TWI696020B - 液晶透鏡相位調制裝置及其製造方法 - Google Patents

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Abstract

一種液晶相位調制裝置，包含第一基板、第二基板、液晶層以及複數個間隔物。第一基板具有第一電極層。第二基板相對於該第一基板，其中第二基板具有第二電極層。液晶層位於第一基板與第二基板之間。間隔物位於第一基板該第二基板之間，其中間隔物位於液晶相位調制裝置的主動區。

Description

液晶透鏡相位調制裝置及其製造方法
本揭露是關於一種液晶相位調制裝置及其製造方法。
電控光學調制器包含光電材料層(例如液晶層)，其具有可根據電場調整的折射率。藉由設計電極適當的形狀，當特定的電壓施於其上時，光電材料層的相位差分布可實現各種光學效果。舉例而言，光電材料層可模仿光學元件，例如透鏡、光柵以及開關。
在本揭露的部分實施例中，根據基板的彎曲而設計間隔物的分佈，從而保持液晶裝置的液晶盒間隙均勻。此外，間隔物的形狀經過設計，而對摩擦處理的影響較小，如此一來，經摩擦的配向層可以有效地對液晶分子配向。
根據本揭露之部份實施方式，一種液晶相位調制裝置包含第一基板、第二基板、液晶層以及複數個間隔物。第一基板具有第一電極層。第二基板相對於該第一基板，其中第 二基板具有第二電極層。液晶層位於第一基板與第二基板之間。間隔物位於第一基板與第二基板之間，其中間隔物位於液晶相位調制裝置的主動區。
於部分實施方式中，間隔物包含第一間隔物、第二間隔物以及第三間隔物，第二間隔物緊鄰第一間隔物與第三間隔物，且第一間隔物與第二間隔物的距離不同於第二間隔物與第三間隔物的距離。
於部分實施方式中，液晶相位調制裝置更包含封膠，位於第一基板與第二基板之間且環繞液晶層。第一基板具有第一區以及第二區，且第一區相較於第二區更靠近封膠，在第二區內的間隔物的密度大於第一區內的間隔物的密度。
於部分實施方式中，第一電極層包含多個電極，電極位於主動區中，且第二電極層覆蓋主動區。
於部分實施方式中，第一基板更包含第一底基板以及第一介電層。第一底基板具有表面，其中第一電極層設置於第一底基板的表面。第一介電層位於液晶層與第一電極層之間，其中間隔物位於第一介電層以及第二基板之間。
於部分實施方式中，第一電極層包含多個第一電極，位於主動區，且第二電極層包含多個第二電極，位於主動區。
於部分實施方式中，第一基板更包含第一底基板以及第一介電層。第一底基板具有表面，其中第一電極層設置於第一底基板的表面。第一介電層位於液晶層與第一電極層之間，其中間隔物位於第一介電層以及第二基板之間。第二基板 更包含第二底基板以及第二介電層。第二底基板具有表面，其中第二電極層設置於第二底基板的表面。第二介電層位於液晶層與第二電極層之間，其中間隔物位於第一介電層以及第二介電層之間。
於部分實施方式中，第一基板更包含配向層，位於液晶層與第一電極層之間，其中間隔物之至少一者具有長軸，長軸處於配向層的配向方向上。
於部分實施方式中，間隔物之所述至少一者於配向方向上逐漸變細。
於部分實施方式中，第二基板更包含配向層，位於液晶層與第二電極層之間，其中間隔物之至少一者具有長軸，長軸處於配向層的配向方向上。
根據本揭露之部分實施方式，液晶相位調制裝置包含第一基板、第二基板、液晶層以及至少一間隔物。第二基板相對於第一基板。液晶層位於第一基板與第二基板之間，其中第一基板與第二基板至少一者包含配向層，配向層鄰近於液晶層。間隔物位於第一基板與第二基板之間，其中間隔物具有長軸，長軸處於配向層的配向方向上。
於部分實施方式中，多個間隔物位於該液晶相位調制裝置的一主動區。
於部分實施方式中，間隔物具有部分，部分具有相對側壁，相對側壁相對配向方向傾斜。
根據本揭露之部分實施方式，提供製造液晶相位調制裝置的方法。方法包含偵測一參考液晶相位調制樣品的一 參考液晶層的多個部份的厚度；根據參考液晶層的部分的該些厚度，決定一分布；在第一基板上，以決定的分布，形成複數個間隔物；以及將第一基板與第二基板以及液晶層結合，進而得到液晶相位調制裝置。
於部分實施方式中，方法更包含在形成間隔物後，第一基板上形成配向層；以及以配向方向摩擦配向層，其中形成間隔物的步驟使間隔物的至少一者具有一長軸，長軸處於配向方向。
於部分實施方式中，形成間隔物的步驟使間隔物的所述至少一者具有部份，該部分具有相對側壁，相對側壁相對配向方向傾斜。
於部分實施方式中，該方法更包含結合第一參考基板、第二參考基板、參考封膠以及參考液晶層而形成參考液晶相位調制樣品，其中參考封膠的厚度實質等同於液晶相位調制裝置的封膠的厚度。
100‧‧‧方法
102~114‧‧‧步驟
200‧‧‧系統
210‧‧‧偵測設備
220‧‧‧電腦裝置
222~229‧‧‧運算步驟
230‧‧‧光刻微影設備
300‧‧‧參考液晶相位調制樣品
310‧‧‧基板
312‧‧‧底基板
314‧‧‧電極
316‧‧‧介電層
320‧‧‧基板
430‧‧‧液晶層
440‧‧‧封膠
450、450-1~450-5‧‧‧間隔物
450B‧‧‧底表面
450-4B、450-5B‧‧‧底表面
450T‧‧‧頂表面
450-4T、450-5T‧‧‧頂表面
452、454‧‧‧部分
452S、454S‧‧‧邊緣
500‧‧‧摩擦布
A1、A2‧‧‧配向層
322‧‧‧底基板
324‧‧‧電極層
330‧‧‧液晶層
332‧‧‧部分
340‧‧‧封膠
400‧‧‧液晶相位調制裝置
410‧‧‧第一基板
412‧‧‧底基板
414‧‧‧第一電極層
414a‧‧‧第一電極
416‧‧‧介電層
420‧‧‧第二基板
422‧‧‧底基板
424‧‧‧第二電極層
424a‧‧‧第二電極
AD1、AD2‧‧‧配向方向
P‧‧‧位置
T、T’‧‧‧厚度
E1、E2‧‧‧邊緣
FDX‧‧‧水平距離
FDY‧‧‧垂直距離
AA‧‧‧主動區
SA‧‧‧密封區
AX、AY‧‧‧距離
R1‧‧‧第一區
R2‧‧‧第二區
LA‧‧‧長軸
W1‧‧‧寬度
P1‧‧‧間距
從以下實施方式詳細敘述並搭配圖式檢閱，可理解本揭露的態樣：圖1為根據本揭露之部分實施方式之用於製造液晶相位調制裝置的方法的流程圖；圖2A為根據本揭露之部分實施方式之用於製造液晶相位調制裝置的系統； 圖2B描述根據本揭露之部分實施方式之電腦裝置的多個運行步驟；圖3A至圖3G描述根據本揭露之部分實施方式之液晶相位調制裝置的製造方法的多個中間階段；圖4A至圖4C描述根據本揭露之部分實施方式之液晶相位調制裝置的製造方法的多個中間階段；圖5為根據本揭露之部分實施方式之液晶相位調制裝置的剖面示意圖；圖6為根據本揭露之部分實施方式之液晶相位調制裝置的剖面示意圖；以及圖7A與圖7B為根據本揭露之部分實施方式之液晶相位調制裝置中的間隔物的上視示意圖。
以下將以圖式揭露本發明之多個實施方式，為明確說明起見，許多實務上的細節將在以下敘述中一併說明。然而，應瞭解到，這些實務上的細節不應用以限制本發明。也就是說，在本發明部分實施方式中，這些實務上的細節是非必要的。此外，為簡化圖式起見，一些習知慣用的結構與元件在圖式中將以簡單示意的方式為之。
圖1為根據本揭露之部分實施方式之用於製造液晶相位調制裝置400的方法100的流程圖。圖2A為根據本揭露之部分實施方式之用於製造液晶相位調制裝置400的系統200。圖3A至圖3G描述根據本揭露之部分實施方式之液晶相 位調制裝置400的製造方法的多個中間階段。這些說明僅為例示而不意圖用於限制超越以下專利申請範圍內所具體記載的內容。應了解到，可在圖1之前、之中以及之後進行額外的步驟，且在該方法的其他實施方式中，以下描述的部分步驟可以被取代或取消。這些步驟/製程的順序是可換的。
參考圖1與圖3A，方法100開始於步驟102，其中提供基板310。於此，基板310包含一底基板312、位於底基板312上的多個電極314、介電層316以及配向層A1於其上。底基板312可以是剛性以及/或軟性基板。舉例而言，底基板312由適當透明絕緣材料所組成，例如玻璃、石英或聚合物材料。電極314可由適當透明導電材料所組成，例如氧化銦錫(indium tin oxide；ITO)或氧化錫銻(antimony tin oxide；ATO)。介電層316由二氧化矽、聚合物或其他適當介電材料所組成。配向層A1可由聚醯亞胺組成。
參考圖1與圖3B方法來到步驟104，方法100來到步驟104，組裝一個參考液晶相位調制樣品300。詳細而言，結合參考基板310、基板320、液晶層330以及參考封膠340，以形成參考液晶相位調制樣品300。基板310與320彼此相對。液晶層330位於基板310與基板320之間。參考封膠340位於基板310與基板320之間，且環繞液晶層330。封膠340被設計成具有適當的厚度，以使基板310與320分隔開來，且讓設於其中的液晶層330具有對應的厚度，以實現相位調制，例如透鏡效果。舉例而言，封膠340的厚度可在大約10微米至大約50微米的範圍內。於部分實施方式中，可以進行一薄化步驟，以薄 化基板310的底基板312或基板320的底基板322。於部分實施方式中，在組裝過後，可以進行一切割步驟。
於此，基板320包含底基板322、位於底基板322上的電極層324以及配向層A2於其上。底基板322可以是剛性以及/或軟性基板。舉例而言，底基板322由適當透明絕緣材料所組成，例如玻璃、石英或聚合物材料。電極層324可由適當透明導電材料所組成，例如氧化銦錫(indium tin oxide；ITO)或氧化錫銻(antimony tin oxide；ATO)。配向層A2可由聚醯亞胺組成。配向層A2可根據配向層A1的配向方向AD1摩擦。舉例而言，在水平配向(parallel-aligned；PA)液晶配置中，配向層A2的配向方向可平行於配向層A1的配向方向AD1。在部分其他實施例中，對於扭曲向列型(twisted nematic；TN)液晶配置而言，配向層A2的配向方向可垂直於配向層A1的配向方向AD1。
在部分實施方式中，由於液晶相位調制樣品300具有薄基板、大液晶盒間隙(cell gap)以及大面積，基板312與322可能彎曲，且基板312與322之間的液晶盒間隙(例如液晶層330的厚度)可隨不同位置而變化。基板312與322的結合可能更強化了其中的液晶盒間隙的不均勻程度。圖3C為圖3B的參考液晶相位調制樣品300的上視示意圖。舉例而言，在圖3C中，液晶層330在各個位置P的多個部分332的厚度可不同。
參考圖1、圖2A以及圖3B與3C。方法100來到步驟106，偵測液晶相位調制樣品300，以取得在各個位置P液晶層330的部分332的厚度T。詳細而言，系統200具有偵測設備 210，其能偵測液晶相位調制樣品300在各個位置P的光學特性。藉由分析液晶相位調制樣品300在各個位置P測得的光學特性，得到在各個位置P的液晶相位調制樣品300的部分332的厚度T。
在本實施方式中，偵測的位置P均勻地分布，其相隔相同距離。於部分其他實施方式中，偵測的位置P可以不同方式設置，例如隨機分布。根據偵測設備210，可時序地或同時偵測部分332。在部分實施方式中，舉例而言，偵測設備210可以是光譜儀(spectrometer)、分光光度計(spectrophotometer)或其他適當裝置。於部分實施方式中，在偵測部分332的厚度之前，可以藉由適當的光學顯微鏡偵測封膠340，並標記封膠340的位置。在偵測部分332的厚度時，封膠340標記的位置可用以作為部分332的位置的參考。舉例而言，封膠340內邊緣E1以及E2的位置被標記。
方法100來到步驟108，根據液晶層330的多個部分332的測得的厚度，決定將要形成的間隔物的分布。舉例而言，系統200包含電腦裝置220，連接至偵測設備210。在部分實施方式中，電腦裝置220包含處理器、記憶體以及介面。舉例而言，電腦裝置220可以是單台電腦或分散式電腦。電腦裝置220從偵測設備210接收測得的厚度T以及測得的位置P資訊(例如訊號)，並進行統計分析程序，以獲得將要形成的間隔物的分布。在部分實施方式中，電腦裝置220包含一或多個軟體程式，用以計算資料。
圖2B描述根據本揭露之部分實施方式之電腦裝 置220的運算步驟222~229。參照圖2A與圖2B。詳細而言，在計算步驟222，藉由計算位置P與測得的厚度T，獲得各個偵測位置P的厚度差異TD、水平距離FDX以及垂直距離FDY。在本實施方式中，參照圖3B，在其中一個位置P的厚度差異TD是表示液晶層330的理想厚度與在該其中一個位置P測得的液晶層330厚度T的差異。參照圖3C，水平距離FDX是指該其中一個位置P與封膠340的邊緣E1的距離。參照圖3C，垂直距離FDY是指該其中一個位置P與封膠340的邊緣E2的距離。
接著，藉由例如擬合(fitting)運算步驟224，電腦裝置200在偵測位置P的距離FDX/FDY與厚度差異TD之間建立了一個關係。在部分實施方式中，此關係為線性的且描述於公式(a)：TD i =a×FDX i +b TD i =a×FDY i +b
在上式中，a與b為參數，且i是正整數，i表示液晶層330要計數的位置數量。藉由此關係，可以模擬且獲得液晶層330在任何位置(例如從封膠340起隔距離FDXi以及/或FDYi的位置)的厚度差異TDi。如以上定義，厚度差異TDi表示液晶層330的理想厚度與液晶層330模擬厚度的差異，且距離FDXi以及/或FDYi表示模擬的位置與圖3C中封膠340的邊緣E1/E2的距離。
其後，進行初始因子運算步驟，以找到初始因子PFi。初始因子PFi用以描述將要形成的間隔物的局部密度變化。在部分實施例中，要形成的間隔物的密度被設計為正比於 厚度差異TDi的倒數。舉例而言，於此，可根據厚度差異TDi與厚度差異TDi的最大值的比例，以公式(b)來描述初始因子PFi。舉例而言，公式(b)描述如下：
Figure 108103600-A0101-12-0010-1
進行一調整運算步驟228，其藉由參數q調整此初始因子PFi，進而以獲得調整後因子AFi。參數q有關於基板(例如底基板)的材料、尺寸以及厚度。參數q在範圍0至1之間。舉例而言，參數q等於0.5。此調整運算步驟可描述於公式(c)：AF i =PF i +q×(100%-PF i )。
最後，進行一密度運算步驟229，首先，決定將要形成於中央位置的間隔物的理想密度Dc，接著藉由將該理想密度Dc乘上調整後因子AFi，以決定將要形成於其他位置(例如離封膠340距離FDXi以及/或FDYi的位置)的間隔物的密度。經由此計算，經由公式(d)，可以獲得於其他位置(例如離封膠340距離FDXi以及/或FDYi的位置)的密度Di。舉例而言，公式(d)描述如下：D i =D c ×AF i 。
在本揭露的部分實施方式中，表1提供一個例子，首先設定將要形成於中央位置的間隔物的理想密度Dc為10%。於部分實施方式中，中央位置距離邊緣E1/E2大約17毫米。
Figure 108103600-A0101-12-0010-2
Figure 108103600-A0101-12-0011-3
經由這些運算步驟，得到關於將要形成的間隔物的一不均勻分布。舉例而言，將要形成的間隔物的密度隨著靠近邊緣E1/E2而降低。
參照圖1與圖3D與3E。圖3E是沿著圖3D的線3E-3E的剖面圖。方法100前進到步驟110，以預定的分布，在第一基板410上，形成間隔物450。第一基板410包含底基板412、第一電極層414、介電層416和配向層A1。在第一電極414上形成介電層416。在介電層416上形成配向層A1。於此，第一基板410含有主動區AA和圍繞主動區AA的密封區SA。在部分實施方式中，可以根據客戶的要求來設計主動區AA。在部分實施方式中，主動區AA和密封區SA之間可以具有距離AX和AY，從而防止在主動區AA中形成封膠。舉例而言，距離AX和AY在約200微米至約1000微米的範圍內。在部分其他實施方式中，主動區AA可以鄰接密封區SA，並且距離AX和 AY實質上為零。第一電極層414經圖案化而在主動區AA中形成第一電極414a。
在本實施方式中，間隔物450以預定的分布形成於介電層416上。詳細而言，在離密封區SA的邊緣EX/EY距離FDXi/FDYi(參考圖2B)的位置上，以密度Di(參考圖2B)形成間隔物450。舉例而言，第一基板410具有第一區R1和第二區R2。在水平方向上，第一區R1比第二區R2更靠近密封區SA，並且第二區R2中的間隔物450的密度大於第一區R1中的間隔物450的密度。藉由該配置，間隔物450以不均勻的方式分佈。
於此，第一區R1中的間隔物450以不均勻的方式分佈。然而，在部分其他實施方式中，第一區R1中的間隔物450可以均勻地分佈，第二區R2中的間隔物450可以均勻地分佈，並且第一區R1中的間隔物450的密度低於第二區R2中的間隔物450的密度。
在部分實施方式中，間隔物450包含依次設置的第一間隔物450-1，第二間隔物450-2和第三間隔物450-3。換句話說，第二間隔物450-2位於第一間隔物450-1和第三間隔物450-3之間並且緊鄰第一間隔物450-1和第三間隔物450-3。在本實施方式中，第一間隔物450-1和第二間隔物450-2之間的距離不同於第二間隔物450-2和第三間隔物450-3之間的距離。舉例而言，於此，第一間隔物450-1和第二間隔物450-2之間的距離大於第二間隔物450-2和第三間隔物450-3之間的距離。
在部分實施方式中，藉由光刻微影設備230(參考圖2A)，間隔物450可以使用合適的光刻微影和蝕刻製成形成。舉例而言，在第一基板410上形成有機層。使用遮罩，圖案化有機層以去除部分有機層，經圖案化的有機層至少在主動區AA中形成多個間隔物450。在部分實施方式中，有機層可以由正型光阻或負型光阻製成。在本揭露的部分實施方式中，間隔物450用以維持液晶盒間隙。於此，在液晶相位調製(例如液晶透鏡)的應用中，間隔物450可以具有較大的高度(例如10微米至50微米)，並且間隔物450具有較大的寬度以穩定地維持其自身在基板410上。舉例而言，間隔物450的寬度大於5微米。
參考圖1和圖3F，方法100前進到步驟112，對配向層A1進行摩擦處理。在部分實施方式中，使用滾輪握持摩擦布500，以沿配向方向AD1摩擦配向層A1。在部分情況下，因為大尺寸間隔物450可能會遮蔽配向層A1的一些部分，所以配向層A1的該些部分可能不會被摩擦，使得配向層A1的該些部分上方的液晶分子可能不會沿配向方向AD1傾倒。
在本揭露的部分實施方式中，參考圖7A和7B，其繪出了一個間隔物450的上視示意圖，間隔物450被設計為在配向方向AD1上具有長軸LA。換句話說，間隔物450於配向方向AD1上的長度大於間隔物450的寬度。在部分實施方式中，如圖7A所示，間隔物450的寬度在配向方向AD1上變窄。具體而言，間隔物450沿著配向方向AD1逐漸變細。舉例而言，間隔物450具有相對於配向方向AD1傾斜的兩個邊緣452S以及邊緣452S交會的頂 點。藉由此該配置，間隔物450可以遮擋較少的區域，並且配向層A1可以被更有效地摩擦。
在部分實施方式中，如圖7B所示，間隔物450具有部分452和454。部分452朝向配向方向AD1，而部分454不朝向配向方向AD1。具體而言，部分452具有朝向配向方向AD1的邊緣452S，並且部分454具有不朝向配向方向AD1的邊緣454S。如圖7B所示，間隔物450的部分452沿著配向方向AD1逐漸變細，並且邊緣452S相對於配向方向AD1傾斜。藉由此配置，間隔物450可以遮擋較少的區域，並且配向層A1可以被更有效地摩擦。儘管間隔物450可以設計如圖7A和7B，但是不應該限制本揭露的範圍。在部分其他實施方式中，間隔物450可以具有其他形狀。舉例而言，間隔物450可具有圓形的上視圖。
參照圖1和圖3G，方法100前進到步驟114，第一基板410與第二基板420和液晶層430結合，從而獲得液晶相位調製裝置400。第二基板420包含底基板422、第二電極層424和配向層A2。第二電極層424形成在底基板422上方並覆蓋主動區AA。配向層A2形成在第二電極層424上並被摩擦。
如圖3G所示，提供了液晶相位調製裝置400。液晶相位調製裝置400包含第一基板410、第二基板420、液晶層430、封膠440、間隔物450以及配向層A1和A2。封膠440位於密封區SA中並位於第一基板410和第二基板420之間，並圍繞液晶層430。舉例而言，封膠440的內邊緣對齊密封區SA的邊緣EX/EY(參見圖3D)。第一電極層414在主動區AA中具 有第一電極414a，而第二電極層424覆蓋主動區AA。
在本實施方式中，間隔物450具有與第一基板410相鄰的底表面450B和與第二基板420相鄰的頂表面450T。底表面450B的面積大於頂表面450T的面積。每個間隔物450具有適當高度，該高度垂直於第一基板410且對應於液晶盒間隙，使得間隔物450能維持液晶盒間隙。
在本揭露的部分實施例中，液晶相位調製器件400的第一基板410、第二基板420、液晶層430和封膠440具有與參考液晶相位調製樣品300的基板310、基板320、液晶層330和封膠340類似的構造。舉例而言，封膠440的厚度等於參考液晶相位調製樣品300的封膠340的厚度。基板410/420的厚度類似於基板310/320的厚度。舉例而言，基板410/420的厚度在0.2毫米至0.5毫米的範圍內。經由此配置，藉由檢測參考液晶相位調製樣本300，測得基板彎曲的程度，並且根據基板使間隔物450以不均勻方式分佈，從而防止和減少基板彎曲並保持液晶裝置的液晶盒間隙均勻。
在部分實施方式中，為了實現電控相位調製裝置(例如具有可調焦距的電控透鏡、電控光柵或開關)，液晶相位調製裝置400設計有適當的參數。舉例而言，液晶層430的厚度T'設計在約10微米至約50微米的範圍內，例如約20微米至約50微米。如果液晶層430的厚度T'小於此厚度範圍，則此裝置可能無法提供合適的光學倍率(例如透鏡能力)來實現相位調製。如果液晶層430的厚度T'大於此厚度範圍，則裝置可能需要很長的反應時間來操作和回復，這將限縮應用的層面。 在部分實施方式中，電極414a的寬度W1設計在約1微米至數百微米的範圍內，例如約1微米至約10微米。在部分實施方式中，電極414a之間的間距P1設計在約1微米至數百微米的範圍內，例如約1微米至約10微米。舉例而言，主動區AA的長度和寬度可以在約1英寸至約2英寸的範圍內。
在部分實施方式中，堆疊多個液晶相位調製裝置400以增強光學倍率(例如透鏡能力)。舉例而言，在主動區位置重疊的狀況下，二個到四個液晶相位調製裝置400堆疊並相互連接。在部分實施例中，堆疊的液晶相位調製裝置400可以彼此共享它們的底基板，以降低總厚度。
在部分實施方式中，液晶相位調製裝置400還可以包含遮光層，遮光層具有與主動區AA對應的開口。遮光層可以露出主動區AA的至少一部分，並遮蔽密封區SA，以防止封膠440被使用者察覺。舉例而言，遮光層的開口的面積等於主動區AA的面積。間隔物450設置在主動區AA中但不設置在密封區SA中，並且大部分間隔物450未被遮光層覆蓋而可被使用者察覺。在部分實施方式中，在鄰近密封區SA的主動區AA的部分，因為遮罩對準和遮罩尺寸的精度以及陰影效應，可能會發生製程變異。在部分實施例中，遮光層的開口的面積可以小於主動區AA的開口的面積，使得遮光層進一步覆蓋與密封區SA相鄰的主動區AA的部分，這將避免使用者觀察到因製程變異所致的不理想的性能。
在部分實施方式中，遮光層可以位於配向層A1和介電層416之間、介電層416和基板412之間、配向層A2和 第二電極層424之間或者第二電極層424之間或電極層424和基板422之間。遮光層的穿射率低於20%。遮光層可以是導電或介電材料。舉例而言，在部分實施例中，遮光層由不透明油墨製成，例如黑色油墨。在部分實施例中，遮光層由金屬製成。在部分實施方式中，遮光層的厚度可以大於約500微米。在部分實施方式中，可以省略遮光層的配置，並且用戶可以看到非主動區(在主動區AA之外)。
在本揭露的部分實施例中，底基板412和422可以是剛性和/或軟性基板。舉例而言，底基板412和422由合適的透明絕緣材料製成，例如玻璃、石英或聚合物材料。第一和第二電極層414和424可以由合適的透明導電材料製成，例如氧化銦錫(indium tin oxide；ITO)或氧化銻錫(antimony tin oxide；ATO)。介電層416由氧化矽、聚合物或其他合適的介電材料製成。配向層A1和A2可以由聚醯亞胺製成。
圖4A至4C繪示根據本揭露的部分實施方式用於製造液晶相位調製裝置的方法的中間階段。參照圖1和圖4A，該方法前進到步驟110，在第二基板420上形成間隔物450，而不是如圖3F在第一基板410上形成間隔物450。第二基板420的配置類似於前述的配置，因此在此不再重複。
參考圖1和圖4B，方法100前進到步驟112，其中對配向層A2進行摩擦處理。在部分實施方式中，使用滾輪握持摩擦布500，以沿配向方向AD2摩擦配向層A2。在部分實施方式中，間隔物450被設計成具有平行於配向方向AD2的長軸LA，舉例而言，如圖7A和7B所示，使得間隔物450可以遮擋 較少的區域，並且配向層A2可以被更有效地摩擦。
參照圖1和圖4C，方法100前進到步驟114，將第二基板420與第一基板410和液晶層430結合，從而獲得液晶相位調製裝置400。第一基板410的結構與上述相似，因此在此不再贅述。
如圖4C所示，提供液晶相位調製裝置400。液晶相位調製裝置400包含第一基板410、第二基板420、液晶層430、封膠440、間隔物450以及配向層A1和A2。封膠440位於密封區SA中並位於第一基板410和第二基板420之間，並圍繞液晶層430。第一電極層414在主動區AA中具有第一電極414a，而第二電極層424覆蓋主動區AA。在本實施方式中，間隔物450具有與第二基板420相鄰的底表面450B和與第一基板410相鄰的頂表面450T。底表面450B具有比頂表面450T的面積更大的面積。每個間隔物450具有適當高度，該高度垂直於第一基板410且對應於液晶盒間隙，使得間隔物450能維持液晶盒間隙。
本實施方式的其他細節與上述實施方式類似，在此不再贅述。
圖5是根據本揭露的部分實施方式的液晶相位調製裝置400的剖面示意圖。本實施方式類似於圖3G和圖4C的實施方式，本實施方式與圖3G和圖4C的實施方式的區別在於：在本實施例中，第一部分的間隔物450(在下文中稱為間隔物450-4)形成在第一基板410上，而第二部分的間隔物450(下文中稱為間隔物450-5)形成在第二基板420上。舉例而 言，間隔物450-4具有與第一基板410相鄰的底表面450-4B和與第二基板420相鄰的頂表面450-4T，並且間隔物450-5具有與第二基板420相鄰的底表面450-5B和與第一基板410相鄰的頂表面450-5T。底表面450-4B和450-5B的面積分別大於頂表面450-4T和450-5T的面積。在部分實施方式中，間隔物450-4和450-5的尺寸可以相同或不同。本實施方式的其他細節與上述實施方式類似，在此不再贅述。
圖6是根據本揭露的部分實施方式的液晶相位調製裝置400的剖面示意圖。本實施方式與圖3G的實施方式類似，本實施方式與圖3G的實施方式的區別在於：第一電極層414在主動區AA中具有第一電極414a，且第二電極層424在主動區AA中具有第二電極424a。在部分實施方式中，第一電極414a和第二電極424a可以具有相同的間距，但是不應該限制本實施方式的範圍。在部分其他實施方式中，第二電極424a可以具有與第一電極414a的間距不同的間距。本實施方式的其他細節與上述實施方式類似，在此不再贅述。
基於上述討論，可以看出本揭露提供了許多液晶裝置的優點。然而，應該理解，其他實施方式可以提供額外的優點，並且並非所有優點都必須在此揭露，並且並非所有實施方式都需要特別的優點。本案的優點之一是根據基板的彎曲而設計間隔物的分佈，從而保持液晶裝置的液晶盒間隙均勻。本案的另一個優點是間隔物的形狀經過設計，而對摩擦處理的影響較小，如此一來，經摩擦的配向層可以有效地對液晶分子配向。
前述參考的某些實施方式相當詳細地描述了本揭露，但是其他實施方式也是可能的。因此，所附專利申請範圍的精神和範圍不應限於本文包含的實施方式的描述。
對於本領域技術人員顯而易見的是，在不脫離本揭露的範圍或精神的情況下，可以對本揭露的結構進行各種修改和變化。鑑於前述內容，本揭露旨在包含所附專利申請範圍內的本揭露的修改和變化。
400:液晶相位調制裝置
440:封膠
410‧‧‧第一基板
412‧‧‧底基板
414‧‧‧第一電極層
414a‧‧‧第一電極
416‧‧‧介電層
420‧‧‧第二基板
422‧‧‧底基板
424‧‧‧第二電極層
430‧‧‧液晶層
450‧‧‧間隔物
450B‧‧‧底表面
450T‧‧‧頂表面
A1、A2‧‧‧配向層
T’‧‧‧厚度
AA‧‧‧主動區
SA‧‧‧密封區
W1‧‧‧寬度
P1‧‧‧間距

Claims (17)

  1. 一種液晶透鏡相位調制裝置，包含：一第一基板，具有一第一電極層；一第二基板，相對於該第一基板，其中該第二基板具有一第二電極層；一液晶層，位於該第一基板與該第二基板之間；以及複數個間隔物，位於該第一基板與該第二基板之間，其中該些間隔物位於該液晶相位調制裝置的一主動區，且該些間隔物的高度在大約10微米至大約50微米的範圍之間。
  2. 如請求項第1項所述之液晶透鏡相位調制裝置，其中該些間隔物包含一第一間隔物、一第二間隔物以及一第三間隔物，該第二間隔物緊鄰該第一間隔物與該第三間隔物，且該第一間隔物與該第二間隔物之間的一距離不同於該第二間隔物與該第三間隔物之間的一距離。
  3. 如請求項第1項所述之液晶透鏡相位調制裝置，更包含：一封膠，位於該第一基板與該第二基板之間且環繞該液晶層，其中該第一基板具有一第一區以及一第二區，且該第一區相較於該第二區更靠近該封膠，在該第二區內的該些間隔物的一密度大於該第一區內的該些間隔物的一密度。
  4. 如請求項第1項所述之液晶透鏡相位調制裝置，其中該第一電極層包含複數個電極，該些電極位於該主 動區中，且該第二電極層覆蓋該主動區。
  5. 如請求項第4項所述之液晶透鏡相位調制裝置，其中該第一基板更包含：一第一底基板，具有一表面，其中該第一電極層設置於該第一底基板的該表面；以及一第一介電層，位於該液晶層與該第一電極層之間，其中該間隔物位於該第一介電層以及該第二基板之間。
  6. 如請求項第1項所述之液晶透鏡相位調制裝置，其中該第一電極層包含複數個第一電極，位於該主動區，且該第二電極層包含複數個第二電極，位於該主動區。
  7. 如請求項第6項所述之液晶透鏡相位調制裝置，其中該第一基板更包含：一第一底基板，具有一表面，其中該第一電極層設置於該第一底基板的該表面；以及一第一介電層，位於該液晶層與該第一電極層之間，其中該些間隔物位於該第一介電層與該第二基板之間，其中該第二基板包含：一第二底基板，具有一表面，其中該第二電極層設置於該第二底基板的該表面；以及一第二介電層，位於該液晶層與該第二電極層之間，其中該些間隔物位於該第一介電層與該第二介電層之間。
  8. 如請求項第1項所述之液晶透鏡相位調制裝置，其中該第一基板更包含：一配向層，位於該液晶層與該第一電極層之間，其中該些間隔物之至少一者於該配向層的一配向方向上的長度大於該些間隔物之所述至少一者的寬度。
  9. 如請求項第8項所述之液晶透鏡相位調制裝置，其中該些間隔物之所述至少一者於該配向方向上逐漸變細。
  10. 如請求項第1項所述之液晶透鏡相位調制裝置，該第二基板更包含：一配向層，位於該液晶層與該第二電極層之間，其中該些間隔物之至少一者於該配向層的一配向方向上的長度大於該些間隔物之所述至少一者的寬度。
  11. 一種液晶透鏡相位調制裝置，包含：一第一基板；一第二基板，相對於該第一基板；一液晶層，位於該第一基板與該第二基板之間，其中該第一基板與該第二基板至少一者包含一配向層，該配向層鄰近於該液晶層；以及至少一間隔物，位於該第一基板與該第二基板之間，其中該間隔物於該配向層的一配向方向上的長度大於該間隔物 的寬度，且該間隔物的高度在大約10微米至大約50微米的範圍之間。
  12. 如請求項第11項所述之液晶透鏡相位調制裝置，複數個該些間隔物位於該液晶相位調制裝置的一主動區。
  13. 如請求項第11項所述之液晶透鏡相位調制裝置，該間隔物具有一部分，該部分具有相對側壁，該些相對側壁相對該配向方向傾斜。
  14. 一種用於製造一液晶透鏡相位調制裝置的方法，包含：偵測一參考液晶相位調制樣品的一參考液晶層的複數個部份的厚度；根據該參考液晶層的該些部分的該些厚度，決定一分布；在一第一基板上，以該決定的分布，形成複數個間隔物；以及將該第一基板與一第二基板以及一液晶層結合，進而得到該液晶相位調制裝置。
  15. 如請求項第14項所述之方法，更包含：在形成該些間隔物後，該第一基板上形成一配向層；以及 以一配向方向摩擦該配向層，其中形成該些間隔物的步驟使該些間隔物的至少一者於該配向方向的長度大於該些間隔物之所述至少一者的寬度。
  16. 如請求項第15項所述之方法，其中形成該些間隔物的步驟使該些間隔物的所述至少一者具有一部份，該部分具有相對側壁，該些相對側壁相對該配向方向傾斜。
  17. 如請求項第14項所述之方法，更包含：結合一第一參考基板、一第二參考基板、一參考封膠以及該參考液晶層而形成該參考液晶相位調制樣品，其中該參考封膠的厚度實質等同於該液晶相位調制裝置的一封膠的厚度。
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