KR20100005732A

KR20100005732A - 시프트된 포토다이오드 위치를 픽셀 그룹 내에서 조정하기 위해 더 큰 렌즈의 어레이 위에 형성된 마이크로렌즈

Info

Publication number: KR20100005732A
Application number: KR1020097025622A
Authority: KR
Inventors: 진 리; 울리치 씨. 보우타이거
Original assignee: 마이크론 테크놀로지, 인크
Priority date: 2007-05-08
Filing date: 2008-05-02
Publication date: 2010-01-15
Also published as: US20110234883A1; US7978411B2; WO2008140970A1; CN101681916A; US20080278820A1; TW200915552A

Abstract

렌즈(130)가 형성되어 렌즈 위에 형성된 적어도 하나의 마이크로렌즈(140)를 지지 및 틸트한다. 마이크로렌즈의 경사의 정도 및 방향은, 픽셀 어레이의 픽셀로(또는 픽셀로부터) 광을 향하게 하기 위해 원하는 초점 특성에 기초하여 제어될 수 있다.

Description

시프트된 포토다이오드 위치를 픽셀 그룹 내에서 조정하기 위해 더 큰 렌즈의 어레이 위에 형성된 마이크로렌즈{MICROLENSES FORMED ON ARRAY OF GREATER LENSES TO ADJUST FOR SHIFTED PHOTODIODE POSITIONS WITHIN GROUP OF PIXELS}

본 발명의 실시예는 이미지 캡쳐 또는 디스플레이 시스템용 마이크로렌즈 구조의 제조에 관한 것으로, 더 구체적으로, 고체 이미저 시스템용 마이크로렌즈 어레이의 제조 구조 및 방법에 관한 것이다.

CCD(charge coupled devices) 및 CMOS 이미지 센서를 포함하는 고체 이미저가 포토 이미징 애플리케이션에서 일반적으로 사용된다. 고체 이미저는 픽셀의 초점면 어레이를 포함한다. 각각의 픽셀은 광에너지를 전기 신호로 변환하는 감광 장치를 포함한다. 감광 장치는 포토다이오드, 광전지 장치, 포토게이트, 포토컨덕터 또는 다른 집광 소자가 가능하다.

마이크로렌즈는 이미저 픽셀 위의 대응하는 어레이에 일반적으로 배치된다. 마이크로렌즈는 픽셀의 감광 장치(즉, 전하 축적 영역) 위에 광을 포커싱하기 위해 사용된다. 종래의 기술은 사각형 또는 원형으로 패터닝되고 픽셀 위에 각각 제공되는 포토레지스트 재료로 마이크로렌즈를 형성한다. 제조 동안에 마이크로 렌즈의 형상을 만들고 경화하기 위해, 패터닝된 포토레지스트 재료가 가열된다.

마이크로렌즈의 사용은 큰 집광 영역으로부터 집광하여, 이것을 픽셀의 작은 감광 영역 위에 포커싱함으로써 이미저의 감광성 및 효율을 현저하게 개선한다. 픽셀의 감광 영역에 대한 전체 집광 영역의 비율은 "필 팩터"로 알려져 있다.

마이크로렌즈 어레이의 사용은 이미저 애플리케이션에서 중요성이 증가된다. 이미저 애플리메이션은 작은 규모와 높은 해상도의 이미저 어레이를 요구한다. 픽셀 크기가 감소하고 픽셀 밀도가 증가하면서, 광학 및 픽셀 사이의 전기 크로스톡 등의 문제가 보다 현저해진다. 또한, 감소된 크기의 픽셀은 더 작은 전하 축적 영역을 가진다. 픽셀의 감소된 크기는 원하지 않는 더 적은 축적된 전하를 가져 온다.

이미저 어레이와 픽셀의 감광 영역의 크기가 감소하면서, 감광 영역에 입사광선을 포커싱할 수 있는 마이크로렌즈를 제공하는 것이 점점 어려워진다. 이 문제는, 이미저에 대해서 최적 초점 특성을 갖고 및/또는 광이 각종 장치층을 통과하면서 도입된 광학 수차를 보상하기 위해 최적으로 조정된 작은 충분한 마이크로렌즈를 구축하는데 어려움이 커지는데 부분적으로 기인한다. 또한, 감광 영역 위의 복수의 영역에 의해 생성된 가능한 일그러짐을 보정하는 것이 어렵기때문에, 인접하는 픽셀들 사이에 증가된 광학 크로스톡을 가져온다. 광학 크로스톡은 축 외의 광이 둔각으로 마이크로렌즈를 비추는 경우를 가져온다. 축 외의 광이 평탄화영역을 통과하여, 의도된 감광 영역에 이르지 못하고, 대신에 인접하는 감광 영역을 비춘다.

마이크로렌즈 구조의 크기가 감소하면서 마이크로렌즈를 가열하고 녹여서 마 이크로렌즈를 형상화하고 제조하는 것이 점점 어려워진다. 마이크로렌즈의 형상화 및 제조를 제어하기 위한 이전의 접근방법은 더 작은 마이크로렌즈 설계를 위해 원하는 초점 효과를 제공하기 위해 필요한 예를 들면 마이크로렌즈의 초점 특성, 반경 및 다른 파라미터 등의 원하는 광학 특성을 확실하게 하기 위한 충분한 제어를 제공하지 못한다. 따라서, 더 작은 크기의 마이크로렌즈를 갖는 이미저는 높은 색재현성(color fiedlity) 및 신호대잡음비를 얻는데 어려움을 갖는다.

도 1a는 여기에 서술된 실시예에 따르는 렌즈 위에 형성된 마이크로렌즈를 갖는 마이크로렌즈 구조의 탑다운뷰를 도시한다.

도 1b는 여기에 서술된 또 다른 실시예에 따르는 렌즈 위에 형성된 마이크로렌즈를 갖는 또 다른 마이크로렌즈 구조의 탑다운뷰를 도시한다.

도 2는 도 1a에 도시된 것같이 렌즈 위에 형성된 마이크로렌즈의 부분 측면도이다.

도 3a ~ 3i는 도 1a의 마이크로렌즈를 형성하는 방법에서 단계들을 도시하는 단면도이다.

도 4는 도 1a의 마이크로렌즈의 또 다른 단면도이다.

도 5는 여기에 서술된 실시예에 따라서 구성된 마이크로렌즈를 갖는 픽셀을 사용하는 이미저의 개략도이다.

도 6은 도 5의 촬상 장치를 포함하는 처리 시스템을 도시한다.

여기에 서술된 다양한 보기의 실시예들은 마이크로렌즈의 형상, 반경 및/또는 크기를 조정하기 위해 사용되는 다양한 구조 및 방법을 제공한다. 실시예들은 마이크로렌즈의 형성 동안 크기 및 표면력 파라미터에 영향을 주는 구조를 사용한다. 보기의 실시예들은 원하는 포커싱 성질을 얻기 위해 마이크로렌즈를 지지하고 틸트하는 더 큰 렌즈 위에 형성된 마이크로렌즈 구조에 관한 것이다.

다음의 상세한 설명에서, 청구된 발명이 구현될 수 있는 특정 실시예들의 일부를 형성하고, 도시를 통해서 나타내는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예들은 본 기술에서 숙련된 자가 실시예들을 구현할 수 있도록 충분히 상세하게 기술되어 있고, 다른 실시예들이 활용될 수 있고, 구조적, 논리적, 및 전기적 변화가 행해질 수 있는 것으로 이해된다. 여기에 서술된 처리 단계들의 진행은 일 예이고, 따라서, 특정 순서로 반드시 행해져야 하는 단계들을 제외하고는, 단계들의 시퀀스는 여기에 설명된 것에 제한되지 않고, 본 기술에서 주지된 바와 같이 변경될 수 있다.

여기서 사용된 용어 "픽셀"은 감광 장치를 포함하는 광소자 단위 셀 및 양자를 전기 신호로 변환하는 연관 구조를 의미한다. 용어, "플로우", "플로잉" 또는 "리플로잉"은, 가열 및 용융되는 재료의 형상의 변화를 의미하며, 이것에 의해 가열 또는 다른 유사한 처리에 의해 생긴 재료의 형상 변경 또는 재료 플로우를 생기게

또한, 실시예들은 CMOS 이미저 등의 반도체-기반 이미저를 참조하여 설명되어 있지만, 최적의 성능을 위한 품질의 마이크로렌즈를 요구하는 임의의 마이크로-전자 또는 마이크로-광학 장치에 적용될 수 있는 것으로 이해된다. 개시된 마이크 로렌즈를 사용할 수 있는 추가의 마이크로-광학 장치들은 예를 들면, CCD 등의 다른 고체 촬상 장치 및 픽셀이 광을 방사하는 디스플레이 장치를 포함한다.

실시예에서, 복수의 마이크로렌즈가 복수의 픽셀 위의 더 큰 렌즈 위에 형성된다. 각각의 마이크로렌즈는 연관된 픽셀을 갖고, 픽셀의 감광 장치 위에 광을 포커싱한다. 제1 렌즈를 갖는 제1 렌즈층을 형성한 후, 상기 제1 렌즈층 위에 제2 렌즈층이 형성된다. 제2 렌즈층은 적어도 하나의 마이크로렌즈를 포함한다. 각각의 마이크로렌즈는 동일하게 패터닝될 수 있거나 상기 제1 렌즈의 배향에 기초하여 패터닝될 수 있다. 또는, 비제한 배열을 형성하기 위해, 마이크로렌즈의 쌍 및 다른 그룹이 상기 제1 렌즈 위에 패터닝될 수 있다.

동일한 요소가 동일한 도면 부호로 표시되어 있는 도면을 참조하며, 도 1a는 여기에 서술된 실시예에 따르는 마이크로렌즈 구조의 탑다운뷰를 도시한다. 이 구조는, 4개의 픽셀(120G, 120R, 120G', 120B)을 덮는 제1 렌즈(130) 위에 베이어(Bayer) 패턴으로 배열된 4개의 마이크로렌즈(140G, 140R, 140G', 140B)를 포함한다. 각각의 마이크로렌즈(140G, 140R, 140G', 140B)는 각각의 연관된 픽셀(120G, 120R, 120G', 120B) 내의 연관된 감광 장치(비도시) 위에 입사광을 포커싱한다. 이 실시예에서, 마이크로렌즈(140G, 140R, 140G', 140B) 및 렌즈(130)의 탑다운 형상은 원형이다.

도 1b는 여기에 서술된 또 다른 실시예에 따르는 마이크로렌즈 구조의 탑다운뷰를 도시한다. 이 구조는, 4개의 픽셀(120G, 120R, 120G', 120B)을 덮는 제1 렌즈(330) 위에 베이어 패턴으로 배열된 4개의 마이크로렌즈(340G, 340R, 340G', 340B)를 포함한다. 도 1a의 실시예에서와 같이, 각각의 마이크로렌즈(340G, 340R, 340G', 340B)는 각각의 연관된 픽셀(120G, 120R, 120G', 120B) 내의 연관된 감광 장치(비도시) 위에 입사광을 포커싱한다. 이 실시예에서, 마이크로렌즈(340G, 340R, 340G', 340B) 및 렌즈(330)의 탑다운 형상은 사각형이며, 핀쿠션 형상 구조를 형성한다.

편의의 목적상, 도 1a에 나타낸 마이크로렌즈 구조를 참조하여 나머지 설명을 행한다. 설명은 도 1b에 도시된 핀쿠션 구조에 적용할 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 도 2는 2개의 픽셀(120G, 120R)을 덮는 더 큰 제1 렌즈(130) 위에 형성된 2개의 마이크로렌즈(140G, 140R)의 측면을 도시한다. 각각의 마이크로렌즈(140G, 140R)는 연관된 픽셀(120G, 120R)의 연관된 감광 장치(190G, 190R)에 입사광을 포커싱한다. 각각의 픽셀(120G, 120R)은 하나 이상의 투명 광학층(122)에 의해 덮여진 감광 장치(190G, 190R)를 갖는 기판(121)에 형성된다. 칼라 필터(125G, 125R), 제1 렌즈(130), 및 마이크로렌즈(140G, 140R)가 픽셀(120G, 120R) 및 층(122) 위에 설치된다. 각각의 픽셀(120G, 120R)은 일반적으로 알려진 것같이 다양한 다른 부품을 포함하지만, 간단히 나타내기 위해 그 대부분은 이 설명으로부터 배제시켰다. 도 2는 단면도이기 때문에, 단지 2개의 마이크로렌즈(140G, 140R)와 픽셀(120G, 120R)이 도시되었지만, 도 1a를 참조하여 위에 도시된 것같이, 2개 이상의 마이크로렌즈(즉, 140G', 140R)와 픽셀(120G', 120R)이 또한 포함된다. 간단히 나타내기 위해서, 또한 단면도가 이들 마이크로렌즈를 도시하지 않기때문에 추가의 2개의 마이크로렌즈(120G', 120B)(도 1a)는 다음의 설명에서 서술되지 않는다.

감광 장치(190G, 190R)에 광을 포커싱하기 위해 감광 소자(190G, 190R) 위에, 일반적으로 알려진 것같이 렌즈(130)가 형성된다. 렌즈(130)는, 연관된 감광 장치(190G, 190R)를 향하는 바람직한 방향으로 광을 진행시키기 위해 일반적으로 알려진 광학 특성을 갖도록 형성되고, 그러한 형상을 갖는다. 바람직한 실시예에서, 렌즈(130)의 반경은 대략 6.0㎛이다. 렌즈(130)의 꼭대기 면은 렌즈(130)의 중앙에 정점을 갖는 상방으로 볼록한 형상이며, 에지를 향해서 즉, 렌즈의 외측 지름으로 하방으로 경사진다.

도 2에 도시된 것같이, 마이크로렌즈(140G, 140R)는 제1 렌즈(130) 위에 형성된다. 도 2에 도시되지는 않았지만, 도 1a에 도시된 것같이, 렌즈(130)는 4 픽셀, 예를 들면 픽셀(120R, 120G, 120B, 120G')의 1블록을 덮으며, 그 연관된 감광 장치(190R, 190G, 190B, 190G'), 및 4개의 연관된 마이크로렌즈(140R, 140G, 140B, 140G')를 갖는다. 각각의 마이크로렌즈(140R, 140G)는 연관된 감광 장치(190R, 190G)를 향하는 바람직한 방향으로 광을 진행시키는 일반적으로 알려진 광학 특성을 갖도록 형성되고, 그러한 형상을 갖는다. 마이크로렌즈(140R, 140G)와 렌즈(130)는 함께 적절한 감광 소자(190R, 190G)로 광을 진행시키도록 동작한다. 바람직한 실시예에서, 각 마이크로렌즈(140R, 140G)의 반경은 대략 2.4㎛이다. 각 마이크로렌즈(140R, 140G)의 꼭대기 면은 상방으로 볼록한 형상이다. 각 마이크로렌즈(140R, 140G)는 렌즈(130)의 표면 위에 위치하고, 칼라 필터(125R, 125G)의 꼭대기 면에 대해 틸트하며, 틸트 각은 렌즈(130)의 형상에 의존한다. 다른 구성에서, 렌즈(130)는 그 표면 위에 일관된 경사를 가질 수 없기 때문에, 각 마이크로렌 즈(140R, 140G)의 틸트각은 렌즈(130) 위의 각 마이크로렌즈(140R, 140G)의 위치에 의존하며, 렌즈(130) 위에 마이크로렌즈를 더 높거나 더 낮게 배치함으로써 틸트각을 변경할 수 있다. 렌즈(130)는 상방으로 볼록한 형상인 것으로 설명하였지만, 본 발명은 상방으로 볼록한 형상을 갖는 렌즈를 갖는 이미저에 제한되는 것은 아니다.

마이크로렌즈 구조는 베이어 패턴으로 배열된 적색, 녹색, 및 청색 픽셀(120R, 120G, 120G', 120B) 위에 사용되는 것으로 서술되었다. 이것은 특정 색(즉, 적색, 청색, 녹색)의 광이 정확한 감광 장치(190R, 190G) 등에 도달하도록 칼라 필터(125R, 125G) 등이 픽셀 위에 베이어 패턴으로 배열되어 있는 것을 의미한다. 베이어 패턴 배열을 갖는 칼라 필터 어레이에서, 4 픽셀의 각 블록은 녹색 필터에 의해 덮여진 2개의 픽셀, 적색 필터에 의해 덮여진 1개의 픽셀(120), 청색 필터에 의해 덮여진 1개의 픽셀을 갖는다. 본 기술에서 알려진 것같이, 베이어 패턴으로 배열된 어레이에서, 픽셀의 블록 위의 칼라 필터는 어레이 위에서 반복된다. 많은 이미저는 4개의 픽셀 위에 칼라 필터를 포함하지만, 별개의 칼라 필터를 포함하지 않는 이미저도 있다. 이와 같이, 개시된 실시예들은 별개의 칼라 필터 또는 임의의 칼라 필터를 갖는 이미저에 제한되지 않는다.

상기 설명된 것같이, 렌즈(130)와 마이크로렌즈(140R, 140G)를 사용하는 것은 광이 적절한 감광 장치(190R, 190G)에 각각 포커싱하는 것을 도와준다. 이 렌즈와 마이크로렌즈의 조합은 감광 장치(190R, 190G)가 서로 가깝게 놓여지는 것을 허용함으로써, 픽셀의 블록에서 인접하는 감광 장치들 사이의 거리 "d"를 감소시킨다. 거리 d가 감소함으로써, 예를 들면, 어레이에 대해서 공유된 소자 픽셀 구조를 사용할 때, 픽셀 어레이의 필 팩터를 증가시키는 것을 도와 주는 각각의 픽셀에 대해 필요한 면적도 감소한다.

도 3a ~ 3i는 도 1a 및 2에 도시된 마이크로렌즈 구조를 형성하는 방법을 도시한다. 도 3a는 종래 알려진 것같이 형성된 기판(121)을 도시한다. 기판(121)은 다양한 방식으로 형성될 수 있다. 도 3a는 또한 기판(121)에 형성된 감광 장치(190R, 190G)를 또한 도시한다. 감광 장치(190R, 190G)을 형성하기 위해 알려진 많은 종래의 기술들이 있다. 도 3b는 기판(121) 위에 재료층(또는 복수의 층들)(122)의 형성을 도시한다. 층(122)은 픽셀(120R, 120G)을 동작시키기 위해 필요한 다른 요소들과 회로를 덮는다.

도 3c는 층(122) 위에 칼라 필터(125R, 125G)를 갖는 칼라 필터층을 형성하는 것을 도시한다. 필터(125R, 125G)는 선택된 파장 또는 칼라의 광이 통과하는 것을 허용하는 포토레지스트 재료를 포함한다. 단지 2개의 다른 칼라 필터만이 도시되었지만, 베이어 패턴을 갖는 어레이에서 픽셀의 블록을 형성하기 위해 4개의 칼라 필터(2개의 녹색, 1개의 적색, 및 1개의 청색)가 사용될 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 상기 서술된 것같이, 몇몇 실시예들은 칼라 필터를 포함하지 않을 수 있으며, 이것은 필터(125R, 125G)가 필요하지 않음을 의미한다.

도 3d는 결국 렌즈(130)의 형성을 가져오는 제1 렌즈 층의 최초의 형성을 도시한다(도 2). 4개의 픽셀의 각각의 블록 위에 렌즈(130)를 형성하기 위해 충분한 렌즈 재료가 존재하도록 칼라 필터(125R, 125G)의 층 위에 레지스트 층(129)이 퇴적된다.

도 3e는 층(129)으로부터 렌즈(130)를 형성하는 것을 도시한다. 레지스트 층(129)은 가열되어 렌즈 재료가 플로우되게 한다. 그 결과, 렌즈(130)는 층(129)으로부터 형성된다.

도 3f는 렌즈(130) 위에 단일 마이크로렌즈 또는 복수의 마이크로렌즈의 형성을 가져오는 제2 렌즈층의 최초의 형성을 도시한다. 처음에, 포토레지스트 재료층(138)이 렌즈(130) 위에 퇴적된다. 포토레지스트 재료층(138)은 렌즈(130)를 형성하기 위해 사용된 동일하거나 다른 재료일 수 있다.

도 3g는 종래에 알려진 것같이, 포토레지스트 재료층(138)이 초기 단계 마이크로렌즈(139)에 코팅되고 패터닝되는 방법을 도시한다.

도 3h는 초기 단계 마이크로렌즈(139)(도 3g)가 플로우되는 것을 나타내며, 종래에 알려진 것같이, 마이크로렌즈(140R, 140G)(여기서, 마이크로렌즈(140R)는 적색 픽셀용 마이크로렌즈에 대응하고, 마이크로렌즈(140G)는 녹색 픽셀 마이크로렌즈에 대응한다)가 된다.

도 3i는 제조된 렌즈 시스템을 통해 이미지로부터의 광선의 경로를 레이 트레이싱으로 도시한다. 레이 트레이싱은 각각의 마이크로렌즈(140R, 140G) 또는 다른 구성의 픽셀(120R, 120G)에 필요한 조정을 결정하는 적합한 도구일 수 있으며, 각각의 마이크로렌즈(140R, 140G)와 렌즈(130)를 통과하는 광이 각각의 감광 소자(190R, 190G)에 확실히 포커싱되게 한다. 베이킹 및 패키징 등의 후속 처리는 표준 산업 관례에 따라서 행해진다.

도 4를 참조하면, 렌즈(130)는 틸트된 마이크로렌즈(140R, 140G)에 대해 지 지면을 제공하며, 지지면은 렌즈(130) 위에 형성되어, 렌즈에 의해 지지된다. 렌즈(130)는 렌즈(130)의 정점에 대한 높이와 렌즈(130)의 가장자리로부터 렌즈(130)의 정점에 대한 수평 거리 D의 탄젠트로 대략 표기되는 각도 "θ"를 갖는 경사진 상부 면을 갖는다. 각도 θ는 원하는 임의의 각도로 설정될 수 있지만, 실시예에서는 대략 10도 보다 적다.

렌즈(130)의 경사로 인해서, 마이크로렌즈(140R, 140G)는 그 각각의 배향이 그 각각의 초점을 목표 위치로 시프트하는 것을 허용하도록, 연관된 감광 장치(190R, 190G)로 틸트된다. 이것은 각각의 마이크로렌즈(140R, 140G)의 배치가 그 연관된 감광 장치(190R, 190G)로부터 중심이 벗어나는 것을 허용한다. 각각의 마이크로렌즈(140R, 140G)는 그 연관된 감광 장치(190R, 190G) 바로 위에 있을 수 있거나 중심이 벗어나서 있을 수 있거나, 그 연관된 감광 장치(190R, 190G)에 인접하여 있을 수 있다. 그러나, 렌즈(130)의 틸트 각도는 각각의 마이크로렌즈(140R, 140G)가 렌즈(130)를 통하여 그 연관된 감광 장치(190R, 190G)에 입사광을 향하게 하는 것을 허용한다.

유리하게, 연관된 감광 장치에 대해서 마이크로렌즈의 틸트의 각도를 제어함으로써, 감광 장치의 설계에서 더 많은 자유도가 허용되고, 틸트된 마이크로렌즈의 초점이 연관된 감광 장치의 위치로 시프트될 수 있다.

또한, 렌즈(130)의 물리적인 성질 및 형성이 마이크로렌즈(140R, 140G)의 물리적인 성질과 다르거나 동일할 수 있다. 다른 광학 특성 및 물리적인 성질의 조합이 다른 조합에 의해 조합될 수 있다. 예를 들면, 각각의 렌즈(130) 및 마이크로렌 즈(140R, 140G)의 표면 성질, 반사 성질 및 하부층이 동일하거나 다를 수 있다. 각각 다른 장점을 갖는 렌즈(130)와 마이크로렌즈(140R, 140G)를 형성하기 위해 다른 재료 및 방법이 사용될 수 있다.

치수, 형상, 초점 길이 및 다른 초점 특성뿐 아니라 틸트된 마이크로렌즈의 배향이, (1) 마이크로렌즈가 광을 포커싱하는 렌즈 아래의 포토센서의 거리, 폭 또는 크기, (2) 가열 동안에 마이크로렌즈를 형성하기 위해 사용되는 마이크로렌즈 재료의 베이크 시간 동안의 점성 및 그 변화, (3) 렌즈의 치수 및 재료, (4) 가열 동안 마이크로렌즈 재료 플로우 동작에 영향을 주는 마이크로렌즈 구조로 인한 마이크로렌즈 재료의 흐름 동작의 변화, (5) 렌즈 또는 마이크로렌즈 재료의 프리 히팅 또는 프리 플로우 처리의 효과, (6) 리플로우 전에 마이크로렌즈 구조의 설계된 배향, (7) 마이크로렌즈 재료의 플로우 성질을 변경할 수 있는 렌즈 재료의 효과를 포함하는 하나 이상의 파라미터에 의해 결정된다.

도 5는, 픽셀의 어레이(230)와, 본 기술에서 숙련된 자에게 알려진 방식으로 픽셀에 저장된 신호의 판독 및 이미지 캡쳐를 가능하게 하기 위해 타이밍 및 제어 신호를 제공하는 컨트롤러(232)를 포함하는 CMOS 이미저 집적 회로칩(201)을 도시한다. 픽셀의 어레이(230)는 상기와 같이 구성된 렌즈와 마이크로렌즈로 덮여진다. 전형적인 어레이는 M x N 픽셀 크기를 가지며, 어레이(230)의 크기는 특정 애플리케이션에 의존한다. 타이밍 및 제어 회로(232)는 이미지 캡쳐 및 판독을 위해 어레이(230)를 제어한다. 어레이(230)는 칼럼 병렬 판독 구조를 사용하여 한번에 한 로우씩 판독된다. 컨트롤러(232)는 로우 어드레싱 회로(234)와 로우 드라이버(240)의 동작을 제어하여 어레이(230)에서 픽셀의 특정 로우를 선택한다. 픽셀의 선택된 로우에 저장된 전하 신호는 칼럼 라인(170) 상에서 판독 회로(242)로 제공된다. 각각의 칼럼으로부터 판독된 픽셀 신호는 칼럼 어드레싱 회로(244)를 사용하여 순차적으로 판독될 수 있다. 판독 리셋 신호에 대응하는 픽셀 신호(Vrst, Vsig)와 집적 전하 신호가 판독 회로(242)의 각각의 출력 Vout1, Vout2으로서 제공된다. 각각의 픽셀에 대한 이들 신호는 차동 증폭기(237)에서 감산되어, 픽셀에 의해 검출된 광량을 나타내는 신호를 제공한다. 차동 증폭기(237)로부터의 신호는 아날로그-디지털 컨버터(238)로 제공되며, 모든 디지털 픽셀 값에 의해 표시되는 이미지는 이미지 프로세서(239)에서 처리되어 출력 이미지를 제공한다.

도 6은 여기에 서술된 방법 및 장치 실시예들에 따라서 촬상 장치(201)를 통합하는 예를 들면, 카메라 시스템(2190)의 이미지 처리 시스템의 블록도이다. 도 5에 나타낸 촬상 장치(201)는 상기 서술된 것같이 이미지 출력 신호를 제공한다. 카메라 시스템(2190)은 셔터 릴리즈 버튼(2192), 뷰 파인더(2196), 플래시(2198) 및 렌즈 시스템(2194)을 일반적으로 포함한다. 카메라 시스템(2190)은, 버스(2170)를 통해 하나 이상의 입출력(I/O) 장치(2150)와 통신하는 예를 들면 마이크로프로세서의 카메라 제어 중앙 처리 장치(CPU)(2110)를 포함한다. CPU(2110)는 버스(2170) 를 통해 RAM(random access memory)(2160)과, 전형적으로 메모리 컨트롤러를 통해, 데이터를 교환한다. 카메라 시스템은 버스(2170)를 통해서 CPU(2110)와 통신하는 탈착가능 플래시 메모리(2130) 등의 주변 장치를 또한 포함할 수 있다.

개시된 구조의 다양한 수정 및 이것을 형성하는 방법의 다양한 변경이 이 개 시의 결과로서 본 기술에서 숙련된 자에게 분명하다. 본 발명의 요지를 벗어나지 않으면 서술된 실시예에 대해서 대체, 추가, 삭제, 수정 및/또는 다른 변경이 행해질 수 있다. 예를 들면, 실시예들은 렌즈 위에 있는 4개의 렌즈를 참조하여 설명하였지만, 본 발명은 여기에 한정되지 않는다. 따라서, 주장된 발명은 앞의 설명에 의해서 한정되는 것이 아니라 첨부된 청구 범위에 의해서만 한정된다.

Claims

픽셀 어레이의 일부분에 의해 지지되는 제1 렌즈로서, 상기 렌즈의 상부 면은 상기 일부분의 상부 표면에 대해서 경사를 갖는, 상기 제1 렌즈; 및

상기 제1 렌즈에 의해 지지되는 적어도 하나의 마이크로렌즈를 포함하는, 마이크로렌즈 구조.
청구항 1에 있어서,

복수의 마이크로렌즈는 상기 제1 렌즈에 의해 지지되는, 마이크로렌즈 구조.
청구항 2에 있어서,

상기 복수의 마이크로렌즈의 각각은 틸트되는, 마이크로렌즈 구조.
청구항 1에 있어서,

상기 제1 렌즈는 포토레지스트 재료를 포함하는, 마이크로렌즈 구조.
청구항 1에 있어서,

상기 제1 렌즈 및 상기 적어도 하나의 마이크로렌즈는 동일한 재료를 포함하는, 마이크로렌즈 구조.
청구항 1에 있어서,

상기 적어도 하나의 마이크로렌즈는 상기 렌즈 바로 위에서 지지되는, 마이크로렌즈 구조.
청구항 1에 있어서,

상기 제1 렌즈에 의해 복수의 마이크로렌즈가 지지되며, 각각의 마이크로렌즈는 픽셀 어레이가 형성된 각각의 감광 장치와 연관되는, 마이크로렌즈 구조.
청구항 7에 있어서,

각각의 마이크로렌즈는 베이어(Bayer) 패턴으로부터의 칼라와 연관되는, 마이크로렌즈 구조.
청구항 7에 있어서,

각각의 마이크로렌즈는 적어도 하나의 칼라 필터와 연관되는, 마이크로렌즈 구조.
청구항 7에 있어서,

4개의 마이크로렌즈는 상기 제1 렌즈에 의해 지지되는, 마이크로렌즈 구조.
픽셀 어레이 위에 형성된 복수의 렌즈; 및

각각의 렌즈 위에 위치하는 복수의 마이크로렌즈를 포함하는, 마이크로렌즈 어레이.
청구항 11에 있어서,

각각의 렌즈의 마이크로렌즈 지지면은 기판의 표면에 대해 약 10도보다 적게 기울어져 있는, 마이크로렌즈 어레이.
청구항 11에 있어서,

각각의 렌즈는 포토레지스트 재료를 포함하는, 마이크로렌즈 어레이.
청구항 11에 있어서,

각각의 마이크로렌즈는 포토레지스트 재료를 포함하는, 마이크로렌즈 어레이.
청구항 11에 있어서,

상기 복수의 마이크로렌즈 중 적어도 2개는 입사광을 공통 감광 장치로 향하게 하기 위해 상기 공통 감광 장치 위에 위치하는, 마이크로렌즈 어레이.
청구항 11에 있어서,

상기 복수의 마이크로렌즈의 각각은 입사광을 각각의 감광 장치로 향하게 하 기 위해 상기 각각의 감광 장치 위에 위치하는, 마이크로렌즈 어레이.
기판에 형성된 복수의 픽셀;

상기 복수의 픽셀 위에 형성된 복수의 렌즈; 및

마이크로렌즈의 복수의 그룹으로서, 마이크로렌즈의 각각의 그룹은 연관된 렌즈와 연관되며, 상기 연관된 렌즈에 의해 각각 지지되고, 상기 그룹의 각각의 마이크로렌즈는 입사광을 상기 연관된 렌즈를 통해서 복수의 픽셀 중 적어도 하나에 진행시키도록 위치하는, 이미저 구조.
청구항 17에 있어서,

각각의 렌즈는 유사한 형상을 가지며 실질적으로 동일한 방향으로 경사를 갖는, 이미저 구조.
청구항 17에 있어서,

상기 렌즈 중 적어도 하나는 상측으로 볼록한 형상이며, 상기 렌즈의 중심으로부터 멀어지면서 아래로 경사지고, 상기 경사는 각각의 방향으로 실질적으로 대칭인, 이미저 구조.
청구항 17에 있어서,

각각의 렌즈와 마이크로렌즈는 원형 형상을 갖는, 이미저 구조.
청구항 17에 있어서,

각각의 렌즈와 마이크로렌즈는 정사각형 형상을 갖는, 이미저 구조.
이미지 처리 시스템으로서,

프로세서; 및

상기 프로세서에 결합된 이미저 구조를 포함하고,

상기 이미저 구조는

픽셀 어레이;

복수의 픽셀 위에 형성된 복수의 렌즈로서, 각각의 렌즈는 복수의 픽셀과 연관되어 있는, 복수의 렌즈; 및

마이크로렌즈의 복수의 그룹으로서, 마이크로렌즈의 각각의 그룹은 연관된 렌즈와 연관되며, 상기 연관된 렌즈에 의해 각각 지지되고, 상기 그룹의 각각의 마이크로렌즈는 입사광을 상기 렌즈에 연관된 복수의 픽셀 중 적어도 하나에 진행시키도록 위치하는, 이미지 처리 시스템.
청구항 22에 있어서,

각각의 렌즈는 유사한 형상을 가지며 실질적으로 동일한 방향으로 경사를 갖는, 이미저 처리 시스템.
청구항 22에 있어서,

상기 렌즈 중 적어도 하나는 상측으로 볼록한 형상이며, 상기 렌즈의 중심으로부터 멀어지면서 아래로 경사지고, 상기 경사는 각각의 방향으로 실질적으로 대칭인, 이미저 처리 시스템.
적어도 하나의 픽셀 위에 제1 렌즈를 형성하는 단계;및

상기 제1 렌즈 위에, 상기 제1 렌즈와 연관되어 광을 상기 적어도 하나의 픽셀로 향하게 하는 적어도 하나의 틸트된 마이크로렌즈를 형성하는 단계를 포함하는, 마이크로렌즈 구조 형성 방법.
청구항 25에 있어서, 상기 제1 렌즈를 형성하는 단계는,

제1 렌즈 재료를 제공하는 단계; 및

상기 제1 렌즈 재료를 패터닝하는 단계를 포함하는, 마이크로렌즈 구조 형성 방법.
청구항 25에 있어서, 상기 제1 렌즈를 형성하는 단계는,

제1 렌즈 재료를 제공하는 단계;

상기 제1 렌즈 재료를 패터닝하는 단계;

상기 패터닝된 제1 렌즈 재료를 가열하는 단계;및

상기 제1 렌즈 재료를 플로우하는 단계를 더 포함하는, 마이크로렌즈 구조 형성 방법.
청구항 25에 있어서, 상기 마이크로렌즈를 형성하는 단계는,

마이크로렌즈 재료를 상기 제1 렌즈에 적용하는 단계; 및

상기 마이크로렌즈를 형성하기 위해 상기 마이크로렌즈 재료를 패터닝하는 단계를 더 포함하는, 마이크로렌즈 구조 형성 방법.
청구항 25에 있어서, 상기 마이크로렌즈를 형성하는 단계는,

마이크로렌즈 재료를 상기 제1 렌즈에 적용하는 단계; 및

상기 마이크로렌즈를 형성하기 위해 상기 마이크로렌즈 재료를 패터닝하는 단계;

상기 마이크로렌즈를 가열하는 단계;및

상기 마이크로렌즈를 플로우하는 단계를 더 포함하는, 마이크로렌즈 구조 형성 방법.