光学元件
阅读：1039发布：2020-05-30
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1.一种光学元件，包括：
一阵列结构，具有一布植区与一非布植区，该非布植区与该布植区相邻，其中该布植区具有一布植浓度，高于1×1013cm-2。
2.如权利要求1所述的光学元件，其中，该布植浓度介于3.3×1013cm-2至6.7×1013cm-2之间。
3.如权利要求1所述的光学元件，其中，该布植区包括氮离子或硅离子，该布植区具有一第一折射率，以及该非布植区具有一第二折射率，且该第一折射率高于该第二折射率。
4.如权利要求1所述的光学元件，其中，该阵列结构为一彩色滤光片阵列，包括多个彩色滤光片，且所述彩色滤光片的至少其中之一具有该布植区，该布植区具有一宽度，以及具有该布植区的该彩色滤光片具有一宽度，且该布植区的该宽度为具有该布植区的该彩色滤光片的该宽度的50％至95％。
5.如权利要求4所述的光学元件，其中，该布植区位于具有该布植区的该彩色滤光片的一底部，该布植区具有一高度，以及具有该布植区的该彩色滤光片具有一高度，且该布植区的该高度为具有该布植区的该彩色滤光片的该高度的至少50％，该布植区的该第一折射率为一梯度折射率，其朝向具有该布植区的该彩色滤光片的该底部递增。
6.如权利要求4所述的光学元件，还包括一基板，具有一感测区，其中，具有该布植区的该彩色滤光片包括一黑色滤光片，位于该基板的该感测区。
7.如权利要求6所述的光学元件，还包括一透明滤光片，与该黑色滤光片相邻。
8.如权利要求7所述的光学元件，还包括一微透镜，形成该透明滤光片上。
9.如权利要求1所述的光学元件，其中，该阵列结构包括一微透镜阵列，该微透镜阵列包括多个微透镜，且所述微透镜的至少其中之一具有该布植区，该布植区具有一折射率，高于1.75，该布植区具有一宽度，以及具有该布植区的该微透镜具有一宽度，且该布植区的该宽度为具有该布植区的该微透镜的该宽度的50％至95％。
10.如权利要求1所述的光学元件，其中，该阵列结构包括一彩色滤光片阵列，该彩色滤光片阵列包括多个彩色滤光片，所述彩色滤光片的至少其中之一具有该布植区，且具有该布植区的该彩色滤光片包括一绿色滤光片、一红色滤光片、及/或一蓝色滤光片。
11.如权利要求1所述的光学元件，其中，该阵列结构包括一彩色滤光片阵列，该彩色滤光片阵列包括多个彩色滤光片，所述彩色滤光片的至少其中之一具有该布植区，且具有该布植区的该彩色滤光片包括一红外光穿透滤光片或一黑色滤光片。
12.如权利要求11所述的光学元件，还包括一基板，具有一感测区，其中该红外光穿透滤光片位于该基板的该感测区。
13.如权利要求11所述的光学元件，还包括一基板，具有一周边区，其中该黑色滤光片位于该基板的该周边区。
光学元件
技术领域
[0001] 本公开涉及一种光学元件，特别涉及一种其彩色滤光片或微透镜中形成有光导(lightguide)结构的光学元件。
背景技术
[0002] 对于目前这一代光学元件(包括影像感测器)所使用的彩色滤光片，其量子效应(QE)的表现受限于彩色滤光片材料的性质(即光谱态样)。
[0004] 因此，开发一种使用具有较佳折射率分布态样以在其中形成光导或聚光效应的彩色滤光片或微透镜材料的新颖光学元件是众所期待的。发明内容
[0005] 根据本公开的一实施例，提供一种光学元件。该光学元件包括一阵列结构，具有一布植区与一非布植区，该非布植区与该布植区相邻。该布植区具有一布植浓度，高于1×1013cm-2。
[0006] 在部分实施例中，该布植浓度介于1×1013cm-2至6.7×1013cm-2之间。在部分实施例中，该布植区包括氮离子或硅离子。在部分实施例中，该布植区具有一第一折射率，该非布植区具有一第二折射率，且该第一折射率高于该第二折射率。
[0007] 在部分实施例中，该阵列结构为一彩色滤光片阵列，包括多个彩色滤光片，且所述彩色滤光片的至少其中之一具有该布植区。
[0008] 在部分实施例中，该布植区具有一宽度，具有该布植区的该彩色滤光片具有一宽度，且该布植区的该宽度为具有该布植区的该彩色滤光片的该宽度的50％至95％。
[0009] 在部分实施例中，该布植区位于具有该布植区的该彩色滤光片的一底部。在部分实施例中，该布植区具有一高度，具有该布植区的该彩色滤光片具有一高度，且该布植区的该高度为具有该布植区的该彩色滤光片的该高度的至少50％。在部分实施例中，该布植区的该第一折射率为一梯度折射率(gradientrefractiveindex)，其朝向具有该布植区的该彩色滤光片的该底部递增。
[0010] 在部分实施例中，该光学元件还包括一基板，具有一感测区。具有该布植区的该彩色滤光片包括一黑色滤光片(blackfilter)，位于该基板的该感测区。在部分实施例中，该光学元件还包括一透明滤光片，与该黑色滤光片相邻。在部分实施例中，该光学元件还包括一微透镜，形成于该透明滤光片上。
[0011] 在部分实施例中，该阵列结构包括一彩色滤光片阵列与一微透镜阵列。该彩色滤光片阵列包括多个彩色滤光片，该微透镜阵列包括多个微透镜。
[0012] 在部分实施例中，所述微透镜的至少其中之一具有该布植区。在部分实施例中，该布植区具有一折射率，高于1.75。
[0013] 在部分实施例中，该布植区具有一宽度，具有该布植区的该微透镜具有一宽度，且该布植区的该宽度为具有该布植区的该微透镜的该宽度的50％至95％。
[0014] 在部分实施例中，所述彩色滤光片的至少其中之一具有该布植区，且具有该布植区的该彩色滤光片包括一绿色滤光片、一红色滤光片、及/或一蓝色滤光片。
[0015] 在部分实施例中，所述彩色滤光片的至少其中之一具有该布植区，且具有该布植区的该彩色滤光片包括一红外光穿透滤光片(IR-passfilter)或一黑色滤光片。在部分实施例中，该光学元件还包括一基板，具有一感测区。该红外光穿透滤光片位于该基板的该感测区。在部分实施例中，该光学元件还包括一基板，具有一周边区。该黑色滤光片位于该基板的该周边区。
[0016] 在部分实施例中，该布植区具有一布植浓度，高于3.3×1013cm-2。
附图说明
[0018] 图1是根据本公开的一实施例，一种光学元件的剖面示意图；
[0019] 图2是根据本公开的一实施例，一种光学元件的剖面示意图；
[0020] 图3是根据本公开的一实施例，一种光学元件的剖面示意图；
[0021] 图4是根据本公开的一实施例，一种光学元件的剖面示意图；
[0022] 图5是根据本公开的一实施例，一种光学元件的剖面示意图；
[0023] 图6A是根据本公开的一实施例，一种光学元件的剖面示意图；
[0024] 图6B是根据本公开的一实施例，一种光学元件的剖面示意图；
[0025] 图6C是根据本公开的一实施例，一种光学元件的剖面示意图；
[0026] 图6D是根据本公开的一实施例，一种光学元件的剖面示意图；
[0027] 图7A-图7B是根据本公开的一实施例，一种光学元件制造方法的剖面示意图；
[0028] 图8A-图8C是根据本公开的一实施例，一种光学元件制造方法的剖面示意图；
[0029] 图9A-图9B是根据本公开的一实施例，一种光学元件制造方法的剖面示意图；
[0030] 图10A-图10B是根据本公开的一实施例，一种光学元件制造方法的剖面示意图；以及
[0031] 图11A-图11H是根据本公开的一实施例，一种光学元件制造方法的剖面示意图。
[0032] 其中，附图标记说明如下：
[0033] 10 光学元件；
[0034] 12 基板；
[0035] 14 彩色滤光片；
[0037] 15′ 第二图案化光刻胶层；
[0038] 15″ 第三图案化光刻胶层；
[0039] 16 布植区；
[0040] 16′ 前布植区；
[0041] 17 (第一)离子布植制程；
[0042] 17′ 第二离子布植制程；
[0043] 17″ 第三离子布植制程；
[0044] 18 非布植区；
[0046] 20 彩色滤光片的底部；
[0047] 22 微透镜；
[0048] 24 绿色滤光片；
[0049] 26 红色滤光片；
[0050] 28 蓝色滤光片；
[0051] 30 红外光穿透滤光片；
[0052] 32 黑色滤光片；
[0053] 34 感测区；
[0054] 36 周边区；
[0055] 38 透明滤光片；
[0056] H1 彩色滤光片中布植区的高度；
[0057] H2 彩色滤光片的高度；
[0058] W1 彩色滤光片中布植区的宽度；
[0059] W2 彩色滤光片的宽度；
[0060] W3 微透镜中布植区的宽度；
[0061] W4 微透镜的宽度
具体实施方式
[0062] 请参阅图1，根据本公开的一实施例，提供一种光学元件10。图1为光学元件10的剖面示意图。
[0063] 光学元件10包括基板12与多个彩色滤光片14。彩色滤光片14形成于基板12上。彩色滤光片14的至少其中之一包括布植区16与非布植区18。布植区16具有第一折射率，非布植区18具有第二折射率。布植区16与非布植区18相邻。第一折射率高于第二折射率。也就是，布植区16的折射率高于非布植区18的折射率。多个彩色滤光片14以行与列排列形成彩色滤光片阵列(阵列结构)。
[0064] 在部分实施例中，包含于彩色滤光片14中的布植区16从彩色滤光片14的顶部延伸至底部。因此，布植区16形成为彩色滤光片14中的光导(lightguide)。
[0065] 在部分实施例中，从彩色滤光片14的顶部延伸至底部的布植区16有关其他适合的轮廓态样亦是可行的。
[0066] 在部分实施例中，彩色滤光片14可包括适合的高分子，例如聚(甲基丙烯酸甲酯)(poly(methylmethacrylate)，PMMA)或色素。
[0067] 在部分实施例中，彩色滤光片14可包括绿色滤光片、红色滤光片与蓝色滤光片。
[0068] 在部分实施例中，所有的彩色滤光片14均包括布植区16与非布植区18。
[0069] 在部分实施例中，仅部分的彩色滤光片14包括布植区16与非布植区18，其根据实际应用的需求而定。
[0070] 在部分实施例中，布植区16可包括高折射率的掺质，例如折射率高于2.0的掺质，例如氮离子或硅离子。
[0071] 在本公开中，只要布植的掺质的折射率高于原本彩色滤光片14的折射率至约0.1或以上，即可在彩色滤光片14中获得光导效应。
[0072] 在部分实施例中，布植区16的宽度W1为彩色滤光片14的宽度W2的约50％至95％。
[0073] 在部分实施例中，布植区16的布植浓度高于大约1×1013cm-2，例如可介于大约1×13 -2 13 -2
10 cm 至大约6.7×10 cm 之间。
10 cm 至大约6.7×10 cm 之间。
[0074] 所获得的布植浓度基于特定的布植能量。当布植能量改变时，布植浓度的范围亦会随之改变。
[0075] 在部分实施例中，阵列结构可包括具有特定厚度(沿z轴方向)的彩色滤光片或微透镜。微透镜的厚度定义为从其底部至顶点的距离。在离子布植的过程中，以具有1×1013cm-2至6.7×1013cm-2(剂量)与300keV(能量)的氮离子或硅离子对阵列结构进行植入。
[0076] 布植浓度的单位一般可表示为“ions/cm3”。在部分实施例中，布植浓度可定义为沿z轴方向特定截面的浓度。若省略“ions”，则此处布植浓度的单位表示为“cm-2”。
[0077] 在部分实施例中，于特定布植能量(例如300keV)下，施加于彩色滤光片14的布植浓度(即布植剂量)的理想范围是根据以下情况加以定义。对于具有特定波长范围的入射光而言，例如波长较400nm长的可见光，在对彩色滤光片14实施具有理想布植浓度的离子布植制程之后，提升了彩色滤光片14的折射率(n)，而维持彩色滤光片14的消光系数(k)，也就是，除了在彩色滤光片14中形成入射光的光导之外，彩色滤光片14对于入射光的透射率亦可获得维持，从而改善了量子效应(QE)的表现。
[0078] 在部分实施例中，通过调整离子布植制程的布植浓度(即布植剂量)与布植能量来控制布植区16的深度与轮廓态样。
[0079] 请参阅图2，根据本公开的一实施例，提供一种光学元件10。图2为光学元件10的剖面示意图。
[0080] 光学元件10包括基板12与多个彩色滤光片14。彩色滤光片14形成于基板12上。彩色滤光片14的至少其中之一包括布植区16与非布植区18。布植区16具有第一折射率，非布植区18具有第二折射率。布植区16与非布植区18相邻。第一折射率高于第二折射率。也就是，布植区16的折射率高于非布植区18的折射率。多个彩色滤光片14以行与列排列形成彩色滤光片阵列(阵列结构)。
[0081] 在部分实施例中，包含于彩色滤光片14中的布植区16位于彩色滤光片14的底部20，类似微透镜的轮廓态样。因此，布植区16形成为彩色滤光片14中的聚光器(condenser)。
[0082] 在部分实施例中，布植区16的第一折射率为梯度折射率，其朝向彩色滤光片14的底部20递增。
[0083] 在部分实施例中，与彩色滤光片14的底部20相邻的布植区16有关其他适合的轮廓态样亦是可行的。
[0084] 在部分实施例中，彩色滤光片14可包括适合的高分子，例如聚(甲基丙烯酸甲酯)(poly(methylmethacrylate)，PMMA)或色素。
[0085] 在部分实施例中，彩色滤光片14可包括绿色滤光片、红色滤光片与蓝色滤光片。
[0086] 在部分实施例中，所有的彩色滤光片14均包括布植区16与非布植区18。
[0087] 在部分实施例中，仅部分的彩色滤光片14包括布植区16与非布植区18，其根据实际应用的需求而定。
[0088] 在部分实施例中，布植区16可包括高折射率的掺质，例如折射率高于2.0的掺质，例如氮离子或硅离子。
[0089] 在本公开中，只要布植的掺质的折射率高于原本彩色滤光片14的折射率至约0.1或以上，即可在彩色滤光片14中获得聚光效应。
[0090] 在部分实施例中，布植区16的高度H1为彩色滤光片14的高度H2的至少50％。
[0091] 在本公开中，由于布植区16(即聚光器)形成于彩色滤光片14中，使得量子效应(QE)因此获得改善。具体而言，当布植区16的高度H1大于彩色滤光片14的高度H2的50％时，量子效应(QE)的改善更为显着。
[0092] 在部分实施例中，布植区16的布植浓度高于大约1×1013cm-2，例如可介于大约1×1013cm-2至大约6.7×1013cm-2之间。
[0093] 在部分实施例中，于特定布植能量(例如300keV)下，施加于彩色滤光片14的布植浓度(即布植剂量)的理想范围是根据以下情况加以定义。对于具有特定波长范围的入射光而言，例如波长较400nm长的可见光，在对彩色滤光片14实施具有理想布植浓度的离子布植制程之后，提升了彩色滤光片14的折射率(n)，而维持彩色滤光片14的消光系数(k)，也就是，除了在彩色滤光片14中形成聚光器收集入射光之外，彩色滤光片14对于入射光的透射率亦可获得维持。
[0094] 在部分实施例中，通过调整离子布植制程的布植浓度(即布植剂量)与布植能量来控制布植区16的深度与轮廓态样。
[0095] 请参阅图3，根据本公开的一实施例，提供一种光学元件10。图3为光学元件10的剖面示意图。
[0096] 光学元件10包括基板12、多个彩色滤光片14与多个微透镜22。彩色滤光片14形成于基板12上。微透镜22形成于彩色滤光片14上。微透镜22的至少其中之一包括布植区16。布植区16的折射率高于传统未施加离子布植制程于其上的微透镜的折射率。因此，包含布植区16的微透镜22产生较佳的聚光效应。多个彩色滤光片14以行与列排列形成彩色滤光片阵列(阵列结构)，以及多个微透镜22以行与列排列形成微透镜阵列(阵列结构)。
[0097] 在部分实施例中，整个微透镜22均为布植区16。
[0098] 在部分实施例中，布植区16的折射率高于大约1.75。
[0099] 在部分实施例中，彩色滤光片14可包括适合的高分子，例如聚(甲基丙烯酸甲酯)(poly(methylmethacrylate)，PMMA)或色素。
[0100] 在部分实施例中，彩色滤光片14可包括绿色滤光片、红色滤光片与蓝色滤光片。
[0101] 在部分实施例中，微透镜22可包括适合的高分子，例如聚(甲基丙烯酸甲酯)(poly(methylmethacrylate)，PMMA)。
[0102] 在部分实施例中，所有的微透镜22均包括布植区16。
[0103] 在部分实施例中，仅部分的微透镜22包括布植区16，其根据实际应用的需求而定。
[0104] 在部分实施例中，布植区16可包括高折射率的掺质，例如折射率高于2.0的掺质，例如氮离子或硅离子。
[0105] 在本公开中，只要布植的掺质的折射率高于传统微透镜的折射率至约0.1或以上，即可在包含布植区16的微透镜22中获得较佳的聚光效应。
[0106] 在部分实施例中，布植区16的布植浓度高于大约1×1013cm-2，例如可介于大约1×1013cm-2至6.7×1013cm-2之间。
[0107] 在部分实施例中，于特定布植能量(例如300keV)下，施加于微透镜22的布植浓度(即布植剂量)的理想范围是根据以下情况加以定义。对于具有特定波长范围的入射光而言，例如波长较400nm长的可见光，在对微透镜22实施具有理想布植浓度的离子布植制程之后，提升了微透镜22的折射率(n)，而维持微透镜22的消光系数(k)，也就是，除了在微透镜22中增加入射光的收集之外，微透镜22对于入射光的透射率亦可获得维持。
[0108] 请参阅图4，根据本公开的一实施例，提供一种光学元件10。图4为光学元件10的剖面示意图。
[0109] 光学元件10包括基板12、多个彩色滤光片14与多个微透镜22。彩色滤光片14形成于基板12上。微透镜22形成于彩色滤光片14上。微透镜22的至少其中之一包括布植区16与非布植区18。布植区16具有第一折射率，非布植区18具有第二折射率。布植区16与非布植区18相邻。第一折射率高于第二折射率。也就是，布植区16的折射率高于非布植区18的折射率。多个彩色滤光片14以行与列排列形成彩色滤光片阵列(阵列结构)，以及多个微透镜22以行与列排列形成微透镜阵列(阵列结构)。
[0110] 在部分实施例中，包含于微透镜22中的布植区16从微透镜22的顶部延伸至底部。因此，布植区16形成为微透镜22中的光导(lightguide)。
[0111] 在部分实施例中，从微透镜22的顶部延伸至底部的布植区16有关其他适合的轮廓态样亦是可行的。
[0112] 在部分实施例中，布植区16的折射率高于大约1.75。
[0113] 在部分实施例中，彩色滤光片14可包括适合的高分子，例如聚(甲基丙烯酸甲酯)(poly(methylmethacrylate)，PMMA)或色素。
[0114] 在部分实施例中，彩色滤光片14可包括绿色滤光片、红色滤光片与蓝色滤光片。
[0115] 在部分实施例中，微透镜22可包括适合的高分子，例如聚(甲基丙烯酸甲酯)(poly(methylmethacrylate)，PMMA)。
[0116] 在部分实施例中，所有的微透镜22均包括布植区16与非布植区18。
[0117] 在部分实施例中，仅部分的微透镜22包括布植区16与非布植区18，其根据实际应用的需求而定。
[0118] 在部分实施例中，布植区16可包括高折射率的掺质，例如折射率高于2.0的掺质，例如氮离子或硅离子。
[0119] 在本公开中，只要布植的掺质的折射率高于传统微透镜的折射率至约0.1或以上，即可在微透镜22中获得光导效应。
[0120] 在部分实施例中，布植区16的宽度W3为微透镜22的宽度W4的约50％至95％。
[0121] 在部分实施例中，布植区16的布植浓度高于大约1×1013cm-2，例如可介于大约1×13 -2 13 -2
10 cm 至6.7×10 cm 之间。
10 cm 至6.7×10 cm 之间。
[0122] 在部分实施例中，于特定布植能量(例如300keV)下，施加于微透镜22的布植浓度(即布植剂量)的理想范围是根据以下情况加以定义。对于具有特定波长范围的入射光而言，例如波长较400nm长的可见光，在对微透镜22实施具有理想布植浓度的离子布植制程之后，提升了微透镜22的折射率(n)，而维持微透镜22的消光系数(k)，也就是，除了在微透镜22中形成入射光的光导之外，微透镜22对于入射光的透射率亦可获得维持。
[0123] 在部分实施例中，通过调整离子布植制程的布植浓度(即布植剂量)与布植能量来控制布植区16的深度与轮廓态样。
[0124] 请参阅图5，根据本公开的一实施例，提供一种光学元件10。图5为光学元件10的剖面示意图。
[0125] 光学元件10包括基板12、多个彩色滤光片14与多个微透镜22。彩色滤光片14形成于基板12上。微透镜22形成于彩色滤光片14上。彩色滤光片14的至少其中之一包括布植区16。多个彩色滤光片14以行与列排列形成彩色滤光片阵列(阵列结构)，以及多个微透镜22以行与列排列形成微透镜阵列(阵列结构)。
[0126] 在部分实施例中，整个彩色滤光片14均为布植区16。
[0127] 在部分实施例中，彩色滤光片14可包括适合的高分子，例如聚(甲基丙烯酸甲酯)(poly(methylmethacrylate)，PMMA)或色素。
[0128] 在部分实施例中，彩色滤光片14包括绿色滤光片24、红色滤光片26与蓝色滤光片28。
[0129] 在部分实施例中，所有的彩色滤光片14均包括布植区16。
[0130] 在部分实施例中，仅部分的彩色滤光片14包括布植区16，其根据实际应用的需求而定。
[0131] 在部分实施例中，布植区16可包括高折射率的掺质，例如折射率高于2.0的掺质，例如氮离子或硅离子。
[0132] 在部分实施例中，布植区16的布植浓度高于大约1×1013cm-2，例如可介于大约1×1013cm-2至6.7×1013cm-2之间。
[0133] 在部分实施例中，彩色滤光片14具有相同的布植浓度。
[0134] 在部分实施例中，每一彩色滤光片14具有不同的布植浓度。
[0135] 在本公开中，通过调整离子布植制程的布植浓度(即布植剂量)来控制彩色滤光片14之间的折射率，使得彩色滤光片14之间的折射率实现最佳匹配。例如，在彩色滤光片14上实施对于绿色滤光片24，红色滤光片26与蓝色滤光片28不同布植剂量的离子布植制程，使得绿色滤光片24的折射率大于红色滤光片26的折射率至约0.3，以及使得红色滤光片26的折射率大于蓝色滤光片28的折射率至约0.1，可因此实现SNR10的改善。
[0136] 在部分实施例中，微透镜22可包括适合的高分子，例如聚(甲基丙烯酸甲酯)(poly(methylmethacrylate)，PMMA)。
[0137] 请参阅图6A，根据本公开的一实施例，提供一种光学元件10。图6A为光学元件10的剖面示意图。
[0138] 光学元件10包括基板12、多个彩色滤光片14与多个微透镜22。彩色滤光片14形成于基板12上。微透镜22形成于彩色滤光片14上。彩色滤光片14的至少其中之一包括布植区16。多个彩色滤光片14以行与列排列形成彩色滤光片阵列(阵列结构)，以及多个微透镜22以行与列排列形成微透镜阵列(阵列结构)。
[0139] 在部分实施例中，整个彩色滤光片14均为布植区16。
[0140] 在部分实施例中，彩色滤光片14可包括适合的高分子，例如聚(甲基丙烯酸甲酯)(poly(methylmethacrylate)，PMMA)或色素。
[0141] 在部分实施例中，彩色滤光片14可包括绿色滤光片24、红色滤光片26、蓝色滤光片28与红外光穿透滤光片(IR-passfilter)30。
[0142] 在部分实施例中，红外光穿透滤光片30位于基板12的感测区(未图示)。
[0143] 在部分实施例中，红外光穿透滤光片30包括布植区16。绿色滤光片24、红色滤光片26或蓝色滤光片28或其组合可包括或不包括布植区16，其根据实际应用的需求而定。
[0144] 在部分实施例中，所有的绿色滤光片24、红色滤光片26、蓝色滤光片28、以及红外光穿透滤光片30均同时包括布植区16。
[0145] 在部分实施例中，绿色滤光片24、红色滤光片26、蓝色滤光片28、以及红外光穿透滤光片30的其中任一包括布植区16。
[0146] 在部分实施例中，布植区16可包括高折射率的掺质，例如折射率高于2.0的掺质，例如氮离子或硅离子。
[0147] 在部分实施例中，红外光穿透滤光片30的布植区16的布植浓度高于3.3×1013cm-2。
[0148] 在部分实施例中，绿色(G)滤光片24、红色(R)滤光片26或蓝色(B)滤光片28、或其组合的布植区16的布植浓度高于大约1×1013cm-2，例如可介于大约1×1013cm-2至6.7×1013cm-2之间。
[0149] 在本公开中，于特定布植能量(例如300keV)下，施加于红外光穿透滤光片30的布植浓度(即布植剂量)的理想范围是根据以下情况加以定义。对于具有特定波长范围的入射光而言，例如波长介于300nm至700nm的可见光，在对红外光穿透滤光片30实施具有理想布植浓度的离子布植制程之后，不但提升了红外光穿透滤光片30的折射率(n)，亦同时增加了红外光穿透滤光片30的消光系数(k)，使得红外光穿透滤光片30对于入射光(可见光)的透射率显着下降。举例来说，通过对红外光穿透滤光片30实施具有特定布植剂量的离子布植制程，使得红外光穿透滤光片30对于入射光(可见光)的透射率从大于约5％降至小于约5％。
[0150] 在部分实施例中，微透镜22可包括适合的高分子，例如聚(甲基丙烯酸甲酯)(poly(methylmethacrylate)，PMMA)。
[0151] 请参阅图6B，根据本公开的一实施例，提供一种光学元件10。图6B为光学元件10的剖面示意图。
[0152] 光学元件10包括基板12、多个彩色滤光片14与多个微透镜22。基板12包括感测区34与周边区36。彩色滤光片14形成于基板12上。微透镜22形成于彩色滤光片14上。彩色滤光片14的至少其中之一包括布植区16。多个彩色滤光片14以行与列排列形成彩色滤光片阵列(阵列结构)，以及多个微透镜22以行与列排列形成微透镜阵列(阵列结构)。
[0153] 在部分实施例中，整个彩色滤光片14均为布植区16。
[0154] 在部分实施例中，彩色滤光片14可包括适合的高分子，例如聚(甲基丙烯酸甲酯)(poly(methylmethacrylate)，PMMA)或色素。
[0155] 在部分实施例中，彩色滤光片14包括绿色滤光片24、红色滤光片26、蓝色滤光片28、以及黑色滤光片(blackfilter)32。
[0156] 在部分实施例中，绿色滤光片24、红色滤光片26、以及蓝色滤光片28位于基板12的感测区34。黑色滤光片32位于基板12的周边区36。
[0157] 在部分实施例中，黑色滤光片32包括布植区16。绿色滤光片24、红色滤光片26或蓝色滤光片28或其组合可包括或不包括布植区16，其根据实际应用的需求而定。
[0158] 在部分实施例中，所有的绿色滤光片24、红色滤光片26、蓝色滤光片28、以及黑色滤光片32均同时包括布植区16。
[0159] 在部分实施例中，绿色滤光片24、红色滤光片26、蓝色滤光片28、以及黑色滤光片32的其中任一可包括布植区16。
[0160] 在部分实施例中，布植区16可包括高折射率的掺质，例如折射率高于2.0的掺质，例如氮离子或硅离子。
[0161] 在部分实施例中，黑色滤光片32的布植区16的布植浓度高于3.3×1013cm-2。
[0162] 在部分实施例中，绿色(G)滤光片24、红色(R)滤光片26或蓝色(B)滤光片28、或其组合的布植区16的布植浓度高于大约1×1013cm-2，例如可介于大约1×1013cm-2至6.7×1013cm-2之间。
[0163] 在本公开中，于特定布植能量(例如300keV)下，施加于黑色滤光片32的布植浓度(即布植剂量)的理想范围是根据以下情况加以定义。对于具有特定波长范围的入射光而言，例如波长介于300nm至1,000nm的各种光线，在对黑色滤光片32实施具有理想布植浓度的离子布植制程之后，不但提升了黑色滤光片32的折射率(n)，亦同时增加了黑色滤光片32的消光系数(k)，使得黑色滤光片32对于入射光的透射率显着下降。举例来说，通过对黑色滤光片32实施具有特定布植剂量的离子布植制程，使得黑色滤光片32对于入射光的透射率从大约1％降至小于约0.1％。
[0164] 在部分实施例中，微透镜22可包括适合的高分子，例如聚(甲基丙烯酸甲酯)(poly(methylmethacrylate)，PMMA)。
[0165] 请参阅图6C、图6D，根据本公开的一实施例，提供一种光学元件10。图6C、图6D为光学元件10的剖面示意图。
[0166] 请参阅图6C，光学元件10包括基板12、多个彩色滤光片14与多个微透镜22。基板12包括感测区34与周边区36。彩色滤光片14形成于基板12上。微透镜22形成于彩色滤光片14上。彩色滤光片14的至少其中之一包括布植区16。多个彩色滤光片14以行与列排列形成彩色滤光片阵列(阵列结构)。
[0167] 在部分实施例中，整个彩色滤光片14均为布植区16。
[0168] 在部分实施例中，彩色滤光片14可包括适合的高分子，例如聚(甲基丙烯酸甲酯)(poly(methylmethacrylate)，PMMA)或色素。
[0169] 在部分实施例中，彩色滤光片14包括透明滤光片38与黑色滤光片32，彼此以交替方式配置。
[0170] 在部分实施例中，透明滤光片38与黑色滤光片32位于基板12的感测区34。
[0171] 在部分实施例中，黑色滤光片32或透明滤光片38包括布植区16，其根据实际应用的需求而定。
[0172] 在部分实施例中，所有的黑色滤光片32与透明滤光片38均同时包括布植区16。
[0173] 在部分实施例中，黑色滤光片32与透明滤光片38的其中任一包括布植区16。
[0174] 在部分实施例中，布植区16可包括高折射率的掺质，例如折射率高于2.0的掺质，例如氮离子或硅离子。
[0175] 在部分实施例中，黑色滤光片32的布植区16的布植浓度高于3.3×1013cm-2。
[0176] 在部分实施例中，透明滤光片38的布植区16的布植浓度高于大约1×1013cm-2，例如可介于大约1×1013cm-2至6.7×1013cm-2之间。
[0177] 在部分实施例中，微透镜22可包括适合的高分子，例如聚(甲基丙烯酸甲酯)(poly(methylmethacrylate)，PMMA)。
[0178] 在部分实施例中，微透镜22形成于透明滤光片38上，而未形成于黑色滤光片32上，如图6C所示。
[0179] 在部分实施例中，未有微透镜形成于透明滤光片38与黑色滤光片32上，如图6D所示。
[0180] 请参阅图7A-图7B，根据本公开的一实施例，提供一种如图1所示的光学元件10的制造方法。图7A-图7B为光学元件10制造方法的剖面示意图。
[0181] 请参阅图7A，提供其上形成有多个彩色滤光片14的基板12。之后，形成图案化光刻胶层15于彩色滤光片14上，露出后续将定义为布植区的区域。
[0182] 之后，对彩色滤光片14实施离子布植制程17，以于彩色滤光片14中形成多个布植区16，如图7B所示。
[0183] 在部分实施例中，于实施离子布植制程17之后，形成布植区16与非布植区18于彩色滤光片14中。布植区16具有第一折射率，非布植区18具有第二折射率。布植区16与非布植区18相邻。第一折射率高于第二折射率。也就是，布植区16的折射率高于非布植区18的折射率。
[0184] 在部分实施例中，形成于彩色滤光片14中的布植区16从彩色滤光片14的顶部延伸至底部。因此，布植区16形成为彩色滤光片14中的光导(lightguide)。
[0185] 在部分实施例中，从彩色滤光片14的顶部延伸至底部的布植区16有关其他适合的轮廓态样亦是可行的。
[0186] 在部分实施例中，彩色滤光片14可包括适合的高分子，例如聚(甲基丙烯酸甲酯)(poly(methylmethacrylate)，PMMA)或色素。
[0187] 在部分实施例中，彩色滤光片14可包括绿色滤光片、红色滤光片与蓝色滤光片。
[0188] 在部分实施例中，对所有的彩色滤光片14进行布植，以于其中形成布植区16与非布植区18。
[0189] 在部分实施例中，仅对部分的彩色滤光片14进行布植，以于其中形成布植区16与非布植区18，其根据实际应用的需求而定。
[0190] 在部分实施例中，离子布植制程17所提供的掺质可包括高折射率的掺质，例如折射率高于2.0的掺质，例如氮离子或硅离子。
[0191] 在本公开中，只要布植的掺质的折射率高于原本彩色滤光片14的折射率至约0.1或以上，即可在彩色滤光片14中获得光导效应。
[0192] 在部分实施例中，形成的布植区16的宽度W1为彩色滤光片14的宽度W2的约50％至95％。
[0193] 在部分实施例中，离子布植制程17所提供的布植剂量可介于大约1×1013cm-2至6.7×1013cm-2之间。
[0194] 在部分实施例中，于特定布植能量(例如300keV)下，施加于彩色滤光片14的布植浓度(即布植剂量)的理想范围是根据以下情况加以定义。对于具有特定波长范围的入射光而言，例如波长较400nm长的可见光，在对彩色滤光片14实施具有理想布植浓度(介于约1×1013cm-2至约6.7×1013cm-2之间)的离子布植制程之后，提升了彩色滤光片14的折射率(n)，而维持彩色滤光片14的消光系数(k)，也就是，除了在彩色滤光片14中形成入射光的光导之外，彩色滤光片14对于入射光的透射率亦可获得维持。
[0195] 在部分实施例中，通过调整离子布植制程的布植浓度(即布植剂量)与布植能量来控制布植区16的深度与轮廓态样。
[0196] 至此，即完成如上述图1所示的光学元件10的制作。
[0197] 请参阅图8A-图8C，根据本公开的一实施例，提供一种如图2所示的光学元件10的制造方法。图8A-图8C为光学元件10制造方法的剖面示意图。
[0198] 请参阅图8A，提供其上形成有多个彩色滤光片14的基板12。之后，形成图案化光刻胶层15于彩色滤光片14上，露出后续将定义为布植区的区域。
[0199] 之后，对彩色滤光片14实施离子布植制程17，以于彩色滤光片14中形成多个前布植区(pre-implantarea)16′，如图8B所示。
[0200] 之后，实施热处理制程19，以使前布植区16′进一步扩散，而于彩色滤光片14中形成多个布植区16，如图8C所示。
[0201] 在部分实施例中，于实施离子布植制程17与热处理制程19之后，形成布植区16与非布植区18于彩色滤光片14中。布植区16具有第一折射率，非布植区18具有第二折射率。布植区16与非布植区18相邻。第一折射率高于第二折射率。也就是，布植区16的折射率高于非布植区18的折射率。
[0202] 在部分实施例中，形成于彩色滤光片14中的布植区16与彩色滤光片14的底部20相邻，其类似微透镜的轮廓态样。因此，布植区16形成为彩色滤光片14中的聚光器(condenser)。
[0203] 在部分实施例中，布植区16的第一折射率为梯度折射率，其朝向彩色滤光片14的底部20递增。
[0204] 在部分实施例中，与彩色滤光片14的底部20相邻的布植区16有关其他适合的轮廓态样亦是可行的。
[0205] 在部分实施例中，彩色滤光片14可包括适合的高分子，例如聚(甲基丙烯酸甲酯)(poly(methylmethacrylate)，PMMA)或色素。
[0206] 在部分实施例中，彩色滤光片14可包括绿色滤光片、红色滤光片与蓝色滤光片。
[0207] 在部分实施例中，对所有的彩色滤光片14进行布植与热处理制程，以于其中形成布植区16与非布植区18。
[0208] 在部分实施例中，仅对部分的彩色滤光片14进行布植与热处理制程，以于其中形成布植区16与非布植区18，其根据实际应用的需求而定。
[0209] 在部分实施例中，离子布植制程17所提供的掺质可包括高折射率的掺质，例如折射率高于2.0的掺质，例如氮离子或硅离子。
[0210] 在本公开中，只要布植的掺质的折射率高于原本彩色滤光片14的折射率至约0.1或以上，即可在彩色滤光片14中获得聚光效应。
[0211] 在部分实施例中，形成的布植区16的高度H1为彩色滤光片14的高度H2的至少50％。
[0212] 在本公开中，由于布植区16(即聚光器)形成于彩色滤光片14中，使得量子效应(QE)因此获得改善。具体而言，当布植区16的高度H1大于彩色滤光片14的高度H2的50％时，量子效应(QE)的改善更为显着。
[0213] 在部分实施例中，离子布植制程17所提供的布植剂量可介于大约1×1013cm-2至大13 -2
约6.7×10 cm 之间。
约6.7×10 cm 之间。
[0214] 在部分实施例中，于特定布植能量(例如300keV)下，施加于彩色滤光片14的布植浓度(即布植剂量)的理想范围是根据以下情况加以定义。对于具有特定波长范围的入射光而言，例如波长较400nm长的可见光，在对彩色滤光片14实施具有理想布植浓度(介于大约113 -2 13 -2
×10 cm 至大约6.7×10 cm 之间)的离子布植制程之后，提升了彩色滤光片14的折射率(n)，而维持彩色滤光片14的消光系数(k)，也就是，除了在彩色滤光片14中形成聚光器收集入射光之外，彩色滤光片14对于入射光的透射率亦可获得维持。
×10 cm 至大约6.7×10 cm 之间)的离子布植制程之后，提升了彩色滤光片14的折射率(n)，而维持彩色滤光片14的消光系数(k)，也就是，除了在彩色滤光片14中形成聚光器收集入射光之外，彩色滤光片14对于入射光的透射率亦可获得维持。
[0215] 在部分实施例中，通过调整离子布植制程的布植浓度(即布植剂量)与布植能量来控制布植区16的深度与轮廓态样。
[0216] 至此，即完成如上述图2所示的光学元件10的制作。
[0217] 请参阅图9A-图9B，根据本公开的一实施例，提供一种如图3所示的光学元件10的制造方法。图9A-图9B为光学元件10制造方法的剖面示意图。
[0218] 请参阅图9A，提供其上按序形成有多个彩色滤光片14与多个微透镜22的基板12。
[0219] 之后，对微透镜22实施离子布植制程17，以于微透镜22中形成多个布植区16，如图9B所示。
[0220] 在部分实施例中，于实施离子布植制程17之后，形成布植区16于微透镜22中。布植区16的折射率高于传统未施加离子布植制程于其上的微透镜的折射率。因此，包含布植区16的微透镜22产生较佳的聚光效应。
[0221] 在部分实施例中，在实施离子布植制程17的过程中，对微透镜22进行全布植，于其中并不形成非布植区。
[0222] 在部分实施例中，形成的布植区16的折射率高于约1.75。
[0223] 在部分实施例中，彩色滤光片14可包括适合的高分子，例如聚(甲基丙烯酸甲酯)(poly(methylmethacrylate)，PMMA)或色素。
[0224] 在部分实施例中，彩色滤光片14可包括绿色滤光片、红色滤光片与蓝色滤光片。
[0225] 在部分实施例中，微透镜22可包括适合的高分子，例如聚(甲基丙烯酸甲酯)(poly(methylmethacrylate)，PMMA)。
[0226] 在部分实施例中，对所有的微透镜22进行布植，以于其中形成布植区16。
[0227] 在部分实施例中，仅对部分的微透镜22进行布植，以于其中形成布植区16，其根据实际应用的需求而定。
[0228] 在部分实施例中，离子布植制程17所提供的掺质可包括高折射率的掺质，例如折射率高于2.0的掺质，例如氮离子或硅离子。
[0229] 在本公开中，只要布植的掺质的折射率高于传统微透镜的折射率至约0.1或以上，即可在包含布植区16的微透镜22中获得较佳的聚光效应。
[0230] 在部分实施例中，离子布植制程17所提供的布植剂量可介于大约1×1013cm-2至6.7×1013cm-2之间。
[0231] 在部分实施例中，于特定布植能量(例如300keV)下，施加于微透镜22的布植浓度(即布植剂量)的理想范围是根据以下情况加以定义。对于具有特定波长范围的入射光而言，例如波长较400nm长的可见光，在对微透镜22实施具有理想布植浓度(介于大约1×1013cm-2至6.7×1013cm-2之间)的离子布植制程之后，提升了微透镜22的折射率(n)，而维持微透镜22的消光系数(k)，也就是，除了在微透镜22中增加入射光的收集之外，微透镜22对于入射光的透射率亦可获得维持。
[0232] 至此，即完成如上述图3所示的光学元件10的制作。
[0233] 请参阅图10A-图10B，根据本公开的一实施例，提供一种如图4所示的光学元件10的制造方法。图10A-图10B为光学元件10制造方法的剖面示意图。
[0234] 请参阅图10A，提供其上依序形成有多个彩色滤光片14与多个微透镜22的基板12。之后，形成图案化光刻胶层15于微透镜22上，露出后续将定义为布植区的区域。
[0235] 之后，对微透镜22实施离子布植制程17，以于微透镜22中形成多个布植区16，如图10B所示。
[0236] 在部分实施例中，于实施离子布植制程17之后，形成布植区16与非布植区18于微透镜22中。布植区16具有第一折射率，非布植区18具有第二折射率。布植区16与非布植区18相邻。第一折射率高于第二折射率。也就是，布植区16的折射率高于非布植区18的折射率。
[0237] 在部分实施例中，形成于微透镜22中的布植区16从微透镜22的顶部延伸至底部。因此，布植区16形成为微透镜22中的光导(lightguide)。
[0238] 在部分实施例中，从微透镜22的顶部延伸至底部的布植区16有关其他适合的轮廓态样亦是可行的。
[0239] 在部分实施例中，形成的布植区16的折射率高于约1.75。
[0240] 在部分实施例中，彩色滤光片14可包括适合的高分子，例如聚(甲基丙烯酸甲酯)(poly(methylmethacrylate)，PMMA)或色素。
[0241] 在部分实施例中，彩色滤光片14可包括绿色滤光片、红色滤光片与蓝色滤光片。
[0242] 在部分实施例中，微透镜22可包括适合的高分子，例如聚(甲基丙烯酸甲酯)(poly(methylmethacrylate)，PMMA)。
[0243] 在部分实施例中，对所有的微透镜22进行布植，以于其中形成布植区16与非布植区18。
[0244] 在部分实施例中，仅对部分的微透镜22进行布植，以于其中形成布植区16与非布植区18，其根据实际应用的需求而定。
[0245] 在部分实施例中，离子布植制程17所提供的掺质可包括高折射率的掺质，例如折射率高于2.0的掺质，例如氮离子或硅离子。
[0246] 在本公开中，只要布植的掺质的折射率高于传统微透镜的折射率至约0.1或以上，即可在微透镜22中获得光导效应。
[0247] 在部分实施例中，形成的布植区16的宽度W3为微透镜22的宽度W4的约50％至95％。
[0248] 在部分实施例中，离子布植制程17所提供的布植剂量可介于大约1×1013cm-2至6.7×1013cm-2之间。
[0249] 在部分实施例中，于特定布植能量(例如300keV)下，施加于微透镜22的布植浓度(即布植剂量)的理想范围是根据以下情况加以定义。对于具有特定波长范围的入射光而言，例如波长较400nm长的可见光，在对微透镜22实施具有理想布植浓度(介于大约1×1013cm-2至大约6.7×1013cm-2之间)的离子布植制程之后，提升了微透镜22的折射率(n)，而维持微透镜22的消光系数(k)，也就是，除了在微透镜22中形成入射光的光导之外，微透镜
22对于入射光的透射率亦可获得维持。
22对于入射光的透射率亦可获得维持。
[0250] 在部分实施例中，通过调整离子布植制程的布植浓度(即布植剂量)与布植能量来控制布植区16的深度与轮廓态样。
[0251] 至此，即完成如上述图4所示的光学元件10的制作。
[0252] 请参阅图11A-图11H，根据本公开的一实施例，提供一种如图5所示的光学元件10的制造方法。图11A-图11H为光学元件10制造方法的剖面示意图。
[0253] 请参阅图11A，提供其上形成有多个彩色滤光片14的基板12。彩色滤光片14包括绿色(G)滤光片24、红色(R)滤光片26与蓝色(B)滤光片28。之后，形成第一图案化光刻胶层15于彩色滤光片14上，露出后续将定义为布植区的区域，如图11B所示。
[0254] 在此步骤中，露出绿色滤光片24，以作为后续定义布植区的区域。
[0255] 之后，对彩色滤光片14实施第一离子布植制程17，以于彩色滤光片14中形成多个布植区16，如图11C所示。
[0256] 在此步骤中，对绿色滤光片24进行布植，以于其中形成布植区16。
[0257] 如图11D所示，之后，从彩色滤光片14上移除第一图案化光刻胶层15。
[0258] 如图11E所示，之后，形成第二图案化光刻胶层15′于彩色滤光片14上，露出后续将定义为布植区的区域。
[0259] 在此步骤中，露出红色滤光片26，以作为后续定义布植区的区域。
[0260] 之后，对彩色滤光片14实施第二离子布植制程17′，以于彩色滤光片14中形成多个布植区16。
[0261] 在此步骤中，对红色滤光片26进行布植，以于其中形成布植区16。
[0262] 同样地，如图11F所示，之后，从彩色滤光片14上移除第二图案化光刻胶层15′。
[0263] 如图11G所示，之后，形成第三图案化光刻胶层15″于彩色滤光片14上，露出后续将定义为布植区的区域。
[0264] 在此步骤中，露出蓝色滤光片28，以作为后续定义布植区的区域。
[0265] 之后，对彩色滤光片14实施第三离子布植制程17″，以于彩色滤光片14中形成多个布植区16。
[0266] 在此步骤中，对蓝色滤光片28进行布植，以于其中形成布植区16。
[0267] 之后，形成多个微透镜22于彩色滤光片14上，如图11H所示。
[0268] 在部分实施例中，于实施第一离子布植制程17、第二离子布植制程17′、以及第三离子布植制程17″之后，形成布植区16于彩色滤光片14中。
[0269] 在部分实施例中，在实施第一离子布植制程17、第二离子布植制程17′、以及第三离子布植制程17″的过程中，对彩色滤光片14进行全布植，于其中并不形成非布植区。
[0270] 在部分实施例中，彩色滤光片14可包括适合的高分子，例如聚(甲基丙烯酸甲酯)(poly(methylmethacrylate)，PMMA)或色素。
[0271] 在部分实施例中，对所有的彩色滤光片14进行布植，以于其中形成布植区16。
[0272] 在部分实施例中，仅对部分的彩色滤光片14进行布植，以于其中形成布植区16，其根据实际应用的需求而定。
[0273] 在部分实施例中，第一离子布植制程17、第二离子布植制程17′、以及第三离子布植制程17″所提供的掺质可包括高折射率的掺质，例如折射率高于2.0的掺质，例如氮离子或硅离子。
[0274] 在部分实施例中，第一离子布植制程17、第二离子布植制程17′、以及第三离子布植制程17″所提供的布植剂量可介于大约1×1013cm-2至大约6.7×1013cm-2之间。
[0275] 在部分实施例中，利用相同的布植浓度对彩色滤光片14进行布植，也就是，第一离子布植制程17、第二离子布植制程17′、以及第三离子布植制程17″均提供相同的布植剂量。
[0276] 在部分实施例中，利用不同的布植浓度对彩色滤光片14进行布植，也就是，第一离子布植制程17、第二离子布植制程17′、以及第三离子布植制程17″之间提供不同的布植剂量。
[0277] 在本公开中，通过调整离子布植制程的布植浓度(即布植剂量)来控制彩色滤光片14之间的折射率，使得彩色滤光片14之间的折射率实现最佳匹配。例如，在彩色滤光片14上按序实施对于绿色滤光片24，红色滤光片26与蓝色滤光片28不同布植剂量的第一离子布植制程17、第二离子布植制程17′、以及第三离子布植制程17″，使得绿色滤光片24的折射率大于红色滤光片26的折射率至约0.3，以及使得红色滤光片26的折射率大于蓝色滤光片28的折射率至约0.1，可因此实现SNR10的改善。
[0278] 在部分实施例中，微透镜22可包括适合的高分子，例如聚(甲基丙烯酸甲酯)(poly(methylmethacrylate)，PMMA)。
[0279] 至此，即完成如上述图5所示的光学元件10的制作。
[0280] 虽然本发明已以数个优选实施例公开如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中技术人员，在不脱离本发明的构思和范围内，当可作任意的变动与润饰，因此本发明的保护范围当视后附的权利要求所界定者为准。
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