CN109799642B - 显示基板及其制备方法、显示面板 - Google Patents

Abstract

一种显示基板及其制备方法、显示面板。该显示基板包括显示区以及覆盖至少部分显示区的反射层，反射层的位于显示区且面向显示基板的显示侧的表面为超表面，以及超表面包括多个散布的具有超材料特性的凸起结构。该显示基板中的反射层可以提高环境光的利用率，提高显示图像的亮度。

Description

显示基板及其制备方法、显示面板

技术领域

本公开至少一个实施例涉及一种显示基板及其制备方法、显示面板。

背景技术

随着显示技术的发展，显示面板在人们的生产和生活中得到了广泛的应用，其中，反射式显示面板由于其无需背光源以及低功耗等优点越来越受到人们的关注。但是，当前结构的反射式显示器对环境光的利用率低，显示的图像亮度较低，显示效果较差。

发明内容

本公开至少一个实施例提供一种显示基板，该显示基板包括显示区以及覆盖至少部分所述显示区的反射层，所述反射层的位于所述显示区且面向所述显示基板的显示侧的表面为超表面，以及所述超表面包括多个散布的具有超材料特性的凸起结构。

例如，在本公开至少一个实施例提供的显示基板中，所述凸起结构包括侧表面，所述侧表面的至少部分与平行于所述反射层所在面的夹角不小于90度。

例如，在本公开至少一个实施例提供的显示基板中，在平行于所述反射层所在面的方向上，相邻所述凸起结构的间距小于或等于所述凸起结构的尺寸。

例如，在本公开至少一个实施例提供的显示基板中，在平行于所述反射层所在面的方向上，所述凸起结构的尺寸为100～200纳米。

例如，在本公开至少一个实施例提供的显示基板中，在垂直于所述反射层所在面的方向上，所述凸起结构的截面形状包括三角形、正梯形和部分圆形之一或组合。

例如，在本公开至少一个实施例提供的显示基板中，所述凸起结构的形状为球体、球缺或球冠。

例如，在本公开至少一个实施例提供的显示基板中，所述反射层还包括基体层，所述基体层的面向所述显示基板的显示侧的表面具有多个凹槽，所述凸起结构的部分位于所述凹槽并从所述基体层的表面凸出。

例如，在本公开至少一个实施例提供的显示基板中，所述基体层为多孔材料层。

例如，在本公开至少一个实施例提供的显示基板中，所述基体层为多孔氧化铝层或多孔氧化钛层。

例如，本公开至少一个实施例提供的显示基板中还包括多个阵列排布在显示区的子像素，其中，每个所述子像素中设置有像素电极，所述像素电极设置为面向所述反射层的所述超表面，或者位于所述反射层的与所述超表面背离的一侧。

本公开至少一个实施例提供一种显示面板，该显示面板包括前述任一实施例中的显示基板。

例如，本公开你至少一个实施例提供的显示面板还包括对置基板和液晶层，其中，所述对置基板与所述显示基板对盒，所述液晶层位于所述对置基板与所述显示基板中间。

本公开至少一个实施例提供一种显示基板的制备方法，其中，所述显示基板包括显示区，所述方法包括：形成覆盖至少部分所述显示区的反射层，其中，所述反射层的面向所述显示基板的显示侧的表面形成超表面，所述超表面形成有多个散布的具有超材料特性的凸起结构。

例如，在本公开至少一个实施例提供的制备方法中，形成所述反射层包括：形成基体层，并在所述基体层的表面形成多个凹槽；在所述基体层上施加纳米球体，并使得所述纳米球体的部分位于所述凹槽，其中，所述纳米球体的凸出于所述凹槽的部分为所述凸起结构。

例如，在本公开至少一个实施例提供的制备方法中，形成具有所述凹槽的基体层并施加所述纳米球体包括：沉积金属材料以形成金属薄膜，氧化处理所述金属薄膜的表面部分以形成具有多孔的第一金属氧化层，其中，未被氧化的部分为所述基体层；去除所述第一金属氧化层，其中，所述基体层的表面形成对应所述多孔的多个所述凹槽；在所述基体层表面施加含有纳米球体的悬浊液，蒸发所述悬浊液以使得所述纳米球体嵌入所述凹槽。

例如，在本公开至少一个实施例提供的制备方法中，形成具有所述凹槽的基体层并施加所述纳米球体还包括：施加所述悬浊液之前，氧化所述基体层的表面，以增加所述凹槽的深度；和/或利用腐蚀液刻蚀所述基体层的表面，以增加所述凹槽的直径。

例如，在本公开至少一个实施例提供的制备方法中，所述金属材料为铝，氧化所述金属薄膜的表面和/或所述基体层的表面包括：以所述金属薄膜和/或所述基体层为阳极进行氧化，其中，所述阳极的氧化电压为30～50V，电解液为浓度0.3mol/L的草酸电解液，温度为5～10℃。

例如，在本公开至少一个实施例提供的制备方法中，所述纳米球体的直径为100-200纳米，所述凹槽的直径为150～250nm，相邻所述凹槽的间距为100～200nm。

附图说明

为了更清楚地说明本公开实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本公开的一些实施例，而非对本公开的限制。

图1为光的反射定律示意图；

图2为一种反射层反射的光的光路图；

图3A为本公开至少一个实施例提供的一种显示基板的平面图；

图3B为图3A所示显示基板中的反射层的结构示意图；

图3C为图3B中的反射层的一部分的截面图；

图4为本公开至少一个实施例提供的另一种显示基板中的反射层的截面图；

图5为本公开至少一个实施例提供的另一种显示基板中的反射层的截面图；

图6A为本公开至少一个实施例提供的一种显示基板的截面图；

图6B为本公开至少一个实施例提供的另一种显示基板的截面图；

图7A为本公开至少一个实施例提供的一种显示面板在一种显示态下的截面图；

图7B为图7A所示显示面板的光路图；

图7C为图7A所示的显示面板在另一种显示态下的截面图；

图7D为图7C所示显示面板的光路图；

图8为本公开至少一个实施例提供的另一种显示面板的截面图；以及

图9A～图9E为本公开至少一个实施例提供的一种显示基板的制备方法的过程图。

具体实施方式

为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例的附图，对本公开实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本公开的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

反射式显示面板中设置有反光结构，在环境光线充足的时候，反光结构利用经过例如镜面反射的光线进行显示，以环境光线作为显示用光而减少背光功耗或者不使用背光。因此，反射式液晶面板对于环境光线的倚赖较强，在环境光线充足的情况下显示图像清晰明亮，但是在环境光线不足的情况下，显示图像的效果明显下降。而且，提供作为反射显示面板的光线的照明光源基本为线光源，在实际应用中，照明光源发出的光线难以均匀地照亮整个反射式显示面板，会出现中间亮，周边暗的现象，即，这种情况下显示图像的亮度分布不均匀，导致显示图像的亮度偏低、画面不均匀等问题。

在当前的反射式显示面板中，反射结构对斜方向入射的环境光难以做到使得反射光趋向于准直出射，这使得该反射式显示面板对入射的环境光的利用率低，导致显示图像的亮度不高且画面不均匀。示例性的，如图1所示，光线在两个介质的界面上发生反射式时，满足公式1所示：

SinA＝SinB+(λ×dφ(x))/(2π×dx) (1)

其中，介质2的折射率大于介质1的折射率，λ为光在介质1中的波长，角度A为入射角，角度B为反射角，dφ(x)/dx为沿反射界面切向的相位梯度。根据公式1，在入射角A固定的情况下，通过控制相位分布φ(x)，可以调节反射角B的大小。

对于当前的反射结构(例如图1中的介质2)，光在反射结构的表面处发生镜面反射，不存在相位分布，即，dφ(x)/dx＝0，入射角A等于反射角B。对于斜方向射向介质2的光线，仍会以同样的角度反射，即，反射的光线不会垂直于介质2和介质1的界面，因此对于正对显示面板的用户，接受的光量不足，观察到的显示图像的亮度低。

例如，在一些反射式显示面板中，可以在反射结构上设置多个凹凸结构，以增加光的散射，使得反射光分布均匀。示例性的，如图2所示，反射层的表面设置有多个凸起部，对于斜方向射向凸起部的光线，反射光与入射光相比也不会趋向于准直方向，即，反射光不会沿垂直于反射层所在面的方向出射，该部分光难以用于显示图像。因此，图2所示的反射层对环境光的利用率也不够高。

本公开至少一个实施例提供一种显示基板，该显示基板包括显示区以及覆盖至少部分显示区的反射层，反射层的位于显示区且面向显示基板的显示侧的表面设计为超表面，超表面包括多个散布的具有超材料特性的凸起结构。具有多个凸起结构的超表面对光的反射率高，而且可以使得反射光趋向于垂直于反射层所在面的方向传播，即，反射光与反射层所在面的夹角小于入射光与反射层所在面的夹角，从而增加显示基板的准直出射的光的量，提高光的利用率和显示图像的亮度。在本公开的实施例中，“准直”的方向为垂直于或基本垂直于反射层所在面的方向。

下面，结合附图对根据本公开至少一个实施例的显示基板及其制备方法、显示面板进行说明。

例如，在本公开至少一个实施例中，如图3A、图3B和图3C所示，显示基板包括显示区11，显示基板的反射层100覆盖显示区11，反射层100的面向显示基板的显示侧的表面101为超表面，该超表面101包括多个散布的具有超材料特性的凸起结构110。其中，显示基板的位于虚线框中的部分为显示区11，显示区11之外的部分为非显示区12(例如包括边框区、邦定区等)。例如，在显示基板或者包括该显示基板的显示面板设计为全屏显示的情况下，图3A所示的显示基板也可以只包括显示区11。

超表面(或超表面结构)为二维周期性亚波长结构，其厚度小于相应波长(例如可见光)，，利用入射光和散射体的相互作用来控制光的相位和振幅，从而来改变器件的光学性质。超表面中的凸起结构按照一定的排列方式构成二维平面结构(超表面结构)，可实现对入射光的振幅、相位、偏振等的调控，从而具有强的光场操控能力。例如，超表面结构可以产生米氏散射，从而有明显的磁偶极，可以实现强的电场和磁场的近场增强效果，还可以产生共振现象，在共振频率的条件下，超表面结构可以将电磁波反射；此外，通过对凸起结构的大小和周期性排布等参数，可以实现对电磁波反射相位的调控，以控制光的反射角，从而对显示基板的可以准直出射的光的量进行控制。

在本公开至少一个实施例中，对凸起结构的材料的类型不做限制，超表面的形成与其包括的纳米结构的尺寸、排布(例如间距)等参数有关，纳米结构的具体材料可以根据需要进行设计，只要该材料可以构成符合尺寸要求的纳米结构即可。例如，凸起结构的材料可以为高阻抗材料，超表面可以为高阻抗超表面结构，对电磁波(光)的阻抗高，即，对光的反射率高。例如，凸起结构的材料可以为无机透明材料，例如可以为二氧化硅、氧氮化硅、氮化硅等，又例如，凸起结构可以为金属材料。包含硅的纳米球颗粒(例如硅纳米球颗粒)的二聚体以及多聚体耦合，会表现出强的电场和磁场的近场增强效果，而且在可见光波段表现出强烈的磁偶极和很小的欧姆损耗，在利用硅纳米球颗粒构成超表面的情况下，超表面对可见光波段的反射显著例如可以达到对可见光全反射。

例如，在本公开至少一个实施例提供的显示基板中，凸起结构包括侧表面，侧表面的至少部分与平行于反射层所在面的夹角不小于90度。示例性的，如图3C所示，凸起结构的满足上述条件的侧表面可以使得以不同角度斜方向射入的光线沿准直方向反射，或者使得反射光趋向于准直方向，提高显示基板的准直出射的光的量。需要说明的是，在图3C中，在超表面的作用下，光在反射界面处反射时需要考虑相位分布φ(x)，即入射光和反射光在反射界面的法线(图3C中所示的虚线)的同一侧，且反射角大于入射角。例如，在垂直于反射层所在面的方向上，在凸起结构的截面形状为矩形的情况下，凸起结构的侧表面与平行于反射层所在面的夹角为90度；在凸起结构的截面形状为正梯形(如下图4所示)的情况下，凸起结构的侧表面与平行于反射层所在面的夹角为钝角。

例如，在本公开至少一个实施例提供的显示基板中，在平行于反射层所在面的方向上，相邻凸起结构的间距小于或等于凸起结构的尺寸。示例性的，如图3C所示，在平行于反射层所在面的方向(图中的X轴方向)上，凸起结构110的尺寸D1大于相邻的凸起结构110的间距D2。在上述条件下，反射层的凸起结构之间产生电场重叠，该电场重叠引起的耦合作用强，从而对光的反射效果明显，即，光的反射率高。此外，在上述的公式1中，相位分布φ(x)的数值与凸起结构的尺寸以及相邻凸起结构的间距有关，即，通过设计凸起结构的尺寸以及相邻凸起结构的间距，可以设计相位分布φ(x)，从而控制光在凸起结构上的反射角。

例如，在本公开至少一个实施例提供的显示基板中，在平行于反射层所在面的方向上，凸起结构的尺寸为100～200纳米。在该数值范围内，反射层对可见光波长范围内的光的反射率高，并且部分斜方向射入的光线在凸起结构上反射后，沿着准直方向反射。例如，在该数值范围内，可以对可见光(400～700纳米的光)具有高的反射率，例如，波长范围为510～620纳米的光会在反射层的超表面上发生全反射。

例如，在本公开至少一个实施例中，凸起结构阵列排布，该阵列可以是规则阵列或非规则阵列。例如，凸起结构还可以设计为尺寸大致相等。如此，反射层的超表面的每个区域的相位分布φ(x)大致相等，即，反射层对射入的光线的反射率分布均匀，使得显示图像的亮度分布均匀，提高显示效果。

在本公开至少一个实施例中，凸起结构的侧表面的至少部分可以为斜面，且该斜面与反射层所在面的夹角为钝角，如此，利于倾斜方向射入的光线被该斜面反射后沿准直方向传播。例如，在本公开至少一个实施例提供的显示基板中，在垂直于反射层所在面的方向上，凸起结构的截面形状包括三角形、正梯形和部分圆形之一或组合。

例如，在本公开一些实施例中，如图3C所示，凸起结构110的截面形状为部分圆形。在实际应用中，环境光在反射层上的入射角在大致60度的范围内，且大部分的环境光在反射层上的入射角在大致30度的范围内。根据前述的公式1，光在界面上的入射角越大，则反射角越大。对于上述形状的凸起结构110，在上述角度范围内入射的光线，在该圆形的弧面上的特定位置都可以具有较大的入射角。相应的，反射角也越大，即反射光可以更趋向于准直。例如，对于以不大于60度倾角(例如进一步为不大于30度倾角)斜方向射入的光线，该光线的部分反射光可以沿准直方向出射。需要说明的是，斜方向射入的光线的“倾角”是相对于反射层所在面为基准的，“倾角”越小，则射入的光线越趋向于准直。例如，以0度倾角入射的光线的传播方向垂直于反射层所在面。

例如，在本公开另一些实施例中，如图4所示，反射层100a的超表面101a包括的凸起结构110a的截面形状为正梯形，如此，斜入射的环境光在凸起结构110a的侧表面(图4中正梯形的侧边)反射后，至少部分反射光可以沿着准直方向出射，不会被遮挡。

下面，以凸起结构的截面形状为图3C所示的部分圆形为例，对本公开下述至少一个实施例中的技术方案进行说明。

例如，在本公开至少一个实施例提供的显示基板中，在凸起结构的截面形状为部分圆形的情况下，凸起结构的形状可以为球体、球缺或球冠。示例性的，如图3C所示，凸起结构110的形状为球缺。如此，对于斜方向射入的所有光线，与入射方向相比，反射光会更趋向于准直。

例如，在本公开至少一个实施例提供的显示基板中，反射层还包括基体层，基体层的面向显示基板的显示侧的表面具有多个凹槽，凸起结构的部分位于凹槽并从基体层的表面凸出。示例性的，如图5所示，反射层中的基体层120的表面设置有多个凹槽130，球体111嵌入在该凹槽130中，凹槽130的深度小于球体111的直径，从而球体111的部分位于凹槽130中且其它部分凸出于凹槽130之外，即，球体111的部分凸出于基体层120的表面之外，该其它部分为图3C所示的凸起结构110。

例如，在本公开至少一个实施例提供的显示基板中，基体层为多孔材料层。如此，可以利用多孔材料层中的孔形成凹槽或者以该孔作为凹槽，然后将在该凹槽中施加球体以获得凸起结构，简化制造工艺，降低成本。该多孔材料层的形成方式可以参考下述实施例(例如图9A～图9D所示的实施例)中的相关说明，在此不做赘述。

例如，在本公开至少一个实施例提供的显示基板中，对可以作为基体层的多孔材料层的类型不做限制。例如，基体层可以为多孔氧化铝层、多孔氧化钛层或者其它类型的多孔材料层。

在本公开至少一个实施例中，对显示基板的其它结构不做限制，可以根据需要的显示基板的具体功能进行设计。例如，本公开至少一个实施例提供的显示基板可以设计为阵列基板，阵列基板中可以包括多个阵列排布在显示区的子像素，每个子像素中设置有像素电极。示例性的，图6A示出了阵列基板的一个子像素，该子像素包括位于衬底基板400上的薄膜晶体管300(虚线框中的部分)和像素电极200。像素电极200可以与薄膜晶体管300的漏极电连接。例如，像素电极200的背离衬底基板400的一侧为显示基板的显示侧。

例如，在本公开一些实施例中，显示基板中的像素电极设置为面向反射层的超表面。示例性的，如图6A所示，反射层100位于像素电极200和衬底基板400之间，反射层100的面向像素电极200的表面为超表面。例如，像素电极200为透明电极。如此，环境光经过像素电极200后可以被反射层100的超表面反射。

例如，在像素电极为透明电极的情况下，其材料可以包括氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)、氧化铟镓(IGO)、氧化镓锌(GZO)、氧化锌(ZnO)、氧化铟(In₂O₃)、氧化铝锌(AZO)等。

例如，在本公开另一些实施例中，显示基板中的像素电极位于反射层的与超表面背离的一侧。示例性的，如图6B所示，像素电极200a位于反射层100a和衬底基板400a(或者薄膜晶体管300a)之间，反射层100a的背离像素电极200a的表面为超表面。在实际应用中，受限于工艺等因素，反射层100a可能不会反射所有射入的光线，即，有部分光线会透过反射层100a。例如，像素电极200a可以设置为反射电极，以配合反射层100a对入射的光进行反射，提高对环境光的利用率。例如，像素电极和反射层之间可以设置平坦层，以提高反射层的平坦度，使得反射层的各个区域的反射率基本相等，提高反射光的亮度分布的均匀度。

例如，在像素电极为反射电极的情况下，像素电极可以为单层的反射电极结构，也可以为多个膜层构成的复合结构。例如，像素电极可以为透明电极和金属反射层叠置而成，例如金属反射层可以为金属铝、铜、银、铬等构成的膜层。

例如，在本公开另一些实施例中，显示基板中的反射层的基体层为导电材料(例如铝等)构成，如此，反射层可以作为子像素的像素电极。例如，反射层可以包括多个间隔的子反射层，子反射层和子像素一一对应。如此，可以简化显示基板的制造工艺，降低成本。

本公开至少一个实施例提供一种显示面板，该显示面板包括前述任一实施例中的显示基板。该显示基板为反射式的显示基板以使得显示面板为反射式显示面板。

例如，在本公开一些实施例中，显示面板为反射式的电子纸显示面板。例如，显示面板还包括与反射式的显示基板对盒的对向基板，显示基板和对向基板之间限定有多个腔室，每个腔室对应一个子像素，腔室中可以设置带电的遮光粒子，显示基板和/或对向基板上设置控制电极以产生电场，利用该电场驱动遮光离子在每个腔室中的分布，从而控制每个腔室的光透过率，从而实现对子像素的显示灰阶的调节。

例如，在本公开一些实施例中，显示面板为反射式的液晶显示面板。例如，该显示面板还包括对置基板和液晶层，对置基板与显示基板对盒，液晶层位于对置基板与显示基板之间。示例性的，如图7A和图7C所示，显示面板包括对盒的显示基板10和对置基板20，显示基板10和对置基板20之间夹置有液晶层30。显示基板10的结构可以参见前述实施例(例如图6A和图6B所示的实施例)中的相关说明，在此不做赘述。

例如，在本公开一些实施例中，如图7A和图7C所示，显示面板的对置基板20包括电极24、偏光层21和1/4波片22，偏光层21使得透过光为线偏振光。偏光层21和1/4波片22沿着显示面板的显示侧至于显示侧相背的一侧依次排布。例如，对置基板20还可以包括彩膜基板23，电极24可以与显示基板10中的像素电极(图中未示出，可参见图6A中的像素电极200)配合以控制液晶层的状态，进而控制液晶层30的折射率，且液晶层30的折射率在满足一定的条件下，液晶层30的厚度设计为等效于1/4波片。具有上述结构的显示面板可以实现亮态显示和暗态显示。

示例性的，如图7A和图7B所示，液晶层30在未加电的情况下，液晶层30等效于1/4波片。入射光(环境光)透过偏光层21后转换为具有第一偏振方向的线偏振光，该线偏振光经过1/4波片22转换为圆偏振光(例如左旋偏振光)，该圆偏振光经过液晶层30后被转换为具有第一偏振方向的线偏振光，该线偏振光经过反射层100的超表面反射后被液晶层30转换为圆偏振光(左旋偏振光)，该圆偏振光经过1/4波片22后转换为具有第一偏振方向的线偏振光，该线偏振光可以从偏光层21透出，如此，显示面板实现亮态显示。

示例性的，如图7C和图7D所示，通过电极24和显示基板10中的像素电极向液晶层30施加电压，液晶层30的液晶分子被扭转，液晶层30的折射率改变而使得液晶层30不能等效于1/4波片。如此，环境光透过偏光层21后转换为具有第一偏振方向的线偏振光，该线偏振光经过1/4波片22转换为圆偏振光(例如左旋偏振光)，该圆偏振光经过液晶层30后状态不变，该圆偏振光经过反射层的反射后变为右旋偏振光，右旋偏振光透过液晶层30后状态不变，且该右旋偏振光经过1/4波片22后转换为具有第二偏振方向的线偏振光，第二偏振方向和第一偏振方向垂直，如此，具有第二偏振方向的线偏振光不能透过偏光层21，即，射入显示面板中的环境光不能出射，显示面板实现暗态显示。

例如，在本公开一些实施例中，如图8所示，显示面板的对置基板20a包括电极24a和第一偏光层21a，显示基板10a包括第二偏光层11a，第二偏光层11a和第一偏光层21a位于液晶层30a的相对的两侧。例如，第一偏光层21a使得透过光具有第一偏振方向，第二偏光层11a使得透过光具有第二偏振方向。例如，对置基板20a还可以包括彩膜基板23a，电极24a可以与显示基板10a中的像素电极(图中未示出，可参见图6A中的像素电极200)配合以控制液晶层中的液晶分子的扭转程度。

示例性的，在电极24a和显示基板10a中的像素电极未被施加电压的情况下，环境光透过第一偏光层21a后转换为具有第一偏振方向的线偏振光，该线偏振光透过液晶层30a之后的偏振方向不变而被第二偏光层11a吸收，即，射入显示面板中的环境光不能出射，显示面板实现暗态显示；在电极24a和显示基板10a中的像素电极被施加电压的情况下，液晶层使得透过光的偏振方向扭转90度，环境光透过第一偏光层21a后转换为具有第一偏振方向的线偏振光，该线偏振光透过液晶层30a之后的具有第二偏振方向而透过第二偏光层11a，线偏振光被反射层100的超表面反射后会透过第二偏光层11a，经过液晶层30a之后转换为具有第一偏振方向的线偏振光从而透过第一偏光层21a，如此，显示面板实现亮态显示。

例如，该显示面板可以为电视、数码相机、手机、手表、平板电脑、笔记本电脑、导航仪等任何具有显示功能的产品或者部件。

需要说明的是，为表示清楚，本公开可以没有呈现实施例中的显示基板和显示面板的全部结构。为实现显示基板和显示面板的必要功能，本领域技术人员可以根据具体应用场景设置其他结构(例如触控结构、分光器件以实现裸眼3D显示或其它)，本公开的实施例对此不作限制。

本公开至少一个实施例提供一种显示基板的制备方法，显示基板包括显示区，方法包括：形成覆盖至少部分显示区的反射层，反射层的面向显示基板的显示侧的表面形成超表面，超表面形成有多个散布的具有超材料特性的凸起结构。在利用上述实施例的方法获得的显示基板中，具有多个凸起结构的超表面对光的反射率高，而且可以使得反射光趋向于垂直于反射层所在面的方向传播，即，反射光与反射层所在面的夹角小于入射光与反射层所在面的夹角，从而增加显示基板的准直出射的光的量，提高光的利用率和显示图像的亮度。

例如，在本公开至少一个实施例提供的制备方法中，形成反射层包括：形成基体层，并在基体层的表面形成多个凹槽；在基体层上施加纳米球体，并使得纳米球体的部分位于凹槽，其中，纳米球体的凸出于凹槽的部分为凸起结构。纳米球体与基体层的凹槽之间可以自组装，简化了制造工艺，降低成本。

例如，在本公开至少一个实施例提供的制备方法中，形成具有凹槽的基体层并施加纳米球体包括：沉积金属材料以形成金属薄膜，氧化处理金属薄膜的表面部分以形成具有多孔的第一金属氧化层，未被氧化的部分为基体层；去除第一金属氧化层，基体层的表面形成对应多孔的多个凹槽；在基体层表面施加含有纳米球体的悬浊液，蒸发悬浊液以使得纳米球体嵌入凹槽。如此，通过形成多孔材料层，并理由该多孔材料层中的孔形成凹槽或者以该孔作为凹槽，然后将在该凹槽中施加球体以获得凸起结构，简化制造工艺，降低成本。

例如，在本公开至少一个实施例提供的制备方法中，形成具有凹槽的基体层并施加纳米球体还包括：施加悬浊液之前，氧化基体层的表面，以增加凹槽的深度；和/或利用腐蚀液刻蚀基体层的表面，以增加凹槽的直径。如此，可以增加凹槽的深度和直径，以保证纳米球体可以嵌入凹槽中。

例如，在本公开至少一个实施例提供的制备方法中，金属材料为铝，氧化金属薄膜的表面和/或基体层的表面包括：以金属薄膜和/或基体层为阳极进行氧化，得到多孔氧化铝，其中，阳极的氧化电压为30～50V，电解液为浓度0.3mol/L的草酸电解液，温度为5～10℃。

例如，在本公开至少一个实施例提供的制备方法中，纳米球体可以为直径在百纳米级的球体或者类球体，例如纳米球体的直径可以为100～200纳米，凹槽的直径为150～250nm，相邻凹槽的间距为100～200nm。在该数值范围内，波长范围为510～620纳米的光会在反射层的超表面上发生全反射。在该数值范围内，反射层对可见光波长范围内的光的反射率高，并且部分斜方向射入的光线在凸起结构上反射后，沿着准直方向反射。例如，在该数值范围内，可以对可见光(400～700纳米的光)具有高的反射率。

利用上述制造方法获得的显示基板的具体结构，可以参见前述实施例(例如图3A～图3C、图4、图5、图6A和图6B所示的实施例)中的相关说明，在此不做赘述。

下面，如图9A～图9E所示，以制造如图5所示的反射层为例，对显示基板的制造方法进行说明。

如图9A所示，在基底1上沉积金属材料以形成金属薄膜，氧化处理金属薄膜的表面部分以形成具有多孔10011的第一金属氧化层1001，未被氧化的部分为第一基体层121。相应地，第一基体层121的表面形成有对应多个孔10011的第一凹槽131。在图9A中，图(1)为金属薄膜氧化的截面图，图(2)为金属薄膜氧化后的在电子显微镜下的示意图。

例如，金属薄膜可以为铝，可以利用磁控溅射形成，厚度可以在0.5～2微米，例如0.8微米、1微米、1.2微米、1.6微米等。例如，将形成有金属薄膜的基底1浸入浓度0.3mol/L的草酸电解液，以金属铂(Pt)为阴极，金属薄膜为阳极，温度为5～10℃，阳极氧化电压为30～50V，进行阳极氧化，氧化时间可以为4～8h，金属薄膜经过一次阳极氧化处理后，会形成多孔氧化铝膜。

需要说明的是，该基底1可以包括显示基板中位于反射层之下的所有结构(例如图6B所示的衬底基板400a、薄膜晶体管300a、像素电极200a等)。

如图9A～图9B所示，去除第一金属氧化层1001，保留具有第一凹槽131的第一基体层121。例如，在金属薄膜为铝的情况下，完成上述氧化后，将图9A中的结构放在温度约为60℃、质量分数约为6％的磷酸和1.8％的铬酸的混合溶液中浸泡大约4h，以除去第一基体层121上的第一金属氧化层1001(氧化铝层)。

需要说明的是，在上述氧化过程(如图9A所示)中，多孔氧化铝层的形成存在两个过程，一是氧化铝/电解液的O/E界面孔的形成，二是金属铝/氧化铝的M/O界面孔的形成，一次阳极氧化初期，在O/E界面，孔在表面缺陷处随机生成，致使生成的多孔氧化铝较为无序，同时在M/O界面处，底部的氧化物只能横向进行膨胀，孔道在这种膨胀应力作用下不断生长，因此相邻孔道之间的作用力是由金属/氧化物界面的氧化铝的膨胀产生的机械应力，这种孔壁之间的应力作用，使得孔道自组织地按照六棱柱密堆积的方式排列，从而形成有序的周期性排布的孔。相应地，去除氧化铝层之后，显露的第一凹槽131也是有序且周期性排布(阵列排布)。上面的表述中，“O”表示氧化物材料，例如上述的氧化铝；“M”表示金属材料，例如上述的金属铝；“E”表示液体材料，例如上述的电解液。

如图9B、图9C和图9D所示，氧化第一基体层121的表面，即形成多孔氧化层薄膜，其中的孔可以增加凹槽130的深度，然后对被氧化的部分进行刻蚀，剩余的部分为具有凹槽130的基体层120。氧化的方式和条件可以参见图9A所示实施例中的相关说明。例如，可以将氧化后的第一基体层121浸泡在温度约为35℃，质量分数约为5％的草酸溶液中大约30min，通过调控该反应时间，可调控形成的凹槽的大小(深度和直径)。例如，凹槽130的深度可以为50nm～100nm、直径可以为150～250nm、间距可以为100～200nm。

需要说明的是，在对第一基体层进行氧化的过程中，可以如图9C所示的仅对第一基体层121的表面部分进行过氧化；也可以将第一基体层全部氧化，以使得图9D中的基体层120为氧化铝层。此外，在图9B所示的第一基体层121的第一凹槽131的直径和深度满足要求的情况下，也可以不需要再进行如图9C和图9D所示的氧化、刻蚀工艺，以第一基体层121作为反射层的基体层，在该情况下，基体层为金属铝层。

如图9D～图9E所示，在基体层120上施加含有纳米球体111的悬浊液2，干燥悬浊液2，在该干燥过程中，纳米球体111会自动嵌入至凹槽130中，从而形成图5所示的反射层。

例如，纳米球体111可以为纳米二氧化硅颗粒。示例性的，可以采用溶胶-凝胶法制备直径为100～200nm的二氧化硅球颗粒，将无水乙醇(99.7％)、正硅酸四乙酯(98％)及去离子水以1:6:2的比例制备混合液A，将混合液A均匀混合2h，并保持温度45℃。将氨水与无水乙醇以1:2的比例制备混合溶液B，将混合液B用液滴装置缓慢滴入混合液A中，滴加过程中保持温度不变，滴加完毕后反应3～5h，反应完毕后得到透明溶胶，静置陈化得到凝胶，将凝胶置于80℃真空干燥24h得到干凝胶，800℃煅烧10h，除去二氧化硅所含的杂质和结构水，制备的二氧化硅颗粒完全分散，等轴形状，平均尺寸为100～200nm。

例如，在上述干燥过程中，纳米二氧化硅颗粒自组装(嵌入)至凹槽中的原理如下。

分子自组装纳米加工有两方面的优势，一是组装结构为分子尺度，远远小于目前传统纳米加工所能实现的结构尺度，二是低成本，便于工业化生产。分子自组装的实现需具备三个条件，一是粒子足够小，二是粒子能够自由运动，即纳米粒子通常置于液体中(构成悬浊液)，三是粒子直径均匀一致。在本公开的实施例中，使用的直径为100～200nm的二氧化硅球颗粒，置于液体中以形成悬浊液，完全满足上述条件，可实现分子自组装。

利用多孔氧化铝薄膜形成的凹槽，实现二氧化硅球颗粒在基体层上的表面形貌导向自组装，所谓表面形貌导向，是指在固体表面通过传统微纳米加工方法制作一些表面起伏的几何图形例如凹槽之类的结构(例如基体层的表面上形成凹槽)。由于物理边界的限制，纳米粒子(上述的二氧化硅球颗粒)只在这些凹槽中自组装，形成有凹槽的基体层相当于一个模版，模版导向是控制纳米粒子自组装的一个重要方法。纳米粒子在表面凹槽中的组装同样依赖于液体(悬浊液)蒸发和液面降低导致的表面毛细管作用力，所以含有纳米粒子的悬浊液蒸发是促成纳米粒子在表面凹槽中组装的不可缺少的环节。之所以纳米粒子能够落入表面凹槽中，是因为当液体因蒸发而缩小体积和表面积时，凹槽能够钳制住液面的收缩。留在凹槽中的液体和液体中包含的纳米粒子通过液面的进一步蒸发而使得纳米粒子嵌入在凹槽中，实现纳米粒子的自组装。

例如，在本公开至少一个实施例中，可以基体层浸入在含有纳米球体的悬浊液(例如，去离子水与二氧化硅球颗粒混合成的悬浊液)中，保持50℃左右温度不变，静置10h，待悬浊液缓慢蒸发，二氧化硅球颗粒因液体蒸发和液面降低以及凹槽产生的表面毛细管作用力，落入凹槽中。

对于本公开，还有以下几点需要说明：

(1)本公开实施例附图只涉及到与本公开实施例涉及到的结构，其他结构可参考通常设计。

(2)为了清晰起见，在用于描述本公开的实施例的附图中，层或区域的厚度被放大或缩小，即这些附图并非按照实际的比例绘制。

(3)在不冲突的情况下，本公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合以得到新的实施例。

以上，仅为本公开的具体实施方式，但本公开的保护范围并不局限于此，本公开的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (16)

1.一种显示基板，包括显示区以及覆盖至少部分所述显示区的反射层，其中，

所述反射层的位于所述显示区且面向所述显示基板的显示侧的表面为超表面，以及所述超表面包括多个散布的具有超材料特性的凸起结构，

其中，所述反射层还包括基体层，所述基体层的面向所述显示基板的显示侧的表面具有多个凹槽，

所述凸起结构的部分位于所述凹槽并从所述基体层的表面凸出。

2.根据权利要求1所述的显示基板，其中，

所述凸起结构包括侧表面，所述侧表面的至少部分与平行于所述反射层所在面的夹角不小于90度。

3.根据权利要求2所述的显示基板，其中，

在平行于所述反射层所在面的方向上，相邻所述凸起结构的间距小于或等于所述凸起结构的尺寸。

4.根据权利要求3所述的显示基板，其中，

在平行于所述反射层所在面的方向上，所述凸起结构的尺寸为100~200纳米。

5.根据权利要求2所述的显示基板，其中，

在垂直于所述反射层所在面的方向上，所述凸起结构的截面形状包括三角形、正梯形和部分圆形之一或组合。

6.根据权利要求5所述的显示基板，其中，

所述凸起结构的形状为球体、球缺或球冠。

7.根据权利要求1所述的显示基板，其中，

所述基体层为多孔材料层。

8.根据权利要求7所述的显示基板，其中，

所述基体层为多孔氧化铝层或多孔氧化钛层。

9.根据权利要求1-6任一所述的显示基板，还包括多个阵列排布在显示区的子像素，

其中，每个所述子像素中设置有像素电极，

所述像素电极设置为面向所述反射层的所述超表面，或者位于所述反射层的与所述超表面背离的一侧。

10.一种显示面板，包括权利要求1-9任一所述的显示基板。

11.根据权利要求10所述的显示面板，还包括对置基板和液晶层，其中，

所述对置基板与所述显示基板对盒，所述液晶层位于所述对置基板与所述显示基板中间。

12.一种显示基板的制备方法，其中，所述显示基板包括显示区，所述方法包括：

形成覆盖至少部分所述显示区的反射层，其中，所述反射层的面向所述显示基板的显示侧的表面形成超表面，所述超表面形成有多个散布的具有超材料特性的凸起结构，

其中，形成所述反射层包括：

形成基体层，并在所述基体层的表面形成多个凹槽；

在所述基体层上施加纳米球体，并使得所述纳米球体的部分位于所述凹槽，

其中，所述纳米球体的凸出于所述凹槽的部分为所述凸起结构。

13.根据权利要求12所述的制备方法，其中，形成具有所述凹槽的基体层并施加所述纳米球体包括：

沉积金属材料以形成金属薄膜，氧化处理所述金属薄膜的表面部分以形成具有多孔的第一金属氧化层，其中，未被氧化的部分为所述基体层；

去除所述第一金属氧化层，其中，所述基体层的表面形成对应所述多孔的多个所述凹槽；以及

在所述基体层表面施加含有纳米球体的悬浊液，蒸发所述悬浊液以使得所述纳米球体嵌入所述凹槽。

14.根据权利要求13所述的制备方法，其中，形成具有所述凹槽的基体层并施加所述纳米球体还包括：

施加所述悬浊液之前，氧化所述基体层的表面，以增加所述凹槽的深度；和/或

利用腐蚀液刻蚀所述基体层的表面，以增加所述凹槽的直径。

15.根据权利要求14所述的制备方法，其中，所述金属材料为铝，氧化所述金属薄膜的表面和/或所述基体层的表面包括：

以所述金属薄膜和/或所述基体层为阳极进行氧化，其中，所述阳极的氧化电压为30~50V，电解液为浓度0.3mol/L的草酸电解液，温度为5~10℃。

16.根据权利要求12- 15任一所述的制备方法，其中，

所述纳米球体的直径为100-200纳米，所述凹槽的直径为150~250nm，相邻所述凹槽的间距为100~200nm。

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