一种MEMS基板、包含MEMS基板的显示单元及智能显示镜

摘要

本申请提出了一种MEMS基板、使用MEMS基板的显示单元及智能显示镜。本发明提出的MEMS基板，其特征在于：依次包括阵列基板、反射环境光光栅、绝缘层、彩膜光阻、调节光栅，其中，所述调节光栅可以移动，所述阵列基板上设置有MEMS光栅驱动电路，通过所述驱动电路调节控制调节光栅与反射环境光光栅的重叠面积实现MEMS反射式显示的功能。本发明提出的显示单元包括封装在MEMS基板上的封装基板，以及涂覆在封装基板下端面的反射外界环境光的金属薄膜。本发明提出的显示镜包括阵列排布的多个显示单元。本发明利用MEMS技术实现镜子与反射式显示的多功能应用，简化显示镜的结构，降低了显示镜的厚度，降低了成本。

说明书

技术领域

本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种MEMS基板、使用MEMS基板的显示单元及智能显示镜。

背景技术

镜子是人们日常生活中不可缺少的使用元素，未来，镜子的应用将会被更加细分和专业化，每个场合都会量身定制的镜子，如梳妆镜、汽车后视镜、卫生间墙面镜等等，随着经济的发展与生活水平的提高，人们对镜子的需求已经不仅仅停留在本质的光线反射的功能，更多的是集美学与多功能应用相结合，如智能橱窗，智能汽车后视镜等等。而传统的智能显示镜，主要还是液晶显示技术居多，液晶显示的缺点在于面板较厚，成本较高，使用温度范围较小的缺点。

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。

发明内容

针对上述现有技术中液晶显示的缺点，本申请提出了MEMS基板、使用MEMS基板的显示单元及智能显示镜，通过利用MEMS技术和显示单元形成兼具吸光、高反和镜子功能为一体的多功能智能显示镜，MEMS技术的微系统(系统尺寸在几毫米乃至更小，其内部结构一般在微米甚至纳米量级)提供了一种面板较薄的基板及使用温度范围较大的智能显示镜，MEMS基板的大批量生产有效的降低了生产成本。

本发明提出的一种MEMS基板，其特征在于：依次包括阵列基板、反射环境光光栅、绝缘层、彩膜光阻、调节光栅，其中，所述调节光栅可以移动。

本发明的MEMS基板由于采用了MEMS技术，其所制作出的MEMS基板厚度仅为几毫米或更小，阵列基板提供了MEMS光栅驱动所需的电路，反射环境光光栅主要用于反射环境光，调节光栅能够调节反射环境光光栅反射光的亮度，通过控制反射环境光光栅和调节光栅的重叠面积进而调节经反射环境光光栅反射的环境光亮度，实现MEMS反射式显示的功能。彩膜光阻能够使MEMS显示彩色画面。

进一步地，所述反射环境光光栅相互之间设置有绝缘层。

进一步地，所述调节光栅材质为黑色吸光材料或高反射材料中的一种。

本发明还提出了一种使用MEMS基板制成的显示单元，包括MEMS基板、封装基板，所述MEMS基板和封装基板的边缘通过封框胶固定在一起，其中，所述封装基板朝向所述MEMS基板的一侧设置有金属薄膜。

本发明的显示单元是用于制成智能显示镜的一个独立单元，本发明的金属薄膜的作用是用于反射外界环境光，用于镜面反射外界物体，同时也不会影响MEMS显示的画面。既具有镜子本身的功能，通过彩膜光阻4还能够实现彩色画面的显示。

所述金属薄膜材质优选为银或铝中的一种，所述金属薄膜厚度为5纳米～20纳米，所述金属薄膜具有较高的光透过性较低的光反射性，所述金属薄膜随着厚度的降低，光透过性增强，光反射性降低。

进一步地，封装基板通过封装胶封装在MEMS基板上。便于为封装基板和彩膜光阻之间提供一个支撑，同时为调节光栅的移动提供一个足够的移动空间。

本发明还提出了一种使用MEMS基板的显示单元制成的智能显示镜，包括阵列排布的多个显示单元。

本发明将多个显示单元进行阵列排布组成智能显示镜，该智能显示镜在用做普通镜子使用时，通过所述金属薄膜的反射作用，将外界环境光进行清晰的显示。

本发明利用MEMS技术实现镜子与反射式显示的多功能应用，简化智能显示镜的结构，还能够大批量生产，成本降低30-40％。

附图说明

在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：

图1为含有黑色吸光材料的MEMS基板示意图；

图2为含有黑色吸光材料的MEMS基板构成的显示单元示意图；

图3为含有黑色吸光材料的MEMS基板构成的显示单元的显示原理示意图；

图4为含有黑色吸光材料的MEMS基板构成的显示单元光线示意图；

图5含有高反光材料的MEMS基板示意图；

图6为含有高反光材料的MEMS基板构成的显示单元示意图；

图7为含有高反光材料的MEMS基板构成的显示单元的显示原理示意图；

图8为含有高反光材料的MEMS基板构成的显示单元光线示意图；

图9显示了本发明的显示单元制成的智能显示镜的外部示意图。

在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步说明。

实施例一：在本实施例中，调节光栅采用黑色吸光材料，此种黑色吸光材料具有较好的吸光特性，因此在该实施例中，将调节光栅叫做吸光光栅。如图1所示，该MEMS基板包括阵列基板1、反射环境光光栅2、绝缘层3、彩膜光阻4和吸光光栅5，反射环境光光栅2设置在阵列基板1上，阵列基板1提供反射环境光光栅2和吸光光栅5的光栅驱动电路，吸光光栅5位于反射环境光光栅2上方并与反射环境光光栅2之间留有间隙，彩膜光阻4夹设在反射环境光光栅2和吸光光栅5的间隙中使MEMS基板显示彩色画面。

在需要进行显示图像时，通过阵列基板1的驱动电路给反射环境光光栅2(反射环境光光栅采用高反射性光栅)和吸光光栅5施加同性电压，使反射环境光光栅2和吸光光栅5相互排斥，使得吸光光栅5向一侧移动，将反射环境光光栅2的反射显示区域露出，在彩膜光阻4的作用下，反射环境光光栅2能够将彩色的环境光反射出来；如图3所示，关于对该彩色环境反射光的亮度通过阵列基板1的驱动电路施加的同性电压的大小来调整反射环境光光栅2和吸光光栅5之间的相对位移量，从而来调整反射环境光光栅2的反射显示区域露出的面积大小，如果反射环境光光栅2的反射显示区域露出面积越大，彩色画面的亮度越大，反之，彩色画面的亮度越小。

在不需要进行显示图像时，如图1所示，通过阵列基板1的驱动电路给反射环境光光栅2和吸光光栅5施加异性电压，使反射环境光光栅2和吸光光栅5相互吸引，反射环境光光栅2和吸光光栅5重合，反射环境光光栅2被吸光光栅5完全遮挡，反射环境光光栅2将停止对环境光的反射。

另外，在实际使用过程中，还可以通过在阵列基板1上设置开关控制电路，来直接控制是否对反射环境光光栅2和吸光光栅5进行施加电压，即可直接控制画面是否显示。

为了保证彩色画面的显示效果，还可以对阵列基板1上的反射环境光光栅2相对吸光光栅5的移动距离进行设定，即吸光光栅5的曝光面积不大于三分之二，如此设置所显示的彩色画面颜色柔和、纯正。

尤其是本发明的MEMS基板是基于MEMS技术，当MEMS基板制成显示单元时，单个显示单元的面积小，尺寸小，使得彩色画面的显示更加清晰，有效的避免了现有液晶显示器中的画面显示存在锯齿的问题，光线的显示区域更加圆润和自然。

更加优选地，MEMS基板还包括绝缘层3，绝缘层3安装在彩膜光阻4与反射环境光光栅2之间。便于在绝缘条件下对反射环境光光栅2和吸光光栅5施加电压而不被干扰，提高彩色画面的显示速度和准确性。

更加优选地，为了保证彩色画面显示的色彩度，彩膜光阻4的厚度小于绝缘层3的厚度。

本实施例中还提出了使用所述MEMS基板制成的显示单元进行，参考图4，该显示单元，包括所述MEMS基板、封装基板6和金属薄膜7，该显示单元在基于MEMS基板能够实现彩色光线的基础之上，增设封装基板6和金属薄膜7，所述金属薄膜7具有较高的光透过性较低的光反射性。

金属薄膜7能够透过封装基板6将镜面前的光线进行反射，该显示单元不但能够实现光栅驱动电路驱动吸光光栅5移动，实现彩色画面的清晰显示，还通过金属薄膜7对镜面前的光线进行反射，金属薄膜7起到镜子的作用。

更加优选地，为了更进一步地减小显示单元的厚度，不但采用了MEMS技术，还对金属薄膜7的厚度进行了进一步限定，金属薄膜7厚度优选为5纳米～20纳米的为Ag或Al中的一种，从而不但能够保证整个显示单元具有最薄的面板厚度，还能够实现清晰的镜面反射光线。

更加优选地，为了保证彩色光线与镜面光线的顺利反射，金属薄膜7通过封装胶封装在彩膜光阻4的四周，各自实现不同的反射功能。

本实施例中还提出了一种包含所述显示单元的智能显示镜，所述智能显示镜是由多个显示单元按照矩形或者环形阵列的方式进行排布的，排布之后组成了一个完整的一面智能镜子。该智能显示镜中的每个显示单元通过其自身的阵列基板1控制反射环境光光栅2和吸光光栅5的重合度，在彩膜光阻4的作用下能够显示不同亮度的彩色画面，多个不同的彩色光斑组成了一个完整的彩色画面，与现有的其他显示器相比，尤其简化了智能显示镜的结构，如现有的其他领域的智能显示器领域相比，至少省略了发光结构和衬底基板，而且突破性的实现了仅通过MEMS基板就能同时实现对彩色画面的光线和镜面反射光线进行同时显示。成本低廉，由于MEMS技术的使用，使得每个显示单元的温度变化范围变大，避免了现有液晶显示器中对温度要求高的问题。

实施例二：在本实施例中，调节光栅采用高反射材料，此种高反射材料具有较好的反射光特性，因此在该实施例中，将调节光栅叫做高反射光栅。

图5为包含高反射光栅的MEMS基板结构图，包括阵列基板1、反射环境光光栅2、彩膜光阻4和高反射光栅9，反射环境光光栅2安装在阵列基板1上，阵列基板1提供反射环境光光栅2和高反射光栅9的光栅驱动电路，高反射光栅9位于反射环境光光栅2上方并与反射环境光光栅2之间留有间隙，彩膜光阻4夹设在反射环境光光栅2和高反射光栅9的间隙中使MEMS基板显示彩色画面。

本发明需要进行显示图像时，通过阵列基板1的驱动电路给反射环境光光栅2和高反射光栅9的施加同性电压，使反射环境光光栅2和高反射光栅9的相互排斥，使得高反射光栅9的向一侧移动，将高反光栅2的反射显示区域露出，在彩膜光阻4的作用下，高反光栅2能够将彩色的环境光反射出来；如图7所示，关于对该彩色环境反射光的亮度通过阵列基板1的驱动电路施加的同性电压的大小来调整反射环境光光栅2和高反射光栅9的之间的相对位移量，从而来调整高反光栅2的反射显示区域露出的面积大小，如果高反光栅2的反射显示区域露出面积越大，彩色画面的亮度越大，反之，彩色画面的亮度越小。

在不需要进行显示图像时，如图5所示，通过阵列基板1的驱动电路给反射环境光光栅2和高反射光栅9的施加异性电压，使反射环境光光栅2和高反射光栅9的相互吸引，反射环境光光栅2和高反射光栅9的重合，反射环境光光栅2被高反射光栅9的完全遮挡，反射环境光光栅2将停止对环境光的反射。

另外，在实际使用过程中，还可以通过在阵列基板1上设置开关控制电路，来直接控制是否对反射环境光光栅2和高反射光栅9的进行施加电压，即可直接控制画面是否显示。

为了保证彩色画面的显示效果，还可以对阵列基板1上的反射环境光光栅2相对高反射光栅9的的移动距离进行设定，即高反射光栅9的的曝光面积不大于三分之二，如此设置所显示的彩色画面颜色柔和、纯正。

尤其是将本发明的MEMS基板是基于MEMS技术，当MEMS基板制成显示单元时，单个显示单元的面积小，尺寸小，使得彩色画面的显示更加清晰，有效的避免了现有液晶显示器中的画面显示存在锯齿的问题，光线的显示区域更加圆润和自然。

更进一步地，为了保证对反射环境光光栅2和高反射光栅9的加压效果，MEMS基板还包括绝缘层3，绝缘层3安装在彩膜光阻4与反射环境光光栅2之间。

更进一步地，彩膜光阻4的厚度小于绝缘层3的厚度。

本实施例中还提出了使用所述MEMS基板制成的显示单元，如图6和图8所示，包括所述MEMS基板、封装基板6和封装基板朝向所述MEMS基板的一侧设置的金属薄膜7，该显示单元在基于MEMS基板能够实现彩色光线的基础之上，增设封装基板6和金属薄膜7，所述金属薄膜7具有较高的光透过性较低的光反射性。

金属薄膜7能够透过封装基板6将镜面前的光线进行反射，该显示单元不但能够实现光栅驱动电路驱动吸光光栅5移动，实现彩色画面的清晰显示，还通过金属薄膜7对镜面前的光线进行反射，金属薄膜7起到镜子的作用。

更加优选地，为了更进一步地减小显示单元的厚度，不但采用了MEMS技术，还对金属薄膜7的厚度进行了进一步限定，金属薄膜7厚度优选为5纳米～20纳米的为Ag或Al中的一种，从而不但能够保证整个显示单元具有最薄的面板厚度，还能够实现清晰的镜面反射光线。

更加优选地，为了保证彩色光线与镜面光线的顺利反射，金属薄膜7通过封装胶封装在彩膜光阻4的四周，各自实现不同的反射功能。

在本实施例中，由于高反射光栅9具有较高的光反射性，因此高反射光栅9和金属薄膜7共同作用，起到镜子的作用。

优选的，由于高反射光栅9具有较高的光反射性，因此可以取消金属薄膜7，如果取消金属薄膜7，在一定程度上又缩小了显示单元的面板厚度，而且在生产制造过程中，减少了一道生产工序，生产成本降低40-50％。另外，本发明是通过高反射光栅9来实现镜面反射光的，由于本发明的显示单元仅有1-3毫米，采用在毫米级的显示单元中的高反射光栅9进行镜面反射，反射光没有任何误差。

更进一步地，封装基板6通过封装胶封装在彩膜光阻4的四周。

本实施例中还提出了一种包含所述显示单元的智能显示镜，所述智能显示镜包括多个显示单元A，所述智能显示镜是由多个显示单元按照矩形或者环形阵列的方式进行排布的，排布之后组成了一个完整的一面智能镜子，而且是一种高度集成的智能显示镜。该智能显示镜中的每个显示单元通过其自身的阵列基板1控制反射环境光光栅2和高反射光栅9的重合度，在彩膜光阻4的作用下能够显示不同亮度的彩色画面，多个不同的彩色光斑组成了一个完整的彩色画面，与现有的其他显示器相比，尤其简化了智能显示镜的结构，如现有的其他领域的智能显示器领域相比，至少省略了发光结构和衬底基板，而且突破性的实现了仅通过MEMS基板就能同时实现对彩色画面的光线和镜面反射光线进行同时显示。成本低廉，由于MEMS技术的使用，使得每个显示单元的温度变化范围变大，避免了现有液晶显示器中对温度要求高的问题。

虽然在本文中参照了特定的实施方式来描述本发明，但是应该理解的是，这些实施例仅仅是本发明的原理和应用的示例。因此应该理解的是，可以对示例性的实施例进行许多修改，并且可以设计出其他的布置，只要不偏离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围。应该理解的是，可以通过不同于原始权利要求所描述的方式来结合不同的从属权利要求和本文中所述的特征。还可以理解的是，结合单独实施例所描述的特征可以使用在其他所述实施例中。