有机彩色图像传感器的制备方法及彩色图像传感器

技术领域

本发明属于图像传感器技术领域，具体为一种有机彩色图像传感器的制备方法及彩色图像传感器。

背景技术

当今社会，随着科学技术的发展，电子信息学科不断取得突破，从高端科学领域到百姓日常生活，带动相关领域飞速发展。其中，图像传感器的研究引领着视觉成像进入了一个新时代。图像传感器广泛应用于数字相机、装备制造、摄像成像、医疗生物、农业农村等领域，这也就必然带来了其需求量的迅猛增长。相比于热探测器，光子探测器有较高的探测率，除最早的光电倍增管，基于硅、锗和III-V族化合物等半导体的光探测器现在已经发展的相当成熟。近些年来，光探测器的发展集成化，广泛应用于数字影像领域常见的感光元件电荷耦合器件(CCD)和互补金属氧化物半导体芯片(CMOS)等光电器件中。与无机光探测器相比，有机光探测具备成本低，易于制备成柔性器件等优点，越来受到更多人的关注。

本发明的目的在于提供一种有机彩色图像传感器的制备方法和彩色图像传感器。

发明内容

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种有机彩色图像传感器的制备方法，包括以下步骤：

S1、提供一硅基背板，所述硅基背板上制作有图像传感器读出电路，所述读出电路用于将读出光电转换信号，并提供给显示器件，所述读出电路有三组，分别对应R像素区，G像素区和B像素区，所述硅基背板最上层为钨孔，所述钨孔按照与像素区对应设置的像素图形规则排列，并形成像素区与读出电路的导电连接通道，所述钨孔高出硅基背板高度10-20nm，；

S2、在硅基背板上制备像素阳极，并对像素阳极进行图案化，所述像素阳极的光反射率大于80％；

S3、在像素阳极层上制备像素定义层，并对所述像素定义层进行图案化，所述像素定义层为绝缘材料，可以采用无机SiN、SiO、SiNO或者PI中的一种；

S4、将完成S3步骤的硅基背板送入有机真空镀膜机中，通过openmask依次沉积有机光电探测器的各功能层，所述机光电探测器为全波段响应有机光电探测器，其响应范围至少覆盖380-760nm；

S5、对所述步骤S4中的背板进行薄膜封装；

S6、在所述步骤S5中的背板上制备光学组件，所述光学组件包括光路准直结构，所述光路准直结构上设置有滤光片，所述滤光片包括R像素区，G像素区和B像素区，分别与步骤S1的R像素区，G像素区和B像素区一一对应，其中R像素区滤光片过滤G和B波段入射光，G像素区滤光片过滤R和B波段入射光；B像素区滤光片过滤R和G波段入射光；所述光路准直结构包括微透镜阵列，所述光学组件还包括设置于所述滤光片和所述光路准直结构之间的透明光学胶层，所述透明光学胶层用于粘合所述滤光片和所述光路准直结构，所述光路准直结构用于对于R、G和B光进行光学准直；

S7、完成步骤S6后，在滤光片上进行玻璃盖板贴合，滤光片和玻璃盖板采用透明光学胶层连接；

S8、完成步骤S7后进行切割和绑定模组工程，完成图像传感器的制备。

进一步的，所述步骤S2中像素阳极的制备包括步骤:

T1、对硅基背板进行金属电极层镀膜，所述镀膜为在金属电极上依次制作Ti/Al//TiN/ITO四层；

T2、涂光刻胶，在所述金属电极层上涂覆光刻胶；

T3、曝光，将T2中涂覆有光刻胶的基片在曝光机上曝光；

T4、显影，将T3中曝光后的基片低转速下旋转喷洒显影液，然后纯水冲洗，并在高转速下甩干；

T5、刻蚀，除去无光刻胶覆盖部分的金属电极层；

T6、清洗，首先将T5中经过刻蚀的半成品采用NMP液体浸泡，然后用去离子水浸泡清洗，清洗后高速甩干，再烘干；

T7、真空退火，将T6中清洗烘干后的半成品在真空热板上放置，即得到具有精细像素电极的硅基背板。

优选的，步骤S3中像素定义层还可以采用黑色矩阵制作，所述黑色矩阵为黑色感光性树脂组合物。

进一步的，步骤S4中的有机光电探测器为光顶部入射工作方式，其功能层包括一个或者多个的有机修饰层，一个或者多个的有机光敏层以及一个半透明的阴极层。

进一步的，步骤S5中薄膜封装包括一层或者多层层叠结构的CVD层、ALD层或者IJP层。

优选的，步骤S6中的光学组件也可以制作在玻璃基板上，制备完成后采用步骤S7的方式与步骤S5中的硅基背板进行贴合，所述贴合采用透明光学胶进行连接。

进一步的，还可以对所述硅基背板进行减薄，并将所述玻璃盖板替换为树脂类薄膜，制备成柔性图像传感器。

本发明同时包括一种采用上述方法制备的有机图像传感器。

本发明的技术效果至少包括以下几个方面：(1)提供了一种有机彩色图像传感器的原理性器件结构及其制备方法；(2)通过RGB读出电路+全波段有机光电探测器+RGB彩色滤光片的方式实现了彩色化，RGB彩色滤光片可以通过黄光制程制备，精度高，避免了有机光电探测器分别制备R、G、B探测器对于蒸镀设备极高的对位要求，采用该方案的传感器易于实现高的像素密度；(3)钨孔设置高出硅基背板高度10-20nm，保证了像素阳极和读出电路好的电性连接；(4)图像传感器中采用光路准直结构以及像素定义层的设置，避免了R,G,B入射光的相互串扰现象；(5)采用四层结构的Ti/Al//TiN/ITO阳极，保证了高的反射率的同时，电荷收集效率高，可以提高探测器的探测率；(6)本发明的方案，完全兼容目前的硅基OLED显示制造产线，降低了设备投资成本；(7)本发明的方案易于制作成全柔性器件。

附图说明

图1为本发明的彩色图像传感器制备流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，本发明提供一种技术方案：

一种有机彩色图像传感器的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

S1、提供一硅基背板，所述硅基背板上制作有图像传感器读出电路，所述读出电路用于将读出光电转换信号，并提供给显示器件，所述读出电路有三组，分别对应R像素区，G像素区和B像素区，所述硅基背板最上层为钨孔，所述钨孔按照与像素区对应设置的像素图形规则排列，并形成像素区与读出电路的导电连接通道，所述钨孔高出硅基背板高度10-20nm，；

S2、在硅基背板上制备像素阳极，并对像素阳极进行图案化，所述像素阳极的光反射率大于80％；

S3、在像素阳极层上制备像素定义层，并对所述像素定义层进行图案化，所述像素定义层为绝缘材料，可以采用无机SiN、SiO、SiNO或者PI中的一种；

S4、将完成S3步骤的硅基背板送入有机真空镀膜机中，通过openmask依次沉积有机光电探测器的各功能层，所述机光电探测器为全波段响应有机光电探测器，其响应范围至少覆盖380-760nm；

S5、对所述步骤S4中的背板进行薄膜封装；

S6、在所述步骤S5中的背板上制备光学组件，所述光学组件包括光路准直结构，所述光路准直结构上设置有滤光片，所述滤光片包括R像素区，G像素区和B像素区，分别与步骤S1的R像素区，G像素区和B像素区一一对应，其中R像素区滤光片过滤G和B波段入射光，G像素区滤光片过滤R和B波段入射光；B像素区滤光片过滤R和G波段入射光；所述光路准直结构包括微透镜阵列，所述光学组件还包括设置于所述滤光片和所述光路准直结构之间的透明光学胶层，所述透明光学胶层用于粘合所述滤光片和所述光路准直结构，所述光路准直结构用于对于R、G和B光进行光学准直；

S7、完成步骤S6后，在滤光片上进行玻璃盖板贴合，滤光片和玻璃盖板采用透明光学胶层连接；

S8、完成步骤S7后进行切割和绑定模组工程，完成图像传感器的制备。

进一步的，所述步骤S2中像素阳极的制备包括步骤:

T1、对硅基背板进行金属电极层镀膜，所述镀膜为在金属电极上依次制作Ti/Al//TiN/ITO四层；

T2、涂光刻胶，在所述金属电极层上涂覆光刻胶；

T3、曝光，将T2中涂覆有光刻胶的基片在曝光机上曝光；

T4、显影，将T3中曝光后的基片低转速下旋转喷洒显影液，然后纯水冲洗，并在高转速下甩干；

T5、刻蚀，除去无光刻胶覆盖部分的金属电极层；

T6、清洗，首先将T5中经过刻蚀的半成品采用NMP液体浸泡，然后用去离子水浸泡清洗，清洗后高速甩干，再烘干；

T7、真空退火，将T6中清洗烘干后的半成品在真空热板上放置，即得到具有精细像素电极的硅基背板。

进一步的，所述步骤S4中的有机光电探测器为光顶部入射工作方式，其功能层包括一个或者多个的有机修饰层，一个或者多个的有机光敏层以及一个半透明的阴极层。

进一步的，所述步骤S5中薄膜封装包括一层或者多层层叠结构的CVD层、ALD层或者IJP层。

进一步的，所述步骤S6中的光学组件也可以制作在玻璃基板上，制备完成后采用步骤S7的方式与步骤S5中的硅基背板进行贴合，所述贴合采用透明光学胶进行连接。

在另一个实施方式中，还可以对所述硅基背板进行减薄，并将所述玻璃盖板替换为树脂类薄膜，制备成柔性图像传感器。

在另一个实施方式中，所述步骤S3中像素定义层还可以采用黑色矩阵制作，所述黑色矩阵为黑色感光性树脂组合物。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。