发明名称 影像感测器或显示单元用之多重微透镜系统
摘要 本发明揭示一种具有多重透镜的成像器或显示系统,该等透镜系形成、图案化及成形于一成像器或显示阵列中的一或多个像素上。该等多重透镜可改善折射至一光敏区域的光或从一显示像素扩散的光之集中。
申请公布号 TWI264580 申请公布日期 2006.10.21
申请号 TW093112974 申请日期 2004.05.07
申请人 麦克隆科技公司 发明人 大卫 威尔斯;欧瑞奇C 鲍堤格
分类号 G02B7/02 主分类号 G02B7/02
代理机构 代理人 陈长文 台北市松山区敦化北路201号7楼
主权项 1.一种光侦测系统,其包括:一光敏区域;以及一透镜结构,其用以将光聚焦至该光敏区域上;该透镜结构包括一第一透镜区域及一第二透镜区域,该等第一及第二透镜区域具有不同光学特性。2.如申请专利范围第1项之光侦测系统,其包括复数个该等透镜结构及复数个该等光敏区域,其中各该透镜结构系分别提供在该复数个该等光敏区域之各区域上。3.如申请专利范围第2项之光侦测系统,其中各该透镜结构之该第二透镜区域并非与其他透镜结构之该第二透镜区域邻近。4.如申请专利范围第2项之光侦测系统,其中该第一及第二透镜区域并非与其他该等透镜结构中的其他第一及第二透镜区域邻近。5.如申请专利范围第1项之光侦测系统,其中该第一透镜区域系形成于该第二透镜区域上。6.如申请专利范围第1项之光侦测系统,其中该第一透镜区域具有一圆形并系形成于该第二透镜区域上。7.如申请专利范围第6项之光侦测系统,其进一步包括配置于一阵列中的复数个该等光敏区域,各光敏区域具有一相关透镜结构。8.如申请专利范围第1项之光侦测系统,其中该第一透镜区域系形成于该第二透镜区域上并系成形为非球形。9.如申请专利范围第1项之光侦测系统,其中该透镜结构进一步包括一第三透镜区域。10.如申请专利范围第9项之光侦测系统,其进一步包括复数个该等光敏区域及复数个该等透镜结构,其中各该透镜结构系图案化并形成于该复数个光敏区域之一个别区域上。11.如申请专利范围第9项之光侦测系统,其中该第三透镜区域系形成于该第一透镜区域上。12.如申请专利范围第9项之光侦测系统,其中该第三透镜区域具有一圆形并系形成于该第一透镜区域上。13.如申请专利范围第9项之光侦测系统,其中该第三透镜区域系形成于该第一透镜区域上并系成形为非球形。14.如申请专利范围第9项之光侦测系统,其中该第一、第二及第三透镜区域具有不同折射率。15.如申请专利范围第1项之光侦测系统,其中该第一及第二透镜区域具有不同折射率。16.如申请专利范围第1项之光侦测系统,其中该光敏区域为一光二极体。17.如申请专利范围第1项之光侦测系统,其中该第二透镜区域折射由该第一透镜区域折射的光之一部分。18.如申请专利范围第1项之光侦测系统,其中该第一透镜区域系形成为与该第二透镜区域接触。19.如申请专利范围第1项之光侦测系统,其中该第一透镜区域具有大于该第二透镜区域的一直径。20.如申请专利范围第1项之光侦测系统,其中该第一透镜区域系形成并图案化于大于该第二透镜区域的该光敏区域之一部分上。21.如申请专利范围第1项之光侦测系统,其中该第一及第二透镜区域之一者折射并未入射至该第一及第二透镜区域之另一者上的入射光之一部分。22.如申请专利范围第1项之光侦测系统,其中该第一及第二透镜区域系分别由第一及第二材料形成。23.如申请专利范围第1项之光侦测系统,其中该第一及第二透镜区域系由相同材料形成,但具有不同几何形状。24.如申请专利范围第1项之光侦测系统,其中该第一及第二透镜区域分别具有用于入射光之一第一及第二光学焦距。25.如申请专利范围第1项之光侦测系统,其中该第一及第二透镜区域之至少一者系实质上成形为非球形。26.如申请专利范围第1项之光侦测系统,其中该第一及第二透镜区域之至少一者系实质上成形为圆形。27.如申请专利范围第1项之光侦测系统,其中该第一及第二透镜区域之至少一者系实质上成形为双凸透镜形。28.如申请专利范围第1项之光侦测系统,其中该第一及第二透镜区域之至少一者系实质上成形为卵形。29.如申请专利范围第1项之光侦测系统,其中该第一及第二透镜区域之至少一者系实质上成形为矩形。30.如申请专利范围第1项之光侦测系统,其中该第一及第二透镜区域之至少一者系实质上成形为六边形。31.如申请专利范围第1项之光侦测系统,其中第一透镜区域系形成于该第二透镜区域之一部分上,并直接与该部分接触,而且其中该第二透镜区域具有一环形光折射区域。32.如申请专利范围第1项之光侦测系统,其中第一透镜区域之一折射率大于该第二透镜区域之一折射率。33.如申请专利范围第1项之光侦测系统,其中该光敏区域为一CMOS成像器之一部分。34.如申请专利范围第1项之光侦测系统,其中该光敏区域为一CCD成像器之一部分。35.一种成像元件,其包括:一成像阵列,其包括复数个光敏区域;以及复数个透镜结构,其系提供在该光敏区域之个别者上的该成像阵列上;一个以上的透镜结构包括复数个微透镜,该等微透镜之至少一者包括复数个透镜区域,该等透镜区域之至少二者具有一不同折射特性。36.如申请专利范围第35项之成像元件,其中至少二透镜区域具有一圆形。37.如申请专利范围第36项之成像元件,其中各顶端透镜区域并非与其他顶端透镜区域接触。38.如申请专利范围第35项之成像元件,其中该复数个透镜区域之至少二者系成形为非球形。39.如申请专利范围第35项之成像元件,其中该光敏区域包括一光二极体。40.如申请专利范围第35项之成像元件,其中至少一透镜区域折射由至少一其他透镜区域折射的光之一部分。41.如申请专利范围第35项之成像元件,其中至少一透镜区域系形成为与另一透镜区域接触。42.如申请专利范围第35项之成像元件,其中该透镜结构之各结构并非与该透镜结构之其他结构邻近。43.如申请专利范围第42项之成像元件,其中该复数个透镜区域之一者具有大于另一相关透镜区域的一直径。44.如申请专利范围第35项之成像元件,其中一透镜结构中该复数个透镜区域之一上透镜区域并非与至少一其他透镜结构中的另一上透镜区域邻近。45.如申请专利范围第35项之成像元件,其中复数个该等透镜区域之一者系形成并图案化于大于相同透镜结构中另一透镜区域的该光敏区域之一部分上。46.如申请专利范围第35项之成像元件,其中该复数个透镜区域之一者折射并未入射至相同透镜结构内该等复数个透镜区域之另一者上的入射光之一部分。47.如申请专利范围第35项之成像元件,其中该复数个透镜区域系由一种以上的材料形成。48.如申请专利范围第35项之成像元件,其中该复数个透镜区域系由相同材料形成,但具有至少一不同几何形状。49.如申请专利范围第35项之成像元件,其中该复数个透镜区域之各区域皆具有入射光之一第一及第二光学焦距。50.如申请专利范围第35项之成像元件,其中该复数个透镜区域之一者系形成于另一透镜区域之一部分上并直接与该部分接触。51.如申请专利范围第35项之成像元件,其中该复数个透镜区域之一者具有一环形光折射区域。52.如申请专利范围第35项之成像元件,其中该光敏区域为一CMOS成像器之部分。53.如申请专利范围第35项之成像元件,其中该光敏区域为一CCD成像器之部分。54.如申请专利范围第35项之成像元件,其中一相同透镜结构内该复数个透镜区域之一者系形成于该复数个透镜区域之另一者上并直接与该另一者接触,而且具有一不同直径。55.如申请专利范围第54项之成像元件,其中一相同透镜结构内该等复数个透镜区域之至少一者包括一环形聚光区域。56.一种影像处理系统,其包括:一处理器,其系经由一滙流排与一记忆体元件耦合;以及一成像元件,其系与该滙流排耦合,该元件包括:一成像阵列,其包含复数个光敏区域;以及复数个透镜结构,其系提供在该光敏区域之个别者上的该成像阵列上,该透镜结构之至少一者包括复数个微透镜;该微透镜之至少一微透镜各包括复数个透镜区域,该透镜区域之至少二者具有一不同折射特性。57.如申请专利范围第56项之影像处理系统,其中该复数个透镜区域具有一圆形。58.如申请专利范围第56项之影像处理系统,其中该复数个透镜结构之一个以上者系成形为非球形。59.如申请专利范围第56项之影像处理系统,其中该透镜结构之至少一者的一顶端透镜区域并非与另一该透镜结构之一顶端透镜区域邻近。60.如申请专利范围第56项之影像处理系统,其中该复数个透镜区域之一者折射并未入射至该复数个透镜区域之另一者上的入射光之一部分。61.如申请专利范围第56项之影像处理系统,其中该复数个透镜区域系由一种以上的材料形成。62.如申请专利范围第56项之影像处理系统,其中该复数个透镜区域之一者包括一环形光折射区域。63.一种CMOS成像器,其包括:一光敏区域;以及一透镜结构,其系垂直定位于该光敏区域上;其中该透镜结构包括一第一及第二材料,其分别具有折射率N1及N2,其中N1>N2。64.如申请专利范围第63项之CMOS成像器,其进一步包括复数个该透镜结构及复数个该光敏区域,其中各该透镜结构系分别提供在该复数个该光敏区域上。65.如申请专利范围第63项之CMOS成像器,其中第一材料系形成于该第二材料上。66.如申请专利范围第64项之CMOS成像器,其中第一材料具有一圆形并系形成于该第二材料上。67.一种显示系统,其包括:复数个显示结构;以及一透镜结构,其系形成于该复数个显示结构之至少一者上,该透镜结构系调适成将来自该显示结构的光引向该透镜结构以外,该透镜结构包括一第一透镜区域及一第二透镜区域,该第一及第二透镜区域具有彼此不同的光学特性。68.如申请专利范围第67项之显示系统,其中该透镜结构之一者系置放于该复数个显示结构之各结构上。69.如申请专利范围第67项之显示系统,其中复数个该透镜结构系置放于该复数个显示结构之至少某些结构上。70.如申请专利范围第67项之显示系统,其包括一第一复数个该透镜结构及一第二复数个该等显示结构,其中该第一复数个透镜结构之各透镜结构系分别置放于该第二复数个显示结构之一显示结构上。71.如申请专利范围第70项之显示系统,其中该透镜结构之各结构的该第二透镜区域并非与其他透镜结构之该第二透镜区域邻近。72.如申请专利范围第70项之显示系统,其中该第一及第二透镜区域并非与其他该等透镜结构中其他第一及第二透镜区域邻近。73.如申请专利范围第67项之显示系统,其中该第一透镜区域系形成于该第二透镜区域上。74.如申请专利范围第67项之显示系统,其中该第一透镜区域具有一圆形并系形成于该第二透镜区域上。75.如申请专利范围第74项之显示系统,其中该复数个显示结构系配置于一阵列中,该复数个显示结构之各显示结构具有一相关透镜结构。76.如申请专利范围第67项之显示系统,其中该一透镜区域系置放于该第二透镜区域上并系成形为非球形。77.如申请专利范围第67项之显示系统,其中该透镜结构进一步包括一第三透镜区域。78.如申请专利范围第77项之显示系统,其中各该透镜结构系图案化并形成于该复数个显示结构之一个别结构上。79.如申请专利范围第77项之显示系统,其中该第三透镜区域系置放于该第一透镜区域上,并且其中该第二透镜区域系置放于该第一透镜区域与该第三透镜区域之间。80.如申请专利范围第77项之显示系统,其中该第三透镜区域具有一圆形并系置放于该第一透镜区域上。81.如申请专利范围第77项之显示系统,其中该第三透镜区域系置放于该第一透镜区域上并系成形为非球形。82.如申请专利范围第77项之显示系统,其中该等第一、第二及第三透镜区域具有彼此不同的折射率。83.如申请专利范围第67项之显示系统,其中该第一及第二透镜区域具有不同折射率。84.如申请专利范围第67项之显示系统,其中该显示结构为一主动矩阵液晶显示器中的一显示像素。85.如申请专利范围第67项之显示系统,其中该第二透镜区域折射由该第一透镜区域折射的光之一部分。86.如申请专利范围第67项之显示系统,其中该第一透镜区域系形成为与该第二透镜区域接触。87.如申请专利范围第67项之显示系统,其中该第一透镜区域具有大于该第二透镜区域的一直径。88.如申请专利范围第67项之显示系统,其中该第一透镜区域系形成并图案化于大于该第二透镜区域的该显示结构之一部分上。89.如申请专利范围第67项之显示系统,其中该第一及第二透镜区域之一者折射并未入射至该等第一及第二透镜区域之另一者上的入射光之一部分。90.如申请专利范围第67项之显示系统,其中该第一及第二透镜区域系分别由第一及第二材料形成。91.如申请专利范围第67项之显示系统,其中该第一及第二透镜区域系由相同材料形成,但具有不同几何形状。92.如申请专利范围第67项之显示系统,其中该第一及第二透镜区域之至少一者系实质上成形为非球形。93.如申请专利范围第67项之显示系统,其中该第一及第二透镜区域之至少一者系实质上成形为圆形。94.如申请专利范围第67项之显示系统,其中该第一及第二透镜区域之至少一者系实质上成形为双凸透镜形。95.如申请专利范围第67项之显示系统,其中该第一及第二透镜区域之至少一者系实质上成形为卵形。96.如申请专利范围第67项之显示系统,其中该第一及第二透镜区域之至少一者系实质上成形为矩形。97.如申请专利范围第67项之显示系统,其中该第一及第二透镜区域之至少一者系实质上成形为六边形。98.如申请专利范围第67项之显示系统,其中该第一透镜区域系形成于该第二透镜区域之一部分上并直接与该部分接触,而且其中该第二透镜区域具有一环形光折射区域。99.如申请专利范围第67项之显示系统,其中一第一及第二复数个该等透镜结构系置放于该复数个显示结构上,该第一复数个该等透镜结构具有带有一第一折射率的第一透镜区域,该第二复数个该等透镜结构具有带有一第二折射率的第二透镜区域。100.一种形成一成像器之一透镜结构的方法,该方法包括:形成具有一第一折射率的一第一复数个聚光区域于复数个光敏区域上;以及形成具有一第二折射率的一第二复数个聚光区域于该第一复数个聚光区域上。101.如申请专利范围第100项之方法,其中该第一复数个聚光区域之一折射率大于该第二复数个聚光区域之一折射率。102.如申请专利范围第100项之方法,其进一步包括分别形成复数个第三聚光区域于该第二复数个聚光区域上。103.如申请专利范围第100项之方法,其中该第一及第二复数个聚光区域之各区域系以一实质上圆形的形式形成于该光敏区域上。104.如申请专利范围第100项之方法,其中该聚光区域系以一半圆形的形式形成于该光敏区域上。105.如申请专利范围第100项之方法,其中该聚光区域系以一矩形的形式形成于该光敏区域上。106.如申请专利范围第100项之方法,其中该聚光区域系以一六边形的形式形成于该光敏区域上。107.如申请专利范围第100项之方法,其中该聚光区域系以一双凸透镜形的形式形成于该光敏区域上。108.如申请专利范围第100项之方法,其中该聚光区域系以一卵形的形式形成于该光敏区域上。109.如申请专利范围第100项之方法,其中该形成步骤包括热处理。110.如申请专利范围第100项之方法,其中该形成步骤包括烘烤。111.一种形成一成像器结构的方法,其包括:形成第一及第二光敏区域群组于一成像器基板上;形成具有一第一折射特性的一第一透镜区域于该第一群组之该光敏区域之各区域上;形成具有一第二折射特性的一第二透镜区域于该第一透镜区域之各区域上;以及形成至少一具有一折射特性的其他透镜区域于该第二群组之该第二光敏区域之各区域上。112.如申请专利范围第111项之方法,其中该第一透镜区域之折射率大于该第二透镜区域之折射率。113.如申请专利范围第111项之方法,其中该第一及第二透镜区域之至少一者系以一圆形的形式形成于该第一群组之该光敏区域上。114.如申请专利范围第111项之方法,其中该第一及第二透镜区域系以一圆形的形式形成于该第一群组之光敏区域上。115.如申请专利范围第111项之方法,其中该第一及第二透镜区域系以一半圆形的形式形成于该第一群组之光敏区域上。116.如申请专利范围第111项之方法,其中该第一及第二透镜区域系以一矩形的形式形成于该第一群组之光敏区域上。117.如申请专利范围第111项之方法,其中该第一及第二透镜区域系以一六边形的形式形成于该第一群组之光敏区域上。118.如申请专利范围第111项之方法,其中该第一及第二透镜区域系以一双凸透镜形的形式形成于该第一群组之光敏区域上。119.如申请专利范围第111项之方法,其中该第一及第二透镜区域系以一卵形的形式形成于该第一群组之光敏区域上。120.如申请专利范围第111项之方法,其中该形成步骤包括热处理。图式简单说明:图1显示依据本发明之一范例性具体实施例所构造的一微透镜结构之一部分的一断面图;图1A显示图1之具体实施例的一部分之一俯视图;图2显示依据本发明之另一方面所构造的一像素阵列之另一范例性具体实施例的一部分之一俯视图;图3显示图1之微透镜的一范例性具体实施例的一断面图;图4显示依据本发明之另一具体实施例所构造的一微透镜之另一范例性具体实施例的一断面图;图5显示依据本发明之一范例性具体实施例所构造的一微透镜之一俯视图;图6显示图5之微透镜的一断面图;图7显示依据本发明之一范例性具体实施例所构造的一成像器系统之一方块图;图8显示依据本发明之一范例性具体实施例所实行的一制造方法;图9显示依据本发明之另一范例性具体实施例所实行的一制造方法;图10显示依据本发明之另一范例性具体实施例所实行的一制造方法;以及图11显示依据本发明之另一范例性具体实施例所构造的一透镜之一断面图。
地址 美国