多电极全内反射图像显示制造技术

常见的全内反射图像显示器由单一电荷的移动粒子组成，并且能够显示具有两种不同的光学状态的信息。本文描述的反射图像显示器实施例包括与多电极阵列组合的具有不同电荷状态和光学特性的粒子。这可以允许显示具有至少三种不同的光学状态的信息。

Multi electrode total internal reflection image display

A common internal reflection image display consisting of a single electrically charged moving particle and capable of displaying information about two different optical states. Embodiments of the reflected image display described herein include particles having different charge states and optical characteristics in combination with a multi electrode array. This permits the display of information with at least three different optical states.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】多电极全内反射图像显示本申请要求于2015年2月12日提交的美国临时申请No.62/115,361的申请日权益，其全部内容通过引用并入本文。
本公开是针对基于全内反射的图像显示的方法和装置。具体地，本公开的实施例涉及能够利用多电极设计来显示包括至少三种不同的颜色状态的图像的反射式图像显示器。
技术介绍
传统的单粒子全内反射(TIR)图像显示器中的光调制是在对电泳介质施加电压的作用下，将多个光吸收电泳移动粒子移入和移出在前片包括凸形突起的表面处的隐失波区域来控制的。粒子可以具有正电荷或负电荷(具有单一的光学特性)。在粒子被吸引到隐失波区域时，可以形成显示器的第一光学状态(被称为暗状态)其中入射光线被移动粒子吸收。当粒子移出隐失波区域朝向背电极时，可以显示第二光学状态，其中光线可以被完全内反射以形成明或亮状态。
技术实现思路
本申请描述了双粒子TIR图像显示器，其包括具有不同光学特性和相反电荷极性的多个粒子，能够形成至少三种不同光学状态。通过施加电压偏压以及将多个带正电荷或多个带负电的粒子移动到隐失波区域中来阻止TIR以建立光吸收或暗状态。第三光学状态可以通过将两种多个粒子移出隐失波区域来形成。本公开还描述了多电极显示器结构。具有相反电荷极性和不同的光学特征的粒子与多电极显示结构的组合使得TIR图像显示器能够显示本文所述的具有多种颜色的图像。附图说明将参考以下示例性和非限制性说明来讨论本公开的这些和其它实施例，其中类似的元件被类似地编号，并且其中：图1A示意性地示出了根据本公开的一个实施例在第一光学状态下的包括带相反电荷的粒子和三个电极的全内反射图像显示器的一部分的横截面；图1B示意性地示出了根据本公开的一个实施例在第二光学状态下的包括带相反电荷的粒子和三个电极的全内反射图像显示的一部分的横截面；图1C示意性地示出了根据本公开的一个实施例在第三光学状态下的包括带相反电荷的粒子和三个电极的全内反射图像显示器的一部分的横截面。图2A示意性地示出了根据本公开的一个实施例在第一光学状态下的包括带相反电荷的粒子和交错的后电极的全内反射图像显示器的一部分的横截面；图2B示意性地示出了根据本公开的一个实施例在第二光学状态下的包括带相反电荷的粒子和交错的后电极的全内反射图像显示器的一部分的横截面；图2C示意性地示出了根据本公开的一个实施例在第三光学状态下的包括带相反电荷的粒子和交错的后电极的全内反射图像显示器的一部分的横截面；图3A示意性地示出了根据本公开的一个实施例在第一光学状态下的包括带相反电荷的粒子、交错的后电极和反射层的全内反射图像显示器的一部分的横截面；图3B示意性地示出了根据本公开的一个实施例在第二光学状态下的包括带相反电荷的粒子、交错的后电极和反射层的全内反射图像显示器的一部分的横截面；图3C示意性地示出了根据本公开的一个实施例在第三光学状态下的包括带相反电荷的粒子、交错的后电极和反射层的全内反射图像显示器的一部分的横截面；图4示意性地示出了用于实现本公开的实施例的示例性系统。具体实施方式本文提供的示例性实施例描述了能够显示至少三种不同的颜色的全内反射图像显示器。在示例性实施例中，本公开提供了一种基于全内反射的图像显示器，其包括具有不同的电荷极性和颜色的第一和第二多个电泳移动粒子和可以独立控制的三个电极。当第一多个粒子可以移入隐失波区域时，可以显示第一种颜色。当第二多个粒子可以移入隐失波区域时，可以显示第二种颜色。当第一多个粒子和第二多个粒子都从隐失波区域移出时，可以显示第三种颜色。图1A示意性地示出了根据本公开的一个实施例在第一光学状态下的包括带相反电荷的粒子和三个电极的全内反射图像显示器的一部分的横截面。图1A中的显示器100包括透明前片102，其包含在内表面中部分嵌入的多个高折射率透明半球形珠104、在半球形珠的表面上的接地透明前电极层106和后支撑件108。后支撑件108还可以配备有两个后电极110和112(例如具有薄膜晶体管或图案化的电极阵列的形式)以及连接前电极和后电极的电压源(未示出)。可替换地，透明前片102可以用凸形突起来限定连续的高折射率透明片。凸形突起可以是如图1A所示的半球形突起的形状。前片102可以包括聚合物，例如聚碳酸酯。前电极106可以包括透明导电材料，例如氧化铟锡(ITO)、BaytronTM、导电纳米材料、金属纳米线、石墨烯或其他导电碳同素异形体或散布在基本透明的聚合物中的这些材料的组合。后电极110、120可包括导电材料，例如氧化铟锡(ITO)、导电粒子、金属纳米线、BaytronTM、石墨烯或其它导电碳同素异形体或其散布在聚合物中的组合或基于金属的导电材料(例如，铝，金或银)。后电极110、112可以包括薄膜晶体管(TFT)阵列、直接驱动图案化电极阵列或无源矩阵电极阵列中的一种或多种。由前电极106和后电极110、120形成的空腔内可以包含惰性低折射率空气或流体介质114。在示例性实施例中，介质114可以是碳氢化合物。在示例性实施例中，介质114可以是氟化烃或全氟化烃。在示例性实施例中，介质322可以是可向圣保罗的3M公司购得的全氟化的碳氢化合物液体FluorinertTM。介质114还可以包括多个悬浮的光吸收电泳移动粒子116、118。在示例性实施例中，介质114具有比前片102更低的折射率。在前电极106和后电极110、112之间形成的空腔还可以包括间隔(spacer)单元(未示出)，例如珠子，以控制前电极和后电极之间的间隙的大小。间隔单元可以包括玻璃、金属或有机聚合物。移动粒子116包括第一电荷极性和第一光学特性(即颜色)。移动粒子118包括具有相反极性的第二电荷和第二光学特性。粒子116或118可以是任何可见光谱的颜色或颜色的组合以给出特定的明暗度或色调。粒子116、118可以由有机材料、或无机材料、或有机材料和无机材料的组合形成。粒子116、118可以是染料或颜料或其组合。粒子116、118可以是炭黑、金属或金属氧化物中的至少一种。粒子可以具有聚合物涂层。在一个实施例中，图1A中的显示器100中示出的粒子116可以包括正电荷极性，而粒子118包括负电荷极性。显示器100的示例性实施例还包括位于透明前电极106的表面上并被设置在透明前电极106和介质114之间的可选介电层120。图1A示出了在显示器100中的在后电极110、112的表面上的介电层122，使得介电层122被设置在后电极110、112和介质114之间。后电极上的介电层可以是任选的，并且可以取决于后电极的组成。介电层可以被用于保护前电极层106和后电极层110、112中的一者或两者。介电层可以是厚度至少约20纳米的大体均匀、连续和无缺陷的层。介电化合物的类型可以是有机的或无机的。最常见的无机介电材料是通常用于集成芯片的二氧化硅。有机介电材料通常是聚合物，例如聚酰亚胺、含氟聚合物、聚降冰片烯和不含极性基团的基于碳氢化合物的聚合物。在示例性实施例中，介电层包括聚对二甲苯。在另一个实施例中，介电层包含卤代聚对二甲苯。其他无机或有机介电材料或其组合也可用于介电层。介电层可以分别具有至少80纳米的厚度。在示例性实施例中，厚度约为80-200纳米。有利的是，聚对二甲苯具有低介电常数，并且可以制为薄至20本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种显示图像的方法，包括：在透明前片的第一表面处接收一个或多个入射光线，所述前片具有折射率；通过将多个第一电泳移动粒子引导至邻近第一电极的区域并将多个第二电泳移动粒子引导至邻近第二电极和第三电极的区域，来形成第一光学状态；通过将所述多个第二电泳移动粒子引导至邻近所述第一电极的所述区域并将所述多个第一电泳移动粒子引导至邻近所述第二电极和第三电极的所述区域，来形成第二光学状态；以及通过将所述多个第一电泳移动粒子引导至邻近所述第二电极的区域并将所述第二多个电泳移动粒子引导至邻近所述第三电极的区域，来形成第三光学状态。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.02.12 US 62/115,3611.一种显示图像的方法，包括：在透明前片的第一表面处接收一个或多个入射光线，所述前片具有折射率；通过将多个第一电泳移动粒子引导至邻近第一电极的区域并将多个第二电泳移动粒子引导至邻近第二电极和第三电极的区域，来形成第一光学状态；通过将所述多个第二电泳移动粒子引导至邻近所述第一电极的所述区域并将所述多个第一电泳移动粒子引导至邻近所述第二电极和第三电极的所述区域，来形成第二光学状态；以及通过将所述多个第一电泳移动粒子引导至邻近所述第二电极的区域并将所述第二多个电泳移动粒子引导至邻近所述第三电极的区域，来形成第三光学状态。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一光学状态还包括：由所述多个第一电泳移动粒子充分地或选择性地吸收所述一个或多个入射光线，从而呈现所述第一电泳移动粒子的光学特性。3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第二光学状态还包括：由所述多个第二电泳移动粒子充分地或选择性地吸收所述一个或多个入射光线，从而呈现所述第二电泳移动粒子的光学特性。4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第三光学状态还包括：全内反射所述一个或多个入射光线以建立明或亮的光学状态。5.根据权利要求1所述的方法，还包括：在所述透明前片的第一表面处接收所述一个或多个光线，以及在所述透明前片的第二表面处传出所述一个或多个光线，所述第二表面具有多个半球形或凸形突起。6.根据权利要求1所述的方法，还包括：将所述第一电极偏置在第一电压并将所述第二电极和第三电极中的每个电极偏置在第二电压。7.根据权利要求1所述的方法，还包括：将所述第一电极偏置在第一电压，将所述第二电极偏置在第二电压，并将所述第三电极偏置在第三电压。8.根据权利要求1所述的方法，还包括：提供极性基本相反的第二偏压和第三偏压。9.一种多电极显示器设备，包括：透明前片，在所述透明前片的第一表面处接收一个或多个入射光线，所述前片具有折射率；第一电极，所述第一电极被布置为靠近所述前片；后支撑件，所述后支撑件面向所述第一电极并且在与所述第一电极之间形成空腔；第二电极，所述第二电极被布置为邻近所述空腔；第三电极，所述第三电极被布置为邻近所述第二电极和所述空腔；以及控制器，所述控制器与所述第一电极、第二电极和第三电极中的每个电极通信，所述控制器被配置为独立地激活所述第一电极、第二电极或第三电极中的一个或多个，以使得通过所述前片全内反射所述一个或多个入射光线从而从所述腔体中充分排除所述入射光线，或者使得阻止全内反射。10.根据权利要求9所述的显示器，其中，所述第二电极和第三电极被布置为彼此相邻。11.根据权利要求9所述的显示器，其中，所述第二电极和第三电极被布置为交错的电极阵列。12.根据权利要求9所述的显示器，其中，所述多个突起中的至少一个突起限定半球形或凸形突起。13.根据权利要求9所述的显示器，还包括多个第...

【专利技术属性】
技术研发人员：马克·格尔丁，内森·史密斯，罗伯·亨恩鲍尔，
申请(专利权)人：清墨显示股份有限责任公司，莫克专利公司，
类型：发明
国别省市：美国,US