CN104867950B - 感光元件及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种感光元件，包括：基底；感光单元，位于所述基底上，包括由多个感光像素组成的像素阵列；微透镜单元，包括多个单色微透镜，所述单色微透镜位于所述感光像素上，配置来使特定颜色的光入射到与所述特定颜色对应的所述感光像素上；以及格栅挡板，位于所述基底上并形成在所述感光像素之间，其中所述格栅挡板由不反光的导电材料形成并且被形成为与所述像素阵列对应的网格形状，配置来使每个所述感光像素中产生的漏电流流向所述基底并且遮挡各个像素之间的杂散光。

Description

感光元件及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种感光元件及其制备方法，尤其涉及一种能够减少成像模糊和串扰的感光元件及其制备方法。

背景技术

目前感光元件芯片的像素密度越来越高，而由于感光元件的尺寸存在限度，因此芯片的大小基本固定，由此造成每个感光像素越来越小。通常，芯片上的感光像素总会存在漏电流，该漏电流会流到相邻的像素中，导致成像模糊。此外，在每个感光像素上方会存在微透镜，理论上，该微透镜只允许某一单色光入射到其下方的感光像素，然而在实践中，由于微透镜的生产工艺以及感光像素尺寸的限制，都会存在一定量的杂散光入射到其它颜色的感光像素上，从而造成成像串扰问题。同时，如上文所述，由于感光元件芯片上的像素有越来越小的趋势，杂散光也越容易入射到其它颜色的感光像素上，由此成像串扰问题越来越严重。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种能够大体上减少感光像素之间的模糊和串扰的感光元件及其制备方法。

根据本发明的一个方面，提供一种感光元件，包括：基底；感光单元，位于所述基底上，包括由多个感光像素组成的像素阵列；微透镜单元，包括多个单色微透镜，所述单色微透镜位于所述感光像素上，配置来使特定颜色的光入射到与所述特定颜色对应的所述感光像素上；以及格栅挡板，位于所述基底上并形成在所述感光像素之间，其中所述格栅挡板由不反光的导电材料形成并且被形成为与所述像素阵列对应的网格形状，配置来使每个所述感光像素中产生的漏电流流向所述基底并且遮挡各个像素之间的杂散光。

根据本发明的另一方面，提供一种感光元件制备方法，包括：制备基底；在所述基底上形成具有网格形状的格栅挡板，其中所述格栅挡板由不反光的导电材料形成；在所述基底上形成包括由多个感光像素构成的像素阵列的感光单元，其中所述感光单元中相邻的所述感光像素由所述格栅挡板间隔开；以及在感光单元上形成微透镜单元，其中，所述微透镜单元包括多个单色微透镜，所述单色微透镜位于所述感光像素上，配置来使特定颜色的光入射到与所述特定颜色对应的所述感光像素上，其中，所述格栅挡板配置来使每个所述感光像素中产生的漏电流流向所述基底并且遮挡各个像素之间的杂散光。

技术效果

由此可见，根据本发明的实施例的感光元件及其制备方法通过在多个感光像素之间由不反光的导电材料形成格栅挡板，从而使每个感光像素中所产生的漏电流流向感光元件的基底并且遮挡各个像素之间的杂散光，由此能够将像素所产生的漏电流引导至芯片的基底，避免了漏电流流向相邻的像素中，从而减少了成像的模糊，并且由于格栅挡板阻挡了杂散光入射到其它颜色的像素上，因此还能够改善成像的串扰问题。

附图说明

通过结合附图可更全面的理解本发明的上述及其它目的、优点和特征，在附图中：

图1是示出根据本发明的实施例的感光元件的俯视图；

图2是示出根据本发明的实施例的感光元件的侧视图；以及

图3是示出根据本发明的实施例的感光元件的制备方法的流程图。

附图意在描述本发明的示例性实施例，并且不应被解释为限制本发明的范围。除非明确指出，否则附图不应视为按比例绘制。

具体实施方式

在下文中，将参照附图详细描述本发明的优选实施例。在本说明书和附图中，将采用相同的附图标记表示大体上相同的元素和功能，且将省略对这些元素和功能的重复性说明。此外，为了清楚和简洁，可以省略对于本领域所熟知的功能和构造的说明。

下面参照附图对本发明的优选实施例进行详细说明。

首先参照图1和图2对根据本发明的实施例的感光元件进行详细说明。图1是示出根据本发明的实施例的感光元件1的俯视图。图2是示出根据本发明的实施例的感光元件1的侧视图。根据本发明的实施例的感光元件1可以应用于诸如摄像机、照相机、摄像头等电子设备中。

如图1和图2中所示，感光元件1包括基底(未示出)、感光单元11、微透镜单元12以及格栅挡板13。

基底位于感光元件1的底部，配置来承载感光元件1的其它组件，在基底中可布置有数据线、信号线、电源线等，它们用于为感光元件1的像素阵列中的各个像素传输数据、提供驱动信号和电力等。

感光单元11位于所述基底上，其包括由多个感光像素构成的像素阵列。具体而言，如图1中所示，像素阵列是由多个R像素111、多个G像素112以及多个B像素113组成的RGB像素阵列。像素阵列的R、G、B像素中的每个像素均对应RGB三原色中的一种颜色，每个原色均对应一个原色通道，其具有0至256阶的阶值，通过将RGB三个原色通道进行组合即可形成各种各样的颜色。

微透镜单元12包括多个单色微透镜，所述单色微透镜位于所述感光像素上，配置来使特定颜色的光入射到与所述特定颜色对应的所述感光像素上。具体而言，如图2中所示，R微透镜121位于R像素111上，其用于仅使红色光穿过并入射到R像素111上；G微透镜122位于G像素112上，其用于仅使绿色光穿过并入射到G像素112上；B微透镜(未示出)位于B像素123上，其用于仅使蓝色光穿过并入射到B像素113上。虽然上文示出了微透镜单元12包括多个单色微透镜，然而本发明并不限于此，微透镜单元12还可以由多个微透镜和多个RGB滤镜组成，在该情形中，RGB滤镜起到过滤特定颜色光的作用。

格栅挡板13位于所述基底上并形成在所述感光像素之间，其中所述格栅挡板由不反光的导电材料形成并且被形成为与所述像素阵列对应的网格形状，配置来使每个所述感光像素中产生的漏电流流向所述基底并且遮挡各个像素之间的杂散光。具体而言，如图1中所示，格栅挡板13被形成为与RGB像素阵列相对应的网格形状，任意两个相邻的感光像素之间均形成有格栅挡板13。格栅挡板13由不反光的导电材料形成。优选地，为使格栅挡板13更好地实现遮挡杂散光的效果，格栅挡板13的高度应略高于感光像素的高度，在该情形中，R、G、B微透镜形成在相应的感光像素的上方，并且微透镜的边缘与格栅挡板13邻接。可选择地，R、G、B微透镜也可形成在相应的感光像素上，并且格栅挡板13的上部高于微透镜的边缘。格栅挡板13的宽度优选为感光像素的宽度的10％至20％。然而本发明并不限于此，本领域技术人员可以根据制造工艺、格栅挡板13的材料等来对格栅挡板13的高度和宽度进行选择，只要能够实现在相邻像素之间遮挡杂散光即可。

本领域技术人员已知，在理想状态下，感光像素中不存在漏电流，然而在实践中，由于总是存在一部分电子进行杂乱无章的运动，因此这部分电子形成了漏电流。根据本发明的实施例的感光元件，由于格栅挡板13由导电材料形成，所以格栅挡板13作为正极端子与作为负极端子的所述基底构成正向二极管结构，使得格栅挡板13接收每个感光像素中产生的漏电流并将其导向所述基底。如此一来，RGB像素阵列中的每个感光像素中所产生的漏电流被格栅挡板13被引导至所述基底，并由所述基底引导至外部电路，由此避免了感光像素中的漏电流流到相邻的像素中，从而减少了成像的模糊。值得一提的是，在所述基底中设置有与所述外部电路相连的连接电路，用于将漏电流从格栅挡板13引导至所述外部电路，并且所述外部电路可接地，从而将漏电流引入地。

值得一提的是，本领域技术人员已知，在理想状态下，感光像素在黑暗环境中不产生感测电流，然而在实践中，由于材料杂质以及生产工艺的限制，感光像素即使在黑暗环境中也产生微小的感测电流，即暗电流。感光元件在日常使用中，这种暗电流时刻都存在，感光元件很难精确计算出暗电流的大小并将其从感测电流中去除，由此影响到成像的准确性。通过本发明的实施例的格栅挡板13可以精确计算整个感光元件的暗电流。具体地，由于格栅挡板13既不反光，也不生成感测电流，因此格栅挡板13所产生的暗电流为一个可以测量的常量，通过比较感光像素的材料与格栅挡板13的材料，可以得出二者所产生的暗电流之间存在比例关系，然后通过计算格栅挡板13所产生的暗电流的值即可得出感光像素所产生的暗电流的值，并将其从感光像素的感测电流中去除而得出实际感测电流，由此能够提高感光元件1成像的准确性。在该情形中，在所述基底中设置的所述连接电路或所述外部电路可以与AD转换器连接，以便计算格栅挡板13所产生的暗电流的值。

此外，由于格栅挡板13是不反光的，所以它能够遮挡RGB像素阵列中的各个感光像素之间的杂散光，从而尽可能地保证穿过RGB微透镜的单色光准确地入射到对应的RGB感光像素上，有效地改善了成像的串扰问题。

由此可见，根据本发明的实施例的感光元件1通过在多个感光像素之间由不反光的导电材料形成格栅挡板13，从而使每个感光像素中所产生的漏电流流向感光元件1的基底并且遮挡各个感光像素之间的杂散光，由此能够将感光像素所产生的漏电流引导至芯片的基底，避免了漏电流流向相邻的像素中，从而减少了成像的模糊，并且由于格栅挡板阻挡了杂散光入射到其它颜色的像素上，因此还能够改善成像的串扰问题。同时，还可以利用格栅挡板13计算感光元件1中的暗电流，从而提高感光元件1成像的准确性。

可选择地，如图2中所示，根据本发明的实施例的感光元件1还可包括底板14。底板14位于感光单元11和格栅挡板13与所述基底之间。底板14也由不反光的导电材料形成。由于底板14不反光，所以可以减少在各个感光像素之间反射杂散光。如图2中所示，底板14与格栅挡板13连接，由于两者均由导电材料形成，所以，一方面，由格栅挡板13传递的漏电流能够通过底板14流向所述基底，另一方面，各个感光像素中所产生的漏电流也可以通过底板14流向所述基底，由此进一步提高了引导漏电流的效率，改善了因漏电流所导致的成像模糊。

优选地，格栅挡板13与底板14均由黑色硅材料形成。然而本发明并不限于此，格栅挡板13与底板14还可以由锗、硒、硼、碲、锑以及它们的化合物等半导体材料形成。然而本发明并不限于此，本领域技术人员可以根据实际需要对格栅挡板13与底板14的材料进行选择。

下面参照图3对根据本发明的实施例的感光元件制备方法300进行详细说明。为了便于描述，将结合图1和图2中所示的感光元件1的各个组成部分来对感光元件制备方法300进行说明，因此将省略对感光元件1的各个组成部分的详细说明。

如图3中所示，在步骤S301，制备基底。基底位于感光元件1的底部并承载感光元件1的其它组件，在基底中可布置有数据线、信号线、电源线等，它们用于为感光元件1的像素阵列中的各个像素传输数据、提供驱动信号和电力等。

在步骤S302，在所述基底上形成具有网格形状的格栅挡板，其中格栅挡板由不反光的导电材料形成。

具体地，由不反光的导电材料在所述基底上形成格栅挡板13，并且将格栅挡板13形成在各个相邻的感光像素之间，其中格栅挡板13被形成为与所述像素阵列对应的网格形状，从而使每个所述感光像素中产生的漏电流流向所述基底并且遮挡各个像素之间的杂散光。如图1中所示，格栅挡板13被形成为与RGB像素阵列相对应的网格形状，任意两个相邻的感光像素之间均形成有格栅挡板13。格栅挡板13由诸如硅或硅化合物这样的不反光的导电材料形成。优选地，为使格栅挡板13更好地实现遮挡杂散光的效果，格栅挡板13的高度应略高于感光像素的高度，在该情形中，R、G、B微透镜形成在相应的感光像素的上方，并且微透镜的边缘与格栅挡板13邻接。可选择地，R、G、B微透镜也可形成在相应的感光像素上，并且格栅挡板13的上部高于微透镜的边缘。格栅挡板13的宽度优选为感光像素的宽度的10％至20％，然而本发明并不限于此，本领域技术人员可以根据制造工艺、格栅挡板13的材料等来对格栅挡板13的高度和宽度进行选择，只要能够实现在相邻像素之间遮挡杂散光即可。格栅挡板13配置来使每个所述感光像素中产生的漏电流流向所述基底并且遮挡各个像素之间的杂散光。

在步骤S303，在所述基底上形成包括由多个感光像素构成的像素阵列的感光单元，其中所述感光单元中相邻的所述感光像素由所述格栅挡板间隔开。

具体地，在所述基底上形成包括由多个感光像素构成的像素阵列的感光单元11。像素阵列是由多个R像素111、多个G像素112以及多个B像素113组成的RGB像素阵列。像素阵列的R、G、B像素中的每个像素均对应RGB三原色中的一种颜色，每个原色均对应一个原色通道，其具有0至256阶的阶值，通过将RGB三个原色通道进行组合即可形成各种各样的颜色。

在步骤S304，在感光单元上形成微透镜单元，所述微透镜单元包括多个单色微透镜，所述单色微透镜位于所述感光像素上，配置来使特定颜色的光入射到与所述特定颜色对应的所述感光像素上。

具体地，微透镜单元12包括多个单色微透镜，所述单色微透镜位于所述感光像素上，配置来使特定颜色的光入射到与所述特定颜色对应的所述感光像素上。如图2中所示，R微透镜121位于R像素111上，其用于仅使红色光穿过并入射到R像素111上；G微透镜122位于G像素112上，其用于仅使绿色光穿过并入射到G像素112上；B微透镜(未示出)位于B像素123上，其用于仅使蓝色光穿过并入射到B像素113上。虽然上文示出了微透镜单元12包括多个单色微透镜，然而本发明并不限于此，微透镜单元12还可以由多个微透镜和多个RGB滤镜组成，在该情形中，RGB滤镜起到过滤特定颜色光的作用。

本领域技术人员已知，在理想状态下，感光像素中不存在漏电流，然而在实践中，由于总是存在一部分电子进行杂乱无章的运动，因此这部分电子形成了漏电流。根据本发明的实施例的感光元件，由于格栅挡板13由导电材料形成，所以格栅挡板13作为正极端子与作为负极端子的所述基底构成正向二极管结构，使得格栅挡板13接收每个感光像素中产生的漏电流并将其导向所述基底。如此一来，RGB像素阵列中的每个感光像素中所产生的漏电流被格栅挡板13被引导至所述基底，在所述基底中设置有与外部电路相连的连接电路，用于将漏电流从格栅挡板13引导至所述外部电路，并且所述外部电路可接地，从而将漏电流引入地。由此避免了感光像素中的漏电流流到相邻的像素中，从而减少了成像的模糊。

值得一提的是，本领域技术人员已知，在理想状态下，感光像素在黑暗环境中不产生感测电流，然而在实践中，由于材料杂质以及生产工艺的限制，感光像素即使在黑暗环境中也产生微小的感测电流，即暗电流。感光元件在日常使用中，这种暗电流时刻都存在，感光元件很难精确计算出暗电流的大小并将其从感测电流中去除，由此影响到成像的准确性。本发明的实施例的感光元件制备方法300所制备的感光元件，可以精确计算整个感光元件的暗电流。具体地，由于格栅挡板13既不反光，也不生成感测电流，因此格栅挡板13所产生的暗电流为一个可以测量的常量，通过比较感光像素的材料与格栅挡板13的材料，可以得出二者所产生的暗电流之间存在比例关系，通过计算格栅挡板13所产生的暗电流的值即可得出感光像素所产生的暗电流的值，并将其从感光像素的感测电流中去除而得出实际感测电流。。在该情形中，在所述基底中设置的所述连接电路或所述外部电路可以与AD转换器连接，以便计算格栅挡板13所产生的暗电流的值。

此外，由于格栅挡板13是不反光的，所以它能够遮挡RGB像素阵列中的各个感光像素之间的杂散光，从而尽可能地保证穿过RGB微透镜的单色光准确地入射到对应的RGB感光像素上，有效地改善了成像的串扰问题。

由此可见，根据本发明的实施例的感光元件制备方法300通过在多个感光像素之间由不反光的导电材料形成格栅挡板，从而使每个感光像素中所产生的漏电流流向感光元件的基底并且遮挡各个感光像素之间的杂散光，由此能够将像素所产生的漏电流引导至芯片的基底，避免了漏电流流向相邻的像素中，从而减少了成像的模糊，并且由于格栅挡板阻挡了杂散光入射到其它颜色的像素上，因此还能够改善成像的串扰问题。同时，还可以利用格栅挡板计算感光元件中的暗电流，从而提高感光元件成像的准确性。

可选择地，根据本发明的实施例的感光元件制备方法300还可包括制备底板。具体地，在步骤S301与步骤S302之间，增加制备底板的步骤：在所述基底上制备底板14。然后，在步骤S302，在底板14上形成具有网格形状的格栅挡板13。底板14也由不反光的导电材料形成。由于底板14不反光，所以可以减少在各个感光像素之间反射杂散光。如图2中所示，底板14与格栅挡板13连接，由于两者均由导电材料形成，所以，一方面，由格栅挡板13传递的漏电流能够通过底板14流向所述基底，另一方面，各个感光像素中所产生的漏电流也可以通过底板14流向所述基底，由此进一步提高了引导漏电流的效率，改善了因漏电流所导致的成像模糊。

优选地，格栅挡板13与底板14均由黑色硅材料形成。然而本发明并不限于此，格栅挡板13与底板14还可以由锗、硒、硼、碲、锑以及它们的化合物等半导体材料形成。然而本发明并不限于此，本领域技术人员可以根据实际需要对格栅挡板13与底板14的材料进行选择。

需要说明的是，在本说明书中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本领域技术人员可以意识到，本文中所公开的实施例能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。本领域技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

本领域技术人员应该理解的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，但本领域的技术人员可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明权利要求书的范围。

Claims (8)

1.一种感光元件，包括：

基底；

感光单元，位于所述基底上，包括由多个感光像素组成的像素阵列；

微透镜单元，包括多个单色微透镜，所述单色微透镜位于所述感光像素上，配置来使特定颜色的光入射到与所述特定颜色对应的所述感光像素上；以及

格栅挡板，位于所述基底上并形成在所述感光像素之间，其中所述格栅挡板由不反光的导电材料形成并且被形成为与所述像素阵列对应的网格形状，配置来使每个所述感光像素中产生的漏电流流向所述基底并且遮挡各个像素之间的杂散光；

其中，所述格栅挡板作为正极端子与作为负极端子的所述基底构成正向二极管结构，使得所述格栅挡板接收每个所述感光像素中产生的漏电流并将其导向所述基底。

2.根据权利要求1所述的感光元件，其中

所述格栅挡板形成的每个格状空间中设置有一个所述感光像素。

3.根据权利要求1所述的感光元件，还包括：

底板，位于所述感光单元和所述格栅挡板与所述基底之间，由不反光的导电材料形成。

4.根据权利要求3所述的感光元件，其中

所述底板和所述格栅挡板由黑色硅材料形成。

5.一种感光元件制备方法，包括：

制备基底；

在所述基底上形成具有网格形状的格栅挡板，其中所述格栅挡板由不反光的导电材料形成；

在所述基底上形成包括由多个感光像素构成的像素阵列的感光单元，其中所述感光单元中相邻的所述感光像素由所述格栅挡板间隔开；以及

在感光单元上形成微透镜单元，其中，所述微透镜单元包括多个单色微透镜，所述单色微透镜位于所述感光像素上，配置来使特定颜色的光入射到与所述特定颜色对应的所述感光像素上，

其中，所述格栅挡板配置来使每个所述感光像素中产生的漏电流流向所述基底并且遮挡各个像素之间的杂散光；

其中，所述格栅挡板作为正极端子与作为负极端子的所述基底构成正向二极管结构，使得所述格栅挡板接收每个所述感光像素中产生的漏电流并将其导向所述基底。

6.根据权利要求5所述的感光元件制备方法，其中

所述格栅挡板形成的每个格状空间中设置有一个所述感光像素。

7.根据权利要求5所述的感光元件制备方法，还包括：

在所述感光单元和所述格栅挡板与所述基底之间形成底板，其中所述底板由不反光的导电材料形成。

8.根据权利要求7所述的感光元件制备方法，其中

所述底板和所述格栅挡板由黑色硅材料构成。