CN102460232A - 反射式显示器设备 - Google Patents

Abstract

提供了各种反射式显示器设备。在一个实施例中，提供了一种反射式显示器设备，其包括能够吸收第一指定波长带和至少第二指定波长带中的入射光的第一可控光吸收层和在第一吸收层后面的能够选择性地反射第一和第二指定波长带内的至少一些波长的光并且基本上透射其他波长的光的第一反射器。该反射式显示器设备进一步包括在选择性反射器后面的能够吸收至少第三指定波长带中的入射光的第二可控光吸收层、和在第二层后面的能够反射第三指定波长带内的至少一些波长的光的第二反射器。

Description

反射式显示器设备

背景技术

反射式显示器是非发射设备，其中环境光用于观看所显示的信息。不是光从显示器后面透射（transmit）通过显示器，而是光从显示器反射回到观看者。反射光穿过反射式显示器的多个层中每一层两次，这由于额外层的不希望的吸收而降低效率。

附图说明

参考以下附图，本发明的许多方面能够被更好地理解。附图中的组件不一定按比例，而是重点在于清楚地说明本发明的原理。此外，在附图中，同样的附图标记贯穿若干视图指代对应部分。

图1是三层反射式显示器设备的图解表示；

图2是根据本发明的实施例的双层反射式显示器设备的图解表示；

图3是根据本发明的实施例的包括层间反射器（interlayer reflector）的双层反射式显示器设备的图解表示。

具体实施方式

反射式显示器设备能够包括吸收层的堆叠（stack），其中每一层被配置成选择性地吸收特定波长带内的光。图1描绘了反射式显示器设备100，其包括三个选择性吸收层110B、110R和110G的堆叠。在图1的实施例中，用于吸收蓝光的层110B处于堆叠的顶部，用于吸收红光的层110R在层110B下面，并且用于吸收绿光的层110G处于堆叠的底部。在一些实施例中，可以使单独层分别吸收蓝、红和绿光。

在图1的实施例中，每个吸收层110夹在透明衬底120和透明导体130之间。层110能够通过经由导体130施加适当的电信号来完全或部分地激活。因此，可以使每个吸收层110的所选择像素区吸收特定波长带内的光或基本上透射所有入射光。银镜140用作反射所有波长的光150的宽带反射器。银镜140布置在设备100的底部并且将入射光反射回通过层110、120和130到达观看者。

在该实施例中，从显示器设备100反射回到观看者的光150穿过导体层130十二次（对于六个导体130中的每一个而言两次）。如果忽略孔径（aperture）问题，则最佳反射率由导体130中的损耗和银镜140的反射率确定。半透明（translucent）导体能够包括，但不限于，氧化铟锡（ITO）或聚（3,4-乙烯二氧噻吩）聚（对苯乙烯磺酸钠）（Pedot-PSS）。

给定大约97.5%的导体透射率以及大约92%的银反射率，反射式显示器设备100的预期峰值反射率能够被估计为0.92×(0.975)¹²，其大约为68%。相比之下，纸的反射率在大约80%的范围内。通过减少反射光所穿过的层数，显示器的反射率能够被提高。

图2是双层反射式显示器设备200的图解表示。在图2的实施例中，两个可控光吸收层210和220被堆叠，一个在另一个后面，以形成单个显示器。每个层210和220包括两种着色剂（colorant）230，所述着色剂能够在层内被切换（switch）（或控制）以控制入射光的吸收。例如，着色剂能够被扫入（sweep into）观看区域240中或集中于小区域中并且可能地隐藏在诸如电极结构250之类的不透明区域下面。在一些实施例中，除了别的之外，着色剂被单独控制。当着色剂被切换到观看区域24中时，着色剂的波长带内的入射光被吸收并且被阻止反射回到观看者。漫反射器260被包括在光吸收层的后面以朝向观看者将入射光270反射回来。

在一个实施例中，除了别的之外，诸如但不限于电泳颜料之类的颜料被用作着色剂230。青色、黄色和洋红颜料可以被用于分别吸收红、蓝和绿光的波长。另外，可以包括黑色颜料以确保中性深黑点。例如，在图2的实施例中，第一光吸收层210包括黄色和洋红颜料（分别为230Y和230M）并且第二光吸收层220包括青色和黑色颜料（分别为230C和230K）。这种布置允许在显示器上的所有点处显示全范围的颜色。

通过将层数减少到两个，反射式显示器的效率能够由于减少与每个附加层相关联的损耗而增加。然而，在图2的实施例中，反射光270在返回到观看者之前穿过两个层210和220。通过使用适于反射第一层中的着色剂的波长带内的光的层间反射器，至少部分光在它到达第二层之前被反射。减少部分光所穿过的层数进一步提高了显示器设备的效率。另外，显示全范围颜色所需的着色剂230的数目能够被减少到为仅仅三种。而且，所公开的配置在第二层中选择单一着色剂方面允许更多设计自由度。

图3是包括层间反射器380的双层反射式显示器设备300的图解表示。在图3的实施例中，在第一层310中存在两种着色剂330。第一着色剂适于吸收第一波长带内的入射光并且第二着色剂适于吸收第二波长带内的入射光。在一些实施例中，第一和第二波长带可以重叠。第二层320包括适于吸收与在第二层320中包括的着色剂相对应的至少第三波长带内的入射光的单一着色剂330。在一些实施例中，第三波长带可以重叠第一和第二波长带中的一个或两个。在每一层中放入哪些着色剂的选择可以基于可用着色剂的谱特性。

在图3的示例性实施例中，黄色和洋红颜料（分别为330Y和330M）在第一层310中。以这种方式，分别与蓝和绿光相对应的第一和第二带宽内的光的吸收可以通过控制扫入观看区域340中或集中于小区域中并且可能地隐藏在诸如电极结构350之类的不透明区域下面的着色剂量来控制。尽管图3的示例将着色剂描绘为粒子，但是其他实施例可以利用有色流体来控制入射光的吸收。

位于第一和第二层（310和320）之间的是层间反射器380，该反射器适于选择性地反射第一和第二波长带内的至少一些波长的光。其他波长的光（即，在第一和第二波长带之外的光）基本上透射通过层间反射器380到达第二层320。单一着色剂能够在第二层320内被切换（或控制）以控制第三带宽内透射光的吸收。当着色剂被切换到观看区域340中时，着色剂的波长带内的入射光被吸收并且被阻止反射回到观看者。第二反射器360被包括在光吸收层310和320后面以朝向观看者将在第三波长带内至少一些波长的未被吸收的光反射回来。

在图3的实施例中，层间反射器380被描述为反射蓝绿光370BG的波长同时允许红光370R的波长透射到第二层320的单一反射器。因为蓝和绿光370BG通过层间反射器380被反射而不必穿过第二层320，所以它们将经历较少损耗并且反射式显示器300的效率和亮度能够提高。在其他实施例中，层间反射器380可以包括两个或更多反射器，每个反射器适于反射第一或第二波长带的至少一部分并且基本上透射其他波长的光。

例如，多层布拉格镜可以被用作层间反射器380。多层布拉格镜由具有不同折射率的交替材料层制成。为了反射特定波长，层厚度被设置为四分之一波长的厚度。这样的镜提供了由层的厚度和在层之间的折射率差异确定的波长选择性反射。为了使它们略微地漫射（diffuse），可以通过如下文所讨论的那样在粗糙表面上施加涂层来使镜略微变粗糙。

也可以用于第一层310中的其他着色剂组合包括但不限于洋红和青色颜料或黄色和青色颜料。因此，层间反射器将适于分别反射绿-红或蓝-红光的波长。

在第一层310中未吸收或者被层间反射器反射的波长的光被透射到第二层320。在一个示例性实施例中，能够吸收所有波带内的波长的黑色颜料（330K）被用作第二层320中的着色剂。可替换地，在其中红光的波长到达第二层320的图3的示例性实施例中，可以使用吸收至少红光波长的着色剂。如果着色剂的吸收进一步扩展到蓝光的范围中，它将不会产生颜色控制的问题，因为那些较短的波长将已经在层间反射器380处被反射。这在针对第二层320的颜料的选择中允许更宽的自由度范围。例如，在这种架构中仍可以使用由于它们不限于仅吸收红光波长而通常不予考虑的具有吸收谱的颜料。对于图3的示例性实施例，表1说明了如何能够在视场340中组合颜料330Y、330M和330K以产生能够被观看者感知的多种颜色。当所指示的颜料组合被扫入第一层310和第二层320的观看区域中时，在左边指示的颜色将被显示。空白条目（*）指示没有颜料被扫入观看区域中。

	第一层310	第二层320
			白色	*	*
黑色	330Y + 330M	330K
			蓝色	330M	330K
绿色	330Y	330K
			红色	330Y + 330M	*
黄色	330Y	*
			洋红色	330M	*
青色	*	330K

在第二层中没有被吸收的透射光被第二反射器360反射。在图3的实施例中，在光吸收层后面包括漫反射器360以朝向观看者将入射光370R反射回来。例如，银镜可以被用作第二反射器360。其他实施例可以利用多层介质镜堆叠来涂敷粗糙表面以产生漫反射器。该粗糙表面可以通过从适当的母版（master）压印到塑料衬底上来产生。粗糙度的周期（period）和振幅控制显示器的视角和增益。多层涂层的设计控制谱特性。可替换地，第二反射器360能够适于选择性地反射第三波长带内的至少一些波长的光。例如，红光370R的至少一些波长可以被第二反射器360反射，而其他波长的光被基本上透射通过反射器360。显示器的色域将通过第一层间反射器和第二背面反射器的反射率以及通过颜料的吸收谱和浓度来控制。

Claims (15)

1.一种反射式显示器设备，包括：

第一可控光吸收层，能够吸收第一指定波长带和至少第二指定波长带中的入射光；

第一吸收层后面的第一反射器，所述第一反射器能够选择性地反射第一和第二指定波长带内的至少一些波长的光并且基本上透射其他波长的光；

在选择性反射器后面的第二可控光吸收层，所述第二吸收层能够吸收至少第三指定波长带中的入射光；和

在第二层后面的第二反射器，所述第二反射器能够反射第三指定波长带内的至少一些波长的光。

2.如权利要求1所述的反射式显示器设备，其中第一吸收层包括能够吸收至少第一指定波长带中的光的第一着色剂和能够吸收至少第二指定波长带中的光的第二着色剂。

3.如权利要求2所述的反射式显示器设备，其中第一着色剂是洋红颜料。

4.如权利要求3所述的反射式显示器设备，其中第二着色剂是黄色颜料并且第一反射器能够反射蓝-绿光。

5.如权利要求3所述的反射式显示器设备，其中第二着色剂是青色颜料并且第一反射器能够反射绿-红光。

6.如权利要求2所述的反射式显示器设备，其中第一着色剂是青色颜料，第二着色剂是黄色颜料，并且第一反射器能够反射蓝-红光。

7.如权利要求2所述的反射式显示器设备，其中第二吸收层包括能够吸收至少第三指定波长带中的光的单一着色剂。

8.如权利要求7所述的反射式显示器设备，其中第三指定波长带重叠第一和第二指定波长带。

9.如权利要求7所述的反射式显示器设备，其中所述单一着色剂是黑色颜料。

10.如权利要求1所述的反射式显示器设备，其中第一反射器包括多个层间反射器。

11.如权利要求10所述的反射式显示器设备，其中所述多个层间反射器包括：

第一层间反射器，能够选择性地反射第一指定波长带内的至少一些波长的光并且基本上透射其他波长的光；和

第二层间反射器，能够选择性地反射第二指定波长带内的至少一些波长的光并且基本上透射其他波长的光。

12.如权利要求1所述的反射式显示器设备，其中第二反射器是宽带漫反射器。

13.一种反射式显示器设备，包括：

用于控制第一指定波长带和至少第二指定波长带中的入射光的吸收的装置；

用于选择性地反射第一和第二指定波长带内的至少一些波长的光并且基本上透射其他波长的光的装置，所述用于选择性地反射的装置位于所述用于控制至少第一和第二指定波长带中的入射光的吸收的装置后面；

用于控制至少第三指定波长带中的入射光的吸收的装置，所述用于控制至少第三指定波长带中的入射光的吸收的装置位于所述用于选择性地反射的装置后面；和

用于反射第三指定波长带内的至少一些波长的光的装置，所述用于反射的装置位于所述用于控制至少第三指定波长带中的入射光的吸收的装置后面。

14.如权利要求13所述的反射式显示器设备，其中用于控制至少第三指定波长带中的入射光的吸收的装置还吸收至少第一指定波长带中的入射光。

15.如权利要求13所述的反射式显示器设备，其中所述用于反射的装置还反射第一和第二指定波长带中的波长的光。

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