[发明专利]基于发光的反射像素

说明书

背景技术

反射式显示器是其中将环境光用于观看所显示信息的非发射设备。与调制来自内部源的光相反，入射环境光谱的期望部分被从显示器反射回到观看者。电子纸（e-paper）技术已经演进至提供控制环境光的反射的单层单色显示器。

附图说明

参考以下附图，可以更好地理解本发明的许多方面。图中的部件不一定按比例，而是着重于清楚地说明本发明的原理。此外，在图中，相同的参考标号遍及各图指代相应的部分。

图1-5是根据本公开的各种实施例的基于发光的反射像素（或子像素）的图形表示。

图6图示出根据本公开的各种实施例的关于入射光的波长和结果得到的发射的、图2的基于发光的反射像素（或子像素）的漫射反射镜（diffusive mirror）的示例性反射率。

图7图示出根据本公开的各种实施例的图2的基于发光的反射像素（或子像素）的有效性。

具体实施方式

在本文中公开了与基于发光的反射式显示器像素有关的各种实施例。现在将详细地对如图中所示的实施例的描述进行参考，其中，相同的参考标号遍及多个图指示相同的部分。

期望的是类似于纸张的显示器以提供明亮的全色域。现有的反射像素技术提供有限的亮度，部分地因为它们仅返回期望光带中的光而吸收可见光谱的其他部分中的光。发光材料的使用可以通过强烈地吸收比阈值波长更短的大范围波长内的光并在期望波长带中重新发射所吸收能量的一大部分来提高“类似于纸张”的显示器的性能。原本浪费的光的此‘再循环’实现更大的亮度，并且如果发射带较窄，则能够实现更好的色饱和度。

像素可以包括单个像素元件或多个子像素，其中的每一个对在给定光谱带中返回的光进行调制。例如，像素可以包括用于对三原色（例如，红—绿—蓝或青—黄—品红）进行调制的、并排布置的三个子像素和用于白光调制的可选子像素。可以利用其他颜色选择或不同数目的像素。

图1是根据本公开的一个实施例的基于发光的反射像素（或子像素）100的图形表示。在图1的实施例中，发光层110包括用于所选颜色的发光体120。一般地，发光体120是显示出发光的化合物中的原子或原子团。发光体120分布在基体（matrix）130中，基体可以是发光层110中的固体膜或液体分散体。发光体120包括但不限于有机和无机染料和磷光体、半导电纳米颗粒，以及包含发光染料分子、低聚物或聚合物的颜料颗粒。如果发光体120被嵌入固体或液体基体130中，则基体材料可以在要被发光体120吸收或发射的波长下是基本上透明的。

替换地，基体材料可以充当吸收体或敏化剂，其吸收期望波长的入射光且然后将所吸收能量传递至发光器，发光器随后将以期望的更长波长重新发射此能量。可以通过诸如Forster交换之类的非辐射能量传递过程或经由辐射和重新吸收来实现此能量传递。又另一替换是在透明基体内使用多种发光体，其中的每一种在不同但可能重叠的波长带中进行吸收。在这种情况下，一种发光体可以充当吸收体或敏化剂，其吸收特定波长带中的能量且然后将其传递至另一发光体。在发光层110下面（或后面）的可以是反射镜140。在某些实施例中，反射镜140可以通过仅反射光谱的所选部分而是波长选择性的。例如，可以利用与滤色器组合的Bragg堆或宽带反射镜。在某些实施例中，可以选择反射带宽以反射像素（或子像素）的原色而不反射其他原色。

入射在像素100上的环境光150将在其从具有较低折射率n_low的区域（例如空气）传递至包括发光体120的具有较高折射率n_high的区域时被稍微准直。然而，被发光体120吸收的环境光150可以在期望光带周围的波长带中在很宽的角度范围内被重新辐射。如果其入射角大于临界角θc＝arcsin(n_high/n_low)，则接近于到具有较低折射率（n_low）的区域的界面的发射光160将全内反射，而处于小于临界角（θc）的发射光170将进入具有较低折射率的区域。结果是发射光160的大部分将被耦合至器件的高折射率区域（一个或多个）、例如发光层110内的波导模中，并且最后被吸收，即使用于所发射波长的吸收系数在该器件的高折射率区域（一个或多个）内是相当低的。为了使发射光的输出耦合最大化，期望的是使得在其中进行发射的区域中折射率尽可能低。在某些实施例中，可以将在约1.2至约1.5范围内的折射率用于发射区域以使从此区域耦合出来的光最大化。