CN105204193B - 控制显示角度的显示装置及其制造方法 - Google Patents

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    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods

Abstract

提供一种控制显示角度的显示装置及其制造方法，所述显示装置包括：由多个像素单元构成的像素单元阵列，其中，每个像素单元包括由发出不同颜色光的子像素单元构成的子像素单元阵列，每个子像素单元包括：子像素层，用于发出与该子像素单元相应的预定颜色光；光折射层，设置在子像素层的上方并由微纳米结构阵列组成，其中，光折射层中的各个微纳米结构针对所述预定颜色光具有等效折射率，并且从子像素层发出的所述预定颜色光经由光折射层进行折射。采用所述显示装置及其制造方法能够改变显示角度，且可有效避免所述显示装置的分辨率下降和显示亮度不均匀。

Description

控制显示角度的显示装置及其制造方法
技术领域
本发明总体说来涉及显示装置，更具体地讲，涉及一种控制显示角度的显示装置及其制造方法。
背景技术
现有的电子设备(例如，智能手机、笔记本电脑、平板电脑、台式机、游戏机、个人数字终端、游戏机)的屏幕的显示角度一般都较大(一般屏幕的最大显示角度可达到120度～140度)，这是因为屏幕的每个像素所发出的光向前方散射。因此，当用户查看电子设备的屏幕上的显示内容时，位于该用户两侧的其他人也可以从旁边窥视到屏幕上的显示内容，不利于对该用户的隐私保护。
在现有技术中，为防止其他人从旁侧窥视到屏幕上的显示内容，一般是为电子设备设置防偷窥膜。如图1所示，现有的防偷窥膜是基于百叶窗原理来控制电子设备的屏幕的显示角度，即，屏幕的每个像素所发出的光只能从百叶窗缝隙通过，竖直的叶片可以把侧向的光吸收。
目前为电子设备设置防偷窥膜的方式主要有两种：
一、在电子设备的屏幕上方贴附一层防偷窥膜，此时百叶窗的叶片会遮挡住屏幕上的像素，因此，这种方式会导致屏幕的显示亮度不均匀。
二、将防偷窥膜与电子设备的屏幕集成在一起生产，此时百叶窗的叶片是设置在像素与像素之间，因此，这种方式百叶窗的叶片会占用像素的面积，导致屏幕的分辨率下降。
此外，虽然上述两种方式可缩小屏幕的显示角度，但却无法对显示角度进行调节，在需要大显示角度的情况下无法满足要求。
发明内容
本发明的示例性实施例的目的在于提供一种控制显示角度的显示装置及其制造方法，以解决上述至少一个技术问题。
根据本发明示例性实施例的一方面，提供一种控制显示角度的显示装置，包括：由多个像素单元构成的像素单元阵列，其中，每个像素单元包括由发出不同颜色光的子像素单元构成的子像素单元阵列，每个子像素单元包括：子像素层，用于发出与该子像素单元相应的预定颜色光；光折射层，设置在子像素层的上方并由微纳米结构阵列组成，其中，光折射层中的各个微纳米结构针对所述预定颜色光具有等效折射率，并且从子像素层发出的所述预定颜色光经由光折射层进行折射。
在所述显示装置中，可还包括：控制单元，用于控制光折射层中的各个微纳米结构针对所述预定颜色光的等效折射率。
在所述显示装置中，控制单元可通过调整光折射层中的各个微纳米结构的尺寸参数和/或材料参数来控制各个微纳米结构针对所述预定颜色光的等效折射率。
在所述显示装置中，控制单元可利用以下项之中的至少一个来调整各个微纳米结构的尺寸参数：热效应机电执行器、压电效应执行器、静电效应执行器、机械效应执行器。
在所述显示装置中，压电效应执行器可为纳米机电执行器。
在所述显示装置中，控制单元可通过电场和/或强光来调整各个微纳米结构的材料参数。
在所述显示装置中，微纳米结构可具有垂直排列的至少两个层结构。
在所述显示装置中，控制单元可通过控制所述至少两个层结构中的相邻层结构之间的相对距离发生变化，来改变光折射层中的各个微纳米结构的尺寸参数。
在所述显示装置中，控制单元可通过控制所述至少两个层结构中的至少一个层结构沿预定轨迹移动来控制所述至少两个层结构中的相邻层结构之间的相对距离发生变化。
在所述显示装置中，所述预定轨迹可为以下项中的任意一个：垂直移动轨迹、水平移动轨迹、预定曲线移动轨迹。
在所述显示装置中，所述至少两个层结构中的每个层结构可由金属层和介质层堆叠而成，并且，相邻层结构的金属层不彼此相对。
在所述显示装置中，金属层可包括金或银，介质层可包括以下项中的任意一个：氟化镁、硅、二氧化硅、聚合物、液晶材料。
在所述显示装置中，微纳米结构的形状可为以下项中的至少一个：十字型结构体、圆柱、圆台、立方体、四面体、球体、椭球体、核壳体、圆环、孔状。
在所述显示装置中，微纳米结构阵列可呈预定晶格形式，所述预定晶格形式可为以下项中的至少一个：正方晶格、斜方晶格、长方晶格、六角晶格、准晶排列晶格、分形排列晶格和螺旋排列晶格。
在所述显示装置中，光折射层中的各个微纳米结构可针对所述预定颜色光具有等效零折射率。
在所述显示装置中，各子像素单元中的光折射层可被单独制成；或者，所有子像素单元中的光折射层可被整体制成透明薄膜。
根据本发明示例性实施例的一方面，提供一种控制显示角度的显示装置的制造方法，包括：(A)提供基底；(B)在所述基底上形成由多个像素单元的每个子像素单元中的子像素层构成的像素层，其中，子像素层用于发出与对应的子像素单元相应的预定颜色光；(C)在每个子像素层上铺设硅晶圆，并在硅晶圆上使用预定刻蚀方法刻蚀出凹形槽，其中，所述凹形槽的底部作为针对所述预定颜色光具有等效折射率的微纳米结构阵列的制备基底；(D)在微纳米结构阵列的制备基底上制备待刻蚀层；(E)使用所述预定刻蚀方法对制备的待刻蚀层进行刻蚀，以刻蚀出所述微纳米结构阵列，从而形成光折射层，使得从子像素层发出的所述预定颜色光经由光折射层进行折射；(F)使用反应离子刻蚀方法去除凹形槽的底部。
在所述制造方法中，待刻蚀层可包括垂直排列的隔离层和至少两个层结构，隔离层设置在所述至少两个层结构中的相邻层结构之间，以对所述至少两个层结构中的相邻层结构进行隔离，其中，步骤(F)可还包括：腐蚀去除所述隔离层。
在所述制造方法中，所述制造方法在步骤(D)和步骤(E)之间可还包括：(G)在所述凹形槽的侧壁的上端设置控制单元，并将所述至少两个层结构中的至少一个层结构与控制单元连接，其中，步骤(F)可还包括：使用反应离子刻蚀方法对凹形槽的侧壁进行刻蚀，以保留所述凹形槽的侧壁的两端。
在所述制造方法中，所述至少两个层结构中的每个层结构可由金属层和介质层堆叠而成，并且，相邻层结构的金属层不彼此相对，其中，所述至少两个层结构中的任一层结构可通过以下方式被制备：在微纳米结构阵列的制备基底上使用第一预定工艺制备金属层；在所述金属层上，使用第二预定工艺制备介质层。
在所述制造方法中，第一预定工艺可为以下项中的任意一个：磁控溅射法、电子束沉积法。
在所述制造方法中，第二预定工艺可为以下项中的任意一个：真空蒸发法、磁控溅射法、溶胶-凝胶法、脉冲激光淀积法、电子束沉积法。
在所述制造方法中，在步骤(E)中，形成光折射层的步骤可包括：使用旋转涂覆法在所述待刻蚀层的上表面形成光刻胶层；使用所述预定刻蚀方法在光刻胶层上刻蚀出与所述微纳米结构阵列一致的刻蚀图案；使用所述预定刻蚀方法按照所述刻蚀图案来刻蚀所述待刻蚀层；使用等离子灰化法去除光刻胶层，以暴露出微纳米结构阵列的制备基底上刻蚀出的所述微纳米颗粒阵列。
在所述制造方法中，所述预定刻蚀方法可为以下项中的任意一个：聚焦离子刻蚀法、电子束刻蚀法。
在所述制造方法中，所述隔离层可通过以下方式被制备：利用旋转涂覆法在所述至少两个层结构中的相邻层结构之间制备隔离层。
在根据本发明示例性实施例的控制显示角度的显示装置及其制造方法中，可在改变显示角度的同时避免显示装置的分辨率下降和显示亮度不均匀。
附图说明
通过下面结合示例性地示出实施例的附图进行的详细描述，本发明示例性实施例的上述和其它目的、特点和优点将会变得更加清楚，其中：
图1示出现有的基于百叶窗原理的防偷窥膜的示意图；
图2示出根据本发明示例性实施例的控制显示角度的显示装置中的任一像素单元的示例的示意图；
图3示出根据本发明示例性实施例的控制显示角度的显示装置中的任一子像素单元的示例的示意图；
图4分别示出根据本发明示例性实施例的光线分别经由由微纳米结构阵列组成的光折射层和等效零折射率材料进行折射的对比示意图；
图5示出根据本发明示例性实施例的作用于红色子像素的微纳米结构阵列的等效折射率的实部随着红色光波长的变化曲线；
图6示出根据本发明示例性实施例的发散光线通过光折射层后的远场强度分布的仿真图；
图7示出根据本发明示例性实施例的利用热效应机电执行器来调整图2的微纳米结构阵列中的一个层结构沿预定轨迹移动的示例的示图；
图8示出根据本发明示例性实施例的利用压电效应执行器来调整图2的微纳米结构阵列中的一个层结构沿预定轨迹移动的示例的示图；
图9示出根据本发明示例性实施例的利用静电效应执行器来调整图2的微纳米结构阵列中的一个层结构沿预定轨迹移动的示例的示图；
图10示出根据本发明示例性实施例的利用纳米机电执行器来调整图2的微纳米结构阵列中的一个层结构沿预定轨迹移动的示例的示图；
图11示出根据本发明示例性实施例的控制显示角度的显示装置的制造方法的流程图；
图12示出根据本发明示例性实施例的在所述多个子像素层中的任一子像素层上形成光折射层的示例图；
图13示出根据本发明示例性实施例的显示装置的制造方法中在每个微纳米结构阵列的制备基底上刻蚀出微纳米结构阵列步骤的流程图；
图14分别示出根据本发明示例性实施例的当微纳米结构阵列为十字型双层结构体时，在光刻胶层上刻蚀出与微纳米结构阵列一致的刻蚀图案的两种方式的示意图。
具体实施方式
现将对本发明示例性实施例进行详细的描述以解释本发明，其示例表示在附图中，其中，相同的标号始终表示相同部件。
根据本发明示例性实施例的控制显示角度的显示装置包括：由多个像素单元构成的像素单元阵列，其中，每个像素单元包括由发出不同颜色光的子像素单元构成的子像素单元阵列。
每个子像素单元包括：子像素层和光折射层。
具体说来，子像素层用于发出与该子像素单元相应的预定颜色光，光折射层设置在子像素层的上方并由微纳米结构阵列组成，其中，光折射层中的各个微纳米结构针对所述预定颜色光具有等效折射率，并且从子像素层发出的所述预定颜色光经由光折射层进行折射。优选地，所有子像素单元中的光折射层被整体制成透明薄膜。然而，本发明不限于此，各子像素单元中的光折射层还可被单独制成。
作为示例，每个微纳米结构可具有垂直排列的至少两个层结构。所述至少两个层结构中的每个层结构由金属层和介质层堆叠而成，并且，相邻层结构的金属层不彼此相对。
作为示例，子像素单元可包括红色子像素单元、绿色子像素单元和蓝色子像素单元。相应地，红色子像素单元可发出红色光、绿色子像素单元可发出绿色光、蓝色子像素单元可发出蓝色光。在各子像素单元中的子像素层的上方分别设有与该子像素单元所述发出的预定颜色光相对应的微纳米结构阵列，各个微纳米结构针对所述预定颜色光具有等效折射率，通过调节各个微纳米结构针对所述预定颜色光的等效折射率可改变从子像素层发出的所述预定颜色光经由光折射层之后的出射角度(光线的出射角度即为显示装置的显示角度)。
下面参照图2来描述一个像素单元的结构示例，在本示例中，一个像素单元包括红色子像素单元、绿色子像素单元和蓝色子像素单元。
图2示出根据本发明示例性实施例的控制显示角度的显示装置中的任一像素单元的示例的示意图。
如图2所示，该像素单元由三个子像素单元构成，每个子像素单元包括子像素层和光折射层，这里，应理解，三个子像素层发出的光的颜色不同，相应地，可针对三种颜色的光分别设计一种微纳米结构阵列，使得各个微纳米结构针对对应颜色的光具有等效折射率，从而在子像素层发出的发散光线通过微纳米结构阵列之后，使得光线的出射角度被改变，以改变显示装置的显示角度来保护隐私信息的显示。
图3示出根据本发明示例性实施例的控制显示角度的显示装置中的任一子像素单元的示例的示意图。
如图3所示，在本示例中，微纳米结构为上下对称的十字型双层结构体，且每个层结构由银和氟化镁堆叠而成，即，由“金属-介质”的结构组成。两个层结构之间的相对距离d可指示两个氟化镁介质层之间的相对距离。然而，本发明不限于此，两个层结构之间的相对距离d还可包含每个层结构的厚度，也就是说，上述相邻两个层结构之间的相对距离d可包含层结构本身的厚度，也可不包含层结构本身的厚度。这里，将图3所示的微纳米结构以预定晶格形式排列即可形成光折射层。
可选地，光折射层中的各个微纳米结构可针对所述预定颜色光具有等效折射率。具体说来，可通过调整每个微纳米结构的形状以及微纳米结构阵列的晶格形式，使得由多个微纳米结构形成的微纳米结构阵列针对预定颜色光的波长具有等效折射率。
这里，应理解，图3示出的仅是微纳米结构的一个示例，然而，本发明不限于此，作为示例，微纳米结构的形状可为以下项中的至少一个：十字型结构体、圆柱、圆台、立方体、四面体、球体、椭球体、核壳体、圆环、孔状。此外，微纳米结构阵列呈预定晶格形式，所述预定晶格形式可为以下项中的至少一个：正方晶格、斜方晶格、长方晶格、六角晶格、准晶排列晶格、分形排列晶格和螺旋排列晶格。作为示例，金属层可由能够制薄的金属形成，例如，金或银。介质层可由折射率小于1.5的不导电介质制成，例如，介质层可包括以下项中的任意一个：氟化镁、硅、二氧化硅、聚合物、液晶材料。
下面参照图4来说明本发明示例性实施例的显示装置的显示角度与光折射层的等效折射率之间的关系。
图4分别示出根据本发明示例性实施例的光线分别经由由微纳米结构阵列组成的光折射层和等效零折射率材料进行折射的对比示意图。
对于本领域技术人员来说，当光线通过介质界面的时候，会发生反射和折射，符合“斯涅耳定律”，介质界面两边的折射率与光线角度的正弦乘积相等，即，n1sinθ1＝n2sinθ2。在图4的(A)的示意图中，n1为光折射层的等效折射率，θ1为光线经过介质界面的入射角，n2为空气的折射率，θ2为光线经过介质界面的出射角。由图4的(A)所示的原理可以看出，由于空气的折射率是固定的(即，为1)，因此，当改变所示的光折射层的等效折射率时，其等效折射率与入射角正弦乘积会发生变化，从而使得在空气中的光线的出射角度也发生变化，以实现对显示装置的显示角度的控制。
这里，图4中的(B)为图4的(A)的特例，即，当由微纳米结构阵列组成的光折射层的等效折射率为零时可形成等效零折射率材料。应理解，在自然界中，折射率等于零的物质并不存在，一般均是通过人工制备微纳米结构阵列，来获得等效零折射率材料，即，等效零折射率材料以微纳米结构阵列的形式布置。等效零折射率材料的实现方式可为以下项中的任一项：光栅、光子晶体(Photonic Crystals)、特异材料(Metamaterials)。作为示例，本发明示例性实施例中由微纳米结构阵列形成的等效零折射率材料属于特异材料的实现方式。
在图4的(B)的示意图中，n1为等效零折射率材料的折射率，θ1为光线经过介质界面的入射角，n2为空气的折射率，θ2为光线经过介质界面的出射角。如图4的(A)的示意图所示，此时由多个微纳米结构形成的微纳米结构阵列针对预定颜色光具有等效零折射率(即，n1等效为零)，因此，当在子像素层的上方设置上述具有等效零折射率的微纳米结构阵列时，预定颜色光从子像素层发散出来并进入微纳米结构阵列后，等效零折射率n1与入射角θ1正弦乘积为零，而由于空气的折射率为1，所以当预定颜色光出射到空气中时，其出射角度必须等于零。这意味着光线只能从垂直于显示装置的方向出射，从而达到小角度的显示。
下面参照图5来描述可见光的波长与微纳米结构阵列的等效折射率之间的关系。
图5示出根据本发明示例性实施例的作用于红色子像素的微纳米结构阵列的等效折射率随着红色光波长的变化曲线。
如图5所示，横坐标为波长，纵坐标为等效折射率。从图中可以看出，作用于红色子像素的微纳米结构阵列的等效折射率可随着红色光波长的变化而变化，特别地，在615纳米附近，微纳米结构阵列的等效折射率为零，表明波长在该数值附近的光线经过微纳米结构阵列之后，光线的出射角度近似为零(例如，图4的(A)所示的情况)。应理解，折射率实质为复数形式，具有实部和虚部，一般折射率的实部代表光线经过折射材料之后的偏折的程度，而折射率的虚部代表光线经过折射材料之后衰减了多少。因此，这里所说的微纳米结构阵列的等效折射率为零是指微纳米结构阵列的等效折射率的实部等于零。
由上述分析可知，光线经由光折射层之后的出射角度可不是固定的，而是可随着光折射层的等效折射率的变化来进行调整的。
可选地，根据本发明示例性实施例的控制显示角度的显示装置可还包括：控制单元，用于控制光折射层中的各个微纳米结构针对所述预定颜色光的等效折射率。也就是说，控制单元可通过改变微纳米结构阵列的等效折射率来改变光线经由光折射层之后的出射角度，即，控制显示装置的显示角度。
具体说来，控制单元可通过调整光折射层中的各个微纳米结构的尺寸参数和/或材料参数来控制各个微纳米结构针对所述预定颜色光的等效折射率。
在一个示例中，控制单元通过电场和/或强光来调整各个微纳米结构的材料参数。
例如，在微纳米结构的介质层为液晶材料的情况下，此时，控制单元可通过改变液晶材料的介电常数来改变微纳米结构的材料参数，具体说来，控制单元通过改变施加到液晶材料两端的电压来改变液晶材料的介电常数。
例如，在微纳米结构的介质层为聚合物的情况下，此时，控制单元可通过强光来改变聚合物的介电常数进而改变微纳米结构的材料参数。这里，作为示例，聚合物可为对强光敏感的具有非线性特性的聚合物。
在另一示例中，控制单元通过控制微纳米结构中的垂直排列的所述至少两个层结构中的相邻层结构之间的相对距离发生变化，来改变光折射层中的各个微纳米结构的尺寸参数。
例如，参照图3，控制单元可通过控制图中所示的相对距离d来改变为纳米结构的尺寸参数，从而改变微纳米结构阵列的等效折射率。
下面以图6为例来对比微纳米结构的所述至少两个层结构中的相邻两个层结构之间的相对距离不同时，相应地显示装置的显示角度的变化。
图6示出根据本发明示例性实施例的发散光线通过光折射层后的远场强度分布的仿真图。在本示例中，假设微纳米结构由两个层结构组成。
在图6的(A)中，对应两个层结构之间的相对距离为15纳米，在图6的(B)中，对应两个层结构之间的相对距离为10纳米，在图6的(C)中，对应两个层结构之间的相对距离为2纳米。在本示例中，子像素发光点与微纳米结构阵列位于图中各个圆形的中心点，子像素发光点朝上半平面的各个方向发出光线，光线经过光折射层后在远处各个方向的强度如图中的曲线所示，在径向上，曲线越远离中心点代表强度越大，光线越亮，用户能够看到的显示内容就越清楚。在图6的(A)中，上半平面内的光线主要集中在显示装置中线两边各20度以内，所以此时只有正对着显示装置的小范围内的用户可以观察到光线，从而看到显示装置上显示的内容，而在显示装置中线两边各20度以外的用户能够观察到的光线非常弱，基于无法看到显示装置上显示的内容。在图6的(B)和(C)中，上半平面内光线所集中的角度范围随着两个层结构之间的相对距离的减小而逐渐变大。在图6的(C)中，光线主要集中在显示装置中线两边各60度以内，所以在显示装置中线两边各60度的范围内的用户均可以看到显示装置上显示的内容，此时接近普通液晶显示屏的显示角度。从图6的示例中可以看到，通过调节光折射层的等效折射率，可控制显示装置的显示角度在40度到120度的范围内实现调节。然而，本发明不限于此，本领域技术人员可根据需要来确定显示装置的显示角度的控制范围。
应理解，在图6所示的示例中，假设两个层结构之间的相对距离的值为0时，显示装置的显示角度最大，然而，本发明不限于此，还可设置两个层结构之间的相对距离的为0时，显示装置的显示角度最小。这里，本领域技术人员可根据需要来设置两个层结构之间的相对距离与显示装置的显示角度之间的初始状态。
作为示例，控制单元可利用以下项之中的至少一个来调整各个微纳米结构的尺寸参数：热效应机电执行器、压电效应执行器、静电效应执行器、机械效应执行器。优选地，压电效应执行器可为纳米机电执行器。这里，控制单元可调整微纳米结构阵列中的部分或全部微纳米结构的尺寸参数，来相应地改变部分或全部微纳米结构的等效折射率。
例如，控制单元可基于热效应机电执行器、压电效应执行器、静电效应执行器、机械效应执行器之中的至少一项来控制微纳米结构中的垂直排列的所述至少两个层结构中的相邻层结构之间的相对距离发生变化，进而来改变光折射层中的各个微纳米结构的尺寸参数。
具体说来，控制单元通过控制所述至少两个层结构中的至少一个层结构沿预定轨迹移动来控制所述至少两个层结构中的相邻层结构之间的相对距离发生变化。优选地，控制单元与所述至少两个层结构中的至少一个层结构的介质层相连接。
作为示例，所述预定轨迹可为以下项中的任意一个：垂直移动轨迹、水平移动轨迹、预定曲线移动轨迹。
下面参照图7至图10的示例来分别详细说明利用上述执行器来调整各个微纳米结构的尺寸参数的过程。
图7示出根据本发明示例性实施例的利用热效应机电执行器来调整图2的微纳米结构阵列中的一个层结构沿预定轨迹移动的示例的示图。
如图7中的(a)所示，控制单元可为热效应机电执行器，热效应机电执行器的热臂和冷臂固定于基板上，在未对热臂和冷臂施加电压时，热臂和冷臂处于平直状态，当对热臂和冷臂施加电压时，热臂由于电阻消耗的电流较多、发热量较大，会导致热臂变形，从而带动冷臂的上端出现尖端移动。
在本示例中，以微纳米结构包括两个层结构为例，微纳米结构中的下层结构可固定，冷臂的尖端可连接到本发明的微纳米结构中的上层结构的介质层，通过控制流经热臂和冷臂的电流来控制与冷臂的尖端相连接的上层结构移动。例如，如图7的(b)、(c)中的虚线圆框所示，在微纳米结构的上层结构的介质层的四个角下面分别放置热效应机电执行器，以通过四个热效应机电执行器来控制上层结构移动。然而，本发明不限于此，还可将上层结构固定，然后将冷臂的尖端连接到本发明的微纳米结构中的下层结构的介质层，进而控制下层结构移动。
图8示出根据本发明示例性实施例的利用压电效应执行器来调整图2的微纳米结构阵列中的一个层结构沿预定轨迹移动的示例的示图。在本示例中，控制单元可为压电效应执行器。
如图8中的(a)所示，压电材料内部具有正负电荷。当没有对压电效应执行器外加电压时，压电材料内部的正(+)负(-)电荷杂乱分布，没有形成统一的指向，压电材料具有原始形状。当对压电效应执行器外加电压时，如图所示，压电材料内部的电荷就形成统一的排列和指向，从而形成极化。在此情况下，压电材料会发生形变(例如，压电材料上下延伸)，从而可以带动依附在压电材料表面的结构进行移动。
在本示例中，以微纳米结构包括两个层结构为例，微纳米结构中的下层结构可固定，压电材料连接到本发明的微纳米结构中的上层结构的介质层，通过控制外加到压电材料的电压来控制与压电材料相连接的上层结构移动。
例如，如图8的(b)、(c)中的虚线圆框所示，在微纳米结构的上层结构的介质层的四个角下面分别放置压电材料，，当对压电材料施加电压时，压电材料伸缩，从而带动微纳米结构的上层结构进行移动。然而，本发明不限于此，还可将上层结构固定，然后将压电材料连接到本发明的微纳米结构中的下层结构的介质层，进而控制下层结构移动。
图9示出根据本发明示例性实施例的利用静电效应执行器来调整图2的微纳米结构阵列中的一个层结构沿预定轨迹移动的示例的示图。在本示例中，控制单元可为静电效应执行器。
如图9中的(a)所示，静电效应执行器下面的基板被固定，在未对静电效应执行器施加电压时，上面的悬臂处于平直状态，当对静电效应执行器施加电压时，由于上面的悬臂会积累负电荷，而下面的基板会积累正电荷，这两种电荷在微纳米尺度下会出现明显的相互吸引的现象，导致上面的悬臂会被下面固定的基板所吸引而弯曲变形，悬臂的末端就会出现一定的位移。
在本示例中，以微纳米结构包括两个层结构为例，微纳米结构中的下层结构可固定，悬臂的末端可连接到本发明的微纳米结构中的上层结构的介质层，通过控制施加到静电效应执行器的电压来控制与悬臂的末端相连接的上层结构移动。例如，如图9的(b)、(c)中的虚线圆框所示，将微纳米结构的上层结构的介质层的四个角分别连接到四个静电效应执行器的悬臂的末端，从而利于悬臂的末端的移动，达到控制上层结构的移动。然而，本发明不限于此，还可将上层结构固定，然后将悬臂的末端连接到本发明的微纳米结构中的下层结构的介质层，进而控制下层结构移动。
图10示出根据本发明示例性实施例的利用纳米机电执行器来调整图2的微纳米结构阵列中的一个层结构沿预定轨迹移动的示例的示图。
如图10所示，虚线方框内的是压电氮化铝纳米机电执行器，该纳米机电执行器具有一端固定、一端悬空的悬臂。当对其悬臂施加不同的电压时，悬臂会发生不同程度的变形弯曲。如图10所示，该纳米机电执行器的悬臂的左端固定不动，悬臂的右端与微纳米结构中的介质层相连接，在未对悬臂施加电压时，悬空的右端能够保持平直状态。当对悬臂施加电压时，悬臂的右端会发生形变翘起，使两个层结构之间的相对距离实现纳米级别的偏移(距离d)，以带动微纳米结构的上层结构升起，从而实现两个层结构之间的相对距离的变化。在此情况下，两个层结构之间的相对距离可通过对施加的电压的精确控制而被控制，从而实现对微纳米结构阵列的等效折射率的改变，来达到控制显示装置的显示角度的目的。
应该理解，虽然图7至图10仅示出控制单元控制一个层结构沿垂直移动轨迹移动的示例，但是控制单元控制层结构移动的轨迹不限于垂直移动轨迹，还可以是其它移动轨迹，例如，当将控制单元的驱动端(例如，上述提到的冷臂、压电材料、悬臂)设置为水平推动层结构时，控制单元控制层结构的移动轨迹可为水平移动轨迹。优选地，控制单元的驱动端与所述至少一个层结构中的介质层相连接。
图11示出根据本发明示例性实施例的控制显示角度的显示装置的制造方法的流程图。
参照图11，在步骤S10中，提供基底。这里，可利用现有的各种方法来为显示装置提供基底，本发明对此部分的内容不再赘述。
在步骤S20中，在所述基底上形成由多个像素单元的每个子像素单元中的子像素层构成的像素层。这里，子像素层用于发出与对应的子像素单元相应的预定颜色光。
这里，应理解，由于多个子像素层发出的光的颜色不同，所以相应地，在每个子像素层上形成的光折射层的纳米结构阵列也不同，即，一个微纳米结构阵列针对预定颜色光具有等效折射率，下面参照图11的步骤S30～步骤S60并结合图12来描述在所述多个子像素层中的任一子像素层上形成光折射层的步骤。
图12示出根据本发明示例性实施例的在所述多个子像素层中的任一子像素层上形成光折射层的示例图。
返回图11，在步骤S30中，在所述任一子像素层上铺设硅晶圆(如图12中的(A)所示)，并在硅晶圆上使用预定刻蚀方法刻蚀出凹形槽(如图12中的(B)所示)。这里，所述凹形槽的底部可作为针对所述预定颜色光具有等效折射率的微纳米结构阵列的制备基底。
这里，所述预定刻蚀方法可为能够在硅晶圆上刻蚀出凹形槽的任何方法。作为示例，所述预定刻蚀方法可为以下项中的任意一个：聚焦离子刻蚀法、电子束刻蚀法。
在步骤S40中，在微纳米结构阵列的制备基底上制备待刻蚀层(如图12中的(C)～(H)所示)。
作为示例，待刻蚀层可包括垂直排列的隔离层和至少两个层结构，隔离层(例如，图12中的(F)所示的SU8)设置在所述至少两个层结构中的相邻层结构之间，以对所述至少两个层结构中的相邻层结构进行隔离。
例如，所述至少两个层结构中的每个层结构可由金属层和介质层堆叠而成，并且，相邻层结构的金属层不彼此相对。如图12中示出的待刻蚀层包括两个层结构，每个层结构由银(Ag)和氟化镁(MgF2)堆叠而成，这里，应理解图12示出的仅是待刻蚀层的一个示例，然而，本发明不限于此。
具体说来，所述至少两个层结构中的任一层结构通过以下方式被制备：在微纳米结构阵列的制备基底上使用第一预定工艺制备金属层；在所述金属层上，使用第二预定工艺制备介质层。
这里，应理解，所述至少两个层结构中的金属层与介质层的制备顺序不限于先制备金属层，然后在金属层上制备介质层，还可以先制备介质层，然后在介质层上制备金属层。
这里，第一预定工艺可为能够制备金属层的任何方法，例如，第一预定工艺可为以下项中的任意一个：磁控溅射法、电子束沉积法。第二预定工艺可为能够制备介质层的任何方法，例如，第二预定工艺可为以下项中的任意一个：真空蒸发法、磁控溅射法、溶胶-凝胶法、脉冲激光淀积法、电子束沉积法。
所述隔离层可通过以下方式被制备：利用旋转涂覆法在所述至少两个层结构中的相邻层结构之间制备隔离层。
可选地，根据本发明示例性实施例的控制显示角度的显示装置的制造方法可还包括：在制备所述至少两个层结构时，可在制备好所述至少两个层结构中任一层结构之后，在所述凹形槽的侧壁的上端设置控制单元，并将所述至少两个层结构中的至少一个层结构与控制单元连接，使得控制单元可控制所述至少两个层结构中的相邻层结构之间的相对距离发生变化，来改变光折射层中的各个微纳米结构的尺寸参数，进而改变微纳米结构阵列的等效折射率。
在步骤S50中，使用所述预定刻蚀方法对制备的待刻蚀层进行刻蚀，以刻蚀出所述微纳米结构阵列，从而形成光折射层，使得从子像素层发出的所述预定颜色光经由光折射层进行折射。
下面参照图13来详细描述在每个微纳米结构阵列的制备基底上刻蚀出微纳米结构阵列的步骤。
图13示出根据本发明示例性实施例的显示装置的制造方法中在每个微纳米结构阵列的制备基底上刻蚀出微纳米结构阵列步骤的流程图(如图12中的(I)所示)。
如图13所示，在步骤S501中，使用旋转涂覆法在所述待刻蚀层的上表面形成光刻胶层。
在步骤S502中，使用所述预定刻蚀方法在光刻胶层上刻蚀出与所述微纳米结构阵列一致的刻蚀图案。
作为示例，可使用干涉光刻法和显影技术使光刻胶层曝光并在光刻胶层留下具有与微纳米结构阵列一致的刻蚀图案。
在图14中分别示出根据本发明示例性实施例的当微纳米结构阵列为十字型双层结构体时，在光刻胶层上刻蚀出与微纳米结构阵列一致的刻蚀图案的两种方式。
如图14的(A)所示，可将所述光刻胶层划分为多个子区域(如图中所示的一个虚线框)，针对每个子区域刻蚀出十字型的刻蚀图案。或者，如图14的(B)所示，还可针对每个子区域刻蚀出口字型的刻蚀图案。
在步骤S503中，使用所述预定刻蚀方法按照所述刻蚀图案来刻蚀所述待刻蚀层。
在步骤S504中，使用等离子灰化法去除光刻胶层，以暴露出微纳米结构阵列的制备基底上刻蚀出的所述微纳米颗粒阵列。这里，由于微纳米结构阵列上覆盖有光刻胶层，因此，可通过去除光刻胶层来暴露出刻蚀出的微纳米结构阵列。
返回图11，在步骤S60中，使用反应离子刻蚀方法去除凹形槽的底部。
在待刻蚀层包括垂直排列的隔离层和至少两个层结构的情况下，在步骤S60中除去除凹形槽的底部之外，还需腐蚀去除所述隔离层。
在显示装置还包括控制单元的情况下，在步骤S60中除去除凹形槽的底部之外，还需使用反应离子刻蚀方法对凹形槽的侧壁进行刻蚀，以保留所述凹形槽的侧壁的两端，此时，所述凹形槽的侧壁除两端之外的空间为空(如图12中的(J)所示)。
根据本发明示例性实施例的控制显示角度的显示装置及其制造方法中的光折射层为一层透明的薄膜，因此不会导致显示装置的显示亮度不均匀。此外，由于该光折射层以透明薄膜的形式设置在所有子像素单元的子像素层上，因此也不会占用像素面积，即，不会导致显示装置的分辨率下降。
此外，根据本发明示例性实施例的控制显示角度的显示装置及其制造方法利用微纳米结构组成一种针对预定颜色光具有等效折射率的光折射层，使得由各个子像素单元发出的光线经过该光折射层之后，光线的出射角度可随该光折射层的等效折射率的改变而改变，从而实现对显示装置的显示角度的控制。
尽管已经参照其示例性实施例具体显示和描述了本发明，但是本领域的技术人员应该理解，在不脱离权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下，可以对其进行形式和细节上的各种改变。

Claims (25)

1.一种控制显示角度的显示装置，包括：
由多个像素单元构成的像素单元阵列，其中，每个像素单元包括由发出不同颜色光的子像素单元构成的子像素单元阵列，每个子像素单元包括：
子像素层，用于发出与该子像素单元相应的预定颜色光；
光折射层，设置在子像素层的上方并由微纳米结构阵列组成，其中，光折射层中的各个微纳米结构针对所述预定颜色光具有等效折射率，并且从子像素层发出的所述预定颜色光经由光折射层进行折射。
2.如权利要求1所述的显示装置，还包括：控制单元，用于控制光折射层中的各个微纳米结构针对所述预定颜色光的等效折射率。
3.如权利要求2所述的显示装置，其中，控制单元通过调整光折射层中的各个微纳米结构的尺寸参数和/或材料参数来控制各个微纳米结构针对所述预定颜色光的等效折射率。
4.如权利要求3所述的显示装置，其中，控制单元利用以下项之中的至少一个来调整各个微纳米结构的尺寸参数：热效应机电执行器、压电效应执行器、静电效应执行器、机械效应执行器。
5.如权利要求4所述的显示装置，其中，压电效应执行器为纳米机电执行器。
6.如权利要求3所述的显示装置，其中，控制单元通过电场和/或强光来调整各个微纳米结构的材料参数。
7.如权利要求1到6之中的任一权利要求所述的显示装置，其中，微纳米结构具有垂直排列的至少两个层结构。
8.如权利要求7所述的显示装置，其中，控制单元通过控制所述至少两个层结构中的相邻层结构之间的相对距离发生变化，来改变光折射层中的各个微纳米结构的尺寸参数。
9.如权利要求8所述的显示装置，其中，控制单元通过控制所述至少两个层结构中的至少一个层结构沿预定轨迹移动来控制所述至少两个层结构中的相邻层结构之间的相对距离发生变化。
10.根据权利要求9所述的显示装置，其中，所述预定轨迹为以下项中的任意一个：垂直移动轨迹、水平移动轨迹、预定曲线移动轨迹。
11.如权利要求7所述的显示装置，其中，所述至少两个层结构中的每个层结构由金属层和介质层堆叠而成，并且，相邻层结构的金属层不彼此相对。
12.如权利要求11所述的显示装置，其中，金属层包括金或银，介质层包括以下项中的任意一个：氟化镁、硅、二氧化硅、聚合物、液晶材料。
13.如权利要求1所述的显示装置，其中，微纳米结构的形状为以下项中的至少一个：十字型结构体、圆柱、圆台、立方体、四面体、球体、椭球体、核壳体、圆环、孔状。
14.如权利要求1所述的显示装置，其中，微纳米结构阵列呈预定晶格形式，所述预定晶格形式为以下项中的至少一个：正方晶格、斜方晶格、长方晶格、六角晶格、准晶排列晶格、分形排列晶格和螺旋排列晶格。
15.如权利要求1所述的显示装置，其中，光折射层中的各个微纳米结构针对所述预定颜色光具有等效零折射率。
16.如权利要求1所述的显示装置，其中，各子像素单元中的光折射层被单独制成；或者，所有子像素单元中的光折射层被整体制成透明薄膜。
17.一种控制显示角度的显示装置的制造方法，包括：
(A)提供基底；
(B)在所述基底上形成由多个像素单元的每个子像素单元中的子像素层构成的像素层，其中，子像素层用于发出与对应的子像素单元相应的预定颜色光；
(C)在每个子像素层上铺设硅晶圆，并在硅晶圆上使用预定刻蚀方法刻蚀出凹形槽，其中，所述凹形槽的底部作为针对所述预定颜色光具有等效折射率的微纳米结构阵列的制备基底；
(D)在微纳米结构阵列的制备基底上制备待刻蚀层；
(E)使用所述预定刻蚀方法对制备的待刻蚀层进行刻蚀，以刻蚀出所述微纳米结构阵列，从而形成光折射层，使得从子像素层发出的所述预定颜色光经由光折射层进行折射；
(F)使用反应离子刻蚀方法去除凹形槽的底部。
18.如权利要求17所述的制造方法，其中，待刻蚀层包括垂直排列的隔离层和至少两个层结构，隔离层设置在所述至少两个层结构中的相邻层结构之间，以对所述至少两个层结构中的相邻层结构进行隔离，
其中，步骤(F)还包括：腐蚀去除所述隔离层。
19.如权利要求18所述的制造方法，所述制造方法在步骤(D)和步骤(E)之间还包括：(G)在所述凹形槽的侧壁的上端设置控制单元，并将所述至少两个层结构中的至少一个层结构与控制单元连接，
其中，步骤(F)还包括：使用反应离子刻蚀方法对凹形槽的侧壁进行刻蚀，以保留所述凹形槽的侧壁的两端。
20.如权利要求18所述的制造方法，其中，所述至少两个层结构中的每个层结构由金属层和介质层堆叠而成，并且，相邻层结构的金属层不彼此相对，
其中，所述至少两个层结构中的任一层结构通过以下方式被制备：
在微纳米结构阵列的制备基底上使用第一预定工艺制备金属层；
在所述金属层上，使用第二预定工艺制备介质层。
21.如权利要求20所述的制造方法，其中，第一预定工艺为以下项中的任意一个：磁控溅射法、电子束沉积法。
22.如权利要求20所述的制造方法，其中，第二预定工艺为以下项中的任意一个：真空蒸发法、磁控溅射法、溶胶-凝胶法、脉冲激光淀积法、电子束沉积法。
23.如权利要求17所述的制造方法，其中，在步骤(E)中，形成光折射层的步骤包括：
使用旋转涂覆法在所述待刻蚀层的上表面形成光刻胶层；
使用所述预定刻蚀方法在光刻胶层上刻蚀出与所述微纳米结构阵列一致的刻蚀图案；
使用所述预定刻蚀方法按照所述刻蚀图案来刻蚀所述待刻蚀层；
使用等离子灰化法去除光刻胶层，以暴露出微纳米结构阵列的制备基底上刻蚀出的所述微纳米颗粒阵列。
24.如权利要求17所述的制造方法，其中，所述预定刻蚀方法为以下项中的任意一个：聚焦离子刻蚀法、电子束刻蚀法。
25.如权利要求18所述的制造方法，其中，所述隔离层通过以下方式被制备：利用旋转涂覆法在所述至少两个层结构中的相邻层结构之间制备隔离层。
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