KR20100074367A - Color filter array for image sensor - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A color filter array of an image sensor is provided to improve color reproducibility by thickening a green filter even through the same number of color signals are inputted. CONSTITUTION: A preset number of red filters(10) are provided. The number of green filters(20) is equal to the number of the red filters. The number of blue filters(30) is equal to the number of red filters. The filters with the same color among filters are arranged in a bayer pattern not to be adjacent in width and length directions. The red filters, the green filters, and the blue filters are allocated to make 9 x 9 bayer patterns. The green filter is thickest and the blue filter is thinnest.

Description

이미지센서의 컬러필터 어레이{COLOR FILTER ARRAY FOR IMAGE SENSOR}Color Filter Array of Image Sensors {COLOR FILTER ARRAY FOR IMAGE SENSOR}

실시예는 이미지센서의 컬러필터 어레이에 관한 것이다.Embodiments relate to a color filter array of an image sensor.

씨모스(CMOS; Complementary Metal Oxide Silicon) 이미지센서(Image Sensor)(CIS)는 광학적 영상(optical image)을 전기적 신호로 변환시키는 반도체 소자이다. Complementary Metal Oxide Silicon (CMOS) Image Sensors (CIS) are semiconductor devices that convert an optical image into an electrical signal.

씨모스 이미지센서에서 입사광(incident light)은 컬러필터 어레이를 통해 청색, 적색, 녹색으로 구분되어 수광된다. 입사광을 구분하는 종래의 컬러필터 어레이(color filter array)는 4개의 베이어 패턴(bayer pattern)을 단위로 구성되어, 1개의 적색필터(red filter)와, 1개의 청색필터(blue filter) 및 2개의 녹색필터(green filter)를 포함하는 RGGB 형태로 구성된다.Incident light in the CMOS image sensor is divided into blue, red, and green light through a color filter array. The conventional color filter array for distinguishing incident light is composed of four Bayer patterns, one red filter, one blue filter, and two blue filters. It is composed of an RGGB type including a green filter.

통상적으로 적색필터 및 청색필터는 대각선 방향에 위치하고, 2개의 녹색 필터는 나머지 대각선 방향에 위치한다. 인간의 눈이 녹색에 가장 민감하기 때문에 녹색 필터를 2개 배치하도록 하고 있지만, 녹색의 비중이 청색 및 적색에 비해 2배의 비중을 가짐으로 상대적으로 녹색 신호가 강해지는 문제점이 있다. Typically, the red filter and the blue filter are located in the diagonal direction, and the two green filters are located in the remaining diagonal direction. Since the human eye is most sensitive to green, two green filters are arranged. However, the green signal has a specific gravity twice that of blue and red.

또한, 종래의 컬러필터 어레이 제조방법의 경우, 청색, 녹색, 적색 필터의 순으로 순차 형성함으로 적색 필터의 두께가 가장 높고 청색 필터의 두께가 가장 낮게 형성된다. 이에 따라, 청색의 경우 충분한 광량이 수광부에 도달하지 못해 신호가 가장 낮게 측정되는 문제점이 있다.In addition, in the conventional color filter array manufacturing method, the red filter has the highest thickness and the blue filter has the lowest thickness by sequentially forming the blue, green, and red filters in order. Accordingly, in the case of blue, since a sufficient amount of light does not reach the light receiver, there is a problem in that the signal is measured lowest.

이와 같이, 종래의 컬러필터 어레이 및 그 제조방법은 녹색의 광 감응도가 제일 좋고 청색의 감응도가 가장 낮다. 이러한 감응도의 차이로 인해 색 재현성이 충실하지 못하다는 문제점이 있다.As described above, the conventional color filter array and the manufacturing method thereof have the highest light sensitivity of green and the lowest blue sensitivity. Due to such a difference in sensitivity, there is a problem in that color reproducibility is not faithful.

실시예는 색 재현성을 향상시킬 수 있는 이미지센서의 컬러필터 어레이를 제공한다.The embodiment provides a color filter array of an image sensor that can improve color reproducibility.

실시예에 의한 이미지센서의 컬러필터 어레이는, 소정 개수의 적색필터와; 상기 적색필터와 동일한 개수의 녹색필터와; 상기 적색필터와 동일한 개수의 청색필터를 포함하고; 상기 각 필터 중 동일한 색상을 갖는 필터는 가로방향 및 세로방향으로 상호 이웃하지 않도록 베이어 패턴으로 배열된다.The color filter array of the image sensor according to the embodiment includes a predetermined number of red filters; The same number of green filters as the red filter; Including the same number of blue filters as the red filter; The filters having the same color among the filters are arranged in a Bayer pattern so as not to neighbor each other in the horizontal and vertical directions.

실시예에 의하면, 색 재현성을 향상시킬 수 있는 이미지센서의 컬러필터 어레이를 제공할 수 있다.According to the embodiment, it is possible to provide a color filter array of an image sensor capable of improving color reproducibility.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 실시예에 따른 이미지센서의 컬러필터 어레이에 대해서 상세하게 설명한다. 다만, 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, a color filter array of an image sensor according to an exemplary embodiment will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, in describing the embodiments, when it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, a detailed description thereof will be omitted.

또한, 실시 예를 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 "상/위(on)"에 또는 "아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상/위(on)"와 "아래(under)"는 "직 접(directly)" 또는 "다른 층을 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 층의 상/위 또는 아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다.In addition, in describing the embodiments, each layer (film), region, pattern, or structure may be “on” or “under” a substrate, each layer (film), region, pad, or pattern. In the case of being described as being formed "in", "on" and "under" include both "directly" or "indirectly" formed through another layer. do. Also, the criteria for top, bottom, or bottom of each layer will be described with reference to the drawings.

도 1은 실시예에 따른 이미지센서의 컬러필터 어레이의 평면도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 실시예에 따른 이미지센서의 컬러필터 어레이는 3*3 개의 베이어 패턴(bayer pattern)을 단위로 구성되어, 3개의 적색필터(red filter, R)(10)와, 녹색필터(green filter, G)(20) 및 3개의 청색필터(blue filter, B)(30)를 포함한다. 1 is a plan view of a color filter array of an image sensor according to an embodiment. As shown in FIG. 1, the color filter array of the image sensor according to the embodiment is configured by 3 * 3 bayer patterns, and includes three red filters (R) 10. A green filter (G) 20 and three blue filters (B) 30 are included.

여기서, 각 색상 필터(10, 20, 30)는 동일한 색상의 필터가 가로방향 및 세로방향으로 상호 이웃되지 않도록 배치한다. 예컨대, 도 1에 도시된 바와 같이, 3*3개의 베이어 패턴으로 배열하는 경우, 각 색상 필터(10, 20, 30)는 대각선 방향으로는 동일한 색상이 배열되고, 가로방향 및 세로방향으로는 이웃하지 않게 배열된다. 이는, 각 색상 필터(10, 20, 30)로 수광된 빛을 감지하는 포토다이오드에서 수광신호를 읽어 들이는 경우, 배열된 포토다이오드의 가로방향 혹은 세로방향으로 읽어내는 점에 착안하여 수광신호의 색상이 집중되는 현상을 방지하기 위한 것이다. Here, each color filter 10, 20, 30 is arranged so that filters of the same color are not adjacent to each other in the horizontal and vertical directions. For example, as shown in Figure 1, when arranged in a 3 * 3 Bayer pattern, each color filter 10, 20, 30 is the same color arranged in a diagonal direction, neighboring in the horizontal and vertical direction It is arranged not to. When the light receiving signal is read from the photodiodes sensing the light received by the color filters 10, 20, and 30, the light receiving signal is read out in the horizontal or vertical direction of the arrayed photodiodes. This is to prevent the color from being concentrated.

이와 같이, 실시예에 따른 컬러필터 어레이는 각 색상필터(10, 20, 30)를 동일한 개수로 할당하고, 가로방향 및 세로방향으로는 동일 색상필터가 상호 이웃하지 않도록 고르게 배열함으로, 적색, 녹색, 청색의 수광신호가 동일한 개수로 분포하도록 할 수 있다.As described above, the color filter array according to the embodiment allocates the same number of color filters 10, 20, and 30, and arranges the same color filters evenly in the horizontal and vertical directions so that they do not neighbor each other. The blue light receiving signals may be distributed in the same number.

한편, 컬러필터 어레이 제조 시 시, 각 필터(10, 20, 30)의 생성 순서에 따 라 필터(10, 20, 30)의 두께가 달라지며, 이에, 각 필터(10, 20, 30)에 수광되는 수광신호의 크기가 달라진다. 일반적으로 가장 나중에 생성된 필터의 두께가 이 전에 생성된 필터의 두께보다 크며, 두께가 큰 필터는 수광신호의 크기가 커진다. Meanwhile, when manufacturing the color filter array, the thicknesses of the filters 10, 20, 30 vary according to the generation order of the filters 10, 20, 30, and thus, the respective filters 10, 20, 30 The magnitude of the received light signal varies. In general, the thickness of the last generated filter is larger than the thickness of the previously generated filter, and the larger filter has a larger received signal.

따라서, 적색, 청색, 녹색을 동일한 개수로 할당된 실시예에 따른 컬러필터 어레이의 경우, 가장 큰 신호가 필요한 녹색필터(20)를 가장 나중에 생성하는 것이 바람직하다. 이에, 본 실시예의 컬러필터는 상대적으로 적은 신호가 필요한 청색필터(30)를 가장먼저 생성하고, 이 후, 적색필터(10)를 생성하며, 가작 많은 광량이 필요한 녹색필터(20)를 가장 나중에 생성한다. 즉, 실시예의 컬러필터는, 청색필터(30)의 두께가 가장 작고, 녹색필터(20)의 두께가 가장 크게 형성된다.Therefore, in the case of the color filter array according to the embodiment in which the same number of reds, blues, and greens are allocated, it is preferable to generate the green filter 20 that needs the largest signal last. Therefore, the color filter of the present embodiment first generates the blue filter 30 that requires a relatively small signal, and then generates the red filter 10, and lastly generates the green filter 20 that requires the highest amount of light. Create That is, the color filter of the embodiment has the smallest thickness of the blue filter 30 and the largest thickness of the green filter 20.

이러한 구성에 따라, 컬러필터 어레이 상에서 적색필터(10), 녹색필터(20), 청색필터(30)의 개수는 동일하게 할당되나, 가장 많은 신호가 필요한 녹색의 경우, 청색 및 적색 보다 많은 양의 광신호가 수광되도록 녹색필터(20)의 두께를 가장 크게 할당한다.According to this configuration, the number of the red filter 10, the green filter 20, and the blue filter 30 are equally allocated on the color filter array, but in the case of green where the most signal is needed, a larger amount of blue and red are required. The largest thickness of the green filter 20 is allocated to receive the optical signal.

도 2는 실시예에 따른 이미지센서의 컬러필터 어레이의 사용 상태도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 실시예에 따른 이미지센서의 컬러필터 어레이는 3*3개의 베이어 패턴(bayer pattern)을 N*M개 배열하여 컬러필터 어레이를 구성한다. 예컨대, 9*9 픽셀을 기준으로 하여, 3*3의 베이어 패턴(bayer pattern)을 가로, 세로 3개씩 배열하여 컬러필터 어레이를 구성할 수 있다.2 is a state diagram of use of the color filter array of the image sensor according to the embodiment; As shown in FIG. 2, the color filter array of the image sensor according to the embodiment configures a color filter array by arranging N * M 3 * 3 bayer patterns. For example, a color filter array may be configured by arranging 3 * 3 bayer patterns horizontally and vertically, based on 9 * 9 pixels.

9*9 픽셀을 기준으로 컬러필터 어레이를 구성한 경우, 적색필터(10), 청색필터(30), 녹색필터(20)는 동일한 개수로 할당되고, 동일한 색상의 필터는 가로방향 및 세로방향으로 이웃하지 않도록 배열된다. 이에, 픽셀의 세로방향으로 수광신호를 읽어 들여 처리하는 CDS(Correlation Double Sampler)(100)에는 동일한 개수의 적색, 청색, 녹색 신호가 입력되어 특정 색상신호가 집중되는 현상을 방지할 수 있다. When the color filter array is configured based on 9 * 9 pixels, the red filter 10, the blue filter 30, and the green filter 20 are assigned the same number, and the filters of the same color are adjacent in the horizontal and vertical directions. Is arranged not to. Accordingly, the same number of red, blue, and green signals are input to the CDS (Correlation Double Sampler) 100 that reads and processes the received signal in the vertical direction of the pixel, thereby preventing a phenomenon in which a specific color signal is concentrated.

여기서, CDS(100)에는 동일한 개수의 색상신호가 입력되지만, 녹색필터(20)를 통해 수광된 녹색신호는 다른 색상의 신호에 비해 신호 세기가 크게 입력됨으로 색재현성을 향상시킬 수 있다.Here, the same number of color signals are input to the CDS 100, but the green signal received through the green filter 20 may have a higher signal intensity than the signals of other colors, thereby improving color reproducibility.

이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.Although described above with reference to the embodiment is only an example and is not intended to limit the invention, those of ordinary skill in the art to which the present invention does not exemplify the above within the scope not departing from the essential characteristics of this embodiment It will be appreciated that many variations and applications are possible. For example, each component specifically shown in the embodiment can be modified. And differences relating to such modifications and applications will have to be construed as being included in the scope of the invention defined in the appended claims.

도 1은 실시예에 따른 이미지센서의 컬러필터 어레이의 평면도. 1 is a plan view of a color filter array of an image sensor according to an embodiment;

도 2는 실시예에 따른 이미지센서의 컬러필터 어레이의 사용 상태도.2 is a state diagram of use of the color filter array of the image sensor according to the embodiment;

Claims (4)

소정 개수의 적색필터와;A predetermined number of red filters; 상기 적색필터와 동일한 개수의 녹색필터와;The same number of green filters as the red filter; 상기 적색필터와 동일한 개수의 청색필터를 포함하고;Including the same number of blue filters as the red filter; 상기 각 필터 중 동일한 색상을 갖는 필터는 가로방향 및 세로방향으로 상호 이웃하지 않도록 베이어 패턴으로 배열되는 이미지센서의 컬러필터 어레이.The filter having the same color of each of the filters are arranged in a Bayer pattern so as not to neighbor each other in the horizontal and vertical directions. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 적색필터와, 상기 녹색필터와, 상기 청색필터가 각기 3개씩 할당된 9*9 베이어 패턴을 포함하는 이미지센서의 컬러필터 어레이.And a 9 * 9 Bayer pattern in which the red filter, the green filter, and the blue filter are respectively assigned three by three. 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 적색필터와, 상기 녹색필터와, 상기 청색필터는 상호 대각선 방향으로 동일한 색필터가 배열되는 이미지센서의 컬러필터 어레이.And the red filter, the green filter, and the blue filter are arranged in the same color filter in a diagonal direction. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 녹색필터는 가장 큰 두께를 갖도록 형성되고, 상기 청색필터는 가장 작은 두께를 갖도록 형성된 이미지센서의 컬러필터 어레이.And the green filter is formed to have the largest thickness, and the blue filter is formed to have the smallest thickness.
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KR20210022857A (en) 2019-08-21 2021-03-04 성융제 Rice Crusher

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