本發(fā)明涉及彩色顯示技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種環(huán)境光干涉式彩色透明顯示模塊及透明顯示方法。

背景技術(shù)：

目前的透明顯示屏幕普遍采用發(fā)光式顯示屏，發(fā)光式常見的有l(wèi)cd和oled顯示技術(shù)。發(fā)光式顯示存在一些缺陷，耗電比較嚴(yán)重，不適用于光線比較強(qiáng)的場景。例如，人們常常會(huì)發(fā)現(xiàn)自己在戶外看不清手機(jī)屏幕，原因是顯示器的亮度沒有強(qiáng)大到足以克服環(huán)境光的亮度。從顯示屏幕中發(fā)出的光也會(huì)造成眼睛疲勞，特別是眼睛還在發(fā)育中的兒童，這種發(fā)光式屏幕會(huì)對兒童眼睛造成很大的傷害。而且發(fā)光式透明顯示在發(fā)光的部位不透明，因而無法使用在一些需要透明度較高的特殊場景。

以上所有問題無法通過任何現(xiàn)有的發(fā)光彩色顯示屏技術(shù)解決。徹底的解決方案必須來自環(huán)境光透明彩色顯示技術(shù)，利用環(huán)境光在透明的介質(zhì)上顯示圖像。

環(huán)境光透明式彩色顯示近年來得到了不少關(guān)注，然而由于技術(shù)上的限制，市場上至今還沒有出現(xiàn)一種能夠滿足市場要求的環(huán)境光透明顯示產(chǎn)品。目前，環(huán)境光透明彩色顯示通常包含電致變色材料構(gòu)成的光調(diào)制器陣列，每個(gè)光調(diào)制器生成特定的原色，顏色通過rgb顏色的組合來調(diào)制混合理想的顏色和灰度，通過調(diào)整子像素電致變色材料的狀態(tài)來實(shí)現(xiàn)。

這種電致變色技術(shù)在彩色顯示上的應(yīng)用有三個(gè)根本問題。第一個(gè)問題也是最嚴(yán)重的問題體現(xiàn)在速度緩慢，顏色的改變通常在分鐘級的時(shí)間尺度上，這種轉(zhuǎn)變速度只能用于靜態(tài)顯示。另一個(gè)問題是光效率很低，導(dǎo)致顯示圖像時(shí)穿透率低。另外可以選擇的顏色十分有限。

另一種環(huán)境光透明彩色顯示采用液晶介質(zhì)。但液晶是通過阻擋偏振光來實(shí)現(xiàn)灰度的。由于利用偏振光的特性是以犧牲50％的光能量為代價(jià)，因而光效率很低。

以上這些功能上的不足限制了環(huán)境光透明彩色顯示面板的廣泛商業(yè)化應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明為了解決上述技術(shù)問題，提供一種環(huán)境光干涉式彩色透明顯示模塊及透明顯示方法，其采用光干涉全光譜的方式實(shí)現(xiàn)透明顯示，特別是對于大像素的應(yīng)用場景而言成本低，效果好，耗能極低，而且透光率可以方便地按照要求進(jìn)行調(diào)整制作，全光譜的實(shí)現(xiàn)使得顯示屏的光效率大大增加。

本發(fā)明的上述技術(shù)問題主要是通過下述技術(shù)方案得以解決的：本發(fā)明的環(huán)境光干涉式彩色透明顯示模塊，包括面板、背板、連接面板和背板的多個(gè)支撐柱及安裝在面板和背板之間的多個(gè)移動(dòng)鏡片，面板、背板及移動(dòng)鏡片均為透明材質(zhì)，面板的背面有一層半透明層構(gòu)成半透反光面，移動(dòng)鏡片的正面有一層半透反光層構(gòu)成另一個(gè)半透反光面，所述的面板的半透明層的厚度和移動(dòng)鏡片的半透反光層的厚度接近，移動(dòng)鏡片的背面有一層透明導(dǎo)電膜，移動(dòng)鏡片通過彈性拉條和面板或支撐柱相連，背板的正面有多個(gè)由透明導(dǎo)電材料制成的電極。由均為透明的面板、背板和按一定規(guī)律排列的像素單元移動(dòng)鏡片組裝成彩色透明顯示模塊，整個(gè)顯示模塊呈透明狀，再由多個(gè)彩色透明顯示模塊拼接制作成彩色透明顯示屏。這是一種能顯示全飽和彩色、常規(guī)環(huán)境和高亮度環(huán)境下能高亮度顯示的顯示器。支撐柱連接背板和面板，通過支撐柱的高度控制兩干涉面之間的干涉腔隙深度。支撐柱的尺寸為0.2～0.6毫米，支撐柱的形狀可以是三角形、方形、六邊形或圓形等等。本發(fā)明制作方法簡單，使用微裝配方法制備，其避免了傳統(tǒng)微機(jī)電系統(tǒng)(mems)的光刻工藝，通過低成本的半導(dǎo)體封裝方法進(jìn)行封裝，能夠保持大的平行干涉面，通過精確的靜電驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)彩色透明顯示，同時(shí)具有高色彩純度、高透射率的光學(xué)精度。由移動(dòng)鏡片構(gòu)成的像素單元包括且不限于方形、六邊形、三角形或任意形狀的像素。每個(gè)像素都能夠?qū)崿F(xiàn)整個(gè)可見光譜連續(xù)產(chǎn)生色彩的各個(gè)獨(dú)特的顏色，這樣就可以通過模塊上像素點(diǎn)的顏色組合顯示數(shù)字和字母。移動(dòng)鏡片還可排列成7段數(shù)碼管顯示模塊結(jié)構(gòu)，或其他特殊圖形。本技術(shù)方案采用光干涉全光譜的方式實(shí)現(xiàn)透明顯示，特別是對于大像素的應(yīng)用場景而言成本低，效果好，耗能極低，而且透光率可以方便地按照要求進(jìn)行調(diào)整制作，全光譜的實(shí)現(xiàn)使得顯示屏的光效率大大增加。

作為優(yōu)選，所述的面板的半透明層及移動(dòng)鏡片的半透反光層的材質(zhì)為鉻、鋁、汞、鉬、鎳或其他具有反光特性的金屬。

作為優(yōu)選，所述的移動(dòng)鏡片排列成點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)，所述的支撐柱也排列成點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)，每個(gè)移動(dòng)鏡片的外圍設(shè)有若干個(gè)支撐柱。連接更加牢固，而且不影響移動(dòng)鏡片作垂直移動(dòng)。

作為優(yōu)選，所述的移動(dòng)鏡片的部分側(cè)面或所有側(cè)面或角部設(shè)有所述的彈性拉條，彈性拉條的另一端和所述的面板的半透明層或分布在移動(dòng)鏡片四周的支撐柱相連。彈性拉條可以是為直徑32μm的硅鋁線，線的長度是由實(shí)驗(yàn)上靜電驅(qū)動(dòng)力和彈簧恢復(fù)力的平衡來確定的。彈性拉條也可以為導(dǎo)電膠材質(zhì)或非導(dǎo)電膠材質(zhì)，如果為非導(dǎo)電膠材質(zhì)，則需要鍍上一層金屬導(dǎo)電膜。彈性拉條具有導(dǎo)電性，使像素背面的導(dǎo)電膜與面板的半透反光面通過彈性拉條實(shí)現(xiàn)導(dǎo)通。

作為優(yōu)選，所述的面板的半透明層的厚度及移動(dòng)鏡片的半透反光層的厚度均小于7納米。使面板的半透明層的厚度及移動(dòng)鏡片的半透反光層的厚度小于全反光式反光彩色顯示中的所用的厚度，確保能實(shí)現(xiàn)透明顯示。

環(huán)境光干涉式彩色透明顯示屏應(yīng)用場景：汽車擋風(fēng)玻璃顯示，玻璃窗門顯示，水族館觀察窗顯示，商場櫥窗顯示，各種展示窗顯示，工業(yè)控制顯示等等。動(dòng)態(tài)的顯示內(nèi)容通過透明顯示屏呈現(xiàn)在玻璃表面，并且允許大多數(shù)的光線通過。

本發(fā)明的環(huán)境光干涉式彩色透明顯示方法，顯示驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)形成的信號通過電路連線施加給所述的背板的電極，電極對所述的移動(dòng)鏡片施加靜電力，移動(dòng)鏡片在彈性拉條產(chǎn)生的拉力和背板靜電力產(chǎn)生的拉力的控制下，在移動(dòng)鏡片的垂直方向作亞微米級別的移動(dòng)，被平行地拉近或拉遠(yuǎn)所述的面板，從而改變面板的半透反光面和移動(dòng)鏡片的半透反光面之間的距離，即改變兩干涉面之間的距離，實(shí)現(xiàn)和每個(gè)移動(dòng)鏡片相對應(yīng)的像素的顏色變化；環(huán)境光的部分光譜的光線允許通過某些像素，反光色彩和穿透光線色彩形成互補(bǔ)關(guān)系，因此，由半透明層和半透反光層形成的鏡片是一片能夠在全光譜范圍內(nèi)改變顏色的濾色片，它只阻擋形成光干涉的相應(yīng)光譜，而允許其他顏色通過，從而實(shí)現(xiàn)彩色透明顯示。本技術(shù)方案通過改變面板半透明層和移動(dòng)鏡片半透反光層的鍍膜厚度，并且采用背板上透明導(dǎo)電膜來驅(qū)動(dòng)構(gòu)成像素的移動(dòng)鏡片，不僅能在顯示模塊透明表面進(jìn)行動(dòng)態(tài)圖像顯示，而且還能使像素產(chǎn)生透明濾色鏡的意外效果。本技術(shù)方案采用光干涉全光譜的方式實(shí)現(xiàn)透明顯示，特別是對于大像素的應(yīng)用場景而言成本低，效果好，耗能極低，而且透光率可以方便地按照要求進(jìn)行調(diào)整制作，全光譜的實(shí)現(xiàn)使得顯示屏的光效率大大增加。

作為優(yōu)選，所述的當(dāng)環(huán)境光從顯示模塊的前方照向面板時(shí)，環(huán)境光中部分光譜的光線允許通過某些移動(dòng)鏡片，從而在顯示模塊的透明表面呈現(xiàn)動(dòng)態(tài)的圖像；當(dāng)環(huán)境光從顯示模塊的后方照向背板時(shí)，能夠通過對移動(dòng)鏡片的調(diào)節(jié)產(chǎn)生透明濾色鏡效果。

彩色透明顯示屏的環(huán)境光可以來自觀察者方面，部分光譜的光線允許通過某些像素，從而在透明的表面呈現(xiàn)動(dòng)態(tài)的圖像。如某像素通過調(diào)整干涉面之間的距離使得反光的色彩是紅色，允許其他光譜的顏色穿透該移動(dòng)鏡片。事實(shí)上，反光色彩與穿透光線色彩形成互補(bǔ)關(guān)系。從而我們能夠看到移動(dòng)鏡片的另一面只有綠色和藍(lán)色的混合色。如果像素反光的色彩是綠色，則穿過移動(dòng)鏡片光譜的顏色為藍(lán)色和紅色的混合色。同理，如果像素反光的色彩是藍(lán)色，則穿過移動(dòng)鏡片的光譜顏色為綠色和紅色的混合色。

如果環(huán)境光來自顯示屏的另一面，如白天室內(nèi)窗戶玻璃的場景。我們同樣能夠通過像素的調(diào)節(jié)而產(chǎn)生濾色效果。例如，某像素反光的色彩是紅色，通過移動(dòng)鏡片的穿透光線則是除了紅色的其他顏色，因此我們能夠看到該像素上除了紅色的其他顏色的混合色。如果像素反光的色彩是綠色，則穿過移動(dòng)鏡片光譜的顏色為藍(lán)色和紅色的混合色。同理，如果像素反光的色彩是藍(lán)色，則穿過移動(dòng)鏡片光譜的顏色為綠色和紅色的混合色。

通俗地講，本發(fā)明的彩色透明顯示，形成的像素是一片能夠在全光譜范圍內(nèi)改變顏色的濾色片，它只阻擋形成光干涉相應(yīng)的光譜，而允許其他顏色通過，從而實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)透明顯示。而且這種濾色片的透光顏色可以人為地加以調(diào)節(jié)，即通過電極驅(qū)動(dòng)，調(diào)整移動(dòng)鏡片和面板之間的間距，即兩干涉面之間的距離，就能實(shí)現(xiàn)濾色片顏色的調(diào)節(jié)。這是目前任何透明顯示技術(shù)所無法達(dá)到的效果。

作為優(yōu)選，所述的面板的半透明層及移動(dòng)鏡片的半透反光層的鍍膜厚度根據(jù)透明度的要求進(jìn)行調(diào)整。根據(jù)需要通過調(diào)整面板半透明層和移動(dòng)鏡片半透反光層的鍍膜厚度就能調(diào)節(jié)顯示模塊像素的透光率，是任何其他透明顯示技術(shù)所不具備的。對于透明顯示來講，鍍膜的厚度決定了顯示屏的透明度，極端情況是大約16納米的厚度，這時(shí)穿透率幾乎為零，而另一個(gè)極端是0納米鍍膜，這時(shí)的穿透率則是100％。因此本發(fā)明的透明顯示可以通過鍍膜厚度來調(diào)節(jié)透光率，從而適用于不同的應(yīng)用場景，這是史無前例的。

本發(fā)明的有益效果是：采用光干涉全光譜的方式實(shí)現(xiàn)透明顯示，特別是對于大像素的應(yīng)用場景而言成本低，效果好，耗能極低，全光譜的實(shí)現(xiàn)使得顯示屏的光效率大大增加。形成的像素是一片能夠在全光譜范圍內(nèi)改變顏色的濾色片，濾色片的透光顏色可以人為地加以調(diào)節(jié)，即通過電極驅(qū)動(dòng)，調(diào)整兩干涉面之間的距離，就能實(shí)現(xiàn)濾色片顏色的調(diào)節(jié)。根據(jù)需要通過調(diào)整面板半透明層和移動(dòng)鏡片半透反光層的鍍膜厚度就能調(diào)節(jié)顯示模塊像素的透光率。

附圖說明

圖1是本發(fā)明環(huán)境光干涉式彩色透明顯示模塊的一種分解結(jié)構(gòu)側(cè)面示意圖。

圖2是本發(fā)明環(huán)境光干涉式彩色透明顯示模塊去掉背板時(shí)的一種局部后視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中1.面板，2.移動(dòng)鏡片，3.背板，4.支撐柱，5.彈性拉條。

具體實(shí)施方式

下面通過實(shí)施例，并結(jié)合附圖，對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的說明。

實(shí)施例：本實(shí)施例的環(huán)境光干涉式彩色透明顯示模塊，如圖1、圖2所示，包括面板1、背板3、連接面板1和背板3的多個(gè)支撐柱4及安裝在面板1和背板3之間的多個(gè)移動(dòng)鏡片2，面板1、背板3、移動(dòng)鏡片2及支撐柱4均為透明玻璃材質(zhì)，面板的背面有一層半透明層構(gòu)成半透反光面，移動(dòng)鏡片的正面有一層半透反光層構(gòu)成另一個(gè)半透反光面，面板的半透明層的厚度和移動(dòng)鏡片的半透反光層的厚度接近，面板的半透明層的厚度及移動(dòng)鏡片的半透反光層的厚度均小于7納米，移動(dòng)鏡片的背面及側(cè)面有一層透明導(dǎo)電膜，移動(dòng)鏡片2的所有側(cè)面上連接有彈性拉條5，彈性拉條5的另一端和面板1的半透明層相連，彈性拉條5具有導(dǎo)電性，使移動(dòng)鏡片與面板之間既實(shí)現(xiàn)機(jī)械連接又實(shí)現(xiàn)電性連接，背板3和面板1之間連接有多個(gè)由玻璃制成的支撐柱4，移動(dòng)鏡片2排列成點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)，支撐柱4也排列成點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)，本實(shí)施例中移動(dòng)鏡片呈正方形，每個(gè)移動(dòng)鏡片的四個(gè)角的外圍各有一個(gè)支撐柱，背板3的正面有多個(gè)由透明導(dǎo)電膜制成的電極。

可選地，移動(dòng)鏡片側(cè)面的彈性拉條5還可以通過另一種方式實(shí)現(xiàn)其功能。既在移動(dòng)鏡片2的角上與支撐柱4之間點(diǎn)上具有一定彈性的微小膠球來實(shí)現(xiàn)其彈性功能。

移動(dòng)鏡片和支撐柱的制作：先將用于制作移動(dòng)鏡片的整張玻璃塊的一面鍍上半透反光層形成移動(dòng)鏡片正面的半透反光面，接著對整張玻璃塊采用晶圓切割方法進(jìn)行切割，切割出多個(gè)移動(dòng)鏡片和多個(gè)支撐柱，再對移動(dòng)鏡片的背面及四個(gè)側(cè)面鍍導(dǎo)電膜，形成移動(dòng)鏡片背面的電極。整張玻璃塊厚度為0.5毫米，半透反光層為鋁膜，本實(shí)施例中移動(dòng)鏡片的形狀是正方形，其大小為4×4毫米。支撐柱的尺寸為0.5毫米，支撐柱的形狀為圓形，支撐柱的厚度和移動(dòng)鏡片的厚度一致。移動(dòng)鏡片的背面及四個(gè)側(cè)面鍍透明導(dǎo)電膜，如ito薄膜、ito導(dǎo)電膜玻璃等。

面板和背板的制作：對用于制作面板和背板的整張玻璃塊進(jìn)行切割，切割出和顯示模塊大小一致的面板和背板，面板的形狀為長方形，面板的大小為20×35毫米，面板的一面鍍半透金屬膜形成面板背面的半透反光面，形成面板的半透反光面的半透金屬膜為鉻膜，背板的一面鍍透明導(dǎo)電膜形成電極和引線，透明導(dǎo)電膜采用ito薄膜、ito導(dǎo)電膜玻璃等。

本實(shí)施例的環(huán)境光干涉式彩色透明顯示方法為：顯示驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)形成的信號通過電路連線施加給背板3的電極，電極對移動(dòng)鏡片2施加靜電力，移動(dòng)鏡片2在彈性拉條5產(chǎn)生的拉力和背板3靜電力產(chǎn)生的拉力的控制下，在移動(dòng)鏡片的垂直方向作亞微米級別的移動(dòng)，被平行地拉近或拉遠(yuǎn)面板，從而改變面板1的半透反光面和移動(dòng)鏡片2的半透反光面之間的距離，即改變兩干涉面之間的距離，實(shí)現(xiàn)和每個(gè)移動(dòng)鏡片相對應(yīng)的像素的顏色變化；環(huán)境光的部分光譜的光線允許通過某些像素，反光色彩和穿透光線色彩形成互補(bǔ)關(guān)系，由半透明層和半透反光層形成的鏡片是一片能夠在全光譜范圍內(nèi)改變顏色的濾色片，移動(dòng)鏡片只阻擋形成光干涉的相應(yīng)光譜，而允許其他顏色通過，從而實(shí)現(xiàn)彩色透明顯示。

當(dāng)環(huán)境光從顯示模塊的前方照向面板時(shí)，環(huán)境光中部分光譜的光線允許通過某些移動(dòng)鏡片，從而在顯示模塊的透明表面呈現(xiàn)動(dòng)態(tài)的圖像；當(dāng)環(huán)境光從顯示模塊的后方照向背板時(shí)，能夠通過對移動(dòng)鏡片的調(diào)節(jié)產(chǎn)生透明濾色鏡效果。面板的半透明層及移動(dòng)鏡片的半透反光層的鍍膜厚度根據(jù)透明度的要求進(jìn)行調(diào)整。

彩色透明顯示屏的環(huán)境光可以來自觀察者方面，部分光譜的光線允許通過某些像素，從而在透明的表面呈現(xiàn)動(dòng)態(tài)的圖像。如某像素通過調(diào)整干涉面之間的距離使得像素反光的色彩是紅色，允許其他光譜的顏色穿透對應(yīng)的移動(dòng)鏡片。事實(shí)上，反光色彩與穿透光線色彩形成互補(bǔ)關(guān)系。從而我們能夠看到移動(dòng)鏡片的另一面只有綠色和藍(lán)色的混合色。如果像素反光的色彩是綠色，則穿過移動(dòng)鏡片光譜的顏色為藍(lán)色和紅色的混合色。同理，如果像素反光的色彩是藍(lán)色，則穿過移動(dòng)鏡片的光譜顏色為綠色和紅色的混合色。

如果環(huán)境光來自顯示屏的另一面，如白天室內(nèi)窗戶玻璃的場景。我們同樣能夠通過像素的調(diào)節(jié)而產(chǎn)生濾色效果。例如，某像素反光的色彩是紅色，通過移動(dòng)鏡片的穿透光線則是除了紅色的其他顏色，因此我們能夠看到該像素上除了紅色的其他顏色的混合色。如果像素反光的色彩是綠色，則穿過移動(dòng)鏡片光譜的顏色為藍(lán)色和紅色的混合色。同理，如果像素反光的色彩是藍(lán)色，則穿過移動(dòng)鏡片光譜的顏色為綠色和紅色的混合色。

通俗地講，本發(fā)明的彩色透明顯示，由半透明層和半透反光層形成的像素鏡片是一片能夠在全光譜范圍內(nèi)改變顏色的濾色片，它只阻擋形成光干涉相應(yīng)的光譜，而允許其他顏色通過，從而實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)透明顯示。而且這種濾色片的透光顏色可以人為地加以調(diào)節(jié)，即通過電極驅(qū)動(dòng)，調(diào)整移動(dòng)鏡片和面板之間的間距，即兩干涉面之間的距離，就能實(shí)現(xiàn)濾色片顏色的調(diào)節(jié)。這是目前任何透明顯示技術(shù)所無法達(dá)到的效果。根據(jù)需要通過調(diào)整面板半透明層和移動(dòng)鏡片半透反光層的鍍膜厚度就能調(diào)節(jié)顯示模塊像素的透光率，是任何其他透明顯示技術(shù)所不具備的。