通过添加子像素滤色器阵列(color filter array，CFA)，可以在基于TIR的图像显示器中实现颜色。可以通过调整CFA中的子像素滤色器的尺寸、形状、布置和颜色来增强颜色。包括像素的CFA进一步包括一个至四个或更多个不同的重复子像素滤色器，该CFA可以能够产生宽色域的可显示颜色。子像素可以布置在重复单元中，其中重复单元内的子像素可以映射到一个或多个像素。可以在驱动基于TIR的显示器期间使用子像素渲染。子像素渲染使用逻辑动态像素，其中取决于所显示的图像，可以在一个或多个像素中使用单个子像素。用单个子像素。用单个子像素。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于基于TIR的图像显示器的滤色器阵列
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本公开要求于2018年7月3日提交的序列号62/693,449(标题为“用于基于TIR的图像显示器的滤色器阵列”)的美国临时申请的优先权，其说明书以其整体并入本文。
[0003]所公开的实施例总体上涉及反射式图像显示器。在一个实施例中，本公开涉及一种全内反射(totally internally reflective，TIR)图像显示器，该显示器包括多个形状相关的凸形突起和滤色器阵列(color filter array，CFA)。
技术介绍
[0004]现有技术的基于全内反射(total internal reflection，TIR)的显示器尤其包括与低折射率流体接触的高折射率前板。前板和流体可以具有不同的折射率，该折射率可以由临界角9
C
表征。临界角表征透明前板的表面(具有折射率ηi)与低折射率流体(具有折射率r\i)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。在TIR界面处优选小临界角(例如，小于约50
°
)，因为这提供了可能发生TIR的大角度范围。谨慎的做法可以是，使流体介质的折射率(1/3)优选地尽可能小，并且使透明前板由具有优选地尽可能大的折射率(η1)的材料构成。临界角θ
C
通过以下等式(等式1)来计算：
[0005][0006]现有技术的基于TIR的反射式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。当颗粒由偏压源朝向前板的表面移动时，它们可以进入倏逝波区域(深度可达约1微米)并作用于(frustrate)TIR。倏逝波区域的深度可能由于诸如入射光的波长、入射光的角度以及前板和介质的折射率等变量而变化。入射光可以被电泳移动粒子吸收，以产生观看者所观察到的黑暗、灰色或着色状态。这些状态可能取决于颗粒的数目和它们在倏逝波区域内的位置。黑暗或着色状态可以是颗粒的颜色。在此类条件下，显示器表面对于观看者可能呈现为黑暗或黑色。当颗粒(例如，通过反向偏压)移离并移出倏逝波区域时，光可以被TIR反射。这产生观看者可以观察到的白色、明亮、着色或灰色状态。明亮或着色状态可以是入射光或滤色器的颜色。像素化电极的阵列可以用于驱动颗粒进入和离开各个像素处的倏逝波区域，以形成白色、黑色和着色状态的组合，诸如在滤色器的表面附近。白色、黑色和着色状态的组合可以用于产生图像或向观看者传送信息。
[0007]现有技术的基于TIR的显示器中的前板通常包括在面向低折射率介质和电泳移动粒子的内侧(即，前板的背离观看者的表面)上的多个高折射率密堆积凸形结构。凸形结构可以是半球形的，但是也可以使用其它形状。图1A中示出了现有技术的基于TIR的显示器100。所示显示器100具有透明前板102，其外部表面104面向观察者106。显示器100还包括多
个(108)凸形突起110的层、后支承件板112、多个(108)单独凸形突起110表面上的透明前电极114和后电极116。后电极116可以包括无源矩阵电极阵列、薄膜晶体管(thin film transistor，TFT)阵列或直接驱动电极阵列。后电极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1A还示出了低折射率流体118，其置于空腔或间隙120内，该空腔或间隙形成于突起108的表面和后支承件板112之间。流体118含有光吸收电泳移动粒子122。显示器100进一步包括偏压源124，该偏压源能够在空腔120上产生偏压。显示器100可以进一步包括一个或多个介电层126、128以及滤色器层130，该一个或多个介电层位于前电极114或后电极116上，或者位于前电极和后电极二者上。在显示器的前表面上方添加滤色器阵列(color filter array，CFA)层是一种将黑白反射式显示器转换为全色显示器的方法。
[0008]传统的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色、绿色、蓝色、白色、黑色、清色(clear)、青色、品红色或黄色中的一种或多种颜色。子像素滤色器通常分组成两种或更多种颜色，并且以可重复图案排列。可重复图案构成像素，诸如例如，传统显示器中的RGB(红色-绿色-蓝色)子像素或RGBW(红色-绿色-蓝色-白色)子像素。出于说明性的目的，图1A中的现有技术显示器100的一部分包括滤色器层130，进一步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。
[0009]当颗粒122朝向前电极114电泳移动并移动到倏逝波区域中时，它们可以作用于TIR。这在虚线138的右边示出，并且展示为入射光线140和142被颗粒122吸收。显示器的该区域，诸如在像素处，对于观看者106可以呈现为黑暗、着色或灰色状态。
[0010]当颗粒移离前板102并且朝向后电极116移出倏逝波区域时(如虚线138的左边所示)，入射光线可以在凸形突起阵列108上的介电层126的表面与介质118的界面处被全内反射。这由入射光线144表示，该入射光线被全内反射并作为反射光线146朝向观看者106离开显示器。显示器像素可以对观看者呈现白色、明亮、着色或灰色。
[0011]现有技术的基于TIR的显示器100可以进一步包括侧壁148，该侧壁将前板102桥接到后板112。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光系统152。前光系统152可以包括光源154和波导156。
[0012]图1B示意性地示出了现有技术的基于TIR的显示器的一部分的横截面，其示出了倏逝波区域的近似位置。图1B中的附图180是图1A中的附图100的一部分的特写视图。倏逝波区域位于介电层126与介质118的界面处。该位置展示在附图180中，其中倏逝波区域182位于虚线184与介电层126之间。倏逝波通常与突起层108的表面共形。如前所述，倏逝波区域的深度约为1微米。
[0013]图1C示意性地示出了凸形突起的板的平面视图。图1C中的视图向下看到板102的表面104。这是图1A至图1B中的观看者106的视图。凸形突起110以层108的形式布置在板102的相对侧上，并且被描绘为表示布置成密堆积阵列的半球的虚线圆圈。凸形突起110的其它布置也是可能的。排列突起110可以布置成不密堆积的行。
附图说明
[0014]将参考以下示例性且非限制性的说明来讨论本公开的这些和其他实施例，其中类似的元件被类似地编号，并且其中：
[0015]图1A示意性地示出了现有技术的基于TIR的显示器的一部分的横截面；
[0016]图1B示意性地示出了现有技术的基于TIR的显示器的一部分的横截面，其示出了倏逝波区域的近似位置；
[0017]图1C示意性地示出了凸形突起的板的平面视图；
[001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】1.一种全内反射TIR显示器，包括：透明前板，具有第一表面和第二表面；多个凸形突起，定位在所述透明前板的所述第一表面的上方；多个滤色器子像素，定位在所述透明前板的所述第二表面的上方，每个滤色器定义重复单元的一部分；一个或多个前电极，形成在所述凸形突起的上方；一个或多个后电极，被定位成与所述前电极形成间隙；多个电泳粒子，置于所述间隙中；图像驱动器，被配置成从子像素阵列中动态地选择多个子像素，以形成一个或多个逻辑像素。2.根据权利要求1所述的TIR显示器，其中，动态地选择的子像素中的至少二者在同一列或同一行中彼此不相邻。3.根据权利要求1所述的TIR显示器，其中，逻辑像素的所述动态地选择的子像素在同一列或同一行中彼此相邻。4.根据权利要求1所述的TIR显示器，其中，响应于帧属性、环境条件或用户选择的属性中的至少一者，选择重复单元的子像素。5.根据权利要求1所述的TIR显示器，其中，重复单元的所述子像素中的至少二者具有不同的尺寸。6.根据权利要求1所述的TIR显示器，进一步包括置于两个相邻子像素之间的掩模。7.根据权利要求1所述的TIR显示器，其中，所述图像驱动器被配置成从一个或多个重复单元中动态地选择第一多个子像素，以形成图像的第一帧的第一逻辑像素，并且从一个或多个重复单元中选择第二多个子像素，以形成第二逻辑像素以显示所述图像的第二帧。8.根据权利要求7所述的TIR显示器，其中，第一逻辑像素和第二逻辑像素共享至少一个子像素。9.根据权利要求7所述的TIR显示器，其中，第一逻辑像素和第二逻辑像素不共享子像素。10.根据权利要求1所述的TIR显示器，其中，使用子像素渲染来驱动所述显示器。11.一种全内反射TIR显示器，包括：子像素阵列，所述阵列中的每个子像素进一步包括顶部电极、底部电极、多个电泳粒子和滤色器，所述顶部电极置于一个或多个凸形突起上方，所述底部电极与所述顶部电极分离以在它们之间形成间隙，并且所述多个电泳粒子置于所述间隙中；处理电路；存储器电路，所述存储器电路与所述处理电路进行通信，所述存储器电路进一步包括指令以引导所述处理电路从所述子像素阵列中动态地选择多个子像素，以形成逻辑像素；其中所述逻辑像素中的所述子像素选自不连续的子像素组。12.根据权利要求11所述的TIR显示器，其中，所述存储器所述存储器电路进一步包括指令以引导所述处理电路根据环境条件动态地选择一个或多个子像素，以形成逻辑像素...
【专利技术属性】
技术研发人员：格雷厄姆，
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：
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