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CN104166177B - 光栅及其制作方法、显示基板和显示装置 - Google Patents

光栅及其制作方法、显示基板和显示装置 Download PDF

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CN104166177B CN201410403901.5A CN201410403901A CN104166177B CN 104166177 B CN104166177 B CN 104166177B CN 201410403901 A CN201410403901 A CN 201410403901A CN 104166177 B CN104166177 B CN 104166177B
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Abstract

本发明提供了一种光栅及其制作方法、显示基板和显示装置，光栅包括：基底以及形成在所述基底上方的遮光层图案，所述基底包括交替分布的第一视场区域和第二视场区域，所述遮光层图案包括遮光区域和透光区域；在所述第一视场区域内和所述第二视场区域内，所述光栅均包括形成在所述基底上的脊状隆起结构，所述遮光层图案形成在所述脊状隆起结构上；且在所述第一视场区域内，脊状隆起结构的第一侧坡面上形成有透光区域，在所述第二视场区域内，脊状隆起结构的第二侧坡面上形成有透光区域；其中，第一侧与第二侧为相对的两侧。采用本发明提供的光栅的显示装置具有较小的厚度。

Description

光栅及其制作方法、显示基板和显示装置
技术领域
本发明属于显示技术领域，特别涉及光栅及其制作方法、显示基板和显示装置。
背景技术
目前，在显示技术中，双视场显示技术的研究开发成为一个新的热点。所谓双视场显示技术，是指在一个显示屏的两侧(如左右两侧)可看到不同图像的显示技术。现有的双视场显示技术主要是利用在显示面板外侧贴合的光栅实现，如图1所示为现有技术中的一种双视场显示装置的示意图，显示面板包括至少两个显示区域11和12，用于显示不同的画面，在显示面板1前设置遮光图案2，遮光图案2包括交替排列的遮光区域和透光区域，由于遮光图案2的存在，因此，在屏幕的左侧31和右侧32分别仅能看到显示面板的部分显示区域(左侧看到12，右侧看到11)，位于中间的区域33为串扰区，由此可以实现双视场显示。图1中所示的这种双视场显示装置中，为了保证显示效果，需要光栅与显示面板需要保持足够的距离，这样会导致显示装置的整体厚度较大。
发明内容
本发明的目的是提供一种可以降低相应的双视场显示装置厚度的光栅。
为了达到上述目的，本发明提供了一种光栅，包括：
基底以及形成在所述基底上方的遮光层图案，所述基底包括交替分布的第一视场区域和第二视场区域，所述遮光层图案包括遮光区域和透光区域；
在所述第一视场区域内和所述第二视场区域内，所述光栅均包括形成在所述基底上的脊状隆起结构，所述遮光层图案形成在所述脊状隆起结构上；且在所述第一视场区域内，脊状隆起结构的第一侧坡面上形成有透光区域，在所述第二视场区域内，脊状隆起结构的第二侧坡面上形成有透光区域；其中，第一侧与第二侧为相对的两侧。
优选的，在所述第一视场区域内，脊状隆起结构的第一侧坡面的坡度角大于第二侧坡面的坡度角，在所述第二视场区域内，脊状隆起结构的第二侧坡面的坡度角大于第一侧坡面的坡度角。
优选的，在所述第一视场区域内，第一侧坡面的坡度角为60度至85度，第二侧坡面的坡度角为68度至70度；在所述第二视场区域内，第一侧坡面的坡度角为68度至70度，第二侧坡面的坡度角为60度至85度。
优选的，所述脊状隆起结构的高度为5至50μm。
优选的，在所述第一视场区域内，透光区域沿坡面方向的长度小于所述第一侧坡面的坡面长度；在所述第二视场区域内，透光区域的沿坡面方向的长度小于所述第二侧坡面的坡面长度。
优选的，还包括：形成在所述脊状隆起结构以及所述遮光层图案之上的平坦层。
本发明还提供了一种光栅的制作方法，包括：
在基底上形成透明材料层；
对所述透明材料层进行图案化，形成脊状隆起结构；
在形成了脊状隆起结构的透明基板上形成遮光材料层；
对所述遮光材料层进行图案化，在第一区域内的脊状隆起结构的第一侧坡面上形成透光区域；在第二区域内的脊状隆起结构的第二侧坡面上形成透光区域。
本发明还提供了一种显示基板，其特征在于，包括上述任一项所述的光栅。
优选的，还包括形成在所述光栅上的彩色光阻层。
优选的，所述彩色光阻层形成在所述脊状隆起结构上的透光区域内。
优选的，所述彩色光阻层形成在所述基底上与脊状隆起结构的相反一面上。
优选的，当所述光栅包括平坦层时，所述彩色光阻层具体形成在所述平坦层上。
本发明还提供了一种显示装置，包括上述任一项所述的显示基板。
本发明提供的光栅中，透光区域形成在脊状隆起结构的斜面上，光栅每一个视场的角度最终由脊状隆起结构的斜面坡度所决定，这样即使光栅距离像素较近，也能够较好的进行双视场显示；从而使得采用本发明提供的光栅的显示装置具有较小的厚度。同时，本发明的光栅也一改以往平面光栅的设计，提供了一种立体状的光栅。另外，本发明的光栅的每一个视场的角度最终由脊状隆起结构的斜面坡度所决定，而在制作过程中，脊状隆起结构的斜面坡度较为容易设计，相应的，脊状隆起结构的制作难度也较低，因此采用本发明提供的光栅的多视场显示装置，制作难度较低。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些示例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是现有技术中双视场显示面板的结构示意图
图2是本发明一实施例提供的一种光栅的结构示意图；
图3是本发明一实施例提供的一种光栅的结构示意图；
图4是图2提供的光栅实现双视场显示的原理示意图；
图5为本发明一实施例提供的一种光栅的制作方法的流程示意图；
图6为图5中步骤S1之后形成的结构的示意图；
图7为图5中步骤S2之后形成的结构的示意图；
图8为图5中步骤S3之后形成的结构的示意图；
图9为图5中步骤S4之后形成的结构的示意图；
图10为本发明一实施例提供的显示基板的结构示意图；
图11为本发明一实施例提供的显示基板的结构示意图；
图12为本发明一实施例提供的显示基板的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种光栅，参见图2和图3，该光栅包括：
基底1以及形成在基底1上方的遮光层图案2；其中，基底1包括交替分布的第一视场区域A1和第二视场区域A2；遮光层图案2包括遮光区域和透光区域。
在实际应用中，本发明实施例中所指的基底1以及脊状隆起结构3都应为透明的结构(比如透明树脂等)，基底1和脊状隆起结构3可以为分别独立形成的两个结构，也可以为一体形成的整体结构。
在第一视场区域A1和第二视场区域A2内，还包括形成在基底1上的脊状隆起结构3，遮光层图案2形成在脊状隆起结构3上；且在第一视场区域A1内，在脊状隆起结构3的第一侧坡面(左侧坡面)上形成有透光区域，在第二视场区域A2内，在脊状隆起结构3的第二侧坡面(右侧坡面)上形成有透光区域，在第一视场区域A1和第二视场区域A2中，除透明区域之外的其他区域都为遮光区域(被遮光材料覆盖)。
在本发明中，第一视场区域A1是指光栅上透过第一画面的区域，相应的，第二视场区域A2是指光栅上透过第二画面的区域，其本身不是为了限定对应区域内的基底1的结构。在具体实施时，这里的每一个第一视场区域A1和每一个第二视场区域A2都可以仅对应于一个子像素，也可以都对应于一个像素。另一方面，每一个显示区域都可以对应于一个脊状隆起结构3，也可以对一个多个脊状隆起结构3。作为优选的实施方案，一个显示区域对应于多个脊状隆起结构3，这样可以使得脊状隆起结构3的高度较低，从而降低光栅的整体厚度。图2和3中示出的是，一个显示区域对应于3个脊状隆起结构3的情况。
这里的脊状隆起结构3的截面的形状可以为三角形(参见图2)、梯形(参见图3)或者近似为三角形和梯形的形状(比如半椭圆或者半圆形)。
下面结合图2中所示的光栅对本发明提供的光栅实现双显示的原理进行说明。如图4所示，对于从第一视场区域入射到脊状隆起结构的各个方向上的光线，仅能通过第一视场区域的透光区域出射，且出射光线中的部分光线受到相邻的脊状隆起结构上的遮光区域的阻挡，最终形成的视场范围为图4中所示的La；相应的，对于从第二视场区域入射到脊状隆起结构的光线，最终形成的视场范围为图4中所示的Lb；La中不与Lb交叠的区域最终可以观察到第一视场区域的画面，形成第一视场31；Lb中不与La交叠的区域最终可以观察到第二视场区域的画面，形成第二视场32，La中与Lb交叠的区域为串扰区33。本领域技术人员可以理解的是，图3提供的光栅也能够达到同样的效果。当然在实际应用中，光线在进入不同的结构时可能会发生一定的偏折，但是总体不影响本发明保护范围的实施，因此在图中没有体现。
本发明中，将透光区域形成在脊状隆起结构的坡面上，每一个视场的角度最终由脊状隆起结构的斜面坡度所决定，这样即使光栅距离像素较近，也能够较好的进行双视场显示。从而采用本发明提供的光栅的显示装置具有较小的厚度。另外，在制作过程中，脊状隆起结构的斜面坡度较为容易设计，相应的，脊状隆起结构的制作难度也较低。采用本发明提供的光栅的多视场显示装置，制作难度较低双视场的显示效果最终由脊状隆起结构的坡面所决定。
如图2，作为一种优选的实施方式，在第一视场区域A1内，脊状隆起结构3的第一侧坡面的坡度角大于第二侧坡面的坡度角，在第二视场区域A2内，脊状隆起结构3的第二侧坡面的坡度角大于第一侧坡面的坡度角。
结合图4可以看出，串扰区33的区域主要由第一视场区域A1内脊状隆起结构3的第一侧坡面(透光区域所在的坡面)的延长线以及第二视场区域A2内脊状隆起结构3的第二侧坡面(透光区域所在的坡面)的延长线所限定，因此，透光区域所在的坡面的坡度角越大，所对应的串扰区越小，相应的，所产生的第一视场和第二视场就越大。当然在实际应用中，透光区域所在的坡面的坡度角也可以不大于另一侧坡面的坡度角，本发明优选的实施例不能理解为对本发明保护范围的限定。另外本领域技术人员可以理解，脊状隆起结构的截面的形状为三角形以外的其他形状时，透光区域所在的坡面的坡度角大于另一侧坡面的坡度角，也能够取得相似的效果，其对应的技术方案同样应落入本发明的保护范围。
优选的，在第一视场区域A1内，第一侧坡面的坡度角为60度至85度，第二侧坡面的坡度角为68度至70度；在第二视场区域A2内，第一侧坡面的坡度角为68度至70度，第二侧坡面的坡度角为60度至85度。在上述角度范围之内，视场范围大，并且易于制作。
进一步的，脊状隆起结构的高度为5至50μm。在此高度内，双视效果明显且不使显示面板的厚度过大。
作为上述的图2提供的光栅第一种优选的实施方式，基底1和脊状隆起结构3的折射率相同，均为1.5，在第一视场区域A1内，第一侧坡面的坡度角可以为80.7度，第二侧坡面的坡度角可以为70度，脊状隆起结构3的高度可以为30μm；相应的，在第二视场区域A1内，第二侧坡面的坡度角可以为80.7度，第一侧坡面的坡度角可以为70度，脊状隆起结构3的高度可以为30μm。
作为上述的图2提供的光栅第二种优选的实施方式，基底1和脊状隆起结构3的折射率相同，均为1.5，在第一视场区域A1内，第一侧坡面的坡度角可以为83.4度，第二侧坡面的坡度角可以为68度，脊状隆起结构3的高度可以为17μm；相应的，在第二视场区域A1内，第二侧坡面的坡度角可以为80.7度，第一侧坡面的坡度角可以为70度，脊状隆起结构3的高度可以为30μm。
第一种优选的实施方式的好处是，由于脊状隆起结构3的最大角角度(80.7度)相对较小，制作工艺相对简单，但是此时形成的视场的范围相对较小；第二种优选的实施方式的好处是，由于脊状隆起结构3的最大角角度(83.4度)相对较大，制作工艺相对复杂，不过此时形成的视场的范围相对较大。
如图3，作为一种优选的实施方式，在第一视场区域A1内，透光区域沿坡面方向的长度小于第一侧坡面的坡面长度(第二侧坡面完全被遮光材料覆盖，第一侧坡面部分被遮光材料覆盖)；在第二视场区域A2内，透光区域沿坡面方向的长度小于所述第二侧坡面的坡面长度(第一侧坡面完全被遮光材料覆盖，第二侧坡面部分被遮光材料覆盖)。
这样的做的好处也是为了减小串扰区的范围。另外本领域技术人员可以理解，脊状隆起结构的截面的形状为梯形以外的其他形状时，透光区域的坡面长度小于所在坡面的坡面长度，也能够取得相似的效果，其对应的技术方案同样应落入本发明的保护范围。
优选的，如图2或3所示，本发明提供的光栅还可以包括：形成在所述脊状隆起结构3以及遮光层图案2之上的平坦层4。这样做可以使光栅的出光方向的表面平整。需要指出的是，在一些应用场景中，这里的平坦层4并不是必须设置的结构。
进一步的，在具体实施时，在不同的颜色的子像素对应的显示区域之间还可以设置非画面区域，该非画面区域完全被遮光材料覆盖，不透过任何光线；具体的，可以直接形成遮光材料，遮盖整个非画面区域；或者也可以在非显示区域内设置隆起结构，在整个隆起结构之上形成遮光材料。这样的设计可以进一步避免不同颜色之间的串扰。但是在实际应用中，由于相邻子像素之间本身间隔有遮光区域，或者即使没有间隔遮光区域，但是相邻的子像素对应于不同的视场区域，因此，即使不设置非画面区域，也能在一定程度上防止不同颜色的串扰，不过相对于设置非画面区域的结构，效果较差。
本发明还提供了一种用于制作光栅的方法，可用于制作上述任一项所述的光栅，下面假设制作的光栅为图3所示的光栅进行说明，对如图5所示，该方法包括：
步骤S1，在基底上形成透明材料层。
具体的，可以在基底上涂覆透明树脂类材料，例如丙烯酸树脂。步骤S1之后形成的结构可如图6所示。
步骤S2，对所述透明材料层进行图案化，形成脊状隆起结构。
具体的，可以在透明材料层先涂覆光刻胶，然后制作图案化的掩膜板，使用图案化的掩膜板对光刻胶进行曝光显影，形成图案化的光刻胶，再之后对在图案化的光刻胶的保护下对透明材料层进行刻蚀，形成脊状隆起结构。
这里的脊状隆起结构的截面的形状可以为三角形、梯形(或者近似为三角形和梯形的形状。本发明中，假设制作的脊状隆起结构的截面的形状为梯形，步骤S2之后形成的结构如图7所示。
步骤S3，在形成了脊状隆起结构的透明基板上形成遮光材料层。
具体的，可以通过涂布方法形成在脊状隆起结构上沉积吸光材料，比如醋酸酯类与碳黑的混合物，沉积的吸光材料可以为1μm。步骤S2之后形成的结构如图8所示。
步骤S4，对所述遮光材料层进行图案化，形成遮光层图案，以在第一区域内，在脊状隆起结构的第一侧面坡面上形成透光区域；在第二区域内，在脊状隆起结构的第二侧坡面上形成透光区域。
步骤S4之后形成的结构如图9所示。
在步骤S4之后，所述方法还包括步骤S5，在形成遮光层图案以及脊状隆起结构的上方例如通过形成透明材料，以形成平坦层，至此光栅制作完成，形成如图3所述的光栅。当然在一些应用场景中，光栅并不需要平坦层，相应的，制作这样的光栅也不需要执行步骤S5。
需要指出的是，本发明提供的光栅制作方法虽然以制作如图3所示的光栅进行的说明。但是不难理解，上述的光栅制作方法实际上可以用于制作上述提到的任意一种光栅。
本发明还提供了一种显示基板，如图10、11或12所示，包括上述任一项所述的光栅。
进一步的，如图10、11或12所示，该显示基板还包括：形成在光栅上对应于所述透光区域的彩色光阻层5。
不难理解，这里的彩色光阻层5是用于进行滤光产生子像素的层结构。更具体的，这里的彩色光阻层5一般包括红色光阻层、蓝色光阻层和绿色光阻层，分别用于产生红光、蓝光和绿光。需要指出的是，图10、图11、图12中虽然示出了包含彩色光阻层5的情况，但是在实际应用中，如果显示面板本身能够发出彩光，例如彩色OLED面板，那么本发明实施例提供的显示基板可以不包含光栅彩色滤光层，在具体应用时，可以直接将这样的显示基板贴附在相应的显示面板的外侧或将显示面板作为本发明的显示基板形成本发明的光栅。
在白光OLED和液晶显示装置中，该显示基板可以为彩膜基板。本发明实施例中提供这种彩膜基板相对于现有技术中的彩膜基板仅需多制作脊状隆起结构就能实现双视场显示，大大降低了双视场显示装置的制作难度。
如图10所示，作为在其中一种优选的实施例，彩色光阻层5具体形成在脊状隆起结构3上的透光区域内，此时，如果光栅还包括平坦层4，平坦层4覆盖在彩色光阻层5之上。
如图11所示，作为在其中一种优选的实施例，彩色光阻层5具体形成在基底1上脊状隆起结构3的相反一面上。
不难理解，本领域技术人员还可以对上述的光栅制作方法进行简单的改进，用于制作上述任一项所述的显示基板。具体过程在此不再详细说明。
如图12所示，作为在其中一种优选的实施例，当光栅包括平坦层4时，彩色光阻层5具体形成在平坦层4上。
在图10、11和12提供的显示基板中，一个子像素均对应于多个脊状隆起结构3，这样做是为了降低显示基板的盒厚，在具体实施时，如果不考虑盒厚的情况下，一个子像素可以对应于一个脊状隆起结构3。
采用本发明提供的显示基板的显示装置，能够实现双视场显示。
本发明还提供了一种显示装置，包括上述任一项所述的显示基板。
这里的显示装置可以为彩色OLED显示装置，由于彩色OLED本身能够出射彩色光线，因此只需要在相应的面板的外侧附加一层上述任一项所述的光栅即可实现双视场显示装置，而无需专门制作彩色光阻层5。
这里的显示装置还可以为OLED显示装置，此时，显示基板可以为上述任一项所述的包含彩色光阻层5的显示基板，即此时，显示基板作为OLED显示装置的彩膜基板。此时显示基板可以包含平坦层4也可以不包含平坦层4。
另一方面，这里的显示装置还可以为液晶显示装置，此时显示基板可以为上述任一项所述的包含彩色光阻层5的显示基板，即此时，显示基板作为OLED显示装置的彩膜基板。并且优选的，显示基板的光栅为包括平坦层4的光栅。选择具有平坦层4的显示基板的好处是可以使显示基板和阵列基板之间的液晶的厚度均匀。
上述任一项所述的显示装置可以为电子纸、手机、平板电脑、电视机、显示器、笔记本电脑、数码相框、导航仪等任何具有显示功能的产品或部件。
以上实施例仅用于说明本发明，而非对本发明的限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行各种组合、修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和范围当中。

Claims (13)

1.一种光栅，其特征在于，包括：基底以及形成在所述基底上方的遮光层图案，所述基底包括交替分布的第一视场区域和第二视场区域，所述遮光层图案包括遮光区域和透光区域；
在所述第一视场区域内和所述第二视场区域内，所述光栅均包括形成在所述基底上的脊状隆起结构，所述遮光层图案形成在所述脊状隆起结构上；且在所述第一视场区域内，脊状隆起结构的第一侧坡面上形成有透光区域，在所述第二视场区域内，脊状隆起结构的第二侧坡面上形成有透光区域；其中，第一侧与第二侧为相对的两侧。
2.如权利要求1所述的光栅，其特征在于，在所述第一视场区域内，脊状隆起结构的第一侧坡面的坡度角大于第二侧坡面的坡度角，在所述第二视场区域内，脊状隆起结构的第二侧坡面的坡度角大于第一侧坡面的坡度角。
3.如权利要求2所述的光栅，其特征在于，在所述第一视场区域内，第一侧坡面的坡度角为80.7度至85度，第二侧坡面的坡度角为68度至70度；在所述第二视场区域内，第一侧坡面的坡度角为68度至70度，第二侧坡面的坡度角为80.7度至85度。
4.如权利要求3所述的光栅，其特征在于，所述脊状隆起结构的高度为5μm至50μm。
5.如权利要求1所述的光栅，其特征在于，在所述第一视场区域内，透光区域沿坡面方向的长度小于所述第一侧坡面的坡面长度；在所述第二视场区域内，透光区域的沿坡面方向的长度小于所述第二侧坡面的坡面长度。
6.如权利要求1-5任一项所述的光栅，其特征在于，还包括：形成在所述脊状隆起结构以及所述遮光层图案之上的平坦层。
7.一种光栅的制作方法，其特征在于，包括：
在基底上形成透明材料层；
对所述透明材料层进行图案化，形成脊状隆起结构；
在形成了脊状隆起结构的透明基板上形成遮光材料层；
对所述遮光材料层进行图案化，在第一区域内的脊状隆起结构的第一侧坡面上形成透光区域；在第二区域内的脊状隆起结构的第二侧坡面上形成透光区域；所述第一侧坡面所在的第一侧和所述第二侧坡面所在的第二侧为相对的两侧。
8.一种显示基板，其特征在于，包括如权利要求1-6任一项所述的光栅。
9.如权利要求8所述的显示基板，其特征在于，还包括形成在所述光栅上的彩色光阻层。
10.如权利要求9所述的显示基板，其特征在于，所述彩色光阻层形成在所述脊状隆起结构上的透光区域内。
11.如权利要求9所述的显示基板，其特征在于，所述彩色光阻层形成在所述基底上与脊状隆起结构的相反一面上。
12.如权利要求9所述的显示基板，其特征在于，当所述光栅包括形成在所述脊状隆起结构和遮光层图案之上的平坦层时，所述彩色光阻层具体形成在所述平坦层上。
13.一种显示装置，其特征在于，包括如权利要求8-12任一项所述的显示基板。
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