CN106772735B - 光栅及其制造方法、显示装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光栅及其制造方法、显示装置及其控制方法，属于显示技术领域。该光栅包括：第一透明电极层；第一透明电极层上设置有阵列排布的多个光栅结构，每个光栅结构包括透过率变化膜和设置在透过率变化膜相对的两端且分别与两端连接的两个电致伸缩块；设置在第一透明电极层上的每个光栅结构上设置有第二透明电极。本发明通过设置的第一透明电极层和光栅结构上的第二透明电极，能够向透过率变化膜两端的电致伸缩块施加电压，电致伸缩块在电压的作用下会产生形变，使透过率变化膜透明或不透明，这样就能够在光栅上需要的位置形成透明的狭缝，解决了相关技术的光栅中狭缝的位置固定，难以调整的问题。达到了能够调整光栅中狭缝位置的效果。

Description

光栅及其制造方法、显示装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及显示技术领域，特别涉及一种光栅及其制造方法、显示装置及其控制方法。

背景技术

光屏障式三维(英文：three dimensional；简称：3D)技术也被称为视差屏障技术或视差障栅技术，该技术通过光栅遮挡显示屏，使观看者左眼和右眼看到不同的画面，以达到立体显示的效果。

相关技术中有一种应用了光屏障式3D技术的显示装置，该显示装置包括显示面板和光栅(英文：grating)，如图1所示，光栅12设置在显示面板11的出光侧，其中，显示面板11的上的每个小块代表一个像素区域，光栅12包括透明底板121以及设置在透明底板上的狭缝图案122，狭缝图案122上设置有多个狭缝，显示面板11上每个像素区域发出的光线能够从这些狭缝射入观看者的双眼(RE和LE)，由图1可以看出，左眼LE接收到的是阴影像素区域发出的光线，而右眼RE接收到的是非阴影像素区域发出的光线，可以通过控制两种两素区域显示不同的画面，观看者的双眼就能看到不同的画面，达到立体显示的效果。

在实现本发明的过程中，发明人发现相关技术至少存在以下问题：上述光栅中狭缝的位置固定，难以调整，导致显示装置的显示方式单一。

发明内容

为了解决相关技术光栅中狭缝的位置固定，难以调整，导致显示装置的显示方式单一的问题，本发明实施例提供了一种光栅及其制造方法、显示装置及其控制方法。所述技术方案如下：

根据本发明的第一方面，提供了一种光栅，所述光栅包括：

第一透明电极层；

所述第一透明电极层上设置有阵列排布的多个光栅结构，每个所述光栅结构包括透过率变化膜和设置在所述透过率变化膜相对的两端且分别与所述两端连接的两个电致伸缩块，所述透过率变化膜的透过率与所述透过率变化膜形变的程度相关；

设置在所述第一透明电极层上的每个所述光栅结构上设置有第二透明电极，所述多个光栅结构中任一光栅结构上的第二透明电极与所述任一光栅结构中的两个电致伸缩块接触。

可选的，所述透过率变化膜的透过率与所述透过率变化膜被拉伸的程度正相关，所述透过率变化膜的材料包括有色的聚二甲基硅氧烷PDMS。

可选的，所述电致伸缩块的材料包括掺杂钛酸钡的聚氨酯弹性体。

可选的，所述第一透明电极层和每个所述第二透明电极的材料包括氧化铟锡ITO。

根据本发明的第二方面，提供一种光栅的制造方法，所述方法包括：

在衬底基板上形成第一透明电极层；

在形成有所述第一透明电极层的衬底基板上形成阵列排布的多个光栅结构，每个所述光栅结构包括透过率变化膜和设置在所述透过率变化膜相对的两端且分别与所述两端连接的两个电致伸缩块，所述透过率变化膜的透过率与所述透过率变化膜形变的程度相关；

在形成有所述多个光栅结构的衬底基板上的每个所述光栅结构上形成第二透明电极，所述多个光栅结构中的任一光栅结构上的第二透明电极与所述任一光栅结构中的两个电致伸缩块接触。

根据本发明的第三方面，提供一种显示装置，所述显示装置包括：显示面板和光栅，

所述光栅包括：第一透明电极层，所述第一透明电极层上设置有阵列排布的多个光栅结构，每个所述光栅结构包括透过率变化膜和设置在所述透过率变化膜相对的两端且分别与所述两端连接的两个电致伸缩块，所述透过率变化膜的透过率与所述透过率变化膜形变的程度相关，设置在所述第一透明电极层上的每个所述光栅结构上设置有第二透明电极，所述多个光栅结构中的任一光栅结构上的第二透明电极与所述任一光栅结构中的两个电致伸缩块接触。

可选的，所述显示装置还包括背光模组，

所述光栅设置在所述背光模组和所述显示面板之间。

可选的，所述光栅设置在所述显示面板的出光侧。

根据本发明的第四方面，提供一种显示装置的控制方法，用于控制第三方面任一所述的显示装置，通过控制施加给所述任一光栅结构中电致伸缩块的电压，能够控制所述任一光栅结构中透过率变化膜的透过率，使所述透过率变化膜变为透明状态或不透明状态，所述方法包括：

获取控制指令；

在所述控制指令指示进行三维显示时，控制所述光栅形成多个狭缝状区域，所述狭缝状区域的光栅结构的透过率变化膜为透明状态，所述光栅除所述狭缝状区域的其他区域的光栅结构的透过率变化膜为不透明状态。

可选的，所述方法还包括：

在所述控制指令指示进行二维显示时，控制每个所述光栅结构的透过率变化膜变为透明状态。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

通过设置的第一透明电极层和每个光栅结构上设置的第二透明电极，能够向透过率变化膜两端的电致伸缩块施加电压，电致伸缩块在电压的作用下会产生形变，并使透过率变化膜产生形变，使透过率变化膜透明或不透明，这样就能够在光栅上需要的位置形成透明的狭缝，解决了相关技术的光栅中狭缝的位置固定，难以调整，导致显示装置的显示方式单一的问题。达到了能够调整光栅中狭缝位置的效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，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实施例，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是相关技术中一种显示装置的结构示意图；

图2-1是本发明实施例示出的一种光栅的结构示意图；

图2-2是透过率变化膜在未被拉伸的光线的波长与透过率的关系图；

图2-3是透过率变化膜的透过率和透过率变化膜中有色颗粒浓度的关系示意图；

图2-4是图2-1所示实施例中一种透过率变化膜的应变与电场强度的关系示意图；

图3是本发明实施例提供的一种光栅的制造方法的流程图；

图4-1是本发明实施例提供的一种显示装置的结构示意图；

图4-2是图4-1所示实施例中一种显示装置的结构示意图；

图4-3是本发明实施例提供的另一种显示装置的结构示意图；

图5是本发明实施例提供的一种显示装置的控制方法的流程图。

上述各个附图中，附图标记的含义为：11-显示面板，12-光栅，121-透明底板，122-狭缝图案，RE-右眼，LE-左眼，21-第一透明电极层，22-光栅结构，221-透过率变化膜，222-电致伸缩块，23-第二透明电极，31-显示面板，32-光栅，sp-子像素区域，33-背光模组。

通过上述附图，已示出本发明明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本发明构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本发明的概念。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

图2-1是本发明实施例示出的一种光栅的结构示意图。该光栅可以包括：

第一透明电极层21。

第一透明电极层21上设置有阵列排布的多个光栅结构22，每个光栅结构22包括透过率变化膜221和设置在透过率变化膜221相对的两端且分别与两端连接的两个电致伸缩块222，透过率变化膜221的透过率与透过率变化膜221形变的程度相关。

设置在第一透明电极层21上的每个光栅结构22上设置有第二透明电极23，多个光栅结构22中任一光栅结构上的第二透明电极23与任一光栅结构中的两个电致伸缩块222接触。

可以通过第一透明电极层和任一光栅结构上的第二透明电极，向任一光栅结构中的两个电致伸缩块施加电压，而电致伸缩块在电压的作用下会产生形变(电致伸缩块在外电场作用下会产生形变)，电致伸缩块产生形变后会对透过率变化膜施加力，透过率变化膜在该力的作用下产生形变，进而透过率发生改变，在透过率较大时，透过率变化膜变为透明状态，在透过率较小时，透过率变化膜变为不透明状态。

综上所述，本发明实施例提供的光栅，通过设置的第一透明电极层和每个光栅结构上设置的第二透明电极，能够向透过率变化膜两端的电致伸缩块施加电压，电致伸缩块在电压的作用下会产生形变，并使透过率变化膜产生形变，使透过率变化膜透明或不透明，这样就能够在光栅上需要的位置形成透明的狭缝，解决了相关技术的光栅中狭缝的位置固定，难以调整，导致显示装置的显示方式单一的问题。达到了能够调整光栅中狭缝位置的效果。

可选的，透过率变化膜221的透过率与透过率变化膜被拉伸的程度正相关，透过率变化膜221的材料可以包括有色的聚二甲基硅氧烷(英文：polydimethylsiloxane；简称：PDMS)。PDMS的颜色可以是黑色或其他颜色，PDMS构成的透过率变化膜可以由PDMS堆栈薄片与含有某颜色(如黑色)的微小染料颗粒的溶液混合制成，制造方法可以参考相关技术，在此不再赘述。

可选的，第二透明电极23在形成于每个光栅结构22上时可以设置在每个第二光栅结构22中的两个电致伸缩块222上，或者可以设置在整个光栅结构22上。

如图2-2所示，其为黑色的PDMS构成的透过率变化膜在未被拉伸时，对于光线的波长与透过率的关系图，其中横轴为波长，单位为纳米(nm)，纵轴为透过率，单位为百分比，两条虚线之间为人眼可视范围的波长，透过率变化膜的厚度为2.9毫米(mm)，黑色染料的掺杂浓度为0.08％，由图2-2可以看出，透过率变化膜对于位于人眼可视范围的波长的光线的透过率在10％以下，可以认为是不透明的。

又如图2-3所示，其为由有色的PDMS构成的透过率变化膜的透过率和透过率变化膜中有色颗粒浓度的关系示意图，横轴为浓度，单位可以为质量百分浓度，纵轴为透过率，单位为百分比，由图2-3可以明显看出，在有色颗粒的浓度变小时，透过率变化膜的透过率急剧变小，而拉伸透过率变化膜可以缩小透过率变化膜的透过率中有色颗粒的浓度(拉伸透过率变化膜时，透过率变化膜中有色颗粒的间距变大，浓度变小)，这就使得透过率变化膜的透过率与透过率变化膜被拉伸的程度正相关。具体的，透过率变化膜被拉伸前后，透过率的关系可以为T＝T₀ ^λ，其中T为透过率变化膜被拉伸后的透过率；T₀为透过率变化膜被拉伸前的透过率，T₀＝10^-εch0，其中c为掺杂浓度，h₀为透过率变化膜被拉伸前的初始厚度，ε为定值参数；λ＝h/h₀为拉伸系数，其中h为透过率变化膜被拉伸前的拉伸后厚度。

在图2-1中，电致伸缩块222的材料包括掺杂钛酸钡(英文：Barium Titanate)的聚氨酯(英文：Polyurethane Foam)弹性体。电致伸缩块222满足X＝RE²，其中X为电致伸缩块222在电压/电场作用下的应变(物体在受到外力作用下会产生一定的形变，而形变的程度称为应变)，E为加载在材料两端的电压值/电场强度，R为电致伸缩系数。以聚氨酯弹性体材料为例，R值主要与材料中掺杂的粒子浓度和材料厚度等有关。如图2-4所示，其为长度为1mm的掺杂6％钛酸钡的聚氨酯弹性体材料的应变与电场强度的关系示意图，横轴表示电场强度，单位为mV/m(兆伏每米)，纵轴表示应变，单位为百分比，可以看出，当该材料两端加载的电场强度为3mV/m，应变可以高达50％左右。

可选的，第一透明电极层21和每个第二透明电极23的材料包括氧化铟锡(英文：Indium tin oxide；简称：ITO)，ITO是一种透明导电材料。

第一透明电极层21可以是一整块电极，而每个第二透明电极23可以均是单独的电极，并且每个第二透明电极23可以单独与控制光栅的控制组件连接，使得控制组件能够对每个第二透明电极进行控制。

可选的，透过率变化膜221和第一透明电极层21之间存在间隙，透过率变化膜221和第二透明电极23之间也可以存在间隙，这两个间隙能够方便透过率变化膜221发生形变以改变自身的透过率。该间隙可以通过在透过率变化膜和第一透明电极层或第二透明电极层之间形成牺牲层，后续通过去除牺牲层来形成。在牺牲层为热分解胶时，可以通过加热来去除牺牲层，在牺牲层为光刻胶时，可以通过显影液来去除牺牲层。

综上所述，本发明实施例提供的光栅，通过设置的第一透明电极层和每个光栅结构上设置的第二透明电极，能够向透过率变化膜两端的电致伸缩块施加电压，电致伸缩块在电压的作用下会产生形变，并使透过率变化膜产生形变，使透过率变化膜透明或不透明，这样就能够在光栅上需要的位置形成透明的狭缝，解决了相关技术的光栅中狭缝的位置固定，难以调整，导致显示装置的显示方式单一的问题。达到了能够调整光栅中狭缝位置的效果。

图3是本发明实施例提供的一种光栅的制造方法的流程图，该光栅的制造方法可以用于制造图2-1所示实施例提供的光栅，该光栅的制造可以方法包括：

步骤301、在衬底基板上形成第一透明电极层。

步骤302、在形成有第一透明电极层的衬底基板上形成阵列排布的多个光栅结构，每个光栅结构包括透过率变化膜和设置在透过率变化膜相对的两端且分别与两端连接的两个电致伸缩块，透过率变化膜的透过率与透过率变化膜形变的程度相关。

步骤303、在形成有多个光栅结构的衬底基板上的每个光栅结构上形成第二透明电极，多个光栅结构中的任一光栅结构上的第二透明电极与任一光栅结构中的两个电致伸缩块接触。

多个光栅结构上的第二透明电极可以是通过一次构图工艺形成的。

本发明实施例提供的光栅的制造方法，可以将光栅制造在显示面板中，彩膜基板的外侧，这样能够方便光栅结构与显示面板上的显示区域进行对准，能够形成具有较高的像素密度(英文：Pixels Per Inch；简称：PPI)的显示装置。

综上所述，本发明实施例提供的光栅的制造方法，通过设置的第一透明电极层和每个光栅结构上设置的第二透明电极，能够向透过率变化膜两端的电致伸缩块施加电压，电致伸缩块在电压的作用下会产生形变，并使透过率变化膜产生形变，使透过率变化膜透明或不透明，这样就能够在光栅上需要的位置形成透明的狭缝，解决了相关技术的光栅中狭缝的位置固定，难以调整，导致显示装置的显示方式单一的问题。达到了能够调整光栅中狭缝位置的效果。

图4-1是本发明实施例提供的一种显示装置的结构示意图，该显示装置30可以包括：显示面板31和光栅32，其中光栅32可以包括图2-1所示实施例提供的光栅。

可选的，光栅32设置在显示面板31的出光侧。出光侧为显示面板显示图像的一侧，将光栅设置在显示面板31的出光侧能够直接对显示面板31显示的图像进行阻挡，使得用户的双眼能够看到不同的图像。其中，显示面板31可以为液晶显示面板(英文：LiquidCrystal Display；简称：LCD)或有机发光二极管(英文：Organic Light Emitting Diode；简称：OLED)面板。

光栅32在设置时，如图4-2所示，光栅32中的每个光栅结构22可以对应于显示面板上的至少一个子像素区域，即一个光栅结构可以对应于一个子像素区域sp(图4-2示出的是这种情况)、一个像素区域(一个像素区域可以包括至少三个子像素区域)或多个像素区域，光栅结构对应于一个子像素区域是指光栅结构在显示面板上的正投影在该光栅结构对应的子像素区域内。可选的，光栅结构可以是条状的，而整个显示面板上每排或每列的每个子像素区域或像素区域可以与一个光栅结构对应，这样可以使光栅结构的设置更加简单。图4-2中的三个子像素区域sp可以分别为蓝色子像素区域、绿色子像素区域和红色子像素区域，每个子像素区域之间可以通过黑矩阵(英文:Black Matrix；简称：BM)隔开。

需要说明的是，光栅和显示面板之间存在一定的距离，该距离的大小可以参考光屏障式三维技术，在此不再赘述，在光栅直接与显示面板的出光侧贴合时，光栅和显示面板之间的距离可以由光栅的第一透明电极层或第二透明电极的厚度来实现。

如图4-3所示，其为本发明实施例提供的另一种显示装置的结构示意图，该显示装置包括显示面板31、光栅32和背光模组33，光栅32设置在背光模组33和显示面板31之间。此时光栅32能够阻挡背光模组射向显示面板的光线，使得用户的双眼能够看到不同的图像。

综上所述，本发明实施例提供的显示装置，可以通过控制光栅在不同的预设位置形成透明的狭缝，同时控制显示面板配合光栅进行显示，解决了相关技术的光栅中狭缝的位置固定，难以调整，导致显示装置的显示方式单一的问题。可以达到增加显示装置显示方式的效果。

图5是本发明实施例提供的一种显示装置的控制方法的流程图，用于控制图4-1或图4-3所示的显示装置，在控制这些显示装置时，通过控制施加给任一光栅结构中电致伸缩块的电压，能够控制任一光栅结构中透过率变化膜的透过率，使透过率变化膜变为透明状态或不透明状态，该方法可以包括下面几个步骤：

步骤501、获取控制指令。

在使用本发明实施例提供的显示装置的控制方法时，首先可以获取控制指令，该控制指令可以是由用户触发的，也可以是显示装置中预先写入的。

本发明实施例的执行主体可以是显示装置的控制组件，该控制组件可以是中央处理器(英文：Central Processing Unit；简称：CPU)或是集成电路等。

步骤502、在控制指令指示进行三维显示时，控制光栅形成多个狭缝状区域，狭缝状区域的光栅结构的透过率变化膜为透明状态，光栅除狭缝状区域的其他区域的光栅结构的透过率变化膜为不透明状态。

在控制指令指示进行三维显示时，可以控制光栅形成多个狭缝状区域，狭缝状区域的光栅结构的透过率变化膜为透明状态，光栅除狭缝状区域的其他区域的光栅结构的透过率变化膜为不透明状态。这样光栅上就可以形成多个狭缝区域，此时显示面板配合这些狭缝区域的位置和宽度进行显示，用户的左眼和右眼就能够看到不同的图像，实现三维显示。

步骤503、在控制指令指示进行二维显示时，控制每个光栅结构的透过率变化膜变为透明状态。

在控制指令指示进行二维显示时，控制每个光栅结构的透过率变化膜变为透明状态。在光栅上的每个光栅结构中的透过率变化膜均为透明状态时，整个光栅就是透明的，此时可以进行二维显示，这样，本发明实施例提供的显示装置的控制方法，就能够控制显示装置进行三维显示和二维显示，丰富了显示装置的显示方式。

综上所述，本发明实施例提供的显示装置，可以通过控制光栅在不同的预设位置形成透明的狭缝，同时控制显示面板配合光栅进行显示，解决了相关技术的光栅中狭缝的位置固定，难以调整，导致显示装置的显示方式单一的问题。可以达到增加显示装置显示方式的效果。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种光栅，其特征在于，所述光栅包括：

第一透明电极层；

所述第一透明电极层上设置有阵列排布的多个光栅结构，每个所述光栅结构包括透过率变化膜和设置在所述透过率变化膜相对的两端且分别与所述两端连接的两个电致伸缩块，所述透过率变化膜的透过率与所述透过率变化膜形变的程度相关，所述透过率变化膜的材料包括聚二甲基硅氧烷PDMS；

设置在所述第一透明电极层上的每个所述光栅结构上设置有第二透明电极，所述多个光栅结构中任一光栅结构上的第二透明电极与所述任一光栅结构中的两个电致伸缩块接触。

2.根据权利要求1所述的光栅，其特征在于，所述透过率变化膜的透过率与所述透过率变化膜被拉伸的程度正相关，所述透过率变化膜的材料包括有色的聚二甲基硅氧烷PDMS。

3.根据权利要求1所述的光栅，其特征在于，所述电致伸缩块的材料包括掺杂钛酸钡的聚氨酯弹性体。

4.根据权利要求1至3任一所述的光栅，其特征在于，所述第一透明电极层和每个所述第二透明电极的材料包括氧化铟锡ITO。

5.一种光栅的制造方法，其特征在于，所述方法包括：

在衬底基板上形成第一透明电极层；

在形成有所述第一透明电极层的衬底基板上形成阵列排布的多个光栅结构，每个所述光栅结构包括透过率变化膜和设置在所述透过率变化膜相对的两端且分别与所述两端连接的两个电致伸缩块，所述透过率变化膜的透过率与所述透过率变化膜形变的程度相关，所述透过率变化膜的材料包括聚二甲基硅氧烷PDMS；

在形成有所述多个光栅结构的衬底基板上的每个所述光栅结构上形成第二透明电极，所述多个光栅结构中的任一光栅结构上的第二透明电极与所述任一光栅结构中的两个电致伸缩块接触。

6.一种显示装置，其特征在于，所述显示装置包括：显示面板和光栅，

所述光栅包括：第一透明电极层，所述第一透明电极层上设置有阵列排布的多个光栅结构，每个所述光栅结构包括透过率变化膜和设置在所述透过率变化膜相对的两端且分别与所述两端连接的两个电致伸缩块，所述透过率变化膜的透过率与所述透过率变化膜形变的程度相关，设置在所述第一透明电极层上的每个所述光栅结构上设置有第二透明电极，所述多个光栅结构中的任一光栅结构上的第二透明电极与所述任一光栅结构中的两个电致伸缩块接触，所述透过率变化膜的材料包括聚二甲基硅氧烷PDMS。

7.根据权利要求6所述的显示装置，其特征在于，所述显示装置还包括背光模组，

所述光栅设置在所述背光模组和所述显示面板之间。

8.根据权利要求6所述的显示装置，其特征在于，所述光栅设置在所述显示面板的出光侧。

9.一种显示装置的控制方法，其特征在于，用于控制权利要求6至8任一所述的显示装置，通过控制施加给所述任一光栅结构中电致伸缩块的电压，能够控制所述任一光栅结构中透过率变化膜的透过率，使所述透过率变化膜变为透明状态或不透明状态，所述透过率变化膜的材料包括聚二甲基硅氧烷PDMS，所述方法包括：

获取控制指令；

在所述控制指令指示进行三维显示时，控制所述光栅形成多个狭缝状区域，所述狭缝状区域的光栅结构的透过率变化膜为透明状态，所述光栅除所述狭缝状区域的其他区域的光栅结构的透过率变化膜为不透明状态。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

在所述控制指令指示进行二维显示时，控制每个所述光栅结构的透过率变化膜变为透明状态。