CN108369355B - 基于全内反射的图像显示器中的增加的反射率 - Google Patents

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Abstract

因为入射光在白色状态下通过黑瞳区域，所以传统全内反射图像显示器中的亮度可能降低。将亚波长结构添加到透明前板上的凸形突起的表面可以增加白色状态下的亮度。控制亚波长结构的尺寸、间隔、形状、和折射率可以产生零阶反射和增强的亮度。

Description

基于全内反射的图像显示器中的增加的反射率
优先权声明
本公开要求于2015年12月6日提交的序列号为62/263,655的美国临时申请的申请日的优先权，其说明书的全部内容被合并于此。
技术领域
本公开涉及基于全内反射的图像显示器。在一个实施例中，本公开涉及通过修改透明高折射率前板的内表面来增加基于全内反射的图像显示器中的亮度。
背景技术
传统的基于全内反射(TIR)的显示器包括与低折射率流体接触的透明高折射率前板。前板和流体具有不同的折射率，折射率由临界角表征。前板被设计为，使得在光线以小于临界角的角度入射到高折射率前板和低折射率流体的界面上时，它们透过界面。在光线以大于临界角的角度入射到界面上时，它们在界面处经历TIR。在TIR界面处优选小临界角(例如，小于约50°)，因为这提供了可以发生TIR的更大范围的角度。
传统的基于TIR的反射式图像显示器还包括电泳移动吸光粒子。在粒子被偏压源移动到前板的表面时，它们进入隐失波区域并且阻止TIR。入射光可以被吸收并且产生观看者观看到的黑暗状态。在粒子移出隐失波区域时，光线可以被TIR反射。这产生观看者可以观看到的白色或明亮状态。可以使用像素化电极阵列来驱动粒子进出隐失波区域以形成白色状态和黑暗状态的组合。这可以用来创建图像以向观看者传达信息。
传统的基于TIR的显示器中的前板在面向低折射率介质和电泳移动粒子的内侧上还包括多个密堆积的凸形结构。凸形结构可以是半球形，但也可以使用其他形状。图1中示出了现有技术的基于TIR的显示器100。显示器100包括透明前板102(透明前板102还包括多个半球形突起104)、后支撑板106、在半球形突起的表面上的透明前电极108和后电极110。在由半球形表面和后支撑板形成的空腔内的是低折射率流体112，该低折射率流体112还包括多个吸光电泳移动粒子114。显示器100包括能够在空腔上产生偏置的可选电压源116。在粒子114电泳移动靠近前电极108时，它们可以阻止TIR。这被示出为虚线118右侧，并且被表示为入射光线120和122被粒子吸收。如观看者124所看到的那样，显示器处于黑暗状态。
如虚线118左侧所示，在粒子从前板102朝向后电极110移动时，入射光线可以在半球形阵列104的表面与介质112的界面处全内反射。这由入射光线126表示，入射光线126被全内反射并且作为反射光线128朝向观看者124离开显示器。显示器对观看者来说呈现白色或明亮。
众所周知，每个半球形的中心是光线可以透射而不经受TIR的区域。这是由于入射光线与半球形内表面相互作用的角度减小所致。该非反射区域呈现通常被称为黑瞳问题的问题。黑瞳减小了显示器的反射率。在图1中，黑瞳问题由显示器100中的入射光线130示出。入射光线130不被全内反射。入射光线130替代地通过显示器的前板102，这降低了显示器的亮度。
图2是基于TIR的显示器中的现有技术前板的TIR和黑瞳区域的横截面图。具体地，前板200示出了透明板202的一部分，透明板202具有面向观看者206的外表面204和在其内表面上的多个半球形208。前板200还示出了TIR区域210和非阴影非TIR区域212(黑瞳区域)(针对该区域上的直接入射光线)的近似位置。这些区域位于透明板202的内侧。首先在TIR区域210中相互作用的入射光线被朝向观看者206全内反射回。首先在非TIR区域212中相互作用的入射光线穿过透明板202并且不被全内反射。该区域212可以被称为黑瞳区域。修改凸形突起阵列的表面可以减少黑瞳问题并且增加显示器的亮度。
附图说明
将参考以下示例性和非限制性示例来讨论本公开的这些和其它实施例，其中相似的元件被类似地编号，并且其中：
图1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；
图2是示出基于TIR的显示器中的黑瞳区域的传统TIR的横截面视图；
图3A示意性地示出了根据本公开的一个实施例的基于TIR的显示器的前板的一部分的横截面；
图3B示意性地示出了根据本公开的一个实施例的基于TIR的显示器的透明前板的一部分的内表面的视图；
图4示意性地示出了根据本公开的另一实施例的透明前板的一部分的内表面的俯视图；
图5A是TIR显示器的示例性前板的侧视图；
图5B示意性地示出了图5A的透明前板的一部分的内表面的俯视图；
图6示意性地示出了根据本公开的某些实施例的透明前板的一部分的内表面的俯视图；
图7示意性地示出了根据本公开的某些实施例的基于TIR的显示器的透明前板的一部分的内表面的俯视图；
图8示意性地示出了根据本公开的某些实施例的基于TIR的显示器的透明前板的一部分的内表面的视图；
图9示意性地示出了在黑瞳区域处具有修改的表面的基于TIR的图像显示器的一部分的横截面；
图10示出了根据本公开的一个实施例的用于控制显示器的示例性系统；
图11示出了第一组示例性模拟的结果；并且
图12示出了第二组示例性模拟的结果。
具体实施方式
贯穿以下描述，阐述特定细节以便为本领域的技术人员提供更彻底的理解。然而，可以不必详细示出或描述公知的元件以避免不必要地混淆本发明。因此，说明书和附图应该被视为是示意性而非限制性的。
在示例性实施例中，透明前板的内表面被配置为包括具有修改的表面的多个凸形结构。修改的表面可以增加基于TIR的图像显示器中的反射率。表面可以被修改为在凸形结构的黑瞳区域处包括多个结构以解决传统显示器的缺陷并且防止光线穿过显示器。
在示例性实施例中，修改的表面可以包括亚波长结构。结构可以包括衍射结构。结构可以小于入射可见光的波长。亚波长衍射结构可以被设计为，使得结构基本上作为反射镜。亚波长衍射结构可以被称为零阶镜(zeroth order mirror)。亚波长结构的折射率可以实质上大于其接触的低折射率介质。亚波长结构的折射率可以在约1.5-2.4的范围内，而介质的折射率可以在约1-1.5的范围内。衍射结构的优选几何形状可以取决于衍射结构的折射率、相邻材料的折射率、以及衍射结构的大小和间隔。在示例性实施例中，将穿过黑瞳区域的光线与零阶衍射结构相互作用。该光的一部分可以被反射，因此增加了显示器的总体反射率。
图3A示意性地示出了根据本公开的一个实施例的基于TIR的显示器前板的前板的一部分的横截面。具体地，图3A示出了具有修改的表面的凸形突起。图3A中的实施例300示出了透明的高折射率前板302，该前板302还包括面向观看者306的外表面304和多个凸形突起308。前板302的折射率可以是至少约1.5。在某些实施例中，前板302的折射率可以在约1.5-2.4的范围内。每个单独突起310是半球形的，但是在不偏离公开的原理的情况下可以采用其他形状或形状的混合。其他示例性形状包括矩形、六边形、菱形、或三角形。贯穿本公开，为了简单起见，半球形突起将被示出为凸形突起。至少一个凸形突起可以在密堆积阵列中接触其最近的相邻突起。突起308的凸形表面还可以包括透明结构或特征312的阵列。在示例性实施例中，结构312可以是大小和/或间隔为亚波长(即，小于入射可见光的波长)。也就是说，每个结构312的大小(长度和宽度)可以基本上等于或小于入射可见光的波长。
结构312可以以规则(即，周期性)阵列、或不规则阵列、或规则阵列和不规则阵列的混合物来排列。图3A示出了棋盘状的示例性阵列。每个结构312可以是立方形或六边形。结构312也可以是球形、半球形、半圆柱形、直角棱柱形、三角锥形、方棱锥形、或其他形状的形式。结构312可以包括任意形状。结构312可以包括随机大小、或随机间隔距离、或随机大小和间隔距离二者。结构312可以包括与凸形突起308不同的成分。结构312可以具有与凸形突起308的折射率不同的折射率。
图3B示意性地示出了根据本公开的一个实施例的基于TIR的显示器的透明前板的一部分的内表面的视图。这里，基于TIR的显示器的前板实施例300包括具有修改的表面的凸形突起。图3B中的透明前板302是图3A示出的显示器的前板的俯视图。图3A是横截面视图，而图3B是直接在透明的高折射率前板302的内表面上的突起阵列处的视图。图3B中的前板实施例300还示出了阵列308中的凸形突起310、具有亚波长结构312的修改的表面、和密堆积突起310之间的间隙间隔314。在该实施例中，亚波长结构312位于各个凸形突起310的凸形表面上。
在示例性实施例中，前板302在凸形突起的表面上的内侧上包括透明电极层。透明电极可以是氧化铟锡(ITO)、导电聚合物、或金属纳米颗粒(例如，透明聚合物基质中的铝)中的一个或多个。
在示例性实施例中，前板302可以在凸形突起的表面上的内侧上包括透明电极层和介电层。介电层可以位于透明前电极层上并且面向后电极。介电层可以用来保护透明电极层。介电层可以限定共形的涂层，并且可以没有针孔或可以具有最小针孔。介电层也可以是结构化层。介电层可以是聚合物或聚合物的组合。在示例性实施例中，介电层可以包括聚对二甲苯。介电层可以是诸如卤化聚对二甲苯或聚酰亚胺之类的聚合物。介电层可以是诸如SiO2之类的玻璃或其他金属氧化物无机层。介电层可以是聚合物和玻璃的组合。
图4示意性地示出了根据本公开的另一实施例的透明前板的一部分的内表面的俯视图。前板实施例400被示出为具有透明的高折射率前板402和单独的凸形突起404。至少一个突起可以位于在密堆阵列406中的内表面上。凸形突起可以是随机阵列。凸形突起404之间可以存在基本上平坦的间隙间隔408。凸形突起404的弯曲表面和平坦的间隙间隔408可以包括亚波长结构410。在示例性实施例中，结构410的大小和间隔可以小于入射光的波长。
在另一示例性实施例中，前板402可以在凸形突起的表面上的内侧上包括透明电极层(未示出)。在又一示例性实施例中，前板402可以在凸形突起的表面上的内侧上包括透明电极层(未示出)和介电层(未示出)。
图5A是TIR显示器的示例性前板的侧视图。具体地，图5A示出了具有在其黑瞳区域处具有修改的表面的凸形突起的TIR显示器的透明前板的一部分的横截面。在前板实施例500中，仅黑瞳区域包括亚波长结构。凸形突起的其余部分不包括亚波长结构。前板实施例500包括透明的高折射率前板502、面向观看者506的外表面504和多个凸形突起508。在一个实现方式中，凸形突起510中的一些或全部凸形突起可以至少接触相邻的凸形突起。每个凸形突起510的弯曲表面还可以在黑瞳区域上包括多个透明结构或特征512。
在图5的示例性实施例中，结构514可以是大小和间隔为亚波长(即，小于入射光的波长)。各个结构514可以是正方形或立方形的形式。结构514也可以是球形、半球形、半圆柱形、直角棱柱形、三角锥形、方棱锥形、或其他形状中的一个或多个的形式。在一个实施例中，结构514可以包括任意形状。
应该注意的是，黑瞳区域可以基于观看角度和照明角度而改变。在图5A的前板实施例中，结构512可以位于其中黑瞳区域可以基于典型的观看角度和照明角度而存在的区域中。典型的观看角度相对于法线角度可以在约-30°至约30°的范围内(当观看者在垂直方向上观看显示器的前表面时，法线角度为0°)。相对于法线角度，典型的照明角度在约-5°至约-30°和约5°至约30°的范围内。在其他实施例中，结构512可以基于显示器的应用而位于凸形突起的表面的其他区域上。
图5B示意性地示出了图5A的透明前板的一部分的内表面的俯视图。图5B的实施例500包括密堆积阵列508中的凸形突起510。前板实施例500包括凸形突起510的黑瞳区域的具有亚波长结构的修改的表面512以及密堆积突起510之间的间隙间隔514。凸形突起也可以以随机阵列的形式被布置。在该实施例中，亚波长结构512可以仅位于各个凸形突起510的弯曲表面上的黑瞳区域中。凸形突起510的凸形表面的一些区域516可以不被亚波长结构512覆盖。
在示例性实施例中，前板502可以在凸形突起的表面上的内侧上包括透明电极层和介电层中的一个或多个。
图6示意性地示出了根据本公开的一个实施例的透明前板的内表面的俯视图。具体地，图6的基于TIR的显示器的前板实施例包括具有修改的表面的凸形突起。除了透明亚波长结构可以是衍射线或脊之外，用于基于TIR的反射式图像显示器的透明前板的实施例600与图3B中的实施例300类似。衍射线可以是沿着凸形突起的长度延伸的连续线。前板实施例600包括具有凸形突起604的透明的高折射率前板602。至少一个突起604可以以在其间具有间隙间隔608的密堆积阵列606或随机阵列的形式被布置。凸形突起604的凸形表面可以包括透明衍射脊610。脊610可以以相对于入射光的亚波长被间隔开。脊610可以是细长三角锥形或方棱锥形的形式。
在示例性实施例中，前板602可以在凸形突起的表面上的内侧上包括透明电极层。在示例性实施例中，前板602可以在凸形突起的表面上的内侧上包括透明电极层和介电层。
图7示意性地示出了根据本公开的另一实施例的透明前板的内表面的俯视图。图7的前板实施例包括具有修改的表面的凸形突起。除了亚波长结构是衍射线或脊之外，用于基于TIR的反射式图像显示器的透明前板实施例700与图4中的实施例400类似。这种脊可以沿着突起的长度延伸。前板实施例700包括具有凸形突起704的透明的高折射率前板702。至少一个突起704可以以在其间具有间隙间隔708的密堆积阵列706或随机阵列的形式被布置。凸形突起704的凸形表面和平坦间隙间隔可以包括透明衍射脊710。脊710可以以相对于入射光的亚波长被间隔开。脊710可以是细长三角锥形、方棱锥形、半圆柱形、或其他形状中的一个或多个的形式。
在示例性实施例中，前板702可以在半球形突起的表面上的内侧上包括透明电极层。在示例性实施例中，前板702可以在凸形突起的表面的内侧上包括透明电极层和介电层。如从图7中显而易见的，脊延伸超过突起704进入间隙间隔708。
图8示意性地示出了透明前板的部分的内表面的俯视图。所示出的实施例可以限定基于TIR的显示器的前板的部分，其具有在黑瞳区域处具有修改表面的凸形突起。除了亚波长结构是衍射线或脊线之外，图8的前板实施例800与图5B中所示的实施例大体上类似。前板实施例800可以包括透明的高折射率板802和在密堆积阵列808或随机阵列中的至少一个凸形突起810。在凸形突起810之间可以存在间隙间隔814。图8的前板实施例800还可以包括凸形突起810的黑瞳区域的具有亚波长结构的修改表面812。在该实施例中，亚波长结构812可以仅位于黑瞳区域中的各个凸形突起810的弯曲表面上。凸形突起810的弯曲表面的区域816可以不被亚波长结构812覆盖。
前板802可以包括在凸形突起的表面的内侧上的透明电极层和电介质层中的一者或多者。
图9示意性地示出了根据本公开的一个实施例的基于TIR的图像显示器的部分的横截面。显示器900包括具有多个凸形突起904的透明前板902。在黑瞳区域处的凸形突起的表面上可以是亚波长结构906。在一个实施例中，结构906大于入射波长。前板902大体上类似于图5A-B的实施例500。显示器900还被示出为具有在凸形突起904的表面上的透明前电极908。前电极908可以包括ITO、导电聚合物、或分散在透明聚合物基质中的导电金属纳米粒子。
显示器900还包括后支撑板910和在后支撑板910上的后电极层912。在示例性实施例中，后电极层912可以是薄膜晶体管(TFT)阵列。在其他实施例中，后电极层912可以是图案化的直流驱动阵列或电极、或电极的无源矩阵阵列。
如图9所示，在后电极912和凸形突起的外表面(即，前电极908和形成在其上的任何介电层)之间形成空隙或空腔。介质914可以布置在空隙中。介质914可以是空气或流体或具有约1-1.5范围内的低折射率的任何材料。在示例性实施例中，介质914可以是烃、卤化烃(诸如氟化烃)或其组合。
显示器900还包括分散在介质914中的多个光吸收电泳移动粒子916。粒子916可以具有正极性或负极性。粒子916可以是颜料或染料。粒子916可以是炭黑或金属氧化物基颜料。粒子916可以包含有机层。粒子916可以为任何颜色。
在示例性实施例中，显示器900包括能够在介质914上产生偏置的可选电压源918。偏置能够移动粒子916中的至少一个粒子。尽管未示出，电压源918可以耦合到被配置为以预定方式改变或切换施加的偏置的一个或多个处理器电路和存储器处理器。例如，处理电路可以切换施加的偏置以在显示器900上显示字符。
在示例性实施例中，显示器900还可以包括至少一个介电层(未示出)。介电层可以位于前电极的表面上、或后电极上、或前电极和后电极两者上。
显示器900可以如下操作。当通过对相反极性的粒子施加偏置电压，粒子916电泳地移动到前电极908附近时，它们可以进入隐失波区域并抑制TIR。这显示在虚线920的右侧。代表性入射光线922和924可以被粒子916吸收。如呈现给观看者926的，显示器处于黑暗状态。
如虚线920的左侧所示，粒子916可以从前电极908移走并从隐失波区域移出到后电极912。入射光线可以在凸形突起904的阵列的表面与介质914的交界处被全内反射。这可以由入射光线928表示。光线928可以被全内反射并且朝向观看者926作为反射光线930离开显示器。其他入射光线可以经历零阶反射，否则可能会穿过黑瞳区域。这由入射光线932表示，该入射光线932被零阶反射为朝向观看者926的光线934。显示器向观看者926呈现白色或明亮。
显示器900可以与上面讨论的任何前板一起使用，例如，与图3-8中描述的任何示例性前板一起使用。显示器900中的粒子916和介质914可以被电流体系统(也可以被称为电润湿系统)代替。代替电泳移动粒子916，电流体系统可以用于调制光吸收和反射。电流体系统可以包括极性流体和非极性流体。流体可以包括负或正极性或电荷。在示例性实施例中，一种流体可以包括颜色，而另一种流体可以是透明的。在示例性实施例中，透明流体可以具有在约1至1.5范围内的低折射率。透明流体可以包括烃或卤代烃。在其他实施例中，两种流体都可以包括颜色。非极性流体可以包括硅油、烷烃油、硅油的溶剂混合物或烷烃油的溶剂混合物。在一些实施例中，极性流体的折射率与非极性流体的折射率之间的差值可以在约0.05至约1.5的范围内。偏置可以被施加在具有与有色流体的电荷相反的电荷的显示器900的前电极908处。有色流体然后可以被吸引到前电极908。在该位置，有色流体可以吸收入射光产生暗状态。如果在后电极层912处施加与有色流体极性相反的偏置，则有色流体可被吸引到后电极912。入射光线可以通过全内反射朝观看者926反射，从而产生显示器的亮状态。
在其他实施例中，包括具有亚波长结构的凸形突起阵列的前板的任何反射式图像显示器还可以包括至少一个间隔物结构。间隔物结构可以用于控制前电极和后电极之间的空隙。间隔物结构可以用于支撑显示器中的各个层。间隔物结构可以是圆形或椭圆珠形、块、圆柱体、或其他几何形状或这些形状的组合。间隔物结构可以包括玻璃、金属塑料或其他树脂。
在其他实施例中，图像显示器还可以包括滤色器层。滤色器层可以位于透明前板的外表面上。其中，滤色器层可以包括红色、绿色和蓝色滤色器，或青色、品红色和黄色滤色器等等。
在其他实施例中，图像显示器还可以包括至少一个边缘密封件。边缘密封件可以是热或光化学固化材料。边缘密封件可以包括环氧树脂、硅树脂或其他基于聚合物的材料中的一种或多种。
在其他实施例中，图像显示器还可以包括至少一个侧壁(也可以被称为横壁)。侧壁限制粒子沉降、漂移和扩散以改善显示性能和双稳态性。侧壁可以位于包括粒子和介质的光调制层内。侧壁可以从前电极、后电极或前电极和后电极两者完全或部分地延伸。侧壁可以包括塑料、金属或玻璃或其组合。侧壁可以形成井或隔室(未示出)以限制电泳移动粒子。侧壁或横壁可以被配置为形成例如方形、三角形、五角形或六角形或其组合之类的井或隔室。侧壁可以包括聚合物材料并且通过包括光刻、压花或模制的常规技术来图案化。这些壁有助于限制移动粒子以防止所述粒子的沉降和迁移，粒子的沉降和迁移可能导致显示性能随时间的推移而变差。在某些实施例中，显示器可以包括横壁，该横壁完全桥接在空气或液体介质和电泳移动粒子所在区域中由前电极和后电极产生的空隙。在某些其他实施例中，本文描述的反射式图像显示器可以包括局部横壁，该局部横壁仅部分地桥接在空气或液体介质和移动粒子所在区域中由前电极和后电极产生的空隙。在某些实施例中，反射式图像显示器还可以包括横壁和部分横壁的组合，其可以完全和部分地桥接在介质和电泳移动粒子所在区域中由前电极和后电极产生的空隙。
所公开的显示器实施例可以采用定向前光(front light)。定向前光系统可以包括在每个显示器中的前板的外表面上的光源、光导和光提取器元件的阵列。定向前光系统可以位于前板的外表面和观看者之间。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。光导可以被配置为将光引导到透明外板的整个前表面，而光提取器元件在垂直方向上在狭窄角度内(例如以30°锥体为中心)朝前板引导光线。定向前光系统可以与本文描述的显示器架构中的横壁或滤色器层或其组合一起使用。
在一些实施例中，光漫射层可以与所公开的显示器实施例一起使用。在其他实施例中，光漫射层可以与前光组合使用。
在一些实施例中，多孔反射层可以与所公开的显示器实施例组合使用。多孔反射层可以插入在前和后电极层之间。在其他实施例中，后电极可以位于多孔电极层的表面上。
本发明的各种控制机制可以全部或部分地以软件和/或固件来实现。该软件和/或固件可以采取包含在非暂态计算机可读存储介质中或其上的指令的形式。那些指令然后可以被一个或多个处理器读取和执行，以实现本文描述的操作的执行。该指令可以是任何合适的形式，诸如但不限于源代码、编译代码、解释代码、可执行代码、静态代码、动态代码等。这样的计算机可读介质可以包括用于以一个或多个计算机可读的形式存储信息的任何有形的非暂态介质，例如但不限于只读存储器(ROM)；随机存取存储器(RAM)；磁盘存储介质；光存储介质；闪存等。
在一些实施例中，包含指令的有形机器可读非暂态存储介质可以与所公开的显示器实施例组合使用。在其他实施例中，有形机器可读非暂态存储介质还可以与一个或多个处理器组合使用。
图10示出了根据本公开的一个实施例的用于控制显示器的示例性系统。在图12中，显示器900由具有处理器1004和存储器1006的控制器1002控制。在不脱离所公开的原理的情况下，其他控制机制和/或设备可以被包括在控制器1002中。控制器1002可以定义硬件、软件或者硬件和软件的组合。例如，控制器1002可以定义用指令编程的处理器(例如，固件)。处理器1004可以是实际处理器或虚拟处理器。类似地，存储器1006可以是实际存储器(即硬件)或虚拟存储器(即软件)。
存储器1006可以存储要由处理器1004执行的用于驱动显示器900的指令。该指令可以被配置为操作显示器900。在一个实施例中，指令可以包括通过电源1008与显示器900(未示出)相关联的偏置电极。当被偏置时，电极可以使得电泳粒子向前电极的邻近区域移动，从而吸收光。吸收入射光创建显示器900的暗状态。通过适当偏置电极，可将移动光吸收粒子(例如，图9的粒子916)召唤到远离透明前电极(例如，图9的电极908)并离开隐失波区域的位置。将粒子移出隐失波区域导致光在多个凸形突起(例如，图9中的突起904)的表面处被TIR和零阶反射。反射入射光产生显示器900的亮状态。
本文公开的示例性显示器可以用作电子书阅读器、便携式计算机、平板电脑、蜂窝式手机、智能卡、标牌、手表、可穿戴设备、货架标签、闪存驱动器、和户外广告牌或包括显示器的户外标牌。
图11图示了第一组模拟的结果。为了支持和说明本文描述的实施例，已经使用Lumerical有限差分时域(FDTD)解决方案软件(版本8.16，2016B)来执行建模系统的模拟。在第一模拟1100中，模型包括准直光，其在垂直方向上入射到与折射率为1.27的介质接触的、折射率为1.7的平面玻璃基板的界面。图11中的曲线图显示了作为入射光百分比的、是波长(纳米)的函数的半球形反射率。在图11的曲线图中，没有结构的平面玻璃板反射约400nm到约700nm的所有波长上的约2.1％的光。这由图11中的实线表示。
在第二模拟的系统1110中，折射率为1.7的玻璃基板还包括在与入射光的界面相对的侧上的、折射率为2.2的块状纳米尺寸结构。折射率为1.27的介质与玻璃基板包含纳米尺寸结构的一侧进行接触。纳米结构具有相同的高度、长度和宽度150nm。结构还以棋盘状方式间隔150nm。得到的反射率数据由图11中的虚线1110示出。150nm结构反射具有约400nm至约500nm的波长的光。
在第三模拟的系统1120中，纳米结构也呈现如系统1110一样的块状，但具有200nm的相同的高度、长度和宽度。它们也以棋盘状方式被间隔200nm。它们也与折射率约为1.27的介质接触。当与不具有纳米结构的系统1100相比时，这些尺寸的结构增大了对400nm到700nm范围内(但大部分在500nm到约650nm范围内)的光的反射率。得到的反射率数据由图11中的虚线1120示出。
在第四模拟的系统1130中，纳米结构也呈现如系统1110和1120中的块状，但具有250nm的相同的高度、长度和宽度。它们也以棋盘状方式被间隔250nm。它们也与折射率约为1.27的介质进行接触。当与不具有纳米结构的系统1100相比，这些尺寸的结构增大了约400-480nm范围内和620-700nm范围内的反射率。得到的反射率数据由图11中的点虚线1130表示。
图12图示了第二组模拟的结果。在图12的第一模拟1200中，模型包括准直光，该准直光在垂直方向上入射到折射率为1.7的平面玻璃基板的界面，该玻璃基板的一侧与折射率为1的介质接触。图12中的曲线图示出了作为入射光的百分比的、是波长(纳米)的函数的半球形反射率。在图12的曲线图中，不具有结构的平面玻璃板反射从约300nm至约700nm的所有波长上的约6.7％的光。这由图12中的实线1200表示。
在图12中的第二模拟的系统1210中，折射率为1.7的玻璃基板还包括在与入射光的界面相对的侧上的、折射率也为1.7的块状纳米尺寸结构。折射率为1的介质与包括纳米尺寸结构的玻璃基板的一侧接触。纳米结构具有200nm的相同的高度、长度和宽度。该结构也以棋盘状方式间隔200nm。得到的反射率数据由图12中的虚线1210示出。在约400nm至约600nm的波长范围内，当与不具有结构1200的玻璃相比时，200nm结构1210增加了％反射率。
在图12的第三模拟的系统1220中，折射率为1.7的玻璃基板还包括在与入射光的界面相对的侧上的、折射率也为1.7的块状纳米尺寸结构。折射率为1的介质与包括纳米尺寸结构的玻璃基板的一侧接触。纳米结构类似于结构1210，但具有250nm的相同的高度、长度和宽度。该结构还以棋盘状方式间隔250nm。得到的反射率数据由图12中的点虚线1220示出。在约480nm至约700nm的波长范围内，当与不具有结构1200的玻璃相比时，250nm结构1220增加了％反射率。
在图12中的第四模拟的系统1230中，折射率为1.7的玻璃基板还包括在与入射光的界面相对的侧上的、折射率也为1.7的块状纳米尺寸结构。折射率为1的介质与包括纳米尺寸结构的玻璃基板的一侧接触。纳米结构与具有250nm的相同长度和宽度的结构1220相同。在这种情况下，与结构1220的250nm相比，结构1230具有仅为200nm的降低的高度。结构1230的间隔与间隔为250nm的结构1220相同，并且也以相同棋盘状方式布置。得到的反射率数据由图12中的虚线1230示出。当与结构1220相比较时，高度上短了约50nm的结构1230在相同的波长范围内表现出％反射率的降低。
以下示例性且非限制性实施例提供了本公开的各种实施方式。示例1涉及一种显示器前板，包括：具有第一表面和第二表面的透明层，第二表面位于第一表面对面，第二表面具有从第一表面向外延伸的多个凸形突起，至少一个突起具有黑瞳区域；以及位于凸形突起的表面上的结构，该结构从透明层的第二表面向外突起。
示例2涉及示例1的显示器前板，还包括共形地设置在透明层的第二表面上的电极层。
示例3涉及任意前述示例的显示器前板，还包括共形地设置在电极层上的介电层。
示例4涉及任意前述示例的显示器前板，其中，结构中的至少一个结构具有基本上等于或小于入射光的波长的宽度。
示例5涉及任意前述示例的显示器前板，其中，结构分开基本上等于或小于入射光的波长的距离。
示例6涉及任意前述示例的显示器前板，其中，从第一表面向外延伸的多个凸形突起中的一个凸形突起限定半球形。
示例7涉及一种反射式图像显示器，包括：具有第一表面和第二表面的透明层，第二表面位于第一表面对面，第二表面具有从第一表面向外延伸的多个凸形突起，至少一个突起具有黑瞳区域；位于凸形突起的表面上的结构，该结构从透明层的第二表面向外突起；位于透明层上的基本上透明的前电极层；设置在前电极层上的介电层；后电极，后电极在介电层对面并且在后电极和介电层之间形成间隙；以及设置在间隙中的多个电泳移动粒子。
示例8涉及示例7的反射式图像显示器，其中，前电极共形地设置在透明层的结构上。
示例9涉及任意前述示例的反射式图像显示器，其中，介电层共形地设置在前电极上。
示例10涉及任意前述示例的反射式图像显示器，其中，结构中的至少一个结构具有基本上等于或小于入射光的波长的宽度。
示例11针对任意前述示例的反射式图像显示器，其中，结构分开基本上等于或小于入射光的波长的距离。
示例12针对任意前述示例的反射式图像显示器，其中，从第一表面向外延伸的多个凸形突起中的一个凸形突起限定半球形。
示例13涉及任意前述示例的反射式图像显示器，其中，在前电极或后电极中的一个或多个被偏置时，电泳移动粒子中的至少一些电泳移动粒子朝向前电极移动。
实例14涉及一种操作反射式图像显示器的方法，该方法包括：将前电极共形地覆盖在透明层上，透明层具有多个突起，至少一个突起还包括位于其上的多个结构；将后电极放置在介电层的对面以在后电极和介电层之间形成间隙；在介电层和后电极之间形成的间隙中悬浮多个电泳移动粒子；以及将前电极相对于后电极偏置在第一水平以朝向前电极吸引多个电泳移动粒子中的至少一些电泳移动粒子。
示例15涉及示例14的方法，还包括将前电极相对于后电极偏置在第二水平以朝向后电极吸引多个电泳移动粒子中的至少一些多个电泳移动粒子。
示例16涉及任意前述示例的方法，还包括在前电极上共形地覆盖介电层。
示例17涉及任意前述示例的方法，其中，结构中的至少一个结构具有基本上等于或小于入射光的波长的宽度。
示例18涉及任意前述示例的方法，其中，结构分开基本上等于或小于入射光的波长的距离。
示例19针对任意前述示例的方法，其中，多个突起中的一个突起限定半球形。
尽管已经针对本文示出的示例性实施例说明了本公开的原理，但是本公开的原理不限于此，并且包括其任意修改、变化或置换。

Claims (18)

1.一种显示器前板，包括：
透明层，所述透明层具有第一表面和第二表面，所述第二表面位于所述第一表面对面，所述第二表面具有从所述第一表面向外延伸的多个凸形突起，至少一个突起具有黑瞳区域；
共形地设置在所述透明层的第二表面上的电极层；以及
位于所述凸形突起的表面上的结构的阵列，所述结构从所述透明层的所述黑瞳区域向外突起。
2.根据权利要求1所述的显示器前板，还包括共形地设置在所述电极层上的介电层。
3.根据权利要求1所述的显示器前板，其中，所述结构中的至少一个结构具有基本上等于或小于入射光的波长的宽度。
4.根据权利要求1所述的显示器前板，其中，所述结构分开基本上等于或小于入射光的波长的距离。
5.根据权利要求1所述的显示器前板，其中，从所述第一表面向外延伸的所述多个凸形突起中的一个凸形突起限定半球形。
6.一种反射式图像显示器，包括：
透明层，所述透明层具有第一表面和第二表面，所述第二表面位于所述第一表面对面，并且所述第二表面具有从所述第一表面向外延伸的多个凸形突起，至少一个突起具有黑瞳区域；
位于所述凸形突起的表面上的结构的阵列，所述结构从所述透明层的所述黑瞳区域向外突起；
位于所述透明层上的基本上透明的前电极层；
设置在所述前电极层上的介电层；
后电极，所述后电极在所述介电层对面并且在所述后电极和所述介电层之间形成间隙；以及
设置在所述间隙中的多个电泳移动粒子。
7.根据权利要求6所述的反射式图像显示器，其中，所述前电极共形地设置在所述透明层的所述结构上。
8.根据权利要求6所述的反射式图像显示器，其中，所述介电层共形地设置在所述前电极上。
9.根据权利要求6所述的反射式图像显示器，其中，所述结构中的至少一个结构具有基本上等于或小于入射光的波长的宽度。
10.根据权利要求6所述的反射式图像显示器，其中，所述结构分开基本上等于或小于入射光的波长的距离。
11.根据权利要求6所述的反射式图像显示器，其中，从所述第一表面向外延伸的所述多个凸形突起中的一个凸形突起限定半球形。
12.根据权利要求6所述的反射式图像显示器，其中，在所述前电极或所述后电极中的一个或多个被偏置时，所述电泳移动粒子中的至少一些电泳移动粒子朝向所述前电极移动。
13.一种操作反射式图像显示器的方法，所述方法包括：
将前电极共形地覆盖在透明层上，所述透明层具有多个突起，至少一个突起还包括位于其黑瞳区域上的多个结构的阵列；
将后电极放置在介电层的对面以在所述后电极和所述介电层之间形成间隙：
在所述介电层和所述后电极之间形成的所述间隙中悬浮多个电泳移动粒子；以及
将所述前电极相对于所述后电极偏置在第一水平以朝向所述前电极吸引所述多个电泳移动粒子中的至少一些电泳移动粒子。
14.根据权利要求13所述的方法，还包括将所述前电极相对于所述后电极偏置在第二水平以朝向所述后电极吸引所述多个电泳移动粒子中的至少一些多个电泳移动粒子。
15.根据权利要求13所述的方法，还包括在所述前电极上共形地覆盖介电层。
16.根据权利要求13所述的方法，其中，所述结构中的至少一个结构具有基本上等于或小于入射光的波长的宽度。
17.根据权利要求13所述的方法，其中，所述结构分开基本上等于或小于入射光的波长的距离。
18.根据权利要求13所述的方法，其中，所述多个突起中的一个突起限定半球形。
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