用于反射型顯示器的輝度增強結構的制作方法
【專利說明】用于反射型顯示器的輝度増強結構
[0001] 本申請是國際申請?zhí)枮镻CT/US2009/036033,國際申請日為2009年3月4日，進 入中國國家階段的申請?zhí)枮?00980108896. 2,名稱為"用于反射型顯示器的輝度增強結構" 的發(fā)明專利申請的分案申請。 發(fā)明領域
[0002] 本發(fā)明涉及一種用于反射型顯示器的輝度增強結構。該結構不僅能減少全內(nèi)反 射，還能進一步增強顯示器的在軸亮度。
【背景技術】
[0003] 缺少令人滿意的亮度常常是電泳顯示器所關心的問題。因為顯示器通常具有高折 射率的部件，所以電泳顯示器中會不可避免地出現(xiàn)全內(nèi)反射。由于該部件的折射率（例如 約1.5)高于包圍顯示面板的空氣（其折射率約為1)的折射率，所以來自顯示面板的一些 散射光會通過全內(nèi)反射反射回該顯示器。該全內(nèi)反射現(xiàn)象會導致散射光的約30-50%的損 失，從而引起顯示器亮度降低。
[0004] 作為電泳顯示器本質(zhì)的一部分的蘭伯特反射（Lambertian reflectance)對于某 些顯示應用而言有益。這是因為它允許在所有角度下以幾乎相同亮度觀看顯示面板。然而， 蘭伯特反射不是對所有顯示應用都重要。例如，對于電子閱讀器，觀看者會傾向于在某個角 度內(nèi)觀看該電子閱讀顯示器，通常為垂直于該顯示器的入射角。換言之，電子閱讀器的離軸 亮度沒有在軸亮度重要。因此，在此類情況下，以離軸亮度換來改善的在軸亮度可能是有利 的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的第一方面涉及一種輝度增強結構，該輝度增強結構包括溝槽和柱體，其 中這些溝槽具有三角形截面和頂角，這些溝槽和柱體在一個方向上順序交替且是連續(xù)形 式。
[0006] 在本發(fā)明的第一方面中，在一個實施例中，這些溝槽的表面未被涂覆。在一個實施 例中，這些溝槽的頂角基本相等。在一個實施例中，這些頂角在約5°到約50°的范圍內(nèi)。 在一個實施例中，這些頂角在約20°到約40°的范圍內(nèi)。在一個實施例中，這些溝槽中的 空間用空氣或低折射率材料填充。在一個實施例中，該結構由具有約1. 4到約1. 7的折射 率的材料形成。在一個實施例中，該結構具有比輝度增強結構的頂面與空氣之間的邊界處 的臨界角小的角β，該角β是在（i)連接第一溝槽的頂點與相鄰溝槽的底部邊緣的直線 與（ii)該柱體的頂面的垂直軸的交點處形成的角，其中相鄰溝槽的底部邊緣最接近第一 溝槽。
[0007] 本發(fā)明的第二方面涉及一種反射型顯示器組件，該顯示器組件包括
[0008] (a)顯示面板，該顯示面板包括顯示單元和在該顯示器的觀看側上的頂襯底層； 以及
[0009] (b)在該顯示器的觀看側的顯示面板頂部的輝度增強結構，該輝度增強結構包括 溝槽和柱體，其中這些溝槽具有三角形截面和頂角，這些溝槽和柱體在一個方向上順序交 替且是連續(xù)形式。
[0010] 在本發(fā)明的第二方面中，在一個實施例中，溝槽的頂角基本相等。在一個實施例 中，柱體具有與所述頂襯底層光接觸的頂面。在一個實施例中，頂襯底層具有在約Iym到 約175 μπι的范圍內(nèi)的厚度。在一個實施例中，頂襯底層具有在約Ιμπι到約25 μπι的范圍 內(nèi)的厚度。在一個實施例中，這些頂角在約5°到約50°的范圍內(nèi)。在一個實施例中，這些 頂角在約20°到約40°的范圍內(nèi)。在一個實施例中，溝槽的表面未被涂覆。在一個實施例 中，這些溝槽中的空間被空氣或低折射率材料填充。在一個實施例中，該輝度增強結構包括 比輝度增強結構的頂面與空氣之間的邊界處的臨界角小的角β，該角β是在（i)連接第一 溝槽的頂點與相鄰溝槽的底部邊緣的直線與（ii)該柱體的頂面的垂直軸的交點處形成的 角，其中相鄰溝槽的底部邊緣最接近第一溝槽。在一個實施例中，柱體的頂面寬度與輝度增 強結構和顯示流體頂部之間的距離之比至少約為2。在一個實施例中，該顯示器組件進一步 包括公共電極層和背板。
[0011] 該輝度增強結構通過減少全內(nèi)反射來提高整體反射率。因此，提高了顯示器的亮 度。而且，離軸亮度被部分反射到在軸角，從而提供在+20°觀看角內(nèi)的甚至更顯著的增強。
[0012] 此外，通過成本高效的卷對卷（roll-to-roll)制造工藝可制造該結構。
【附圖說明】
[0013] 圖1描繪顯示器的橫截面圖。
[0014] 圖2a是本發(fā)明的輝度增強結構的橫截面圖。
[0015] 圖2b是該輝度增強結構的三維圖。
[0016] 圖3描述顯示器的觀看側上的輝度增強結構的橫截面圖。
[0017] 圖4描述本發(fā)明的一個實施例，該實施例包括顯示器和在該顯示器的觀看側上的 輝度增強結構。
[0018] 圖5a_5c示出輝度增強結構的尺寸。
[0019] 圖6示出具有在觀看表面上的輝度增強結構的顯示器的觀看。
[0020] 圖7a_7g示出如何制造輝度增強結構的示例。
[0021] 圖8a和8b示出該輝度增強結構的模擬數(shù)據(jù)。
【具體實施方式】
[0022] I.宙義
[0023] 本申請中所使用的技術術語"全內(nèi)反射"指的是當光線以比相對于該表面的垂直 軸的臨界角（在以下定義）大的角度入射在介質(zhì)邊界上時出現(xiàn)的光學現(xiàn)象。這僅在光從較 高折射率的介質(zhì)傳輸?shù)捷^低折射率的介質(zhì)的情況下才會出現(xiàn)。
[0024] -般而言，當光線穿過不同折射率的材料之間的邊界時，光將在該邊界表面處被 部分折射且部分反射。然而，如果入射角大于臨界角，則光將停止穿過該邊界，而被完全反 射回。
[0025] 該臨界角基于斯涅耳定律來計算：C = sin 1 (n2/nl)，其中nl和n2是兩種不同介 質(zhì)的折射率，且nl是較高的折射率，而n2是較低的折射率。
[0026] 本申請中的術語"基本等于"或"基本相同"旨在表示參數(shù)（例如角度或距離）的 變化在制造公差的范圍之內(nèi)這一事實，除非另有說明。
[0027] II.顯示器
[0028] 圖Ia示出顯示器（100)。該顯示器包括顯示單元（101)的陣列，這些顯示單元用 顯示流體（102)填充，并被夾在兩個電極層（104和105)之間。每個顯示單元被間壁（103) 包圍。
[0029] 對于電泳顯示器而言，顯示單元用包括散布在溶劑中的帶電荷顏料粒子的電泳流 體填充。顯示流體可以是包括一種或兩種類型的粒子的系統(tǒng)。
[0030] 在僅包括一種粒子的系統(tǒng)中，帶電荷顏料粒子散布在對比色的溶劑中。取決于兩 個電極層的電勢差，帶電荷粒子將被提取到電極層（104或105)之一，從而使顯示器在觀看 側顯示粒子的色彩或溶劑的色彩。
[0031] 在包括攜帶相反電荷且具有兩種對比色的粒子的系統(tǒng)中，這些粒子可基于它們攜 帶的電荷和兩個電極層的電勢差移動至一個電極層或另一電極層，從而使顯示器在觀看側 顯示兩種對比色。在這種情況下，這些粒子可散布在清澈的溶劑中。
[0032] 顯示單元也可用液晶組合物填充。此外，應理解本發(fā)明可適用于所有類型的反射 型顯示器。
[0033] 對于分段顯示器，兩個電極層（104和105)分別為一個公共電極（例如ΙΤ0)和一 個圖案化的分段電極層。對于有源矩陣顯示器而言，這兩個電極層（104和105)分別是一個 公共電極和薄膜晶體管像素電極陣列。對于無源矩陣顯示器而言，兩個電極層（104和105) 是兩個線型電極層。圖案化的分段電極層（在分段顯示器中）或薄膜晶體管像素電極（在 有源矩陣顯示器中）在顯示器中可通稱為"背面電極"，該"背面電極"與公共電極一起驅動 該顯示器。
[0034] 這些電極層通常在襯底層（106)(諸如聚對苯二甲酸乙二酯，PET)上形成。該襯 底層也可以是玻璃層。
[0035] 對于美國專利No. 6, 930, 818中公開的基于微杯的顯示器而言，經(jīng)填充的顯示單 元用聚合密封層密封，該專利的內(nèi)容通過引用整體結合于此。取決于所使用材料的透明度 和應用，可從密封層側或與密封層相反的一側觀看這樣的顯示器。
[0036] III.輝度增強結構
[0037] 圖2a是本發(fā)明的輝度增強結構（200)的橫截面圖。圖2b是該輝度增強結構（200) 的三維圖。在該結構上有多個柱體（202)和溝槽（203)。
[0038] 溝槽具有三角形橫截面（201)、頂角α和頂點A。溝槽的表面（204)光學平坦且 優(yōu)選未被涂覆。然而，表面（204)用金屬層涂覆也是可能的。在本申請的背景下，術語"溝 槽"或"多個溝槽"指的是其表面未被涂覆或被涂覆的溝槽或多個溝槽。在本發(fā)