微镜阵列和应用其的背光模组及显示装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种微镜阵列和应用该微镜阵列的背光模组及显示装置。所述微镜阵列中的每一个反射镜具有第一偏转轴和垂直于所述第一偏转轴的第二偏转轴，并且其偏转角度单独连续可控。背光模组包括光源、微镜阵列以及控制单元。控制单元响应于背光控制信号来调节微镜阵列中的每一个反射镜的偏转角度，使得微镜阵列取决于背光控制信号将光源发射的光均匀地反射到显示屏幕的整个表面或者汇聚于显示屏幕的一个或多个区域。所提供的背光模组通过利用基于反射原理的微镜阵列可以对背光强度的分布进行灵活地控制。特别地，微镜阵列中的反射镜是机械式地偏转，并且因此对于光源的寿命没有影响，导致背光模组的寿命更长。

【技术实现步骤摘要】
微镜阵列和应用其的背光模组及显示装置
本专利技术涉及显示
，尤其涉及一种微镜阵列和应用其的背光模组及显示装置。
技术介绍
微镜阵列是一种MEMS（微机电系统）器件，其基本原理是通过驱动力（例如，静电力或磁力）使可以活动的微镜面发生转动或平动，从而改变输入光的传播方向或相位。微镜阵列已经广泛用于光通讯中的光交换、光谱分析仪器和投影成像等各种领域。特别地，微镜阵列在投影机中的应用是基于前投布置方式，与大屏幕和平板显示的背投领域属于不同的应用。在液晶显示
中，对背光能量和方向的调节正处于研究之中。将背光强度集中于一个区域以在局部区域提供超高亮度的技术在某些应用场合下（例如，大屏幕展示）是有利的。还没有使用微镜阵列来为液晶显示器提供具有可调强度分布的背光的现有技术。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种微镜阵列和应用该微镜阵列的背光模组及显示装置。根据本专利技术的第一方面，提供了一种静电驱动的偏转式微镜阵列，包括：基板；以及形成于所述基板上的多个微镜单元，所述多个微镜单元中的每一个包括：反射镜，其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；框架，其借助于第一铰链和第二铰链支撑所述反射镜，所述第一铰链和所述第二铰链限定所述第一偏转轴；第一支柱和第二支柱，其分别借助于第三铰链和第四铰链支撑所述框架，所述第三铰链和所述第四铰链限定所述第二偏转轴；第一电极对，其包括第一驱动电极和第二驱动电极，所述第一驱动电极和所述第二驱动电极关于所述第一偏转轴在所述基板上的投影对称；第二电极对，其包括第三驱动电极和第四驱动电极，所述第三驱动电极和所述第四驱动电极关于所述第二偏转轴在所述基板上的投影对称；以及反射镜电极，其通过所述第一支柱和所述第二支柱与所述反射镜电连接；其中，在所述第一电极对与所述反射镜之间形成静电场，使得所述反射镜可绕所述第一偏转轴偏转，并且，在所述第二电极对与所述反射镜之间形成静电场，使得所述反射镜可绕所述第二偏转轴偏转；其中，所述多个微镜单元中的每一个的反射镜的偏转角度单独连续可控。有利地，所述微镜阵列可以提供反射光方向的灵活调整。所述微镜阵列还可以包括形成于所述基板上并在所述反射镜电极与所述第一电极对和所述第二电极对之间提供绝缘的绝缘层。绝缘层可以减少电极之间的干扰。所述多个微镜单元中的每一个还可以包括环绕所述第一电极对和所述第二电极对布置的保护电极，所述保护电极被施加与所述反射镜电极相同的驱动电压。所述反射镜、所述第一、第二、第三、第四铰链和所述框架可以由铝一体地制成。所述反射镜可以为正方形。这样的反射镜可以实现高效利用微镜单元之间的空隙，并且因此增大其反射面积。根据本专利技术的第二方面，提供了一种显示面板的背光模组，包括：光源；微镜阵列，其包括多个微镜单元，所述多个微镜单元中的每一个具有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的反射镜，所述微镜阵列中的每一个反射镜的偏转角度单独连续可控；以及控制单元，其用于响应于背光控制信号来调节所述微镜阵列中的每一个反射镜的偏转角度，使得所述微镜阵列取决于所述背光控制信号将所述光源发射的光均匀地反射到显示屏幕的整个表面或者汇聚于显示屏幕的一个或多个区域。有利地，所述背景模组可以对背光能量（强度）的分布进行控制，提供在一个或多个局部区域具有超高亮度的背光输出。所述微镜阵列可以为如本专利技术的第一方面中描述的静电驱动的偏转式微镜阵列。所述控制单元可以包括：偏转角度确定单元，其根据所述背光控制信号所指示的在显示屏幕上要照亮的目标区域为所述微镜阵列中的每一个反射镜确定一个相应的偏转角度，所述偏转角度包括对应于所述第一偏转轴的第一偏转分量和对应于所述第二偏转轴的第二偏转分量；角度-驱动电压转换单元，其将用于每一个反射镜的相应第一偏转分量和第二偏转分量分别转换为用于驱动对应于该反射镜的第一电极对和第二电极对的驱动电压值；以及微镜阵列驱动器，其根据所述角度-驱动电压转换单元所转换的驱动电压值向对应于每一个反射镜的所述第一电极对和第二电极对分别施加相应的驱动电压。特别地，与电学地调节背光模组的光源的光强度的方案相比，所述微镜阵列中的反射镜是机械式地偏转，并且因此对于光源的寿命没有影响，导致背光模组的寿命更长。所述微镜阵列中的所有反射镜电极可以被施加一个相同的参考电压。在所述微镜阵列的每一个微镜单元中，所述第一驱动电极被施加第一驱动电压，而所述第二驱动电极被施加与所述第一驱动电压反相的驱动电压，所述第一驱动电压作为所述第一偏转分量的函数而与所述参考电压成比例，并且所述第三驱动电极被施加第二驱动电压，而所述第四驱动电极被施加与所述第二驱动电压反相的驱动电压，所述第二驱动电压作为所述第二偏转分量的函数而与所述参考电压成比例。所述微镜单元中的每一个都可以具有相应的两个数模转换器和相应的两个电压反相器，所述两个数模转换器中的一个为所述第一驱动电极提供所述第一驱动电压，另一个为所述第三驱动电极提供所述第二驱动电压，并且所述两个电压反相器中的一个为所述第二驱动电极提供与所述第一驱动电压反相的驱动电压，另一个为所述第四驱动电极提供与所述第二驱动电压反相的驱动电压。所述光源可以为平行光源。通过使用平行光源，可以提高背光模组的光学效率。所述背光模组可以还包括投影透镜，其布置于所述微镜阵列的反射光路上，用于使来自所述微镜阵列的反射光发散以匹配显示屏幕的尺寸。由于投影透镜进行的光的发散，反射光路可以被缩短，从而导致背光模组的尺寸减小。所述背光模组可以还包括布置于显示屏幕的背侧的散光板。散光板可以改善最终照射到显示屏幕的光的性质，例如提供均匀的亮度。根据本专利技术的第三方面，提供了一种显示装置，其包括如本专利技术的第二方面中描述的背光模组。根据在下文中所描述的实施例，本专利技术的优点、特征和其它方面将是清楚明白的，并且将参考在下文中所描述的实施例而被阐明。附图说明图1示意性地图示了根据本专利技术实施例的一种背光模组；图2示意性地图示了其中利用图1所示的背光模组提供非均匀背光的操作状态；图3（a）和3（b）分别示意性地示出了根据本专利技术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的截面视图和俯视图；图3（c）示意性地示出了该微镜单元的第一电极对和第二电极对的结构的俯视图；图4示意性地图示了用于根据本专利技术的实施例的背光模组的背光方向调节原理；以及图5示意性地图示了根据本专利技术另一实施例的一种背光模组。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的各实施例进行详细描述。图1示意性地图示了根据本专利技术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。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。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（如图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种静电驱动的偏转式微镜阵列，包括：基板；以及形成于所述基板上的多个微镜单元，所述多个微镜单元中的每一个包括：　　反射镜，其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；　　框架，其借助于第一铰链和第二铰链支撑所述反射镜，所述第一铰链和所述第二铰链限定所述第一偏转轴；　　第一支柱和第二支柱，其分别借助于第三铰链和第四铰链支撑所述框架，所述第三铰链和所述第四铰链限定所述第二偏转轴；　　第一电极对，其包括第一驱动电极和第二驱动电极，所述第一驱动电极和所述第二驱动电极关于所述第一偏转轴在所述基板上的投影对称；　　第二电极对，其包括第三驱动电极和第四驱动电极，所述第三驱动电极和所述第四驱动电极关于所述第二偏转轴在所述基板上的投影对称；以及　　反射镜电极，其通过所述第一支柱和所述第二支柱与所述反射镜电连接；　　其中，在所述第一电极对与所述反射镜之间形成静电场，使得所述反射镜可绕所述第一偏转轴偏转，并且，在所述第二电极对与所述反射镜之间形成静电场，使得所述反射镜可绕所述第二偏转轴偏转；其中，所述多个微镜单元中的每一个的反射镜的偏转角度单独连续可控。

【技术特征摘要】
1.一种静电驱动的偏转式微镜阵列，包括：基板；以及形成于所述基板上的多个微镜单元，所述多个微镜单元中的每一个包括：反射镜，其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；框架，其借助于第一铰链和第二铰链支撑所述反射镜，所述第一铰链和所述第二铰链限定所述第一偏转轴；第一支柱和第二支柱，其分别借助于第三铰链和第四铰链支撑所述框架，所述第三铰链和所述第四铰链限定所述第二偏转轴；第一电极对，其包括第一驱动电极和第二驱动电极，所述第一驱动电极和所述第二驱动电极关于所述第一偏转轴在所述基板上的投影对称；第二电极对，其包括第三驱动电极和第四驱动电极，所述第三驱动电极和所述第四驱动电极关于所述第二偏转轴在所述基板上的投影对称；以及反射镜电极，其通过所述第一支柱和所述第二支柱与所述反射镜电连接；其中，在所述第一电极对与所述反射镜之间形成静电场，使得所述反射镜可绕所述第一偏转轴偏转，并且，在所述第二电极对与所述反射镜之间形成静电场，使得所述反射镜可绕所述第二偏转轴偏转；其中，所述多个微镜单元中的每一个的反射镜的偏转角度单独连续可控。2.根据权利要求1所述的微镜阵列，还包括形成于所述基板上并在所述反射镜电极与所述第一电极对和所述第二电极对之间提供绝缘的绝缘层。3.根据权利要求2所述的微镜阵列，其中，所述多个微镜单元中的每一个还包括环绕所述第一电极对和所述第二电极对布置的保护电极，所述保护电极被施加与所述反射镜电极相同的驱动电压。4.根据权利要求1所述的微镜阵列，其中，所述反射镜、所述第一、第二、第三、第四铰链和所述框架由铝一体地制成。5.根据权利要求1所述的微镜阵列，其中，所述反射镜为正方形。6.一种显示面板的背光模组，包括：光源；如权利要求1-5中任一项所述的静电驱动的偏转式微镜阵列；以及控制单元，其用于响应于背光控制信号来调节所述微镜阵列中的每一个反射镜的偏转角度，使得所述微镜阵列取决于所述背光控制信号将所述光源发射的光均匀地反射到显示屏幕的整个表面或者汇聚于显示屏幕的一个或多个区域。7.根据权利要求6所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王尚，
申请(专利权)人：京东方科技集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11