CN112946803B - 光学元件 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种光学元件。该光学元件包括：基板；中央彩色滤光片、第一彩色滤光片、以及第二彩色滤光片，自该基板的中央至边缘依序设置于该基板上；以及中央空心构件、第一空心构件、以及第二空心构件，分别设置于该中央彩色滤光片、该第一彩色滤光片、以及该第二彩色滤光片上，其中该中央彩色滤光片的中心与该中央空心构件的中心之间无距离，该第一彩色滤光片的中心与该第一空心构件的中心之间具有一第一距离，该第二彩色滤光片的中心与该第二空心构件的中心之间具有一第二距离，该第一距离大于零，且该第二距离大于该第一距离。

Description

光学元件
技术领域
本发明涉及一种光学元件，特别涉及一种具有设置于彩色滤光片上的空心构件的光学元件。
背景技术
在光学元件(例如影像感测装置)中，当入射光通过影像感测装置中的周期性结构(例如微透镜)时，由于表面绕射不佳，在显示面板上会出现不期望的鬼影(ghost image)及花瓣形眩光(petal flare)。
与具有复合金属栅(composite metal grid，CMG)结构的光学元件(于彩色滤光片上需设置微透镜)相较，目前已知具有波导彩色滤光片(wave guide color filter，WGCF)结构的光学元件(以包围彩色滤光片的低折射率材料层取代微透镜形成波导结构)是有其应用上的优势。
因此，开发一种可有效降低鬼影(ghost image)及花瓣形眩光(petal flare)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；一中央彩色滤光片、一第一彩色滤光片、以及一第二彩色滤光片，其中该中央彩色滤光片、该第一彩色滤光片、以及该第二彩色滤光片自该基板的中央至边缘依序设置于该基板上；以及一中央空心构件、一第一空心构件、以及一第二空心构件，其中该中央空心构件、该第一空心构件、以及该第二空心构件分别设置于该中央彩色滤光片、该第一彩色滤光片、以及该第二彩色滤光片上，其中该中央彩色滤光片的中心与该中央空心构件的中心之间无距离，该第一彩色滤光片的中心与该第一空心构件的中心之间具有一第一距离，该第二彩色滤光片的中心与该第二空心构件的中心之间具有一第二距离，该第一距离大于零，且该第二距离大于该第一距离。
在部分实施例中，每一该中央空心构件、该第一空心构件、以及该第二空心构件包括一连续壁结构，该连续壁结构包围一空间。在部分实施例中，该连续壁结构具有一锥形(taper)截面。在部分实施例中，该连续壁结构的形状包括矩形、圆形、或三角形。在部分实施例中，该光学元件还包括多个金属栅(metal grids)，设置于该基板上。在部分实施例中，该连续壁结构的宽度小于相邻所述金属栅之间的距离的三分之一。在部分实施例中，该连续壁结构的高度介于0.1微米至0.7微米之间。在部分实施例中，当该连续壁结构的形状为矩形时，该空间的宽度小于相邻所述金属栅之间的距离的三分之一。在部分实施例中，当该连续壁结构的形状为圆形时，该空间的直径小于相邻所述金属栅之间的距离的三分之一。
在部分实施例中，该光学元件还包括一低折射率材料层，覆盖该中央彩色滤光片、该第一彩色滤光片与该第二彩色滤光片以及该中央空心构件、该第一空心构件与该第二空心构件的所述连续壁结构，并填入该中央空心构件、该第一空心构件与该第二空心构件的所述空间。在部分实施例中，该低折射率材料层的折射率介于1.2至1.5之间。在部分实施例中，该中央空心构件、该第一空心构件与该第二空心构件的所述连续壁结构的折射率大于该低折射率材料层的折射率，以及大于分别位于该中央空心构件、该第一空心构件与该第二空心构件的所述连续壁结构下方的该中央彩色滤光片、该第一彩色滤光片与该第二彩色滤光片的折射率。在部分实施例中，该中央空心构件、该第一空心构件与该第二空心构件的所述连续壁结构的折射率介于1.6至1.9之间。
在部分实施例中，该光学元件还包括一保护层，设置于该中央彩色滤光片、该第一彩色滤光片、该第二彩色滤光片与该中央空心构件、该第一空心构件、该第二空心构件之间。在部分实施例中，该光学元件还包括一硬掩模层(hard mask layer)，设置于该中央空心构件、该第一空心构件与该第二空心构件的所述连续壁结构的顶部。
在部分实施例中，该基板包括一中央区、一第一区、以及一第二区，依序自该基板的中央至边缘。在部分实施例中，该中央区内包括配置有所述中央空心构件的多个所述中央彩色滤光片，该第一区内包括配置有所述第一空心构件的多个所述第一彩色滤光片，以及该第二区内包括配置有所述第二空心构件的多个所述第二彩色滤光片。在部分实施例中，该中央空心构件、该第一空心构件与该第二空心构件的所述连续壁结构构成一第一周期性结构。在部分实施例中，该中央空心构件、该第一空心构件与该第二空心构件的所述空间构成一第二周期性结构。
在本发明光学元件中形成有两种周期性结构(即，由连续壁结构构成的第一周期性结构以及由填充有低折射率材料层的空间构成的第二周期性结构)。由于将复杂的周期性结构设置在光通过的路径上，因此，减少了特定方向的表面绕射(即，零阶绕射(zero-order diffraction)与正-负一阶绕射(positive and negative first-orderdiffraction))，致可有效消除显示面板上不期望的鬼影(ghost image)及花瓣形眩光(petal flare)。此外，空心波导构件包括具有高折射率材料的连续壁结构以及该连续壁结构所包围的低折射率材料层。当光能量通过具有高折射率材料的连续壁结构进行传输时，连续壁结构中相邻能量波的泄漏模态(leaky mode)会产生耦合作用而提升低折射率材料层中的光能量，有效增加其捕获光能量的能力并同时改善QE光谱(红色(R)/绿色(G)/蓝色(B)像素)，例如，改善基板中央区内的QE光谱。
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，一种光学元件的剖面示意图；
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，一种光学元件的剖面示意图；
图5是根据本发明的一实施例，一种光学元件的空心构件的上视图；
图6是根据本发明的一实施例，一种光学元件的空心构件的上视图；
图7是根据本发明的一实施例，一种光学元件的空心构件的上视图；
图8是显示一种光学元件的绕射模拟影像；
图9是根据本发明的一实施例，显示一种光学元件的绕射模拟影像；
图10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)光谱；
图11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)光谱；
图12是显示传统光学元件的光能量分布图；以及
图13是根据本发明的一实施例，显示一种光学元件的光能量分布图。
附图标记说明：
10：光学元件
12：基板
12a：基板的中央
12b：基板的边缘
14：中央区
16：第一区
18：第二区
20a,20b,20c,20d：中央彩色滤光片
20Pc：中央彩色滤光片的中心点
22a,22b,22c,22d：第一彩色滤光片
22Pc：第一彩色滤光片的中心点
24a,24b,24c,24d：第二彩色滤光片
24Pc：第二彩色滤光片的中心点
26a,26b,26c,26d：中央空心构件
26Pc：中央空心构件的中心点
28a,28b,28c,28d：第一空心构件
28Pc：第一空心构件的中心点
30a,30b,30c,30d：第二空心构件
30Pc：第二空心构件的中心点
32：金属栅
34：图案化有机层
36：连续壁结构
36’：连续壁结构的顶部
37,37a,37b：入射光
38：空间
40：低折射率材料层
42：保护层
44：硬掩模
46：第一周期性结构
48：第二周期性结构
a,a’：中央区的光点
b,b’,c,c’,d,d’,e,e’：周边区的光点
A,B：量子效率(QE)光谱曲线
D1：第一距离
D2：第二距离
DM：相邻金属栅之间的距离
H：连续壁结构的高度
R：红色像素
G：绿色像素
B：蓝色像素
Gb：与蓝色像素相邻的绿色像素
Gr：与红色像素相邻的绿色像素
WC：连续壁结构的宽度
WS：空间的宽度(直径)
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。
在图1中，光学元件10包括基板12(其包括中央区14、第一区16、以及第二区18，上述区域依序自基板12的中央12a至边缘12b分布)。中央区14包括多个中央彩色滤光片，例如，中央彩色滤光片20a、20b、20c、20d，设置于基板12上。第一区16包括多个第一彩色滤光片，例如，第一彩色滤光片22a、22b、22c、22d，设置于基板12上。第二区18包括多个第二彩色滤光片，例如，第二彩色滤光片24a、24b、24c、24d，设置于基板12上。多个中央空心构件，例如，中央空心构件26a、26b、26c、26d，分别设置于中央彩色滤光片(20a、20b、20c、20d)上。多个第一空心构件，例如，第一空心构件28a、28b、28c、28d，分别设置于第一彩色滤光片(22a、22b、22c、22d)上。多个第二空心构件，例如，第二空心构件30a、30b、30c、30d，分别设置于第二彩色滤光片(24a、24b、24c、24d)上。值得注意的是，在中央区14内，中央空心构件的中心点与其下方的中央彩色滤光片的中心点重合，例如，中央空心构件26a的中心点26Pc与中央彩色滤光片20a的中心点20Pc重合，也就是，中央空心构件的中心点与其下方的中央彩色滤光片的中心点之间并无距离。在第一区16内，第一空心构件的中心点自其下方的第一彩色滤光片的中心点偏移一特定距离，例如，第一空心构件28a的中心点28Pc自第一彩色滤光片22a的中心点22Pc偏移第一距离D1，且第一距离D1大于零。在第二区18内，第二空心构件的中心点自其下方的第二彩色滤光片的中心点偏移一特定距离，例如，第二空心构件30a的中心点30Pc自第二彩色滤光片24a的中心点24Pc偏移第二距离D2，且第二距离D1大于第一距离D1。更详细来说，相较于中央区14内中央彩色滤光片(20a、20b、20c、20d)的位置，第一区16内的第一彩色滤光片(22a、22b、22c、22d)朝基板12的中央12a偏移一特定距离。同样地，第二区18内的第二彩色滤光片(24a、24b、24c、24d)朝基板12的中央12a亦偏移一特定距离。第二彩色滤光片(24a、24b、24c、24d)朝基板12的中央12a偏移的距离大于第一彩色滤光片(22a、22b、22c、22d)朝基板12的中央12a偏移的距离。相较于中央区14内中央空心构件(26a、26b、26c、26d)的位置，第一区16内的第一空心构件(28a、28b、28c、28d)朝基板12的中央12a偏移一特定距离。同样地，第二区18内的第二空心构件(30a、30b、30c、30d)朝基板12的中央12a亦偏移一特定距离。第二空心构件(30a、30b、30c、30d)朝基板12的中央12a偏移的距离大于第一空心构件(28a、28b、28c、28d)朝基板12的中央12a偏移的距离。值得注意的是，第一空心构件(28a、28b、28c、28d)与第二空心构件(30a、30b、30c、30d)之间朝基板12的中央12a偏移的比例大于第一彩色滤光片(22a、22b、22c、22d)与第二彩色滤光片(24a、24b、24c、24d)之间朝基板12的中央12a偏移的比例。此外，彩色滤光片与空心构件偏移的方向与入射光相反，举例来说，当入射光37a以较小的倾斜角自基板12的中央12a朝向边缘12b发射并进入第一区16时，第一彩色滤光片(22a、22b、22c、22d)与第一空心构件(28a、28b、28c、28d)朝基板12的中央12a偏移一个较小的距离。当入射光37b以较大的倾斜角自基板12的中央12a朝向边缘12b发射并进入第二区18时，第二彩色滤光片(24a、24b、24c、24d)与第二空心构件(30a、30b、30c、30d)朝基板12的中央12a偏移一个较大的距离。
中央彩色滤光片(20a、20b、20c、20d)、第一彩色滤光片(22a、22b、22c、22d)、以及第二彩色滤光片(24a、24b、24c、24d)包括红色(R)滤光片、绿色(G)滤光片、或蓝色(B)滤光片。每一中央空心构件(26a、26b、26c、26d)、第一空心构件(28a、28b、28c、28d)、以及第二空心构件(30a、30b、30c、30d)包括连续壁结构36，且连续壁结构36包围空间38。
在图1中，多个金属栅(metal grids)32设置于基板12上。图案化有机层34设置于中央彩色滤光片(20a、20b、20c、20d)、第一彩色滤光片(22a、22b、22c、22d)、以及第二彩色滤光片(24a、24b、24c、24d)之间。在中央区14内，图案化有机层34设置于金属栅32上。在第一区16内，由于第一彩色滤光片(22a、22b、22c、22d)的位移，图案化有机层34设置于例如一部分的金属栅32上。在第二区18内，由于第二彩色滤光片(24a、24b、24c、24d)较大的位移，图案化有机层34设置于例如更少部分的金属栅32上。
光学元件10还包括低折射率材料层40，覆盖中央彩色滤光片(20a、20b、20c、20d)、第一彩色滤光片(22a、22b、22c、22d)与第二彩色滤光片(24a、24b、24c、24d)以及中央空心构件(26a、26b、26c、26d)、第一空心构件(28a、28b、28c、28d)与第二空心构件(30a、30b、30c、30d)的连续壁结构36，并填入中央空心构件(26a、26b、26c、26d)、第一空心构件(28a、28b、28c、28d)与第二空心构件(30a、30b、30c、30d)的空间38。在部分实施例中，低折射率材料层40的折射率介于大约1.2至大约1.5之间。值得注意的是，中央空心构件(26a、26b、26c、26d)、第一空心构件(28a、28b、28c、28d)与第二空心构件(30a、30b、30c、30d)的连续壁结构36的折射率大于连续壁结构36周围元件的的折射率，例如，大于低折射率材料层40的折射率，以及大于分别位于中央空心构件(26a、26b、26c、26d)、第一空心构件(28a、28b、28c、28d)与第二空心构件(30a、30b、30c、30d)的连续壁结构36下方的中央彩色滤光片(20a、20b、20c、20d)、第一彩色滤光片(22a、22b、22c、22d)与第二彩色滤光片(24a、24b、24c、24d)的折射率。在部分实施例中，中央空心构件(26a、26b、26c、26d)、第一空心构件(28a、28b、28c、28d)与第二空心构件(30a、30b、30c、30d)的连续壁结构36的折射率介于大约1.6至大约1.9之间。
请参阅图2，本实施例与图1实施例之间的区别在于其结构不同。以下仅说明差异处，并不重复相同的部分。在本实施例中，保护层42还包括设置于中央彩色滤光片(20a、20b、20c、20d)、第一彩色滤光片(22a、22b、22c、22d)、第二彩色滤光片(24a、24b、24c、24d)与中央空心构件(26a、26b、26c、26d)、第一空心构件(28a、28b、28c、28d)与第二空心构件(30a、30b、30c、30d)之间。在部分实施例中，保护层42作为蚀刻中止层(etching stoplayer)，以保护中央彩色滤光片(20a、20b、20c、20d)、第一彩色滤光片(22a、22b、22c、22d)、第二彩色滤光片(24a、24b、24c、24d)在后续蚀刻或其他工艺中免于受损伤。在部分实施例中，保护层42的材料与中央空心构件(26a、26b、26c、26d)、第一空心构件(28a、28b、28c、28d)、第二空心构件(30a、30b、30c、30d)的连续壁结构36的材料可选择相同或不同。在部分实施例中，根据保护层42的材料，可选择保护层42具有适当的厚度。
请参阅图3，本实施例与图1实施例之间的区别在于其结构不同。以下仅说明差异处，并不重复相同的部分。在本实施例中，中央空心构件(26a、26b、26c、26d)、第一空心构件(28a、28b、28c、28d)与第二空心构件(30a、30b、30c、30d)的连续壁结构36具有锥形(taper)截面。在部分实施例中，具有锥形截面的连续壁结构36通过包括正向蚀刻(forwardetching)与横向蚀刻(lateral etching)的蚀刻工艺而形成。
请参阅图4，本实施例与图1实施例之间的区别在于其结构不同。以下仅说明差异处，并不重复相同的部分。在本实施例中，硬掩模层(hard mask layer)44还包括设置于中央空心构件(26a、26b、26c、26d)、第一空心构件(28a、28b、28c、28d)与第二空心构件(30a、30b、30c、30d)中每一连续壁结构36的顶部36’。在部分实施例中，当蚀刻具有高深宽比(aspect ratio)的连续壁结构36时，为了工艺上的方便性，可选择具有适当厚度的硬掩模层44。
以下针对中央空心构件(26a、26b、26c、26d)、第一空心构件(28a、28b、28c、28d)、第二空心构件(30a、30b、30c、30d)的连续壁结构36与空间38的形状及尺寸做更详细说明。图5至图7为设置在彩色滤光片上的一部分空心构件的上视图。此处，以中央区14内的中央空心构件(26a、26b、26c、26d)为例做说明。在图5中，中央空心构件(26a、26b、26c、26d)的连续壁结构36的形状为矩形。连续壁结构36的宽度WC小于例如相邻金属栅32之间的距离DM(如图1所示)的三分之一。连续壁结构36的高度H(如图1所示)介于大约0.1微米至大约0.7微米之间。此外，空间38的宽度WS小于例如相邻金属栅32之间的距离DM(如图1所示)的三分之一。在图6中，中央空心构件(26a、26b、26c、26d)的连续壁结构36的形状为圆形。连续壁结构36的宽度WC小于例如相邻金属栅32之间的距离DM(如图1所示)的三分之一。连续壁结构36的高度H(如图1所示)介于大约0.1微米至大约0.7微米之间。此外，空间38的宽度(直径)WS小于例如相邻金属栅32之间的距离DM(如图1所示)的三分之一。在图7中，中央空心构件(26a、26b、26c、26d)的连续壁结构36的形状为三角形。连续壁结构36的宽度WC小于例如相邻金属栅32之间的距离DM(如图1所示)的三分之一。连续壁结构36的高度H(如图1所示)介于大约0.1微米至大约0.7微米之间。此外，空间38的宽度WS小于例如相邻金属栅32之间的距离DM(如图1所示)的三分之一。在部分实施例中，其他形状的连续壁结构36亦适合做为本发明的选择，只要其中存在被连续壁结构36所包围可供低折射率材料层40填入的空间即可。在图5至图7中，中央空心构件(26a、26b、26c、26d)的连续壁结构36构成第一周期性结构46。中央空心构件(26a、26b、26c、26d)的空间38构成第二周期性结构48。也就是，在本发明光学元件10中同时形成有两个周期性结构(即，连续壁结构36及空间38)。
在本发明光学元件中形成有两种周期性结构(即，由连续壁结构构成的第一周期性结构以及由填充有低折射率材料层的空间构成的第二周期性结构)。由于将复杂的周期性结构设置在光通过的路径上，因此，减少了特定方向的表面绕射(即，零阶绕射(zero-order diffraction)与正-负一阶绕射(positive and negative first-orderdiffraction))，致可有效消除显示面板上不期望的鬼影(ghost image)及花瓣形眩光(petal flare)。此外，空心波导构件包括具有高折射率材料的连续壁结构以及该连续壁结构所包围的低折射率材料层。当光能量通过具有高折射率材料的连续壁结构进行传输时，连续壁结构中相邻能量波的泄漏模态(leaky mode)会产生耦合作用而提升低折射率材料层中的光能量，有效增加其捕获光能量的能力并同时改善QE光谱(红色(R)/绿色(G)/蓝色(B)像素)，例如，改善基板中央区内的QE光谱。
实施例1
降低光学元件中的鬼影(ghost image)及花瓣形眩光(petal flare)
在本实施例中，除提供传统影像感测装置(具有设置在彩光滤光片上的实心波导构件)外，亦提供本发明影像感测装置(具有设置在彩光滤光片上的空心波导构件)(如图1所示)。对上述两影像感测装置其表面绕射(包括零阶绕射(zero-order diffraction)及一阶绕射(first-order diffraction))的程度进行评估。零阶绕射产生鬼影，一阶绕射则产生花瓣形眩光。在传统影像感测装置中，零阶绕射与一阶绕射的能量均达到100％，因此，出现非常明显的鬼影及花瓣形眩光。传统影像感测装置的绕射模拟影像如图8所示。在图8中，位于中央区的光点a代表鬼影的强度，位于周边区的光点(b、c、d、e)代表花瓣形眩光的强度。在图8中，位在中央区与周边区的光点(a、b、c、d、e)均非常明亮，此即表示传统影像感测装置会产生严重的鬼影及花瓣形眩光。然而，在本发明影像感测装置中，由于特定空心波导构件造成表面绕射程度大幅下降，使得零阶绕射的能量降至大约92.1％(大约下降8％)，而一阶绕射的能量降至大约30.6％(大约下降70％)。本发明影像感测装置的绕射模拟影像如图9所示。在图9中，位于中央区的光点a’代表鬼影的强度，位于周边区的光点(b’、c’、d’、e’)代表花瓣形眩光的强度。在图9中，位在中央区与周边区的光点(a’、b’、c’、d’、e’)均非常黯淡，此即表示本发明影像感测装置仅会产生相当轻微的鬼影及花瓣形眩光。因此，根据如图8、图9所示的绕射模拟影像，与传统影像感测装置相较，本发明影像感测装置明显改善了鬼影及花瓣形眩光的现象。
实施例2
提升光学元件的量子效率(QE)光谱
在本实施例中，除提供传统影像感测装置(具有设置在彩光滤光片上的实心波导构件)外，亦提供本发明影像感测装置(具有设置在彩光滤光片上的空心波导构件)(如图1所示)。对上述两影像感测装置在其基板中央区内的量子效率(QE)光谱(红色(R)/绿色(G)/蓝色(B)像素)进行评估。请参阅图10，曲线A代表传统影像感测装置的量子效率(QE)光谱(红色(R)/绿色(G)/蓝色(B)像素)，曲线B代表本发明影像感测装置的量子效率(QE)光谱(红色(R)/绿色(G)/蓝色(B)像素)。相较于传统影像感测装置所建立的量子效率(QE)光谱(曲线A)，在本发明影像感测装置所建立的量子效率(QE)光谱(曲线B)中，红色(R)像素从100％提升至100.6％，绿色(G)像素从100％提升至102.5％，蓝色(B)像素从100％提升至105.2％。
实施例3
维持光学元件的量子效率(QE)光谱
在本实施例中，除提供传统影像感测装置(具有设置在彩光滤光片上的实心波导构件)外，亦提供本发明影像感测装置(具有设置在彩光滤光片上的空心波导构件)(如图1所示)。对上述两影像感测装置在其基板边缘区内的量子效率(QE)光谱(红色(R)/绿色(G)/蓝色(B)像素)进行评估。请参阅图11，曲线A代表传统影像感测装置的量子效率(QE)光谱(红色(R)/绿色(G)/蓝色(B)像素)，曲线B代表本发明影像感测装置的量子效率(QE)光谱(红色(R)/绿色(G)/蓝色(B)像素)。相较于传统影像感测装置所建立的量子效率(QE)光谱(曲线A)，在本发明影像感测装置所建立的量子效率(QE)光谱(曲线B)中，红色(R)/绿色(G)/蓝色(B)像素均能维持具有可比较性的量子效率(QE)及串扰现象。
实施例4
维持光学元件的通道差异
在本实施例中，除提供传统影像感测装置(具有设置在彩光滤光片上的实心波导构件)外，亦提供本发明影像感测装置(具有设置在彩光滤光片上的空心波导构件)(如图1所示)。对上述两影像感测装置在其基板边缘区内的通道差异(channel difference)(红色(R)/绿色(G)/蓝色(B)像素)进行评估。通道差异定义为单一像素中最大灵敏度(maximumsensitivity)与最小灵敏度(minimum sensitivity)之间的差异。在传统影像感测装置中，Gr像素(与红色(R)像素相邻的绿色(G)像素)的通道差异为1.6％，Gb像素(与蓝色(B)像素相邻的绿色(G)像素)的通道差异为2.0％，红色(R)像素的通道差异为4.2％，以及蓝色(B)像素的通道差异为1.5％。在本发明影像感测装置中，Gr像素(与红色(R)像素相邻的绿色(G)像素)的通道差异为2.9％，Gb像素(与蓝色(B)像素相邻的绿色(G)像素)的通道差异为2.1％，红色(R)像素的通道差异为3.9％，以及蓝色(B)像素的通道差异为1.4％。根据上述评估结果，相较于传统影像感测装置，在本发明影像感测装置中，绿色(Gr)/绿色(Gb)/红色(R)/蓝色(B)像素均能维持具有可比较性的通道差异。
实施例5
提升光学元件捕获光能量的能力
在本实施例中，除提供传统影像感测装置(具有设置在彩光滤光片上的实心波导构件)外，亦提供本发明影像感测装置(具有设置在彩光滤光片上的空心波导构件)(如图1所示)。对上述两影像感测装置的波导构件其捕获光能量的能力进行评估。图12显示传统光学元件其实心波导构件50(具有高折射率材料)的光能量分布图。图13显示本发明光学元件其空心波导构件(由具有高折射率材料的连续壁结构36包围低折射率材料层40所构成)的光能量分布图。根据图12，仅有一部分的光能量被捕获在具有高折射率材料的实心波导构件50中，其余的光能量向外扩散。然而，根据图13，大部分的光能量均被捕获在连续壁结构36所包围的低折射率材料层40中，几乎没有光能量向外散失。在本发明光学元件中，当光能量通过具有高折射率材料的连续壁结构36进行传输时，由于低折射率材料层40具有的适当尺寸，使得连续壁结构36中相邻能量波的泄漏模态(leaky mode)耦合导致低折射率材料层40中的光能量显着增加。因此，通过设置在本发明光学元件中的特定空心波导构件可提升其捕获光能量的能力。
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 (9)

1.一种光学元件，包括：
一基板；
一中央彩色滤光片、一第一彩色滤光片、以及一第二彩色滤光片，其中该中央彩色滤光片、该第一彩色滤光片、以及该第二彩色滤光片自该基板的中央至边缘依序设置于该基板上；以及
一中央空心构件、一第一空心构件、以及一第二空心构件，其中该中央空心构件、该第一空心构件、以及该第二空心构件分别设置于该中央彩色滤光片、该第一彩色滤光片、以及该第二彩色滤光片上，
其中该中央彩色滤光片的中心与该中央空心构件的中心之间无距离，该第一彩色滤光片的中心与该第一空心构件的中心之间具有一第一距离，该第二彩色滤光片的中心与该第二空心构件的中心之间具有一第二距离，该第一距离大于零，且该第二距离大于该第一距离，
其中，每一该中央空心构件、该第一空心构件、以及该第二空心构件包括一连续壁结构，该连续壁结构包围一空间。
2.如权利要求1所述的光学元件，其中该连续壁结构具有一锥形截面，其形状包括矩形、圆形、或三角形，且其高度介于0.1微米至0.7微米之间。
3.如权利要求2所述的光学元件，还包括多个金属栅，设置于该基板上，其中当该连续壁结构的形状为矩形时，该空间的宽度小于相邻所述金属栅之间的距离的三分之一。
4.如权利要求2所述的光学元件，还包括多个金属栅，设置于该基板上，其中当该连续壁结构的形状为圆形时，该空间的直径小于相邻所述金属栅之间的距离的三分之一。
5.如权利要求1所述的光学元件，还包括一低折射率材料层，覆盖该中央彩色滤光片、该第一彩色滤光片与该第二彩色滤光片以及该中央空心构件、该第一空心构件与该第二空心构件的所述连续壁结构，并填入该中央空心构件、该第一空心构件与该第二空心构件的所述空间，其中该低折射率材料层的折射率介于1.2至1.5之间。
6.如权利要求5所述的光学元件，其中该中央空心构件、该第一空心构件与该第二空心构件的所述连续壁结构的折射率大于该低折射率材料层的折射率，以及大于分别位于该中央空心构件、该第一空心构件与该第二空心构件的所述连续壁结构下方的该中央彩色滤光片、该第一彩色滤光片与该第二彩色滤光片的折射率，其中该中央空心构件、该第一空心构件与该第二空心构件的所述连续壁结构的折射率介于1.6至1.9之间。
7.如权利要求1所述的光学元件，还包括一保护层，设置于该中央彩色滤光片、该第一彩色滤光片、该第二彩色滤光片与该中央空心构件、该第一空心构件、该第二空心构件之间。
8.如权利要求1所述的光学元件，还包括一硬掩模层，设置于该中央空心构件、该第一空心构件与该第二空心构件的所述连续壁结构的顶部。
9.如权利要求1所述的光学元件，其中该基板包括一中央区、一第一区、以及一第二区，依序自该基板的中央至边缘，其中该中央区内包括配置有所述中央空心构件的多个所述中央彩色滤光片，该第一区内包括配置有所述第一空心构件的多个所述第一彩色滤光片，该第二区内包括配置有所述第二空心构件的多个所述第二彩色滤光片，其中该中央空心构件、该第一空心构件与该第二空心构件的所述连续壁结构构成一第一周期性结构，以及该中央空心构件、该第一空心构件与该第二空心构件的所述空间构成一第二周期性结构。
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