CN111103707B - 电调控光学相位调制元件 - Google Patents

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Abstract

电调控光学相位调制元件包含第一基板、第二基板、液晶层、透明层以及第一补偿层。第二基板相对第一基板设置。液晶层位于第一基板与第二基板之间。透明层位于第一基板与液晶层之间。透明层具有第一部分以及第二部分。第一补偿层位于透明层的第一部分与第二部分之间。第一补偿层具有邻近该液晶层的一平坦表面。通过第一补偿层的设计，可减小不同位置的折射率差异而减少绕射效应，并且使邻近液晶层的表面变得平坦而进一步降低绕射效应。

Description

电调控光学相位调制元件
技术领域
本发明是关于一种电控光学相位调制元件。
背景技术
电调控光学相位调制器包含光电材料层(例如液晶材料)，光电材料层具有可随电场调整的折射率。通过适当设计电极形状，当特定电压施加于电极上时，可以使光电材料层的相位差分布足以实现各种光学效果。举例而言，光电材料层可模仿光学元件，例如透镜、光栅以及开关。
然而，在目前用于产生电场的电极设计下，由于电极以及电极间的间隙会导致不连续的折射率分布，而会有绕射效应。绕射效应会降低光学调制器的光学效率。更甚者，电极具有不平坦的表面形貌，而导致设置于此不平坦表面上的光电材料层可能有局部的折射率变化，而在整层的光电材料层引发折射率差异，这会增强绕射效应。因此，目前的光学调制器存在降低绕射效应的需求。
发明内容
根据本发明的部分实施方式，电调控光学相位调制元件包含第一基板、第二基板、液晶层、透明层以及第一补偿层。第二基板相对第一基板设置。液晶层位于第一基板与第二基板之间。透明层位于第一基板与液晶层之间。透明层具有第一部分以及第二部分。第一补偿层位于透明层的第一部分与第二部分之间。第一补偿层具有邻近该液晶层的一平坦表面。
于本发明的部分实施方式中，第一补偿层的平坦表面与透明层邻近液晶层的表面共平面。
于本发明的部分实施方式中，电调控光学相位调制元件还包含第二补偿层，位于第一补偿层以及透明层上。
于本发明的部分实施方式中，第一补偿层具有邻近第二补偿层的一层，第一补偿层的层是由不同于第二补偿层的材料所制成。
于本发明的部分实施方式中，第一补偿层具有邻近第二补偿层的一层，第一补偿层的层是由相同于第二补偿层的材料所制成。
于本发明的部分实施方式中，第一补偿层以及第二补偿层具有一介面于其中，该介面与该透明层邻近液晶层的表面共平面。
于本发明的部分实施方式中，透明层的第一部分的表面以及透明层的第二部分的表面共平面。
于本发明的部分实施方式中，第一补偿层包含多个层，第一补偿层的层的至少二个具有不同的折射率。
于本发明的部分实施方式中，透明层是由导电材料所制成。
于本发明的部分实施方式中，在一应用波长范围内，第一补偿层与透明层的折射率差异小于0.1。
于本发明的部分实施方式中，第一基板具有第一区域以及第二区域，透明层位于第一区域且不位于第二区域，电调控光学相位调制元件在第一区域的反射率以及电调控光学相位调制元件在第二区域的反射率之间的差异小于0.1。
于本发明的部分实施方式中，电调控光学相位调制元件还包含图案化透明导电层，位于透明层与第一基板之间，其中图案化透明导电层具有第一电极以及第二电极，第一电极与第二电极被一间隙分隔开来，且透明层的第一部分与第二部分分别位于图案化透明导电层的第一电极以及第二电极上。
于本发明的部分实施方式中，在一应用波长范围内，第一补偿层以及图案化透明导电层的折射率差异小于0.1。
于本发明的部分实施方式中，第一基板具有第一区域以及第二区域，图案化透明导电层位于第一区域且不位于第二区域，电调控光学相位调制元件在第一区域的反射率以及电调控光学相位调制元件在第二区域的反射率之间的差异小于0.1。
于本发明的部分实施方式中，电调控光学相位调制元件还包含防马赛克层，位于液晶层与第一基板之间。
于本发明的部分实施方式中，电调控光学相位调制元件还包含对向透明导电层，位于该第二基板与该液晶层之间。
基于以上讨论，通过减小不同位置的折射率差异，减少绕射效应。通过使邻近液晶层的表面变得平坦，来进一步降低绕射效应。
应了解到，前述概略的描述以及以下详细的描述为范例性，且意图提供申请专利范围的揭露进一步的说明。
附图说明
图1为依据本揭露的第一实施方式的电调控光学相位调制元件的剖面示意图；
图2A至图2C绘示根据多种实施方式的图案化透明导电层的上视图；
图3A至图3G为本揭露的部分实施方式的电调控光学相位调制元件的制作方法于各个阶段的剖面示意图；
图4为依据本揭露的第二实施方式的电调控光学相位调制元件的剖面示意图；
图5为依据本揭露的第三实施方式的电调控光学相位调制元件的剖面示意图；
图6为依据本揭露的第四实施方式的电调控光学相位调制元件的剖面示意图；
图7为依据本揭露的第五实施方式的电调控光学相位调制元件的剖面示意图；
图8为依据本揭露的第六实施方式的电调控光学相位调制元件的剖面示意图；
图9为依据本揭露的第七实施方式的电调控光学相位调制元件的剖面示意图；
图10为依据本揭露的第八实施方式的电调控光学相位调制元件的剖面示意图。
具体实施方式
以下将以附图揭露本发明的多个实施方式，为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些实务上的细节不应用以限制本发明。也就是说，在本发明部分实施方式中，这些实务上的细节是非必要的。此外，为简化附图起见，一些已知惯用的结构与元件在附图中将以简单示意的方式为之。
图1为依据本揭露的第一实施方式的电调控光学相位调制元件100的剖面示意图。电调控光学相位调制元件100包含第一基板110、第二基板120、液晶层130、透明层140’、补偿层150’、补偿层160以及控制器170(参照图2A-2C)。
第一基板110与第二基板120相对设置。第一基板110与第二基板120可以是刚性以及/或可挠性基板。举例而言，第一基板110与第二基板120由适当透明绝缘材料所制成，例如玻璃、石英或聚合物材料。液晶层130位于第一基板110与第二基板120之间。在本揭露的部分实施方式中，液晶层130的材料包含胆固醇液晶(cholesteric liquid crystals)、高分子分散液晶(polymer-dispersed liquid crystals)、蓝相液晶(blue-phase liquidcrystals)或向列型液晶(nematic liquid crystals)。然而，本揭露不限于此，也可以使用其他适当液晶材料。
透明层140’位于第一基板110与液晶层130之间。在此第一实施方式中，透明层140’也可以称为图案化透明导电层140’。图案化透明导电层140’可由适当透明导电材料制成，例如氧化铟锡(indium tin oxide；ITO)或氧化锡锑(antimony tin oxide；ATO)。详细而言，本实施方式中，图案化透明导电层140’的穿透率设计为大于60％，更佳地，大于80％。或者，在其他实施方式中，图案化透明导电层140’可由半透明电极所制成。图案化透明导电层140’可具有多个部分(例如电极141～144)，其可例如经由间隙GA互相分隔开来。在部分实施方式中，电极141～144的表面互相共平面且称为表面140TS。
补偿层150’位于图案化透明导电层140’的相邻两个部分(例如电极141～144)之间。举例而言，补偿层150’填满电极141与142之间的间隙GA、电极142与143之间的间隙GA以及电极143与144之间的间隙GA的至少一者。设计补偿层150’，以使补偿层150’在应用波长范围内的折射率与图案化透明导电层140’在应用波长范围内的折射率之间的差异小于0.1。经由此设计，从电极141至电极144的折射率保持实质相同的。换句话说，在多个不同的位置上，图案化透明导电层140’与补偿层150’的组合具有实质相同的等效折射率(effective refractive index)。经由此设计，可以降低或消除因电极141～144以及间隙GA的折射率差异引发的绕射效应。
举例而言，当电调控光学相位调制元件100在590纳米的波段运作时，图案化透明导电层140’的折射率为大约1.9，且补偿层150’的折射率被设计为在590纳米的波段时在1.8至2范围内。在部分实施方式中，取决于实际应用，此应用波长范围可以从300纳米至1570纳米。举例而言，当此电调控光学相位调制元件100是针对人眼使用时，例如用于显示器或液晶透镜时，此应用波长范围可以是可见光波段(例如400纳米至700纳米)。或者，当此电调控光学相位调制元件100与光纤一起使用时，此应用波长范围可以是光学通讯波段(例如850纳米至1550纳米)。
更甚者，补偿层150’具有邻近液晶层130的一平坦表面150TS。补偿层150’的平坦表面150TS与图案化透明导电层140’的表面140TS共平面。在部分实施方式中，可以选择地在补偿层150’的平坦表面150TS以及图案化透明导电层140’的表面140TS上形成补偿层160，而具有一平坦表面160TS。经由这些平坦表面的设置，液晶层130的分子分布免于被图案化透明导电层140’的表面形貌影响，而使得液晶层130的折射率不会因图案化透明导电层140’的表面形貌而有局部变化。因此，绕射效应不会被图案化透明导电层140’的表面形貌影响而增强。
本文中使用的术语“共平面”具有关于液晶元件应用的相对涵义。举例而言，如果液晶元件可以承受5纳米的阶梯高度差，则它是共平面的。举例而言，如果第一表面(例如平坦表面150TS)与第二表面(例如表面140TS)之间的高度差小于5纳米，则第一表面和第二表面(例如表面140TS和150TS)是共平面的。术语“共平面”还可以表示从第一表面(例如平坦表面150TS)到第二表面(例如，表面140TS)是实质平顺的转变，没有生硬的阶梯形状。此平顺的过转变可以粗略地定义为没有锐角的表面，以增强液晶元件的可靠度。
补偿层150’以及160可由适当透明介电材料形成，例如Ta2O5、TiO2以及SiO2。补偿层150’以及160的材料可以是相同的或不同的。于本实施方式中，补偿层150’以及160的穿透率设计为大于60％，更佳地，大于80％。在部分实施方式中，不同于补偿层150’，补偿层160具有均匀的厚度，且补偿层160的折射率设计可无关于电极141～144的折射率。补偿层160的折射率可以针对电极141～144以及液晶层130之间的折射率不匹配而设计，且在应用波长范围内，此补偿层160的折射率以及电极141～144的折射率差异可以大于0.1。
在本实施方式中，设计图案化透明导电层140’以及液晶层130，使液晶层130在各个不同位置的等效折射率会随着施加于图案化透明导电层140’上的电压而变化。在本揭露的部分实施方式中，控制器170(参照图2A至2C)电性连接图案化透明导电层140’的电极141～144的至少一个。控制器170(参照图2A至2C)可提供电极141～144适当的电压，且经由控制电场分布，可以操作液晶层130以在光学主动区内有期望的效果，例如透镜效果或绕射光栅效果。
图2A至图2C绘示根据多种实施例的图案化透明导电层140’的上视图。同时参考图1与图2A至图2C。举例而言，如同图2A与图2B所示，电极141～144可以是条状的。条状电极141～144可用以控制相位延迟并实现棱镜或柱状透镜。如同图2A所示，条状电极141～144可以彼此断开，使得控制器170分别提供电极141～144合适的电压。在部分其他实施方式中，如图2B所示，条状电极141～144中的至少两个通过主干电极145连接到控制器170，使得控制器170向电极141～144提供相同的电压。
在部分实施例中，如同图2C所示，电极141～144是圆形，以提供透镜效果且实现液晶透镜。如同图2C所示，电极141与144是相连的，电极142与143是相连的，且电极141与144不连接电极142与143。在部分实施例中，控制器170经由连接线CL提供电极141与144第一电压，提供电极142与143第二电压，第二电压大于第一电压，如此一来，可以产生一不均匀电场，且液晶层130的相位差分布可以模仿透镜的相位差分布。
值得注意的是，图中所示的图案化透明导电层140’的图案或电极141～144的设置不应限制本揭露的范围；图案化透明导电层140’可以根据实际需求而设计。
在部分实施方式中，控制器170可以是适当的软体或硬体。举例而言，控制器170可以是特殊应用集成电路(application-specific integrated circuit；ASIC)、进阶精简指令集机器(advanced RISC machine；ARM)、中央处理器(central processing unit；CPU)、单个集成电路装置或其他适用于进行计算或执行指令的装置。这些列举的装置不应限制本揭露的范围。
再回到图1。电调控光学相位调制元件100可选择地包含对向透明导电层180，位于第二基板120与液晶层130之间。对向透明导电层180可由与图案化透明导电层140’相同的材料所制成。对向透明导电层180可由适当透明导电材料所制成，例如氧化铟锡或氧化锡锑。在部分其他实施方式中，可以省略对向透明导电层180。
在部分实施方式中，第一基板110具有第一区域A1以及第二区域A2，透明层140’位于第一区域A1且不位于第二区域A2，且第一区域A1与第二区域A2皆在电调控光学相位调制元件100的一光学主动区内。在部分实施方式中，电调控光学相位调制元件100在第一区域A1的反射率以及电调控光学相位调制元件100在第二区域A2的反射率之间的差异小于0.1。举例而言，在本实施方式中，基板110与120、液晶层130、透明层140’、补偿层150’、补偿层160、对向透明导电层180以及其他层体(例如配向层)的组合在不同位置(例如区域A1与A2)的反射率的差异小于0.1。
图3A至图3G为本揭露的部分实施方式的电调控光学相位调制元件的制作方法于各个阶段的剖面示意图。
参照图3A，透明导电层140设置在第一基板110上。如前所述，透明导电层140由合适的透明导电材料制成，例如氧化铟锡或氧化锡锑。其后，在透明导电层140上涂覆光阻层PL。光阻层PL可包含正型光阻或负型光阻。举例而言，光阻层PL可以由光敏有机材料制成，例如聚合物。
参照图3B，接着，在光阻层PL上或上方形成图案化遮罩PM，并遮蔽光阻层PL的一部分(例如遮蔽区域PL2)。通过光阻层PL的配置，光阻层PL的未遮蔽区域PL1暴露于光线，而光阻层PL的遮蔽区域PL2不会被光线照射。
参照图3C，然后将显影剂施加到光阻层PL上。在正型光阻的情况下，光阻层PL被光降解，并且显影剂将溶解掉光阻层PL的未遮蔽区域PL1(参见图3B)，留下光阻层PL的遮蔽区域PL2(参见图3B)。剩余的光阻层PL(即图3B中的光阻层PL的遮蔽区域PL2)具有开口PLO，而露出透明导电层140的部分。
参照图3D，施加蚀刻剂以蚀刻掉透明导电层140的外露部分(参见图3C)，使得透明导电层140(参考图3C)被图案化为图案化的透明导电层140’。图案化透明导电层140’包含保留部分141～144，并且间隙GA形成在部分141～144之间。光阻层PL对蚀刻剂的蚀刻抗性高于透明导电层140’的抗蚀刻性。由于光阻层PL的保护，图案化的透明导电层140’(即部分141～144)保持未变的。值得注意的是，光阻层PL也保持在图案化透明导电层140’上，而图案化透明导电层140’的间隙GA和光阻层PL的开口PLO露出第一基板110的部分。
参考图3E，在图3D所示的结构上共形地形成补偿层150。于此，由于图案化透明导电层140’的存在，将要形成补偿层150于其上的表面是不平顺的。因此，补偿层150分别在光阻层PL具有第一部分150A以及第二部分150B，第一部分150A分别位于间隙GA中，第二部分150B位于光阻层PL上。
在部分实施方式中，补偿层150的厚度被调整为实质上等同于间隙GA的深度，使得补偿层150的第一部分150A的表面150TS与图案化透明导电层140’的表面140TS共平面。然而，不应该以此限制本揭露的范围，在部分其他实施例中，补偿层150的厚度可以与间隙GA的深度不同，使得补偿层150可以满溢出间隙GA或者不填满间隙GA。
参考图3F，从图案化透明导电层140’上剥离光阻层PL，因此也去除其上的补偿层150的第二部分150B。补偿层150的第一部分150A保持不变的，并且在后文中也称为补偿层150’。
在补偿层150的厚度被精准地调整为实质等同于间隙GA的深度的部分实施方式中，补偿层150’的表面150TS与图案化透明导电层140’的表面140TS共面。
在补偿层150的厚度不同于间隙GA的深度的部分其他实施方式中，可以可选择地进行化学机械研磨(chemical-mechanical polish；CMP)制程以平坦化补偿层150’的表面150TS与图案化透明导电层140’的表面140TS。
参考图3G，补偿层160可以共形地形成在图3F所示的结构上。补偿层150’和160处于重叠关系。在部分实施方式中，由于补偿层150’的表面150TS与图案化透明导电层140的表面140TS共平面，因此在其上形成的补偿层160也具有平坦表面160TS。
每一补偿层150’和160中可以包含一或多个层，并且补偿层150’和160的每个层可以包含相同或不同的材料。举例而言，补偿层150’和160的层的材料可以是Ta2O5、TiO2和SiO2。在部分实施方式中，补偿层150’和160由相同的材料制成。在部分其他实施方式中，补偿层150’和160由不同材料制成。
在部分实施方式中，由于补偿层150’和160以不同的步骤形成，因此在补偿层150’和160之间可以存在介面S1。介面S1可以与图案化透明导电层140’的表面共平面。在补偿层150’和160由相同材料制成的部分实施方式中，可能不容易察觉到它们之间的介面。在补偿层150’和160由不同材料制成的部分实施方式中，可以容易地察觉到它们之间的介面S1。值得注意的是，补偿层160的配置不是必需的，并且在部分其他实施方式中，可以省略补偿层160。
图4为依据本揭露的第二实施方式的电调控光学相位调制元件100的剖面示意图。第二实施方式类似于图1的第一实施方式，并且第二实施方式与图1的第一实施方式之间的区别在于：第二实施方式的补偿层150’包含多个层152～156。为了更好地说明，在本文中，图案化透明导电层140的折射率可以称为nito。于此，层152～156在应用波长范围内的有效折射率实质上等于nito，容许偏差为0.1。在进一步的实施方案中，容许偏差可小于0.1，例如为0.08或0.05。也就是说，层152～156在应用波长范围内的有效折射率在(nito-0.1)至(nito+0.1)的范围内。在部分其他实施方式中，在应用波长范围内每个层152～156的折射率在(nito-0.1)至(nito+0.1)的范围内。
在部分实施方式中，为了折射率匹配，层152～156和补偿层160可以由不同的材料制成。在部分实施方式中，层152～156和补偿层160的折射率可以从第一基板110朝向液晶层130逐渐减小。或者，在部分实施方式中，层152～156和补偿层160的折射率可以从第一基板110朝向液晶层130逐渐增大。在部分其他实施方式中，补偿层150’的层152～156中的至少一个可以具有与补偿层160的材料相同的材料。在部分实施方式中，补偿层150’邻近补偿层160的一层(例如层156)是由相同于补偿层160的材料所制成，其中的介面S1可能是难以察觉的。在部分实施方式中，补偿层150’邻近补偿层160的一层(例如层156)是由不同于补偿层160的材料所制成，而可以容易地察觉它们之间的介面S1。本实施方式的其他细节与上述实施方式类似，此处不再赘述。
图5为依据本揭露的第三实施方式的电调控光学相位调制元件100的剖面示意图。第三实施方式类似于图1的第一实施方式，并且图1的第三实施方式与第一实施方式的区别在于：在第三实施方式中，对向透明导电层180被图案化并称为对向透明导电层180’，并且电调控光学相位调制元件100还包含在基板120上的另一补偿层150”。
详细而言，图案化透明导电层180’可以具有彼此间隔开的部分(即电极181～184)。补偿层150”位于图案化透明导电层180’的两个相邻部分(即电极181～184)之间。如同补偿层150’的结构，补偿层150”具有表面150TS，其与电极181～184的表面180TS共平面，从而提供平坦的表面形貌。在部分实施方式中，可选择地，在补偿层150”的平坦表面150TS和图案化透明导电层180’的表面180TS上形成另一补偿层160，因此具有平坦表面160TS。基板120上的元件(例如补偿层150”和补偿层160)的结构和材料配置与基板110上的元件(例如，补偿层150’和补偿层160)的结构和材料配置实质相同，因此在此不再重复。第三实施例的其他细节与前述相似，在此不再重复。
图6为依据本揭露的第四实施方式的电调控光学相位调制元件100的剖面示意图。第四实施方式类似于图1的第一实施方式，第四实施方式与图1的第一实施方式的不同之处在于：在第四实施方式中，省略了补偿层160，并且补偿层150’的表面150TS是平坦的且与图案化透明导电层140邻近液晶层130的表面140TS共平面。第四实施方式的其他细节与上述相似，在此不再赘述。
图7为依据本揭露的第五实施方式的电调控光学相位调制元件100的剖面示意图。第五实施方式类似于图1的第一实施方式，第五实施方式与图1的第一实施方式的不同之处在于：在第五实施方式中，电调控光学相位调制元件100还包含防马赛克层192，由介电质或半导体材料制成。举例而言，防马赛克层192可以包含含金属的化合物，例如钛、锌、锡或铟的氧化物。防马赛克层192位于液晶层130和补偿层150’之间。防马赛克层192可以使电极141～144产生的电场平滑，从而实现更好的性能，例如更好的透镜效果。
在本实施方式中，防马赛克层192是完全覆盖光学主动区域的单个层体。然而，本揭露不限于此，且在部分其他实施方式中，可以根据电极141～144的图案来图案化防马赛克层192。举例而言，防马赛克层192可以被图案化成条纹形式或圆形形式。本实施方式的其他细节与上述相似，在此不再赘述。
图8为依据本揭露的第六实施方式的电调控光学相位调制元件100的剖面示意图。第六实施方式与图1的第一实施方式类似，第六实施方式与图1的第一实施方式的不同之处在于：在第六实施方式中，电调控光学相位调制元件100还包含：防马赛克层192。防马赛克层192位于第一基板110和补偿层150’之间。防马赛克层192的材料和功能可以与前述四实施方式中的相同。本实施方式的其他细节与前面提到的相似，这里不再重复。
图9为依据本揭露的第七实施方式的电调控光学相位调制元件200的剖面示意图。电调控光学相位调制元件100包含第一基板210、第二基板220、液晶层230、图案化透明导电层240、透明层250、补偿层260和控制器(未示出)。如在第一实施方式中提到的，第一基板210和第二基板120彼此相对。液晶层230位于第一基板210和第二基板220之间。图案化透明导电层240位于液晶层230和第一基板210之间。通过控制电场分布，可以操作液晶层230以在光学主动区中具有期望的效果，例如透镜效应或绕射光栅效应。
在本实施方式中，透明层250位于液晶层230与图案化透明导电层240之间。透明层250的透光率可设计为大于60％，较佳地大于80％。透明层250可以具有与图案化透明导电层240的表面形貌对应的表面形貌。举例而言，当图案化透明导电层240具有电极241～244时，透明层250具有对应于电极241～244的部分254b。在部分实施方式中，电极241～244的表面彼此共平面且称为表面240TS，部分254b的表面彼此共平面且被称为表面254TS。于此，透明层250可以共形地形成在图案化透明导电层240上，使得电极241～244之间的间隙GB可以具有与部分254b之间的间隙R1的深度相同的深度。然而，在部分其他实施方式中，透明层250可以不是共形地形成的，因此间隙GB和间隙R1可以具有不同的深度。
补偿层260位于透明层250的两个相邻部分(即部分254b)之间。举例而言，补偿层260填满部分254b之间的间隙R1中的至少一个。设计补偿层260，以使补偿层260在应用波长范围内的折射率与图案化透明导电层240在应用波长范围内的折射率之间的差异小于0.1。经由此设计，从电极241到电极244的折射率保持实质相同的。换句话说，在多个不同的位置上，图案化透明导电层240、透明层250和补偿层260的组合具有实质相同的等效折射率。经由该配置，可以减轻或消除由电极241～244和间隙GB的折射率差异引起的绕射效应。
更甚者，补偿层260具有邻近液晶层230的平坦表面260TS。平坦表面260TS与透明层250的部分254b邻近液晶层230的表面254TS共平面。通过此配置，防止液晶层230的分子分布受到图案化透明导电层240的表面形貌的影响，使得液晶层230的折射率不会因图案化透明导电层240的表面形貌而有局部变化。因此，图案化透明导电层240的表面形貌不会增强绕射效果。
如前所述，如果第一表面(例如平坦表面254TS)与第二表面(例如表面260TS)之间的高度差小于5纳米，则第一表面和第二表面(例如表面254TS和260TS)是共平面的。
在部分实施方式中，透明层250可包含多个层，其可由相同或不同的材料制成。举例而言，于此，透明层250具有中间层252和254，它们共形地形成在图案化的透明导电层240上。详细而言，中间层252具有位于电极241～244之间的第一部分252a以及位于电极241～244上的第二部分252b。第一部分252a将两个相邻的第二部分252b彼此连接，并且第一部分252a和第二部分252b可以具有相同的厚度。中间层254共形地形成在中间层252上，其中中间层254具有位于第二部分252b之间的第一部分254a和位于第二部分252b上方的第二部分254b。第一部分254a将两个相邻的第二部分254b彼此连接，并且第一部分254a和第二部分254b可以具有相同的厚度。中间层252和254可以由合适的透明介电材料制成，例如Ta2O5、TiO2和SiO2。在部分实施方式中，每个中间层252和254的穿透率设计为大于60％，较佳地大于80％。
在部分实施方式中，电调控光学相位调制元件200包含在表面260TS和表面254TS上的补偿层270，因此具有与液晶层230相邻的平坦表面270TS。每个补偿层260和270可以包含一或多个层，并且补偿层260和270的每个层可以包含相同或不同的材料。在部分实施方式中，补偿层260和270由相同的材料制成。在部分实施方式中，补偿层260和270由不同材料制成。举例而言，补偿层260可以包含由不同材料制成的层262～266。
在本实施方式中，补偿层260和270以及中间层252和254可以通过化学气相沉积(chemical vapor deposition；CVD)、物理气相沉积(physical vapor deposition；PVD)、涂覆或其他合适的沉积制程形成。中间层252和254可以由前述合适的介电材料制成。中间层252和254可以由相同或不同的材料制成。形成补偿层260和270的方法类似于图3A-3G所示的方法，在此不再赘述。
第一基板210、第二基板220、液晶层230和图案化透明导电层240的结构和材料与图1的第一实施方式中的第一基板110、第二基板120、液晶层130以及图案化透明导电层140相同，在此不再赘述。补偿层260和270的材料与图1的第一实施方式中的补偿层150’和160相同，在此不再赘述。
在部分实施方式中，第一基板210具有第一区域A1和第二区域A2，图案化透明导电层240位于第一区域A1，第二区域A2未图案化透明导电层240，第一区域A1与第二区域A2皆在电调控光学相位调制元件100的一光学主动区内。在部分实施方式中，电调控光学相位调制元件100在第一区域A1的反射率以及电调控光学相位调制元件100在第二区域A2的反射率之间的差异小于0.1。举例而言，在本实施方式中，基板210和220、液晶层230、图案化透明导电层240、透明层250、补偿层260、补偿层270、对向透明导电层280以及其他层(例如配向层)的组合在不同位置(例如区域A1和A2)的反射率的变化量小于0.1。本实施方式的其他细节与上述相似，在此不再赘述。
图10为依据本揭露的第八实施方式的电调控光学相位调制元件200的剖面示意图。第八实施方式类似于图9的第七实施方式，第八实施方式与图9的七个实施方式的不同之处在于：在第八实施方式中，对向透明导电层280被图案化，并且电调控光学相位调制元件200还包含基板220上的透明层250’和补偿层260’。
详细而言，图案化透明导电层280可以具有彼此间隔开的部分(即电极281～284)。透明层250’具有对应于电极281～284的部分254b。补偿层260’位于透明层250的两个相邻部分(即部分254b)之间。补偿层260’的平坦表面260TS与透明层250的部分254b邻近的液晶层230的表面254TS共平面。在部分实施方式中，可选择地，在补偿层260’的平坦表面260TS和透明层250’的表面254TS上形成另一补偿层270，因此具有平坦表面270TS。基板220上的元件(例如透明层250’、补偿层260’和补偿层270)的结构和材料配置与基板210上的元件(例如透明层250、补偿层260和补偿层270)的结构和材料配置实质相同，于此不再重复。本实施方式的其他细节与前述的相似，于此不再重复。
基于以上讨论，可以看出本揭露明提供了液晶装置的多个优点。然而，应该理解，其他实施方式可以提供额外的优点，并且并非所有优点都必须在此公开，并且并非所有实施方式都需要特定优点。本案的优点之一是通过减小不同位置的有效折射率差异来减少绕射效应。本案的另一个优点是通过使邻近液晶层的表面变得平坦，来进一步降低绕射效应。
于本揭露的部分实施方式中，虽然本揭露已以多种实施方式揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟悉此技艺者，在不脱离本揭露的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本揭露的保护范围当视所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (11)

1.一种电调控光学相位调制元件，其特征在于，包含：
一第一基板；
一第二基板，相对该第一基板设置；
一液晶层，位于该第一基板与该第二基板之间；
一图案化透明导电层，位于该第一基板与该液晶层之间，其中该图案化透明导电层具有一第一电极以及一第二电极，该第一电极与该第二电极分隔开来；
一透明介电层，位于该图案化透明导电层与该液晶层之间，其中该透明介电层具有一第一部分、一第二部分以及一第三部分连接于该透明介电层的该第一部分以及该第二部分之间，该透明介电层的该第一部分以及该第二部分分别位于该图案化透明导电层的该第一电极以及该第二电极上，该透明介电层的该第三部分至少位于该第一电极与该第二电极之间；以及
一第一补偿层，位于该透明介电层的该第一部分与该第二部分之间，其中该第一补偿层具有邻近该液晶层的一平坦表面，且该第一补偿层的该平坦表面与该透明介电层邻近该液晶层的一表面共平面。
2.根据权利要求1所述的电调控光学相位调制元件，其特征在于，还包含：
一第二补偿层，位于该第一补偿层以及该透明介电层上。
3.根据权利要求2所述的电调控光学相位调制元件，其特征在于，其中该第一补偿层具有邻近该第二补偿层的一层，该第一补偿层的该层是由不同于该第二补偿层的材料所制成。
4.根据权利要求2所述的电调控光学相位调制元件，其特征在于，其中该第一补偿层具有邻近该第二补偿层的一层，该第一补偿层的该层是由相同于该第二补偿层的材料所制成。
5.根据权利要求2所述的电调控光学相位调制元件，其特征在于，其中该第一补偿层以及该第二补偿层具有一介面于其中，该介面与该透明介电层邻近该液晶层的一表面共平面。
6.根据权利要求1所述的电调控光学相位调制元件，其特征在于，其中该透明介电层的该第一部分的一表面以及该透明介电层的该第二部分的一表面共平面。
7.根据权利要求1所述的电调控光学相位调制元件，其特征在于，其中该第一补偿层包含多个层，该第一补偿层的所述多个层的至少二个具有不同的折射率。
8.根据权利要求1所述的电调控光学相位调制元件，其特征在于，其中在一应用波长范围内，该第一补偿层以及该图案化透明导电层的折射率差异小于0.1。
9.根据权利要求1所述的电调控光学相位调制元件，其特征在于，其中该第一基板具有一第一区域以及一第二区域，该图案化透明导电层位于该第一区域且不位于该第二区域，该电调控光学相位调制元件在该第一区域的一反射率以及该电调控光学相位调制元件在该第二区域的一反射率之间的差异小于0.1。
10.根据权利要求1所述的电调控光学相位调制元件，其特征在于，还包含：
一防马赛克层，位于该液晶层与该第一基板之间。
11.根据权利要求1所述的电调控光学相位调制元件，其特征在于，还包含：
一对向透明导电层，位于该第二基板与该液晶层之间。
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