CN105629556B - 光阀及显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种光阀及显示装置，该光阀包括第一基板以及与所述第一基板相对设置的第二基板；所述第一基板包括透光区和不透光区，所述透光区设置有第一电极，所述不透光区设置有反射结构；所述第一电极与所述第二基板之间设置有与所述第一电极绝缘的反射电极，所述反射电极与所述第一电极的距离根据所述第一电极和反射电极之间的电压差不同进行变化，入射光被所述反射结构反射至所述反射电极，再被所述反射电极反射至所述第一基板背向所述第二基板的一侧。本发明能够有效提高光的透过率，提高背光源光的利用率。

Description

光阀及显示装置
技术领域
本发明涉及显示领域，尤其涉及一种光阀及显示装置。
背景技术
液晶显示装置具有轻、薄、占地小、耗电小、辐射小等优点，被广泛应用于各种数据处理设备中，例如电视、笔记本电脑、移动电话、个人数字助理等。
目前的液晶显示装置主要是通过偏振片将背光源发出的光转换为偏振光，再通过控制液晶层中液晶偏转的角度从而实现显示，在液晶显示装置中，背光源发出的光中只有通过偏振片的部分才能够被有效利用，而这样存在非常大的亮度损失，造成了较大的能源浪费。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是：提供一种光阀及显示装置，能够提高背光源光的利用率。
(二)技术方案
为解决上述技术问题，本发明的技术方案提供了一种光阀，包括第一基板以及与所述第一基板相对设置的第二基板；
所述第一基板包括透光区和不透光区，所述透光区设置有第一电极，所述不透光区设置有反射结构；
所述第一电极与所述第二基板之间设置有与所述第一电极绝缘的反射电极，所述反射电极与所述第一电极的距离根据所述第一电极和反射电极之间的电压差不同进行变化，入射光被所述反射结构反射至所述反射电极，再被所述反射电极反射至所述第一基板背向所述第二基板的一侧。
优选地，所述第一基板上还设置有阻隔结构，通过所述阻隔结构在所述反射电极与所述第一电极之间形成空腔。
优选地，还包括设置在所述反射电极与所述第二基板之间的第二电极，所述第二电极与所述第一电极、所述反射电极均绝缘设置。
优选地，所述第二电极与所述反射电极之间设置有绝缘的支撑结构。
优选地，还包括设置在所述反射电极与所述第二电极之间的第三电极，所述第三电极与所述第一电极、所述第二电极、所述反射电极均绝缘设置，且所述第三电极与所述反射电极通过绝缘层相连。
优选地，所述第一基板背向所述第一电极的一侧设置有单透膜。
优选地，所述第一电极与所述反射电极之间还设置有彩色滤光层。
为解决上述技术问题，本发明还提供了一种显示装置，包括上述的光阀。
优选地，包括多个呈矩阵排布的所述光阀。
优选地，相邻光阀之间设置有黑矩阵。
优选地，同一列光阀的第一电极电连接，同一行光阀的反射电极电连接；
或者同一列光阀的反射电极电连接，同一行光阀的第一电极电连接。
(三)有益效果
本发明提供的光阀，反射电极与第一电极的距离可通过施加电压来控制，当反射电极与第一电极的距离增大时，通过反射结构反射至反射电极上的光线增多，从而可以提高光阀在第一基板侧的亮度，当反射电极与第一电极的距离减小时，通过反射结构反射至反射电极上的光线减少，从而可以降低光阀在第一基板侧的亮度，相比现有技术中的液晶显示结构，本发明不需要液晶、偏光片，因而能够有效提高光的透过率，提高背光源光的利用率。
附图说明
图1是本发明实施方式提供的一种光阀的示意图；
图2是图1所示的光阀处于亮态时的示意图；
图3是图1所示的光阀处于暗态时的示意图；
图4是本发明实施方式提供的另一种光阀的示意图；
图5是本发明实施方式提供的又一种光阀的示意图；
图6是本发明实施方式提供的再一种光阀的示意图；
图7是本发明实施方式提供的一种显示装置的示意图；
图8是本发明实施方式提供的显示装置中反射电极条与第一电极条的示意图；
图9是本发明实施方式提供的反射电极条与第一电极条的驱动电路示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，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。
本发明实施方式提供了一种光阀，该光阀包括第一基板以及与所述第一基板相对设置的第二基板；
所述第一基板包括透光区和不透光区，所述透光区设置有第一电极，所述不透光区设置有反射结构；
所述第一电极与所述第二基板之间设置有与所述第一电极绝缘的反射电极，所述反射电极与所述第一电极的距离根据所述第一电极和反射电极之间的电压差不同进行变化，入射光被所述反射结构反射至所述反射电极，再被所述反射电极反射至所述第一基板背向所述第二基板的一侧。
本发明实施方式提供的光阀，反射电极与第一电极的距离可通过施加电压来控制，当反射电极与第一电极的距离增大时，通过反射结构反射至反射电极上的光线增多，从而可以提高光阀在第一基板侧的亮度，当反射电极与第一电极的距离减小时，通过反射结构反射至反射电极上的光线减少，从而可以降低光阀在第一基板侧的亮度，相比现有技术中的液晶显示结构，本发明不需要液晶、偏光片，因而能够有效提高光的透过率，提高背光源光的利用率。
参见图1，图1是本发明实施方式提供的一种光阀，该光阀包括第一基板100以及与第一基板100相对设置的第二基板200；
第一基板100包括透光区110和不透光区120，透光区110设置有透明的第一电极101，不透光区120设置有反射结构102；
第一电极101与第二基板200之间设置有与第一电极101绝缘的反射电极103，反射电极103与第一电极101平行设置，反射电极103上设置有狭缝(图1中虚线的位置)，使第二基板一侧的光能够通过狭缝入射至反射结构上；
第一基板100上还设置有阻隔结构104，反射电极103与阻隔结构104相连，且通过阻隔结构104在反射电极103与第一电极101之间形成空腔，从而将第一电极101与反射电极103相分隔，同时使得反射电极103能够向第一电极101靠近；
其中，反射电极103由可发生形变且具备反光特性的导电材料形成，其在电压的作用下与第一电极101的距离可发生变化，例如，当第一电极101与反射电极103不存在电压差时，两者之间不存在库仑力，第一电极101与反射电极103之间的位置关系如图2所示，此时，从第二基板200一侧入射的入射光通过反射结构102反射至反射电极103上，再通过反射电极103的反射从而能够透过第一基板射出，此时光阀在第一基板100的一侧处于亮态显示，当第一电极101与反射电极103被施加相反的电压时，两电极极性相反，反射电极103在库仑力的作用下向第一电极101靠近，当两者之间的库仑力足够大时，如图3所示，反射电极完全覆盖在第一电极上，此时，光阀处于暗态显示，通过控制第一电极101与反射电极103之间的电压差，从而能够调节两者之间的距离，进而实现光阀在第一基板一侧显示不同的亮度；
此外，为避免第一电极101与反射电极103直接接触从而造成短路，可以在第一电极101上设置绝缘层，优选地，可以如图1所示，可以在第一电极101与反射电极103之间设置由色阻材料形成的彩色滤光层105，通过该彩色滤光层105，不但可以避免第一电极101与反射电极103直接接触，起到绝缘的作用，还能实现彩色显示。
其中，在上述实施方式中，第一电极101、反射结构102以及反射电极103的大小、形状及位置可以根据具体情况进行设置，优选地，第一电极101可以位于反射电极103在第一基板100的投影内，从而可以在反射电极103覆盖第一电极101上时避免漏光，优选地，反射结构102至少一部分位于反射电极103在第一基板100的投影之外，从而可以使外界光能够直接入射至反射结构上。
第一电极101的材料可以为透明的导电材料(如ITO等)，反射电极103的材料可以为具备反光特性且弹性较好的金属材料，如铝或铝合金等，反射结构102的横截面可以为矩形、三角形等形状，其包括衬底以及位于衬底表面上的反射层，衬底的材料可以为树脂材料(Resin材料)等，反射层的材料可以为反光性较好的材料，如铝或铝合金等。
优选地，如图4所示，还可以在第一基板100背向第一电极101的一侧设置单透膜300，通过该单透膜，当该光阀腔体内部光的光强大于外部光的光强时，只有内部强光可以透过该单透膜射出，而外部光不能通过单透膜照射进入腔体，当腔体内部光的光强小于外部光的光强时，外部光可以通过单透膜进入光阀内部，但再经光阀内部反射回时被该单透膜阻隔，从而避免外部光反射对光阀显示造成不良现象，例如，单透膜可以通过粘贴的方式设置在第一基板100的表面上。
本发明实施方式提供的光阀，利用反射电极与第一电极之间的库仑力调整反射电极的位置，从而能够实现光阀灰阶的调整，相比现有技术中的液晶光阀，本发明不需要液晶，不需要偏光片，有效提高了光阀的透过率，并且具有较好的视角范围。
参见图5，图5是本发明实施方式提供的又一种光阀的示意图，该光阀包括第一基板100以及与第一基板100相对设置的第二基板200，第一基板100包括透光区110和不透光区120，透光区110设置有透明的第一电极101，不透光区120设置有反射结构102；
第一电极101与第二基板200之间设置有与第一电极101绝缘的反射电极103，反射电极103与第一电极101平行设置，反射电极103上设置有狭缝(图5中虚线的位置)；
第一基板100上还设置有阻隔结构104，反射电极103与阻隔结构104相连，且通过阻隔结构104在反射电极103与第一电极101之间形成空腔，从而将第一电极101与反射电极103相分隔，同时使得反射电极103能够向第一电极101靠近；
此外，反射电极103与第二基板200之间还设置有第二电极201，第二电极201与第一电极101、反射电极103均绝缘设置，例如，第二电极201与反射电极103之间设置有绝缘的支撑结构202，通过该支撑结构202将两者分隔开，其中，为提高外界进入光阀的光量，第二电极可以选用透光性较好的导电材料(如ITO等)，此外，还可以如图5所示，在第二电极上与反射电极的狭缝对应的位置上也设置狭缝；
本发明实施方式中的光阀的显示原理与图1所示光阀的显示原理大致相同，其不同之处在于，本实施方式中的光阀不仅可以通过在第一电极与反射电极之间施加电压控制两者间的距离，还可以通过在第二电极与反射电极施加电压进一步地调节第一电极与反射电极的距离，从而实现更加精确的灰度调节，并且还能提高光阀的抗疲劳性。
参见图6，图6是本发明实施方式提供的再一种光阀的示意图，该光阀包括第一基板100以及与第一基板100相对设置的第二基板200，第一基板100包括透光区110和不透光区120，透光区110设置有透明的第一电极101，不透光区120设置有反射结构102；
第一电极101与第二基板200之间设置有与第一电极101绝缘的反射电极103，反射电极103与第一电极101平行设置，反射电极103上设置有狭缝(图6中虚线的位置)；
第一基板100上还设置有阻隔结构104，反射电极103与阻隔结构104相连，且通过阻隔结构104在反射电极103与第一电极101之间形成空腔，从而将第一电极101与反射电极103相分隔，同时使得反射电极103能够向第一电极101靠近；
此外，反射电极103与第二基板200之间还设置有第二电极201，反射电极103与第二电极201之间设置有第三电极107，第三电极107与第一电极101、第二电极201、反射电极103均绝缘设置，且第三电极107与反射电极103通过绝缘层106相连，第二电极201与第三电极107之间设置有绝缘的支撑结构202，通过该支撑结构202将两者分隔开，其中，第二电极201、第三电极107以及绝缘层106可以采用透明材料，也可以采用不透明的材料，当采用不透明的材料时，可以在上述三者对应反射电极的狭缝的位置上也开设狭缝，优选地，第二电极201可以选用透光性较好的导电材料(如ITO等)；
本发明实施方式中的光阀的显示原理与图5所示光阀的显示原理大致相同，其不同之处在于，图5所示的结构是通过在第二电极与反射电极施加电压以进一步调节第一电极与反射电极的距离，从而实现更加精确的灰度可调，而本实施方式是通过在第二电极与第三电极施加电压以进一步调节第一电极与反射电极的距离，从而实现更加精确的灰度可调，相比图5所示的结构，本实施方式中光阀更易实现控制。
本发明实施方式还提供了一种显示装置，包括上述的光阀。其中，本发明实施方式提供的显示装置可以是笔记本电脑显示屏、显示器、电视、数码相框、手机、平板电脑等任何具有显示功能的产品或部件。
参见图7，图7是本发明实施方式提供的一种显示装置的示意图，该显示装置包括多个上述的光阀，例如，本发明中的显示装置可以包括多个呈矩阵排布的光阀；
例如，显示装置可以包括用于显示红色的光阀(即其中的彩色滤光层为红色滤光层)、用于显示绿色的光阀(即其中的彩色滤光层为绿色滤光层)以及用于显示蓝色的光阀(即其中的彩色滤光层为蓝色滤光层)，每一个光阀为一个子像素，通过控制每一个光阀的亮度，从而能够实现图像显示，此外，为避免相邻光阀之间发生颜色串扰，可以在相邻光阀之间设置黑矩阵，例如，可以如图7所示在第一基板100上设置黑矩阵108。
为实现对各个光阀进行控制，可以使同一列光阀的第一电极电连接，每一列光阀的第一电极形成一条第一电极条，同一行光阀的反射电极电连接，每一行光阀的反射电极形成一条反射电极条，也可以使同一列光阀的反射电极电连接，每一列光阀的反射电极形成一条反射电极条，同一行光阀的第一电极电连接，每一行光阀的第一电极形成一条第一电极条。
例如，可以如图8所示，设置多条第一电极条1011和多条反射电极条1031，通过使第一电极条1011与反射电极条1031呈正交排布，并在反射电极条靠近交叉位置上设置狭缝1032，从而形成多个呈矩阵排布的光阀的电极结构，如图9所示，通过列驱动电路对每一条第一电极条1011进行控制，通过行驱动电路对每一条反射电极条1031进行控制，从而能够使各个光阀显示不同的亮度。
此外，若显示装置采用图5所示的光阀，对于各光阀中第二电极的连接方式，其可以与第一电极的连接方式相同，例如，若同一列中的光阀的第一电极电连接，则也使同一列光阀中的第二电极电连接，每一列光阀中的第二电极形成一条第二电极条，若同一行光阀的第一电极电连接，则也使同一行光阀中的第二电极电连接，每一行光阀中的第二电极形成一条第二电极条。
若显示装置采用图6所示的光阀，对于各光阀中第二电极以及第三电极的连接方式，其可以按照第一电极与反射电极的连接方式，例如，若同一行光阀中的第二电极电连接，每一行光阀中的第二电极形成一条第二电极条，则同一列光阀中的第三电极电连接，每一列光阀中的第三电极电形成一条第三电极条，若同一行光阀中的第三电极电连接，每一行光阀中的第三电极电形成一条第三电极条，则同一列光阀中的第二电极电连接，每一列光阀中的第二电极形成一条第二电极条。
本发明实施方式还提供了一种光阀的制作方法，包括：
在第一基板上形成透光区和不透光区，所述透光区设置有第一电极，所述不透光区设置有反射结构；
在所述第一电极与所述第二基板之间形成反射电极，所述第二基板与所述第一基板相对设置，所述反射电极与所述第一电极的距离根据所述第一电极和反射电极之间的电压差不同进行变化，入射光被所述反射结构反射至所述反射电极，再被所述反射电极反射至所述第一基板背向所述第二基板的一侧。
优选地，还包括在所述反射电极与所述第二基板之间形成第二电极。
优选地，还包括在所述反射电极与所述第二电极之间形成第三电极，且所述第三电极与所述反射电极通过绝缘层相连。
优选地，还包括在所述第一基板背向所述第一电极的一侧形成单透膜。
优选地，还包括在所述第一电极与所述反射电极之间形成彩色滤光层。
例如，对于图7所示的显示装置，其制作方法可以包括第一基板的制作工艺和第二基板的制作工艺；
其中，第一基板的制作工艺具体包括：
S11：首先在第一基板上采用曝光等工艺形成BM(黑矩阵)108；
S12：沉积透明导电薄膜(如ITO薄膜)，使用曝光、显影、刻蚀等工艺形成多条第一电极条；
S13：利用树脂材料制作反射结构102的衬底，再沉积铝或铝合金薄膜，使用曝光、显影、刻蚀工艺形成反射结构102；
S14：使用曝光等工艺在第一电极条上形成各个光阀的彩色滤光层105；
S15：制作阻隔结构104，例如可以使用树脂材料形成阻隔结构；
S16：沉积非晶硅以填充阻隔结构104形成的空腔，并使用曝光显影等工艺去除阻隔结构104上方的非晶硅，最终形成牺牲层；
S17：制作多条反射电极条，例如，可以沉积一层铝或铝合金薄膜，并使用曝光、显影、刻蚀等工艺形成包含狭缝的多条反射电极条，反射电极条与第一电极条呈正交设置；
S18：制作绝缘层，例如，可以采用树脂材料，通过旋涂、曝光等工艺形成绝缘层106，其图案形状可以与步骤S17所形成的多条反射电极条相同；
S19：制作第三电极条，例如，可以沉积铝或铝合金薄膜，并使用曝光、显影、刻蚀等工艺从而形成多条第三电极条，第三电极条可以与反射电极条呈正交设置，也可以与其图案相同，再用含氟刻蚀液去除牺牲层，从而完成第一基板的制作。
其中，第二基板的制作工艺具体包括：
S21：制作第二电极条，例如，可以采用蒸镀、曝光和刻蚀等工艺在第二基板上制作第二电极条，在第二基板与第一基板对合后，第二电极条与第三电极条呈正交设置；
S22：制作支撑结构202，例如，可以使用树脂材料，通过旋涂、曝光工艺形成支撑结构202，从而完成第二基板的制作。
在完成上述的第一基板和第二基板的制作后，通过将上述两基板对合，从而能够形成图7所示的显示装置。
以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (11)

1.一种光阀，其特征在于，包括第一基板以及与所述第一基板相对设置的第二基板；
所述第一基板包括透光区和不透光区，所述透光区设置有第一电极，所述不透光区设置有反射结构；
所述第一电极与所述第二基板之间设置有与所述第一电极绝缘的反射电极，所述反射电极与所述第一电极的距离根据所述第一电极和反射电极之间的电压差不同进行变化，入射光被所述反射结构反射至所述反射电极，再被所述反射电极反射至所述第一基板背向所述第二基板的一侧。
2.根据权利要求1所述的光阀，其特征在于，所述第一基板上还设置有阻隔结构，通过所述阻隔结构在所述反射电极与所述第一电极之间形成空腔。
3.根据权利要求1所述的光阀，其特征在于，还包括设置在所述反射电极与所述第二基板之间的第二电极，所述第二电极与所述第一电极、所述反射电极均绝缘设置。
4.根据权利要求3所述的光阀，其特征在于，所述第二电极与所述反射电极之间设置有支撑结构，所述支撑结构由绝缘材料制作而成。
5.根据权利要求3所述的光阀，其特征在于，还包括设置在所述反射电极与所述第二电极之间的第三电极，所述第三电极与所述第一电极、所述第二电极、所述反射电极均绝缘设置，且所述第三电极与所述反射电极通过绝缘层相连。
6.根据权利要求1-5任一所述的光阀，其特征在于，所述第一基板背向所述第一电极的一侧设置有单透膜。
7.根据权利要求1-5任一所述的光阀，其特征在于，所述第一电极与所述反射电极之间还设置有彩色滤光层。
8.一种显示装置，其特征在于，包括权利要求1-7任一所述的光阀。
9.根据权利要求8所述的显示装置，其特征在于，包括多个呈矩阵排布的所述光阀。
10.根据权利要求9所述的显示装置，其特征在于，相邻光阀之间设置有黑矩阵。
11.根据权利要求9所述的显示装置，其特征在于，同一列光阀的第一电极电连接，同一行光阀的反射电极电连接；
或者同一列光阀的反射电极电连接，同一行光阀的第一电极电连接。
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