CN110727103A - 一种电润湿器件及显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电润湿器件及显示装置，包括：相对而置的第一基板和第二基板，以及设置于第一基板与第二基板之间的支撑结构；其中，支撑结构与第一基板、第二基板构成至少一个密封腔；密封腔内设置有导电介质、绝缘介质、光栅层、疏水层和电极对；疏水层被配置为控制导电介质呈覆盖第二基板且通过绝缘介质与第一基板相互隔离的液滴状；电极对被配置为控制液滴状导电介质的半径连续可调；光栅层与导电介质共同控制电润湿器件的出光角度。通过电极对控制液滴状导电介质的半径连续可调，使得入射至密封腔的光线经光栅层的衍射和导电介质的折射作用后，变为出射角度动态可调的光线，从而在实现了包含该电润湿器件的显示装置出光角度的连续变化。

Description

一种电润湿器件及显示装置
技术领域
本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种电润湿器件及显示装置。
背景技术
随着互联网技术的发展、物质条件的丰富，手机、电脑、电视、个人数字助理、数码相机等种类繁多的电子设备与人们的生活工作之间的结合变得越来越紧密，以致人们对显示产品的需求越来越大，要求也越来越高。然而，现有技术中显示产品的可视角度通常是固定不变的，灵活性较差。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供一种电润湿器件及显示装置，用以实现显示装置出光角度的连续变化。
因此，本发明实施例提供的一种电润湿器件，包括：相对而置的第一基板和第二基板，以及设置于所述第一基板与所述第二基板之间的支撑结构；
其中，所述支撑结构与所述第一基板、所述第二基板构成至少一个密封腔；
所述密封腔内设置有导电介质、绝缘介质、光栅层、疏水层和电极对；
所述疏水层被配置为控制所述导电介质呈覆盖所述第二基板且通过所述绝缘介质与所述第一基板相互隔离的液滴状；
所述电极对被配置为控制液滴状所述导电介质的半径连续可调；
所述光栅层与所述导电介质共同控制所述电润湿器件的出光角度。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述电润湿器件中，所述支撑结构，包括：设置于所述第一基板与所述第二基板相应端之间的挡墙结构，以及连接所述挡墙结构、所述第一基板、所述第二基板的边框结构；或者，所述支撑结构，包括：设置于各所述密封腔侧面的挡墙结构，相邻两个所述密封腔相邻侧面处的所述挡墙结构为一体结构。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述电润湿器件中，所述光栅层设置于所述第一基板面向所述绝缘介质的一侧。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述电润湿器件中，所述疏水层设置于所述挡墙结构面向所述密封腔的表面上。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述电润湿器件中，所述电极对，包括：设置于所述第一基板与所述光栅层之间的第一电极，以及设置于所述第二基板面向所述导电介质一侧的第二电极。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述电润湿器件中，所述光栅层设置于所述第二基板面向所述导电介质的一侧。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述电润湿器件中，所述疏水层设置于所述挡墙结构面向所述密封腔的表面，以及所述第一基板面向所述第二基板的一侧。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述电润湿器件中，所述电极对，包括：设置于所述第一基板与所述疏水层之间的第一电极，以及设置于所述第二基板与所述光栅层之间的第二电极。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述电润湿器件中，所述电极对，包括：设置于所述挡墙结构与所述疏水层之间的第一电极，以及位于所述第一电极面向所述疏水层一侧且与所述第一电极相互绝缘的第二电极。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述电润湿器件中，所述第二基板复用为波导层。
基于同一发明构思，本发明实施例提供了一种显示装置，包括：上述电润湿器件，以及位于所述电润湿器件的出光侧或入光侧的液晶显示面板。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述显示装置中，所述电润湿器件与所述液晶显示面板的至少一个子像素单元对应。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述显示装置中，还包括：光源，所述光源为设置于所述液晶显示面板入光侧的背光源；或者，第二基板复用为波导板，所述光源为设置于所述第二基板入光侧的准直光源。
本发明有益效果如下：
本发明实施例提供的一种电润湿器件及显示装置，包括：相对而置的第一基板和第二基板，以及设置于第一基板与第二基板之间的支撑结构；其中，支撑结构与第一基板、第二基板构成至少一个密封腔；密封腔内设置有导电介质、绝缘介质、光栅层、疏水层和电极对；疏水层被配置为控制导电介质呈覆盖第二基板且通过绝缘介质与第一基板相互隔离的液滴状；电极对被配置为控制液滴状导电介质的半径连续可调；光栅层与导电介质共同控制电润湿器件的出光角度。通过电极对控制液滴状导电介质的半径连续可调，使得入射至密封腔的光线经光栅层的衍射和导电介质的折射作用后，变为出射角度动态可调的光线，从而在将该电润湿器件应用于显示装置中时，可实现显示装置出光角度的连续变化。
附图说明
图1至图3分别为本发明实施例一提供的电润湿器件的结构示意图；
图4为本发明实施例一提供的电润湿器件中光栅层的衍射角度调制图；
图5至图7分别为本发明实施例二提供的电润湿器件的结构示意图；
图8至图10分别为本发明实施例三提供的电润湿器件的结构示意图；
图11至图13分别为本发明实施例四提供的电润湿器件的结构示意图；
图14至图16分别为本发明实施例提供的显示装置的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明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发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明实施例，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它实施例，都属于本发明保护的范围。
除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明说明书以及权利要求书中使用的“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。“内”、“外”、“上”、“下”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。
下面结合附图，对本发明实施例提供的电润湿器件及显示装置的具体实施方式进行详细地说明。附图中各膜层的厚度和形状不反映真实比例，目的只是示意说明本发明内容。
本发明实施例提供的一种电润湿器件，如图1至图3、图5至图13所示，包括：相对而置的第一基板101和第二基板102，以及设置于第一基板101与第二基板102之间的支撑结构103；
其中，支撑结构103与第一基板101、第二基板102构成至少一个密封腔；
密封腔内设置有导电介质104、绝缘介质105、光栅层106、疏水层107和电极对108；
疏水层107被配置为控制导电介质104呈覆盖第二基板102且通过绝缘介质105与第一基板101相互隔离的液滴状；
电极对108被配置为控制液滴状导电介质104的半径连续可调；
光栅层106与导电介质104共同控制电润湿器件的出光角度。
在本发明实施例提供的上述电润湿器件中，通过电极对108控制液滴状导电介质104的半径连续可调，使得入射至密封腔的光线经光栅层106的衍射和导电介质104的折射作用后，变为出射角度动态可调的光线，从而在将该电润湿器件应用于显示装置中时，可实现显示装置出光角度的连续变化。
可选地，在本发明实施例提供的上述电润湿器件中，第一基板101和第二基板102可以为透明柔性衬底基板，例如由聚乙烯醚邻苯二甲酸酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、多芳基化合物、聚醚酰亚胺、聚醚砜或聚酰亚胺等具有优良的耐热性和耐久性的塑料基板；还可以是透明刚性衬底基板，例如玻璃基板。
可选地，在本发明实施例提供的上述电润湿器件中，支撑结构103的材质为透明材料，并且具体可以有以下两种可能的实现方式：
其中一种可能的实现方式，如图1至图3、图5至图13所示，支撑结构103，包括：设置于第一基板101与第二基板102相应端之间的挡墙结构1031，以及连接挡墙结构1031、第一基板101、第二基板102的边框结构(图中未示出)。也就是说，第一基板101、第二基板102、挡墙结构1031与边框结构(图中未示出)四者共同围成一个密封腔。需要说明的是，在此种情况下，导电介质104在该密封腔内液滴的初始形状为柱状，液滴状导电介质104的半径即为液滴的弯曲半径r。
在另一种可能的实现方式中，支撑结构103，包括：设置于各密封腔侧面的挡墙结构1031，相邻两个密封腔相邻侧面处的挡墙结构1031为一体结构。也就是说，第一基板101、第二基板102与挡墙结构1031三者共同围成多个密封腔。需要说明的是，在此种情况下，导电介质104在任一密封腔内液滴的初始形状为球状，液滴状导电介质104的半径即为液滴的弯曲半径r。
可选地，在本发明实施例提供的上述电润湿器件中，导电介质104可以选择水、水溶液等其他亲水性的导电液体。
可选地，在本发明实施例提供的上述电润湿器件中，绝缘介质105与水互不相溶，例如可以采用空气或其他惰性气体，也可以采用与水不溶的液体。
可选地，在本发明实施例提供的上述电润湿器件中，光栅层106可以选择氮化硅、氧化硅、氮氧化硅，负性感光胶(OC)等材料制作，其周期、线宽、占空比等可以根据实际使用进行优化。
可选地，在本发明实施例提供的上述电润湿器件中，疏水层107的材料可以为特氟龙(Teflon AF2400)、派瑞林(Parylene C)、聚酰亚胺(PI)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等。并且，可将通过旋涂或者蒸发的方式形成疏水层107，以保证液滴状导电介质104足够大的接触角。
可选地，在本发明实施例提供的上述电润湿器件中，电极对108可以是具有导电性能的金属，诸如铝(Al)、铜(Cu)、钼(Mo)、银(Ag)、钨(W)、钛(Ti)、铂(Pt)、钽(Ta)、及其合金等，也可以选择使用氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)、掺铝氧化锌(AZO)等透明半导体氧化物。
为更好的说明本发明的技术方案，以下将以四个实施例进行详细说明。并且，在以下四个实施例中，均以支撑结构103，包括：设置于第一基板101与第二基板102相应端之间的挡墙结构1031，以及连接挡墙结构1031、第一基板101、第二基板102的边框结构(图中未示出)为例进行描述。
实施例一
图1至图3示出了本发明实施例一提供的电润湿器件的结构示意图。如图1至图3所示，本发明实施例一提供的电润湿器件，包括：相对而置的第一基板101和第二基板102，设置于第一基板101与第二基板102相应端之间的挡墙结构1031，以及连接挡墙结构1031、第一基板101、第二基板102的边框结构(图中未示出)；
其中，第一基板101、第二基板102、挡墙结构1031和边框结构(图中未示出)四者构成一个密封腔；
密封腔内设置有导电介质104、绝缘介质105、光栅层106、疏水层107和电极对108；
光栅层106设置于第一基板101面向绝缘介质105的一侧；
因光栅层106具有疏水特性，因此，可将疏水层107设置于挡墙结构1031面向密封腔的表面上，使得导电介质104呈覆盖第二基板102且通过绝缘介质105与第一基板101相互隔离的柱状液滴；
电极对108，可以包括：设置于第一基板101与光栅层106之间的第一电极1081，以及设置于第二基板102面向导电介质104一侧的第二电极1082。
在本发明实施例一提供的上述电润湿器件中，在未对第一电极1081与第二电极1082加载电压的情况下，如图1所示，导电介质104在疏水层107和光栅层106的作用下呈柱状液滴，该柱状液滴具有类似凸透镜的作用，可对光线进行扩散，具体表现为光线穿过凸透镜的焦点后变为扩散光线。由此，使得经通过导电介质104后所生成的扩散，在光栅层106上发生衍射。在对第一电极1081与第二电极1082加载电压的情况下，导电介质104的形状可由图1变为图2或图3所示的形状。具体地，随第一电极1081与第二电极1082之间形成的垂直电场强度的变化，导电介质104的形状由图1所示具有凸透镜作用的柱状液滴，逐渐变为图2所示剖面为平面结构(相当于弯曲半径r为0)的柱状液滴，再逐渐变为图3所示具有凹透镜作用的柱状液滴。在光线穿过图1至图3所示的导电介质104后会产生不同程度的扩散，该扩散光线经光栅层106后发生衍射。相应地，如图4所示，本发明给出了不同弯曲半径r下光线通过导电介质104折射后，并经光栅层106衍射后的出光图谱，弯曲半径r的单位为μm。从图4中可以看出，在导电介质104的弯曲半径r为0即图2所示的状态下，光线经导电介质104折射，并经光栅层106衍射后的出光角度约在-5°-+5°范围内，出光级次较单一，此时可实现防窥显示，增强了隐私保护；在导电介质104的弯曲半径r为4μm即图1或图3所示的状态下的时候，光线经导电介质104折射，并经光栅层106衍射后的出光角度约在-20°-+20°范围内，表现为多级次均匀出光，此时可实现广角显示。
由上述描述可以看出，在本发明实施例一提供的电润湿器件中，第一电极1081与第二电极1082之间垂直电场的作用，使得液滴状导电介质104的弯曲半径连续可调，由此光线依次经导电介质104的折射和光栅层106的衍射作用后，变为出光角度动态可调的光线，亦即通过电润湿原理调整光栅层106的出光效果，从而使得在将该电润湿器件应用于显示装置中时，不仅实现了显示装置出光角度的连续变化，以及防窥显示与普通的广角显示之间的切换，而且光栅层106一次加工成型，降低了光栅层106的加工成本，此外，无需微电机等精细结构控制光栅层106的动态变化，结构简单，节约了成本。
另外，值得注意的是，图1至图3仅示出了一个电润湿器件的结构示意图，在实际应用过程中，可将具有图1至图3所示结构的多个电润湿器件应用于显示装置中，并且由于电润湿器件可实现单一出光角度(即小角度出光)，基于此，可通过设置包含不同结构光栅层106的各电润湿器件周期变化，实现3D显示。即设置出光角度对应左眼所在区域的各电润湿器件的光栅层106的结构相同，出光角度对应右眼所在区域的各电润湿器件的光栅层106的结构相同；同时设置出光角度对应左眼所在区域的各电润湿器件的光栅层106的结构，与出光角度对应右眼所在区域的各电润湿器件的光栅层106的结构不同，使得与左眼对应的电润湿器件的出射光线仅进入左眼，与右眼对应的电润湿器件的出射光线仅进入右眼，从而实现3D显示，在AR、VR等领域具有巨大的应用前景。可选地，在各电润湿器件均处于多角度出光的状态下，可以实现2D显示。基于此，在将本发明实施例一提供的电润湿器件应用于显示装置中时，还可以实现2D与3D显示之间的切换。
可选地，在本发明实施例一提供的上述电润湿器件中，第二基板102可以复用为波导层，以引导准直光线传播至电润湿器件中。当然，在光源为直下式光源时，第二基板102也可以仅作为衬底基板使用，直下式光源所发出光线透过第二基板102进入电润湿器件中。
相应地，针对本发明实施例一提供的上述电润湿器件，本发明实施例一还提供了一种制作方法，具体可以包括以下步骤：
第一步：在第二基板102上制作第二电极1082；
第二步：在第二基板102的两端边缘区域制作挡墙结构1031；
第三步：在挡墙结构1031的内表面上制作疏水层107；
第四步：在第一基板101上制作第一电极1081；
第五步：在第一电极1081上制作光栅层106；
第六步：灌入导电介质104并对盒贴合，绝缘介质105为空气。
需要说明的是，在本发明实施例一提供的上述制作方法中，形成各层结构涉及到的构图工艺，不仅可以包括沉积、光刻胶涂覆、掩模板掩模、曝光、显影、刻蚀、光刻胶剥离等部分或全部的工艺过程，还可以包括其他工艺过程，具体以实际制作过程中形成所需构图的图形为准，在此不做限定。例如，在显影之后和刻蚀之前还可以包括后烘工艺。
其中，沉积工艺可以为化学气相沉积法、等离子体增强化学气相沉积法或物理气相沉积法，在此不做限定；掩膜工艺中所用的掩膜板可以为半色调掩膜板(Half ToneMask)、单缝衍射掩模板(Single Slit Mask)或灰色调掩模板(Gray Tone Mask)，在此不做限定；刻蚀可以为干法刻蚀或者湿法刻蚀，在此不做限定。
实施例二
图5至图7示出了本发明实施例二提供的电润湿器件的结构示意图。如图5至图7所示，本发明实施例二提供的电润湿器件，包括：相对而置的第一基板101和第二基板102，设置于第一基板101与第二基板102相应端之间的挡墙结构1031，以及连接挡墙结构1031、第一基板101、第二基板102的边框结构(图中未示出)；
其中，第一基板101、第二基板102、挡墙结构1031和边框结构(图中未示出)四者构成一个密封腔；
密封腔内设置有导电介质104、绝缘介质105、光栅层106、疏水层107和电极对108；
光栅层106设置于第二基板102面向导电介质104的一侧；
疏水层107设置于挡墙结构1031面向密封腔的内表面，以及第一基板101面向第二基板102的一侧，使得导电介质104呈覆盖第二基板102且通过绝缘介质105与第一基板101相互隔离的柱状液滴；
电极对108，可以包括：设置于第一基板101与疏水层107之间的第一电极1081，以及设置于第二基板102与光栅层106之间的第二电极1082。
在本发明实施例二提供的上述电润湿器件中，在未对第一电极1081与第二电极1082加载电压的情况下，如图5所示，导电介质104在疏水层107的作用下呈柱状液滴，该柱状液滴具有类似凸透镜的作用，可对光线进行扩散，具体表现为光线穿过凸透镜的焦点后变为扩散光线。由此，使得经光栅层106衍射后的光线，再经导电介质104折射后出射。在对第一电极1081与第二电极1082加载电压的情况下，导电介质104的形状可由图5变为图6或图7所示的形状。具体地，随第一电极1081与第二电极1082之间形成的垂直电场强度的变化，导电介质104的形状由图5所示具有凸透镜作用的柱状液滴，逐渐变为图6所示剖面为平面结构(相当于弯曲半径r为0)的柱状液滴，再逐渐变为图7所示具有凹透镜作用的柱状液滴。在光线经光栅层106衍射后，再穿过图5至图7所示的导电介质104后会产生不同程度的扩散。并且，基于实施例一相同的物理原理，本发明实施例二提供的电润湿器件同样可以实现防窥显示与广角显示之间的切换。
由上述描述可以看出，在本发明实施例二提供的电润湿器件中，第一电极1081与第二电极1082之间垂直电场的作用，使得液滴状导电介质104的弯曲半径连续可调，由此光线依次经光栅层106的衍射和导电介质104的折射作用后，变为出光角度动态可调的光线，亦即通过电润湿原理调整光栅层106的取光效果，进而调节电润湿器件的出光效果，使得在将该电润湿器件应用于显示装置中时，不仅实现了显示装置出光角度的连续变化，以及防窥显示与普通的广角显示之间的切换，而且光栅层106一次加工成型，降低了光栅层106的加工成本，此外，无需微电机等精细结构控制光栅层106的动态变化，结构简单，节约了成本。
另外，值得注意的是，图5至图7仅示出了一个电润湿器件的结构示意图，在实际应用过程中，可将具有图5至图7所示结构的多个电润湿器件应用于显示装置中，并且由于电润湿器件可实现单一出光角度(即小角度出光)，基于此，可通过设置包含不同结构光栅层106的各电润湿器件周期变化，实现3D显示。即设置出光角度对应左眼所在区域的各电润湿器件的光栅层106的结构相同，出光角度对应右眼所在区域的各电润湿器件的光栅层106的结构相同；同时设置出光角度对应左眼所在区域的各电润湿器件的光栅层106的结构，与出光角度对应右眼所在区域的各电润湿器件的光栅层106的结构不同，使得与左眼对应的电润湿器件的出射光线仅进入左眼，与右眼对应的电润湿器件的出射光线仅进入右眼，从而实现3D显示，在AR、VR等领域具有巨大的应用前景。可选地，在各电润湿器件均处于多角度出光的状态下，可以实现2D显示。基于此，在将本发明实施例二提供的电润湿器件应用于显示装置中时，还可以实现2D与3D显示之间的切换。
可选地，在本发明实施例二提供的上述电润湿器件中，第二基板102可以复用为波导层，以引导准直光线传播至电润湿器件中。并且，在第二基板102可以复用为波导层时，波导层和光栅层106形成波导光栅耦合器，实现对出光方向和出光颜色的选择，即波导光栅耦合器将特定波长的光以特定方向耦合出去。当然，在光源为直下式光源时，第二基板102也可以仅作为衬底基板使用，直下式光源所发出光线透过第二基板102进入电润湿器件中。
相应地，针对本发明实施例二提供的上述电润湿器件，本发明实施例二还提供了一种制作方法，具体可以包括以下步骤：
第一步：在第二基板102上制作第二电极1082；
第二步：在第二电极1082上制作光栅层106；
第三步：在第二基板102的两端边缘区域制作挡墙结构1031；
第四步：在挡墙结构1031的内表面上制作疏水层107；
第五步：在第一基板101上制作第一电极1081；
第六步：在第一电极1081上制作疏水层107；
第七步：灌入导电介质104并对盒贴合，绝缘介质105为空气。
需要说明的是，在本发明实施例二提供的上述制作方法中，形成各层结构涉及到的构图工艺，不仅可以包括沉积、光刻胶涂覆、掩模板掩模、曝光、显影、刻蚀、光刻胶剥离等部分或全部的工艺过程，还可以包括其他工艺过程，具体以实际制作过程中形成所需构图的图形为准，在此不做限定。例如，在显影之后和刻蚀之前还可以包括后烘工艺。
其中，沉积工艺可以为化学气相沉积法、等离子体增强化学气相沉积法或物理气相沉积法，在此不做限定；掩膜工艺中所用的掩膜板可以为半色调掩膜板(Half ToneMask)、单缝衍射掩模板(Single Slit Mask)或灰色调掩模板(Gray Tone Mask)，在此不做限定；刻蚀可以为干法刻蚀或者湿法刻蚀，在此不做限定。
实施例三
图8至图10示出了本发明实施例三提供的电润湿器件的结构示意图。如图8至图10所示，本发明实施例三提供的电润湿器件，包括：相对而置的第一基板101和第二基板102，设置于第一基板101与第二基板102相应端之间的挡墙结构1031，以及连接挡墙结构1031、第一基板101、第二基板102的边框结构(图中未示出)；
其中，第一基板101、第二基板102、挡墙结构1031和边框结构(图中未示出)四者构成一个密封腔；
密封腔内设置有导电介质104、绝缘介质105、光栅层106、疏水层107和电极对108；
光栅层106设置于第一基板101面向绝缘介质105的一侧；
因光栅层106具有疏水特性，因此，可将疏水层107设置于挡墙结构1031面向密封腔的表面上，使得导电介质104呈覆盖第二基板102且通过绝缘介质105与第一基板101相互隔离的柱状液滴；
电极对108，可以包括：设置于挡墙结构1031与疏水层107之间的第一电极1081，以及位于第一电极1081面向疏水层107一侧且与第一电极1081相互绝缘的第二电极1082；可选地，可通过在第一电极1081与第二电极1082之间设置绝缘层109实现二者之间的绝缘。
在本发明实施例三提供的上述电润湿器件中，在未对第一电极1081与第二电极1082加载电压的情况下，如图8所示，导电介质104在疏水层107和光栅层106的作用下呈柱状液滴，该柱状液滴具有类似凸透镜的作用，可对光线进行扩散，具体表现为光线穿过凸透镜的焦点后变为扩散光线。由此，使得经通过导电介质104后所生成的扩散，在光栅层106上发生衍射。在对第一电极1081与第二电极1082加载电压的情况下，导电介质104的形状可由图8变为图9或图10所示的形状。具体地，随第一电极1081与第二电极1082之间形成的水平电场强度的变化，导电介质104的形状由图8所示具有凸透镜作用的柱状液滴，逐渐变为图9所示剖面为平面结构(相当于弯曲半径r为0)的柱状液滴，再逐渐变为图10所示具有凹透镜作用的柱状液滴。在光线穿过图8至图10所示的导电介质104后会产生不同程度的扩散，该扩散光线经光栅层106后发生衍射。并且，基于实施例一相同的物理原理，本发明实施例三提供的电润湿器件同样可以实现防窥显示与广角显示之间的切换。
由上述描述可以看出，在本发明实施例三提供的电润湿器件中，第一电极1081与第二电极1082之间水平电场的作用，使得液滴状导电介质104的弯曲半径连续可调，由此光线依次经导电介质104的折射和光栅层106的衍射作用后，变为出光角度动态可调的光线，亦即通过电润湿原理调整光栅层106的出光效果，使得在将该电润湿器件应用于显示装置中时，不仅实现了显示装置出光角度的连续变化，以及防窥显示与普通的广角显示之间的切换，而且光栅层106一次加工成型，降低了光栅层106的加工成本，此外，无需微电机等精细结构控制光栅层106的动态变化，结构简单，节约了成本。
另外，值得注意的是，图8至图10仅示出了一个电润湿器件的结构示意图，在实际应用过程中，可将具有图8至图10所示结构的多个电润湿器件应用于显示装置中，并且由于电润湿器件可实现单一出光角度(即小角度出光)，基于此，可通过设置包含不同结构光栅层106的各电润湿器件周期变化，实现3D显示。即设置出光角度对应左眼所在区域的各电润湿器件的光栅层106的结构相同，出光角度对应右眼所在区域的各电润湿器件的光栅层106的结构相同；同时设置出光角度对应左眼所在区域的各电润湿器件的光栅层106的结构，与出光角度对应右眼所在区域的各电润湿器件的光栅层106的结构不同，使得与左眼对应的电润湿器件的出射光线仅进入左眼，与右眼对应的电润湿器件的出射光线仅进入右眼，从而实现3D显示，在AR、VR等领域具有巨大的应用前景。可选地，在各电润湿器件均处于多角度出光的状态下，可以实现2D显示。基于此，在将本发明实施例三提供的电润湿器件应用于显示装置中时，还可以实现2D与3D显示之间的切换。
可选地，在本发明实施例三提供的上述电润湿器件中，第二基板102可以复用为波导层，以引导准直光线传播至电润湿器件中。当然，在光源为直下式光源时，第二基板102也可以仅作为衬底基板使用，直下式光源所发出光线透过第二基板102进入电润湿器件中。
相应地，针对本发明实施例三提供的上述电润湿器件，本发明实施例三还提供了一种制作方法，具体可以包括以下步骤：
第一步：在第二基板102的边缘区域自两端向内依次制作挡墙结构1031、第一电极1081、绝缘层109、第二电极1082和疏水层107；
第二步：在第一基板101上制作光栅层106；
第三步：灌入导电介质104并对盒贴合，绝缘介质105为空气。
需要说明的是，在本发明实施例三提供的上述制作方法中，形成各层结构涉及到的构图工艺，不仅可以包括沉积、光刻胶涂覆、掩模板掩模、曝光、显影、刻蚀、光刻胶剥离等部分或全部的工艺过程，还可以包括其他工艺过程，具体以实际制作过程中形成所需构图的图形为准，在此不做限定。例如，在显影之后和刻蚀之前还可以包括后烘工艺。
其中，沉积工艺可以为化学气相沉积法、等离子体增强化学气相沉积法或物理气相沉积法，在此不做限定；掩膜工艺中所用的掩膜板可以为半色调掩膜板(Half ToneMask)、单缝衍射掩模板(Single Slit Mask)或灰色调掩模板(Gray Tone Mask)，在此不做限定；刻蚀可以为干法刻蚀或者湿法刻蚀，在此不做限定。
实施例四
图11至图13示出了本发明实施例四提供的电润湿器件的结构示意图。如图11至图13所示，本发明实施例四提供的电润湿器件，包括：相对而置的第一基板101和第二基板102，设置于第一基板101与第二基板102相应端之间的挡墙结构1031，以及连接挡墙结构1031、第一基板101、第二基板102的边框结构(图中未示出)；
其中，第一基板101、第二基板102、挡墙结构1031和边框结构(图中未示出)四者构成一个密封腔；
密封腔内设置有导电介质104、绝缘介质105、光栅层106、疏水层107和电极对108；
光栅层106设置于第二基板102面向导电介质104的一侧；
疏水层107设置于挡墙结构1031面向密封腔的内表面，以及第一基板101面向第二基板102的一侧，使得导电介质104呈覆盖第二基板102且通过绝缘介质105与第一基板101相互隔离的柱状液滴；
电极对108，可以包括：设置于挡墙结构1031与疏水层107之间的第一电极1081，以及位于第一电极1081面向疏水层107一侧且与第一电极1081相互绝缘的第二电极1082；可选地，可通过在第一电极1081与第二电极1082之间设置绝缘层109实现二者之间的绝缘。
在本发明实施例四提供的上述电润湿器件中，在未对第一电极1081与第二电极1082加载电压的情况下，如图11所示，导电介质104在疏水层107和光栅层106的作用下呈柱状液滴，该柱状液滴具有类似凸透镜的作用，可对光线进行扩散，具体表现为光线穿过凸透镜的焦点后变为扩散光线。由此，使得经光栅层106衍射后的光线，再经导电介质104折射后出射。在对第一电极1081与第二电极1082加载电压的情况下，导电介质104的形状可由图11变为图12或图13所示的形状。具体地，随第一电极1081与第二电极1082之间形成的垂直电场强度的变化，导电介质104的形状由图11所示具有凸透镜作用的柱状液滴，逐渐变为图12所示剖面为平面结构(相当于弯曲半径r为0)的柱状液滴，再逐渐变为图13所示具有凹透镜作用的柱状液滴。在光线经光栅层106衍射后，再穿过图11至图13所示的导电介质104后会产生不同程度的扩散。并且，基于实施例一相同的物理原理，本发明实施例四提供的电润湿器件同样可以实现防窥显示与广角显示之间的切换。
由上述描述可以看出，在本发明实施例四提供的电润湿器件中，第一电极1081与第二电极1082之间水平电场的作用，使得液滴状导电介质104的弯曲半径连续可调，由此光线依次经光栅层106的衍射和导电介质104的折射作用后，变为出光角度动态可调的光线，亦即通过电润湿原理调整光栅层106的取光效果，进而调节电润湿器件的出光效果，使得在将该电润湿器件应用于显示装置中时，不仅实现了显示装置出光角度的连续变化，以及防窥显示与普通的广角显示之间的切换，而且光栅层106一次加工成型，降低了光栅层106的加工成本，此外，无需微电机等精细结构控制光栅层106的动态变化，结构简单，节约了成本。
另外，值得注意的是，图11至图13仅示出了一个电润湿器件的结构示意图，在实际应用过程中，可将具有图11至图13所示结构的多个电润湿器件应用于显示装置中，并且由于电润湿器件可实现单一出光角度(即小角度出光)，基于此，可通过设置包含不同结构光栅层106的各电润湿器件周期变化，实现3D显示。即设置出光角度对应左眼所在区域的各电润湿器件的光栅层106的结构相同，出光角度对应右眼所在区域的各电润湿器件的光栅层106的结构相同；同时设置出光角度对应左眼所在区域的各电润湿器件的光栅层106的结构，与出光角度对应右眼所在区域的各电润湿器件的光栅层106的结构不同，使得与左眼对应的电润湿器件的出射光线仅进入左眼，与右眼对应的电润湿器件的出射光线仅进入右眼，从而实现3D显示，在AR、VR等领域具有巨大的应用前景。可选地，在各电润湿器件均处于多角度出光的状态下，可以实现2D显示。基于此，在将本发明实施例四提供的电润湿器件应用于显示装置中时，还可以实现2D与3D显示之间的切换。
可选地，在本发明实施例四提供的上述电润湿器件中，第二基板102可以复用为波导层，以引导准直光线传播至电润湿器件中。并且，在第二基板102可以复用为波导层时，波导层和光栅层106形成波导光栅耦合器，实现对出光方向和出光颜色的选择，即波导光栅耦合器将特定波长的光以特定方向耦合出去。当然，在光源为直下式光源时，第二基板102也可以仅作为衬底基板使用，直下式光源所发出光线透过第二基板102进入电润湿器件中。
相应地，针对本发明实施例四提供的上述电润湿器件，本发明实施例四还提供了一种制作方法，具体可以包括以下步骤：
第一步：在第二基板102上制作光栅层106；
第二步：在第二基板102的边缘区域自两端向内依次制作挡墙结构1031、第一电极1081、绝缘层109、第二电极1082和疏水层107；
第三步：在第一基板101上制作疏水层107；
第四步：灌入导电介质104并对盒贴合，绝缘介质105为空气。
需要说明的是，在本发明实施例四提供的上述制作方法中，形成各层结构涉及到的构图工艺，不仅可以包括沉积、光刻胶涂覆、掩模板掩模、曝光、显影、刻蚀、光刻胶剥离等部分或全部的工艺过程，还可以包括其他工艺过程，具体以实际制作过程中形成所需构图的图形为准，在此不做限定。例如，在显影之后和刻蚀之前还可以包括后烘工艺。
其中，沉积工艺可以为化学气相沉积法、等离子体增强化学气相沉积法或物理气相沉积法，在此不做限定；掩膜工艺中所用的掩膜板可以为半色调掩膜板(Half ToneMask)、单缝衍射掩模板(Single Slit Mask)或灰色调掩模板(Gray Tone Mask)，在此不做限定；刻蚀可以为干法刻蚀或者湿法刻蚀，在此不做限定。
需要说明的是，本发明实施例提供的上述电润湿器件中，均是以电极对形成单一(例如垂直或水平)方向的电场为例进行说明，使得电润湿器件应用于显示装置中时，可实现防窥显示与普通广角显示之间的切换。在实际应用时，本发明实施例提供的上述电润湿器件，还可以使电极对分布在四面挡墙结构1031上，使得可通过电极对形成多方向的电场，如此，可对导电介质104的形状进行多角度调整，进而使得光线经导电介质104的折射与光栅层106的衍射作用后，可用于光场领域的显示。
基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种显示装置，如图14至图16所示，包括本发明实施例提供的上述电润湿器件，以及位于电润湿器件的出光侧或入光侧的液晶显示面板。该显示装置可以为：手机、平板电脑、电视机、显示器、笔记本电脑、数码相框、导航仪、智能手表、健身腕带、个人数字助理等任何具有显示功能的产品或部件。由于该显示装置解决问题的原理与上述电润湿器件解决问题的原理相同，因此该显示装置的实施可以参见上述电润湿器件的实施例，重复之处不再赘述。
可选地，本发明实施例提供的上述显示装置中的液晶显示面板可以为扭转向列(Twisted Nematic,TN)型液晶显示屏，高级超维场开关(Adwanced Dimension Switch,ADS)型液晶显示屏、高开口率-高级超维场开关(High-Adwanced Dimension Switch,HADS)型液晶显示屏，或平面内开关(In-Plane Switch,IPS)型液晶显示屏。可选地，如图14至图16所示，液晶显示面板可以包括彩膜基板1401、液晶层1402、封框胶1403和阵列基板1404。可选地，为实现轻薄化设计，如图14所示，在液晶显示面板位于电润湿器件的入光侧时，液晶显示面板可以与电润湿器件可共用同一衬底基板，具体地，第二基板102与彩膜基板1401共用一衬底基板；如图15和图16所示，在液晶显示面板位于电润湿器件的出光侧时，液晶显示面板可以与电润湿器件也可共用同一衬底基板，具体地，第一基板101与阵列基板1404共用一衬底基板。
可选地，在本发明实施例提供的上述显示装置中，电润湿器件的尺寸可以是几十微米量级，也可以是根据不同应用场景设置的尺寸。例如，电润湿器件与液晶显示面板的至少一个子像素单元对应，即一个电润湿器件对应一个子像素单元，或者，一个电润湿器件对应多个子像素单元。
可选地，在本发明实施例提供的上述显示装置中，子像素单元可以但不限于为红色子像素单元、绿色子像素单元、蓝色子像素单元、黄色子像素单元或白色子像素单元。
如上文所述，在光栅层106设置于第二基板102上，且第二基板102复用为导光层的情况下，波导层和光栅层106形成波导光栅耦合器，实现对出光方向和出光颜色的选择，即波导光栅耦合器将特定波长的光以特定方向耦合出去。因此，在此种情况下，本发明实施例提供的上述显示装置所含的液晶显示面板中可以仅设置黑矩阵，不设置色阻层，以增大光线透过率；并通过不同子像素对应电润湿器件中的光栅层106实现所需显示的颜色。而在光栅层106设置于第一基板101上时，本发明实施例提供的上述显示装置中的液晶显示面板为常规液晶显示屏。
可选地，在本发明实施例提供的上述显示装置中，还包括：光源1405，光源为设置于液晶显示面板入光侧的背光源，如图14和图15所示；或者，第二基板102复用为波导板，光源为设置于第二基板102入光侧的准直光源，如图16所示。
需要说明的是，本发明实施例提供的上述显示装置，仅给出了该显示装置包括实施例一所示结构的电润湿器件的结构示意图，在实际应用过程中，该显示装置还可以包括实施例二至四所示结构的电润湿器件，在此不做限定。
本发明实施例提供的上述电润湿器件及显示装置，包括：相对而置的第一基板和第二基板，以及设置于第一基板与第二基板之间的支撑结构；其中，支撑结构与第一基板、第二基板构成至少一个密封腔；密封腔内设置有导电介质、绝缘介质、光栅层、疏水层和电极对；疏水层被配置为控制导电介质呈覆盖第二基板且通过绝缘介质与第一基板相互隔离的液滴状；电极对被配置为控制液滴状导电介质的半径连续可调；光栅层与导电介质共同控制电润湿器件的出光角度。通过电极对控制液滴状导电介质的半径连续可调，使得入射至密封腔的光线经光栅层的衍射和导电介质的折射作用后，变为出射角度动态可调的光线，从而在将该电润湿器件应用于显示装置中时，可实现显示装置出光角度的连续变化，从而实现防窥显示与普通广角显示之间的切换，以及2D显示与3D显示之间的切换。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (13)

1.一种电润湿器件，其特征在于，包括：相对而置的第一基板和第二基板，以及设置于所述第一基板与所述第二基板之间的支撑结构；
其中，所述支撑结构与所述第一基板、所述第二基板构成至少一个密封腔；
所述密封腔内设置有导电介质、绝缘介质、光栅层、疏水层和电极对；
所述疏水层被配置为控制所述导电介质呈覆盖所述第二基板且通过所述绝缘介质与所述第一基板相互隔离的液滴状；
所述电极对被配置为控制液滴状所述导电介质的半径连续可调；
所述光栅层与所述导电介质共同控制所述电润湿器件的出光角度。
2.如权利要求1所述的电润湿器件，其特征在于，所述支撑结构，包括：设置于所述第一基板与所述第二基板相应端之间的挡墙结构，以及连接所述挡墙结构、所述第一基板、所述第二基板的边框结构；或者，所述支撑结构，包括：设置于各所述密封腔侧面的挡墙结构，相邻两个所述密封腔相邻侧面处的所述挡墙结构为一体结构。
3.如权利要求2所述的电润湿器件，其特征在于，所述光栅层设置于所述第一基板面向所述绝缘介质的一侧。
4.如权利要求3所述的电润湿器件，其特征在于，所述疏水层设置于所述挡墙结构面向所述密封腔的表面上。
5.如权利要求4所述的电润湿器件，其特征在于，所述电极对，包括：设置于所述第一基板与所述光栅层之间的第一电极，以及设置于所述第二基板面向所述导电介质一侧的第二电极。
6.如权利要求2所述的电润湿器件，其特征在于，所述光栅层设置于所述第二基板面向所述导电介质的一侧。
7.如权利要求6所述的电润湿器件，其特征在于，所述疏水层设置于所述挡墙结构面向所述密封腔的表面，以及所述第一基板面向所述第二基板的一侧。
8.如权利要求7所述的电润湿器件，其特征在于，所述电极对，包括：设置于所述第一基板与所述疏水层之间的第一电极，以及设置于所述第二基板与所述光栅层之间的第二电极。
9.如权利要求4或7所述的电润湿器件，其特征在于，所述电极对，包括：设置于所述挡墙结构与所述疏水层之间的第一电极，以及位于所述第一电极面向所述疏水层一侧且与所述第一电极相互绝缘的第二电极。
10.如权利要求1-8任一项所述的电润湿器件，其特征在于，所述第二基板复用为波导层。
11.一种显示装置，其特征在于，包括：如权利要求1-10任一项所述的电润湿器件，以及位于所述电润湿器件的出光侧或入光侧的液晶显示面板。
12.如权利要求11所述的显示装置，其特征在于，所述电润湿器件与所述液晶显示面板的至少一个子像素单元对应。
13.如权利要求11或12所述的显示装置，其特征在于，还包括：光源，所述光源为设置于所述液晶显示面板入光侧的背光源；或者，第二基板复用为波导板，所述光源为设置于所述第二基板入光侧的准直光源。
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