基于TIR的图像显示器的驱动方法技术

基于TIR的图像显示器中的光学状态可以通过电泳移动粒子进入和离开在高折射率的凸出的突起和低折射率介质的界面处的消逝波区域的的移动来调制。粒子进入消逝波区域的移动会抑制TIR，并在像素处形成暗态。粒子粒子离开消逝波区域的移动可允许入射光的TIR以在像素处形成亮态。可通过采用脉冲宽度调制、电压调制或其组合的驱动方法来控制粒子的移动。

Driving method of image display based on TIR

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】基于TIR的图像显示器的驱动方法相关申请的交叉引用本说明书要求2017年5月16日提交的美国临时申请序列号62/506,773的优先权。本申请还要求2017年2月21日提交的申请序列号为15/438,639的申请的优先权，后者要求2013年9月30日提交的临时申请号为61/884,854的优先权。本申请还要求2016年5月2日提交的序列号15/143,708的申请的优先权，后者是2016年1月8日提交的序列号14/903,547(“547申请”)的申请的部分延续(CIP)；“547申请”是PCT申请序列号PCT/US2013/049606(2013年7月8日提交)的国家阶段申请前述申请中的每一个的说明书都全文并入本文。
所公开的实施例通常涉及用于基于全内反射的图像显示器的驱动方法和图像保持方法。在一个实施例中，可以通过脉冲宽度调制(“PWM”)来驱动基于全内反射(“基于TIR”)的图像显示器。在另一个实施例中，可以通过电压调制(“VM”)来驱动基于TIR的图像显示器。在又一实施例中，可以通过脉冲宽度调制和电压调制的组合来驱动基于TIR的图像显示器。在再一示例性实施例中，驱动方法可能是DC平衡的。
技术介绍
常规的基于全内反射(TIR)的显示器(尤其)包括与低折射率流体接触的透明高折射率前片。前片和流体可以具有不同的折射指数，折射指数可以由临界角θc表征。临界角表征透明前片(折射率为η1)的表面和低折射率流体(折射率为η3)之间的界面。以小于θc的角度入射到界面上的光线可能透射穿过界面。以大于θc的角度入射到界面上的光线可能在界面处发生TIR。在TIR界面处优选小临界角(例如，小于约50°)，因为这提供了较大的可发生TIR的角度范围。可以使用具有尽可能小的折射率(η3)的流体介质。也可以使用优选由具有尽可能大的折射率(η1)的材料构成的透明前片。临界角θc由下式计算(Eq.1)：常规的基于TIR的反射图像显示器还包括电泳移动的吸光粒子。电泳移动粒子响应于两个相对电极之间的偏压而移动。当电压偏压源使粒子移动到前片的表面附近时，它们可能会进入消逝波区域(深度高达约1微米)并抑制TIR。消逝波区域的深度可能因入射光的波长、入射光的角度以及前片和介质的折射指数而变化。入射光可能会被电泳移动的粒子吸收，从而产生观察者观察到的暗态。在这类情况下，显示器表面可能向观察者显示深色或黑色。当使粒子移动离开消逝波区域(例如，通过反向偏压)时，光可能以TIR方式反射。这会在一个或多个像素处产生观察者可以观察到的白色态或亮态。像素电极阵列可用于驱动粒子进入或离开消逝波区域，以形成白色态和黑色态的组合。这可用于产生图像或向观察者传达信息。基于TIR的显示器的现有技术中的前片可以包括在朝向较低折射率介质和电泳移动粒子的内侧上的多个较高折射率的密集的凸出的结构或突起(即，朝向远离观察者的前片的表面)。凸出的突起可以是半球形。可以使用其他形状。凸出的突起可以具有圆形对称性。图1示出了传统的基于TIR的显示器100。图示显示器100具有透明前片102，透明前片102的外表面104朝向观察者106。显示器100还包括有单独的半球突起110的多个108、后支撑片112、该多个半球突起108表面上的透明前电极114以及后电极116的层。后电极116可包括电极的无源矩阵阵列、薄膜晶体管(TFT)阵列或电极的直接驱动阵列。电极的后阵列可以形成在像素阵列中，其中每个像素可以由TFT驱动。图1还示出了低折射率流体118，该低折射率流体118设置在突起108的表面和后支撑片112之间形成的空腔或间隙120内。流体118包含多个吸光的电泳移动粒子122。显示器100还可包括能够在空腔120上产生偏压的电压源124。显示器100还可包括在前电极114上或后电极116上或前电极和后电极两者上的一个或多个介电层126、128，以及滤色层130。滤色层130也可以位于片102和突起110之间。在一些情况下，显示器100还可包括位于片102的外表面或层130上的定向前灯系统(可选)。当使粒子122向前电极114电泳移动并进入消逝波区域时，粒子可能抑制TIR。这显示在虚线132的右侧并且通过被粒子114吸收的入射光线134和136示出。显示器的该区域(例如在像素处)可向观察者106显示暗态。当使粒子向后电极116(如虚线132的左侧所示)移动远离前片102和消逝波区域时，入射光线可在半球形阵列108上的电极126的表面和介质118的界面处完全内部反射。这通过入射光线138体现，入射光线138完全内部反射，并作为反射光线140朝向观察者106离开显示器。显示器像素向观察者显示白色或亮色。传统的基于TIR的图像显示器100还可以包括横壁142。横壁142可包括介电层144。传统的基于TIR的图像显示器100还可包括前灯系统146。前灯系统146可包括光源148和波导150。基于TIR的图像显示器中的光学状态可以通过电泳移动粒子进入和离开在高折射率的凸出的突起和低折射率介质的界面处的消逝波区域的移动来调制。可通过采用脉冲宽度调制、电压调制或其组合的驱动方法来控制粒子的移动。这些驱动方法也可用于保持图像状态。附图说明本公开的这些和其他实施例将参考以下示例性和非限制性示图来讨论，其中相同的元件编号相同，并且其中：图1示意性地示出了传统的基于TIR的显示器的横截面；图2是基于PWM的波形的示例；图3A示意性地示出了利用电压调制来驱动基于TIR的图像显示器的波形的示例；图3B示意性地示出了利用电压调制来驱动基于TIR的图像显示器的波形的示例；图4以图形方式示出了不同幅度和脉冲宽度的驱动波形；以及图5示出了根据本公开一个实施例的可与TIR显示器一起使用的示例性控制器。具体实施方式在下面的描述中阐述了具体细节，以便向本领域技术人员提供更透彻的理解。但是，众所周知的元件可能没有详细地示出或描述，以免不必要地混淆本公开。因此，说明书和附图应视为说明性的，而不是限制性的或排他性的。本公开通常涉及基于TIR的图像显示器中的改进性能。根据本公开的某些实施例，可以用脉冲宽度调制(PWM)方法来施加适当的波形。在示例性实施例中，可以使用电压调制(VM)来施加适当的波形。在其它实施例中，可以使用PWM和VM的组合来驱动基于TIR的图像显示器。在示例性实施例中，波形可以大致为直流(DC)平衡的(应该知道，直流平衡显示器在波形中平均幅度约为零。直流平衡显示器基本防止在显示器内的位置上积聚电荷)。在某些实施例中，所施加的波形包括特定持续时间内的至少一个电压。所施加电压的大小和持续时间可设计为在驱动波形的持续时间内移动一定量的电荷并保持该电荷的位置。本文所描述的方法可应用于控制在基于TIR的图像显示器中的电泳移动粒子进入和离开消逝波区域的移动，以形成暗态、白色态或中间灰色态。PWM是一种数字信号。PWM包括固定频率，其中电压可为“开启”或“关闭”。在示例性实施例中，该频本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.控制电泳移动粒子在TIR显示器的前电极和后电极之间插入的介质中移动的方法，所述前电极具有多个半球形突起，所述方法包括：/n施加第一驱动电压，使电泳移动粒子在第一持续时间内从前电极向后电极移动；/n在第二持续时间内保持第一驱动电压；/n施加第二驱动电压，使电泳可移动粒子在第三持续时间内从后电极向前电极移动；/n在第四持续时间内保持第三驱动电压；/n其中，施加第一驱动电压和第二驱动电压的步骤使得电泳移动粒子在基于TIR的显示器中移动进入和离开消逝波区域。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170516 US 62/506,7731.控制电泳移动粒子在TIR显示器的前电极和后电极之间插入的介质中移动的方法，所述前电极具有多个半球形突起，所述方法包括：
施加第一驱动电压，使电泳移动粒子在第一持续时间内从前电极向后电极移动；
在第二持续时间内保持第一驱动电压；
施加第二驱动电压，使电泳可移动粒子在第三持续时间内从后电极向前电极移动；
在第四持续时间内保持第三驱动电压；
其中，施加第一驱动电压和第二驱动电压的步骤使得电泳移动粒子在基于TIR的显示器中移动进入和离开消逝波区域。


2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一驱动电压在大约-15V至15V的范围内，并且其中所述第二电压在大约15V至-15V的范围内。


3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第二持续时间大致长于所述第四持续时间。


4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第二持续时间大致等于所述第四持续时间。


5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第二持续时间大致短于所述第四持续时间。


6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述消逝波区域限定了邻近多个凸出的突起的区域。


7.根据权利要求1所述的方法，其中，施加第二驱动电压的步骤还包括：使所述电泳移动粒子从所述后电极向所述前电极移动，并且通过所述电泳移动粒子基本吸收在所述消逝波区域处的入射光线。


8.根据权利要求1所述的方法，其中，施加第一驱动电压的步骤还包括使电泳移动粒子从所述前电极向所述后电极移动，并且使入射光线在所述消逝波区域处基本被反射。


9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述入射光线在相应的凸出的突起处基本被反射。

【专利技术属性】
技术研发人员：T·约翰逊，G·贝勒斯，V·波鲁什，P·T·卡兹莱斯，
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