CN107783328B - 电控光学相位调变组件 - Google Patents

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Abstract

提供一种电控光学相位调变组件，包括第一基板、第二基板、液晶层、多个第一条状电极、第一防马赛克层、第一绝缘层、多个第二条状电极、第二防马赛克层、第二绝缘层及一控制电路。第一条状电极及第一防马赛克层是设置在第一基板及液晶层之间。第二条状电极及第二防马赛克层是设置在第二基板及液晶层之间，其中第一条状电极的延伸方向与第二条状电极的延伸方向相交。本揭露的电控光学相位调变组件可用于弭除在常规电控透镜产生的格状电场以提供更平滑的电场分布及更好的透镜影像品质。

Description

电控光学相位调变组件
技术领域
本发明是有关于一种电控光学相位调变组件，且特别是有关于一种可提供更平滑的电场分布与更好的透镜质量的电控光学相位调变组件。
背景技术
电控光学相位调变是可藉由使用各种方法来实现的，例如透过液态透镜(liquidlenses)、可变形反射镜(deformable mirrors)或折射率渐变透镜(gradient refractiveindex lens，GRIN透镜)。在这些不同的方法中，电控折射率渐变透镜由于其轻薄结构而获得了很多的关注。
一般而言，电控折射率渐变透镜的基本结构是有一层光电材料介于上下基板之间。所使用的光电材料为例如当施加不同电压时，可具有不同折射率变化的液晶材料。透过在基板上的电极的设计及藉由施加特定电压的方式，可产生使光电材料层的相位差分布等效于正常透镜的不均匀电场。然而，在目前用于产生不均匀电场的电极的设计中仍存在有许多缺点。例如，在电极沿着X-Y方向延伸的条状电极中，电场并非平滑地分布，使得相位差呈现梯状形式的逐步变化，因此影响透镜的质量。有鉴于此，需要弭除由相位差的不平滑分布所引起的在常规电控透镜中产生的格状电场。
发明内容
本发明是关于一种电控光学相位调变组件，其可提供更平滑的电场分布及更好的透镜质量，且能够弭除在常规电控透镜中产生的格状电场。
本发明提供一种电控光学相位调变组件，包括第一基板、第二基板、液晶层、多个第一条状电极、第一防马赛克层、第一绝缘层、多个第二条状电极、第二防马赛克层、第二绝缘层及控制电路。第二基板是相对于第一基板设置。液晶层是设置在第一基板及第二基板之间，其中液晶层适于在光学有效区域中具有透镜的效果。多个第一条状电极是设置在第一基板及液晶层之间，其中每一多个第一条状电极的电压被独立地控制。第一防马赛克层是设置在第一基板及液晶层之间。第一绝缘层是设置在多个第一条状电极及第一防马赛克层之间，使得多个第一条状电极及第一防马赛克层彼此电性绝缘。多个第二条状电极是设置在第二基板及液晶层之间，其中多个第一条状电极的延伸方向与多个第二条状电极的延伸方向相交，且每一多个第二条状电极的电压被独立地控制。第二防马赛克层是设置在第二基板及液晶层之间。第二绝缘层是设置在多个第二条状电极及第二防马赛克层之间，使得多个第二条状电极及第二防马赛克层彼此电性绝缘。控制电路与每一多个第一条状电极及每一多个第二条状电极电性连接。
在本发明的一实施例中，在光学有效区域的光学相位分布可包括球面透镜分布、非球面透镜分布、柱面透镜分布、透镜数组分布、及棱镜分布。
在本发明的一实施例中，液晶层的材料包括胆固醇型液晶(cholesteric liquidcrystals)、高分子分散型液晶(polymer-dispersed liquid crystals)、蓝相液晶(blue-phase liquid crystals)或向列型液晶(nematic liquid crystals)。
在本发明的一实施例中，电控光学相位调变组件进一步包括设置在液晶层的两侧上的配向层。
在本发明的一实施例中，每一多个第一条状电极的宽度相同或不同，且每一多个第二条状电极的宽度相同或不同。
在本发明的一实施例中，每一多个第一条状电极之间的缝隙相同或不同，且每一多个第二条状电极之间的缝隙相同或不同。
在本发明的一实施例中，第一防马赛克层是设置在第一基板及多个第一条状电极之间，或是第一防马赛克层是设置在多个第一条状电极及液晶层之间。
在本发明的一实施例中，当第一防马赛克层是设置在多个第一条状电极及液晶层之间时，电控光学相位调变组件进一步包括设置在第一防马赛克层及液晶层之间的保护层。
在本发明的一实施例中，第二防马赛克层是设置在第二基板及多个第二条状电极之间，或是第二防马赛克层是设置在多个第二条状电极及液晶层之间。
在本发明的一实施例中，当第二防马赛克层是设置在多个第二条状电极及液晶层之间时，电控光学相位调变组件进一步包括设置在第二防马赛克层及液晶层之间的保护层。
在本发明的一实施例中，第一防马赛克层及第二防马赛克层是完整覆盖光学有效区域的单一防马赛克层。
在本发明的一实施例中，第一防马赛克层及第二防马赛克层包括在光学有效区域呈现数组配置的第一防马赛克条及第二防马赛克条。
在本发明的一实施例中，第一防马赛克条的宽度等于或大于每一多个第一条状电极之间的缝隙的宽度，且第二防马赛克条的宽度等于或大于每一多个第二条状电极之间的缝隙的宽度。
在本发明的一实施例中，第一防马赛克条的中心线与每一多个第一条状电极之间的缝隙的中心线对准，且第二防马赛克条的中心线与每一多个第二条状电极之间的缝隙的中心线对准。
在本发明的一实施例中，电控光学相位调变组件进一步包括第一虚拟电极及第二虚拟电极，其中第一虚拟电极与多个第一条状电极相邻设置，且第二虚拟电极与多个第二条状电极相邻设置。
在本发明的一实施例中，第一虚拟电极及第二虚拟电极是未连接到控制电路的浮动电极。
在本发明的一实施例中，第一防马赛克层及第二防马赛克层的材料包括半导体或导体。
在本发明的一实施例中，每一多个第一条状电极具有对称形状或不对称形状，且每一多个第二条状电极具有对称形状或不对称形状。
在本发明的一实施例中，每一多个第一条状电极是直线形或曲线形，且每一多个第二条状电极是直线形或曲线形。
在本发明的一实施例中，每一多个第一条状电极具有相同形状或不同形状，每一多个第二条状电极具有相同形状或不同形状，且多个第一条状电极的配置与多个第二条状电极的配置相同或不同。
在本发明的一实施例中，多个第一条状电极及多个第二条状电极是透明电极、半透明电极或不透明电极。
本发明进一步提供一种电控光学相位调变组件，包括至少一个相位调变器。各相位调变器包括第一基板、第二基板、液晶层、多个第一条状电极、第一防马赛克层、第一绝缘层、第二导电层及控制电路。第二基板相对于第一基板设置。液晶层是设置在第一基板及第二基板之间，其中液晶层适于在光学有效区域中具有光学相位调变的效果。多个第一条状电极是设置在第一基板及液晶层之间，其中每一多个第一条状电极的电压被独立地控制。第一防马赛克层是设置在第一基板及液晶层之间。第一绝缘层是设置在多个第一条状电极及第一防马赛克层之间，使得多个第一条状电极及第一防马赛克层彼此电性绝缘。第二导电层是设置在第二基板及液晶层之间。控制电路与每一多个第一条状电极及第二导电层电性连接。
在本发明的一实施例中，在光学有效区域的光学相位分布可包括二次曲线分布、球面曲线分布、柱面透镜数组分布、或棱镜分布。
在本发明的一实施例中，电控光学相位调变组件包括第一相位调变器及第二相位调变器，其中第二相位调变器堆栈在第一相位调变器上。第一相位调变器的多个第一条状电极的延伸方向与第二相位调变器的多个第一条状电极的延伸方向相交。
在本发明的一实施例中，藉由组合第一相位调变器及第二相位调变器形成的光学相位分布可包括球面透镜分布、非球面透镜分布、柱面透镜分布、透镜数组分布，及棱镜分布。
在本发明的一实施例中，液晶层的材料包括胆固醇型液晶、高分子分散型液晶、蓝相液晶或向列型液晶。
在本发明的一实施例中，电控光学相位调变组件进一步包括设置在液晶层的两侧上的配向层。
在本发明的一实施例中，每一多个第一条状电极的宽度相同或不同。
在本发明的一实施例中，每一多个第一条状电极之间的缝隙的宽度相同或不同。
在本发明的一实施例中，第一防马赛克层是设置在第一基板及多个第一条状电极之间，或是第一防马赛克层是设置在多个第一条状电极及液晶层之间。
在本发明的一实施例中，当第一防马赛克层是设置在多个第一条状电极及液晶层之间时，电控透镜进一步包括设置在第一防马赛克层及液晶层之间的保护层。
在本发明的一实施例中，第一防马赛克层是完整覆盖光学有效区域的单一防马赛克层。
在本发明的一实施例中，第一防马赛克层包括在光学有效区域呈现数组配置的第一防马赛克条。
在本发明的一实施例中，第一防马赛克条的宽度等于或大于每一多个第一条状电极之间的缝隙的宽度。
在本发明的一实施例中，第一防马赛克条的中心线与每一多个第一条状电极之间的缝隙的中心线对准。
在本发明的一实施例中，电控光学相位调变组件进一步包括第一虚拟电极，其中第一虚拟电极与多个第一条状电极相邻设置。
在本发明的一实施例中，第一虚拟电极是未连接到控制电路的浮动电极。
在本发明的一实施例中，第一防马赛克层的材料包括半导体或导体。
在本发明的一实施例中，每一多个第一条状电极具有对称形状或不对称形状。
在本发明的一实施例中，每一多个第一条状电极是直线形或曲线形。
在本发明的一实施例中，每一多个第一条状电极具有相同形状或不同形状。
在本发明的一实施例中，多个第一条状电极是透明电极、半透明电极或不透明电极。
基于上述，在本发明的电控光学相位调变组件中，由于第一防马赛克层是设置在第一基板及液晶层之间或第二防马赛克层是设置在第二基板及液晶层之间，因而能够使由条状电极产生的电场平滑化，且可弭除在常规电控透镜中产生的格状电场。因此，透镜组件的光学相位变化可更好地仿效正常透镜的光学相位变化，且可得到更好的透镜影像质量。
附图说明
随附图式被包括来提供本发明的进一步理解，并被并入并构成本说明书的一部分。图式说明本发明的实施例并连同描述用来解释本发明的原理。
图1A是显示根据本发明一实施例的电控光学相位调变组件100A的示意图。
图1B是根据本发明一实施例的设置在第一基板上的多个第一条状电极的上视示意图。
图1C是根据本发明一实施例的设置在第二基板上的多个第二条状电极的上视示意图。
图2显示根据本发明另一实施例的电控光学相位调变组件100B的示意图。
图3A是根据本发明一实施例的设置在基板上的多个条状电极的上视示意图。
图3B是根据本发明另一实施例的设置在基板上的多个条状电极的上视示意图。
图4A是显示根据本发明另一实施例的电控光学相位调变组件100C的示意图。
图4B是显示根据本发明另一实施例的电控光学相位调变组件100D的示意图。
图4C是显示根据本发明另一实施例的电控光学相位调变组件100E的示意图。
图4D是显示根据本发明另一实施例的电控光学相位调变组件100F的示意图。
图5A是显示根据本发明另一实施例的电控光学相位调变组件200A的示意图。
图5B是显示根据本发明另一实施例的具有堆栈相位调变器的电控光学相位调变组件200B的示意图。
图5C是显示根据本发明另一实施例的具有堆栈相位调变器的电控光学相位调变组件200C的示意图。
图5D是显示根据本发明另一实施例的具有堆栈相位调变器的电控光学相位调变组件200D的示意图。
图6A是显示根据本发明一实施例的设置在基板上的防马赛克层及多个条状电极的配置的示意图。
图6B是显示根据本发明另一实施例的设置在基板上的防马赛克层及多个条状电极的配置的示意图。
图6C是显示根据本发明另一实施例的设置在基板上的防马赛克层及多个条状电极的配置的示意图。
图6D是显示根据本发明另一实施例的设置在基板上的防马赛克层及多个条状电极的配置的示意图。
图7是根据本发明一实施例的设置在基板上的多个条状电极及虚拟电极的上视示意图。
图8A是根据本发明一实施例的具有变形形状的多个条状电极的上视示意图。
图8B是根据本发明另一实施例的具有变形形状的多个条状电极的上视示意图。
图8C是根据本发明另一实施例的具有变形形状的多个条状电极的上视示意图。
图9A是根据本发明的一实验例的没有防马赛克层的常规电控光学相位调变组件的电位仿真结果。
图9B是根据本发明的一实验例的具有防马赛克层的电控光学相位调变组件的电位仿真结果。
附图标号说明
100A、100B、100C、100D、100E、100F、200A、200B、200C、200D：电控光学相位调变组件
102：第一基板
103：第一虚拟电极
104：第一条状电极
106：第一防马赛克层
106a：第一防马赛克条
108、208：保护层
110：第一绝缘层
202：第二基板
203：第二虚拟电极
204：第二条状电极
204'：第二导电层
206：第二防马赛克层
206a：第二防马赛克条
210：第二绝缘层
300：液晶层
302：配向层
400：控制电路
CL、C1：中心线
GP：缝隙
LC：液晶分子
PM：相位调变器
PM1：第一相位调变器
PM2：第二相位调变器
W、W1、W2、Wa、Wg、Wg1、Wg2：宽度
具体实施方式
现将详细地参照本发明的较佳实施例，于随附图式中说明其实例。在图式及描述中，相同或相似的组件将尽可能地以相同标号表示。
图1A是显示根据本发明一实施例的电控光学相位调变组件100A的示意图。参照图1A，本实施例的电控光学相位调变组件100A可包括第一基板102、第二基板202、液晶层300、多个第一条状电极104、第一防马赛克层106、第一绝缘层110、多个第二条状电极204、第二防马赛克层206及第二绝缘层210。
在目前的实施例中，第二基板202是相对于第一基板102设置。第一基板102及第二基板202例如是由玻璃基板或石英所制成。在其他实施例中，第一基板102及第二基板202也可以为其他材料的透明基板、例如高分子材料。液晶层300是设置在第一基板102及第二基板202之间，且适于在光学有效区域中具有透镜的效果。更具体而言，液晶层300在各个不同位置的有效折射率将取决于所施加的电压，且透过电场分布的控制，电控光学相位调变组件100A的液晶层300可操作而使其在光学有效区域中具有透镜效果。举例而言，藉由控制电压分布，可基于需求将液晶层300的光学路径调整为类似于一般球面透镜、一般非球面透镜、相息图(Kinoform)球面透镜或相息图非球面透镜。在本发明的一实施例中，液晶层300的材料包括胆固醇型液晶、高分子分散型液晶、蓝相液晶或向列型液晶。然而，本发明不限于此，可使用其他合适的液晶材料。
如图1A所示，多个第一条状电极104是设置在第一基板102及液晶层300之间。第一条状电极104举例而言是透明电极、半透明电极或不透明电极。第一条状电极104的配置也可显示于图1B中。图1B是根据本发明一实施例的设置在第一基板上的多个第一条状电极的上视示意图。如图1B所示，提供控制电路400，其中控制电路400与每一个第一条状电极104电性连接。更进一步，透过控制电路400独立地控制每一个第一条状电极104的电压。也就是说，每一个第一条状电极104可以由不同电压供应或驱动。
继续参照图1A，第一防马赛克层106是设置在第一基板102及液晶层300之间且位在第一条状电极104上方。此外，第一绝缘层110是设置在第一条状电极104及第一防马赛克层106之间，使得第一条状电极104及第一防马赛克层106彼此电性绝缘。在本实施例中，第一防马赛克层106的材料是半导体或导体。具体而言，可用作为第一防马赛克层106的半导体或导体材料为例如钛、锌、锡、或铟的氧化物。更佳地，第一防马赛克层106为可实现更好的透镜性能的半导体。
更进一步，多个第二条状电极204是设置在第二基板202及液晶层300之间。第二条状电极204例如是透明电极、半透明电极或不透明电极。第二条状电极204的配置也可显示于图1C中。图1C是根据本发明一实施例的设置在第二基板上的多个第二条状电极的上视示意图。如图1C所示，提供类似于图1B所显示者的控制电路400，其中控制电路400与每一个第二条状电极204电性连接。更进一步，透过控制电路400独立地控制每一个第二条状电极204的电压。也就是说，每一个第二条状电极204可以由不同电压供应或驱动。
参照图1A至图1C，应注意到第一条状电极104的延伸方向与第二条状电极204的延伸方向相交。在本实施例中，第一条状电极104及第二条状电极204例如为彼此垂直。然而，本发明不限于此，可调整第一条状电极104及第二条状电极204的配置，只要使它们彼此相交即可。
此外，在本实施例中，第二防马赛克层206是设置在第二基板202及液晶层300之间且位于第二条状电极204上方。再者，第二绝缘层210是设置在第二条状电极204及第二防马赛克层206之间，使得第二条状电极204及第二防马赛克层206彼此电性绝缘。第二防马赛克层206的材料类似于第一防马赛克层106的材料，因此将不在此处重复其描述。
在图1A至图1C所示的实施例中，由于第一防马赛克层106是设置在第一基板102及液晶层300之间，且第二防马赛克层206是设置在第二基板202及液晶层300之间，因此，可弭除并平滑化由第一条状电极104及第二条状电极204产生的格状电场。如此一来，电控光学相位调变组件100A的光学相位变化可更好的仿效正常透镜的光学相位变化，且可得到更好的透镜影像质量。
图2是显示根据本发明另一实施例的电控光学相位调变组件100B的示意图。图2所示的实施例类似于图1A至图1C所示的实施例，因此使用相同的标号表示相同或相似组件，在此处将不重复其描述。图2所示的实施例与图1A至图1C所示的实施例之间的差异在于，电控光学相位调变组件100B进一步包括设置在液晶层300的两侧的配向层302。取决于所使用的液晶材料的选择，配向层302可存在于或不存在于电控光学相位调变组件中。在本实施例中，配向层302作用于使在液晶层300中的液晶分子LC对准。在某些实施例中，配向层302的材料可包括，例如，聚酰亚胺(polyimide；PI)、甲基纤维素(methyl cellulose；MC)、聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmethacrylate；PMMA)、聚乙烯醇(polyvinyl alcohol；PVA)、聚酰胺、氧化硅(silicon oxide；SiO2)、氮化硅、碳酸硅、或氧化铝等。然而，本发明不限于此，且可使用其他适用于配向层302的材料。
类似地，于图2所示的实施例中，由于第一防马赛克层106是设置在第一基板102及液晶层300之间，且第二防马赛克层206是设置在第二基板202及液晶层300之间，因此，可弭除并平滑化由第一条状电极104及第二条状电极204产生的格状电场。如此一来，电控光学相位调变组件100B的光学相位变化可更好地仿效正常透镜的光学相位变化，且可得到更好的透镜影像质量。
在图1A至图1C的实施例中可以注意到的是，每一个第一条状电极104及每一个第二条状电极204的宽度是相等的，且每一个条状电极(104/204)之间的缝隙也维持相同。然而，本发明不限于此，条状电极的宽度及条状电极之间的缝隙可根据需求进行调整。于图3A及图3B所示的实施例中将呈现实例。
图3A是根据本发明一实施例的设置在基板上的多个条状电极的上视示意图。于图3A所示的实例中，条状电极(第一条状电极104或第二条状电极204)可具有不同宽度。举例来说，条状电极(104/204)的其中一个可具有宽度W1，同时条状电极(104/204)中的另一个可具有宽度W2，其中W2大于W1。更具体而言，一些条状电极(104/204)可调整为具有相同宽度，同时一些其他条状电极(104/204)可调整为具有较小或较大宽度。于图3A所示的实施例中，每一个条状电极(104/204)之间的缝隙GP的宽度Wg仍维持相等。然而，本发明不限于此，缝隙GP的宽度可基于需求进行调整。
图3B是根据本发明另一实施例的在基板上的多个条状电极的上视示意图。于图3B所示的实例中，每一个条状电极(104/204)具有相同宽度W，然而，每一个条状电极(104/204)之间的缝隙GP的宽度是受到调整。举例来说，在二个条状电极(104/204)之间的宽度Wg1可小于另外二个条状电极(104/204)之间的宽度Wg2。或者，二个条状电极(104/204)之间的宽度可基于需求调整为大于、等于或小于另外二个条状电极(104/204)的宽度。
图4A是显示根据本发明另一实施例的电控光学相位调变组件100C的示意图。图4A所示的实施例类似于图1A至图1C所示的实施例，因此使用相同的标号表示相同或相似组件，在此处将不重复其描述。图4A所示的实施例与图1A至图1C所示的实施例之间的差异在于层面的配置。参照图1A，第一防马赛克层106是设置在第一条状电极104及液晶层300之间。然而，于图4A中，第一防马赛克层106是设置在第一基板102及第一条状电极104之间。也就是说，第一条状电极104是设置在第一防马赛克层106的上方。然而，在第二基板202上的第二条状电极204与第二防马赛克层206的层面配置仍然维持与于图1A中的相同。
图4B是显示根据本发明另一实施例的电控光学相位调变组件100D的示意图。图4B所示的实施例类似于图4A所示的实施例，因此使用相同的标号表示相同或相似组件，在此处将不重复其描述。图4A所示的实施例与图4B所示的实施例之间的差异在于层面的配置。如图4B所示，在第一基板102上的第一条状电极104与第一防马赛克层106的层面配置仍然维持与图4A中的相同。然而，于图4B的第二基板202上，层面经重新配置使得第二防马赛克层206是设置在第二基板202及第二条状电极204之间。
图4C是显示根据本发明另一实施例的电控光学相位调变组件100E的示意图。图4C所示的实施例类似于图4B所示的实施例，因此使用相同的标号表示相同或相似组件，在此处将不重复其描述。图4B所示的实施例与图4C所示的实施例之间的差异在于层面的配置。如图4C所示，在第二基板202上的第二条状电极204与第二防马赛克层206的层面配置仍然维持与于图4B中的相同。然而，于图4C的第一基板102上，层面经重新配置使得第一防马赛克层106是设置在第一条状电极104及液晶层300之间。
图4D是显示根据本发明另一实施例的电控光学相位调变组件100F的示意图。图4D所示的实施例类似于图1A至图1C所示的实施例，因此使用相同的标号表示相同或相似组件，在此处将不重复其描述。图4D所示的实施例与图1A至图1C所示的实施例之间的差异在于，电控光学相位调变组件100F进一步包括保护层108及保护层208。更具体而言，当第一防马赛克层106是设置在第一条状电极104及液晶层300之间时，电控光学相位调变组件100F可进一步包括设置在第一防马赛克层106及液晶层300之间的保护层108。以类似的方式，当第二防马赛克层206是设置在多个第二条状电极204及液晶层300之间时，电控光学相位调变组件100F可进一步包括设置在第二防马赛克层206及液晶层300之间的保护层208。保护层(108/208)用来保护第一防马赛克层106及第二防马赛克层206远离液晶层300。
于上文图4A至图4D所示的实施例中，可以得知的是，可基于需求调整在不同基板上的条状电极层及防马赛克层的配置。类似地，于图4A至图4D所示的实施例中，由于第一防马赛克层106是设置在第一基板102及液晶层300之间，且第二防马赛克层206是设置在第二基板202及液晶层300之间，因此，可弭除并平滑化由第一条状电极104及第二条状电极204产生的格状电场。如此一来，电控光学相位调变组件100C、100D、100E及100F的光学相位变化可更好地仿效正常透镜的光学相位变化，且可得到更好的透镜影像质量。
图5A是显示根据本发明另一实施例的电控光学相位调变组件200A的示意图。图5A所示的实施例类似于图1A至图1C所示的实施例，因此使用相同的标号表示相同或相似组件，在此处将不重复其描述。图5A所示的实施例与图1A至图1C所示的实施例之间的差异在于，电控光学相位调变200A中，只有第二导电层204’是设置在第二基板202及液晶层300之间。第二导电层204’是覆盖第二基板202的完整层。在本实施例中，可将电控光学相位调变组件200A当作一个相位调变器PM。在这种相位调变器PM中，在光学有效区域的光学相位分布可包括二次曲线分布、球面曲线分布、柱面透镜数组分布、或棱镜分布。透过这些相位调变器PM中的二个的堆栈，藉由组合这些相位调变器PM所形成的光学相位分布可包括球面透镜分布、非球面透镜分布、柱面透镜分布、透镜数组分布、及棱镜分布。
图5B是显示根据本发明另一实施例的具有堆栈相位调变器的电控光学相位调变组件200B的示意图。如图5B所示，电控光学相位调变组件200B是藉由堆栈二个相位调变器(第一相位调变器PM1及第二相位调变器PM2)而形成的。图5B的第一相位调变器PM1及第二相位调变器PM2与图5A所示的相位调变器PM相同，因此使用相同的标号表示相同或相似组件，在此处将不重复其描述。在本实施例中，第二相位调变器PM2堆栈在第一相位调变器PM1上。特别是，第二相位调变器PM2的第二基板202堆栈在第一相位调变器PM1的第二基板202上。也就是说，第二相位调变器PM2的第二基板202及第一相位调变器PM1的第二基板202彼此接触。
此外，在本实施例中，第一相位调变器PM1的多个第一条状电极104的延伸方向与第二相位调变器PM2的多个第一条状电极104的延伸方向相交。也就是说，本实施例的二个第一条状电极104将具有类似于第一条状电极104及第二条状电极204的配置，其如图1B及图1C所示为彼此相交。特别是如图5B所示，第一相位调变器PM1及第二相位调变器PM2的第一条状电极104例如为彼此垂直。然而，本发明不限于此，可调整在二个相位调变器上(PM1/PM2)的第一条状电极104的配置，只要使它们彼此相交即可。藉由组合第一相位调变器PM1及第二相位调变器PM2所形成的光学相位分布可包括球面透镜分布、非球面透镜分布、柱面透镜分布、透镜数组分布、及棱镜分布。
图5C是显示根据本发明另一实施例的具有堆栈相位调变器的电控光学相位调变组件200C的示意图。图5C所示的实施例类似于图5B所示的实施例，因此使用相同的标号表示相同或相似组件，在此处将不重复其描述。图5C所示的实施例与图5B所示的实施例之间的差异在于，堆栈第一相位调变器PM1及第二相位调变器PM2的方式。在本实施例中，第二相位调变器PM2堆栈在第一相位调变器PM1上。特别是，第二相位调变器PM2的第一基板102是堆栈在第一相位调变器PM1的第二基板202上。也就是说，第二相位调变器PM2的第一基板102及第一相位调变器PM1的第二基板202彼此接触。
类似地，于图5C所示的电控光学相位调变组件200C中，第一相位调变器PM1的多个第一条状电极104的延伸方向与第二相位调变器PM2的多个第一条状电极104的延伸方向相交。更进一步，藉由组合第一相位调变器PM1及第二相位调变器PM2所形成的光学相位分布可包括球面透镜分布、非球面透镜分布、柱面透镜分布、透镜数组分布、及棱镜分布。
图5D是显示根据本发明另一实施例的具有堆栈相位调变器的电控光学相位调变组件200D的示意图。图5D所示的实施例类似于图5B所示的实施例，因此使用相同的标号表示相同或相似组件，在此处将不重复其描述。图5D所示的实施例与图5B所示的实施例之间的差异在于，堆栈第一相位调变器PM1及第二相位调变器PM2的方式。在本实施例中，第二相位调变器PM2堆栈在第一相位调变器PM1上。特别是，第二相位调变器PM2的第一基板102堆栈在第一相位调变器PM1的第一基板102上。也就是说，第二相位调变器PM2的第一基板102及第一相位调变器PM1的第一基板102彼此接触。
类似地，于图5D所示的电控光学相位调变组件200D中，第一相位调变器PM1的多个第一条状电极104的延伸方向与第二相位调变器PM2的多个第一条状电极104的延伸方向相交。更进一步，藉由组合第一相位调变器PM1及第二相位调变器PM2所形成的光学相位分布可包括球面透镜分布、非球面透镜分布、柱面透镜分布、透镜数组分布、及棱镜分布。
于上文图5A至图5D所示的实施例中，可以得知的是，可基于需求调整在第一基板102上的条状电极层及防马赛克层的配置。类似地，于图5A至图5D所示的实施例中，由于第一防马赛克层106在各相位调变器(PM/PM1/PM2)中，是设置在第一基板102及液晶层300之间，因此，可弭除并平滑化由第一条状电极104产生的格状电场。如此一来，电控光学相位调变组件200A、200B、200C及200D的光学相位变化可更好地仿效正常透镜的光学相位变化，且可得到更好的透镜影像质量。
如于图1A至图1C所示的实施例中可注意到的，第一防马赛克层106及第二防马赛克层206是完整覆盖光学有效区域的单一防马赛克层。然而，本发明不限于此，且在其他实施例中，第一防马赛克层106及第二防马赛克层206可改变为条状形式。于图6A至图6D所示的实施例中将呈现实例。
图6A是显示根据本发明一实施例的设置在基板上的防马赛克层及多个条状电极的配置的示意图。于图6A的实施例中，第一防马赛克层106或第二防马赛克层206可包括在光学有效区域呈现数组配置的第一防马赛克条106a及第二防马赛克条206a。在本实施例中，防马赛克条(106a/206a)的宽度Wa大于每一个条状电极(104/204)之间的缝隙GP的宽度Wg。此外，防马赛克条(106a/206a)的中心线CL与每一个条状电极(104/204)之间的缝隙GP的中心线CL对准。也就是说，防马赛克条(106a/206a)覆盖每一个条状电极(104/204)之间的缝隙GP。
图6B是显示根据本发明另一实施例的设置在基板上的防马赛克层及多个条状电极的配置的示意图。图6B所示的实施例类似于图6A所示的实施例，因此使用相同的标号表示相同或相似组件，在此处将不重复其描述。图6A的实施例及图6B的实施例之间的差异在于层面的配置。更具体而言，于图6A中，防马赛克条(106a/206a)位于条状电极(104/204)上方，并具有绝缘层(110/210)夹在之间，且保护层(108/208)覆盖防马赛克条(106a/206a)。相较之下，于图6B中，防马赛克条(106a/206a)位于条状电极(104/204)下方，并具有绝缘层(110/210)夹在之间，其中没有设置保护层(108/208)。
图6C是显示根据本发明另一实施例的设置在基板上的防马赛克层及多个条状电极的配置的示意图。图6C所示的实施例类似于图6A所示的实施例，因此使用相同的标号表示相同或相似组件，在此处将不重复其描述。图6A的实施例与图6C的实施例之间的差异在于，图6C中，防马赛克条(106a/206a)的宽度Wa等于各条状电极(104/204)之间的缝隙GP的宽度Wg。需注意的是，在目前的实施例中，防马赛克条(106a/206a)的宽度Wa不能小于条状电极(104/204)之间的缝隙GP的宽度Wg。取而代之的，防马赛克条(106a/206a)的宽度Wa必须至少等于或大于条状电极(104/204)之间的缝隙GP的宽度Wg。
图6D是显示根据本发明另一实施例的设置在基板上的防马赛克层及多个条状电极的配置的示意图。图6D所示的实施例类似于图6C所示的实施例，因此使用相同的标号表示相同或相似组件，在此处将不重复其描述。图6C的实施例及图6D的实施例之间的差异在于层面的配置。更具体而言，于图6C中，防马赛克条(106a/206a)位于条状电极(104/204)上方，并具有绝缘层(110/210)夹在之间，且保护层(108/208)覆盖防马赛克条(106a/206a)。相较之下，于图6D中，防马赛克条(106a/206a)位于条状电极(104/204)下方，并具有绝缘层(110/210)夹在之间，其中没有设置保护层(108/208)。类似地，于图6D中，配置防马赛克条(106a/206a)使得其宽度Wa至少等于条状电极(104/204)的宽度Wg。
于图6A至图6D所示的实施例中，可以得知的是，防马赛克层(106/206)可采用条状构形，使得防马赛克条(106a/206a)的宽度至少等于条状电极(104/204)之间的缝隙GP的宽度。类似地，于图6A至图6D的实施例中，由于第一防马赛克条106a是设置在第一基板102及液晶层300之间，且第二防马赛克条206a是设置在第二基板202及液晶层300之间，因此，可弭除并平滑化由第一条状电极104及第二条状电极204产生的格状电场。如此一来，具有防马赛克条(106a/206a)的电控光学相位调变组件的光学相位变化可更好地仿效正常透镜的光学相位变化，且可得到更好的透镜影像质量。
图7是根据本发明一实施例的设置在基板上的多个条状电极及虚拟电极的上视示意图。图7所示的实施例类似于图1B及图1C所示的实施例，因此使用相同的标号表示相同或相似组件，在此处将不重复其描述。图7所示的实施例与图1B及图1C所示的实施例之间的差异在于，电控光学相位调变组件进一步包括与第一条状电极104相邻设置的第一虚拟电极103或与第二条状电极204相邻设置的第二虚拟电极203。在本实施例中，第一虚拟电极103及第二虚拟电极203是未连接到控制电路400的浮动电极。在某些实施例中，为了避免过度使用条状电极以及降低电控透镜的控制电路的成本，多个虚拟电极(103/203)可与条状电极(104/204)相邻设置以增强其偶合。
于图1A至图7所示的实施例中，第一条状电极104及第二条状电极204全都是直线形电极。然而，本发明不限于此，可基于需求改变第一条状电极104及第二条状电极204的形状设计。变形的条状电极的实例将显示于图8A至图8C的实施例中。
图8A是根据本发明一实施例的具有变形形状的多个条状电极的上视示意图。参照图8A，条状电极(104/204)不是直线形电极而是各自具有对称形状。在本实施例中，当基于条状电极(104/204)的中心线C1，条状电极(104/204)的左侧部分是右侧部分的直接镜像时，条状电极(104/204)可被称为「对称」。
图8B是根据本发明另一实施例的具有变形形状的多个条状电极的上视示意图。参照图8B，条状电极(104/204)不是直线形电极，并具有不对称形状。在本实施例中，当基于条状电极(104/204)的中心线C1，条状电极(104/204)的左侧部分与条状电极(104/204)的右侧部分具有不同形状时，条状电极(104/204)可被称为「不对称」。
图8C是根据本发明另一实施例的具有变形形状的多个条状电极的上视示意图。参照图8C，条状电极(104/204)不是直线形电极而是曲线形电极。
基于图8A至图8C所示的实施例，可以得知的是，条状电极(104/204)的形状未特别受到限制。举例来说，基于需求，每一个第一条状电极104可具有相同形状或不同形状，且每一个第二条状电极204可具有相同形状或不同形状。此外，参照来自图1A至图8C的实施例，应注意到第一条状电极104的配置可与第二条状电极204的配置相同或不同。举例而言，当第一条状电极104采用直线形状时，对于第二条状电极204而言，不必采用相同的直线形状。取而代之的，可基于设计需求个别改变第二条状电极204而采用直线形、曲线形，并且使其为对称或不对称的设计。
实验例
藉由执行以下实验例来证明本发明的电控光学相位调变组件可用来实现弭除并平滑化由条状电极产生的格状电场的效果，且得到更好的透镜影像质量。
具体而言，提供没有防马赛克层的常规电控光学相位调变组件及根据本发明图1A具有防马赛克层(106/206)的电控光学相位调变组件100A，并仿真及比较其电位。
图9A是根据本发明的一实验例的没有防马赛克层的常规电控光学相位调变组件的电位仿真结果。图9B是根据本发明的一实验例的具有防马赛克层的电控光学相位调变组件的电位仿真结果。如图9A所示，当电控光学相位调变组件不含有防马赛克层时，通过液晶层的电位呈现梯状形式的逐步变化。也就是说，没有防马赛克层的常规电控光学相位调变组件可产生影响透镜质量的格状光学相位差。相较之下，如图9B所示，当使用根据本发明图1A具有防马赛克层(106/206)的电控光学相位调变组件100A时，通过液晶层的电位变化可平滑化且可弭除格状光学相位差。
综上所述，在本揭露的电控光学相位调变组件中，由于第一防马赛克层是设置在第一基板及液晶层之间，及第二防马赛克层是设置在第二基板及液晶层之间，因此可弭除并平滑化由第一条状电极及第二条状电极产生的格状电场。如此一来，电控光学相位调变组件的光学相位变化可更好地仿效正常透镜的光学相位变化，且可得到更好的透镜影像质量。
对于本领域技术人员而言在不脱离本发明的范围或精神下，对本发明的结构进行各种修改及变化是显而易见的。鉴于上述情况，本发明旨在涵盖本发明的修改及变化，只要其落在以下申请专利范围及其等同物的范围内。

Claims (25)

1.一种电控光学相位调变组件，包括：
第一基板；
第二基板，相对于所述第一基板设置；
液晶层，设置在所述第一基板及所述第二基板之间，其特征在于，所述液晶层适于在光学有效区域中具有光学相位调变的效果；
多个第一条状电极，设置在所述第一基板及所述液晶层之间，其中每一所述多个第一条状电极的电压被独立地控制；
第一防马赛克层，设置在所述第一基板及所述液晶层之间；
第一绝缘层，设置在所述多个第一条状电极及所述第一防马赛克层之间，使得所述多个第一条状电极及所述第一防马赛克层彼此电性绝缘；
多个第二条状电极，设置在所述第二基板及所述液晶层之间，其中所述多个第一条状电极的延伸方向与所述多个第二条状电极的延伸方向相交，且每一所述多个第二条状电极的电压被独立地控制；
第一虚拟电极及第二虚拟电极，其中所述第一虚拟电极与所述多个第一条状电极相邻设置，且所述第二虚拟电极与所述多个第二条状电极相邻设置；
第二防马赛克层，设置在所述第二基板及所述液晶层之间；
第二绝缘层，设置在所述多个第二条状电极及所述第二防马赛克层之间，使得所述多个第二条状电极及所述第二防马赛克层彼此电性绝缘；以及
控制电路，与每一所述多个第一条状电极及每一所述多个第二条状电极电性连接。
2.如权利要求1所述的电控光学相位调变组件，其特征在于，进一步包括设置在所述液晶层的两侧上的配向层。
3.如权利要求1所述的电控光学相位调变组件，其特征在于，每一所述多个第一条状电极的宽度相同或不同，且每一所述多个第二条状电极的宽度相同或不同。
4.如权利要求1所述的电控光学相位调变组件，其特征在于，每一所述多个第一条状电极之间的缝隙的宽度相同或不同，且每一所述多个第二条状电极之间的缝隙的宽度相同或不同。
5.如权利要求1所述的电控光学相位调变组件，其特征在于，所述第一防马赛克层是设置在所述第一基板及所述多个第一条状电极之间，或是所述第一防马赛克层是设置在所述多个第一条状电极及所述液晶层之间。
6.如权利要求5所述的电控光学相位调变组件，其特征在于，当所述第一防马赛克层是设置在所述多个第一条状电极及所述液晶层之间时，所述电控光学相位调变组件进一步包括设置在所述第一防马赛克层及所述液晶层之间的保护层。
7.如权利要求1所述的电控光学相位调变组件，其特征在于，所述第二防马赛克层是设置在所述第二基板及所述多个第二条状电极之间，或是所述第二防马赛克层是设置在所述多个第二条状电极及所述液晶层之间。
8.如权利要求7所述的电控光学相位调变组件，其特征在于，当所述第二防马赛克层是设置在所述多个第二条状电极及所述液晶层之间时，所述电控光学相位调变组件进一步包括设置在所述第二防马赛克层及所述液晶层之间的保护层。
9.如权利要求1所述的电控光学相位调变组件，其特征在于，所述第一防马赛克层及所述第二防马赛克层是完整覆盖所述光学有效区域的单一防马赛克层。
10.如权利要求1所述的电控光学相位调变组件，其特征在于，所述第一防马赛克层及所述第二防马赛克层包括在所述光学有效区域呈现数组配置的第一防马赛克条及第二防马赛克条。
11.如权利要求10所述的电控光学相位调变组件，其特征在于，所述第一防马赛克条的宽度等于或大于每一所述多个第一条状电极之间的缝隙的宽度，及所述第二防马赛克条的宽度等于或大于每一所述多个第二条状电极之间的缝隙的宽度。
12.如权利要求1所述的电控光学相位调变组件，其特征在于，所述第一防马赛克层及所述第二防马赛克层的材料包括半导体或导体。
13.如权利要求1所述的电控光学相位调变组件，其特征在于，每一所述多个第一条状电极具有相同形状或不同形状，每一所述多个第二条状电极具有相同形状或不同形状，且所述多个第一条状电极的配置与所述多个第二条状电极的配置相同或不同。
14.一种电控光学相位调变组件，包括至少一个相位调变器，其特征在于，每一所述相位调变器包括：
第一基板；
第二基板，相对于所述第一基板设置；
液晶层，设置在所述第一基板及所述第二基板之间，所述液晶层适于在光学有效区域中具有光学相位调变的效果；
多个第一条状电极，设置在所述第一基板及所述液晶层之间，其中每一所述多个第一条状电极的电压被独立地控制；
第一虚拟电极，其中所述第一虚拟电极与所述多个第一条状电极相邻设置；
第一防马赛克层，设置在所述第一基板及所述液晶层之间；
第一绝缘层，设置在所述多个第一条状电极及所述第一防马赛克层之间，使得所述多个第一条状电极及所述第一防马赛克层彼此电性绝缘；
第二导电层，设置在所述第二基板及所述液晶层之间；
控制电路，与每一所述多个第一条状电极及所述第二导电层电性连接。
15.如权利要求14所述的电控光学相位调变组件，其特征在于，包括第一相位调变器及第二相位调变器，其中所述第二相位调变器堆栈在所述第一相位调变器上，且所述第一相位调变器的所述多个第一条状电极的延伸方向与所述第二相位调变器的所述多个第一条状电极的延伸方向相交。
16.如权利要求14项所述的电控光学相位调变组件，其特征在于，进一步包括设置在所述液晶层的两侧上的配向层。
17.如权利要求14所述的电控光学相位调变组件，其中每一所述多个第一条状电极的宽度相同或不同。
18.如权利要求14所述的电控光学相位调变组件，其特征在于，每一所述多个第一条状电极之间的缝隙的宽度相同或不同。
19.如权利要求14所述的电控光学相位调变组件，其特征在于，所述第一防马赛克层是设置在所述第一基板及所述多个第一条状电极之间，或是所述第一防马赛克层是设置在所述多个第一条状电极及所述液晶层之间。
20.如权利要求19所述的电控光学相位调变组件，其特征在于，当所述第一防马赛克层是设置在所述多个第一条状电极及所述液晶层之间时，所述电控光学相位调变组件进一步包括设置在所述第一防马赛克层及所述液晶层之间的保护层。
21.如权利要求14所述的电控光学相位调变组件，其特征在于，所述第一防马赛克层是完整覆盖所述光学有效区域的单一防马赛克层。
22.如权利要求14所述的电控光学相位调变组件，其特征在于，所述第一防马赛克层包括在所述光学有效区域呈现数组配置的第一防马赛克条。
23.如权利要求22所述的电控光学相位调变组件，其特征在于，所述第一防马赛克条的宽度等于或大于每一所述多个第一条状电极之间的缝隙的宽度。
24.如权利要求14所述的电控光学相位调变组件，其特征在于，所述第一防马赛克层的材料包括半导体或导体。
25.如权利要求14所述的电控光学相位调变组件，其特征在于，每一所述多个第一条状电极具有相同形状或不同形状。
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