도달되도록 광의 입사 경로의 형성한다.Meanwhile, the
제 1 투과층(130)은 마이크로 렌즈 어레이(100)로 입사되는 광을 투과시키고, 제 1 흡수층(120)과 제 2 흡수층(140)의 간격을 유지하도록 형성되는 층으로서, 투명한 폴리머를 사용하여 형성할 수 있다.The
제 2 흡수층(140)은 제 1 투과층(130)의 홀(170)을 통하여 입사된 광이 이미지 센서(200)에서 반사되어 제 1 흡수층(120)에 재반사되면서 다시 이미지 센서(200)로 입사되는 것을 방지하는 층으로서, 광이 투과되지 못하도록 불투명한 폴리머를 사용하여 형성된다. 이때 제 2 흡수층(140)에는 제 1 흡수층(120)에 형성된 홀(170)의 패턴에 대응되는 홀(170)이 패터닝되어 형성된다.In the
제 2 투과층(150)은 제 1 투과층(130)과 마찬가지로 마이크로 렌즈 어레이(100)로 입사되는 광을 투과시키고, 제 2 흡수층(140)과 마이크로 렌즈(160)의 간격을 유지하도록 형성되는 층으로서, 투명한 폴리머를 사용하여 형성할 수 있다.The
이때 제 2 흡수층(140)과 제 2 투과층(150)은 이미지 센서 모듈의 스펙에 따라 복수 회수로 반복되어 형성될 수 있다. 본 실시예에서는 제 2 흡수층(140)과 제 2 투과층(150)을 2회 반복하여 형성함에 따라 제 2 흡수층(140), 제 2 투과층(150), 제 2 흡수층(140) 및 제 2 투과층(150)의 순으로 형성된다.In this case, the
한편, 마이크로 렌즈(160)는 픽셀의 광활성 영역으로 입사하는 광량을 증가시키는 수단으로서, 제 1 투과층(130) 및 제 2 투과층(150)에 형성된 홀(170)의 패턴에 대응되는 위치에 반구의 형상으로 형성된다.Meanwhile, the
그리고, 이미지 센서(200)는 광학 영상을 전기 신호로 변환시키는 소자로서, 통상의 이미지 센서모듈에 적용되는 이미지 센서가 적용될 수 있다.In addition, the
한편, 마이크로 렌즈 어레이(100)와 이미지 센서(200)는 마이크로 렌즈 어레이(100)의 마이크로 렌즈(160)가 이미지 센서(200)의 센싱면을 향하도록 배치되고, 소정 간격 이격된 상태로 결합되어 패키징된다.On the other hand, the
이때 마이크로 렌즈(160)와 이미지 센서(200)가 이격된 공간(S)은 빈 공간으로 형성되고, 마이크로 렌즈(160)와 이미지 센서(200)가 이격된 거리는 마이크로 렌즈(160)의 초점거리에 대응되도록 형성되는 것이 바람직하다.At this time, the space S where the
상기와 같이 구성되는 이미지 센서모듈의 제조방법에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.A method of manufacturing the image sensor module configured as described above will be described with reference to the drawings.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서모듈의 제조방법을 보여주는 도면이다.2A and 2B are diagrams illustrating a method of manufacturing an image sensor module according to an embodiment of the present invention.
도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서모듈의 제조방법은 마이크로 렌즈(160)가 형성되는 마이크로 렌즈 어레이(100)를 준비하는 과정과; 이미지 센서(200)를 준비하는 과정과; 상기 마이크로 렌즈 어레이(100)의 마이크로 렌즈(160)가 이미지 센서(200)의 센싱면을 향하도록 배치하고, 상기 마이크로 렌즈(160)와 이미지 센서(200)의 센싱면을 소정 간격 이격시켜 결합하는 과정을 포함한다.As shown in FIGS. 2A and 2B , a method of manufacturing an image sensor module according to an embodiment of the present invention includes the steps of preparing a
마이크로 렌즈 어레이(100)를 준비하는 과정은 기판(110)에 제 1 흡수층(120), 제 1 투과층(130), 제 2 흡수층(140), 제 2 투과층(150) 및 마이크로 렌즈(160)를 순차적으로 형성하는 과정이다.The process of preparing the
부연하자면, 먼저, 투명한 기판(110)을 준비하는 단계와; 상기 기판(110)의 표면에 금속소재를 이용하여 패터닝된 홀(170)이 형성된 제 1 흡수층(120)을 형성하는 단계와; 투명한 폴리머를 이용하여 상기 제 1 흡수층(120)에 형성된 홀(170)을 채우면서 상기 제 1 흡수층(120)의 표면에 제 1 투과층(130)을 형성하는 단계와; 불투명한 폴리머를 이용하여 상기 제 1 흡수층(120)에 형성된 홀(170)의 패턴에 대응되는 패턴으로 패터닝된 홀(170)을 형성하면서 상기 제 1 투과층(130)의 표면에 제 2 흡수층(140)을 형성하는 단계와; 투명한 폴리머를 이용하여 상기 제 2 흡수층(140)에 형성된 홀(170)을 채우면서 상기 제 2 흡수층(140)의 표면에 제 2 투과층(150)을 형성하는 단계와; 상기 제 2 흡수층(140)에 형성된 홀(170)의 패턴에 대응되는 패턴으로 상기 제 2 투과층(150)의 표면에 마이크로 렌즈(160)를 형성하는 단계를 포함한다.In other words, first, preparing a
투명한 기판(110)을 준비하는 단계는 광이 투과되는 기판(110)을 준비하는 단계로서, 기판(110)은 유리(glass window)로 준비한다.The step of preparing the
제 1 흡수층(120)을 형성하는 단계는 기판(110)의 표면에 적외선 영역의 빛을 차단시킬 수 있는 금속 박막을 패터닝하여 형성하는 단계로서, 반도체 공정에 사용되는 포토리소그래피(Photolithography) 공정과 리프트 오프(Lift-off) 공정을 이용한다.The step of forming the
부연하자면, 제 1 흡수층(120)을 형성하는 단계는 상기 기판(110)의 표면에 LOR(111) 및 GXR 물질(112)을 코팅한 후 홀패턴(114)이 형성된 마스크(113)를 이용한 포토리소그래피(Photolithography) 공정으로 상기 홀패턴(114)에 대응되는 영역 이외의 영역에 형성된 LOR(111a) 및 GXR 물질(112a)를 제거하여 상기 홀패턴(114)에 대응되는 패턴으로 더미 제 1 흡수층패턴(111b, 112b)을 형성한다.(도 2a의 (a) 내지 (c) 참조)In other words, in the step of forming the
그런다음, 상기 제 1 흡수층패턴(111b, 112b)이 형성된 기판(110)의 표면 전체에 금속(120, 121)을 증착시킨다.(도 2a의 (d) 참조)Then,
그리고, 상기 제 1 흡수층패턴(111b, 112b)을 제거하여 상기 홀패턴(114)에 대응되는 패턴을 갖는 제 1 흡수층(120)을 기판(110)의 표면에 잔류시킨다.(도 2a의 (e) 참조)Then, the first
이렇게 제 1 흡수층(120)이 형성되었다면 제 1 흡수층(120)을 덮는 제 1 투과층(130)을 형성한다.When the
제 1 투과층(130)을 형성하는 단계는 제 1 흡수층(120)에 형성된 홀(170)을 채우면서 상기 제 1 흡수층(120)의 표면에 투명한 폴리머층을 형성하는 단계로서, 빛이 투과되는 투명한 폴리머를 이용하여 제 1 투과층(130)을 형성한다.(도 2a의 (f) 참조)The step of forming the
이때 투명한 폴리머는 열경화성 감광액을 사용하는 것이 바람직하며, 제 1 투과층(130)은 투명한 열경화성 감광액을 제 1 투과층(130)의 표면에 코팅한 다음 UV에 노출시켜 경화시킴으로써 형성할 수 있다.In this case, it is preferable to use a thermosetting photoresist for the transparent polymer, and the
제 2 흡수층(140)을 형성하는 단계는 이미지 센서(200)에서 반사된 빛이 제 1 흡수층(120)에 재반사되어 들어오는 허상(Ghost image)를 방지할 수 있도록 제 1 투과층(130)의 표면에 불투명한 폴리머를 이용하여 상기 제 1 투과층(130)의 표면에 불투명한 폴리머층을 형성하는 단계이다.In the step of forming the
이때 제 2 흡수층(140)에는 상기 제 1 흡수층(120)에 형성된 홀(170)의 패턴에 대응되는 패턴으로 패터닝된 홀(170)을 형성한다.(도 2a의 (g) 참조)At this time, in the second
그리고, 불투명한 폴리머는 빛이 투과되는 것을 차단할 수 있는 소재를 이용하는 것이 바람직하다. 예를 들어 불투명한 폴리머는 흑색의 열경화성 감광액을 사용하는 것이 바람직하며, 제 2 흡수층(140)은 흑색의 열경화성 감광액을 제 1 흡수층(120)의 표면에 패터닝하면서 코팅한 다음 UV에 노출시켜 경화시킴으로써 형성할 수 있다.In addition, it is preferable to use a material that can block light from being transmitted as the opaque polymer. For example, it is preferable to use a black thermosetting photoresist for the opaque polymer, and the second
제 2 투과층(150)을 형성하는 단계는 제 1 투과층(130)을 형성하는 단계와 마찬가지로 제 2 흡수층(140)에 형성된 홀(170)을 채우면서 상기 제 2 흡수층(140)의 표면에 투명한 폴리머층을 형성하는 단계로서, 빛이 투과되는 투명한 폴리머를 이용하여 제 2 투과층(150)을 형성한다.(도 2a의 (h) 참조)The step of forming the
특히, 상기 제 2 흡수층(140)을 형성하는 단계와 제 2 투과층(150)을 형성하는 단계는 복수 회수로 반복되어 실시될 수 있다. 본 실시예에서는 제 2 흡수층(140)을 형성하는 단계와 제 2 투과층(150)을 형성하는 단계를 2번씩 실시하였다.(도 2a의 (h) 참조)In particular, the steps of forming the
이때 투명한 폴리머는 열경화성 감광액을 사용하는 것이 바람직하며, 제 2 투과층(150)은 투명한 열경화성 감광액을 제 2 투과층(150)의 표면에 코팅한 다음 UV에 노출시켜 경화시킴으로써 형성할 수 있다.At this time, it is preferable to use a thermosetting photoresist for the transparent polymer, and the
마이크로 렌즈(160)를 형성하는 단계는 제 2 흡수층(140)에 형성된 홀(170)의 패턴에 대응되는 패턴으로 제 2 투과층(150)의 표면에 마이크로 렌즈(160)를 형성하는 단계이다.The step of forming the
마이크로 렌즈(160)를 형성하기 위하여 제 2 흡수층(140)에 형성된 홀(170)의 패턴에 대응되는 패턴으로 상기 제 2 투과층(150)의 표면에 마이크로 렌즈패턴(161)을 형성한다.(도 2a의 (i) 참조)In order to form the
이때 마이크로 렌즈패턴(161)은 열가소성 감광액을 사용하여 형성하는 것이 바람직하며, 마이크로 렌즈패턴(161)은 열가소성 감광액을 제 2 투과층(150)의 표면에 패터닝하면서 코팅한 다음 UV에 노출시켜 경화시킴으로써 형성할 수 있다.At this time, the
이렇게 제 2 투과층(150)의 표면에 패터닝된 마이크로 렌즈패턴(161)이 형성되었다면, 마이크로 렌즈패턴(161)을 열처리하여 마이크로 렌즈패턴(161)을 열 리플로우(thermal reflow)시켜서 반구 형상을 갖는 복수개의 마이크로 렌즈(160)를 형성한다.(도 2a의 (j) 참조)If the patterned
상기와 같은 단계를 통하여 마이크로 렌즈 어레이(100)가 준비되었다면, 이미지 센서를 준비한다.If the
이미지 센서(200)를 준비하는 과정은 통상의 이미지 센서모듈에 적용되는 이미지 센서(200)를 준비한다.The process of preparing the
이렇게 마이크로 렌즈 어레이(100)와 이미지 센서(200)가 준비되었다면, 마이크로 렌즈 어레이(100)와 이미지 센서(200)를 결합하여 패키징한다.If the
마이크로 렌즈 어레이(100)와 이미지 센서(200)를 결합하는 과정은 마이크로 렌즈 어레이(100)의 마이크로 렌즈(160)가 이미지 센서(200)의 센싱면을 향하도록 배치하고, 상기 마이크로 렌즈(160)와 이미지 센서(200)의 센싱면을 소정 간격 이격시켜 결합시킨다.(도 2a의 (k) 참조)In the process of combining the
이때 마이크로 렌즈(160)와 이미지 센서(200)가 이격된 공간(S)은 빈 공간으로 형성하고, 마이크로 렌즈(160)와 이미지 센서(200)의 센싱면을 상기 마이크로 렌즈(160)의 초점거리에 대응되는 거리만큼 이격시켜 결합한다.At this time, the space S separated from the
다음으로, 비교예와 실시예를 통하여 본 발명을 설명한다.Next, the present invention will be described through comparative examples and examples.
먼저, 비교예와 실시예에 따른 마이크로 렌즈 어레이의 투과도와 반사도를 비교하였다.First, transmittance and reflectivity of the micro lens arrays according to Comparative Examples and Examples were compared.
도 3a는 비교예와 실시예에 따른 마이크로 렌즈 어레이의 투과도를 비교한 그래프이고, 도 3b는 비교예와 실시예에 따른 마이크로 렌즈 어레이의 반사도를 비교한 그래프이다.3A is a graph comparing the transmittance of the micro lens array according to the Comparative Example and the Example, and FIG. 3B is a graph comparing the reflectivity of the micro lens array according to the Comparative Example and the Example.
이때 비교예 1(Cr 100㎚)은 흡수층으로 제 2 흡수층의 형성없이 제 1 흡수층만 형성하였고, 비교예 2(Only Black PR)는 흡수층으로 제 1 흡수층의 형성없이 제 2 흡수층만 형성하였으며, 실시예(Cr 100㎚+Black PR)는 흡수층으로 제 1 흡수층과 제 2 흡수층을 모두 형성하였다. 이때 제 1 흡수층은 크롬(Cr)을 100㎚ 두께로 형성하였고, 제 2 흡수층은 흑색의 불투명한 폴리머를 사용하여 형성하였다. In this case, in Comparative Example 1 (Cr 100nm), only the first absorption layer was formed as the absorption layer without the formation of the second absorption layer, and in Comparative Example 2 (Only Black PR), only the second absorption layer was formed as the absorption layer without the formation of the first absorption layer. In the example (Cr 100nm+Black PR), both the first absorption layer and the second absorption layer were formed as the absorption layer. In this case, the first absorption layer was formed of chromium (Cr) to a thickness of 100 nm, and the second absorption layer was formed using a black opaque polymer.
도 3a에서 확인할 수 있듯이, 비교예 2의 경우는 가시광 영역(400㎚ ~ 650㎚)에서 빛이 차단되지만 근적외선 영역(650㎚ ~ 900㎚)에서는 빛의 차단 효율이 매우 낮은 것을 확인할 수 있었다.As can be seen in FIG. 3a , in Comparative Example 2, light was blocked in the visible light region (400 nm to 650 nm), but it was confirmed that the light blocking efficiency was very low in the near infrared region (650 nm to 900 nm).
반면에, 실시예의 경우에는 가시광 영역뿐 아니라 근적외선 영역에서 대부분의 빛이 차단된 것을 확인할 수 있었다.On the other hand, in the case of the embodiment, it was confirmed that most of the light was blocked not only in the visible region but also in the near-infrared region.
그리고, 3b에서 확인할 수 있듯이, 비교예 1은 반사도가 60%로 상대적으로 높은 수치를 보이는 것을 확인할 수 있었다.And, as can be seen in 3b, it was confirmed that Comparative Example 1 showed a relatively high value of 60% reflectance.
반면에, 실시예의 경우에는 가시광 영역의 반사도를 현저히 저감시킬 뿐 아니라 근적외선 영역의 반사도도 저감시킬 수 있다는 것을 확인할 수 있었다.On the other hand, in the case of Examples, it was confirmed that not only the reflectivity of the visible light region could be significantly reduced, but also the reflectivity of the near-infrared region could be reduced.
다음으로, 비교예와 실시예에 따른 마이크로 렌즈 어레이의 광 경로를 관찰하였다.Next, optical paths of the micro lens arrays according to Comparative Examples and Examples were observed.
도 4는 비교예와 실시예에 따른 마이크로 렌즈 어레이의 광 경로 이미지를 보여주는 사진이다. 이때 도 4는 공초점 레이저 주사현미경(Confocal laser scanning microscopy, CLSM)으로 관측한 광 경로(optical path) 이미지이다.(광원 스텍트럼: 360 ~ 2600㎚)4 is a photograph showing an optical path image of a micro lens array according to a comparative example and an embodiment. In this case, FIG. 4 is an optical path image observed with a confocal laser scanning microscopy (CLSM). (Light source spectrum: 360 ~ 2600nm)
도 4의 (a)는 비교예 2의 광 경로이고, (b)는 실시예의 광 경로이다.4(a) is an optical path of Comparative Example 2, and (b) is an optical path of Example.
도 4에서 확인할 수 있듯이, 비교예 2는 마이크로 렌즈 사이에 빛이 투과되는 것을 확인할 수 있지만, 실시예는 마이크로 렌즈 사이의 빛이 차단되는 것을 확인할 수 있었다.As can be seen in FIG. 4 , in Comparative Example 2, it could be confirmed that light was transmitted between the microlenses, but in Example 2, it was confirmed that light between the microlenses was blocked.
다음으로, 비교예와 실시예에 따른 이미지 센서모듈의 허상 이미지를 관찰하였다.Next, virtual images of the image sensor modules according to Comparative Examples and Examples were observed.
도 5는 비교예와 실시예에 따른 이미지 센서모듈의 허상 이미지를 보여주는 사진이다.5 is a photograph showing a virtual image of an image sensor module according to a comparative example and an embodiment.
도 5의 (a)는 비교예 1의 허상 이미지고, (b)는 실시예의 허상 이미지이다.5 (a) is a virtual image of Comparative Example 1, (b) is a virtual image of Example.
도 5에서 확인할 수 있듯이, 비교예 1의 경우 이미지 센서에서 반사된 빛이 제 1 흡수층인 금속 박막에 재반사 되어 허상 이미지가 생성된 것을 확인할 수 있었다. 반면에, 실시예의 경우 제 1 흡수층과 제 2 흡수층을 동시에 형성함에 따라 허상이 생성되지 않은 것을 확인할 수 있었다.As can be seen in FIG. 5 , in the case of Comparative Example 1, it was confirmed that the light reflected from the image sensor was re-reflected to the metal thin film as the first absorption layer, thereby generating a virtual image. On the other hand, in the case of the embodiment, it was confirmed that a virtual image was not generated as the first and second absorption layers were formed at the same time.
다음으로, 비교예와 실시예에 따른 이미지 센서모듈의 이미지 촬영 후를 비교하였고, 광학특성을 비교하였다. Next, images of the image sensor modules according to Comparative Examples and Examples were compared after photographing, and optical characteristics were compared.
도 6a는 비교예와 실시예에 따른 이미지 센서모듈의 이미지 촬영 후를 비교한 사진이고, 도 6b는 비교예와 실시예에 따른 이미지 센서모듈의 이미지 해상도(Resolution)를 비교한 그래프이며, 도 6c는 비교예와 실시예에 따른 이미지 센서모듈의 대비(Contrast)를 비교한 그래프이다.Figure 6a is a photograph comparing the image sensor module according to the comparative example and the embodiment after image taking, Figure 6b is a graph comparing the image resolution (Resolution) of the image sensor module according to the comparative example and the embodiment, Figure 6c is a graph comparing the contrast of the image sensor module according to the comparative example and the embodiment.
도 6a의 (a)는 비교예 2의 이미지 촬영 후 사진이고, (b)는 실시예의 이미지 촬영 후 사진이다.6A (a) is a photograph after taking an image of Comparative Example 2, and (b) is a photograph after taking an image of Example.
도 6a에서 확인할 수 있듯이, 비교예 2와 실시예의 이미지 촬영 후 사진을 비교한 결과 상대적으로 실시예에 따른 사진이 비교예 2에 따른 사진보다 선명하고 고대비의 이미지를 획득할 수 있다는 것을 확인할 수 있었다.As can be seen in FIG. 6a , as a result of comparing the pictures after taking the images of Comparative Example 2 and Example, it can be confirmed that the picture according to Example can be relatively clear and high-contrast images can be obtained than the picture according to Comparative Example 2. there was.
그리고, 도 6b는 이미지 해상도 분석을 위한 변조 조달 함수(Modulation Transfer Function, MTF)값을 비교한 결과로서, 도 6b에서 확인할 수 있듯이, 실시예는 상대적으로 높은 MTF값을 가지는 것을 확인할 수 있었으며, 비교예 2에 비하여 약 2배 정도 향상된 값을 보이는 것을 확인할 수 있었다.And, FIG. 6b is a result of comparing modulation transfer function (MTF) values for image resolution analysis. As can be seen in FIG. 6b, it can be confirmed that the embodiment has a relatively high MTF value, and the comparison As compared to Example 2, it was confirmed that the value was improved by about 2 times.
그리고, 도 6c에서 확인할 수 있듯이, 실시예의 대비값이 비교예 2에 비하여 약 4배 정도로 높은 수치를 보이는 것을 확인할 수 있었다.And, as can be seen in FIG. 6c , it was confirmed that the contrast value of the Example was about 4 times higher than that of Comparative Example 2.
본 발명을 첨부 도면과 전술된 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 그에 한정되지 않으며, 후술되는 특허청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 후술되는 특허청구범위의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 변형 및 수정할 수 있다.Although the present invention has been described with reference to the accompanying drawings and the above-described preferred embodiments, the present invention is not limited thereto, and is defined by the claims described below. Accordingly, those of ordinary skill in the art can variously change and modify the present invention within the scope without departing from the spirit of the claims to be described later.
100: 마이크로 렌즈 어레이 110: 기판
120: 제 1 흡수층 130: 제 1 투과층
140: 제 2 흡수층 150: 제 2 투과층
160: 마이크로 렌즈 170: 홀
200: 이미지 센서100: micro lens array 110: substrate
120: first absorption layer 130: first transmission layer
140: second absorption layer 150: second transmission layer
160: micro lens 170: hole
200: image sensor
Claims (15)
투명한 기판과;
상기 기판의 표면에 패터닝된 홀이 형성되고, 적외선(IR) 영역의 광을 차단하기 위하여 크롬(Cr)을 사용하여 두께가 100㎚인 금속 박막으로 형성되는 제 1 흡수층과;
상기 제 1 흡수층에 형성된 홀을 채우면서 상기 제 1 흡수층의 표면에 형성되고, 투명한 폴리머로 형성되는 제 1 투과층과;
상기 제 1 흡수층에 형성된 홀의 패턴에 대응되는 패턴으로 패터닝된 홀을 형성하면서 상기 제 1 투과층의 표면에 형성되되, 상기 제 1 흡수층에 형성된 홀을 통과한 광이 상기 이미지 센서에서 반사되어 상기 제 1 흡수층에 재반사되는 것을 방지하기 위하여 상기 제 1 흡수층과 상기 이미지 센서 사이에 배치되면서, 불투명한 폴리머로 형성되는 제 2 흡수층과;
상기 제 2 흡수층에 형성된 홀을 채우면서 상기 제 2 흡수층의 표면에 형성되고, 투명한 폴리머로 형성되는 제 2 투과층과;
상기 제 2 흡수층에 형성된 홀의 패턴에 대응되는 패턴으로 상기 제 2 투과층의 표면에 형성되는 마이크로 렌즈를 포함하는 마이크로 렌즈 어레이.
As a micro lens array which is packaged by being spaced apart from an image sensor and coupled to constitute an image sensor module,
a transparent substrate;
a first absorption layer having patterned holes formed on the surface of the substrate and formed of a metal thin film having a thickness of 100 nm using chromium (Cr) to block light in an infrared (IR) region;
a first transmission layer formed on the surface of the first absorption layer while filling the holes formed in the first absorption layer and formed of a transparent polymer;
It is formed on the surface of the first transmission layer while forming a hole patterned in a pattern corresponding to the pattern of the hole formed in the first absorption layer, the light passing through the hole formed in the first absorption layer is reflected by the image sensor and the second a second absorbing layer formed of an opaque polymer and disposed between the first absorbing layer and the image sensor to prevent re-reflection in the first absorbing layer;
a second transmission layer formed on the surface of the second absorption layer while filling the holes formed in the second absorption layer and formed of a transparent polymer;
and a micro lens formed on the surface of the second transmission layer in a pattern corresponding to the pattern of holes formed in the second absorption layer.
상기 제 2 흡수층과 제 2 투과층은 복수 회수로 반복되어 형성되는 것을 특징으로 하는 마이크로 렌즈 어레이.
The method according to claim 1,
The second absorption layer and the second transmission layer are formed by repeating a plurality of times.
상기 제 1 흡수층과 제 2 흡수층은 가시광 및 적외선(IR)의 투과를 차단하는 것을 특징으로 하는 마이크로 렌즈 어레이.
The method according to claim 1,
The first absorbing layer and the second absorbing layer block transmission of visible light and infrared (IR) light.
상기 마이크로 렌즈와 소정 간격 이격되어 배치되는 이미지 센서를 포함하고,
상기 제 2 흡수층은 상기 제 1 흡수층에 형성된 홀을 통과한 광이 상기 이미지 센서에서 반사되어 상기 제 1 흡수층에 재반사되는 것을 방지하기 위하여 상기 제 1 흡수층과 상기 이미지 센서 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 이미지 센서모듈.
a transparent substrate; a first absorption layer having patterned holes formed on the surface of the substrate and formed of a metal thin film having a thickness of 100 nm using chromium (Cr) to block light in an infrared (IR) region; a first transmission layer formed on the surface of the first absorption layer while filling the holes formed in the first absorption layer and formed of a transparent polymer; a second absorption layer formed of an opaque polymer on the surface of the first transmission layer while forming holes patterned in a pattern corresponding to the pattern of holes formed in the first absorption layer; a second transmission layer formed on the surface of the second absorption layer while filling the holes formed in the second absorption layer and formed of a transparent polymer; a micro lens array including micro lenses formed on the surface of the second transmission layer in a pattern corresponding to the pattern of holes formed in the second absorption layer;
and an image sensor disposed to be spaced apart from the micro lens by a predetermined distance,
The second absorption layer is disposed between the first absorption layer and the image sensor in order to prevent light passing through the hole formed in the first absorption layer from being reflected by the image sensor and reflected back to the first absorption layer. image sensor module.
상기 마이크로 렌즈와 이미지 센서가 이격된 공간은 빈 공간으로 형성되는 것을 특징으로 하는 이미지 센서모듈.
5. The method according to claim 4,
An image sensor module, characterized in that the space in which the micro lens and the image sensor are spaced apart is formed as an empty space.
상기 마이크로 렌즈와 이미지 센서가 이격된 거리는 상기 마이크로 렌즈의 초점거리에 대응되는 것을 특징으로 하는 이미지 센서모듈.
6. The method of claim 5,
The distance between the micro lens and the image sensor is an image sensor module, characterized in that corresponding to the focal length of the micro lens.
상기 마이크로 렌즈 어레이의 제 2 흡수층과 제 2 투과층은 복수 회수로 반복되어 형성되는 것을 특징으로 하는 이미지 센서모듈.
5. The method according to claim 4,
The image sensor module, characterized in that the second absorption layer and the second transmission layer of the microlens array are repeatedly formed a plurality of times.
적외선(IR) 영역의 광을 차단하기 위하여 크롬(Cr)을 사용하여 두께가 100㎚인 금속 박막으로 형성되는 제 1 흡수층을 형성하면서 마이크로 렌즈가 형성되는 마이크로 렌즈 어레이를 준비하는 과정과;
이미지 센서를 준비하는 과정과;
상기 마이크로 렌즈 어레이의 마이크로 렌즈가 이미지 센서의 센싱면을 향하도록 배치하고, 상기 마이크로 렌즈와 이미지 센서의 센싱면을 소정 간격 이격시켜 결합하는 과정을 포함하고,
상기 마이크로 렌즈 어레이를 준비하는 과정은,
투명한 기판을 준비하는 단계와;
상기 기판의 표면에 크롬(Cr)을 이용하여 패터닝된 홀이 형성된 제 1 흡수층을 형성하는 단계와;
투명한 폴리머를 이용하여 상기 제 1 흡수층에 형성된 홀을 채우면서 상기 제 1 흡수층의 표면에 제 1 투과층을 형성하는 단계와;
상기 제 1 흡수층에 형성된 홀을 통과한 광이 상기 이미지 센서에서 반사되어 상기 제 1 흡수층에 재반사되는 것을 방지하기 위하여 불투명한 폴리머를 이용하여 상기 제 1 흡수층에 형성된 홀의 패턴에 대응되는 패턴으로 패터닝된 홀을 형성하면서 상기 제 1 흡수층과 상기 이미지 센서 사이에 배치되도록 상기 제 1 투과층의 표면에 제 2 흡수층을 형성하는 단계와;
투명한 폴리머를 이용하여 상기 제 2 흡수층에 형성된 홀을 채우면서 상기 제 2 흡수층의 표면에 제 2 투과층을 형성하는 단계와;
상기 제 2 흡수층에 형성된 홀의 패턴에 대응되는 패턴으로 상기 제 2 투과층의 표면에 마이크로 렌즈를 형성하는 단계를 포함하는 이미지 센서모듈의 제조방법.
A method of manufacturing an image sensor module, comprising:
A process of preparing a micro lens array in which micro lenses are formed while forming a first absorption layer formed of a metal thin film having a thickness of 100 nm using chromium (Cr) to block light in the infrared (IR) region;
preparing an image sensor;
arranging the micro-lens of the micro-lens array to face the sensing surface of the image sensor, and combining the micro-lens and the sensing surface of the image sensor by a predetermined distance therebetween,
The process of preparing the micro lens array,
preparing a transparent substrate;
forming a first absorption layer in which holes patterned using chromium (Cr) are formed on the surface of the substrate;
forming a first transmission layer on the surface of the first absorption layer while filling the holes formed in the first absorption layer using a transparent polymer;
In order to prevent light passing through the holes formed in the first absorption layer from being reflected by the image sensor and reflected back to the first absorption layer, an opaque polymer is used to pattern the pattern corresponding to the pattern of the holes formed in the first absorption layer. forming a second absorption layer on the surface of the first transmission layer to be disposed between the first absorption layer and the image sensor while forming a hole;
forming a second transmission layer on the surface of the second absorption layer while filling the holes formed in the second absorption layer using a transparent polymer;
and forming microlenses on the surface of the second transmission layer in a pattern corresponding to the pattern of holes formed in the second absorption layer.
상기 제 2 흡수층을 형성하는 단계와 제 2 투과층을 형성하는 단계는 복수 회수로 반복되어 실시되는 것을 특징으로 하는 이미지 센서모듈의 제조방법.
9. The method of claim 8,
The method of manufacturing an image sensor module, characterized in that the step of forming the second absorption layer and the step of forming the second transmission layer are repeated a plurality of times.
상기 제 1 흡수층을 형성하는 단계는,
상기 기판의 표면에 리프트 오프(Lift-off) 공정에 사용되는 감광제인 LOR 및 포토리소그래피(Photolithography) 공정에 사용되는 감광제인 GXR 물질을 코팅한 후 홀패턴이 형성된 마스크를 이용한 포토리소그래피(Photolithography) 공정으로 상기 홀패턴에 대응되는 패턴으로 더미 제 1 흡수층패턴을 형성하는 과정과;
상기 제 1 흡수층패턴이 형성된 기판의 표면 전체에 금속을 증착시키는 과정과;
상기 제 1 흡수층패턴을 제거하여 상기 홀패턴에 대응되는 패턴을 갖는 제 1 흡수층을 기판의 표면에 잔류시키는 과정을 포함하는 이미지 센서모듈의 제조방법.
9. The method of claim 8,
The step of forming the first absorption layer,
A photolithography process using a mask on which a hole pattern is formed after coating the surface of the substrate with LOR, a photosensitizer used in a lift-off process, and GXR, a photosensitizer used in a photolithography process forming a dummy first absorption layer pattern in a pattern corresponding to the hole pattern;
depositing a metal on the entire surface of the substrate on which the first absorption layer pattern is formed;
and removing the first absorption layer pattern to leave a first absorption layer having a pattern corresponding to the hole pattern on the surface of the substrate.
상기 제 1 투과층을 형성하는 단계에서,
상기 투명한 폴리머는 열경화성 감광액인 것을 특징으로 하는 이미지 센서모듈의 제조방법.
9. The method of claim 8,
In the step of forming the first transmission layer,
The transparent polymer is a method of manufacturing an image sensor module, characterized in that the thermosetting photoresist.
상기 마이크로 렌즈를 형성하는 단계는,
상기 제 2 흡수층에 형성된 홀의 패턴에 대응되는 패턴으로 상기 제 2 투과층의 표면에 마이크로 렌즈패턴을 형성하는 과정과;
상기 마이크로 렌즈패턴을 열처리하여 반구 형상을 갖는 복수개의 마이크로 렌즈를 형성하는 과정을 포함하는 이미지 센서모듈의 제조방법.
9. The method of claim 8,
The step of forming the microlens is,
forming a micro lens pattern on the surface of the second transmission layer in a pattern corresponding to the pattern of holes formed in the second absorption layer;
and forming a plurality of microlenses having a hemispherical shape by heat-treating the microlens pattern.
상기 마이크로 렌즈패턴은 열가소성 감광액을 사용하여 형성하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서모듈의 제조방법.
14. The method of claim 13,
The method of manufacturing an image sensor module, characterized in that the micro lens pattern is formed using a thermoplastic photoresist.
상기 마이크로 렌즈와 이미지 센서의 센싱면을 소정 간격 이격시켜 결합하는 과정은,
상기 마이크로 렌즈와 이미지 센서의 센싱면을 상기 마이크로 렌즈의 초점거리에 대응되는 거리만큼 이격시켜 결합하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서모듈의 제조방법.
9. The method of claim 8,
The process of coupling the micro lens and the sensing surface of the image sensor by a predetermined distance apart from each other,
The method of manufacturing an image sensor module, characterized in that the micro lens and the sensing surface of the image sensor are coupled to each other by a distance corresponding to the focal length of the micro lens.
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