KR960015531B1 - 컬러고체촬상소자 - Google Patents

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Abstract

내용 없음

Description

컬러고체촬상소자
제1도는 본 발명의 컬러고체촬상소자의 요부를 나타내는 평면도.
제2도는 종래의 컬러고체촬상소자의 요부를 나타내는 평면도.
제3도는 각 화소간의 정보전하의 누설상태를 나타내는 평면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 채널영역 2 : 채널분리영역
3 : 전송전극 4 : 전송전극
10 : 색분리필터 20 : 색분리필터
21 : 투명영역
본 발명은 색분리필터를 구비한 컬러고체촬상소자에 관한 것으로, 특히 프레임트랜스퍼방식(frame transfer type)의 CCD고체촬상소자에 관한 것이다.
종래의 단판식(單板式)컬러촬상장치에 있어서는, 촬상장치에 탑재되는 CCD고체촬상소자의 수광면에 모자이크형상, 스트라이프형상등의 색분리필터가 장착되고, 수광면의 각 화소가 각 색성분에 대응하게 된다. 모자이크형상의 색분리필터를 사용한 경우에는, 스트라이프형상의 색분리필터를 사용한 경우보다도 수평해상도는 높아지나, CCD로부터 얻어지는 영상신호처리가 복잡해지는 문제를 갖고 있다.
제2도는 모자이크형상의 색분리필터가 장착된 프레임트랜스퍼방식의 CCD고체촬상소자의 수광면을 나타내는 평면도이다.
CCD의 수광면에는, 복수의 채널영역(1)이 채널분리영역(2)에서 서로 분리되어 수직방향으로 뻗어서 설치된다. 그리고, 채널영역(1)에 직교하여 2층 구조의 전송전극(3)(4)이 절연막을 통하여 형성된다.
또, 상층측의 전송전극(4)은, 채널분리영역(2)위에서 그 폭이 좁게 형성되어 전송효율의 향상이 도모되고 있다. 이들 전송전극(3)(4)에는 예를 들면 4상의 전송클럭이 인가되어, 채널영역(l)에 발생한 정보전하가 채널영역(1)에 따라 전송된다.
수광면에 장착되는 모자이크형상의 색분리필터(10)는, 수광면의 화소에 따라 분할되어 있고, 각 분할영역에 이 옐로(Ye), 시안(Cy), 그린(G) 및 화이트(W)의 각 색이 소정의 순서로 부여되어 있다.
수광면의 화소는 채널분리영역(2)에 의하여 수직방향으로 분리됨과 동시에, 전송전극(3)(4)이 형성되는 퍼텐셜장벽에 의하여 수평방향에 분리된다. 즉, 전송전극(3)(4)의 단부부근이 각 화소의 경계로 되어, 한쌍의 전송전극(3)(4)의 폭이 1화소에 상당한다.
따라서, 색분리필터(10)는 채널분리영역(2)를 따라 수직방향으로 분리되는 동시에, 전송전극(3)(4)의 단부를 따라 수평방향으로 분할된다.
이와 같은 CCD에 있어서는, 통상 수직방향의 2화소가 동시에 읽어내져, 필드마다 그 조합을 반전시키는 인터레이스(interlace)구동이 채택되어, 해상도의 향상이 도모되고 있다. 즉 홀수필드에 있어서는 n행째와 n+1행째와의 화소가 동시에 읽어내지고, 짝수필드에 있어서는 n-1행째와 n행째와의 화소가 동시에 읽어내지게 된다.
그리고, CCD로부터 읽어내진 신호의 수평방향에 인접하는 것의 합으로 부터 휘도신호, 차로부터 색성분신호를 각각 얻고 있다. 예를 들면 제2도에 나타내는 바와 같이 각 색이 배열되는 경우, 홀수필드에서는 W와 Ye, G와 Cy의 색성분이 혼합하여 읽어내지고,(W+Ye)+(G+Cy)로부터 휘도신호를 얻는 동시에, (W+Ye)-(G+Cy)로부터 색신호를 얻는다. 마찬가지로 짝수필드에서도 Ye와 W, Cy와 G의 색성분이 혼합하여 읽어내지고, (Ye+W)+(G+Cy)로부터 휘도신호, (Ye+W)-(Cy+G)로부터 색신호를 얻는다. 그래서 W=R+G+B, Ye=R+C, Cy=G+B(R 레드, B 블루)이기 때문에 휘도신호는 홀수필드 및 짝수필드에서 2R+4G+2B로 된다. 또, 색신호는 양필드에서 2R로 된다. 여기서 Ye와 Cy를 교체하면 색신호는 2B로 된다.
그러나, 제2도와 같은 프레임트렌스퍼형 CCD의 수광면은 수평방향의 화소분리가 전송전극(3)(4)의 형성하는 퍼텐셜장벽에 의하여 이루어지고 있기 때문에, 수평방향에도 채널분리영역을 가지는 인터라인 트랜스퍼방식의 CCD에 비교하여 수평방향의 화소분리가 충분치 못하다. 이 때문에 각 화소의 정보전하의 일부가 수칙방향에 인접하는 화소에 누설될 염려가 있다.
예를 들면, 제3도에 나타내는 바와 같이 G의 화소에 있어서는 G의 화소에 있어서는 G의 화소의 일부분(g)의 정보전하가 누설되어, Ye의 화소로부터 Ye의 화소의 일부분(y)의 정보전하가 새들어가게 된다.
이와 같은 정보전하의 누설은 각 화소에 있어서 발생하고, 각 화소의 정보전하에 오차가 발생한다. 이 정보전하의 누설량을 각각 △Ye, △Cy, △G 및 △W로 표시한다고 하면, 휘도신호와 색신호와는 짝수필드에 있어서 (Ye+W-△Ye+△Cy)+(Cy+G-△Cy+△Ye)와 (Ye+W-△Ye+△Cy)-(Cy+G-△Cy+△Ye)로 되고, 각각 2R+4G+2B와 2R-2△Ye+2△Cy로 계산할 수 있다.
한편, 홀수필드에서는 휘도신호와 색신호가 (W+Ye-△W+△W)+(G+Cy-△G+△G)와 (W+Ye-△W+△W)-(G+Cy-△G+△G)로 되고, 각각 2R+4G+2B와 2R로 계산할 수 있다.
따라서, 휘도신호에 대하여는 정보전하의 누설을 고려하지 않는 경우와 동일하게 되지만, 색신호에 대하여는 홀수필드에서 -2△Ye+2△Cy의 오차가 생긴다. 이 때문에 영상신호가 필드마다 색성분의 오차를 포함하게 되어, 재생화면의 어른거림, 소위 플리커가 발생한다.
이와 같은 플리커발생의 대책으로서, 색분리필터의 형상을 정보전하의 누설이 예측되는 영역에 맞게 설치하는 것이 생각될 수 있으나, 색분리필터의 각 분리영역의 형상이 복잡하기 때문에, 실제로 그 형상에 맞게 분리형성하는 것은 극히 곤란한 것이다.
또, 각 분리영역의 경계부분에 알루미늄등에 의한 차광영역을 일정한 폭으로 형성하는 것이, 예를 들면, 일본국 특공소 60-41872호 공보등에 제안되고 있으나, 수평방향의 채널분리영역을 가지고 있지 않는 프래임트랜스퍼형의 CCD에는 적합하지 않으며, 수광감도의 저하나, 완전한 차광이 곤란한 문제가 생긴다
그래서, 본 발명은 각 화소간의 정보전하의 누설에 기인하는 재생화면의 플리커의 발생을 방지할 수 있는 컬러고체촬상소자의 제공을 목적으로 한다.
본 발명은 상술한 문제를 해결하기 위하여 이루어진 것으로, 그 특징으로 하는 바는, 반도체기판의 1주면에 채널분리영역(2)으로 서로 분리되어서 평행하게 배열형성된 한방향으로 뻗어 있는 복수의 채널영역(1)과, 상기 채널영역(1)에 교차하게 설치되어서 상기 반도체기판중의 퍼텐설상태를 제어하는 복수의 전송전극(3)(4)과, 상기 전송전극(3)(4)을 덮고 상기 채널영역(1)에 대응하게 복수의 영역으로 분할되어서 각 분할영역이 각각 특정파장의 입사광을 투과하는 색분리필터(l0)(20)를 구비한 컬러고체촬상소자에 있어서, 상기 색분리필터(10)(20)는, 상기 채널분리영역(2)를 따라 분할되는 동시에, 상기 전송전극(3)(4)이 형성하는 퍼텐셜장벽에 의하여 상기 채널영역(1)중에 구획형성되는 수광화소에 대응하게 분할되고, 상기 수광화소에 대응하게 분할되는 경계에 입사광에 대하여 투명영역(21)을 설치한 것에 있다.
본 발명에 의하면, 정보전하의 누설이 예측되는 각 화소의 경계부분을 입사광에 대하여 투명으로 한 것으로, 각 화소로부터 누설하는 정보전하량과 각 화소에 새어들어가는 정보전하량과를 동등하게 할 수 있으며, 각 화소로부터 누설한 전하량이 각 화소에 새어들어가는 전하량으로 보충되며, 각 화소의 정보전하의 오차분이 취소되어서 오차가 적은 정보전하를 얻을 수 있다.
본 발명의 한 실시예를 도면을 따라 설명한다.
제1도는 본 발명의 컬러고체촬상소자의 요부를 나타내는 평면도이고, 제2도와 대응하는 부분을 나타내고있다.
본 도면에 있어서, 채널영역(1), 채널분리영역(2) 및 전송전극(3)(4)은 제2도와 동일하며, 동일부분에는 동일부호가 붙여져 있다.
본 발명의 특징으로 하는 점은 색분리필터(20)의 각 분합영역의 경계부분에 백색광에 대하여 투명한 영역(21)을 설치한 것에 있다. 즉, 색분리필터(20)는 채널분리영역(2)을 따라 수직방향으로 분합되는 동시에, 전송전극(3)(4)의 단부를 따라 투명영역(21)이 수평방향으로 설치되며, 이 투명영역(21)에서 수평방향으르 분할된다. 그리고, 각 영역에 소정의 색, 예를 들면 Ye, Cy, G 및 W가 부여되며, 각 화소가 각 색성분에 대응하게 된다.
각 수광화소로부터의 정보전하의 읽어냄은 제2도의 경우와 동일하게 하여 행하여지며, 홀수필드에 n행째와 n+1행째와의 화소로부터 동시에 읽어내지며, 짝수필드에 n-1행째와 n행째와의 화소로부터 동시에 읽어내진다.
그리고, 수평방향에 인접하는 화소로부터의 신호를 가산하여 휘도신호를 얻는 동시에, 신호의 차로부터 색신호를 얻는다. 이 경우, 각 화소로부터 누설하는 정보전하는 어느 것이나 투명영역(21)에 대응하는 영역으로부터의 것이며, 각 화소로부터 누설되는 정보전하량은 대략 동등하게 된다.
그래서, 각 화소로부터의 누설을 △W로 하면, 홀수필드에 있어서의 휘도신호 및 색신호는 (W+Ye-△W+△W)+(G+Cy-△W+△W) 및 (W+Ye-△W+△W)-(G+Cy-△W+△W)로 되며, 각각 2R+4R+2B 및 2R로 계산된다.
한편, 짝수필드에서의 휘도신호 및 색신호는 (Ye+△W-△W+△W) +(Cy+G-△W+△W) 및 (Ye+W-△W+△W) +(Cy+G-△W+△W)로 되며, 각각 2R+4G+2B 및 2R로 계산된다.
따라서, 양필드에 있어서 각각의 신호가 정보전하의 누설을 나타내는 △W를 포함하고 있지 않고, 각 화소간에서 정보전하의 누설이 발생하여도 색신호에 지장을 초래하는 일은 없다.
이와 같은 색분리필터(20)는 투명기판위에 소정의 착색층이 설치된 필터판을 수광면에 장착하여 얻어지든가 혹은 수광면위에 형성되는 피염색층을 소정의 색으로 염색하는 소위 온칩필터에 의하여 얻어진다.
이 색분리필터(20)의 투명영역(21)은 투명기판위에 착색층을 형성하지 않는 것 또는 피염색층을 염색하지 않는 것으로 형성할 수 있기 때문에 알루미늄등의 차광막을 설치할 경우에 비교하여 제조공정은 간단하게 된다.
또한, 본 실시예에 있어서는 색분리필터의 조합을 이 옐로(Ye), 시안(Cy), 그린(G) 및 화이트(W)로 하였으나, 그 외에도 이 옐로(Ye), 시안(Cy), 마젠타(Mg) 및 그린(G)등의 보충색의 조합에 의해서도 구성할수 있다.
본 발명에 의하면, 각 화소간의 정보전하의 누설에 기인하는 색신호의 흐트러짐(혼란)을 방지할 수 있기 때문에, 수직방향의 화소가 충분하게 분리할 수 없는 프레임트렌스퍼형의 CCD고체촬상소자에 있어서도, 모자이크형상의 색분리필터를 채택할 수 있어, 해상도가 높고 플리커가 적은 재생화면을 얻을 수 있다.
또, 색분리필터의 제조는 각 화소간에 차광영역을 필요로 하지 않기 때문에, 공정의 추가는 특히 필요없어 공정수의 증대를 방지할 수 있다.

Claims (2)

  1. 반도체기판의 1주면에 채널분리영역(2)으로 서로 분리되어서 평행하게 배열형성된 한방향으로 뻗어 있는 복수의 채널영역(1)과, 상기 채널영역(1)에 교차하게 설치되어서 상기 반도체기판중의 퍼텐셜상태를 제어하는 복수의 전송전극(3)(4)과, 상기 전송전극(3)(4)을 덮고 상기 채널영역(1)에 대응하게 복수의 영역으로 분할되어서 각 분할영역이 각각 특정파장의 입사광을 투과하는 색분리필터(10)(20)를 구비한 컬러고체촬상소자에 있어서, 상기 색분리필터(10)(20)는, 상기 채널분리영역(2)를 따라 분할되는 동시에, 상기 전송전극(3)(4)이 형성하는 퍼텐셜장벽에 의하여 상기 채널영역(1)중에 구획형성되는 수광화소에 대응하게 분할되고, 상기 수광화소에 대응하게 분할되는 경계에 입사광에 대하여 투명영역(21)을 설치한 것을 특징으로 하는 컬러고체촬상소자.
  2. 제1항에 있어서, 입사광을 수광하여 정보전하를 발생하는 수광영역과, 상기 수광영역의 정보전하를 화면마다 축적하는 축적영역을 구비하되, 상기 채널영역(1)이, 상기 수광영역으로부터 상기 축적영역에 연속하게 설치되는 것을 특징으로 하는 컬러고체촬상소자.
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