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一种MEMS光阀、显示装置   0    0

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专利申请流程有哪些步骤?
专利申请流程图
申请
申请号:指国家知识产权局受理一件专利申请时给予该专利申请的一个标示号码。唯一性原则。
申请日:提出专利申请之日。
2016-02-03
申请公布
申请公布指发明专利申请经初步审查合格后,自申请日(或优先权日)起18个月期满时的公布或根据申请人的请求提前进行的公布。
申请公布号:专利申请过程中,在尚未取得专利授权之前,国家专利局《专利公报》公开专利时的编号。
申请公布日:申请公开的日期,即在专利公报上予以公开的日期。
2016-05-04
授权
授权指对发明专利申请经实质审查没有发现驳回理由,授予发明专利权;或对实用新型或外观设计专利申请经初步审查没有发现驳回理由,授予实用新型专利权或外观设计专利权。
2017-03-22
预估到期
发明专利权的期限为二十年,实用新型专利权期限为十年,外观设计专利权期限为十五年,均自申请日起计算。专利届满后法律终止保护。
2036-02-03
基本信息
有效性 有效专利 专利类型 发明专利
申请号 CN201610077556.X 申请日 2016-02-03
公开/公告号 CN105467579B 公开/公告日 2017-03-22
授权日 2017-03-22 预估到期日 2036-02-03
申请年 2016年 公开/公告年 2017年
缴费截止日
分类号 G02B26/02 主分类号 G02B26/02
是否联合申请 独立申请 文献类型号 B
独权数量 1 从权数量 9
权利要求数量 10 非专利引证数量 0
引用专利数量 4 被引证专利数量 0
非专利引证
引用专利 US2010149625A1、CN104943614A、CN104834085A、CN104058363A 被引证专利
专利权维持 2 专利申请国编码 CN
专利事件 事务标签 公开、实质审查、授权
申请人信息
申请人 第一申请人
专利权人 京东方科技集团股份有限公司 当前专利权人 京东方科技集团股份有限公司
发明人 刘震、关峰、祝明、姚继开 第一发明人 刘震
地址 北京市朝阳区酒仙桥路10号 邮编
申请人数量 1 发明人数量 4
申请人所在省 北京市 申请人所在市 北京市朝阳区
代理人信息
代理机构
专利代理机构是经省专利管理局审核,国家知识产权局批准设立,可以接受委托人的委托,在委托权限范围内以委托人的名义办理专利申请或其他专利事务的服务机构。
北京中博世达专利商标代理有限公司 代理人
专利代理师是代理他人进行专利申请和办理其他专利事务,取得一定资格的人。
申健
摘要
本发明提供了一种MEMS光阀、显示装置,涉及显示技术领域,该显示装置可以利用外界光实现黑白显示,相比于现有技术,结构更为简单。一种MEMS光阀,包括:固定光栅,所述固定光栅划分为交替排布的第一区域和第二区域,其中,所述固定光栅包括位于所述第一区域的反射单元,所述第二区域不反射光;可动光栅,所述可动光栅位于所述固定光栅的外界光射入侧,且可在所述可动光栅所在的面内移动,所述可动光栅在移动过程中能够遮挡所述反射单元的部分或者全部。本发明适用于MEMS光阀、包括该MEMS光阀的显示装置的制作。
  • 摘要附图
    一种MEMS光阀、显示装置
  • 说明书附图:图1
    一种MEMS光阀、显示装置
  • 说明书附图:图2a
    一种MEMS光阀、显示装置
  • 说明书附图:图2b
    一种MEMS光阀、显示装置
  • 说明书附图:图2c
    一种MEMS光阀、显示装置
  • 说明书附图:图3
    一种MEMS光阀、显示装置
  • 说明书附图:图4
    一种MEMS光阀、显示装置
  • 说明书附图:图5
    一种MEMS光阀、显示装置
  • 说明书附图:图6
    一种MEMS光阀、显示装置
  • 说明书附图:图8
    一种MEMS光阀、显示装置
  • 说明书附图:图7
    一种MEMS光阀、显示装置
  • 说明书附图:图9
    一种MEMS光阀、显示装置
  • 说明书附图:图10
    一种MEMS光阀、显示装置
  • 说明书附图:图11
    一种MEMS光阀、显示装置
法律状态
序号 法律状态公告日 法律状态 法律状态信息
1 2017-03-22 授权
2 2016-05-04 实质审查的生效 IPC(主分类): G02B 26/02 专利申请号: 201610077556.X 申请日: 2016.02.03
3 2016-04-06 公开
权利要求
权利要求书是申请文件最核心的部分,是申请人向国家申请保护他的发明创造及划定保护范围的文件。
1.一种MEMS光阀,其特征在于,包括:
固定光栅,所述固定光栅划分为交替排布的第一区域和第二区域,其中,所述固定光栅包括位于所述第一区域的反射单元,所述第二区域不反射光;
可动光栅,所述可动光栅位于所述固定光栅的外界光射入侧,且可在所述可动光栅所在的面内移动,所述可动光栅在移动过程中能够遮挡所述反射单元的部分或者全部。

2.根据权利要求1所述的光阀,其特征在于,所述反射单元为反射式彩色滤光片;
所述反射式彩色滤光片包括:设置在所述反射式彩色滤光片的上表面的多个凸起,当外界光照射到所述凸起和所述上表面时,所述反射式彩色滤光片反射出一种颜色的光线。

3.根据权利要求2所述的光阀,其特征在于,所述凸起为点状,在所述第一区域内呈阵列排布;或者,所述凸起为条状,在所述第一区域内平行排布。

4.根据权利要求2所述的光阀,其特征在于,所述反射式彩色滤光片包括:本体层,多个所述凸起设置在所述本体层的上表面。

5.根据权利要求4所述的光阀,其特征在于,所述本体层和所述凸起为同一种金属。

6.根据权利要求1所述的光阀,其特征在于,所述固定光栅还包括位于所述第二区域的吸光层。

7.根据权利要求1所述的光阀,其特征在于,所述光阀还包括:控制器件,所述控制器件与所述可动光栅相连,用于使所述可动光栅悬浮,且带动所述可动光栅在所述可动光栅所在的面内移动。

8.根据权利要求7所述的光阀,其特征在于,所述控制器件包括:在所述可动光栅的移动方向上,分别设置在所述可动光栅相对两侧的电极驱动部和弹性伸缩部;
所述电极驱动部包括:驱动电极、感应电极、相对设置的驱动梁和感应梁,其中,所述驱动电极与所述驱动梁相连,所述感应梁分别与所述感应电极和所述可动光栅相连;
所述弹性伸缩部包括:支架和弹性梁,所述弹性梁分别与所述支架和所述可动光栅相连。

9.一种显示装置,包括多个像素,每一像素由子像素组成,其特征在于,每个所述子像素包括一个权利要求1-8任一项所述的光阀。

10.根据权利要求9所述的显示装置,其特征在于,所述光阀的反射单元为反射式彩色滤光片;所述反射式彩色滤光片包括:设置在所述反射式彩色滤光片的上表面的多个凸起,当外界光照射到所述凸起和所述上表面时,所述反射式彩色滤光片反射出一种颜色的光线;
每个所述像素包括三个子像素,三个所述子像素分别能反射出三基色光线。
说明书

技术领域

[0001] 本发明涉及显示技术领域,尤其涉及一种MEMS光阀、显示装置。

背景技术

[0002] MEMS(Micro-Electro-Mechanical System,微机电系统)是以微电子、微机械及材料科学为基础,形成的尺寸在几毫米甚至更小的高科技装置,其内部结构一般在微米甚至纳米量级,是一个独立的智能系统。随着MEMS技术的迅速发展,基于MEMS技术的显示器已成为未来显示的一个重要发展方向。
[0003] 相对液晶显示器,MEMS显示器利用MEMS光阀替换液晶层,通过MEMS光阀控制光线的透光率,从而实现图像的显示。MEMS显示器无需设置偏光片等,可大幅度提高光效率、降低功耗以及制作成本。
[0004] 参考图1所示,MEMS光阀包括相对设置的可动光栅1和固定光栅2,外界光100需要通过固定光栅2的透光部20射入到反光层3上,并通过反光层3将光反射出去,可以通过调整可动光栅1的透光部10与固定光栅2透光部20的重叠面积从而调整射入到反光层3的光线的多少,最终实现黑白显示。但是该MEMS显示器的结构较复杂。

发明内容

[0005] 本发明的实施例提供一种MEMS光阀、显示装置,该显示装置可以利用外界光实现黑白显示,相比于现有技术,结构更为简单。
[0006] 为达到上述目的,本发明的实施例采用如下技术方案:
[0007] 一方面,提供了一种MEMS光阀,包括:
[0008] 固定光栅,所述固定光栅划分为交替排布的第一区域和第二区域,其中,所述固定光栅包括位于所述第一区域的反射单元,所述第二区域不反射光;
[0009] 可动光栅,所述可动光栅位于所述固定光栅的外界光射入侧,且可在所述可动光栅所在的面内移动,所述可动光栅在移动过程中能够遮挡所述反射单元的部分或者全部。
[0010] 可选的,所述反射单元为反射式彩色滤光片;
[0011] 所述反射式彩色滤光片包括:设置在所述反射式彩色滤光片的上表面的多个凸起,当外界光照射到所述凸起和所述上表面时,所述反射式彩色滤光片反射出一种颜色的光线。
[0012] 可选的,所述凸起为点状,在所述第一区域内呈阵列排布;或者,所述凸起为条状,在所述区域内平行排布。
[0013] 可选的,所述反射式彩色滤光片包括:本体层,多个所述凸起设置在所述本体层的上表面。
[0014] 可选的,所述本体层和所述凸起为同一种金属。
[0015] 可选的,所述固定光栅还包括位于所述第二区域的吸光层。
[0016] 可选的,所述光阀还包括:控制器件,所述控制器件与所述可动光栅相连,用于使所述可动光栅悬浮,且带动所述可动光栅在所述可动光栅所在的面内移动。
[0017] 可选的,所述控制器件包括:在所述可动光栅的移动方向上,分别设置在所述可动光栅相对两侧的电极驱动部和弹性伸缩部;
[0018] 所述电极驱动部包括:驱动电极、感应电极、相对设置的驱动梁和感应梁,其中,所述驱动电极与所述驱动梁相连,所述感应梁分别与所述感应电极和所述可动光栅相连;
[0019] 所述弹性伸缩部包括:支架和弹性梁,所述弹性梁分别与所述支架和所述可动光栅相连。
[0020] 本发明的实施例提供了一种MEMS光阀,该MEMS光阀包括:固定光栅,固定光栅划分为交替排布的第一区域和第二区域,其中,固定光栅包括位于第一区域的反射单元,第二区域不反射光;可动光栅,可动光栅位于固定光栅的外界光射入侧,且可在可动光栅所在的面内移动,该可动光栅在移动过程中能够遮挡反射单元的部分或者全部。这样,外界光射入到固定光栅后,第一区域的反射单元可以将外界光反射出去,通过移动可动光栅可以控制外界光射入到固定光栅的反射单元的光线的多少,进而将该MEMS光阀应用到MEMS显示装置时可以实现黑白显示。相比现有技术,本发明无需额外设置反光层,结构更为简单。
[0021] 另一方面,提供了一种显示装置,包括多个像素,每一像素由子像素组成,每个所述子像素包括一个上述的MEMS光阀。
[0022] 可选的,所述光阀的反射单元为反射式彩色滤光片;所述反射式彩色滤光片包括: 设置在所述反射式彩色滤光片的上表面的多个凸起,当外界光照射到所述凸起和所述上表面时,所述反射式彩色滤光片反射出一种颜色的光线;
[0023] 每个所述像素包括三个子像素,三个所述子像素分别能反射出三基色光线。
[0024] 本发明的实施例提供了一种显示装置,该显示装置可以利用外界光实现黑白显示,相比于现有技术,结构更为简单。该显示装置可以应用到电视、数码相机、手机、平板电脑等任何具有显示功能的产品或者部件。

实施方案

[0041] 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,所描述的实施例仅仅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。
[0042] 实施例一
[0043] 本发明实施例提供了一种MEMS光阀,参考图2a和图2b所示,MEMS光阀包括:固定光栅2,固定光栅2划分为交替排布的第一区域21和第二区域22,其中,固定光栅2包括位于第一区域21的反射单元23,第二区域22不反射光;可动光栅1,可动光栅1位于固定光栅2的外界光射入侧,且可在可动光栅1所在的面内移动,可动光栅1在移动过程中能够遮挡反射单元23的部分或者全部。
[0044] 本发明实施例对于反射单元的结构不作限定,示例的,反射单元可以是反射片,还可以是反射式彩色滤光片,这里不作具体限定。另外,对于设置在第二区域的结构也不作限定。本发明实施例对于第一区域和第二区域的形状也不做限定,本发明实施例以及附图均以第一区域和第二区域均为条状为例进行说明。
[0045] 参考图2b所示,上述可动光栅1与固定光栅2相对设置,可动光栅1包括透光部10,在可动光栅1所在的面内,沿垂直于第一区域21的宽度方向即A-B方向移动可动光栅1后,可动光栅1的透光部10与固定光栅2的第一区域21交错,此时,射入到固定光栅的第一区域的外界光线数量较少;继续移动后,可以得到如图2c所示的结构,即可动光栅1的透光部10与固定光栅2的第一区域21重叠,此时,射入到固定光栅的第一区域的外界光线数量较多;这样可以通过移动可动光栅从而控制可动光栅的透光部与固定光栅的第一区域的重叠面积,进而控制外界光射入到固定光栅的反射单元的光线的多少。这里以可动光栅的透光部与固定光栅的第一区域的形状均为条状为例进行说明。另外,可动光栅还可以是其他移动方式,具体可以根据可动光栅和固定光栅的具体结构来确定,只要满足通过移动可动光栅从而可以控制可动光栅的透光部与固定光栅的第一区域的重叠面积,进而控制外界光射入到固定光栅的反射单元的光线的多少即可。
[0046] 本发明的实施例提供了一种MEMS光阀,该MEMS光阀包括:固定光栅,固定光栅划分为交替排布的第一区域和第二区域,其中,固定光栅包括位于第一区域的反射单元,第二区域不反射光;可动光栅,可动光栅位于固定光栅的外界光射入侧,且可在可动光栅所在的面内移动,该可动光栅在移动过程中能够遮挡反射单元的部分或者全部。这样,外界光射入到固定光栅后,第一区域的反射单元可以将外界光反射出去,通过移动可动光栅可以控制外界光射入到固定光栅的反射单元的光线的多少,进而将该MEMS光阀应用到MEMS显示装置时可以实现黑白显示。相比现有技术,本发明无需额外设置反光层,结构更为简单。
[0047] 可选的,反射单元为反射式彩色滤光片;反射式彩色滤光片包括:设置在反射式彩色滤光片的上表面的多个凸起,当外界光照射到凸起和上表面时,反射式彩色滤光片反射出一种颜色的光线。这样,将上述光阀应用到显示装置时,显示装置可以利用外界光即可实现彩色显示,从而无需采用背光源,极大降低了成本。
[0048] 可选的,参考图3所示,凸起25为点状,在第一区域内呈阵列排布;或者,参考图4所示,凸起25为条状,在第一区域内平行排布。这样,可以降低制作难度。
[0049] 可选的,参考图5所示,反射式彩色滤光片包括:本体层27,多个凸起25设置在本体层27的上表面。
[0050] 本发明对于上述凸起的具体形状不作限定,例如,凸起的横截面可以是矩形、圆形等。若凸起的横截面为矩形,则调整凸起的宽度与周期,可以得到红色滤光片、蓝色滤色片、绿色滤色片等。参考图4所示,凸起的周期P是指相邻两个凸起之间的距离L1与一个凸起的宽度W之和。若凸起的横截面为圆形,则调整凸起的直径与周期,可以得到红色滤光片、蓝色滤色片、绿色滤色片等。参考图3所示,凸起的周期P是指相邻两个凸起之间的距离L2与一个凸起的直径D之和。
[0051] 下面以凸起的横截面为圆形为例,列举几种具体的反射式彩色滤光片。
[0052] 红色滤色片:P=540nm,D=500nm,当白光照射到该红色滤色片上,其可以反射出红色。
[0053] 绿色滤色片:P=485nm,D=450nm,当白光照射到该绿色滤色片上,其可以反射出绿色。
[0054] 蓝色滤色片:P=320nm,D=300nm,当白光照射到该蓝色滤色片上,其可以反射出蓝色。
[0055] 黄色滤色片:P=200nm,D=60nm,当白光照射到该黄色滤色片上,其可以反射出黄色。
[0056] 品红色滤色片:P=200nm,D=76nm,当白光照射到该品红色滤色片上,其可以反射出品红色。
[0057] 青色滤色片:P=200nm,D=92nm,当白光照射到该青色滤色片上,其可以反射出青色。
[0058] 需要说明的是,上述反射式彩色滤光片主要利用反射式光栅的等离子共振增强效应,当外界光(白光)照射到滤光片上时,由于反射光栅面的等离子激元的激发和耦合效应,反射光栅只对特定波长的光进行增强反射,而其他波长的光为倏逝波,能量被金属光栅层耗散掉,宏观上看则反射出一种颜色的光。采用该原理作为滤光特性的彩色滤光片,其光能利用率较高,光能利用率可以超过30%,一般可以达到50%甚至70%以上。参考图7所示,以反射式彩色滤光片反射出黄色光波为例,其他颜色光波的反射率很低,大部分都被吸收并耗散掉,例如0.45μm的光波反射率为0即完全被吸收。
[0059] 可选的,上述反射式彩色滤光片的本体层和凸起为同一种金属。这样可以通过一次构图工艺形成凸起,减少工艺流程。具体的,可以使用真空蒸镀(例如:磁控溅射)方式沉积厚度为100~220nm的金属,从而形成本体层,该金属可以为铝、铜、银、金等,考虑到降低成本,可以选择铝;接着,采用掩膜板进行构图,从而形成凸起。
[0060] 可选的,固定光栅还包括位于第二区域的吸光层。该吸光层可以是黑色树脂材料,当然还可以是其他材料,这里不作限定。
[0061] 可选的,上述光阀还包括: 控制器件,控制器件与可动光栅相连,用于使可动光栅悬浮,且带动可动光栅在可动光栅所在的面内移动。
[0062] 参考图7和图9所示,控制器件包括: 在可动光栅1的移动方向上,分别设置在可动光栅1相对两侧的电极驱动部41和弹性伸缩部42;电极驱动部41包括: 驱动电极411、感应电极412、相对设置的驱动梁413和感应梁414,其中,驱动电极411与驱动梁413相连,感应梁414分别与感应电极412和可动光栅1相连;弹性伸缩部42包括: 支架421和弹性梁422,弹性梁422分别与支架421和可动光栅1相连。需要说明的是,控制器件的结构并不限于上述结构,本发明实施例以及附图仅以上述结构为例进行说明。进一步需要说明的是,参考图11所示,上述驱动电极411、感应电极412、支架421可以固定在基板200上,这样可动光栅1在感应梁414和弹性梁422的支撑下可以处于悬浮状态。
[0063] 参考图7所示,当驱动电极411和感应电极412的电压极性相同时,驱动梁413和感应梁414的电压极性也相同,由于同性电荷相互排斥,所以,驱动梁413和感应梁414会相互排斥,从而引起感应梁414带动可动光栅1沿着A-B方向移动,弹性梁422处于压缩状态,此时,可以得到如图9所示的结构,参考图9和图10所示,固定光栅2的第一区域21露出,外界光线可以射入并被第一区域的反射单元反射。
[0064] 参考图9所示,当驱动电极411和感应电极412的电压极性不同时,驱动梁413和感应梁414的电压极性也不同,由于异性电荷相互吸引,所以,驱动梁413和感应梁414会相互吸引,从而引起感应梁414带动可动光栅1沿着B-A方向移动,同时弹性梁422也会进一步推动可动光栅1沿着B-A方向移动,此时,可以得到如图7所示的结构,参考图7和图8所示,固定光栅2的第二区域22露出,由于第二区域22不能反射光,因此不能将外界光线反射出去。
[0065] 实施例二
[0066] 本发明实施例提供了一种显示装置,包括多个像素,每一像素由子像素组成,每个子像素包括一个实施例一提供的任一项的光阀。
[0067] 本发明的实施例提供了一种显示装置,该显示装置可以利用外界光实现黑白显示,相比于现有技术,结构更为简单。该显示装置可以应用到电视、数码相机、手机、平板电脑等任何具有显示功能的产品或者部件。
[0068] 可选的,光阀的反射单元为反射式彩色滤光片;反射式彩色滤光片包括: 设置在反射式彩色滤光片的上表面的多个凸起,当外界光照射到凸起和上表面时,反射式彩色滤光片反射出一种颜色的光线;每个像素包括三个子像素,三个子像素分别能反射出三基色光线。
[0069] 具体的,每个像素中的三个子像素可以分别包括具有红色滤色片的光阀、具有绿色滤色片的光阀和具有蓝色滤色片的光阀,这样三个子像素可以分别发出红光、绿光和蓝光,基于三基色原理,三种颜色混光后,可以实现彩色显示;当然,每个像素中的三个子像素可以分别包括具有黄色滤色片的光阀、具有品红色滤色片的光阀和具有青色滤色片的光阀,这样三个子像素可以分别发出黄光、品红光和青光,基于三基色原理,三种颜色混光后,也可以实现彩色显示。
[0070] 以上所述,仅为本发明的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

附图说明

[0025] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术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的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0026] 图1为现有技术中提供的一种MEMS显示装置的结构示意图;
[0027] 图2a为本发明实施例提供的一种MEMS光阀的固定光栅的结构示意图;
[0028] 图2b为本发明实施例提供的一种MEMS光阀的固定光栅和可动光栅的结构示意图;
[0029] 图2c为可动光栅沿图2b的A-B方向移动后的结构示意图;
[0030] 图3为本发明实施例提供的一种凸起的俯视图一;
[0031] 图4为本发明实施例提供的一种凸起的俯视图二;
[0032] 图5为本发明实施例提供的一种反射式彩色滤光片的结构示意图;
[0033] 图6为本发明实施例提供的反射式彩色滤光片的原理图;
[0034] 图7为本发明实施例提供的一种MEMS光阀的结构示意图;
[0035] 图8为图7的A1B1的剖面示意图;
[0036] 图9为本发明实施例提供的另一种MEMS光阀的结构示意图;
[0037] 图10为图9的A2B2的剖面示意图;
[0038] 图11为本发明实施例提供的又一种MSMS光阀的结构示意图。
[0039] 附图标记:
[0040] 1-可动光栅;10-可动光栅的透光部;2-固定光栅;20-固定光栅的透光部;21-第一区域;22-第二区域;23-反射单元;24-反射式彩色滤光片;25-凸起;27-本体层;3-反光层;41-电极驱动部;411-驱动电极;412-感应电极;413-驱动梁;414-感应梁;42-弹性伸缩部;
421-支架;422-弹性梁;100-外界光;200-基板。
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