[发明专利]TIR－调制电泳反射图像显示器中的亮度增强

说明书

相关申请的参考

本申请要求在2005年4月15日提交的美国临时专利申请系列号为no.60/671,538的专利申请的优先权，并要求在2006年1月17日提交的美国临时专利申请系列号为no.60/759,772的专利申请的优先权。

技术领域

本申请关于在专利号为No.5,999,307、6,064,784、6,215,920、6,865,011、6,885,496和6,891,658的美国专利中所述类型的反射图像显示器(reflectiveimage display)的亮度增强，所有这些专利以引用方式被包含在本文中。

背景技术

图1A表示在美国专利No.6,885,496和6,891,658中所述类型的现有技术反射(即前光)电泳受抑全内反射(TIR，total internal reflection)调制(modulated)显示器10的一部分。显示器10包括透明外板12，该透明外板12是通过在具有平坦外观表面17的高折射率(例如η₂＞～1.75)聚合物材料16的内表面中部分地嵌入大量高折射率(例如η₁＞～1.90)透明球形或大致球形的珠子14形成的，其中观察者V通过观察方向Y的角度范围观察平坦外观表面17。“向内”和“向外”方向由双头箭头Z表示。珠子14被紧密封装在一起，从而从成向内突出的单层18，该单层18的厚度大致等于一个珠子14的直径。理想地，每一个珠子14接触与这个珠子直接相邻的所有珠子。在相邻珠子之间保持最小空隙间隙(理想地，没有间隙)。

通过在由下板24限定的贮存器22内容纳介质20，电泳介质20保持与珠子14的从材料16向内突出的部分相邻。惰性的、低折射率(即小于约1.35)、低粘性的电绝缘液体如可从3M，St.Paul，MN获得的Flourinert^TM全氟化碳氢液体(η₃～1.27)是合适的电泳介质。其它液体，或水也可以用作电泳介质20。因此形成珠子：液体TIR界面。介质20含有散射光和/或吸收光的颗粒26的精细分散的悬浮液，如颜料、被染的或其它散射/吸收硅石或乳胶颗粒等。板24的光学特性相对不重要：板24只须形成用于容纳电泳介质20和颗粒26的贮存器，并用作底板电极48的支架。

众所周知，具有不同折射率的两种介质之间的TIR界面的特征在于临界角θ_c。以小于θ_c的角度入射到该界面上的光线通过该界面被传输。以大于θ_c的角度入射到该界面的光线在该界面经受TIR。由于这提供发生TIR的大角度范围，因此在TIR界面优选小的临界角。

在没有电泳行为的情况下，如图1A中的虚线28的右侧所示，通过板12和珠子14的光线的大部分在珠子14的内侧进行TIR。例如，入射光线30、32通过材料16和珠子14折射。这些光线在珠子：液体TIR界面处经受两次或更多次的TIR，如在光线30情况下的点34、36所示；和在光线32的情况下的点38、40所示。然后总内反射光线通过珠子14和材料16折射回来并分别作为光线42、44射出，实现了在每个反射区域或像素中的“白色”外观。

可以经电极46、48(如虚线所示)穿过介质20施加电压，所述电极46、48例如可以通过向珠子14的向内突出表面部分和板24的外表面进行汽相淀积来获得。电极46是透明的并且实质上很薄，以便使光线在珠子：液体TIR界面的干扰最小。底板电极48不必是透明的。如果通过激励电压源50以在电极46、48之间施加电压来激活电泳介质20，如虚线28的左侧所示，悬浮颗粒26则电泳地移动到消散波相对强(即在向内突出的珠子14的内表面的0.25微米内或更近)的区域中。当如上所述发生电泳移动时，颗粒26散射或吸收光，因此通过虚拟地和可能地修改在珠子：液体TIR界面处的有效折射率的实数部分来抑止或调制TIR。这由光线52、54所示，光线53、54被散射和/或吸收，因为它们在薄地(～0.5μm)消散波区域内、在珠子：液体TIR界面处照射到颗粒26上，分别如56/58所示，由此实现在每个TIR-抑止非反射吸收区域或像素中的“黑暗”外观。通过适当地激励电压源50，颗粒26只须移动到薄消散波区域的外部，以便恢复珠子：液体TIR界面的TIR能力，并将每个“黑暗”非反射吸收区域或像素转换成“白的”反射区域或像素。