CN118244545A - 一种液晶光栅和显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液晶光栅和显示装置，液晶光栅包括调光区和周边区，周边区至少部分围绕调光区；液晶光栅包括依次设置的衬底基板、液晶层和对置基板；周边区包括电路单元和辅助支撑柱，电路单元包括存储电容，存储电容位于衬底基板；辅助支撑柱位于衬底基板和对置基板之间；辅助支撑柱包括第一支撑柱；沿第一方向，第一支撑柱与存储电容交叠；其中，第一方向为垂直液晶光栅所在平面的方向，通过在周边区增设辅助支撑柱，平衡周边区和调光区的受力，从而减少由于应力集中导致调光区内的电极压断致使液晶无法翻转引起衍射失效的问题，保证液晶光栅的衍射功能，提高显示效果。

Description

一种液晶光栅和显示装置

技术领域

本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种液晶光栅和显示装置。

背景技术

为了满足人们对电子设备立体显示使用的需求，具有3D全息显示功能的电子设备成为目前显示领域的一个主要发展方向。电子设备可以通过集成全息显示系统实现3D全息显示功能。

具有3D全息显示功能的电子设备在进行图像显示时，经过空间光调制器(SpatialLight Modulators，SLM)对光信号进行相位和振幅调制后，一般通过液晶光栅(LiquidCrystal Grating，LCG)的衍射功能形成左眼图像和右眼图像。但是液晶光栅在使用中经常发生损坏，影响全息3D显示设备的显示质量，如何保证液晶光栅的衍射功能，提高显示效果，成为亟待解决的问题。

发明内容

本发明提供一种液晶光栅和显示装置，通过在周边区增设辅助支撑柱，平衡周边区和调光区的受力，从而减少由于应力集中导致调光区内的电极压断致使液晶无法翻转引起衍射失效的问题。

第一方面，本发明实施例提供了液晶光栅，包括调光区和周边区，所述周边区至少部分围绕所述调光区；

所述液晶光栅包括依次设置的衬底基板、液晶层和对置基板；

所述周边区包括电路单元和辅助支撑柱，所述电路单元包括存储电容，所述存储电容位于所述衬底基板；所述辅助支撑柱位于所述衬底基板和所述对置基板之间；所述辅助支撑柱包括第一支撑柱；

沿第一方向，所述第一支撑柱与所述存储电容交叠；

其中，所述第一方向为垂直所述液晶光栅所在平面的方向。

第二方面，基于同一个发明构思，本申请实施例还提供了一种显示装置，包括依次设置的光源、空间光调制器、场镜和光栅组件；

所述光栅组件包括至少一个如第一方面提供的所述的液晶光栅。

本发明实施例提供的液晶光栅，通过在周边区的衬底基板和对置基板之间内增设辅助支撑柱，在液晶光栅贴合制程以及使用中，提高周边区对外力的支撑能力，平衡周边区和调光区的受力，从而减少由于应力集中导致调光区内的电极压断致使液晶无法翻转引起衍射失效的问题，保证液晶光栅的衍射功能和显示效果，满足用户需求。

附图说明

图1为提供的一种液晶光栅的俯视结构示意图；

图2为图1中P区域液晶光栅的局部放大示意图；

图3是图2中沿AA’方向的截面示意图；

图4为本申请实施例提供的一种液晶光栅的工作原理示意图；

图5为本申请实施例提供的一种液晶光栅的俯视结构示意图；

图6为图5中沿BB’方向的截面示意图；

图7为图5中M区域一种液晶光栅的局部示意图；

图8为图5中M区域又一种液晶光栅的局部示意图；

图9为图7和图8的液晶光栅中电路单元的等效电路图；

图10为图7中沿CC1’方向一种液晶光栅局部的截面示意图；

图11为图8中沿CC2’方向一种液晶光栅局部的截面示意图；

图12为图7中沿CC1’方向又一种液晶光栅局部的截面示意图；

图13是图5中一种液晶光栅调光区和周边区中支撑柱的排布示意图；

图14为图7中沿CC1’方向又一种液晶光栅局部的截面示意图；

图15为本申请实施例提供的另一种液晶光栅的俯视结构示意图；

图16为图15中N区域一种液晶光栅的局部示意图；

图17为图16中沿CC3’方向一种液晶光栅局部的截面示意图；

图18为本发明实施例提供的一种显示装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

图1为本申请提供的一种液晶光栅的俯视结构示意图；图2为图1中P区域液晶光栅的局部放大示意图；图3是图2中沿AA’方向的截面示意图。结合图1-图3所示，一种液晶光栅01a，该液晶光栅01a包括衬底基板10a以及与衬底基板10a相对设置的对置基板10b，液晶光栅01a的显示区Aa设置多条密度高、线宽小、长条形的电极(ITO)线栅结构，非显示区Ab通常设置边缘电路单元50a和信号走线区60a，边缘电路单元50a设置有存储电容区C和晶体管(Thin Film Transistor，TFT)。参照图3所示，将液晶光栅01a的显示区Aa设置多个支撑柱T，用于支撑和固定衬底基板10a和对置基板10b的距离起到，保护电极ITO和液晶分子的作用。液晶光栅01a的非显示区Ab无支撑柱设置，发明人研究发现，在衬底基板10a和对置基板10b的贴合制程中以及液晶光栅01a的使用过程中，极易出现由于局部压力过大造成显示区Aa内的ITO断线的问题，影响液晶光栅的衍射功能，最终影响显示效果。

其中，本申请实施例附图中虚线箭头指的是在贴合制程以及使用过程中的压力方向。

基于上述技术问题，发明人进一步研究提出本发明实施例的技术方案。具体的，本发明实施例提供的液晶光栅包括调光区和周边区，周边区至少部分围绕调光区；液晶光栅包括依次设置的衬底基板、液晶层和对置基板；周边区包括电路单元和辅助支撑柱，电路单元包括存储电容，存储电容位于衬底基板；辅助支撑柱位于衬底基板和对置基板之间；辅助支撑柱包括第一支撑柱；沿第一方向，第一支撑柱与存储电容交叠；其中，第一方向为垂直液晶光栅所在平面的方向。

采用上述技术方案，通过在周边区的衬底基板和对置基板之间内增设辅助支撑柱，在液晶光栅贴合制程以及使用中，提高周边区对外力的支撑能力，平衡周边区和调光区的受力，从而减少由于应力集中导致调光区内的电极压断致使液晶无法翻转引起衍射失效的问题，保证液晶光栅的衍射功能和显示效果。

以上是本发明的核心思想，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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

图4为本申请实施例提供的一种液晶光栅的工作原理示意图；图5为本申请实施例提供的一种液晶光栅的俯视结构示意图；图6为图5中沿BB’方向的截面示意图。如图4所示，液晶光栅01可以控制其所接收到的光线在液晶光栅01的出光面一侧的透过率周期性变化，其中，工作状态下的液晶光栅01，其允许光线透过的部分可以看作是液晶光栅01的透光部分，其不允许光线透过的部分可以是光栅01的屏障部分。液晶光栅01基于入射光线可以形成分别入射至左眼和右眼的光线，如此，人的左眼及右眼分别看到的经过液晶光栅01的图像具有一定的视差，也就能感知到具有立体感的图像。

继续参照图5所示，本申请实施例提供的液晶光栅01包括调光区AA和周边区NA，周边区NA至少部分围绕调光区AA；液晶光栅01包括依次设置的衬底基板10、液晶层和对置基板10'；周边区NA包括电路单元50和辅助支撑柱70，电路单元50包括存储电容Cst，存储电容Cst位于衬底基板10；辅助支撑柱70位于衬底基板10和对置基板10'之间；辅助支撑柱70包括第一支撑柱71；沿第一方向Z，第一支撑柱71与存储电容Cst交叠；其中，第一方向Z为垂直液晶光栅01所在平面的方向。

结合图5和图6所示，液晶光栅01包括衬底基板10、设置在衬底基板10上的调光电极20，液晶光栅01还可以包括第二电极30，第二电极30可以设置在衬底基板10上，第二电极30也可以设置在与衬底基板10相对的对置基板10'上，图6中仅以第二电极30设置在衬底基板10相对的对置基板10'上为例进行说明。液晶光栅01中还包括液晶层40，液晶层40内填充液晶分子，调光电极20与第二电极30之间的电场不同，则可以控制液晶层40中的液晶分子偏转程度不同，实现对入射光线的偏折。

图6中的波动虚线代表相同亮度的光线经过液晶光栅01并由液晶光栅01出射的亮度。如图6所示，当多个调光电极20与第二电极30之间的电场随着多个调光电极20所分别接收到的电压不同而周期性变化时，该多个调光电极20与第二电极30之间的液晶偏转程度不同，则液晶光栅01使得入射光线的透过率周期性变化。

图7为图5中M区域一种液晶光栅的局部示意图；图8为图5中M区域又一种液晶光栅的局部示意图；图9为图7和图8的液晶光栅中电路单元的等效电路图；图10为图7中沿BB’方向一种液晶光栅局部的截面示意图；图11为图8中沿CC2’方向一种液晶光栅局部的截面示意图。

继续参照图5所示，调光区AA位于液晶光栅01的中心区域，其内填充的液晶分子可以实现对入射光线的偏折，周边区NA至少位于调光区AA的一侧，其中，图5中仅示例性的示出周边区NA位于调光区AA的一侧，更多的位置设置关系这里不再一一示出。周边区NA的衬底基板10上设置多个电路单元50及第二类信号线组60。如图5-图9所示，第二类信号线组60与电路单元50电连接，电路单元50与调光区AA的调光电极20电连接，实现向调光电极20传输信号。示例性的，电路单元50可以为与其电连接的调光电极20传输控制液晶分子偏转的数据电压。

如图7-图9所示，电路单元50包括存储电容Cst，存储电容Cst的第二极板C2与调光电极20电连接，存储电容Cst用于对调光电极20上的电压进行保持，此外，存储电容Cst的还可以实现对调光电极20上的电压进行拉高或拉低补偿。

结合图7-图11所示，存储电容Cst通常包括二层或者多层较为平坦的极板结构，沿图中Z方向，本申请实施例在衬底基板10和对置基板10'之间设置辅助支撑柱40，一种可行的实施方式，如7和图8所示，在存储电容Cst的上方增设第一支撑柱71，即沿图中Z方向，第一支撑柱71与存储电容Cst交叠，如此设置，在液晶光栅01的贴合制程中以及使用中，利用第一支撑柱71分担衬底基板10和对置基板10'之间的部分压力，提高周边区NA对外力的支撑能力，平衡周边区NA和调光区AA的受力，减少由于调光区AA应力集中导致调光区AA内的调光电极20压断致使液晶无法翻转引起衍射失效的问题，从而提高液晶光栅01的抗压能力，保证液晶光栅01的偏折光线的功能。

其中，辅助支撑柱40的材料包括但不限于聚酰亚胺、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、聚芳酯以及聚醚砜等；辅助支撑柱40在衬底基板10的正投影的形状包括矩形、圆形或者不规则形状。

进一步地，继续结合图7-图9所示，电路单元50还可以包括晶体管组51，晶体管组51中包括至少两个晶体管。作为一个示例，参考图9所示，晶体管组51包括第一晶体管T1、第二晶体管T2、第三晶体管T3和第四晶体管T4，第二类信号线组60中至少包括两条信号线，例如，设置第二类信号线组60包括沿图中X方向延伸的第一信号线61、第二信号线62、第三信号线63和第四信号线64。具体的，第一晶体管T1可以为写入驱动晶体管，其输入端与数据电压线DL电连接，其栅极与第一信号线61电连接，其输出端与存储电容Cst的第二极板C2电连接；第二晶体管T2可以为复位晶体管，其输入端与复位信号线RL电连接，其栅极与第二信号线62电连接，其输出端与存储电容Cst的第二极板C2电连接；第三晶体管T3可以为第一补偿晶体管，其输入端可以接地GND，其栅极与第三信号线63第三信号线63电连接，其输出端与存储电容Cst的第一极板C1电连接；第四晶体管T4可以为第二补偿晶体管，其输入端可以接地GND，其栅极与第四信号线64电连接，其输出端与存储电容Cst的第一极板C1电连接；第一信号线61用于传输控制第一晶体管T1开关状态的第一控制信号S1，第二信号线62用于传输控制第二晶体管T2开关状态的第二控制信号S2，第三信号线63用于传输控制第三晶体管T3开关状态的第三控制信号S3，第四信号线64用于传输控制第四晶体管T4开关状态的第四控制信号S3。

需要说明的是，信号线传输的控制信号包括使能信号和非使能信号，其中，使能信号是指，信号线传输的信号中可以使信号线所电连接的晶体管开启的信号；信号线传输的非使能信号是指，信号线传输的信号中可以使信号线所电连接的晶体管关断的信号。

综上，本申请实施例提供的液晶光栅，通过在周边区的衬底基板和对置基板之间内增设辅助支撑柱，在液晶光栅贴合制程以及使用中，提高周边区对外力的支撑能力，平衡周边区和调光区的受力，从而减少由于应力集中导致调光区内的电极压断致使液晶无法翻转引起衍射失效的问题，保证液晶光栅的衍射功能和显示效果，满足用户需求。

在上述实施例的基础上，继续参照图7和图8所示，周边区NA还包括多条第一类信号线80和多条辅助走线90，第一类信号线80的第一端与电路单元50电连接，第一类信号线80的第二端与调光区AA的调光电极20电连接；如图10和图11所示，衬底基板10包括第一衬底101，辅助走线90与第一类信号线80均位于存储电容Cst远离第一衬底101的一侧；沿第一方向Z，辅助走线90与存储电容Cst至少部分交叠。

具体的，继续参照图7-图8、图10和图11所示，存储电容Cst通过第一类信号线80与调光区AA内的调光电极20电连接，且通过第一类信号线80向调光电极20传输控制液晶分子偏转的数据电压。在一些实施例中，可以在存储电容Cst上方无第一类信号线80的区域增设辅助走线90，用于垫平和补偿第一类信号线80与其周边区域的段差，减小存储电容Cst上方以及周边区域的膜层断差，便于在较为平整的膜层区域上方设置第一支撑柱71，减小该区域的应力集中问题。

进一步地，如图7和图8所示，还可以在存储电容Cst、晶体管组51、第二类信号线组60的上方且无第一类信号线80的区域设置辅助走线90，以起到减小周边区NA的膜层断差，减小该区域的应力集中、保护第一类信号线80以及调光电极20的作用。

其中，考虑到电路单元50和调光电极20的排布密度、第一类信号线80的布局方式等，第一类信号线80和存储电容Cst可以交叠、部分交叠或无交叠，这里不做具体限制。

在上述实施例的基础上，继续参照图10和图11所示，辅助走线90与第一类信号线80同层。

具体的，第一类信号线80的材料可以采用透明导电的金属氧化物，例如，氧化铟锡(ITO)等，在制备第一类信号线80时，采用“图案化”等工艺同层制备辅助走线90；进一步地，调光区AA内的调光电极20也可以与第一类信号线80同层制备，如此设置，无需增加额外的工艺流程，可以有效减小制备工艺难度。

其中，本文中的“图案化”具体是指非整层结构，即制作过程中先形成整层的材料再刻出具体形状后的结构；或者，在制作过程中先形成整层的材料再采用其他制备工艺形状的图案结构，本申请实施对“图案化”的制备工艺不做限制。

在上述实施例的基础上，继续参照图7、图8所示，一种可行的实施方式，辅助走线90沿第二方向Y延伸，多条辅助走线90沿第三方向X排列；沿第三方向X，辅助走线90、辅助走线90与第一类信号线80之间等间距排布。其中，第二方向Y和第三方向X交叉，均与液晶光栅01所在平面平行，第二方向Y与调光区AA指向周边区NA的方向平行。

具体的，如图7和图8所示，在纵向上，第一类信号线80通常沿图中Y方向由调光区AA向周边区NA的调光电极20的位置延伸，在第一类信号线80的周边区域增设与其延伸方向一致的辅助走线90；在横向上，辅助走线90之间、辅助走线90与第一类信号线80之间等间距排布，如此设置，有利于实现辅助走线90和第一类信号线80所在衬底基板10在Z方向上的膜层高度一致，从而减小该区域的膜层断差，减少该区域的应力集中问题。

与此同时，还可以设置辅助走线90的宽度与辅助走线90的宽度保持一致，形成等宽、等间距排布的规则膜层结构，如此设置，无需额外调整制备系统走线宽度，有利于减小工艺制备难度。

一种可行的实施方式，辅助走线在第一衬底的投影为连续面电极(图中未示出)。

具体的，还可以将辅助走线设置成连续面电极，面电极指的是电极沿图中Z方向的投影形状为矩形、圆形或者不规则的大尺寸平整膜层结构。在存储电容、晶体管组、信号线单元的上方且无第一类信号线的区域设置整块的辅助走线，用于实现补偿膜层断差，从而减小该区域的应力集中。

图12为图7中沿CC1’方向又一种液晶光栅局部的截面示意图。

在上述实施例的基础上，继续参照图7、图10和图12所示，调光区AA包括多个调光电极20，存储电容Cst包括信号连接端口④；信号连接端口④位于存储电容Cst靠近调光区AA的一侧；信号连接端口④与调光电极20电连接；第一支撑柱71在存储电容Cst上的正投影位于信号连接端口④远离调光区AA的一侧，且沿第一方向Z，信号连接端口④与第一支撑柱71交叠。

具体的，结合图7、图10和图12所示，存储电容Cst包括第一极板C1、第二极板C2和第三极板C-ITO，第一极板C1可以位于第一金属层，第二极板C2可以位于第二金属层，沿图中Y方向，第一极板C1和第三极板C-ITO可以通过第一过孔①、第二过孔②和第三过孔③电连接，第二极板C2通过信号连接端口④与显示区AA内的调光电极20电连接，第一极板C1与第二极板C2形成平行板电容的第一电容，第二极板C2和第三极板C-ITO形成平行板电容的第二电容，第一电容和第二电容串联形成存储电容Cst。电路单元50中存储电容Cst通常采用相同的规格排布，将信号连接端口④作为参照点，通过将第一支撑柱71设置在存储电容Cst的信号连接端口④远离调光区AA的一侧，且沿图中Y方向信号连接端口④与第一支撑柱71交叠，有利于依据存储电容Cst的排布方式，规律设置第一支撑柱71，简化制备工艺难度。

可选的，第一支撑柱71在存储电容Cst的正投影面积小于存储电容Cst的面积，如此设置，第一支撑柱71设置在较为平坦的存储电容Cst上方，有利于第一支撑柱71在单位面积内的受力均匀，避免其受力不均导致破裂。

在上述实施例的基础上，继续参照图10和图12所示，调光区AA包括多个第二支撑柱72；第二支撑柱72位于衬底基板10和对置基板10’之间；第一支撑柱71在周边区NA的单位面积占比和第二支撑柱72在调光区AA的单位面积占比相同。

具体的，继续参照图10和图12所示，调光区AA的衬底基板10和对置基板10’之间还设置了多个第二支撑柱72。

在一些实施例中，调光区AA内第二支撑柱72阵列与周边区NA内电路单元50阵列周期相匹配，起到支撑和固定的作用。如图10所示，可以设置第一支撑柱71在衬底基板10的正投影面积等于第二支撑柱72在衬底基板10的正投影面积，且第一支撑柱71在周边区NA的单位面积占比和第二支撑柱72在调光区AA的单位面积占比相同，从而保证周边区NA的单位面积和调光区AA的单位面积的受力均匀。

在一些实施例中，考虑到调光区AA内第二支撑柱72阵列与周边区NA内电路单元50阵列周期不匹配，需要额外设计周边区NA内第一支撑柱71的排布方式，当调光区AA内的调光电极20的第一类信号线80位置受限时，可适当缩小第一支撑柱71的尺寸。例如，参照图12所示，设置第一支撑柱71在衬底基板10的正投影面积小于第二支撑柱72在衬底基板10的正投影面积，且第一支撑柱71在周边区NA的单位面积占比和第二支撑柱72在调光区AA的单位面积占比相同。

示例性的，图13是图5中一种液晶光栅调光区和周边区中支撑柱的排布示意图，其中，图13中(a)图为调光区AA中第二支撑柱72的一种排布方式，图13中(b)图为周边区NA中第一支撑柱71的一种排布方式参照图13所示，设置第一支撑柱71和第二支撑柱72单位面积占比一致，满足以下关系：

其中，S_ps-AA为第二支撑柱72在衬底基板10的正投影面积，p_x-AA为相邻两个第二支撑柱72在衬底基板10的正投影沿图中X方向的距离，p_y-AA为相邻两个第二支撑柱72在衬底基板10的正投影沿图中Y方向的距离；S_ps-NA为第一支撑柱71在衬底基板10的正投影面积，p_x-NA为电路单元50在衬底基板10的正投影沿图中X方向的长度，p_y-NA为电路单元50在衬底基板10的正投影沿图中Y方向的长度。

示例性的，设置第二支撑柱72在衬底基板10的正投影半径为5μm，标记第一支撑柱71在衬底基板10的正投影半径为r1。

p_x-AA＝480μm，p_y-AA＝314μm；p_x-NA＝272μm，p_y-NA＝200μm。

代入上述等式(1.1)：其中，k为常数。

在一些实施例中，当k＝1，即表示在每个电路单元50中设置一个第一支撑柱71，第一支撑柱71在衬底基板10的正投影半径r1＝3um，其在衬底基板10的正投影面积小于第二支撑柱72在衬底基板10的正投影面积。

在一些实施例中，如图13中(b)所示，当k＝1/4，即表示每4个电路单元50中设置一个第一支撑柱71，第一支撑柱71在衬底基板10的正投影半径r1＝6um，其在衬底基板10的正投影面积大于第二支撑柱72在衬底基板10的正投影面积。

在上述实施例的基础上，继续参照图10、图11、图12所示，第一支撑柱71的高度和第二支撑柱72的高度不同。

具体的，对置基板10’包括第二衬底101’以及位于第二衬底101’一侧的遮光层、封装胶层102’和第二电极30。遮光层包括多个第一遮光结构BM1和第二遮光结构BM2，第一遮光结构BM1设置在对置基板10’的调光区AA内，沿图中Z方向，第一遮光结构BM1与第二支撑柱72交叠；第二遮光结构BM2设置在对置基板10’的周边区NA内，通常第二遮光结构BM2的面积尺寸大于第一遮光结构BM1的面积尺寸，这就导致对置基板10’的周边区NA的膜层厚度相对调光区AA的膜层厚度较大；与此同时，由于衬底基板10的周边区NA内设置单路单元50，其周边区NA的膜层厚度相比调光区AA的膜层厚度也较大；在衬底基板10和对置基板10’贴合时，沿图中Z方向，这就导致衬底基板10和对置基板10’之间周边区NA的相对距离D1小于调光区AA的相对距离D2，在一些实施例中，D1的取值范围在1μm～2μm，D2的取值范围在3μm～4μm，基于此，本申请实施例提出了多种设置第一支撑柱71的设置方式。

一种可行的实施方式，参照图10和图11所示，在不改变衬底基板10和对置基板10’膜层结构的基础上，可以适当调整第一支撑柱71的高度小于第二支撑柱72的高度，以起到支撑和均衡受力的作用。

一种可行的实施方式，参照图12所示，由于周边区NA和调光区AA存在相对断差，为保证成液晶光栅01贴合制程顺利，避免边缘不平或支撑柱破裂，可以适当的调整第一支撑柱7对应的衬底基板10的膜层结构，设置第一支撑柱71的高度和第二支撑柱72的高度相同。

在上述实施例的基础上，继续参照图12所示，衬底基板10还包括第一衬底101和绝缘层PV，绝缘层PV位于存储电容Cst远离第一衬底101的一侧；绝缘层PV包括第一绝缘层PV1，第一绝缘层PV1包括开口V，沿第一方向Z，第一支撑柱71与开口V交叠。

具体的，参照图12所示，在D1与D2的距离像差较小时，可以在存储电容Cst上方的第一绝缘层PV1内开设多个开口V，第一支撑柱71嵌套在开口V内，使得第一支撑柱71的高度和第二支撑柱72的高度相同，以保证成液晶光栅01贴合制程顺利，避免边缘不平或支撑柱破裂等。

在上述实施例的基础上，继续参照图12所示，开口V1暴露至少部分存储电容Cst；绝缘层PV还包括第二绝缘层PV2，第二绝缘层PV2至少覆盖开口V暴露的至少部分存储电容Cst。

具体的，为避免存储电容Cst裸露，影响电容的存储功能，开口V1与存储电容Cst之间至少存在一层第二绝缘层PV2，第二绝缘层PV2至少覆盖开口V暴露的至少部分存储电容Cst，以起到保护存储电容Cst的作用。

其中，第二绝缘层PV2可以是独立的一层绝缘层也可以是多层绝缘层。

在一些实施例中，如有段差匹配需求，也可以在开口V处完全去除第一绝缘层PV1和部分去除第二绝缘层PV2，但需要注意的是，需避免存储电容Cst的第三电机C-ITO暴露。

图14为图7中沿CC1’方向又一种液晶光栅局部的截面示意图。如图12和图14所示，绝缘层PV还包括多层绝缘层，如位于第一极板C1远离第一衬底101一侧的第一层间绝缘层PV5、位于第二极板C2远离第一衬底101一侧的第二层间绝缘层PV4、第三极板C-ITO远离第一衬底101一侧的第三层间绝缘层PV3。其中，层间绝缘层可以由氧化硅或氮化硅(SiNx)等的无机层材料形成；第三层间绝缘层PV3可以是平坦化层，平坦化层可以由有机材料形成，例如聚酰亚胺等，本申请实施例图10、图11不再一一示出。

在一些实施例中，考虑到有机层的材料较为柔软，如图14所示，当第三层间绝缘层PV3为有机材料制备的平坦化层时，可以直接在第三层间绝缘层PV3开口，第一绝缘层PV1和第二绝缘层PV2覆盖在第三层间绝缘层PV3的开口内，第一支撑柱71嵌套在开口V内，以弥补断差。

为了进一步提高第一支撑柱71的单位支撑面积，在上述实施例的基础上，继续参照图11所示，还可以设置第一支撑柱71在衬底基板10的正投影面积大于第二支撑柱72在衬底基板10的正投影面积。

具体的，参照图11所示，调光区AA还包括多个第二支撑柱72，第二支撑柱72位于衬底基板10和对置基板10’之间，用于支撑和固定调光区AA，在不改变衬底基板10和对置基板10’膜层结构的基础上，相比第二支撑柱72，还可以增大第一支撑柱71在衬底基板10的正投影面积，分散调光区AA和周边区NA的应力集中，降低调光区AA内调光电极20断线的风险。

一种可行的实施方式，参照图11所示，第一支撑柱71的高度小于第二支撑柱72在的高度。

具体的，设置第一支撑柱71在衬底基板10的正投影面积大于第二支撑柱72在衬底基板10的正投影面积，在无需改变衬底基板10和对置基板10’膜层结构的基础上，可以适当调整第一支撑柱71的高度小于第二支撑柱72的高度，以补偿调光区NA和周边区NA之间的断差，起到支撑和均衡受力的作用。

在上述实施例的基础上，继续参照图8和图11所示，液晶光栅01包括第一偏折角液晶光栅011，第一偏折角液晶光栅011的调光电极20沿第二方向Y延伸，且与电路单元50电连接；周边区NA还包括第二类信号线组60，第二类信号线组60位于电路单元50远离调光电极20的一侧，沿第三方向X延伸，且与电路单元50电连接；第一支撑柱71在周边区NA的单位面积占比大于第二支撑柱72在调光区AA的单位面积占比。

示例性的，继续参照图8和图11所示，第一偏折角液晶光栅011可以为0°偏折角液晶光栅，即光线透过第一偏折角液晶光栅011后的偏折角度为0°，调光区AA内的调光电极20沿图中Y方向延伸，沿图中X方向间隔排列，第二类信号线组60位于电路单元50远离调光电极20的一侧，且包括至少两条沿图X方向延伸的信号线，信号线单元60与电路单元50电连接，电路单元50与第一偏折角液晶光栅011中的第一电极20电连接，且用于向第一电极20传输信号。

一种可行的实施方式，如图8和图11所示，可以将第一支撑柱71设置在存储电容Cst的大部分区域，设置第一支撑柱71在衬底基板10的正投影面积大于第二支撑柱72在衬底基板10的正投影面积，且第一支撑柱71在周边区NA的单位面积占比大于第二支撑柱72在调光区AA的单位面积占比，满足以下关系：

示例性的，继续参照图13所示，设置第二支撑柱72在衬底基板10的正投影半径为5μm，标记第一支撑柱71在衬底基板10的正投影半径为r2。

p_x-AA＝480μm，p_y-AA＝314μm；p_x-NA＝272μm，p_y-NA＝200μm。

代入上述等式(1.1)：其中，k为常数。

在一些实施例中，针对0°偏折角液晶光栅，如图13中(b)所示，当k＝1/4，即表示每4个电路单元50中设置一个第一支撑柱71，第一支撑柱71在衬底基板10的正投影半径r2满足：5um＜r2＜6um，其在衬底基板10的正投影面积大于第二支撑柱72在衬底基板10的正投影面积，如此设置，有利于实现0°偏折角液晶光栅的调光区AA和周边区NA在贴合制程以及使用中受力均匀，使得应力较为分散，改善应力集中造成的破损等问题。

图15为本申请实施例提供的另一种液晶光栅的俯视结构示意图；图16为图15中N区域一种液晶光栅的局部示意图；图17为图16中沿CC3’方向一种液晶光栅局部的截面示意图。

在上述实施例的基础上，参考图15-图17所示，液晶光栅01包括第二偏折角液晶光栅012，第二偏折角液晶光栅012内的调光电极20’与电路单元50电连接，调光电极20’的延伸方向与第二方向Y存在锐角夹角；周边区NA还包括第二类信号线组60和第一类信号线组801；第二类信号线组60位于电路单元50远离调光电极20’的一侧，沿第三方向X延伸，且与电路单元50电连接；第一类信号线组801沿第二方向Y延伸，位于相邻两个电路单元50之间，且分别与调光电极20’和电路单元50电连接；辅助支撑柱70还包括第三支撑柱73；第三支撑柱73位于第一类信号线组801和对置基板10’之间。

具体的，如图15所示，第二偏折角液晶光栅012可以为45°偏折角液晶光栅，即光线透过第二偏折角液晶光栅012后的偏折角度为45°。与第一偏折角液晶光栅011相比，第二偏折角液晶光栅012内的第一电极20’倾斜设置，例如第一电极20’沿图中Y’方向延伸，沿X’方向排列，Y’方向与X’方向正交。这就容易导致周边区NA的电路单元50较为分散，在一些实施例中，电路单元50设置在调光区AA上下侧以及部分左右侧，如此设置，需要额外设置纵向延伸的第一类信号线组801，该区域排布多条第一类信号线80，第一类信号线80与电路单元50与第一电极20’电连接，可以与辅助走线90同层。

结合图15-图17所示，由于该区域仅设置了多条第一类辅助走线80，相对电路单元50和第二类信号线组60区域的膜层厚度较薄且较为平坦，还可以在第一类信号线组801和对置基板10’之间设置第三支撑柱73，对该区域进行支撑和保护，减小该区域的应力集中。

在上述实施例的基础上，继续参照图17所示，衬底基板10的周边区NA还包括第一金属层M1和第二金属层M2，沿第一方向Z，第三支撑柱73与第一金属层M1和第二金属层M2无交叠。

具体的，如图17所示，在一些实施例中，第一类信号线组801内可能排布一些其他的金属走线，例如扫描信号线S、数据信号线等，该类信号线位于第一金属层M1和/或第二金属层M2，为避免由信号线导致的膜层断差等问题，在设置第三支撑柱73时，应避免第三支撑柱73与第一金属层M1和第二金属层M2在图中Z方向上的重叠，从而避免信号线受力断裂、第三支撑柱73受力不均破裂等。

其中，如图17所示，存储电容Cst的第一极板C1、晶体管T的栅极G可以位于第一金属层M1，存储电容Cst的第二极板C2、晶体管T的源极S和漏极D可以位于第二金属层M2。

在上述实施例的基础上，继续参照图17所示，沿第一方向Z，第三支撑柱73的高度大于第一支撑柱71的高度。

具体的，当存储电容Cst上方与对置基板10’之间的断差小于第一类信号线组801上方与对置基板10’之间的断差，合理调整第三支撑柱73的高度大于第一支撑柱71的高度，使得第三支撑柱73和第一支撑柱71的单位面积受力均匀，避免应力集中。

基于同一个发明构思，本申请实施例还提供了一种显示装置，图18为本发明实施例提供的一种显示装置的结构示意图，参考图18所示，本申请实施例提供的显示装置200包括依次设置的光源201、空间光调制器202、场镜203和光栅组件204；光栅组件204包括至少一个如上述实施例提供的液晶光栅。

如图18所示，显示装置200包括依次设置的光源201、空间光调制器202、场镜203和光栅组件204。光源201用于时序出射相干的多种颜色的背光光束，时序出射的多种颜色的背光光束按照时序顺序先后出射。示例性地，光源201可以采用背光模组，背光模组可以分时出射红色背光光束、绿色背光光束和蓝色背光光束，以实现显示装置的画面显示。

空间光调制器202用于对背光光束进行相位调制和/或振幅调制。

场镜203用于将光线汇聚到人眼位置视窗，使人眼能看到显示装置所显示的图像。也就是说，通过场镜203能够将经空间光调制器202调制后的光线入射至光栅组件204，光栅组件204用于将光线交替偏折至用户的左眼和右眼，进而分别形成左眼图像和右眼图像。

由于一个液晶光栅对光线的偏折角度有限，大视角下对光线的衍射效率低，难以满足用户的观看需求，可以采用二个或者更多个液晶光栅叠加，逐渐增大对光线的偏折角度，当用户处于显示装置的中心观看位置时，左眼以及右眼均可以进行较为清晰的成像，进而可以改善显示装置的可视角度，满足用户需求。

具体的，参考图18所示，显示装置200中可以设置第一偏折角液晶光栅011和第二偏折角液晶光栅012，结合图5和图15所示，第一偏折角液晶光栅011中的调光电极20和第二偏折角液晶光栅012中的调光电极20’的排布方向不同，如图5所示，第一偏折角液晶光栅011中的调光电极20沿图中Y方向延伸，沿X方向排列；如图15所示，第二偏折角液晶光栅012中的调光电极20’沿图中Y’方向延伸，沿X’方向排列，两个液晶光栅对光线的偏折角度不同，示例性的，第一偏折角液晶光栅011对光线的偏折角度为0°，第二偏折角液晶光栅012对光线的偏折角度为45°，如此，可以依次加大光线的偏折角度。

显示装置200通常为规则尺寸，在相同调光区AA的显示范围内，由于第二偏折角液晶光栅012中的调光电极20’倾斜设置，其周边区NA内的电路单元50不可避免的设置在第二偏折角液晶光栅012上下侧边以及部分左右侧边区域，相比于第一偏折角液晶光栅011周边区NA的排布空间更大。如此，可以在第二偏折角液晶光栅012的周边区NA设置更多的第一支撑柱，减小第二偏折角液晶光栅012的调光区AA和周边区NA的段差，分散应力，避免应力集中导致的走线断裂等问题，保证显示装置200的显示效果。

综上，本申请实施例提供的显示装置采用多个不同偏折角度的液晶光栅，可以进行较为清晰的成像，可以有效改善显示装置的可视角度，满足用户需求。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整、相互结合和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (17)

1.一种液晶光栅，其特征在于，包括调光区和周边区，所述周边区至少部分围绕所述调光区；

所述液晶光栅包括依次设置的衬底基板、液晶层和对置基板；

所述周边区包括电路单元和辅助支撑柱，所述电路单元包括存储电容，所述存储电容位于所述衬底基板；所述辅助支撑柱位于所述衬底基板和所述对置基板之间；所述辅助支撑柱包括第一支撑柱；

沿第一方向，所述第一支撑柱与所述存储电容交叠；

其中，所述第一方向为垂直所述液晶光栅所在平面的方向。

2.根据权利要求1所述的液晶光栅，其特征在于，所述周边区还包括多条第一类信号线和多条辅助走线，所述第一类信号线的第一端与所述电路单元电连接；所述第一类信号线的第二端与所述调光区的调光电极电连接；

所述衬底基板包括第一衬底，所述辅助走线与所述第一类信号线均位于所述存储电容远离所述第一衬底的一侧；

沿所述第一方向，所述辅助走线与所述存储电容至少部分交叠。

3.根据权利要求2所述的液晶光栅，其特征在于，所述辅助走线与所述第一类信号线同层。

4.根据权利要求3所述的液晶光栅，其特征在于，

所述辅助走线沿第二方向延伸，多条所述辅助走线沿第三方向排列；沿所述第三方向，所述辅助走线、所述辅助走线与所述第一类信号线之间等间距排布；或者，

所述辅助走线在所述第一衬底的投影为连续面电极；

其中，所述第二方向和第三方向交叉，均与所述液晶光栅所在平面平行，所述第二方向与所述调光区指向所述周边区的方向平行。

5.根据权利要求1所述的液晶光栅，其特征在于，所述调光区包括多个调光电极，所述存储电容包括信号连接端口；

所述信号连接端口位于所述存储电容靠近所述调光区的一侧；所述信号连接端口与所述调光电极电连接；

所述第一支撑柱在所述存储电容上的正投影位于所述信号连接端口远离所述调光区的一侧，且沿第二方向，所述信号连接端口与所述第一支撑柱交叠。

6.根据权利要求5所述的液晶光栅，其特征在于，所述调光区包括多个第二支撑柱；所述第二支撑柱位于所述衬底基板和所述对置基板之间；

所述第一支撑柱在所述周边区的单位面积占比和所述第二支撑柱在所述调光区的单位面积占比相同。

7.根据权利要求6所述的液晶光栅，其特征在于，所述第一支撑柱的高度和所述第二支撑柱的高度相同。

8.根据权利要求7所述的液晶光栅，其特征在于，所述衬底基板还包括第一衬底和绝缘层，所述绝缘层位于所述存储电容远离所述第一衬底的一侧；

所述绝缘层包括第一绝缘层，所述第一绝缘层包括开口，沿所述第一方向，所述第一支撑柱与所述开口交叠。

9.根据权利要求8所述的液晶光栅，其特征在于，所述开口暴露至少部分所述存储电容；所述绝缘层包括第二绝缘层，所述第二绝缘层至少覆盖所述开口暴露的至少部分所述存储电容。

10.根据权利要求1所述的液晶光栅，其特征在于，所述调光区还包括多个第二支撑柱；所述第二支撑柱位于所述衬底基板和所述对置基板之间；

所述第一支撑柱在所述衬底基板的正投影面积大于所述第二支撑柱在所述衬底基板的正投影面积。

11.根据权利要求10所述的液晶光栅，其特征在于，所述第一支撑柱的高度小于所述第二支撑柱在的高度。

12.根据权利要求10所述的液晶光栅，其特征在于，所述液晶光栅包括第一偏折角液晶光栅，所述第一偏折角液晶光栅的调光电极沿第二方向延伸；

所述周边区还包括第二类信号线组，所述第二类信号线组位于所述电路单元远离所述调光电极的一侧，沿第三方向延伸，且与所述电路单元电连接；

所述第一支撑柱在所述周边区的单位面积占比大于所述第二支撑柱在所述调光区的单位面积占比。

13.根据权利要求10所述的液晶光栅，其特征在于，所述述液晶光栅包括第二偏折角液晶光栅，所述第二偏折角液晶光栅的调光电极的延伸方向与第二方向存在锐角夹角；

所述周边区还包括第二类信号线组和第一类信号线组；所述第二类信号线组位于所述电路单元远离所述调光电极的一侧，沿第三方向延伸，且与所述电路单元电连接；

所述第一类信号线组沿所述第二方向延伸，位于相邻两个所述电路单元之间，且分别与所述调光电极和所述电路单元电连接；

所述辅助支撑柱还包括第三支撑柱；所述第三支撑柱位于所述第一类信号线组和所述对置基板之间。

14.根据权利要求13所述的液晶光栅，其特征在于，所述衬底基板的所述周边区还包括第一金属层和第二金属层，

沿所述第一方向，所述第三支撑柱与所述第一金属层和所述第二金属层无交叠。

15.根据权利要求13所述的液晶光栅，沿所述第一方向，所述第三支撑柱的高度大于所述第一支撑柱的高度。

16.根据权利要求1所述的液晶光栅，其特征在于，所述第一支撑柱在所述存储电容的正投影面积小于所述存储电容的面积。

17.一种显示装置，其特征在于，包括依次设置的光源、空间光调制器、场镜和光栅组件；

所述光栅组件包括至少一个如权利要求1-16任意一项所述的液晶光栅。