特許 6745949 光学素子

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6745949

(24)【登録日】2020年8月6日

(45)【発行日】2020年8月26日

(54)【発明の名称】光学素子

(51)【国際特許分類】

   G02B 5/20 20060101AFI20200817BHJP

【ＦＩ】

   G02B5/20 101

【請求項の数】6

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2019-102707(P2019-102707)

(22)【出願日】2019年5月31日

(65)【公開番号】特開2020-109461(P2020-109461A)

(43)【公開日】2020年7月16日

【審査請求日】2019年5月31日

(31)【優先権主張番号】16/240,476

(32)【優先日】2019年1月4日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】507296388

【氏名又は名称】采▲ぎょく▼科技股▲ふん▼有限公司

【氏名又は名称原語表記】ＶｉｓＥｒａ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ Ｃｏｍｐａｎｙ Ｌｉｍｉｔｅｄ

(74)【代理人】

【識別番号】110000486

【氏名又は名称】とこしえ特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】林 國峰

(72)【発明者】

【氏名】謝 錦全

【審査官】 井亀 諭

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０４−３４３４７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−２２５５８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−２３７１２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−０３１５３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−１８１２０９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０２Ｂ ５／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

上面およびエッジを有する基板と、
前記基板の上に形成された複数のカラーフィルタと、
前記カラーフィルタ間に形成され、第１の側壁と、前記第１の側壁に対向する第２の側壁をそれぞれ有する複数のスペーサとを含み、
各スペーサの前記第１の側壁と前記基板の前記上面の法線の間には第１の角度があり、各スペーサの前記第２の側壁と前記基板の前記上面の前記法線の間には角度がなく、
前記第１の角度は、前記基板のエッジに向かうにつれて徐々に増加する光学素子。

【請求項2】

前記基板は中央領域と、中間領域と、エッジ領域とを含み、前記中間領域は前記中央領域と前記エッジ領域の間に配置され、前記第１の角度は前記中央領域内で０度であり、前記スペーサは、約１．２から約１．５の範囲にある屈折率を有する請求項１に記載の光学素子。

【請求項3】

前記第１の角度は０度より大きく、前記中間領域内で約８度以上、且つ約１６度以下の範囲にある請求項２に記載の光学素子。

【請求項4】

前記エッジ領域内の前記第１の角度は、前記中間領域内の前記第１の角度より大きく、前記第１の角度は、前記エッジ領域内で約１６度より大きく、且つ約３０度以下の範囲にある請求項３に記載の光学素子。

【請求項5】

前記カラーフィルタおよび前記スペーサの上に形成され、屈折率を有する第１の高屈折率材料層と、前記第１の高屈折率材料層の上に形成され、屈折率を有する平坦化層と、前記平坦化層の上に形成され、屈折率を有する反射防止層と、前記第１の高屈折率材料層と前記平坦化層の間に形成され、屈折率を有する第２の高屈折率材料層とを更に含み、前記第１の高屈折率材料層及び前記第２の高屈折率材料層の屈折率は、前記スペーサの屈折率よりも高い請求項１に記載の光学素子。

【請求項6】

各カラーフィルタは、前記第１の高屈折率材料層の前記屈折率より大きい屈折率を有し、前記第１の高屈折率材料層の前記屈折率は、前記第２の高屈折率材料層の前記屈折率より大きく、前記第２の高屈折率材料層の前記屈折率は、前記平坦化層の前記屈折率より大きく、前記平坦化層の前記屈折率は前記反射防止層の前記屈折率より大きい請求項５に記載の光学素子。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、光学素子に関するものであり、特に、傾斜した低屈折率グリッドを有する光学素子に関するものである。

【背景技術】

【0002】

複合金属グリッド（ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｍｅｔａｌ ｇｒｉｄ； ＣＭＧ）型構造を有する光学素子では、カラーフィルタの上にマイクロレンズが必要とされる。導波路カラーフィルタ（ｗａｖｅ ｇｕｉｄｅ ｃｏｌｏｒ ｆｉｌｔｅｒ； ＷＧＣＦ）型構造を有する光学素子では、導波路構造を形成するために、マイクロレンズの代わりにカラーフィルタを囲む低屈折率材料層が用いられる。

【0003】

しかしながら、導波路カラーフィルタ（ＷＧＣＦ）型構造を有する光学素子では、金属グリッドによる斜光の吸収のために、特に基板の周辺領域内に位置する画素については、現在の画素の量子効果（ＱＥ）は低下する。

【0004】

従って、エッジ画素にシフト設計を導入することなく、量子効果（ＱＥ）を向上させ、カラーフィルタ間のクロストークを低く抑えることができる導波路カラーフィルタ（ＷＧＣＦ）型構造の光学素子の開発が望まれている。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

傾斜した低屈折率グリッドを有する光学素子を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の一実施形態による、光学素子が提供される。光学素子は、基板と、基板の上に形成された複数のカラーフィルタと、カラーフィルタ間に形成された複数のスペーサとを含む。各スペーサは、第１の側壁と、第１の側壁に対向する第２の側壁を有する。各スペーサの第１の側壁と基板の上面の法線の間には第１の角度がある。各スペーサの第２の側壁と基板の上面の法線の間には第２の角度がある。第１の角度および第２の角度の少なくとも１つは、基板のエッジに向かうにつれて徐々に増加する。

【0007】

いくつかの実施形態では、基板は中央領域と、中間領域と、エッジ領域とを含み、中間領域は中央領域とエッジ領域の間に配置されている。

【0008】

いくつかの実施形態では、第１の角度および第２の角度は中央領域内で０（ゼロ）度である。いくつかの実施形態では、中間領域内で、第１の角度は０度より大きく、第２の角度は０度である。いくつかの実施形態では、第１の角度は、中間領域内で約８度以上、且つ約１６度以下の範囲にある。いくつかの実施形態では、エッジ領域内の第１の角度は中間領域内の第１の角度より大きく、第２の角度はエッジ領域内で０度である。いくつかの実施形態では、第１の角度は、エッジ領域内で約１６度より大きく、且つ約３０度以下の範囲にある。

【0009】

いくつかの実施形態では、第１の角度は中間領域内で第２の角度と等しい。いくつかの実施形態では、第１の角度および第２の角度は中間領域内で０度より大きい。いくつかの実施形態では、第１の角度および第２の角度は、中間領域内で約８度以上、且つ約１６度以下の範囲内ある。いくつかの実施形態では、エッジ領域内の第１の角度は中間領域内の第１の角度より大きく、エッジ領域内の第２の角度は中間領域内の第２の角度より大きい。いくつかの実施形態では、第１の角度および第２の角度は、エッジ領域内で約１６度より大きく、且つ約３０度以下の範囲にある。

【0010】

いくつかの実施形態では、スペーサは、約１．２から約１．５の範囲にある屈折率を有する。いくつかの実施形態では、光学素子は、カラーフィルタおよびスペーサの上に形成された第１の高屈折率材料層を更に含む。いくつかの実施形態では、光学素子は、第１の高屈折率材料層の上に形成された平坦化層を更に含む。いくつかの実施形態では、光学素子は、平坦化層の上に形成された反射防止層を更に含む。いくつかの実施形態では、光学素子は、第１の高屈折率材料層と平坦化層の間に形成された第２の高屈折率材料層を更に含む。いくつかの実施形態では、各カラーフィルタは、第１の高屈折率材料層の屈折率より大きい屈折率を有し、第１の高屈折率材料層の屈折率は、第２の高屈折率材料層の屈折率より大きく、第２の高屈折率材料層の屈折率は、平坦化層の屈折率より大きく、平坦化層の屈折率は反射防止層の屈折率より大きい。

【0011】

本発明では、スペーサ（即ち、低屈折率グリッド）の片側の側壁の傾斜角を調整することによって、スペーサの傾斜角は基板の中央領域からエッジ領域に向かうにつれて徐々に増加する。従って、基板のエッジ領域に位置するスペーサの傾斜角は、最適な導波効果を提供するために十分であり、基板のエッジ領域に位置する画素の量子効果（ＱＥ）を向上させる（即ち、角度の大きな入射光に対する光学効率応答（ｏｐｔｉｃａｌ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｒｅｓｐｏｎｓｅ）を向上させる）。

【0012】

同様に、スペーサの両側の側壁の傾斜角を調整することによって、スペーサの傾斜角は基板の中央領域からエッジ領域に向かうにつれて徐々に増加する。従って、基板のエッジ領域に位置するスペーサの傾斜角は、最適な導波効果を提供するために十分であり、基板のエッジ領域に位置する画素の量子効果（ＱＥ）を向上させる。

【0013】

詳細な説明は、添付の図面と併せて以下の実施形態で説明する。

【図面の簡単な説明】

【0014】

本発明は、添付の図面を参照しながら以下の詳細な説明及び例を読むことで、より完全に理解することができる。

【図1】図１は、本発明の一実施形態による光学素子の断面図である。

【図2】図２は、本発明の一実施形態による光学素子におけるＱＥデータと様々な傾斜プロファイル（ｔｉｌｔｅｄ ｐｒｏｆｉｌｅｓ）を有する低屈折率スペーサとの関係を示している。

【図3】図３は、本発明の一実施形態による光学素子の断面図である。

【図4】図４は、本発明の一実施形態による光学素子におけるＱＥデータと様々な傾斜プロファイルを有する低屈折率のスペーサとの関係を示している。

【図5】図５は、本発明の一実施形態による光学素子の構造ユニットの断面図である。

【図6】図６は、本発明の一実施形態による光学素子の構造ユニットの断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

上述の説明では、本発明を実施するベストモードを開示している。この説明は、本発明の一般原理を例示する目的のものであり、本発明を限定するものではない。本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲を参考にして決定される。

【0016】

図１に示されるように、本発明の一実施形態による光学素子が提供される。図１は、光学素子１０の断面図を示している。

【0017】

光学素子１０は、基板１２、複数のカラーフィルタ（１４ａ、１４ｂ、および１４ｃ）、および複数のスペーサ（１６ａ、１６ｂ、および１６ｃ）を含む。基板１２は、中央領域１２ａ、中間領域１２ｂ、およびエッジ領域１２ｃを有する。中間領域１２ｂは、中央領域１２ａとエッジ領域１２ｃの間に位置する。カラーフィルタ（１４ａ、１４ｂ、および１４ｃ）は、基板１２の上に形成される。スペーサ（１６ａ、１６ｂ、および１６ｃ）（即ち、低屈折率グリッド、ＬＮＧ）は、カラーフィルタ（１４ａ、１４ｂ、および１４ｃ）の間に形成される。各スペーサ（１６ａ、１６ｂ、および１６ｃ）は、第１の側壁Ｓ１、および第１の側壁Ｓ１と対向する第２の側壁Ｓ２を有する。各スペーサ（１６ａ、１６ｂ、および１６ｃ）の第１の側壁Ｓ１と基板１２の上面Ｓの法線１８の間には、第１の角度「θ１」がある。各スペーサ（１６ａ、１６ｂ、および１６ｃ）の第２の側壁Ｓ２と基板１２の上面Ｓの法線１８の間には、第２の角度（図示せず）がある。具体的には、第１の角度「θ１」は基板１２のエッジ１２’に向かうにつれて徐々に増加し、第２の角度（図示せず）は中央領域１２ａ、中間領域１２ｂ、およびエッジ領域１２ｃ内で０度である。

【0018】

いくつかの実施形態では、カラーフィルタ（１４ａ、１４ｂ、および１４ｃ）は、赤色カラーフィルタ、緑色カラーフィルタ、および青色カラーフィルタを含む。

【0019】

いくつかの実施形態では、スペーサ（１６ａ、１６ｂ、および１６ｃ）の屈折率は、約１．２から約１．５の範囲にある。

【0020】

いくつかの実施形態では、第１の角度「θ１」は、基板１２の中央領域１２ａからエッジ領域１２ｃまで約０度から約３０度の範囲にある。

【0021】

いくつかの実施形態では、基板１２の中央領域１２ａ内の第１の角度「θ１」は約０度である。

【0022】

いくつかの実施形態では、基板１２の中間領域１２ｂ内の第１の角度「θ１」は、０度より大きく、例えば、約８度以上、且つ約１６度以下である。

【0023】

いくつかの実施形態では、基板１２のエッジ領域１２ｃ内の第１の角度「θ１」は、約１６度より大きく、且つ約３０度以下の範囲にある。

【0024】

図１では、スペーサ（１６ａ、１６ｂ、および１６ｃ）の傾斜プロファイルは、低屈折率グリッド（ＬＮＧ）の片側の側壁の傾斜としてみなされることもできる。

【0025】

いくつかの実施形態では、様々な角度の入射光は、基板１２の中央領域１２ａ、中間領域１２ｂ、およびエッジ領域１２ｃにそれぞれ対応する。例えば、約０度の角度の入射光は、中央領域１２ａに対応する。約１５度の角度の入射光は、中間領域１２ｂに対応する。約３０度の角度の入射光は、周辺領域１２ｃに対応する。

【0026】

図２は、入射光が３０度のときの、光学素子におけるＱＥデータと様々な傾斜プロファイル（即ち、様々なＬＮＧ角度）を有するスペーサ（即ち、低屈折率材料層； 低屈折率グリッド（ＬＮＧ））との関係を示している。

【0027】

図２では、曲線「Ｇ」は、様々な傾斜プロファイルを有するスペーサによって囲まれた緑色（Ｇ）カラーフィルタの様々なＱＥデータを示している。曲線「Ｒ」は、様々な傾斜プロファイルを有するスペーサによって囲まれた赤色（Ｒ）カラーフィルタの様々なＱＥデータを示している。曲線「Ｂ」は、様々な傾斜プロファイルを有するスペーサによって囲まれた青色（Ｂ）カラーフィルタの様々なＱＥデータを示している。

【0028】

曲線「Ｇ」では、緑色カラーフィルタを囲むスペーサが傾いていないとき、緑色カラーフィルタのＱＥデータはわずか約０．６６である。この状況では、斜光の大部分は金属グリッドによって吸収され、隣接する画素に漏れる。しかしながら、緑色カラーフィルタを囲むスペーサの傾斜角が増加するにつれて、緑色カラーフィルタのＱＥデータは増加する（即ち、より多くの斜光が現在の画素に偏って存在し、隣接する画素への光漏れが減少する）。例えば、緑色カラーフィルタを囲むスペーサが約５度傾けられたとき、緑色カラーフィルタのＱＥデータは約０．７０に向上する。同様に、緑色カラーフィルタを囲むスペーサが約２５度傾けられたとき、緑色カラーフィルタのＱＥデータも約０．７０に向上する。さらに、緑色カラーフィルタを囲むスペーサが約１６度傾けられたとき、緑色カラーフィルタのＱＥデータが約０．７５に向上することは注目に値する。従って、入射光が３０度であるとき（即ち、基板のエッジ領域に位置する画素に対応するとき）、緑色カラーフィルタを囲むスペーサが約１６度傾けられた場合、緑色カラーフィルタは最大のＱＥの性能を達成する。

【0029】

図３に示すように、本発明の一実施形態による光学素子１０が提供される。図３は光学素子１０の断面図を示している。

【0030】

光学素子１０は、基板１２、複数のカラーフィルタ（１４ａ、１４ｂ、および１４ｃ）、および複数のスペーサ（１６ａ、１６ｂ、および１６ｃ）を含む。基板１２は、中央領域１２ａ、中間領域１２ｂ、およびエッジ領域１２ｃを有する。中間領域１２ｂは、中央領域１２ａ、およびエッジ領域１２ｃとの間に位置する。カラーフィルタ（１４ａ、１４ｂ、および１４ｃ）は、基板１２の上に形成される。スペーサ（１６ａ、１６ｂ、および１６ｃ）（即ち、低屈折率グリッド、ＬＮＧ）は、カラーフィルタ（１４ａ、１４ｂ、および１４ｃ）の間に形成される。各スペーサ（１６ａ、１６ｂ、および１６ｃ）は、第１の側壁Ｓ１、および第１の側壁Ｓ１と対向する第２の側壁Ｓ２を有する。各スペーサ（１６ａ、１６ｂ、および１６ｃ）の第１の側壁Ｓ１と基板１２の上面Ｓの法線１８の間には、第１の角度「θ１」がある。各スペーサ（１６ａ、１６ｂ、および１６ｃ）の第２の側壁Ｓ２と基板１２の上面Ｓの法線１８の間には、第２の角度「θ２」がある。具体的には、第１の角度「θ１」および第２の角度「θ２」は基板１２のエッジ１２’に向かうにつれて徐々に増加する。

【0031】

いくつかの実施形態では、カラーフィルタ（１４ａ、１４ｂ、および１４ｃ）は、赤色カラーフィルタ、緑色カラーフィルタ、および青色カラーフィルタを含む。

【0032】

いくつかの実施形態では、スペーサ（１６ａ、１６ｂ、および１６ｃ）の屈折率は、約１．２から約１．５の範囲にある。

【0033】

いくつかの実施形態では、第１の角度「θ１」および第２の角度「θ２」は、基板１２の中央領域１２ａからエッジ領域１２ｃまで約０度から約３０度の範囲にある。

【0034】

いくつかの実施形態では、基板１２の中央領域１２ａ内の第１の角度「θ１」および第２の角度「θ２」は約０度である。

【0035】

いくつかの実施形態では、第１の角度「θ１」は、基板１２の中間領域１２ｂ内で第２の角度「θ２」と等しい。

【0036】

いくつかの実施形態では、基板１２の中間領域１２ｂ内の第１の角度「θ１」および第２の角度「θ２」は、０度より大きく、例えば、約８度以上、且つ約１６度以下である。

【0037】

いくつかの実施形態では、第１の角度「θ１」は、基板１２のエッジ領域１２ｃ内で第２の角度「θ２」と等しい。

【0038】

いくつかの実施形態では、基板１２のエッジ領域１２ｃ内の第１の角度「θ１」および第２の角度「θ２」は、約１６度より大きく、且つ約３０度以下の範囲にある。

【0039】

図３では、スペーサ（１６ａ、１６ｂ、および１６ｃ）の傾斜プロファイルは、低屈折率グリッド（ＬＮＧ）の両側の側壁の傾斜としてみなされることもできる。

【0040】

いくつかの実施形態では、様々な角度の入射光は、基板１２の中央領域１２ａ、中間領域１２ｂ、およびエッジ領域１２ｃにそれぞれ対応する。例えば、約０度の角度の入射光は、中央領域１２ａに対応する。約１５度の角度の入射光は、中間領域１２ｂに対応する。約３０度の角度の入射光は、周辺領域１２ｃに対応する。

【0041】

図４は、入射光がそれぞれ０度と３０度のときの、光学素子におけるＱＥデータと様々な傾斜プロファイル（即ち、様々なＬＮＧ角度）を有するスペーサとの関係を示している。

【0042】

図４では、曲線「Ｇ」は、様々な傾斜プロファイルを有するスペーサによって囲まれた緑色（Ｇ）カラーフィルタの様々なＱＥデータを示している。曲線「Ｒ」は、様々な傾斜プロファイルを有するスペーサによって囲まれた赤色（Ｒ）カラーフィルタの様々なＱＥデータを示している。曲線「Ｂ」は、様々な傾斜プロファイルを有するスペーサによって囲まれた青色（Ｂ）カラーフィルタの様々なＱＥデータを示している。

【0043】

曲線「Ｇ」では、入射光が０度のとき、緑色カラーフィルタのＱＥデータは約０．７８である。入射光が３０度であり、緑色カラーフィルタを囲むスペーサが傾いていないとき、緑色カラーフィルタのＱＥデータは約０．６６に減少する。この状況では、斜光の大部分は金属グリッドによって吸収され、隣接する画素に漏れる。入射光が３０度であり、緑色カラーフィルタを囲むスペーサの片側の側壁が約１６度傾けられたとき（即ち、低屈折率グリッドの片側の側壁の傾斜）、緑色カラーフィルタのＱＥデータは約０．７２に向上する。緑色カラーフィルタを囲むスペーサの傾斜した側壁の数が増加するにつれて、緑色カラーフィルタのＱＥデータは増加する（即ち、より多くの斜光が現在の画素に偏って存在し、隣接する画素への光漏れが減少する）。例えば、入射光が３０度であり、緑色カラーフィルタを囲むスペーサの両側の側壁が同時に約１６度傾けられたとき（即ち、低屈折率グリッドの両側の側壁の傾斜）、緑色カラーフィルタのＱＥデータは約０．７８に向上し、これは入射光が０度である状況と同様である。従って、入射光が３０度であるとき（即ち、基板１２のエッジ領域１２ｃに位置する画素に対応するとき）、緑色カラーフィルタを囲むスペーサの両側の側壁が同時に約１６度傾けられた場合、緑色カラーフィルタは最大のＱＥの性能を達成する。

【0044】

図５に示すように、本発明の一実施形態による、図３に示された光学素子１０の構造ユニット１０’が提供される。図５は構造ユニット１０’の断面図を示している。

【0045】

一例として挙げられる構造ユニット１０’は、基板１２のエッジ領域１２ｃに配置される。構造ユニット１０’は、基板１２、カラーフィルタ１４、スペーサ１６、高屈折率材料層２０、平坦化層２２、および反射防止層２４を含む。カラーフィルタ１４は、基板１２の上に形成される。スペーサ１６は、第１の側壁Ｓ１、および第１の側壁Ｓ１と対向する第２の側壁Ｓ２を有する。スペーサ１６の第１の側壁Ｓ１または第２の側壁Ｓ２と基板１２の法線１８との間には角度「θ」がある。スペーサ１６は、カラーフィルタ１４に隣接して形成される。高屈折率材料層２０は、カラーフィルタ１４およびスペーサ１６の上に形成される。平坦化層２２は、高屈折率材料層２０の上に形成される。反射防止層２４は、平坦化層２２の上に形成される。

【0046】

いくつかの実施形態では、カラーフィルタ１４は、赤色カラーフィルタ、緑色カラーフィルタ、または青色カラーフィルタを含む。

【0047】

いくつかの実施形態では、スペーサ１６の屈折率は、約１．２から約１．５の範囲にある。

【0048】

いくつかの実施形態では、基板１２のエッジ領域１２ｃ内のスペーサ１６の第１の側壁Ｓ１または第２の側壁Ｓ２と基板１２の法線１８との間の角度「θ」は、約１６度より大きく、且つ約３０度以下の範囲にある。

【0049】

いくつかの実施形態では、カラーフィルタ１４の屈折率は高屈折率材料層２０の屈折率より大きい。高屈折率材料層２０の屈折率は、平坦化層２２の屈折率より大きい。平坦化層２２の屈折率は、反射防止層２４の屈折率より大きい。

【0050】

いくつかの実施形態では、赤色（Ｒ）カラーフィルタ１４の上方に位置する高屈折率材料層２０の屈折率は、緑色（Ｇ）カラーフィルタ１４の上方に位置する高屈折率材料層２０の屈折率より大きい。緑色（Ｇ）カラーフィルタ１４の上方に位置する高屈折率材料層２０の屈折率は、青色（Ｂ）カラーフィルタ１４の上方に位置する高屈折率材料層２０の屈折率より大きい。これらの条件下で、赤色（Ｒ）カラーフィルタ１４、緑色（Ｇ）カラーフィルタ１４、および青色（Ｂ）カラーフィルタ１４を囲むスペーサ１６は、同じ傾斜角「θ」を有する。赤色（Ｒ）カラーフィルタ１４、緑色（Ｇ）カラーフィルタ１４、青色（Ｂ）カラーフィルタ１４を囲むスペーサ１６の傾斜角「θ」は、カラーフィルタ１４の上方に高屈折率材料層２０を配置することにより、減少することができる。

【0051】

いくつかの実施形態では、約３０度の角度の入射光はエッジ領域１２ｃに対応する。

【0052】

図６に示すように、本発明の一実施形態による、図３に示された光学素子１０の構造ユニット１０’が提供される。図６は構造ユニット１０’の断面図を示している。

【0053】

一例として挙げられる構造ユニット１０’は、基板１２のエッジ領域１２ｃに配置される。構造ユニット１０’は、基板１２、カラーフィルタ１４、スペーサ１６、第１の高屈折率材料層２０、第２の高屈折率材料層２６、平坦化層２２、および反射防止層２４を含む。カラーフィルタ１４は、基板１２の上に形成される。スペーサ１６は、第１の側壁Ｓ１、および第１の側壁Ｓ１と対向する第２の側壁Ｓ２を有する。スペーサ１６の第１の側壁Ｓ１または第２の側壁Ｓ２と基板１２の法線１８との間には角度「θ」がある。スペーサ１６は、カラーフィルタ１４に隣接して形成される。第１の高屈折率材料層２０は、カラーフィルタ１４およびスペーサ１６の上に形成される。第２の高屈折率材料層２６は、第１の高屈折率材料層２０の上に形成される。平坦化層２２は、第２の高屈折率材料層２６の上に形成される。反射防止層２４は、平坦化層２２の上に形成される。

【0054】

いくつかの実施形態では、カラーフィルタ１４は、赤色カラーフィルタ、緑色カラーフィルタ、または青色カラーフィルタを含む。

【0055】

いくつかの実施形態では、スペーサ１６の屈折率は、約１．２から約１．５の範囲にある。

【0056】

いくつかの実施形態では、基板１２のエッジ領域１２ｃ内のスペーサ１６の第１の側壁Ｓ１または第２の側壁Ｓ２と基板１２の法線１８との間の角度「θ」は、約１６度より大きく、且つ約３０度以下の範囲にある。

【0057】

いくつかの実施形態では、カラーフィルタ１４の屈折率は第１の高屈折率材料層２０の屈折率より大きい。第１の高屈折率材料層２０の屈折率は、第２の高屈折率材料層２６の屈折率より大きい。第２の高屈折率材料層２６の屈折率は、平坦化層２２の屈折率より大きい。平坦化層２２の屈折率は、反射防止層２４の屈折率より大きい。

【0058】

いくつかの実施形態では、赤色（Ｒ）カラーフィルタ１４の上方に位置する第１の高屈折率材料層２０の屈折率は、緑色（Ｇ）カラーフィルタ１４の上方に位置する第１の高屈折率材料層２０の屈折率より大きい。緑色（Ｇ）カラーフィルタ１４の上方に位置する第１の高屈折率材料層２０の屈折率は、青色（Ｂ）カラーフィルタ１４の上方に位置する第１の高屈折率材料層２０の屈折率より大きい。これらの条件下で、赤色（Ｒ）カラーフィルタ１４、緑色（Ｇ）カラーフィルタ１４、および青色（Ｂ）カラーフィルタ１４を囲むスペーサ１６は、同じ傾斜角「θ」を有する。赤色（Ｒ）カラーフィルタ１４、緑色（Ｇ）カラーフィルタ１４、青色（Ｂ）カラーフィルタ１４を囲むスペーサ１６の傾斜角「θ」は、カラーフィルタ１４の上方に第１の高屈折率材料層２０および第２の高屈折率材料層２６を配置することにより、減少することができる。

【0059】

いくつかの実施形態では、約３０度の角度の入射光はエッジ領域１２ｃに対応する。

【0060】

本発明では、スペーサ（即ち、低屈折率グリッド）の片側の側壁の傾斜角を調整することによって、スペーサの傾斜角は基板の中央領域からエッジ領域に向かうにつれて徐々に増加する。従って、基板のエッジ領域に位置するスペーサの傾斜角は、最適な導波効果を提供するために十分であり、基板のエッジ領域に位置する画素の量子効果（ＱＥ）を向上させる（即ち、角度の大きな入射光に対する光学効率応答（ｏｐｔｉｃａｌ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｒｅｓｐｏｎｓｅ）を向上させる）。

【0061】

同様に、スペーサの両側の側壁の傾斜角を調整することによって、スペーサの傾斜角は基板の中央領域からエッジ領域に向かうにつれて徐々に増加する。従って、基板のエッジ領域に位置するスペーサの傾斜角は、最適な導波効果を提供するために十分であり、基板のエッジ領域に位置する画素の量子効果（ＱＥ）を向上させる。

【0062】

本発明は、例として及び望ましい実施の形態によって記述されているが、本発明は開示された実施形態に限定されるものではない。逆に、当業者には自明の種々の変更及び同様の配置をカバーするものである。よって、添付の特許請求の範囲は、最も広義な解釈が与えられ、全てのこのような変更及び同様の配置を含むべきである。

【符号の説明】

【0063】

１０ 光学素子
１０’ 光学素子の構造ユニット
１２ 基板
１２’ 基板のエッジ
１２ａ 基板の中央領域
１２ｂ 基板の中間領域
１２ｃ 基板のエッジ領域
１４、１４ａ、１４ｂ、１４ｃ カラーフィルタ
１６、１６ａ、１６ｂ、１６ｃ スペーサ
１８ 法線
２０ （第１）高屈折率材料層
２２ 平坦化層
２４ 反射防止層
２６ （第２）高屈折率材料層
Ｇ 曲線（様々な傾斜プロファイルを有するスペーサによって囲まれた緑色（Ｇ）カラーフィルタの様々なＱＥデータ）
Ｒ 曲線（様々な傾斜プロファイルを有するスペーサによって囲まれた赤色（Ｒ）カラーフィルタの様々なＱＥデータ）
Ｂ 曲線（様々な傾斜プロファイルを有するスペーサによって囲まれた青色（Ｂ）カラーフィルタの様々なＱＥデータ）
Ｓ１ 第１の側壁
Ｓ２ 第２の側壁
θ 角度
θ１ 第１の角度
θ２ 第２の角度

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】