KR20150125492A - 광 이용 효율이 향상된 이미지 센서 - Google Patents
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Abstract
색분리 소자와 컬러 필터를 이용하여 광 이용 효율이 향상된 이미지 센서가 개시된다. 개시된 이미지 센서는, 제 1 파장의 빛을 감지하는 다수의 제 1 화소들이 배열되어 있는 제 1 화소행, 상기 제 1 화소행에 인접하여 배치된 것으로, 제 2 파장의 빛을 감지하는 다수의 제 2 화소와 제 3 파장의 빛을 감지하는 다수의 제 3 화소들이 서로 교대로 배열되어 있는 제 2 화소행, 및 상기 다수의 제 2 화소에 배치된 것으로, 제 2 화소에 입사하는 제 2 파장의 빛의 비율을 증가시키고 제 3 화소에 입사하는 제 3 파장의 빛의 비율을 증가시키도록 입사광의 스펙트럼 분포를 바꾸는 다수의 제 1 색분리 소자를 포함할 수 있다.
Description
개시된 실시예들은 이미지 센서에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 색분리 소자와 컬러 필터를 이용하여 광 이용 효율이 향상된 이미지 센서에 관한 것이다.
컬러 디스플레이 장치나 컬러 이미지 센서는 통상적으로 컬러 필터를 이용하여 다양한 색의 영상을 표시하거나 또는 입사광의 색을 감지하고 있다. 현재 사용되는 컬러 디스플레이 장치나 컬러 이미지 센서는, 예를 들어, 4개의 화소 중에서 2개의 화소에는 녹색 필터가 배치되고, 나머지 2개의 화소에는 청색 필터와 적색 필터가 배치되는 RGB 컬러 필터 방식을 가장 많이 채택하고 있다. 또한, RGB 컬러 필터 방식 외에도, 보색 관계에 있는 사이안, 옐로우, 그린, 마젠타의 컬러 필터가 4개의 화소에 각각 배치되는 CYGM 컬러 필터 방식이 채택되기도 한다.
그런데, 컬러 필터는 해당 색의 빛을 제외한 나머지 색의 빛을 흡수하기 때문에 광 이용 효율이 저하될 수 있다. 예를 들어, RGB 컬러 필터를 사용하는 경우, 입사광의 1/3만을 투과시키고 나머지 2/3는 흡수하여 버리게 되므로 광 이용 효율이 약 33% 정도에 불과하다. 따라서, 컬러 디스플레이 장치나 컬러 이미지 센서의 경우, 대부분의 광 손실이 컬러 필터에서 발생하게 된다.
최근에는 컬러 디스플레이 장치나 컬러 이미지 센서의 광 이용 효율을 향상시키기 위하여, 컬러 필터 대신에 색분리 소자를 이용하는 시도가 이루어지고 있다. 색분리 소자는 파장에 따라 다른 빛의 회절 또는 굴절 특성을 이용하여 입사광의 색을 분리하고, 색분리 소자에 의해 분리된 색들은 각각의 대응하는 화소에 전달될 수 있다. 그러나, 아직까지 색분리 소자는 컬러 필터에 비해 선명한 색상을 제공하지 못하고 있다.
색분리 소자와 컬러 필터를 이용하여 광 이용 효율이 향상된 이미지 센서를 제공한다.
일 유형에 따른 이미지 센서는, 제 1 파장의 빛을 감지하는 다수의 제 1 화소들이 배열되어 있는 제 1 화소행; 상기 제 1 화소행에 인접하여 배치된 것으로, 제 2 파장의 빛을 감지하는 다수의 제 2 화소와 제 3 파장의 빛을 감지하는 다수의 제 3 화소들이 서로 교대로 배열되어 있는 제 2 화소행; 및 상기 다수의 제 2 화소에 각각 배치된 것으로, 제 2 화소에 입사하는 제 2 파장의 빛의 비율을 증가시키고 제 3 화소에 입사하는 제 3 파장의 빛의 비율을 증가시키도록 입사광의 스펙트럼 분포를 바꾸는 다수의 제 1 색분리 소자;를 포함할 수 있다.
또한 상기 이미지 센서는, 상기 다수의 제 1 화소들에 각각 배치된 다수의 제 1 마이크로 렌즈, 및 상기 각각의 제 2 화소를 중심으로 그 양측의 제 3 화소의 일부 영역까지 연장되어 배치된 다수의 제 2 마이크로 렌즈를 더 포함할 수 있다.
상기 제 1 화소는 입사광을 전기적 신호로 변환하는 광검출 소자, 상기 광검출 소자 위에 배치된 것으로 제 1 파장의 빛을 투과시키는 제 1 컬러 필터, 및 상기 제 1 컬러 필터 위에 배치된 투명 커버층을 포함할 수 있다.
상기 제 2 화소는 입사광을 전기적 신호로 변환하는 광검출 소자, 상기 광검출 소자 위에 배치된 것으로 제 2 파장의 빛을 투과시키는 제 2 컬러 필터, 및 상기 제 2 컬러 필터 위에 배치된 투명 커버층을 포함할 수 있다.
상기 제 3 화소는 입사광을 전기적 신호로 변환하는 광검출 소자, 상기 광검출 소자 위에 배치된 것으로 제 3 파장의 빛을 투과시키는 제 3 컬러 필터, 및 상기 제 3 컬러 필터 위에 배치된 투명 커버층을 포함할 수 있다.
상기 제 1 및 제 2 마이크로 렌즈는 상기 투명 커버층 위에 배치될 수 있다.
상기 제 1 색분리 소자는 상기 투명 커버층 내에 매립되어 고정될 수 있다.
상기 제 1 색분리 소자는 제 2 파장의 빛을 제 2 화소를 향해 정면으로 투과시키고 제 3 파장의 빛을 제 2 화소의 양측에 있는 제 3 화소를 향해 가장자리로 굴절시키도록 구성될 수 있다.
예를 들어, 제 1 파장은 녹색 대역이고, 제 2 파장은 청색 대역이며, 제 3 파장은 적색 대역일 수 있다.
또한, 제 1 파장은 녹색 대역이고, 제 2 파장은 적색 대역이며, 제 3 파장은 청색 대역일 수도 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제 1 화소행과 제 2 화소행이 서로에 대해 각각의 화소의 폭의 절반만큼 시프트될 수 있다.
또한, 상기 제 1 화소행은 상기 다수의 제 1 화소들과 교대로 배열되어 있는 다수의 제 4 화소들을 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 제 1 파장은 마젠타 대역, 제 2 파장은 사이안 대역, 제 3 파장은 옐로우 대역, 제 4 파장은 녹색 대역일 수 있다.
또한, 제 1 파장은 마젠타 대역, 제 2 파장은 옐로우 대역, 제 3 파장은 사이안 대역, 제 4 파장은 녹색 대역일 수 있다.
상기 이미지 센서는, 상기 다수의 제 3 화소에 각각 배치된 것으로, 제 3 화소에 입사하는 제 3 파장의 빛의 비율을 증가시키고 제 2 화소에 입사하는 제 2 파장의 빛의 비율을 증가시키도록 입사광의 스펙트럼 분포를 바꾸는 다수의 제 2 색분리 소자 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 제 2 색분리 소자는 제 3 파장의 빛을 제 3 화소를 향해 정면으로 투과시키고 제 2 파장의 빛을 제 3 화소의 양측에 있는 제 2 화소를 향해 가장자리로 굴절시키도록 구성될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 이미지 센서는 상기 다수의 제 1 내지 제 3 화소들에 각각 배치되는 다수의 마이크로 렌즈들을 더 포함할 수 있다.
다른 유형에 따른 이미지 센서는, 제 1 파장의 빛을 감지하는 다수의 제 1 화소와 제 2 파장의 빛을 감지하는 다수의 제 2 화소들이 서로 교대로 배열되어 있는 제 1 화소행; 상기 제 1 화소행에 인접하여 배치된 것으로, 제 1 파장의 빛을 감지하는 다수의 제 1 화소와 제 3 파장의 빛을 감지하는 다수의 제 3 화소들이 서로 교대로 배열되어 있는 제 2 화소행; 상기 다수의 제 2 화소에 각각 배치된 것으로, 제 2 화소에 입사하는 제 2 파장의 빛의 비율을 증가시키고 제 1 화소에 입사하는 제 1 파장의 빛의 비율을 증가시키도록 입사광의 스펙트럼 분포를 바꾸는 다수의 제 1 색분리 소자; 및 상기 다수의 제 3 화소에 각각 배치된 것으로, 제 3 화소에 입사하는 제 3 파장의 빛의 비율을 증가시키고 제 1 화소에 입사하는 제 1 파장의 빛의 비율을 증가시키도록 입사광의 스펙트럼 분포를 바꾸는 다수의 제 2 색분리 소자;를 포함할 수 있다.
상기 이미지 센서는, 상기 각각의 제 2 화소를 중심으로 그 양측의 제 1 화소의 일부 영역까지 연장되어 배치된 다수의 제 1 마이크로 렌즈, 및 상기 각각의 제 3 화소를 중심으로 그 양측의 제 1 화소의 일부 영역까지 연장되어 배치된 다수의 제 2 마이크로 렌즈를 더 포함할 수 있다.
상기 제 1 색분리 소자는 제 2 파장의 빛을 제 2 화소를 향해 정면으로 투과시키고 제 1 파장의 빛을 제 2 화소의 양측에 있는 제 1 화소를 향해 가장자리로 굴절시키도록 구성되며, 상기 제 2 색분리 소자는 제 3 파장의 빛을 제 3 화소를 향해 정면으로 투과시키고 제 1 파장의 빛을 제 3 화소의 양측에 있는 제 1 화소를 향해 가장자리로 굴절시키도록 구성될 수 있다.
예를 들어, 제 1 파장은 녹색 대역이고, 제 2 파장은 청색 대역이며, 제 3 파장은 적색 대역일 수 있다.
또 다른 유형에 따른 이미지 센서는, 제 1 파장의 빛을 감지하는 다수의 제 1 화소와 제 2 파장의 빛을 감지하는 다수의 제 2 화소들이 서로 교대로 배열되어 있는 제 1 화소행; 상기 제 1 화소행에 인접하여 배치된 것으로, 제 1 파장의 빛을 감지하는 다수의 제 1 화소와 제 3 파장의 빛을 감지하는 다수의 제 3 화소들이 서로 교대로 배열되어 있는 제 2 화소행; 상기 다수의 제 2 화소에 각각 배치된 것으로, 제 2 화소에 입사하는 제 2 파장의 빛의 비율을 증가시키고 제 1 화소에 입사하는 제 1 파장의 빛의 비율을 증가시키도록 입사광의 스펙트럼 분포를 바꾸는 다수의 제 1 색분리 소자; 및 상기 제 2 화소행에서 다수의 제 1 화소에 각각 배치된 것으로, 제 1 화소에 입사하는 제 1 파장의 빛의 비율을 증가시키고 제 3 화소에 입사하는 제 3 파장의 빛의 비율을 증가시키도록 입사광의 스펙트럼 분포를 바꾸는 다수의 제 2 색분리 소자;를 포함할 수 있다.
상기 이미지 센서는, 상기 제 1 화소행에서 각각의 제 2 화소를 중심으로 그 양측의 제 1 화소의 일부 영역까지 연장되어 배치된 다수의 제 1 마이크로 렌즈, 및 상기 제 2 화소행에서 각각의 제 1 화소를 중심으로 그 양측의 제 3 화소의 일부 영역까지 연장되어 배치된 다수의 제 2 마이크로 렌즈를 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 제 1 파장은 녹색 대역이고, 제 2 파장은 청색 대역이며, 제 3 파장은 적색 대역일 수 있다.
개시된 실시예에 따르면, 색분리 소자를 이용하여 입사광의 색을 대체적으로 분리한 후에 컬러 필터를 통과시키기 때문에, 컬러 필터를 투과하는 빛의 비율을 증가시킬 수 있다. 예를 들어, 적색 컬러 필터에는 적색 계열의 빛이 더 많이 분배되고 청색 컬러 필터에는 청색 계열의 빛이 더 많이 분배되기 때문에, 입사광의 컬러 필터 투과율이 33%보다 커질 수 있다. 따라서 컬러 필터를 사용하면서도 광 이용 효율이 증가할 수 있으며 높은 색 순도를 달성할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 이미지 센서의 화소 구조를 개략적으로 보이는 평면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 이미지 센서의 a-a' 라인을 따른 단면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 이미지 센서의 b-b' 라인을 따른 단면도이다.
도 4는 도 1에 도시된 색분리 소자에 의한 색분리 스펙트럼을 개략적으로 보이는 그래프이다.
도 5는 다른 실시예에 따른 이미지 센서의 화소 구조를 개략적으로 보이는 평면도이다.
도 6은 또 다른 실시예에 따른 이미지 센서의 화소 구조를 개략적으로 보이는 평면도이다.
도 7은 또 다른 실시예에 따른 이미지 센서의 화소 구조를 개략적으로 보이는 평면도이다.
도 8은 또 다른 실시예에 따른 이미지 센서의 화소 구조를 개략적으로 보이는 평면도이다.
도 9는 또 다른 실시예에 따른 이미지 센서의 화소 구조를 개략적으로 보이는 평면도이다.
도 10은 도 9에 도시된 이미지 센서의 a-a' 라인을 따른 단면도이다.
도 11 및 도 12는 도 9에 도시된 2개의 색분리 소자에 의한 색분리 스펙트럼을 각각 개략적으로 보이는 그래프이다.
도 13은 또 다른 실시예에 따른 이미지 센서의 화소 구조를 개략적으로 보이는 평면도이다.
도 14 및 도 15는 도 13에 도시된 2개의 색분리 소자에 의한 색분리 스펙트럼을 각각 개략적으로 보이는 그래프이다.
도 16은 또 다른 실시예에 따른 이미지 센서의 화소 구조를 개략적으로 보이는 평면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 이미지 센서의 a-a' 라인을 따른 단면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 이미지 센서의 b-b' 라인을 따른 단면도이다.
도 4는 도 1에 도시된 색분리 소자에 의한 색분리 스펙트럼을 개략적으로 보이는 그래프이다.
도 5는 다른 실시예에 따른 이미지 센서의 화소 구조를 개략적으로 보이는 평면도이다.
도 6은 또 다른 실시예에 따른 이미지 센서의 화소 구조를 개략적으로 보이는 평면도이다.
도 7은 또 다른 실시예에 따른 이미지 센서의 화소 구조를 개략적으로 보이는 평면도이다.
도 8은 또 다른 실시예에 따른 이미지 센서의 화소 구조를 개략적으로 보이는 평면도이다.
도 9는 또 다른 실시예에 따른 이미지 센서의 화소 구조를 개략적으로 보이는 평면도이다.
도 10은 도 9에 도시된 이미지 센서의 a-a' 라인을 따른 단면도이다.
도 11 및 도 12는 도 9에 도시된 2개의 색분리 소자에 의한 색분리 스펙트럼을 각각 개략적으로 보이는 그래프이다.
도 13은 또 다른 실시예에 따른 이미지 센서의 화소 구조를 개략적으로 보이는 평면도이다.
도 14 및 도 15는 도 13에 도시된 2개의 색분리 소자에 의한 색분리 스펙트럼을 각각 개략적으로 보이는 그래프이다.
도 16은 또 다른 실시예에 따른 이미지 센서의 화소 구조를 개략적으로 보이는 평면도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여, 광 이용 효율이 향상된 이미지 센서에 대해 상세하게 설명한다. 이하의 도면들에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 도면상에서 각 구성요소의 크기는 설명의 명료성과 편의상 과장되어 있을 수 있다. 또한, 이하에 설명되는 실시예는 단지 예시적인 것에 불과하며, 이러한 실시예들로부터 다양한 변형이 가능하다. 또한 이하에서 설명하는 층 구조에서, "상부" 나 "상"이라고 기재된 표현은 접촉하여 바로 위에 있는 것뿐만 아니라 비접촉으로 위에 있는 것도 포함할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 이미지 센서(100)의 화소 구조를 개략적으로 보이는 평면도이다. 도 1을 참조하면, 이미지 센서(100)는 다수의 행과 열을 갖는 2차원 매트릭스의 형태로 배열된 다수의 광검출용 화소(110R, 110G, 110B)들을 구비하는 화소 어레이를 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이, 제 1 화소행(110a)에는 녹색 화소(110G)들만이 배열될 수 있다. 또한, 제 1 화소행(110a)에 인접한 제 2 화소행(110b)에는 적색 화소(110R)와 청색 화소(110B)들이 교대로 배열될 수 있다. 이러한 제 1 화소행(110a)과 제 2 화소행(110b)은 세로 방향을 따라 교대로 배열될 수 있다.
도 2는 도 1에 도시된 a-a' 라인을 따라 상기 이미지 센서(100)의 제 1 화소행(110a)을 절개한 단면도이다. 도 2를 참조하면, 제 1 화소행(110a)은 서로 인접하여 배열된 다수의 광검출 소자(111), 다수의 광검출 소자(111)의 광입사면에 각각 배치된 다수의 녹색 컬러 필터(112G), 다수의 녹색 컬러 필터(112G) 위에 전체적으로 배치된 투명 커버층(113), 및 입사광을 각각의 광검출 소자(111)에 집광하도록 투명 커버층(113) 위에 배치된 다수의 마이크로 렌즈(120)를 포함할 수 있다. 각각의 광검출 소자(111), 녹색 컬러 필터(112G), 및 투명 커버층(113)은 하나의 녹색 화소(110G)를 구성할 수 있다.
이러한 구조에서, 입사광은 마이크로 렌즈(120)에 의해 투명 커버층(113)과 녹색 컬러 필터(112G)를 지나 대응하는 광검출 소자(111)에 포커싱될 수 있다. 다수의 광검출 소자(111)들마다 각각 대응하는 녹색 컬러 필터(112G)들이 배치될 수도 있으나, 전체 광검출 소자(111)들에 걸쳐 하나의 긴 녹색 컬러 필터(112G)가 배치되는 것도 가능하다. 제 1 화소행(110a)에는 녹색 컬러 필터(112G)만이 배치되어 있으므로, 입사광 중에서 녹색 대역의 빛만이 녹색 컬러 필터(112G)를 통과하여 광검출 소자(111)에 입사할 수 있다. 광검출 소자(111)는 입사광을 그 세기에 따라 전기적 신호로 변환하는 역할을 한다. 따라서, 제 1 화소행(110a)에서는 녹색광만을 검출할 수 있다.
도 3은 도 1에 도시된 b-b' 라인을 따라 상기 이미지 센서(100)의 제 2 화소행(110b)을 절개한 단면도이다. 도 3을 참조하면, 제 2 화소행(110b)은 서로 인접하여 배열된 다수의 광검출 소자(111), 적색 화소(110R)와 청색 화소(110B)에 대응하여 다수의 광검출 소자(111)의 광입사면에 각각 교대로 배치된 다수의 적색 컬러 필터(112R)와 다수의 청색 컬러 필터(112B), 다수의 적색 및 청색 컬러 필터(112R, 112B) 위에 전체적으로 배치된 투명 커버층(113), 청색 컬러 필터(112B)와 대향하도록 투명 커버층(113) 내에 배치된 다수의 색분리 소자(140), 및 입사광을 각각의 광검출 소자(111)에 집광하도록 투명 커버층(113) 위에 배치된 다수의 마이크로 렌즈(130)를 포함할 수 있다. 각각의 광검출 소자(111), 청색 컬러 필터(112B) 및 투명 커버층(113)은 청색 화소(110B)를 구성할 수 있으며, 각각의 광검출 소자(111), 적색 컬러 필터(112R) 및 투명 커버층(113)은 적색 화소(110R)를 구성할 수 있다. 여기서, 색분리 소자(140)는 투명 커버층(113) 내에 매립되어 투명 커버층(113)에 의해 둘러싸여 고정될 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 마이크로 렌즈(130)는 청색 화소(110B)의 영역으로부터 양측의 적색 화소(110R)의 일부 영역까지 연장되어 배치될 수 있다. 제 1 화소행(110a)에서 각각의 마이크로 렌즈(120)는 하나의 녹색 화소(110G) 내에 배치되는 반면, 제 2 화소행(110b)에서 각각의 마이크로 렌즈(130)는 청색 화소(110B)를 중심으로 그 양측의 적색 화소(110R)의 절반 정도까지 걸치도록 형성된다. 즉, 제 2 화소행(110b)의 마이크로 렌즈(130)의 폭은 제 1 화소행(110a)의 마이크로 렌즈(120)의 폭보다 약 2배 정도 더 클 수 있다. 따라서, 청색 화소(110B)와 그 양측의 적색 화소(110R)의 일부에 입사하는 빛이 마이크로 렌즈(130)에 의해 집광되어 색분리 소자(140)를 지날 수 있다.
색분리 소자(140)는 파장에 따라 다른 빛의 회절 또는 굴절 특성을 이용하여 입사광의 파장에 따라 빛의 진형 경로를 바꿈으로써 색을 분리하는 역할을 한다. 이러한 색분리 소자(140)는 투명한 대칭 또는 비대칭 구조의 막대 형태, 또는 경사면을 갖는 프리즘 형태 등과 같은 매우 다양한 형태가 공지되어 있으며, 출사광의 소망하는 스펙트럼 분포에 따라 다양한 설계가 가능하다. 본 실시예에 따르면, 색분리 소자(140)는, 대향하는 청색 컬러 필터(112B)를 향하는 빛에서 청색의 비율을 증가시키고 양측의 적색 컬러 필터(112R)를 향하는 빛에서 적색의 비율을 증가시키는 방식으로 입사광의 스펙트럼 분포를 바꾸도록 구성될 수 있다.
예를 들어, 도 3에서 '①'로 표시된 빛은 진행 경로의 변경 없이 색분리 소자(140)를 투과한 후에 청색 컬러 필터(112B)에 도달한다. 또한, 도 3에서 '②'로 표시된 빛은 색분리 소자(140)의 가장자리 방향으로 경사지게 진행 방향이 바뀌게 되면서 청색 컬러 필터(112B)의 양측에 있는 적색 컬러 필터(112R)에 도달하게 된다. 도 4는 색분리 소자(140)에 의한 색분리 스펙트럼을 개략적으로 보이는 그래프로서, '①'로 표시된 빛과 '②'로 표시된 빛의 스펙트럼을 각각 보이고 있다. 도 4를 참조하면, 일반적인 백색광이 색분리 소자(140)에 입사하는 경우, '①'로 표시된 빛에는 색분리 소자(140)를 투과하는 동안 청색 파장의 비율이 증가하게 되고, '②'로 표시된 빛에는 색분리 소자(140)를 투과하는 동안 적색 파장의 비율이 증가하게 될 수 있다. 한편 도 4에서 112R로 표시된 점선 박스는 적색 컬러 필터(112R)의 투과 대역이며 112B로 표시된 점선 박스는 청색 컬러 필터(112B)의 투과 대역을 예시적으로 보인다.
이러한 본 실시예에 따르면, 녹색 컬러 필터(112G)에서는 종래의 화소 구조에서와 마찬가지로 입사광의 약 33% 정도만이 투과되어 광검출 소자(111)에 도달한다. 반면, 청색 컬러 필터(112B)와 적색 컬러 필터(112R)에서는 각각의 컬러 필터에 대응하는 색의 비율이 높기 때문에 종래의 화소 구보에 비하여 빛의 투과율이 증가하게 된다. 예를 들어, 청색 컬러 필터(112B)와 적색 컬러 필터(112R)에서는 입사광의 약 50% 이상이 투과되어 광검출 소자(111)에 도달하게 되고, 투과광은 광검출 소자(111)에서 광전 변화되어 각 화소의 입사광의 세기를 나타내는 전기 신호로 바뀌게 된다. 따라서 청색 컬러 필터(112B)와 적색 컬러 필터(112R)에서의 광 이용 효율이 증가하게 된다.
일반적으로, 이미지 센서(100)에서 색분리 소자(140)의 광학적 길이는 수 마이크로미터 또는 서브 마이크로미터 정도에 불과하기 때문에, 색분리 소자(140)만으로 완전한 색 분리를 하기에는 매우 어렵다. 이로 인해, 색분리 소자(140)만을 이용하는 경우에는 높은 색 순도를 얻기가 어렵다. 본 실시예에 따르면, 색분리 소자(140)와 컬러 필터(112B, 112R)의 연계를 통해, 색분리 소자(140)로 어느 정도의 색분리 효과를 얻고 컬러 필터(112B, 112R)로 높은 색 순도를 얻음으로써, 컬러 필터(112B, 112R)에 의해 흡수되는 빛 에너지의 양을 감소시켜 광 이용 효율을 향상시키는 동시에 높은 색 순도를 달성할 수 있다.
도 5는 다른 실시예에 따른 이미지 센서(100')의 화소 구조를 개략적으로 보이는 평면도이다. 도 1에 도시된 이미지 센서(100)와 비교할 때, 도 5에 도시된 이미지 센서(100')는, 색분리 소자(140)가 적색 화소(110R)의 영역에 배치되어 있고 마이크로 렌즈(130)도 적색 화소(110R)를 중심으로 배치되어 있다는 점에서, 도 1에 도시된 이미지 센서(100)와 차이가 있다. 도 5에 도시된 이미지 센서(100')의 나머지 구성은 도 1에 도시된 이미지 센서(100)와 동일할 수 있다.
즉, 마이크로 렌즈(130)는 적색 화소(110R)의 영역으로부터 양측의 청색 화소(110B)의 일부 영역까지 연장되어 배치될 수 있다. 예컨대, 마이크로 렌즈(130)는 적색 화소(110R)를 중심으로 그 양측의 청색 화소(110B)의 절반 정도까지 걸치도록 형성될 수 있다. 따라서, 적색 화소(110R)와 그 양측의 청색 화소(110B)의 일부에 입사하는 빛이 마이크로 렌즈(130)에 의해 집광되어 적색 화소(110R)의 영역에 있는 색분리 소자(140)를 지날 수 있다.
색분리 소자(140)는 대향하는 적색 컬러 필터(112R)를 향하는 빛에서 적색의 비율을 증가시키고, 양측의 청색 컬러 필터(112B)를 향하는 빛에서 청색의 비율을 증가시키도록 입사광의 스펙트럼 분포를 바꾸도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 진행 경로의 변경 없이 색분리 소자(140)를 투과한 빛은 적색 컬러 필터(112R)에 도달하며, 색분리 소자(140)의 가장자리 방향으로 경사지게 진행 방향이 바뀐 빛은 적색 컬러 필터(112R)의 양측에 있는 청색 컬러 필터(112B)에 도달하게 된다. 이 경우, 적색 컬러 필터(112R)에 도달하는 빛이 도 4의 그래프에서 '②'로 표시된 스펙트럼을 갖고, 청색 컬러 필터(112B)에 도달하는 빛이 도 4의 그래프에서 '①'로 표시된 스펙트럼을 갖게 되도록 색분리 소자(140)가 구성될 수 있다.
도 6은 또 다른 실시예에 따른 이미지 센서의 화소 구조를 개략적으로 보이는 평면도이다. 도 1 및 도 5에 도시된 이미지 센서(100, 100')는 제 1 및 제 2 화소행(110a, 110b)의 화소들이 서로 일치하여 배열되어 있지만, 도 6에 도시된 이미지 센서의 경우에는 제 1 화소행(110a)의 화소들과 제 2 화소행(110b)의 화소들이 서로에 대해 시프트될 수 있다. 예를 들어, 제 1 화소행(110a)의 화소들과 제 2 화소행(110b)의 화소들은 화소의 폭의 절반만큼 시프트될 수 있다. 도 6에는 도시되지 않았지만, 색분리 소자(140)는 제 2 화소행(110b)의 청색 컬러 필터(112B)에 대향하여 배치되거나 적색 컬러 필터(112R)에 대향하여 배치될 수 있다. 따라서, 도 6에 도시된 실시예에서 색분리 소자(140)는 인접하는 제 1 화소행(110a)의 두 녹색 화소(110G)들 사이에 배치될 수 있다. 이 경우, 제 2 화소행(110b)에 있는 색분리 소자(140)에 의한 스펙트럼 변화가 제 1 화소행(110a)에 영향을 주더라도, 제 1 화소행(110a)의 모든 녹색 화소(110G)들에 균일하게 영향이 미치게 될 수 있다.
도 7은 또 다른 실시예에 따른 이미지 센서(200)의 화소 구조를 개략적으로 보이는 평면도이다. 도 7에 도시된 이미지 센서(200)는 상술한 RGB 컬러 필터 방식 대신에 사이안(Cy), 옐로우(Ye), 녹색(G), 마젠타(M)의 컬러 필터를 사용하는 CYGM 컬러 필터 방식을 채택하고 있다. 도 7을 참조하면, 제 1 화소행(110a)에는 다수의 마젠타 화소(110M)와 다수의 녹색 화소(110G)들이 서로 교대로 배열될 수 있다. 또한, 제 2 화소행(110b)에는 다수의 사이안 화소(110C)와 다수의 옐로우 화소(110Y)들이 서로 교대로 배열될 수 있다. 그리고, 색분리 소자(140)는 사이안 화소(110C)의 영역에 배치될 수 있고 마이크로 렌즈(130)도 사이안 화소(110C)를 중심으로 배치될 수 있다.
예를 들어, 마이크로 렌즈(130)는 사이안 화소(110C)의 영역으로부터 양측의 옐로우 화소(110Y)의 일부 영역까지 연장되어 배치될 수 있다. 도 7에 도시된 바와 같이, 마이크로 렌즈(130)는 사이안 화소(110C)를 중심으로 그 양측의 옐로우 화소(110Y)의 절반 정도까지 걸치도록 형성될 수 있다. 따라서, 사이안 화소(110C)와 그 양측의 옐로우 화소(110Y)의 일부에 입사하는 빛이 마이크로 렌즈(130)에 의해 집광되어 사이안 화소(110C)의 영역에 있는 색분리 소자(140)를 지날 수 있다.
색분리 소자(140)는 사이안 화소(110C)를 향하는 빛에서 사이안 계열의 빛의 비율을 증가시키고, 그 양측의 옐로우 화소(110Y)를 향하는 빛에서 옐로우 계열의 빛의 비율을 증가시키도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 진행 경로의 변경 없이 색분리 소자(140)를 투과한 빛은 사이안 컬러 필터에 도달하며, 색분리 소자(140)의 가장자리 방향으로 경사지게 진행 방향이 바뀐 빛은 사이안 컬러 필터의 양측에 있는 옐로우 컬러 필터에 도달하게 된다. 이 경우, 사이안 컬러 필터에 도달하는 빛이 도 4의 그래프에서 '①'로 표시된 스펙트럼을 갖고, 옐로우 컬러 필터에 도달하는 빛이 도 4의 그래프에서 '②'로 표시된 스펙트럼을 갖도록, 색분리 소자(140)가 구성될 수 있다. 도 7에 도시된 CYGM 컬러 필터 방식의 경우, 각각의 컬러 필터가 RGB 컬러 필터에 비해 더 넓은 대역의 파장을 통과시키기 때문에, 흡수 손실을 더욱 줄여서 광 이용 효율이 더 향상될 수 있다.
도 8은 또 다른 실시예에 따른 이미지 센서(200')의 화소 구조를 개략적으로 보이는 평면도이다. 도 7에 도시된 이미지 센서(200)와 비교할 때, 도 8에 도시된 이미지 센서(200')는, 색분리 소자(140)가 옐로우 화소(110Y)의 영역에 배치되어 있고 마이크로 렌즈(130)도 옐로우 화소(110Y)를 중심으로 배치되어 있다는 점에서 도 7에 도시된 이미지 센서(200)와 차이가 있다. 따라서, 도 8에 도시된 이미지 센서(200')에서 색분리 소자(140)는, 진행 경로의 변경 없이 색분리 소자(140)를 투과한 빛에서 옐로우 계열의 빛의 비율을 증가시키고 색분리 소자(140)의 가장자리 방향으로 경사지게 진행 방향이 바뀐 빛에서 사이안 계열의 빛의 비율을 증가시키도록 구성될 수 있다. 도 8에 도시된 이미지 센서(200')의 나머지 구성은 도 7에 도시된 이미지 센서(200)와 동일할 수 있다.
도 9는 또 다른 실시예에 따른 이미지 센서(300)의 화소 구조를 개략적으로 보이는 평면도이다. 도 9에 도시된 이미지 센서(300)는, 도 1에 도시된 이미지 센서(100)와 마찬가지로, 다수의 녹색 화소(110G)들을 갖는 제 1 화소행(110a), 및 서로 교대로 배열된 다수의 청색 화소(110B)들과 다수의 적색 화소(110R)들을 갖는 제 2 화소행(110b)을 포함할 수 있다. 도 1에 도시된 이미지 센서(100)와 비교할 때, 도 9에 도시된 이미지 센서(300)는 청색 화소(110B)들과 적색 화소(110R)들에 각각 개별적인 마이크로 렌즈(120)와 색분리 소자(140a, 140b)들이 배치되어 있다는 점에서 도 1에 도시된 이미지 센서(100)와 차이가 있다. 따라서, 도 9에 도시된 이미지 센서(300)의 경우, 모든 화소(110R, 110G, 110B)들에 동일한 구조의 마이크로 렌즈(120)를 사용할 수 있다.
도 10은 도 9에 도시된 a-a' 라인을 따라 상기 이미지 센서(300)의 제 2 화소행(110b)을 절개한 단면도이다. 도 10을 참조하면, 제 2 화소행(110b)은 서로 인접하여 배열된 다수의 광검출 소자(111), 다수의 광검출 소자(111)의 광입사면에 각각 교대로 배치된 다수의 적색 컬러 필터(112R)와 다수의 청색 컬러 필터(112B), 다수의 적색 및 청색 컬러 필터(112R, 112B)를 덮도록 배치된 투명 커버층(113), 청색 컬러 필터(112B)와 대향하도록 투명 커버층(113) 내에 배치된 다수의 제 1 색분리 소자(140a), 적색 컬러 필터(112R)와 대향하도록 투명 커버층(113) 내에 배치된 다수의 제 2 색분리 소자(140b), 및 입사광을 각각의 광검출 소자(111)에 집광하도록 투명 커버층(113) 위에 배치된 다수의 마이크로 렌즈(120)를 포함할 수 있다. 다수의 마이크로 렌즈(120)는 다수의 적색 및 청색 컬러 필터(112R, 112B)들과 각각 대향하도록 배치될 수 있다.
제 1 색분리 소자(140a)는, 대향하는 청색 컬러 필터(112B)를 향하는 빛에서 청색의 비율을 증가시키고 양측의 적색 컬러 필터(112R)를 향하는 빛에서 적색의 비율을 증가시키도록, 입사광의 스펙트럼 분포를 바꿀 수 있다. 또한, 제 2 색분리 소자(140b)는, 대향하는 적색 컬러 필터(112R)를 향하는 빛에서 적색의 비율을 증가시키고 양측의 청색 컬러 필터(112B)를 향하는 빛에서 청색의 비율을 증가시키도록, 입사광의 스펙트럼 분포를 바꿀 수 있다. 예를 들어, 제 1 색분리 소자(140a)를 투과하여 '①'로 표시된 방향으로 진행하는 빛은 도 4에서 '①'로 표시된 스펙트럼 분포를 가질 수 있고, 제 1 색분리 소자(140a)를 투과하여 '②'로 표시된 방향으로 진행하는 빛은 도 4에서 '②'로 표시된 스펙트럼 분포를 가질 수 있다. 또한, 제 2 색분리 소자(140b)를 투과하여 '③'으로 표시된 방향으로 진행하는 빛은 도 4에서 '②'로 표시된 스펙트럼 분포를 가질 수 있고, 제 2 색분리 소자(140b)를 투과하여 '④'로 표시된 방향으로 진행하는 빛은 도 4에서 '①'로 표시된 스펙트럼 분포를 가질 수 있다.
이미지 센서(300)의 광 이용 효율을 더욱 향상시키기 위하여, 제 1 및 제 2 색분리 소자(140a, 140b)는 각각 도 11 및 도 12에 도시된 색분리 스펙트럼을 가질 수 있다. 예를 들어, 도 11을 참조하면, 제 1 색분리 소자(140a)를 투과하여 '①'로 표시된 방향으로 진행하는 빛에 청색광의 대부분이 분포할 수 있다. 한편, 제 1 색분리 소자(140a)를 투과하여 '②'로 표시된 방향으로 진행하는 빛의 스펙트럼은 도 11에서 '②'로 표시된 스펙트럼 분포와 같을 수 있다. 또한, 도 12를 참조하면, 제 2 색분리 소자(140b)를 투과하여 '③'으로 표시된 방향으로 진행하는 빛에 적색광의 대부분이 분포할 수 있다. 그리고, 제 2 색분리 소자(140b)를 투과하여 '④'로 표시된 방향으로 진행하는 빛의 스펙트럼은 도 12에서 '④'로 표시된 스펙트럼 분포와 같을 수 있다.
도 13은 또 다른 실시예에 따른 이미지 센서(400)의 화소 구조를 개략적으로 보이는 평면도이다. 도 13에 도시된 이미지 센서(400)는 서로 교대로 배열된 다수의 녹색 화소(110G)들과 다수의 청색 화소(110B)들을 갖는 제 1 화소행(110a), 서로 교대로 배열된 다수의 녹색 화소(110G)들과 다수의 적색 화소(110R)들을 갖는 제 2 화소행(110b), 다수의 청색 컬러 필터(112B)들과 각각 대향하도록 배치된 다수의 제 1 색분리 소자(140a), 및 다수의 적색 컬러 필터(112R)들과 각각 대향하도록 배치된 다수의 제 2 색분리 소자(140b)들을 포함할 수 있다.
또한, 동일한 구조의 마이크로 렌즈(130)가 각각 청색 화소(110B)들과 적색 화소(110R)들을 중심으로 배치될 수 있다. 예를 들어, 제 1 화소행(110a)에서 마이크로 렌즈(130)는 청색 화소(110B)의 영역을 중심으로 그 양측의 녹색 화소(110G)의 일부 영역까지 연장되어 배치될 수 있다. 따라서, 청색 화소(110B)와 그 양측의 녹색 화소(110G)의 일부에 입사하는 빛이 제 1 화소행(110a)의 마이크로 렌즈(130)에 의해 집광되어 제 1 색분리 소자(140a)를 지날 수 있다. 그리고, 제 2 화소행(110b)에서는 마이크로 렌즈(130)가 적색 화소(110R)의 영역을 중심으로 그 양측의 녹색 화소(110G)의 일부 영역까지 연장되어 배치될 수 있다. 따라서, 적색 화소(110R)와 그 양측의 녹색 화소(110G)의 일부에 입사하는 빛이 제 2 화소행(110b)의 마이크로 렌즈(130)에 의해 집광되어 제 2 색분리 소자(140b)를 지날 수 있다.
상기 제 1 색분리 소자(140a)는, 대향하는 청색 화소(110B)를 향하는 빛에서 청색의 비율을 증가시키고 양측의 녹색 화소(110G)를 향하는 빛에서 녹색의 비율을 증가시키도록, 입사광의 스펙트럼 분포를 바꿀 수 있다. 또한, 상기 제 2 색분리 소자(140b)는, 대향하는 적색 화소(110R)를 향하는 빛에서 적색의 비율을 증가시키고 양측의 녹색 화소(110G)를 향하는 빛에서 녹색의 비율을 증가시키도록, 입사광의 스펙트럼 분포를 바꿀 수 있다. 예를 들어, 제 1 색분리 소자(140a)를 투과하여 청색 화소(110B)로 향하는 빛은 도 4에서 '①'로 표시된 스펙트럼 분포를 가질 수 있고, 녹색 화소(110G)로 향하는 빛은 도 4에서 '②'로 표시된 스펙트럼 분포를 가질 수 있다. 또한, 제 2 색분리 소자(140b)를 투과하여 적색 화소(110R)로 향하는 빛은 도 4에서 '②'로 표시된 스펙트럼 분포를 가질 수 있고, 녹색 화소(110G)로 향하는 빛은 도 4에서 '①'로 표시된 스펙트럼 분포를 가질 수 있다. 따라서, 본 실시예에 따른 이미지 센서(400)는 녹색광에 대해서도 광 이용 효율을 향상시킬 수 있다.
이미지 센서(400)의 광 이용 효율을 더욱 향상시키기 위하여, 제 1 및 제 2 색분리 소자(140a, 140b)는 각각 도 14 및 도 15에 도시된 색분리 스펙트럼을 가질 수도 있다. 예를 들어, 도 14를 참조하면, 제 1 색분리 소자(140a)를 투과하여 청색 화소(110B)로 향하는 빛은 '①'로 표시된 스펙트럼 분포를 가질 수 있으며, 녹색 화소(110G)로 향하는 빛은 '②'로 표시된 스펙트럼 분포를 가질 수 있다. 또한, 도 15를 참조하면, 제 2 색분리 소자(140b)를 투과하여 적색 화소(110R)로 진행하는 빛은 '③'으로 표시된 스펙트럼 분포를 가질 수 있으며, 녹색 화소(110G)로 향하는 빛은 '④'로 표시된 스펙트럼 분포를 가질 수 있다. 도 14 및 도 15에서, 112R로 표시된 점선 박스는 적색 컬러 필터(112R)의 투과 대역이며, 112B로 표시된 점선 박스는 청색 컬러 필터(112B)의 투과 대역이고, 112G로 표시된 점선 박스는 녹색 컬러 필터(112G)의 투과 대역을 예시적으로 보인다.
도 16은 또 다른 실시예에 따른 이미지 센서(400')의 화소 구조를 개략적으로 보이는 평면도이다. 도 16에 도시된 이미지 센서(400')는 서로 교대로 배열된 다수의 녹색 화소(110G)들과 다수의 청색 화소(110B)들을 갖는 제 1 화소행(110a), 서로 교대로 배열된 다수의 녹색 화소(110G)들과 다수의 적색 화소(110R)들을 갖는 제 2 화소행(110b), 다수의 청색 컬러 필터(112B)들과 각각 대향하도록 배치된 다수의 제 1 색분리 소자(140a), 및 다수의 녹색 컬러 필터(112G)들과 각각 대향하도록 배치된 다수의 제 2 색분리 소자(140b)들을 포함할 수 있다. 도 15에 도시된 이미지 센서(400)와 비교할 때, 도 16에 도시된 이미지 센서(400')는 다수의 제 2 색분리 소자(140b)들이 다수의 녹색 화소(110G)들에 배치되어 있다는 점에서, 도 15에 도시된 이미지 센서(400)와 차이가 있다. 또한, 제 2 화소행(110b)에서 마이크로 렌즈(130)는 녹색 화소(110G)의 영역을 중심으로 그 양측의 적색 화소(110R)의 일부 영역까지 연장되어 배치될 수 있다.
제 1 색분리 소자(140a)는 대향하는 청색 화소(110B)를 향하는 빛에서 청색의 비율을 증가시키고 양측의 녹색 화소(110G)를 향하는 빛에서 녹색의 비율을 증가시킬 수 있다. 또한, 제 2 색분리 소자(140b)는 대향하는 녹색 화소(110G)를 향하는 빛에서 녹색의 비율을 증가시키고 양측의 적색 화소(110R)를 향하는 빛에서 적색의 비율을 증가시킬 수 있다. 본 실시예에서, 제 1 및 제 2 색분리 소자(140a, 140b)는 동일한 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 제 1 색분리 소자(140a)를 투과하여 청색 화소(110B)로 향하는 빛은 도 4에서 '①'로 표시된 스펙트럼 분포를 가질 수 있고, 녹색 화소(110G)로 향하는 빛은 도 4에서 '②'로 표시된 스펙트럼 분포를 가질 수 있다. 또한, 제 2 색분리 소자(140b)를 투과하여 녹색 화소(110G)로 향하는 빛은 도 4에서 '①'로 표시된 스펙트럼 분포를 가질 수 있으며, 적색 화소(110R)로 향하는 빛은 도 4에서 '②'로 표시된 스펙트럼 분포를 가질 수 있다.
일반적으로, 짧은 파장의 빛을 정면으로 투과시키고 긴 파장의 빛을 가장자리로 굴절시키도록 색분리 소자를 구성하는 것이 그 반대의 경우보다 효율적으로 동작할 수 있다. 따라서, 제 2 화소행(110b)에서 제 2 색분리 소자(140b)가 녹색 화소(110G)에 배치된 구성을 갖는 이미지 센서(400')의 광 이용 효율이 더욱 향상될 수 있다.
한편, 제 1 색분리 소자(140a)와 제 2 색분리 소자(140b)는 상이한 구조를 가질 수도 있다. 예를 들어, 제 1 색분리 소자(140a)를 투과하여 청색 화소(110B)로 향하는 빛은 도 14에서 '①'로 표시된 스펙트럼 분포를 가질 수 있으며, 녹색 화소(110G)로 향하는 빛은 도 14에서 '②'로 표시된 스펙트럼 분포를 가질 수 있다. 또한, 제 2 색분리 소자(140b)를 투과하여 녹색 화소(110G)로 진행하는 빛은 도 15에서 '④'으로 표시된 스펙트럼 분포를 가질 수 있으며, 적색 화소(110R)로 향하는 빛은 도 15에서 '③'로 표시된 스펙트럼 분포를 가질 수도 있다.
지금까지, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 광 이용 효율이 향상된 이미지 센서에 대한 예시적인 실시예가 설명되고 첨부된 도면에 도시되었다. 그러나, 이러한 실시예는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이고 이를 제한하지 않는다는 점이 이해되어야 할 것이다. 그리고 본 발명은 도시되고 설명된 설명에 국한되지 않는다는 점이 이해되어야 할 것이다. 이는 다양한 다른 변형이 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일어날 수 있기 때문이다.
100, 100', 200, 200', 300, 400, 400'.....이미지 센서
110R, 110G, 110B, 110M, 110C, 110Y.....화소
110a, 110b.....화소행 111.....광검출 소자
112R, 112G, 112B.....컬러 필터 113.....투명 커버층
120, 130.....마이크로 렌즈 140, 140a, 140b.....색분리 소자
110R, 110G, 110B, 110M, 110C, 110Y.....화소
110a, 110b.....화소행 111.....광검출 소자
112R, 112G, 112B.....컬러 필터 113.....투명 커버층
120, 130.....마이크로 렌즈 140, 140a, 140b.....색분리 소자
Claims (22)
- 제 1 파장의 빛을 감지하는 다수의 제 1 화소들이 배열되어 있는 제 1 화소행;
상기 제 1 화소행에 인접하여 배치된 것으로, 제 2 파장의 빛을 감지하는 다수의 제 2 화소와 제 3 파장의 빛을 감지하는 다수의 제 3 화소들이 서로 교대로 배열되어 있는 제 2 화소행; 및
상기 다수의 제 2 화소에 각각 배치된 것으로, 제 2 화소에 입사하는 제 2 파장의 빛의 비율을 증가시키고 제 3 화소에 입사하는 제 3 파장의 빛의 비율을 증가시키도록 입사광의 스펙트럼 분포를 바꾸는 다수의 제 1 색분리 소자;를 포함하는 이미지 센서. - 제 1 항에 있어서,
상기 다수의 제 1 화소들에 각각 배치된 다수의 제 1 마이크로 렌즈, 및 상기 각각의 제 2 화소를 중심으로 그 양측의 제 3 화소의 일부 영역까지 연장되어 배치된 다수의 제 2 마이크로 렌즈를 더 포함하는 이미지 센서. - 제 2 항에 있어서,
상기 제 1 화소는 입사광을 전기적 신호로 변환하는 광검출 소자, 상기 광검출 소자 위에 배치된 것으로 제 1 파장의 빛을 투과시키는 제 1 컬러 필터, 및 상기 제 1 컬러 필터 위에 배치된 투명 커버층을 포함하며,
상기 제 2 화소는 입사광을 전기적 신호로 변환하는 광검출 소자, 상기 광검출 소자 위에 배치된 것으로 제 2 파장의 빛을 투과시키는 제 2 컬러 필터, 및 상기 제 2 컬러 필터 위에 배치된 투명 커버층을 포함하고,
상기 제 3 화소는 입사광을 전기적 신호로 변환하는 광검출 소자, 상기 광검출 소자 위에 배치된 것으로 제 3 파장의 빛을 투과시키는 제 3 컬러 필터, 및 상기 제 3 컬러 필터 위에 배치된 투명 커버층을 포함하는 이미지 센서. - 제 3 항에 있어서,
상기 제 1 및 제 2 마이크로 렌즈는 상기 투명 커버층 위에 배치되어 있는 이미지 센서. - 제 3 항에 있어서,
상기 제 1 색분리 소자는 상기 투명 커버층 내에 매립되어 고정되어 있는 이미지 센서. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 색분리 소자는 제 2 파장의 빛을 제 2 화소를 향해 정면으로 투과시키고 제 3 파장의 빛을 제 2 화소의 양측에 있는 제 3 화소를 향해 가장자리로 굴절시키도록 구성되는 이미지 센서. - 제 1 항에 있어서,
제 1 파장은 녹색 대역이고, 제 2 파장은 청색 대역이며, 제 3 파장은 적색 대역인 이미지 센서. - 제 1 항에 있어서,
제 1 파장은 녹색 대역이고, 제 2 파장은 적색 대역이며, 제 3 파장은 청색 대역인 이미지 센서. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 화소행과 제 2 화소행이 서로에 대해 각각의 화소의 폭의 절반만큼 시프트되어 있는 이미지 센서. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 화소행은 상기 다수의 제 1 화소들과 교대로 배열되어 있는 다수의 제 4 화소들을 더 포함하는 이미지 센서. - 제 10 항에 있어서,
제 1 파장은 마젠타 대역, 제 2 파장은 사이안 대역, 제 3 파장은 옐로우 대역, 제 4 파장은 녹색 대역인 이미지 센서. - 제 10 항에 있어서,
제 1 파장은 마젠타 대역, 제 2 파장은 옐로우 대역, 제 3 파장은 사이안 대역, 제 4 파장은 녹색 대역인 이미지 센서. - 제 1 항에 있어서,
상기 다수의 제 3 화소에 각각 배치된 것으로, 제 3 화소에 입사하는 제 3 파장의 빛의 비율을 증가시키고 제 2 화소에 입사하는 제 2 파장의 빛의 비율을 증가시키도록 입사광의 스펙트럼 분포를 바꾸는 다수의 제 2 색분리 소자 더 포함하는 이미지 센서. - 제 13 항에 있어서,
상기 제 2 색분리 소자는 제 3 파장의 빛을 제 3 화소를 향해 정면으로 투과시키고 제 2 파장의 빛을 제 3 화소의 양측에 있는 제 2 화소를 향해 가장자리로 굴절시키도록 구성되는 이미지 센서. - 제 13 항에 있어서,
상기 다수의 제 1 내지 제 3 화소들에 각각 배치되는 다수의 마이크로 렌즈들을 더 포함하는 이미지 센서. - 제 1 파장의 빛을 감지하는 다수의 제 1 화소와 제 2 파장의 빛을 감지하는 다수의 제 2 화소들이 서로 교대로 배열되어 있는 제 1 화소행;
상기 제 1 화소행에 인접하여 배치된 것으로, 제 1 파장의 빛을 감지하는 다수의 제 1 화소와 제 3 파장의 빛을 감지하는 다수의 제 3 화소들이 서로 교대로 배열되어 있는 제 2 화소행;
상기 다수의 제 2 화소에 각각 배치된 것으로, 제 2 화소에 입사하는 제 2 파장의 빛의 비율을 증가시키고 제 1 화소에 입사하는 제 1 파장의 빛의 비율을 증가시키도록 입사광의 스펙트럼 분포를 바꾸는 다수의 제 1 색분리 소자; 및
상기 다수의 제 3 화소에 각각 배치된 것으로, 제 3 화소에 입사하는 제 3 파장의 빛의 비율을 증가시키고 제 1 화소에 입사하는 제 1 파장의 빛의 비율을 증가시키도록 입사광의 스펙트럼 분포를 바꾸는 다수의 제 2 색분리 소자;를 포함하는 이미지 센서. - 제 16 항에 있어서,
상기 각각의 제 2 화소를 중심으로 그 양측의 제 1 화소의 일부 영역까지 연장되어 배치된 다수의 제 1 마이크로 렌즈, 및 상기 각각의 제 3 화소를 중심으로 그 양측의 제 1 화소의 일부 영역까지 연장되어 배치된 다수의 제 2 마이크로 렌즈를 더 포함하는 이미지 센서. - 제 16 항에 있어서,
상기 제 1 색분리 소자는 제 2 파장의 빛을 제 2 화소를 향해 정면으로 투과시키고 제 1 파장의 빛을 제 2 화소의 양측에 있는 제 1 화소를 향해 가장자리로 굴절시키도록 구성되며, 상기 제 2 색분리 소자는 제 3 파장의 빛을 제 3 화소를 향해 정면으로 투과시키고 제 1 파장의 빛을 제 3 화소의 양측에 있는 제 1 화소를 향해 가장자리로 굴절시키도록 구성되는 이미지 센서. - 제 16 항에 있어서,
제 1 파장은 녹색 대역이고, 제 2 파장은 청색 대역이며, 제 3 파장은 적색 대역인 이미지 센서. - 제 1 파장의 빛을 감지하는 다수의 제 1 화소와 제 2 파장의 빛을 감지하는 다수의 제 2 화소들이 서로 교대로 배열되어 있는 제 1 화소행;
상기 제 1 화소행에 인접하여 배치된 것으로, 제 1 파장의 빛을 감지하는 다수의 제 1 화소와 제 3 파장의 빛을 감지하는 다수의 제 3 화소들이 서로 교대로 배열되어 있는 제 2 화소행;
상기 다수의 제 2 화소에 각각 배치된 것으로, 제 2 화소에 입사하는 제 2 파장의 빛의 비율을 증가시키고 제 1 화소에 입사하는 제 1 파장의 빛의 비율을 증가시키도록 입사광의 스펙트럼 분포를 바꾸는 다수의 제 1 색분리 소자; 및
상기 제 2 화소행에서 다수의 제 1 화소에 각각 배치된 것으로, 제 1 화소에 입사하는 제 1 파장의 빛의 비율을 증가시키고 제 3 화소에 입사하는 제 3 파장의 빛의 비율을 증가시키도록 입사광의 스펙트럼 분포를 바꾸는 다수의 제 2 색분리 소자;를 포함하는 이미지 센서. - 제 20 항에 있어서,
상기 제 1 화소행에서 각각의 제 2 화소를 중심으로 그 양측의 제 1 화소의 일부 영역까지 연장되어 배치된 다수의 제 1 마이크로 렌즈, 및 상기 제 2 화소행에서 각각의 제 1 화소를 중심으로 그 양측의 제 3 화소의 일부 영역까지 연장되어 배치된 다수의 제 2 마이크로 렌즈를 더 포함하는 이미지 센서. - 제 16 항에 있어서,
제 1 파장은 녹색 대역이고, 제 2 파장은 청색 대역이며, 제 3 파장은 적색 대역인 이미지 센서.
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