CN113721392A - 一种硅基液晶装置 - Google Patents

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Abstract

本申请实施例公开了一种硅基液晶装置，用于灵活调整两个像素之间的横向电场，以灵活处理边缘场效应，从而提高LCOS芯片的性能。本申请实施例包括：第一电极层、第二电极层以及位于M个第一电极与N个第二电极之间的液晶层；第一电极层包括M个第一电极，第二电极层包括N个第二电极，其中，M和N均为大于1的正整数；该M个第一电极、该N个第二电极及二者之间的液晶层构成K个像素，其中，一个像素对应一个第一电极和一个第二电极，K为大于1的正整数；对K个像素中的任一像素，其对应的第一电极的电压大于其对应的第二电极的电压。

Description

一种硅基液晶装置
技术领域
本申请实施例涉及通信技术领域，尤其涉及一种硅基液晶装置。
背景技术
光通信(Optical Communication)是以光为载波的通信方式。作为光通信中的重要通信设备，可重构光分插复用器(Reconfigurable Optical Add-Drop Multiplexer，ROADM)用于上载或下载特定波长的光，其中，实现该功能的主要器件是波长选择开关(Wavelength Selective Switch，WSS)。
波长选择开关包括硅基液晶(Liquid Crystal on Silicon，LCOS)芯片，该LCOS芯片用于对入射光的相位进行调制，以使得光发生衍射。具体地，LCOS芯片包括两个电极层和位于两个电极层之间的液晶层，其中一个电极层为公共电极，另一个电极层包括多个像素电极。液晶层中的液晶分子能够对入射光的相位进行调制，以使得光发生衍射。而像素电极与公共电极之间的电压差能够改变液晶层中液晶分子的偏移角度，偏移角度的改变会使得液晶分子的折射率发生改变，从而可以改变对入射光的相位调制程度。
其中，像素电极、公共电极以及二者之间的液晶层构成一个像素，像素电极与公共电极之间的电压差也可以叫做像素的电压差。若相邻的两个像素的电压差不同，则会在这两个像素之间形成横向电场，该横向电场也会影响液晶分子的偏移角度，从而会影响对光的相位调制程度。这种现象也叫边缘场效应。该边缘场效应能够影响LCOS芯片的性能，进而会影响波长选择模块的性能，例如边缘场效应会使得波长选择模块产生串扰。
因此需要对边缘场效应进行处理，以提高LCOS芯片的性能。
发明内容
本申请实施例提供了一种硅基液晶装置，能够灵活调整两个像素之间的横向电场，以灵活处理边缘场效应，从而提高LCOS芯片的性能。
本申请实施例第一方面提供了一种硅基液晶装置，包括：第一电极层、液晶层和第二电极层。
第一电极层和第二电极层可以平行设置，液晶层位于第一电极层和第二电极层之间。
第一电极层包括M个第一电极，第二电极层包括N个第二电极，其中，M和N均为大于1的正整数。
M个第一电极、N个第二电极及M个第一电极与N个第二电极之间的液晶层构成K个像素，其中，每个像素对应一个第一电极和一个第二电极，K为大于1的正整数。
K个像素中的任一像素对应的第一电极的电压大于对应的第二电极的电压。
由于在K个像素中的任一像素对应的第一电极的电压大于对应的第二电极的电压的情况下，对于任意两个相邻的像素，既可以通过调整这两个像素中第一电极之间的电压差，来调整这两个相邻像素之间的横向电场，也可以通过调整这两个像素中第二电极之间的电压差，来调整这两个相邻像素之间的横向电场；因此本申请实施例可以灵活调整两个像素之间的横向电场，以灵活处理边缘场效应，从而提高LCOS芯片的性能。
基于第一方面，本申请实施例提供了第一方面的第一种实施方式，M个第一电极中存在两个相邻且电压不相等的第一电极；
N个第二电极中存在两个相邻且电压不相等的第二电极。
其中，两个相邻的第一电极所属的像素可以与两个相邻的第二电极所属的像素相同，两个相邻的第一电极所属的像素也可以与两个相邻的第二电极所属的像素不同。
在该实施方式中，在第一电极层中，控制至少两个相邻的第一电极的电压差不为零，并且，在第二电极层中，控制至少两个相邻的第二电极的电压差不为零，从而实现对硅基液晶装置中的横向电场进行调整。
基于第一方面的第一种实施方式，本申请实施例提供了第一方面的第二种实施方式，K个像素包括相邻的第一像素和第二像素，第一像素和第二像素可以用于对同一波长的光的相位进行调制，也可以用于对不同波长的光的相位进行调制。
第一像素对应的第一电极与第二像素对应的第一电极相邻且电压不相等；
第一像素对应的第二电极与第二像素对应的第二电极相邻且电压不相等。
在该实施方式中，对于相邻的第一像素和第二像素，控制这两个像素中第一电极的电压不相等，同时控制这两个像素中第二电极的电压不相等，以实现对第一像素和第二像素之间的横向电场进行调整。
基于第一方面的第二种实施方式，本申请实施例提供了第一方面的第三种实施方式，第一像素和第二像素用于对同一波长的光的相位进行调制。
其中，第一像素可以对应同一光栅周期，也可以属于不同光栅周期。
在该实施方式中，通过控制这两个像素中第一电极的电压不相等，同时控制这两个像素中第二电极的电压不相等，以实现对调制同一波长的光的两个像素之间的横向电场的调整。
基于第一方面的第三种实施方式，本申请实施例提供了第一方面的第四种实施方式，第一像素和第二像素对应同一光栅周期。
在该实施方式中，通过控制第一像素对应的第一电极与第二像素对应的第一电极之间的电压差，且控制第一像素对应的第二电极与第二像素对应的第二电极之间的电压差，可以对一个光栅周期内的横向电场进行调整。
基于第一方面的第三种实施方式，本申请实施例提供了第一方面的第五种实施方式，第一像素和第二像素对应不同的光栅周期。
在该实施方式中，通过控制第一像素对应的第一电极与第二像素对应的第一电极之间的电压差，且控制第一像素对应的第二电极与第二像素对应的第二电极之间的电压差，可以对相邻两个光栅周期交界处的横向电场进行调整。
基于第一方面的第二种实施方式，或第一方面的第三种实施方式，或第一方面的第四种实施方式，或第一方面的第五种实施方式，本申请实施例提供了第一方面的第六种实施方式，第一像素对应的第一电极的电压大于第二像素对应的第一电极的电压；
第一像素对应的第二电极小于第二像素对应的第二电极的电压。
在该实施方式中，第一像素对应的第一电极与第二像素对应的第一电极之间的电压差为正，而第一像素对应的第二电极与第二像素对应的第二电极之间的电压差为负，所以能够起到减弱横向电场的作用，适用于横向电场不利于相位调制的场景。
基于第一方面的第五种实施方式，本申请实施例提供了第一方面的第七种实施方式，第一像素对应的第一电极与第二像素对应的第一电极之间的电压差等于，第二像素对应的第二电极与第一像素对应的第二电极之间的电压差。
在该实施方式中，由于第一像素对应的第一电极与第二像素对应的第一电极之间的电压差等于，第二像素对应的第二电极与第一像素对应的第二电极之间的电压差，所以能够进一步减弱横向电场，以进一步降低横向电场对相位调制的影响。
基于第一方面的第二种实施方式，或第一方面的第三种实施方式，或第一方面的第四种实施方式，或第一方面的第五种实施方式，本申请实施例提供了第一方面的第八种实施方式，第一像素对应的第一电极的电压小于第二像素对应的第一电极的电压；
第一像素对应的第二电极小于第二像素对应的第二电极的电压。
在该实施方式中，第一像素对应的第一电极与第二像素对应的第一电极之间的电压差为负，而第一像素对应的第二电极与第二像素对应的第二电极之间的电压差也为负，所以能够起到加强横向电场的作用，适用于横向电场有利于相位调制的场景。
基于第一方面的第八种实施方式，本申请实施例提供了第一方面的第九种实施方式，第二像素对应的第一电极与第一像素对应的第一电极之间的电压差大于第一预设值；
第二像素对应的第二电极与第一像素对应的第二电极之间的电压差大于第二预设值。
当第二像素对应的第一电极与第一像素对应的第一电极之间的电压差大于第一预设值，且第二像素对应的第二电极与第一像素对应的第二电极之间的电压差大于第二预设值时，能够保证横向电场较强。
基于第一方面，或第一方面的第一种实施方式，或第一方面的第二种实施方式，或第一方面的第三种实施方式，或第一方面的第四种实施方式，或第一方面的第五种实施方式，或第一方面的第六种实施方式，或第一方面的第七种实施方式，或第一方面的第八种实施方式，或第一方面的第九种实施方式，本申请实施例提供了第一方面的第十种实施方式，第一电极层为透光电极层，第二电极层为透光电极层。
在该实施方式中，光可以从第一电极层射入液晶层，经过液晶层最终从第二电极层射出。
基于第一方面，或第一方面的第一种实施方式，或第一方面的第二种实施方式，或第一方面的第三种实施方式，或第一方面的第四种实施方式，或第一方面的第五种实施方式，或第一方面的第六种实施方式，或第一方面的第七种实施方式，或第一方面的第八种实施方式，或第一方面的第九种实施方式，本申请实施例提供了第一方面的第十一种实施方式，第一电极层为透光电极层，第二电极层为反射电极层；或
第一电极层为反射电极层，第二电极层为透光电极层。
在该实施方式中，光可以从第一电极层射入液晶层，经过液晶层后，在第二电极层发生反射，然后再次经过液晶层，最终从第一电极层射出；或光可以从第二电极层射入液晶层，经过液晶层后，在第一电极层发生反射，然后再次经过液晶层，最终从第二电极层射出。
基于第一方面，或第一方面的第一种实施方式，或第一方面的第二种实施方式，或第一方面的第三种实施方式，或第一方面的第四种实施方式，或第一方面的第五种实施方式，或第一方面的第六种实施方式，或第一方面的第七种实施方式，或第一方面的第八种实施方式，或第一方面的第九种实施方式，本申请实施例提供了第一方面的第十二种实施方式，第一电极层为反射电极层，第二电极层为反射电极层。
在该实施方式中，光可以从液晶层一侧面射入液晶层，然后在第一电极层发生第一次反射，再次经过液晶层后，在第二电极层发生第二次反射，最终经过液晶层并从液晶层另一侧面射出。
从以上技术方案可以看出，本申请实施例具有以下优点：
在硅基液晶装置中，液晶层位于第一电极层和第二电极层之间；第一电极层包括M个第一电极，第二电极层包括N个第二电极，其中，M和N均为大于1的正整数；M个第一电极、N个第二电极及M个第一电极与N个第二电极之间的液晶层构成K个像素，其中，一个像素对应一个第一电极和一个第二电极，K为大于1的正整数；K个像素中的任一像素对应的第一电极的电压大于对应的第二电极的电压；基于上述硅基液晶装置，对于其中任意两个相邻的像素，既可以通过调整这两个像素中第一电极之间的电压差，来调整这两个相邻像素之间的横向电场，也可以通过调整这两个像素中第二电极之间的电压差，来调整这两个相邻像素之间的横向电场；
而现有的硅基液晶装置中的一个电极层为公共电极，所以现有的硅基液晶装置仅能通过控制另一个电极层中电极之间的电压差来调整像素间的横向电场；相比之下，本申请实施例可以灵活调整两个像素之间的横向电场，以灵活处理边缘场效应，从而提高LCOS芯片的性能。
附图说明
图1为本申请实施例中WSS的俯视图；
图2为本申请实施例中WSS的主视图；
图3为本申请实施例中硅基液晶装置的第一实施例在第一方向的截面示意图；
图4为本申请实施例中硅基液晶装置的第一实施例在第二方向的截面示意图；
图5为本申请实施例中硅基液晶装置的第一实施例在第三方向的截面示意图；
图6为本申请实施例中像素的第一实施例示意图；
图7为本申请实施例中像素的第二实施例示意图；
图8为本申请实施例中硅基液晶装置的第二实施例的截面示意图；
图9为本申请实施例中像素电压分布的第一实施例示意图；
图10为现有技术中像素电压分布的第一实施例示意图；
图11为相位调制的第一实施例示意图；
图12为本申请实施例中像素电压分布的第二实施例示意图；
图13为本申请实施例中硅基液晶装置的第三实施例的截面示意图；
图14为本申请实施例中像素电压分布的第三实施例示意图；
图15为现有技术中像素电压分布的第二实施例示意图；
图16为相位调制的第二实施例示意图；
图17为本申请实施例中像素电压分布的第四实施例示意图；
图18为本申请实施例中光传播方向的第一实施例示意图；
图19为本申请实施例中光传播方向的第二实施例示意图；
图20为本申请实施例中光传播方向的第三实施例示意图。
具体实施方式
本申请实施例提供了一种硅基液晶装置，用于灵活调整两个像素之间的横向电场，以灵活处理边缘场效应，从而提高LCOS芯片的性能。
本申请实施例可以应用于图1和图2所示的波长选择模块WSS。其中，图1为本申请实施例中WSS的俯视图，图2为本申请实施例中WSS的主视图。如图2所示，该WSS包括从左向右依次排列的信号端口、准直镜、第一透镜、第二透镜、光栅、第三透镜和本申请实施例中的硅基液晶装置。信号端口包括A个信号输入端口和B个信号输出端口，每个信号输入端口和每个信号输出端口前均设置一个准直镜，即准直镜的数量为A+B个。在图2所示的WSS中，A为1，B为4。
在本申请实施例中，准直镜用于对光进行准直。第一透镜和第二透镜用于对光进行整形，例如可以用于改变光斑的大小。光栅能够将多波长的白光色散成多个波长的单色光。具体地，如图1所示，光栅将来自信号输入端口的多波长的光色散为波长分别为R1、R2、……Rn的单波长的光。第三透镜用于在色散方向上将光栅色散后的光转换成平行光，且用于在端口方向上将经硅基液晶装置处理后的光转换成平行光。
硅基液晶装置用于对光的相位进行调制。具体地，硅基液晶装置包括液晶层和设置在液晶层两侧的电极层，其中电极层中包含电极。若为液晶层两侧的电极施加不同的电压，能够在这两个电极之间形成电压差，该电压差能够使液晶层中的液晶分子发生旋转偏移，从而可以改变液晶分子对光的折射率，进而可以实现对光相位的调制。
基于上述WSS，WSS的工作原理如下：如图2所示，一束光从信号输入端口射入，依次经过准直镜、第一透镜和第二透镜射入光栅。如图1所示，该光在经过光栅时，被色散为波长分别为R1、R2、……Rn的单波长的光。波长分别为R1、R2、……Rn的单波长的光在第三透镜的作用下变为平行光并射入硅基液晶装置。波长分别为R1、R2、……Rn的光经过硅基液晶装置时，相位发生变化，并从硅基液晶装置射出，然后经过第三透镜、光栅、第二透镜、第一透镜和准直镜从信号输出端口射出。其中，波长分别为R1、R2、……Rn的单波长的光从硅基液晶装置射出后，在经过第三透镜时，可以被合成为多波长的光。
然而，在硅基液晶装置中，位于液晶层同侧的两个相邻电极之间的电压若不相等，那么这两个电极所在的两个像素之间会形成横向电场，而该横向电场能够产生边缘场效应，即该横向电场能够改变液晶分子的偏移角度，从而影响对光的相位调制程度。所以，可以通过调整横向电场来处理边缘场效应，以提高LCOS芯片的性能。
为此，本申请实施例提供了一种硅基液晶装置，在该硅基液晶装置中，每个电极层均设置多个电极。这样，对于任意两个相邻的像素，既可以通过调整这两个像素中第一电极之间的电压差，来调整这两个相邻像素之间的横向电场，也可以通过调整这两个像素中第二电极之间的电压差，来调整这两个相邻像素之间的横向电场。所以在本申请实施例中，可以灵活调整两个像素之间的横向电场，以灵活处理边缘场效应，从而提高LCOS芯片的性能。
具体地，请参阅图3至图5，本申请实施例提供了一种硅基液晶装置的一个实施例。图3为本申请实施例中硅基液晶装置在第一方向的截面示意图，图4为本申请实施例中硅基液晶装置在第二方向的截面示意图，图5为本申请实施例中硅基液晶装置在第三方向的截面示意图。
其中，第一方向、第二方向和第三方向两两相互垂直。在WSS中，第一方向可以为图2所示的端口方向；第二方向可以为图1所示的波长的色散方向。
在该实施例中，硅基液晶装置包括：第一电极层1、液晶层3和第二电极层2。
液晶层3位于第一电极层1和第二电极层2之间。
需要说明的是，由于第一电极层1、液晶层3和第二电极层2的设置方式和连接方式为较成熟的技术，故在此不做限定。通常情况下，如图1和图2所示，第一电极层1和第二电极层2平行设置。
如图3和图4所示，液晶层3中包含液晶分子；由于液晶分子的排列位置和偏移角度不同，所以液晶分子在第一方向和第二方向上的截面形状不同。
第一电极层1包括M个第一电极11，第二电极层2包括N个第二电极21，其中，M和N均为大于1的正整数。
需要说明的是，M个第一电极11的排列方式可以有多种，本申请实施例对此不做具体限定，例如M个第一电极11可以呈阵列式排列，其中，该阵列的规模可以为一行多列，可以为一列多行，也可以多行多列。
同样地，N个第二电极21的排列方式也可以有多种，本申请实施例对此不做具体限定，例如N个第二电极21也可以呈阵列式排列，其中，该阵列的规模可以为一行多列，可以为一列多行，也可以多行多列。
本申请实施例对第一电极11的数量M和第二电极21的数量N均不做具体限定；具体地，第一电极11的数量M可以等于2，也可以大于2；第二电极21的数量N可以等于2，也可以大于2。第一电极11的数量M和第二电极21的数量N可以相等，也可以不相等。
本申请实施例对第一电极11和第二电极21的相对位置也不做具体限定；例如，第一电极11和第二电极21可以错位设置，即第一电极11和第二电极21在第三方向上的投影是部分重合的；再例如，当M＝N时，第一电极11和第二电极21也可以对称设置，即第一电极11和第二电极21在第三方向上的投影是完全重合的。
以图5所示的硅基液晶装置为例，第一电极层1包括25个第一电极11，第二电极层2包括25个第二电极21，25个第一电极11和25个第二电极21均呈阵列式排列，其中该阵列的规模为五行五列；25个第一电极11和25个第二电极21对称设置。
M个第一电极11、N个第二电极21及M个第一电极与N个第二电极之间的液晶层3构成K个像素，其中，K为大于1的正整数。
每个像素对应一个第一电极11和一个第二电极21；而一个第一电极11可以对应一个像素，也可以对应多个像素，一个第二电极21可以对应一个像素，也可以对应多个像素，这与第一电极11和第二电极21的相对位置相关。
具体地，当第一电极11和第二电极21对称设置时，第一电极11和第二电极21均只对应一个像素；当第一电极11和第二电极21错位设置时，第一电极11对应多个像素，第二电极21也对应多个像素。
例如，请参阅图6，图6为本申请实施例中像素的第一实施例示意图。图6示出了2个第一电极11和2个第二电极21，且第一电极11和第二电极21对称设置；从图6可以看出，2个第一电极11和2个第二电极21构成了两个像素，具体地，一个第一电极11与一个第二电极21构成了一个像素，另一个第一电极11的与另一个第二电极21构成了另一个像素。所以在该示例中，每个第一电极11和每个第二电极21均只对应一个像素。
再例如，请参阅图7，图7为本申请实施例中像素的第二实施例示意图。图7示出了1个第一电极11和2个第二电极21，且第一电极11和第二电极21错位设置；从图7可以看出，1个第一电极11和2个第二电极21构成了两个像素，具体地，第一电极11的一部分与一个第二电极21的一部分构成了一个像素，第一电极11的另一部分与另一个第二电极21的一部分构成了另一个像素。所以在该示例中，第一电极11对应两个像素，同理可知，每个第二电极21也对应两个像素。
K个像素中的任一像素对应的第一电极11的电压大于对应的第二电极21的电压。
在本申请实施例中，第一电极层1中的M个第一电极11和第二电极层2中的N个第一电极21的电压均可以根据实际需要进行调整，所以对于任意两个相邻的像素，既可以通过调整这两个像素中第一电极11之间的电压差，来调整这两个相邻像素之间的横向电场，也可以通过调整这两个像素中第二电极21之间的电压差，来调整这两个相邻像素之间的横向电场；因此本申请实施例可以灵活调整两个像素之间的横向电场，以灵活处理边缘场效应，从而提高LCOS芯片的性能。
基于上述说明可知，第一电极层1中的M个第一电极11和第二电极层2中的N个第二电极21的电压均可以根据实际需要进行调整，所以M个第一电极11的电压和N个第二电极21的电压存在多种情况。下面进行具体介绍。
在本申请实施例提供的硅基液晶装置的另一个实施例中，M个第一电极11中存在两个相邻且电压不相等的第一电极11。
可以理解的是，本申请实施例不限于M个第一电极11中只存在两个相邻且电压不相等的第一电极11。具体地，若将两个相邻且电压不相等的第一电极11记为一对第一电极11，那么M个第一电极11中可以存在一对第一电极11，也可以存在两对或两对以上的第一电极11。
N个第二电极21中存在两个相邻且电压不相等的第二电极21；同样地，本申请实施例不限于N中只存在两个相邻且电压不相等的第二电极21。具体地，若将两个相邻且电压不相等的第二电极21记为一对第二电极21，那么N个第二电极21中可以存在一对第二电极21，也可以存在两对或两对以上的第二电极21。
在本申请实施例中，通过控制两个相邻的第一电极11的电压不相等，且控制两个相邻的第二电极21的电压不相等，实现了对硅基液晶装置中横向电场的调整。
基于上述对像素与第一电极11之间的对应关系，以及像素与第二电极21之间的对应关系的说明可知，两个相邻且电压不相等的第一电极11和两个相邻且电压不相等的第二电极21可以构成两个像素。
具体地，在本申请实施例提供的硅基液晶装置的另一个实施例中，K个像素包括第一像素和第二像素。
第一像素对应的第一电极11与第二像素对应的第一电极11相邻且电压不相等；
第一像素对应的第二电极21与第二像素对应的第二电极21相邻且电压不相等。
例如，请参阅图8，图8为本申请实施例中硅基液晶装置的第二实施例的截面示意图。在图8中，10个第一电极11和10个第二电极21构成了10个像素，第一像素和第二像素为该10个像素中的两个相邻的像素。
在本申请实施例中，可以控制第一像素对应的第一电极11与第二像素对应的第一电极11的电压不相等，同时控制第一像素对应的第二电极21与第二像素对应的第二电极21电压不相等，以对第一像素和第二像素之间的横向电场进行调整。
基于前述说明及图1可知，硅基液晶装置可以对多个波长的光的相位进行调制。因此，基于上述实施例，在本申请实施例提供的硅基液晶装置的另一个实施例中，第一像素和第二像素用于对同一波长的光的相位进行调制。
可以理解的是，若第一像素和第二像素用于对同一波长的光的相位进行调制，则该同一波长的光在传播过程中，会经过第一像素对应的液晶层3部分，也可以经过第二像素对应的液晶层3部分。
除此之外，第一像素和第二像素也可以用于对不同波长的光的相位进行调制；具体地，一个波长的光在传播过程中，会经过第一像素对应的液晶层部分，但不会经过第二像素对应的液晶层部分；而另一波长的光在传播过程中，会经过第一像素对应的液晶层3部分，但不会经过第二像素对应的液晶层部分。
应理解，用于对同一波长的光的相位进行调制的像素数量可以为多个，这里假设K个像素中的H个像素用于对某一波长的光进行调制。其中，H为大于1的整数。
为了对该波长的光的相位进行周期性调制，以产生周期性的相位延迟，通常会控制H个像素的电压差呈周期性分布。具体地，依次排列的H个像素的电压差以F个像素为一个周期呈周期性分布，则该波长的光的相位延迟也以F个像素为一个周期呈周期性变化。
以图8所示的硅基液晶装置为例，该硅基液晶装置共包括10个像素，这10个像素的电压差呈周期性分布；具体地，每5个像素可以为一个周期，所以图8所示的10个像素的电压差以5个像素为一个周期呈周期性分布，相应地，这10个像素产生的相位延迟也以5个像素为一个周期呈周期性变化。
为了便于后续的说明，这里引入光栅周期这一概念。光栅周期是指相位延迟相同的两个像素之间的距离。基于前述说明可知，依次排列的H个像素中产生的相位延迟以F个像素为一个周期呈周期性分布，所以可以认为每F个像素对应一个光栅周期。如图8所示，其中的5个像素对应第一光栅周期，另外5个像素对应第二光栅周期。
基于上述分析可知，示例性地，若第一像素和第二像素用于对同一波长的光的相位进行调制，则第一像素和第二像素可以对应同一光栅周期。
当第一像素和第二像素对应同一光栅周期时，通过控制第一像素对应的第一电极11与第二像素对应的第一电极11之间的电压差，且控制第一像素对应的第二电极21与第二像素对应的第二电极21之间的电压差，可以对一个光栅周期内的横向电场进行调整。
示例性地，若第一像素和第二像素用于对同一波长的光的相位进行调制，则第一像素和第二像素也可以对应不同的光栅周期。例如，如图8所示，第一像素对应第一光栅周期，第二像素对应第二光栅周期。
当第一像素和第二像素对应不同的光栅周期时，通过控制第一光栅周期中第一像素对应的第一电极11与第二光栅周期中第二像素对应的第一电极11之间的电压差，且控制第一光栅周期中第一像素对应的第二电极21与第二光栅周期中第二像素对应的第二电极21之间的电压差，可以对相邻两个光栅周期交界处的横向电场进行调整。
基于前述说明可知，横向电场能够改变液晶分子的偏移角度，从而影响液晶分子对光的相位的调制程度。
需要说明的是，横向电场对光的相位的调制程度的影响包括两种情况：其中一种情况为横向电场有利于相位的调制，另一种情况为横向电场不利于相位的调制，横向电场是否有利于相位的调制与与液晶分子的初始排列有关。若横向电场有利于相位的调制，则可以通过加强横向电场以对光的相位进行更好的调制；若横向电场不利于相位的调制，则可以通过减弱横向电场来降低横向电场对相位调制的影响。
具体地，基于前述各个实施例，在本申请实施例提供的硅基液晶装置的另一个实施例中，第一像素对应的第一电极11的电压大于第二像素对应的第一电极11的电压，第一像素对应的第二电极21小于第二像素对应的第二电极21的电压。
由于第一像素对应的第一电极11的电压大于第二像素对应的第一电极11的电压，所以第一像素对应的第一电极11与第二像素对应的第一电极11之间的电场方向是由第一像素指向第二像素；由于第一像素对应的第二电极21的电压小于第二像素对应的第二电极21的电压，所以第一像素对应的第二电极21与第二像素对应的第二电极21之间的电场方向是由第二像素指向第一像素。由此可以看出，上述两个电场方向相反，因此能够起到削弱第一像素和第二像素之间横向电场的作用。
基于本申请实施例能够起到削弱第一像素和第二像素之间横向电场的作用，所以本申请实施例适用于横向电场不利于相位的调制的场景，即通过削弱第一像素和第二像素之间的横向电场，降低横向电场对相位调制的影响，从而抑制边缘场效应。
为了尽可能地抑制边缘场效应，基于上述实施例，在本申请实施例提供的硅基液晶装置的另一个实施例中，第一像素对应的第一电极11与第二像素对应的第一电极11之间的电压差等于，第二像素对应的第二电极21与第一像素对应的第二电极21之间的电压差。
在本申请实施例中，由于第一像素对应的第一电极11与第二像素对应的第一电极11之间的电压差等于，第二像素对应的第二电极21与第一像素对应的第二电极21之间的电压差，所以能够进一步减弱横向电场，从而减弱横向电场对相位调制的影响。
下面通过具体的示例说明本申请实施例能够削弱第一像素和第二像素之间的横向电场，以抑制边缘场效应。
第一示例：
下面首先说明本申请实施例能够削弱第一像素和第二像素之间的横向电场。
请参阅图9和图10，图9为本申请实施例中像素电压分布的第一实施例示意图，图10为现有技术中像素电压分布的第一实施例示意图。
在图9和图10中，采用像素位置表示像素，图8的10个像素从左到右依次对应像素位置1至像素位置10。其中，图8中的第一像素对应像素位置5，图8中的第二像素对应像素位置6。
图9和图10均示出了每个像素中第一电极11的电压和第二电极21的电压；从图9和图10中可以看出，每个像素中的第一电极11的电压都大于第二电极21的电压。
按照图9所示的电压值对图8中的各个像素进行设置，则第一像素中第一电极11的电压为2.5V，第二像素中第一电极11的电压为1.8V，第一像素中第二电极21的电压为0V，第二像素中第一电极11的电压为0.7V。第一像素中第一电极11的电压与第二像素中第一电极11的电压的差值为0.7V，第二像素中第二电极21的电压与第一像素中第二电极21的电压的差值也为0.7V。
若按照图10所示的电压值对图8中的各个像素进行设置，则第一像素中第一电极11的电压为2.5V，第二像素中第一电极11的电压为1.1V；由于现有的硅基液晶装置中第二电极层2为公共电极，所以第一像素中第二电极21的电压为0V，第二像素中第二电极21的电压也为0V。第一像素中第一电极11的电压与第二像素中第一电极11的电压的差值为1.4V，第二像素中第二电极21的电压与第一像素中第二电极21的电压的差值为0V。
基于上述分析可知，本申请实施例能够削弱第一像素和第二像素之间的横向电场。
下面进一步说明削弱第一像素和第二像素之间的横向电场能够抑制边缘场效应。
具体地，分别按照图9和图10所示的电压值对图8中的各个像素进行设置，然后对同一波长的光进行相位调制，调制结果如图11所示。其中图11为相位调制的第一实施例示意图。
在该示例中，采用光程的增量表示相位延迟的大小，具体地，光程的增量越大，相位延迟越大。对于图8所示的硅基液晶装置，像素的电压差越大，液晶分子的偏移角度越大，相位延迟越小。
在图11中，实线曲线表示按照图9所示的电压值对图8中的各个像素进行设置后所产生的光程的增量，虚线曲线表示按照图10所示的电压值对图8中的各个像素进行设置后所产生的光程的增量。
在图11中，采用像素长度表示像素，每个像素对应的像素长度为6.4μm；结合图9和图10中的像素位置，在该示例中，像素长度0至6.4μm对应像素位置1，像素长度6.4μm至12.8μm对应像素位置2，以此类推，像素长度25.6μm至32μm对应像素位置5(对应第一像素)，像素长度32μm至38.4μm对应像素位置6(对应第二像素)。
基于前述说明可知，按照图9所示的电压值对图8中的各个像素进行设置与按照图10所示的电压值对图8中的各个像素进行设置相比，第一像素和第二像素之间的横向电场减弱，而根据图11所示的第一像素处的光程的增量和第二像素处的光程的增量可知，削弱第一像素和第二像素之间的横向电场会导致光程的增量变大(表示相位延迟增大)，相位调制深度增大，转换区域的飞回宽度变窄；其中，相位调制深度为相位延迟的最大值与相位延迟的最小值的差值，转换区域的飞回宽度为相位延迟的最大值所在位置与相位延迟的最小值所在位置之间的距离。由此可知，在本申请实施例中，削弱第一像素和第二像素之间的横向电场，能够增大相位调制深度，减小转换区域的飞回宽度，即能够抑制边缘场效应。
再结合图8，图8示出了光栅周期内像素电压差逐渐增大(以第一光栅周期为例，像素的电压差从左至右逐渐增大，其中，第一像素的电压差最大)时理想的相位延迟的变化曲线的一个示例，此时，相位调制深度最大，转换区域的飞回宽度最窄(可以看成0)；对比图11和图8可知，实线曲线比虚线曲线更接近图8中的理想的相位延迟变化曲线，由此也可以看出，削弱第一像素和第二像素之间的横向电场，能够增大相位调制深度，减小转换区域的飞回宽度，即能够抑制边缘场效应。
需要说明的是，除了图9所示的像素电压分布方案外，还可以有多种像素电压分布方案，能够使得第一像素对应的第一电极11的电压大于第二像素对应的第一电极11的电压，且第一像素对应的第二电极21小于第二像素对应的第二电极21的电压，本申请实施例对此不做限定。
在图8中，第一像素属于第一光栅周期，第二像素属于第二光栅周期，图8中的各个像素加载的像素电压可以如图9所示。而如图12所示，若第一像素属于第二光栅周期，第二像素属于第一光栅周期，则图12中的各个像素加载的像素电压可以如图13所示。
具体地，图13为本申请实施例中像素电压分布的第二实施例示意图，图13示出了每个像素中第一电极11的电压和第二电极21的电压；从图13中可以看出，每个像素中的第一电极11的电压都大于第二电极21的电压。
若按照图13所示的电压值对图12中的各个像素进行设置，同样地，第一像素中第一电极11的电压为2.5V，第二像素中第一电极11的电压为1.8V，第一像素中第二电极21的电压为0V，第二像素中第一电极11的电压为0.7V。第一像素中第一电极11的电压与第二像素中第一电极11的电压的差值为0.7V，第二像素中第二电极21的电压与第一像素中第二电极21的电压的差值也为0.7V。
与前述实施例相同，本申请实施例也能够削弱第一像素和第二像素之间的横向电场，并能够抑制边缘场效应。
具体地，基于前述各个实施例，在本申请实施例提供的硅基液晶装置的另一个实施例中，第一像素对应的第一电极11的电压小于第二像素对应的第一电极11的电压；第一像素对应的第二电极21小于第二像素对应的第二电极21的电压。
由于第一像素对应的第一电极11的电压小于第二像素对应的第一电极11的电压，所以第一像素对应的第一电极11与第二像素对应的第一电极11之间的电场方向是由第二像素指向第一像素；由于第一像素对应的第二电极21的电压也小于第二像素对应的第二电极21的电压，所以第一像素对应的第二电极21与第二像素对应的第二电极21之间的电场方向也是由第二像素指向第一像素。由此可以看出，上述两个电场方向相同，因此能够起到增强第一像素和第二像素之间横向电场的作用。
基于本申请实施例能够增强第一像素和第二像素之间横向电场的作用，所以本申请实施例适用于横向电场有利于相位的调制的场景，即通过增强第一像素和第二像素之间横向电场，来更好地对光的相位进行调制。
为了进一步增强第一像素和第二像素之间的横向电场，基于上述实施例，在本申请实施例提供的硅基液晶装置的另一个实施例中，第二像素对应的第一电极11与第一像素对应的第一电极11之间的电压差大于第一预设值；第二像素对应的第二电极21与第一像素对应的第二电极21之间的电压差大于第二预设值。
在本申请实施例中，第二像素对应的第一电极11与第一像素对应的第一电极11之间的电压差大于第一预设值，且第二像素对应的第二电极21与第一像素对应的第二电极21之间的电压差大于第二预设值，使得横向电场较强，从而更好地对光的相位进行调制。
下面通过具体的示例说明本申请实施能够增强第一像素和第二像素之间横向电场，且利于对光的相位进行调制。
第二示例：
下面首先说明本申请实施例能够增强第一像素和第二像素之间的横向电场。
请参阅图14和图15，图14为本申请实施例中像素电压分布的第三实施例示意图，图15为现有技术中像素电压分布的第二实施例示意图。
在图14和图15中，采用像素位置表示像素，图8的10个像素从左到右依次对应像素位置1至像素位置10。其中，图8中的第一像素对应像素位置5，图8中的第二像素对应像素位置6。
图14和图15均示出了每个像素中第一电极11的电压和第二电极21的电压；从图14和图15中可以看出，每个像素中的第一电极11的电压都大于第二电极21的电压。
若按照图14所示的电压值对图8中的各个像素进行设置，则第一像素中第一电极11的电压为1.1V，第二像素中第一电极11的电压为3V，第一像素中第二电极21的电压为0V，第二像素中第一电极11的电压为0.4V。第二像素中第一电极11的电压与第一像素中第一电极11的电压的差值为1.9V，第二像素中第二电极21的电压与第一像素中第二电极21的电压的差值为0.4V。
若按照图15所示的电压值对图8中的各个像素进行设置，则第一像素中第一电极11的电压为1.1V，第二像素中第一电极11的电压为2.6V；由于现有的硅基液晶装置中第二电极层2为公共电极，所以第一像素中第二电极21的电压为0V，第二像素中第二电极21的电压也为0V。第二像素中第一电极11的电压与第一像素中第一电极11的电压的差值为1.4V，第二像素中第二电极21的电压与第一像素中第二电极21的电压的差值为0V。
基于上述分析可知，本申请实施例能够加强第一像素和第二像素之间的横向电场。
下面进一步说明加强第一像素和第二像素之间的横向电场有利于对光的相位进行调制。
具体地，分别按照图14和图15所示的电压值对图8中的各个像素进行设置，然后对同一波长的光进行相位调制，调制结果如图16所示。其中图16为相位调制的第二实施例示意图。
在该示例中，采用光程的增量表示相位延迟的大小，具体地，光程的增量越大，相位延迟越大。对于图8所示的硅基液晶装置，像素的电压差越大，液晶分子的偏移角度越大，相位延迟越小。
在图16中，实线表示按照图14所示的电压值对图8中的各个像素进行设置后的相位调制结果，虚线表示按照图15所示的电压值对图8中的各个像素进行设置后的相位调制结果。
在图16中，采用像素长度表示像素，每个像素对应的像素长度为6.4μm；结合图14和图15中的像素位置，在该示例中，像素长度0至6.4μm对应像素位置1，像素长度6.4μm至12.8μm对应像素位置2，以此类推，像素长度25.6μm至32μm对应像素位置5(对应第一像素)，像素长度32μm至38.4μm对应像素位置6(对应第二像素)。
基于前述说明可知，按照图14所示的电压值对图8中的各个像素进行设置与按照图15所示的电压值对图8中的各个像素进行设置相比，第一像素和第二像素之间的横向电场增强，而根据图16所示的第一像素处的光程的增量和第二像素处的光程的增量可知，增强第一像素和第二像素之间的横向电场会导致光程的增量大(表示相位延迟增大)，相位调制深度增大，转换区域的飞回宽度变窄；其中，相位调制深度为相位延迟的最大值与相位延迟的最小值的差值，转换区域的飞回宽度为相位延迟的最大值所在位置与相位延迟的最小值所在位置之间的距离。
由此可知，在本申请实施例中，加强第一像素和第二像素之间的横向电场能够增大相位调制深度，减小转换区域的飞回宽度，所以有利于对光的相位进行调制。
需要说明的是，除了图14所示的像素电压分布方案外，还可以有多种像素电压分布方案，能够使得第一像素对应的第一电极11的电压小于第二像素对应的第一电极11的电压，且第一像素对应的第二电极21小于第二像素对应的第二电极21的电压，本申请实施例对此不做限定。
在图8中，第一像素属于第一光栅周期，第二像素属于第二光栅周期，图8中的各个像素加载的像素电压可以如图14所示。而如图12所示，若第一像素属于第二光栅周期，第一像素属于第二光栅周期，则图12中的各个像素加载的像素电压可以如图17所示。
具体地，图17为本申请实施例中像素电压分布的第四实施例示意图，图17示出了每个像素中第一电极11的电压和第二电极21的电压；从图17中可以看出，每个像素中的第一电极11的电压都大于第二电极21的电压。
若按照图17所示的电压值对图8中的各个像素进行设置，同样地，第一像素中第一电极11的电压为1.1V，第二像素中第一电极11的电压为2.6V；由于现有的硅基液晶装置中第二电极层2为公共电极，所以第一像素中第二电极21的电压为0V，第二像素中第二电极21的电压也为0V。第二像素中第一电极11的电压与第一像素中第一电极11的电压的差值为1.4V，第二像素中第二电极21的电压与第一像素中第二电极21的电压的差值为0V。
与前述实施例相同，本申请实施例也能够加强第一像素和第二像素之间的横向电场，且有利于对光的相位进行调制。
上面对第一电极层1中第一电极11的电压分布及第二电极层2中第二电极21的电压分布进行了说明，下面对第一电极层1和第二电极层2的透光性进行说明。
基于前述各个实施例，在本申请实施例提供的硅基液晶装置的另一个实施例中，第一电极层1为透光电极层，第二电极层2为透光电极层。
在本申请实施例中，透光电极层是指能够使光穿过的电极层，所以第一电极11和第二电极21都需要具备透光性。
如图18所示，在本申请实施例中，当第一电极层1为透光电极层，且第二电极层2为透光电极层时，光可以从第一电极层1射入液晶层3，然后穿过液晶层3，最终从第二电极层2射出。
基于前述各个实施例，在本申请实施例提供的硅基液晶装置的另一个实施例中，第一电极层1为透光电极层，第二电极层2为反射电极层；或
第一电极层1为反射电极层，第二电极层2为透光电极层。
其中，反射电极层是指能够使光发生反射的电极层。
当第一电极层1为反射电极层时，第一电极11需要具备反光性；具体地，可以在第一电极11表面覆盖一层反光材料，以使得第一电极11具备反光性；反光材料可以有多种选择，此处不做详述。
需要说明的是，可参照上述实施例中对透光电极层的相关说明对本申请实施例中的透光电极层进行理解。
如图19所示，当第一电极层1为透光电极层，且第二电极层2为反射电极层时，光可以从第一电极层1射入液晶层3，然后穿过液晶层3，并在第二电极层2处发生反射，然后再次穿过液晶层3，最终从第一电极层1射出。
类似地，当第一电极层1为反射电极层，且第二电极层2为透光电极层时，光可以从第二电极层2射入液晶层3，然后穿过液晶层3，并在第一电极层1处发生反射，然后再次穿过液晶层3，最终从第二电极层2射出。
基于前述各个实施例，在本申请实施例提供的硅基液晶装置的另一个实施例中，第一电极层1为反射电极层，第二电极层2为反射电极层。
其中，反射电极层是指能够使光发生反射的电极层。
由于第一电极层1和第二电极层2均为反射电极层，所以第一电极11和第二电极21均需要具备反光性；具体地，可以在第一电极11和第二电极21表面覆盖一层反光材料，以使得第一电极11和第二电极21具备反光性。反光材料可以有多种选择，此处不做详述。
如图20所示，当第一电极层1为反射电极层，且第二电极层2为反射电极层时，光可以从液晶层3一侧面射入液晶层3，然后在第一电极层1发生第一次反射，再次经过液晶层3后，在第二电极层2发生第二次反射，最终经过液晶层3并从液晶层3另一侧面射出。
上面对硅基液晶装置中的第一电极层1、液晶层3和第二电极层2进行了说明，下面对硅基液晶装置中的其他部件进行说明。
如图3和图4所示，在本申请实施例提供的硅基液晶装置的另一个实施例中，硅基液晶装置还可以包括盖板、校准层和基底。
具体地，第二电极层2可以设置在基底上；第一电极层1和液晶层3之间设置有一个校准层，第二电极层2和液晶层3之间也设置有一个校准层；盖板设置在第一电极层1一侧，且第一电极层1位于盖板与校准层之间。
其中，第一电极层1和液晶层3之间的校准层，以及第二电极层2和液晶层3之间的校准层，均用于使液晶层3中的液晶分子沿着预设的方向偏移预设的倾斜角度和预设的扭曲角度。
需要说明的是，倾斜角度和扭曲角度是指液晶分子在两个垂直平面内的偏移角度。例如，假设扭曲角度是指液晶分子在水平面内偏移的角度，则倾斜角度可以是指液晶分子在竖直面内偏移的角度。
通常情况下，依靠校准层，液晶分子可以偏移至预设的扭曲角度，而校准层能使得液晶分子偏移至预设的倾斜角度。若要使液晶分子在预设的倾斜角度的基础上继续偏移至所需要的倾斜角度，则在校准层作用的基础上，还需要在液晶层3两侧施加电压以在液晶层3的两侧形成电压差。所以，前述各个实施例中提及的偏移角度可以理解为该实施例中的倾斜角度。
基于前述说明可知，第一电极层1可以为透光电极层，也可以为反射电极层；同样地，第二电极层2可以为透光电极层，也可以为反射电极层。
在本申请实施例中，当第一电极层1为透光电极层，第二电极层2为透光电极层时，为了保证光能够穿过盖板然后射入第一电极层1，且能够穿过第二电极层2然后从基底射出，盖板则需要为透光盖板，基底则需要为透光基底；当第一电极层1为反射电极层，且第二电极层2为反射电极层时，为了保证光不会从第一电极11之间的间隙射出盖板，且不会从第二电极21之间的间隙射出基底，盖板则需要为反射盖板，基底则需要为反射基底；当第一电极层1为透光电极层，且第二电极层2为反射电极层时，为了保证光能够穿过盖板然后射入第一电极层1，且不会从第二电极21之间的间隙射出基底，盖板则需要为透光盖板，基底则需要为反射基底；当第一电极层1为反射电极层，且第二电极层2为透光电极层时，为了保证光能够穿过基底然后射入第二电极层2，且不会从第一电极11之间的间隙射出盖板，盖板则需要为反射盖板，基底则需要为透光基底。
其中，当基底为反射基底时，基底的材料可以为硅；当基底为透光基底时，基底的材料可以为玻璃；同样地，当盖板为反射盖板时，盖板的材料可以为硅；当盖板为透光盖板时，盖板的材料可以为玻璃。
需要说明的是，图18、图19和图20中箭头方向仅表示光大致的传播方向，并非用于表示光准确的传播路径。另外，图18、图19和图20未示出校准层，由于校准层位于电极层(包括第一电极层1和第二电极层2)与液晶层3之间，所以在图18、图19和图20对应的各个实施例中，校准层均具备透光性。
本申请实施例的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)并不用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。此外，术语“包括”或“具有”及其任何变形，意图在于覆盖不排他的方案，例如，包括了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

Claims (12)

1.一种硅基液晶装置，其特征在于，包括：第一电极层、液晶层和第二电极层；
所述液晶层位于所述第一电极层和所述第二电极层之间；
所述第一电极层包括M个第一电极，所述第二电极层包括N个第二电极，其中，M和N均为大于1的正整数；
所述M个第一电极、所述N个第二电极及所述M个第一电极与所述N个第二电极之间的液晶层构成K个像素，其中，每个像素对应一个第一电极和一个第二电极，K为大于1的正整数；
所述K个像素中的任一像素对应的第一电极的电压大于对应的第二电极的电压。
2.根据权利要求1所述的硅基液晶装置，其特征在于，所述M个第一电极中存在两个相邻且电压不相等的第一电极；
所述N个第二电极中存在两个相邻且电压不相等的第二电极。
3.根据权利要求2所述的硅基液晶装置，其特征在于，所述K个像素包括第一像素和第二像素；
所述第一像素对应的第一电极与所述第二像素对应的第一电极相邻且电压不相等；
所述第一像素对应的第二电极与所述第二像素对应的第二电极相邻且电压不相等。
4.根据权利要求3所述的硅基液晶装置，其特征在于，所述第一像素和所述第二像素用于对同一波长的光的相位进行调制。
5.根据权利要求4所述的硅基液晶装置，其特征在于，所述第一像素和所述第二像素对应同一光栅周期。
6.根据权利要求4所述的硅基液晶装置，其特征在于，所述第一像素和所述第二像素对应不同的光栅周期。
7.根据权利要求3至6中任意一项所述的硅基液晶装置，其特征在于，所述第一像素对应的第一电极的电压大于所述第二像素对应的第一电极的电压；
所述第一像素对应的第二电极小于所述第二像素对应的第二电极的电压。
8.根据权利要求7所述的硅基液晶装置，其特征在于，所述第一像素对应的第一电极与所述第二像素对应的第一电极之间的电压差等于，所述第二像素对应的第二电极与所述第一像素对应的第二电极之间的电压差。
9.根据权利要求3至6中任意一项所述的硅基液晶装置，其特征在于，所述第一像素对应的第一电极的电压小于所述第二像素对应的第一电极的电压；
所述第一像素对应的第二电极小于所述第二像素对应的第二电极的电压。
10.根据权利要求1至9中任意一项所述的硅基液晶装置，其特征在于，所述第一电极层为透光电极层，所述第二电极层为透光电极层。
11.根据权利要求1至9中任意一项所述的硅基液晶装置，其特征在于，所述第一电极层为透光电极层，所述第二电极层为反射电极层；或
所述第一电极层为反射电极层，所述第二电极层为透光电极层。
12.根据权利要求1至9中任意一项所述的硅基液晶装置，其特征在于，所述第一电极层为反射电极层，所述第二电极层为反射电极层。
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