固态成像装置和电子设备制造方法及图纸

提供了一种固态成像装置，其包括由双折射材料形成的透明基板，该双折射材料具有在垂直于光接收表面的方向上的高折射率和在平行于光接收表面的方向上的低折射率，该透明基板设置在光接收表面上。还提供了一种包括该固态成像装置的电子设备。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】提供了一种固态成像装置，其包括由双折射材料形成的透明基板，该双折射材料具有在垂直于光接收表面的方向上的高折射率和在平行于光接收表面的方向上的低折射率，该透明基板设置在光接收表面上。还提供了一种包括该固态成像装置的电子设备。【专利说明】固态成像装置和电子设备 相关申请的交叉引用 本申请要求2013年4月1日提交的日本优先权专利申请JP2013-076282的权益， 其全部内容通过引用结合于此。
本专利技术涉及固态成像装置和电子设备，特别是，涉及以低成本实现小像素尺寸和 分辨率改善而不限制设计自由度的固态成像装置和电子设备。
技术介绍
近年来，已经小型化了成像传感器中的像素。通过小型化像素，增加了每个芯片的 像素数量。结果，提供了分辨率改善的图像。 对于小型化像素，提出了一种构造，其内层透镜或光学波导设置为使足够的光入 射到每个像素中的光接收部分上(例如，见日本专利申请提前公开第2003-203694号、第 2005-294749 号和第 2007-180208 号）。 当分辨力的1/2小于像素尺寸时，通过仅减小像素尺寸可提供高分辨率。分辨率 由设置在成像传感器外部的成像透镜的衍射极限或像差决定。当具有相同亮度的两个点光 源设置在几乎相同的位置且由成像传感器上的透镜进行成像时，由于衍射极限和像差，成 像不具有点而是具有峰，其中该峰具有一定的宽度。分辨力可定义为两个峰之间的最小可 辨别宽度。 例如，采用瑞利（Rayleigh)极限。当峰高度定义为1且两个峰在1/e (=0· 368) 处相交时，两个峰的结合曲线的谷为〇. 735,这是分辨极限。两个峰之间的距离定义为分辨 力。 当像素尺寸大于分辨力的1/2时，分辨力由像素尺寸决定。这由奈奎斯特 (Nyquist)定理限定。这里，将原始信号中包括的最大频率成分定义为f。当原始信号以2f 或更大的频率增益时，原始信号可完全复原。 在普通的照相机中，如果F值大于5. 6,则分辨力是由透镜的衍射极限限定的比 率，并且如果F值低于5. 6,则分辨力是由透镜的像差限定的比率。安装在紧凑数字相机、摄 像机和移动电话上的照相机的F值通常在1. 2至5. 6的范围内。因此，分辨力是由透镜的 像差限定的比率。 当F值在5.6至8的范围内时，提供最佳分辨率。此时，分辨力为约4μπι。由奈奎 斯特定理，像素尺寸应为2 μ m。这意味着分辨率饱和，并且即使减小像素尺寸，分辨率也不 能变得更好。 例如，提出了这样的技术，折射率大于1的透明基板粘附到成像传感器，因此由衍 射极限所限制的分辨力比率或者由透镜像差限制的分辨力比率降低，结果得到改善的分辨 率(见日本专利申请提前公开第2010-161180号）。 再者，提出了这样的技术，光学部件构造为具有平面板部分和凸出曲面部分，并且 波导用在平面板部分中，因此改善了分辨率(见日本专利申请提前公开第2011-135096号)。 然而，在日本专利申请提前公开第2010-161180号中描述的技术中，如果玻璃基 板等增厚至厘米级而进行安装，则分辨率没有得到足够改善。因此限制了成像透镜系统。 在日本专利申请提前公开第2011-135096号中描述的技术中，光学部件应以良好 的精确度粘附每个像素。这样的技术困难可能会增加成本。 如上所述，在包括成像传感器和诸如成像透镜的光学系统的现有固态成像装置 中，对通过改变成像传感器(半导体芯片）的构造来改善分辨率有所限制。
技术实现思路
所期望的是以低成本实现小像素尺寸和分辨率改善而不限制设计自由度。 根据本专利技术的第一实施例，所提供的固态成像装置包括由双折射材料形成的透明 基板，该双折射材料具有在垂直于光接收表面的方向上的高折射率和在平行于芯片表面的 方向上的低折射率，透明基板设置在光接收表面上。 双折射材料的高折射率ne和低折射率η。的折射率比ne/n。可为1. 1或更大。 双折射材料可为无机材料。 无机材料可为石英、Ti02、方解石或铌酸锂。 双折射材料可为有机材料。 有机材料可为聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA)、聚碳酸酯树脂（PC)、聚苯乙烯（PS)、丙 烯腈-苯乙烯（AS树脂）或聚甲基丙烯酸类苯乙烯（MS树脂)。 双折射材料可具有电介质多层结构，该电介质多层结构结合了具有不同相对介电 常数的材料。 电介质多层结构可通过结合具有不同相对介电常数的材料来构成，以使具有相同 相对介电常数的材料的每个区域为500nm或更小。 电介质多层结构可通过将该具有相同相对介电常数的材料布置成格子形、六边 形、八边形或柱形状而形成。 双折射材料可具有折射率色散，以使该折射率对于具有短波长的光是高的并且对 于具有长波长的光是低的。 双折射材料可具有40或更小的阿贝数。 根据本专利技术的第二实施例，所提供的电子设备包括由双折射材料形成的透明基 板，该双折射材料具有在垂直于光接收表面的方向上的高折射率和在平行于该光接收表面 的方向上的低折射率，该透明基板设置在该光接收表面上。 根据本专利技术的第一和第二实施例，在光接收表面上设置由双折射材料形成的透明 基板，该双折射材料具有在垂直于光接收表面的方向上的高折射率和在平行于芯片表面的 方向上的低折射率。 根据本专利技术的第三实施例，所提供的固态成像装置包括由具有折射率色散的材料 形成的透明基板，以使该折射率对于具有短波长的光是高的并且对于具有长波长的光是低 的，该透明基板设置在光接收表面上。 具有折射率色散的材料可具有40或更小的阿贝数。 具有折射率色散的材料可为聚碳酸酯树脂（PC)、聚苯乙烯（PS)、丙烯腈-苯乙烯 (AS树脂)、聚甲基丙烯酸类苯乙烯（MS树脂)、玻璃基材料或Ti02。 根据本专利技术的第四实施例，所提供的电子设备包括固态成像装置，该固态成像装 置包括透明基板，该透明基板由具有折射率色散的材料形成，以使该折射率对于具有短波 长的光是高的并且对于具有长波长的光是低的，该透明基板设置在该光接收表面上。 根据本专利技术的第三和第四实施例，光接收表面上设置有具有折射率色散的材料形 成的透明基板，以使该折射率对于具有短波长的光是高的并且对于具有长波长的光是低 的。 根据本专利技术，可以以低成本实现小像素尺寸和分辨率改善而不限制设计自由度。 如附图所示，根据本专利技术下面最优实施例的详细描述，本专利技术的这些和其它的目 标、特征和优点将变得更加明显易懂。 【专利附图】【附图说明】 图1是用于示出成像传感器的分辨力的示意图； 图2是图1右侧所示的放大的图表； 图3是示出分辨力和透镜的F值之间关系的图表，其是普通照相机的分辨率的准 则； 图4是示出根据本专利技术实施例的固态成像装置构造的透视图； 图5是示出成像透镜系统的像差的示意图； 图6是用于示出其上设置双折射透明基板的成像透镜系统的像差变化的示意图； 图7是图6中传感器芯片和双折射透明基板的放大图； 图8是用于示出双折射透明基板的双折射性的示意图； 图9是双折射透明基板的部分放大图； 图10是用于不出入射表面和偏振方向之间关系的不意图； 图1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种固态成像装置，包括：由双折射材料形成的透明基板，该双折射材料具有在垂直于光接收表面的方向上的高折射率和在平行于该光接收表面的方向上的低折射率，该透明基板设置在该光接收表面上。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：户田淳，
申请(专利权)人：索尼公司，
类型：发明
国别省市：日本;JP