TWI736352B - 光學元件 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種光學元件。該光學元件包括：基板；中央彩色濾光片、第一彩色濾光片、以及第二彩色濾光片，自該基板的中央至邊緣依序設置於該基板上；以及中央空心構件、第一空心構件、以及第二空心構件，分別設置於該中央彩色濾光片、該第一彩色濾光片、以及該第二彩色濾光片上，其中該中央彩色濾光片的中心與該中央空心構件的中心之間無距離，該第一彩色濾光片的中心與該第一空心構件的中心之間具有一第一距離，該第二彩色濾光片的中心與該第二空心構件的中心之間具有一第二距離，該第一距離大於零，且該第二距離大於該第一距離。

Description

光學元件
本發明係有關於一種光學元件，特別是有關於一種具有設置於彩色濾光片上的空心構件的光學元件。
在光學元件(例如影像感測裝置)中，當入射光通過影像感測裝置中的週期性結構(例如微透鏡)時，由於表面繞射不佳，在顯示面板上會出現不期望的鬼影(ghost image)及花瓣形眩光(petal flare)。
與具有複合金屬柵(composite metal grid，CMG)結構的光學元件(於彩色濾光片上需設置微透鏡)相較，目前已知具有波導彩色濾光片(wave guide color filter，WGCF)結構的光學元件(以包圍彩色濾光片的低折射率材料層取代微透鏡形成波導結構)是有其應用上的優勢。
因此，開發一種可有效降低鬼影(ghost image)及花瓣形眩光(petal flare)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；一中央彩色濾光片、一第一彩色濾光片、以及一第二彩色濾光片，其中該中央彩色濾光片、該第一彩色濾光片、以及該第二彩色濾光片自該基板的中央至邊緣依序設置於該基板上；以及一中央空心構件、一第一空心構件、以及一第二空心構件，其中該中央空心構件、該第一空心構件、以及該第二空心構件分別設置於該中央彩色濾光片、該第一彩色濾光片、以及該第二彩色濾光片上，其中該中央彩色濾光片的中心與該中央空心構件的中心之間無距離，該第一彩色濾光片的中心與該第一空心構件的中心之間具有一第一距離，該第二彩色濾光片的中心與該第二空心構件的中心之間具有一第二距離，該第一距離大於零，且該第二距離大於該第一距離。
在部分實施例中，每一該中央空心構件、該第一空心構件、以及該第二空心構件包括一連續壁結構，該連續壁結構包圍一空間。在部分實施例中，該連續壁結構具有一錐形(taper)截面。在部分實施例中，該連續壁結構的形狀包括矩形、圓形、或三角形。在部分實施例中，該光學元件更包括複數個金屬柵(metal grids)，設置於該基板上。在部分實施例中，該連續壁結構的寬度小於該等相鄰金屬柵之間的距離的三分之一。在部分實施例中，該連續壁結構的高度介於0.1微米至0.7微米之間。在部分實施例中，當該連續壁結構的形狀為矩形時，該空間的寬度小於該等相鄰金屬柵之間的距離的三分之一。在部分實施例中，當該連續壁結構的形狀為圓形時，該空間的直徑小於該等相鄰金屬柵之間的距離的三分之一。
在部分實施例中，該光學元件更包括一低折射率材料層，覆蓋該中央彩色濾光片、該第一彩色濾光片與該第二彩色濾光片以及該中央空心構件、該第一空心構件與該第二空心構件的該等連續壁結構，並填入該中央空心構件、該第一空心構件與該第二空心構件的該等空間。在部分實施例中，該低折射率材料層的折射率介於1.2至1.5之間。在部分實施例中，該中央空心構件、該第一空心構件與該第二空心構件的該等連續壁結構的折射率大於該低折射率材料層的折射率，以及大於分別位於該中央空心構件、該第一空心構件與該第二空心構件的該等連續壁結構下方的該中央彩色濾光片、該第一彩色濾光片與該第二彩色濾光片的折射率。在部分實施例中，該中央空心構件、該第一空心構件與該第二空心構件的該等連續壁結構的折射率介於1.6至1.9之間。
在部分實施例中，該光學元件更包括一保護層，設置於該中央彩色濾光片、該第一彩色濾光片、該第二彩色濾光片與該中央空心構件、該第一空心構件、該第二空心構件之間。在部分實施例中，該光學元件更包括一硬罩幕層(hard mask layer)，設置於該中央空心構件、該第一空心構件與該第二空心構件的該等連續壁結構的頂部。
在部分實施例中，該基板包括一中央區、一第一區、以及一第二區，依序自該基板的中央至邊緣。在部分實施例中，該中央區內包括配置有該等中央空心構件的複數個該等中央彩色濾光片，該第一區內包括配置有該等第一空心構件的複數個該等第一彩色濾光片，以及該第二區內包括配置有該等第二空心構件的複數個該等第二彩色濾光片。在部分實施例中，該中央空心構件、該第一空心構件與該第二空心構件的該等連續壁結構構成一第一週期性結構。在部分實施例中，該中央空心構件、該第一空心構件與該第二空心構件的該等空間構成一第二週期性結構。
在本發明光學元件中形成有兩種週期性結構(即，由連續壁結構構成的第一週期性結構以及由填充有低折射率材料層的空間構成的第二週期性結構)。由於將複雜的週期性結構設置在光通過的路徑上，因此，減少了特定方向的表面繞射(即，零階繞射(zero-order diffraction)與正-負一階繞射(positive and negative first-order diffraction))，致可有效消除顯示面板上不期望的鬼影(ghost image)及花瓣形眩光(petal flare)。此外，空心波導構件包括具有高折射率材料的連續壁結構以及該連續壁結構所包圍的低折射率材料層。當光能量通過具有高折射率材料的連續壁結構進行傳輸時，連續壁結構中相鄰能量波的洩漏模態(leaky mode)會產生耦合作用而提升低折射率材料層中的光能量，有效增加其捕獲光能量的能力並同時改善QE光譜(紅色(R)/綠色(G)/藍色(B)畫素)，例如，改善基板中央區內的QE光譜。
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。
在第1圖中，光學元件10包括基板12 (其包括中央區14、第一區16、以及第二區18，上述區域依序自基板12的中央12a至邊緣12b分佈)。中央區14包括複數個中央彩色濾光片，例如，中央彩色濾光片20a、20b、20c、20d，設置於基板12上。第一區16包括複數個第一彩色濾光片，例如，第一彩色濾光片22a、22b、22c、22d，設置於基板12上。第二區18包括複數個第二彩色濾光片，例如，第二彩色濾光片24a、24b、24c、24d，設置於基板12上。複數個中央空心構件，例如，中央空心構件26a、26b、26c、26d，分別設置於中央彩色濾光片(20a、20b、20c、20d)上。複數個第一空心構件，例如，第一空心構件28a、28b、28c、28d，分別設置於第一彩色濾光片(22a、22b、22c、22d)上。複數個第二空心構件，例如，第二空心構件30a、30b、30c、30d，分別設置於第二彩色濾光片(24a、24b、24c、24d)上。值得注意的是，在中央區14內，中央空心構件的中心點與其下方的中央彩色濾光片的中心點重合，例如，中央空心構件26a的中心點26Pc與中央彩色濾光片20a的中心點20Pc重合，也就是，中央空心構件的中心點與其下方的中央彩色濾光片的中心點之間並無距離。在第一區16內，第一空心構件的中心點自其下方的第一彩色濾光片的中心點偏移一特定距離，例如，第一空心構件28a的中心點28Pc自第一彩色濾光片22a的中心點22Pc偏移第一距離D1，且第一距離D1大於零。在第二區18內，第二空心構件的中心點自其下方的第二彩色濾光片的中心點偏移一特定距離，例如，第二空心構件30a的中心點30Pc自第二彩色濾光片24a的中心點24Pc偏移第二距離D2，且第二距離D1大於第一距離D1。更詳細來說，相較於中央區14內中央彩色濾光片(20a、20b、20c、20d)的位置，第一區16內的第一彩色濾光片(22a、22b、22c、22d)朝基板12的中央12a偏移一特定距離。同樣地，第二區18內的第二彩色濾光片(24a、24b、24c、24d)朝基板12的中央12a亦偏移一特定距離。第二彩色濾光片(24a、24b、24c、24d)朝基板12的中央12a偏移的距離大於第一彩色濾光片(22a、22b、22c、22d)朝基板12的中央12a偏移的距離。相較於中央區14內中央空心構件(26a、26b、26c、26d)的位置，第一區16內的第一空心構件(28a、28b、28c、28d)朝基板12的中央12a偏移一特定距離。同樣地，第二區18內的第二空心構件(30a、30b、30c、30d)朝基板12的中央12a亦偏移一特定距離。第二空心構件(30a、30b、30c、30d)朝基板12的中央12a偏移的距離大於第一空心構件(28a、28b、28c、28d)朝基板12的中央12a偏移的距離。值得注意的是，第一空心構件(28a、28b、28c、28d)與第二空心構件(30a、30b、30c、30d)之間朝基板12的中央12a偏移的比例大於第一彩色濾光片(22a、22b、22c、22d)與第二彩色濾光片(24a、24b、24c、24d)之間朝基板12的中央12a偏移的比例。此外，彩色濾光片與空心構件偏移的方向與入射光相反，舉例來說，當入射光37a以較小的傾斜角自基板12的中央12a朝向邊緣12b發射並進入第一區16時，第一彩色濾光片(22a、22b、22c、22d)與第一空心構件(28a、28b、28c、28d)朝基板12的中央12a偏移一個較小的距離。當入射光37b以較大的傾斜角自基板12的中央12a朝向邊緣12b發射並進入第二區18時，第二彩色濾光片(24a、24b、24c、24d) 與第二空心構件(30a、30b、30c、30d)朝基板12的中央12a偏移一個較大的距離。
中央彩色濾光片(20a、20b、20c、20d)、第一彩色濾光片(22a、22b、22c、22d)、以及第二彩色濾光片(24a、24b、24c、24d)包括紅色(R)濾光片、綠色(G)濾光片、或藍色(B)濾光片。每一中央空心構件(26a、26b、26c、26d)、第一空心構件(28a、28b、28c、28d)、以及第二空心構件(30a、30b、30c、30d)包括連續壁結構36，且連續壁結構36包圍空間38。
在第1圖中，複數個金屬柵(metal grids) 32設置於基板12上。圖案化有機層34設置於中央彩色濾光片(20a、20b、20c、20d)、第一彩色濾光片(22a、22b、22c、22d)、以及第二彩色濾光片(24a、24b、24c、24d)之間。在中央區14內，圖案化有機層34設置於金屬柵32上。在第一區16內，由於第一彩色濾光片(22a、22b、22c、22d)的位移，圖案化有機層34設置於例如一部分的金屬柵32上。在第二區18內，由於第二彩色濾光片(24a、24b、24c、24d)較大的位移，圖案化有機層34設置於例如更少部分的金屬柵32上。
光學元件10更包括低折射率材料層40，覆蓋中央彩色濾光片(20a、20b、20c、20d)、第一彩色濾光片(22a、22b、22c、22d)與第二彩色濾光片(24a、24b、24c、24d)以及中央空心構件(26a、26b、26c、26d)、第一空心構件(28a、28b、28c、28d)與第二空心構件(30a、30b、30c、30d)的連續壁結構36，並填入中央空心構件(26a、26b、26c、26d)、第一空心構件(28a、28b、28c、28d)與第二空心構件(30a、30b、30c、30d)的空間38。在部分實施例中，低折射率材料層40的折射率介於大約1.2至大約1.5之間。值得注意的是，中央空心構件(26a、26b、26c、26d)、第一空心構件(28a、28b、28c、28d)與第二空心構件(30a、30b、30c、30d)的連續壁結構36的折射率大於連續壁結構36周圍元件的的折射率，例如，大於低折射率材料層40的折射率，以及大於分別位於中央空心構件(26a、26b、26c、26d)、第一空心構件(28a、28b、28c、28d)與第二空心構件(30a、30b、30c、30d)的連續壁結構36下方的中央彩色濾光片(20a、20b、20c、20d)、第一彩色濾光片(22a、22b、22c、22d)與第二彩色濾光片(24a、24b、24c、24d)的折射率。在部分實施例中，中央空心構件(26a、26b、26c、26d)、第一空心構件(28a、28b、28c、28d)與第二空心構件(30a、30b、30c、30d)的連續壁結構36的折射率介於大約1.6至大約1.9之間。
請參閱第2圖，本實施例與第1圖實施例之間的區別在於其結構不同。 以下僅說明差異處，並不重複相同的部分。在本實施例中，保護層42更包括設置於中央彩色濾光片(20a、20b、20c、20d)、第一彩色濾光片(22a、22b、22c、22d)、第二彩色濾光片(24a、24b、24c、24d)與中央空心構件(26a、26b、26c、26d)、第一空心構件(28a、28b、28c、28d)與第二空心構件(30a、30b、30c、30d)之間。在部分實施例中，保護層42作為蝕刻中止層(etching stop layer)，以保護中央彩色濾光片(20a、20b、20c、20d)、第一彩色濾光片(22a、22b、22c、22d)、第二彩色濾光片(24a、24b、24c、24d)在後續蝕刻或其他製程中免於受損傷。在部分實施例中，保護層42的材料與中央空心構件(26a、26b、26c、26d)、第一空心構件(28a、28b、28c、28d)、第二空心構件(30a、30b、30c、30d)的連續壁結構36的材料可選擇相同或不同。在部分實施例中，根據保護層42的材料，可選擇保護層42具有適當的厚度。
請參閱第3圖，本實施例與第1圖實施例之間的區別在於其結構不同。 以下僅說明差異處，並不重複相同的部分。在本實施例中，中央空心構件(26a、26b、26c、26d)、第一空心構件(28a、28b、28c、28d)與第二空心構件(30a、30b、30c、30d)的連續壁結構36具有錐形(taper)截面。在部分實施例中，具有錐形截面的連續壁結構36藉由包括正向蝕刻(forward etching)與橫向蝕刻(lateral etching)的蝕刻製程而形成。
請參閱第4圖，本實施例與第1圖實施例之間的區別在於其結構不同。 以下僅說明差異處，並不重複相同的部分。在本實施例中，硬罩幕層(hard mask layer) 44更包括設置於中央空心構件(26a、26b、26c、26d)、第一空心構件(28a、28b、28c、28d)與第二空心構件(30a、30b、30c、30d)中每一連續壁結構36的頂部36’。在部分實施例中，當蝕刻具有高深寬比(aspect ratio)的連續壁結構36時，為了製程上的方便性，可選擇具有適當厚度的硬罩幕層44。
以下針對中央空心構件(26a、26b、26c、26d)、第一空心構件(28a、28b、28c、28d)、第二空心構件(30a、30b、30c、30d)的連續壁結構36與空間38的形狀及尺寸做更詳細說明。第5至7圖為設置在彩色濾光片上的一部分空心構件的上視圖。此處，以中央區14內的中央空心構件(26a、26b、26c、26d)為例做說明。在第5圖中，中央空心構件(26a、26b、26c、26d)的連續壁結構36的形狀為矩形。連續壁結構36的寬度W C小於例如相鄰金屬柵32之間的距離D M(如第1圖所示)的三分之一。連續壁結構36的高度H (如第1圖所示)介於大約0.1微米至大約0.7微米之間。此外，空間38的寬度W S小於例如相鄰金屬柵32之間的距離D M(如第1圖所示)的三分之一。在第6圖中，中央空心構件(26a、26b、26c、26d)的連續壁結構36的形狀為圓形。連續壁結構36的寬度W C小於例如相鄰金屬柵32之間的距離D M(如第1圖所示)的三分之一。連續壁結構36的高度H (如第1圖所示)介於大約0.1微米至大約0.7微米之間。此外，空間38的寬度(直徑) W S小於例如相鄰金屬柵32之間的距離D M(如第1圖所示)的三分之一。在第7圖中，中央空心構件(26a、26b、26c、26d)的連續壁結構36的形狀為三角形。連續壁結構36的寬度W C小於例如相鄰金屬柵32之間的距離D M(如第1圖所示)的三分之一。連續壁結構36的高度H (如第1圖所示)介於大約0.1微米至大約0.7微米之間。此外，空間38的寬度W S小於例如相鄰金屬柵32之間的距離D M(如第1圖所示)的三分之一。在部分實施例中，其他形狀的連續壁結構36亦適合做為本發明的選擇，只要其中存在被連續壁結構36所包圍可供低折射率材料層40填入的空間即可。在第5至7圖中，中央空心構件(26a、26b、26c、26d)的連續壁結構36構成第一週期性結構46。中央空心構件(26a、26b、26c、26d)的空間38構成第二週期性結構48。也就是，在本發明光學元件10中同時形成有兩個週期性結構(即，連續壁結構36及空間38)。
在本發明光學元件中形成有兩種週期性結構(即，由連續壁結構構成的第一週期性結構以及由填充有低折射率材料層的空間構成的第二週期性結構)。由於將複雜的週期性結構設置在光通過的路徑上，因此，減少了特定方向的表面繞射(即，零階繞射(zero-order diffraction)與正-負一階繞射(positive and negative first-order diffraction))，致可有效消除顯示面板上不期望的鬼影(ghost image)及花瓣形眩光(petal flare)。此外，空心波導構件包括具有高折射率材料的連續壁結構以及該連續壁結構所包圍的低折射率材料層。當光能量通過具有高折射率材料的連續壁結構進行傳輸時，連續壁結構中相鄰能量波的洩漏模態(leaky mode)會產生耦合作用而提升低折射率材料層中的光能量，有效增加其捕獲光能量的能力並同時改善QE光譜(紅色(R)/綠色(G)/藍色(B)畫素)，例如，改善基板中央區內的QE光譜。
實施例1
降低光學元件中的鬼影(ghost image)及花瓣形眩光(petal flare)
在本實施例中，除提供傳統影像感測裝置(具有設置在彩光濾光片上的實心波導構件)外，亦提供本發明影像感測裝置(具有設置在彩光濾光片上的空心波導構件)(如第1圖所示)。對上述兩影像感測裝置其表面繞射(包括零階繞射(zero-order diffraction)及一階繞射(first-order diffraction))的程度進行評估。零階繞射產生鬼影，一階繞射則產生花瓣形眩光。在傳統影像感測裝置中，零階繞射與一階繞射的能量均達到100%，因此，出現非常明顯的鬼影及花瓣形眩光。傳統影像感測裝置的繞射模擬影像如第8圖所示。在第8圖中，位於中央區的光點a代表鬼影的強度，位於周邊區的光點(b、c、d、e)代表花瓣形眩光的強度。在第8圖中，位在中央區與周邊區的光點(a、b、c、d、e)均非常明亮，此即表示傳統影像感測裝置會產生嚴重的鬼影及花瓣形眩光。然而，在本發明影像感測裝置中，由於特定空心波導構件造成表面繞射程度大幅下降，使得零階繞射的能量降至大約92.1% (大約下降8%)，而一階繞射的能量降至大約30.6% (大約下降70%)。本發明影像感測裝置的繞射模擬影像如第9圖所示。在第9圖中，位於中央區的光點a’代表鬼影的強度，位於周邊區的光點(b’、c’、d’、e’)代表花瓣形眩光的強度。在第9圖中，位在中央區與周邊區的光點(a’、b’、c’、d’、e’)均非常黯淡，此即表示本發明影像感測裝置僅會產生相當輕微的鬼影及花瓣形眩光。因此，根據如第8、9圖所示的繞射模擬影像，與傳統影像感測裝置相較，本發明影像感測裝置明顯改善了鬼影及花瓣形眩光的現象。
實施例2
提升光學元件的量子效率(QE)光譜
在本實施例中，除提供傳統影像感測裝置(具有設置在彩光濾光片上的實心波導構件)外，亦提供本發明影像感測裝置(具有設置在彩光濾光片上的空心波導構件)(如第1圖所示)。對上述兩影像感測裝置在其基板中央區內的量子效率(QE)光譜(紅色(R)/綠色(G)/藍色(B)畫素)進行評估。請參閱第10圖，曲線A代表傳統影像感測裝置的量子效率(QE)光譜(紅色(R)/綠色(G)/藍色(B)畫素)，曲線B代表本發明影像感測裝置的量子效率(QE)光譜(紅色(R)/綠色(G)/藍色(B)畫素)。相較於傳統影像感測裝置所建立的量子效率(QE)光譜(曲線A)，在本發明影像感測裝置所建立的量子效率(QE)光譜(曲線B)中，紅色(R)畫素從100%提升至100.6%，綠色(G)畫素從100%提升至102.5%，藍色(B)畫素從100%提升至105.2%。
實施例3
維持光學元件的量子效率(QE)光譜
在本實施例中，除提供傳統影像感測裝置(具有設置在彩光濾光片上的實心波導構件)外，亦提供本發明影像感測裝置(具有設置在彩光濾光片上的空心波導構件)(如第1圖所示)。對上述兩影像感測裝置在其基板邊緣區內的量子效率(QE)光譜(紅色(R)/綠色(G)/藍色(B)畫素)進行評估。請參閱第11圖，曲線A代表傳統影像感測裝置的量子效率(QE)光譜(紅色(R)/綠色(G)/藍色(B)畫素)，曲線B代表本發明影像感測裝置的量子效率(QE)光譜(紅色(R)/綠色(G)/藍色(B)畫素)。相較於傳統影像感測裝置所建立的量子效率(QE)光譜(曲線A)，在本發明影像感測裝置所建立的量子效率(QE)光譜(曲線B)中，紅色(R)/綠色(G)/藍色(B)畫素均能維持具有可比較性的量子效率(QE)及串擾現象。
實施例4
維持光學元件的通道差異
在本實施例中，除提供傳統影像感測裝置(具有設置在彩光濾光片上的實心波導構件)外，亦提供本發明影像感測裝置(具有設置在彩光濾光片上的空心波導構件)(如第1圖所示)。對上述兩影像感測裝置在其基板邊緣區內的通道差異(channel difference)(紅色(R)/綠色(G)/藍色(B)畫素)進行評估。通道差異定義為單一畫素中最大靈敏度(maximum sensitivity)與最小靈敏度(minimum sensitivity)之間的差異。在傳統影像感測裝置中，Gr畫素(與紅色(R)畫素相鄰的綠色(G)畫素)的通道差異為1.6%，Gb畫素(與藍色(B)畫素相鄰的綠色(G)畫素)的通道差異為2.0%，紅色(R)畫素的通道差異為4.2%，以及藍色(B)畫素的通道差異為1.5%。在本發明影像感測裝置中，Gr畫素(與紅色(R)畫素相鄰的綠色(G)畫素)的通道差異為2.9%，Gb畫素(與藍色(B)畫素相鄰的綠色(G)畫素)的通道差異為2.1%，紅色(R)畫素的通道差異為3.9%，以及藍色(B)畫素的通道差異為1.4%。根據上述評估結果，相較於傳統影像感測裝置，在本發明影像感測裝置中，綠色(Gr)/綠色(Gb)/紅色(R)/藍色(B)畫素均能維持具有可比較性的通道差異。
實施例5
提升光學元件捕獲光能量的能力
在本實施例中，除提供傳統影像感測裝置(具有設置在彩光濾光片上的實心波導構件)外，亦提供本發明影像感測裝置(具有設置在彩光濾光片上的空心波導構件)(如第1圖所示)。對上述兩影像感測裝置的波導構件其捕獲光能量的能力進行評估。第12圖顯示傳統光學元件其實心波導構件50 (具有高折射率材料)的光能量分佈圖。第13圖顯示本發明光學元件其空心波導構件(由具有高折射率材料的連續壁結構36包圍低折射率材料層40所構成)的光能量分佈圖。根據第12圖，僅有一部分的光能量被捕獲在具有高折射率材料的實心波導構件50中，其餘的光能量向外擴散。然而，根據第13圖，大部分的光能量均被捕獲在連續壁結構36所包圍的低折射率材料層40中，幾乎沒有光能量向外散失。在本發明光學元件中，當光能量通過具有高折射率材料的連續壁結構36進行傳輸時，由於低折射率材料層40具有的適當尺寸，使得連續壁結構36中相鄰能量波的洩漏模態(leaky mode)耦合導致低折射率材料層40中的光能量顯著增加。因此，藉由設置在本發明光學元件中的特定空心波導構件可提升其捕獲光能量的能力。
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 12a:基板的中央 12b:基板的邊緣 14:中央區 16:第一區 18:第二區 20a,20b,20c,20d:中央彩色濾光片 20Pc:中央彩色濾光片的中心點 22a,22b,22c,22d:第一彩色濾光片 22Pc:第一彩色濾光片的中心點 24a,24b,24c,24d:第二彩色濾光片 24Pc:第二彩色濾光片的中心點 26a,26b,26c,26d:中央空心構件 26Pc:中央空心構件的中心點 28a,28b,28c,28d:第一空心構件 28Pc:第一空心構件的中心點 30a,30b,30c,30d:第二空心構件 30Pc:第二空心構件的中心點 32:金屬柵 34:圖案化有機層 36:連續壁結構 36’:連續壁結構的頂部 37,37a,37b:入射光 38:空間 40:低折射率材料層 42:保護層 44:硬罩幕 46:第一週期性結構 48:第二週期性結構 a,a’:中央區的光點 b,b’,c,c’,d,d’,e,e’:周邊區的光點 A,B:量子效率(QE)光譜曲線 D1:第一距離 D2:第二距離 D M:相鄰金屬柵之間的距離 H:連續壁結構的高度 R:紅色畫素 G:綠色畫素 B:藍色畫素 Gb:與藍色畫素相鄰的綠色畫素 Gr:與紅色畫素相鄰的綠色畫素 W C:連續壁結構的寬度 W S:空間的寬度(直徑)
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，一種光學元件的剖面示意圖； 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，一種光學元件的剖面示意圖； 第5圖係根據本發明的一實施例，一種光學元件的空心構件的上視圖； 第6圖係根據本發明的一實施例，一種光學元件的空心構件的上視圖； 第7圖係根據本發明的一實施例，一種光學元件的空心構件的上視圖； 第8圖係顯示一種光學元件的繞射模擬影像； 第9圖係根據本發明的一實施例，顯示一種光學元件的繞射模擬影像； 第10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)光譜； 第11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)光譜； 第12圖係顯示傳統光學元件的光能量分佈圖；以及 第13圖係根據本發明的一實施例，顯示一種光學元件的光能量分佈圖。
10:光學元件 12:基板 12a:基板的中央 12b:基板的邊緣 14:中央區 16:第一區 18:第二區 20a,20b,20c,20d:中央彩色濾光片 20Pc:中央彩色濾光片的中心點 22a,22b,22c,22d:第一彩色濾光片 22Pc:第一彩色濾光片的中心點 24a,24b,24c,24d:第二彩色濾光片 24Pc:第二彩色濾光片的中心點 26a,26b,26c,26d:中央空心構件 26Pc:中央空心構件的中心點 28a,28b,28c,28d:第一空心構件 28Pc:第一空心構件的中心點 30a,30b,30c,30d:第二空心構件 30Pc:第二空心構件的中心點 32:金屬柵 34:圖案化有機層 36:連續壁結構 37,37a,37b:入射光 38:空間 40:低折射率材料層 D1:第一距離 D2:第二距離 D M:相鄰金屬柵之間的距離 H:連續壁結構的高度

Claims (10)

  1. 一種光學元件，包括： 一基板； 一中央彩色濾光片、一第一彩色濾光片、以及一第二彩色濾光片，其中該中央彩色濾光片、該第一彩色濾光片、以及該第二彩色濾光片自該基板的中央至邊緣依序設置於該基板上；以及 一中央空心構件、一第一空心構件、以及一第二空心構件，其中該中央空心構件、該第一空心構件、以及該第二空心構件分別設置於該中央彩色濾光片、該第一彩色濾光片、以及該第二彩色濾光片上， 其中該中央彩色濾光片的中心與該中央空心構件的中心之間無距離，該第一彩色濾光片的中心與該第一空心構件的中心之間具有一第一距離，該第二彩色濾光片的中心與該第二空心構件的中心之間具有一第二距離，該第一距離大於零，且該第二距離大於該第一距離。
  2. 如請求項1所述的光學元件，其中每一該中央空心構件、該第一空心構件、以及該第二空心構件包括一連續壁結構，該連續壁結構包圍一空間。
  3. 如請求項2所述的光學元件，其中該連續壁結構具有一錐形截面，其形狀包括矩形、圓形、或三角形，且其高度介於0.1微米至0.7微米之間。
  4. 如請求項3所述的光學元件，更包括複數個金屬柵，設置於該基板上，其中當該連續壁結構的形狀為矩形時，該空間的寬度小於該等相鄰金屬柵之間的距離的三分之一。
  5. 如請求項3所述的光學元件，更包括複數個金屬柵，設置於該基板上，其中當該連續壁結構的形狀為圓形時，該空間的直徑小於該等相鄰金屬柵之間的距離的三分之一。
  6. 如請求項2所述的光學元件，更包括一低折射率材料層，覆蓋該中央彩色濾光片、該第一彩色濾光片與該第二彩色濾光片以及該中央空心構件、該第一空心構件與該第二空心構件的該等連續壁結構，並填入該中央空心構件、該第一空心構件與該第二空心構件的該等空間，其中該低折射率材料層的折射率介於1.2至1.5之間。
  7. 如請求項6所述的光學元件，其中該中央空心構件、該第一空心構件與該第二空心構件的該等連續壁結構的折射率大於該低折射率材料層的折射率，以及大於分別位於該中央空心構件、該第一空心構件與該第二空心構件的該等連續壁結構下方的該中央彩色濾光片、該第一彩色濾光片與該第二彩色濾光片的折射率，其中該中央空心構件、該第一空心構件與該第二空心構件的該等連續壁結構的折射率介於1.6至1.9之間。
  8. 如請求項1所述的光學元件，更包括一保護層，設置於該中央彩色濾光片、該第一彩色濾光片、該第二彩色濾光片與該中央空心構件、該第一空心構件、該第二空心構件之間。
  9. 如請求項2所述的光學元件，更包括一硬罩幕層，設置於該中央空心構件、該第一空心構件與該第二空心構件的該等連續壁結構的頂部。
  10. 如請求項2所述的光學元件，其中該基板包括一中央區、一第一區、以及一第二區，依序自該基板的中央至邊緣，其中該中央區內包括配置有該等中央空心構件的複數個該等中央彩色濾光片，該第一區內包括配置有該等第一空心構件的複數個該等第一彩色濾光片，該第二區內包括配置有該等第二空心構件的複數個該等第二彩色濾光片，其中該中央空心構件、該第一空心構件與該第二空心構件的該等連續壁結構構成一第一週期性結構，以及該中央空心構件、該第一空心構件與該第二空心構件的該等空間構成一第二週期性結構。
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