这是一个很好的问题，从受光角度来说，画质是变差了，但是如果单单这样评价画质，过于局限。如何去评价画质，参见参考文献[1]第十章，在这里我主要解释以下三点。
第一，分辨率，像素变大了等于分辨率变大了，分辨率变大，拍摄的时候可以获得更多的细节，举个极限的例子，5x5分辨率和1000x1000分辨率的对比，5x5拍出来的图像是不是就等同于马赛克，明显1000x1000拍出来的画质要好很多。所以在现在分辨率大的情况下，继续提升分辨率，依然是在提升画质呀。人眼的分辨率是上亿，目前传感器还不太能达到人眼这样的效果，我觉得以后能达到人眼的效果，在提升，差不多人也感受不太到。
第二，动态范围，动态范围的意思是传感器能接受的最强光强比上能拍摄出来的最暗光，它还有另外一个名字，大概叫宽容度。当像素变小了，相当于能接受的最强光强得到了提升，同时我们保证它在暗光下的品质，那么就等同于动态范围得到了提升。岂不是美滋滋。
第三，噪声。题主提到的画质变差，主要是在噪声。我们知道光存在散粒噪声(shot noise)，而这个噪声等于根号下的进光量。描述这个画质好不好，我们都会用到信噪比(SNR )。 这里我简单把SNR描述成 = 进光量/noise 。 如果我们只考虑了散粒噪声，那SNR等于 根号下 进光量。那像素变小，进光量变小，画质变差，没错，如果进光量降低一半，SNR降低6dB。但是noise不仅仅就是shot noise，它还包含read noise。像素把光信号转化为电信号，电信号还有经过一个读出电路（readout circuit）读出。这个读出电路就引入了read noise。我引用一下这张图[2]。x轴是进光量，不过是log下的。y轴是光转化为的电信号的量。我们主要看两根线，一跟是read noise，一根是shot noise。我们可以看到read noise是一根水平线，于进光量无关。而shot noise就如我前面所说，是根号下进光量，所以它随着进光量而增加。我们来看一下暗光的情况。当光很暗的时候，进光量底，自然shot noise也低，但是read noise是定值呀，它会比shot noise还高，所以想提升暗光下的画质，我们需要降低read noise从而提升SNR，提升画质。不过当强光的时候，shot noise变大，超过read noise，这时候SNR就却取决于进光量，就是题主所说的降低了画质，不过你要想解决，你可以pixel bining [3]，把多个小像素合成一个大像素，这样小像素进光量就等于了大像素的进光量
除此之外，还有MTF，色调曲线等。同时还有像素的其他参数，比如暗电流，良率等等影响到画质。
如有错误，还请指正。
[1] Junichi Nakamura, image sensors and signal processing for digital still cameras, 2005
[2] Ho, Derek, et al. "CMOS tunable-color image sensor with dual-ADC shot-noise-aware dynamic range extension." IEEE Transactions on Circuits and Systems I: Regular papers 60.8 (2013): 2116-2129.
[3] Pixel Binning in CCD Cameras - Andor Learning Centre
