CN111077604B

CN111077604B - 光学元件

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Publication number: CN111077604B
Application number: CN201910481660.9A
Authority: CN
Inventors: 林国峰; 谢锦全
Original assignee: VisEra Technologies Co Ltd
Current assignee: VisEra Technologies Co Ltd
Priority date: 2018-10-19
Filing date: 2019-06-04
Publication date: 2022-01-18
Anticipated expiration: 2039-06-04
Also published as: JP6827065B2; TW202016602A; US11675115B2; JP2020067649A; TWI695994B; CN111077604A; US20200124776A1

Abstract

本发明提供一种光学元件。该光学元件包括一基板、多个彩色滤光片以及多个间隔物。该基板具有一中心区与一周边区。该等彩色滤光片包括红色滤光片、绿色滤光片以及蓝色滤光片，形成于该基板上。该等间隔物形成于该等彩色滤光片之间。该等间隔物的折射率自位于该基板的该中心区的该间隔物的折射率至位于该周边区的该间隔物的折射率逐渐递减。

Description

光学元件

技术领域

本发明涉及一种光学元件，特别涉及一种包括多个设置于彩色滤光片之间具有渐进折射率的低折射率材料层的光学元件。

背景技术

在具有复合金属栅(composite metal grid，CMG)结构的光学元件中，于彩色滤光片上，是需要设置微透镜的。而在具有波导彩色滤光片(wave guide color filter，WGCF)结构的光学元件中，则是使用包围彩色滤光片的低折射率材料取代原本的微透镜形成波导结构。

然而，在具有波导彩色滤光片(WGCF)结构的光学元件中，由于金属栅会吸收斜向光线，致使像素的量子效率(QE)下降，特别对于位在基板边缘区的像素来说更是如此。

因此，开发一种可提升量子效率(QE)并使彩色滤光片之间维持低串音干扰的具有波导彩色滤光片(WGCF)结构的光学元件是众所期待的。

发明内容

根据本发明的一实施例，提供一种光学元件。该光学元件包括：一基板；一第一彩色滤光片，形成于该基板上；一第二彩色滤光片，形成于该基板上，该第二彩色滤光片较该第一彩色滤光片邻近该基板的边缘；一第一间隔物，设置于该第一彩色滤光片的侧壁上；以及一第二间隔物，设置于该第二彩色滤光片的侧壁上，其中该第二间隔物的折射率与该第二彩色滤光片的折射率的差值大于该第一间隔物的折射率与该第一彩色滤光片的折射率的差值。

在部分实施例中，该第一彩色滤光片与该第二彩色滤光片包括红色滤光片、绿色滤光片或蓝色滤光片，该第一彩色滤光片的该折射率与该第二彩色滤光片的该折射率相同，且该第二间隔物的该折射率小于该第一间隔物的该折射率。在部分实施例中，该第一间隔物或该第二间隔物的厚度介于100纳米至200纳米之间，且该第一间隔物与该第二间隔物的折射率介于1.2至1.5之间。在部分实施例中，该第一间隔物与该第二间隔物的折射率小于该第一彩色滤光片的该折射率。

在部分实施例中，本发明光学元件还包括一第三彩色滤光片与一第四彩色滤光片，该第三彩色滤光片邻近该第一彩色滤光片，该第四彩色滤光片邻近该第二彩色滤光片，其中该第三彩色滤光片与该第四彩色滤光片包括红色滤光片、绿色滤光片或蓝色滤光片。在部分实施例中，本发明光学元件还包括一第三间隔物与一第四间隔物，该第三间隔物设置于该第三彩色滤光片的侧壁上，并邻近该第一间隔物，该第四间隔物设置于该第四彩色滤光片的侧壁上，并邻近该第二间隔物，其中该第一彩色滤光片的该折射率与该第二彩色滤光片的该折射率相同，该第三彩色滤光片的折射率与该第四彩色滤光片的折射率相同，该第二间隔物的该折射率小于该第一间隔物的该折射率，且该第四间隔物的折射率小于该第三间隔物的折射率。在部分实施例中，该第一间隔物与该第三间隔物的总厚度或该第二间隔物与该第四间隔物的总厚度介于120纳米至240纳米之间，且该第一间隔物、该第二间隔物、该第三间隔物以及该第四间隔物的折射率介于1.2至1.6之间。在部分实施例中，该第一间隔物、该第二间隔物、该第三间隔物以及该第四间隔物的折射率小于该第一彩色滤光片、该第二彩色滤光片、该第三彩色滤光片以及该第四彩色滤光片的折射率。在部分实施例中，该第四间隔物的该折射率与该第四彩色滤光片的该折射率的差值大于该第三间隔物的该折射率与该第三彩色滤光片的该折射率的差值。

在部分实施例中，本发明光学元件还包括一第三彩色滤光片与一第三间隔物，该第三彩色滤光片位于该第一彩色滤光片与该第二彩色滤光片之间，该第三间隔物设置于该第三彩色滤光片的侧壁上，该第三彩色滤光片包括红色滤光片、绿色滤光片或蓝色滤光片，其中该第二彩色滤光片的该折射率大于该第三彩色滤光片的折射率，该第三彩色滤光片的该折射率大于该第一彩色滤光片的该折射率，且该第一间隔物、该第二间隔物以及该第三间隔物的折射率相同。在部分实施例中，该第一彩色滤光片、该第二彩色滤光片以及该第三彩色滤光片包括低折射率材料、高折射率材料或其组合。在部分实施例中，该高折射率材料于该第一彩色滤光片、该第二彩色滤光片以及该第三彩色滤光片中的体积比介于0至1之间。在部分实施例中，该第一彩色滤光片、该第二彩色滤光片以及该第三彩色滤光片的折射率介于1.55至1.95之间。在部分实施例中，该第一彩色滤光片、该第二彩色滤光片以及该第三彩色滤光片的折射率大于该第一间隔物、该第二间隔物以及该第三间隔物的折射率。在部分实施例中，该第一间隔物、该第二间隔物或该第三间隔物的厚度介于100纳米至200纳米之间，且该第一间隔物、该第二间隔物以及该第三间隔物的折射率介于1.2至1.5之间。

在本发明中，通过调整设置于彩色滤光片之间的间隔物(spacers)的折射率，使该等间隔物的折射率呈现一种特殊的变化态样，即间隔物的折射率自位于基板中心区的间隔物的折射率至位于基板周边区的间隔物的折射率逐渐递减。因此位于基板周边区的间隔物的折射率与彩色滤光片(红色滤光片、绿色滤光片以及蓝色滤光片)的折射率的差值可达到一足够大的数值，而使该不须微透镜设置于其上的波导结构具备了高的数值孔径(NA)，有效提升位于基板边缘区的像素的量子效率(QE)(即提升大角度入射光的光学效率响应(optical efficiency response))。

同样地，通过添加适量的高折射率材料于彩色滤光片中以调整其折射率，该等彩色滤光片的折射率可呈现一种特殊的变化态样，即彩色滤光片的折射率自位于基板中心区的彩色滤光片的折射率至位于基板周边区的彩色滤光片的折射率逐渐递增。因此位于基板周边区的红色滤光片、绿色滤光片以及蓝色滤光片的折射率与间隔物的折射率的差值可达到一足够大的数值，而使该波导结构具备了高的数值孔径(NA)，有效提升位于基板边缘区的像素的量子效率(QE)。

附图说明

图1是根据本发明的一实施例，一种光学元件的剖面示意图；

图2是根据本发明的一实施例，显示一种光学元件中低折射率材料层其折射率的变化态样；

图3是根据本发明的一实施例，一种光学元件的剖面示意图；

图4是根据本发明的一实施例，显示一种光学元件中低折射率材料层其折射率的变化态样；

图5是根据本发明的一实施例，一种光学元件的剖面示意图；

图6是根据本发明的一实施例，显示一种光学元件中彩色滤光片其折射率的变化态样；

图7是根据本发明的一实施例，显示一种光学元件中彩色滤光片其折射率与组成的变化态样；以及

图8是根据本发明的一实施例，显示一种光学元件的量子效率(QE)数据。

附图标记说明：

10 光学元件

12 基板

12’ 基板的中心区

12” 基板的周边区

12e 基板的边缘

14 彩色滤光片

16 间隔物

16a 第一间隔物

16b 第二间隔物

16c 第三间隔物

18 红色滤光片

18’ 红色滤光片的侧壁

20 绿色滤光片

20’ 绿色滤光片的侧壁

22 蓝色滤光片

22’ 蓝色滤光片的侧壁

24 低折射率材料

26 高折射率材料

A A组

B B组

B 蓝色滤光片的折射率

C C组

D D组

d 红色滤光片的折射率与其相邻的间隔物的折射率的差值

d1 间隔物的折射率与其相邻的红色滤光片的折射率的差值

d2 间隔物的折射率与其相邻的绿色滤光片的折射率的差值

d3 间隔物的折射率与其相邻的蓝色滤光片的折射率的差值

G 绿色滤光片的折射率

H 彩色滤光片的高度

LN 间隔物的折射率

LNB 第三间隔物的折射率

LNG 第二间隔物的折射率

LNR 第一间隔物的折射率

R 红色滤光片的折射率

T 间隔物的厚度

Tt 第一间隔物、第二间隔物以及第三间隔物中任意两间隔物的总厚度

V 高折射率材料于彩色滤光片中的体积比

具体实施方式

请参阅图1，根据本发明的一实施例，提供一种光学元件10。图1为光学元件10的剖面示意图。

光学元件10包括基板12、多个彩色滤光片14以及多个间隔物(spacers)16。基板12具有中心区12’与周边区12”。彩色滤光片14包括红色滤光片18、绿色滤光片20以及蓝色滤光片22，形成于基板12上。位于周边区12”的彩色滤光片14较位于中心区12’的彩色滤光片14邻近基板12的边缘12e。间隔物16形成于彩色滤光片14之间。间隔物16形成于红色滤光片18、绿色滤光片20以及蓝色滤光片22的侧壁(18’、20’、22’)上。值得注意的是，间隔物16的折射率自位于基板12的中心区12’的间隔物16的折射率至位于基板12的周边区12”的间隔物16的折射率大约呈现逐渐递减的态样。

在部分实施例中，彩色滤光片14的高度H大约大于1微米。在部分实施例中，间隔物16的厚度T大约介于100纳米至200纳米之间。在部分实施例中，间隔物16的折射率大约介于1.2至1.5之间。在部分实施例中，间隔物16的折射率小于红色滤光片18、绿色滤光片20以及蓝色滤光片22的折射率。

在部分实施例中，间隔物16的折射率与其相邻的红色滤光片18的折射率的差值沿基板12的中心区12’至周边区12”逐渐增加，其差值大约介于0.2至0.3之间。

在部分实施例中，间隔物16的折射率与其相邻的绿色滤光片20的折射率的差值沿基板12的中心区12’至周边区12”逐渐增加，其差值大约介于0.15至0.25之间。

在部分实施例中，间隔物16的折射率与其相邻的蓝色滤光片22的折射率的差值沿基板12的中心区12’至周边区12”逐渐增加，其差值大约介于0.1至0.2之间。

图2显示间隔物16(即低折射率材料层)沿基板12的中心区12’至周边区12”其折射率的变化态样。

在图2中，红色滤光片18的折射率大约为1.85(如虚线R所示)，绿色滤光片20的折射率大约为1.7(如虚线G所示)，蓝色滤光片22的折射率大约为1.65(如虚线B所示)。间隔物16的折射率自位于基板12的中心区12’(在此区中，入射光的角度大约为0度)的间隔物16的折射率至位于基板12的周边区12”(在此区中，入射光的角度大约为30度)的间隔物16的折射率逐渐递减，间隔物16的折射率大约介于1.6至1.2之间(如曲线LN所示)。

间隔物16的折射率(如曲线LN所示)与其相邻的红色滤光片18的折射率(如虚线R所示)的差值d1沿基板12的中心区12’至周边区12”逐渐增加，其差值d1大约介于0.2至0.3之间。

间隔物16的折射率(如曲线LN所示)与其相邻的绿色滤光片20的折射率(如虚线G所示)的差值d2沿基板12的中心区12’至周边区12”逐渐增加，其差值d2大约介于0.15至0.25之间。

间隔物16的折射率(如曲线LN所示)与其相邻的蓝色滤光片22的折射率(如虚线B所示)的差值d3沿基板12的中心区12’至周边区12”逐渐增加，其差值d3大约介于0.1至0.2之间。

由于位于基板12的周边区12”的间隔物16的折射率与彩色滤光片14的折射率的差值(d1、d2、d3)足够大，以致使该波导结构具备了高的数值孔径(numerical aperture，NA)，有效提升位于基板12的边缘区12”的像素的量子效率(quantum effect，QE)。

请参阅图3，根据本发明的一实施例，提供一种光学元件10。图3为光学元件10的剖面示意图。

光学元件10包括基板12、多个彩色滤光片14、多个第一间隔物16a、多个第二间隔物16b以及多个第三间隔物16c。基板12具有中心区12’与周边区12”。彩色滤光片14包括红色滤光片18、绿色滤光片20以及蓝色滤光片22，形成于基板12上。位于周边区12”的彩色滤光片14较位于中心区12’的彩色滤光片14邻近基板12的边缘12e。第一间隔物16a形成于彩色滤光片14之间，位于红色滤光片18的侧壁18’上。值得注意的是，第一间隔物16a的折射率自位于基板12的中心区12’的第一间隔物16a的折射率至位于基板12的周边区12”的第一间隔物16a的折射率大约呈现逐渐递减的态样。

第二间隔物16b形成于彩色滤光片14之间，位于绿色滤光片20的侧壁20’上。值得注意的是，第二间隔物16b的折射率自位于基板12的中心区12’的第二间隔物16b的折射率至位于基板12的周边区12”的第二间隔物16b的折射率大约呈现逐渐递减的态样。

第三间隔物16c形成于彩色滤光片14之间，位于蓝色滤光片22的侧壁22’上。值得注意的是，第三间隔物16c的折射率自位于基板12的中心区12’的第三间隔物16c的折射率至位于基板12的周边区12”的第三间隔物16c的折射率大约呈现逐渐递减的态样。

在部分实施例中，形成于相邻彩色滤光片14之间的第一间隔物16a、第二间隔物16b以及第三间隔物16c中的任意两间隔物的总厚度Tt大约介于120纳米至240纳米之间，例如，形成于彼此相邻的红色滤光片18与绿色滤光片20之间的第一间隔物16a与第二间隔物16b的总厚度大约介于120纳米至240纳米之间，形成于彼此相邻的红色滤光片18与蓝色滤光片22之间的第一间隔物16a与第三间隔物16c的总厚度大约介于120纳米至240纳米之间，以及形成于彼此相邻的绿色滤光片20与蓝色滤光片22之间的第二间隔物16b与第三间隔物16c的总厚度大约介于120纳米至240纳米之间。

在部分实施例中，第一间隔物16a的折射率大约介于1.5至1.6之间。在部分实施例中，第二间隔物16b的折射率大约介于1.3至1.5之间。在部分实施例中，第三间隔物16c的折射率大约介于1.2至1.4之间。在部分实施例中，第一间隔物16a、第二间隔物16b以及第三间隔物16c的折射率小于红色滤光片18、绿色滤光片20以及蓝色滤光片22的折射率。

在部分实施例中，第一间隔物16a的折射率与其相邻的红色滤光片18的折射率的差值沿基板12的中心区12’至周边区12”逐渐增加，其差值大约介于0.2至0.3之间。

在部分实施例中，第二间隔物16b的折射率与其相邻的绿色滤光片20的折射率的差值沿基板12的中心区12’至周边区12”逐渐增加，其差值大约介于0.15至0.25之间。

在部分实施例中，第三间隔物16c的折射率与其相邻的蓝色滤光片22的折射率的差值沿基板12的中心区12’至周边区12”逐渐增加，其差值大约介于0.1至0.2之间。

图4显示第一间隔物16a、第二间隔物16b以及第三间隔物16c(即低折射率材料层)沿基板12的中心区12’至周边区12”其折射率的变化态样。

在图4中，红色滤光片18的折射率大约为1.85(如实线R所示)，绿色滤光片20的折射率大约为1.7(如实线G所示)，蓝色滤光片22的折射率大约为1.65(如实线B所示)。第一间隔物16a的折射率自位于基板12的中心区12’(在此区中，入射光的角度大约为0度)的第一间隔物16a的折射率至位于基板12的周边区12”(在此区中，入射光的角度大约为35度)的第一间隔物16a的折射率逐渐递减，第一间隔物16a的折射率大约介于1.6至1.5之间(如曲线LNR所示)。

第二间隔物16b的折射率自位于基板12的中心区12’(在此区中，入射光的角度大约为0度)的第二间隔物16b的折射率至位于基板12的周边区12”(在此区中，入射光的角度大约为35度)的第二间隔物16b的折射率逐渐递减，第二间隔物16b的折射率大约介于1.45至1.35之间(如曲线LNG所示)。

第三间隔物16c的折射率自位于基板12的中心区12’(在此区中，入射光的角度大约为0度)的第三间隔物16c的折射率至位于基板12的周边区12”(在此区中，入射光的角度大约为35度)的第三间隔物16c的折射率逐渐递减，第三间隔物16c的折射率大约介于1.3至1.2之间(如曲线LNB所示)。

第一间隔物16a的折射率(如曲线LNR所示)与其相邻的红色滤光片18的折射率(如实线R所示)的差值d1沿基板12的中心区12’至周边区12”逐渐增加，其差值d1至少大约介于0.25至0.35之间。

第二间隔物16b的折射率(如曲线LNG所示)与其相邻的绿色滤光片20的折射率(如实线G所示)的差值d2沿基板12的中心区12’至周边区12”逐渐增加，其差值d2至少大约介于0.25至0.35之间。

第三间隔物16c的折射率(如曲线LNB所示)与其相邻的蓝色滤光片22的折射率(如实线B所示)的差值d3沿基板12的中心区12’至周边区12”逐渐增加，其差值d3至少大约介于0.35至0.45之间。

由于位于基板12的周边区12”的第一间隔物16a、第二间隔物16b以及第三间隔物16c的折射率与彩色滤光片14的折射率的差值(d1、d2、d3)足够大，以致使该波导结构具备了高的数值孔径(NA)，有效提升位于基板12的边缘区12”的像素的量子效率(QE)。

请参阅图5，根据本发明的一实施例，提供一种光学元件10。图5为光学元件10的剖面示意图。

光学元件10包括基板12、多个彩色滤光片14以及多个间隔物16。基板12具有中心区12’与周边区12”。彩色滤光片14包括红色滤光片18、绿色滤光片20以及蓝色滤光片22，形成于基板12上。位于周边区12”的彩色滤光片14较位于中心区12’的彩色滤光片14邻近基板12的边缘12e。值得注意的是，红色滤光片18的折射率自位于基板12的中心区12’的红色滤光片18的折射率至位于基板12的周边区12”的红色滤光片18的折射率大约呈现逐渐递增的态样，绿色滤光片20的折射率自位于基板12的中心区12’的绿色滤光片20的折射率至位于基板12的周边区12”的绿色滤光片20的折射率大约呈现逐渐递增的态样，以及蓝色滤光片22的折射率自位于基板12的中心区12’的蓝色滤光片22的折射率至位于基板12的周边区12”的蓝色滤光片22的折射率大约呈现逐渐递增的态样。间隔物16形成于彩色滤光片14之间。间隔物16形成于红色滤光片18、绿色滤光片20以及蓝色滤光片22的侧壁(18’、20’、22’)上。

在部分实施例中，红色滤光片18、绿色滤光片20以及蓝色滤光片22包括低折射率材料24、高折射率材料26或低折射率材料24与高折射率材料26的组合。在部分实施例中，高折射率材料26于红色滤光片18、绿色滤光片20以及蓝色滤光片22中的体积比大约介于0至1之间。在部分实施例中，当高折射率材料26于彩色滤光片14中的体积比为0时，红色滤光片18、绿色滤光片20或蓝色滤光片22包括低折射率材料24。在部分实施例中，当高折射率材料26于彩色滤光片14中的体积比为1时，红色滤光片18、绿色滤光片20或蓝色滤光片22包括高折射率材料26。在部分实施例中，当高折射率材料26于彩色滤光片14中的体积比大于0且小于1时，红色滤光片18、绿色滤光片20或蓝色滤光片22包括低折射率材料24与高折射率材料26的组合。

在部分实施例中，红色滤光片18的折射率大约介于1.85至1.95之间。在部分实施例中，绿色滤光片20的折射率大约介于1.7至1.8之间。在部分实施例中，蓝色滤光片22的折射率大约介于1.55至1.7之间。在部分实施例中，红色滤光片18、绿色滤光片20以及蓝色滤光片22的折射率大于间隔物16的折射率。

在部分实施例中，红色滤光片18的折射率与其相邻的间隔物16的折射率的差值沿基板12的中心区12’至周边区12”逐渐增加，其差值大约介于0.6至0.7之间。

在部分实施例中，绿色滤光片20的折射率与其相邻的间隔物16的折射率的差值沿基板12的中心区12’至周边区12”逐渐增加，其差值大约介于0.4至0.5之间。

在部分实施例中，蓝色滤光片22的折射率与其相邻的间隔物16的折射率的差值沿基板12的中心区12’至周边区12”逐渐增加，其差值大约介于0.3至0.4之间。

在部分实施例中，间隔物16的厚度T大约介于100纳米至200纳米之间。在部分实施例中，间隔物16的折射率大约介于1.2至1.5之间。

图6显示彩色滤光片14(例如红色滤光片18、绿色滤光片20或蓝色滤光片22)其折射率沿基板12的中心区12’至周边区12”的变化态样。

在图6中，以红色滤光片18为例做说明。红色滤光片18的折射率自位于基板12的中心区12’(在此区中，入射光的角度大约为0度)的红色滤光片18的折射率至位于基板12的周边区12”(在此区中，入射光的角度大约为30度)的红色滤光片18的折射率逐渐递增，红色滤光片18的折射率大约介于1.85至1.95之间(如曲线R所示)。此外，间隔物16的折射率大约为1.23(如虚线LN所示)。

红色滤光片18的折射率(如曲线R所示)与其相邻的间隔物16的折射率(如虚线LN所示)的差值d沿基板12的中心区12’至周边区12”逐渐增加，其差值d大约介于0.6至0.7之间。在部分实施例中，绿色滤光片20与蓝色滤光片22其折射率沿基板12的中心区12’至周边区12”的变化态样类似图6所示。

由于位于基板12的周边区12”的红色滤光片18的折射率与间隔物16的折射率的差值d足够大，以致使该波导结构具备了高的数值孔径(NA)，有效提升位于基板12的边缘区12”的像素的量子效率(QE)。

图7显示红色滤光片18、绿色滤光片20以及蓝色滤光片22其折射率沿基板12的中心区12’至周边区12”的变化态样。

在图7中，间隔物16的折射率大约为1.3(如虚线LN所示)。红色滤光片18的折射率自位于基板12的中心区12’(在此区中，入射光的角度大约为0度)的红色滤光片18的折射率至位于基板12的周边区12”(在此区中，入射光的角度大约为35度)的红色滤光片18的折射率逐渐递增，红色滤光片18的折射率大约介于1.85至1.95之间(如曲线R所示)。绿色滤光片20的折射率自位于基板12的中心区12’(在此区中，入射光的角度大约为0度)的绿色滤光片20的折射率至位于基板12的周边区12”(在此区中，入射光的角度大约为35度)的绿色滤光片20的折射率逐渐递增，绿色滤光片20的折射率大约介于1.7至1.8之间(如曲线G所示)。蓝色滤光片22的折射率自位于基板12的中心区12’(在此区中，入射光的角度大约为0度)的蓝色滤光片22的折射率至位于基板12的周边区12”(在此区中，入射光的角度大约为35度)的蓝色滤光片22的折射率逐渐递增，蓝色滤光片22的折射率大约介于1.55至1.65之间(如曲线B所示)。

红色滤光片18的折射率(如曲线R所示)与其相邻的间隔物16的折射率(如虚线LN所示)的差值d1沿基板12的中心区12’至周边区12”逐渐增加，且其差值d1至少大约介于0.55至0.65之间。

绿色滤光片20的折射率(如曲线G所示)与其相邻的间隔物16的折射率(如虚线LN所示)的差值d2沿基板12的中心区12’至周边区12”逐渐增加，且其差值d2至少大约介于0.4至0.5之间。

蓝色滤光片22的折射率(如曲线B所示)与其相邻的间隔物16的折射率(如虚线LN所示)的差值d3沿基板12的中心区12’至周边区12”逐渐增加，且其差值d3至少大约介于0.25至0.35之间。

由于位于基板12的周边区12”的红色滤光片18、绿色滤光片20以及蓝色滤光片22的折射率与间隔物16的折射率的差值(d1、d2、d3)足够大，以致使该波导结构具备了高的数值孔径(NA)，而有效提升位于基板12的边缘区12”的像素的量子效率(QE)。

此外，高折射率材料26分别于红色滤光片18、绿色滤光片20以及蓝色滤光片22中的体积比大约介于0至1之间，其自位于基板12的中心区12’的彩色滤光片14中高折射率材料26的体积比至位于基板12的周边区12”的彩色滤光片14中高折射率材料26的体积比逐渐递增(如曲线V所示)。

实施例1

本发明光学元件量子效率的提升

在本实施例中，通过调整低折射率材料层的折射率与其所包围的彩色滤光片的折射率的差值的方式已确认可提升量子效率(QE)，特别是可提升位于基板边缘区的绿色滤光片的量子效率。图8显示当调整低折射率材料层的折射率或彩色滤光片的折射率时，量子效率(QE)的变化。根据图8，在A组、B组以及C组中，仅调整低折射率材料层的折射率。

在A组中，低折射率材料层的折射率约为1.2至1.3之间，低折射率材料层所包围的绿色滤光片的折射率约为1.7。因此低折射率材料层的折射率与绿色滤光片的折射率的差值约为0.4至0.5之间。

在B组中，低折射率材料层的折射率约为1.45，低折射率材料层所包围的绿色滤光片的折射率约为1.7。因此低折射率材料层的折射率与绿色滤光片的折射率的差值约为0.25。

在C组中，低折射率材料层的折射率约为1.58，低折射率材料层所包围的绿色滤光片的折射率约为1.7。因此低折射率材料层的折射率与绿色滤光片的折射率的差值约为0.12。

明显地，当低折射率材料层的折射率与彩色滤光片的折射率的差值扩大时，绿色滤光片的量子效率(QE)会因此提升，例如，在A组、B组以及C组中，A组中的绿色滤光片显示出最佳的量子效率(QE)。

此外，在D组中，仅调整彩色滤光片的折射率。绿色滤光片的折射率约为1.8(加入适当量的高折射率材料)，而包围绿色滤光片的低折射率材料层的折射率约为1.45。因此绿色滤光片的折射率与低折射率材料层的折射率的差值约为0.35。

同样地，随着绿色滤光片的折射率与低折射率材料层的折射率的差值扩大，绿色滤光片的量子效率(QE)会因此提升，例如，D组中的绿色滤光片显示出较A组的绿色滤光片优选的量子效率(QE)。

可选地，光学元件还可以包括一第三彩色滤光片、一第四彩色滤光片、一第三间隔物与一第四间隔物，其中该第三彩色滤光片邻近该第一彩色滤光片，该第四彩色滤光片邻近该第二彩色滤光片，该第三彩色滤光片与该第四彩色滤光片包括红色滤光片、绿色滤光片或蓝色滤光片，该第三间隔物设置于该第三彩色滤光片的侧壁上，并邻近该第一间隔物，该第四间隔物设置于该第四彩色滤光片的侧壁上，并邻近该第二间隔物，该第一彩色滤光片的折射率与该第二彩色滤光片的折射率相同，该第三彩色滤光片的折射率与该第四彩色滤光片的折射率相同，该第二间隔物的折射率小于该第一间隔物的折射率，且该第四间隔物的折射率小于该第三间隔物的折射率。

可选地，在上述光学元件中，该第一间隔物与该第三间隔物的总厚度或该第二间隔物与该第四间隔物的总厚度介于120纳米至240纳米之间，且该第一间隔物、该第二间隔物、该第三间隔物以及该第四间隔物的折射率介于1.2至1.6之间。

可选地，在上述光学元件中，该第一间隔物、该第二间隔物、该第三间隔物以及该第四间隔物的折射率小于该第一彩色滤光片、该第二彩色滤光片、该第三彩色滤光片以及该第四彩色滤光片的折射率。

可选地，在上述光学元件中，该第四间隔物的折射率与该第四彩色滤光片的折射率的差值大于该第三间隔物的折射率与该第三彩色滤光片的折射率的差值。

上述实施例的特征有利于本技术领域中技术人员理解本发明。本技术领域中技术人员应理解可采用本发明作基础，设计并变化其他工艺与结构以完成上述实施例的相同目的及/或相同优点。本技术领域中技术人员亦应理解，这些等效置换并未脱离本发明构思与范围，并可在未脱离本发明的构思与范围的前提下进行改变、替换或变动。

Claims

1.一种光学元件，包括：

一基板，其包括中心区和周边区；

多个彩色滤光片，包括：

一第一彩色滤光片，形成于该基板上；一第二彩色滤光片，形成于该基板上，该第二彩色滤光片较该第一彩色滤光片邻近该基板的边缘；多个间隔物，设置于所述多个彩色滤光片之间，所述多个间隔物包括：

一第一间隔物，设置于该第一彩色滤光片的侧壁上；以及一第二间隔物，设置于该第二彩色滤光片的侧壁上，其中该第二间隔物的折射率与该第二彩色滤光片的折射率的差值大于该第一间隔物的折射率与该第一彩色滤光片的折射率的差值，而且

其中，所述多个间隔物的折射率自位于所述基板的中心区的所述间隔物的折射率至位于所述基板的周边区的所述间隔物的折射率逐渐递减；或者，所述多个彩色滤光片的折射率自位于所述基板的中心区的所述彩色滤光片的折射率至位于所述基板的周边区的所述彩色滤光片的折射率逐渐递增。

2.如权利要求1所述的光学元件，其中该第一彩色滤光片与该第二彩色滤光片包括红色滤光片、绿色滤光片或蓝色滤光片，该第一彩色滤光片的折射率与该第二彩色滤光片的折射率相同，该第二间隔物的折射率小于该第一间隔物的折射率，且该第一间隔物与该第二间隔物的折射率小于该第一彩色滤光片的折射率。

3.如权利要求2所述的光学元件，其中该第一间隔物或该第二间隔物的厚度介于100纳米至200纳米之间，且该第一间隔物与该第二间隔物的折射率介于1.2至1.5之间。

4.如权利要求1所述的光学元件，还包括一第三彩色滤光片、一第四彩色滤光片、一第三间隔物与一第四间隔物，其中该第三彩色滤光片邻近该第一彩色滤光片，该第四彩色滤光片邻近该第二彩色滤光片，该第三彩色滤光片与该第四彩色滤光片包括红色滤光片、绿色滤光片或蓝色滤光片，该第三间隔物设置于该第三彩色滤光片的侧壁上，并邻近该第一间隔物，该第四间隔物设置于该第四彩色滤光片的侧壁上，并邻近该第二间隔物，该第一彩色滤光片的折射率与该第二彩色滤光片的折射率相同，该第三彩色滤光片的折射率与该第四彩色滤光片的折射率相同，该第二间隔物的折射率小于该第一间隔物的折射率，且该第四间隔物的折射率小于该第三间隔物的折射率。

5.如权利要求4所述的光学元件，其中该第一间隔物与该第三间隔物的总厚度或该第二间隔物与该第四间隔物的总厚度介于120纳米至240纳米之间，且该第一间隔物、该第二间隔物、该第三间隔物以及该第四间隔物的折射率介于1.2至1.6之间。

6.如权利要求4所述的光学元件，其中该第一间隔物、该第二间隔物、该第三间隔物以及该第四间隔物的折射率小于该第一彩色滤光片、该第二彩色滤光片、该第三彩色滤光片以及该第四彩色滤光片的折射率。

7.如权利要求4所述的光学元件，其中该第四间隔物的折射率与该第四彩色滤光片的折射率的差值大于该第三间隔物的折射率与该第三彩色滤光片的折射率的差值。

8.如权利要求1所述的光学元件，还包括一第三彩色滤光片与一第三间隔物，该第三彩色滤光片位于该第一彩色滤光片与该第二彩色滤光片之间，该第三间隔物设置于该第三彩色滤光片的侧壁上，该第三彩色滤光片包括红色滤光片、绿色滤光片或蓝色滤光片，其中该第二彩色滤光片的折射率大于该第三彩色滤光片的折射率，该第三彩色滤光片的折射率大于该第一彩色滤光片的折射率，且该第一间隔物、该第二间隔物以及该第三间隔物的折射率相同。

9.如权利要求8所述的光学元件，其中该第一彩色滤光片、该第二彩色滤光片以及该第三彩色滤光片包括低折射率材料、高折射率材料或其组合，该高折射率材料于该第一彩色滤光片、该第二彩色滤光片以及该第三彩色滤光片中的体积比介于0至1之间。

10.如权利要求8所述的光学元件，其中该第一彩色滤光片、该第二彩色滤光片以及该第三彩色滤光片的折射率介于1.55至1.95之间，该第一间隔物、该第二间隔物以及该第三间隔物的折射率介于1.2至1.5之间，该第一彩色滤光片、该第二彩色滤光片以及该第三彩色滤光片的折射率大于该第一间隔物、该第二间隔物以及该第三间隔物的折射率，且该第一间隔物、该第二间隔物或该第三间隔物的厚度介于100纳米至200纳米之间。