KR20060009310A - 이미지 센서 또는 디스플레이 유닛용 다중 마이크로렌즈시스템 - Google Patents

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KR20060009310A
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데이비드 웰스
울리히 씨. 보엣티거
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마이크론 테크놀로지, 인크
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Abstract

다중 렌즈를 갖는 이미저 또는 디스플레이 시스템으로서, 다중 렌즈는 이미저 또는 디스플레이 어레이내의 하나 이상의 픽셀 위에 형성되고, 패터닝되고, 형상화된다. 다중 렌즈는 감광 영역으로 굴절되는 광 또는 디스플레이 픽셀로부터 확산되는 광의 개선된 집중도를 제공한다.

Description

이미지 센서 또는 디스플레이 유닛용 다중 마이크로렌즈 시스템{MULTIPLE MICROLENS SYSTEM FOR IMAGE SENSORS OR DISPLAY UNITS}
본 발명은 일반적으로 개선된 반도체 이미징 장치에 관한 것이며, 특히 이미저 어레이 또는 디스플레이 유닛용의 다중 마이크로렌즈 시스템에 관한 것이다.
전하 결합 소자(CCD) 및 CMOS 센서를 포함하는 고체 상태 이미저는 통상 포토 이미징 어플리케이션에 이용되어 왔다. 고체 상태 이미저 회로는 픽셀 셀들의 초점 평면 어레이를 포함하며, 이 셀들의 각각은 기판의 하부에서 광-생성 전하를 축적하기 위하여 기판의 도핑된 영역 위에 있는 포토게이트, 포토콘덕터 또는 포토다이오드를 포함한다. 마이크로렌즈는 통상 이미저 픽셀 셀 위에 위치된다. 마이크로렌즈는 이니셜 전하 축적 영역 상에 광의 초점을 맞추는데 이용된다. 종래 기술에서는 폴리머 코팅한 단일 마이크로렌즈를 이용하는데, 이는 각각 픽셀 위에 제공되는 사각형 또는 원형으로 패턴화되고, 다음으로 제조 동안 가열되어 마이크로렌즈의 형상을 갖춘다.
마이크로렌즈를 이용하는 경우 큰 광 수집 영역에서 광을 수집하고 이를 센서의 작은 감광 영역으로 집중시킴으로써, 이미징 장치의 감광성을 현저히 개선시킨다. 전체 광 수집 영역 대 센서의 감광 영역의 비는 픽셀의 필 팩터(fill factor)로 알려져 있다.
마이크로렌즈는 평탄화 영역 상에 형성되며, 이는 감광 영역 위에 있다. 평탄화 영역을 통과한 후, 광은 컬러 필터에 의해 필터링된다. 종래 기술에 따른 픽셀 각각은 개별 컬러 필터를 가질 수 있다. 선택적으로는, 픽셀의 필터 영역은 소망되지 않는 파장을 필터링하기 위하여 깊이별로 다양하다.
이미저 어레이의 크기와 픽셀의 감광 영역이 감소함에 따라, 마이크로렌즈가 입사 광선을 감광 영역에 집중시키도록 하는 것이 점차 어려워진다. 이러한 문제는 부분적으로는 이미저 장치 공정을 위한 최적의 초점 길이를 가지며 광이 다양한 장치층들을 통과하면서 도입된 광학 수차를 최적으로 조절하는 소형 마이크로렌즈를 구성하는 것이 점차 어렵기 때문이다. 또한, 감광 영역 위의 다중 영역에 의해 생성된 왜곡을 수정하는 것은 어려우며, 이는 결국 인접 픽셀 사이의 크로스토크(crosstalk)를 증가시킨다. "크로스토크"는 축을 벗어난 광이 둔각으로 마이크로렌즈를 타격한 결과로 발생하는 것이다. 축을 벗어난 광은 평탄화 영역 및 컬러 필터를 통과하고, 의도된 감광 영역을 놓치고 대신에 인접 감광 영역을 타격하는 것이다. 결과적으로, 비정상(untuned) 소형 이미저 또는 비최적화 마이크로렌즈는 최적의 컬러 충실성(fidelity) 및 신호/잡음비를 수득하지 못한다.
본 발명은 픽셀 어레이를 위한 마이크로렌즈 구조체를 제공하며, 상기 픽셀 어레이와 관련된 마이크로렌즈는 다수의 렌즈 영역을 포함하고, 각각의 영역은 상이한 광학 특성을 가진다. 상기 다수의 렌즈 영역의 광학 특성은 입사광의 증가량이 광 검출기 픽셀에 도달하거나 디스플레이 픽셀로부터 분산되는 형태이다.
다양한 실시예 및 그 제조 방법이 이하 상세히 논의된다. 본 발명의 이러한 및 다른 특징은 첨부된 도면과 함께 이하에 상세히 설명된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따라 구성된 마이크로렌즈 구조체의 일부를 도시하는 횡단면도.
도 1a는 도 1의 실시예의 일부를 도시하는 상면도.
도 2는 본 발명의 다른 특성에 따라 구성된 픽셀 어레이의 다른 실시P의 일부를 도시하는 상면도.
도 3은 도 1의 마이크로렌즈 실시예의 횡단면도.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따라 구성된 마이크로렌즈의 다른 실시예의 횡단면도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따라 구성된 마이크로렌즈의 상면도.
도 6은 도 5의 마이크로렌즈의 횡단면도.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 구성된 이미저 시스템의 블럭도.
도 8은 본 발명의 실시예에 따라 수행되는 제조 방법을 도시하는 도면.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따라 수행되는 제조 방법을 도시하는 도면.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따라 수행되는 제조 방법을 도시하는 도면.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따라 구성되는 렌즈의 횡단면도.
본 발명은 광 검출기 또는 디스플레이 시스템에 이용되는 신규한 마이크로렌즈 구조체를 제공한다. 본 발명은 이미저 어레이내의 한 픽셀의 감광 영역에 도달하는 입사광의 양을 증가시킨다. 본 발명은 또한 디스플레이 유닛으로부터의 광을 보다 효율적으로 분산시키는데 이용될 수 있다. 마이크로렌즈 구조체는 상이한 광학 특성을 갖는 복수개의 렌즈 영역을 포함하여, 마이크로렌즈에 입사되는 광을 픽셀의 감광 영역으로 보다 효율적으로 굴절되도록 하거나, 디스플레이 구조체로부터 마이크로렌즈에 입사되는 광을 보다 효율적으로 방향을 돌리도록 한다.
도 1 및 도 1a를 참조하면, 본 발명에 따라 구성된 이미저 어레이(2)의 제1 실시예가 각각 횡단면 및 상면도로 도시된다. 복수개의 마이크로렌즈 구조체가 제공되며, 각각은 상부 렌즈부(1) 및 하부 렌즈부(3)를 갖는다. 이 구조체는 패시베이션 영역(6), 중간층(4)(예를 들면, 컬러 필터 어레이, 금속화 영역, 등) 및 이미징 픽셀(5) 어레이 위에 제공된다. 각각의 픽셀(5)은 광자(photon)를 전하로 변환하기 위한 광센서를 갖는다. 각 픽셀(5)의 광 수집 효율은 각각의 마이크로렌즈에서 2개 이상의 렌즈층(1, 3)를 생성함에 의해 증가되어, 픽셀의 감광 영역(5)에 대해 보다 직접적으로 광을 집중시킨다. 렌즈층(1, 3)은 입사광선이 픽셀의 감광 영역(5)에 도달하기 위한 경로를 제공하도록 예를 들면, 원형, 사각형 등의 다양한 대칭형 기하학적 형태 및 비대칭 형태로 형성될 수 있다. 도 1a는 원형이며 다른 렌즈 구조체와 접촉하지 않는 렌즈 영역(1, 3)를 도시하지만, 이하 설명하는 것처럼 다양한 형태가 본 발명에 이용될 수 있음을 이해해야 한다.
도 2는 각각이 2개의 렌즈 영역(1, 3)을 갖는 제1 마이크로렌즈 그룹과 각각이 단일 렌즈(10)를 갖는 제2 마이크로렌즈 그룹을 갖는다. 도 2는 마이크로렌즈 어레이가 픽셀 어레이의 상이한 픽셀들과 각각이 연관되는 상이한 마이크로렌즈 구성을 가질 수 있음을 도시한다.
각각의 마이크로렌즈 구성의 구조체는 2개 이상의 렌즈 영역(1, 3)의 원하는 결합된 굴절 효과의 결정이 기초가 된다. 원하는 결합된 굴절 효과는 픽셀(5)에 대한 필 팩터를 개선하는 영역(1, 3)의 결합된 광학 특성에 의해 산출된다.
2개의 물질의 경계 영역을 통과하는 광의 굴절 형태는 스넬 방정식으로 설명된다.
N1*sinθ1 = N2*sinθ2 (1)
이는 간략한 기하학적 광학 특성을 관장한다. 굴절이란 2개의 물질을 분리하는 경계를 통과할 때의 광파(light wave)의 경로의 굽어짐이다. 광파가 경계와 마주칠 때의 각도는 입사각(θ1)으로 칭한다. 광파가 물질 경계를 통과한 이후의 움직임에 대한 각도는 굴절각(θ2)으로 칭한다. N1 및 N2 는 서로간에 경계를 형성하고 광이 통과하는 2개의 물질과 관련된 굴절률에 관한 것이다. 굴절은 광파가 통과하는 물질이 변화하는 경우 겪게 되는 속도의 변화에 의한 것이다.
도 3을 참조하면, 관계 N1 > N2 > N0는 2개의 상이한 영역(1, 3)을 갖는 마이크로렌즈에 대한 굴절률 셋의 예이다. 영역(1, 3)은 단일 마이크로렌즈 또는 다른 종래 기술의 마이크로렌즈 구조체를 이용할 때 발생하는 것보다 더 많은 광을 검출 기 영역으로 향하도록 하기 위해 선택된 체적 및 굴절률을 갖는다. N1은 제1 렌즈 영역(1)의 굴절률이다. N2는 제2 렌즈 영역(3)의 굴절률이며, N0는 제1 렌즈 영역(1) 외부의 공기 또는 다른 기체와 같은 매질의 굴절률이다.
도 3은 도 1 실시예의 확대도를 도시한다. 각 픽셀(5)의 광 수집 효율은 픽셀의 감광 영역(5) 상에 광을 보다 직접 집중시키도록 각각의 마이크로렌즈내에 하나 이상의 렌즈 영역을 생성함에 의해 증가된다. 렌즈 영역 재로(1, 3)는 입사광(7)을 하부의 감광 영역(5)으로 향하도록 위치한다. 렌즈 영역(1, 3)은 비대칭 형성 외에도 원형, 사각형 등과 같은 다양한 대칭 기하학적 형태로 형성될 수 있다.
본 발명이 제3 실시예는 감광 영역으로의 광의 굴절의 보다 우수한 선택적 조절을 위해 2개 이상의 렌즈를 갖는 마이크로렌즈를 포함한다. 도 4는 제2 렌즈 영역(1) 위에 형성된 제1 렌즈 영역(8)을 가지며, 제2 렌즈 영역(1)은 제3 렌즈 영역(3) 위에 형성된다. 렌즈 영역은 N3, N2 및 N1의 상이한 굴절률을 가지도록 형성된다. 렌즈 영역의 굴절률, 렌즈 크기 및 형태는 다른 중간층의 굴절 특성과 결합하여 예시된 마이크로렌즈(9) 아래의 픽셀(9)의 감광 영역에 대한 필 팩터를 제공한다. 또한, 각각의 렌즈 영역(8, 1, 3)에 대한 굴절률 및 형태는 예를 들면 평탄화 층(6) 또는 다른 층(4)과 같은 하부 영역의 광학적 특성을 기초로 선택될 수 있으며, 이는 또한 필 팩터에 영향을 준다. 도 4에 도시된 실시예에서, 입사광은 다중 영역(8, 1, 3)에 의해 굴절되어, 광의 원하는 부분이 감광 영역(5) 상으로 향하게 된다. 렌즈 영역의 최상부, 예를 들면 8, 은 전체 픽셀 어레이 위에서 분할된 렌즈 영역들 또는 단일 렌즈 영역(8)으로 형성될 수 있다. 마이크로렌즈(9)는 이미저 어레이내의 픽셀들 각각 또는 어레이 내의 픽셀들의 일부 위에 형성될 수 있다.
도 5 및 6은 본 발명의 제4 실시예의 상면도 및 횡단면도를 각각 도시한다. 이 실시예에서, 하부 렌즈 링(13)은 광을 렌즈 영역(11)의 외곽 주변부로부터 픽셀의 감광 영역(5)으로 편향시킨다. 렌즈 영역(13)은 특정 감광 영역(5)에 대한 필 팩터를 선택적으로 조절하기 위하여 렌즈 영역(11)에 의해 굴절된 광의 일부만을 굴절시킨다. 광을 픽셀의 감광 영역(5)으로 더욱더 향하도록 하나 이상의 추가 렌즈 영역이 렌즈 영역(11) 위에 제공될 수 있다. 이 예에서, 굽은 마이크로렌즈 영역(11)은 다른 마이크로렌즈 영역(13) 위에 형성된다. 그러나, 2개의 마이크로렌즈 영역(11, 13)이 리저브(reserved)될 수 있으며, 이 경우, 렌즈 영역(13)은 광을 픽셀의 감광 영역(5)으로 선택적으로 굴절되도록 렌즈 영역(11) 상에 형성될 것이다.
도 6에 도시된 것처럼, 렌즈 영역(11)에 진입하는 광(17)은 하부의 렌즈 영역(13)으로 굴절된다. 렌즈 영역(13)은 또한 주변 에지 인근의 광(17)을 예각으로 픽셀의 감광 영역(5) 상으로 굴절시킨다.
다수의 렌즈 영역의 굴절률은 픽셀의 감광 영역(5)에 대한 광 투과율을 최대로 하기 위하여, 마이크로렌즈 영역과 감광 영역 사이의 광 굴절 특성을 고려 결과를 기초로 선택될 수 있다. 상술한 것처럼, 본 발명에 따른 마이크로렌즈 어레이는 픽셀 어레이의 상이한 부분에서 상이한 마이크로렌즈 구성을 포함할 수 있다. 픽셀 어레이의 중심에서 픽셀에 입사되는 광은 픽셀 어레이의 외곽 에지에서 픽셀에 입사되는 광과는 매우 상이할 수 있다. 따라서, 하나의 마이크로렌즈 구성이 어레이의 가운데에 있는 픽셀 위에 제공될 수 있고, 다른 상이한 마이크로렌즈 구성이 어레이의 다른 주변 픽셀내로의 입사광 투과를 위해 이용될 수 있다.
도 7은 프로세서(31), 메모리(33), 입력/출력 시스템(35), 저장 유닛(37) 및 이미저(39)를 포함하는 이미저 프로세싱 시스템을 도시한다. 버스(30)는 이미지 프로세싱 시스템 구성 요소를 결합시킨다. 이미저(39)는 본 발명에 따라 관련 마이크로렌즈 구성을 갖는 픽셀 어레이를 포함한다.
본 발명에 따라 구성되고, 또한 도 1 내지 7에서의 예를 참조로 설명되는 마이크로렌즈를 갖는 픽셀 어레이는 CMOS, CCD 또는 다른 이미저에 채용될 수 있다. 본 발명의 마이크로렌즈 구성은 일 픽셀에 대한 단일 마이크로렌즈 또는 각각의 픽셀에 대한 마이크로렌즈 어레이로서 이용될 수 있다.
도 8은 도 1, 도 1a 및 도 3에 도시된 마이크로렌즈 구성을 제조하는 방법을 도시한다. 이 방법은 픽셀 어레이, 주변 회로, 콘텍트 및 배선을 포함하는 기판을 이용한다. 하나 이상의 보호층, 예를 들면, BPSG, BSG, PSG, 실리콘 이산화물 또는 실리콘 질화물 또는 다른 투명 물질이 픽셀 어레이 상에 형성되고, 평탄화된다. 이격층이 보호층 위에 형성될 수 있다. 다음으로 마이크로렌즈 구성의 구축이 시작된다. S51에서, 제1 렌즈 영역 예를 들면 영역 3(도 3)이 다른 렌즈 영역과 결합하여 픽셀의 감광 영역(5) 상으로 통과하는 입사광을 증가시킬 재료 및 두께로 형성된다. 다른 렌즈 형성 재료로는 폴리메틸메타크릴레이트 (polymethylmethacrylate), 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리올레핀(polyolefin), 셀루로즈 아세테이트 부틸레이트(cellulose acetate butyrate), 또는 폴리스티렌(polystyrene)과 같은 광학 열가소성 물질(optical thermoplasitc), 폴리이미드(polyimide), 에폭시 수지와 같은 열경화 수지(thermoset resin), 감광 젤라틴(photosensitive gelatin) 또는 아크릴레이트, 메타크릴레이트, 우레탄 아크릴레이트, 에폭시 아크릴레이트, 또는 폴리에스터 아크릴레이트와 같은 방사선 경화성 수지(radiation curable resin)를 포함하는 재료들이 이용될 수 있다.
S53에서, 제1 렌즈 영역은 패터닝되어 개별 마이크로렌즈 영역(3)을 형성한다. 패터닝은 표준 포토리쏘그라피 장비 및 기술을 이용하여 완성될 수 있다. S55에서, 개별화된 마이크로렌즈 영역(3)은 소부 처리(baking)와 같은 렌즈 처리에 의해 비대칭적 원형과 같은 소망된 구조체로 형상화될 수 있다. S57에서, 제1 렌즈 영역(3)은 제2 렌즈 영역(1)로 코팅되고, 입사광이 경유하는 다른 렌즈 영역과 결합하여 필 펙터 또는 픽셀의 감광 영역(5)에 대한 입사 광의 세기를 증가시키는 재료 및 두께로 형성된다. S59에서, 제2 영역(1)이 패터닝된다. 다음으로, S61에서 제2 렌즈 영역(1)이 소부 처리에 의해 형상화된다(예를 들면, 플로우 처리됨).
도 9는 도 4의 마이크로렌즈 구조체를 형성하는 제조 방법의 예를 도시한다. 먼저, S71에서, 렌즈 영역(3)이 픽셀 어레이의 픽셀 위에 형성된다. S73에서, 렌즈 영역(3)은 패터닝되어 개별 형상의 마이크로렌즈 영역(3)을 생성한다. S73에서 영역(3)은 원형, 사각형 또는 다른 형상으로 패터닝된다. S75에서, 패터닝된 렌즈 영역(3)은 소부 처리에 의해 광 집중 렌즈 구성으로 형상화된다. S79에서, 필요에 의해 다른 렌즈 영역, 예를 들면 1(도 4)이 이전의 렌즈 영역(3) 위에 형성된다. 공정 S73, S75는 각각의 신규 적용층에 대해 반복된다. S77에서, 다른 렌즈 영역을 적용할지 여부에 대해 결정된다. 다른 렌즈 영역이 적용되지 않는다면, 공정은 종료된다. 다른 렌즈 영역이 형성되는 경우, 공정 S79, S73 및S75가 반복된다.
도 10은 본 발명에 따른 다중 렌즈를 포함하는 마이크로렌즈 어레이의 예를 형성하기 위한 제조 방법의 다른 예를 도시한다. 전체 마이크로렌즈 층은 단게 S91-S93에서 픽셀(5) 위에 형성된다. 층들은 S95에서 패터닝되고, S97에서 형상화된다.
S97에서, 렌즈 영역(예를 들면, 1, 3)은 소부 처리에 의해 렌즈 영역을 플로우 처리하는 것에 의해 집단적으로 형상화된다. 전체 마이크로층들은 단계 S91-S93에서 픽셀(5) 위에 형성된다. 층들은 S95에서 패터닝되고, S97에서 형상화된다.
S97에서, 렌즈 영역(1, 3)은 소부 처리에 의해 렌즈 영역을 플로우 처리하는 것에 의해 집단적으로 형상화된다. 예시된 마이크로렌즈에서의 최종 다중 렌즈 영역이 각각의 감광 영역(예를 들면, 5)으로의 광 굴절을 최대화하기 위하여 제공되도록 단계 S91-S97이 수행된다.
패터닝된 개별화된 마이크로렌즈의 형상은 원형, 렌즈모양(lenticular), 난형(ovoid), 사각형(rectangular), 육각형(hexagonal) 또는 다른 적합한 형상일 수 있다. 렌즈 영역의 형상화는, 적용되고 패터닝된 렌즈 형성 영역으로부터 굴절 렌즈를 형성하도록 열처리함에 의해 완성된다. 굴절 렌즈 영역을 형성하는데 이용되 는 형상화 공정은 렌즈 영역을 형성하는데 이용되는 재료에 종속된다. 렌즈 형성 영역의 재료가 열처리되는 경우, 소부 처리와 같은 열처리 공정이 이용될 수 있다. 재료가 극단적으로 감광성인 경우, 특수 광 노출 기술이 이용될 수 있다.
본 발명은 광 검출 시스템 외에도 광 투사 시스템에도 이용될 수 있다. 광이 들어갈 때 기판으로부터 광이 나오는 경우 동일한 원리가 적용된다. 이미저 시스템과 비교해서 디스플레이 시스템에 대해 구조적 파라미터가 최적의 성능을 위해 변경될 수 있지만, 본 발명은 광 분포를 위한 개선된 구조체를 제공할 수 있다.
도 11을 참조하면, 디스플레이 영역(131) 위에 렌즈 구조체가 형성된다. 디스플레이 영역(131)은 디스플레이 픽셀 또는 발광 유닛일 수 있다. 다중 렌즈 구조는 분광성을 더 증가시키고 디스플레이 영역(131)로부터의 시야각을 더 개선하기 위하여 렌즈 집합체내의 동일한 디스플레이 영역(131) 위에 형성될 수 있다. 광이 디스플레이 영역(131)으로부터 방출되고, 상단 유리 또는 다른 디스플레이층(예를 들면, LCD 시스템에서의 상단 유리층)일 수 있는 층(129)으로 진입하며, 다음으로 광은 편광자(127)로 진입하고, 편광자의 동작에 따라 굴절된다. 광은 다음으로 굴절률 N2의 제1 렌즈 영역(125)으로 진입하는데, 여기서 광은 굴절률 N1인 제2 렌즈 영역(123)으로 굴절된다. 다음으로 광은 제2 렌즈 영역(123)에 의해 굴절되어 공기중으로 가서, 다시 굴절된다. 도 11의 디스플레이 렌즈 구조체는 본 발명의 다른 실시예에서의 해당 렌즈 영역과 동일한 방식 및 동일한 재료로 형성되는 영역을 포함한다.
본 발명이 픽셀 어레이를 갖는 특정 이미징 회로를 참조로 설명되었지만, 본 발명은 보다 넓게 적용될 수 있으며, 디스플레이 장치 외에도 임의의 이미징 장치에서도 이용될 수 있음이 이해되어야 한다. 유사하게, 상술한 공정은 본 발명에 따른 렌즈를 형성하는데 이용될 수 있는 많은 방법들 중 단지 하나의 방법이다. 상술한 설명 및 도면은 본 발명에 따른 실시예를 개략화한 것이다. 본 발명은 개략화된 실시예들에 국한되려는 의도는 없다. 첨부된 청구 범위의 기술 사상 및 범위내에 있다면, 본 발명의 어떠한 변형도 본 발명의 일부로서 간주되어야 할 것이다.

Claims (120)

  1. 광 검출 시스템으로서,
    감광 영역; 및
    상기 감광 영역으로 광을 집중하기 위한 렌즈 구조체
    를 포함하며, 상기 렌즈 구조체는 제1 렌즈 영역 및 제2 렌즈 영역을 포함하며, 상기 제1 및 제2 렌즈 영역은 상이한 광학적 특성을 갖는, 광 검출 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 복수의 상기 렌즈 구조체 및 복수의 상기 감광 영역을 포함하며, 각각의 상기 렌즈 구조체는 각각이 복수의 상기 감광 영역 위에 각각 제공되는, 광 검출 시스템.
  3. 제2항에 있어서, 각각의 상기 렌즈 구조체의 상기 제2 렌즈 영역은 다른 렌즈 구조체의 상기 제2 렌즈 영역과 비접촉하는, 광 검출 시스템.
  4. 제2항에 있어서, 상기 제1 및 제2 렌즈 영역은 다른 상기 렌즈 구조체의 다른 제1 및 제2 렌즈 영역과 비접촉하는, 광 검출 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제1 렌즈 영역은 상기 제2 렌즈 영역 위에 형성되는, 광 검출 시스템.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제1 렌즈 영역은 원형 형상을 가지며, 상기 제2 렌즈 영역 위에 형성되는, 광 검출 시스템.
  7. 제6항에 있어서, 어레이 형태로 정렬된 복수의 상기 감광 영역을 더 포함하며, 각각의 상기 감광 영역은 관련된 렌즈 구조체를 갖는, 광 검출 시스템.
  8. 제1항에 있어서, 상기 제1 렌즈 영역은 상기 제2 렌즈 영역 위에 형성되며, 비구면 렌즈 형상(aspherically shaped)인, 광 검출 시스템.
  9. 제1항에 있어서, 상기 렌즈 구조체는 제3 렌즈 영역을 더 포함하는, 광 검출 시스템.
  10. 제9항에 있어서, 복수개의 상기 감광 영역과 복수개의 상기 렌즈 구조체를 더 포함하며, 각각의 상기 렌즈 구조체는 패터닝되고, 상기 복수의 감광 영역 중 각각의 하나 위에 형성되는, 광 검출 시스템.
  11. 제9항에 있어서, 상기 제3 렌즈 영역은 상기 제1 렌즈 영역 위에 형성되는, 광 검출 시스템.
  12. 제9항에 있어서, 상기 제3 렌즈 영역은 원형 형상이며, 상기 제1 렌즈 영역 위에 형성되는, 광 검출 시스템.
  13. 제9항에 있어서, 상기 제3 렌즈 영역은 상기 제1 렌즈 영역 위에 형성되며, 비구면 렌즈 형상인, 광 검출 시스템.
  14. 제9항에 있어서, 상기 제1, 제2 및 제3 렌즈 영역은 상이한 굴절률을 갖는, 광 검출 시스템.
  15. 제1항에 있어서, 상기 제1, 제2 및 제3 렌즈 영역은 상이한 굴절률을 갖는, 광 검출 시스템.
  16. 제1항에 있어서, 상기 감광 영역은 포토다이오드인, 광 검출 시스템.
  17. 제1항에 있어서, 상기 제2 렌즈 영역은 상기 제1 렌즈 영역에 의해 굴절되는 광의 일부를 굴절시키는, 광 검출 시스템.
  18. 제1항에 있어서, 상기 제1 렌즈는 상기 제2 렌즈 영역과 접촉하여 형성되는, 광 검출 시스템.
  19. 제1항에 있어서, 상기 제1 렌즈 영역은 상기 제2 렌즈 영역보다 큰 직경을 갖는, 광 검출 시스템.
  20. 제1항에 있어서, 상기 제1 렌즈 영역은 상기 제2 렌즈 영역보다 상기 감광 영역의 더 큰 부분 위에 형성되고 패터닝되는, 광 검출 시스템.
  21. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 렌즈 영역 중 하나는 상기 제1 및 제2 렌즈 영역 중 다른 하나에 입사되지 않는 입사광의 일부를 굴절시키는, 광 검출 시스템.
  22. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 렌즈 영역은 각각이 제1 및 제2 재료로 형성되는, 광 검출 시스템.
  23. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 렌즈 영역은 동일한 재료이나, 상이한 기하학적 형상으로 형성되는, 광 검출 시스템.
  24. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 렌즈 영역은 입사광에 대해 각각 제1 및 제2 광학 초점을 갖는, 광 검출 시스템.
  25. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 렌즈 영역 중 적어도 하나는 실질적으로 비구면 렌즈 형상인, 광 검출 시스템.
  26. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 렌즈 영역 중 적어도 하나는 실질적으로 원형 형상인, 광 검출 시스템.
  27. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 렌즈 영역 중 적어도 하나는 실질적으로 렌즈 형상(lenticularly shaped)인, 광 검출 시스템.
  28. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 렌즈 영역 중 적어도 하나는 실질적으로 난형 형상(ovoid shpaed)인, 광 검출 시스템.
  29. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 렌즈 영역 중 적어도 하나는 실질적으로 사각형 형상(rectangular shaped)인, 광 검출 시스템.
  30. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 렌즈 영역 중 적어도 하나는 실질적으로 , 육각형 형상(hexagonal shaped)인, 광 검출 시스템.
  31. 제1항에 있어서, 상기 제1 렌즈 영역은 상기 제2 렌즈 영역의 일부 위에 직접 접촉하여 형성되며, 상기 제2 렌즈 영역은 링 형상의 광 굴절 영역을 갖는, 광 검출 시스템.
  32. 제1항에 있어서, 상기 제1 렌즈 영역의 굴절률은 상기 제2 렌즈 영역의 굴절률보다 큰, 광 검출 시스템.
  33. 제1항에 있어서, 상기 감광 영역은 CMOS 이미저의 일부인, 광 검출 시스템.
  34. 제1항에 있어서, 상기 감광 영역은 CCD 이미저의 일부인, 광 검출 시스템.
  35. 이미징 장치로서,
    복수개의 감광 영역을 포함하는 이미징 어레이; 및
    상기 감광 영역 각각의 위의 상기 이미징 어레이 상에 제공되는 복수개의 렌즈 구조체
    를 포함하며, 하나 이상의 렌즈 구조체는 복수개의 마이크로렌즈를 포함하며, 적어도 하나의 상기 마이크로렌즈는 복수개의 렌즈 영역을 포함하며, 적어도 2개의 상기 렌즈 영역은 상이한 굴절 특성을 갖는, 이미징 장치.
  36. 제35항에 있어서, 적어도 2개의 렌즈 영역은 원형 형상인, 이미징 장치.
  37. 제36항에 있어서, 각각의 최상부 렌즈 영역은 다른 최상부 렌즈 영역과 접촉하지 않는, 이미징 장치.
  38. 제35항에 있어서, 상기 복수개의 렌즈 영역 중 적어도 2개는 비구면 렌즈 형상인, 이미징 장치.
  39. 제35항에 있어서, 상기 감광 영역은 포토다이오드를 포함하는, 이미징 장치.
  40. 제35항에 있어서, 적어도 하나의 렌즈 영역은 적어도 하나의 다른 렌즈 영역에 의해 굴절된 광의 일부를 굴절시키는, 이미징 장치.
  41. 제35항에 있어서, 적어도 하나의 렌즈 영역은 다른 렌즈 영역과 접촉하여 형성되는, 이미징 장치.
  42. 제35항에 있어서, 상기 렌즈 구조체 각각은 다른 렌즈 구조체와 비접촉하는, 이미징 장치.
  43. 제42항에 있어서, 상기 복수개의 렌즈 영역 중 하나는 다른 관련된 렌즈 영역보다 큰 직경을 갖는, 이미징 장치.
  44. 제35항에 있어서, 렌즈 구조체내의 상기 복수개의 렌즈 영역 중 상부 렌즈 영역은 적어도 하나의 다른 렌즈 구조체내의 다른 상부 렌즈 영역과 비접촉하는, 이미징 장치.
  45. 제35항에 있어서, 상기 복수개의 상기 렌즈 영역 중 하나는 동일한 렌즈 구조체내의 다른 렌즈 영역보다 상기 감광 영역의 더 큰 부분 위에 형성되고 패터닝되는, 이미징 장치.
  46. 제35항에 있어서, 상기 복수개의 렌즈 영역 중 하나는 동일 렌즈 구조체내에서의 상기 복수개의 렌즈 영역 중 다른 하나에 입사되지 않는 입사광의 일부분을 굴절하는, 이미징 장치.
  47. 제35항에 있어서, 상기 복수개의 렌즈 영역은 하나 이상의 재료로 형성되는, 이미징 장치.
  48. 제35항에 있어서, 상기 복수개의 렌즈 영역은 동일한 재료로 형성되나, 적어도 하나의 상이한 기하학적 형상을 갖는, 이미징 장치.
  49. 제35항에 있어서, 상기 복수개의 렌즈 영역 각각은 입사광에 대한 제1 및 제2 광학 초점을 갖는, 이미징 장치.
  50. 제35항에 있어서, 상기 복수개의 렌즈 영역 중 하나는 다른 렌즈 영역의 일 부분 위에, 직접 접촉하여 형성되는, 이미징 장치.
  51. 제35항에 있어서, 상기 복수개의 렌즈 영역 중 하나는 링 형상 광 굴절 영역을 갖는, 이미징 장치.
  52. 제35항에 있어서, 상기 감광 영역은 CMOS 이미저의 일부인, 이미징 장치.
  53. 제35항에 있어서, 상기 감광 영역은 CCD 이미저의 일부인, 이미징 장치.
  54. 제35항에 있어서, 동일 렌즈 구조체내의 상기 복수개의 렌즈 영역 중 하나는 상기 복수개의 렌즈 영역 중 다른 하나위에 직접 접촉하며 다른 직경으로 형성되는, 이미징 장치.
  55. 제54항에 있어서, 동일 렌즈 구조체내의 상기 복수개의 렌즈 영역 중 적어도 하나는 링 형상의 집광 영역을 포함하는, 이미징 장치.
  56. 이미지 프로세싱 시스템으로서,
    버스를 통해 메모리 장치에 결합되는 프로세서; 및
    상기 버스에 결합되는 이미징 장치
    를 포함하며, 상기 이미징 장치는
    복수개의 감광 영역을 포함하는 이미징 어레이; 및
    상기 감광 영역 각각의 위의 상기 이미징 어레이 상에 제공되는 복수개의 렌즈 구조체를 포함하며, 상기 렌즈 구조체 중 적어도 하나는 복수개의 마이크로렌즈를 포함하며, 상기 마이크로렌즈의 적어도 일부는 각각이 복수개의 렌즈 영역을 포함하며, 각각의 상기 렌즈 영역의 적어도 2개는 상이한 굴절 특성을 갖는, 이미지 프로세싱 시스템.
  57. 제56항에 있어서, 상기 복수개의 렌즈 영역은 원형 형상인, 이미지 프로세싱 시스템.
  58. 제56항에 있어서, 상기 복수개의 렌즈 구조체의 하나 이상은 비구면 렌즈 형상인, 이미지 프로세싱 시스템.
  59. 제56항에 있어서, 상기 렌즈 구조체의 적어도 하나의 최상단 렌즈 영역은 다른 상기 렌즈 구조체의 최상단 렌즈 영역과 비접촉하는, 이미지 프로세싱 시스템.
  60. 제56항에 있어서, 상기 복수개의 렌즈 영역 중 하나는 상기 복수개의 렌즈 영역 중 다른 하나에 입사하지 않는 입사광의 일부를 굴절시키는, 이미지 프로세싱 시스템.
  61. 제56항에 있어서, 상기 복수개의 렌즈 영역은 하나 이상의 재료로 형성되는, 이미지 프로세싱 시스템.
  62. 제56항에 있어서, 상기 복수개의 렌즈 영역 중 하나는 링 형상 광 굴절 영역을 갖는, 이미지 프로세싱 시스템.
  63. CMOS 이미저로서,
    감광 영역; 및
    상기 감광 영역 위에 수직하여 위치된 렌즈 구조체
    를 포함하며, 상기 렌즈 구조체는 각각의 N1 및 N2 굴절률, 여기서 N1>N2, 을 갖는 제1 및 제2 재료를 포함하는, CMOS 이미저.
  64. 제63항에 있어서, 복수개의 상기 렌즈 구조체 및 복수개의 상기 감광 영역을 더 포함하며, 상기 렌즈 구조체 각각은 상기 복수개의 상기 감광 영역 위에 각각 제공되는, CMOS 이미저.
  65. 제63항에 있어서, 상기 제1 재료는 상기 제2 재료 위에 형성되는, CMOS 이미저.
  66. 제64항에 있어서, 상기 제1 재료는 원형 형상을 가지며, 상기 제2 재료 위에 형성되는, CMOS 이미저.
  67. 디스플레이 시스템으로서,
    복수개의 디스플레이 구조체; 및
    상기 복수개의 디스플레이 구조체 중 적어도 하나 위에 형성되는 렌즈 구조체
    를 포함하며, 상기 렌즈 구조체는 상기 디스플레이 구조체로부터의 광을 상기 렌즈 구조체의 외부로 향하게 한 것이며, 상기 렌즈 구조체는 제1 렌즈 영역 및 제2 렌즈 영역을 포함하며, 상기 제1 및 제2 렌즈 영역은 서로 상이한 광학 특성을 갖는, 디스플레이 시스템.
  68. 제67항에 있어서, 상기 렌즈 구조체의 하나는 각각의 상기 복수개의 디스플레이 구조체 위에 배치되는, 디스플레이 시스템.
  69. 제67항에 있어서, 복수개의 상기 렌즈 구조체는 상기 복수개의 디스플레이 구조체의 적어도 일부 위에 배치되는, 디스플레이 시스템.
  70. 제67항에 있어서, 제1 복수개의 상기 렌즈 구조체 및 제2 복수개의 상기 디스플레이 구조체를 포함하며, 상기 제1 복수개의 각각의 렌즈 구조체는 상기 제2 복수개의 디스플레이 구조체 위에 각각 배치되는, 디스플레이 시스템.
  71. 제70항에 있어서, 상기 렌즈 구조체 각각의 상기 제2 렌즈 영역은 다른 렌즈 구조체의 상기 제2 렌즈 영역과 비접촉하는, 디스플레이 시스템.
  72. 제70항에 있어서, 상기 제1 및 제2 렌즈 영역은 다른 상기 렌즈 구조체에서의 다른 제1 및 제2 렌즈 영역과 비접촉하는, 디스플레이 시스템.
  73. 제67항에 있어서, 상기 제1 렌즈 영역은 상기 제2 렌즈 영역 위에 형성되는, 디스플레이 시스템.
  74. 제67항에 있어서, 상기 제1 렌즈 영역은 원형 형상이며, 상기 제2 렌즈 영역 위에 형성되는, 디스플레이 시스템.
  75. 제74항에 있어서, 상기 복수개의 디스플레이 구조체는 어레이 형태로 정렬되고, 상기 복수개의 각각의 디스플레이 구조체는 관련된 렌즈 구조를 갖는, 디스플레이 시스템.
  76. 제67항에 있어서, 상기 제1 렌즈 영역은 상기 제2 렌즈 영역 위에 배치되고, 비구면 렌즈 형상인, 디스플레이 시스템.
  77. 제67항에 있어서, 상기 렌즈 구조체는 제3 렌즈 영역을 더 포함하는, 디스플레이 시스템.
  78. 제77항에 있어서, 상기 렌즈 구조체 각각은 상기 복수개의 디스플레이 구조체 중 각각의 하나 위에 패터닝되고 형성되는, 디스플레이 시스템.
  79. 제77항에 있어서, 상기 제3 렌즈 영역은 상기 제1 렌즈 영역 위에 배치되며, 여기서 상기 제2 렌즈 영역은 상기 제1 및 상기 제3 렌즈 영역 사이에 배치되는, 디스플레이 시스템.
  80. 제77항에 있어서, 상기 제3 렌즈 영역은 원형 형성이며, 상기 제1 렌즈 영역 위에 배치되는, 디스플레이 시스템.
  81. 제77항에 있어서, 상기 제3 렌즈 영역은 상기 제1 렌즈 영역 위에 배치되고, 비구면 렌즈 형상인, 디스플레이 시스템.
  82. 제77항에 있어서, 상기 제1, 제2 및 제3 렌즈 영역은 서로 상이한 굴절률을 갖는, 디스플레이 시스템.
  83. 제67항에 있어서, 상기 제1 및 제2 렌즈 영역은 상이한 굴절률을 갖는, 디스 플레이 시스템.
  84. 제67항에 있어서, 상기 디스플레이 구조는 액티브 매트릭스 액정 디스플레이내의 디스플레이 픽셀인, 디스플레이 시스템.
  85. 제67항에 있어서, 상기 제2 렌즈 영역은 상기 제1 렌즈 영역에 의해 굴절된 광의 일부를 굴절시키는, 디스플레이 시스템.
  86. 제67항에 있어서, 상기 제1 렌즈는 상기 제2 렌즈 영역과 접촉하여 형성되는, 디스플레이 시스템.
  87. 제67항에 있어서, 상기 제1 렌즈 영역은 상기 제2 렌즈 영역보다 더 큰 직경을 갖는, 디스플레이 시스템.
  88. 제67항에 있어서, 상기 제1 렌즈 영역은 상기 제2 렌즈 영역보다 상기 디스플레이 구조체의 더 큰 부분 위에 형성되고 패터닝되는, 디스플레이 시스템.
  89. 제67항에 있어서, 상기 제1 및 제2 렌즈 영역 중 하나는 상기 제1 및 제2 렌즈 영역 중 다른 하나에 입사하지 않는 입사광의 부분을 굴절시키는, 디스플레이 시스템.
  90. 제67항에 있어서, 상기 제1 및 제2 렌즈 영역은 각각이 제1 및 제2 재료로 형성되는, 디스플레이 시스템.
  91. 제67항에 있어서, 상기 제1 및 제2 렌즈 영역은 동일 재료로 형성되나, 상이한 기하학적 형상을 갖는, 디스플레이 시스템.
  92. 제67항에 있어서, 상기 제1 및 제2 렌즈 영역 중 적어도 하나는 실질적으로 비구면 렌즈 형상인, 디스플레이 시스템.
  93. 제67항에 있어서, 상기 제1 및 제2 렌즈 영역 중 적어도 하나는 원형 형상인, 디스플레이 시스템.
  94. 제67항에 있어서, 상기 제1 및 제2 렌즈 영역 중 적어도 하나는 실질적으로 렌즈 형상인, 디스플레이 시스템.
  95. 제67항에 있어서, 상기 제1 및 제2 렌즈 영역 중 적어도 하나는 실질적으로 난형(卵形) 형상인, 디스플레이 시스템.
  96. 제67항에 있어서, 상기 제1 및 제2 렌즈 영역 중 적어도 하나는 실질적으로 사각형 형상인, 디스플레이 시스템.
  97. 제67항에 있어서, 상기 제1 및 제2 렌즈 영역 중 적어도 하나는 실질적으로 육각형 형상인, 디스플레이 시스템.
  98. 제67항에 있어서, 상기 제1 렌즈 영역은 상기 제2 렌즈 영역의 일부 위에 직접 접촉하여 형성되며, 상기 제2 렌즈 영역은 링 형상의 광 굴절 영역을 갖는, 디스플레이 시스템.
  99. 제67항에 있어서, 제1 및 제2 복수개의 상기 렌즈 구조체는 상기 복수개의 디스플레이 구조체 위에 배치되며, 상기 제1 복수개의 상기 렌즈 구조체는 제1 굴절률을 갖는 상기 제1 렌즈 영역을 가지며, 상기 제2 복수개의 상기 렌즈 구조체는 제2 굴절률을 갖는 상기 제2 렌즈 영역을 가지는, 디스플레이 시스템.
  100. 이미저용 렌즈 구조체를 형성하기 위한 방법으로서,
    복수개의 감광 영역 위에 제1 굴절률을 갖는 제1 복수개의 집광 영역을 형성하는 단계; 및
    상기 제1 복수개의 집광 영역 위에 제2 굴절률을 갖는 제2 복수개의 집광 영역을 형성하는 단계
    를 포함하는 이미저용 렌즈 구조체 형성 방법.
  101. 제100항에 있어서, 상기 제1 복수개의 집광 영역의 굴절률은 상기 제2 복수개의 집광 영역의 굴절률보다 더 큰, 이미저용 렌즈 구조체 형성 방법.
  102. 제100항에 있어서, 상기 제2 복수개의 집광 영역 위에 복수개의 제3 집광 영역을 각각 형성하는 단계를 더 포함하는, 이미저용 렌즈 구조체 형성 방법.
  103. 제100항에 있어서, 상기 제1 및 제2 복수개의 집광 영역 각각은 상기 감광 영역 위에 실질적으로 원형 형상으로 형성되는, 이미저용 렌즈 구조체 형성 방법.
  104. 제100항에 있어서, 상기 집광 영역들은 상기 감광 영역 위에 반원 형상으로 형성되는, 이미저용 렌즈 구조체 형성 방법.
  105. 제100항에 있어서, 상기 집광 영역들은 상기 감광 영역 위에 사각형 형상으로 형성되는, 이미저용 렌즈 구조체 형성 방법.
  106. 제100항에 있어서, 상기 집광 영역들은 상기 감광 영역 위에 육각형 형상으로 형성되는, 이미저용 렌즈 구조체 형성 방법.
  107. 제100항에 있어서, 상기 집광 영역은 상기 감광 영역 위에 렌즈 형상으로 형 성되는, 이미저용 렌즈 구조체 형성 방법.
  108. 제100항에 있어서, 상기 집광 영역은 상기 감광 영역 위에 난형 형상으로 형성되는, 이미저용 렌즈 구조체 형성 방법.
  109. 제100항에 있어서, 상기 형성 단계는 열 처리를 포함하는, 이미저용 렌즈 구조체 형성 방법.
  110. 제100항에 있어서, 상기 형성 단계는 소부 처리(baking)를 포함하는, 이미저용 렌즈 구조체 형성 방법.
  111. 이미저 구조체를 형성하는 방법으로서,
    이미저 기판상에 제1 및 제2 그룹의 감광 영역을 형성하는 단계;
    각각의 상기 제1 그룹의 상기 감광 영역 위에 제1 굴절 특성의 제1 렌즈 영역을 형성하는 단계;
    각각의 상기 제1 렌즈 영역 위에 제2 굴절 특성의 제2 렌즈 영역을 형성하는 단계; 및
    각각의 상기 제2 그룹의 상기 제2 감광 영역 위에 굴절 특성을 갖는 적어도 하나의 다른 렌즈 영역을 형성하는 단계
    를 포함하는, 이미저 구조체 형성 방법.
  112. 제111항에 있어서, 상기 제1 렌즈 영역의 굴절률은 상기 제1 렌즈 영역의 굴절률보다 더 큰, 이미저 구조체 형성 방법.
  113. 제111항에 있어서, 상기 제1 및 제2 렌즈 영역 중 적어도 하나는 상기 제1 그룹의 상기 감광 영역 위에 원형 형상으로 형성되는, 이미저 구조체 형성 방법.
  114. 제111항에 있어서, 상기 제1 및 제2 렌즈 영역은 상기 제1 그룹의 상기 감광 영역 위에 원형 형상으로 형성되는, 이미저 구조체 형성 방법.
  115. 제111항에 있어서, 상기 제1 및 제2 렌즈 영역은 상기 제1 그룹의 상기 감광 영역 위에 반원 형상으로 형성되는, 이미저 구조체 형성 방법.
  116. 제111항에 있어서, 상기 제1 및 제2 렌즈 영역은 상기 제1 그룹의 상기 감광 영역 위에 사각형 형상으로 형성되는, 이미저 구조체 형성 방법.
  117. 제111항에 있어서, 상기 제1 및 제2 렌즈 영역은 상기 제1 그룹의 상기 감광 영역 위에 육각형 형상으로 형성되는, 이미저 구조체 형성 방법.
  118. 제111항에 있어서, 상기 제1 및 제2 렌즈 영역은 상기 제1 그룹의 상기 감광 영역 위에 렌즈 형상으로 형성되는, 이미저 구조체 형성 방법.
  119. 제111항에 있어서, 상기 제1 및 제2 렌즈 영역은 상기 제1 그룹의 상기 감광 영역 위에 난형 형상으로 형성되는, 이미저 구조체 형성 방법.
  120. 제111항에 있어서, 상기 형성 단계는 열 처리를 포함하는, 이미저 구조체 형성 방법.
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