特許 7040852 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】

(24)【登録日】2022-03-14

(45)【発行日】2022-03-23

(54)【発明の名称】光学素子

(51)【国際特許分類】

   G02B 5/20 20060101AFI20220315BHJP

   G02B 3/00 20060101ALI20220315BHJP

   G02B 3/08 20060101ALI20220315BHJP

   G02F 1/1335 20060101ALI20220315BHJP

【ＦＩ】

G02B5/20 101

G02B3/00 A

G02B3/00 B

G02B3/08

G02F1/1335 505

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2018239857

(22)【出願日】2018-12-21

(65)【公開番号】P2020021042

(43)【公開日】2020-02-06

【審査請求日】2018-12-21

【審判番号】

【審判請求日】2020-12-11

(31)【優先権主張番号】16/052,901

(32)【優先日】2018-08-02

(33)【優先権主張国・地域又は機関】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

【住所又は居所原語表記】Ｎｏ．１２，Ｄｕｓｉｎｇ Ｒｄ．１， Ｈｓｉｎｃｈｕ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｐａｒｋ，Ｈｓｉｎ－Ｃｈｕ Ｃｉｔｙ，Ｔａｉｗａｎ

(74)【代理人】

【識別番号】100116872

【弁理士】

【氏名又は名称】藤田 和子

(72)【発明者】

【氏名】塗 宗儒

【合議体】

【審判長】榎本 吉孝

【審判官】井口 猶二

【審判官】関根 洋之

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１３／０４６５３１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１０－９３０８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－１４０４１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－１８６３９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－１４１２８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－２２６０９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－２０３５２６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

G02B 5/20

H01L27/14

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

導波路カラーフィルタ（ＷＧＣＦ）型構造を有する光学素子であって、
基板と、
前記基板の上に形成された複数の金属グリッドと、
前記複数の金属グリッドの上に形成されたパターン化された有機層と、
前記パターン化された有機層によって囲まれたカラーフィルタと、
前記カラーフィルタと前記基板の間に形成された集光層であって、前記集光層の全側面は、前記パターン化された有機層によって囲まれ、前記集光層の屈折率は、前記パターン化された有機層の屈折率より大きい、集光層と、を含み、
前記集光層は、集光プロファイルを有し、且つ曲線、テーパ、または多角形の形状を有する、光学素子。

【請求項2】

前記パターン化された有機層の前記屈折率は、１．２～１．５の範囲にあり、前記集光層の前記屈折率は、１．６～１．９の範囲にあり、前記カラーフィルタの屈折率より大きく、前記集光層の高さは、前記カラーフィルタの半分以下であり、且つ前記集光層の前記カラーフィルタと接する面の幅は最大幅として定義される請求項１に記載の光学素子。

【請求項3】

前記集光層の最大幅は、前記カラーフィルタの幅の４分の１より大きく、且つ前記カラーフィルタの幅以下である請求項２に記載の光学素子。

【請求項4】

前記集光層は、湾曲しており、前記集光層の幅は前記カラーフィルタから離れる方向に徐々に減少する請求項３に記載の光学素子。

【請求項5】

前記集光層はテーパ状をなしており、前記集光層の幅は前記カラーフィルタから離れる方向に徐々に減少する請求項３に記載の光学素子。

【請求項6】

前記集光層は多角形であり、前記集光層の幅はカラーフィルタから離れる方向に段階的に減少する請求項３に記載の光学素子。

【請求項7】

前記集光層は、前記カラーフィルタの上に形成された複数の分離部を含み、前記集光層の２つの分離部の間の距離は、前記カラーフィルタの両側から中心に水平方向に徐々に減少する請求項３に記載の光学素子。

【請求項8】

前記集光層の前記屈折率は、前記集光層の両側から中心に水平方向に徐々に増加する請求項３に記載の光学素子。

【請求項9】

前記金属グリッドを覆う酸化物層、前記パターン化された有機層と前記カラーフィルタの上に形成された平坦化層、および前記平坦化層の上に形成された反射防止層を更に含む請求項１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、カラーフィルタと基板の間に形成される特定の集光層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配置されるマイクロレンズが必要である。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、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を用いて導波路構造を形成する。

【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め光の吸収のために、特に青色（Ｂ）カラーフィルタでは、現在の画素の量子効率（ＱＥ）が低下する。

【0004】

従って、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】

カラーフィルタと基板の間に形成される特定の集光層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、複数の金属グリッド、パターン化された有機層、カラーフィルタ、および集光層を含む。金属グリッドは基板の上に形成される。パターン化された有機層は、金属グリッドの上に形成される。カラーフィルタは、パターン化された有機層によって囲まれる。集光層は、カラーフィルタと基板の間に形成され、パターン化された有機層によって囲まれる。具体的には、集光層の屈折率は、パターン化された有機層の屈折率より大きい。

【0007】

いくつかの実施形態では、パターン化された有機層の屈折率は、約１．２～約１．５の範囲にある。

【0008】

いくつかの実施形態では、カラーフィルタは青色（Ｂ）カラーフィルタまたは緑色（Ｇ）カラーフィルタである。

【0009】

いくつかの実施形態では、カラーフィルタは、赤色（Ｒ）カラーフィルタ、緑色（Ｇ）カラーフィルタ、または青色（Ｂ）カラーフィルタを含む。

【0010】

集光層の屈折率は、カラーフィルタの屈折率より大きい。

【0011】

いくつかの実施形態では、集光層の屈折率は、約１．６～約１．９の範囲にある。

【0012】

いくつかの実施形態では、集光層は、集光プロファイル（ｌｉｇｈｔ－ｆｏｃｕｓｉｎｇ ｐｒｏｆｉｌｅ）を有する。

【0013】

いくつかの実施形態では、集光層は、曲線、テーパ、または多角形の形状を有する。

【0014】

いくつかの実施形態では、集光層が曲線、テーパ、または多角形の形状を有するとき、集光層の高さは、カラーフィルタの半分以下である。

【0015】

いくつかの実施形態では、集光層が曲線、テーパ、または多角形の形状を有するとき、集光層のカラーフィルタと接する面の幅は最大幅として定義される。

【0016】

いくつかの実施形態では、集光層の最大幅は、カラーフィルタの幅の４分の１より大きいか、またはカラーフィルタの幅と等しい。

【0017】

いくつかの実施形態では、集光層が湾曲しているとき、集光層の幅はカラーフィルタから離れる方向に徐々に減少する。

【0018】

いくつかの実施形態では、集光層はテーパ状をなしており、集光層の幅はカラーフィルタから離れる方向に徐々に減少する。

【0019】

いくつかの実施形態では、集光層は多角形であり、集光層の幅はカラーフィルタから離れる方向に段階的に減少する。

【0020】

いくつかの実施形態では、集光層は、カラーフィルタの上に形成された複数の分離部を含む。

【0021】

いくつかの実施形態では、集光層の２つの分離部の間の距離は、カラーフィルタの両側から中心に水平方向に徐々に減少する。

【0022】

いくつかの実施形態では、集光層の屈折率は、集光層の両側から中心に水平方向に徐々に増加する。

【0023】

いくつかの実施形態では、光学素子は、金属グリッドを覆う酸化物層を更に含む。

【0024】

いくつかの実施形態では、本光学素子は、パターン化された有機層とカラーフィルタの上に形成された平坦化層を更に含む。

【0025】

いくつかの実施形態では、本光学素子は、平坦化層の上に形成された反射防止層を更に含む。

【0026】

本発明では、特定の高屈折率（高ｎ（ｈｉｇｈ－ｎ））集光層（例えば、ｎ＝１．６～１．９）がカラーフィルタと基板の間に配置される。集光層の屈折率は、隣接する材料の屈折率より高い。従って、特定の集光層を配置することにより、基板の周辺領域に配置された青色（Ｂ）カラーフィルタのＱＥピークと緑色（Ｇ）カラーフィルタは、例えば約３％と１％にそれぞれ向上される。この集光層を有する本光学素子は、カラーフィルタ間のクロストークも低く抑える。また、集光層は、製品の要求に応じて単一または複数の画素に配置されることができる。集光層は、様々な適切な形状、例えば曲線、テーパ、多角形、および同じ集光プロファイルを有する他の形状を含む。集光層の特定の寸法が必要である。例えば、集光層の高さは、カラーフィルタの高さの半分以下である。集光層のカラーフィルタと接する表面の幅は最大幅と定義され、集光層の最大幅は、例えばカラーフィルタの幅のカラーフィルタの幅の４分の１より大きく、且つカラーフィルタの幅より小さいか、等しく制限されて、本来近傍画素に向かう光が現在の画素の集光層によって吸収されるのを防止する。

【0027】

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】

【0028】

添付の図面とともに以下の本発明の様々な実施形態の詳細な説明を検討することで、本発明はより完全に理解できる。

【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の断面図である。

【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の断面図である。

【図5】図５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6】図６は、従来の光学素子のＱＥスペクトルを示している。

【図7】図７は、本発明の一実施形態による光学素子のＱＥスペクトルを示している。

【発明を実施するための形態】

【0029】

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、添付の請求の範囲を参考にして決定される）。

【0030】

図１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１は、光学素子１０の断面図を示している。

【0031】

光学素子１０は、基板１２、複数の金属グリッド１４、パターン化された有機層１６、カラーフィルタ１８、集光層２０を含む。金属グリッド１４は、基板１２の上に形成される。パターン化された有機層１６は、金属グリッド１４の上に形成される。カラーフィルタ１８は、パターン化された有機層１６によって囲まれている。集光層２０は、カラーフィルタ１８と基板１２の間に形成され、パターン化された有機層１６に囲まれる。具体的には、集光層２０の屈折率は、パターン化された有機層１６の屈折率より大きい。また、集光層２０は、図１に示されるように、集光プロファイルを有する特定の形状を有する。

【0032】

いくつかの実施形態では、パターン化された有機層１６の屈折率は、約１．２～約１．５の範囲である。

【0033】

いくつかの実施形態では、カラーフィルタ１８は青色（Ｂ）カラーフィルタまたは緑色（Ｇ）カラーフィルタである。

【0034】

いくつかの実施形態では、カラーフィルタ１８は、赤色（Ｒ）カラーフィルタ、緑色（Ｇ）カラーフィルタ、または青色（Ｂ）カラーフィルタを含む。

【0035】

いくつかの実施形態では、集光層２０は、１種類のカラーフィルタ、例えば青色（Ｂ）カラーフィルタまたは緑色（Ｇ）カラーフィルタの下に配置される。

【0036】

いくつかの実施形態では、集光層２０は、２種類のカラーフィルタ、例えば青色（Ｂ）カラーフィルタおよび緑色（Ｇ）カラーフィルタの下に配置される。

【0037】

いくつかの実施形態では、集光層２０は、全ての種類のカラーフィルタ、例えば赤色（Ｒ）カラーフィルタ、緑色（Ｇ）カラーフィルタ、および青色（Ｂ）カラーフィルタの下に配置される。

【0038】

いくつかの実施形態では、集光層２０の屈折率は、カラーフィルタ１８の屈折率より大きい。

【0039】

いくつかの実施形態では、集光層２０の屈折率は、約１．６～約１．９の範囲にある。

【0040】

集光層２０のプロファイルおよび特定の寸法は、以下で詳細に説明する。

【0041】

図１では、集光層２０は湾曲している。

【0042】

図１では、集光層２０の高さ「Ｈ_ＬＣ」は、カラーフィルタ１８の高さ「Ｈ_ＣＦ」の半分以下である。

【0043】

図１では、集光層２２のカラーフィルタ１８と接する面２０’の幅「Ｗ_ＬＣＳ」が最大幅「Ｗ_ＥＳＴ」として定義されている。

【0044】

いくつかの実施形態では、集光層２０の最大幅「Ｗ_ＥＳＴ」は、カラーフィルタ１８の幅「Ｗ_ＣＦ」の４分の１より大きく、且つカラーフィルタ１８の幅「Ｗ_ＣＦ」より小さいか、等しい。

【0045】

図１では、集光層２０の最大幅「Ｗ_ＥＳＴ」は、カラーフィルタ１８の幅「Ｗ_ＣＦ」の４分の１ より大きく、且つカラーフィルタ１８の幅「Ｗ_ＣＦ」と等しい。

【0046】

図１では、集光層２０の幅「Ｗ_ＬＣ」はカラーフィルタ１８から離れる方向２８に徐々に減少する。

【0047】

いくつかの実施形態では、集光層２０は、集光プロファイルを有する別の適切な形状を含む。

【0048】

図１では、光学素子１０は、金属グリッド１４を覆う酸化物層２２を更に含む。酸化物層２２は、金属グリッド１４の保護層として用いられることができる。

【0049】

図１では、光学素子１０は、パターン化された有機層１６の上に形成された透明平坦化層２４およびカラーフィルタ１８を更に含む。

【0050】

図１では、光学素子１０は、透明平坦化層２４の上に形成された反射防止層２６を更に含む。

【0051】

図２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２は、光学素子１０の断面図を示している。

【0052】

光学素子１０は、基板１２、複数の金属グリッド１４、パターン化された有機層１６、カラーフィルタ１８、集光層２０を含む。金属グリッド１４は、基板１２の上に形成される。パターン化された有機層１６は、金属グリッド１４の上に形成される。カラーフィルタ１８は、パターン化された有機層１６によって囲まれている。集光層２０は、カラーフィルタ１８と基板１２の間に形成され、パターン化された有機層１６に囲まれる。具体的には、集光層２０の屈折率は、パターン化された有機層１６の屈折率より大きい。また、集光層２０は、図２に示されるように、集光プロファイルを有する特定の形状を有する。

【0053】

いくつかの実施形態では、パターン化された有機層１６の屈折率は、約１．２～約１．５の範囲である。

【0054】

いくつかの実施形態では、カラーフィルタ１８は青色（Ｂ）カラーフィルタまたは緑色（Ｇ）カラーフィルタである。

【0055】

いくつかの実施形態では、カラーフィルタ１８は、赤色（Ｒ）カラーフィルタ、緑色（Ｇ）カラーフィルタ、または青色（Ｂ）カラーフィルタを含む。

【0056】

いくつかの実施形態では、集光層２０は、１種類のカラーフィルタ、例えば青色（Ｂ）カラーフィルタまたは緑色（Ｇ）カラーフィルタの下に配置される。

【0057】

いくつかの実施形態では、集光層２０は、２種類のカラーフィルタ、例えば青色（Ｂ）カラーフィルタおよび緑色（Ｇ）カラーフィルタの下に配置される。

【0058】

いくつかの実施形態では、集光層２０は、全ての種類のカラーフィルタ、例えば赤色（Ｒ）カラーフィルタ、緑色（Ｇ）カラーフィルタ、および青色（Ｂ）カラーフィルタの下に配置される。

【0059】

いくつかの実施形態では、集光層２０の屈折率は、カラーフィルタ１８の屈折率より大きい。

【0060】

いくつかの実施形態では、集光層２０の屈折率は、約１．６～約１．９の範囲にある。

【0061】

集光層２０のプロファイルおよび特定の寸法は、以下で詳細に説明する。

【0062】

図２では、集光層２０はテーパ状をなしている。

【0063】

図２では、集光層２０の高さ「Ｈ_ＬＣ」は、カラーフィルタ１８の高さ「Ｈ_ＣＦ」の半分以下である。

【0064】

図２では、集光層２２のカラーフィルタ１８と接する面２０’の幅「Ｗ_ＬＣＳ」が最大幅「Ｗ_ＥＳＴ」として定義されている。

【0065】

いくつかの実施形態では、集光層２０の最大幅「Ｗ_ＥＳＴ」は、カラーフィルタ１８の幅「Ｗ_ＣＦ」の４分の１より大きく、且つカラーフィルタ１８の幅「Ｗ_ＣＦ」より小さいか、等しい。

【0066】

図２では、集光層２０の最大幅「Ｗ_ＥＳＴ」は、カラーフィルタ１８の幅「Ｗ_ＣＦ」の４分の１ より大きく、且つカラーフィルタ１８の幅「Ｗ_ＣＦ」と等しい。

【0067】

図２では、集光層２０の幅「Ｗ_ＬＣ」はカラーフィルタ１８から離れる方向２８に徐々に減少する。

【0068】

いくつかの実施形態では、集光層２０は、集光プロファイルを有する別の適切な形状を含む。

【0069】

図２では、光学素子１０は、金属グリッド１４を覆う酸化物層２２を更に含む。酸化物層２２は、金属グリッド１４の保護層として用いられることができる。

【0070】

図２では、光学素子１０は、パターン化された有機層１６の上に形成された透明平坦化層２４およびカラーフィルタ１８を更に含む。

【0071】

図２では、光学素子１０は、透明平坦化層２４の上に形成された反射防止層２６を更に含む。

【0072】

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２は、光学素子１０の断面図を示している。

【0073】

光学素子１０は、基板１２、複数の金属グリッド１４、パターン化された有機層１６、カラーフィルタ１８、集光層２０を含む。金属グリッド１４は、基板１２の上に形成される。パターン化された有機層１６は、金属グリッド１４の上に形成される。カラーフィルタ１８は、パターン化された有機層１６によって囲まれている。集光層２０は、カラーフィルタ１８と基板１２の間に形成され、パターン化された有機層１６に囲まれる。具体的には、集光層２０の屈折率は、パターン化された有機層１６の屈折率より大きい。また、集光層２０は、図３に示されるように、集光プロファイルを有する特定の形状を有する。

【0074】

いくつかの実施形態では、パターン化された有機層１６の屈折率は、約１．２～約１．５の範囲である。

【0075】

いくつかの実施形態では、カラーフィルタ１８は青色（Ｂ）カラーフィルタまたは緑色（Ｇ）カラーフィルタである。

【0076】

いくつかの実施形態では、カラーフィルタ１８は、赤色（Ｒ）カラーフィルタ、緑色（Ｇ）カラーフィルタ、または青色（Ｂ）カラーフィルタを含む。

【0077】

いくつかの実施形態では、集光層２０は、１種類のカラーフィルタ、例えば青色（Ｂ）カラーフィルタまたは緑色（Ｇ）カラーフィルタの下に配置される。

【0078】

いくつかの実施形態では、集光層２０は、２種類のカラーフィルタ、例えば青色（Ｂ）カラーフィルタおよび緑色（Ｇ）カラーフィルタの下に配置される。

【0079】

いくつかの実施形態では、集光層２０は、全ての種類のカラーフィルタ、例えば赤色（Ｒ）カラーフィルタ、緑色（Ｇ）カラーフィルタ、および青色（Ｂ）カラーフィルタの下に配置される。

【0080】

いくつかの実施形態では、集光層２０の屈折率は、カラーフィルタ１８の屈折率より大きい。

【0081】

いくつかの実施形態では、集光層２０の屈折率は、約１．６～約１．９の範囲にある。

【0082】

集光層２０のプロファイルおよび特定の寸法は、以下で詳細に説明する。

【0083】

図３では、集光層２０は多角形である。

【0084】

図３では、集光層２０の高さ「Ｈ_ＬＣ」は、カラーフィルタ１８の高さ「Ｈ_ＣＦ」の半分以下である。

【0085】

図２では、集光層２２のカラーフィルタ１８と接する面２０’の幅「Ｗ_ＬＣＳ」が最大幅「Ｗ_ＥＳＴ」として定義されている。

【0086】

いくつかの実施形態では、集光層２０の最大幅「Ｗ_ＥＳＴ」は、カラーフィルタ１８の幅「Ｗ_ＣＦ」の４分の１より大きく、且つカラーフィルタ１８の幅「Ｗ_ＣＦ」より小さいか、等しい。

【0087】

図３では、集光層２０の最大幅「Ｗ_ＥＳＴ」は、カラーフィルタ１８の幅「Ｗ_ＣＦ」の４分の１ より大きく、且つカラーフィルタ１８の幅「Ｗ_ＣＦ」より小さい。

【0088】

図３では、集光層２０の幅「Ｗ_ＬＣ」はカラーフィルタ１８から離れる方向２８に段階的に減少する。

【0089】

いくつかの実施形態では、集光層２０は、集光プロファイルを有する別の適切な形状を含む。

【0090】

図３では、光学素子１０は、金属グリッド１４を覆う酸化物層２２を更に含む。酸化物層２２は、金属グリッド１４の保護層として用いられることができる。

【0091】

図３では、光学素子１０は、パターン化された有機層１６の上に形成された透明平坦化層２４およびカラーフィルタ１８を更に含む。

【0092】

図３では、光学素子１０は、透明平坦化層２４の上に形成された反射防止層２６を更に含む。

【0093】

図４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４は、光学素子１０の断面図を示している。

【0094】

光学素子１０は、基板１２、複数の金属グリッド１４、パターン化された有機層１６、カラーフィルタ１８、集光層２０を含む。金属グリッド１４は、基板１２の上に形成される。パターン化された有機層１６は、金属グリッド１４の上に形成される。カラーフィルタ１８は、パターン化された有機層１６によって囲まれている。集光層２０は、カラーフィルタ１８と基板１２の間に形成され、パターン化された有機層１６に囲まれる。具体的には、集光層２０の屈折率は、パターン化された有機層１６の屈折率より大きい。また、集光層２０は、図４に示されるように、集光プロファイルを有する特定の形状を有する。

【0095】

いくつかの実施形態では、パターン化された有機層１６の屈折率は、約１．２～約１．５の範囲である。

【0096】

いくつかの実施形態では、カラーフィルタ１８は青色（Ｂ）カラーフィルタまたは緑色（Ｇ）カラーフィルタである。

【0097】

いくつかの実施形態では、カラーフィルタ１８は、赤色（Ｒ）カラーフィルタ、緑色（Ｇ）カラーフィルタ、または青色（Ｂ）カラーフィルタを含む。

【0098】

いくつかの実施形態では、集光層２０は、１種類のカラーフィルタ、例えば青色（Ｂ）カラーフィルタまたは緑色（Ｇ）カラーフィルタの下に配置される。

【0099】

いくつかの実施形態では、集光層２０は、２種類のカラーフィルタ、例えば青色（Ｂ）カラーフィルタおよび緑色（Ｇ）カラーフィルタの下に配置される。

【0100】

いくつかの実施形態では、集光層２０は、全ての種類のカラーフィルタ、例えば赤色（Ｒ）カラーフィルタ、緑色（Ｇ）カラーフィルタ、および青色（Ｂ）カラーフィルタの下に配置される。

【0101】

いくつかの実施形態では、集光層２０の屈折率は、カラーフィルタ１８の屈折率より大きい。

【0102】

いくつかの実施形態では、集光層２０の屈折率は、約１．６～約１．９の範囲にある。

【0103】

集光層２０のプロファイルおよび特定の寸法は、以下で詳細に説明する。

【0104】

図４では、集光層２０はカラーフィルタ１８の上に形成された複数の分離部２１を含む。

【0105】

図４では、集光層２０の２つの隣接した分離部２１の間に形成された距離（例えば、Ｄｓ１、Ｄｓ２、およびＤｓ３）は、対応するカラーフィルタ１８の両側１８’から中心１８”に水平方向３０に沿って徐々に減少する。例えば、距離Ｄｓ３は距離Ｄｓ２より大きく、距離Ｄｓ２は距離Ｄｓ１より大きい。

【0106】

いくつかの実施形態では、集光層２０は、集光プロファイルを有する別の適切な形状を含む。

【0107】

図４では、光学素子１０は、金属グリッド１４を覆う酸化物層２２を更に含む。酸化物層２２は、金属グリッド１４の保護層として用いられることができる。

【0108】

図４では、光学素子１０は、パターン化された有機層１６の上に形成された透明平坦化層２４およびカラーフィルタ１８を更に含む。

【0109】

図４では、光学素子１０は、透明平坦化層２４の上に形成された反射防止層２６を更に含む。

【0110】

図５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５は、光学素子１０の断面図を示している。

【0111】

光学素子１０は、基板１２、複数の金属グリッド１４、パターン化された有機層１６、カラーフィルタ１８、集光層２０を含む。金属グリッド１４は、基板１２の上に形成される。パターン化された有機層１６は、金属グリッド１４の上に形成される。カラーフィルタ１８は、パターン化された有機層１６によって囲まれている。集光層２０は、カラーフィルタ１８と基板１２の間に形成され、パターン化された有機層１６に囲まれる。具体的には、集光層２０の屈折率は、パターン化された有機層１６の屈折率より大きい。また、集光層２０は、図５に示されるように、集光プロファイルを有する。

【0112】

いくつかの実施形態では、パターン化された有機層１６の屈折率は、約１．２～約１．５の範囲である。

【0113】

いくつかの実施形態では、カラーフィルタ１８は青色（Ｂ）カラーフィルタまたは緑色（Ｇ）カラーフィルタである。

【0114】

いくつかの実施形態では、カラーフィルタ１８は、赤色（Ｒ）カラーフィルタ、緑色（Ｇ）カラーフィルタ、または青色（Ｂ）カラーフィルタを含む。

【0115】

いくつかの実施形態では、集光層２０は、１種類のカラーフィルタ、例えば青色（Ｂ）カラーフィルタまたは緑色（Ｇ）カラーフィルタの下に配置される。

【0116】

いくつかの実施形態では、集光層２０は、２種類のカラーフィルタ、例えば青色（Ｂ）カラーフィルタおよび緑色（Ｇ）カラーフィルタの下に配置される。

【0117】

いくつかの実施形態では、集光層２０は、全ての種類のカラーフィルタ、例えば赤色（Ｒ）カラーフィルタ、緑色（Ｇ）カラーフィルタ、および青色（Ｂ）カラーフィルタの下に配置される。

【0118】

いくつかの実施形態では、集光層２０の屈折率は、カラーフィルタ１８の屈折率より大きい。

【0119】

いくつかの実施形態では、集光層２０の屈折率は、約１．６～約１．９の範囲にある。

【0120】

集光層２０のプロファイルは、以下で詳細に説明する。

【0121】

図５では、集光層２０は、様々な屈折率を有する複数の領域（２０ａ、２０ｂ、２０ｃ）を含む。領域２０ａ、領域２０ｂ、および領域２０ｃは、図５に示されるように、集光層２０の中心２０”から両側２０’に対称的に分布している。

【0122】

図５では、集光層２０の屈折率は、集光層２０の両側２０’から中心２０”に水平方向３０に沿って徐々に増加する。即ち、集光層２０では、領域２０ａの屈折率は領域２０ｂの屈折率よりも大きく、領域２０ｂの屈折率は領域２０ｃの屈折率よりも大きい。

【0123】

いくつかの実施形態では、集光層２０は、集光プロファイルを有する別の適切な形状を含む。

【0124】

図５では、光学素子１０は、金属グリッド１４を覆う酸化物層２２を更に含む。酸化物層２２は、金属グリッド１４の保護層として用いられることができる。

【0125】

図５では、光学素子１０は、パターン化された有機層１６の上に形成された透明平坦化層２４およびカラーフィルタ１８を更に含む。

【0126】

図５では、光学素子１０は、透明平坦化層２４の上に形成された反射防止層２６を更に含む。

【0127】

実施例１

【0128】

光学素子のＱＥスペクトルの向上

【0129】

この実施例では、ＱＥスペクトル、特に基板の周辺領域に配置された青色（Ｂ）カラーフィルタおよび緑色（Ｇ）カラーフィルタの向上は、特定の集光層を光学素子に配置することによって認められる。まず、図６に示すように、曲線「Ａ」は、基板の中心領域に配置されたカラーフィルタ（Ｒ／Ｇ／Ｂ）のＱＥスペクトルを示しており、基板の周辺領域に配置されたカラーフィルタ（Ｒ／Ｇ／Ｂ）のＱＥスペクトルを示している。明らかに、基板の周辺領域に配置された青色（Ｂ）カラーフィルタおよび緑色（Ｇ）カラーフィルタのＱＥピークは降下している。

【0130】

次いで、図７に示すように、曲線「Ｃ」は、図１に示された特定の集光層を含む現在の光学素子の基板の周辺領域に配置されたカラーフィルタ（Ｒ／Ｇ／Ｂ）のＱＥスペクトルを示している。曲線「Ｄ」は、集光層の配置のない光学素子の基板の周辺領域に配置されたカラーフィルタ（Ｒ／Ｇ／Ｂ）のＱＥスペクトルを示している。図１に示された特定の集光層を含む現在の光学素子によって構築されたＱＥスペクトル（曲線「Ｃ」）は、青色（Ｂ）カラーフィルタのＱＥピークが曲線「Ｄ」に対して約３％の大幅な向上が図られることを示している。また、緑色（Ｇ）カラーフィルタのＱＥピークが曲線「Ｄ」に対して約１％の穏やかな向上が図られることを示している。また、ＱＥスペクトル（曲線「Ｃ」）は、カラーフィルタ間の低クロストークが維持されることも示している。

【0131】

本発明では、特定の高屈折率（高ｎ（ｈｉｇｈ－ｎ））集光層（例えば、ｎ＝１．６～１．９）がカラーフィルタと基板の間に配置される。集光層の屈折率は、隣接する材料の屈折率より高い。従って、特定の集光層を配置することにより、基板の周辺領域に配置された青色（Ｂ）カラーフィルタおよび緑色（Ｇ）カラーフィルタのＱＥピークは、例えば約３％および１％にそれぞれ向上される。この集光層を有する本光学素子は、カラーフィルタ間のクロストークを低く抑える。また、集光層は、製品の要求に応じて単一または複数の画素に配置されることができる。集光層は、様々な適切な形状、例えば曲線、テーパ、多角形、および同じ集光プロファイルを有する別の適切な形状を含む。集光層の特定の寸法が必要である。例えば、集光層の高さは、カラーフィルタの高さの半分以下である。集光層のカラーフィルタと接する表面の幅は最大幅と定義され、集光層の最大幅は、例えばカラーフィルタの幅のカラーフィルタの幅の４分の１より大きく、且つカラーフィルタの幅より小さいか、等しく制限されて、本来近傍画素に向かう光が現在の画素の集光層によって吸収されるのを防止する。

【0132】

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】

【0133】

１０ 光学素子
１２ 基板
１４ 複数の金属グリッド
１６ パターン化された有機層
１８ カラーフィルタ
１８’ カラーフィルタの両側
１８” カラーフィルタの中心
２０ 集光層
２０’カラーフィルタと接する面
２１ 分離部
２２ 集光層
２４ 透明平坦化層
２６ 反射防止層
２８ カラーフィルタから離れる方向
Ｗ_ＬＣ 集光層のカラーフィルタと接する面の幅
Ｗ_ＬＣＳ 集光層のカラーフィルタと接する面の幅
Ｗ_ＥＳＴ 集光層の最大幅
Ｗ_ＣＦ カラーフィルタの幅
Ｈ_ＬＣ 集光層の高さ
Ｈ_ＣＦ カラーフィルタの高さ
Ｄｓ１、Ｄｓ２、Ｄｓ３ 集光層の２つの隣接した分離部の間に形成された距離
３０ 両側から中心の水平方向
２０ａ、２０ｂ、２０ｃ 屈折率を有する領域

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】