[发明专利]用于多光谱图像传感器的复合型滤光结构

说明书

本发明公开了一种用于多光谱图像传感器的复合型滤光结构，包括基底，所述基底上设置有金属孔层，所述金属孔层上设置有介质覆盖层，所述金属孔层上设置周期性排列的孔单元，所述孔单元包括至少两组不同形状的金属孔。本发明在结构各层厚度不变的情况下，改变结构参数可实现红绿蓝三原色及近红外波段的输出，避免了制备工艺中的多次光刻步骤，采用金属圆孔与金属十字孔复合的滤光结构，相比一般的金属孔滤光结构可协调的结构参数更多，能够更细微地调控光谱的中心波长、带宽、透射率等性能，同时结构在入射光15°入射角范围内具有良好的角度宽容性。

技术领域

本发明涉及滤光结构，具体涉及一种用于多光谱图像传感器的复合型滤光结构。

背景技术

彩色滤光片是一种在可见光范围内选择性透射或反射特定波长的入射光而呈现颜色的滤光器件，被广泛应用于薄膜晶体管液晶显示器(TFT-LCD)、图像传感器等显示器件中。传统的彩色滤光片是基于有机颜料制备的，不同的颜色区需使用不同的光刻胶颜料。由于液晶显示器和图像传感器的滤光层中各颜色区呈像素型分布，导致滤光层的制备需要多次的涂胶、曝光、显影等步骤，工艺十分繁琐。有机颜料中含有苯、重金属、卤化物等物质，对人体和环境都有危害，不符合绿色发展的理念。此外，颜料对紫外线的照射十分敏感，容易分解，进而产生褪色的问题。

超表面结构是一种能够对入射波位相、振幅、偏振态等参数进行调控的人工材料，利用金属超表面的等离子体共振效应可以对入射波的某个波段实现异常透射或反射，达到滤光的功能。相较于传统滤光片的多次光刻工艺，超表面结构能够通过一次光刻工艺来制备，大大简化了工艺流程。但是目前针对超表面结构滤光的研究中，结构的形状单一，使得透射或反射光谱的中心波长、带宽、透射率或反射率等性能可协调的范围有限，仅通过调整有限的滤光结构参数往往不能得到较好的光谱或者预期的颜色输出。此外，目前超表面滤光结构多用于红绿蓝三通道成像，不能满足多光谱成像的要求。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种多光谱图像传感器的复合型滤光结构，解决现有滤光结构性能可协调范围有限，通过调节结构参数无法得到较好的光谱和预期颜色。

技术方案：本发明所述的一种用于多光谱图像传感器的复合型滤光结构，包括基底，所述基底上设置有金属孔层，所述金属孔层上设置有介质覆盖层，所述金属孔层上设置周期性排列的孔单元，所述孔单元包括至少两组不同形状的金属孔。

其中，所述金属孔包括圆孔和十字孔，所述圆孔和十字孔呈间隔排列。

为了可见光范围内特定波长的光透过，所述十字孔长度为100-200nm，宽度为40nm-80nm，圆孔直径为80-140nm，间隔周期为120nm-220nm。

为了近红外范围内特定波长的光透过，所述十字孔长度为250-300nm，宽度为40nm-80nm，圆孔直径为150-200nm，间隔周期为300nm-350nm。

为提供对结构的支撑，所述基底采用石英玻璃或柔性透明材料制成。

为产生等离子体共振效应，所述金属孔层采用金、银、锗、钛或铝制成。

为了保护结构及增强金属上下表面的等离子体共振，所述介质覆盖层采用二氧化硅、氮化硅、PMMA、氟化镁或氧化铝制成。

所述金属孔层的厚度为100nm～200nm。

所述介质覆盖层的厚度为50nm～200nm。

一种多光谱图像传感器，包括所述的复合型滤光结构及感光元器件，所述复合型滤光结构集成于所述感光元器件上。