图像传感器、摄像设备及显示装置制造方法及图纸

本申请实施例提供一种图像传感器、摄像设备及显示装置，涉及光学技术领域，用于解决现有的彩色滤光片导致的图像传感器或显示装置的光子利用率低的问题。图像传感器包括彩色滤光片、第一光电二极管、第二光电二极管、第三光电二极管和分光结构；彩色滤光片包括第一彩色滤光单元和第二彩色滤光单元；第一彩色滤光单元允许三原色光中的第一颜色光和第二颜色光透过，第二彩色滤光单元允许三原色光中的第二颜色光和第三颜色光透过；分光结构用于将从第一彩色滤光单元透过的第一颜色光传输至第一光电二极管，第二颜色光传输至第二光电二极管，并用于将从第二彩色滤光单元透过的第二颜色光传输至第二光电二极管，将第三颜色光传输至第三光电二极管。至第三光电二极管。至第三光电二极管。

【技术实现步骤摘要】
图像传感器、摄像设备及显示装置


[0001]本申请涉及光学
，尤其涉及一种图像传感器、摄像设备及显示装置。

技术介绍

[0002]目前，彩色滤光片(color filter，CF)广泛应用于光学设备中，例如应用于图像传感器或显示装置中，现有的彩色滤光片CF包括红色滤光单元(red，R)、绿色滤光单元(green，G)和蓝色滤光单元(blue，B)。以彩色滤光片应用于图像传感器为例，图像传感器是摄像设备的重要组成部分，能够将光学图像转化为数字信号。如图1所示，现有的图像传感器主要包括彩色滤光片以及多个光电二极管(photo
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diode，PD)，彩色滤光片CF中每个红色滤光单元R、每个绿色滤光单元G和每个蓝色滤光单元B均与一个光电二极管PD对应设置。彩色滤光片CF中的红色滤光单元R、绿色滤光单元G和蓝色滤光单元B对镜头送过来的自然光进行过滤分别得到红光R、绿光G和蓝光B。每个光电二极管PD用于接收与其对应的红色滤光单元R、绿色滤光单元G或蓝色滤光单元B过滤后的光线，并将该光线对应的光信号转换为电信号，该电信号用于供图像处理器进行处理，以还原成R/G/B全彩色图像。
[0003]然而，无论在图像传感器，还是在显示装置中，由于彩色滤光片CF的红色滤光单元R、绿色滤光单元G和蓝色滤光单元B都只能透射一种颜色的光并吸收其它两种颜色的光，因此对于图像传感器而言，镜头送过来的自然光中的光子，有2/3被彩色滤光片CF吸收了，只有1/3被光电二极管PD接收到；对于显示装置而言，背光源提供的白光中的光子，有2/3被彩色滤光片CF吸收了，只有1/3能被观看者接收到，这样就会导致光子的利用率比较低。

技术实现思路

[0004]本申请实施例提供一种图像传感器、摄像设备及显示装置，用于解决现有的彩色滤光片导致的图像传感器或显示装置的光子利用率低的问题。
[0005]为达到上述目的，本申请采用如下技术方案：
[0006]第一方面，提供一种图像传感器。该图像传感器包括彩色滤光片、光电二极管阵列和分光结构，彩色滤光片包括多个第一彩色滤光单元和多个第二彩色滤光单元；多个第一彩色滤光单元中的至少任意一个第一彩色滤光单元允许三原色光中的第一颜色光和第二颜色光透过，多个第二彩色滤光单元中的至少任意一个第二彩色滤光单元允许三原色光中的第二颜色光和第三颜色光透过。光电二极管阵列设置于彩色滤光片的出光侧，光电二极管阵列包括多个第一光电二极管、多个第二光电二极管以及多个第三光电二极管。分光结构设置于彩色滤光片和光电二极管阵列之间；分光结构用于将从第一彩色滤光单元透过的第一颜色光和第二颜色光分开，且将第一颜色光传输至第一光电二极管，将第二颜色光传输至第二光电二极管，分光结构还用于将从第二彩色滤光单元透过的第二颜色光和第三颜色光分开，且将第二颜色光传输至第二光电二极管，将第三颜色光传输至第三光电二极管。在本申请中，“至少任意一个”指的是一个或多个。
[0007]由于图像传感器中彩色滤光片的第一彩色滤光单元和第二彩色滤光单元均可以
允许两种颜色的光透过，具体的，第一彩色滤光单元允许第一颜色光和第二颜色光透过，第二彩色滤光单元允许第二颜色光和第三颜色光透过，相对于现有技术的图像传感器中彩色滤光片的红色滤光单元、绿色滤光单元和蓝色滤光单元只能透射一种颜色的光，因此本申请可以提高进光量，也即可以提高光子利用率。此外，相对于现有技术的图像传感器中的彩色滤光片包括红色滤光单元、绿色滤光单元和蓝色滤光单元的情况而言，由于本申请中，第一光电二极管、第二光电二极管、第三光电二极管对应的第一彩色滤光单元或第二彩色滤光单元的面积是现有技术中第一光电二极管、第二光电二极管、第三光电二极管对应的红色滤光单元、绿色滤光单元和蓝色滤光单元的面积的2倍，因此本申请中，第一光电二极管、第二光电二极管、第三光电二极管接收到的进光量提升了2倍。
[0008]在此基础上，相对于现有技术的图像传感器中的彩色滤光片包括红色滤光单元、绿色滤光单元和蓝色滤光单元的情况，由于本申请中，每个第一光电二极管、每个第二光电二极管以及每个第三光电二极管，即像素矩阵中每个第一颜色像素、每个第二颜色像素以及每个第三颜色像素均接收到的是现有技术中两个彩色滤光单元对应的像素空间内白光分配后的光，因此仅损失少许空间分辨率，空间分辨率为现有技术的70％。
[0009]另外，本申请提供的图像传感器中，由于第一光电二极管接收三原色光中的第一颜色光，第二光电二极管接收三原色光中的第二颜色光，第三光电二极管接收三原色光中的第三颜色光，因此三原色光都可以被图像传感器可以接收，因而有利于后期图像处理。此外，第一光电二极管、第二光电二极管和第三光电二极管接收到的都是单一颜色的光，具体的，第一光电二极管接收第一颜色光，第二光电二极管接收第二颜色光，第三光电二极管接收第三颜色光，也是说，图像传感器包括第一颜色像素、第二颜色像素和第三颜色像素，相对于图像传感器包括像素W+R、像素W
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R、像素W+B以及像素W
‑
B而言，本申请后期算法处理的难度降低，不会增加噪声。
[0010]在一种可能的实施方式中，分光结构还用于将从第一彩色滤光单元透过的第一颜色光汇聚，且将第二颜色光汇聚，分光结构还用于将从第二彩色滤光单元透过的第二颜色光汇聚，且将第三颜色光汇聚。由于分光结构的汇聚功能，因而更多的第一颜色光可以传输至第一光电二极管，更多的第二颜色光可以传输至第二光电二极管，这样一来，第一光电二极管可以接收到更多的第一颜色光，第二光电二极管可以接收到更多的第二颜色光，从而可以提高第一光电二极管和第二光电二极管接收到的光量和光强度。同样的，分光结构的汇聚功能使得第三光电二极管可以接收到更多的第三颜色光，从而可以提高第三光电二极管接收到的光量和光强度。
[0011]在一种可能的实施方式中，图像传感器还包括设置在彩色滤光片的入光侧的多个微透镜；微透镜用于将三原色光汇聚后传输至第一彩色滤光单元和第二彩色滤光单元。由于设置在彩色滤光片的入光侧的多个微透镜可以将三原色光汇聚后传输至第一彩色滤光单元和第二彩色滤光单元，因而可以提高传输至彩色滤光片的光量和光强度，而传输至彩色滤光片的光量和光强度提高又会使得第一光电二极管、第二光电二极管和第三光电二极管接收到的光量和光强度增加。
[0012]在一种可能的实施方式中，多个第一光电二极管、多个第二光电二极管以及多个第三光电二极管用于构成多个沿第一方向和第二方向重复排列的2*2的第一光电二极管矩阵；其中，第一方向为第一光电二极管矩阵的行方向，第二方向为第一光电二极管矩阵的列
方向。每个第一光电二极管矩阵包括一个第一光电二极管、两个第二光电二极管和一个第三光电二极管。多个第一光电二极管、多个第二光电二极管以及多个第三光电二极管按照该方式排列有利于后期图像处理。
[0013]在一种可能的实施方式中，第一光电二极管位于第一光电二极管矩阵的左上角，两个第二光电二极管分别位于第一光电二极管矩阵的右上角和左下角，第三光电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种图像传感器，其特征在于，包括：多个第一光电二极管、多个第二光电二极管、多个第三光电二极管；彩色滤光片，所述彩色滤光片包括多个第一彩色滤光单元和多个第二彩色滤光单元；多个所述第一彩色滤光单元中的至少任意一个所述第一彩色滤光单元允许三原色光中的第一颜色光和第二颜色光透过，多个所述第二彩色滤光单元中的至少任意一个所述第二彩色滤光单元允许所述三原色光中的第二颜色光和第三颜色光透过；分光结构，用于将从所述第一彩色滤光单元透过的所述第一颜色光和所述第二颜色光分开，且将所述第一颜色光传输至所述第一光电二极管，将所述第二颜色光传输至所述第二光电二极管，所述分光结构还用于将从所述第二彩色滤光单元透过的所述第二颜色光和所述第三颜色光分开，且将所述第二颜色光传输至所述第二光电二极管，将所述第三颜色光传输至所述第三光电二极管。2.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，所述分光结构还用于将从所述第一彩色滤光单元透过的所述第一颜色光汇聚，且将所述第二颜色光汇聚，所述分光结构还用于将从所述第二彩色滤光单元透过的所述第二颜色光汇聚，且将所述第三颜色光汇聚。3.根据权利要求1或2所述的图像传感器，其特征在于，所述图像传感器还包括设置在所述彩色滤光片的入光侧的多个微透镜；所述微透镜用于将所述三原色光汇聚后传输至所述第一彩色滤光单元和所述第二彩色滤光单元。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的图像传感器，其特征在于，多个所述第一光电二极管、多个所述第二光电二极管以及多个所述第三光电二极管用于构成多个沿第一方向和第二方向重复排列的2*2的第一光电二极管矩阵；其中，所述第一方向为所述第一光电二极管矩阵的行方向，所述第二方向为所述第一光电二极管矩阵的列方向；每个所述第一光电二极管矩阵包括一个所述第一光电二极管、两个所述第二光电二极管和一个所述第三光电二极管。5.根据权利要求4所述的图像传感器，其特征在于，所述第一光电二极管位于所述第一光电二极管矩阵的左上角，两个所述第二光电二极管分别位于所述第一光电二极管矩阵的右上角和左下角，所述第三光电二极管位于所述第一光电二极管矩阵的右下角。6.根据权利要求1
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5任一项所述的图像传感器，其特征在于，多个所述第一彩色滤光单元和多个所述第二彩色滤光单元沿平行于所述第一光电二极管矩阵的两条对角线的方向交替排列；所述第一彩色滤光单元覆盖所述第一光电二极管以及位于所述第一光电二极管四邻域的所述第二光电二极管的部分；所述第二彩色滤光单元覆盖所述第三光电二极管以及位于所述第三光电二极管四邻域的所述第二光电二极管的部分；每个所述第二光电二极管被相邻的两个所述第一彩色滤光单元和两个所述第二彩色滤光单元覆盖。7.根据权利要求1
‑
6任一项所述的图像传感器，其特征在于，所述分光结构包括多个分光单元；每个所述第一光电二极管、每个所述第二光电二极管以及每个所述第三光电二极管均与四个所述分光单元对应；每个所述分光单元与一个所述第一彩色滤光单元或一个所述第二彩色滤光单元对应；与所述第一彩色滤光单元对应的所述分光单元接收从所述第一彩色滤光单元透过的所述
第一颜色光和所述第二颜色光，并将所述第一颜色光和所述第二颜色光分开传输至一个所述第一光电二极管和一个所述第二光电二极管；与所述第二彩色滤光单元对应的所述分光单元接收所述第二彩色滤光单元透过的第二颜色光和第三颜色光，并将所述第二颜色光和所述第三颜色光分开传输至一个所述第二光电二极管和一个所述第三光电二极管。8.根据权利要求1
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6任一项所述的图像传感器，其特征在于，所述分光结构包括多个分光单元；每个所述第一光电二极管、每个所述第二光电二极管以及每个所述第三光电二极管均与四个所述分光单元对应；每个所述分光单元与所述第一彩色滤光单元和所述第二彩色滤光单元对应；每个所述分光单元接收从所述第一彩色滤光单元透过的所述第一颜色光和所述第二颜色光，并将所述第一颜色光和所述第二颜色光分开传输至一个所述第一光电二极管和两个所述第二光电二极管，且接收从所述第二彩色滤光单元透过的第二颜色光和第三颜色光，并将所述第二颜色光和所述第三颜色光分开传输至一个所述第三光电二极管和两个所述第二光电二极管；或者，每个所述分光单元接收从所述第一彩色滤光单元透过的所述第一颜色光和所述第二颜色光、以及接收从所述第二彩色滤光单元透过的第二颜色光和第三颜色光，并将所述第一颜色光传输至一个所述第一光电二极管，将所述第二颜色光传输至一个所述第二光电二极管，将所述第三颜色光传输至一个所述第三光电二极管。9.根据权利要求1
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6任一项所述的图像传感器，其特征在于，所述分光结构包括多个分光单元；每个所述第一光电二极管和每个所述第三光电二极管均与四个所述分光单元对应；每个所述第二光电二极管与一个所述分光单元对应；每个所述分光单元与相对的两个所述第一彩色滤光单元和相对的两个所述第二彩色滤光单元对应，每个所述分光单元接收相对的两个所述第一彩色滤光单元和相对的两个所述第二彩色滤光单元透过的光，并将所述第二颜色光传输至与一个所述第二光电二极管，所述第一颜色光传输至相对的两个所述第一光电二极管，所述第三颜色光传输至相对的两个所述第三光电二极管。10.根据权利要求1
‑
9任一项所述的图像传感器，其特征在于，所述分光结构包括阵列分布的多个微纳介质柱。11.根据权利要求1
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10任一项所述的图像传感器，其特征在于，所述第一彩色滤光单元为黄色滤光单元，所述第二彩色滤光单元为青色滤光单元。12.根据权利要求11所述的图像传感器，其特征在于，所述第一颜色光为红光，所述第二颜色光为绿光，所述第三颜色光为蓝光。13.一种图像传感器，其特征在于，包括：多个第一光电二极管、多个第二光电二极管、多个第三光电二极管以及多个第四光电二极管；彩色滤光片，所述彩色滤光片包括多个第一彩色滤光单元、多个第二彩色滤光单元和多个第三彩色滤光单元；多个所述第一彩色滤光单元中的至少任意一个所述第一彩色滤光单元允许红外光和三原色光中的第一颜色光透过，多个所述第二彩色滤光单元中的至少任意一个所述第二彩色滤光单元允许红外光和所述三原色光中的第二颜色光透过，多个所述第三彩色滤光单元中的至少任意一个所述第三彩色滤光单元允许红外光和所述三原色光
中的第三颜色光透过；分光结构，用于将从所述第一彩色滤光单元透过的所述第一颜色光和红外光分开，将从所述第二彩色滤光单元透过的第二颜色光和红外光分开，将从所述第三彩色滤光单元透过的第三颜色光和红外光分开，且将所述第一颜色光传输至所述第一光电二极管，将所述第二颜色光传输至所述第二光电二极管，将所述第三颜色光传输至所述第三光电二极管，将所述红外光传输至所述第四光电二极管。14.根据权利要求13所述的图像传感器，其特征在于，所述分光结构还用于将从所述第一彩色滤光单元透过的所述第一颜色光汇聚，将从所述第二彩色滤光单元透过的第二颜色光汇聚，将从所述第三彩色滤光单元透过的第三颜色光汇聚，将从所述第一彩色滤光单元、所述第二彩色滤光单元和所述第三彩色滤光单元透过的红外光汇聚。15.根据权利要求13或14所述的图像传感器，其特征在于，所述图像传感器还包括设置在所述彩色滤光片的入光侧的多个微透镜；所述微透镜用于将所述三原色光和所述红外光汇聚后传输至所述第一彩色滤光单元、所述第二彩色滤光单元和所述第三彩色滤光单元。16.根据权利要求13
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15任一项所述的图像传感器，其特征在于，所述图像传感器还包括设置在所述分光结构和所述第一光电二极管、所述第二光电二极管、所述第三光电二极管之间的第一红外截止滤光片；所述第一红外截止滤光片用于滤除红外光；所述第一红外截止滤光片包括多个镂空区，所述第四光电二极管在所述第一红外截止滤光片上的投影与所述镂空区具有重叠的区域。17.根据权利要求13
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16任一项所述的图像传感器，其特征在于，一个所述第一彩色滤光单元覆盖一个所述第一光电二极管以及位于所述第一光电二极管四邻域的所述第四光电二极管的部分，一个所述第二彩色滤光单元覆盖一个所述第二光电二极管以及位于所述第二光电二极管四邻域的所述第四光电二极管的部分，一个所述第三彩色滤光单元覆盖所述第三光电二极管以及位于所述第三光电二极管四邻域的所述第四光电二极管的部分。18.根据权利要求13
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17任一项所述的图像传感器，其特征在于，一排所述第一光电二极管、一排所述第四光电二极管、一排所述第二光电二极管、一排所述第四光电二极管、一排所述第三光电二极管以及一排所述第四光电二极管沿第一方向依次交替排列。19.根据权利要求13
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17任一项所述的图像传感器，其特征在于，多个所述第一光电二极管、多个所述第二光电二极管、多个所述第三光电二极管以及多个所述第四光电二极管用于构成多个沿第一方向和第二方向交替排列的2*2的第二光电二极管矩阵和2*2的第三光电二极管矩阵；其中，所述第一方向为所述第二光电二极管矩阵和所述第三光电二极管矩阵的行方向，所述第二方向为所述第二光电二极管矩阵和所述第三光电二极管矩阵的列方向；每个所述第二光电二极管矩阵包括一个所述第一光电二极管、一个所述第二光电二极管以及两个所述第四光电二极管；每个所述第三光电二极管矩阵包括一个所述第二光电二极管、一个所述第三光电二极管以及两个所述第四光电二极管。20.根据权利要求19所述的图像传感器，其特征在于，在所述第二光电二极管矩阵中，两个所述第四光电二极管分别位于所述第二光电二极管矩阵的左上角和右下角，所述第一光电二极管和所述第二光电二极管分别位于所述第二光电二极管矩阵的右上角和左下角；
在所述第三光电二极管矩阵中，两个所述第四光电二极管分别位于所述第三光电二极管矩阵的左上角和右下角，所述第二光电二极管和所述第三光电二极管分别位于所述第三光电二极管矩阵的左下角和右上角。21.根据权利要求13
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20任一项所述的图像传感器，其特征在于，所述分光结构包括多个分光单元，每个所述第一光电二极管、每个所述第二光电二极管、每个所述第三光电二极管以及每个所述第四光电二极管均与四个所述分光单元对应；每个所述分光单元与所述第一彩色滤光单元、所述第二彩色滤光单元以及所述第三彩色滤光单元中的一个对应；与所述第一彩色滤光单元对应的所述分光单元接收从所述第一彩色滤光单元透过的所述第一颜色光和所述红外光，并将所述第一颜色光和所述红外光分开传输至所述第一光电二极管和所述第四光电二极管；与所述第二彩色滤光单元对应...

【专利技术属性】
技术研发人员：代郁峰，汪立，邹松，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：