CN110998428A - 基于tir的图像显示器中取决于形状的凸形突起 - Google Patents
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Abstract
可以通过调整凸形突起的尺寸和形状来增强包括滤色器阵列的全内反射图像显示器中的亮度。每个突起或两个或更多个突起的组可以与诸如红色、绿色或蓝色的滤色器子像素对准，并且与薄膜晶体管对准。可以相对于滤色器子像素将每个突起或两个或更多个突起的组调整到特定的尺寸和形状，可以在逐个像素的基础上与之对准。这可以增强在与各个像素的期望颜色匹配的波长处的反射率。
Description
相关申请
本说明书要求序列号为62/530,763的美国临时申请(2017年7月10日提交)的优先权，其全部内容通过引用合并于此。
技术领域
所公开的实施例总体涉及高亮度、宽视角图像显示器中的全内反射(TIR)。在一个实施例中，本公开涉及一种TIR图像显示器，该TIR图像显示器包括取决于形状和尺寸的多个凸形突起，这些凸形突起与特定的滤色器子像素基本对准。
背景技术
常规的基于全内反射(TIR)的显示器尤其包括与低折射率流体接触的透明高折射率前板。前板和流体可以具有不同的折射率，其可以由临界角θc表征。临界角表征透明前板的表面(折射率为η1)和低折射率流体(折射率为η3)之间的界面。以小于θc的角度入射到界面上的光线可以透射通过界面。以大于θc的角度入射到界面上的光线可能会在界面处经历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。谨慎的做法是使流体介质的折射率(η3)尽可能小，而透明的前板则由折射率(η1)尽可能大的材料组成。临界角θc由下式(公式1)计算：
常规的基于TIR的反射图像显示器还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。当粒子通过电偏压源朝着前面板的表面移动时，它们可能会进入逝波区域(深度约1微米)并阻碍TIR。逝波区域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之类的变量而变化。入射光可以被电泳移动粒子吸收，以产生观察者观察到的暗色、灰色或彩色状态。状态可以取决于粒子的数量及其在逝波区域内的位置。暗色或彩色状态可以是粒子或滤色器的颜色。在这种情况下，观看者观察到的显示器表面可能出现暗色或黑色。当粒子移出逝波区域之外(例如，通过反向偏压)时，光可能会被TIR反射。这将创建观察者可以观察到的白色、亮色或灰色状态。像素化电极的阵列可用于在各个像素处将粒子驱入逝波区域内或将其从中驱出，以形成白色和彩色状态的组合，例如在滤色器的表面附近。白色和彩色状态的组合可用于创建图像或将信息传达给观察者。
在常规的基于TIR的显示器中，前板通常在面向较低折射率介质的内侧包括多个较高折射率的密堆积凸结构和电泳移动粒子(即，前板的背对观察者的表面)。凸结构可以是半球形的，但是可以使用其它形状。图1A示出了常规基于TIR的显示器100。显示器100具有透明的前板102，其具有面向观察者106的外表面104。显示器100还包括多个凸形突起110的层108、后支撑板112、在多个单独的凸形突起110的表面上的透明前电极114和后电极116。后电极116可以包括电极的无源矩阵阵列、薄膜晶体管(TFT)阵列或电极的直接驱动阵列。电极的后阵列可以形成为像素阵列，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，其布置在形成在突起108的表面与后支撑板112之间的腔或间隙120内。流体118包含多个光吸收电泳移动粒子122。显示器100还包括能够在空腔120上产生偏压的电偏压源124。显示器100可以进一步包括在前电极114或后电极116上或在前电极和后电极两者上的一个或多个介电层126、128，以及滤色器层130。在显示器的前表面上方添加滤色器阵列(CFA)层是将黑白反射型显示器转换为全色显示器的常规方法。
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、透明、青色、品红色或黄色中的一种或多种颜色。子像素滤色器通常以可重复的图案排列，并且被分组为两种或更多种颜色以构成像素。为了说明的目的，图1A中的现有技术显示器100的一部分包括滤色器层130，还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。
当粒子122电泳移动到前电极114并进入逝波区域时，它们可能会阻碍TIR。这显示在虚线138的右侧，并由被粒子122吸收的入射光线140和142表示。显示器的该区域(例如在像素处)对于观察者106可以呈现为暗色、彩色或灰色状态。
当粒子从前板102移开，并从逝波区域移向后电极116时(如虚线138左侧所示)，入射光线可能会在介电层126表面上的界面处在凸形突起阵列108和介质118上全内反射。这由入射光线144表示，其进行全内反射，并作为反射光线146朝着观察者106离开显示器。对于观察者，显示器像素可能显示为白色、亮色、彩色或灰色。
常规的基于TIR的显示器100还可包括将前板102桥接到后板112的侧壁148。侧壁可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。显示器100可以进一步包括环境光传感器(ALS)158和前光控制器160。
图1B示意性地示出了常规的基于TIR的显示器的一部分的横截面，其示出了逝波区域的大致位置。图1B中的图180是图1A中的图100的一部分的特写图。逝波区域位于介电层126和介质118的界面处。在图180中说明了此位置，其中逝波区域182位于虚线184和介电层126之间。逝波通常与突起的层108的表面适形。如前所述，逝波区域的深度约为1微米。
CFA通常包括规则阵列中不同颜色的子像素的组合(而像素由几个子像素组成)。例如，如果CFA是在单个像素中包含三个不同颜色的子像素(例如红色、绿色和蓝色(RGB))的阵列，则每个子像素仅反射三个子像素中的单个颜色。对于设计良好的CFA，这应该将最初反射白光的表面的反射率降低到其初始反射率的大约三分之一，因为每个像素仅反射原始值的1/3。因此，用于全色的反射型显示器的基线反射率必须比传统的黑白设计高大约三倍。这是为了在全色显示器中保持与常规黑白设计相同的白态亮度。但是，在保持显示器的其它光学特性(例如角度光接收和视角)的同时增加反射率可能是具有挑战性的。
附图说明
将参考以下示例性和非限制性说明来讨论本公开的这些和其它实施例，其中相似的元件被相似地编号，并且其中：
图1A示意性地示出了常规的基于TIR的显示器的一部分的横截面；
图1B示意性地示出了常规的基于TIR的显示器的一部分的横截面，其示出了逝波区域的大致位置；
图2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3示意性地示出了根据本公开的另一实施方式的基于TIR的显示器的一部分的横截面；
图4示意性地示出了用于驱动柔性或适形的基于TIR的显示器的有源矩阵薄膜晶体管阵列的一部分的实施例；
图5示意性地示出了用于实现本公开的实施例的示例性系统；
图6图示了在不同的光波长下，显示器中光的反射率与凸形突起尺寸的关系；和
图7图示了在不同入射角下，显示器中光的反射率与凸形突起尺寸的关系。
具体实施方式
贯穿以下描述，阐述了具体细节，以便向本领域技术人员提供更透彻的理解。然而，可能没有示出或详细描述众所周知的元件，以避免不必要地使本公开模糊。因此，应以说明性而非限制性的意义来考虑说明书和附图。
在某些实施例中，本公开描述了一种方法(以及系统和装置)，该方法(以及系统和装置)通过在逐个子像素的基础上调整显示器的凸形光学结构来增加全色反射显示器的反射率，使得每个子像素在与子像素的所需颜色匹配的波长(即，波长带)处可以具有更大的反射率。这可以通过改变凸形结构的尺寸和形状以产生优先反射与所需颜色相关的波长的光的光学结构来完成。在示例性实施例中，第一尺寸和形状的多个凸形突起可以与第一颜色的子像素滤色器基本上对准，第二尺寸和形状的多个凸形突起可以与第二颜色的子像素滤色器基本上对准，第三尺寸和形状的多个凸形突起可以与第三颜色的子像素滤色器基本对准，以此类推，以使得凸形突起(凸形突起也称为光学结构)的大小和形状优选地或最佳地反射与子像素滤色器匹配所需波长的光。在示例性实施例中，特定尺寸和形状的多个凸形突起的数量应等于子像素滤色器颜色的数量。特定尺寸和形状的多个凸形突起的数量以及子像素滤色器颜色的数量可以为大约两个或更多。
图2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。显示器实施例200类似于现有技术的显示器100。显示器实施例200包括透明的前板202，其外表面204面向观察者206。在示例性实施例中，板202可以包括柔性玻璃。在示例性实施例中，板202可以包括厚度在大约20-250□m范围内的玻璃。板202可以包括柔性玻璃，例如SCHOTT 
eco或
T eco超薄玻璃。板202可包含聚合物，例如聚碳酸酯。在示例性实施例中，板202可以包括柔性聚合物。
示例性实施例200示出了位于前板202和凸形突起210的向内阵列层之间的滤色器阵列层208。在一些实施例中，滤色器阵列层208可以位于板202的面向观察者206的外表面204上。滤色器层208可以包括红色(R)、绿色(G)、蓝色(B)、黑色、透明、白色(W)、青色、品红色或黄色子像素滤色器中的一种或多种。滤色器层208可以包括围绕一个或多个滤色器子像素或滤色器子像素组的一个或多个黑色、白色或透明掩模或边界。在示例性实施例中，滤色器阵列层208可包括子像素滤色器的PenTileTM阵列。滤色器阵列层208可以包括子像素滤色器的PenTileTM RGBG(也称为Takahashi)阵列或子像素滤色器的PenTileTM RGBW阵列之一或两者。
在一些实施例中，前板202和突起210可以是相同材料的连续的板，其中滤色器阵列208可以位于板202的面向观察者206的外表面204上。在其它实施例中，前板202和突起210可以是分开的层并且包括不同的材料。在示例性实施例中，板202和突起210可包括不同的折射率。在示例性实施例中，突起210可包括高折射率聚合物。在一些实施例中，凸形突起210可以呈半球形状。在示例性实施例中，突起210可以以密排阵列布置。突起210可以是任何形状或大小或形状和大小的混合。突起210可以是细长的半球或六边形或它们的组合。在其它实施例中，凸形突起210可以是嵌入板202中的微珠。
突起210可具有约1.4或更高的折射率。在示例性实施例中，突起210可具有在约1.5-1.9范围内的折射率。在某些实施例中，突起可以包括折射率在大约1.5至2.2范围内的材料。在某些其它实施例中，高折射率突起可以是具有约1.6至约1.9的折射率的材料。突起可具有至少约0.5微米的直径。突起可具有至少约2微米的直径。
在一些实施例中，突起的直径可以在大约0.5-5000微米的范围内。在其它实施例中，突起的直径可以在大约0.5-500微米的范围内。在其它实施例中，突起的直径可以在大约0.5-100微米的范围内。
突起210可具有至少约0.5微米的高度。在一些实施例中，突起的高度可以在大约0.5-5000微米的范围内。在其它实施例中，突起的高度可以在大约0.5-500微米的范围内。在其它实施例中，突起的高度可以在大约0.5-100微米的范围内。
可用于形成凸形突起210的高折射率聚合物可包括高折射率添加剂，例如金属氧化物。金属氧化物可包括SiO2、ZrO2、ZnO2、ZnO或TiO2中的一种或多种。在一些实施例中，凸形突起210可以呈半球形状。突起210可以是任何形状或大小或形状和大小的混合。在一些实施例中，凸形突起可以是任何的大小和形状。在一些实施例中，突起可以在基部处刻面并且在顶部处变形为光滑的半球形或圆形。在其它实施例中，突起210在一个平面上可以是半球形或圆形，而在另一平面上可以是细长的。在示例性实施例中，可以通过微复制来制造凸形突起204。在示例性实施例中，板202可以是刚性的、柔性的、可拉伸或抗冲击的材料，而突起210可以包括刚性的、高折射率的材料。
显示器实施例200可以包括后支撑层212。显示器200可以包括刚性的、柔性的或适形的后支撑层212。后支撑层212可以是金属、聚合物、木材或其它材料中的一种或多种。层212可以是玻璃、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚氨酯、丙烯酸、聚氯乙烯(PVC)、聚酰亚胺或聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)中的一种或多种。后支撑件212可在其间与凸形凸起层210形成间隙或空腔214。
后支撑件212可以进一步配备有后电极层216。后电极层216可以是刚性的、柔性的或适形的。层216可以包括透明导电材料或非透明导电材料，例如铝、金或铜。可以将后电极层216气相沉积或电镀。后电极216可以是连续的或图案化的。后电极216可以与后支撑层212集成。或者，后电极216可以靠近后支撑件212定位。在另一个实施例中，可以将后电极216层压或附接到后支撑层212。后电极层216可以包括薄膜晶体管(TFT)阵列或无源矩阵阵列。后电极层216可包括直接驱动图案化的电极阵列或电极的分段阵列。后电极层216可以包括有机场效应晶体管(FET)的有源矩阵。有机FET可以包括共轭聚合物或小共轭分子的活性半导体层。有机FET可以包括溶液处理的电介质或化学气相沉积的电介质形式的有机介电层。
层216可以包括铝、ITO、铜、金或其它导电材料。在一实施例中，层216可包含有机TFT。在其它实施例中，后电极层216可以包括铟镓锌氧化物(IGZO)TFT。层216可以包括低温多晶硅、通过聚酰亚胺“剥离”工艺制造的低温多晶硅、在刚性或柔性衬底上的非晶硅。在示例性实施例中，后电极层216的每个TFT可以与滤色器阵列层208中的至少一个子像素过滤器基本对准或对齐。
显示器200还可以包括在凸形突起210的表面上的前电极层218。前电极层218可以是刚性的、柔性的或适形的。前电极层218可以包括例如铟锡氧化物(ITO)、BaytronTM的透明导电材料或导电纳米粒子、银线、金属纳米线、石墨烯、纳米管或其它导电碳同素异形体，或者分散在基本上透明的聚合物中的这些材料的组合。前电极层218可以包括透明导电材料，该透明导电材料还包括由C3Nano(Hayward,CA,USA)制造的银纳米线。前电极层218可以包括C3Nano ActiveGridTM导电油墨。
显示器200可以包括具有第一尺寸和形状的至少一个凸形突起。显示器200可以包括两个或更多个多个凸形突起，其中每个具有特定的尺寸和形状。在示例性实施例中，层210中的第一尺寸和形状的至少一个凸形突起可以与层208中的第一颜色的子像素滤色器基本对准。
在某些实施例中，凸形结构的尺寸和形状配置为对应于特定的子像素颜色，以便优选地反射与期望的特定子像素滤色器颜色相关联的波长带的光。在一实施例中，凸形突起的大小和形状配置为允许具有与子像素的滤色器相对应的波长带的光的最大反射。例如，如果子像素具有红色滤色器(红色具有约620-750nm的波长带)，则将形状(例如，圆度的弧度)和大小(例如，半球的长度)选择为容纳来自显示器相应部分的入射光的最大反射。该原理可以扩展到不同颜色的子像素。通过构造突起的尺寸和形状，可以在视角或视角范围内使入射光线的反射率最大化。
在示例性实施例中，具有第一形状和尺寸220的基本上一个或多个凸形突起与红色子像素滤色器222基本对准，具有第二形状和尺寸224的一个或多个凸形突起与绿色子像素滤色器226基本上对准，具有第三形状和尺寸228的所有凸形突起中的一个或多个与蓝色子像素滤色器230基本上对准。在示例性实施例中，第一尺寸和形状的多个凸形突起可以与第一颜色的子像素滤色器基本上对准，第二尺寸和形状的多个凸形突起可以与第二颜色的子像素滤色器基本上对准，第三尺寸和形状的多个凸形突起可以与第三颜色的子像素滤色器基本对准，以此类推，以使得凸形突起(即光学结构)的大小和形状最佳地反射与子像素滤色器匹配所需波长的光。在示例性实施例中，特定尺寸和形状的多个凸形突起的数量应等于子像素滤色器颜色的数量。与子像素滤色器的特定颜色匹配的具有特定尺寸和形状的多个凸形突起的数量可以为大约两个或更多。
在示例性实施例中，每个凸形突起可以与滤色器和TFT对准以形成子像素。在示例性实施例中，第一、第二或第三组尺寸和形状的每组凸形突起均在逐个子像素的基础上进行调整，以使每个像素在匹配子像素所需的颜色的波长处可具有更大的反射率。这可以通过改变凸形突起的尺寸和形状以形成优选地反射与所需颜色相关的波长的光的光学结构来完成。首先，虽然突起的尺寸和形状的调整可以降低在不期望的波长带处的光的反射率，但是这种损失可能不明显，因为滤色器已经使得可以忽略在不期望的波长带处的任何反射率。其次，由于这种调整，在期望的波长处的反射率的任何增益可能不会被滤色器丢失，因为它们处于可能未被滤除的波长处。换句话说，在某些实施例中，不是优化宽带结构然后利用滤色器丢弃光，而是可以创建结构以优化期望的频带，使得反射光可以既已经着色也具有在对应于该颜色的波长带的更高的反射率。
在示例性实施例中，显示器200可以包括平面化层232。平面化层232可用于使层216中的底板驱动电子设备的表面光滑。这可以允许将完整的侧壁或部分的侧壁放置或形成在平面化层的顶部上。平面化层232可以包括聚合物。可以使用狭缝模具式涂布工艺或柔版印刷工艺来沉积平面化层232。平面化层232可以包括光致抗蚀剂。平面化层232也可以用作介电层。平面化层232可以包括聚酰亚胺。
显示器200还可以包括在前电极218、后电极层216或平面化层232中的一个或多个上的至少一个可选的介电层。仅出于说明性目的，显示器200示出了平面化层232上的介电层234，但是层234可以如所描述的那样位于其它地方。在一些实施例中，前电极218上的介电层(如图1A所示)可以包括与后电极216上的介电层234不同的成分。在示例性实施例中，可选的介电层可以包括两个或更多个介电材料的子层。子层可以包括不同的材料。例如，前介电层或后介电层234可包括SiO2的子层和聚酰亚胺的第二子层。介电层可以是基本上均匀的、连续的并且基本上没有表面缺陷。介电层的厚度可以至少为约0.05nm(即，大约单层)或更大。在一些实施例中，介电层的厚度可以在大约1-300nm的范围内。在其它实施例中，介电层的厚度可以在大约1-200nm的范围内。在其它实施例中，介电层的厚度可以为大约1-100nm。在其它实施例中，介电层的厚度可以为大约1-50nm。在其它实施例中，介电层的厚度可以为大约1-20nm。在其它实施例中，介电层的厚度可以为大约1-10nm。介电层可包括至少一个针孔。介电层可以限定适形涂层并且可以没有针孔或可以具有最小的针孔。介电层也可以是结构化层。介电层还可以充当阻挡层以防止水分或气体进入。介电层可以具有高或低的介电常数。在一些实施例中，介电层可具有在约1-30范围内的介电常数。在其它实施例中，介电层可具有在约1-15范围内的介电常数。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集成芯板中常用的SiO2。介电层可以是SiOx,SiN,SiNx或SiON中的一种或多种。一个或多个介电层可以包括以下中的一个或多个：Al2O3、AlOx、CaO、CuO、Er2O3、Ga2O3、HfO2、HfOx、InZnO、InGaZnO、La2O3、MgO、Nb2O5、Sc2O3、SnO2、Ta2O5、TiO2、VXOY、Y2O3、Yb2O3、ZnSnOx、ZnO、ZrO2、AlN、BN、GaN、SiN、SiNx、TaN、TaNX、TiAlN、TiN、WN或TiNX。介电层可以是陶瓷。有机介电材料通常是缺少极性基团的聚合物，例如聚酰亚胺、含氟聚合物、聚降冰板烯和基于烃的聚合物。介电层可以是聚合物或聚合物的组合。介电层可以是聚合物、金属氧化物和陶瓷的组合。介电层可包括以下一种或多种基于聚酰亚胺的介电质：DaltonDL-5260T、TC-139、DL-2193、Nissan SE-150、SE-410、SE-610、SE-3140N、SE-3310、SE-3510、SE-5661、SE-5811、SE-6414、SE-6514、SE-7492、SE-7992或JSR AL-1054、AL-3046、AL22620、AL16301、AL60720。在示例性实施例中，介电层包括聚对二甲苯。在其它实施例中，介电层可以包括卤代聚对二甲苯。介电层可以包括聚对二甲苯C、聚对二甲苯N、聚对二甲苯F、聚对二甲苯HT或聚对二甲苯HTX。其它无机或有机介电材料或其组合也可以用于介电层。一个或多个介电层可以是CVD、PECVD或溅射涂覆的。一个或多个介电层可以是溶液涂覆的聚合物、气相沉积的电介质或溅射沉积的电介质。介电层234可以与后电极结构共形、或者可以用于平面化电极结构。导致更光滑和更平坦的表面的电极结构的平面化可以允许沉积具有更均匀的高度和厚度的侧壁。
在示例性实施例中，显示器200中的一个或多个介电层可以通过化学气相沉积(CVD)、等离子体增强化学气相沉积(PECVD)或热或等离子体增强原子层沉积(ALD)的一种或多种方法来沉积。
显示器实施例200还可以包括位于间隙214中的前电极层218和后电极层216之间的低折射率介质236。介质236可以是空气或液体。介质236可以是惰性的低折射率流体介质。介质236可以是烃。在一些实施例中，介质236的折射率可以在大约1至1.5的范围内。在其它实施例中，介质236的折射率可以为约1.1至1.4。在示例性实施例中，介质236可以是氟化烃。在另一个示例性实施例中，介质236可以是全氟化烃。在示例性实施例中，介质236的折射率小于凸形突起210的折射率。在其它实施例中，介质236可以是烃和氟化烃的混合物。在示例性实施例中，介质236可以包括FluorinertTM、NovecTM 7000、NovecTM 7100、NovecTM7300、NovecTM 7500、NovecTM 7700、NovecTM 8200、电润湿材料、TeflonTM AF、CYTOPTM或FluoropelTM中的一种或多种。
介质236可进一步包含粘度调节剂或电荷控制剂中的一种或多种。常规的粘度调节剂包括低聚物或聚合物。粘度调节剂可包括苯乙烯、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯或其它基于烯烃的聚合物中的一种或多种。在一个实施例中，粘度调节剂是聚异丁烯。在另一个实施例案中，粘度调节剂是卤化的聚异丁烯。
介质236还可以包括第一多个吸光电泳移动粒子238。移动粒子238可以包括第一电荷极性和第一光学特性(即颜色或光吸收特性)。在一些实施例中，介质236还可以包括第二多个电泳移动粒子，并且可以包括相反极性的第二电荷和第二光学特性。粒子238可以由有机材料或无机材料或有机材料和无机材料的组合形成。粒子238可以是染料或颜料或它们的组合。粒子238可以是炭黑、石墨烯、金属或金属氧化物中的至少一种。粒子可以具有聚合物涂层。在一实施例中，粒子238可包含正电荷极性或负电荷极性或其组合。粒子238可包括带弱电或不带电的粒子。粒子238可以是光吸收或光反射或它们的组合。
在另一个实施例中，显示器实施例200可以包括多个光吸收粒子238和第二多个光反射粒子。光反射粒子可以包括白色反射粒子，例如二氧化钛(TiO2)。光反射粒子可以为约200-300nm。这是涂料工业中用于最大化光反射特性的TiO2粒子的典型尺寸。也可以使用更大或更小尺寸的粒子。光反射粒子还可以包括涂层(未示出)，例如Al2O3或SiO2或其组合。该涂层可以包括与介质236的折射率基本相似的有效折射率。在一些实施例中，光反射粒子和介质236上的涂层的折射率之间的差可以为约40％或更小。在其它实施例中，光反射粒子和介质236上的涂层的折射率之间的差可以为大约0.5-40％。
在其它实施例中，电润湿流体可以位于间隙214中。在一个示例性的实施例中，电润湿流体可包含染料。电润湿流体可朝着突起210移动到逝波区域中，以使TIR受阻。电润湿流体可移动远离突起210并移出逝波区域以允许TIR。电润湿流体可以是硅油，其可以经由小通道被泵入和泵出由侧壁形成的井。
显示器实施例200可以包括电偏压源240。偏压源240可能会在前电极218和后电极216之间形成的间隙214中产生电磁通量。通量可以延伸到设置在间隙中的任何介质236。通量可以使粒子238中的至少一个朝向一个电极并且远离相对的电极移动。
偏压源240可以耦合到一个或多个处理器电路和存储器电路，所述处理器电路和存储器电路配置为以预定方式和/或预定持续时间改变或切换所施加的偏压。例如，处理电路可以切换施加的偏压以在显示器200上显示字符。
在一些实施例中，图2中的显示器200可以包括至少一个透明的阻挡层242。阻挡层242可以位于板202的外表面204上。阻挡层242可位于本文所述的基于TIR的显示器实施例内的各个位置。阻挡层242可以用作气体阻挡层或水分阻挡层中的一种或多种，并且可以是水解稳定的。阻挡层242可以是刚性的、柔性的或适形的聚合物中的一种或多种。阻挡层242可包括聚酯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯或共聚物或聚乙烯中的一种或多种。阻挡层242可包括在聚合物衬底上的化学气相沉积(CVD)或溅射涂覆的陶瓷基薄膜中的一种或多种。陶瓷可以包括Al2O3、SiO2或其它金属氧化物中的一种或多种。阻挡层242可以包括以下的一种或多种：Vitriflex阻挡膜、Invista 
阻挡树脂、ToppanGLTM阻挡膜GL-AEC-F、GX-P-F、GL-AR-DF、GL-ARH、GL-RD、Celplast 
CPT-036、CPT-001、CPT-022、CPA-001、CPA-002、CPP-004、CPP-005氧化硅(SiOx)阻挡膜、
氧化铝(AlOx)涂覆的透明阻挡膜、Celplast 
T AlOx聚酯膜、
CBH或
CBLH双轴取向透明阻挡聚丙烯膜。
在一些实施例中，显示器200可以包括扩散层244。扩散层244可用于软化入射光或反射光、或减少眩光。扩散层244可以包括刚性或柔性聚合物或玻璃。扩散层244可包括在柔性聚合物基质中的毛玻璃。层244可以包括微结构或纹理化的聚合物。扩散层244可以包括3MTM防闪光或防眩膜。扩散层244可以包括3MTMGLR320膜(MN，Maplewood)或AGF6200膜。扩散层244可以位于显示器实施例200内的一个或多个各个位置。在示例性实施例中，扩散层244可以位于板202和观察者206之间。
在示例性实施例中，显示器200可以包括一个或多个侧壁(未示出)。显示器200中的侧壁类似于图1A所示的显示器100中的侧壁148。侧壁也可以称为横向壁、分隔壁或像素壁。侧壁可能会限制粒子的沉降、漂移和扩散，从而改善显示器性能和图像稳定性。在示例性实施例中，侧壁可以在前电极218和后电极层216之间基本保持均匀的间隙距离。侧壁也可以充当屏障，以帮助防止水分和氧气进入显示器。侧壁可以位于包括粒子238和介质236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全部或部分地延伸。侧壁可以包括聚合物、金属或玻璃或其组合。侧壁可以是任何尺寸或形状。侧壁可以具有圆形的横截面。侧壁的折射率可以在凸形突起210的折射率的约0.01-0.2内。在示例性实施例中，侧壁可以是光学活性的。侧壁可能会形成孔或隔间，以限制悬浮在介质236中的电泳移动粒子238。侧壁可以构造成产生例如正方形、三角形、五边形或六边形或它们的组合的井或隔室。侧壁可包括聚合物材料，并通过一种或多种常规技术(包括光刻、压花或模制)进行图案化。在某些实施例中，显示器200包括完全桥接间隙214的侧壁。在其它实施例中，显示器实施例200可以包括仅部分地桥接间隙214的部分侧壁。在某些实施例中，反射图像显示器200可以包括可以完全或部分地桥接间隙214的侧壁和部分侧壁的组合。在示例性实施例中，侧壁可以包括刚性的、柔性的或适形的聚合物。在其它实施例中，侧壁可以与滤色器层208的滤色器子像素基本对准。在示例性实施例中，侧壁可以形成为使得它们基本上围绕像素，该像素包括滤色器子像素的组合，例如RBG、RGBG、RGBW、RGBY或其它组合。
在一些实施例中，可以在后介电层234、后电极层216、平面化层232或后基质212的顶部上形成侧壁。显示器200可以包括直接在后介电层234的顶部上的侧壁，如图1A中的示例所示，其中侧壁148直接形成在后介电层128上。在其它实施例中，侧壁可以形成为凸形突起210的阵列的一部分。侧壁和凸形突起210可以通过相同的微复制工艺形成。随后可以在前电极层218和侧壁两者上形成介电层。可以在平面化层232的顶部上形成侧壁。
在一些实施例中，图2中的显示器200可包括位于如图1A所示的侧壁表面上的一个或多个介电层(未示出)。介电层可以包括本文先前涉及介电层234描述的类似材料。可以通过诸如CVD、PECVD、溅射涂覆、溶液涂覆、气相沉积、热或等离子体增强的ALD的方法形成侧壁表面上的介电层。介电层可以包括两个或更多个介电子层。子层可以包括相同或不同的材料。可以通过不同的沉积工艺来形成子层。
在一些实施例中，显示器200还可以包括图2中的导电跨接件(未示出)。导电跨接件可以结合到前电极层218和后电极层216上的迹线，例如TFT。这可以允许驱动器集成电路(IC)控制前电极218处的电压。在示例性实施例中，导电跨接件可包括柔性的或适形的导电粘合剂。
在示例性实施例中，显示器200可以包括如图1A的显示器100中所示的定向前光系统(图2中未示出)。定向前光系统可包括面向观察者206的外表面。定向前光系统可以包括光源，以通过光导的边缘发射光。光源可以包括发光二极管(LED)、冷阴极荧光灯(CCFL)或表面安装技术(SMT)白炽灯中的一个或多个。在示例性实施例中，光源可以限定LED，该LED的输出光从折射或反射光学元件发出，该折射或反射光学元件在汇聚的角度范围内将所述二极管的输出发射汇聚到光导的边缘。在一些实施例中，光源可以光学地耦合到光导。
光导可以包括一种或多种刚性的、柔性的或适形的聚合物。光导可以包括多于一层。光导可以包括彼此平行的一个或多个连续的光导层。光导可至少包括形成透明底表面的第一光导层。光导可以包括形成透明的顶表面或外表面的第二层。光导可以包括形成中央透明芯的第三层。光导的各层的折射率可以相差至少0.05。多个层可以光学耦合。在示例性实施例中，光导可以包括光提取器元件的阵列。所述光提取器元件可以包括以下一种或多种：光散射粒子、分散的聚合物粒子、倾斜的棱柱面、平行棱柱槽、曲线棱柱槽、弯曲的圆柱面、圆锥形凹痕、球形凹痕、非球形凹痕或气穴。可以布置光提取器元件，使得它们以非朗伯窄角分布(non-Lambertian narrow-angle distribution)在基本垂直的方向上将光重定向到半回反射显示板。光导可以包括扩散的光学雾度。光导可配置为将光引导到透明外板的整个正前表面，同时光提取器元件在垂直方向上以窄角度(例如以30°圆锥体为中心)朝前板202引导光。光导系统可包括由FLEx Lighting(Chicago,IL)制造的FLEx前光板。光导可以包括由Nanocomp Oy，Ltd.(Lehmo,Finland)制造的超薄柔性光导膜。
在一些实施例中，图2中的显示器200还可以包括如图1A中的显示器100所示的ALS和前光控制器。
在一些实施例中，图2中的显示器200可以包括至少一个光学透明粘合剂(OCA)层246。OCA可用于将显示层粘合在一起，并在整个显示器中光学地耦合层。例如，OCA层可以用于将前光系统粘附并光学地耦合到板202的外表面204。显示器实施例200可以包括光学透明的粘合剂层，该光学透明的粘合剂层还包含以下的一种或多种：3MTM光学透明的粘合剂3MTM8211、3MTM8212、3MTM8213、3MTM8214、3MTM8215、3MTMOCA 8146-X、3MTMOCA 817X、3MTMOCA821X、3MTMOCA 9483、3MTMOCA 826XN或3MTMOCA 8148-X、3MTMCEF05XX、3MTMCEF06XXN、3MTMCEF19XX、3MTMCEF28XX、3MTMCEF29XX、3MTMCEF30XX、3MTMCEF31、3MTMCEF71XX、Lintec MO-T020RW、Lintec MO-3015UV series、Lintec MO-T015、Lintec MO-3014UV2+、Lintec MO-3015UV。
图2中的显示器实施例200可以如下操作。电泳移动粒子238可以靠近或远离前电极218移动。在图2中假定粒子238仅为了说明性的目的而具有负电荷极性。在一些实施例中，粒子238可以包括正电荷极性。在一些实施例中，粒子238可包含负电荷和正电荷。当通过偏压源240在前电极218上施加正电偏压时，负电荷极性粒子238可能会移动到前电极218附近的逝波区域中。这在图2中的虚线248的左侧示出。当粒子238位于逝波区域中时，它们可能吸收入射光并阻碍TIR，从而在像素处产生暗态。这在图2中通过代表性的入射光线250示出。光线250穿过显示器200，在此处可以被粒子238吸收。
如虚线248的右侧所示，可以通过后电极216上的偏压源240施加正电偏压。带负电的粒子238可以在后电极层216附近移动。当粒子238远离前电极218并位于逝波区域之外时，光可以在电极层218(或在一些实施例中为介电层)和低折射率介质236的界面处被全内反射。这允许以半回反射的方式反射入射光给观察者206。如观察者206所观察，这产生了光或亮态。这由入射光线252表示，入射光线252被TIR反射给观察者206。反射光线由光线254表示。可以通过偏压源240通过在介质236中的粒子238的移动来调制本文所述的显示器实施例的亮和暗态。
图3示意性地示出了根据本公开的另一实施例的基于TIR的显示器的一部分的横截面。图3中的显示器实施例300类似于显示器实施例200。显示器300包括具有面向观察者306的外表面304的透明的前板302、滤色器阵列层308、向内突出的凸形突起层310、后支撑层312、间隙314、后电极层316和前电极层318。
显示器300还包括与红色子像素滤色器322基本对准的第一尺寸和形状的多个突起320、与绿色子像素滤色器326基本对准的第二尺寸和形状的第二多个突起324、以及与蓝色子像素滤色器330基本对准的第三尺寸和形状的第三多个突起328。在该实施例中，可以将多于一个具有基本相同的尺寸和形状的凸形突起与单个颜色子像素滤色器对准。这与显示器实施例200相反，在显示实施例200中，每个凸形突起与单个子像素滤色器对准。在显示器300中，不同的子像素滤色器的数量大约等于具有不同尺寸和形状的凸形突起的数量。例如，如果滤色器阵列包括RGBW子像素滤色器，则将存在四个不同的凸形突起，每个凸形突起具有唯一的尺寸和形状，可以优选地和最佳地反射与四个子像素滤色器之一的颜色匹配的所需波长的光。在示例性实施例中，与子像素滤色器匹配的具有特定尺寸和形状的每组凸形突起还可以与后电极层316中的TFT基本对准。
显示器300还包括平面化层332、后介电层334、空气或液体介质336、电泳移动粒子338、偏压源340、阻挡层342、光扩散层344和OCA层346。显示器300还可包括如图1A中的显示器100所示的侧壁、定向前光、ALS、前光控制器、前介电层和侧壁上的介电层(图3中未示出)。
显示器300可以如下操作。当粒子338朝着前电极318移动并进入逝波区域时(如虚线348左侧所示)，TIR可能会受阻，并且光可能会被粒子338吸收。这由吸收的光线350表示。当电泳移动粒子338从逝波区域移向后电极316时，光可能会在电极318和介质336的界面处经历全内反射。这由光线354表示全内反射的入射光线352，然后光线354再朝观察者306反射回来。
在示例性实施例中，本文描述的任何显示器实施例可以由包括通常在液晶显示器(LCD)中使用的有源矩阵薄膜晶体管阵列的底板电子设备来驱动。图4示意性地示出了用于驱动刚性的、柔性的或适形的基于TIR的显示器的有源矩阵薄膜晶体管阵列的一部分的实施例。底板电子设备实施例400包括可用于驱动基于TIR的显示器的子像素402的阵列。在图4中用虚线框突出显示单个子像素402。子像素402可以具有任何尺寸或形状。如图4所示，子像素402可以以行404和列406布置，但是其它布置也是可能的。在示例性实施例中，每个子像素402可以包括单个TFT 408。在阵列实施例400中，每个TFT 408位于每个子像素402的左上方。在其它实施例中，TFT 408可以放置在每个子像素402内的其它位置。每个子像素402还可以包括导电层410，以为显示器的每个子像素寻址。层410可以包括分散在聚合物中的ITO、铝、铜、金、BaytronTM或导电纳米粒子、银线、金属纳米线、石墨烯、纳米管或其它导电碳同素异形体或这些材料的组合。底板电子设备实施例400还可以包括列线412和行线414。列线412和行线414可以包括诸如铝、铜、金的金属或其它导电金属。列线412和行线414可以包括ITO。列线412和行线414可以附接到TFT 408。可以以行和列为子像素402寻址。可以使用非晶硅或多晶硅形成TFT 408。可以使用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)来沉积用于TFT 408的硅层。在示例性实施例中，每个子像素402可以与层208、308中的单个子像素滤色器基本对准，并且还与尺寸和形状基本不同的凸形突起(例如，如本文先前所描述的在图3中的与红色过滤器对准的凸形突起320)对准。在示例性实施例中，每个子像素402可用于朝向或远离邻近滤色器子像素的位置的前电极驱动粒子。列线412和行线414还可以连接至集成电路并驱动电子设备以驱动显示器。
在示例性实施例中，本文公开的任何反射图像显示器实施例可以是刚性的、柔性的或适形的。在一些实施例中，本文公开的反射图像显示器实施例的部件可以是柔性的，并且可以为本文公开的所述反射图像显示器实施例提供刚性和稳定性。
在其它实施例中，本文公开的任何反射图像显示器实施例还可以包括至少一个间隔物结构(未示出)。间隔物结构可以用于控制前电极和后电极之间的间隙。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形的珠、块、圆柱或其它几何形状或其组合。间隔物结构可以包括玻璃、金属、塑料或其它树脂。
至少一个边缘密封件(未示出)可以与所公开的显示器实施例一起使用。边缘密封件可以防止湿气或其它环境污染物进入显示器。边缘密封件可以是热、化学或辐射固化的材料或其组合。边缘密封件可以包括环氧树脂、硅树脂、聚异丁烯、丙烯酸酯或其它基于聚合物的材料中的一种或多种。在一些实施例中，边缘密封件可包括金属化的箔。在一些实施例中，边缘密封件可包括诸如SiO2或Al2O3的填料。
在一些实施例中，多孔反射层(未示出)可以与所公开的显示器实施例结合使用。多孔反射层可以介于前电极层和后电极层之间。在其它实施例中，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构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时性计算机可读存储介质中或之上的指令的形式。然后，可以由一个或多个处理器读取和执行那些指令，以使得能够执行本文所述的操作。指令可以是任何合适的形式，例如但不限于源代码、编译代码、解释代码、可执行代码、静态代码、动态代码等。这种计算机可读介质可以包括任何有形的非暂时性介质，用于以一台或多台计算机可读的形式存储信息，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、光学存储介质、闪存等。
在一些实施例中，包含指令的有形的机器可读非暂时性存储介质可以与本公开的显示器实施例结合使用。在其它实施例中，有形的机器可读非暂时性存储介质还可以与一个或多个处理器结合使用。
图5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5中，显示器200、300由具有处理器530和存储器520的控制器540控制。在不背离所公开原理的情况下，其它控制机构和/或设备可以包括在控制器540中。控制器540可以定义硬件、软件或硬件和软件的组合。例如，控制器540可以定义用指令编程的处理器(例如，固件)。处理器530可以是实际处理器或虚拟处理器。类似地，存储器520可以是实际存储器(即，硬件)或虚拟存储器(即，软件)。
存储器520可以存储要由处理器530执行以驱动显示器200、300的指令。指令可以配置为操作显示器200、300。在一实施例中，指令可包括通过电源550与显示器200、300相关联的偏压电极。当被偏压时，电极可导致电泳粒子朝向或远离在前透明板的内表面处的多个突起的表面附近的区域移动，从而吸收或反射在前透明板的内表面处接收的光。通过适当地偏压电极，粒子(例如，图2中的粒子238；图3中的粒子338)可以在前透明板的内表面处的多个突起的表面附近移入逝波区域或靠近逝波区域移动，为了基本上或选择性地吸收或反射入射光。吸收入射光可能会产生暗态或彩色状态。通过适当地偏压电极，粒子(例如，图2中的粒子238；图3中的粒子338)可以从前透明板的内表面处的多个突起的表面移出逝波区域以反射或吸收入射光。反射入射光会产生亮态。
在本文描述的示例性显示实施例中，它们可以在物联网(IoT)设备中使用。IoT设备可以包括本地无线或有线通信接口，以与一个或多个IoT集线器或客户端设备建立本地无线或有线通信链路。物联网设备可以进一步包括使用本地无线或有线通信链路通过互联网与物联网服务进行安全通信的通道。包括本文描述的一个或多个显示设备的IoT设备可以进一步包括传感器。传感器可以包括温度、湿度、光、声音、运动、振动、接近度、气体或热传感器中的一个或多个。包括本文所述的一个或多个显示设备的IoT设备可以与家用电器接口，例如冰箱、冰柜、电视(TV)、隐藏式字幕电视(CCTV)、立体声系统、采暖通风空调(HVAC)系统、机器人真空吸尘器、空气净化器、照明系统、洗衣机、烘干机、烤箱、火灾警报器、家庭安全系统、游泳池设备、除湿机或洗碗机。包括本文所述的一个或多个显示设备的IoT设备可以与健康监测系统接口，例如心脏监测、糖尿病监测、温度监测、生物芯板应答器或计步器。包括本文描述的一个或多个显示设备的IoT设备可以与运输监控系统接口，例如汽车、摩托车、自行车、踏板车、船舶、公共汽车或飞机中的那些运输监控系统。IoT设备可以包括触摸屏。IoT设备还可以包括语音识别系统。
在本文所述的示例性显示器实施例中，它们可以在IoT和非IoT应用中使用，例如但不限于电子书阅读器、便携式计算机、平板计算机、蜂窝电话、智能卡、标牌、手表、智能手表、健身追踪器(例如FitbitTM)、可穿戴设备、军事显示器应用、汽车显示器、汽车牌照、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。汽车显示器可包括仪表板、里程表、速度计、汽油表、音频系统或后备摄像头。显示器可以由电池、太阳能电池、风力、发电机、插座、交流电、直流电或其它方式中的一种或多种供电。
图6图示出了在不同的光波长下，显示器中光的反射率与凸形突起尺寸的关系。使用有限差分时域仿真，可以确定凸形突起(即，光学结构)的尺寸和形状，以优先和最佳地反射与滤色器显示器匹配的所需波长的光。使用Lumerical,Inc.(Vancouver,Canada)FDTDSolutions软件包(2016a版)进行了仿真。检查出的与图1-3中的突起108、210、310相似的半球形凸形突起的半径小于4微米。图6的图表中的x轴是所检查的凸形突起的半径。y轴是所得的表面反射率。较高的表面反射率可能导致更亮的显示器。检查了入射光的红、绿和蓝光的几种波长。图6中的图表说明了代表性的波长，红光600为646nm，绿光602为525nm，蓝光604为420nm。在半球半径约为2.8微米时，红光600表现出约为46％的最大反射率，在半球半径为2.4微米时，绿光602的反射率表现为约为48％，在半球半径2.20微米时，蓝光604表现出约为46％的最大反射率。对于所有使用的波长，未调谐的半球均显示约43％的反射率。图6中所示的这些峰相对于未调谐的半球显示出约7％的增益。
图7图示了在光的不同入射角下，显示器中光的反射率与凸形突起尺寸的关系。图7图示的数据来自于通过计算机仿真将550nm处的代表性绿光以变化的入射角引导至具有2至4微米的不同半径的半球形凸形突起的阵列的表面上。从法线到凸形突起的表面的入射角为0°700、10°702、20°704、30°706和40°708。仿真表明，随着入射光角度的变化，峰值不会相对于波长移动。这意味着尽管可以降低非正常观看条件下的增益，但可以调整结构而不必担心在非正常观看条件下会损失反射率。
提供以下非限制性实施例以进一步说明本公开的某些实施例。这些示例为所公开原理的示例性目的而非限制性目的。示例1涉及全内反射(TIR)显示器，包括：透明前板；滤色器层，滤色器层还包括与前板相邻的子像素、基本上允许主波长带的光线通过的滤色器子像素；远离透明前板延伸的突起；定位成与透明前板形成空腔的后电极；并且其中从透明前板延伸的突起配置为最大化主波长带内的内部反射率。
示例2涉及示例1的TIR显示器，其中，从透明前板延伸的突起成形为最大化主波长带的内部反射率。
示例3涉及示例1的TIR显示器，其中，从透明前板延伸的突起的尺寸设置为最大化主波长带的内部反射率。
示例4涉及示例1的TIR显示器，其中，滤色器层包括一个或多个滤色器子像素，其透射波长带对应于颜色红色、绿色、蓝色、透明、白色、青色、品红色和黄色。
示例5涉及示例1的TIR显示器，还包括与前板相邻的前电极，偏压前电极和后电极以在其之间形成电场。
示例6涉及示例1的TIR显示器，其中滤色器与透明前板集成。
示例7涉及示例1的TIR显示器，其中，滤色器位于透明前板的近侧。
示例8涉及示例1的TIR显示器，还包括从透明前板延伸以分隔显示器的至少一部分的侧壁。
示例9涉及示例1的TIR显示器，其中至少一个突起形成在滤色器层附近。
示例10涉及示例1的TIR显示器，还包括布置在空腔中的介质和悬浮在介质中的多个电泳移动粒子。
示例11涉及一种提供入射光线的全内反射(TIR)的显示器系统，包括：透明前板；邻近前板的多个滤色器子像素，多个滤色器子像素中的每一个基本上允许相应的主波长带通过；多个突起远离透明前板延伸，多个突起中的每个对应于多个滤色器子像素之一，其中多个突起中的至少一个与对应的滤色器子像素对准；后电极定位成与透明前板形成空腔；并且其中多个突起中的每个配置为最大化与对应的滤色器子像素相关联的主波长带的内部反射率。
示例12涉及示例11的显示器系统，其中从透明前板延伸的突起中的至少一个的形状或尺寸设置为最大化与对应的滤色器相关联的主波长带的内部反射率。
示例13涉及示例11的TIR系统显示器，其中，滤色器层包括一个或多个滤光器，每个滤光器具有与颜色、红色、绿色、蓝色、透明、青色、品红色、和黄色对应的透射波长带。
示例14涉及示例11的TIR系统显示器，还包括与前板相邻的前电极，偏压前电极和后电极以在它们之间形成电场。
示例15涉及示例11的TIR系统显示器，其中，滤色器层与透明前板集成在一起或位于透明前板的近侧的滤色器层。
示例16涉及示例11的TIR系统显示器，还包括从透明前板延伸以分隔显示器的至少一部分的侧壁。
示例17涉及示例11的TIR系统显示器，其中，至少一个突起形成在滤色器层附近。
示例18涉及示例11的TIR系统显示器，还包括布置在空腔中的介质和悬浮在介质中的多个电泳移动粒子。
示例19涉及一种提供来自显示器的全内反射(TIR)的方法，该方法包括：在滤色器子像素处接收入射光线，滤色器层中的滤色器子像素基本上允许主波长带的光线通过；引导入射光线进入突起，突起构造成使主波长带的内部反射率最大化；使相对于前电极的后电极偏压到第一状态，从而使多个电泳移动粒子在后电极和前电极之间形成的空腔中移动，其中，由于全内反射的一次或多次反射，突起使一部分光线从突起反射。
示例20涉及示例19的方法，其中，突起配置为将入射光线内部反射回滤色器子像素或使入射光线穿过其中。
示例21涉及示例19的方法，其中电泳移动粒子悬浮在介质中。
示例22涉及示例19的方法，还包括将相对于前电极的后电极偏压到第一状态，从而使多个电泳移动粒子在邻近前电极的空腔中移动，从而吸收入射光线。
示例23涉及示例19的方法，还包括将相对于前电极的后电极偏压到第二状态，从而将空腔中的多个电泳移动粒子移向后电极，从而全内反射入射光线。
示例24涉及示例19的方法，其中，突起的形状成形为最大化主波长带的内部反射率。
示例25涉及示例19的方法，其中滤色器层包括一个或多个滤色器子像素，其透射波长带对应于颜色红色、绿色、蓝色、透明、青色、品红色和黄色。
示例26涉及示例19的方法，还控制相对于前电极的后电极的偏压以提供TIR。
示例27涉及示例19的方法，其还包括感测环境条件并且根据环境条件偏压相对于前电极的后电极。
尽管已经相对于本文中示出的示例性实施例示出了本公开的原理，但是本公开的原理不限于此，而是包括其任何修改、变化或置换。
Claims (27)
1.全内反射(TIR)显示器，包括：
透明的前板；
滤色器层，所述滤色器层还包括与所述前板相邻的子像素、基本上允许主波长带的光线通过的滤色器子像素；
远离透明前板延伸的突起；
定位成与透明前板形成空腔的后电极；和
其中从透明前板延伸的突起配置为最大化主波长带内的内部反射率。
2.根据权利要求1所述的TIR显示器，其中，从透明前板延伸的突起成形为最大化主波长带的内部反射率。
3.根据权利要求1所述的TIR显示器，其中，从透明前板延伸的突起的尺寸设置为最大化主波长带的内部反射率。
4.根据权利要求1所述的TIR显示器，其中，滤色器层包括一个或多个滤色器子像素，其具有对应于颜色红色、绿色、蓝色、透明、白色、青色、品红色和黄色的透射波长带。
5.根据权利要求1所述的TIR显示器，还包括与前板相邻的前电极，偏压前电极和后电极以在它们之间形成电场。
6.根据权利要求1所述的TIR显示器，其中，滤色器与透明前板集成。
7.根据权利要求1所述的TIR显示器，其中，滤色器位于透明前板的近侧。
8.根据权利要求1所述的TIR显示器，还包括从透明前板延伸以分隔显示器的至少一部分的侧壁。
9.根据权利要求1所述的TIR显示器，其中，至少一个突起形成在滤色器层附近。
10.根据权利要求1所述的TIR显示器，还包括布置在空腔中的介质和悬浮在介质中的多个电泳移动粒子。
11.一种提供入射光线的全内反射(TIR)的显示器系统，包括：
透明的前板；
邻近前板的多个滤色器子像素，多个滤色器子像素中的每一个基本上允许相应的主波长带通过；
多个突起远离透明前板延伸，多个突起中的每个对应于多个滤色器子像素之一，其中多个突起中的至少一个与对应的滤色器子像素对准；
定位成与透明前板形成空腔的后电极；和
其中，多个突起中的每个突起配置为最大化与对应的滤色器子像素相关联的主波长带的内部反射率。
12.根据权利要求11所述的显示器系统，其中，从透明前板延伸的突起中的至少一个的形状或尺寸设置为最大化与对应的滤色器相关联的主波长带的内部反射率。
13.根据权利要求11所述的TIR系统显示器，其中，滤色器层包括一个或多个滤光器，每个滤光器具有与颜色、红色、绿色、蓝色、透明、青色、品红色和黄色相对应的对应的透射波长带。
14.根据权利要求11所述的TIR系统显示器，还包括与所述前板相邻的前电极，偏压前电极和后电极以在它们之间形成电场。
15.根据权利要求11所述的TIR系统显示器，其中，滤色器层与透明前板集成在一起或位于透明前板的近侧。
16.根据权利要求11所述的TIR系统显示器，还包括从透明前板延伸以分隔显示器的至少一部分的侧壁。
17.根据权利要求11所述的TIR系统显示器，其中，至少一个突起形成在滤色器层附近。
18.根据权利要求11所述的TIR系统显示器，还包括布置在空腔中的介质以及悬浮在介质中的多个电泳移动粒子。
19.一种从显示器提供全内反射(TIR)的方法，该方法包括：
在滤色器子像素处接收入射光线，滤色器层中的滤色器子像素基本上允许主波长带的光线通过；
引导入射光线进入突起，突起构造成最大化主波长带的内部反射率；和
将相对于前电极的后电极偏压到第一状态，从而使多个电泳移动粒子在后电极和前电极之间形成的空腔中移动；
其中，由于全内反射的一种或多种反射，突起使一部分光线从突起反射。
20.根据权利要求19所述的方法，其中，突起配置为将入射光线内反射回滤色器子像素或使入射光线穿过其中。
21.根据权利要求19所述的方法，其中，电泳移动粒子悬浮在介质中。
22.根据权利要求19所述的方法，还包括将相对于前电极的后电极偏压到第一状态，从而使多个电泳移动粒子在与前电极相邻的空腔中移动，从而吸收入射光线。
23.根据权利要求19所述的方法，还包括将相对于前电极的后电极偏压到第二状态，从而使空腔中的多个电泳移动粒子朝向后电极移动，从而全内反射入射光线。
24.根据权利要求19所述的方法，其中，突起成形为最大化主波长带的内部反射率。
25.根据权利要求19所述的方法，其中，滤色器层包括一个或多个滤色器子像素，其具有与颜色红色、绿色、蓝色、透明、青色、品红色和黄色相对应的透射波长带。
26.根据权利要求19所述的方法，还控制相对于前电极的后电极的偏压以提供TIR。
27.根据权利要求19所述的方法，还包括感测环境条件并且根据环境条件偏压相对于前电极的后电极。
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