專利名稱：攝像元件的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及色的平衡和色的再現(xiàn)性良好的攝像元件。
背景技術：
以往在數(shù)字照相機及攝像機中使用的攝像器件包含攝像元件。攝像元件通過將CMOS、CCD等的受光元件和濾色片作為一對而具備，從而拍攝彩色圖像。
受光元件是輸出對應于入射光的強度的電信號的部件。該受光元件僅檢測入射光的亮度，不進行入射光的色的判別。所以，在各受光元件的光入射的一側(cè)(以下，也稱作入射光側(cè))設置濾色片，從入射光中提取特定的色成分。由此，通過受光元件觀測提取的色成分的光。另外，將從入射光中提取特定色成分的光稱作“色分離”。
詳細地講，在受光元件的入射光側(cè)，設置作為光的三原色的紅(R)、綠(G)、藍(B)的濾色片。來自觀測對象的入射光在到達受光元件之前被濾色片色分離而提取特定的光。被提取的光到達與各個濾色片對置的受光元件，被光電變換為電信號。由此，得到入射光中的光的三原色的輸出值(通常為電壓值)。并且，通過將得到的輸出值合成，能夠?qū)⒂^測對象作為彩色圖像再現(xiàn)。
另外，一般濾色片是通過“光刻法”在感光樹脂上構(gòu)圖曝光后利用顯影液進行顯影，從而構(gòu)圖形成為需要的圖案。此外，在使用光刻法的曝光機中，有步進曝光裝置、對準曝光機、鏡面投影對準曝光機等。在需要高像素化及細微化的情況下，使用步進曝光機。
但是，對于這樣的攝像元件，近年來多像素化的要求提高而像素的細微化不斷發(fā)展。具體而言，像素間距突破3μm而成為2μm左右。如果成為像素間距為2μm左右的細微像素，則每一個像素的面積變小。因此，入射到受光元件的光量減少。結(jié)果，存在攝像元件的靈敏度降低，像質(zhì)下降(成為暗的圖像)的情況。
如上所述，在以往的攝像元件中，為了對來自觀測對象的光進行色分離，在受光元件的入射光側(cè)配設藍、綠、紅三原色的濾色片。這樣的藍、綠、紅三原色的濾色片的分光透射率的一例如圖1所示。在該圖1中，橫軸表示波長，縱軸表示透射率。如圖1所示，藍、綠的透射率的頂點部成為80％左右的值。即，藍、綠的濾色片由于透射率較低，所以到達受光元件的光量減少。結(jié)果，像質(zhì)下降(成為暗的圖像)。
進而，CMOS及CCD等受光元件具有光的波長為約400nm～1000nm的較寬的靈敏度區(qū)。特別是，如圖2所示，受光元件的SPD(Silicon Photo Diode，光電接收二極管)靈敏度在700nm附近的波長區(qū)顯示出較高的值。即，在紅的波長區(qū)(700nm)附近具有高的靈敏度。但是，隨著向短波長區(qū)前進，靈敏度下降，在藍的波長區(qū)(400nm～500nm)附近成為紅的一半左右的靈敏度。
由以上的說明可知，在具有藍、綠、紅三原色的濾色片的攝像元件中，在藍的區(qū)域中受光元件的靈敏度低。此外，與紅及綠的濾色片的透射率相比，藍的濾色片的透射率低。
因此，在以往的攝像元件中，與紅及綠相比，藍的再現(xiàn)性、色表現(xiàn)性差，存在不能嚴密地再現(xiàn)色的平衡的問題。
對于該問題，為了對應至受光元件的光量的下降，提出了使用由青(C)、品紅(M)、黃(Y)構(gòu)成的補色系濾色片的技術(例如參照特開2002-51350號公報)。
在該技術中，通過使用黃(Y)的濾色片，能夠提取紅(R)與綠(G)的合成光。此外，通過使用品紅(M)的濾色片，能夠提取紅(R)與藍(B)的合成光。此外，通過使用青(C)的濾色片，能夠提取綠(G)與藍(B)的合成光。即，由于在補色系的濾色片中透射兩色的光，所以能夠提高光的透射率。由此，能夠抑制入射到攝像元件中的入射光的光量的下降。
但是，為了從透射了青、品紅、黃的補色系濾色片的光中提取藍、綠、紅的三原色的光，需要進行復雜的運算。
例如，需要根據(jù)各濾光片的觀測數(shù)值，進行藍＝(青+品紅-黃)/2、綠＝(青+黃-品紅)/2、紅＝(品紅+黃-青)/2等的計算。
圖3是表示一般的C、M、Y的補色系濾色片的分光特性的曲線圖。如上所述，在補色系的濾色片中，通過運算得到相當于三原色的觀測數(shù)值。但是，如圖3所示，補色系的各濾光片使本來應該遮光的光波長區(qū)的光也透射。進而，補色系的各濾光片如圖3的u1、u2、u3所示，應遮光的波長區(qū)中的透射率對各色存在偏差。由于該偏差，使得在運算結(jié)果的值中包含噪聲成分。
因此，在使用補色系濾色片的攝像元件中，雖然靈敏度高但噪聲增加，與三原色的濾色片相比，存在色再現(xiàn)性(色分離性)下降的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述實際情況而做出的，其目的在于提供一種色平衡和色再現(xiàn)性良好的攝像元件。
本發(fā)明為了解決上述課題，提供一種攝像元件，具備濾光片，用于提取入射光中的特定的色成分；受光元件，經(jīng)由上述濾光片觀測上述入射光；上述濾光片包括透明濾光片、，用于提取黃成分的黃濾光片、以及用于提取紅成分的紅濾光片。


圖1是表示以往的攝像元件的分光透射率的一例的圖。
圖2是表示人的視覺靈敏度、受光元件的靈敏度(SPD靈敏度)、理想的紅外線截止濾光片的波長和透射率的關系的圖。
圖3是表示一般的C、M、Y補色系的濾色片的分光特性的圖。
圖4是表示本發(fā)明的第1實施方式涉及的攝像元件1的濾光片的排列狀態(tài)一例的平面圖。
圖5是表示該實施方式涉及的攝像元件1的一例的剖視圖。
圖6是表示該實施方式涉及的透明濾光片2W、黃濾光片2Y、紅濾光片2R的分光透射率的一例的圖。
圖7是表示通過該實施方式涉及的攝像元件1的運算得到的外表上的藍濾光片、綠濾光片、紅濾光片的分光透射率的一例的圖。
圖8是表示以往的攝像元件的分光特性的例子的圖。
圖9是表示本發(fā)明的第2實施方式涉及的攝像元件9的一例的剖視圖。
圖10是表示本發(fā)明的第3實施方式涉及的攝像元件11的一例的剖視圖。
圖11是用于說明該實施方式涉及的攝像元件11的制造工序的圖。
圖12是用于說明該實施方式涉及的攝像元件11的制造工序的圖。
圖13是用于說明該實施方式涉及的攝像元件11的制造工序的圖。
圖14是用來說明有關該實施方式的攝像元件11的制造工序的圖。
圖15是用于說明該實施方式涉及的攝像元件11的制造工序的圖。
圖16是表示本發(fā)明的第4實施方式涉及的攝像元件17的遮光膜19的配置一例的平面圖。
圖17是表示本發(fā)明的第5實施方式涉及的攝像元件31的濾光片的排列狀態(tài)一例的主視圖。
圖18是表示該實施方式涉及的攝像元件31的一例的剖視圖。
圖19是表示該實施方式涉及的攝像元件31的另一例的圖。
圖20是表示該實施方式涉及的補償濾光片2Blk、透明濾光片2W、黃濾光片2Y、紅濾光片2R的分光透射率的一例的圖。
圖21是表示通過該實施方式涉及的攝像元件31的運算得到的外表上的藍濾光片、綠濾光片、紅濾光片的分光透射率的一例的圖。
圖22是表示該實施方式涉及的補償濾光片的分光特性的圖。
圖23是表示一般的吸收型的紅外線截止濾光片的分光特性的圖。
圖24是表示本發(fā)明的第6實施方式涉及的攝像元件39的一例的剖視圖。
圖25是表示本發(fā)明的第7實施方式涉及的攝像元件41的一例的剖視圖。
圖26是表示本發(fā)明的第8實施方式涉及的攝像元件47的遮光膜19的配置的第1例的主視圖。
圖27是表示該實施方式涉及的攝像元件47的剖視圖。
圖28是表示該實施方式涉及的攝像元件44的遮光膜19的配置的第2例的剖視圖。
圖29是表示本發(fā)明的第9實施方式涉及的補償濾光片的分光透射率特性的圖。
圖30是表示該實施方式涉及的補償濾光片的分光透射率特性的圖。
圖31是表示本發(fā)明的第10實施方式涉及的補償濾光片的分光特性的圖。
圖32是表示本發(fā)明的第11實施方式涉及的攝像元件的結(jié)構(gòu)的示意圖。
圖33是表示從入射光側(cè)看該實施方式涉及的攝像部110中的濾色片時的排列狀態(tài)的概念的圖。
圖34A是表示該實施方式涉及的攝像部110的截面的一例的圖。
圖34B是表示該實施方式涉及的攝像部110的截面的一例的圖。
圖35是用于說明該實施方式涉及的攝像元件的動作的圖。
圖36是表示光波長的變化對人眼的刺激值的圖。
圖37A是用于說明本發(fā)明的第12實施方式涉及的攝像部110的制造方法的圖。
圖37B是用于說明攝像部110的制造方法的圖。
圖37C是用于說明攝像部110的制造方法的圖。
圖37D是用于說明攝像部110的制造方法的圖。
圖38A是用于說明攝像部110的制造方法的圖。
圖38B是用于說明攝像部110的制造方法的圖。
圖38C是用于說明攝像部110的制造方法的圖。
圖38D是用于說明攝像部110的制造方法的圖。
圖38E是用于說明攝像部110的制造方法的圖。
圖39是表示該實施方式涉及的攝像元件的另一例的圖。
圖40是表示該實施方式涉及的攝像元件的另一例的圖。
圖41是表示本發(fā)明的第13實施方式涉及的攝像元件結(jié)構(gòu)的示意圖。
圖42是從入射光側(cè)看該實施方式涉及的攝像部110T中的濾色片114時的排列狀態(tài)的概念的圖。
圖43A是表示該實施方式涉及的攝像部110T的一例的剖視圖。
圖43B是表示該實施方式涉及的攝像部110T的一例的剖視圖。
圖44是表示該實施方式涉及的攝像部110T的另一例的圖。
圖45是表示人的視覺靈敏度、受光元件的靈敏度(SPD靈敏度)、理想的紅外線截止濾光片的波長和透射率之間關系的圖。
圖46是表示反射式的紅外線截止濾光片與吸收型的紅外線截止濾光片中的光的波長與透射率之間關系的圖。
圖47是表示本發(fā)明的第1實施例的平坦化層的分光特性的圖。
圖48是表示該第1實施例涉及的透明濾光片114W、黃濾光片114Y、紅濾光片114R、補償濾光片114Blk的分光特性的圖。
圖49是表示通過該第1實施例涉及的攝像元件的運算得到的外表上的藍濾光片、綠濾光片、紅濾光片的分光特性的圖。
圖50是表示本發(fā)明的第2實施例涉及的透明樹脂的分光特性的圖。
圖51是表示該第2實施例涉及的透明濾光片114W、黃濾光片114Y、紅濾光片114R、補償濾光片114Blk的分光特性的圖。
圖52是表示通過該第2實施例涉及的攝像元件的運算得到的外表上的藍濾光片、綠濾光片、紅濾光片的分光特性的圖。
圖53是表示本發(fā)明的第14實施方式涉及的濾光片F(xiàn)1～F7的分光特性的一例的圖。
圖54是用于說明該實施方式涉及的外表上的濾色片的概念的圖。
圖55是表示本發(fā)明的第15實施方式涉及的攝像元件的一例的主視圖。
圖56是表示該實施方式涉及的濾光片F(xiàn)1～F7的分光特性的一例的圖。
具體實施例方式
以下，參照附圖對本發(fā)明的實施方式進行說明。另外，在以下的說明中對于相同的要素賦予相同的標記，并省略其說明。
<第1實施方式>
在本實施方式中，說明在CMOS、CCD等受光元件的光入射側(cè)設置濾光層對觀測對象的色成分進行觀測的攝像元件。
圖4是表示本實施方式涉及的攝像元件的濾光片的排列狀態(tài)的一例的平面圖。在圖4中表示從光入射側(cè)觀察的濾光片的狀態(tài)的例子。
圖5是表示本實施方式涉及的攝像元件的一例的剖視圖。在圖5中示出了圖4的I-I’截面。另外，在圖5以受光元件為CMOS的情況為例進行了圖示，但在受光元件為CCD的情況下也相同。以下，在攝像元件的其他剖視圖中也是同樣的結(jié)構(gòu)。
攝像元件1具備用于提取入射光中的特定色成分的濾光層2、經(jīng)由濾光層2觀測入射光的受光元件3、和運算部4。
濾光層2包括透明濾光片2W、黃濾光片2Y、紅濾光片2R。通過使黃濾光片2Y為兩個像素、使透明濾光片2W和紅濾光片2R分別為1個像素的共計4個像素形成色分離的一個單位。即，使黃濾光片2Y的像素數(shù)的比例與透明濾光片2W及紅濾光片2R的像素數(shù)的合計的比例相等。由此，能夠按每一個單位執(zhí)行后述的{(白)-(黃)}及{(黃)-(紅)}的運算處理。
透明濾光片2W、黃濾光片2Y、紅濾光片2R以格子狀鄰接排列，形成面。
透明濾光片2W優(yōu)選主要不吸收400nm以上的長波長的光而使其透射。即，透明濾光片2W使合成了藍成分、綠成分、紅成分的光透射。例如，作為透明濾光片2W，優(yōu)選以折射率n為1.5左右的透明玻璃為基準、波長400nm以上的光的透射率為95％以上的濾光片。這樣的透明濾光片2W由酚類、聚乙烯類、丙烯類等樹脂形成，但從耐熱性等的觀點出發(fā)，優(yōu)選由聚乙烯類形成，更希望由丙烯類形成。
黃濾光片2Y是用來提取入射光中的黃成分(合成了紅成分與綠成分的光)的濾光片。該黃濾光片2Y是補色系的濾光片。一般補色系的濾光片的光透射率比藍、綠、紅的三原色系的濾色片高。
紅濾光片2R是用來提取入射光中的紅色成分的紅的濾色片。一般紅的濾色片的透射率比作為三原色系的其他濾色片的藍的濾光片及綠的濾光片高。
受光元件3配置在濾光層2的光入射側(cè)的相反側(cè)，具備入射光受光元件3W、黃受光元件3Y、紅受光元件3R。此外，受光元件3具有接受經(jīng)過了濾光層2的光、將接受到的光變換為電信號并求出觀測數(shù)值(強度值)的功能。另外，受光元件與濾光片的一對一的組合，相當于像素。此外，受光元件3形成在半導體基板5的光入射側(cè)。
入射光受光元件3W對應于透明濾光片2W，經(jīng)由透明濾光片2W觀測入射光。
黃受光元件3Y對應于黃濾光片2Y，經(jīng)由黃濾光片2Y觀測入射光。
紅受光元件3R對應于紅濾光片2R，經(jīng)由紅濾光片2R觀測入射光。
運算部4具備藍運算部4B、綠運算部4G、紅運算部4R。運算部4具有根據(jù)入射光受光元件3W、黃受光元件3Y、紅受光元件3R的觀測數(shù)值Dw、Dy求出藍的觀測數(shù)值Db和綠的觀測數(shù)值Dg的功能。
藍運算部4B從由入射光受光元件3W觀測的觀測數(shù)值Dw中減去由黃受光元件3Y觀測的觀測數(shù)值Dy，求出藍的觀測數(shù)值Db(＝Dw-Dy)。
綠運算部4G從由黃受光元件3Y觀測的觀測數(shù)值Dy中減去由紅受光元件3R觀測的觀測數(shù)值Dr，求出綠的觀測數(shù)值Dg(＝Dy-Dr)。
即，如果設對應于透明濾光片2W、黃濾光片2Y、紅濾光片2R的色分別為白(W)、黃(Y)、紅(R)，則以下的(1)式及(2)式的關系式成立。
藍(B)＝白(W)-黃(Y)……(1)綠(G)＝黃(Y)-紅(R)……(2)
在圖5中，表示將黃濾光片2Y與透明濾光片2W橫剖、并且將黃受光元件3Y與入射光受光元件3W橫剖的剖面。另外，將其他濾光片及其他受光元件橫剖的剖面，也是同樣的結(jié)構(gòu)。
在半導體基板5的光入射側(cè)形成有受光元件3。
在形成有受光元件3的半導體基板5的光入射側(cè)的面上，層疊有平坦化層6。由此，能夠使濾光層2形成為平坦的設置面。作為平坦化層6的材料，可以使用含有丙烯類或環(huán)氧類、聚酰亞胺類、氨酯類、三聚氰胺類、聚酯類、尿素類、苯乙烯類等的樹脂的一種或多種的樹脂。
在平坦化層6的光入射側(cè)，形成有對應于受光元件3的濾光層2，此外，在濾光層2的光入射側(cè)，層疊有樹脂層(透明平坦化層)7。
在樹脂層7的光入射側(cè)，具備對應于受光元件3的微透鏡8。
微透鏡8配置在各透明濾光片2W、黃濾光片2Y、紅濾光片2R的上方，使其與各透明濾光片2W、黃濾光片2Y、紅濾光片2R成對。此外，微透鏡8由丙烯樹脂等形成，提高向入射光受光元件3W、黃受光元件3Y、紅受光元件3R的聚光性。
另外，在本實施方式中，各濾光層2的膜厚分別為1.4μm，像素間距(透明濾光片2W、黃濾光片2Y、紅濾光片2R的間距)為2.6μm。
在上述的平坦化層6中添加有紫外線吸收劑。具體而言，平坦化層6由添加了紫外線吸收劑的熱固化型的丙烯樹脂形成，膜厚形成為0.3μm。對平坦化層6添加紫外線吸收劑是為了在利用光刻法形成濾光層2時防止從作為基底的半導體基板5的圖案曝光光的暈影而形成形狀良好的濾光片。另外，這里，通過光刻法對感光性樹脂層進行圖案曝光及顯影等，使感光性樹脂殘留在規(guī)定部位。
另外，在本實施方式中形成有平坦化層6，但以將攝像元件進一步減薄為目的，可以省略平坦化層6。
另外，在本實施方式中，透明濾光片2W由堿性可溶型的感光性丙烯樹脂(折射率n＝1.55)形成。
此外，黃濾光片2Y及紅濾光片2R是利用在透明濾光片2W的形成中使用的透明樹脂(感光性丙烯樹脂)中，添加規(guī)定的有機顏料而分散的著色感光性樹脂形成的。例如，作為在黃濾光片2Y的形成中使用的有機顏料，可以舉出C.I.Pigment Yellow 150。此外，也可以使用C.I.Pigment Yellow 150與C.I.Pigment Yellow 139的混合類顏料。此外，作為在紅濾光片2R的形成中使用的有機顏料，可以舉出C.I.Pigment Red 177、C.I.Pigment Red 48:1、和C.I.Pigment Yellow139的混合等。另外，透明濾光片2W也可以由不添加著色物的透明樹脂形成。
圖6是表示關于透明濾光片2W、黃濾光片2Y、紅濾光片2R的分光透射率的一例的曲線圖。
攝像元件1根據(jù)各受光元件的觀測數(shù)值Dw、Dy、Dr進行運算(減法)，得到藍、綠、紅的三原色的觀測數(shù)值Db、Dg、Dr。即，攝像元件1通過進行這樣的運算，可以認為在外表上(假想地)具備了藍濾光片和綠濾光片。
圖7是表示關于通過攝像元件1的運算得到的外表上的藍濾光片、綠濾光片、紅濾光片的分光透射率的一例的曲線圖。如果比較圖7所示的攝像元件1的外表上的藍濾光片及綠濾光片的分光透射率與圖1所示的以往的藍及綠的濾色片的分光透射率，則攝像元件1的外表上的藍濾光片及綠濾光片的透射率具有比以往的藍及綠的濾光片的透射率高的特征。特別是，外表上的藍濾光片的透射率比以往的藍濾光片的透射率高。因此，本實施方式涉及的攝像元件1的藍的靈敏度高，色平衡好。
進而，比較本實施方式涉及的攝像元件1和以往的攝像元件，在以下進行說明。
首先，對“外表上的濾色片”進行說明。
圖8是表示以往的攝像元件的分光特性的例子的圖。
以往的攝像元件的分光特性認為與將受光元件的靈敏度(圖8(A))、和在受光元件的光入射側(cè)配置的濾光片的透射率(圖8(B))相乘的積的值等價，如圖8(C)那樣表示。
如圖8(B)所示，以往的攝像元件中的藍的濾色片的透射率比紅及綠的濾色片的透射率低。此外，如圖8(A)所示，藍的波長區(qū)中的受光元件的靈敏度比紅及綠的波長區(qū)中的靈敏度低。因此，如果在以往的攝像元件中求靈敏度比，則(藍/綠)比(紅/綠)小。因此，色再現(xiàn)性變低。
相對于此，本實施方式中的攝像元件1具備透明濾光片2W、黃濾光片2Y、紅濾光片2R，來代替作為三原色的紅、綠、藍的濾色片。因此，本實施方式中的攝像元件1的分光特性認為與將受光元件的靈敏度、和在受光元件的光入射側(cè)配設的透明濾光片2W、黃濾光片2Y、紅濾光片2R的透射率分別相乘的積的值等價。透明濾光片2W、黃濾光片2Y、紅濾光片2R的透射率比藍的濾色片及綠的濾色片高。因而，由入射光受光元件3W、黃受光元件3Y、紅受光元件3R經(jīng)透明濾光片2W、黃濾光片2Y、紅濾光片2R觀測到入射光的情況下，根據(jù)其觀測數(shù)值Dw、Dy、Dr計算出的觀測數(shù)值Db、Dg可以說是通過高的透射率得到的觀測結(jié)果。特別是，對于藍的觀測數(shù)值Db，能夠增大(藍/綠)的靈敏度比，能夠提高色再現(xiàn)性。
進而，在本實施方式中，能夠通過1次的減法處理求出藍的觀測數(shù)值Db及綠的觀測數(shù)值Dg。因而，與使用以往的補色系的濾色片的攝像元件相比，能夠使運算簡單化，能夠表現(xiàn)接近于原色的鮮艷的色。
接著，對“暗電流帶來的噪聲”進行說明。
如圖8(C)所示，受光元件即使在光沒有入射的情況下也會產(chǎn)生微弱的電流。這樣的盡管沒有光入射但從受光元件流出的電流稱作“暗電流(dark current)”，成為噪聲的原因。以往的藍、綠、紅的三原色的濾色片在分光特性上是使規(guī)定的波長區(qū)的光透射的濾色片，還存在遮蔽光的波長區(qū)。
但是，在受光元件中，在遮蔽光的波長區(qū)中也產(chǎn)生暗電流。因此，在以往的攝像元件的觀測結(jié)果中，除了使光透射的波長區(qū)中的光的觀測結(jié)果以外，還包含暗電流的噪聲，有時該噪聲會使色再現(xiàn)性下降。
相對于此，本實施方式涉及的攝像元件1如上所述地將入射光受光元件3W的觀測數(shù)值Dw與黃受光元件3Y的觀測數(shù)值Dy進行減法處理，將黃受光元件3Y的觀測數(shù)值Dy與紅受光元件3R的觀測數(shù)值Dr進行減法處理，所以暗電流的值相抵消。因此，能夠從觀測結(jié)果中除去噪聲，能夠提高色再現(xiàn)性。
接著，對“分光的浮動”進行說明。
如圖8(B)所示，在以往的藍、綠、紅的濾色片的分光透射率中，藍和紅的濾色片的分光曲線的下降邊的透射率低幾個百分點，綠的濾色片的分光曲線的下降邊的透射率高10％左右。這樣，將下降邊高稱作分光的浮動大。
在以往的攝像元件中，綠的濾色片的分光曲線的下降邊存在于藍及紅的波長區(qū)中。此外，綠的下降邊的分光的浮動較大。因此，在綠的觀測結(jié)果中，藍及紅混色，存在綠的再現(xiàn)性下降的問題。
相對于此，在本實施方式涉及的攝像元件1中，將黃受光元件3Y的觀測數(shù)值Dy與紅受光元件3R的觀測數(shù)值Dr進行減法處理，求出綠的觀測數(shù)值Dg。因此，能夠減小分光的浮動，能夠提高色再現(xiàn)性。
接著，對“紫外線吸收劑及紅外線吸收劑”進行說明。
CMOS及CCD等的受光元件對人感覺不到的紫外線區(qū)有一些靈敏度。因此，本實施方式涉及的濾光層2優(yōu)選吸收400nm以下的光而不使其透射，并且不吸收400nm以上的波長的光而使其透射。這里，優(yōu)選在透明濾光片2W中添加紫外線吸收劑或在樹脂的固化中使用的光引發(fā)劑及固化劑，使透明濾光片2W具有紫外線吸收功能。作為紫外線吸收劑，可以使用例如苯并三唑類化合物或二苯甲酮類化合物、水楊酸類化合物、香豆素類化合物。此外，在紫外線吸收劑中，也可以添加例如受阻胺類化合物等光穩(wěn)定劑或淬滅劑等使用。進而，在用于透明濾光片2W形成的樹脂的聚合物或單體、或者固化劑中懸置具有紫外線吸收功能的功能基、或使其具有取入到聚合物中那樣的基而進行聚合。例如，也可以將醌類或蒽導入到聚合物中，也可以將紫外線吸收性的基添加到單體中。另外，所謂的懸置，是指以反應型吸收劑等的形式組合到樹脂分子鏈中。
再者，優(yōu)選將紅外線吸收性化合物或紅外線吸收劑添加到構(gòu)成透明濾光片2W的樹脂中。例如通過懸置方式添加到構(gòu)成透明濾光片2W的樹脂中。
再者，根據(jù)本實施方式，濾光層2通過使黃濾光片2Y為兩個像素、使透明濾光片2W和紅濾光片2R分別為1個像素的共計4個像素形成色分離的一個單位。因此，在取得藍及綠的觀測數(shù)值時，不需要重復使用黃色的數(shù)據(jù)值。即，在運算部4中，能夠在一個單位內(nèi)單獨地執(zhí)行{(白)-(黃)}和{(黃)-(紅)}的運算處理。由此，能夠?qū)崿F(xiàn)運算處理的高速化。
如以上說明，本實施方式涉及的攝像元件1通過1次減法處理就能夠在外表上看作是具備了高透射性的藍濾光片及綠濾光片的攝像元件，特別是與以往的攝像元件相比提高了藍的觀測精度。
<第2實施方式>
在本實施方式中，對第1實施方式涉及的攝像元件1的變形例進行說明。另外，本實施方式涉及的攝像元件9是，在第1實施方式涉及的攝像元件1中將透明濾光片2W與樹脂層7一體構(gòu)成。另外，對于與已說明的部分相同的部分賦予相同的標記，并省略說明。
圖9是表示本實施方式涉及的攝像元件的一例的剖視圖。圖9是對應于圖4的I-I’截面的圖。此外，透明濾光片10W相當于第1實施方式的透明濾光片2W及樹脂層7。
本實施方式涉及的攝像元件9在第1實施方式涉及的透明濾光片2W的位置配置了透明濾光片10W的一部分。
透明濾光片10W的其他部分覆蓋黃濾光片2Y及紅濾光片2R的光入射側(cè)的面。即，透明濾光片10W是將第1實施方式涉及的透明濾光片2W與樹脂層7作為一體的結(jié)構(gòu)，還具有作為透明平坦化層的作用。
與第1實施方式同樣，攝像元件9根據(jù)各受光元件3的觀測數(shù)值Dw、Dy、Dr進行運算(減法)，得到藍及綠的觀測數(shù)值Db、Dg。即，攝像元件9根據(jù)各受光元件3的觀測數(shù)值進行運算(減法)，可以認為在外表上(假想地)具備了藍濾光片及綠濾光片和紅濾光片。
關于通過攝像元件9的運算得到的外表上的藍濾光片及綠濾光片、和紅濾光片的波長400nm～800nm的分光透射率的一例，示出了與圖7同樣的曲線。
如以上說明，在本實施方式中，在形成黃濾光片2Y和紅濾光片2R后，形成透明濾光片10W以覆蓋各濾光片。此時，透明濾光片10W與透明平坦化層以一體的結(jié)構(gòu)形成。
即，通過同時進行透明濾光片10W與透明平坦化層的形成工序，不需要單獨地設置透明濾光片的圖案形成工序，能夠使攝像元件9的制造過程簡單化。
詳細地講，在第1實施方式中形成了透明濾光片2W的部分配置作為透明平坦化層的透明濾光片10W的一部分，透明濾光片10W實現(xiàn)作為透明平坦化層的作用。因此，在例如光刻法等中能夠省略單獨形成透明濾光片的工序。即，能夠通過形成兩色(黃、紅)的濾光片的勞動就形成3色的濾光片，能夠?qū)V光片形成工序減少1個色的量。
<第3實施方式>
在本實施方式中，對第1及第2實施方式涉及的攝像元件的變形例進行說明。
圖10是表示有關本實施方式的攝像元件的一例的剖視圖。
有關本實施方式的攝像元件11具備將第2實施方式涉及的攝像元件9的微透鏡8與透明濾光片10W做成一體的構(gòu)造的透明濾光片12W。透明濾光片12W還具有提高向入射光受光元件3W、黃受光元件3Y、紅受光元件3R的聚光性的功能。
以下，利用圖11～圖15說明該攝像元件11的制造工序。
首先，在形成有入射光受光元件3W、黃受光元件3Y、紅受光元件3R的半導體基板5上，形成由透明樹脂構(gòu)成的平坦化層6(圖11)。具體而言，在二維地配設有受光元件的半導體基板5上，以2000rpm的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)涂布以丙烯樹脂為主成分的涂布液。接著，通過進行200℃的熱處理進行硬膜化，形成膜厚為0.2μm的平坦化層6。在丙烯樹脂的涂布液中，使用添加了固形比為約3％的香豆素類紫外線吸收劑的涂布液。
另外，在由著色感光性樹脂構(gòu)成的濾色片的形成中，在對色感光性樹脂的圖案曝光中使用紫外線。在圖案曝光時有時會產(chǎn)生暈影。所以，為了防止暈影，優(yōu)選在平坦化層6中添加紫外線吸收劑。另外，為了使攝像元件11變薄，也可以省略平坦化層6。
接著，利用光刻法形成黃濾光片2Y及紅濾光片2R(圖12)。
詳細地講，使用在能夠曝光、顯影的感光性丙烯樹脂中混合顏色材料的兩種彩色光阻劑(黃、紅)，分別形成約1μm膜厚的黃濾光片2Y和紅濾光片2R。另外，黃濾光片2Y的顏色材料可以使用有機顏料C.I.Pigment Yellow 150。黃濾光片2Y的顏色材料(有機顏料)的固形比是約33％。此外，紅濾光片2R的顏色材料可以使用C.I.Pigment Red 177、C.I.Pigment Red 48:1和C.I.Pigment Yellow 139的混合顏料。紅濾光片2R的顏色材料(有機顏料)的固形比為約48％。
接著，在半導體基板5上旋轉(zhuǎn)涂布透明樹脂層，使其覆蓋黃濾光片2Y及紅濾光片2R。接著，將透明樹脂層在180℃下進行3分鐘熱固化，形成包含透明濾光片12W的平坦化層12。平坦化層12使用與平坦化層6大致相同的材料，利用為了厚膜用而提高了固形比的熱固化型的丙烯樹脂的涂布液形成。另外，在丙烯樹脂中含有2％的香豆素類的紫外線吸收劑。此外，平坦化層12為約2μm膜厚。
并且，在平坦化層12上形成能夠曝光、顯影的感光性酚醛樹脂層13(圖13)。另外，感光性酚醛樹脂層13是具有“熱回流性”的樹脂。所謂的熱回流性是指，由熱處理熔融而在表面張力作用下變圓為透鏡狀的性質(zhì)。
接著，對感光性酚醛樹脂層13進行圖案曝光、顯影、硬膜處理等，形成規(guī)定圖案的感光性酚醛樹脂。
接著，進行200℃的加熱處理，使規(guī)定圖案的感光性酚醛樹脂層13流動化。由此，形成約0.6μm厚度的半球狀的透鏡母模13a(圖14)。
接著，通過以透鏡母模13a為掩模進行各向異性的干式蝕刻，將透鏡母模13a的形狀轉(zhuǎn)印到平坦化層12上，形成微透鏡(圖15)。即，通過蝕刻使透鏡母模13a消失，但透鏡母模13a成為對透明濾光片12W的掩模，將透鏡母模13a的半球狀的形狀轉(zhuǎn)印到透明濾光片12W上。由此，同時形成微透鏡8和透明濾光片12W。另外，干式蝕刻量(蝕刻深度)為約1μm。此外，黃濾光片2Y與紅濾光片2R成為到達其表面的執(zhí)行蝕刻深度為1.2μm的膜厚。
如以上說明，能夠得到透明濾光片12W的一部分作為微透鏡發(fā)揮功能的攝像元件11。此外，由于透明濾光片12W與微透鏡一體化，所以能夠使攝像元件11變薄。
另外，在本實施方式中，將具有透明平坦化膜的作用的透明濾光片12W做成微透鏡的形狀，但也可以是不形成微透鏡而是保持具有平坦化層的作用的透明濾光片12W的狀態(tài)。在此情況下，在圖13的第3工序中形成透明濾光片12W后，不進行感光性酚醛樹脂層13的形成以后的工序。
此外，如上所述，在平坦化層6中，為了防止在對色感光性樹脂的圖案曝光時產(chǎn)生的暈影，優(yōu)選添加紫外線吸收劑。
此外，在透明濾光片12W中，為了防止基于受光元件在紫外線區(qū)域中具有靈敏度的、紫外線帶來的噪聲的發(fā)生，優(yōu)選添加紫外線吸收劑。
作為紫外線吸收劑，可以舉出由氧化鈰或氧化鈦等金屬氧化物構(gòu)成的微粒子。但是，如上所述，在透明濾光片12W上轉(zhuǎn)印透鏡形狀、透明濾光片12W成為轉(zhuǎn)印型的微透鏡的情況下，在紫外線吸收劑是由金屬氧化物層構(gòu)成的情況下，在轉(zhuǎn)印透鏡的樹脂中無機材料成為光學的異物。因此，在光被遮蔽的情況下，在由攝像元件11得到的圖像中產(chǎn)生黑的部分。因而，優(yōu)選使用染料類的紫外線吸收劑。例如，作為紫外線吸收劑，可以使用苯并三唑類或二苯甲酮類、三嗪類、水楊酸酯類、香豆素類、呫噸類、甲氧肉桂酸類化合物等。
另外，在第1～第3實施方式中，對于黃色也可以作為除了透明部以外的其他色的底色使用。即，除了透明部以外，黃色也可以共通地被包含在紅色部中。此情況下，例如在利用黃色的樹脂形成黃濾光片2Y的同時，在紅濾光片的形成位置也形成黃濾光片2Y，然后在紅濾光片的形成位置形成紅濾光片2R。
<第4實施方式>
在本實施方式中，對設置了抑制入射到受光元件中的入射光以外的光引起的反射及擴散、繞入的遮光膜(反射抑制濾光片)的攝像元件進行說明。
圖16是表示本實施方式涉及的攝像元件的遮光膜的配置的一例的平面圖。圖16所示的攝像元件17在受光元件的光入射側(cè)的設有濾光層2的有效像素部18的外周部，具備抑制光的反射及透射的遮光膜19。另外，攝像元件17具有用于進行與外部的電連接的由鋁等構(gòu)成的電極部20。在電極部20不形成遮光膜19。
作為遮光膜19的顏色材料，可以使用例如分散混合了有機顏料(C.I.Pigment Violet 23及C.I.Pigment Red 177、C.I.Pigment Red 48:1、C.I.Pigment Yellow 139的混合)的樹脂液。如果涂布該顏色材料并硬膜化，形成遮光膜19。但是，顏色材料并不限于此，也可以使用其他顏料。此外，也可以是單層，也可以層疊不同的色。
如果將這樣的遮光膜19配設在攝像元件17的有效像素部18的外周部，則能夠防止攝像元件17的觀測結(jié)果受到噪聲的影響。結(jié)果，能夠提高像質(zhì)。
如果進行補充，則在以往的攝像元件中，有時入射到受光元件以外部分的光在攝像元件內(nèi)散射而成為雜光。該雜光如果入射到受光元件中，則成為噪聲。此外，如果不需要的光入射到受光元件的周邊區(qū)域，則成為噪聲的原因。
相對于此，本實施方式涉及的攝像元件17在受光元件的有效開口部周邊、以及半導體基板5的一部分(例如半導體基板5的外周)，配置有在可見光波長區(qū)具有抑制透射特性的遮光膜19。因此，利用遮光膜19吸收入射到受光元件以外部分的光。由此，能夠防止雜光等不需要的光入射到受光元件。即，能夠降低噪聲，能夠提高通過攝像元件17得到的像質(zhì)。
此外，在本實施方式中，優(yōu)選使遮光膜19除了具有將可見光線截止的功能，還具有將紅外線截止的功能。具體而言，通過使用將炭黑等黑色顏料以固形比40％混合的樹脂液，將遮光膜19形成為0.8μm的膜厚，來實現(xiàn)紫外線截止功能。
再者，也可以在使用了炭黑等黑色顏料的遮光膜19上層疊吸收紅外線及紫外線的吸收膜。由此，能夠防止入射到不是受光元件的部分中的紅外線及紫外線散射而成為雜光，發(fā)生噪聲的情況。另外，作為該吸收紅外線及紫外線的吸收膜，如果使用在微透鏡8的形成中使用的透明樹脂中添加了紅外線吸收劑及紫外線吸收劑的材料，則能夠減少材料費用。
另外，在本實施方式中，以在第1實施方式涉及的攝像元件1中具備遮光膜19和吸收膜的情況為例進行了說明，但也可以在其他實施方式涉及的攝像元件中具備遮光膜19和吸收膜。此外，也可以在攝像元件中僅具備遮光膜19。此外，也可以在遮光膜19中添加紫外線吸收劑或紅外線吸收劑。
<第5實施方式>
本實施方式說明在第1實施方式涉及的攝像元件1中追加了補償濾光片2Blk的攝像元件31。
圖17是表示本實施方式涉及的攝像元件31中的濾光片排列狀態(tài)的一例的主視圖。圖18是表示該實施方式涉及的攝像元件31的一例的剖視圖。在圖18中表示圖17的III-III’截面。另外，在圖18中，以受光元件為CMOS的情況為例進行了圖示，但在受光元件為CCD的情況下也同樣。以下，在攝像元件的其他剖視圖中也是同樣的結(jié)構(gòu)。
本實施方式涉及的攝像元件31具備用于提取入射光中的特定色成分的濾光層2、經(jīng)由濾光層2觀測入射光的受光元件3、和運算部4。
濾光層2除了透明濾光片2W、黃濾光片2Y、紅濾光片2R以外，還包括補償濾光片2Blk。利用一個個地組合了透明濾光片2W、黃濾光片2Y、紅濾光片2R、補償濾光片2Blk的單位，形成色分離的一個單位。透明濾光片2W、黃濾光片2Y、紅濾光片2R、補償濾光片2Blk以格子狀鄰接排列。另外，各濾光片的膜厚分別為1.4μm，像素間距(透明濾光片2W、黃濾光片2Y、紅濾光片2R、補償濾光片2Blk的間距)為2.6μm。
補償濾光片2Blk在可見光波長區(qū)具有抑制透射特性(低透射特性)，是在比可見光波長區(qū)長的波長側(cè)具有透射特性的濾光片。即，補償濾光片2Blk具有紅外區(qū)域的透射率比可見光波長區(qū)的透射率高的特性。此外，補償濾光片2Blk目視時較黑。
在本實施方式中，補償濾光片2Blk是將紫(V)和紅(R)光學重疊而形成的。另外，作為光學重疊的具體實現(xiàn)方法，既可以用混合了紫的顏色材料和紅的顏色材料的顏色材料來形成一片濾光片，也可以將紫的濾光片與紅的濾光片層疊。
受光元件3配置在濾光層2的光入射側(cè)的相反側(cè)，除了入射光受光元件3W、黃受光元件3Y、紅受光元件3R以外，還具備補償受光元件3Blk。這些受光元件3形成并配設在半導體基板5上。
補償受光元件3Blk對應于補償濾光片2Blk，經(jīng)由補償濾光片2Blk觀測入射光。
運算部4具備藍運算部4B、綠運算部4G、紅運算部4R。運算部4具有根據(jù)入射光受光元件3W、黃受光元件3Y、紅受光元件3R、補償受光元件3Blk的觀測數(shù)值Dw、Dy、Dr、Dblk，求出藍的觀測數(shù)值Db、綠的觀測數(shù)值Dg和被補償?shù)募t的觀測數(shù)值HDr的功能。
紅運算部4R從由紅受光元件3R觀測到的觀測數(shù)值Dr中減去由補償受光元件3Blk觀測到的觀測數(shù)值Dblk，求出被補償?shù)募t的觀測數(shù)值HDr(＝Dr-Dblk)。
在圖18中，表示將紅濾光片2R與補償濾光片2Blk橫剖、并且將紅受光元件3R與補償受光元件3Blk橫剖的截面。對于將其他濾光片及其他受光元件橫剖的截面，也是同樣的結(jié)構(gòu)。
另外，在圖18中，表示了將紅的顏料和紫的顏料混合到透明樹脂中的單層的補償濾光片2Blk。但是，補償濾光片2Blk并不限于圖18所示的構(gòu)造，只要是通過光學重疊實現(xiàn)就可以。這里所謂的光學重疊，如圖18所示，既可以通過混合了不同的多個色的顏色材料(顏料、色素)的單層的著色樹脂來實現(xiàn)，也可以通過兩色以上的不同色的濾色片的層疊構(gòu)造來實現(xiàn)。例如，如圖19所示，也可以層疊紫的濾光片2V和紅濾光片2R來形成補償濾光片2Blk。此外，為了色及透射率調(diào)節(jié)，也可以使用兩色以上的顏色材料。
在將兩色以上的濾色片光學重疊的情況下，補償濾光片2Blk的透射率是所重疊的各濾色片的透射率之積。因而，通過用光學重疊形成補償濾光片2Blk，能夠制作在可見光波長區(qū)具有抑制透射特性、在比可見光波長區(qū)更長的長波長側(cè)具有透射特性的補償濾光片2Blk。
作為在補償濾光片2Blk的形成中使用的有機顏料，可以使用例如C.I.Pigment Violet 23和用于紅濾光片2R的有機顏料(例如C.I.Pigment Red 177、C.I.Pigment Red 48:1與C.I.Pigment Yellow 139的混合)的混合。
關于這樣形成的補償濾光片2Blk與透明濾光片2W、黃濾光片2Y、紅濾光片2R的分光透射率的一例，如圖20所示。
如以上說明，攝像元件31根據(jù)各受光元件的觀測數(shù)值Dw、Dy、Dr、Dblk進行運算(減法)，得到藍、綠、被補償?shù)募t的三原色的觀測數(shù)值Db、Dg、HDr。換言之，攝像元件31通過進行運算處理，在外表上(假想地)可以認為是具備了藍濾光片、綠濾光片、紅濾光片。
圖21是表示關于通過攝像元件31的運算得到的外表上的藍濾光片、綠濾光片、紅濾光片的分光透射率的一例的曲線圖。如果比較圖21所示的攝像元件31的外表上的藍濾光片、綠濾光片、紅濾光片的分光透射率與圖1所示的以往的藍、綠、紅濾光片的分光透射率，則具有攝像元件31的外表上的藍濾光片、綠濾光片、紅濾光片的透射率比以往的藍及綠的濾色片的透射率高的特征。特別是，外表上的藍濾光片的透射率在藍的波長區(qū)中比以往的藍濾色片的透射率高。因此，本實施方式涉及的攝像元件31中，藍的靈敏度高，改善了色平衡。
此外，由攝像元件31得到的藍的觀測數(shù)值Db、綠的觀測數(shù)值Dg、被補償?shù)募t的觀測數(shù)值HDr是分別減去紅外區(qū)域中的觀測數(shù)值來計算的。因此，外表上的藍濾光片、綠濾光片、紅濾光片中的分光透射率的曲線，成為在以往的藍、綠、紅的濾色片的分光透射率的曲線中抑制(截止)了紅外區(qū)域的狀態(tài)。因而，在本實施方式涉及的攝像元件31中，能夠省略紅外線截止濾光片，能夠變薄。此外，由于能夠防止在配設了吸收型的紅外線截止濾光片時發(fā)生的紅的靈敏度降低的情況，所以與以往的攝像元件相比，能夠使紅的色再現(xiàn)性良好。
另外，關于“外表上的濾色片”、“暗電流帶來的噪聲”、“分光的浮動”、“紫外線吸收劑及紅外線吸收劑”，適用與第1實施方式同樣的討論。
以下，對“補償濾光片2Blk的分光特性”進行補充。
圖22是表示利用將紫的顏料(例如C.I.Pigment Violet 23)和紅濾光片2R的顏料混合分散的膜厚1.4μm的丙烯樹脂膜而形成的補償濾光片2Blk的分光特性的曲線圖。
補償濾光片2Blk的透射率在比可見光波長區(qū)更長的長波長側(cè)成為與圖20的紅濾光片2R的透射率大致相同的水平(相同或近似)。
通過從由紅受光元件3R觀測到的觀測數(shù)值Dr中減去由補償受光元件3Blk觀測到的觀測數(shù)值Dblk，能夠?qū)⒓t外區(qū)域的觀測結(jié)果從由紅受光元件3R觀測到的觀測數(shù)值Dr中刪除。換言之，補償濾光片2Blk發(fā)揮對于紅的觀測數(shù)值的紅外線截止濾光片的作用。
圖22所示的補償濾光片2Blk與圖23所示的一般的吸收型紅外線截止濾光片不同，約600nm～650nm附近的透射率(作為紅外線截止濾光片的實際的透射率)較低。因此，能夠進一步提高運算(減法)后得到的紅的色表現(xiàn)性。
在本實施方式中，補償濾光片2Blk的透射率在約400nm～550nm光的波長區(qū)及750nm以上的波長區(qū)中，與圖1所示的紅濾色片的透射率具有5％以內(nèi)的差。由此，能夠得到不受紅外線及其他色的影響的、被補償?shù)募t的觀測數(shù)值HDr，提高了紅的色再現(xiàn)性。具體而言，補償濾光片2Blk的透射率如圖22所示，在約400nm～630nm維持較低值，然后在630nm～750nm之間急劇地上升，如果超過750nm則維持較高值。
另外，在一般的吸收型紅外線截止濾光片中，透射率成為一半(50％)的波長為約630nm附近。在一般的無機多層膜的紅外線截止濾光片中，透射率成為一半的波長為約750nm。在由紫與紅的光學重疊形成的補償濾光片2Blk中，透射率成為一半的波長為約650nm～660nm之間。在通過青與紅的光學重疊形成的補償濾光片2Blk中，透射率成為一半的波長為約740nm～750nm。
根據(jù)以上的觀點，從提高紅的觀測數(shù)值的精度的觀點來看，優(yōu)選在補償濾光片2Blk中，使透射值成為一半的點P的波長被包含在630nm～750nm之間的波長區(qū)中。此外，優(yōu)選在透明濾光片2W中添加紫外線吸收劑。
在本實施方式涉及的攝像元件31中，通過紅的觀測值Dr與補償用的觀測數(shù)值Dblk之差求，出補償后的紅的觀測數(shù)值HDr。因而，通過使補償濾光片2Blk成為圖22那樣，能夠防止補償后的紅的觀測數(shù)值HDr受到來自紅外線及其他色光的影響。此外，能夠得到紅的靈敏度高、紅的色再現(xiàn)性良好的攝像元件31。
另外，在本實施方式中，補償濾光片2Blk如上所述，既可以由例如紫與紅的兩色的光學重疊構(gòu)成，也可以由青與紅的兩色的光學重疊構(gòu)成。通過組合這樣的兩色來形成補償濾光片2Blk，能夠通過顏色材料的比例來調(diào)節(jié)補償濾光片2Blk的光透射率成為一半的波長位置，還能夠?qū)ρa償后的紅的觀測數(shù)值HDr進行色調(diào)節(jié)。
此外，補償濾光片2Blk的可見光波長區(qū)中的色調(diào)節(jié)(例如灰度的調(diào)節(jié))、或者700nm或700nm以上的近紅外透射分光中的補償濾光片2Blk的透射率曲線的上升、或透射率成為一半的波長位置的調(diào)節(jié)，也可以添加其他顏色材料或其他色的有機顏料、例如紫、藍、綠等的有機顏料來調(diào)節(jié)。
此外，在本實施方式涉及的攝像元件31中，能夠?qū)⒉皇侨说目梢晠^(qū)域的紅外區(qū)域的光的觀測結(jié)果刪除，能夠得到接近于人的視覺的攝影結(jié)果。
此外，在本實施方式涉及的攝像元件31中，與使用具有圖23所示的透射特性的一般吸收型的紅外線截止濾光片的情況不同，能夠緩和從550nm到560nm的波長區(qū)的光的吸收。因此，能夠提高紅的色表現(xiàn)性。
即，在本實施方式涉及的攝像元件31中，能夠看作是具備了高透射的藍、綠、紅濾光片的攝像元件，特別是與以往的攝像元件相比，能夠提高藍及紅的觀測精度。
此外，在本實施方式中，用攝像元件的補償用像素觀測紅外區(qū)域的光，從紅的像素的觀測結(jié)果中減去該修正用像素的觀測結(jié)果，從而實現(xiàn)了紅外線吸收功能。此外，對于其他色(藍、綠)，也可以得到分別減去了紅外區(qū)域的觀測結(jié)果。結(jié)果，能夠省略設在以往照相機模塊的光學系統(tǒng)中的紅外線吸收型紅外線截止濾光片，能夠?qū)⒄障鄼C做得很薄。
另外，在本實施方式中，對于黃色，也可以作為除了透明部以外的其他色的底色使用。即，除了透明部以外，黃色也可以被包含在紅色部及補償用色部中。在此情況下，例如在利用黃色的樹脂形成黃濾光片2Y的同時，在紅濾光片的形成位置及補償濾光片的形成位置也形成黃濾光片2Y。然后在紅濾光片的形成位置形成紅濾光片2R，并且在補償濾光片的形成位置形成補償濾光片2Blk。
<第6實施方式>
本實施方式涉及的攝像元件39是，在第5實施方式涉及的攝像元件31中將透明濾光片2W與樹脂層7一體構(gòu)成，從而形成透明濾光片10W。即，相當于在第2實施方式涉及的攝像元件9中形成了補償濾光片2Blk的結(jié)構(gòu)。攝像元件39的剖視圖如圖24所示。圖24對應于圖17的III-III’截面。
如上所述，本實施方式涉及的攝像元件39將透明濾光片10W與透明平滑化層的形成工序一體化。因此，在濾光片的形成中，不需要單獨設置透明濾光片的圖案形成工序，能夠使制造過程簡單化。即，能夠通過形成三色濾色片的勞動就構(gòu)成四色濾色片，能夠?qū)V光片形成工序削減1個色的量。
<第7實施方式>
本實施方式涉及的攝像元件41是，在第6實施方式涉及的攝像元件中將透明濾光片10W與微透鏡8一體構(gòu)成，從而形成透明濾光片12W。即，相當于在第3實施方式涉及的攝像元件11中形成了補償濾光片2Blk。攝像元件41的剖視圖如圖25所示。圖25對應于圖17的III-III’截面。
如上所述，在本實施方式中，將透明濾光片10W與微透鏡8一體構(gòu)成，所以能夠?qū)z像元件41做得較薄。
<第8實施方式>
在本實施方式中，與第4實施方式涉及的攝像元件相同，在入射入射光的區(qū)域以外的區(qū)域設有遮光膜。
圖26是表示本實施方式涉及的攝像元件47的遮光膜19的配置的第1例的主視圖。圖27表示圖26的IV-IV’截面。
在遮光膜19中，可以使用在第5實施方式中說明的補償濾光片2Blk。通過在遮光膜19中使用補償濾光片2Blk，能夠?qū)⒖梢姽獠ㄩL區(qū)的光截止，能夠減少攝像元件47的框部(外周部)的雜光。
另外，除了將可見光線截止的功能以外，遮光膜19還可以具備將紅外線截止的功能。這樣的將可見光線及紅外線截止的遮光膜，例如可以使用以固形比40％混合了炭黑等顏料的樹脂液來形成為0.8μm的膜厚而實現(xiàn)。
圖28是表示有關該實施方式的攝像元件44的遮光膜的配置的第2例的剖視圖。
攝像元件44具有在COMS的受光元件3的外周部層疊了遮光膜15和膜16的特征。
作為遮光膜15，可以使用例如補償濾光片2Blk。即，遮光膜15可以通過與補償濾光片2Blk的形成方法相同的方法、用與補償濾光片2Blk相同的材質(zhì)和結(jié)構(gòu)形成。此外，膜16是具有紅外線吸收功能和紫外線吸收功能的至少一個的膜。
如上所述，本實施方式涉及的攝像元件44、47，在受光元件的有效開口部周邊或半導體基板5的一部分(例如半導體基板5的外周)，配置了在可見光波長區(qū)具有抑制透射特性的遮光膜。因此，利用遮光膜吸收入射到受光元件以外部分的光。由此，能夠防止雜光等不需要的光入射到受光元件中。即，能夠降低噪聲，能夠提高通過攝像元件得到的像質(zhì)。
另外，在本實施方式中，在有效像素部的外周部配設有遮光膜，但在受光元件是CCD的情況下，也可以在布線部位上形成遮光膜。
<第9實施方式>
本實施方式表示第5實施方式涉及的補償濾光片2Blk的具體例。
本實施方式涉及的補償濾光片2Blk對于波長400nm～550nm的光的透射率為5％以下，分光透射率特性中的50％透射率的波長范圍是620nm～690nm。此外，對于波長700nm的光的透射率是70％。
在一般吸收型的紅外截止濾光片中，從550nm附近開始光的吸收。因此，在本實施方式中，作為進行紅外截止的機構(gòu)的補償濾光片2Blk的透射區(qū)域的上升，在最短的光的波長中考慮550nm。因而，將補償濾光片2Blk的低透射(透射率5％以下)的范圍設為400nm～700nm。
本實施方式涉及的補償濾光片2Blk為了進行用于實現(xiàn)紅外截止功能的運算處理，在波長550nm以上的紅區(qū)域及近紅外區(qū)域中具有透射特性。這里，以人的視覺靈敏度為前提計算的RGB表色系的等色函數(shù)的刺激值是，成為以600nm附近為峰值朝著700nm下降的形狀。因此，補償濾光片2Blk的分光透射率特性優(yōu)選為從600nm附近上升、從700nm附近成為高透射率的形狀。因而，在該分光透射率特性中透射率成為50％的波長范圍(一半值的范圍)優(yōu)選為620nm～690nm。
補償濾光片2Blk在可見光波長區(qū)中具有抑制透射特性(低透射特性)，在目視下看起來是黑(Black)的。
在本實施方式中，補償濾光片2Blk由至少包含C.I.Pigment Violet23、C.I.Pigment Yellow 139的各顏料的著色樹脂組合物形成。此外，由至少包含C.I.Pigment Violet 23、C.I.Pigment Yellow 139、C.I.Pigment Red 254的各顏料的著色樹脂組合物形成。
在本實施方式中，各濾光片的膜厚分別為1.0μm～1.1μm，像素間距(透明濾光片2W、黃濾光片2Y、紅濾光片2R、補償濾光片2Blk的間距)為2.6μm。
在補償濾光片2Blk的形成中使用的補償濾光片用著色樹脂組合物，使用如下所示的3種顏料。
C.I.(Color Index)Pigment Red 254(以下也簡記作R254)，C.I.Pigment Yellow 139(以下也簡記作Y139)，C.I.Pigment Violet 23(以下也簡記作V23)。
另外，可以從這3種顏料中除去R254。再者，除了這3種顏料以外，有時也為了色(透射波長)調(diào)節(jié)用而附加微量的其他種類的顏料。
這3種顏料(R255、Y139、V23)相對于補償濾光片用著色樹脂組合物的重量比例(％)分別為，R254＝0～15％，Y139＝30～40％，V23＝55～65％。
另外，補償濾光片用著色樹脂組合物如上所述，除了各顏料以外還包含有樹脂及溶液。例如，為了分散例如Y139的顏料單體，在7份(以重量計)的Y139中包含有以下的物質(zhì)。
丙烯樹脂溶液(固形成分20％)40份，分散劑0.5份，環(huán)己酮23.0份。
此外，在V23的顏料和R254的顏料中也使用并分散有相同的溶液。
接著，說明有關本實施方式的補償濾光片2Blk的制造方法。
將上述的兩種Y139和V23的顏料漿糊按上述重量比例的各重量來準備。并且，將Y13914.70份、V2320.60份、丙烯樹脂溶液14.00份、丙烯酸單體4.15份，引發(fā)劑0.7份，增感劑0.4份，環(huán)己酮27.00份，PGMAC10.89份混合而形成補償濾光片用著色樹脂組合物。
接著，利用旋轉(zhuǎn)涂布機將該補償濾光片用著色樹脂組合物涂膜形成，使干燥膜厚為1.1μm。
接著，在加熱盤上以70℃進行1分鐘干燥。接著，利用i線步進曝光裝置，通過可形成5μm像素圖案的掩模曝光。另外，曝光靈敏度為1000mj/cm2。
接著，利用有機堿性水溶液，一邊使半導體基板5旋轉(zhuǎn)一邊以噴淋方式進行60秒鐘顯影。在利用純水進行充分的漂洗后，通過旋轉(zhuǎn)將水甩脫干燥。
接著，在加熱盤上以220℃進行6分鐘的熱處理，使像素圖案硬膜化。由此，形成厚度1.1μm的補償濾光片。
另外，固定包含在各濾光片用著色樹脂組合物中的各顏料的載體，如上述的丙烯樹脂那樣由透明樹脂、或其前體或者它們的混合物構(gòu)成。
透明樹脂是在作為可見光區(qū)域的400nm～700nm的整個波長區(qū)成為80％以上的透射率的樹脂，更優(yōu)選成為透射率90％以上的樹脂。
在透明樹脂中，包括熱塑性樹脂、熱固化性樹脂、以及活性能線固化樹脂。此外，在其前體中，包括通過活性能線照射進行固化而生成透明樹脂的單體或者齊聚物。透明樹脂可以將它們單獨或兩種以上混合形成。
這樣制造的補償濾光片的分光透射率特性如圖29那樣表示。即，本實施方式的補償濾光片2Blk的分光透射率特性為，對于波長400nm～550nm的光的透射率為5％以下，對于波長700nm的光透射率為70％以上。此外，透射率成為50％以上的波長的位置是620nm～690nm。
因而，與圖23所示的一般吸收型的紅外線截止濾光片不同，本實施方式涉及的補償濾光片2Blk的約600nm～650nm附近的透射率低。因此，能夠進一步提高運算(減法)后的紅的色表現(xiàn)性。
另外，補償濾光片2Blk的透射率優(yōu)選為，在約400nm～550nm的光的波長區(qū)及750nm以上的波長區(qū)中，與紅的濾色片(例如具有圖1所示的透射率特性的紅濾光片)的透射率具有5％以內(nèi)的差。具體而言，通過形成圖30所示那樣的透射率特性，能夠得到不受紅外線及其他色的影響的被補償?shù)募t的觀測數(shù)值HDr，能夠提高紅的色再現(xiàn)性。
此外，本實施方式涉及的補償濾光片2Blk的分光特性是，在400～550nm的波長區(qū)中將透射率抑制得較低，所以可見光被遮蔽。因此，能夠抑制對于安裝了該補償濾光片2Blk的攝像元件的色噪聲的發(fā)生。
<第10實施方式>
本實施方式表示第5實施方式涉及的補償濾光片2Blk的另一具體例。
本實施方式涉及的補償濾光片2Blk由以下結(jié)構(gòu)的顏料漿糊形成。此外，補償濾光片的膜厚為1.1μm。
Y13911.3份，R2544.23份，V2319.77份。
本實施方式的補償濾光片2Blk的分光特性如圖31那樣表示。包含在補償濾光片用著色樹脂組合物中的顏料結(jié)構(gòu)是，在第9實施方式的顏料組成(顏料V23和顏料Y139)中追加了顏料R254。
另外，本實施方式涉及的補償濾光片2Blk的分光特性是，在以光的波長(nm)為橫軸、以各波長的光的透射率(％)為縱軸的分光透射率特性的曲線上，對于波長400nm～波長550nm的光的透射率為5％以下，對于波長700nm的光的透射率為70％以上。此外，透射率成為50％的波長的位置為620nm～690nm。
此外，本實施方式涉及的補償濾光片2Blk的分光特性是，由于在400～550nm的波長區(qū)中將透射率抑制得較低，所以可見光被遮蔽。因此，能夠抑制對于安裝了該補償濾光片2Blk的攝像元件的色噪聲的發(fā)生。
<第11實施方式>
本實施方式是關于使透明濾光片具有紫外線吸收功能的攝像元件的實施方式。本實施方式涉及的攝像元件具備攝像部110和運算部120。
圖32是表示本發(fā)明的第11實施方式涉及的攝像部110及運算部120的結(jié)構(gòu)的示意圖，圖33是表示從入射光側(cè)看攝像部110中的濾色片時的排列狀態(tài)的概念的圖。此外，圖34A及圖34B分別是表示圖32中的攝像部110的V-V’剖視圖及VI-VI’剖視圖。
攝像部110具備基板111和受光元件112、平坦化層113、濾色片114、微透鏡115。
基板111是具備可進行電信號的收發(fā)的布線層的半導體基板。經(jīng)布線層將受光元件112接收的光的強度值(電信號)發(fā)送給運算部120。
受光元件112形成在基板111上，是接收到光后光電變換為電信號的部件。如后所述，在本實施方式中，濾色片114形成有透明濾光片114W、黃濾光片114Y、紅濾光片114R的3種。所以，為了方便，將接收了分別經(jīng)由透明濾光片114W、黃濾光片114Y、紅濾光片114R的光的受光元件，分別稱作白受光元件112W、黃受光元件112Y、紅受光元件112R。
白受光元件112W將根據(jù)接收到的光得到的電信號向藍運算部121B送出。
黃受光元件112Y將根據(jù)接收到的光得到的電信號向藍運算部121B與綠運算部121G送出。
紅受光元件112R將根據(jù)接收到的光得到的電信號向綠運算部121G和紅運算部121R送出。
平坦化層113是在形成有受光元件112的基板111的入射光側(cè)的面上層疊的層。通過該平坦化層113使濾色片114的設置面變得平坦。此外，平坦化層113由以染料濃度5％含有香豆素類染料作為紫外線吸收劑的丙烯樹脂形成。由此，平坦化層113具有對于365nm～420nm的波長的光顯示出50％的透射率，并且對于450nm以上的波長的光顯示出90％以上的透射率的分光特性。
濾色片114是在各個受光元件112上相互鄰接地分別形成的部件。在本實施方式中，作為濾色片114形成有透明濾光片114W、黃濾光片114Y、紅濾光片114R的3種。另外，由將黃濾光片114Y作為兩個像素、將透明濾光片114W與紅濾光片114R分別作為1個像素的共計4個像素形成色分離的1個單位。此外，如果將透明濾光片114W、黃濾光片114Y、紅濾光片114R分別表示為W、Y、R’，則形成例如圖33所示那樣的排列狀態(tài)的濾色片114。
透明濾光片114W是利用與平坦化層113相同的材質(zhì)形成的無色透明的濾色片。即，透明濾光片114W由以染料濃度5％含有香豆素類染料的丙烯樹脂形成。由此，透明濾光片114W對于365nm～420nm的光波長區(qū)內(nèi)的任一種波長的光顯示出50％的透射率，并且對于450nm以上的波長的光具有90％以上的透射率。
黃濾光片114Y是用于提取入射到受光元件中的入射光中的黃色光(合成了紅成分與綠成分的光)的濾光片。具體而言，是使包含紅區(qū)域的光及紅外區(qū)域的光在內(nèi)的綠區(qū)域以上的波長透射的濾光片。作為黃濾光片114Y的顏色材料，可以使用C.I.Pigment Yellow 139。
紅濾光片114R是用于提取入射到受光元件中的入射光中的紅色光的濾光片。具體而言，是使包含紅區(qū)域的光在內(nèi)的紅區(qū)域以上的波長透射的濾光片。作為紅濾光片114R的顏色材料，可以使用C.I.Pigment Red 117、C.I.Pigment Red 48:1、和C.I.Pigment Yellow 139。
微透鏡115是用于將光聚光到受光元件112上的部件，形成在各濾色片114上。另外，微透鏡115由與平坦化層113及透明濾光片114W相同材質(zhì)的部件形成。
運算部120具備藍運算部121B、綠運算部121G、紅運算部121R。運算部120根據(jù)從攝像部110獲取的光的強度值，求出光的三原色的觀測數(shù)值。由此，能夠?qū)⒉噬珗D像的數(shù)據(jù)再現(xiàn)。
藍運算部121B是求出藍色光的觀測數(shù)值的部件。具體而言，藍運算部121B從白受光元件112W和黃受光元件112Y獲取電信號。從由白受光元件112W獲取的光的強度值中減去從黃受光元件112Y獲取的光的強度值，求出藍色光的觀測數(shù)值。
綠運算部121G是求出綠色光的觀測數(shù)值的部件。具體而言，綠運算部121G從黃受光元件112Y和紅受光元件112R獲取電信號。從由黃受光元件112Y獲取的光的強度值中減去從紅受光元件112R獲取的光的強度值，求出綠色光的觀測數(shù)值。
紅運算部121R是求出紅色光的觀測數(shù)值的部件。這里，紅運算部121R將從紅受光元件112R獲取的光的強度值作為紅色光的觀測數(shù)值。
接著，利用圖35的流程圖說明該實施方式涉及的攝像元件的動作。
首先，如果從觀測對象照射光，則其一部分光作為入射光入射到攝像部110(步驟S1)。
入射光由微透鏡115聚光，透射濾色片114后到達受光元件112。這里，作為濾色片114，由于形成有透明濾光片114W、黃濾光片114Y、紅濾光片114R，所以在白受光元件112W、黃受光元件112Y、紅受光元件112R中分別提取除去了紫色光的入射光、黃色光、紅色光(步驟S2)。
到達各受光元件112的光被變換為電信號，向運算部120送出(步驟S3)。這里，將分別透射了白受光元件112W、黃受光元件112Y、紅受光元件112R的光向運算部120送出。
然后，通過運算部120的運算部121分別求出紅色光、綠色光、藍色光的觀測數(shù)值(步驟S4)。這里，如果將由各受光元件得到的入射光、黃色光、紅色光的強度值分別設為Dw、Dy、Dr、將三原色的紅色光、綠色光、藍色光的觀測數(shù)值分別設為Db、Dg、Dr，則下式(3)、(4)成立。
Db＝Dw-Dy ……(3)，Dg＝Dy-Dr ……(4)。
將這樣求出的各像素中的三原色的數(shù)據(jù)合成，制作觀測對象的彩色圖像的數(shù)據(jù)(步驟S5)。
如以上說明，本實施方式涉及的攝像部110中，由于平坦化層113及透明濾光片114W具有對于365nm～420nm波長的光顯示出透射率為50％的值、并且對于450nm以上的波長的光顯示出90％以上的透射率的分光特性，所以能夠得到在攝像元件20中除去了紫外線的影響的光的觀測值。由此，能夠得到接近于人的視覺靈敏度的藍色光的觀測數(shù)值，所以能夠提供色平衡和色再現(xiàn)性良好的攝像部110。
此外，攝像部110通過做成將用于使光聚光到各受光元件112上的微透鏡115形成在濾色片114上的結(jié)構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)像素的細微化。由此，能夠提供小型的攝像元件。
再者，攝像部110的濾色片114由于包括黃濾光片114Y及紅濾光片114R，所以能夠根據(jù)經(jīng)由透明濾光片114W、黃濾光片114Y、紅濾光片114R的光的強度值，再現(xiàn)觀測對象的彩色圖像。由此，與以往的使用了補色系濾色片的攝像裝置相比，能夠降低噪聲，能夠再現(xiàn)接近于原色的鮮艷的色。
如果進行補充，則藍色光的數(shù)據(jù)如上述(3)式所示地根據(jù)經(jīng)由了透明濾光片114W的入射光的強度值求出。這里，根據(jù)攝像元件的種類，受光元件112在紫外線區(qū)域中靈敏度存在不均勻。因此，如果受光元件112接收了含有紫外線的入射光，則根據(jù)攝像元件的種類，會發(fā)生藍色光的觀測數(shù)據(jù)值難以固定地再現(xiàn)、或者與人的視覺靈敏度的匹配不充分的問題。對于該問題，如果使用本實施方式涉及的透明濾光片114W，則能夠得到除去了紫外線影響的光的觀測數(shù)值。因此，根據(jù)攝像元件的種類，能夠提高藍色光的觀測數(shù)值的再現(xiàn)性及色表現(xiàn)性。
此外，由于平坦化層113吸收了用光刻法形成濾色片時的圖案曝光時的來自基板的暈影的影響，所以能夠抑制濾色片的像素變大。即，通過在平坦化層113中添加紫外線吸收劑，能夠防止來自基板111的曝光光的暈影，能夠形成形狀良好的濾光片。
此外，在本實施方式涉及的攝像元件中，根據(jù)經(jīng)由透明濾光片114W得到的電信號和經(jīng)由黃濾光片114Y得到的電信號，通過運算而求出藍色光的觀測數(shù)值。透明濾光片114W在短波長區(qū)中是低透射率，具有透射率的上升部。此外，透明濾光片114W在長波長區(qū)中是高透射率。因此，透明濾光片114W具有大致S字狀的分光透射率曲線。這里，通過使透明濾光片114W具有在365～420nm的光波長區(qū)內(nèi)光透射率成為50％的值的分光特性曲線(更優(yōu)選為具有在390～420nm的光波長區(qū)內(nèi)光透射率成為50％的值的分光特性曲線)，具有能夠使通過運算求出的藍色光的觀測數(shù)值成為色平衡和再現(xiàn)性良好、對于人眼來說鮮艷的藍色的優(yōu)點。
對這一點進行補充。圖36是表示對應于R(紅)、G(綠)、B(藍)表色系中的光波長(nm)變化的給人眼的刺激值的圖。如圖36所示，人眼的B(藍)的矢量刺激值在光波長445nm～450nm附近具有峰值(最大值)。此外，在比成為最大刺激值的光波長更短的短波長側(cè)，成為最大刺激值的一半(最大刺激值的50％的刺激值)的光波長處于420nm～425nm附近。因此，如果使用本實施方式涉及的透明濾光片，則能夠再現(xiàn)對人眼鮮艷的藍色。另外，如圖1所示，以往的藍濾光片的光透射率的峰值處于450nm左右的光波長區(qū)中。此外，450nm左右的光波長區(qū)中的光透射率為80％左右(透射率是以玻璃基板為基準測量的)。
此外，通過使透明濾光片114W的450nm中的光透射率為90％以上，本實施方式涉及的攝像元件能夠提高藍的靈敏度。
另外，在本實施方式中，利用以染料濃度5％含有香豆素類染料作為紫外線吸收劑的丙烯樹脂而形成透明濾光片114W，但也可以使用丙烯類樹脂以外的材料。具體而言，也可以使用包含一種或多種環(huán)氧類、聚酰胺類、苯酚酚醛類等樹脂。
此外，在本實施方式中，利用以染料濃度5％含有香豆素類染料的丙烯樹脂來形成透明濾光片114W，但作為紫外線吸收劑，也可以使用苯并三唑類化合物、二苯甲酮類化合物、水楊酸類化合物、受阻胺類化合物等。再者，也可以使用偶氮染料、偶氮金屬絡合鹽染料、蒽醌染料、靛藍染料、硫靛染料、酞菁染料、二苯基甲烷染料、三苯基甲烷染料、呫噸染料、噻嗪染料、陽離子(カオチン)染料、菁染料、硝基染料、喹啉染料、萘醌染料、噁嗪染料等。此外，還可以使用1，6-己二醇二丙烯酸酯或己二醇二丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯、三乙二醇二丙烯酸酯等的雙官能團單體、或者三羥甲基丙烷三丙烯酸酯(トリメチロ一ルプロハスントリアクリレ一ト)、季戊四醇三丙烯酸酯、三(2-羥乙基)異氰酸酯等的三官能團單體、或者雙三羥甲基丙烷四甲基丙烯酸酯、季戊四醇五/六丙烯酸酯等多官能團單體的光聚合性單體。除此以外，還可以使用鹵代甲基化三嗪衍生物、鹵化噁二唑衍生物、咪唑衍生體、二苯乙醇酮烷基醚類、蒽醌衍生物、苯并蒽酮衍生物、二苯甲酮衍生物、苯乙酮衍生物、噻噸酮衍生物、安息香酸酯衍生物、吖啶衍生物、吩嗪衍生物、鈦衍生物等的光聚合引發(fā)劑?；蛘撸部梢詫⒕哂凶贤饩€吸收性的官能基團懸置到樹脂的聚合物或單體、固化劑中、或者使聚合物具有可取入的基而進行聚合。例如，也可以將醌類或蒽導入到聚合體中，也可以添加具有紫外線吸收性的基的單體。
此外，如果適當?shù)厥褂蒙鲜瞿菢拥淖贤饩€吸收劑，則能夠使透明濾光片114W的分光特性變化，能夠設定為短波長側(cè)的一半值(在分光特性曲線中，光透射率成為50％的光波長值)。由此，能夠進行色特性的選擇(接近于實際的視覺靈敏度的色或與有機顏料同樣的色等)。
(像素的脫落)這里，對“像素的脫落”進行說明。
近年來，要求超過600萬像素的高精細的CMOS或CCD等。在這些高精細的CMOS或CCD等中，大多需要使用像素尺寸低于2μm×2μm的濾色片。
但是，隨著像素尺寸的細微化，產(chǎn)生了濾色片(像素)容易脫落的問題。特別是，在使用藍的有機顏料的濾色片中，該問題顯著地出現(xiàn)。這是因為，在作為圖案曝光光的波長的365nm中，藍的彩色光阻劑的透射率較低(不到1％)，所以曝光光不會到達藍的彩色光阻劑的下部。即，在利用光刻法進行圖案曝光而形成藍的濾色片時，本來應固化的部位成為固化不足。另一方面，在紅及綠的材料光阻劑中光波長365nm的圖案曝光光充分地在光阻劑中透射(透射率5～10％程度)，充分固化到濾色片的下部。因此，紅及綠的濾色片比較難以脫落。
反之，為了使彩色光阻劑完全固化而防止濾色片的脫落，只要提高藍的彩色光阻劑對于365nm波長的圖案曝光光的透射率就可以。但是，在提高了藍的彩色光阻劑的圖案曝光光的波長區(qū)中的透射率的情況下，作為藍的彩色光阻劑應降低透射率的紅及綠的光波長區(qū)中的透射率上升，作為藍的濾色片的色分離性能降低。因此，在以往的使用藍、綠、紅濾光片的攝像元件中，有使對應于多個色的光透射而色分離變差的問題。
對于該問題，在本實施方式涉及的攝像元件中，由于具備用365nm的波長的圖案曝光光固化的白濾光片和黃濾光片，所以能夠避免像素脫落的現(xiàn)象。即，由于能夠在避免像素脫落的現(xiàn)象的同時求出藍的觀測數(shù)值，所以能夠提供可提高色分離的攝像元件。
此外，細微化的濾色片在光刻工序中的圖案曝光時，有容易受到來自基板的暈影的影響而發(fā)生像素粗大的問題。因此，存在發(fā)生色不勻及混色的問題。
對于該問題，在本實施方式涉及的攝像元件中，由于在平坦化層113中添加了吸收劑，所以平坦化層113吸收了圖案曝光時的來自基板的曝光光的暈影。結(jié)果，能夠抑制材料濾光片的像素粗大，能夠形成形狀良好的濾光片。結(jié)果，能夠提供可提高色分離的攝像元件。
<第12實施方式>
在本發(fā)明的第12實施方式中，對第11實施方式涉及的攝像部110的制造方法進行說明。
以下，利用圖37A～圖37D、圖38A～圖38E對有關本實施方式的攝像部110的制造方法進行說明。
首先，在形成了受光元件112(在圖37A中是112W、112Y)的基板111上形成平坦化層113(圖37A)。具體而言，利用以染料濃度5％含有香豆素類染料的丙烯樹脂來形成平坦化層113。
接著，在平坦化層113之上形成黃色樹脂層YL。黃色樹脂層YL是將例如C.I.Pigment Yellow 139和環(huán)己酮、PGMEA等有機溶劑或聚合物漆、單體、引發(fā)劑添加到感光性樹脂中的感光性樹脂層。
接著，利用研磨M進行圖案曝光(圖37B)。這里，被曝光的部分發(fā)生光化學反應，成為堿性不溶。
然后，利用堿性溶液等顯影液將沒有被光照射的部分除去。由此，形成黃濾光片114Y(圖37C)。即，這里利用光刻法形成黃濾光片114Y。
此外，雖然沒有圖示，但同樣形成紅濾光片114R。
接著，在形成黃濾光片114Y及紅濾光片114R后，形成透明濾光片114W(圖37D)。
接著，形成透明樹脂制的透鏡層LL。具體而言，通過與平坦化層113相同的材料形成透鏡層LL(圖38A)。
在透鏡層LL上形成酚醛樹脂層116(圖38B)。酚醛樹脂層116是為了在后述的干式蝕刻時控制蝕刻速度并得到期望形狀的微透鏡而形成的。因此，酚醛樹脂層116的蝕刻速度優(yōu)選為比透鏡母模117M的蝕刻速度慢。另外，酚醛樹脂層116在通過熱回流形成后述的透鏡母模117M時，發(fā)揮熱回流的控制作用。
再者，在酚醛樹脂層116上形成感光性樹脂層117(圖38C)。感光性樹脂層117可以由例如具有堿性可溶性、感光性、熱回流性的丙烯樹脂形成。
接著，通過光刻工序?qū)⒏泄庑詷渲瑢?17做成矩形的圖案。接著，通過熱處理進行回流而變圓。由此，形成透鏡母模117M(圖38D)。
接著，以透鏡母模117M為掩模進行干式蝕刻處理。由此，在透鏡層LL上經(jīng)由酚醛樹脂層116轉(zhuǎn)印透鏡母模117M的形狀，形成微透鏡115(圖38E)。
通過以上說明的方法，能夠制造攝像部110。
另外，在攝像部110中，通過使透明濾光片114W與微透鏡115成為相同的材質(zhì)并做成將透明濾光片114W與微透鏡115一體化的構(gòu)造，能夠使制造工序簡單化。
具體而言，在本實施方式中，分別形成透明濾光片114W和用于形成微透鏡115的透鏡層LL，但如果透明濾光片114W與微透鏡115為相同的材質(zhì)，則能夠同時進行圖37D的工序和圖38A的工序。即，在圖37C的工序后，填充形成透明濾光片114W的部位，并且通過1次涂布形成含有紫外線吸收劑的透鏡層LL，使其覆蓋紅濾光片114R及黃濾光片114Y。然后，進行微透鏡115的形成工序。由此，能夠制造圖39所示那樣的透明濾光片114W與微透鏡115為一體化構(gòu)造的攝像部110A，能夠使制造工序簡單化。
此外，如圖40所示，如果是沒有形成平坦化層113的攝像部110B，則能夠進一步省略制造工序。
<第13實施方式>
圖41是表示本發(fā)明的第13實施方式涉及的攝像元件的結(jié)構(gòu)的示意圖，圖42是從入射光側(cè)看該實施方式涉及的攝像部110T中的濾色片114時的排列狀態(tài)的概念的圖。此外，圖43A及圖43B分別是圖41中的攝像部110T的VII-VII’剖視圖及VIII-VIII’剖視圖。
攝像部110T是在第11實施方式涉及的攝像部110中還具備補償濾光片114Blk的結(jié)構(gòu)。另外，補償濾光片114Blk是使可見光不透射而使紅外區(qū)域的光透射、由此提取紅外線的部件。為了方便，將接收經(jīng)由補償濾光片114Blk的光的受光元件稱作黑受光元件112Blk。
黑受光元件112Blk將根據(jù)接收到的光得到的電信號向紅運算部121R送出。
此外，作為補償濾光片114Blk的顏色材料，也可使用混合了C.I.Pigment Red 255、C.I.Pigment Yellow 139和C.I.Pigment Violet 23的材料。
另外，透明濾光片114W、黃濾光片114Y、紅濾光片114R、補償濾光片114Blk的1組對應于1個像素。此外，如果將透明濾光片114W、黃濾光片114Y、紅濾光片114R、補償濾光片114Blk分別表示為W、Y、R’、Blk，則形成例如圖42所示那樣的排列狀態(tài)的濾色片114。
紅運算部121R從紅受光元件112R和黑受光元件112Blk獲取電信號。由此，根據(jù)經(jīng)由紅濾光片114R接收的光的強度值與經(jīng)由補償濾光片114Blk接收的光的強度值，求出被補償?shù)募t色光的觀測數(shù)值。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，如果設由入射光受光元件112W、黃受光元件112Y、紅受光元件112R得到的光的強度值分別為Dw、Dy、Dr、Dblk，設藍色光、綠色光、被補償?shù)募t色光的觀測數(shù)值分別為Db、Dg、HDr，則下式(5)～(7)所示的運算式成立。
Db＝Dw-Dy ……(5)Dg＝Dy-Dr ……(6)HDr＝Dr-Dblk ……(7)即，本實施方式涉及的攝像部110T由于具有補償濾光片114Blk，所以能夠得到除去了紅外線影響的紅的觀測數(shù)值。由此，能夠得到接近于人的視覺靈敏度的紅色光的數(shù)據(jù)，所以能夠提供色平衡和色再現(xiàn)性良好的攝像元件。
此外，通過形成有補償濾光片114Blk的本發(fā)明的攝像元件，能夠提供除了具有消除上述紫外線的影響的效果以外，同具備紅外線截止濾光片的攝像元件相比靈敏度高、色再現(xiàn)性良好的小型攝像元件。
另外，在本實施方式中，補償濾光片114Blk如圖44所示，也可以通過例如作為紫的濾色片的紫濾光片114V和紅濾光片114R的光學重疊而構(gòu)成。紫濾光片114V可以利用例如C.I.Pigment Violet 23形成。
(補償濾光片)這里，對補償濾光片114Blk進行補充。
CCD或CMOS等固體攝像元件在人的可見光(例如400nm～700nm)以外的區(qū)域也具有高的靈敏度。特別是，對于比可見光波長區(qū)長的長波長側(cè)的波長區(qū)(以下稱作“紅外區(qū)域”，例如700nm～1100nm的波長區(qū))具有高的靈敏度。這里，通常的有機濾色片不具有紅外區(qū)域的光(紅外線)截止功能。因此，人的視覺靈敏度區(qū)域外(例如比700nm長的長波長側(cè))的光也入射到受光元件中，有時由攝像元件得到的觀測對象的色和人通過目視觀察的觀測對象的色不同。
在此，人的視覺靈敏度、受光元件的靈敏度(SPD靈敏度)、和理想的紅外線截止濾光片中的波長與透射率的關系，例如圖45所示。如果用紅外線截止濾光片將相當于該圖45所示的斜線部的波長范圍內(nèi)的入射光截止，則能夠再現(xiàn)接近于人的視覺靈敏度的色。另外，在紅外線截止濾光片中，有反射型和吸收型兩種。反射型的紅外線截止濾光片和吸收型紅外線截止濾光片中的光的波長與透射率的關系，例如圖46所示。
但是，在利用紅外線截止濾光片將紅外線截止的情況下，產(chǎn)生以下的問題。
首先，存在攝像元件的小型化難以實現(xiàn)的問題。例如，作為將紅外線截止濾光片插入到攝像元件的光學系統(tǒng)中的技術，可以舉出在特開2000-19322號公報及特開昭63-73204號公報中提出的技術。但是，在這些技術中，插入紅外線截止濾光片時使其覆蓋CMOS或CCD等的受光元件整體。因此，由于紅外線截止濾光片的厚度，難以實現(xiàn)包含有光學系統(tǒng)的攝像元件的小型化。例如，吸收型的紅外線截止濾光片具有1～3mm程度的厚度。
此外，存在制造成本的削減困難的問題。即，在使用濾色片作為照相機部件的情況下，需要將紅外線截止濾光片組裝到透鏡系統(tǒng)中的工序，所以制造成本的削減變得困難。
這樣的問題可以通過利用補償濾光片并利用運算消除紅外線的影響而解決。
此外，在具備光的三原色的濾色片(R、G、B)或補色系的濾色片(C、M、Y)的攝像元件中，存在如果使用紅外線截止濾光片則攝像元件的靈敏度下降的問題。這是因為，在使用了紅外線截止濾光片的攝像元件中，對所有的受光元件截止了紅外線。因此，有紅外線截止濾光片將550nm～700nm的可見光波長區(qū)的光吸收的情況，存在在具備了綠及紅的濾色片等的攝像元件中靈敏度下降的問題。
對于該問題，可以通過使用透明濾光片114W、黃濾光片114Y、紅濾光片114R、進一步還使用補償濾光片114Blk來解決。即，通過根據(jù)經(jīng)由透明濾光片114W、黃濾光片114Y、紅濾光片114R、補償濾光片114Blk得到的光的強度值來運算藍、綠、紅的光的觀測數(shù)值來實現(xiàn)，所以不導致靈敏度下降就能夠再現(xiàn)光的三原色。再者，由于使用補償濾光片114Blk，所以能夠僅從紅色光的觀測數(shù)值中除去紅外線的影響。
(第1實施例)以下，對本實施方式的一實施例涉及的固體攝像元件的制造方法進行說明。
首先，在形成有受光元件112及遮光膜、鈍化膜的半導體基板111上，旋轉(zhuǎn)涂布以染料濃度5％含有香豆素類染料的熱固化型的丙烯樹脂涂布液后，進行熱處理實現(xiàn)硬膜化。由此，形成由透明樹脂構(gòu)成的平坦化層113。該平坦化層113的硬膜后的分光特性成如圖47的a1所示。另外，為了比較，將香豆素類染料的染料濃度為1％及10％時的分光特性分別示于a2及a3。
接著，通過3次光刻工序的方法，分別形成黃濾光片114Y、紅濾光片114R、補償濾光片114Blk的濾色片。像素間距為2.5μm。另外，各濾光片的配置與圖42的例子相同。
用于形成黃濾光片114Y的彩色光阻劑(黃色樹脂層YL)，使用C.I.Pigment Yellow 139作為顏色材料，還使用將環(huán)己酮、PGMEA等有機溶劑、聚合物漆、單體、引發(fā)劑添加到感光性丙烯樹脂中的結(jié)構(gòu)。
用于形成紅濾光片114R的彩色光阻劑，使用C.I.Pigment Red177、C.I.Pigment Red 48:1、C.I.Pigment Yellow 139作為顏色材料。其他結(jié)構(gòu)與黃濾光片114Y的情況相同。
用于形成補償濾光片114Blk的彩色光阻劑，使用C.I.Pigment Red254、C.I.Pigment Yellow 139、C.I.Pigment Violet 23作為顏色材料。其他結(jié)構(gòu)與黃濾光片114Y的情況相同。
接著，在濾色片114上涂布與平坦化層113相同的丙烯樹脂涂布液，使其成為0.8μm的膜厚。然后，通過在200℃下加熱6分鐘進行硬膜化處理，形成透鏡層LL。接著，涂布1.0μm膜厚的酚醛樹脂，形成酚醛樹脂層116。該酚醛樹脂層116具有蝕刻控制功能及熱回流控制功能。進而，涂布具有堿性可溶性、感光性、熱流動性的丙烯樹脂(透鏡母模材料)，形成感光性樹脂層117。
接著，通過使用了顯影液的光刻工序，將感光性樹脂層117(透鏡母模材料)形成矩形圖案。然后，通過200℃的熱處理使其流動。由此，形成半球狀的透鏡母模117M。另外，可以按高度0.45μm、單側(cè)0.15μm的大致適當?shù)牧髁啃纬赏哥R母模間的間隙為0.35μm的平滑的半球狀透鏡母模117M。
最后，通過干式蝕刻裝置，使用氟隆類氣體C3F8和C4F8的混合氣體，以透鏡母模117M為掩模，進行蝕刻處理。由此，形成實質(zhì)上消除了透鏡問的間隙的窄透鏡間間隙的微透鏡115。
另外，在本實施例中使用的丙烯樹脂的蝕刻速率同構(gòu)成透鏡母模117M的樹脂相比，是1.2倍的較快的蝕刻速率。作為透鏡母模117M的基底樹脂的感光性樹脂層117，將表面粗糙度較小的微透鏡加工為窄間隙，能夠提高微透鏡115的開口率。如果使構(gòu)成透鏡母模117M的樹脂的蝕刻速率與感光性樹脂層117及透鏡層LL的蝕刻速率相同，則能夠?qū)⑽⑼哥R115的形狀加工成與透鏡母模117M大致相同的大小、形狀。
在這樣制造的攝像元件中，透明濾光片114W、黃濾光片114Y、紅濾光片114R、補償濾光片114Blk具有圖48所示的分光特性。在圖48中，b1、b2、b3、b4分別表示透明濾光片114W、黃濾光片114Y、紅濾光片114R、補償濾光片114Blk的分光特性。如圖48所示，各濾光片的分光特性曲線在短波長區(qū)中透射率較低，具有透射率的上升部。此外，在長波長區(qū)中透射率變高。因此成為大致S字狀。
此外，通過進行上述的(5)式～(7)式的色運算，能夠得到在外表上具有有圖49所示那樣的分光特性的藍、綠、紅的濾光片的攝像元件。在圖49中，c1、c2、c3分別表示外表上的藍、綠、紅的濾色片的分光特性。
另外，分光測量是如下進行的。
首先，測量受光元件112上的各濾色片114的膜厚及透明樹脂的膜厚(平坦化層113及透鏡層LL)。對于透明樹脂，在Si基板上形成膜，通過接觸式的膜厚計(Sloan公司制DektakIIA)測量其膜厚。
接著，在玻璃基板111上形成與測量的膜厚相同膜厚的透明樹脂及濾色片114，通過分光光度計(日立制作所制U-3400spectrophotometer)測量分光。此時，僅以玻璃基板(沒有濾色片及透明樹脂的玻璃基板)為基準，僅測量濾色片及透明樹脂的分光特性。此外，透射率的值是以折射率1.5的透明玻璃作為100％。
(第2實施例)在本實施例中，使用以染料濃度5％含有苯并三唑類染料的熱固化型的丙烯樹脂涂布液，將涂布液旋轉(zhuǎn)涂布而形成平坦化層113、透明濾光片114W、透鏡層LL。除此以外與第1實施例同樣地制造攝像元件。
這里，以染料濃度5％含有苯并三唑類染料的透明樹脂的分光特性，如圖50的d1所示。另外，為了比較，將苯并三唑類染料的染料濃度為1％及10％時的分光特性分別示于d2及d3。
在這樣制造的攝像元件中，透明濾光片114W、黃濾光片114Y、紅濾光片114R、補償濾光片114Blk的分光特性分別如圖51的e1、e2、e3、e4所示。
此外，通過進行上述的(5)式～(7)式的色運算，能夠得到在外表上具有具備圖52所示的分光特性的藍、綠、紅的濾光片的攝像元件。在圖52中，f1、f2、f3分別表示外表上的藍濾光片、綠濾光片、紅濾光片的分光特性。
這樣，通過使透明樹脂層(平坦化層113、透明濾光片114W、透鏡層LL)的分光特性變化，能夠設定短波長側(cè)的一半值。因此，能夠進行色特性的選擇(實際上接近于視覺靈敏度的色、或者與有機顏料同樣的色等)。
另外，作為副效果，能夠防止通過光刻法形成濾色片時的圖案曝光光反射到基板而產(chǎn)生的暈影。因此，能夠形成分辨率高的濾色片。
此外，在本實施例中，由于能夠使用補償濾光片114Blk通過運算處理除去紅外線的影響，所以能夠省略紅外線截止濾光片。
另外，從簡化攝像元件的制造的觀點來看，還能夠不考慮紅外線的影響，用同樣的方法制造不使用補償濾光片114Blk的結(jié)構(gòu)的攝像元件。在此情況下成為使用紅外線截止濾光片的結(jié)構(gòu)，但是在包含圖案曝光、顯影的光刻中，有能夠通過用于形成黃濾光片114Y的濾色片和用于形成紅濾光片114R的濾色片的兩次入色的省略工序進行加工的優(yōu)點。再者，如果使透明濾色片與微透鏡一體化，則能夠進一步省略工序。相對于此，為了形成在通常的攝像元件中使用的藍、綠、紅濾色片，需要3次的入色。
<第14實施方式>
本實施方式的攝像元件201至少具備兩個以上的濾光片，具備第1濾光片，對于比第1波長短的短波長側(cè)的光，具有抑制透射特性，對于比第1波長長的長波長側(cè)的光，具有透射特性；和第2濾光片，對于比第2波長長的長波長側(cè)的光，具有透射特性。另外，本實施方式涉及的各濾光片，在短波長區(qū)中具有抑制透射特性，在長波長區(qū)中具有透射特性。此外，在分光特性上，優(yōu)選具有大致S字狀的透射率曲線。
經(jīng)由第1濾光片及第2濾光片入射的光分別由第1受光元件及第2受光元件接收，變換為電信號。
具體而言，攝像元件201具備在350nm～750nm的波長區(qū)中顯示出10％以下透射率的第1波長區(qū)，并且具有在比該第1波長區(qū)長的長波長區(qū)的450nm～1100nm波長區(qū)中透射率為90％以上的濾光片F(xiàn)1～濾光片F(xiàn)7。另外，第1濾光片及第2濾光片是表示相對關系的名稱，濾光片F(xiàn)1～濾光片F(xiàn)7可以分別成為第1濾光片及第2濾光片。
濾光片F(xiàn)1～濾光片F(xiàn)7分別用于捕捉白色光(透明)、發(fā)綠的藍色光、黃綠色光、黃色光、橙色光、紅色光、紅外光(為了方便而表示為黑)。詳細地講，各濾光片F(xiàn)1～濾光片F(xiàn)7的分光特性分別如圖53的L1～L7所示。
另外，在本實施方式中，濾色片F(xiàn)1、F4、F6分別相當于透明濾光片2W、黃濾光片2Y、紅濾光片2R。
接著，說明求用于再現(xiàn)在各濾光片F(xiàn)1～濾光片F(xiàn)7中接收的入射光的觀測數(shù)值的方法。
首先，如果光入射到攝像元件201中，則經(jīng)由作為濾光片F(xiàn)1～濾光片F(xiàn)7的某一個的第1濾光片及第2濾光片，由對應的第1受光元件及第2受光元件接收入射光。將接收到的光變換為電信號。
接著，如圖54中表示概念那樣，根據(jù)由第1濾光片接收的光的數(shù)據(jù)值D1、和由第2濾光片接收的光的數(shù)據(jù)值D2，求出與第1濾光片及第2濾光片接收的光的波長區(qū)之差相對應的波長的數(shù)據(jù)值DC。
換言之，第1濾光片與第2濾光片構(gòu)成同各自的波長區(qū)之差對應的色的外表上的濾色片。
例如，根據(jù)濾光片F(xiàn)1(白)和濾光片F(xiàn)4(黃)能夠得到藍色的觀測數(shù)值Db。根據(jù)濾光片F(xiàn)4(黃)和濾光片F(xiàn)6(紅)能夠得到綠色的觀測值Dg。根據(jù)濾光片F(xiàn)6(紅)和濾光片F(xiàn)7(黑)能夠得到不受紅外線影響的紅色的數(shù)據(jù)值HDr。
這樣，能夠得到光的三原色的數(shù)據(jù)值，能夠再現(xiàn)接收到的入射光。
再者，例如通過對濾光片F(xiàn)2(發(fā)綠的藍)和濾光片F(xiàn)3(黃綠)進行減法處理，能夠得到發(fā)綠的藍色(交織有綠的藍色)的數(shù)值。通過濾光片F(xiàn)3(黃綠)與濾光片F(xiàn)4(黃)的減法處理，能得到黃綠色的數(shù)值。通過濾光片F(xiàn)4(黃)與濾光片F(xiàn)5(橙)的減法處理，能得到黃色的數(shù)值。通過濾光片F(xiàn)5(橙)與濾光片F(xiàn)6(紅)的減法處理，能得到橙色的數(shù)值。
即，根據(jù)上述的方法，通過使用由濾光片F(xiàn)1～濾光片F(xiàn)7中的第1濾光片和第2濾光片構(gòu)成的兩個濾光片，不僅再現(xiàn)了接收到的入射光，還能夠進行更細致的色的提取。
另外，在本實施方式中例示了濾光片F(xiàn)1～濾光片F(xiàn)7的7種，但并不限于此。即，只要是具有在350nm～750nm的波長區(qū)中顯示出10％以下的透射率的第1波長區(qū)、并且具有在比該第1波長區(qū)長的長波長區(qū)即450nm～1100nm波長區(qū)中透射率為90％以上的波長區(qū)的濾色片，本實施方式就不將其排除在外。
此外，本實施方式涉及的攝像元件201，可以通過干式蝕刻形成濾色片中的顏色材料含有比例最高的高比例濾色片，并且通過光刻法形成比高比例濾色片以外的低比例的濾色片來制造。
<第15實施方式>
在本實施方式中，包括濾色片、補償濾光片、透明濾光片的多個濾光片的透射率分別在不同的波長區(qū)中上升(增加)。
圖55是表示本實施方式涉及的攝像元件的一例的主視圖。在該圖55中，表示從光入射側(cè)看的攝像元件210的濾光片F(xiàn)1～F7的狀態(tài)的例子。濾光片F(xiàn)1～F7包括濾色片、補償濾光片、透明濾光片。
受光元件(光電變換元件)H1～H7分別經(jīng)由濾光片F(xiàn)1～F7接收入射光，將觀測數(shù)值E1～E7輸出給運算部62。
運算部220根據(jù)經(jīng)由濾光片F(xiàn)1～F7觀測的多個受光元件H1～H7的觀測數(shù)值E1～E7中的、經(jīng)由任意兩個濾光片觀測到的觀測數(shù)值，執(zhí)行減法處理，求出與該任意兩個濾光片的組對應的波長區(qū)的光的觀測數(shù)值，將計算出的觀測數(shù)值輸出。
圖56是表示攝像元件210中具備的濾光片F(xiàn)1～F7的光波長與透射率之間關系的例子的曲線圖。
本實施方式涉及的攝像元件210具備的多個濾光片F(xiàn)1～F7分別具有對比自己的透射率上升部分的波長WL1～WL7短的短波長側(cè)的光的透射進行抑制的特性，具有使比自己的透射率上升部分的波長WL1～WL7長的長波長側(cè)的光透射的特性。
在攝像元件210中，通過受光元件(光電變換元件)H1～H7觀測經(jīng)由濾光片F(xiàn)1～F7入射的光。運算部220輸入受光元件H1～H7的各自的觀測數(shù)值E1～E7。
濾光片F(xiàn)1～F7具有如下的分光曲線在比自己的透射率上升部分短的短波長區(qū)中為低透射率，在長波長區(qū)為高透射率，并且透射率以大致S字狀上升。濾光片F(xiàn)1～F7分別在不同的波長區(qū)中透射率上升。
在本實施方式中，濾光片F(xiàn)1是透明濾光片(例如無色透明的濾光片)。
濾光片F(xiàn)4是在光的黃成分的提取中使用的黃的濾色片。
濾光片F(xiàn)6是在光的紅成分的提取中使用的紅的濾色片。
濾光片F(xiàn)7是在可見光波長區(qū)中具有抑制光透射的特性、在比可見光波長區(qū)長的長波長側(cè)具有使光透射的特性的補償濾光片。
在光的透射率和波長的特性中，濾光片F(xiàn)2的透射率上升部分的波長WL2處于濾光片(透明濾光片)F1的透射率上升部分的波長WL1與濾光片F(xiàn)3的透射率上升部分的波長WL3之間。例如，使濾光片F(xiàn)2的透射率上升部分的波長WL2將濾光片(透明濾光片)F1的透射率上升部分的波長WL1與濾光片F(xiàn)3的透射率上升部分的波長WL3之間的波長區(qū)分為兩個區(qū)域。
此外，在光的透射率與波長的特性中，濾光片(黃濾光片)F4的透射率上升部分的波長WL4，處于濾光片F(xiàn)3的透射率上升部分的波長WL3與濾光片(紅濾光片)F6的透射率上升部分的波長WL6之間。
同樣，濾光片F(xiàn)5的透射率上升部分的波長WL5，處于濾光片F(xiàn)4的透射率上升部分的波長WL4與濾光片(紅濾光片)F6的透射率上升部分的波長WL6之間。
在光的透射率與波長的特性中，使濾光片(黃濾光片)F4的透射率上升部分的波長WL4，在比濾光片F(xiàn)5的透射率上升部分的波長WL5短的短波長側(cè)，透射率增加。例如，濾光片F(xiàn)4、F5的透射率上升部分的波長WL4、WL5，將濾光片F(xiàn)3的透射率上升部分的波長WL3與濾光片(紅濾光片)F6的透射率上升部分的波長WL6之間的波長區(qū)分為3個區(qū)域。
如上所述，運算部220對于經(jīng)由濾光片F(xiàn)1～F7觀測到的入射光的觀測數(shù)值E1～E7中的、經(jīng)由任意兩個濾光片觀測的入射光的觀測數(shù)值進行減法處理，求出與該任意兩個濾光片的組相對應的波長區(qū)的光的觀測數(shù)值。
例如，運算部220從經(jīng)由濾光片(透明濾光片)F1觀測到的觀測數(shù)值E1中減去經(jīng)由濾光片(黃濾光片)F4觀測到的觀測數(shù)值E4，輸出藍的觀測數(shù)值G1。
此外，例如運算部220從經(jīng)由濾光片(黃濾光片)F4觀測到的觀測數(shù)值E4中減去經(jīng)由濾光片(紅濾光片)F6觀測到的觀測數(shù)值E6，輸出綠的觀測數(shù)值G2。
此外，例如運算部220從經(jīng)由濾光片(紅濾光片)F6觀測到的觀測數(shù)值E6中減去經(jīng)由補償濾光片F(xiàn)7觀測到的觀測數(shù)值E7，輸出除去了紅外線影響(成分)的紅的觀測數(shù)值G3。
再者，運算部220通過使用濾光片F(xiàn)2、F4～F6，能夠求出更細致的色的觀測數(shù)值。
例如，運算部220從經(jīng)由濾光片F(xiàn)2觀測到的觀測數(shù)值E2中減去經(jīng)由濾光片F(xiàn)3觀測到的觀測數(shù)值E3，輸出交織有綠的藍的觀測數(shù)值G4。
例如，運算部220從經(jīng)由濾光片F(xiàn)3觀測到的觀測數(shù)值E3中減去經(jīng)由濾光片(黃濾光片)F4觀測到的觀測數(shù)值E4，輸出黃綠色的觀測數(shù)值G5。
例如，運算部220從經(jīng)由濾光片(黃濾光片)F4觀測到的觀測數(shù)值E4中減去經(jīng)由濾光片F(xiàn)5觀測到的觀測數(shù)值E5，輸出黃的觀測數(shù)值G6。
例如，運算部220從經(jīng)由濾光片F(xiàn)5觀測到的觀測數(shù)值E5中減去經(jīng)由濾光片(紅濾光片)F6觀測到的觀測數(shù)值E6，輸出橙色的觀測數(shù)值G7。
濾光片F(xiàn)1～F7的透射率優(yōu)選為，在光的波長為比750nm長的長波長側(cè)的情況下為90％以上。這是為了將紅外區(qū)域的光的成分截止，高精度地觀測人的可見光波長區(qū)的光成分的強度。
根據(jù)各個制造廠商的不同，受光元件(光電變換元件)H1～H7在短波長區(qū)的靈敏度有時存在差異。
在濾光片(透明濾光片)F1中附加紫外線吸收劑的情況下，使濾光片F(xiàn)1的透射率為50％的光的波長優(yōu)選為350nm～400nm之間(紫外區(qū)域)。因而，使濾光片F(xiàn)1～F7的透射率為50％的光的波長，優(yōu)選為350nm以上。
另一方面，在濾光片(透明濾光片)F1中沒有附加紫外線吸收劑的情況下，優(yōu)選的是，除了濾光片F(xiàn)1以外的其他濾光片F(xiàn)2～F7的透射率成為50％的光的波長為400m以上，濾光片F(xiàn)1的透射率在光的波長為400nm以上時是90％以上。
由此，能夠減輕受光元件H1～H7受各制造廠商的靈敏度差的影響，能夠在一定條件下得到藍的觀測數(shù)值。
此外，人的視覺靈敏度大約為波長400nm～700nm之間，為了調(diào)節(jié)紅區(qū)域的靈敏度并進行紅的觀測數(shù)值的調(diào)節(jié)，優(yōu)選使濾光片F(xiàn)1～F7的透射率為50％的光的波長是750nm以下。
通過以上的討論，在濾光片(透明濾光片)F1中附加了紫外線吸收劑的情況下，優(yōu)選的是，多個濾光片F(xiàn)1～F7在350nm～750nm的區(qū)域中光透射率具有50％以上的值，在光的波長為比約750nm長的長波長側(cè)的情況下，光透射率為90％以上。
此外，在濾光片(透明濾光片)F1中沒有附加紫外線吸收劑的情況下，優(yōu)選的是，除了濾光片F(xiàn)1以外的多個濾光片F(xiàn)2～F7在光的波長為400nm～750nm的區(qū)域中光透射率具有50％的值，在光的波長為比約750nm長的長波長側(cè)的情況下光透射率為90％以上，濾光片F(xiàn)1在比400nm長的長波長側(cè)的區(qū)域中光透射率為90％以上。
另外，在本實施方式中，在濾光片F(xiàn)1～F7的光入射側(cè)也可以設置微透鏡，濾光片F(xiàn)1與微透鏡也可以由相同的透明樹脂形成。
如以上說明，通過適當選擇在不同的波長區(qū)中透射率急劇增加的分光特性不同的濾光片(例如F1～F7)，將所選擇的濾光片配置在受光元件上，進行基于由受光元件得到的觀測數(shù)據(jù)的運算，從而，除了紅(R)、綠(G)、藍(B)以外，可以求出其他的更細致的色成分的觀測數(shù)值。
另外，上述各實施方式涉及的補償濾光片通過將紅顏料與紫顏料混合來制作，能夠形成為，在約660nm的波長時透射率成為50％。
此外，通過將紅顏料與青顏料混合而制作補償濾光片，能夠得到在約740nm的波長時透射率為50％的補償濾光片。
工業(yè)實用性根據(jù)本發(fā)明，能夠提供色平衡和色再現(xiàn)性良好的攝像元件。
權利要求
1.一種攝像元件，具備濾光片，用于提取入射光中的特定的色成分；受光元件，經(jīng)由上述濾光片觀測上述入射光，其特征在于，上述濾光片包括透明濾光片；黃濾光片，用于黃色成分的提??；紅濾光片，用于紅色成分的提取。
2.如權利要求1所述的攝像元件，其特征在于，上述受光元件還具備入射光受光元件，經(jīng)由上述透明濾光片觀測上述入射光；黃受光元件，經(jīng)由上述黃濾光片觀測上述入射光；紅受光元件，經(jīng)由上述紅濾光片觀測上述入射光；從由上述入射光受光元件觀測到的觀測結(jié)果中減去由上述黃受光元件觀測到的觀測結(jié)果，求出藍的觀測結(jié)果的運算單元；從由上述黃受光元件觀測到的觀測結(jié)果中減去由上述紅受光元件觀測到的觀測結(jié)果，求出綠的觀測結(jié)果的運算單元。
3.如權利要求1或2所述的攝像元件，其特征在于，還具備覆蓋上述黃濾光片和上述紅濾光片、并形成上述透明濾光片的透明平坦化層。
4.如權利要求3所述的攝像元件，其特征在于，還具備由上述透明平坦化層形成、用于將光聚光到上述受光元件上的微透鏡。
5.如權利要求1～4中任一項所述的攝像元件，其特征在于，上述透明濾光片在比400nm短的波長區(qū)吸收紫外線。
6.如權利要求1～5中任一項所述的攝像元件，其特征在于，上述透明濾光片具有如下分光特性對于具有365nm～420nm的波長區(qū)內(nèi)的任一波長的光，光透射率顯示出50％的值；并且在450nm以上的波長時，成為90％以上的光透射率。
7.如權利要求1～6中任一項所述的攝像元件，其特征在于，上述透明濾光片具有如下分光特性對于具有390nm～420nm的波長區(qū)內(nèi)的任一波長的光，光透射率顯示出50％的值；并且對于450nm以上的波長的光，成為90％以上的光透射率。
8.如權利要求1～7中任一項所述的攝像元件，其特征在于，上述透明濾光片、上述黃濾光片、上述紅濾光片以格子狀鄰接排列，形成色分離的一個單位；上述黃濾光片的像素數(shù)與上述透明濾光片及上述紅濾光片的合計像素數(shù)相等。
9.如權利要求1～7中任一項所述的攝像元件，其特征在于，上述濾光片還具備在可見光波長區(qū)中具有抑制透射特性、在比可見光區(qū)域長的波長側(cè)具有透射特性的補償濾光片。
10.如權利要求9所述的攝像元件，其特征在于，上述受光元件還具備經(jīng)由上述補償濾光片觀測上述入射光的補償受光元件；還具備從由上述紅受光元件觀測到的觀測結(jié)果中減去由上述補償受光元件觀測到的觀測結(jié)果，求出被補償?shù)募t的觀測結(jié)果的運算單元。
11.如權利要求9或10所述的攝像元件，其特征在于，上述補償濾光片在比可見光波長區(qū)長的波長側(cè)，具有與上述紅濾光片大致相同水平的透射特性。
12.如權利要求8～11中任一項所述的攝像元件，其特征在于，上述補償濾光片的光透射率與上述紅濾光片的光透射率之差，在光波長為約400nm～550nm的區(qū)域、以及比750nm長的波長區(qū)是約5％的范圍；上述補償濾光片在光波長為約630nm～750nm的區(qū)域，光透射率顯示出50％的值。
13.如權利要求8～12中任一項所述的攝像元件，其特征在于，上述補償濾光片通過多色的光學重疊而形成。
14.如權利要求13所述的攝像元件，其特征在于，上述補償濾光片通過紫與紅的兩色的光學重疊而形成。
15.如權利要求13所述的攝像元件，其特征在于，上述補償濾光片通過青與紅的兩色的光學重疊而形成。
16.如權利要求13～15中任一項所述的攝像元件，其特征在于，上述補償濾光片是層疊多個濾光片而形成。
17.如權利要求8～16中任一項所述的攝像元件，其特征在于，上述透明濾光片、上述黃濾光片、上述紅濾光片、上述補償濾光片以格子狀鄰接排列，形成色分離的一個單位。
18.如權利要求8～17中任一項所述的攝像元件，其特征在于，上述補償濾光片對于波長區(qū)為400nm～550nm的光顯示出5％以下的透射率；對于具有波長區(qū)620nm～690nm中的任一波長的光顯示出50％的透射率；對于波長700nm的光顯示出70％以上的透射率。
19.如權利要求8～18中任一項所述的攝像元件，其特征在于，上述補償濾光片由至少包含C.I.Pigment Violet 23、C.I.PigmentYellow 139的顏料的著色樹脂組合物形成。
20.如權利要求8～19中任一項所述的攝像元件，其特征在于，上述補償濾光片由至少包含C.I.Pigment Violet 23、C.I.PigmentYellow 139、C.I.Pigment Red 254的顏料的著色樹脂組合物形成。
21.如權利要求1～20中任一項所述的攝像元件，其特征在于，具備配置了上述受光元件的基板；在使入射光入射到上述受光元件上的區(qū)域以外的基板上的區(qū)域，設有用于抑制入射到上述受光元件中的入射光以外的光的反射及透射的遮光膜。
22.如權利要求21所述的攝像元件，其特征在于，上述遮光膜具有紫外線吸收功能。
23.如權利要求21或22所述的攝像元件，其特征在于，上述遮光膜具有紅外線吸收功能。
24.如權利要求21～23中任一項所述的攝像元件，其特征在于，在上述遮光膜上層疊了具有紫外線吸收功能與近紅外線吸收功能中的至少一個的膜。
25.一種攝像元件，用多個光電變換元件經(jīng)由多個濾光片接收入射光，其特征在于，具備第1濾光片，是上述多個濾光片中的一個，是包含在上述多個濾光片中的任意的濾光片，對于比第1波長短的波長側(cè)的光具有抑制透射特性，對于比上述第1波長長的波長側(cè)的光具有透射特性；第2濾光片，是上述多個濾光片中與上述第1濾光片不同的另一個濾光片，對于比第2波長短的波長側(cè)的光具有抑制透射特性，對于比上述第2波長長的波長側(cè)的光具有透射特性，其中，上述比第2波長短的波長側(cè)是比上述第1波長長的波長側(cè)；第1光電變換元件，是上述多個光電變換元件中的一個，經(jīng)由上述第1濾光片接收入射光；第2光電變換元件，是上述多個光電變換元件中與上述第1光電變換元件不同的另一個光電變換元件，經(jīng)由上述第2濾光片接收入射光；以及運算單元，對由上述第1光電變換元件觀測到的光的觀測數(shù)值與由上述第2光電變換元件觀測到的光的觀測數(shù)值進行減法處理，求出與上述第1濾光片和上述第2濾光片的波長區(qū)之差對應的色的光的觀測數(shù)值。
26.如權利要求25所述的攝像元件，其特征在于，上述第1波長是350nm～750nm波長區(qū)中的任一波長。
27.如權利要求25或26所述的攝像元件，其特征在于，上述第1濾光片是在光的波長比400nm長的波長側(cè)區(qū)域，光透射率為90％以上的透明濾光片；上述多個濾光片中的、具有光的透射率在最長的波長側(cè)上升的特性的濾光片，是在可見光波長區(qū)具有抑制透射特性、在比可見光波長區(qū)長的波長側(cè)具有透射特性的補償濾光片；除了上述補償濾光片以外的其他濾光片，在光的波長約為350nm～750nm的區(qū)域中，光透射率顯示出50％的值，在光的波長是比約750nm長的波長側(cè)的情況下，光透射率顯示出90％以上的值。
28.一種攝像裝置，具備攝像元件，檢測入射光中的具有特定波長區(qū)的光的強度值；運算單元，根據(jù)上述攝像元件檢測出的光的強度值再現(xiàn)入射光，其特征在于，上述攝像元件具備半導體基板；光電變換元件，形成在上述半導體基板上，用于接收入射光；透明濾光片，形成在上述光電變換元件上，使上述入射光透射；紅濾光片，形成在上述光電變換元件上，用于提取上述入射光中的紅色成分；黃濾光片，形成在上述光電變換元件上，用于提取上述入射光中的黃色成分；透明樹脂層，覆蓋上述濾色片而形成；以及微透鏡，形成在上述濾色片上；上述運算單元還具備從經(jīng)由上述透明濾光片接收的入射光的強度值中減去經(jīng)由上述黃濾光片接收的入射光的強度值而進行減法處理，運算入射光的藍色成分的值的單元；從經(jīng)由上述黃濾光片接收的入射光的強度值中減去經(jīng)由上述紅濾光片接收的入射光的強度值而進行減法處理，運算入射光的綠色成分的值的單元。
29.如權利要求28所述的攝像裝置，其特征在于，上述攝像元件還具備用于提取上述入射光中的紅外線成分的補償濾光片；上述運算單元還具備從經(jīng)由上述紅濾光片接收的入射光的強度值中減去經(jīng)由上述補償濾光片接收的入射光的強度值而進行減法處理，運算入射光的紅色成分的值的單元。
全文摘要
攝像元件(1)具備用于提取入射光中的特定色成分的濾光片(2)、和經(jīng)由濾光片(2)觀測入射光的入射光受光元件(3)。濾光片(2)包括透明濾光片(2W)、用于提取黃成分的黃濾光片(2Y)、和用于提取紅成分的紅濾光片(2R)。
文檔編號G02B5/20GK101044622SQ200680000688
公開日2007年9月26日 申請日期2006年5月12日 優(yōu)先權日2005年6月17日
發(fā)明者福吉健藏, 北村智史, 緒方啟介 申請人:凸版印刷株式會社