CN111258146A - 光栅及其驱动方法、和光场显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种光栅及其驱动方法、和光场显示装置，其中，光栅包括：相对设置的第一基板和第二基板；相对设置的第一电极层和第二电极层；相对设置的第一电极和第二电极构成控制单元，每个控制单元还包括位于第一电极靠近第二电极一面的透光膜、位于透光膜和第二电极之间的分散溶液、以及位于分散溶液内的多个带电粒子，其中，透光膜靠近第二电极的出光面为曲面，分散溶液的折射率大于透光膜的折射率，带电粒子的折射率小于透光膜的折射率。本发明提供的光栅及其驱动方法、和光场显示装置，能够减轻甚至消除对从光栅透过的光所形成的像在角度和位置方面的限制，提高3D显示效果。

Description

光栅及其驱动方法、和光场显示装置

技术领域

本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种光栅及其驱动方法、和光场显示装置。

背景技术

光栅是一种利用多缝衍射原理使光发生色散的光学元件，随着人们研究的深入，光栅也越来越多的应用于计量、光谱学、光通信、信息处理、显示技术等方面。

相关技术中，光栅形成的狭缝方向是固定的，这样从光栅透过的光所形成的像的角度和位置受到限制，造成三维((Three Dimensions，3D)显示技术形成三维图像的显示效果不佳。

发明内容

本发明实施例提供一种光栅及其驱动方法、和光场显示装置，以解决相关技术中从光栅透过的光所形成的像的角度和位置受到限制，造成3D显示技术形成三维图像的显示效果不佳的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供技术方案如下：

第一方面，本发明实施例提供一种光栅，包括：

相对设置的第一基板和第二基板；

位于所述第一基板和所述第二基板之间且相对设置的第一电极层和第二电极层；所述第一电极层包括多个阵列排布的第一电极，所述第二电极层包括与多个第一电极一一相对设置的多个第二电极；

相对设置的第一电极和第二电极构成控制单元，每个控制单元还包括位于第一电极靠近第二电极一面的透光膜、位于所述透光膜和第二电极之间的分散溶液、以及位于所述分散溶液内的多个带电粒子，其中，所述透光膜靠近所述第二电极的出光面为曲面，所述分散溶液的折射率大于所述透光膜的折射率，所述带电粒子的折射率小于所述透光膜的折射率；

第一电极和第二电极形成第一电场时，所述带电粒子覆盖所述透光膜的出光面，使光线在所述透光膜处发生全反射；第一电极和第二电极形成第二电场时，所述带电粒子远离所述透光膜的出光面，使光线从所述透光膜的出光面射出。

进一步地，位于同一行的控制单元内的电场均为第一电场或第二电场。

进一步地，位于同一列的控制单元内的电场均为第一电场或第二电场。

进一步地，所述分散溶液包括乙烯醚溶剂、有氟代溶剂、四氯乙烯溶剂、芳香烃溶剂、烷烃溶剂、甲苯溶剂、硅烷溶剂、硅氧烷溶剂和醇类溶剂中的至少一项。

进一步地，所述透光膜靠近所述第二电极的出光面为半球形。

第二方面，本发明实施例还提供一种光场显示装置，包括如上所述的光栅。

进一步地，所述光场显示装置还包括显示面板，显示面板包括多个子像素；每个控制单元与每个子像素的发光区域一一对应。

进一步地，相邻子像素之间设有黑矩阵。

第三方面，本发明实施例还提供一种一种光栅的驱动方法，应用于如上所述的光栅，所述方法包括：

控制所述控制单元内的第一电极和第二电极形成第一电场，使得控制单元内的带电粒子覆盖透光膜的出光面，使得光线在所述透光膜处发生全反射；或者，

控制所述控制单元内的第一电极和第二电极形成第二电场，使得控制单元内的带电粒子远离透光膜的出光面，使得使光线从所述透光膜的出光面射出。

进一步地，所述控制所述控制单元内的第一电极和第二电极形成第一电场的步骤，包括：

控制位于同一行的控制单元内的第一电极和第二电极均形成第一电场或第二电场，从而形成在列方向上等间距排布的狭缝；或者，

控制位于同一列的控制单元内的第一电极和第二电极均形成第一电场或第二电场，从而形成在行方向上等间距排布的狭缝。

本发明提供的技术方案中，通过控制第一电极和第二电极之间形成的电场，从而能够改变透光膜出光侧的折射率，从而控制每个控制单元是否射出光线，进而实现不同比例的光栅和不同方向的光栅之间相互切换，减轻甚至消除相关技术中从光栅透过的光所形成的像存在角度和位置限制的问题，提高3D显示效果。因此，本发明提供的技术方案能够减轻甚至消除从光栅透过的光所形成的像存在角度和位置限制的问题，提高3D显示效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一实施例提供的光栅的整体结构示意图；

图2为本发明另一实施例提供的光栅的控制单元的结构示意图；

图3a为本发明另一实施例提供的光栅的控制单元不透光时的光线示意图；

图3b为本发明另一实施例提供的光栅的控制单元透光时的光线示意图；

图4a为本发明另一实施例提供的光栅的狭缝示意图之一；

图4b为本发明另一实施例提供的光栅的狭缝示意图之二；

图5a为本发明另一实施例提供的光栅的狭缝示意图之一；

图5b为本发明另一实施例提供的光栅的狭缝示意图之二；

图6为本发明一实施例提供的光场显示装置中光栅和子像素的位置示意图。

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，本领域普通技术人员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。

本发明实施例提供一种光栅，如图1和图2所示，包括：

相对设置的第一基板110和第二基板120；

位于所述第一基板和所述第二基板之间且相对设置的第一电极层130和第二电极层140；所述第一电极层130包括多个阵列排布的第一电极131，所述第二电极层140包括与多个第一电极131一一相对设置的多个第二电极141；

相对设置的第一电极131和第二电极141构成控制单元200，每个控制单元200还包括位于第一电极131靠近第二电极141一面的透光膜150、位于所述透光膜150和第二电极141之间的分散溶液160、以及位于所述分散溶液160内的多个带电粒子170，其中，所述透光膜150靠近所述第二电极141的出光面为曲面，所述分散溶液160的折射率大于所述透光膜150的折射率，所述带电粒子170的折射率小于所述透光膜150的折射率；

第一电极131和第二电极141形成第一电场时，所述带电粒子170覆盖所述透光膜150的出光面，使光线在所述透光膜处发生全反射；第一电极131和第二电极141形成第二电场时，所述带电粒子170远离所述透光膜150的出光面，使光线从所述透光膜150的出光面射出。

本发明实施例中，通过控制第一电极和第二电极之间形成的电场，从而能够改变透光膜出光侧的折射率，从而控制每个控制单元是否射出光线，进而实现不同比例的光栅和不同方向的光栅之间相互切换，减轻甚至消除相关技术中从光栅透过的光所形成的像存在角度和位置限制的问题，提高3D显示效果。因此，本发明提供的技术方案能够减轻甚至消除从光栅透过的光所形成的像存在角度和位置限制的问题，提高3D显示效果。

上述第一基板110和第二基板120均为透光基板，例如：玻璃基板。

上述第一电极层130设置于第一基板110靠近第二基板120的一面，包括多个阵列排布的第一电极131，各第一电极131之间相互绝缘，每个第一电极131可以是单独通过信号线进行连接，以调整每个第一电极131的电压。

上述第二电极层140设置于第二基板120靠近第一基板110的一面，包括多个阵列排布的第二电极141，各第二电极141之间相互绝缘，每个第二电极141可以是单独通过信号线进行连接，以调整每个第二电极141的电压。

第二电极141的数量和排布方式与第一电极131的数量和排布方式相同，多个第一电极131和多个第二电极141一一相对设置，例如：一个控制单元包括30个呈5行6列排布的第一电极131，则第二电极141的数量同样为30个且也是呈5行6列排布，一个第一电极131与一个第二电极141相对设置，每个第一电极131正对的第二电极141互不相同。

相对设置的第一电极131和第二电极141可以通过写入电压形成电场，本发明实施例中，每一对相对设置的第一电极131和第二电极141构成一个控制单元200。

每个控制单元200还包括位于第一电极131靠近第二电极141一面的透光膜150，透光膜150的入光面为平面且覆盖第一电极131靠近第二电极141的一面，透光膜150的出光面为曲面，即在垂直于入光面的方向上，出光面上不同位置与入光面之间的距离可以不相等。

每个控制单元200还包括位于透光膜150出光面与第二电极141之间的分散溶剂160和带电粒子170，分散溶剂160填满透光膜150的出光面与第二电极141之间的空间。带电粒子170位于分散溶剂160内部，且能够在第一电极131和第二电极141所形成的电场的控制下在分散溶剂160内移动。

需要说明的是，图2中的带电粒子170只是示意性说明，实际每一个控制单元200内的带电粒子170的数量很多，且体积也较小，一个控制单元200内的带电粒子170足够布满透光膜150的出光面。另外，带电粒子可以是无机颜料颗粒(例如：二氧化钛、氧化铝、氧化锌等)或有机颜料颗粒(例如：大红粉、甲苯胺红、喹吖啶酮等)。

本发明实施例中，在第一电极131和第二电极141形成第一电场时，带电粒子170向透光膜170出光面的方向进行移动，从而带电粒子170包覆透光膜150的出光面，又由于带电粒子170的折射率小于透光膜150的折射率，此时光线是从光密介质射向光疏介质，入射角大于全反射角，光线发生全发射，如图3a所示，控制单元200不透光。具体的，将第一电极131写入+5V电压，第二电极141写入0V电压，带正电的带点粒子170移动，覆盖在透光膜170的曲形出光面。

在第一电极131和第二电极141形成第二电场时，带电粒子170向第二电极141的方向进行移动，从而分散溶剂160包覆透光膜150的出光面，又由于分散溶剂160的折射率大于透光膜150的折射率，此时光线是从光疏介质射向光密介质，光线透过透光膜150，如图3b所示，控制单元200透光。具体的，将第一电极131写入0V电压，第二电极141写入+5V电压，带正电的带点粒子170移动，覆盖在第二电极141靠近第一电极131的一面。

需要说明的是，上述+5V电压和0V电压只是用来举例说明，实际并不限定具体的电压值，可以根据实际需求设计电压值。

这样，用户通过外部电路控制各控制单元的内第一电极131和第二电极141的电压即可调整得到光栅中透光或不透光的控制单元。

其中，透光膜150靠近所述第二电极141的出光面可以为半球形。半球形透光膜的球面朝向第二电极141。一个控制单元中可以是多个球形半透膜均与分布第一电极131上。

进一步地，位于同一行的控制单元200内的电场均为第一电场或第二电场。

本实施例中，通过将位于同一行的控制单元200设定为相同的电场，这样同一行的控制单元200可以同时透光或不透光，透光的控制单元所处的位置即为光栅100的狭缝，从而得到行方向的光栅。

可以通过控制连续几行控制单元200的电场，得到不同比例的光栅，例如：狭缝宽度与遮光宽度比为3:1的光栅，如图4a所示；狭缝宽度与遮光宽度比为1:1的光栅，如图4b所示，此处不作限定。

进一步地，位于同一列的控制单元200内的电场均为第一电场或第二电场。

本实施例中，通过将位于同一列的控制单元200设定为相同的电场，这样同一列的控制单元200可以同时透光或不透光，透光的控制单元200所处的位置即为光栅100的狭缝，从而得到列方向的光栅。

可以通过控制连续几列控制单元200的电场，得到不同比例的光栅，例如：狭缝宽度与遮光宽度比为3:1的光栅，如图5a所示；狭缝宽度与遮光宽度比为1:1的光栅，如图5b所示，此处不作限定。

进一步地，所述分散溶液160包括乙烯醚溶剂、有氟代溶剂、四氯乙烯溶剂、芳香烃溶剂、烷烃溶剂、甲苯溶剂、硅烷溶剂、硅氧烷溶剂和醇类溶剂中的至少一项。

本实施例中，上述溶剂中的一项或至少两项混合溶剂，首先，能够降低带电粒子170团聚的倾向，从而防止带电粒子170相互粘连；其次，流体粘度较低，带电粒子170在电场作用下移动受到的阻力较小，从而每个控制单元200能够快速的从透光和不透光两种状态下切换；最后，透光性能佳，降低了光线经过光栅100的损失。

本发明实施例还提供一种光场显示装置，包括如上所述的光栅100。

进一步地，所述光场显示装置还包括显示面板，显示面板包括多个子像素300，如图6所示；每个控制单元200与每个子像素300的发光区域一一对应。

本实施例中，每个控制单元200与每个子像素300的发光区域对应，通过控制光栅100中的控制单元，从而能够控制每一个子像素发出的光是否能被光栅100透过。

进一步地，相邻子像素300之间设有黑矩阵，能够防止子像素300发出的光相互之间干扰的问题。

本发明实施例还提供一种光栅的驱动方法，应用于如上所述的光栅，所述方法包括：

控制所述控制单元内的第一电极和第二电极形成第一电场，使得控制单元内的带电粒子覆盖透光膜的出光面，使得光线在所述透光膜处发生全反射；或者，

控制所述控制单元内的第一电极和第二电极形成第二电场，使得控制单元内的带电粒子远离透光膜的出光面，使得使光线从所述透光膜的出光面射出。

本发明实施例中，通过控制第一电极和第二电极之间形成的电场，从而能够改变透光膜出光侧的折射率，从而控制每个控制单元是否射出光线，进而实现不同比例的光栅和不同方向的光栅之间相互切换，减轻甚至消除相关技术中从光栅透过的光所形成的像存在角度和位置限制的问题，提高3D显示效果。因此，本发明提供的技术方案能够减轻甚至消除从光栅透过的光所形成的像存在角度和位置限制的问题，提高3D显示效果。

本发明实施例中，在第一电极131和第二电极141形成第一电场时，带电粒子170向透光膜170出光面的方向进行移动，从而带电粒子170包覆透光膜150的出光面，又由于带电粒子170的折射率小于透光膜150的折射率，此时光线是从光密介质射向光疏介质，入射角大于全反射角，光线发生全发射，如图3a所示，控制单元200不透光。具体的，将第一电极131写入+5V电压，第二电极141写入0V电压，带正电的带点粒子170移动，覆盖在透光膜170的曲形出光面。

在第一电极131和第二电极141形成第二电场时，带电粒子170向第二电极141的方向进行移动，从而分散溶剂160包覆透光膜150的出光面，又由于分散溶剂160的折射率大于透光膜150的折射率，此时光线是从光疏介质射向光密介质，光线透过透光膜150，如图3b所示，控制单元200透光。具体的，将第一电极131写入0V电压，第二电极141写入+5V电压，带正电的带点粒子170移动，覆盖在第二电极141靠近第一电极131的一面。

需要说明的是，上述+5V电压和0V电压只是用来举例说明，实际并不限定具体的电压值，可以根据实际需求设计电压值。

进一步地，所述控制所述控制单元内的第一电极和第二电极形成第一电场的步骤，包括：

控制位于同一行的控制单元内的第一电极和第二电极均形成第一电场或第二电场，从而形成在列方向上等间距排布的狭缝；或者，

控制位于同一列的控制单元内的第一电极和第二电极均形成第一电场或第二电场，从而形成在行方向上等间距排布的狭缝。

本实施例中，通过将位于同一行的控制单元200设定为相同的电场，这样同一行的控制单元200可以同时透光或不透光，透光的控制单元所处的位置即为光栅100的狭缝，从而得到行方向的光栅。

可以通过控制连续几行控制单元200的电场，得到不同比例的光栅，例如：狭缝宽度与遮光宽度比为3:1的光栅，如图4a所示；狭缝宽度与遮光宽度比为1:1的光栅，如图4b所示，此处不作限定。

或者，本实施例中，通过将位于同一列的控制单元200设定为相同的电场，这样同一列的控制单元200可以同时透光或不透光，透光的控制单元200所处的位置即为光栅100的狭缝，从而得到列方向的光栅。

可以通过控制连续几列控制单元200的电场，得到不同比例的光栅，例如：狭缝宽度与遮光宽度比为3:1的光栅，如图5a所示；狭缝宽度与遮光宽度比为1:1的光栅，如图5b所示，此处不作限定。

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。

可以理解，当诸如层、膜、区域或基板之类的元件被称作位于另一元件“上”或“下”时，该元件可以“直接”位于另一元件“上”或“下”，或者可以存在中间元件。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本发明的保护之内。

Claims (10)

1.一种光栅，其特征在于，包括：

相对设置的第一基板和第二基板；

位于所述第一基板和所述第二基板之间且相对设置的第一电极层和第二电极层；所述第一电极层包括多个阵列排布的第一电极，所述第二电极层包括与多个第一电极一一相对设置的多个第二电极；

相对设置的第一电极和第二电极构成控制单元，每个控制单元还包括位于第一电极靠近第二电极一面的透光膜、位于所述透光膜和第二电极之间的分散溶液、以及位于所述分散溶液内的多个带电粒子，其中，所述透光膜靠近所述第二电极的出光面为曲面，所述分散溶液的折射率大于所述透光膜的折射率，所述带电粒子的折射率小于所述透光膜的折射率；

第一电极和第二电极形成第一电场时，所述带电粒子覆盖所述透光膜的出光面，使光线在所述透光膜处发生全反射；第一电极和第二电极形成第二电场时，所述带电粒子远离所述透光膜的出光面，使光线从所述透光膜的出光面射出。

2.根据权利要求1所述的光栅，其特征在于，位于同一行的控制单元内的电场均为第一电场或第二电场。

3.根据权利要求1所述的光栅，其特征在于，位于同一列的控制单元内的电场均为第一电场或第二电场。

4.根据权利要求1所述的光栅，其特征在于，所述分散溶液包括乙烯醚溶剂、有氟代溶剂、四氯乙烯溶剂、芳香烃溶剂、烷烃溶剂、甲苯溶剂、硅烷溶剂、硅氧烷溶剂和醇类溶剂中的至少一项。

5.根据权利要求1所述的光栅，其特征在于，所述透光膜靠近所述第二电极的出光面为半球形。

6.一种光场显示装置，其特征在于，包括如权利要求1-5中任一项所述的光栅。

7.根据权利要求6所述的光场显示装置，其特征在于，所述光场显示装置还包括显示面板，显示面板包括多个子像素；每个控制单元与每个子像素的发光区域一一对应。

8.根据权利要求7所述的光场显示装置，其特征在于，相邻子像素之间设有黑矩阵。

9.一种光栅的驱动方法，其特征在于，应用于如权利要求1-5中任一项所述的光栅，所述方法包括：

控制所述控制单元内的第一电极和第二电极形成第一电场，使得控制单元内的带电粒子覆盖透光膜的出光面，使得光线在所述透光膜处发生全反射；或者，

控制所述控制单元内的第一电极和第二电极形成第二电场，使得控制单元内的带电粒子远离透光膜的出光面，使得使光线从所述透光膜的出光面射出。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述控制所述控制单元内的第一电极和第二电极形成第一电场的步骤，包括：

控制位于同一行的控制单元内的第一电极和第二电极均形成第一电场或第二电场，从而形成在列方向上等间距排布的狭缝；或者，

控制位于同一列的控制单元内的第一电极和第二电极均形成第一电场或第二电场，从而形成在行方向上等间距排布的狭缝。

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