CN101652709B - 反射式显示器以及用于制造这种显示器的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种反射式显示器，该反射式显示器包括衬底以及布置为反射穿过该衬底的入射光的反射层，该反射层例如包含具有电泳悬浮物的微囊，其中将该衬底构造成形成具有反射壁的多个漏斗形突起，利用顶端面向反射层3以及底端与反射层远离面对来定向每个突起。根据这个设计，以足够大反射角反射的光受到突起壁的一次或多次反射。在每次反射时，穿过衬底的光的传播角度降低了壁与反射层的法线之间的角度的两倍。

Description

反射式显示器以及用于制造这种显示器的方法
技术领域
本发明涉及一种包括衬底和布置为反射入射光的反射层的反射式
显示器。
本发明还涉及一种用于制造这种反射式显示器的方法。
背景技术
在例如电泳显示器这样的上述类型的显示器中，如果反射角θs(相对于散射层的法线而言的角度)大于临界角θTIR，那么在反射层所反射的光无法通过衬底而逃逸到空气中。临界角θTIR由arcsin 1/ns给出，其中ns是衬底的折射率。典型地，当无法传播到空气中的光到达衬底-空气界面时，它受到全内反射。这意味着典型地几乎60％的大部分光反射回到显示器中。这在图1中进行了说明。
反射回到显示器中的光被反射层第二次反射，并且再次受到全内反射的光的一小部分被第三次反射，诸如此类。这种反复循环限制了光损失，但是在当前显示器中，由于反射层的漫反射率Rs显著地小于1并且由于衬底上的电极层(ITO)的吸收，而使该处理的效率相当地低。
此外，在两个反向散射事件之间光可朝着远离初始反射位置的方向与显示面相平行地游历过某个距离。对于一百至几百微米的衬底的典型厚度而言，平均游历距离大于典型的大约200微米的像素大小。因此像素所接收到的光的总量取决于相邻像素的状态，即像素的感知亮度取决于相邻像素的状态。这被称为光串扰，并且反复循环效率越高就越可见。
对于诸如E-Ink
Figure G2008800110269D00011
(电子墨水)显示器这样的、利用散布在包含在囊体之中的液体中的反射和吸收型粒子的封装电泳显示器而言，在白色状态下Rs典型地接近70％，并且全白显示(即其中所有相邻像素也处于白色状态)的外部感知的漫反射率Rex仅是大约40％。这最低限度地足以用于单色显示器，但是不足以通过添加滤色器来建造全色显示器。即使彩色像素与白色像素相结合地使用(RGBW方案)，处于全白状态的彩色显示器最多仅具有单色显示器的白色状态的亮度的一半。
对于利用散布在包含在隔室之中的吸收液体中的散射粒子的电泳显示器而言，Rex典型是大约30％，并且甚至单色显示器具有不足够的亮度。
发明内容
本发明的目的是克服这个问题，并且提供具有改善反射率的反射式显示器。
该目的及其他目的是由具有观看侧的反射式显示器实现的，从观看侧起，该显示器依次包括透明衬底和反射层，其特征在于该衬底包括多个漏斗形突起，每个突起包括：底端，该底端具有与衬底相面对的底面区域；顶端，该顶端具有朝着反射层方向的与衬底远距离相面对的顶面区域；以及一个或多个侧壁，这一个或多个侧壁与底端和顶端相连，底面区域大于顶面区域，并且所述侧壁布置为对透射过所述突起的光进行反射。
根据这个设计，以足够大的反射角反射的光受到所述突起壁的一次或多次反射。在每次反射时，穿过衬底的光的传播角度降低了壁与反射层的法线(也称为Z轴)之间的角度α的两倍。
本发明尤其是可用在其中以衬底与环境大气之间的界面所定义的全内反射的角度来反射光的一部分的情况。更好地，使漏斗形突起形成为反射使传播角度降低，直至当光到达衬底/环境界面时，光的传播角度会小于θTIR(即衬底和环境的折射率所定义的全内反射的角度)。在典型情况下，环境是折射率为大约1的空气，并且θTIR是arcsin(1/ns)，其中ns是衬底的折射率。在典型情况下，衬底是折射率为大约1.5的玻璃或透明塑料。
因为避免了内反射，因此显示器的感知反射率增大了。因为限制了衬底/环境界面处的内反射，因此像素之间的光串扰问题也降低或消除了。
因为当光从空气进入衬底层时的入射角减小了，因此甚至具有大入射角θin的光将穿过漏斗形物并且在只有少数反射之后到达反射层，即在漏斗形物壁对它进行反向散射之前它到达反射层。
因为所有光可进入设备并且整个反向散射的一部分Rs可传播回到环境大气(对于小于θTIR的角度而言忽略界面上的菲涅耳反射)中，因此外部对比度与反射层的固有对比度相同：Rs[白色状态]/Rs[黑色状态]。
对集光率(etendue)给出了进一步的数学描述。简单地说，集光率是沿着光束路径的某点处的该光束的空间范围与角度范围的乘积。沿着传播方向，乘以局部折射率的平方的集光率不能没有光吸收地降低，并且理想地节省了光学部件。可离开显示器的一个像素的最大集光率与全半球和总像素区域上的角度范围相对应。
在朗伯反射的情况下，紧接在反射之后的角展度在全半球上扩展。因此，反射区域必须以因数ns 2小于全像素区域的。在相反方向上，撞击一个像素的具有最大集光率的外部光可正好挤压到下述区域上，该区域以因数ns 2小于陷于具有折射率ns的介质中的点处的全像素区域。总之，如果每个漏斗形突起的底面区域与顶面区域的比率小于ns 2，那么不是所有的反射光都可离开显示器。如果该比率较大，那么不是所有入射光都可到达反射层。实际上，每个漏斗形突起的底面区域与顶面区域的比率不必正好是ns 2。根据所使用的特定反射层，反射光的集光率小于理想的朗伯反射的集光率，这可允许小于ns 2的比率。外部照明的集光率也可小于最大值，这可允许大于ns 2的比率。略大的比率在一定程度上使离开该设备的光沿法线观察方向聚集。
模拟示出了如果上述比率小于0.5ns 2或者大于1.5ns 2，那么该显示器的感知反射的增益降低为基本上为零。
集光率守恒还可以应用于对称平面并且这种平面内部的漏斗形物的顶与底的尺寸的比率应是ns。换句话说，在X和Y两个方向上进行挤压。
就底端而言，底面区域更好地是底端覆盖整个衬底，即漏斗形突起的底端互连以形成同质衬底。底面区域可以是长方形，但是也可以是例如三角形或者六边形。就与反射层相面对的顶端而言，顶面区域不会覆盖显示器的整个表面，并且这些顶面区域的几何形状可以不同。
可以通过在衬底中形成凹槽而形成漏斗形突起。该凹槽可以是空的或者为填充材料所覆盖。漏斗形突起之间的填充材料覆盖反射层的一部分这样的事实对于反射式显示器是无关紧要的。与发射式显示器相比这是重要区别：对于从整个像素区域发出的发射式显示器而言，发射区域以因数ns减少将消除增益以免全内反射。对于典型的封装电泳显示器而言，剩余区域仍足够大以包含若干囊体。
漏斗形突起的侧壁基本上是平面，但是也可以适当方式弯曲。这种弯曲可进一步提高突起的功能。
附图说明
现在参考示出了本发明的当前优选实施例的附图对本发明的这些及其它方面进行更详细地描述。
图1示出了根据现有技术的反射式显示器。
图2示出了根据本发明的第一实施例的电泳显示器。
图3示出了用于制造图2中的衬底的处理。
图4示出了制造图2中的衬底的替代方式。
图5示出了根据本发明第二实施例的电泳显示器。
图6示出了根据本发明第三实施例的电泳显示器。
图7示出了用于模拟本发明的实施例的示意模型。
图8示出了该模拟的结果。
图9示出了对来自突起的角的光的反射。
应该注意的是，这些图是图解性的而并非按比例绘制。为了在图中清楚和方便起见，这些图的一部分的相对尺寸和比例以尺寸放大或缩小的方式示出了。
具体实施方式
现在将参考图2对本发明进行描述，图2示出了封装电泳显示器1。在这种显示器中，具有相反电荷的两类粒子散布在具有折射率nf的悬浮液中。该粒子包括吸收光的″黑色″粒子以及散射光的″白色″粒子。具有粒子的液体包含在位于反射层3中并且通过粘合剂而结合在一起的微囊之中。它们由涂有透明电极5(ITO)的衬底4支撑。衬底具有类似于或大于nf的折射率ns并且ITO的折射率(nITO)典型地大于ns和nf(具有小的虚部)二者。可以存在附加保护层，但是在附图中未示出。
在反射层3下面是图案化电极6和驱动电子设备。可在顶与底电极5和6之间产生可使粒子在囊体2中移动的电场。根据场的极性，将白色或者黑色粒子拉到囊体的顶部。如果白色粒子位于顶部，那么撞击该显示器的光的大部分被漫反射并且显示器的区域具有白色外观。如果黑色粒子在顶部，那么大多数入射光被吸收了并且显示器出现黑色。还可创建中间灰色状态。显示器中的像素典型地遍及若干囊体。其结果是，囊体大小和响应的变化最终得到平衡。
根据本发明，衬底具有多个其具有反射壁8的漏斗形突起7。该突起通过点空间9(其更好地填充有填充材料10)而分离。利用其顶面区域72面向反射层3以及其底面区域71与反射层3远离面对来定向每个突起。更好地，突起7的顶面区域72叠置在典型地由图案化电极6所定义的显示器的像素上面。
散射光11可以进入突起7，并且可以在到达突起的顶端之前被壁8反射。在每次反射时，穿过衬底的光的传播角度减小了突起壁8与反射层3的法线之间的角度的两倍。
突起7还会影响反射壁8所反射的入射光12。如果正确地选择突起7的顶面区域72与底面区域71的比率(还称为顶底比率)，那么原则上所有光可能够到达反射层3。实际上实现这两个中的哪一个还取决于漏斗形突起7的其它尺寸。入射光12的一部分可能不能到达反射层3，但是将在壁8多次反射之后反向反射。这些″直接″反射的强度与角度α相关。如果α较小，那么影响降低。对于固定的像素大小和漏斗形突起7的顶底比率而言，α越小这意味着突起的高度h越大。
当反射层3在衬底中产生了大致朗伯(Lambertian)分布的反射光时，每个突起7的底面区域71与顶面区域72之间的比率更好地接近ns 2。如果反射层3包括折射率为nf的、具有散布在其中的散射粒子的悬浮液，那么散射光必须从折射率为nf(其中它具有大致朗伯分布)的介质传送到环境大气。在这种情况下，每个突起7的底面区域71与顶面区域72之间的比率更好地接近nf 2。
如在图9中所说明的那样，对于顶面与底面区域之间的给定比率而言，漏斗形物的高度h应当足够地大以便下述光在没有任何反射的情况下无法到达漏斗形物的顶部，所述光在接近漏斗底部的拐角之一被反射到大于θTIR的传播角度。对于底面与顶面区域之间的比率是ns 2的情况而言，这对应于选择
h > d · n s + 1 2 n s · n s 2 - 1
其中d是突起的底端的宽度。
在利用直侧壁8来定义壁8与反射层3的法线之间的角度α的情况下，这对应于：
&alpha; < arctan [ n s 2 - 1 ( n s + 1 ) 2 ]
如图3中所说明的，可在单个处理中制造具有漏斗形突起7的衬底。该处理包括四个步骤：
首先，在步骤1中，在透明衬底22中模压或切割出凹槽21，以便在凹槽21之间形成漏斗形突起23。凹槽21可以具有各种延展和横断面，这取决于期望的突起形状。在所说明的示例中，形成了方格网图案的凹槽并且具有三角形横断面，以便形成截棱锥23形式的突起。截棱锥23的正方形底端连接在一起以填充整个衬底表面。可由三角形或六边形底部得到相似效果，这需要稍有不同的凹槽。此外，突起的横断面在顶端不必相同(面对反射层)。如果发现有利，那么顶端可具有例如圆断面这样的不同横断面。
为了容易制造，漏斗形衬底比漏斗形突起的高度要厚，也就是说凹槽没有贯穿衬底。这对可实现的亮度增益几乎没有影响。此外，因为根据本发明的突起会减小或消除任何光串扰，因此没有那么需要来限制衬底的厚度。
在步骤2中，例如通过在凹槽中提供金属涂层而在凹槽/突起的壁上形成反射层24。因为这很难避免，因此典型地还涂敷漏斗形突起的顶端。
此后，在步骤3中，向凹槽填充填充材料25。填充材料不具有光功能，因此许多选择是可能的。应该注意的是，如果选择填充材料以便确保反射壁，那么步骤2和3可作为一个步骤执行。例如，凹槽可以完全填充着金属或其它反射材料。
在步骤4中，从已处理的衬底移走薄层以清除突起23的表面。
结构衬底22可以形成图2中的衬底4。作为选择，结构衬底22是层压在根据现有技术的电泳显示器的现有衬底13的顶部上的相对薄箔26。这如图4所示。反射层与漏斗形突起的顶端之间的距离由现有衬底(已使用了25μm衬底)确定的并且尽可能得薄。该中间距离可使入射光离开漏斗形突起的顶端并且在它达到反射层之前传播到顶端的边界之外。因此反射光的一部分无法进入漏斗形突起并且损失了。更好地，该中间距离(现有衬底厚度)小于像素间距的0.1倍，甚至更好地小于像素间距的0.05倍。
参考如图5所示的显示器来描述第二实施例。在这种情况下，白色粒子散布在包含在杯形隔室31之中的黑色(或者彩色)液体中。通常，隔室的底部32面对观众。涂有透明电极34的衬底33支撑该隔室。开口端35由密封层36封闭并且该结构层压在图案化电极37和驱动电子设备上。在所施加电场的影响之下粒子移动通过液体。如果白色粒子在与观众相面对的杯形物表面上，那么显示器的该区域呈现白色。否则，液体的颜色是可见的。中间状态也是可能的。
根据本发明，再次使结构衬底33具有其具有反射侧壁8的漏斗形突起7。应该注意的是，在该情况下有利的是使漏斗形突起7与隔室31对齐以便顶面区域72叠置在隔室31上面。利用这种对齐，漏斗形突起7将入射光朝着隔室31的方向导引，即朝着显示设备的活动部分导引。换句话说，屏蔽了显示设备的不活动部分(隔室之间的部份)，这会导致显著的额外亮度增益。
与第一实施例一样，可根据图3中的处理形成结构衬底33。如图4中所示，它也可以层压在根据现有技术的设备的顶部。在第一种情况下，由隔室的底部的厚度来确定反射层与漏斗形突起的顶端之间的距离。在第二种情况下，必须将原始衬底的厚度添加到其中。
为了减小该距离，如图6所示，使隔室反向并且使用结构衬底以代替密封层。
模拟示出了该原理起的作用。图7a和b示出了模拟模型的侧视图和顶视图。它表示一个像素。漏斗形突起内部的介质具有1.5的折射率(n)。漏斗形突起的高度(h)等于底端处的宽度(d)(绝对大小无关紧要，仅是相对大小)。顶端处的宽度是d/n。漏斗形壁的相应倾角(α)是9.5°。漏斗形物的壁更好地是镜子。将反射层建模为漫反射率(Rs)为0.6的朗伯反射器。
以每个像素的固定能量流来为外界光的不同入射角θin模拟外部反射的辐射。图8a和b分别示出了对于具有和不具有本发明的模型显示器而言θin＝0和θin＝45°的结果。在法线观察角θout＝0处，可获得超过50％的亮度增益。在很大的观察锥体中辐射保持差不多恒定。
入射光的一部分将不能达到漏斗形突起的顶端处的反射层。反而它产生″直接″反射(除了总是存在的显示面的镜面菲涅耳反射之外)。然而，仅在非常大的观察角处发生这些反射。就漫反射光而言，该现象会导致增益损失，但是对于θin＝75°而言仍留下20％的增益。模拟确认外部对比度与散射层的固有对比度相对应。
所属技术领域的专业人员认识到本发明决不局限于上述优选实施例。相反地，在所附权利要求的范围内可做出许多修改和变化。例如，漏斗形衬底所使用的材料具有至少近乎等于nf的折射率，但是也可以更大。此外，漏斗形物的顶部与底部的比率不必正好是ns 2。尤其是如果散射层与漏斗形的底部之间的距离不可以忽略，那么较小的比率是最佳的。以允许更少的光进入设备为代价，略大的比率在一定程度上使离开该设备的光沿正面观察方向聚集。这是有利的。此外，漏斗形的壁不必是平的。它们可以具有不同形状。此外，一个漏斗形物的不同壁可以具有不同形状。期望的是壁的形状对额外镜面反射的强度有影响以及对可看到此的观察角有影响。
已参考特征在于粒子的垂直移动的显示器技术对本发明进行了描述。使用粒子的面内移动(与显示面平行)的显示技术也是有利的。此外，本发明可与衬底顶部上的抗反射涂层(衬底/环境界面)相结合以实现额外的亮度增益。
在权利要求中，词″包含″不排除其它单元，并且不定冠词″一″或者″一个″不排除多个。在相互不同的从属权利要求中列举出某些度量的纯粹事实不表示这些度量的组合不是有利的。不应认为权利要求中的任何参考符号是对范围做出限制。

Claims (22)

1.一种具有观看侧的反射式显示器，从该观看侧起该显示器依次包括透明衬底和反射层，其特征在于该衬底包括多个漏斗形突起，每个突起包括：底端，该底端具有与该衬底相面对的底面区域；顶端，该顶端具有朝着反射层背向该衬底的顶面区域；以及一个或多个反射侧壁，这一个或多个反射侧壁将底端和顶端相连并且包括反射涂层，所述底面区域大于顶面区域，并且所述反射侧壁布置为通过所述反射涂层对透射过所述突起的光进行反射，
其中所述底面区域与顶面区域的比率在0.7ns 2与1.5ns 2之间，其中ns是该衬底的折射率。
2.根据权利要求1所述的显示器，其中所述底面区域与顶面区域的比率在0.9ns 2与1.3ns 2之间。
3.根据权利要求2所述的显示器，其中所述底面区域与顶面区域的比率在1.0ns 2与1.2ns 2之间。
4.根据权利要求1-3中任何一个所述的显示器，其中第一突起的第一底面区域与第二突起的第二底面区域共用一侧，第一突起和第二突起是相邻突起。
5.根据权利要求4所述的显示器，其中底面区域具有长方形、三角形、或者六边形形状。
6.根据权利要求1-3中任何一个所述的显示器，其中反射侧壁基本上是平的。
7.根据权利要求1-3中任何一个所述的显示器，其中所述反射层布置为通过近似朗伯反射对光进行散射。
8.根据权利要求1-3中任何一个所述的显示器，其中所述反射层包括具有散布在其中的散射粒子的介质。
9.根据权利要求8的所述显示器，其中所述介质的折射率nf小于1.1ns，并且其中底面区域与顶面区域的比率在0.5nf 2与1.5nf 2之间。
10.根据权利要求9的所述显示器，其中底面区域与顶面区域的比率在0.7nf 2与1.3nf 2之间。
11.根据权利要求10的所述显示器，其中底面区域与顶面区域的比率在0.9nf 2与1.1nf 2之间。
12.根据权利要求8所述的显示器，其中介质包含在杯形隔室之中，并且其中所述漏斗形突起与所述隔室对齐以便顶面区域叠置在所述隔室上面。
13.根据权利要求12所述的显示器，其中所述衬底用作所述隔室的密封层。
14.根据权利要求1-3中任何一个所述的显示器，其中根据下式来选择所述漏斗形突起的高度h：
h > d &CenterDot; n s + 1 2 n s &CenterDot; n s 2 - 1
其中d是所述底面区域的宽度，并且ns是所述衬底的折射率。
15.根据权利要求1-3中任何一个所述的显示器，其中所述显示器是电泳显示器。
16.根据权利要求15所述的显示器，其中所述显示器中的电泳粒子的粒子运动通常与显示平面相垂直。
17.根据权利要求1-3中任何一个所述的显示器，其中所述衬底在观察侧具有大于环境大气的折射率(ns)，并且其中所述反射层布置为按照下述方式来反射光，所述方式就是将至少一些光反射到衬底中的传播角度，所述传播角度大于从所述衬底逃逸到环境大气的角度。
18.一种用于制造具有观看侧的反射式显示器的方法，从该观看侧起该显示器依次包括透明衬底和反射层，该方法包括步骤：向所述衬底提供多个漏斗形突起以便每个突起包括：底端，该底端具有与衬底相面对的底面区域；顶端，该顶端具有朝着反射层背向衬底的顶面区域；以及一个或多个反射侧壁，这一个或多个反射侧壁使所述底端和顶端相连并且包括反射涂层，其中所述反射侧壁布置为通过所述反射涂层对透射过所述突起的光进行反射，
其中所述底面区域与顶面区域的比率在0.7ns 2与1.5ns 2之间，其中ns是该衬底的折射率。
19.根据权利要求18所述的方法，其中所述提供漏斗形突起的步骤包括：
提供透明衬底；
在所述衬底中形成凹槽；以及
为凹槽的壁提供反射涂层。
20.根据权利要求19所述的方法，其中所述提供突起的步骤进一步包括用填充材料填充所述凹槽。
21.根据权利要求18所述的方法，其中所述提供突起的步骤进一步包括：
提供透明衬底；以及
使其上形成有突起的衬底附连到所述透明衬底上。
22.根据权利要求18所述的方法，其中所述反射层包括含有流体的杯形隔室，并且其中所述漏斗形突起与所述隔室对齐以便所述顶面区域叠置在所述隔室上面。
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Families Citing this family (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7830592B1 (en) 2007-11-30 2010-11-09 Sipix Imaging, Inc. Display devices having micro-reflectors
US8237892B1 (en) 2007-11-30 2012-08-07 Sipix Imaging, Inc. Display device with a brightness enhancement structure
WO2009105385A1 (en) 2008-02-21 2009-08-27 Sipix Imaging, Inc. Color display devices
CN101971073A (zh) 2008-03-11 2011-02-09 矽峰成像股份有限公司 用于反射型显示器的辉度增强结构
CN102177463B (zh) 2008-04-03 2015-04-22 希毕克斯影像有限公司 彩色显示设备
US8072675B2 (en) 2008-05-01 2011-12-06 Sipix Imaging, Inc. Color display devices
KR101496146B1 (ko) * 2008-10-27 2015-03-03 삼성전자주식회사 대전된 입자를 구비하는 광 셔터 및 이를 이용한 디스플레이 장치
US8441414B2 (en) 2008-12-05 2013-05-14 Sipix Imaging, Inc. Luminance enhancement structure with Moiré reducing design
US20100177396A1 (en) * 2009-01-13 2010-07-15 Craig Lin Asymmetrical luminance enhancement structure for reflective display devices
US9025234B2 (en) 2009-01-22 2015-05-05 E Ink California, Llc Luminance enhancement structure with varying pitches
US8120836B2 (en) 2009-03-09 2012-02-21 Sipix Imaging, Inc. Luminance enhancement structure for reflective display devices
US8714780B2 (en) 2009-04-22 2014-05-06 Sipix Imaging, Inc. Display devices with grooved luminance enhancement film
US8797633B1 (en) 2009-07-23 2014-08-05 Sipix Imaging, Inc. Display device assembly and manufacture thereof
US8456589B1 (en) 2009-07-27 2013-06-04 Sipix Imaging, Inc. Display device assembly
US10048411B2 (en) 2010-06-25 2018-08-14 Andrew Richard Parker Optical effect structures
CN102654710B (zh) * 2011-11-23 2014-12-17 京东方科技集团股份有限公司 一种电子纸显示器件及其制作方法
CN105247412B (zh) 2013-03-26 2019-07-23 清墨显示股份有限责任公司 用于抑制tir的移位多孔电极
US9280029B2 (en) 2013-05-13 2016-03-08 Clearink Displays, Inc. Registered reflective element for a brightness enhanced TIR display
WO2014189751A1 (en) 2013-05-22 2014-11-27 Clearink Displays Llc Method and apparatus for improved color filter saturation
KR102060221B1 (ko) 2013-07-08 2019-12-27 클리어잉크 디스플레이스, 인코포레이티드 Ｔｉｒ 조절된 광 시야 각도 디스플레이
US10705404B2 (en) 2013-07-08 2020-07-07 Concord (Hk) International Education Limited TIR-modulated wide viewing angle display
US9740075B2 (en) 2013-09-10 2017-08-22 Clearink Displays, Inc. Method and system for perforated reflective film display device
US9612501B2 (en) 2013-09-30 2017-04-04 Clearink Displays, Inc. Method and apparatus for front-lit semi-retro-reflective display
US9897890B2 (en) 2014-10-07 2018-02-20 Clearink Displays, Inc. Reflective image display with threshold
EP3204800A4 (en) * 2014-10-08 2018-06-06 Clearink Displays, Inc. Color filter registered reflective display
US10386691B2 (en) 2015-06-24 2019-08-20 CLEARink Display, Inc. Method and apparatus for a dry particle totally internally reflective image display
US10386547B2 (en) 2015-12-06 2019-08-20 Clearink Displays, Inc. Textured high refractive index surface for reflective image displays
US10261221B2 (en) 2015-12-06 2019-04-16 Clearink Displays, Inc. Corner reflector reflective image display
CN106328016B (zh) * 2016-09-29 2017-12-15 京东方科技集团股份有限公司 显示面板及其制造方法、显示装置
CN107579166B (zh) * 2017-08-31 2024-04-12 京东方科技集团股份有限公司 显示面板、显示装置及显示面板制作方法
CN112204448B (zh) * 2018-04-10 2023-04-28 无锡科领显示科技有限公司 基于全内反射的图像显示器中的凸形突起
WO2022245713A1 (en) * 2021-05-17 2022-11-24 Solchroma Technologies, Inc. Reflective display device with dead-space reducing optical elements

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1646981A (zh) * 2002-04-22 2005-07-27 皇家飞利浦电子股份有限公司 电光显示装置

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6215920B1 (en) * 1997-06-10 2001-04-10 The University Of British Columbia Electrophoretic, high index and phase transition control of total internal reflection in high efficiency variable reflectivity image displays
US6473220B1 (en) 1998-01-22 2002-10-29 Trivium Technologies, Inc. Film having transmissive and reflective properties
JP4614193B2 (ja) * 1999-11-09 2011-01-19 スタンレー電気株式会社 反射型ディスプレイ
US7230750B2 (en) * 2001-05-15 2007-06-12 E Ink Corporation Electrophoretic media and processes for the production thereof
US6819471B2 (en) * 2001-08-16 2004-11-16 E Ink Corporation Light modulation by frustration of total internal reflection
US6865010B2 (en) 2001-12-13 2005-03-08 E Ink Corporation Electrophoretic electronic displays with low-index films
US7072096B2 (en) * 2001-12-14 2006-07-04 Digital Optics International, Corporation Uniform illumination system
US6865011B2 (en) * 2002-07-30 2005-03-08 The University Of British Columbia Self-stabilized electrophoretically frustrated total internal reflection display
JP2005275261A (ja) * 2004-03-26 2005-10-06 Casio Comput Co Ltd 表示装置及びその表示駆動方法
DE202005001475U1 (de) 2005-01-28 2005-04-07 Grabarits Dieter Reinigungsgerät für stark verschmutzte Flächen
GB2426351A (en) * 2005-05-19 2006-11-22 Sharp Kk A dual view display

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1646981A (zh) * 2002-04-22 2005-07-27 皇家飞利浦电子股份有限公司 电光显示装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JP特开2001-134204A 2001.05.18

Also Published As

Publication number Publication date
JP2010524028A (ja) 2010-07-15
EP2145227A1 (en) 2010-01-20
KR101462461B1 (ko) 2014-11-19
TW200912500A (en) 2009-03-16
TWI451180B (zh) 2014-09-01
EP2145227B1 (en) 2017-10-11
US20100118383A1 (en) 2010-05-13
US7952792B2 (en) 2011-05-31
JP5357140B2 (ja) 2013-12-04
KR20090130103A (ko) 2009-12-17
WO2008122927A1 (en) 2008-10-16
CN101652709A (zh) 2010-02-17

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