微镜阵列和应用其的背光模组及显示装置的制造方法_2

文档序号:9216250阅读:来源:国知局
的背光方向调节原理;以及图5示意性地图示了根据本发明另一实施例的一种背光模组。
【具体实施方式】
[0021]以下结合附图对本发明的各实施例进行详细描述。
[0022]图1示意性地图示了根据本发明实施例的一种背光模组100。该背光模组100包括光源110、微镜阵列120以及控制单元(未示出)。从光源110发射的光被微镜阵列120中的多个微反射镜反射到显示屏幕130的后方,从而为例如液晶显示器提供背光照明。
[0023]可以采用诸如UHP灯、金属卤化物灯等点光源作为光源110。如已知的,借助于适当的光路设计,从点光源发射的发散光束经反射镜反射之后,可以覆盖较大的区域,例如整个显示屏幕130。
[0024]微镜阵列120包括多个微镜单元(用图1中微镜阵列120上的多个格栅表示)。在默认状态下,各个微反射镜不偏转,并且因此整体形成一面平面反射镜。在这种情况下,由微镜阵列120反射的光可以均匀地分布于显示屏幕130,从而提供均匀背光(如图1所示)。然而,每一个微反射镜可分别绕第一偏转轴和垂直于所述第一偏转轴的第二偏转轴偏转。这样,由多个微反射镜中的每一个照射到显示屏幕130后方的光在横向位置和纵向位置两者上都是可调的。也即,可以改变由微镜阵列20反射的光强度在显示屏幕130上分布状态,从而导致非均匀的背光。进一步地,多个微镜单元中的每一个的反射镜的偏转角度可以单独连续可控,而不是在逐行或逐列的基础上离散地可控。换言之,每个反射镜的偏转角度可以被精细地调节,而不是限于固定的值,例如±10°。因此,可以实现对各个微反射镜所反射的光的方向的更灵活的控制。例如,可以将背光汇聚在显示屏幕30上的一个单独的区域(或者多个分离的区域),其中提供了超高亮度(由于每个微反射镜反射的光强度叠加的原因)的背光。
[0025]为此目的,背光模组100还包括控制单元(后面讨论),其用于响应于背光控制信号(例如,来自显示面板)来调节多个微镜单元中的每一个的反射镜的偏转角度。
[0026]图2示意性地图示了其中利用图1所示的背光模组100提供非均匀背光的操作状态。如前所述,取决于所述背光控制信号,微镜阵列120可以将光源110发射的光均匀地反射到显示屏幕130的整个表面或者汇聚于显示屏幕130的一个或多个区域(在图2中图示了一个区域)。
[0027]下面对本发明的实施例中使用的微镜阵列进行详细描述。如已知的,微镜阵列按工作原理可以包括可变形类型和偏转式类型,并且按驱动方式可以包括热驱动类型、电磁驱动类型和静电驱动类型。一般地,偏转式微镜阵列有利于其中对光的方向进行控制的应用,并且静电驱动方式是最常用的一种方式。
[0028]图3 (a)和3 (b)分别示意性地示出了根据本发明的一个实施例的静电驱动的偏转式微镜阵列中的一个微镜单元200的截面侧视图和俯视图;图3 (c)示意性地示出了该微镜单元200的第一电极对和第二电极对的结构的俯视图。
[0029]微镜单元200形成于基板201上,并且包括反射镜202、框架203、第一铰链204和第二铰链205、第一支柱206和第二支柱207、第三铰链208和第四铰链209、第一驱动电极210和第二驱动电极211、第三驱动电极212和第四驱动电极213以及反射镜电极214。
[0030]反射镜202可分别绕第一偏转轴和垂直于所述第一偏转轴的第二偏转轴偏转,其中,第一偏转轴由第一铰链204和第二铰链205限定,并且第二偏转轴由第三铰链208和第四铰链209限定。框架203借助于第一铰链204和第二铰链205支撑反射镜202,并且,第一支柱206和第二支柱207分别借助于第三铰链208和第四铰链209支撑框架203。
[0031]由第一驱动电极210和第二驱动电极211组成的第一电极对可以形成于基板201上,其中,第一驱动电极210和第二驱动电极211关于第一偏转轴在基板201上的投影对称。由第三驱动电极212和第四驱动电极213组成的第二电极对可以形成于基板201上,其中,第三驱动电极212和第四驱动电极213关于第二偏转轴在基板201上的投影对称。反射镜电极214通过第一支柱206和第二支柱207与反射镜202电连接。此外,如图3 Ca)所示,基板201可以覆盖有绝缘层215,其在驱动电极210、211、212、213与反射镜电极214之间提供绝缘。反射镜电极214可以形成于绝缘层215上。换言之,驱动电极210、211、212、213与反射镜电极214可以形成于不同的电极层。
[0032]通过向第一电极对与反射镜电极214分别施加相应的驱动电压,形成于第一电极对与反射镜202之间的静电场可以产生驱动力矩,该驱动力矩进而可以驱动反射镜202绕第一偏转轴偏转。例如,可以向反射镜电极214施加电压Vr,并且分别向第一驱动电极210和第二驱动电极211施加电压a ^Vr和电压-a ?Vr,其中α为用于控制绕第一偏转轴的偏转角度的系数。同样地,通过向第二电极对与反射镜电极214分别施加相应的驱动电压,形成于第二电极对与反射镜202之间的静电场可以产生驱动力矩,该驱动力矩进而可以驱动反射镜202绕第二偏转轴偏转。例如,可以分别向第三驱动电极212和第四驱动电极213施加电压β *Vr和电压-β *Vr,其中β为用于控制绕第二偏转轴的偏转角度的系数。此外,不同微镜单元200中的第一电极对和第二电极对可以具有各自的电极引线,使得可以向不同微镜单元200的驱动电极施加不同的驱动电压。换言之,微镜阵列中的每一个反射镜202的偏转角度单独连续可控。另外,在一些情况下,驱动电压可能发生不期望的突变,导致反射镜202的过大的偏转角度并且因此导致其损坏。因此有利的是提供保护电极,其可以环绕第一电极对和第二电极对布置(如图3 (c)中的虚线所示),并且被施加与反射镜电极214相同的驱动电压。保护电极可以或可以不位于与驱动电极210、211、212、213相同的电极层。在一个实现方式中,保护电极形成在绝缘层215上。
[0033]像这样地,多个微镜单元200在基板201上排布以形成微镜阵列。如图3 (b)所示,反射镜202可以为正方形,与例如圆形相比,其有利于更好地利用微镜单元200之间的面积,从而增大有效反射面积。当然,其他形状也是可能的。基板201通常为半导体硅材料,因为它有着良好的稳定性和易加工性。反射镜202可以由单晶娃、多晶娃或销制成,其中销的反射系数最高,导致高的光学效率。
[0034]下面参考如图3 (a)所示的示例性设计描述根据本发明的实施例的微镜阵列的制作工艺。
[0035]( I)在硅基片上沉积金属薄膜,形成驱动电极层;
(2)采用例如等离子体增强化学汽相沉积(PECVD)形成绝缘层;
(3)在绝缘层上沉积金属薄膜,形成反射镜电极层(以及可选的保护电
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