用于具有介电层的反射图像显示器的装置和方法制造方法及图纸

基于半回归反射的全内反射的图像显示器可以配备有至少一个介电层。该至少一个介电层可以沉积在前电极层、后电极层或像素壁中的一个或多个上。这可以导致显示器具有增强的亮度、改进的电泳粒子响应性、在电泳介质存在下改进的灰度和化学稳定性，以及改进的对高电场和高温的耐受性。在一个实施例中，基于全内反射的图像显示器包括由以下一种或多种方法形成的介电层：分子层沉积、原子层沉积、化学气相沉积、等离子体增强化学气相沉积、旋涂或狭缝模具涂覆。在另一个实施例中，基于全内反射的图像显示器包括至少一个介电层和至少一个表面改性层。面改性层。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于具有介电层的反射图像显示器的装置和方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本公开要求于2018年4月25日提交的序列号62/662,727(标题为“用于具有介电层的反射图像显示器的装置和方法”)的美国临时申请的优先权，其说明书的全部内容通过引用并入本文中。


[0003]本公开针对一种用于反射图像显示器的装置。在一个实施例中，本公开涉及一种反射图像显示器，其包括位于至少一个电极的表面上的介电层，该介电层由以下一种或多种方法形成：原子层沉积、等离子体增强原子层沉积、空间原子层沉积、化学气相沉积、等离子体增强化学气相沉积、分子气相沉积、溶胶-凝胶沉积、物理气相沉积、溅射、旋涂或狭缝模具涂覆。

技术介绍

[0004]介电材料广泛用于各种各样的工业应用中。介电涂层通常具有例如对高温、辐射、氧化降解以及磨损、摩擦和其它各种形式的物理磨损的抗性。另外，介电涂层通常提供对溶剂和其它化学品的抗性，同时表现出优异的电绝缘性能。介电涂层可以具有可以通过改变沉积条件来控制的各种表面化学物质。介电化合物可以是有机或无机类型。一些更常见的无机介电材料是集成芯片中常用的氮化硅和二氧化硅。有机介电材料通常是聚合物，例如聚酰亚胺、含氟聚合物、聚降冰片烯和缺乏极性基团的烃基聚合物。介电材料可以用于结合不同材料的特性以形成具有所期望特性的混合材料的多层系统中。
[0005]介电材料可以用于基于全内反射(total internal reflection，TIR)的图像显示器中。现有技术的基于全内反射(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板。前板和流体可以具有不同的折射率，其可以由临界角θ
c
表征。临界角表征透明前板的表面(具有折射率η1)和低折射率流体(具有折射率η3)之间的界面。以小于θ
c
的角度入射到界面上的光线可以透射通过界面。以大于θ
c
的角度入射到界面上的光线可以在界面处经历TIR。TIR界面处首选小的临界角(例如，小于约50
°
)，因为这提供了可能发生TIR的较大角度范围。谨慎的做法是使流体介质的折射率(η3)尽可能小，并且使透明前板由折射率(η1)尽可能大的材料构成。临界角θ
c
由以下等式(等式1)计算：
[0006][0007]现有技术的基于TIR的反射图像显示器进一步包括电泳移动的光吸收粒子。电泳移动粒子响应于两个相对电极之间的偏压而移动。当粒子通过偏压源移动到前板的表面时，它们可以进入隐失波区域(约1微米的深度)并且破坏TIR。隐失波区域深度可能由于例如入射光的波长、入射光的角度以及前板和介质的折射率等因素而变化。入射光可以被电泳移动粒子吸收以创建观察者观察到的暗态。在此类条件下，显示表面可以对观察者呈现暗色、黑色或由粒子呈现的任何颜色。当粒子被移出隐失波区域(例如，通过反向偏压)时，
光可以被TIR反射。这创建了观察者可以观察到的白色或明态。像素化电极阵列可以用于驱动粒子进入和离开隐失波区域以形成白色和暗态的组合。这可以用于创建图像或向观察者传达信息。
[0008]现有技术的基于TIR的显示器中的前板通常包括在面向较低折射率介质的内侧上的多个较高折射率紧密堆积凸形结构和电泳移动粒子(即，背离观察者的前板的表面)。凸形结构可以是半球形的，但是也可以使用其它形状。凸形结构可以具有圆形对称性。图1A中示出了现有技术的基于TIR的显示器100。显示器100展示具有透明前板102，其外部表面104面向观察者106。显示器100进一步包括单个半球形突起110的多个108层、后支撑板112、在多个半球形突起108的表面上的透明前电极114和后电极116。后电极116可以包括电极的无源矩阵阵列、薄膜晶体管(thin film transistor，TFT)阵列或直接驱动电极阵列。电极的后阵列可以形成在像素阵列中。图1A还展示了低折射率流体118，其被设置在形成在突起108的表面和后支撑板112之间的空腔或间隙120内。流体118包含多个光吸收电泳移动粒子122。显示器100可以进一步包括能够在空腔120上创建偏压的电压源124。显示器100可以进一步包括在前电极114或后电极116上或在前电极和后电极两者上的一个或多个介电层126、128，以及滤色器层130。在图1中，滤色器层130位于板102与凸形突起层108之间。滤色器层130也可以位于面向观察者106的板102的外表面104上。在显示器的前表面上方添加滤色器阵列(color filter array，CFA)层是将黑白反射显示器转换成全色显示器的常规方法。
[0009]滤色器层通常包括一个或多个子像素滤色器。子像素滤色器可以包括红、绿、蓝、白、黑、清、青、品红或黄中的一种或多种颜色。子像素滤色器通常被分组为两种或更多种颜色，并且以可重复的图案布置。可重复图案构成像素，例如，RGB(红-绿-蓝)子像素或RGBW(红-绿-蓝-白)子像素。处于说明的目的，图1A中的现有技术显示器100的一部分包括滤色器层130，还包括红色子像素滤色器132、绿色子像素滤色器134和蓝色子像素滤色器136。可以使用其它子像素滤色器组合。
[0010]当粒子122朝前电极114电泳移动并且进入隐失波区域时，它们可以抑制TIR。这在虚线138的右侧展示，并且通过入射光线140和142被粒子122吸收以说明。显示器的此区域，例如在像素处，对于观察者106可以表现为暗色的、彩色的或灰色的状态。
[0011]当粒子从前板102移开并从倏逝波区域朝向后电极116移开时(如虚线138的左侧所展示)，入射光线可以在凸形突起阵列108和介质118上的介电层126的表面的界面处被全内反射。这由入射光线144表示，所述入射光线被全内反射并且朝向观察者106离开显示器，作为反射光线146。显示像素可以对观察者呈现白色、明亮、彩色或灰色。
[0012]常规的基于TIR的显示器100可以进一步包括将前板102桥接到后板112的侧壁148。侧壁可以包括至少一个介电层150。显示器100可以进一步包括定向前灯系统152。前灯系统152可以包括光源154和波导156。
[0013]图1B示意性地示出了常规的基于TIR的显示器的一部分的横截面，其展示了倏逝波区域的近似位置。图1B中的图180是图1A中的图100的一部分的近视图。倏逝波区域182位于介电层126和介质118的界面处。此位置在图180中示出，其中倏逝波区域182大概位于虚线184与介电层126之间。应当注意，倏逝波区域182是说明，并且其深度或范围可以根据显示器的设计和所使用的构造材料而变化。倏逝波通常与突起108的层的表面共形。倏逝波区
域的深度约为1微米，如前所述。
[0014]图1C示意性地示出了凸形突起的板的俯视图。图1C中的视图向下看到板102的表面104。这是图1A-B中的观察者106的视图。凸形突起110布置在板102的相对侧上的层108中，并且被描绘为代表被布置成紧密堆积阵本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种形成全内反射TIR显示器的方法，所述方法包括：形成具有多个凸形突起的透明前板；在所述透明前板上方共形地形成前电极；在所述前电极上方共形地形成种子层，所述种子层具有约0.5-100nm的基本上均匀的厚度；在所述种子层上方共形地形成介电层，所述介电层具有在约1-20nm范围内的基本上均匀的厚度；以及形成靠近所述介电层的后电极；其中所述后电极和所述介电层在其间形成间隙。2.根据权利要求1所述的方法，其中至少一个凸形突起限定半球形突起。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述种子层包括氧化铝AlO
x
，其中x在约1与3之间，并且其中所述种子层包括约1-10nm的厚度。4.根据权利要求1所述的方法，其中所述前电极包括氧化铟锡ITO。5.根据权利要求1所述的方法，其中所述前电极包括一个或多个无机介电层、一个或多个有机介电层，或一个或多个无机介电层和一个或多个有机介电层的组合。6.根据权利要求1所述的方法，其中在所述种子层上方形成介电层的步骤进一步包括：形成包括厚度至少为约0.05nm的SiO2的介电层。7.根据权利要求1所述的方法，其中在所述种子层上方形成介电层的所述步骤进一步包括：形成厚度为约一个原子层的SiO2介电层。8.根据权利要求1所述的方法，其中所述种子层包括厚度高达约10nm的AlO
x
，并且其中所述介电层包括厚度高达20nm的SiO2。9.根据权利要求1所述的方法，其中所述介电层包括Si3N4、SiO2、SiN、SiN
x
、SiON、AlO
x
、Al2O3或陶瓷中的一种或多种，其中x在约1与3之间。10.根据权利要求1所述的方法，其中形成介电层的步骤进一步包括以下之一：原子层沉积ALD、等离子体增强原子层沉积PEALD、原子层外延ALE、原子层生长ALG、分子层外延MLE、分子分层ML、原子层CVD ...

【专利技术属性】
技术研发人员：米切尔，
申请(专利权)人：协和香港国际教育有限公司，
类型：发明
国别省市：