混合反射-发射图像显示器制造技术

反射图像显示器使用的功率最小，但在低环境光条件下使用受限。发光图像显示器本质上是反射的，并且在高环境光条件下必须使用显著更多的功率以优化图像质量，这极大地限制了电池寿命。迄今为止，没有一种显示技术能够在所有环境照明条件下提供出色的图像质量。这里描述的实施例涉及受控反射与受控高效发射的有效混合化，以提高显示器的实用性和整体性能。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】混合反射-发射图像显示器本说明书要求于2016年5月23日提交的美国临时申请序列号No.62/340,399的优先权，该专利申请的说明书全部并入本文。
所公开的实施例总体涉及可电子寻址的图像显示器。在一个实施例中，本公开涉及一种包括可电子寻址的反射和发射部件的混合图像显示器。
技术介绍
在传统的电子显示器中，存在两种用于产生图像的基本方法。在每种方法中，图像包括被称为子像素的小区域。在正常观看条件下，子像素理想地看不见地小，通常产生原色，并且以小组排列以形成全色像素。第一种传统的电子显示器类别是发光显示器。子像素中的视觉信息源是可控光发射器，该可控光发射器可以采用可变输出无机或有机发光二极管(LED)的形式。视觉信息源也可以是由具有更恒定输出的光源背光的受控透射光快门和滤色器阵列。在任一种情况下，原色子像素的加法混合产生所需的彩色图像。第二种传统的显示器类别是反射显示器。在该类别中，照明图像源自周围环境。每个子像素的颜色可以由滤色器阵列确定。可以通过控制来自每个子像素的光的反射率来调节亮度，通常借助于光吸收粒子的电泳运动。反射机构可以包括在以有利的方式成形的光学界面处的反射表面和/或反射粒子和/或全内反射(TIR)。虽然产生电子图像的两种基本的传统方法在许多情况下都可以很好地发挥作用，但它们各自包含根本且不同的限制。在发光显示器的情况下，存在两个基本挑战。首先，发光显示器需要电力来产生发射的光。所需的电力可能导致缺点。对于在功率要求显著降低电池寿命的明亮的周围环境中的便携式显示设备尤其如此。这可能导致室外标牌应用的高能耗和运营成本。其次，发光显示器本质上是非常反光的。因此，在要显示为黑色的显示器的区域中，控制器只能停止发光而不是反射。结果，由于环境光的这种固有反射，表面不会显示出黑色。通常，这种问题通过减少环境光反射的光吸收机制得到改善。遗憾的是，这也降低了来自显示器的光发射效率。在反射图像显示的情况下，存在两个不同的问题。首先，电子反射显示器不是最佳反射的。在它们最明亮的状态下，它们看起来不像白纸一样白，用户可能会觉得不具吸引力(在明亮的户外照明条件下这可能不太成为问题，但在正常的室内照明中这是一个问题)。其次，它们在黑暗中和没有环境光的情况下不是可读的。对于印刷在纸上的传统图像也是如此，但对于电子显示器，客户希望在黑暗中可以使用的显示器。这些限制对于传统显示器来说是常见的，并且尚未被同时克服。出于这个原因，发射显示器通常能够满足一些应用，而其它应用使用反射显示器。然而，迄今为止，没有一种显示技术能够在所有情况下提供出色的图像质量。公开的实施例克服了这些缺点。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，其中相同的元件以相似的方式编号，并且其中：图1A示意性地示出了根据本公开的一个实施例的混合反射-发射图像显示器的横截面；图1B示意性地示出了根据本公开的一个实施例的混合反射-发射图像显示器的俯视图；图2A示意性地示出了根据本公开的一个实施例的反射环境光的混合反射-发射图像显示器的像素的横截面；图2B示意性地示出了根据本公开的一个实施例的发射绿光的混合反射-发射图像显示器的像素的横截面；图3示意性地示出了根据本公开的一个实施例的混合反射-发射显示器的一部分的俯视图；图4示意性地示出了用于实施本公开的实施例的示例性系统；图5A示出了显示照度的范围，显示照度取决于图像显示器显示明亮饱和的彩色图像所需的环境照度；图5B示出了反射显示器如何不能达到如图5A所示的期望的性能范围；图5C示出了传统的发射显示器在环境照明中的性能；并且图5D示出了本文描述的反射-发射显示器的实施例的性能。具体实施方式贯穿以下描述，阐述了具体细节以便为本领域技术人员提供更透彻的理解。然而，可能未详细示出或描述众所周知的元件以避免不必要地模糊本公开。因此，说明书和附图应被视为说明性的而非限制性或排他性的。在一个实施例中，示例性显示器提供受控反射与受控高效发射的高效混合化。在反射显示元件的关键特征与发光显示元件的关键特征协同重叠的意义上，本文所述的混合化技术可以是高度协同的。这可以极大地改善显示器的实用性和整体性能。如上所述，所公开的实施例总体涉及混合反射和发射图像显示器。根据某些实施例，将反射显示器与发射显示器组合可以导致在室内和室外条件下能够实现单色、黑白或全色和高分辨率的降低功耗的混合显示器。在某些实施例中，包括凸形突起阵列的前板可以与光发射器阵列组合。在示例性实施例中，光发射器是LED。在某些其它实施例中，包括凸形突起阵列的前板可以与LED阵列和嵌入式传感器技术以及图像控制系统组合。在某些实施例中，包括凸形突起阵列的前板可以与无机LED、有机发光二极管(OLED)、聚合物发光二极管(PLED)、微LED或量子点的阵列以及进一步包括电泳粒子的介质组合。在某些其它实施例中，混合显示器可以包括前板，该前板包括：凸形突起阵列；LED、OLED或微LED阵列；包括电泳移动粒子的介质；滤色器阵列；环境光传感器和用于全色反射和发射显示器的图像控制系统。在示例性实施例中，凸形突起的阵列具有在约1.4至1.9范围内的折射率，并且包含电泳粒子或电润湿流体的介质可以具有在约1至1.5范围内的折射率。电泳移动粒子可以用作反射控制机构。具有可控亮度的光发射器包括具有高度饱和的色度或饱和度的光源，以补充由于使用合理水平的反射率所需的较高透射滤色器而产生的弱色饱和度。环境光传感器和图像控制系统考虑环境光水平，以便在最小化电力使用的同时优化图像质量。图像控制系统通过仅在通过使用反射光和反射控制不能实现期望颜色的情况下采用光发射器来进一步最小化电力的使用。可以逐个像素地分析由显示器产生的图像，以确保其同时实现最高效和最佳(最饱和/多彩)的图像。适当的图像控制器识别每个子像素的期望的图像特性，并将正确的控制信号施加到每个子像素的发光部件控制和反射部件控制，以在整个图像中实现所需精度和色彩饱和度。图1A示意性地示出了根据本公开的一个实施例的混合反射-发射图像显示器的横截面。图1A中的混合显示器实施例100可以包括透明前板102，该透明前板的外表面104面向观看者106。透明前板102还可以包括在向内侧上的至少一个凸形突起108。虽然示出了突起，但是在其它示例性实施例中，向内表面可以是基本平坦的。透明前板102可以包括在向内侧上布置成层的多个突起110。突起可以具有至少约0.5微米的直径。在一些实施例中，突起的直径可以在约0.5-5000微米的范围内。在其它实施例中，突起的直径可以在约0.5-500微米的范围内。在其它实施例中，突起的直径可以在约0.5-100微米的范围内。突起可以具有至少约0.5微米的高度。在一些实施例中，突起的高度可以在约0.5-5000微米的范围内。在其它实施例中，突起的高度可以在约0.5-500微米的范围内。在其它实施例中，突起的高度可以在约0.5-100微米的范围内。在某些实施例中，突起可以包括折射率在约1.4至2.2的范围内的材料。在某些其它实施例中，高折射率突起可以包括折射率为约1.4至约1.9的材料。在另外其它实施例中，高折射率突起可以包括折射率为约1.6至约1.9的材料。在一些实施例中，前板10本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种全内反射(TIR)显示器，包括：透明前板，所述透明前板具有顶表面和底表面，所述底表面由多个突起限定；与所述透明前板相关的前电极；后支撑件，所述后支撑件用于在所述后电极与所述透明前板之间形成空腔，所述空腔被构造成接收一个或多个电泳移动粒子，所述一个或多个电泳移动粒子响应于施加到所述前电极和所述后电极上的偏压而移动；多个光发射器，所述多个光发射器位于所述空腔中，所述多个光发射器中的至少一个被配置成朝着所述多个突起中的至少一个引导光线通过所述空腔。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.05.23 US 62/340,3991.一种全内反射(TIR)显示器，包括：透明前板，所述透明前板具有顶表面和底表面，所述底表面由多个突起限定；与所述透明前板相关的前电极；后支撑件，所述后支撑件用于在所述后电极与所述透明前板之间形成空腔，所述空腔被构造成接收一个或多个电泳移动粒子，所述一个或多个电泳移动粒子响应于施加到所述前电极和所述后电极上的偏压而移动；多个光发射器，所述多个光发射器位于所述空腔中，所述多个光发射器中的至少一个被配置成朝着所述多个突起中的至少一个引导光线通过所述空腔。2.根据权利要求1所述的TIR显示器，其中，所述多个突起中的至少一个限定半球形突起。3.根据权利要求1所述的TIR显示器，其中，所述后支撑件还包括后电极。4.根据权利要求1所述的TIR显示器，其中，所述空腔被配置成接收透明介质。5.根据权利要求1所述的TIR显示器，其中，所述多个光发射器形成在所述后支撑件上方。6.根据权利要求1所述的TIR显示器，其中，所述多个光发射器与所述后支撑件集成在一起。7.根据权利要求1所述的TIR显示器，还包括传感器，所述传感器适于检测环境光，从而调节从至少一个光发射器发射的光的亮度。8.根据权利要求1所述的TIR显示器，还包括偏压源，所述偏压源可与所述前电极或所述后电极中的一个或多个接合，以在所述空腔中形成电磁场。9.根据权利要求8所述的TIR显示器，还包括被配置成控制所述偏压源从而在所述空腔中提供所述电磁场的处理器电路和存储器电路。10.根据权利要求1所述的TIR显示器，还包括覆盖所述顶电极或所述后电极中的一个或多个的介电层。11.根据权利要求1所述的TIR显示器，还包括图像控制系统，其中所述图像控制系统被配置成：(1)逐个像素地确定所显示的图像是否提供所述图像的高效或最佳显示，(2)识别每个子像素的所需图像特征，并且(3)向每个子像素的发光分量控制和反射分量控制中的至少一个施加校正控制信号，以在整个图像中实现所需的精度和色彩饱和度。12.一种像素阵列显示器，包括：透明前板，所述透明前板具有顶表面和底表面，所述透明前板的底表面具有多个突起，每个突起限定像素阵列中的像素；后支撑件，所述后支撑件用于在所述后电极与所述透明前板之间形成空腔，所述空腔被构造成接收响应于施加的偏压而移动的一个或多个电泳移动粒子；位于所述空腔中的多个光发射器，所述多个光发射器中的每一个对应于所述多个突起中的一个并且被配置成朝着相应的突起引导光线通过所述空腔。13.根据权利要求12所述的显示器，还包括与所述透明前板相关联的前电极。14.根据权利要求12所述的显示器，其中，所述多个光发射器中的至少一个基本上与所述对应的突起的顶点对齐。15.根据权利要求12所述的显示器，其中，每个像素还包括滤色器。16.根据权利要求15所述的显示器，其中，所述多个像素中的至少一个包括发射与所述滤光器颜色基本上相同颜色的光线的发射器。17.根据权利要求12所述的显示器，其中，所述后支撑件还包括后电极。18.根据权利要求12所述的显示器，其中，所述后支撑件还包括与所述光发射器中的每一个对应的多个后电极。19.根据权利要求12所述的显示器，其中，所述空腔被配置成接收透明介质。20.根据权利要求12所述的显示器，还包括传感器，所述传感器适于检测环境光，从而调节从至少一个光发射器发射的光的亮度。21.根据权利要求12所述的显示器，还包括：传感器，所述传感器适于检测环境光，从而调节从至少一个光发射器以及与所述光发射器对应的滤色器发射的光的亮度。22.根据权利要求19所述的显示器，还包括偏压源，所述偏压源可与对应于一个像素的所述前电极或所述后电极中的一个或多个接合，从而在所述前电极或所述后电极...

【专利技术属性】
技术研发人员：洛恩·怀特黑德，罗伯特·J·弗莱明，
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