TW202016602A

TW202016602A - 光學元件

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Publication number: TW202016602A
Application number: TW108116770A
Authority: TW
Inventors: 林國峰; 謝錦全
Original assignee: 采鈺科技股份有限公司
Priority date: 2018-10-19
Filing date: 2019-05-15
Publication date: 2020-05-01
Also published as: JP6827065B2; CN111077604B; CN111077604A; JP2020067649A; TWI695994B; US20200124776A1; US11675115B2

Abstract

本發明提供一種光學元件。該光學元件包括一基板、複數個彩色濾光片、以及複數個間隔物。該基板具有一中心區與一週邊區。該等彩色濾光片包括紅色濾光片、綠色濾光片、以及藍色濾光片，形成於該基板上。該等間隔物形成於該等彩色濾光片之間。該等間隔物的折射率自位於該基板的該中心區的該間隔物的折射率至位於該週邊區的該間隔物的折射率逐漸遞減。

Description

光學元件

本發明係有關於一種光學元件，特別是有關於一種包括複數個設置於彩色濾光片之間具有漸進折射率的低折射率材料層的光學元件。

在具有複合金屬柵(composite metal grid，CMG)結構的光學元件中，於彩色濾光片上，是需要設置微透鏡的。而在具有波導彩色濾光片(wave guide color filter，WGCF)結構的光學元件中，則是使用包圍彩色濾光片的低折射率材料取代原本的微透鏡形成波導結構。

然而，在具有波導彩色濾光片(WGCF)結構的光學元件中，由於金屬柵會吸收斜向光線，致畫素的量子效率(QE)下降，特別對於位在基板邊緣區的畫素來說更是如此。

因此，開發一種可提升量子效率(QE)並使彩色濾光片之間維持低串音干擾的具有波導彩色濾光片(WGCF)結構的光學元件是眾所期待的。

根據本發明的一實施例，提供一種光學元件。該光學元件包括：一基板；一第一彩色濾光片，形成於該基板上；一第二彩色濾光片，形成於該基板上，該第二彩色濾光片較該第一彩色濾光片鄰近該基板的邊緣；一第一間隔物，設置於該第一彩色濾光片的側壁上；以及一第二間隔物，設置於該第二彩色濾光片的側壁上，其中該第二間隔物的折射率與該第二彩色濾光片的折射率的差值大於該第一間隔物的折射率與該第一彩色濾光片的折射率的差值。

在部分實施例中，該第一彩色濾光片與該第二彩色濾光片包括紅色濾光片、綠色濾光片、或藍色濾光片，該第一彩色濾光片的該折射率與該第二彩色濾光片的該折射率相同，且該第二間隔物的該折射率小於該第一間隔物的該折射率。在部分實施例中，該第一間隔物或該第二間隔物的厚度介於100奈米至200奈米之間，且該第一間隔物與該第二間隔物的該等折射率介於1.2至1.5之間。在部分實施例中，該第一間隔物與該第二間隔物的該等折射率小於該第一彩色濾光片的該折射率。

在部分實施例中，本發明光學元件更包括一第三彩色濾光片與一第四彩色濾光片，該第三彩色濾光片鄰近該第一彩色濾光片，該第四彩色濾光片鄰近該第二彩色濾光片，其中該第三彩色濾光片與該第四彩色濾光片包括紅色濾光片、綠色濾光片、或藍色濾光片。在部分實施例中，本發明光學元件更包括一第三間隔物與一第四間隔物，該第三間隔物設置於該第三彩色濾光片的側壁上，並鄰近該第一間隔物，該第四間隔物設置於該第四彩色濾光片的側壁上，並鄰近該第二間隔物，其中該第一彩色濾光片的該折射率與該第二彩色濾光片的該折射率相同，該第三彩色濾光片的折射率與該第四彩色濾光片的折射率相同，該第二間隔物的該折射率小於該第一間隔物的該折射率，且該第四間隔物的折射率小於該第三間隔物的折射率。在部分實施例中，該第一間隔物與該第三間隔物的總厚度或該第二間隔物與該第四間隔物的總厚度介於120奈米至240奈米之間，且該第一間隔物、該第二間隔物、該第三間隔物、以及該第四間隔物的該等折射率介於1.2至1.6之間。在部分實施例中，該第一間隔物、該第二間隔物、該第三間隔物、以及該第四間隔物的該等折射率小於該第一彩色濾光片、該第二彩色濾光片、該第三彩色濾光片、以及該第四彩色濾光片的該等折射率。在部分實施例中，該第四間隔物的該折射率與該第四彩色濾光片的該折射率的差值大於該第三間隔物的該折射率與該第三彩色濾光片的該折射率的差值。

在部分實施例中，本發明光學元件更包括一第三彩色濾光片與一第三間隔物，該第三彩色濾光片位於該第一彩色濾光片與該第二彩色濾光片之間，該第三間隔物設置於該第三彩色濾光片的側壁上，該第三彩色濾光片包括紅色濾光片、綠色濾光片、或藍色濾光片，其中該第二彩色濾光片的該折射率大於該第三彩色濾光片的折射率，該第三彩色濾光片的該折射率大於該第一彩色濾光片的該折射率，且該第一間隔物、該第二間隔物、以及該第三間隔物的該等折射率相同。在部分實施例中，該第一彩色濾光片、該第二彩色濾光片、以及該第三彩色濾光片包括低折射率材料、高折射率材料、或其組合。在部分實施例中，該高折射率材料於該第一彩色濾光片、該第二彩色濾光片、以及該第三彩色濾光片中的體積比介於0至1之間。在部分實施例中，該第一彩色濾光片、該第二彩色濾光片、以及該第三彩色濾光片的該等折射率介於1.55至1.95之間。在部分實施例中，該第一彩色濾光片、該第二彩色濾光片、以及該第三彩色濾光片的該等折射率大於該第一間隔物、該第二間隔物、以及該第三間隔物的該等折射率。在部分實施例中，該第一間隔物、該第二間隔物、或該第三間隔物的厚度介於100奈米至200奈米之間，且該第一間隔物、該第二間隔物、以及該第三間隔物的該等折射率介於1.2至1.5之間。

在本發明中，藉由調整設置於彩色濾光片之間的間隔物(spacers)的折射率，使該等間隔物的折射率呈現一種特殊的變化態樣，即間隔物的折射率自位於基板中心區的間隔物的折射率至位於基板週邊區的間隔物的折射率逐漸遞減。因此位於基板週邊區的間隔物的折射率與彩色濾光片(紅色濾光片、綠色濾光片、以及藍色濾光片)的折射率的差值可達到一足夠大的數值，而使該不須微透鏡設置於其上的波導結構具備了高的數值孔徑(NA)，有效提升位於基板邊緣區的畫素的量子效率(QE)(即提升大角度入射光的光學效率響應(optical efficiency response))。

同樣地，藉由添加適量的高折射率材料於彩色濾光片中以調整其折射率，該等彩色濾光片的折射率可呈現一種特殊的變化態樣，即彩色濾光片的折射率自位於基板中心區的彩色濾光片的折射率至位於基板週邊區的彩色濾光片的折射率逐漸遞增。因此位於基板週邊區的紅色濾光片、綠色濾光片、以及藍色濾光片的折射率與間隔物的折射率的差值可達到一足夠大的數值，而使該波導結構具備了高的數值孔徑(NA)，有效提升位於基板邊緣區的畫素的量子效率(QE)。

請參閱第1圖，根據本發明的一實施例，提供一種光學元件10。第1圖為光學元件10的剖面示意圖。

光學元件10包括基板12、複數個彩色濾光片14、以及複數個間隔物(spacers) 16。基板12具有中心區12’與週邊區12’’。彩色濾光片14包括紅色濾光片18、綠色濾光片20、以及藍色濾光片22，形成於基板12上。位於週邊區12’’的彩色濾光片14較位於中心區12’的彩色濾光片14鄰近基板12的邊緣12e。間隔物16形成於彩色濾光片14之間。間隔物16形成於紅色濾光片18、綠色濾光片20、以及藍色濾光片22的側壁(18’、20’、22’)上。值得注意的是，間隔物16的折射率自位於基板12的中心區12’的間隔物16的折射率至位於基板12的週邊區12’’的間隔物16的折射率大約呈現逐漸遞減的態樣。

在部分實施例中，彩色濾光片14的高度H大約大於1微米。在部分實施例中，間隔物16的厚度T大約介於100奈米至200奈米之間。在部分實施例中，間隔物16的折射率大約介於1.2至1.5之間。在部分實施例中，間隔物16的折射率小於紅色濾光片18、綠色濾光片20、以及藍色濾光片22的折射率。

在部分實施例中，間隔物16的折射率與其相鄰的紅色濾光片18的折射率的差值沿基板12的中心區12’至週邊區12’’逐漸增加，其差值大約介於0.2至0.3之間。

在部分實施例中，間隔物16的折射率與其相鄰的綠色濾光片20的折射率的差值沿基板12的中心區12’至週邊區12’’逐漸增加，其差值大約介於0.15至0.25之間。

在部分實施例中，間隔物16的折射率與其相鄰的藍色濾光片22的折射率的差值沿基板12的中心區12’至週邊區12’’逐漸增加，其差值大約介於0.1至0.2之間。

第2圖顯示間隔物16 (即低折射率材料層)沿基板12的中心區12’至週邊區12’’其折射率的變化態樣。

在第2圖中，紅色濾光片18的折射率大約為1.85 (如虛線R所示)，綠色濾光片20的折射率大約為1.7 (如虛線G所示)，藍色濾光片22的折射率大約為1.65 (如虛線B所示)。間隔物16的折射率自位於基板12的中心區12’ (在此區中，入射光的角度大約為0度)的間隔物16的折射率至位於基板12的週邊區12’’ (在此區中，入射光的角度大約為30度)的間隔物16的折射率逐漸遞減，間隔物16的折射率大約介於1.6至1.2之間(如曲線LN所示)。

間隔物16的折射率(如曲線LN所示)與其相鄰的紅色濾光片18的折射率(如虛線R所示)的差值d1沿基板12的中心區12’至週邊區12’’逐漸增加，其差值d1大約介於0.2至0.3之間。

間隔物16的折射率(如曲線LN所示)與其相鄰的綠色濾光片20的折射率(如虛線G所示)的差值d2沿基板12的中心區12’至週邊區12’’逐漸增加，其差值d2大約介於0.15至0.25之間。

間隔物16的折射率(如曲線LN所示)與其相鄰的藍色濾光片22的折射率(如虛線B所示)的差值d3沿基板12的中心區12’至週邊區12’’逐漸增加，其差值d3大約介於0.1至0.2之間。

由於位於基板12的週邊區12’’的間隔物16的折射率與彩色濾光片14的折射率的差值(d1、d2、d3)足夠大，以致使該波導結構具備了高的數值孔徑(numerical aperture，NA)，有效提升位於基板12的邊緣區12’’的畫素的量子效率(quantum effect，QE)。

請參閱第3圖，根據本發明的一實施例，提供一種光學元件10。第3圖為光學元件10的剖面示意圖。

光學元件10包括基板12、複數個彩色濾光片14、複數個第一間隔物16a、複數個第二間隔物16b、以及複數個第三間隔物16c。基板12具有中心區12’與週邊區12’’。彩色濾光片14包括紅色濾光片18、綠色濾光片20、以及藍色濾光片22，形成於基板12上。位於週邊區12’’的彩色濾光片14較位於中心區12’的彩色濾光片14鄰近基板12的邊緣12e。第一間隔物16a形成於彩色濾光片14之間，位於紅色濾光片18的側壁18’上。值得注意的是，第一間隔物16a的折射率自位於基板12的中心區12’的第一間隔物16a的折射率至位於基板12的週邊區12’’的第一間隔物16a的折射率大約呈現逐漸遞減的態樣。

第二間隔物16b形成於彩色濾光片14之間，位於綠色濾光片20的側壁20’上。值得注意的是，第二間隔物16b的折射率自位於基板12的中心區12’的第二間隔物16b的折射率至位於基板12的週邊區12’’的第二間隔物16b的折射率大約呈現逐漸遞減的態樣。

第三間隔物16c形成於彩色濾光片14之間，位於藍色濾光片22的側壁22’上。值得注意的是，第三間隔物16c的折射率自位於基板12的中心區12’的第三間隔物16c的折射率至位於基板12的週邊區12’’的第三間隔物16c的折射率大約呈現逐漸遞減的態樣。

在部分實施例中，形成於相鄰彩色濾光片14之間的第一間隔物16a、第二間隔物16b、以及第三間隔物16c中的任意兩間隔物的總厚度Tt大約介於120奈米至240奈米之間，例如，形成於彼此相鄰的紅色濾光片18與綠色濾光片20之間的第一間隔物16a與第二間隔物16b的總厚度大約介於120奈米至240奈米之間，形成於彼此相鄰的紅色濾光片18與藍色濾光片22之間的第一間隔物16a與第三間隔物16c的總厚度大約介於120奈米至240奈米之間，以及形成於彼此相鄰的綠色濾光片20與藍色濾光片22之間的第二間隔物16b與第三間隔物16c的總厚度大約介於120奈米至240奈米之間。

在部分實施例中，第一間隔物16a的折射率大約介於1.5至1.6之間。在部分實施例中，第二間隔物16b的折射率大約介於1.3至1.5之間。在部分實施例中，第三間隔物16c的折射率大約介於1.2至1.4之間。在部分實施例中，第一間隔物16a、第二間隔物16b、以及第三間隔物16c的折射率小於紅色濾光片18、綠色濾光片20、以及藍色濾光片22的折射率。

在部分實施例中，第一間隔物16a的折射率與其相鄰的紅色濾光片18的折射率的差值沿基板12的中心區12’至週邊區12’’逐漸增加，其差值大約介於0.2至0.3之間。

在部分實施例中，第二間隔物16b的折射率與其相鄰的綠色濾光片20的折射率的差值沿基板12的中心區12’至週邊區12’’逐漸增加，其差值大約介於0.15至0.25之間。

在部分實施例中，第三間隔物16c的折射率與其相鄰的藍色濾光片22的折射率的差值沿基板12的中心區12’至週邊區12’’逐漸增加，其差值大約介於0.1至0.2之間。

第4圖顯示第一間隔物16a、第二間隔物16b、以及第三間隔物16c (即低折射率材料層)沿基板12的中心區12’至週邊區12’’其折射率的變化態樣。

在第4圖中，紅色濾光片18的折射率大約為1.85 (如實線R所示)，綠色濾光片20的折射率大約為1.7 (如實線G所示)，藍色濾光片22的折射率大約為1.65 (如實線B所示)。第一間隔物16a的折射率自位於基板12的中心區12’ (在此區中，入射光的角度大約為0度)的第一間隔物16a的折射率至位於基板12的週邊區12’’ (在此區中，入射光的角度大約為35度)的第一間隔物16a的折射率逐漸遞減，第一間隔物16a的折射率大約介於1.6至1.5之間(如曲線LNR所示)。

第二間隔物16b的折射率自位於基板12的中心區12’ (在此區中，入射光的角度大約為0度)的第二間隔物16b的折射率至位於基板12的週邊區12’’ (在此區中，入射光的角度大約為35度)的第二間隔物16b的折射率逐漸遞減，第二間隔物16b的折射率大約介於1.45至1.35之間(如曲線LNG所示)。

第三間隔物16c的折射率自位於基板12的中心區12’ (在此區中，入射光的角度大約為0度)的第三間隔物16c的折射率至位於基板12的週邊區12’’ (在此區中，入射光的角度大約為35度)的第三間隔物16c的折射率逐漸遞減，第三間隔物16c的折射率大約介於1.3至1.2之間(如曲線LNB所示)。

第一間隔物16a的折射率(如曲線LNR所示)與其相鄰的紅色濾光片18的折射率(如實線R所示)的差值d1沿基板12的中心區12’至週邊區12’’逐漸增加，其差值d1至少大約介於0.25至0.35之間。

第二間隔物16b的折射率(如曲線LNG所示)與其相鄰的綠色濾光片20的折射率(如實線G所示)的差值d2沿基板12的中心區12’至週邊區12’’逐漸增加，其差值d2至少大約介於0.25至0.35之間。

第三間隔物16c的折射率(如曲線LNB所示)與其相鄰的藍色濾光片22的折射率(如實線B所示)的差值d3沿基板12的中心區12’至週邊區12’’逐漸增加，其差值d3至少大約介於0.35至0.45之間。

由於位於基板12的週邊區12’’的第一間隔物16a、第二間隔物16b、以及第三間隔物16c的折射率與彩色濾光片14的折射率的差值(d1、d2、d3)足夠大，以致使該波導結構具備了高的數值孔徑(NA)，有效提升位於基板12的邊緣區12’’的畫素的量子效率(QE)。

請參閱第5圖，根據本發明的一實施例，提供一種光學元件10。第5圖為光學元件10的剖面示意圖。

光學元件10包括基板12、複數個彩色濾光片14、以及複數個間隔物16。基板12具有中心區12’與週邊區12’’。彩色濾光片14包括紅色濾光片18、綠色濾光片20、以及藍色濾光片22，形成於基板12上。位於週邊區12’’的彩色濾光片14較位於中心區12’的彩色濾光片14鄰近基板12的邊緣12e。值得注意的是，紅色濾光片18的折射率自位於基板12的中心區12’的紅色濾光片18的折射率至位於基板12的週邊區12’’的紅色濾光片18的折射率大約呈現逐漸遞增的態樣，綠色濾光片20的折射率自位於基板12的中心區12’的綠色濾光片20的折射率至位於基板12的週邊區12’’的綠色濾光片20的折射率大約呈現逐漸遞增的態樣，以及藍色濾光片22的折射率自位於基板12的中心區12’的藍色濾光片22的折射率至位於基板12的週邊區12’’的藍色濾光片22的折射率大約呈現逐漸遞增的態樣。間隔物16形成於彩色濾光片14之間。間隔物16形成於紅色濾光片18、綠色濾光片20、以及藍色濾光片22的側壁(18’、20’、22’)上。

在部分實施例中，紅色濾光片18、綠色濾光片20、以及藍色濾光片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與高折射率材料26的組合。在部分實施例中，高折射率材料26於紅色濾光片18、綠色濾光片20、以及藍色濾光片22中的體積比大約介於0至1之間。在部分實施例中，當高折射率材料26於彩色濾光片14中的體積比為0時，紅色濾光片18、綠色濾光片20、或藍色濾光片22包括低折射率材料24。在部分實施例中，當高折射率材料26於彩色濾光片14中的體積比為1時，紅色濾光片18、綠色濾光片20、或藍色濾光片22包括高折射率材料26。在部分實施例中，當高折射率材料26於彩色濾光片14中的體積比大於0且小於1時，紅色濾光片18、綠色濾光片20、或藍色濾光片22包括低折射率材料24與高折射率材料26的組合。

在部分實施例中，紅色濾光片18的折射率大約介於1.85至1.95之間。在部分實施例中，綠色濾光片20的折射率大約介於1.7至1.8之間。在部分實施例中，藍色濾光片22的折射率大約介於1.55至1.7之間。在部分實施例中，紅色濾光片18、綠色濾光片20、以及藍色濾光片22的折射率大於間隔物16的折射率。

在部分實施例中，紅色濾光片18的折射率與其相鄰的間隔物16的折射率的差值沿基板12的中心區12’至週邊區12’’逐漸增加，其差值大約介於0.6至0.7之間。

在部分實施例中，綠色濾光片20的折射率與其相鄰的間隔物16的折射率的差值沿基板12的中心區12’至週邊區12’’逐漸增加，其差值大約介於0.4至0.5之間。

在部分實施例中，藍色濾光片22的折射率與其相鄰的間隔物16的折射率的差值沿基板12的中心區12’至週邊區12’’逐漸增加，其差值大約介於0.3至0.4之間。

在部分實施例中，間隔物16的厚度T大約介於100奈米至200奈米之間。在部分實施例中，間隔物16的折射率大約介於1.2至1.5之間。

第6圖顯示彩色濾光片14 (例如紅色濾光片18、綠色濾光片20、或藍色濾光片22)其折射率沿基板12的中心區12’至週邊區12’’的變化態樣。

在第6圖中，以紅色濾光片18為例做說明。紅色濾光片18的折射率自位於基板12的中心區12’ (在此區中，入射光的角度大約為0度)的紅色濾光片18的折射率至位於基板12的週邊區12’’ (在此區中，入射光的角度大約為30度)的紅色濾光片18的折射率逐漸遞增，紅色濾光片18的折射率大約介於1.85至1.95之間(如曲線R所示)。此外，間隔物16的折射率大約為1.23 (如虛線LN所示)。

紅色濾光片18的折射率(如曲線R所示)與其相鄰的間隔物16的折射率(如虛線LN所示)的差值d沿基板12的中心區12’至週邊區12’’逐漸增加，其差值d大約介於0.6至0.7之間。在部分實施例中，綠色濾光片20與藍色濾光片22其折射率沿基板12的中心區12’至週邊區12’’的變化態樣類似第6圖所示。

由於位於基板12的週邊區12’’的紅色濾光片18的折射率與間隔物16的折射率的差值d足夠大，以致使該波導結構具備了高的數值孔徑(NA)，有效提升位於基板12的邊緣區12’’的畫素的量子效率(QE)。

第7圖顯示紅色濾光片18、綠色濾光片20、以及藍色濾光片22其折射率沿基板12的中心區12’至週邊區12’’的變化態樣。

在第7圖中，間隔物16的折射率大約為1.3 (如虛線LN所示)。紅色濾光片18的折射率自位於基板12的中心區12’ (在此區中，入射光的角度大約為0度)的紅色濾光片18的折射率至位於基板12的週邊區12’’ (在此區中，入射光的角度大約為35度)的紅色濾光片18的折射率逐漸遞增，紅色濾光片18的折射率大約介於1.85至1.95之間(如曲線R所示)。綠色濾光片20的折射率自位於基板12的中心區12’ (在此區中，入射光的角度大約為0度)的綠色濾光片20的折射率至位於基板12的週邊區12’’ (在此區中，入射光的角度大約為35度)的綠色濾光片20的折射率逐漸遞增，綠色濾光片20的折射率大約介於1.7至1.8之間(如曲線G所示)。藍色濾光片22的折射率自位於基板12的中心區12’ (在此區中，入射光的角度大約為0度)的藍色濾光片22的折射率至位於基板12的週邊區12’’ (在此區中，入射光的角度大約為35度)的藍色濾光片22的折射率逐漸遞增，藍色濾光片22的折射率大約介於1.55至1.65之間(如曲線B所示)。

紅色濾光片18的折射率(如曲線R所示)與其相鄰的間隔物16的折射率(如虛線LN所示)的差值d1沿基板12的中心區12’至週邊區12’’逐漸增加，且其差值d1至少大約介於0.55至0.65之間。

綠色濾光片20的折射率(如曲線G所示)與其相鄰的間隔物16的折射率(如虛線LN所示)的差值d2沿基板12的中心區12’至週邊區12’’逐漸增加，且其差值d2至少大約介於0.4至0.5之間。

藍色濾光片22的折射率(如曲線B所示)與其相鄰的間隔物16的折射率(如虛線LN所示)的差值d3沿基板12的中心區12’至週邊區12’’逐漸增加，且其差值d3至少大約介於0.25至0.35之間。

由於位於基板12的週邊區12’’的紅色濾光片18、綠色濾光片20、以及藍色濾光片22的折射率與間隔物16的折射率的差值(d1、d2、d3)足夠大，以致使該波導結構具備了高的數值孔徑(NA)，而有效提升位於基板12的邊緣區12’’的畫素的量子效率(QE)。

此外，高折射率材料26分別於紅色濾光片18、綠色濾光片20、以及藍色濾光片22中的體積比大約介於0至1之間，其自位於基板12的中心區12’的彩色濾光片14中高折射率材料26的體積比至位於基板12的週邊區12’’的彩色濾光片14中高折射率材料26的體積比逐漸遞增(如曲線V所示)。

實施例1

本發明光學元件量子效率的提升

在本實施例中，藉由調整低折射率材料層的折射率與其所包圍的彩色濾光片的折射率的差值的方式已確認可提升量子效率(QE)，特別是可提升位於基板邊緣區的綠色濾光片的量子效率。第8圖顯示當調整低折射率材料層的折射率或彩色濾光片的折射率時，量子效率(QE)的變化。根據第8圖，在A組、B組、以及C組中，僅調整低折射率材料層的折射率。

在A組中，低折射率材料層的折射率約為1.2至1.3之間，低折射率材料層所包圍的綠色濾光片的折射率約為1.7。因此低折射率材料層的折射率與綠色濾光片的折射率的差值約為0.4至0.5之間。

在B組中，低折射率材料層的折射率約為1.45，低折射率材料層所包圍的綠色濾光片的折射率約為1.7。因此低折射率材料層的折射率與綠色濾光片的折射率的差值約為0.25。

在C組中，低折射率材料層的折射率約為1.58，低折射率材料層所包圍的綠色濾光片的折射率約為1.7。因此低折射率材料層的折射率與綠色濾光片的折射率的差值約為0.12。

明顯地，當低折射率材料層的折射率與彩色濾光片的折射率的差值擴大時，綠色濾光片的量子效率(QE)會因此提升，例如，在A組、B組、以及C組中，A組中的綠色濾光片顯示出最佳的量子效率(QE)。

此外，在D組中，僅調整彩色濾光片的折射率。綠色濾光片的折射率約為1.8 (加入適當量的高折射率材料)，而包圍綠色濾光片的低折射率材料層的折射率約為1.45。因此綠色濾光片的折射率與低折射率材料層的折射率的差值約為0.35。

同樣地，隨著綠色濾光片的折射率與低折射率材料層的折射率的差值擴大，綠色濾光片的量子效率(QE)會因此提升，例如，D組中的綠色濾光片顯示出較A組的綠色濾光片更佳的量子效率(QE)。

上述實施例之特徵有利於本技術領域中具有通常知識者理解本發明。本技術領域中具有通常知識者應理解可採用本發明作基礎，設計並變化其他製程與結構以完成上述實施例之相同目的及/或相同優點。本技術領域中具有通常知識者亦應理解，這些等效置換並未脫離本發明精神與範疇，並可在未脫離本發明之精神與範疇的前提下進行改變、替換、或更動。

10:光學元件12:基板12’:基板的中心區12’’:基板的週邊區12e:基板的邊緣14:彩色濾光片16:間隔物16a:第一間隔物16b:第二間隔物16c:第三間隔物18:紅色濾光片18’:紅色濾光片的側壁20:綠色濾光片20’:綠色濾光片的側壁22:藍色濾光片22’:藍色濾光片的側壁24:低折射率材料26:高折射率材料A:A組B:B組B:藍色濾光片的折射率C:C組D:D組d:紅色濾光片的折射率與其相鄰的間隔物的折射率的差值d1:間隔物的折射率與其相鄰的紅色濾光片的折射率的差值d2:間隔物的折射率與其相鄰的綠色濾光片的折射率的差值d3:間隔物的折射率與其相鄰的藍色濾光片的折射率的差值G:綠色濾光片的折射率H:彩色濾光片的高度LN:間隔物的折射率LNB:第三間隔物的折射率LNG:第二間隔物的折射率LNR:第一間隔物的折射率R:紅色濾光片的折射率T:間隔物的厚度Tt:第一間隔物、第二間隔物、以及第三間隔物中任意兩間隔物的總厚度V:高折射率材料於彩色濾光片中的體積比

第1圖係根據本發明的一實施例，一種光學元件的剖面示意圖；第2圖係根據本發明的一實施例，顯示一種光學元件中低折射率材料層其折射率的變化態樣；第3圖係根據本發明的一實施例，一種光學元件的剖面示意圖；第4圖係根據本發明的一實施例，顯示一種光學元件中低折射率材料層其折射率的變化態樣；第5圖係根據本發明的一實施例，一種光學元件的剖面示意圖；第6圖係根據本發明的一實施例，顯示一種光學元件中彩色濾光片其折射率的變化態樣；第7圖係根據本發明的一實施例，顯示一種光學元件中彩色濾光片其折射率與組成的變化態樣；以及第8圖係根據本發明的一實施例，顯示一種光學元件的量子效率(QE)數據。

10:光學元件

12:基板

12’:基板的中心區

12”:基板的週邊區

12e:基板的邊緣

14:彩色濾光片

16:間隔物

18:紅色濾光片

18’:紅色濾光片的側壁

20:綠色濾光片

20’:綠色濾光片的側壁

22:藍色濾光片

22’:藍色濾光片的側壁

H:彩色濾光片的高度

T:間隔物的厚度

Claims

一種光學元件，包括：一基板；一第一彩色濾光片，形成於該基板上；一第二彩色濾光片，形成於該基板上，該第二彩色濾光片較該第一彩色濾光片鄰近該基板的邊緣；一第一間隔物，設置於該第一彩色濾光片的側壁上；以及一第二間隔物，設置於該第二彩色濾光片的側壁上，其中該第二間隔物的折射率與該第二彩色濾光片的折射率的差值大於該第一間隔物的折射率與該第一彩色濾光片的折射率的差值。
如申請專利範圍第1項所述的光學元件，其中該第一彩色濾光片與該第二彩色濾光片包括紅色濾光片、綠色濾光片、或藍色濾光片，該第一彩色濾光片的該折射率與該第二彩色濾光片的該折射率相同，該第二間隔物的該折射率小於該第一間隔物的該折射率，且該第一間隔物與該第二間隔物的該等折射率小於該第一彩色濾光片的該折射率。
如申請專利範圍第2項所述的光學元件，其中該第一間隔物或該第二間隔物的厚度介於100奈米至200奈米之間，且該第一間隔物與該第二間隔物的該等折射率介於1.2至1.5之間。
如申請專利範圍第1項所述的光學元件，更包括一第三彩色濾光片、一第四彩色濾光片、一第三間隔物與一第四間隔物，其中該第三彩色濾光片鄰近該第一彩色濾光片，該第四彩色濾光片鄰近該第二彩色濾光片，該第三彩色濾光片與該第四彩色濾光片包括紅色濾光片、綠色濾光片、或藍色濾光片，該第三間隔物設置於該第三彩色濾光片的側壁上，並鄰近該第一間隔物，該第四間隔物設置於該第四彩色濾光片的側壁上，並鄰近該第二間隔物，該第一彩色濾光片的該折射率與該第二彩色濾光片的該折射率相同，該第三彩色濾光片的折射率與該第四彩色濾光片的折射率相同，該第二間隔物的該折射率小於該第一間隔物的該折射率，且該第四間隔物的折射率小於該第三間隔物的折射率。
如申請專利範圍第4項所述的光學元件，其中該第一間隔物與該第三間隔物的總厚度或該第二間隔物與該第四間隔物的總厚度介於120奈米至240奈米之間，且該第一間隔物、該第二間隔物、該第三間隔物、以及該第四間隔物的該等折射率介於1.2至1.6之間。
如申請專利範圍第4項所述的光學元件，其中該第一間隔物、該第二間隔物、該第三間隔物、以及該第四間隔物的該等折射率小於該第一彩色濾光片、該第二彩色濾光片、該第三彩色濾光片、以及該第四彩色濾光片的該等折射率。
如申請專利範圍第4項所述的光學元件，其中該第四間隔物的該折射率與該第四彩色濾光片的該折射率的差值大於該第三間隔物的該折射率與該第三彩色濾光片的該折射率的差值。
如申請專利範圍第1項所述的光學元件，更包括一第三彩色濾光片與一第三間隔物，該第三彩色濾光片位於該第一彩色濾光片與該第二彩色濾光片之間，該第三間隔物設置於該第三彩色濾光片的側壁上，該第三彩色濾光片包括紅色濾光片、綠色濾光片、或藍色濾光片，其中該第二彩色濾光片的該折射率大於該第三彩色濾光片的折射率，該第三彩色濾光片的該折射率大於該第一彩色濾光片的該折射率，且該第一間隔物、該第二間隔物、以及該第三間隔物的該等折射率相同。
如申請專利範圍第8項所述的光學元件，其中該第一彩色濾光片、該第二彩色濾光片、以及該第三彩色濾光片包括低折射率材料、高折射率材料、或其組合，該高折射率材料於該第一彩色濾光片、該第二彩色濾光片、以及該第三彩色濾光片中的體積比介於0至1之間。
如申請專利範圍第8項所述的光學元件，其中該第一彩色濾光片、該第二彩色濾光片、以及該第三彩色濾光片的該等折射率介於1.55至1.95之間，該第一間隔物、該第二間隔物、以及該第三間隔物的該等折射率介於1.2至1.5之間，該第一彩色濾光片、該第二彩色濾光片、以及該第三彩色濾光片的該等折射率大於該第一間隔物、該第二間隔物、以及該第三間隔物的該等折射率，且該第一間隔物、該第二間隔物、或該第三間隔物的厚度介於100奈米至200奈米之間。