二粒子全内反射图像显示器制造技术

公开了具有带有相反电荷的第一电泳带电粒子和第二电泳带电粒子的全内反射图像显示器。通过施加非零电压，粒子被移动，这样粒子使全内反射失效并且创建黑暗状态。通过施加零电压和/或电压脉冲，光被全内反射从而创建光亮状态。显示器是DC平衡的并且与一般驱动电子产品相兼容。使用具有不同光学特性的第一粒子和第二粒子可以创建多色显示器。

Two particle total internal reflection image display

A total internal reflection image display having a first electrophoretic charged particle with opposite charges and second electrophoretic charged particles is disclosed. By applying a non-zero voltage, the particles are moved, so that the particles cause total internal reflection to fail and create a dark state. By applying a zero voltage and / or voltage pulse, the light is reflected internally to create a bright state. The display is DC balanced and compatible with general drive electronics. Multicolor displays can be created using first and second particles with different optical properties.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】分案申请说明本申请要求于2014年5月12日提交的序列号为61/992,095的美国临时申请的申请日权益，该临时申请通过引用以其整体合并于此。
本公开一般地涉及高亮度、宽视角显示器中全内反射(TIR)的失效。更具体地，本公开的实施例涉及包括相反带电粒子的直流(DC)平衡的全内反射显示器。
技术介绍
通常，传统全内反射(TIR)图像显示器中的光调制是通过将电泳移动粒子移动至或移动出前面板表面处的消逝波区域来控制的。前面板可以包括多个结构，例如能够全内反射光的凸形突起。前面板通常还包括透明电极层。背面板可以包括背面电极层。在前面板与背面板之间设有由悬浮在流体中的电泳移动粒子组成的电泳介质。施加电压移动电泳移动粒子穿过电泳介质。通常，在单一光学特性的情况下，粒子具有正电荷或负电荷。因为粒子在显示器的操作期间被电泳移动至前面板或背面板，所以显示器可能是在直流(DC)不平衡模式中操作的。在相反或相对电极处，施加的相反极性的电压可能潜在地导致显示器组件的退化，由此缩短显示器的寿命并且降低用户体验。附图说明将参考下面示例性且非限制性的图示来讨论本公开的实施例，其中类似的元件被类似编号，其中：图1A示意性地示出了黑暗状态中的包括带有相反电荷的粒子的反射图像显示器。图1B示意性地示出了明亮状态中的包括带有相反电荷的粒子的反射图像显示器。图1C示意性地示出了黑暗状态中的包括带有相反电荷的粒子的反射图像显示器。图2是根据本公开的一个实施例的图1A-1C中所描绘的显示器的操作的图形表示。图3示意性地示出了创建依赖偏压的黑暗状态、灰色状态、和明亮状态的方法。图4示意性地示出了创建依赖偏压的黑暗状态、灰色状态、和明亮状态的方法。图5A示意性地示出了第一光学状态中的具有不同光学特性的带电粒子的反射图像显示器。图5B示意性地示出了光亮状态中的具有不同光学特性的带电粒子的反射图像显示器。图5C示意性地示出了第二光学状态中的具有不同光学特性的带电粒子的反射图像显示器。图6是根据本公开的实施例的示例性方法。具体实施方式在下面的说明书中，详细阐述了具体细节，从而向本领域的技术人员提供更透彻的理解。然而，公知的元件可能没有被示出或被详细描述以避免本公开被不必要地模糊。相应地，说明书和附图应当被认为是说明性的而不是限制性的。在某些实施例中，本公开提供了DC平衡的、二粒子TIR图像显示器。具有基本上相同的移动性和基本上相同的光学特性(即，颜色)的带有相反电荷的电泳移动粒子被用来使TIR失效从而通过施加非零偏压来创建吸光状态或黑暗状态。在某些实施例中，术语DC平衡可以表示在两个或更多个相反电极上具有基本上相同的电荷。因此，如果粒子移动至前面电极，则另一粒子(或多个粒子)必须移动至带有相反电荷的电极从而平衡电荷。在单粒子显示器中，在任意时刻并且根据电极的偏置方式，只有一个粒子从一个电极被移动至另一电极。在本公开的某些实施例中，两个(或更多个)粒子按照电极被偏置的方式而移动。在某些实施例中，粒子的光学特性可以被定义为粒子的颜色。颜色可以被观看显示器的肉眼察觉到。术语光学特性和颜色可以被互换使用。粒子的颜色或光学特性可以是粒子的光吸收和光反射性质的结果。在不偏离本公开原理的情况下，可以使用粒子的其他光学特性。在某些实施例中，DC平衡的显示器可以包括在其中吸引带有第一电荷的电泳移动粒子至一个电极还可以将带有相反电荷的电泳移动粒子吸引至相反电极的显示器。施加非零偏压可以将一个或多个带有相反电荷的粒子移动至相反电极。在某些实施例中，在带有相反电荷的粒子是基本上相同的光学特性或颜色的情况下，DC平衡可能不会产生光学状态的变化。在示例性实现中，当在电极之间施加0V时，两种粒子被移动离开显示器的前表面的消逝波区域。这防止全内反射(TIR)的失效，并且创建显示器的明亮状态或白色状态。明亮状态也可以被称为显示器的光亮状态。连续的灰色状态可以通过施加连续的电压来实现。该连续的电压可以被配置为是处于光亮状态与黑暗状态之间的。此外，本文所描述的DC平衡系统可以是与基于LCD的(或其他类似的)显示器系统中利用的现有驱动电子器件直接兼容的。这可以防止开发单粒子TIR图像显示器所要求的适当的驱动电子器件的昂贵投资。此外，本文还描述了使用所公开的原理的多色显示器实施例。应当注意的是，虽然示例性实施例是结合具有两个类型的带电粒子(带负电粒子和带正电粒子)的显示器进行讨论的，但是所公开的原理不限于此。在显示器之内提供基本上平衡的电荷的附加实施例可以被形成从而包括多于两个类型的带电粒子(例如，具有较强电荷的粒子和具有较弱电荷的粒子，它们累加起来平衡总电荷)。图1A-1C描绘了各种操作状态中的包括带有相反电荷的粒子的反射图像显示器的一部分。具体地，图1A-1C的实施例示意性地示出了包括多个带有正电荷的粒子和多个带有负电荷的粒子的DC平衡的基于TIR的显示器系统。为了便于参考，带电粒子被标记为负粒子和正粒子。粒子可以具有基本上相同的或类似的光学特性(例如，颜色)。在本公开的一个实施例中，对于正粒子和负粒子两者，电泳迁移率、扩散率、直径、和吸光截面的大小将是基本上类似的。这样的实施例针对两个极性使能基本上类似的图像响应，由此确保在针对两个极性给定施加电压为大小相同的情况下吸光量将类似地变化。参考图1A-1C，显示器100包括由间隙或空腔分隔的顶部组件102和底部组件104。顶部组件包括前面板106，该前面板106包括至少一个表面结构，例如凸形或半球形突起108。半球形突起108形成能够全内反射光线的波形表面。凸形部分可以定义被配置为将多个带负电粒子或带正电粒子集中在显示器的一个或多个区域处的结构。在另一实施例中，凸形部分还可以定义被配置为将多个带负电粒子或带正电粒子大致均匀地分布在在前面板的表面上的结构。顶部组件还包括可以被布置于半球形阵列108的表面上的前面透明电极层110。透明电极层110可以包括氧化铟锡(ITO)、或金属纳米线(例如银)、或导电聚合物、或它们的组合的薄层。顶部组件102还可以包括被布置于前面电极层110上方的介电层112。介电层112可以包括诸如聚合物之类的有机材料、无机材料、或它们的组合。聚对二甲苯基族的聚合物可以被用在介电层中。在一个实施例中，介电层是近似共形的并且无针孔的。在图1A-1C的实施例中，显示器100中的底部组件104包括后面板114以及作为背面电极的顶部电极层116。电极层116可以包括薄膜晶体管(TFT)阵列电极、直接驱动器阵列电极、或图案化阵列电极。电极层116可以由金属(例如，铜、铝、金、或银)制成。电极层116可以由聚合物基质中的导电粒子(例如，纳米线或纳米粒子)制成。虽然未示出，但是介电层可以可选择地被施加至背面电极从而保护背面电极层并且基本上消除粒子滞留。具有低折射率的液体介质118被布置于在介电层112与背面电极层116之间形成的间隙或空腔中。液体介质118可以接收多个分散的吸光带负电粒子120和多个分散的吸光带正电粒子122。低折射率介质可以包括氟化液体，例如FluorinertTMFC-770、FC-43、FC-75、NovecTM649或7500。粒子120和122能够通过由外部电压源(未示出)在介质118上施加电场本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种全内反射(TIR)图像显示器，包括：前面组件，所述前面组件具有前面板、前面电极、和介电层，所述前面电极被插入在所述前面板与所述介电层之间，所述前面板还包括至少一个凸形突起；后面组件，所述后面组件与所述前面组件形成间隙，所述后面组件具有后面板和背面电极，所述背面电极被布置为与所述介电层相对；位于所述间隙中的低折射率介质；以及分散在所述低折射率介质中的多个电泳移动带正电粒子和多个电泳移动带负电粒子。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.05.12 US 61/992,0951.一种全内反射(TIR)图像显示器，包括：前面组件，所述前面组件具有前面板、前面电极、和介电层，所述前面电极被插入在所述前面板与所述介电层之间，所述前面板还包括至少一个凸形突起；后面组件，所述后面组件与所述前面组件形成间隙，所述后面组件具有后面板和背面电极，所述背面电极被布置为与所述介电层相对；位于所述间隙中的低折射率介质；以及分散在所述低折射率介质中的多个电泳移动带正电粒子和多个电泳移动带负电粒子。2.如权利要求1所述的全内反射图像显示器，其中，所述背面电极还包括薄膜晶体管阵列电极、直接驱动器阵列电极、或图案化阵列电极、或它们的组合。3.如权利要求2所述的全内反射图像显示器，还包括十字隔墙。4.如权利要求2所述的全内反射图像显示器，还包括隔离结构。5.如权利要求2所述的全内反射图像显示器，其中，所述后面组件还包括所述背面电极上的介电层。6.如权利要求2所述的全内反射图像显示器，还包括定向前灯。7.如权利要求6所述的全内反射图像显示器，还包括滤色器层。8.如权利要求7所述的全内反射图像显示器，还包括边缘密封。9.如权利要求2所述的全内反射图像显示器，还包括十字隔墙、边缘密封、和定向前灯。10.如权利要求1所述的全内反射图像显示器，其中，凸形部分定义半球形结构。11.如权利要求1所述的全内反射图像显示器，其中，所述凸形部分定义被配置为均匀地分布多个带正电粒子和多个带负电粒子的结构。12.如权利要求2所述的全内反射图像显示器，其中，所述多个电泳移动带正电粒子具有第一光学特性，并且所述多个电泳移动带负电粒子具有第二光学特性。13.如权利要求1-12中任一项所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖恩·刘，安东尼·E·普伦，
申请(专利权)人：清墨显示股份有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US