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    • 专利摘要:
    一種金屬性結構與光電裝置。此金屬性結構係用以對一電磁波進行濾波或偏極化，並包含：可透光介質、第一金屬性塊以及第二金屬性塊。第一金屬性塊和第二金屬性塊係實質平行且相距有一預設距離(d)，並設置於可透光介質中或上。電磁波穿過此金屬性結構後具一穿透率對波長的分佈曲線，此穿透率對波長的分佈曲線具有至少一穿透率峰值(Peak)，此至少一穿透率峰值係一對一地分別對應至至少一波長，前述之預設距離(d)與第一金屬性塊之平均寬度(w)滿足下列關係：d＜λ；0.01λ＜w＜d；其中λ代表前述之至少一波長之其中一者。
    公开号:TW201321801A
    申请号:TW100142940
    申请日:2011-11-23
    公开日:2013-06-01
    发明作者:Kuan-Ren Chen
    申请人:Univ Nat Cheng Kung；
    IPC主号:G02B5-00
    专利说明:
    金屬性結構與光電裝置
    本發明是有關於一種金屬性結構與光電裝置，且特別是有關於一種用以對電磁波進行濾波和/或偏極化的金屬性結構與光電裝置。
    對特定頻率光譜的電磁波進行濾波或偏極化係電磁波的基本操作。能夠進行彩色濾光或偏極化的材料和裝置提供了光電系統中重要的功能，其常成為光電系統的關鍵組件，以進行科學、工程、工業上、消費者、國防和許多其他應用。對這些應用而言，峰值穿透效率和有效地縮小穿透光譜係相當重要的因子。
    習知技術所使用的材料大多為能與電磁波產生交互作用的介電材料，如染料、有機材料、塑膠材料等，其經常是以薄膜的型式呈現。數十年前已發現到多層不同金屬線網的組合具有過濾微波頻率範圍之的電磁波的功能，其最近進步至可過濾紅外線頻率範圍的電磁波。
    近來，科學家有發現到透過金屬膜片中的次波長(Subwavelength)孔洞可加強電磁波的穿透率。雖然穿過孔洞之電磁波的強度大於入射至孔洞區域之電磁波的強度，但電磁波的總穿透強度僅是入射電磁波的一小部分(例如：小於10%的穿透率)而已。造成此現象的部分原因是由於孔洞的總面積遠小於入射電磁波所照射到的總面積。
    因此，本發明之一態樣就是在提供一種金屬性結構，以增加特定電磁波的穿透率或有效地偏極化電磁波。
    根據本發明之上述目的，提供一種金屬性結構，用以對一電磁波進行濾波(或分波)或偏極化。此金屬性結構包含：一可透光介質、一第一金屬性塊以及一第二金屬性塊。第一金屬性塊係設置於可透光介質中或上。第二金屬性塊係設置於可透光介質中或上並與第一金屬性塊實質平行且相距有一預設距離，其中電磁波係入射至第一金屬性塊與第二金屬性塊上及第一金屬性塊與該第二金屬性塊之間。電磁波穿過此金屬性結構後具一穿透率對波長的分佈曲線，此穿透率對波長的分佈曲線具有至少一穿透率峰值(Peak)，此至少一穿透率峰值係一對一地分別對應至至少一波長，前述之預設距離與第一金屬性塊之一平均寬度滿足下列關係：d<λ；0.01λ<w<d；其中d代表前述之預設距離；λ代表前述之至少一波長之其中一者；w代表第一金屬性塊之平均寬度。
    在又一實施例中，前述之預設距離與第一金屬性塊之平均寬度滿足下列關係：d+w<λ。
    在又一實施例中，前述之第一金屬性塊之平均長度滿足下列關係：
    l<2λ。
    在又一實施例中，λ係對應至前述之至少一穿透率峰值中之一者(以下稱為第一穿透率峰值)，第一穿透率峰值係大於10%，而第一穿透率峰值與70%之第一穿透率峰值間所對應的光譜半寬度係小於2λ/3。
    在又一實施例中，前述之電磁波包含一範圍波長，此範圍波長係實質介於0.1微米至12微米之間。
    在又一實施例中，前述之金屬性結構更包含：一第三金屬性塊。第三金屬性塊係設置於可透光介質中或上並相鄰於第一金屬性塊和第二金屬性塊之一側。
    在又一實施例中，前述之第三金屬性塊不同時接觸第一金屬性塊和第二金屬性塊。
    在又一實施例中，前述之第三金屬性塊的延伸係實質垂直於第一金屬性塊和第二金屬性塊的延伸。
    在又一實施例中，前述之金屬性結構更包含：一第四金屬性塊。第四金屬性塊係設置於可透光介質中或上並相鄰於第一金屬性塊和第二金屬性塊之另一側。
    在又一實施例中，前述之第四金屬性塊不同時接觸第一金屬性塊和第二金屬性塊。
    在又一實施例中，前述之第四金屬性塊的延伸係實質垂直於第一金屬性塊和第二金屬性塊的延伸。
    在又一實施例中，前述之第四金屬性塊與第三金屬性塊間的距離係小於2λ。
    在又一實施例中，前述之金屬性結構更包含：一金屬框。金屬框係設置於可透光介質中或上，其中第一金屬性塊、第二金屬性塊、第三金屬性塊和第四金屬性塊係位於金屬框中或與金屬框部分重疊。
    根據本發明之上述目的，另提供一種金屬性結構，用以對一電磁波進行濾波或偏極化。此金屬性結構包含：一可透光介質和一金屬性陣列。金屬性陣列係設置於可透光介質中或上，金屬性陣列包含複數個陣列單元，每一個陣列單元包含前述之第一金屬性塊和前述之第二金屬性塊。
    在又一實施例中，前述之至少一個陣列單元更包含：前述之第三金屬性塊。
    在又一實施例中，前述之至少一個陣列單元更包含：前述之第四金屬性塊。
    在又一實施例中，前述之至少一個陣列單元更包含：前述之金屬框。
    此外，本發明之另一態樣係在提供一種光電裝置(例如：顯示裝置)，其包含上述之金屬性結構。
    應用本發明之上述實施例，可增加電磁波的穿透率或有效地偏極化電磁波。
    金屬性材料表面之電子可與電場產生強烈的交互作用，此交互作用係視偏極化的方向而定。事實上，此整體的電子運動具有電漿子的特徵模式(Plasmonic Eigenmodes)，其頻率係與電子密度的平方根成正比，其中一般金屬所產生的電子密度較高，而摻雜半導體所產生的電子密度較低。典型之電漿子頻率係介於紫外線與紅外線之間。
    本發明係利用前述之交互作用來達成優良的電磁波濾波與偏極化效應，並具有高穿透效率。電磁力係一種超距力，故前述之交互作用並不需要實際接觸。雖然設置於可透光介質中或上之多個金屬性塊或薄膜可能有接觸或未接觸，一個金屬性塊上之電子可與多個電磁波場產生交互作用，而此些電磁波場同時亦與鄰近之另一個金屬性塊上之電子產生交互作用。即使兩個金屬性塊/金屬性薄膜間並未實際接觸，此些偶合的交互作用亦能發生，以讓表面電漿子(或電子和電子振盪)從一個金屬性塊/金屬性薄膜傳遞至一個金屬性塊/金屬性薄膜。電磁波之電場具有垂直於金屬性塊/金屬性薄膜之邊界的分量(垂直偏極化波)，與平行於金屬性塊/金屬薄膜之邊界的分量(平行偏極化波)，此些穿過電場的偶合交互作用可進一步被金屬性塊/金屬性薄膜之邊界表面上所誘發出之偏極化效應所加強。本發明所述之金屬性塊係指由金屬性材料所製成之正方塊、長方塊或其他形狀的元件，而金屬性材料係指例如銅、鋁、合金等金屬材料，或具部分金屬性質的材料係指例如半導體，或其混合物的材料。本發明所述之可透光介質可為任何透光材料，例如：空氣、玻璃、介電材料等。
    當介質(如金屬性塊的邊界或寬度)有變化時，電子的振盪將會被反射或部分反射。此些電子振盪或被反射的電子振盪會與平行偏極化波/垂直偏極化波強烈地交互作用，而分別影響到平行偏極化波和垂直偏極化波的穿透與反射。金屬性塊的幾何形狀(如其長、寬和厚度的變異)二者均會影響電子振盪和它們與光之平行偏極化波和垂直偏極化波的交互作用，因而影響光之穿透、濾波和偏極化，其中此交互作用可藉由有限時域差分(Finite Difference Time Domain)模擬來瞭解。
    另一方面，本發明之金屬性結構可應用於光電裝置，例如：濾波元件、偏極化元件、分波元件、影像處理元件、感測元件、顯示裝置等。本發明之金屬性結構係用以對一電磁波進行濾波(或分波)或偏極化，其中電磁波之較佳範圍波長可為實質介於0.1微米至12微米之間，更較佳是實質介於0.1微米至2微米之間(如以下各模擬結果所示)。然而，本發明之金屬性結構所能處理的電磁波之範圍波長並不受限於此，其亦可為任何範圍波長。
    以下使用多個實施例來說明本發明之金屬性結構，其中對應至各實施例的應用例中所使用的金屬性塊係由鋁銅合金所製成，而可透光介質為空氣，其金屬性塊可視不同的需要藉由適當的機構固定於光電裝置。在以下實施例中，圖示中相同的元件符號係代表相同或類似的元件。 第一實施例
    請參照第1A圖和第1B圖，第1A圖係繪示根據本發明之第一實施例之金屬性結構的立體示意圖，而第1B圖係繪示根據本發明之第一實施例之第一應用例與第二應用例之金屬性結構的俯視示意圖，其中第一實施例為本發明之基本的金屬性結構；為方便說明起見，第1A圖省略了可透光介質100。如第1A圖所示，本發明之基本的金屬性結構為兩實質平行之第一金屬性塊110和第二金屬性塊120，用以對一電磁波進行濾波或偏極化。如第1B圖所示，第一金屬性塊110和第二金屬性塊120可設置於可透光介質100中或表面上，其中可透光介質100的大小僅係用以舉例說明，並無意圖限制本發明之實施例。事實上，可透光介質100的大小可依實際需要而所調整。此外，若可透光介質100無法提供金屬性塊的支撐時，則需另設計適當的支持機構。至於支持機構的設計，其係習於此技藝之人士所熟知，故不在此贅述。
    第二金屬性塊120與第一金屬性塊110間相距有一預設距離d，其中電磁波係入射至第一金屬性塊110與第二金屬性塊120的表面上；及第一金屬性塊110與第二金屬性塊120之間。
    如第2A圖和第2B圖所示，電磁波穿過金屬性結構後具一穿透率對波長的分佈曲線，此穿透率對波長的分佈曲線具有至少一穿透率峰值，此至少一穿透率峰值係一對一地分別對應至至少一個波長，預設距離d與第一金屬性塊110之平均寬度w1滿足下列關係：
    d<λ　(1)
    0.01λ<w1<d　(2)
    其中λ代表至少一個波長之其中一者。
    預設距離d與第一金屬性塊110之平均寬度w1亦滿足下列關係：
    d+w1<λ　(3)
    第一金屬性塊110之平均長度l1滿足下列關係：
    l1<2λ　(4)
    此外，λ係對應至前述之至少一穿透率峰值中之一者(第一穿透率峰值)，第一穿透率峰值係大於10%，而第一穿透率峰值與70%之第一穿透率峰值間所對應的光譜半寬度係小於2λ/3。值得一提的是，λ是使用本發明金屬性結構進行濾波操作所欲得到之電磁波波長，例如：紅光波長、綠光波長或藍光波長等。
    如第1B圖所示，穿透率係指穿過或入射至第二金屬性塊120與第一金屬性塊110間之面積Ac加上第一金屬性塊110之面積Ab前後的電磁波強度比值。由於預設距離d小於λ，使得第二金屬性塊120與第一金屬性塊110上之電子或電漿子與電磁波之電場產生偶合作用，而有優良的濾波和偏極化效應。穿透率可分為穿透過沿著x軸(實質垂直於第二金屬性塊120與第一金屬性塊110之長度方向)電場的分量(如第2A圖所示)；和穿透過沿著z軸(實質平行於第二金屬性塊120與第一金屬性塊110之長度方向)之電場的分量(如第2B圖所示)。由沿x軸電場與沿z軸電場之穿透率對波長的分佈曲線可看出本實施例之金屬性結構的濾波與偏極化效果，其中沿著x軸和z軸電場的分量可代表金屬性結構的偏極化效果，而穿透率為峰值、谷值或零可代表金屬性結構的濾波效果。當穿透率為峰值時，代表具所對應之波長的電磁波可通過金屬性結構；當穿透率為谷值或零時，代表具所對應之波長的電磁波被金屬性結構過濾掉。以下以應用第一實施例的例示來進行說明。請參照第2A圖和第2B圖，第2A圖係繪示模擬第一實施例之第一至五應用例所獲得之沿x軸電場的穿透率對波長的分佈曲線；第2B圖係繪示模擬第一實施例之第一至五應用例所獲得之沿z軸電場的穿透率對波長的分佈曲線。
    第一應用例
    在本應用例中，第一金屬性塊110之長度l1為0.32μm；寬度w1為0.16μm；厚度t1為0.08μm。第二金屬性塊120之長度l2為0.32μm；寬度w2為0.16μm；厚度t2為0.08μm。第一金屬性塊110與第二金屬性塊120間之預設距離d為0.32μm。
    如第2A圖所示，對應至第一應用例之曲線具有多個穿透率峰值。當穿透率峰值為140%時，其對應之波長λ為1.4μm，故第一金屬性塊110之長度l1、寬度w1與預設距離d滿足上述方程式(1)至(4)。此外，穿透率峰值(140%)與70%之穿透率峰值(140×0.7=98%)間所對應的光譜半寬度(1.4μm-1.1μm=0.3μm)亦小於2λ/3(0.93μm)。
    如第2B圖所示，對應至第一應用例之曲線具有多個穿透率峰值。當穿透率峰值為46%時，其對應之波長λ為1.45μm，故第一金屬性塊110之長度l1、寬度w1與預設距離d滿足上述方程式(1)至(4)。此外，穿透率峰值(46%)70%之第一穿透率峰值(46×0.7=32.2%)間所對應的光譜半寬度(1.45μm-1.25μm=0.2μm)亦小於2λ/3(0.96μm)。當穿透率峰值為0%時，其對應之波長λ約為0.8μm，約等於長度l1(0.32μm)的兩倍；此現象係與如上所討論之表面電漿子相關。
    由第2A圖和第2B圖可知，本應用例之金屬性結構具有優良的濾波與偏極化效果。
    第二應用例
    與第一應用例不同的是，本應用例之第一金屬性塊110之厚度t1與第二金屬性塊120之厚度t2均為0.16μm。
    由第2A圖和第2B圖可知，本應用例之第一金屬性塊110的長度l1、寬度w1與預設距離d滿足上述方程式(1)至(4)，且本應用例之金屬性結構具有優良的濾波與偏極化效果。
    由第一實施例之第一應用例與第二應用例可知，不同的金屬性塊厚度對濾波與偏極化效果的影響不大。金屬性塊厚度通長係小於欲獲得之波長λ，然而本發明並不在此限。
    第三應用例
    請參照第1C圖，第1C圖係繪示根據本發明之第一實施例之第三應用例之金屬性結構的俯視示意圖。在本應用例中，第一金屬性塊110之長度l1為0.32μm；寬度w1為0.16μm；厚度t1為0.08μm。第二金屬性塊120之長度12為4.0μm；寬度w2為1.84μm；厚度t2為0.08μm。第一金屬性塊110與第二金屬性塊120間之預設距離d為0.32μm。
    由2A圖和第2B圖可知，本應用例之第一金屬性塊110的長度l1、寬度w1與預設距離d滿足上述方程式(1)至(4)，且本應用例之金屬性結構具有優良的濾波與偏極化效果。
    第四應用例
    請參照第1D圖，第1D圖係繪示根據本發明之第一實施例之第四應用例之金屬性結構的俯視示意圖。第一金屬性塊110之長度11為0.32μm；寬度w1為0.16μm；厚度t1為0.08μm。第二金屬性塊120之長度l2為0.32μm；寬度w2為1.84μm；厚度t2為0.08μm。第一金屬性塊110與第二金屬性塊120間之預設距離d為0.32μm。
    由2A圖和第2B圖可知，本應用例之第一金屬性塊110的長度l1、寬度w1與預設距離d滿足上述方程式(1)至(4)，且本應用例之金屬性結構具有優良的濾波與偏極化效果。
    第五應用例
    請參照第1E圖，第1E圖係繪示根據本發明之第一實施例之第五應用例之金屬性結構的俯視示意圖，其中第一金屬性塊110係位於第二金屬性塊120與第三金屬性塊130之間。第一金屬性塊110之長度l1為0.32μm；寬度w1為0.16μm；厚度t1為0.08μm。第二金屬性塊120之長度l2為0.32μm；寬度w2為0.16μm；厚度t2為0.08μm。第三金屬性塊130之長度l3為0.32μm；寬度w3為0.16μm；厚度t3為0.08μm。第一金屬性塊110與第二金屬性塊120間之預設距離d為0.32μm。
    由2A圖和第2B圖可知，本應用例之第一金屬性塊110的長度l1、寬度w1與預設距離d滿足上述方程式(1)至(4)；本應用例之第三金屬性塊130的長度l3、寬度w3與預設距離d亦滿足上述方程式(1)至(4)，且本應用例之金屬性結構具有優良的濾波與偏極化效果。
    由第2B圖可知，第一實施例之各應用例對電磁波具有優異的濾波與偏極化效果。
    第二實施例
    請參照第3A圖，第3A圖係繪示根據本發明之第二實施例之第一應用例之金屬性結構的俯視示意圖。與第一實施例不同的是，本實施例之金屬性結構更包含：一第三金屬性塊130。第三金屬性塊係設置於可透光介質100中或上並相鄰於第一金屬性塊110和第二金屬性塊120之一側。第三金屬性塊130的延伸係實質垂直於第一金屬性塊110和第二金屬性塊120的延伸，而第三金屬性塊130可同時或不同時接觸第一金屬性塊110和第二金屬性塊120。
    以下以應用第二實施例的例示來進行說明。請參照第4A圖和第4B圖，第4A圖係繪示模擬第二實施例之第一至四應用例所獲得之沿x軸電場的穿透率對波長的分佈曲線。第4B圖係繪示模擬第二實施例之第一至四應用例所獲得之沿z軸電場的穿透率對波長的分佈曲線。
    第一應用例
    如第3A圖所示，第三金屬性塊130不接觸第一金屬性塊110和第二金屬性塊120，其中第一金屬性塊110之長度l1為0.3μm；寬度w1為0.16μm；厚度t1為0.08μm。第二金屬性塊120之長度l2為0.3μm；寬度w2為0.16μm；厚度t2為0.08μm。第三金屬性塊130之長度l3為0.3μm；寬度w3為0.16μm；厚度t3為0.08μm。第一金屬性塊110第二金屬性塊120間之預設距離d為0.32μm。
    由4A圖和第4B圖可知，本應用例之第一金屬性塊110的長度l1、寬度w1與預設距離d滿足上述方程式(1)至(4)，且本應用例之金屬性結構具有優良的濾波與偏極化效果。
    第二應用例
    請參照第3B圖，第3B圖係繪示根據本發明之第二實施例之第二應用例之金屬性結構的俯視示意圖，其中第三金屬性塊130接觸第一金屬性塊110，但不接觸第二金屬性塊120，而第一金屬性塊110之長度l1為0.31μm；寬度w1為0.16μm；厚度t1為0.08μm。第二金屬性塊120之長度l2為0.3μm；寬度w2為0.16μm；厚度t2為0.08μm。第三金屬性塊130之長度l3為0.47μm；寬度w3為0.16μm；厚度t3為0.08μm。第一金屬性塊110與第二金屬性塊120間之預設距離d為0.32μm。
    由4A圖和第4B圖可知，本應用例之第一金屬性塊110的長度l1、寬度w1與預設距離d滿足上述方程式(1)至(4)，且本應用例之金屬性結構具有優良的濾波與偏極化效果。
    第三應用例
    請參照第3C圖，第3C圖係繪示根據本發明之第二實施例之第三應用例之金屬性結構的俯視示意圖，其中第三金屬性塊130同時接觸第一金屬性塊110和第二金屬性塊120，而第一金屬性塊110之長度l1為0.31μm；寬度w1為0.16μm；厚度t1為0.08μm。第二金屬性塊120之長度l2為0.31μm；寬度w2為0.16μm；厚度t2為0.08μm。第三金屬性塊130之長度l3為0.64μm；寬度w3為0.16μm；厚度t3為0.08μm。第一金屬性塊110與第二金屬性塊120間之預設距離d為0.32μm。
    由4A圖和第4B圖可知，本應用例之第一金屬性塊110的長度l1、寬度w1與預設距離d滿足上述方程式(1)至(4)，且本應用例之金屬性結構具有優良的濾波與偏極化效果。
    第四應用例
    請參照第3D圖，第3D圖係繪示根據本發明之第二實施例之第四應用例之金屬性結構的俯視示意圖，其中第三金屬性塊130不接觸第一金屬性塊110，但接觸第二金屬性塊120，且第二金屬性塊120和第三金屬性塊130的尺寸遠大於第一金屬性塊110。第一金屬性塊110之長度l1為0.3μm；寬度w1為0.16μm；厚度t1為0.08μm。第二金屬性塊120之長度l2為2.16μm；寬度w2為1.84μm；厚度t2為0.08μm。第三金屬性塊130之長度l3為4.00μm；寬度w3為1.84μm；厚度t3為0.08μm。第一金屬性塊110與第二金屬性塊120間之預設距離d為0.32μm。
    由4A圖和第4B圖可知，本應用例之第一金屬性塊110的長度l1、寬度w1與預設距離d滿足上述方程式(1)至(4)，且本應用例之金屬性結構具有優良的濾波與偏極化效果。
    由第4B圖可知，第二實施例之各應用例對電磁波具有優異的濾波與偏極化效果。
    第三實施例
    請參照第5A圖，第5A圖係繪示根據本發明之第三實施例之第一應用例之金屬性結構的俯視示意圖。與第二實施例不同的是，本實施例之金屬性結構更包含：一第四金屬性塊140。第四金屬性塊140係設置於可透光介質100中或上並相鄰於第一金屬性塊110和第二金屬性塊120之另一側。第四金屬性塊140的延伸係實質垂直於第一金屬性塊110和第二金屬性塊120的延伸，而第四金屬性塊140可同時或不同時接觸第一金屬性塊110和第二金屬性塊120。
    以下以應用第三實施例的例示來進行說明。請參照第6A圖和第6B圖，第6A圖係繪示模擬第三實施例之第一至七應用例之所獲得之沿x軸電場的穿透率對波長的分佈曲線。第6B圖係繪示模擬第三實施例之第一至七應用例之所獲得之沿z軸電場的穿透率對波長的分佈曲線。
    第一應用例
    如第5A圖所示，第三金屬性塊130和第四金屬性塊140不接觸第一金屬性塊110和第二金屬性塊120，其中第一金屬性塊110之長度l1為0.3μm；寬度w1為0.16μm；厚度t1為0.08μm。第二金屬性塊120之長度l2為0.3μm；寬度w2為0.16μm；厚度t2為0.08μm。第三金屬性塊130之長度l3為0.3μm；寬度w3為0.16μm；厚度t3為0.08μm。第四金屬性塊140之長度l4為0.3μm；寬度w4為0.16μm；厚度t4為0.08μm。第一金屬性塊110與第二金屬性塊120間之預設距離d為0.32μm。由6A圖和第6B圖可知，本應用例之第一金屬性塊110的長度l1、寬度w1與預設距離d滿足上述方程式(1)至(4)，且本應用例之金屬性結構具有優良的濾波效果。值得一提的是，由於本實施例之金屬性結構分別對稱於x軸和z軸，故沿x軸電場和沿z軸電場的穿透率對波長的分佈曲線完全相同。
    第二應用例
    請參照第5B圖，第5B圖係繪示根據本發明之第三實施例之第二應用例之金屬性結構的俯視示意圖，其中第三金屬性塊130接觸第一金屬性塊110，但不接觸第二金屬性塊120，而第四金屬性塊140不接觸第一金屬性塊110和第二金屬性塊120。第一金屬性塊110之長度l1為0.31μm；寬度w1為0.16μm；厚度t1為0.08μm。第二金屬性塊120之長度l2為0.3μm；寬度w2為0.16μm；厚度t2為0.08μm。第三金屬性塊130之長度l3為0.47μm；寬度w3為0.16μm；厚度t3為0.08μm。。第四金屬性塊140之長度l4為0.3μm；寬度w4為0.16μm；厚度t4為0.08μm。第一金屬性塊110與第二金屬性塊120間之預設距離d為0.32μm。
    由6AB圖和第6B圖可知，本應用例之第一金屬性塊110的長度l1、寬度w1與預設距離d滿足上述方程式(1)至(4)，且本應用例之金屬性結構具有優良的濾波或偏極化效果。
    第三應用例
    請參照第5C圖，第5C圖係繪示根據本發明之第三實施例之第三應用例之金屬性結構的俯視示意圖，其中第三金屬性塊130接觸第一金屬性塊110，但不接觸第二金屬性塊120，而第四金屬性塊140接觸第一金屬性塊110，但不接觸第二金屬性塊120。第一金屬性塊110之長度l1為0.32μm；寬度w1為0.16μm；厚度t1為0.08μm。第二金屬性塊120之長度l2為0.3μm；寬度w2為0.16μm；厚度t2為0.08μm。第三金屬性塊130之長度l3為0.47μm；寬度w3為0.16μm；厚度t3為0.08μm。。第四金屬性塊130之長度l4為0.47μm；寬度w4為0.16μm；厚度t4為0.08μm。第一金屬性塊110與第二金屬性塊120間之預設距離d為0.32μm。
    由6A圖和第6B圖可知，本應用例之第一金屬性塊110的長度l1、寬度w1與預設距離d滿足上述方程式(1)至(4)，且本應用例之金屬性結構具有優良的濾波與偏極化效果。
    第四應用例
    請參照第5D圖，第5D圖係繪示根據本發明之第三實施例之第四應用例之金屬性結構的俯視示意圖，其中第三金屬性塊130接觸第一金屬性塊110，但不接觸第二金屬性塊120，而第四金屬性塊140不接觸第一金屬性塊110，但接觸第二金屬性塊120。第一金屬性塊110之長度l1為0.31μm；寬度w1為0.16μm；厚度t1為0.08μm。第二金屬性塊120之長度l2為0.31μm；寬度w2為0.16μm；厚度t2為0.08μm。第三金屬性塊130之長度l3為0.47μm；寬度w3為0.16μm；厚度t3為0.08μm。。第四金屬性塊140之長度l4為0.47μm；寬度w4為0.16μm；厚度t4為0.08μm。第一金屬性塊110與第二金屬性塊120間之預設距離d為0.32μm。
    由6A圖和第6B圖可知，本應用例之第一金屬性塊110的長度l1、寬度w1與預設距離d滿足上述方程式(1)至(4)，且本應用例之金屬性結構具有優良的濾波效果。值得一提的是，由於本實施例之金屬性結構對稱於中心點，故沿x軸電場和沿z軸電場的穿透率對波長的分佈曲線完全相同。
    第五應用例
    請參照第5E圖，第5E圖係繪示根據本發明之第三實施例之第五應用例之金屬性結構的俯視示意圖，其中第三金屬性塊130接觸第一金屬性塊110和第二金屬性塊120，而第四金屬性塊140接觸第一金屬性塊110，但不接觸第二金屬性塊120。第一金屬性塊110之長度l1為0.32μm；寬度w1為0.16μm；厚度t1為0.08μm。第二金屬性塊120之長度l2為0.31μm；寬度w2為0.16μm；厚度t2為0.08μm。第三金屬性塊130之長度l3為0.64μm；寬度w3為0.16μm；厚度t3為0.08μm。。第四金屬性塊140之長度l4為0.47μm；寬度w4為0.16μm；厚度t4為0.08μm。第一金屬性塊110與第二金屬性塊120間之預設距離d為0.32μm。
    由6A圖和第6B圖可知，本應用例之第一金屬性塊110的長度l1、寬度w1與預設距離d滿足上述方程式(1)至(4)，且本應用例之金屬性結構具有優良的濾波效果。值得一提的是，由於本實施例之金屬性結構對稱於中心點，故沿x軸電場和沿z軸電場的穿透率對波長的分佈曲線完全相同。
    第六應用例
    請參照第5F圖，第5F圖係繪示根據本發明之第三實施例之第六應用例之金屬性結構的俯視示意圖，其中第三金屬性塊130和第四金屬性塊140同時接觸第一金屬性塊110和第二金屬性塊120。第一金屬性塊110之長度l1為0.32μm；寬度w1為0.16μm；厚度t1為0.08μm。第二金屬性塊120之長度l2為0.32μm；寬度w2為0.16μm；厚度t2為0.08μm。第三金屬性塊130之長度l3為0.64μm；寬度w3為0.16μm；厚度t3為0.08μm。。第四金屬性塊140之長度l4為0.64)μm；寬度w4為0.16μm；厚度t4為0.08μm。第一金屬性塊110與第二金屬性塊120間之預設距離d為0.32μm。
    由6A圖和第6B圖可知，本應用例之第一金屬性塊110的長度l1、寬度w1與預設距離d滿足上述方程式(1)至(4)，且本應用例之金屬性結構具有優良的濾波效果。值得一提的是，由於本實施例之金屬性結構對稱於中心點，故沿x軸電場和沿z軸電場的穿透率對波長的分佈曲線完全相同。
    第七應用例
    請參照第5G圖，第5G圖係繪示根據本發明之第三實施例之第七應用例之金屬性結構的俯視示意圖，其中第三金屬性塊130和第四金屬性塊140不接觸第一金屬性塊110，但接觸第二金屬性塊120，且第二金屬性塊120、第三金屬性塊130和第四金屬性塊140的尺寸遠大於第一金屬性塊110。第一金屬性塊110之長度l1為0.6μm；寬度w1為0.16μm；厚度t1為0.08μm。第二金屬性塊120之長度l2為0.64μm；寬度w2為1.84μm；厚度t2為0.08μm。第三金屬性塊130之長度l3為4.00μm；寬度w3為1.68μm；厚度t3為0.08μm。第四金屬性塊140之長度l4為4.00μm；寬度w4為1.68μm；厚度t4為0.08μm。第一金屬性塊110與第二金屬性塊120間之預設距離d為0.32μm。
    由6A圖和第6B圖可知，本應用例之第一金屬性塊110的長度l1、寬度w1與預設距離d滿足上述方程式(1)至(4)，且本應用例之金屬性結構具有優良的濾波與偏極化效果。
    第四實施例
    以上所述之各實施例(應用例)之金屬性結構可重覆形成一金屬性陣列，此金屬性陣列包含有複數個陣列單元，每一個陣列單元包含前述之第一金屬性塊、前述之第二金屬性塊、和/或前述之第三金屬性塊、和/或前述之第四金屬性塊，而此些金屬性塊的排列方式亦可如以上所述之各實施例(應用例)的排列方式。以下重覆本發明之第三實施例之第一應用例的金屬性結構來進行說明。
    請參照第7A圖，第7A圖係繪示根據本發明之第四實施例之一應用例之金屬性結構的俯視示意圖，其中此金屬性陣列包含有複數個陣列單元200，每一個陣列單元200包含第三實施例之第一應用例的第一金屬性塊、第二金屬性塊、第三金屬性塊、和第四金屬性塊。
    請參照第7B圖和第7C圖，第7B圖係繪示模擬第四實施例之應用例之所獲得之沿x軸電場的穿透率對波長的分佈曲線；第7C圖係繪示模擬第四實施例之應用例之所獲得之沿z軸電場的穿透率對波長的分佈曲線。
    由7B圖和第7C圖可知，本應用例之第一金屬性塊的長度、寬度與預設距離滿足上述方程式(1)至(4)，且本應用例之金屬性結構具有優良的濾波與偏極化效果。
    第五實施例
    以上所述之各實施例(應用例)之金屬性結構可被置放於一金屬性框中，此金屬性框由金屬性材料所製成。本實施例之金屬性結構可包含前述之第一金屬性塊、前述之第二金屬性塊、和/或前述之第三金屬性塊、和/或前述之第四金屬性塊，而此些金屬性塊的排列方式亦可如以上所述之各實施例(應用例)的排列方式。以下將本發明之第一實施例之第一應用例置放於一金屬性框中來進行說明。
    請參照第8A圖，第8A圖係繪示根據本發明之第五實施例之一應用例之金屬性結構的俯視示意圖，其中第一實施例之第一應用例的第一金屬性塊110和第二金屬性塊120係置放於一金屬性框210中。
    請參照第8B圖和第8C圖，第8B圖係繪示模擬第五實施例之應用例之所獲得之沿x軸電場的穿透率對波長的分佈曲線；第8C圖係繪示模擬第五實施例之應用例之所獲得之沿z軸電場的穿透率對波長的分佈曲線。
    由8B圖和第8C圖可知，本應用例之第一金屬性塊的長度、寬度與預設距離滿足上述方程式(1)至(4)，且本應用例之金屬性結構具有優良的濾波與偏極化效果。
    要特別說明的是，各實施例的應用例的結構僅係用以舉例說明，並不意圖限制本發明之金屬性結構。因此，本發明之金屬性結構的應用，並不以上述之實施例與應用例為限。
    雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
    100．．．可透光介質
    110．．．第一金屬性塊
    120．．．第二金屬性塊
    130．．．第三金屬性塊
    140．．．第四金屬性塊
    200．．．陣列單元
    210．．．金屬性框
    d．．．預設距離
    l1、l2．．．長度
    l3、l4．．．長度
    t1、t2．．．厚度
    t3、t4．．．厚度
    w1、w2．．．寬度
    w3、w4．．．寬度
    為了能夠對本發明之觀點有較佳之理解，請參照上述之詳細說明並配合相應之圖式。要強調的是，根據工業之標準常規，附圖中之各種特徵並未依比例繪示。事實上，為清楚說明上述實施例，可任意地放大或縮小各種特徵之尺寸。相關圖式內容說明如下。
    第1A圖係繪示根據本發明之第一實施例之金屬性結構的立體示意圖。
    第1B圖係繪示根據本發明之第一實施例之第一應用例與第二應用例之金屬性結構的俯視示意圖。
    第1C圖係繪示根據本發明之第一實施例之第三應用例之金屬性結構的俯視示意圖。
    第1D圖係繪示根據本發明之第一實施例之第四應用例之金屬性結構的俯視示意圖。
    第1E圖係繪示根據本發明之第一實施例之第五應用例之金屬性結構的俯視示意圖。
    第2A圖係繪示模擬第一實施例之第一至五應用例所獲得之沿x軸電場的穿透率對波長的分佈曲線。
    第2B圖係繪示模擬第一實施例之第一至五應用例所獲得之沿z軸電場的穿透率對波長的分佈曲線。
    第3A圖係繪示根據本發明之第二實施例之第一應用例之金屬性結構的俯視示意圖。
    第3B圖係繪示模擬第二實施例之第二應用例所獲得之沿z軸電場的穿透率對波長的分佈曲線。
    第3C圖係繪示根據本發明之第二實施例之第三應用例之金屬性結構的俯視示意圖。
    第3D圖係繪示根據本發明之第二實施例之第四應用例之金屬性結構的俯視示意圖。
    第4A圖係繪示模擬第二實施例之第一至四應用例所獲得之沿x軸電場的穿透率對波長的分佈曲線。
    第4B圖係繪示模擬第二實施例之第一至四應用例所獲得之沿z軸電場的穿透率對波長的分佈曲線。
    第5A圖係繪示根據本發明之第三實施例之第一應用例之金屬性結構的俯視示意圖。
    第5B圖係繪示根據本發明之第三實施例之第二應用例之金屬性結構的俯視示意圖。
    第5C圖係繪示根據本發明之第三實施例之第三應用例之金屬性結構的俯視示意圖。
    第5D圖係繪示根據本發明之第三實施例之第四應用例之金屬性結構的俯視示意圖。
    第5E圖係繪示根據本發明之第三實施例之第五應用例之金屬性結構的俯視示意圖。
    第5F圖係繪示根據本發明之第三實施例之第六應用例之金屬性結構的俯視示意圖。
    第5G圖係繪示根據本發明之第三實施例之第七應用例之金屬性結構的俯視示意圖。
    第6A圖係繪示模擬第三實施例之第一至七應用例之所獲得之沿x軸電場的穿透率對波長的分佈曲線。
    第6B圖係繪示模擬第三實施例之第一至七應用例之所獲得之沿z軸電場的穿透率對波長的分佈曲線。
    第7A圖係繪示根據本發明之第四實施例之應用例之金屬性結構的俯視示意圖。
    第7B圖係繪示模擬第四實施例之應用例所獲得之沿x軸電場的穿透率對波長的分佈曲線。
    第7C圖係繪示模擬第四實施例之應用例所獲得之沿z軸電場的穿透率對波長的分佈曲線。
    第8A圖係繪示根據本發明之第五實施例之一應用例之金屬性結構的俯視示意圖。
    第8B圖係繪示模擬第五實施例之應用例之所獲得之沿x軸電場的穿透率對波長的分佈曲線。
    第8C圖係繪示模擬第五實施例之應用例之所獲得之沿z軸電場的穿透率對波長的分佈曲線。
    110．．．第一金屬性塊
    120．．．第二金屬性塊
    d．．．預設距離
    l1、l2．．．長度
    t1、t2．．．厚度
    w1、w2．．．寬度
    权利要求:
    Claims (25)
    [1] 一種金屬性結構，用以對一電磁波進行濾波或偏極化，其中該金屬性結構包含：一可透光介質；一第一金屬性塊，設置於該可透光介質中或上：以及一第二金屬性塊，設置於該可透光介質中或上並與該第一金屬性塊實質平行且相距有一預設距離，其中該電磁波係入射至該第一金屬性塊與該第二金屬性塊上及該第一金屬性塊與該第二金屬性塊之間，該電磁波穿過該金屬性結構後具一穿透率對波長的分佈曲線，該穿透率對波長的分佈曲線具有至少一穿透率峰值(Peak)，該至少一穿透率峰值係一對一地分別對應至至少一波長，該預設距離與該第一金屬性塊之一平均寬度滿足下列關係：d<λ；0.01λ<w<d；其中d代表該預設距離；λ代表該至少一波長之其中一者；w代表該第一金屬性塊之該平均寬度。
    [2] 如請求項1所述之金屬性結構，其中該預設距離與該第一金屬性塊之該平均寬度滿足下列關係：d+w<λ。
    [3] 如請求項1所述之金屬性結構，其中該第一金屬性塊之該平均長度滿足下列關係：l<2λ，其中l代表該第一金屬性塊之該平均長度。
    [4] 如請求項1所述之金屬性結構，其中λ係對應至該至少一穿透率峰值中之一者，該至少一穿透率峰值中之該者為一第一穿透率峰值，該第一穿透率峰值係大於10%，而該第一穿透率峰值與70%之該第一穿透率峰值間所對應的光譜半寬度係小於2λ/3。
    [5] 如請求項1所述之金屬性結構，其中該電磁波包含一範圍波長，該範圍波長係實質介於0.1微米至12微米之間。
    [6] 如請求項1所述之金屬性結構，更包含：一第三金屬性塊，設置於該可透光介質中或上並相鄰於該第一金屬性塊和該第二金屬性塊之一側。
    [7] 如請求項6所述之金屬性結構，其中該第三金屬性塊不同時接觸該第一金屬性塊和該第二金屬性塊。
    [8] 如請求項6所述之金屬性結構，其中該第三金屬性塊的延伸係實質垂直於該第一金屬性塊和該第二金屬性塊的延伸。
    [9] 如請求項6所述之金屬性結構，更包含：一第四金屬性塊，設置於該可透光介質中或上並相鄰於該第一金屬性塊和該第二金屬性塊之另一側。
    [10] 如請求項9所述之金屬性結構，其中該第四金屬性塊不同時接觸該第一金屬性塊和該第二金屬性塊。
    [11] 如請求項9所述之金屬性結構，其中該第四金屬性塊的延伸係實質垂直於該第一金屬性塊和該第二金屬性塊的延伸。
    [12] 如請求項9所述之金屬性結構，其中該第四金屬性塊與該第三金屬性塊間的距離係小於2λ。
    [13] 如請求項1、6或9所述之金屬性結構，更包含：一金屬性框，設置於該可透光介質中或上，其中該第一金屬性塊、該第二金屬性塊、該第三金屬性塊和/或該第四金屬性塊係位於該金屬性框中或與該金屬性框部分重疊。
    [14] 一種金屬性結構，用以對一電磁波進行濾波或偏極化，其中該金屬性結構包含：一可透光介質；以及一金屬性陣列，設置於該可透光介質中或上，該金屬性陣列包含複數個陣列單元，每一該些金屬性陣列單元包含：一第一金屬性塊，設置於該可透光介質中或上：以及一第二金屬性塊，設置於該可透光介質中或上並與該第一金屬性塊實質平行且相距有一預設距離，其中該電磁波係入射至該第一金屬性塊與該第二金屬性塊之間，該電磁波穿過該金屬性結構後具一穿透率對波長的分佈曲線，該穿透率對波長的分佈曲線具有至少一穿透率峰值(Peak)，該至少一穿透率峰值係分別對應至至少一波長，該預設距離與該第一金屬性塊之一平均寬度滿足下列關係：d<λ；0.01λ<w<d；其中d代表該預設距離；λ代表該至少一波長之其中一者；w代表該第一金屬性塊之該平均寬度。
    [15] 如請求項14所述之金屬性結構，其中該預設距離與該第一金屬性塊之一平均寬度滿足下列關係：d+w<λ。
    [16] 如請求項14所述之金屬性結構，其中該第一金屬性塊之該平均長度滿足下列關係：l<2λ，其中l代表該第一金屬性塊之該平均長度。
    [17] 如請求項14所述之金屬性結構，其中λ係對應至該至少一穿透率峰值中之一者，該至少一穿透率峰值中之該者為一第一穿透率峰值，該第一穿透率峰值係大於10%，而該第一穿透率峰值與70%之該第一穿透率峰值間所對應的光譜半寬度係小於2λ/3。
    [18] 如請求項14所述之金屬性結構，其中該電磁波包含一範圍波長，該範圍波長係實質介於0.1微米至12微米之間。
    [19] 如請求項14所述之金屬性結構，其中該些陣列單元其中至少一者更包含：一第三金屬性塊，設置於該可透光介質中或上並相鄰於該第一金屬性塊和該第二金屬性塊之一側。
    [20] 如請求項19所述之金屬性結構，其中該第三金屬性塊不同時接觸該第一金屬性塊和該第二金屬性塊。
    [21] 如請求項19所述之金屬性結構，其中該些陣列單元其中至少一者更包含：一第四金屬性塊，設置於該可透光介質中或上並相鄰於該第一金屬性塊和該第二金屬性塊之另一側。
    [22] 如請求項21所述之金屬性結構，其中該第四金屬性塊不同時接觸該第一金屬性塊和該第二金屬性塊。
    [23] 如請求項21所述之金屬性結構，其中該第四金屬性塊或該第三金屬性塊的延伸係實質垂直於該第一金屬性塊和該第二金屬性塊的延伸。
    [24] 如請求項14、19或21所述之金屬性結構，其中該些陣列單元其中至少一者更包含：一金屬性框，設置於該可透光介質中或上，其中該第一金屬性塊、該第二金屬性塊、該第三金屬性塊和/或該第四金屬性塊係位於該金屬性框中或與該金屬性框部分重疊。
    [25] 一種光電裝置，包含：如申請專利範圍第1-24項之任一項所述之金屬性結構。
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