CN104765143B - 一种mems光阀及其制作方法、显示基板和显示装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种MEMS光阀及其制作方法、显示基板和显示装置。该MEMS光阀包括：相对设置的固定光栅和可动光栅以及用于控制所述可动光栅移动的控制部，所述固定光栅和所述可动光栅均包括至少两个光栅偏振片，所述光栅偏振片包括多条平行设置的狭缝，所述狭缝为纳米级尺寸，所述至少两个光栅偏振片中相邻的两个光栅偏振片的狭缝的延伸方向垂直，所述控制部通过控制所述可动光栅移动以控制所述MEMS光阀的透光率。采用本发明的MEMS光阀的显示装置，可以提高背光源的利用率。
Description
技术领域
本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种MEMS光阀及其制作方法、显示基板和显示装置。
背景技术
液晶显示装置(LCD)由于其具有轻、薄、占地小、耗电小、辐射小等优点，被广泛应用。液晶显示装置主要包括：背光源、薄膜晶体管(TFT)阵列基板、彩膜基板、以及位于阵列基板和彩膜基板之间的液晶层，液晶显示装置的显示原理是：通过控制液晶偏转的角度，从而控制背光源发出的光透过液晶层的多少。液晶显示装置中，只有偏振光才可以通过液晶层，因此，需要将背光源发出的光转换为偏振光，这使得背光源发出的光损失很大一部分，因此液晶显示装置中光的利用率比较低。
因此，如何解决显示装置的背光利用率低的问题，是本领域技术人员的研究热点。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种微机电系统(MEMS)光阀及其制作方法、显示基板和显示装置，用以提高显示装置的背光利用率。
为解决上述技术问题，本发明提供一种MEMS光阀，包括：相对设置的固定光栅和可动光栅以及用于控制所述可动光栅移动的控制部，所述固定光栅和所述可动光栅均包括至少两个光栅偏振片，所述光栅偏振片包括多条平行设置的狭缝，所述狭缝为纳米级尺寸，所述至少两个光栅偏振片中相邻的两个光栅偏振片的狭缝的延伸方向垂直，所述控制部通过控制所述可动光栅移动以控制所述MEMS光阀的透光率。
优选地，所述固定光栅的光栅偏振片和所述可动光栅的光栅偏振片的数量和尺寸均相同。
优选地，所述光栅偏振片上的狭缝的周期为60nm-300nm，占空比为0.3-0.7，深度为100nm-200nm。
优选地，所述控制部包括：
与所述可动光栅的第一端连接的可动电极；
与所述可动电极相对设置的固定电极；
其中，当所述可动电极和所述固定电极具有电位差时，所述固定电极能够吸引所述可动电极向所述固定电极方向靠近，进而带动所述可动光栅移动。
优选地，所述控制部还包括：
与所述可动光栅的第二端连接的弹性可伸缩支架；以及
与所述弹性可伸缩支架连接的固定支架；
其中，所述第二端为与所述第一端相对的一端。
本发明还提供一种显示基板，包括多条栅线和数据线，所述多条栅线和数据线限定出多个亚像素区域，每一所述亚像素区域中均设置有一MEMS光阀和用于控制所述MEMS光阀的薄膜晶体管，所述MEMS光阀为上述MEMS光阀，所述薄膜晶体管的栅极与所述栅线连接，源极与所述数据线连接，漏极与所述MEMS光阀连接。
本发明还提供一种显示装置，其特征在于，包括上述显示基板。
优选地，所述显示装置还包括：
设置于所述MEMS光阀一侧的量子点光源，所述量子点光源包括多种不同颜色的量子点发光二极管，其中，每一所述亚像素区域中设置于有一所述量子点发光二极管。
优选地，所述显示装置还包括：
设置于所述MEMS光阀一侧的白光背光模组；以及
设置于所述MEMS光阀另一侧的彩色滤光片。
本发明还提供一种MEMS光阀的制作方法，用于制作上述MEMS光阀。
优选地，形成所述光栅偏振片的步骤包括：
提供一基板；
在所述基板上形成金属薄膜；
在所述金属薄膜上涂覆光刻胶；
采用压模板对所述光刻胶进行压印，在所述光刻胶上光栅图案；
对所述光栅图案的狭缝位置区域的金属薄膜进行刻蚀，形成光栅偏振片；
剥离剩余的光刻胶。
本发明的上述技术方案的有益效果如下：
利用MEMS光阀替换显示装置中的液晶层，通过MEMS光阀控制背光源发出的光的透光率。包含MEMS光阀的显示装置中，由于不需要将背光源发出的光转换为偏振光，因此可大幅度提高光的利用率。
附图说明
图1为本发明实施例的MEMS光阀的一立体结构示意图；
图2为本发明实施例的MEMS光阀的剖面结构示意图；
图3-5为本发明实施例的MEMS光阀的工作原理示意图；
图6为本发明实施例的MEMS光阀的另一立体结构示意图；
图7为本发明实施例的显示基板的结构示意图；
图8为本发明实施例的量子点背光源的结构示意图；
图9为本发明实施例的光栅偏光片的制作方法示意图。
具体实施方式
下面将结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
请参考图1和图2，图1为本发明实施例的MEMS光阀的立体结构示意图，图2为本发明实施例的MEMS光阀的剖面结构示意图。
本发明实施例的MEMS光阀包括：相对设置的固定光栅10和可动光栅20，以及用于控制所述可动光栅20移动的控制部30。
所述固定光栅10包括至少两个光栅偏振片11，所述光栅偏振片11包括多条平行设置的狭缝111，所述狭缝111为纳米级尺寸，所述至少两个光栅偏振片11中相邻的两个光栅偏振片11的狭缝111的延伸方向垂直。从图1中可以看出，位于最左侧的光栅偏振片11的狭缝111沿横向延伸，与其相邻的光栅偏振片11的狭缝111沿纵向延伸。
所述可动光栅20包括至少两个光栅偏振片21，所述光栅偏振片21包括多条平行设置的狭缝211，所述狭缝211为纳米级尺寸，所述至少两个光栅偏振片21中相邻的两个光栅偏振片21的狭缝211的延伸方向垂直。从图1中可以看出，位于最左侧的光栅偏振片21的狭缝211沿纵向延伸，与其相邻的光栅偏振片21的狭缝211沿横向延伸。
所述控制部30通过控制所述可动光栅20移动以控制所述MEMS光阀的透光率。
所述光栅偏振片11和21包括光栅条(即遮光部分)以及位于光栅条之间的狭缝，其中，所述光栅条可以采用金属材料制成。或者，也可以采用其他非透明材料制成。
优选地，所述固定光栅10的光栅偏振片11和所述可动光栅20的光栅偏振片21的数量和尺寸(即长度和宽度)均相同。
优选地，所述光栅偏振片11和21上的狭缝的周期为60nm-300nm，占空比为0.3-0.7，深度为100nm-200nm。更佳地，所述占空比为0.5。
进一步优选地，上下对应的光栅偏振片11和光栅偏振片21的延伸方向相互垂直，举例来说，请参考图1，从最左侧开始，第一个光栅偏振片11的狭缝111沿横向延伸，,第一个光栅偏振片21的狭缝211沿纵向延伸；第二个光栅偏振片11的狭缝111沿纵向延伸，而第二个光栅偏振片21的狭缝211沿横向延伸。
本发明实施例的光栅偏振片中的狭缝为纳米级尺寸，使得该种结构的光栅偏振片仅透过一定偏振方向的偏振光，具体的，光栅偏振片仅能透过偏振方向位于所述光栅偏振片所在平面且与光栅偏振片的狭缝的延伸方向垂直的偏振光。
该种结构下，当固定光栅10和可动光栅20完全对齐时，即上下对应的光栅偏振片11和光栅偏振片21的狭缝的延伸方向相互垂直时，则不会有光线透过该MEMS光阀。当可动光栅20移动时(移动方向位于可动光栅20所在的平面内)，如果上下对应的光栅偏振片11和光栅偏振片21的狭缝的延伸方向相同，则有光线透过该MEMS光阀。
请参考图3-5，图3-5为本发明实施例的MEMS光阀的工作原理示意图。
图3中，光栅偏振片11和光栅偏振片21完全对齐，且两者的狭缝的延伸方向相互垂直，光栅偏振片11仅透过偏振方向位于所述光栅偏振片11所在平面且与光栅偏振片11的狭缝111的延伸方向垂直的偏振光(图3中P方向的偏振光)，而光栅偏振片21仅透过偏振方向位于所述光栅偏振片21所在平面且与光栅偏振片21的狭缝211的延伸方向垂直的偏振光(图3中S方向的偏振光)，因此，透过光栅偏振片11的偏振光无法透过光栅偏振片21。
图4中，光栅偏振片11和光栅偏振片21完全对齐，且两者的狭缝的延伸方向相同，光栅偏振片11仅透过偏振方向位于所述光栅偏振片11所在平面且与光栅偏振片11的狭缝111的延伸方向垂直的偏振光(偏振方向为P方向)，而光栅偏振片21可以透过该偏振光，因此，有光线透过该MEMS光阀。
图5中，固定光栅10和可动光栅20不对齐，该种情况下，下上对应的区域中，如果狭缝111和狭缝211的延伸方向垂直，则没有光线透过，而狭缝111和狭缝211的延伸方向相同的区域，有光线透过。
通过上述内容可以看出，本发明实施例中，是通过固定光栅和可动光栅上的具有纳米级尺寸的光栅偏光片的配合，控制光线的透过率。
下面对控制部30的结构进行说明。
请同时参考图6，图6为本发明实施例的MEMS光栅的另一结构示意图。该实施例中，所述控制部包括：
与所述可动光栅20的第一端连接的可动电极31；
与所述可动电极31相对设置的固定电极32；
与所述可动光栅的第二端连接的弹性可伸缩支架33；以及
与所述弹性可伸缩支架33连接的固定支架34。
其中，第二端为与第一端相对的一端。
当所述可动电极31和所述固定电极32具有电位差时，所述固定电极32能够吸引所述可动电极31向所述固定电极方向靠近，进而带动所述可动光栅20移动，此时，所述弹性可伸缩支架33在所述可动光栅的拉动下发生弹性形变。当所述可动电极31和所述固定电极32之间的电位差消失时，所述固定电极32和所述可动电极31之间的引力消除，所述弹性可伸缩支架33恢复形状，带动所述可动电极31移动回初始位置。
当然，控制部30也可以为其他结构，在此不再一一举例说明。
本发明实施例的MEMS光阀可以替代显示装置中的液晶层，控制背光源发出的光的透光率。包含本发明实施例的MEMS光阀的显示装置中，由于不需要将背光源发出的光转换为偏振光，因此可大幅度提高光的利用率。
当光栅偏振片中的光栅条采用金属材料制成时，金属光栅偏振片还具有一定的反射作用，因而，包含该MEMS光阀的显示装置具有半透半反射效果，提升了产品的显示装置户外可读性。
本发明实施例还提供一种包括上述MEMS光阀的显示基板。
请参考图7，图7为本发明实施例的显示基板的结构示意图，该显示基板包括多条栅线(Gate)和数据线(Data)，所述多条栅线和数据线限定出多个亚像素区域，其中，每一所述亚像素区域中均设置有一MEMS光阀70和用于控制所述MEMS光阀70的薄膜晶体管80，所述薄膜晶体管80的栅极与所述栅线连接，源极与所述数据线连接，漏极与所述MEMS光阀70连接。所述MEMS光阀70为上述任一实施例中所述的MEMS光阀，
本发明实施例中，可以通过为薄膜晶体管80的栅极提供一电压，使得薄膜晶体管80的源极和漏极导通，并通过数据线向MEMS光阀70的控制部提供控制电压，以控制MEMS光阀70的可动光栅移动，从而控制每一亚像素区域的MEMS光阀70的透光率，实现正常显示。
本发明实施例还提供一种包括上述显示基板的显示装置。
本发明实施例的显示装置除了包括上述显示基板之外，还包括背光源，该背光源可以为普通的白光背光模组，也可以为量子点背光源，相对来说，量子点背光源的色域更广，显示效果更好。
一、显示装置的背光源为量子点背光源的实施例
该量子点背光源设置于所述MEMS光阀的靠近固定光栅的一侧，所述量子点光源包括多种不同颜色的量子点发光二极管(QLED)，其中，每一所述亚像素区域中设置于有一所述量子点发光二极管。
优选地，请参考图8，所述量子点背光源包括红(R)、绿(G)、蓝(B)三种颜色的量子点发光二极管，三种颜色的量子点发光二极管依次间隔排布。相邻的量子点发光二极管之间可设置黑矩阵等隔光结构。
量子点发光二极管的结构主要包括：衬底基板以及设置在衬底基板上的阳极、阴极以及设置于阳极和阴极之间的有机功能和发光层，其中，有机功能层通常包括：空穴注入层、空穴传输层、电子注入层和电子传输层，发光层为量子点发光层。优选地，量子点发光二极管还可以包括覆盖在上述各层之上的阻水氧层。
二、显示装置的背光源为白光背光模组的实施例
除了白光背光模组之外，显示装置还需要包括彩色滤光片，其中，白光背光模组和彩色滤光片分别设置于所述MEMS光阀的两侧，具体的，白光背光模组设置于所述MEMS光阀的靠近固定光栅的一侧，彩色滤光片设置于所述MEMS光阀的靠近可动光栅的一侧。
本发明实施例还提供一种MEMS光阀的制作方法，用于制作上述实施例中的MEMS光阀。
优选地，所述光栅偏振片采用金属材料制成。
具体的，可以采用纳米压印的方法形成光栅偏振片。请参考图9，形成光栅偏振片的步骤可以包括：
步骤S11：请参考图9(1)，提供一基板101，并在所述基板101上形成金属薄膜102；
步骤S12：请参考图9(2)，在所述金属薄膜102上涂覆光刻胶103；
步骤S13：请参考图9(3)和图9(4)，采用压模板104对所述光刻胶103进行压印，在所述光刻胶103上光栅图案；
步骤S14：请参考图9(5)，对所述光栅图案的狭缝位置区域的金属薄膜进行刻蚀，形成光栅偏振片；
步骤S15：请参考图9(6)，剥离剩余的光刻胶。
当然，在本发明的其他实施例中，也可以采用其他方法形成光栅偏光片，例如光刻工艺等。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种MEMS光阀，其特征在于，包括：相对设置的固定光栅和可动光栅以及用于控制所述可动光栅移动的控制部，所述固定光栅和所述可动光栅均包括至少两个光栅偏振片，所述光栅偏振片包括多条平行设置的狭缝，所述狭缝为纳米级尺寸，所述至少两个光栅偏振片中相邻的两个光栅偏振片的狭缝的延伸方向垂直，所述控制部通过控制所述可动光栅移动以控制所述MEMS光阀的透光率；
所述控制部包括：
与所述可动光栅的第一端连接的可动电极；
与所述可动电极相对设置的固定电极；
其中，当所述可动电极和所述固定电极具有电位差时，所述固定电极能够吸引所述可动电极向所述固定电极方向靠近，进而带动所述可动光栅移动；
所述控制部还包括：
与所述可动光栅的第二端连接的弹性可伸缩支架；以及与所述弹性可伸缩支架连接的固定支架；其中，所述第二端为与所述第一端相对的一端。
2.根据权利要求1所述的MEMS光阀，其特征在于，所述固定光栅的光栅偏振片和所述可动光栅的光栅偏振片的数量和尺寸均相同。
3.根据权利要求1所述的MEMS光阀，其特征在于，所述光栅偏振片上的狭缝的周期为60nm-300nm，占空比为0.3-0.7，深度为100nm-200nm。
4.一种显示基板，包括多条栅线和数据线，所述多条栅线和数据线限定出多个亚像素区域，其特征在于，每一所述亚像素区域中均设置有一MEMS光阀和用于控制所述MEMS光阀的薄膜晶体管，所述MEMS光阀为权利要求1-3任一项所述的MEMS光阀，所述薄膜晶体管的栅极与所述栅线连接，源极与所述数据线连接，漏极与所述MEMS光阀连接。
5.一种显示装置，其特征在于，包括如权利要求4所述的显示基板。
6.根据权利要求5所述的显示装置，其特征在于，还包括：
设置于所述MEMS光阀一侧的量子点光源，所述量子点光源包括多种不同颜色的量子点发光二极管，其中，每一所述亚像素区域中设置有一所述量子点发光二极管。
7.根据权利要求5所述的显示装置，其特征在于，还包括：
设置于所述MEMS光阀一侧的白光背光模组；以及
设置于所述MEMS光阀另一侧的彩色滤光片。
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