CN107664835A - 反光式彩色大像素显示点阵模块制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种反光式彩色大像素显示点阵模块制作方法。平放好面板，并且面板的半透反光面朝上；将移动镜片排列成M×N阵列放到面板的半透反光面上，并且移动镜片的反光面压在面板的半透反光面上；弹性薄膜层覆盖在排列成M×N阵列的移动镜片上，弹性薄膜层和移动镜片及面板粘合；弹性薄膜层上粘合多个支撑销，支撑销以点阵排列，每个移动镜片的四个角的外围各设有一个支撑销；背板盖在弹性薄膜层上方，背板和弹性薄膜层有间距，背板有电极的一面朝向弹性薄膜层，背板和支撑销相连。本发明在简化制造过程和方法的前提下仍保持低能耗和户外强光下的优越性能，所用材料较普通，制造成本较低，降低市场进入门槛，有利于进一步推广和应用。

Description

反光式彩色大像素显示点阵模块制作方法

技术领域

本发明涉及彩色显示技术领域，尤其涉及一种反光式彩色大像素显示点阵模块制作方法。

背景技术

目前的显示屏幕普遍采用发光式显示屏，发光式显示屏存在一些缺陷。人们常常会发现自己在户外看不清手机屏幕，原因是显示器的亮度没有强大到足以克服环境光的亮度。从显示屏幕中发出的光也会造成眼睛疲劳，特别是眼睛还在发育中的儿童，这种发光式屏幕会对儿童眼睛造成很大的伤害。

更重要的是，以手机为例，发光式显示器为了省电，通常保持在常关机的工作状态下，即便如此，液晶显示仍然消耗手机整机功耗的70％以上，液晶显示只有大约6％的功耗来自面板的背光源。用于移动显示的能源的需求逐年以25～35％的速度增加，而电池容量每年提高不到6％。这一日益扩大的差距需要从根本上得到解决，才能使移动设备更节能、健康和环保。

以上所有问题无法通过任何现有的发光彩色显示屏技术解决。彻底的解决方案必须来自电子纸或反光式彩色显示(RCD，Reflective Color Display)技术，如同纸张上的印刷一样，利用环境光来显示图像。

RCD近年来得到了不少关注，然而市场上至今还没有出现一种能够满足市场要求的RCD产品。目前，RCD面板通常包含双稳光调制器阵列，每个光调制器生成特定的原色，颜色通过RGB颜色的组合来调制混合，实现多种彩色需要更小和更密集的子像素来表达三种主要颜色中的一种原色。这些子像素排列在同一基板层上，在空间上交错排列形成点阵。理想的颜色和灰度通过调整子像素的开关状态来实现。

目前的RCD技术有两个根本问题。第一个问题也是最严重的问题体现在低反光率和低色域上。提高反光率和简化制造工艺是迄今为止反光显示行业没能实现的两个基本目标。虽然RGB三原色调色在发光式或透光式显示器上的应用十分成功，但应用到RCD显示器上则有致命的问题。结果是反光的效率非常低(通常在20％以下)，在一般环境光条件下产生的颜色让市场无法接受。

在RGB系统中一个像素的颜色通常通过子像素的色彩混合来实现。对于一个给定的像素，其面积的1/3分配给三原色中的某一种原色，其中包括这种原色的所有子像素。因此，每一个子像素都专门地显示某一个原色。与其他两种原色相关的入射光在这样的子像素上被完全吸收，造成光能量损失。例如，如果一个像素要求显示完全饱和的红色，只有分配给红色的子像素能够反射红色，分配给绿色和蓝色子像素只能保持黑色，其结果是从一个RGB像素上反射出的颜色只是入射光的1/3。实际效果是，饱和红色的1/3与两份黑色(分配给绿色和蓝色的面积)混合，产生的色彩饱和度和亮度极低。像素的反光率理论上只有33％，色彩质量很差。参考印刷标准SNAP(Specifications for Non-Heatset AdvertisingPrinting)，反射率应大于57％以上，而33％的理论反光率使得任何基于RGB的RCD技术不切实际。

另一个难以解决的问题是分辨率和灰度级受子像素大小的限制。空间彩色与双稳态子像素抖动要求原色元件的三个密切放置组实现颜色的灰度级。这需要大量的、高密度的子像素，并且需要行列连接线来驱动控制它们。即使可以实现，制造成本也极其昂贵。

模拟法布里(FPI)颜色调制器能够解决上述RCD的两个根本问题。模拟FPI的概念已经在多年前被提出，但由于其有严格的制造精度要求故很难制造和实现。由于显示面板上使用大量的像素，几乎不可能在面板加工制作完成时保持所有像素机械和电气性能的一致性。面板上每个FPI调制器的两个反射层在驱动时要保持严格平行，反射镜面之间的任何倾斜将导致一个像素显示彩虹斑而不能正常工作。一个完整的显示面板只需要出现几个有缺陷像素就足以使其报废，这就是模拟法布里颜色调制器像素制作的困难所在。

发明内容

本发明为了解决上述技术问题，提供一种反光式彩色大像素显示点阵模块制作方法，其将彩色光干涉调制器作为像素单元，通过多个彩色光干涉调制器的M×N排列实现反光式彩色大像素显示点阵模块，再用点阵模块拼接制作成RCD屏幕。本发明制作方法简单，避开MEMS加工制作中的光刻和刻蚀工序，并且采用市场上现有的普通材料，加工精度要求不高，因而制造成本较低，大大降低反光式彩色大像素显示点阵模块进入市场的门槛，为将来高分辨率显示薄膜的发展奠定坚实的基础。彩色光干涉调制器是一种“自平行”模拟光干涉调制器，在给定白光条件下通过时序混色的方式控制移动镜在固定镜和背板之间的相对位置生成CIE(国际照明委员会)色度空间中的任何颜色，使用非RGB颜色等色调色技术，可以实现高反射率和宽广的色域。显示器理论反射率成为100％，而不是用RGB配色方案的33％，达到SNAP标准。这种色彩的显示是在接近零功耗的条件下完成的，即使显示动态时的驱动能耗也只是传统显示的两个数量级以下。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：本发明的反光式彩色大像素显示点阵模块，包括M×N个移动镜片、一个面板、一个弹性薄膜层和一个背板，当人位于反光式彩色大像素显示点阵模块的显示面的前方时，面板、移动镜片、弹性薄膜层及背板依次从前到后排列，面板包括透明面板和镀在透明面板背面的产生光干涉的金属层，该金属层构成半透反光面，M×N个移动镜片位于面板背面，按M×N点阵分布，并且移动镜片的反光面和面板的半透反光面在未驱动的状态下接触，弹性薄膜层粘合在M×N个移动镜片的背面，弹性薄膜层有和每个移动镜片对应的弹性拉条结构。面板的半透反光面上可粘合支撑柱也可不粘合支撑柱。粘合支撑柱时，每个移动镜片的四个角的外侧均有一个支撑柱，粘接在每个移动镜片的四个角上的弹性拉条粘合到支撑柱上。如果不使用支撑柱，则粘接在每个移动镜片的四个角上的弹性拉条直接和面板的半透反光面粘合。也就是说，移动镜片通过弹性拉条和面板相连。弹性薄膜层和背板之间设有排成阵列的支撑销，支撑销和支撑柱相连，背板通过支撑销实现固定，弹性薄膜层和背板之间有间距。弹性薄膜层采用非导电膜时，则在弹性薄膜层的背面镀有一层金属导电膜；弹性薄膜层采用导电膜时，则无需再镀金属导电膜。背板朝前的一面设有电极，和每个移动镜片相对应的背板区域上至少有三个电极。显示驱动系统形成的信号通过电路连线施加给背板的电极，电极对移动镜片施加静电力，移动镜片在弹性拉条产生的拉力和背板静电力产生的拉力的控制下，作垂向移动，被平行地拉近或拉远背板，从而改变面板的半反光面和移动镜片的全反光面之间的距离，即改变两干涉面之间的距离，实现和每个移动镜片相对应的像素的颜色变化。反光式彩色大像素显示点阵模块上的每个像素都能够实现整个可见光谱连续产生色彩的各个独特的颜色，这样就可以通过模块上像素点的颜色组合显示数字和字母。多个模块的排列可以拼出各种图案，用于户外广告牌或其他户外工业显示应用。

本发明反光式彩色大像素显示点阵模块制作方法为：准备好M×N个移动镜片、一个一面为半透反光面的面板、一个弹性薄膜层和一个带有电极的背板，面板、弹性薄膜层及背板的面积大小和以M×N阵列排列的M×N个移动镜片的面积大小相对应；反光式彩色大像素显示点阵模块制作方法包括如下步骤：

①平放好所述的面板，并且面板的半透反光面朝上；

②将M×N个移动镜片排列成M×N阵列放到面板的半透反光面上，并且移动镜片的反光面压在面板的半透反光面上；

③所述的弹性薄膜层覆盖在排列成M×N阵列的移动镜片上，弹性薄膜层和所述的移动镜片及面板粘合；

④弹性薄膜层上粘合多个支撑销，支撑销以点阵排列，每个移动镜片的四个角的外围各设有一个支撑销；

⑤安装所述的背板，背板和所述的支撑销相连，背板盖在弹性薄膜层上方，背板和弹性薄膜层有间距，背板设有电极的一面朝向所述的弹性薄膜层。

本技术方案中，反光式彩色大像素显示点阵模块不使用支撑柱。弹性薄膜层和移动镜片粘合，粘接在每个移动镜片的四个角上的弹性拉条直接和面板的半透反光面粘合。

作为优选，所述的反光式彩色大像素显示点阵模块制作方法还需准备好多个支撑柱，所述的步骤②为：在所述的面板的半透反光面上粘合点阵排列的所述的支撑柱，使上下相邻的四个支撑柱围成的空间中正好可以放置一个所述的移动镜片，采用粘合剂在面板的半透反光面上粘合支撑柱，先将粘合剂通过点滴、丝网印刷或印模方式涂在所述的半透反光面上需要粘合支撑柱的位置处，再在粘合剂上按压支撑柱使支撑柱和半透反光面垂直粘合；将M×N个移动镜片一一放入支撑柱围成的M×N个空间中，并且移动镜片的反光面压在所述的面板的半透反光面上，使M×N个移动镜片排列成M×N阵列；

所述的步骤③为：将所述的弹性薄膜层覆盖在排列成M×N阵列的移动镜片上，弹性薄膜层和所述的移动镜片、支撑柱粘合；

所述的步骤④为：在弹性薄膜层上粘合支撑销，支撑销的位置和所述的支撑柱的位置对应。

本技术方案中，反光式彩色大像素显示点阵模块使用支撑柱，支撑柱设在面板和弹性薄膜层之间。弹性薄膜层和移动镜片粘合，粘接在每个移动镜片的四个角上的弹性拉条和位于每个移动镜片四个角外侧的支撑柱粘合。粘合剂可以采用任何适用于相应半透反光面材料的粘合剂，如热溶型胶、树脂类胶、湿度固化胶或UV固化胶等等。支撑柱可采用小玻璃立方体(如0.5×0.5毫米、厚0.2毫米的玻璃立方体)，按阵列放置并粘合在半透反光面上形成支撑柱。当然也可使用其他固体材料。支撑柱的厚度范围为零至移动镜片厚度。支撑柱厚度必须比移动镜片厚度小，即支撑柱更薄，以保证移动镜片反光面与面板半反光面之间在没被驱动的条件下相互接触，即两干涉面相互接触，以获得干涉色彩的满意的饱和度。支撑柱的厚度由弹性拉条的弹性力确定。支撑柱越厚，支撑柱的上端和移动镜片上表面的高度之差会越小，从而使得弹性拉条给予移动镜片的恢复力就越小，这不利于移动镜片恢复到初始状态，不过移动镜片所需要的驱动静电力也就越小，因而驱动电压就越低。反之，支撑柱越薄，则支撑柱的上端和移动镜片上表面的的高度之差就会越大，弹性拉条给予移动镜片的恢复力就越大，这有利于移动镜片恢复到初始状态，不过移动镜片需要的驱动静电力就越大，因而驱动电压就越高。因此支撑柱的厚度需要是一个适当的数值，使得移动镜片在较小的驱动电压下获得最大的恢复力及反应速度。

作为优选，所述的反光式彩色大像素显示点阵模块制作方法包括所述的面板的制作方法，面板的制作方法为：先用透明材料通过热压或注塑成型制成具有很好平整度的透明面板；接着对透明面板的表面进行打磨抛光及清洗以彻底除去透明面板表面上的凸起、污点和污染物，使透明面板的表面没有超过100纳米高度的凸起，并保证透明面板表面的光洁度；然后等透明面板干燥后，在透明面板的一个表面镀上产生光干涉的金属层构成所述的半透反光面。透明面板可以采用玻璃为原料，也可以采用其他透明材料，如高分子材料等，通过热压或注塑成型，透明面板也可通过对大面积的透明板进行切割而获得。产生光干涉的金属层，一般为镀铬层，或者其他适合的光反射材料，一般厚度为7nm～10nm。面板的平整度需要得到保障，不应有任何明显的起伏，防止引起光干涉的偏差。

作为优选，所述的面板的制作方法包括：对所述的透明面板接收外界光的表面进行防止反光处理，或者将透明面板接收外界光的表面处理为光散射面；对所述的金属层进行处理形成疏水性表面和/或进行防氧化处理。由于透明面板接收外界光的表面和工作环境直接接触，对于一些应用而言，经过本技术方案的处理，提高可靠性。面板上的金属层，可以经过处理形成疏水性表面，以防止因和移动镜片反光面之间发生静电粘连而影响像素正常运行。也可以进行防氧化处理，从而保持反光特性长久而不发生变化。

移动镜片由玻璃、金属、高分子材料或陶瓷制成，将移动镜片打磨抛光及清洗，在移动镜片的一个表面镀上高反光度的金属反光膜构成移动镜片的反光面。金属反光膜通常为30纳米以上厚度的高反光度金属膜镀层，如铝金属。这层金属反光膜的表面也可以做疏水处理和防氧化处理，防止与半反光干涉面不必要的静电粘连，防止反光性质发生变化。

作为优选，所述的反光式彩色大像素显示点阵模块制作方法包括所述的面板的制作方法及所述的移动镜片的制作方法，在制作面板及移动镜片时，在移动镜片的反光面或面板的半透反光面的表面采用平坦化方式进行处理，即通过平整补偿来改进反光面和半透反光面之间的平行度；当以面板的半透反光面为基准时，在移动镜片的反光面布涂聚合物薄膜(厚度＜1微米)作为缓冲层，将面板的半透反光面和移动镜片的反光面面对面进行热压，通过软硬面的压合减少平行度或平整度的差异，使得聚合物薄膜的厚度与移动镜片反光面的起伏抵消，从而达到面板的反光面和移动镜片的半透反光面相对平行的目的。也就是说通过这种方式，在半透反光面及反光面上的任何亚微米缺陷可由聚合物薄膜层来补偿，从而保持两个干涉面之间的相对平行。

作为优选，所述的步骤④为：所述的弹性薄膜层上设有和所述的支撑柱位置一一对应的通孔，在支撑柱上粘合支撑销，支撑销穿过通孔和支撑柱粘合。本技术方案将支撑柱和支撑销上下贯通粘接。因为弹性薄膜层和支撑柱的CTE(热膨胀系数)差异很大。通过在弹性薄膜层上设置通孔，从而允许支撑柱和支撑销之间直接通过粘结剂粘合，以免除弹性薄膜层的CTE对像素结构的影响。支撑销和支撑柱之间的粘结剂可采用紫外线固化胶，因为支撑柱的前端暴露在面板的半透反光面表面，光线可以从半透反光面进入到支撑柱。当然，也可以采用其他的粘合剂来固定。

作为优选，当所述的弹性薄膜层采用聚合物薄膜时，需要在弹性薄膜层朝向所述的背板的一面镀上一层金属导电膜；当所述的弹性薄膜层采用导电高分子薄膜时，则无需再镀导电膜。导电高分子薄膜，例如TPU膜。导电膜形成用于驱动移动镜片的电极。如果采用主动矩阵驱动，导电膜只需连接到一个公共电极上。TFT主动矩阵扫描方法应用已十分广泛。如果采用被动矩阵驱动，则需要金属导电膜形成的电极呈条状，并与背板上的条状电极相垂直。

作为优选，所述的步骤③为：在所述的移动镜片及支撑柱上通过点滴、丝网印刷或印模方式进行点胶，将所述的弹性薄膜层覆盖在排列成M×N阵列的移动镜片上，先将整个弹性薄膜层的周边粘接固定，然后均匀加压，将弹性薄膜层粘合在涂点了胶的移动镜片及支撑柱上。在移动镜片上表面、支撑柱的顶端点胶，如移动镜片的上表面上按3×3点阵点胶，支撑柱顶端有一个点胶，具体取决于点胶量的控制和点胶的速度和效率。弹性薄膜层在保证弹性强度的前提下应尽量薄，厚度可在数微米至数十微米之间。粘合弹性薄膜层的粘合剂可以是热溶胶或其他粘合剂，其中包括点胶、加热、施压和冷却等步骤，将粘合剂均匀地分布在弹性薄膜层与移动镜片、支撑柱之间。弹性薄膜层首先和移动镜片粘合，然后将弹性薄膜层和支撑柱粘合。

粘合弹性薄膜时，还可用到一个模具，模具的一面是个平面，平面上有和所述的支撑柱匹配的凸起；当所述的弹性薄膜层覆盖在排列成M×N阵列的移动镜片上后，将模具按压在弹性薄膜层上，并且模具的平面和所述的移动镜片重合，平面上的凸起和所述的支撑柱的位置相对应，通过模具在弹性薄膜层上施加压力，使得移动镜片和弹性薄膜层平整粘合，并且模具上的凸起将位于支撑柱位置处的弹性薄膜层推向支撑柱，确保弹性薄膜层和支撑柱完全粘连在一起。粘合更加方便和牢固。

作为优选，所述的步骤③包括：当弹性薄膜层和移动镜片及支撑柱粘合后，通过切割，使弹性薄膜层分割成移动镜片膜层、支撑柱膜层和弹性拉条，并且移动镜片膜层的四个角落处各连有一根所述的弹性拉条，弹性拉条连接移动镜片膜层和支撑柱膜层，移动镜片膜层和移动镜片重合，支撑柱膜层和支撑柱重合，在弹性薄膜层上形成弹性拉条结构。切割包括激光直接切割、激光掩模切割或等离子切割等，按一定的图案在弹性薄膜层上切割出移动镜片膜层、支撑柱膜层和弹性拉条，形成弹性拉条结构。弹性拉条将移动镜片拉向半透反光面，使得半透反光面和全透反光面很好地接触，通过背板上电极产生的静电力调整两干涉面之间的距离就可以干涉出单色光。每个移动镜片四个角上各有一根弹性拉条，一方面，弹性拉条产生的弹性拉力将移动镜片压附在半透反光面上，另一方面，在移动镜片被拉离半透反光面时提供给移动镜片一个弹性恢复力，确保弹性恢复力、拉力分布均匀、平衡，确保移动镜片在移动过程中一直和面板保持平行，确保所有移动镜片在相同驱动信号下所受到的弹性拉条的拉力都是一致的，从而确保在相同驱动信号下每个像素所显示的颜色一至。弹性拉条的宽度随弹性薄膜的弹性力和背板电极产生的静电拉力的大小而确定。

作为优选，所述的步骤⑤中，所述的背板上设有和所述的支撑销对应的定位孔，背板盖在弹性薄膜层上方，支撑销插入定位孔，使背板和弹性薄膜层的间距在1微米至4微米之间，最后粘结支撑销和背板。支撑销作为安装背板时对准的导轨，通过支撑销，使得背板上的驱动电极和移动镜片背面完全对齐。支撑销的长度应等于或大于背板厚度。背板通过支撑销及支撑柱和面板实现连接和固定，形成完整的显示模块支架结构。设置支撑销有两个目的。一是提供背板和面板之间的物理连接和支撑，使面板与背板成为一体，并为移动镜片提供可移动空腔；二是用来调节背板电极和弹性薄膜层电极之间的距离，从而达到最佳的静电力控制光干涉面之间距离的目的。当电极之间的初始距离调整完毕之后，支撑销和背板之间通过粘合剂来固定封装。调整背板和弹性薄膜层的间距在1微米至4微米之间，以达到最佳静电驱动电压的范围。

作为优选，所述的背板采用玻璃材质或高分子材料制成，或者背板为PCB板；背板一面刻有所述的电极，和每个移动镜片对应的背板区域上至少有三个电极；当背板为PCB板时，电极通过PCB板上的电路过孔连接到背板的另一面，再连接外接连线；当背板采用玻璃材质或高分子材料制成时，电极直接连接外接连线，外接连线再按照行和列的排序分布在反光式彩色大像素显示点阵模块的四周。每个移动镜片至少需要3个电极进行驱动，背板上的电极分布成电极图形。背板上的电极表面还可覆盖一层绝缘层，以避免背板上的电极和弹性薄膜层电极万一接触形成的短路。覆盖绝缘层可以采用旋涂的方式，也可以采用其他诸如PVD的方式镀膜。背板除了提供电路连接和驱动，还起到显示模块背面保护层的作用。背板可以采用已经成熟的非晶硅、氧化物或其他TFT技术，在玻璃或高分子材料上形成，也可以直接使用PCB板，包括普通PCB板、铝基板PCB板和陶瓷PCB板等。PCB板有其一定的优势，包括已经成熟的商业化制造技术和便捷连接到标准的电气系统中的特性，其中包括通过电镀的金属过孔。但PCB板上铜表面的平整度和粗糙度可能需要进行特别处理，另外PCB板的热膨胀系数(CTE)与其他层面玻璃材料的不匹配也可能影响结构在不同温度环境下工作的可靠性和一致性。因此如果采用玻璃作为显示面板，考虑到CTE因素，陶瓷PCB板应该是一个很好的背板材料选择。

本发明的有益效果是：制作方法简单，材料较普通，制造成本较低，在简化制造过程和方法的前提下仍保持反光式彩色大像素显示点阵模块在低能耗和户外强光下的优越性能，实现在低成本的加工条件下，制作大尺寸、低分辨率的多色像素显示点阵模块，大大降低反光式彩色大像素显示点阵模块进入市场的门槛，从而能够用最少的资源，低成本地制作一种用于户外广告牌或工业民用的低分辨率显示屏，为将来高分辨率显示薄膜的发展奠定坚实的基础。

附图说明

图1是本发明中反光式彩色大像素显示点阵模块的一种侧视结构示意图。

图2是本发明中在面板上安装好移动镜片、支撑柱时的一种局部俯视结构示意图。

图3是本发明中安装好弹性薄膜层并对其切割后的一种局部俯视结构示意图。

图中1.面板，2.半透反光面，3.移动镜片，4.反光面，5.弹性薄膜层，6.背板，7.支撑柱，8.支撑销，9.空腔，51.移动镜片膜层，52.支撑柱膜层，53.弹性拉条，54.通孔。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例：本实施例的反光式彩色大像素显示点阵模块制作方法，首先需要准备好5×7个尺寸在1至6毫米之间的正方形移动镜片、一个一面为半透反光面的面板、一个弹性薄膜层、一个带有电极的背板和48个玻璃支撑柱、48个支撑销，面板、弹性薄膜层及背板的面积大小和以5×7阵列排列的35个移动镜片的面积大小相对应。

面板的制作方法为：先用玻璃材料通过热压制成具有很好平整度的透明面板；接着对透明面板的表面进行打磨抛光及清洗以彻底除去透明面板表面上的凸起、污点和污染物，使透明面板的表面没有超过100纳米高度的凸起，并保证透明面板表面的光洁度；然后等透明面板干燥后，在透明面板的一个表面镀上厚度为8nm的镀铬层，镀铬层成为产生光干涉的半透反光面。对透明面板的另一个表面(接收外界光的表面)进行防止反光处理，或者处理为光散射面；对镀铬层进行处理形成疏水性表面，并进行防氧化处理。

移动镜片的制作：移动镜片由玻璃制成，四个角上是斜边，即呈八边形，将移动镜片打磨抛光及清洗，在移动镜片的一个表面镀上高反光度的铝金属反光膜构成移动镜片的反光面，铝金属反光膜的厚度为40纳米。铝金属反光膜的表面也做疏水处理和防氧化处理。

弹性薄膜层采用聚合物薄膜，在弹性薄膜层的一个表面镀上一层金属导电膜，这层金属导电膜的材质可采用常用金属，如铝、铬、钼、镍、铜、铁、银或任何适于镀膜的导电金属。

支撑柱由玻璃制成。其中24个支撑柱呈立方体，大小为：0.5×0.5毫米，厚0.2毫米。另外24个支撑柱呈三棱柱体，底面是前述支撑柱的一半，厚度相同。支撑柱的厚度小于移动镜片的厚度。支撑销呈圆柱体，大小和支撑柱匹配，支撑销的高度大于背板的厚度。

背板的制作：背板为陶瓷PCB板，通过PCB制板在背板的一面形成显示驱动电极，和每个移动镜片的位置对应的背板区域上有三个电极，电极通过PCB板上的电路金属过孔连接到背板的另一面，再连接外接连线，以和驱动系统相连。背板上印制有电极的一面还有48个和支撑销对应的定位孔。

然后安装反光式彩色大像素显示点阵模块，包括如下步骤：

①平放好面板1，并且面板1的半透反光面2朝上；

②在面板的半透反光面上粘合6×8点阵排列的支撑柱7，先将树脂类胶粘合剂通过点滴方式涂在半透反光面上需要粘合支撑柱的位置处，再在粘合剂上按压支撑柱使支撑柱和半透反光面垂直粘合，使上下相邻的四个支撑柱围成的空间中正好可以放置一个移动镜片3，其中24个三棱柱体的支撑柱分布在面板的四个边缘，以使边界平直；将35个移动镜片一一放入支撑柱围成的5×7个空间中，并且移动镜片3的反光面4压在面板1的半透反光面2上，使35个移动镜片排列成5×7阵列，如图2所示；

③在移动镜片及支撑柱进行点胶，将粘合剂均匀地点滴在移动镜片、支撑柱上，将弹性薄膜层5覆盖在排列成5×7阵列的移动镜片上，并且弹性薄膜层上的金属导电膜朝上(朝向背板)，然后均匀加压，先将弹性薄膜层和移动镜片粘合，再将弹性薄膜层和支撑柱粘合；当弹性薄膜层和移动镜片及支撑柱粘合后，通过切割，使弹性薄膜层5分割成移动镜片膜层51、支撑柱膜层52和弹性拉条53，移动镜片膜层和支撑柱膜层之间有缝隙相间隔，并且移动镜片膜层51的四个角落处各连有一根弹性拉条53，弹性拉条53连接移动镜片膜层51和支撑柱膜层52，移动镜片膜层和移动镜片重合，支撑柱膜层和支撑柱重合，在弹性薄膜层上形成弹性拉条结构，并且支撑柱膜层的中心位置有通孔54，如图3所示；

④采用紫外线固化胶在支撑柱上粘合支撑销，支撑销穿过支撑柱膜层中心的通孔和支撑柱粘合；

⑤安装背板，将背板上的定位孔一一对准支撑销，沿支撑销构成的导轨盖上背板，支撑销插入定位孔，背板覆盖在弹性薄膜层上方，并且背板有电极的一面朝向弹性薄膜层，使背板和弹性薄膜层的间距在1微米至4微米之间，形成空腔9，最后粘结支撑销和背板。

最后，封闭面板和背板之间的侧面边缘，整个显示点阵模块夹在面板和背板之间，构成一个一体结构。

制作完成的反光式彩色大像素显示点阵模块，如图1所示，当人位于反光式彩色大像素显示点阵模块的显示面的前方时，面板、移动镜片3、弹性薄膜层5及背板6依次从前到后排列，面板包括透明面板1和镀在透明面板背面的产生光干涉的金属层，该金属层构成半透反光面2，5×7个移动镜片位于面板背面，按5×7点阵分布，并且移动镜片3的反光面4和面板的半透反光面2接触，面板的半透反光面上粘合有48个按6×8点阵分布的支撑柱7，每个移动镜片的四个角的外侧均有一个支撑柱，弹性薄膜层粘合在5×7个移动镜片的背面，并且和支撑柱粘合，弹性薄膜层上的金属导电膜朝向背板，弹性薄膜层上的弹性拉条产生的弹性拉力将移动镜片压附在面板的半透反光面上。支撑销8穿过弹性薄膜层上的通孔和支撑柱粘合相连，背板通过支撑销插入背板上的定位孔实现固定，支撑销和背板粘结，并且背板有电极的一面朝向弹性薄膜层，和每个移动镜片的位置对应的背板区域上有三个电极，背板和弹性薄膜层的间距在1微米至4微米之间，使两者之间存在空腔9。

如果选择玻璃材料制作面板和移动镜片，则移动镜片的反光面或面板的半透反光面的表面还可以通过平坦化的方式进行处理，即通过平整补偿来改进两干涉表面之间的平行度，在有限的玻璃平整度的条件下制作更大像素的显示点阵模块。具体可在移动镜片的反光面布涂聚合物薄膜(厚度＜1微米)作为缓冲层，然后通过软硬面的压合来减少平行度或平整度的差异。在移动镜片的反光面布涂聚合物薄膜后，将面板和移动镜片进行热压，使得聚合物薄膜的厚度与移动镜片反光面的起伏抵消从而达到两干涉面相对平行的目的。也就是说通过这种方式，在半透反光面及反光面上的任何亚微米缺陷可由聚合物薄膜层来补偿，从而保持两个干涉面之间的相对平行。

如果使用FR4材料的PCB做背板，需要慎重考虑CTE(热膨胀系统)的层间影响以及对色彩实现的影响。在面板材料和背板材料的CTE不匹配的条件下，不同的温度下面板会产生一定的弯曲。虽然如此，弯曲程度能够保证在工作条件下dh小于20纳米就不会对色彩产生显著的影响。一般来讲，FR4材料的CTE在15ppm/℃左右，而玻璃的CTE约为6ppm/℃。如果选用玻璃为面板材料，如果显示器的工作温度范围为60℃，则温度变化范围是+/-30℃。FR4材料和玻璃之间的CTE之差约为9ppm/℃。而3毫米尺寸的像素范围面板和背板之间的膨胀长度差为0.8微米，所造成的弯曲形成的高差为100纳米。而高差低于20纳米的最大温度范围是+/-9℃。通过选择与面板材料CTE匹配的PCB背板材料可以改善显示器的温度适应范围。因此，CTE匹配的面板和背板能够减少由温度引起弯曲造成的色彩偏差。

理论上讲，在没驱动的初始条件下，光干涉的两个反射面(面板的半透反光面和移动镜片的反光面)应该完全接触。干涉光的波长是两个反光面距离的一倍。因为可见光波长的范围是400～700纳米，半波长的距离是200～350纳米。实际上，由于在两个干涉表面的缺陷，两面之间总会有一个纳米级的间隙。对于两反射面之间产生的干涉，如果获得的干涉颜色是黑色或褐色就说明光干涉层之间的距离小于200纳米。干涉出任何颜色都表明两层干涉面之间的距离大于200纳米。彩色条纹则表明两个干涉面的不平行或不平坦。如果超过350纳米，则350纳米至500纳米之间呈现第二级彩色条纹，500纳米至650纳米呈第三级彩色条纹。颜色的饱和度会随着两干涉面之间距离与可见光波长范围之间的倍数增加而降低，逐渐变得越来越不明显，直到最后条纹消失。

因此，在把两个干涉面放置在一起之前，面板的半透反光面和移动镜片的反光面应该彻底检验并仔细筛选，以防止在像素上无法实现单色或者距离太远造成饱和度降低的问题，以避免影响像素的性能，确保产品生产的良率。或者通过上述镜面平坦化处理，在像素范围内改善干涉色彩的质量。

反光式彩色大像素显示点阵模块中每个像素的颜色变化通过调整面板的半透反光面和移动镜片的全反光面之间的距离来实现。具体是通过控制移动镜片的垂向移动来实现。显示驱动系统形成的信号通过电路连线施加给背板的电极，通过背板驱动电极和弹性薄膜层电极对移动镜片施加静电力，使移动镜片作垂向移动，移动镜片在弹性拉条产生的拉力和背板静电力产生的拉力的控制下，被平行地拉近或拉远背板，从而改变面板的半反光面和移动镜片的全反光面之间的距离，即改变两干涉面之间的距离，实现和每个移动镜片相对应的像素的颜色变化。反光式彩色大像素显示点阵模块上的每个像素都能够实现整个可见光谱连续产生色彩的各个独特的颜色，这样就可以通过模块上像素点的颜色组合显示数字和字母。

驱动机制需要根据显示点阵模块的具体应用来制定。背板上电极电压需要通过扫描的方式维持或改变模块上每个像素的颜色，需要对他们的稳定和可靠运行做适当的模块封装。

每个显示点阵模块有一个相应的参数对照表，用于存储显示点阵模块对应于每个像素多种颜色的电压组。电压组的数值在模块制造出来之后通过校准的方式获得，每个像素的颜色和对应电压需要确定。还需要温度修正来再现准确的色彩。为了显示特定的颜色，驱动电路接收像素数的信号，然后再从该查找表中获得每个电极的电压，通过D/A转换得到适合的电压并施加到相应的像素对应的背板电极，以实现一个理想的颜色。

对于色彩还原要求极高的应用，像素颜色还可能通过闭环的方式控制，从而在不同的使用条件下得到精确的色彩。因为像素与电极之间的电容量能够确定像素产生的颜色，所以每个电极相应于一种颜色会有一个确定的电容值。每次扫描时控制系统可以先确定当前电容值，并通过电压的调整加以修正。这样就能在当前扫描中准确地再现显示所需要的颜色。

制作完成的多个反光式彩色大像素显示点阵模块可以通过拼接的方式形成大尺寸显示屏，驱动电路可以分布在显示屏的背面或旁边。多个反光式彩色大像素显示点阵模块按点阵分布拼接制作出用于户外广告牌或工业或民用的低分辨率RCD屏幕。

反光式彩色大像素显示点阵模块的目标市场是工业显示、户外广告牌和人机界面(HMI)的应用中。一个应用是户外无线信息牌，通过这种显示点阵模块组合的大屏幕，结合一块太阳能板、小型蓄电池供电系统和无线网络或物联网的通信就可以将信息无线地传送给这个小型系统，并通过这种大屏幕将信息发布给用户。传统的LED屏耗电量大，无法通过太阳能提供所需的电能，必须通过市电提供能量。因此，通过本发明制作而成的低能耗RCD显示屏在应用中具有不可取代的优势。

Claims (10)

1.一种反光式彩色大像素显示点阵模块制作方法，其特征在于准备好M×N个移动镜片、一个一面为半透反光面的面板、一个弹性薄膜层和一个带有电极的背板，面板、弹性薄膜层及背板的面积大小和以M×N阵列排列的M×N个移动镜片的面积大小相对应；反光式彩色大像素显示点阵模块制作方法包括如下步骤：

①平放好所述的面板，并且面板的半透反光面朝上；

②将M×N个移动镜片排列成M×N阵列放到面板的半透反光面上，并且移动镜片的反光面压在面板的半透反光面上；

③所述的弹性薄膜层覆盖在排列成M×N阵列的移动镜片上，弹性薄膜层和所述的移动镜片及面板粘合；

④弹性薄膜层上粘合多个支撑销，支撑销以点阵排列，每个移动镜片的四个角的外围各设有一个支撑销；

⑤安装所述的背板，背板和所述的支撑销相连，背板盖在弹性薄膜层上方，背板和弹性薄膜层有间距，背板设有电极的一面朝向所述的弹性薄膜层。

2.根据权利要求1所述的反光式彩色大像素显示点阵模块制作方法，其特征在于准备好多个支撑柱，所述的步骤②为：在所述的面板的半透反光面上粘合点阵排列的所述的支撑柱，使上下相邻的四个支撑柱围成的空间中正好可以放置一个所述的移动镜片，采用粘合剂在面板的半透反光面上粘合支撑柱，先将粘合剂通过点滴、丝网印刷或印模方式涂在所述的半透反光面上需要粘合支撑柱的位置处，再在粘合剂上按压支撑柱使支撑柱和半透反光面垂直粘合；将M×N个移动镜片一一放入支撑柱围成的M×N个空间中，并且移动镜片的反光面压在所述的面板的半透反光面上，使M×N个移动镜片排列成M×N阵列；

所述的步骤③为：将所述的弹性薄膜层覆盖在排列成M×N阵列的移动镜片上，弹性薄膜层和所述的移动镜片、支撑柱粘合；

所述的步骤④为：在弹性薄膜层上粘合支撑销，支撑销的位置和所述的支撑柱的位置对应。

3.根据权利要求1或2所述的反光式彩色大像素显示点阵模块制作方法，其特征在于包括所述的面板的制作方法，面板的制作方法为：先用透明材料通过热压或注塑成型制成具有很好平整度的透明面板；接着对透明面板的表面进行打磨抛光及清洗以彻底除去透明面板表面上的凸起、污点和污染物，使透明面板的表面没有超过100纳米高度的凸起，并保证透明面板表面的光洁度；然后等透明面板干燥后，在透明面板的一个表面镀上产生光干涉的金属层构成所述的半透反光面。

4.根据权利要求1或2所述的反光式彩色大像素显示点阵模块制作方法，其特征在于包括所述的面板的制作方法及所述的移动镜片的制作方法，在制作面板及移动镜片时，在移动镜片的反光面或面板的半透反光面的表面采用平坦化方式进行处理，即通过平整补偿来改进反光面和半透反光面之间的平行度；当以面板的半透反光面为基准时，在移动镜片的反光面布涂聚合物薄膜作为缓冲层，将面板的半透反光面和移动镜片的反光面面对面进行热压，通过软硬面的压合减少平行度或平整度的差异，使得聚合物薄膜的厚度与移动镜片反光面的起伏抵消，从而达到面板的反光面和移动镜片的半透反光面相对平行的目的。

5.根据权利要求2所述的反光式彩色大像素显示点阵模块制作方法，其特征在于所述的步骤④为：所述的弹性薄膜层上设有和所述的支撑柱位置一一对应的通孔，在支撑柱上粘合支撑销，支撑销穿过通孔和支撑柱粘合。

6.根据权利要求1或2或5所述的反光式彩色大像素显示点阵模块制作方法，其特征在于当所述的弹性薄膜层采用聚合物薄膜时，需要在弹性薄膜层朝向所述的背板的一面镀上一层金属导电膜；当所述的弹性薄膜层采用导电高分子薄膜时，则无需再镀导电膜。

7.根据权利要求2或5所述的反光式彩色大像素显示点阵模块制作方法，其特征在于所述的步骤③为：在所述的移动镜片及支撑柱上通过点滴、丝网印刷或印模方式进行点胶，将所述的弹性薄膜层覆盖在排列成M×N阵列的移动镜片上，先将整个弹性薄膜层的周边粘接固定，然后均匀加压，将弹性薄膜层粘合在涂点了胶的移动镜片及支撑柱上。

8.根据权利要求7所述的反光式彩色大像素显示点阵模块制作方法，其特征在于所述的步骤③包括：当弹性薄膜层和移动镜片及支撑柱粘合后，通过切割，使弹性薄膜层分割成移动镜片膜层、支撑柱膜层和弹性拉条，并且移动镜片膜层的四个角落处各连有一根所述的弹性拉条，弹性拉条连接移动镜片膜层和支撑柱膜层，移动镜片膜层和移动镜片重合，支撑柱膜层和支撑柱重合，在弹性薄膜层上形成弹性拉条结构。

9.根据权利要求1所述的反光式彩色大像素显示点阵模块制作方法，其特征在于所述的步骤⑤中，所述的背板上设有和所述的支撑销对应的定位孔，背板盖在弹性薄膜层上方，支撑销插入定位孔，使背板和弹性薄膜层的间距在1微米至4微米之间，最后粘结支撑销和背板。

10.根据权利要求1或9所述的反光式彩色大像素显示点阵模块制作方法，其特征在于所述的背板采用玻璃材质或高分子材料制成，或者背板为PCB板；背板一面刻有所述的电极，和每个移动镜片对应的背板区域上至少有三个电极；当背板为PCB板时，电极通过PCB板上的电路过孔连接到背板的另一面，再连接外接连线；当背板采用玻璃材质或高分子材料制成时，电极直接连接外接连线，外接连线再按照行和列的排序分布在反光式彩色大像素显示点阵模块的四周。