影像感測器用晶載彩色光阻色材

在相機,智慧型手機等使用的影像感測器用色材的介紹。

產品諮詢

影像感測器為半導體,會將透過相機鏡片的光線明暗轉換為電子訊號。以人眼來比喻的話,就是具有與視網膜相同的功能,透過影像感測器,可將進入相機的光以圖片(影像)方式重現。
影像感測器大致分為「CMOS」與「CCD」這兩種規格。以往畫質清晰逼真的CCD都用於數位單眼相機等產品,而耗電量少且容易小型化的CMOS,則用於手機與小型數位相機等產品。規格依據產品用途,分別使用這兩種規格。不過近年來業界研發出足以匹敵CCD畫質的CMOS影像感測器,因此目前的智慧型手機與所有相機幾乎都採用CMOS。

影像感測器用晶載彩色光阻色材

何謂影像感測器

彩色濾光片不僅運用於FPD,也使用在智慧型手機與數位相機內建的小型晶片(半導體)當中。數位相機等的畫質更受到「影像感測器」性能左右。

影像感測器為半導體,會將透過相機鏡片的光線明暗轉換為電子訊號。以人眼來比喻的話,就是具有與視網膜相同的功能,透過影像感測器,可將進入相機的光以圖片(影像)方式重現。

影像感測器大致分為「CMOS」與「CCD」這兩種規格。以往畫質清晰逼真的CCD都用於數位單眼相機等產品,而耗電量少且容易小型化的CMOS,則用於手機與小型數位相機等產品。規格依據產品用途,分別使用這兩種規格。不過近年來業界研發出足以匹敵CCD畫質的CMOS影像感測器,因此目前的智慧型手機與所有相機幾乎都採用CMOS。

影像感測器的構造

影像感測器的構造

影像感測器的斷面圖

影像感測器是由晶載鏡片與彩色濾光片,光電二極體這3層組成。晶載鏡片是由許多微透鏡排列成單片紙狀的產品,因此可提升聚光能力,大幅提高影像感測器的靈敏度。

每一個微透鏡都與彩色濾光片的子像素(RGB中的其中一種)對應,通過濾光片時就能賦予光R(紅),G(綠),B(藍)其中一種的色彩資訊。光電二極體的光接收元件會捕捉色彩與光的明暗(強弱)資訊,並轉換為電子訊號後記錄成圖片。

晶載用彩色濾光片除了上述說明的原色濾光片(紅,綠,藍)之外,還有補色濾光片(黃,藍綠,紫紅,綠),按照影像感測器的用途分別使用不同的濾光片。原色濾光片因色彩鮮明而用於(靜態攝影用)數位相機等產品,補色濾光片則因解析度佳而運用在影片攝影機等各種產品。

晶載用彩色濾光片的種類

影像感測器的用途

影像感測器不僅用在數位相機與智慧型手機等一般家電產品,還運用於監視攝影機與車載攝影機,內視鏡等特殊用途所使用的攝影機裡。由於感測器的進步,開始能檢測到紅外線等非可見光(人眼能夠捕捉到的光),因此可拍攝先前無法捕捉到的各種影像與圖片。

監視攝影機

在光線低的夜晚所拍攝的影像(圖片)原本是黑白影像,但加入物體所散發出來的紅外線資訊後,就能呈現出有如白天拍攝般的鮮明色彩。能夠更清楚地辨識人臉的形狀與服裝顏色等等。

車載攝影機(夜視模式)

夜視模式是為了防止夜間汽車意外事故而研發的系統。檢測從人體等散發出的紅外線,並呈現在顯示器上,因而能夠察覺頭燈無法觸及,距離200公尺以外的行人與障礙物。

內視鏡攝影機(膠囊型攝影機)

長約25公厘左右,像藥丸一樣可以吞嚥的攝影機。既有的內視鏡攝影機無法抵達的部位,也無須透過開腹就能夠拍攝胃腸的內壁,確認症狀。

晶載彩色光阻必須具備的特性

隨著攝影機的小型化,高性能化,影像感測器所使用的彩色濾光片也必須達到更小型,具有更高的解析度。例如55吋的全高畫質電視每1像素的標準尺寸約為200µm×600µm,但用在智慧型手機等產品上的CMOS感測器用彩色濾光片每1像素的尺寸約為1µm×1µm。以面積比例來說明的話,大約是10萬分之一的大小。1像素的尺寸越小,異物(結塊的顏料等)對畫質造成的不良影響就越加嚴重,因此晶載用彩色光阻的顏料粒子必須非常細微且均勻分散。

除此之外,隨著影像感測器的多用途化,顯示器的色彩重現性也必須有所提升。既有的FPD用彩色濾光片只能重現可見光(400~700㎚)的色域。但裝設於監視攝影機與醫療用攝影機等產品的影像感測器,因用途與需求範圍日益增廣,於是研發出能夠感測到紅外線與紫外線等各種波長光線的濾光片。所以晶載用色彩光阻也必須從原有的RGB的3色彩色光阻,另行研發出能夠感測特定波長光線的色材。

本公司的晶載彩色光阻

本公司運用研發印刷油墨與塗料所累積的技術,開發出奈米等級上的分散作用。除了粉碎顏料時使用比過去還要細小的粒子之外,還獨家組合網目極為細小的濾網重複過濾產品,達到更加細微且不會出現異物的彩色光阻分散效果。另外,為了讓粒子在高顏料濃度下也能進行分散,還設計了新的分散劑。藉此讓濾光片的膜厚度變得更薄,而且能夠因應影像感測器的多功能化。藉由本公司的強項「合成/分散技術」才得以製作能夠感測非可見光的各種波長光線之色材。

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