微鏡陣列和應用其的背光模組及顯示裝置制造方法及圖紙

本發明專利技術公開了一種微鏡陣列和應用該微鏡陣列的背光模組及顯示裝置。所述微鏡陣列中的每一個反射鏡具有第一偏轉軸和垂直于所述第一偏轉軸的第二偏轉軸，并且其偏轉角度單獨連續可控。背光模組包括光源、微鏡陣列以及控制單元。控制單元響應于背光控制信號來調節微鏡陣列中的每一個反射鏡的偏轉角度，使得微鏡陣列取決于背光控制信號將光源發射的光均勻地反射到顯示屏幕的整個表面或者匯聚于顯示屏幕的一個或多個區域。所提供的背光模組通過利用基于反射原理的微鏡陣列可以對背光強度的分布進行靈活地控制。特別地，微鏡陣列中的反射鏡是機械式地偏轉，并且因此對于光源的壽命沒有影響，導致背光模組的壽命更長。

【技術實現步驟摘要】
微鏡陣列和應用其的背光模組及顯示裝置
本專利技術涉及顯示
，尤其涉及一種微鏡陣列和應用其的背光模組及顯示裝置。
技術介紹
微鏡陣列是一種MEMS（微機電系統）器件，其基本原理是通過驅動力（例如，靜電力或磁力）使可以活動的微鏡面發生轉動或平動，從而改變輸入光的傳播方向或相位。微鏡陣列已經廣泛用于光通訊中的光交換、光譜分析儀器和投影成像等各種領域。特別地，微鏡陣列在投影機中的應用是基于前投布置方式，與大屏幕和平板顯示的背投領域屬于不同的應用。在液晶顯示
中，對背光能量和方向的調節正處于研究之中。將背光強度集中于一個區域以在局部區域提供超高亮度的技術在某些應用場合下（例如，大屏幕展示）是有利的。還沒有使用微鏡陣列來為液晶顯示器提供具有可調強度分布的背光的現有技術。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種微鏡陣列和應用該微鏡陣列的背光模組及顯示裝置。根據本專利技術的第一方面，提供了一種靜電驅動的偏轉式微鏡陣列，包括：基板；以及形成于所述基板上的多個微鏡單元，所述多個微鏡單元中的每一個包括：反射鏡，其可分別繞第一偏轉軸和垂直于所述第一偏轉軸的第二偏轉軸偏轉；框架，其借助于第一鉸鏈和第二鉸鏈支撐所述反射鏡，所述第一鉸鏈和所述第二鉸鏈限定所述第一偏轉軸；第一支柱和第二支柱，其分別借助于第三鉸鏈和第四鉸鏈支撐所述框架，所述第三鉸鏈和所述第四鉸鏈限定所述第二偏轉軸；第一電極對，其包括第一驅動電極和第二驅動電極，所述第一驅動電極和所述第二驅動電極關于所述第一偏轉軸在所述基板上的投影對稱；第二電極對，其包括第三驅動電極和第四驅動電極，所述第三驅動電極和所述第四驅動電極關于所述第二偏轉軸在所述基板上的投影對稱；以及反射鏡電極，其通過所述第一支柱和所述第二支柱與所述反射鏡電連接；其中，在所述第一電極對與所述反射鏡之間形成靜電場，使得所述反射鏡可繞所述第一偏轉軸偏轉，并且，在所述第二電極對與所述反射鏡之間形成靜電場，使得所述反射鏡可繞所述第二偏轉軸偏轉；其中，所述多個微鏡單元中的每一個的反射鏡的偏轉角度單獨連續可控。有利地，所述微鏡陣列可以提供反射光方向的靈活調整。所述微鏡陣列還可以包括形成于所述基板上并在所述反射鏡電極與所述第一電極對和所述第二電極對之間提供絕緣的絕緣層。絕緣層可以減少電極之間的干擾。所述多個微鏡單元中的每一個還可以包括環繞所述第一電極對和所述第二電極對布置的保護電極，所述保護電極被施加與所述反射鏡電極相同的驅動電壓。所述反射鏡、所述第一、第二、第三、第四鉸鏈和所述框架可以由鋁一體地制成。所述反射鏡可以為正方形。這樣的反射鏡可以實現高效利用微鏡單元之間的空隙，并且因此增大其反射面積。根據本專利技術的第二方面，提供了一種顯示面板的背光模組，包括：光源；微鏡陣列，其包括多個微鏡單元，所述多個微鏡單元中的每一個具有可分別繞第一偏轉軸和垂直于所述第一偏轉軸的第二偏轉軸偏轉的反射鏡，所述微鏡陣列中的每一個反射鏡的偏轉角度單獨連續可控；以及控制單元，其用于響應于背光控制信號來調節所述微鏡陣列中的每一個反射鏡的偏轉角度，使得所述微鏡陣列取決于所述背光控制信號將所述光源發射的光均勻地反射到顯示屏幕的整個表面或者匯聚于顯示屏幕的一個或多個區域。有利地，所述背景模組可以對背光能量（強度）的分布進行控制，提供在一個或多個局部區域具有超高亮度的背光輸出。所述微鏡陣列可以為如本專利技術的第一方面中描述的靜電驅動的偏轉式微鏡陣列。所述控制單元可以包括：偏轉角度確定單元，其根據所述背光控制信號所指示的在顯示屏幕上要照亮的目標區域為所述微鏡陣列中的每一個反射鏡確定一個相應的偏轉角度，所述偏轉角度包括對應于所述第一偏轉軸的第一偏轉分量和對應于所述第二偏轉軸的第二偏轉分量；角度-驅動電壓轉換單元，其將用于每一個反射鏡的相應第一偏轉分量和第二偏轉分量分別轉換為用于驅動對應于該反射鏡的第一電極對和第二電極對的驅動電壓值；以及微鏡陣列驅動器，其根據所述角度-驅動電壓轉換單元所轉換的驅動電壓值向對應于每一個反射鏡的所述第一電極對和第二電極對分別施加相應的驅動電壓。特別地，與電學地調節背光模組的光源的光強度的方案相比，所述微鏡陣列中的反射鏡是機械式地偏轉，并且因此對于光源的壽命沒有影響，導致背光模組的壽命更長。所述微鏡陣列中的所有反射鏡電極可以被施加一個相同的參考電壓。在所述微鏡陣列的每一個微鏡單元中，所述第一驅動電極被施加第一驅動電壓，而所述第二驅動電極被施加與所述第一驅動電壓反相的驅動電壓，所述第一驅動電壓作為所述第一偏轉分量的函數而與所述參考電壓成比例，并且所述第三驅動電極被施加第二驅動電壓，而所述第四驅動電極被施加與所述第二驅動電壓反相的驅動電壓，所述第二驅動電壓作為所述第二偏轉分量的函數而與所述參考電壓成比例。所述微鏡單元中的每一個都可以具有相應的兩個數模轉換器和相應的兩個電壓反相器，所述兩個數模轉換器中的一個為所述第一驅動電極提供所述第一驅動電壓，另一個為所述第三驅動電極提供所述第二驅動電壓，并且所述兩個電壓反相器中的一個為所述第二驅動電極提供與所述第一驅動電壓反相的驅動電壓，另一個為所述第四驅動電極提供與所述第二驅動電壓反相的驅動電壓。所述光源可以為平行光源。通過使用平行光源，可以提高背光模組的光學效率。所述背光模組可以還包括投影透鏡，其布置于所述微鏡陣列的反射光路上，用于使來自所述微鏡陣列的反射光發散以匹配顯示屏幕的尺寸。由于投影透鏡進行的光的發散，反射光路可以被縮短，從而導致背光模組的尺寸減小。所述背光模組可以還包括布置于顯示屏幕的背側的散光板。散光板可以改善最終照射到顯示屏幕的光的性質，例如提供均勻的亮度。根據本專利技術的第三方面，提供了一種顯示裝置，其包括如本專利技術的第二方面中描述的背光模組。根據在下文中所描述的實施例，本專利技術的優點、特征和其它方面將是清楚明白的，并且將參考在下文中所描述的實施例而被闡明。附圖說明圖1示意性地圖示了根據本專利技術實施例的一種背光模組；圖2示意性地圖示了其中利用圖1所示的背光模組提供非均勻背光的操作狀態；圖3（a）和3（b）分別示意性地示出了根據本專利技術的一個實施例的靜電驅動的偏轉式微鏡陣列中的一個微鏡單元的截面視圖和俯視圖；圖3（c）示意性地示出了該微鏡單元的第一電極對和第二電極對的結構的俯視圖；圖4示意性地圖示了用于根據本專利技術的實施例的背光模組的背光方向調節原理；以及圖5示意性地圖示了根據本專利技術另一實施例的一種背光模組。具體實施方式以下結合附圖對本專利技術的各實施例進行詳細描述。圖1示意性地圖示了根據本專利技術實施例的一種背光模組100。該背光模組100包括光源110、微鏡陣列120以及控制單元（未示出）。從光源110發射的光被微鏡陣列120中的多個微反射鏡反射到顯示屏幕130的后方，從而為例如液晶顯示器提供背光照明。可以采用諸如UHP燈、金屬鹵化物燈等點光源作為光源110。如已知的，借助于適當的光路設計，從點光源發射的發散光束經反射鏡反射之后，可以覆蓋較大的區域，例如整個顯示屏幕130。微鏡陣列120包括多個微鏡單元（用圖1中微鏡陣列120上的多個格柵表示）。在默認狀態下，各個微反射鏡不偏轉，并且因此整體形成一面平面反射鏡。在這種情況下，由微鏡陣列120反射的光可以均勻地分布于顯示屏幕130，從而提供均勻背光（如圖本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種靜電驅動的偏轉式微鏡陣列，包括：基板；以及形成于所述基板上的多個微鏡單元，所述多個微鏡單元中的每一個包括：　　反射鏡，其可分別繞第一偏轉軸和垂直于所述第一偏轉軸的第二偏轉軸偏轉；　　框架，其借助于第一鉸鏈和第二鉸鏈支撐所述反射鏡，所述第一鉸鏈和所述第二鉸鏈限定所述第一偏轉軸；　　第一支柱和第二支柱，其分別借助于第三鉸鏈和第四鉸鏈支撐所述框架，所述第三鉸鏈和所述第四鉸鏈限定所述第二偏轉軸；　　第一電極對，其包括第一驅動電極和第二驅動電極，所述第一驅動電極和所述第二驅動電極關于所述第一偏轉軸在所述基板上的投影對稱；　　第二電極對，其包括第三驅動電極和第四驅動電極，所述第三驅動電極和所述第四驅動電極關于所述第二偏轉軸在所述基板上的投影對稱；以及　　反射鏡電極，其通過所述第一支柱和所述第二支柱與所述反射鏡電連接；　　其中，在所述第一電極對與所述反射鏡之間形成靜電場，使得所述反射鏡可繞所述第一偏轉軸偏轉，并且，在所述第二電極對與所述反射鏡之間形成靜電場，使得所述反射鏡可繞所述第二偏轉軸偏轉；其中，所述多個微鏡單元中的每一個的反射鏡的偏轉角度單獨連續可控。

【技術特征摘要】
1.一種靜電驅動的偏轉式微鏡陣列，包括：基板；以及形成于所述基板上的多個微鏡單元，所述多個微鏡單元中的每一個包括：反射鏡，其可分別繞第一偏轉軸和垂直于所述第一偏轉軸的第二偏轉軸偏轉；框架，其借助于第一鉸鏈和第二鉸鏈支撐所述反射鏡，所述第一鉸鏈和所述第二鉸鏈限定所述第一偏轉軸；第一支柱和第二支柱，其分別借助于第三鉸鏈和第四鉸鏈支撐所述框架，所述第三鉸鏈和所述第四鉸鏈限定所述第二偏轉軸；第一電極對，其包括第一驅動電極和第二驅動電極，所述第一驅動電極和所述第二驅動電極關于所述第一偏轉軸在所述基板上的投影對稱；第二電極對，其包括第三驅動電極和第四驅動電極，所述第三驅動電極和所述第四驅動電極關于所述第二偏轉軸在所述基板上的投影對稱；以及反射鏡電極，其通過所述第一支柱和所述第二支柱與所述反射鏡電連接；其中，在所述第一電極對與所述反射鏡之間形成靜電場，使得所述反射鏡可繞所述第一偏轉軸偏轉，并且，在所述第二電極對與所述反射鏡之間形成靜電場，使得所述反射鏡可繞所述第二偏轉軸偏轉；其中，所述多個微鏡單元中的每一個的反射鏡的偏轉角度單獨連續可控。2.根據權利要求1所述的微鏡陣列，還包括形成于所述基板上并在所述反射鏡電極與所述第一電極對和所述第二電極對之間提供絕緣的絕緣層。3.根據權利要求2所述的微鏡陣列，其中，所述多個微鏡單元中的每一個還包括環繞所述第一電極對和所述第二電極對布置的保護電極，所述保護電極被施加與所述反射鏡電極相同的驅動電壓。4.根據權利要求1所述的微鏡陣列，其中，所述反射鏡、所述第一、第二、第三、第四鉸鏈和所述框架由鋁一體地制成。5.根據權利要求1所述的微鏡陣列，其中，所述反射鏡為正方形。6.一種顯示面板的背光模組，包括：光源；如權利要求1-5中任一項所述的靜電驅動的偏轉式微鏡陣列；以及控制單元，其用于響應于背光控制信號來調節所述微鏡陣列中的每一個反射鏡的偏轉角度，使得所述微鏡陣列取決于所述背光控制信號將所述光源發射的光均勻地反射到顯示屏幕的整個表面或者匯聚于顯示屏幕的一個或多個區域。7.根據權利要求6所述的...

【專利技術屬性】
技術研發人員：王尚，
申請(專利權)人：京東方科技集團股份有限公司，
類型：發明
國別省市：北京;11