[发明专利]用于基于TIR的图像显示器的驱动静态图像和视频的方法和装置

说明书

基于全内反射的显示器可以由一种装置和方法来驱动，以将电泳移动颗粒移入或移出逝波区域以创建静态和视频图像。该装置可以包括主机微处理器/控制器、显示控制器、TIR显示面板、帧缓冲存储器1、帧缓冲存储器2、主机接口、温度/环境传感器、时序控制器、查找表、电源管理集成电路或显示面板界面中的一个或多个。

相关申请

本说明书要求美国临时申请62/510,272(2017年5月24日提交)的优先权。本申请还要求申请15/143,708(2016年5月2日提交)的优先权，该申请是申请14/903,547(2016年2月5日提交)的部分延续案(“CIP”)，申请14/903,547要求PCT申请WO2015/005899A2(2013年7月8日提交)的优先权。前述每一个申请的说明书全文并入本文。

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，本公开涉及一种用于在基于TIR的图像显示器中驱动静态和视频图像的装置。

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片。前片和流体可以具有不同的折射率，其可以由临界角θc表征。临界角表征透明前片的表面(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，而透明的前片则由折射率(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颗粒。电泳移动颗粒响应于两个相对电极之间的偏置而移动。当颗粒通过电压偏置源移动到前片的表面时，它们可能会进入逝波区域(深度约1微米)并抑制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片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颗粒吸收，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颗粒或滤色器的颜色。在这种情况下，观看者观察到的显示表面可能出现暗色或黑色。当颗粒移出逝波区域之外(例如，通过反向偏置)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颗粒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，前片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颗粒(即，前片背对观察者的表面)。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具有透明的前片102，其具有面向观察者106的外表面104。显示器100还包括多个半球形突起110的层108、后支撑片112、在多个单独的半球形突起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的表面与后支撑片112之间的腔或间隙120内。流体118包含多个光吸收电泳移动颗粒122。显示器100可以进一步包括能够在空腔120上产生偏压的电压源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上的一个或多个介电层126、128，以及滤色器层130。当颗粒122电泳移动到前电极114并进入逝波区域时，它们可能会抑制TIR。这显示在虚线132的右侧，并由被颗粒122吸收的入射光线134和136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。