CN103138033B - 金属性结构与光电装置 - Google Patents
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Abstract
一种金属性结构与光电装置。此金属性结构用以对一电磁波进行滤波或偏极化，并包含：可透光介质、第一金属性块以及第二金属性块。第一金属性块和第二金属性块实质平行且相距有一预设距离(d)，并设置于可透光介质中或上。电磁波穿过此金属性结构后具一穿透率对波长的分布曲线，此穿透率对波长的分布曲线具有至少一穿透率峰值(Peak)，此至少一穿透率峰值一对一地分别对应至至少一波长，前述的预设距离(d)与第一金属性块的平均宽度(w)满足下列关系：d＜λ；0.01λ＜w＜d；其中λ代表前述的至少一波长的其中一者。
Description
技术领域
本发明是有关于一种金属性结构与光电装置，且特别是有关于一种用以对电磁波进行滤波和/或偏极化的金属性结构与光电装置。
背景技术
对特定频率光谱的电磁波进行滤波或偏极化电磁波的基本操作。能够进行彩色滤光或偏极化的材料和装置提供了光电系统中重要的功能，其常成为光电系统的关键组件，以进行科学、工程、工业上、消费者、国防和许多其他应用。对这些应用而言，峰值穿透效率和有效地缩小穿透光谱相当重要的因子。
习知技术所使用的材料大多为能与电磁波产生交互作用的介电材料，如染料、有机材料、塑胶材料等，其经常是以薄膜的型式呈现。数十年前已发现到多层不同金属线网的组合具有过滤微波频率范围的的电磁波的功能，其最近进步至可过滤红外线频率范围的电磁波。
近来，科学家有发现到透过金属膜片中的次波长(Subwavelength)孔洞可加强电磁波的穿透率。虽然穿过孔洞的电磁波的强度大于入射至孔洞区域的电磁波的强度，但电磁波的总穿透强度仅是入射电磁波的一小部分(例如：小于10％的穿透率)而已。造成此现象的部分原因是由于孔洞的总面积远小于入射电磁波所照射到的总面积。
发明内容
因此，本发明的一方面就是在提供一种金属性结构，以增加特定电磁波的穿透率或有效地偏极化电磁波。
根据本发明的上述目的，提供一种金属性结构，用以对一电磁波进行滤波(或分波)或偏极化。此金属性结构包含：一可透光介质、一第一金属性块、一第二金属性块一第三金属性块以及一第四金属性块。第一金属性块设置于可透光介质中或上。第二金属性块设置于可透光介质中或上并与第一金属性块实质平行且相距有一预设距离，其中电磁波入射至第一金属性块与第二金属性块上及第一金属性块与该第二金属性块之间。电磁波穿过此金属性结构后具一穿透率对波长的分布曲线，此穿透率对波长的分布曲线具有至少一穿透率峰值(Peak)，此至少一穿透率峰值一对一地分别对应至至少一波长，前述的预设距离与第一金属性块的一平均宽度满足下列关系：d＜λ；0.01λ＜w＜d；其中d代表前述的预设距离；λ代表前述的至少一波长的其中一者；w代表第一金属性块的平均宽度。第三金属性块设置于可透光介质中或上并相邻于第一金属性块和第二金属性块的一侧。第四金属性块设置于可透光介质中或上并相邻于第一金属性块和第二金属性块的另一侧，第三金属性块或该第四金属性块不同时接触第一金属性块和该第二金属性块。λ对应至前述的至少一穿透率峰值中的一者(以下称为第一穿透率峰值)，第一穿透率峰值大于10％，而第一穿透率峰值与70％的第一穿透率峰值间所对应的光谱半宽度小于2λ/3。
在又一实施例中，前述的预设距离与第一金属性块的平均宽度满足下列关系：d+w＜λ。
在又一实施例中，前述的第一金属性块的平均长度满足下列关系：
l＜2λ。
在又一实施例中，前述的电磁波包含一范围波长，此范围波长实质介于0.1微米至12微米之间。
在又一实施例中，前述的第三金属性块是一长方块，第三金属性块的延伸实质垂直于第一金属性块和第二金属性块的延伸。
在又一实施例中，前述的第四金属性块的延伸实质垂直于第一金属性块和第二金属性块的延伸。
在又一实施例中，前述的第四金属性块与第三金属性块间的距离小于2λ。
在又一实施例中，前述的金属性结构更包含：一金属框。金属框设置于可透光介质中或上，其中第一金属性块、第二金属性块、第三金属性块和第四金属性块位于金属框中或与金属框部分重迭。
根据本发明的上述目的，另提供一种金属性结构，用以对一电磁波进行滤波或偏极化。此金属性结构包含：一可透光介质和一金属性阵列。金属性阵列设置于可透光介质中或上，金属性阵列包含数个阵列单元，每一个阵列单元包含前述的第一金属性块、前述的第二金属性块、前述的第三金属性块和前述的第四金属性块。
在又一实施例中，前述的至少一个阵列单元更包含：前述的金属框。
此外，本发明的另一方面在提供一种光电装置(例如：显示装置)，其包含上述的金属性结构。
应用本发明的上述实施例，可增加电磁波的穿透率或有效地偏极化电磁波。
附图说明
为了能够对本发明的观点有较佳的理解，请参照上述的详细说明并配合相应的图式。要强调的是，根据工业的标准常规，附图中的各种特征并未依比例绘示。事实上，为清楚说明上述实施例，可任意地放大或缩小各种特征的尺寸。相关图式内容说明如下。
图1A绘示根据本发明的第一实施例的金属性结构的立体示意图。
图1B绘示根据本发明的第一实施例的第一应用例与第二应用例的金属性结构的俯视示意图。
图1C绘示根据本发明的第一实施例的第三应用例的金属性结构的俯视示意图。
图1D绘示根据本发明的第一实施例的第四应用例的金属性结构的俯视示意图。
图1E绘示根据本发明的第一实施例的第五应用例的金属性结构的俯视示意图。
图2A绘示模拟第一实施例的第一至五应用例所获得的沿x轴电场的穿透率对波长的分布曲线。
图2B绘示模拟第一实施例的第一至五应用例所获得的沿z轴电场的穿透率对波长的分布曲线。
图3A绘示根据本发明的第二实施例的第一应用例的金属性结构的俯视示意图。
图3B绘示模拟第二实施例的第二应用例所获得的沿z轴电场的穿透率对波长的分布曲线。
图3C绘示根据本发明的第二实施例的第三应用例的金属性结构的俯视示意图。
图3D绘示根据本发明的第二实施例的第四应用例的金属性结构的俯视示意图。
图4A绘示模拟第二实施例的第一至四应用例所获得的沿x轴电场的穿透率对波长的分布曲线。
图4B绘示模拟第二实施例的第一至四应用例所获得的沿z轴电场的穿透率对波长的分布曲线。
图5A绘示根据本发明的第三实施例的第一应用例的金属性结构的俯视示意图。
图5B绘示根据本发明的第三实施例的第二应用例的金属性结构的俯视示意图。
图5C绘示根据本发明的第三实施例的第三应用例的金属性结构的俯视示意图。
图5D绘示根据本发明的第三实施例的第四应用例的金属性结构的俯视示意图。
图5E绘示根据本发明的第三实施例的第五应用例的金属性结构的俯视示意图。
图5F绘示根据本发明的第三实施例的第六应用例的金属性结构的俯视示意图。
图5G绘示根据本发明的第三实施例的第七应用例的金属性结构的俯视示意图。
图6A绘示模拟第三实施例的第一至七应用例的所获得的沿x轴电场的穿透率对波长的分布曲线。
图6B绘示模拟第三实施例的第一至七应用例的所获得的沿z轴电场的穿透率对波长的分布曲线。
图7A绘示根据本发明的第四实施例的应用例的金属性结构的俯视示意图。
图7B绘示模拟第四实施例的应用例所获得的沿x轴电场的穿透率对波长的分布曲线。
图7C绘示模拟第四实施例的应用例所获得的沿z轴电场的穿透率对波长的分布曲线。
图8A绘示根据本发明的第五实施例的一应用例的金属性结构的俯视示意图。
图8B绘示模拟第五实施例的应用例的所获得的沿x轴电场的穿透率对波长的分布曲线。
图8C绘示模拟第五实施例的应用例的所获得的沿z轴电场的穿透率对波长的分布曲线。
主要元件符号说明：
100：可透光介质
110：第一金属性块120：第二金属性块
130：第三金属性块140：第四金属性块
200：阵列单元210：金属性框
d：预设距离l1、l2：长度
l3、l4：长度t1、t2：厚度
t3、t4：厚度w1、w2：宽度
w3、w4：宽度
具体实施方式
金属性材料表面的电子可与电场产生强烈的交互作用，此交互作用视偏极化的方向而定。事实上，此整体的电子运动具有电浆子的特征模式(PlasmonicEigenmodes)，其频率与电子密度的平方根成正比，其中一般金属所产生的电子密度较高，而掺杂半导体所产生的电子密度较低。典型的电浆子频率介于紫外线与红外线之间。
本发明利用前述的交互作用来达成优良的电磁波滤波与偏极化效应，并具有高穿透效率。电磁力一种超距力，故前述的交互作用并不需要实际接触。虽然设置于可透光介质中或上的多个金属性块或薄膜可能有接触或未接触，一个金属性块上的电子可与多个电磁波场产生交互作用，而此些电磁波场同时亦与邻近的另一个金属性块上的电子产生交互作用。即使两个金属性块/金属性薄膜间并未实际接触，此些偶合的交互作用亦能发生，以让表面电浆子(或电子和电子振荡)从一个金属性块/金属性薄膜传递至一个金属性块/金属性薄膜。电磁波的电场具有垂直于金属性块/金属性薄膜的边界的分量(垂直偏极化波)，与平行于金属性块/金属薄膜的边界的分量(平行偏极化波)，此些穿过电场的偶合交互作用可进一步被金属性块/金属性薄膜的边界表面上所诱发出的偏极化效应所加强。本发明所述的金属性块指由金属性材料所制成的正方块、长方块或其他形状的元件，而金属性材料指例如铜、铝、合金等金属材料，或具部分金属性质的材料指例如半导体，或其混合物的材料。本发明所述的可透光介质可为任何透光材料，例如：空气、玻璃、介电材料等。
当介质(如金属性块的边界或宽度)有变化时，电子的振荡将会被反射或部分反射。此些电子振荡或被反射的电子振荡会与平行偏极化波/垂直偏极化波强烈地交互作用，而分别影响到平行偏极化波和垂直偏极化波的穿透与反射。金属性块的几何形状(如其长、宽和厚度的变异)二者均会影响电子振荡和它们与光的平行偏极化波和垂直偏极化波的交互作用，因而影响光的穿透、滤波和偏极化，其中此交互作用可经由有限时域差分(FiniteDifferenceTimeDomain)模拟来了解。
另一方面，本发明的金属性结构可应用于光电装置，例如：滤波元件、偏极化元件、分波元件、影像处理元件、感测元件、显示装置等。本发明的金属性结构用以对一电磁波进行滤波(或分波)或偏极化，其中电磁波的较佳范围波长可为实质介于0.1微米至12微米之间，更较佳是实质介于0.1微米至2微米之间(如以下各模拟结果所示)。然而，本发明的金属性结构所能处理的电磁波的范围波长并不受限于此，其亦可为任何范围波长。
以下使用多个实施例来说明本发明的金属性结构，其中对应至各实施例的应用例中所使用的金属性块由铝铜合金所制成，而可透光介质为空气，其金属性块可视不同的需要经由适当的机构固定于光电装置。在以下实施例中，图示中相同的元件符号代表相同或类似的元件。
第一实施例
请参照图1A和图1B，图1A绘示根据本发明的第一实施例的金属性结构的立体示意图，而图1B绘示根据本发明的第一实施例的第一应用例与第二应用例的金属性结构的俯视示意图，其中第一实施例为本发明的基本的金属性结构；为方便说明起见，图1A省略了可透光介质100。如图1A所示，本发明的基本的金属性结构为两实质平行的第一金属性块110和第二金属性块120，用以对一电磁波进行滤波或偏极化。如图1B所示，第一金属性块110和第二金属性块120可设置于可透光介质100中或表面上，其中可透光介质100的大小仅用以举例说明，并无意图限制本发明的实施例。事实上，可透光介质100的大小可依实际需要而所调整。此外，若可透光介质100无法提供金属性块的支撑时，则需另设计适当的支持机构。至于支持机构的设计，其习于此技艺的人士所熟知，故不在此赘述。
第二金属性块120与第一金属性块110间相距有一预设距离d，其中电磁波入射至第一金属性块110与第二金属性块120的表面上；及第一金属性块110与第二金属性块120之间。
如图2A和图2B所示，电磁波穿过金属性结构后具一穿透率对波长的分布曲线，此穿透率对波长的分布曲线具有至少一穿透率峰值，此至少一穿透率峰值一对一地分别对应至至少一个波长，预设距离d与第一金属性块110的平均宽度w1满足下列关系：
d＜λ(1)
0.01λ＜w1＜d(2)
其中λ代表至少一个波长的其中一者。
预设距离d与第一金属性块110的平均宽度w1亦满足下列关系：
d+w1＜λ(3)
第一金属性块110的平均长度l1满足下列关系：
l1＜2λ(4)
此外，λ对应至前述的至少一穿透率峰值中的一者(第一穿透率峰值)，第一穿透率峰值大于10％，而第一穿透率峰值与70％的第一穿透率峰值间所对应的光谱半宽度小于2λ/3。值得一提的是，λ是使用本发明金属性结构进行滤波操作所欲得到的电磁波波长，例如：红光波长、绿光波长或蓝光波长等。
如图1B所示，穿透率指穿过或入射至第二金属性块120与第一金属性块110间的面积Ac加上第一金属性块110的面积Ab前后的电磁波强度比值。由于预设距离d小于λ，使得第二金属性块120与第一金属性块110上的电子或电浆子与电磁波的电场产生偶合作用，而有优良的滤波和偏极化效应。穿透率可分为穿透过沿着x轴(实质垂直于第二金属性块120与第一金属性块110的长度方向)电场的分量(如图2A所示)；和穿透过沿着z轴(实质平行于第二金属性块120与第一金属性块110的长度方向)的电场的分量(如图2B所示)。由沿x轴电场与沿z轴电场的穿透率对波长的分布曲线可看出本实施例的金属性结构的滤波与偏极化效果，其中沿着x轴和z轴电场的分量可代表金属性结构的偏极化效果，而穿透率为峰值、谷值或零可代表金属性结构的滤波效果。当穿透率为峰值时，代表具所对应的波长的电磁波可通过金属性结构；当穿透率为谷值或零时，代表具所对应的波长的电磁波被金属性结构过滤掉。以下以应用第一实施例的例示来进行说明。请参照图2A和图2B，图2A绘示模拟第一实施例的第一至五应用例所获得的沿x轴电场的穿透率对波长的分布曲线；图2B绘示模拟第一实施例的第一至五应用例所获得的沿z轴电场的穿透率对波长的分布曲线。
第一应用例
在本应用例中，第一金属性块110的长度l1为0.32μm；宽度w1为0.16μm；厚度t1为0.08μm。第二金属性块120的长度l2为0.32μm；宽度w2为0.16μm；厚度t2为0.08μm。第一金属性块110与第二金属性块120间的预设距离d为0.32μm。
如图2A所示，对应至第一应用例的曲线具有多个穿透率峰值。当穿透率峰值为140％时，其对应的波长λ为1.4μm，故第一金属性块110的长度l1、宽度w1与预设距离d满足上述方程式(1)至(4)。此外，穿透率峰值(140％)与70％的穿透率峰值(140×0.7＝98％)间所对应的光谱半宽度(1.4μm-1.1μm＝0.3μm)亦小于2λ/3(0.93μm)。
如图2B所示，对应至第一应用例的曲线具有多个穿透率峰值。当穿透率峰值为46％时，其对应的波长λ为1.45μm，故第一金属性块110的长度l1、宽度w1与预设距离d满足上述方程式(1)至(4)。此外，穿透率峰值(46％)70％的第一穿透率峰值(46×0.7＝32.2％)间所对应的光谱半宽度(1.45μm-1.25μm＝0.2μm)亦小于2λ/3(0.96μm)。当穿透率峰值为0％时，其对应的波长λ约为0.8μm，约等于长度l1(0.32μm)的两倍；此现象与如上所讨论的表面电浆子相关。
由图2A和图2B可知，本应用例的金属性结构具有优良的滤波与偏极化效果。
第二应用例
与第一应用例不同的是，本应用例的第一金属性块110的厚度t1与第二金属性块120的厚度t2均为0.16μm。
由图2A和图2B可知，本应用例的第一金属性块110的长度l1、宽度w1与预设距离d满足上述方程式(1)至(4)，且本应用例的金属性结构具有优良的滤波与偏极化效果。
由第一实施例的第一应用例与第二应用例可知，不同的金属性块厚度对滤波与偏极化效果的影响不大。金属性块厚度通长小于欲获得的波长λ，然而本发明并不在此限。
第三应用例
请参照图1C，图1C绘示根据本发明的第一实施例的第三应用例的金属性结构的俯视示意图。在本应用例中，第一金属性块110的长度l1为0.32μm；宽度w1为0.16μm；厚度t1为0.08μm。第二金属性块120的长度l2为4.0μm；宽度w2为1.84μm；厚度t2为0.08μm。第一金属性块110与第二金属性块120间的预设距离d为0.32μm。
由2A图和图2B可知，本应用例的第一金属性块110的长度l1、宽度w1与预设距离d满足上述方程式(1)至(4)，且本应用例的金属性结构具有优良的滤波与偏极化效果。
第四应用例
请参照图1D，图1D绘示根据本发明的第一实施例的第四应用例的金属性结构的俯视示意图。第一金属性块110的长度l1为0.32μm；宽度w1为0.16μm；厚度t1为0.08μm。第二金属性块120的长度l2为0.32μm；宽度w2为1.84μm；厚度t2为0.08μm。第一金属性块110与第二金属性块120间的预设距离d为0.32μm。
由2A图和图2B可知，本应用例的第一金属性块110的长度l1、宽度w1与预设距离d满足上述方程式(1)至(4)，且本应用例的金属性结构具有优良的滤波与偏极化效果。
第五应用例
请参照图1E，图1E绘示根据本发明的第一实施例的第五应用例的金属性结构的俯视示意图，其中第一金属性块110位于第二金属性块120与第三金属性块130之间。第一金属性块110的长度l1为0.32μm；宽度w1为0.16μm；厚度t1为0.08μm。第二金属性块120的长度l2为0.32μm；宽度w2为0.16μm；厚度t2为0.08μm。第三金属性块130的长度l3为0.32μm；宽度w3为0.16μm；厚度t3为0.08μm。第一金属性块110与第二金属性块120间的预设距离d为0.32μm。
由图2A和图2B可知，本应用例的第一金属性块110的长度l1、宽度w1与预设距离d满足上述方程式(1)至(4)；本应用例的第三金属性块130的长度l3、宽度w3与预设距离d亦满足上述方程式(1)至(4)，且本应用例的金属性结构具有优良的滤波与偏极化效果。
由图2B可知，第一实施例的各应用例对电磁波具有优异的滤波与偏极化效果。
第二实施例
请参照图3A，图3A绘示根据本发明的第二实施例的第一应用例的金属性结构的俯视示意图。与第一实施例不同的是，本实施例的金属性结构更包含：一第三金属性块130。第三金属性块设置于可透光介质100中或上并相邻于第一金属性块110和第二金属性块120的一侧。第三金属性块130的延伸实质垂直于第一金属性块110和第二金属性块120的延伸，而第三金属性块130可同时或不同时接触第一金属性块110和第二金属性块120。
以下以应用第二实施例的例示来进行说明。请参照图4A和图4B，图4A绘示模拟第二实施例的第一至四应用例所获得的沿x轴电场的穿透率对波长的分布曲线。图4B绘示模拟第二实施例的第一至四应用例所获得的沿z轴电场的穿透率对波长的分布曲线。
第一应用例
如图3A所示，第三金属性块130不接触第一金属性块110和第二金属性块120，其中第一金属性块110的长度l1为0.3μm；宽度w1为0.16μm；厚度t1为0.08μm。第二金属性块120的长度l2为0.3μm；宽度w2为0.16μm；厚度t2为0.08μm。第三金属性块130的长度l3为0.3μm；宽度w3为0.16μm；厚度t3为0.08μm。第一金属性块110第二金属性块120间的预设距离d为0.32μm。
由图4A和图4B可知，本应用例的第一金属性块110的长度l1、宽度w1与预设距离d满足上述方程式(1)至(4)，且本应用例的金属性结构具有优良的滤波与偏极化效果。
第二应用例
请参照图3B，图3B绘示根据本发明的第二实施例的第二应用例的金属性结构的俯视示意图，其中第三金属性块130接触第一金属性块110，但不接触第二金属性块120，而第一金属性块110的长度l1为0.31μm；宽度w1为0.16μm；厚度t1为0.08μm。第二金属性块120的长度l2为0.3μm；宽度w2为0.16μm；厚度t2为0.08μm。第三金属性块130的长度l3为0.47μm；宽度w3为0.16μm；厚度t3为0.08μm。第一金属性块110与第二金属性块120间的预设距离d为0.32μm。
由图4A和图4B可知，本应用例的第一金属性块110的长度l1、宽度w1与预设距离d满足上述方程式(1)至(4)，且本应用例的金属性结构具有优良的滤波与偏极化效果。
第三应用例
请参照图3C，图3C绘示根据本发明的第二实施例的第三应用例的金属性结构的俯视示意图，其中第三金属性块130同时接触第一金属性块110和第二金属性块120，而第一金属性块110的长度l1为0.31μm；宽度w1为0.16μm；厚度t1为0.08μm。第二金属性块120的长度l2为0.31μm；宽度w2为0.16μm；厚度t2为0.08μm。第三金属性块130的长度l3为0.64μm；宽度w3为0.16μm；厚度t3为0.08μm。第一金属性块110与第二金属性块120间的预设距离d为0.32μm。
由图4A和图4B可知，本应用例的第一金属性块110的长度l1、宽度w1与预设距离d满足上述方程式(1)至(4)，且本应用例的金属性结构具有优良的滤波与偏极化效果。
第四应用例
请参照图3D，图3D绘示根据本发明的第二实施例的第四应用例的金属性结构的俯视示意图，其中第三金属性块130不接触第一金属性块110，但接触第二金属性块120，且第二金属性块120和第三金属性块130的尺寸远大于第一金属性块110。第一金属性块110的长度l1为0.3μm；宽度w1为0.16μm；厚度t1为0.08μm。第二金属性块120的长度l2为2.16μm；宽度w2为1.84μm；厚度t2为0.08μm。第三金属性块130的长度l3为4.00μm；宽度w3为1.84μm；厚度t3为0.08μm。第一金属性块110与第二金属性块120间的预设距离d为0.32μm。
由图4A和图4B可知，本应用例的第一金属性块110的长度l1、宽度w1与预设距离d满足上述方程式(1)至(4)，且本应用例的金属性结构具有优良的滤波与偏极化效果。
由图4B可知，第二实施例的各应用例对电磁波具有优异的滤波与偏极化效果。
第三实施例
请参照图5A，图5A绘示根据本发明的第三实施例的第一应用例的金属性结构的俯视示意图。与第二实施例不同的是，本实施例的金属性结构更包含：一第四金属性块140。第四金属性块140设置于可透光介质100中或上并相邻于第一金属性块110和第二金属性块120的另一侧。第四金属性块140的延伸实质垂直于第一金属性块110和第二金属性块120的延伸，而第四金属性块140可同时或不同时接触第一金属性块110和第二金属性块120。
以下以应用第三实施例的例示来进行说明。请参照图6A和图6B，图6A绘示模拟第三实施例的第一至七应用例的所获得的沿x轴电场的穿透率对波长的分布曲线。图6B绘示模拟第三实施例的第一至七应用例的所获得的沿z轴电场的穿透率对波长的分布曲线。
第一应用例
如图5A所示，第三金属性块130和第四金属性块140不接触第一金属性块110和第二金属性块120，其中第一金属性块110的长度l1为0.3μm；宽度w1为0.16μm；厚度t1为0.08μm。第二金属性块120的长度l2为0.3μm；宽度w2为0.16μm；厚度t2为0.08μm。第三金属性块130的长度l3为0.3μm；宽度w3为0.16μm；厚度t3为0.08μm。第四金属性块140的长度l4为0.3μm；宽度w4为0.16μm；厚度t4为0.08μm。第一金属性块110与第二金属性块120间的预设距离d为0.32μm。由图6A和图6B可知，本应用例的第一金属性块110的长度l1、宽度w1与预设距离d满足上述方程式(1)至(4)，且本应用例的金属性结构具有优良的滤波效果。值得一提的是，由于本实施例的金属性结构分别对称于x轴和z轴，故沿x轴电场和沿z轴电场的穿透率对波长的分布曲线完全相同。
第二应用例
请参照图5B，图5B绘示根据本发明的第三实施例的第二应用例的金属性结构的俯视示意图，其中第三金属性块130接触第一金属性块110，但不接触第二金属性块120，而第四金属性块140不接触第一金属性块110和第二金属性块120。第一金属性块110的长度l1为0.31μm；宽度w1为0.16μm；厚度t1为0.08μm。第二金属性块120的长度l2为0.3μm；宽度w2为0.16μm；厚度t2为0.08μm。第三金属性块130的长度l3为0.47μm；宽度w3为0.16μm；厚度t3为0.08μm。。第四金属性块140的长度l4为0.3μm；宽度w4为0.16μm；厚度t4为0.08μm。第一金属性块110与第二金属性块120间的预设距离d为0.32μm。
由图6A和图6B可知，本应用例的第一金属性块110的长度l1、宽度w1与预设距离d满足上述方程式(1)至(4)，且本应用例的金属性结构具有优良的滤波或偏极化效果。
第三应用例
请参照图5C，图5C绘示根据本发明的第三实施例的第三应用例的金属性结构的俯视示意图，其中第三金属性块130接触第一金属性块110，但不接触第二金属性块120，而第四金属性块140接触第一金属性块110，但不接触第二金属性块120。第一金属性块110的长度l1为0.32μm；宽度w1为0.16μm；厚度t1为0.08μm。第二金属性块120的长度l2为0.3μm；宽度w2为0.16μm；厚度t2为0.08μm。第三金属性块130的长度l3为0.47μm；宽度w3为0.16μm；厚度t3为0.08μm。。第四金属性块130的长度l4为0.47μm；宽度w4为0.16μm；厚度t4为0.08μm。第一金属性块110与第二金属性块120间的预设距离d为0.32μm。
由图6A和图6B可知，本应用例的第一金属性块110的长度l1、宽度w1与预设距离d满足上述方程式(1)至(4)，且本应用例的金属性结构具有优良的滤波与偏极化效果。
第四应用例
请参照图5D，图5D绘示根据本发明的第三实施例的第四应用例的金属性结构的俯视示意图，其中第三金属性块130接触第一金属性块110，但不接触第二金属性块120，而第四金属性块140不接触第一金属性块110，但接触第二金属性块120。第一金属性块110的长度l1为0.31μm；宽度w1为0.16μm；厚度t1为0.08μm。第二金属性块120的长度l2为0.31μm；宽度w2为0.16μm；厚度t2为0.08μm。第三金属性块130的长度l3为0.47μm；宽度w3为0.16μm；厚度t3为0.08μm。。第四金属性块140的长度l4为0.47μm；宽度w4为0.16μm；厚度t4为0.08μm。第一金属性块110与第二金属性块120间的预设距离d为0.32μm。
由图6A和图6B可知，本应用例的第一金属性块110的长度l1、宽度w1与预设距离d满足上述方程式(1)至(4)，且本应用例的金属性结构具有优良的滤波效果。值得一提的是，由于本实施例的金属性结构对称于中心点，故沿x轴电场和沿z轴电场的穿透率对波长的分布曲线完全相同。
第五应用例
请参照图5E，图5E绘示根据本发明的第三实施例的第五应用例的金属性结构的俯视示意图，其中第三金属性块130接触第一金属性块110和第二金属性块120，而第四金属性块140接触第一金属性块110，但不接触第二金属性块120。第一金属性块110的长度l1为0.32μm；宽度w1为0.16μm；厚度t1为0.08μm。第二金属性块120的长度l2为0.31μm；宽度w2为0.16μm；厚度t2为0.08μm。第三金属性块130的长度l3为0.64μm；宽度w3为0.16μm；厚度t3为0.08μm。。第四金属性块140的长度l4为0.47μm；宽度w4为0.16μm；厚度t4为0.08μm。第一金属性块110与第二金属性块120间的预设距离d为0.32μm。
由图6A和图6B可知，本应用例的第一金属性块110的长度l1、宽度w1与预设距离d满足上述方程式(1)至(4)，且本应用例的金属性结构具有优良的滤波效果。值得一提的是，由于本实施例的金属性结构对称于中心点，故沿x轴电场和沿z轴电场的穿透率对波长的分布曲线完全相同。
第六应用例
请参照图5F，图5F绘示根据本发明的第三实施例的第六应用例的金属性结构的俯视示意图，其中第三金属性块130和第四金属性块140同时接触第一金属性块110和第二金属性块120。第一金属性块110的长度l1为0.32μm；宽度w1为0.16μm；厚度t1为0.08μm。第二金属性块120的长度l2为0.32μm；宽度w2为0.16μm；厚度t2为0.08μm。第三金属性块130的长度l3为0.64μm；宽度w3为0.16μm；厚度t3为0.08μm。。第四金属性块140的长度l4为0.64)μm；宽度w4为0.16μm；厚度t4为0.08μm。第一金属性块110与第二金属性块120间的预设距离d为0.32μm。
由图6A和图6B可知，本应用例的第一金属性块110的长度l1、宽度w1与预设距离d满足上述方程式(1)至(4)，且本应用例的金属性结构具有优良的滤波效果。值得一提的是，由于本实施例的金属性结构对称于中心点，故沿x轴电场和沿z轴电场的穿透率对波长的分布曲线完全相同。
第七应用例
请参照图5G，图5G绘示根据本发明的第三实施例的第七应用例的金属性结构的俯视示意图，其中第三金属性块130和第四金属性块140不接触第一金属性块110，但接触第二金属性块120，且第二金属性块120、第三金属性块130和第四金属性块140的尺寸远大于第一金属性块110。第一金属性块110的长度l1为0.6μm；宽度w1为0.16μm；厚度t1为0.08μm。第二金属性块120的长度l2为0.64μm；宽度w2为1.84μm；厚度t2为0.08μm。第三金属性块130的长度l3为4.00μm；宽度w3为1.68μm；厚度t3为0.08μm。第四金属性块140的长度l4为4.00μm；宽度w4为1.68μm；厚度t4为0.08μm。第一金属性块110与第二金属性块120间的预设距离d为0.32μm。
由图6A和图6B可知，本应用例的第一金属性块110的长度l1、宽度w1与预设距离d满足上述方程式(1)至(4)，且本应用例的金属性结构具有优良的滤波与偏极化效果。
第四实施例
以上所述的各实施例(应用例)的金属性结构可重复形成一金属性阵列，此金属性阵列包含有数个阵列单元，每一个阵列单元包含前述的第一金属性块、前述的第二金属性块、和/或前述的第三金属性块、和/或前述的第四金属性块，而此些金属性块的排列方式亦可如以上所述的各实施例(应用例)的排列方式。以下重复本发明的第三实施例的第一应用例的金属性结构来进行说明。
请参照图7A，图7A绘示根据本发明的第四实施例的一应用例的金属性结构的俯视示意图，其中此金属性阵列包含有数个阵列单元200，每一个阵列单元200包含第三实施例的第一应用例的第一金属性块、第二金属性块、第三金属性块、和第四金属性块。
请参照图7B和图7C，图7B绘示模拟第四实施例的应用例的所获得的沿x轴电场的穿透率对波长的分布曲线；图7C绘示模拟第四实施例的应用例的所获得的沿z轴电场的穿透率对波长的分布曲线。
由图7B和图7C可知，本应用例的第一金属性块的长度、宽度与预设距离满足上述方程式(1)至(4)，且本应用例的金属性结构具有优良的滤波与偏极化效果。
第五实施例
以上所述的各实施例(应用例)的金属性结构可被置放于一金属性框中，此金属性框由金属性材料所制成。本实施例的金属性结构可包含前述的第一金属性块、前述的第二金属性块、和/或前述的第三金属性块、和/或前述的第四金属性块，而此些金属性块的排列方式亦可如以上所述的各实施例(应用例)的排列方式。以下将本发明的第一实施例的第一应用例置放于一金属性框中来进行说明。
请参照图8A，图8A绘示根据本发明的第五实施例的一应用例的金属性结构的俯视示意图，其中第一实施例的第一应用例的第一金属性块110和第二金属性块120置放于一金属性框210中。
请参照图8B和图8C，图8B绘示模拟第五实施例的应用例的所获得的沿x轴电场的穿透率对波长的分布曲线；图8C绘示模拟第五实施例的应用例的所获得的沿z轴电场的穿透率对波长的分布曲线。
由图8B和图8C可知，本应用例的第一金属性块的长度、宽度与预设距离满足上述方程式(1)至(4)，且本应用例的金属性结构具有优良的滤波与偏极化效果。
要特别说明的是，各实施例的应用例的结构仅用以举例说明，并不意图限制本发明的金属性结构。因此，本发明的金属性结构的应用，并不以上述的实施例与应用例为限。
虽然本发明已以实施方式揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。
Claims (15)
1.一种金属性结构，用以对一电磁波进行滤波或偏极化，其中该金属性结构包含：
一可透光介质；
一第一金属性块，设置于该可透光介质中或上；以及
一第二金属性块，设置于该可透光介质中或上并与该第一金属性块实质平行且相距有一预设距离，其中该电磁波入射至该第一金属性块与该第二金属性块上及该第一金属性块与该第二金属性块之间，该电磁波穿过该金属性结构后具一穿透率对波长的分布曲线，该穿透率对波长的分布曲线具有至少一穿透率峰值，该至少一穿透率峰值一对一地分别对应至至少一波长，该预设距离与该第一金属性块的一平均宽度满足下列关系：
d＜λ；
0.01λ＜w＜d；
其中d代表该预设距离；λ代表该至少一波长的其中一者；w代表该第一金属性块的该平均宽度；
一第三金属性块，设置于该可透光介质中或上并相邻于该第一金属性块和该第二金属性块的一侧；以及
一第四金属性块，设置于该可透光介质中或上并相邻于该第一金属性块和该第二金属性块的另一侧，该第三金属性块或该第四金属性块不同时接触该第一金属性块和该第二金属性块；
其中λ对应至该至少一穿透率峰值中的一者，该至少一穿透率峰值中的该者为一第一穿透率峰值，该第一穿透率峰值大于10％，而该第一穿透率峰值与70％的该第一穿透率峰值间所对应的光谱半宽度小于2λ/3。
2.如权利要求1所述的金属性结构，其中该预设距离与该第一金属性块的该平均宽度满足下列关系：
d+w＜λ。
3.如权利要求1所述的金属性结构，其中该第一金属性块的该平均长度满足下列关系：
l＜2λ，其中l代表该第一金属性块的该平均长度。
4.如权利要求1所述的金属性结构，其中该电磁波包含一范围波长，该范围波长实质介于0.1微米至12微米之间。
5.如权利要求1所述的金属性结构，其中该第三金属性块是一长方块，该第三金属性块的延伸实质垂直于该第一金属性块和该第二金属性块的延伸。
6.如权利要求1所述的金属性结构，其中该第四金属性块的延伸实质垂直于该第一金属性块和该第二金属性块的延伸。
7.如权利要求1所述的金属性结构，其中该第四金属性块与该第三金属性块间的距离小于2λ。
8.如权利要求1所述的金属性结构，更包含：
一金属性框，设置于该可透光介质中或上，其中该第一金属性块、该第二金属性块、该第三金属性块和/或该第四金属性块位于该金属性框中或与该金属性框部分重迭。
9.一种金属性结构，用以对一电磁波进行滤波或偏极化，其中该金属性结构包含：
一可透光介质；以及
一金属性阵列，设置于该可透光介质中或上，该金属性阵列包含数个阵列单元，每一该些金属性阵列单元包含：
一第一金属性块，设置于该可透光介质中或上：以及
一第二金属性块，设置于该可透光介质中或上并与该第一金属性块实质平行且相距有一预设距离，其中该电磁波入射至该第一金属性块与该第二金属性块之间，该电磁波穿过该金属性结构后具一穿透率对波长的分布曲线，该穿透率对波长的分布曲线具有至少一穿透率峰值，该至少一穿透率峰值分别对应至至少一波长，该预设距离与该第一金属性块的一平均宽度满足下列关系：
d＜λ；
0.01λ＜w＜d；
其中d代表该预设距离；λ代表该至少一波长的其中一者；w代表该第一金属性块的该平均宽度；
一第三金属性块，设置于该可透光介质中或上并相邻于该第一金属性块和该第二金属性块的一侧；以及
一第四金属性块，设置于该可透光介质中或上并相邻于该第一金属性块和该第二金属性块的另一侧，该第三金属性块或该第四金属性块不同时接触该第一金属性块和该第二金属性块；
其中λ对应至该至少一穿透率峰值中的一者，该至少一穿透率峰值中的该者为一第一穿透率峰值，该第一穿透率峰值大于10％，而该第一穿透率峰值与70％的该第一穿透率峰值间所对应的光谱半宽度小于2λ/3。
10.如权利要求9所述的金属性结构，其中该预设距离与该第一金属性块的一平均宽度满足下列关系：
d+w＜λ。
11.如权利要求9所述的金属性结构，其中该第一金属性块的该平均长度满足下列关系：
l＜2λ，其中l代表该第一金属性块的该平均长度。
12.如权利要求9所述的金属性结构，其中该电磁波包含一范围波长，该范围波长实质介于0.1微米至12微米之间。
13.如权利要求9所述的金属性结构，其中该第三金属性块是一长方块，该第四金属性块或该第三金属性块的延伸实质垂直于该第一金属性块和该第二金属性块的延伸。
14.如权利要求9所述的金属性结构，其中该些阵列单元其中至少一者更包含：
一金属性框，设置于该可透光介质中或上，其中该第一金属性块、该第二金属性块、该第三金属性块和/或该第四金属性块位于该金属性框中或与该金属性框部分重迭。
15.一种光电装置，包含：
如权利要求1-14所述的任一所述的金属性结构。
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