CN105940344A - 用于具有介电层的反射式图象显示器的装置和方法 - Google Patents

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罗杰·肯普
内森·史密斯
布拉姆·M·萨德利克
洛恩·A·怀特黑德
安东尼·E·珀伦
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Abstract

半后向反射、半镜面、镜面和蚀刻的玻璃显示器配备有介电层。这导致在电泳介质、电场和高温存在下具有增强的亮度、改进的电泳颗粒响应性、改进的灰度和化学稳定性的显示器。在一个实施例中，一种反射式图像显示器包括进一步包括多个半球状突起的前片、前电极和后电极、在至少一个电极的表面上的介电层、具有电泳可移动颗粒的液体介质、滤色器阵列层和定向前光系统。

Description

用于具有介电层的反射式图象显示器的装置和方法
相关申请和交叉引用
本披露要求于2014年1月31日提交的美国临时申请号61/934,596的申请日的优选权，将该临时申请的说明书以其全文结合在此。
技术领域
本披露是针对一种用于反射式图象显示器的装置。在一个实施例中，本披露涉及一种反射式图象显示器，该显示器包括位于至少一个电极表面上的介电层。
背景技术
介电材料广泛地用于宽范围的工业应用中。介电涂层典型地具有例如对于高温、辐射、氧化降解连同磨耗、摩擦以及其他多种形式的物理磨损的耐受性。此外，介电涂层除了展现优异的电绝缘特性之外，典型地提供对溶剂和其他化学品的耐受性。介电化合物可以是有机或无机类型的。最常见的无机介电材料是常用于集成芯片的二氧化硅。有机介电材料典型地是聚合物如聚酰亚胺、氟聚合物、聚降冰片烯以及烃基聚合物(缺少极性基团)。
附图说明
本披露的这些以及其他实施例将参考以下示例性和非限制性说明进行讨论，其中相似元件类似地进行编号，并且其中：
图1是具有介电层的TIR半后向反射、半球-珠状类型的显示器的一部分的截面视图；
图2是配备有穿孔的连续反射隔膜和介电层的TIR半后向反射、半球-珠状类型的显示器的一部分的截面视图；
图3是具有穿孔的连续反射隔膜和介电层的调制的反射式图像显示器的一部分的截面视图；
图4是包括一个介电层和多个通过孔连接的腔的显示器的一部分的截面视图；并且
图5是展示通过介电层的存在该显示器的光学特性增强的曲线图。
具体实施方式
已经发现在可抑制的TIR半后向反射显示器中在透明前电极ITO层上添加介电层并且布置在该ITO前电极与光学透明介质(包含电泳可移动颗粒)之间，以及在后电极上添加介电层增强了所述显示器的性能和稳定性。该介电层有助于防止这些电泳可移动颗粒在该ITO层上的粘着。这导致这些颗粒对施加的偏压的改进的响应性。这进一步导致改进的灰度控制、增强的亮度和降低的滞后。此外，该介电层在高压和高温下保护该ITO层并且向其提供化学稳定性(当与该包含电泳可移动颗粒的介质接触时)，因此防止该显示器性能随时间的推移的劣化。
例如，聚(亚二甲苯基)基介电材料(例如聚对二甲苯)已经示出是在此所述的应用中特别有希望的介电材料家族。选择聚对二甲苯作为介电材料在其固有特性和容易制造二者上具有很多优点。聚对二甲苯具有高的阻气特性，如对于氧气、湿气和二氧化碳。聚对二甲苯还是光学透明的、具有强的对溶剂、酸和碱的化学耐性、高的热稳定性并且是具有低介电常数的优异的电绝缘体。聚对二甲苯可以通过一种无溶剂的化学气相沉积(CVD)方法并且在无固化下沉积，由此导致没有针孔，具有优异的粘附、共形的且均匀厚度的膜。
披露的实施例提供不同的显示器构造，包括半后向反射、半球-珠状类型的显示器，这些显示器具有一个或多个添加的介电层。有利地，披露的实施例导致具有增强的光学性能和化学稳定性的显示器。
图1是具有介电层的TIR半后向反射、半球-珠状类型的显示器100的一部分的截面视图；显示器100包括半后向反射前片102(在向内的表面中包括多个部分嵌入的高折射率透明半球珠104)、在这些半球珠的表面上的透明的前电极层106、配备有后电极110的后支撑体108如呈薄膜晶体管或图案化的电极阵列、以及连接该前电极和后电极的电压源112。
可替代地，半后向反射前片102可以限定具有凸状突起的连续的、高折射率的透明片。这些凸状突起可以呈半球突起的形状。前电极106可以包括分散在基本上透明的聚合物或BaytronTM内的透明导电材料如铟锡氧化物(ITO)、导电纳米颗粒、金属纳米线、石墨烯或其他导电碳同素异形体或这些材料的组合。
后电极110可以包括分散在聚合物，BaytronTM或金属基导电材料(例如铝、金或银)内的导电材料如铟锡氧化物(ITO)、导电颗粒、金属纳米线、石墨烯或其他导电碳同素异形体或其组合。包含在前电极106与后电极110之间形成的腔内的可以是一种惰性、低折射率流体介质114。介质114可以进一步包括悬浮的光吸收电泳可移动颗粒116。在一个实施例中，介质114具有比前片102更低的折射率。在反射前电极106与后电极110之间形成的腔可以进一步包括间隔单元如珠以便控制在该前电极与后电极之间的间隙的大小。
显示器100的示例性实施例进一步包括位于透明前电极106的表面上并且布置在透明前电极106与介质114之间的介电层118。图1展示了在显示器100中的后电极表面110上的介电层，这样使得该介电层布置在后电极110与介质114之间。在后电极上具有介电层可以是任选的并且可以取决于该后电极的组成。该介电层可以是厚度至少约20nm的均匀层。在一个实施例中，该介电层包含聚对二甲苯。也可以使用其他无机或有机介电材料或其组合。
该介电层可以具有至少80nm的厚度。在一个示例性实施例中，该厚度是约80-200nm。有利地，聚对二甲苯具有低的介电常数并且可以被制成薄至20nm薄，而不具有针孔泄漏路径。此类特征有助于每单位面积具有比较高的电容的显示器结构。高电容意味着需要的每单位面积的带电颜料颗粒数可以在与如果该厚度更高或如果该介电常数更低的情况相比更低的电压下被吸引到聚对二甲苯上。
再次参考图1，虚线122的左侧示出在白色、明亮的或半后向反射状态下的显示器的一部分或像素。在此状态下，在施加的偏压的影响下电泳可移动颗粒116在邻近后电极110表面的介电层118附近移动。TIR在片102的向内表面上发生。这通过入射光线124和126示出，这些光线以半后向反射方式全内反射回到观察者120，如分别通过反射光线128和130示出的。
在虚线122的右侧上，图1展示了在受抑TIR暗状态下的显示器100的一部分或像素。在此状态下，可移动颗粒116在施加的反向极性(与图1的左侧相比)的偏压的影响下移动。颗粒在位于透明前电极106上的介电层118的表面附近聚集，这样使得TIR受抑以便由此产生暗状态。这由入射光线132和134示出，这些光线例如被光吸收电泳可移动颗粒116吸收。
图2是TIR半后向反射、半球-珠状类型的显示器200的一部分的截面视图。该显示器包括穿孔的、连续的反射隔膜和介电层。显示器200也包括半后向反射前片202(在向内的表面中包括多个部分嵌入的高折射率透明半球珠204)、在这些半球珠的表面上的透明的前电极206、具有后电极210的后支撑体208(如呈薄膜晶体管或图案化的电极阵列)以及连接该前电极和后电极的电压源212。
在一个替代性实施例，前片202可以是具有凸状突起的连续的高折射率的透明片。这些凸状突起可以是半球形状的。该前电极和后电极可以包括与关于图1描述的类似的组成。包含在前电极206与后电极210之间形成的腔内的可以是一种惰性、低折射率流体介质214。介质214可以包括悬浮的光吸收电泳可移动颗粒216。在一个实施例中，流体214的折射率小于前片202的折射率。由前电极206与后电极210形成的腔可以进一步包括间隔单元如珠以便控制在这两个电极之间的间隙的大小。
图2的显示器200可以进一步包括在前电极206上形成的并且布置在该前电极与介质214之间的透明介电层218。图2还展示了在后电极上的第二介电层218，这样使得该介电层布置在后电极210与介质214之间。在后电极上的介电层可以任选地使用，取决于该后电极的组成。该介电层可以是至少约20nm厚度的均匀层并且可以包含聚对二甲苯或其他无机或有机介电材料或其组合。在一种实现方式中，该介电层的厚度是至少约80nm。在另一种实现方式中，该厚度是在约80-200nm的范围内。聚对二甲苯的一个优点是其以共形的方式以均匀厚度沉积的能力。由于前片202的表面的波状外形性质，关键的是选择的介电层可以被均匀地涂覆。差的涂层均匀性可能导致该显示器的非均匀的电学和光学特性。提供均匀涂层的能力使得聚对二甲苯为用于制造关于图1和2示出的显示器的合适材料。
再次参考图2，显示器200进一步包括穿孔的多孔反射隔膜220以便增强该TIR显示器的亮度。隔膜220可以被布置在前介电层218(邻近前电极206)与后电极210之间。隔膜220中的孔222的平均直径可以取决于应用改变。在一个示例性实施例中，这些孔显著大于(例如大了约10倍)吸收颗粒216的平均直径。隔膜220中的孔222构成隔膜220的总表面积的足够大的部分(例如至少20％)以便允许吸收颗粒216基本上不受阻碍地穿过膈膜220。隔膜220可以由多孔隔膜材料如聚碳酸酯或纤维编织隔膜形成。
隔膜220的向外表面224可以是反射的并且可以是扩散地或镜面地反射的。反射隔膜220可以由固有地反射材料如多层宽带反射体(例如多层光学膜，从明尼苏达州圣保罗(St.Paul,MN)3M可获得的)或镀铝的MylarTM柔性膜，或通过用反射(例如铝)膜使用标准气相沉积技术涂覆向外表面224形成。反射膜224可以包含TiO2。隔膜220的连续性质由在图2的示例性实施例中的虚线226表示。
在虚线228的左侧上，显示器200描绘了在白色、明亮的或半后向反射状态下的显示器的一部分或像素。在此状态下，在施加偏压的影响下电泳可移动颗粒216朝向后电极210移动，在此处它们在后介电层表面218附近聚集，这样使得TIR可以在片202的向内表面上发生。这通过入射光线230和232示出，这些光线以半后向反射方式全内反射(如通过反射光线234和236描绘的)朝向观察者238。
在虚线228的右侧上，展示了在受抑TIR暗状态下的显示器的一部分或像素。在此状态下，在施加的反向极性的偏压的影响下可移动颗粒216移动到靠近前介电层218的表面，这样使得TIR受抑。这由入射光线240和242示出，这些光线例如被光吸收可移动颗粒216吸收。
图3是具有穿孔的连续反射隔膜和介电层的调制的反射式图像显示器300的一部分的截面视图。在此，代替如在图1和2中示出的在半后向反射前片处反射光，光在穿孔的多孔反射隔膜上的半镜面或半后向反射表面处反射。
显示器300包括透明外片302、透明前电极304、具有充当后电极308的顶部导电层的后支撑体306。该后电极可以限定薄膜晶体管或图案化的阵列。在图3中，电压源310连接该前电极和后电极。前电极304和后电极308可以包括与关于图1和2讨论的类似的材料和厚度。包含在前电极304与后电极308之间形成的腔内的可以是一种惰性、低折射率流体介质312，该流体介质可以进一步包括悬浮的光吸收电泳可移动颗粒314。该腔可以进一步包括间隔单元如珠以便控制由所述前电极和后电极形成的间隙的大小。在透明前电极304之上的是布置在透明前电极304与介质312之间的透明介电层316。
图3还展示了在后电极表面308上的第二介电层316，这样使得该第二介电层布置在后电极308与介质312之间。在该后电极上的第二介电层可以是任选的，取决于该后电极的组成。该第二介电层可以是厚度至少约20nm的均匀层。该第二介电层可以包含聚对二甲苯或其他无机或有机介电材料或组合。在本披露的一个实施例中，该第二介电层是至少80nm厚。在另一个实施例中，该第二介电厚度是在约80nm至200nm的范围内。
布置在该腔内和前后介电层316之间的是一个薄的、穿孔的、多孔的、连续的(由虚线318表示以暗示连续层)隔膜320。隔膜320可以由径迹蚀刻的聚合物材料如聚碳酸酯、聚酯、聚酰亚胺或一些其他聚合材料或具有至少约10微米的厚度的玻璃形成。膜320的多孔性质允许光吸收颗粒314穿过孔322。隔膜320中的孔的平均直径可以显著大于(例如大了约10倍)光吸收颗粒314的平均直径。隔膜320中的孔可以构成隔膜320的总表面积的大部分(例如至少10％)以便允许吸收颗粒314基本上不受阻碍地穿过孔322。
显示器300进一步展示了在该穿孔的、多孔的、连续的隔膜320之上的附加的第一多孔且连续的(由虚线324表示以暗示连续层)反射层326。附加的层326可以包括薄的光镜面反射金属层如铝、银、金、镀铝的MylarTM柔性膜或其他材料以便增强反射率。光扩散层328可以任选地被添加到外片302的外侧并且面向观察者330以便“软化”来自反射层326的镜面反射的光。反射层326可以进一步包括一个半后向反射涂层。半后向反射涂层326可以由以下项构成：嵌入在反射衬底或透明基质中并且由附加且任选的反射层支持的角锥反射器或部分角锥反射器或玻璃珠。一个烧结的TiO2层也可以用作反射层326。
在本披露的一个实施例中，来自半后向反射涂层326的漫反射率水平没有如此高以致于引起像素或子像素串扰。例如，如果光通过一个子像素进入，它可能被半后向反射涂层326反射，这样使得光通过同一个子像素离开，否则对比度和/或色彩饱和度将降低。在另一个实施例中，该前电极和透明介电层可以直接位于多孔隔膜320的反射层上。
在图3中的显示器300中的虚线332的左侧上描绘了在镜面的、半镜面的或半后向反射状态下的显示器的一部分或像素。在此状态下，在施加偏压的影响下可移动颗粒314朝向邻近后电极表面308的后介电层316移动，这样使得反射可以在反射层326上发生。这由入射光线334示出，该光线以镜面的、半镜面的半后向反射方式(如通过反射的光线336描绘的)反射回到观察者330以便产生亮状态。在虚线332的右侧上描绘了暗状态。在此，在施加的偏压的影响下电泳可移动颗粒移动穿过孔322并且在前介电层316附近聚集以便吸收入射光线。这由入射光线338和340表示，这些光线被光吸收可移动颗粒314吸收。
图1-3中示出的显示器构造可以进一步包括壁，这些壁产生阱或隔室以便限制电泳可移动颗粒。这些壁或横壁可以配置成产生呈例如方块状、三角形、五边形、六边形或其组合的形状的阱或隔室。这些壁可以包括聚合物材料并且通过常规技术(包括光刻、压花或模制)形成图案。这些壁有助于限制电泳可移动颗粒以便防止所述颗粒的沉降和迁移，所述颗粒的沉降和迁移可能导致随时间推移的较差显示器性能。在某些实施例中，这些显示器可以包括横壁，这些横壁在液体介质和可移动颗粒驻留的区域中完全地桥接由前电极和后电极产生的间隙。在某些实施例中，显示器100、200或300可以包括部分横壁，这些横壁在液体介质和可移动颗粒驻留的区域中仅部分地桥接由前电极和后电极产生的间隙。在某些实施例中，显示器100、200或300可以进一步包括横壁和部分横壁的组合，这些横壁和部分横壁可以在液体介质和可移动颗粒驻留的区域中完全和部分地桥接由前电极和后电极产生的间隙。
分别在图1-3中示出的和在前述段落中描述的反射式图像显示器构造100、200和300可以进一步包括滤色器阵列层。所述滤色器阵列层可以包括红、绿和蓝色或青色、品红色和黄色滤光器或其组合。在一个实施例中，图1中示出的并且在前述段落中描述的显示器100可以进一步包括横壁和滤色器阵列层。在另一个实施例中，图2中示出的并且在前述段落中描述的显示器200可以进一步包括横壁和滤色器阵列层。在另一个实施例中，图3中示出的并且在前述段落中描述的显示器300可以进一步包括横壁和滤色器阵列层。
图4是包括一个介电层和多个通过孔连接的腔的显示器的一部分的截面视图。图4还展示了反射显示器400的横截面，该显示器具有在两侧上蚀刻的薄层402以便形成多个基本上半球状腔(可互换地，室)404。这些腔通过孔连接。在图4中，半球状腔404形成沙漏形状的空隙，这些空隙具有顶部半球状腔、窄的开口或孔406以及底部腔。这些腔404可以按多种方式安排，包括六边形的或方形的堆积阵列。在一个实施例中，这些腔以六方密堆积阵列安排以便最大化在填充有腔的薄层内的面积以限制在该显示器内的非光学活性区域的量。
显示器400进一步包括顶部透明向外片408、透明前电极410、后支撑体412和后电极414(包括薄膜晶体管或图案化的阵列)、非蚀刻的剩余材料416(为了结构整体性，充当薄层402的支撑体)。前电极410和后电极414可以包括与关于图1-3描述的那些基本上相同的材料和尺寸。
可以将一种惰性的、光学透明的流体介质418(具有悬浮的光吸收电泳可移动颗粒420)布置在沙漏形状的腔404内。显示器400还可以包括电压源422，该电压源连接前电极410和后电极层414，这样使得偏压可以跨过包括悬浮在流体418内的电泳可移动颗粒420的介质施加。
在一个实施例中，后电极414包括薄膜晶体管或图案化的阵列(与每个后或底部半球状腔404配准)，这样使得包含在每个腔内的可移动颗粒420可以单独地受控以便产生高分辨率显示器。顶部半球状腔404的表面可以涂覆有反射层424以便将光反射回到观察者426。显示器400还可以包括在透明前电极层410上的透明前介电层428。第二介电层428可以在后电极表面414上形成，这样使得该介电层布置在后电极414与介质418之间。在该后电极上的介电层可以任选地添加，取决于该后电极的组成。该介电层可以限定至少约20nm厚度的均匀层并且可以包含聚对二甲苯或其他无机或有机介电材料或其组合。在一个实施例中，该介电层的厚度是至少约80nm。在另一个实施例中，该介电厚度是在约80-200nm的范围内。
该显示器可以进一步包括一个任选的滤色器层430，该层具有颜色的单独子像素的阵列，这些颜色包括红色432(由字母“R”描绘)、绿色434(由字母“G”描绘)、以及蓝色436(由字母“B”描绘)。可替代地，这些子像素颜色可以是青色、品红和黄色。在一个实施例中，每个颜色子像素可以与一个单一的半球状腔404配准。为了以高效率实现高分辨率全色图像，进入和离开的反射光线可以穿过在滤色器阵列层430内的同一颜色子像素。
在图4中，入射光线438和440穿过透明向外片408、透明前电极410、透明介电层428和颜色子像素432和434。光线438和440可以在顶部半球状腔或室424的反射表面处以半镜面或半后向反射方式(由反射光线442和444表示)被反射。当可移动颗粒420移动穿过窄开口406时，其中它们在邻近后电极414的后介电层表面附近聚集，这些光线穿过滤色器层430和透明向外片408被反射回到观察者426以便产生亮状态。施加的偏压的极性可以反转以便使可移动颗粒420通过窄开口406移动向前介电层428的表面。这些可移动颗粒可以在此位置处聚集并且吸收在这些单独的半球状腔404内的入射光线446和448以便产生暗状态。
虽然没有在图1-4中示出，每个显示器还可以包括定向前光系统。该定向前光系统可以在每个显示器中的顶部片的顶表面上包括光源、光导以及光提取器元件的阵列。该定向光系统可以被定位在该向外片的向外表面与观察者之间。该前光源可以限定发光二极管(LED)、冷阴极荧光灯(CCFL)或表面安装技术(SMT)白炽灯。该光导可以被配置成将光引导到透明外片的整个前表面，而这些光提取器元件将在窄角(例如以约30°圆锥体为中心)内的垂直方向上引导光朝向半后向反射或半镜面片。定向前光系统可以与横壁或滤色器层组合用于在此描述的显示器构造或其组合中。
在一个实施例中，图1中示出的并且在前述段落中描述的显示器100可以进一步包括横壁和定向前光系统。在另一个实施例中，图2中示出的并且在前述段落中描述的显示器200可以进一步包括横壁和定向前光系统。在另一个实施例中，图3中示出的并且在前述段落中描述的显示器300可以进一步包括横壁和定向前光系统。
在一个实施例中，图1中示出的并且在前述段落中描述的显示器100可以进一步包括滤色器阵列层和定向前光系统。在另一个实施例中，图2中示出的并且在前述段落中描述的显示器200可以进一步包括滤色器阵列层和定向前光系统。在另一个实施例中，图3中示出的并且在前述段落中描述的显示器300可以进一步包括滤色器阵列层和定向前光系统。
在一个实施例中，图1中示出的并且在前述段落中描述的显示器100可以进一步包括横壁、滤色器阵列层和定向前光系统。在另一个实施例中，图2中示出的并且在前述段落中描述的显示器200可以进一步包括横壁、滤色器阵列层和定向前光系统。在另一个实施例中，图3中示出的并且在前述段落中描述的显示器300可以进一步包括横壁、滤色器阵列层和定向前光系统。
图5是展示由于添加介电层该显示器的光学特性增强的曲线图。图5中示出的实验显示器性能通过具有与图1中示出的显示器100类似构造的显示器产生。在此，在前电极和后电极上不存在聚对二甲苯层下测试第一显示器(对照显示器)。形成第二显示器，其中具有约100nm厚的聚对二甲苯介电层在前电极和后电极二者上。在前半球珠状片与后电极之间的间隙是约18微米并且使用具有均匀直径的间隔珠注入。包含在前后片之间的腔内的液体介质包括基于炭黑的电泳可移动光吸收颗粒。为了测试在施加脉冲下介电层的影响，该显示器被初始地驱动至其在+10V下的黑状态并且然后施加1秒持续时间的10V方波脉冲，在+10V(黑状态)与-10V(白状态)之间交替，同时测量该显示器的％反射率。
在图5中，驱动波形由在该曲线图的底部的虚线示出，该虚线示出持续1秒持续时间的在+10V与-10V之间的交替方波脉冲。具有三角形标记的线表示不具有聚对二甲苯介电层的对照显示器，其中在-10V下的最大反射率(白状态)达到约10％并且在+10V下的最小反射率(暗状态)是约2％，其中白状态与暗状态反射率的总对比率是约5。实线示出在前电极和后电极二者上具有约100nm厚度的聚对二甲苯层的显示器。该实例示出在-10V下的约62％的最大白状态反射率和在+10V下的约5％的最小暗状态反射率，其中白状态与暗状态的对比率是约12。
在前电极和后电极表面上的介电层的存在导致更亮的白状态和更高的对比率。这可能是由于防止了可移动颗粒粘在未被介电层保护的ITO层上。当这些颗粒粘到该ITO层(邻近半球珠状表面)时，剩余的颗粒在希望的白状态期间抑制TIR，导致反射率的下降。粘着的颗粒还导致如在图5中看到的在施加-10V电场期间对于不具有聚对二甲苯的样品的颗粒的更慢的响应时间。反射率在整个该1秒脉冲时间中增加，而在前电极和后电极上具有100nm聚对二甲苯层的显示器展现更快的响应时间。达到最大反射率的速率看起来以阶梯状方式实现并且在该1秒脉冲期间早早地出现平台期。可移动颗粒的颗粒粘着缺乏和更快和更可预测的响应时间行为对于其中需要复杂波形的多位灰度应用也是有利的。
在一个实施例中，到介电层的一些受控的和可预测的颗粒吸引可能是希望的以便获得双稳定性，导致更低的显示器能量消耗。在关掉电源时显示器保留静态图像的能力大大扩展了在基于消费者的应用(例如，手持式电子书阅读器)中的电池的寿命。为了保留聚对二甲苯层的益处而且改进双稳定性，该聚对二甲苯表面可以被改性以便控制电泳可移动颗粒对该聚对二甲苯表面的吸引力或斥力。例如，该聚对二甲苯层可以在沉积后进行化学处理以便改变表面特性。一种此类处理是暴露于氟气以便氟化该聚对二甲苯表面。改性该聚对二甲苯表面的另一种方法是例如在希望的衬底上沉积之前卤化该聚对二甲苯前体材料。聚对二甲苯C是一种常见的聚对二甲苯基介电材料，其中该前体在聚对二甲苯前体二聚体的苯环上被氯化然后沉积到表面上，留下氯化的聚对二甲苯层。通过改变在该苯环(在聚对二甲苯骨架中)上的成分，可以调节聚对二甲苯的特性如介电常数和表面能和反应性。
总体上，在前述段落中描述的介电层概念可以应用于任何电极拓扑结构，对于其有利的是在表面附近可变地吸引带电的电泳可移动颜料颗粒，出于修改光反射的目的。净光学效果可以是镜面的、部分后向反射的、完全后向反射的、部分扩散的、或完全扩散的、或不同的中间体。就具体的拓扑结构而言，除了在此的附图中画出的那些之外，在该一个或多个表面上的突起可以是棱柱形的，圆锥形的，截头锥体，不同的旋转图，不同的随机形状，具有的净特征为光被有效地重新定向并且重新定向的光的量被控制到覆盖有高电容介电层(由聚对二甲苯或类聚对二甲苯材料构成)的电极。
在此处描述的显示器实施例中，它们可以用于多种应用，包括：电子书阅读器、便携式计算机、平板电脑、移动电话、智能卡、标识、手表、货架标签、闪存盘和户外广告牌或户外标识。
以下说明本披露的示例性和非限制性实施例。实例1是针对一种反射式图像显示装置，该装置包括：透明前片(包括凸状突起或嵌入的球形珠)，观察者通过该前片观察该显示器；前电极；后支撑体；后电极；位于至少一个电极的表面上的介电层；光学透明的流体介质，多个电泳可移动颗粒悬浮在该光学透明的流体介质中；以及电压源，该电压源用于跨过该光学透明的流体介质施加偏压以便移动这些电泳可移动颗粒。
实例2涉及实例1的反射式图像显示装置，其中该后电极进一步包括薄膜晶体管或图案化的阵列。
实例3涉及实例2的反射式图像显示装置，其中该透明前片是半后向反射片，该半后向反射片在其向内表面上具有多个半球状突起。
实例4涉及实例3的反射式图像显示装置，其中该前电极是透明的并且位于该多个半球状突起的表面上。
实例5涉及实例2的反射式图像显示装置，其中该介电层进一步包含一种聚合物。
实例6涉及实例2的反射式图像显示装置，其中该介电层进一步包含聚对二甲苯。
实例7涉及实例2的反射式图像显示装置，其中该介电层进一步包含一种卤化的聚对二甲苯。
实例8涉及实例2的反射式图像显示装置，进一步包括位于前电极与后电极之间的穿孔的多孔的反射连续隔膜。
实例9涉及实例2的反射式图像显示装置，进一步包括一个或多个横壁或部分横壁。
实例10涉及实例2的反射式图像显示装置，进一步包括滤色器层。
实例11涉及实例1-10中任一项中限定的反射式图像显示装置，进一步包括一种定向前光系统。
实例12涉及实例9的反射式图像显示装置，进一步包括滤色器层和定向前光系统。
实例13涉及一种反射式图像显示装置，该装置包括：透明前片，观察者通过该前片观察该显示器；前电极；后支撑体；后电极；位于至少一个电极的表面上的介电层；位于该前电极与该后电极之间的穿孔的多孔的连续反射隔膜；悬浮在光学透明的流体介质中的多个电泳可移动颗粒，该流体介质布置在由该前片和后电极限定的腔中并且在该穿孔的多孔隔膜与光反射前电极的孔内；以及电压源，该电压源用于跨过该光学透明的介质施加偏压以便在该前电极与该后电极之间移动这些悬浮的电泳可移动颗粒。
实例14涉及实例13的反射式图像显示装置，其中该后电极由薄膜晶体管或图案化的阵列构成。
实例15涉及实例14的反射式图像显示装置，其中该穿孔的多孔且连续的反射隔膜反射片是镜面的或半镜面的。
实例16涉及实例15的反射式图像显示装置，其中该前电极是透明的并且布置在该透明前片上。
实例17涉及实例16的反射式图像显示装置，其中该介电层由一种聚合物构成。
实例18涉及实例16的反射式图像显示装置，其中该介电层由聚对二甲苯构成。
实例19涉及实例16的反射式图像显示装置，其中该介电层由卤化的聚对二甲苯构成。
实例20涉及实例14的反射式图像显示装置，进一步包括在该透明前片之上的向外光扩散层，这样使得该向外光扩散层布置在该透明的前片与观察者之间。
实例21涉及实例14的反射式图像显示装置，进一步包括一个或多个横壁或部分横壁或其组合。
实例22涉及实例14的反射式图像显示装置，进一步包括滤色器层。
实例23涉及实例13-22中任一项中限定的反射式图像显示装置，进一步包括一种定向前光系统。
实例24涉及一种反射式图像显示装置，该装置包括：透明向外片，观察者通过该片观察该显示器；邻近该透明向外片的层，该层包括多个顶室和多个底室，其中每个顶室通过孔与底室连接；前电极；后支撑体；后电极；位于至少一个电极的表面上的介电层；光学透明的流体；悬浮在该光学透明的流体中的多个电泳可移动颗粒；以及电压源，该电压源用于跨过该光学透明的流体施加偏压以便移动这些电泳可移动颗粒。
实例25涉及实例24的反射式图像显示装置，其中该后电极由薄膜晶体管或图案化的阵列构成。
实例26涉及实例25的反射式图像显示装置，其中邻近该透明向外片的包括多个顶室和多个底室的层由玻璃制成。
实例27涉及实例25的反射式图像显示装置，其中邻近该透明向外片的该层包括呈半球形状的多个顶室和多个底室。
实例28涉及实例25的反射式图像显示装置，其中该介电层由一种聚合物构成。
实例29涉及实例25的反射式图像显示装置，其中该介电层由聚对二甲苯构成。
实例30涉及实例25的反射式图像显示装置，其中该介电层由卤化的聚对二甲苯构成。
实例31涉及实例25的反射式图像显示装置，其中该包括多个顶室和多个底室的层进一步包括光反射层。
实例32涉及实例25的反射式图像显示装置，其中该前电极是透明的。
实例33涉及实例25的反射式图像显示装置，进一步包括滤色器阵列。
实例34涉及实例24-33中任一项中限定的反射式图像显示装置，进一步包括一种定向前光系统。
虽然本披露的原理已经关于在此示出的示例性实施例进行了说明，但是本披露的原理不限于此并且包括其任何修改、改变或排列。

Claims (34)

1.一种反射式图像显示装置，包括：
包括凸状突起或嵌入的球形珠的透明前片，观察者通过该前片观察该显示器；
前电极；
后支撑体；
后电极；
位于至少一个电极的表面上的介电层；
光学透明的流体介质
悬浮在该光学透明的流体介质中的多个电泳可移动颗粒；以及
电压源，该电压源用于跨过该光学透明的流体介质施加偏压以便移动这些电泳可移动颗粒。
2.如权利要求1所述的反射式图像显示装置，其中该后电极进一步包括薄膜晶体管或图案化的阵列。
3.如权利要求2所述的反射式图像显示装置，其中该透明前片是半后向反射片，该半后向反射片在其向内表面上具有多个半球状突起。
4.如权利要求3的反射式图像显示装置，其中该前电极是透明的并且位于该多个半球状突起的表面上。
5.如权利要求2所述的反射式图像显示装置，其中该介电层进一步包含一种聚合物。
6.如权利要求2所述的反射式图像显示装置，其中该介电层进一步包含聚对二甲苯。
7.如权利要求2所述的反射式图像显示装置，其中该介电层进一步包含一种卤化的聚对二甲苯。
8.如权利要求2所述的反射式图像显示装置，进一步包括位于该前电极与后电极之间的穿孔的多孔的反射连续隔膜。
9.如权利要求2所述的反射式图像显示装置，进一步包括一个或多个横壁或部分横壁。
10.如权利要求2所述的反射式图像显示装置，进一步包括滤色器层。
11.如权利要求1-10中任一项中限定的反射式图像显示装置，进一步包括一种定向前光系统。
12.如权利要求9所述的反射式图像显示装置，进一步包括滤色器层和定向前光系统。
13.一种反射式图像显示装置，包括：
透明前片，观察者通过该前片观察该显示器；
前电极；
后支撑体；
后电极；
位于至少一个电极的表面上的介电层；
位于该前电极与该后电极之间的穿孔的多孔的连续反射隔膜；
悬浮在光学透明的流体介质中的多个电泳可移动颗粒，该流体介质布置在由该前片和后电极限定的腔中并且在该穿孔的多孔隔膜与光反射前电极的孔内；以及
电压源，该电压源用于跨过该光学透明的介质施加偏压以便在该前电极与该后电极之间移动这些悬浮的电泳可移动颗粒。
14.如权利要求13所述的反射式图像显示装置，其中该后电极由薄膜晶体管或图案化的阵列构成。
15.如权利要求14所述的反射式图像显示装置，其中该穿孔的多孔且连续的反射隔膜反射片是镜面的或半镜面的。
16.如权利要求15所述的反射式图像显示装置，其中该前电极是透明的并且布置在该透明前片上。
17.如权利要求16所述的反射式图像显示装置，其中该介电层由一种聚合物构成。
18.如权利要求16所述的反射式图像显示装置，其中该介电层由聚对二甲苯构成。
19.如权利要求16所述的反射式图像显示装置，其中该介电层由卤化的聚对二甲苯构成。
20.如权利要求14所述的反射式图像显示装置，进一步包括在该透明前片之上的向外光扩散层，这样使得该向外光扩散层布置在该透明前片与观察者之间。
21.如权利要求14所述的反射式图像显示装置，进一步包括一个或多个横壁或部分横壁或其组合。
22.如权利要求14所述的反射式图像显示装置，进一步包括滤色器层。
23.如权利要求13-22中任一项中限定的反射式图像显示装置，进一步包括一种定向前光系统。
24.一种反射式图像显示装置，包括：
透明向外片，观察者通过该片观察该显示器；
邻近该透明向外片的层，该层包括多个顶室和多个底室，其中每个顶室通过孔与底室连接；
前电极；
后支撑体；
后电极；
位于至少一个电极的表面上的介电层；
光学透明的流体；
悬浮在该光学透明的流体中的多个电泳可移动颗粒；以及
电压源，该电压源用于跨过该光学透明的流体施加偏压以便移动这些电泳可移动颗粒。
25.如权利要求24所述的反射式图像显示装置，其中该后电极由薄膜晶体管或图案化的阵列构成。
26.如权利要求25所述的反射式图像显示装置，其中邻近该透明向外片的包括多个顶室和多个底室的层由玻璃制成。
27.如权利要求25所述的反射式图像显示装置，其中邻近该透明向外片的该层包括呈半球形状的多个顶室和多个底室。
28.如权利要求25所述的反射式图像显示装置，其中该介电层由一种聚合物构成。
29.如权利要求25所述的反射式图像显示装置，其中该介电层由聚对二甲苯构成。
30.如权利要求25所述的反射式图像显示装置，其中该介电层由卤化的聚对二甲苯构成。
31.如权利要求25所述的反射式图像显示装置，其中该包括多个顶室和多个底室的层进一步包括光反射层。
32.如权利要求25所述的反射式图像显示装置，其中该前电极是透明的。
33.如权利要求25所述的反射式图像显示装置，进一步包括滤色器阵列。
34.如权利要求24-33中任一项中限定的反射式图像显示装置，进一步包括一种定向前光系统。
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