KR20010059228A - 두 개의 칼라필터를 사용하여 칼라 이미지를 구현하기위한 이미지센서 - Google Patents

두 개의 칼라필터를 사용하여 칼라 이미지를 구현하기위한 이미지센서 Download PDF

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Abstract

본 발명은 두가지 색의 칼라필터로 천연색 칼라 이미지 구현이 가능한 이미지센서를 제공하는데 그 목적이 있는바, 이를 위한 본 발명의 이미지센서는, 단위화소의 광감지영역에 대응되는 위치에 노란색, 청록색 및 자홍색 중 선택되는 두가지 필터와 칼라필터가 없는 영역이 어레이되며, 상기 광감지소자로부터 신호를 받아 연산에 의해 적색, 녹색 및 청색의 신호를 생성하는 신호보정처리수단을 포함한다. 종래에는 3가지 색의 칼라필터를 사용하였으나, 본 발명은 두가지 색의 칼라필터를 사용하여도 되기 때문에 칼라필터를 어레이하기 위한 공정이 그 만큼 간단해지며, 아울러 단차 문제 및 본딩 패드 부위의 금속도 그 만큼 억제되게 된다. 또한, 본 발명은 청색 칼라필터를 사용하지 않기 때문에 광감도를 향상시킬 수 있다.

Description

두 개의 칼라필터를 사용하여 칼라 이미지를 구현하기 위한 이미지센서{Image sensor for achieving color image by using two color filters}
본 발명은 이미지센서에 관한 것으로, 특히 칼라 이미지 구현을 위한 이미지센서에 관한 것이다.
도1a는 통상적인 칼라필터어레이를 갖는 이미지센서의 단위화소 구조를 개략적으로 나타낸 단면도로서, 도1을 참조하면, 종래에는 칼라 이미지를 구현하기 위하여 광감지소자(12), 절연막(14) 및 색분리막(16) 등이 형성되어 있는 기판 상에서 각 광감지소자(12)에 대응되는 위치에 색깔별 투과도 특성을 갖는 칼라필터(18a, 18b, 18c)를 어레이하여 이미지센서를 구성하였다. 칼라필터어레이는 통상 청색(Blue), 녹색(Green) 및 적색(Red)의 3가지 칼라로 이루어지며, 노란색(Yellow), 자홍색 (Magenta) 및 청록색(Cyan)의 3가지 칼라로 이루질 수 있다. 도1b는 칼라필터어레이 평면도이고, 도1c는 청색(Blue), 녹색(Green) 및 적색(Red)의 칼라필터에 대한 파장별 광강도를 나타낸다.
칼라필터어레이를 위한 공정은 여러 가지가 있으나, 그 중 염료를 포함한 포토레지스트를 칼라필터 물질로 사용하여 선택적 노광, 현상 및 큐어링(curing)을 통해 패터닝하는 기술이 보편적이고 용이한 것으로 알려져 있다. 구체적으로 그 공정을 살펴보면, 먼저 적색 칼라의 포토레지스트를 코팅하고 이 적색 칼라의 포토레지스트를 선택적 노광 및 현상한 후 큐어링하여 적색 칼라필터를 패터닝한다. 이어서, 적색 칼라필터 패턴이 형성된 기판 전면에 청색 칼라의 포토레지스트를 코팅하고 이 청색 칼라의 포토레지스트를 선택적 노광 및 현상한 후 큐어링하여 청색 칼라필터를 패터닝한다. 그리고 마지막으로, 적색 및 청색 칼라필터 패턴이 형성된 기판 전면에 녹색 칼라의 포토레지스트를 코팅하고 이 녹색 칼라의 포토레지스트를선택적 노광 및 현상한 후 큐어링하여 녹색 칼라필터를 패터닝한다.
그런데, 이러한 종래의 칼라필터어레이 방법은 공정이 매우 복잡하고, 공정중 포토레지스트의 코팅 특성상 두 번째 이후 칼라필터 패턴부터는 먼저 형성된 다른 칼라필터 패턴과 높낮이 차를 발생하게 된다. 특히 세번째 칼라필터 패턴은 평탄화 현상이 너무 심하여 심한 두께 차까지 유발하여 균일한 색투과도를 얻기가 용이하지 않다. 또한, 칼라필터를 어레이하기 전에 패키지시의 와이어 본딩을 위해 금속막의 일부를 노출시킨 패드를 형성하게 되는데, 노출된 금속막의 표면이 칼라필터어레이 공정 동안에 심하게 부식되는 현상이 발생한다. 그리고, 칼라를 만들기 위하여 포함 된 중금속 성분은 환경문제를 야기 시킨다. 그리고, 청색 칼라필터는 다른 칼라 물질에 비해 제조가 까다롭고 광투과율이 좋지 않기 때문에 청색에 대한 감도를 높이는 것이 당업자들의 과제중 하나이다.
본 발명은 두가지 색의 칼라필터로 천연색 칼라 이미지 구현이 가능한 이미지센서를 제공하는데 그 목적이 있다.
도1a은 통상적인 칼라필터어레이를 갖는 이미지센서의 단위화소 구조를 개략적으로 나타낸 단면도.
도1b는 도1a의 칼라필터어레이 평면도.
도1c는 청색, 녹색 및 적색의 칼라필터에 대한 파장별 강도 특성 곡선.
도2a는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이미지센서 구성을 개략적으로 나타낸 도면.
도2b는 도2a의 칼라필터어레이 평면도.
도2c는 백색, 청녹색 및 노란색에 대한 파장별 강도 특성 곡선.
도3은 백색(a), 청록색(b), 노란색(c), 청색(d), 녹색(e) 및 적색(f)을 서로 비교하기 위한 파장 대 강도 특성 곡선.
본 발명의 이미지센서는, 단위화소의 광감지영역에 대응되는 위치에 노란색, 청록색 및 자홍색 중 선택되는 두가지 필터와 칼라필터가 없는 영역이 어레이되며, 상기 광감지소자로부터 신호를 받아 연산에 의해 적색, 녹색 및 청색의 신호를 생성하는 신호보정처리수단을 포함한다.
상술한 바와 같이 종래에는 3가지 색의 칼라필터를 사용하였으나, 본 발명은 두가지 색의 칼라필터를 사용하여도 되기 때문에 칼라필터를 어레이하기 위한 공정이 그 만큼 간단해지며, 아울러 단차 문제 및 본딩 패드 부위의 금속도 그 만큼 억제되게 된다. 또한, 본 발명은 청색 칼라필터를 사용하지 않기 때문에 광감도를 향상시킬 수 있다.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 설명하기로 한다.
도2a는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이미지센서 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도2a를 참조하면, 본 발명의 이미지센서에서, 단위화소(200)는 광감지소자(22), 절연막(24) 및 색분리막(26) 등이 형성되어 있는 기판 상에서 각 광감지소자(22)에 대응되는 위치에 노란색(Yellow) 및 청록색(Cyan) 칼라필터만이 어레이되어 있고, 나머지 하나의 색의 칼라필터가 어레이되어야 할 영역은 칼라필터가 어레이되어 있지 않다(이하에서는 편의상 "백색(white) 칼라필터"라 칭한다). 그리고, 백색, 노란색 및 청록색 필터에 각기 대응되는 광감지소자(22)로부터 신호를 전달받아 적색, 녹색 및 청색에 대한 신호인 RGB 신호로 생성하기 위한 신호보정처리부(250)가 별도로 구비되는 바, 이 신호보정처리부(250)의 기능에 대해 구체적으로 살펴본다. 도2b는 도2a에 대한 칼라필터어레이 평면도이고, 도1c는 백색, 청녹색 및 노란색에 대한 파장별 광강도를 나타낸다.
먼저, 백색, 노란색 및 청록색으로부터 어떻게 RGB 신호가 생성될 수 있는지 그 원리를 살펴본다.
도3에는 백색(a), 청록색(b), 노란색(c), 청색(d), 녹색(e) 및 적색(f)에 대한 파장 대 강도 특성 곡선이 도시되어 있다. 여기에서 알 수 있듯이, 청색은 백색에서 노란색을 감산한 결과와 동일하고, 녹색은 청녹색과 노란색을 가산한 다음 백색을 감산한 결과와 동일하며, 적색은 백색에서 청녹색을 감산한 결과와 동일하다.
따라서, 이러한 연산을 수행하도록 신호보정처리부(250)를 하드웨어적으로 또는 소프트웨어적으로 구현하면 백색(no filter), 노란색 및 청록색으로부터 적색, 녹색 및 청색에 대한 RGB 신호를 얻을 수 있고 이에 의해 천역색 칼라구현이 가능한 이미지센서를 얻을 수 있다. 즉 두 가지 색의 칼라필터어레이만으로 칼라구현이 가능한 이미지센서를 얻을 수 있다. 한편, 신호보정처리부(250)는 칼라의 질(quality)을 향상시키기 위하여 보정 요인(factor)의 가, 감, 승, 제를 수행하도록 구현할 수 있다.
본 실시예에서는 두가지 색의 칼라로써 청녹색 및 노란색을 사용하였으나, 노란색, 자홍색 및 청록색 중에서 임의의 두가지 색을 사용하여 적색, 녹색 및 청색 칼라를 구현할 수 있으며, 이는 상기 임의의 두가지 색과 백색 간의 연산만을 적절히 조정하면 된다. 여기서 청녹색 필터는 CIE 색도 다이아그램에서x=0.02∼0.16, y=0.02∼0.45의 범위를 갖는 최종 칼라필터이고, 노란색 필터는 x=0.02∼0.55, y=0.35∼0.75의 범위를 갖는 최종 칼라필터이며, 자홍색 필터란 x=0.25∼0.60, y=0.05∼0.24의 범위를 갖는 최종 칼라필터이다.
본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술 분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술 사상의 범위내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
본 발명은 종래 3색 칼라필터공정(Red, Green, Blue or Cyan, Magenta, Yellow)단계보다 공정이 간단하고(∼1/3 단계감소), 이에 따른 비용감소(∼1/3)를 이룰 수 있으며, 2색 칼라필터 공정으로 3색 칼라필터 공정에 비해 칼라필터어레이공정시 발생하는 단차(Topology)가 완화되어 두께 차에 의한 색깔 변화 없는 균일한 칼라를 얻을 수 있다. 또한, 칼라 물질 중 제조가 까다롭고 광투과도가 좋지 않은 블루 칼라를 사용하지 않아도 고감도의 이미지 센서를 만들 수 있고, 칼라필터 공정시 발생하는 와이어 본딩용 패드지역의 부식을 완화시킬 수 있다. 아울러, 칼라필터 공정시 발생하는 중금속 및 유해 물질에 대한 환경오염을 줄일 수 있다.

Claims (1)

  1. 이미지센서에 있어서,
    단위화소의 광감지영역에 대응되는 위치에 노란색, 청록색 및 자홍색 중 선택되는 두가지 필터와 칼라필터가 없는 영역이 어레이되며,
    상기 광감지소자로부터 신호를 받아 연산에 의해 적색, 녹색 및 청색의 신호를 생성하는 신호보정처리수단
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지센서.
KR1019990066618A 1999-12-30 1999-12-30 두 개의 칼라필터를 사용하여 칼라 이미지를 구현하기위한 이미지센서 KR20010059228A (ko)

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