具光屏蔽的光學裝置的製作方法

2023-06-14 03:41:26

專利名稱：具光屏蔽的光學裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及光學裝置，特別涉及一種具光屏蔽(light shield)的光學裝置。
背景技術：
光學裝置(例如光學輸入裝置或光學輸出裝置)普遍使用於現今的電子系統中。 光學輸入裝置，例如半導體影像傳感器(如電荷耦合元件(CCD)或互補金屬氧化物半導體 (CMOS)影像傳感器)，普遍使用於照相機或攝影機中，用以將可見光的影像轉換為電子信 號。光學輸出裝置，例如平面顯示器(如液晶顯示器(LCD))，也普遍使用於現今電子裝置 內，用以顯示光學信息。反射式矽基液晶(liquid crystal on silicon,LC0S)顯示器為另 一種普遍使用的光學輸出裝置，此種反射式技術的解析度較一般液晶顯示器來得高，且成 本較低，因此常作為微型投影機(micro-projector)或微型顯示器(micro-display)的光 機(optical engine)構件。光學輸入裝置或光學輸出裝置通常具矩形外形，其內部為有源區域(active area，AA)，用以執行光學的輸入或輸出，而其周邊則為非有源區域(non-active area,NA)0 對於互補金屬氧化物半導體(CMOS)影像傳感器而言，其內部為感測區域，而圍繞感測區域 周邊的則是非感測區域。對於反射式矽基液晶(LC0S)顯示器而言，其內部為顯示區域，而 圍繞顯示區域的則是非顯示區域。傳統光學輸入裝置、光學輸出裝置的非有源區域(NA)可以是被遮蔽的，也可以是 未遮蔽的。即使非有源區域被遮蔽，該額外的遮蔽結構並無法有效防止光線對於有源區域 (AA)的幹擾。以傳統互補金屬氧化物半導體(CMOS)影像傳感器為例，通常於周邊或非感測 區域形成有藍色濾光片(CF-B)。藍色濾光片的材料並無法有效阻隔或吸收入射光，因而常 常漏光至感測區域造成噪聲，因而降低感測區域的影像信號的質量。又以反射式矽基液晶 (LC0S)顯示器為例，來自外界的光線或反射自底部金屬(或電路)層的光線往往造成雜散 光的幹擾，因而降低影像的顯示質量。鑑於傳統光學輸入裝置、光學輸出裝置無法有效防止有源區域的光線幹擾情形， 因此亟需提出一種新穎機制，用以實質地解決幹擾問題。

發明內容
鑑於上述，本發明實施例的目的之一在於提出一種具光屏蔽的光學裝置，用以有 效地防止有源區域的光線幹擾情形，因而提升影像感測或顯示的質量。根據本發明實施例之一，互補金屬氧化物半導體(CMOS)影像傳感器包含形成於 半導體基板的光二極體，及位於感測區域內的彩色濾光片，其對準形成於光二極體上方。光 屏蔽形成於非感測區域，用以防止滲漏光線對感測區域產生幹擾。光屏蔽與彩色濾光片形 成於同一層，且光屏蔽包含黑顏料或碳。根據本發明另一實施例，反射式矽基液晶(LC0S)顯示器包含形成於半導體基板 上的金屬層，及位於顯示區域內的彩色濾光片，其形成於金屬層上方。光屏蔽形成於非感測
3區域，用以防止滲漏光線對顯示區域產生幹擾。光屏蔽與彩色濾光片形成於同一層，且光屏 蔽包含黑顏料或碳。


圖1A顯示本發明實施例的一的互補金屬氧化物半導體(CMOS)影像傳感器的平面 圖；圖1B顯示沿圖1A剖面線1B-1B，的剖面圖；圖2A顯示本發明另一實施例的反射式矽基液晶(LC0S)顯示器的平面圖；圖2B顯示沿圖2A剖面線2B-2B，的剖面圖。
具體實施例方式圖1A顯示本發明實施例之一的互補金屬氧化物半導體(CMOS)影像傳感器(簡稱 為CIS)的平面圖。圖1B則顯示沿圖1A剖面線1B-1B』的剖面圖。雖然以互補金屬氧化物 半導體(CMOS)影像傳感器作為示例，然而本發明也可適用於其它光學輸入裝置。根據圖1A所示的平面圖，互補金屬氧化物半導體(CMOS)影像傳感器具有(但 不限定於)矩形的形狀。其內部(矩形)區域為有源區域(AA) 10，用以執行光學輸入工 作(在本例中為影像感測)，因此通常又稱為感測區域。圍繞於感測區域10的為非有源區 域(NA) 12，通常又稱為非感測區域。在本實施例中，非感測區域12的邊緣與整個互補金屬 氧化物半導體(CMOS)影像傳感器的邊緣相隔一距離。本實施例的非感測區域12具環狀 (ring)或迴路(loop)形狀。然而，在其它實施例中，非感測區域12也可以是向外延伸而接 於整個互補金屬氧化物半導體(CMOS)影像傳感器的邊緣。參閱圖1B，光二極體14及周邊電路15形成於半導體基板13內。紅/綠/藍彩 色濾光片(CF-RGB) 16對準形成於光二極體14上方。在本實施例中，位於非感測區域12的 光屏蔽(light shield) 17與彩色濾光片16形成於同一層。光屏蔽17可實質地防止感測 區域10內的光線幹擾情形。其中，光屏蔽17可阻隔或吸收入射光，因而得以防止光線漏至 感測區域10內。光屏蔽17的組成可包含(但不限定於)黑顏料(black pigment)或碳。 微透鏡(micro-lens)層(簡稱ML層)18形成於彩色濾光片16上方。為了讓互補金屬氧 化物半導體(CMOS)影像傳感器的表面平坦，可形成一或多個平坦層，例如平面(planar)層 或平滑(smooth)層，於彩色濾光片16的上、下表面。在本實施例中，於基板13與彩色濾光 片16之間形成平面層(P層)19A，並於彩色濾光片16與微透鏡層18的間形成平滑層(S 層)19B。圖2A顯示本發明另一實施例的反射式矽基液晶(LC0S)顯示器的平面圖。圖2B 則顯示沿圖2A剖面線2B-2B』的剖面圖。雖然以反射式矽基液晶(LC0S)顯示器作為示例， 然而本發明也可適用於其它光學輸出裝置。根據圖2A所示的平面圖，反射式矽基液晶(LC0S)顯示器具有(但不限定於)矩 形的形狀。其內部(矩形)區域為有源區域(AA) 20，用以執行光學輸出工作(在本例中為 影像顯示)，因此通常又稱為顯示區域。圍繞於顯示區域20的為非有源區域(NA) 22，通常 又稱為非顯示區域。在本實施例中，非顯示區域22的邊緣接於整個反射式矽基液晶(LC0S) 顯示器的邊緣。然而，在其它實施例中，非顯示區域22可具環狀(ring)或迴路(loop)形狀，其邊緣可與整個反射式矽基液晶(LC0S)顯示器的邊緣相隔一距離。參閱圖2B，金屬(例如鋁)層25形成於半導體基板23上。紅/綠/藍彩色濾光 片(CF-RGB)甚至是白色濾光片(CF-W) 26形成於金屬層25上方。在本實施例中，位於非 顯示區域22的光屏蔽(light shield)27與彩色濾光片26形成於同一層。光屏蔽27可 實質地防止顯示區域20內的光線幹擾情形。其中，光屏蔽27可防止滲漏光線進入顯示區 域20或者防止反射自金屬層25的雜散光進入顯示區域20。光屏蔽27的組成可包含(但 不限定於)黑顏料(black pigment)或碳。彩色濾光片26和金屬層25之間還可形成保護 (passivation)層24。彩色濾光片26和光屏蔽27頂部還可形成塗布(overcoat)層28。 液晶層21設於塗布層28上方，再以玻璃29覆蓋液晶層21。以上所述僅為本發明的優選實施例而已，並非用以限定本發明的權利要求範圍； 凡其它未脫離發明所揭示的精神下所完成的等效改變或修飾，均應包含在下述的權利要求 範圍內。
權利要求
1.一種具光屏蔽的光學裝置，包含有源區域，用以執行光學輸入或光學輸出工作； 非有源區域，圍繞所述有源區域並位於所述光學裝置的周邊；及 光屏蔽，形成於所述非有源區域，用以防止滲漏光線對所述有源區域產生幹擾； 其中所述光屏蔽與所述有源區域的彩色濾光片形成於同一層，且所述光屏蔽包含黑顏 料或碳。
2.如權利要求1所述的具光屏蔽的光學裝置，其中所述光屏蔽阻隔或吸收所述滲漏光線。
3.一種具光屏蔽的互補金屬氧化物半導體影像傳感器，包含 半導體基板；多個光二極體，形成於所述半導體基板內；彩色濾光片，對準形成於所述光二極體上方，所述彩色濾光片位於感測區域內；及 光屏蔽，形成於非感測區域，用以防止滲漏光線對所述感測區域產生幹擾； 其中所述光屏蔽與所述彩色濾光片形成於同一層，且所述光屏蔽包含黑顏料或碳。
4.如權利要求3所述的具光屏蔽的互補金屬氧化物半導體影像傳感器，其中所述光屏 蔽阻隔或吸收所述滲漏光線，用以防止所述滲漏光線進入所述感測區域。
5.如權利要求3所述的具光屏蔽的互補金屬氧化物半導體影像傳感器，還包含微透鏡 層，形成於所述彩色濾光片上方。
6.如權利要求3所述的具光屏蔽的互補金屬氧化物半導體影像傳感器，還包含一或多 個平坦層，形成於所述彩色濾光片的上或下表面。
7.一種具光屏蔽的反射式矽基液晶顯示器，包含 半導體基板；金屬層，形成於所述半導體基板上；彩色濾光片，形成於所述金屬層上方，所述彩色濾光片位於顯示區域內；及 光屏蔽，形成於非感測區域，用以防止滲漏光線對所述顯示區域產生幹擾； 其中所述光屏蔽與所述彩色濾光片形成於同一層，且所述光屏蔽包含黑顏料或碳。
8.如權利要求7所述的具光屏蔽的反射式矽基液晶顯示器，其中所述光屏蔽防止滲漏 光線進入所述顯示區域或者防止反射自所述金屬層的雜散光進入所述顯示區域。
9.如權利要求7所述的具光屏蔽的反射式矽基液晶顯示器，還包含保護層，形成於所 述彩色濾光片與所述金屬層之間。
10.如權利要求7所述的具光屏蔽的反射式矽基液晶顯示器，還包含塗布層，形成於所 述彩色濾光片和所述光屏蔽上。
11.如權利要求10所述的具光屏蔽的反射式矽基液晶顯示器，還包含液晶層，設於所 述塗布層上，且覆蓋一玻璃於所述液晶層上。
全文摘要
一種具光屏蔽的光學裝置，其包含有源區域以執行光學輸入或光學輸出工作，及非有源區域，其圍繞有源區域並位於光學裝置的周邊。光屏蔽形成於非有源區域，用以防止滲漏光線對有源區域產生幹擾。光屏蔽與有源區域的彩色濾光片形成於同一層，且光屏蔽包含黑顏料(black pigment)或碳。
文檔編號H01L27/146GK101997012SQ200910165900
公開日2011年3月30日 申請日期2009年8月12日 優先權日2009年8月12日
發明者王藝華, 羅育倫 申請人:奇景光電股份有限公司