多电极全内反射图像显示的制作方法

本申请要求于2015年2月12日提交的美国临时申请no.62/115,361的申请日权益，其全部内容通过引用并入本文。

本公开是针对基于全内反射的图像显示的方法和装置。具体地，本公开的实施例涉及能够利用多电极设计来显示包括至少三种不同的颜色状态的图像的反射式图像显示器。

背景技术：

传统的单粒子全内反射(tir)图像显示器中的光调制是在对电泳介质施加电压的作用下，将多个光吸收电泳移动粒子移入和移出在前片包括凸形突起的表面处的隐失波区域来控制的。粒子可以具有正电荷或负电荷(具有单一的光学特性)。在粒子被吸引到隐失波区域时，可以形成显示器的第一光学状态(被称为暗状态)其中入射光线被移动粒子吸收。当粒子移出隐失波区域朝向背电极时，可以显示第二光学状态，其中光线可以被完全内反射以形成明或亮状态。

技术实现要素：

本申请描述了双粒子tir图像显示器，其包括具有不同光学特性和相反电荷极性的多个粒子，能够形成至少三种不同光学状态。通过施加电压偏压以及将多个带正电荷或多个带负电的粒子移动到隐失波区域中来阻止tir以建立光吸收或暗状态。第三光学状态可以通过将两种多个粒子移出隐失波区域来形成。本公开还描述了多电极显示器结构。具有相反电荷极性和不同的光学特征的粒子与多电极显示结构的组合使得tir图像显示器能够显示本文所述的具有多种颜色的图像。

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，其中类似的元件被类似地编号，并且其中：

图1a示意性地示出了根据本公开的一个实施例在第一光学状态下的包括带相反电荷的粒子和三个电极的全内反射图像显示器的一部分的横截面；

图1b示意性地示出了根据本公开的一个实施例在第二光学状态下的包括带相反电荷的粒子和三个电极的全内反射图像显示的一部分的横截面；

图1c示意性地示出了根据本公开的一个实施例在第三光学状态下的包括带相反电荷的粒子和三个电极的全内反射图像显示器的一部分的横截面。

图2a示意性地示出了根据本公开的一个实施例在第一光学状态下的包括带相反电荷的粒子和交错的后电极的全内反射图像显示器的一部分的横截面；

图2b示意性地示出了根据本公开的一个实施例在第二光学状态下的包括带相反电荷的粒子和交错的后电极的全内反射图像显示器的一部分的横截面；

图2c示意性地示出了根据本公开的一个实施例在第三光学状态下的包括带相反电荷的粒子和交错的后电极的全内反射图像显示器的一部分的横截面；

图3a示意性地示出了根据本公开的一个实施例在第一光学状态下的包括带相反电荷的粒子、交错的后电极和反射层的全内反射图像显示器的一部分的横截面；

图3b示意性地示出了根据本公开的一个实施例在第二光学状态下的包括带相反电荷的粒子、交错的后电极和反射层的全内反射图像显示器的一部分的横截面；

图3c示意性地示出了根据本公开的一个实施例在第三光学状态下的包括带相反电荷的粒子、交错的后电极和反射层的全内反射图像显示器的一部分的横截面；

图4示意性地示出了用于实现本公开的实施例的示例性系统。

具体实施方式

本文提供的示例性实施例描述了能够显示至少三种不同的颜色的全内反射图像显示器。在示例性实施例中，本公开提供了一种基于全内反射的图像显示器，其包括具有不同的电荷极性和颜色的第一和第二多个电泳移动粒子和可以独立控制的三个电极。当第一多个粒子可以移入隐失波区域时，可以显示第一种颜色。当第二多个粒子可以移入隐失波区域时，可以显示第二种颜色。当第一多个粒子和第二多个粒子都从隐失波区域移出时，可以显示第三种颜色。

图1a示意性地示出了根据本公开的一个实施例在第一光学状态下的包括带相反电荷的粒子和三个电极的全内反射图像显示器的一部分的横截面。图1a中的显示器100包括透明前片102，其包含在内表面中部分嵌入的多个高折射率透明半球形珠104、在半球形珠的表面上的接地透明前电极层106和后支撑件108。后支撑件108还可以配备有两个后电极110和112(例如具有薄膜晶体管或图案化的电极阵列的形式)以及连接前电极和后电极的电压源(未示出)。

可替换地，透明前片102可以用凸形突起来限定连续的高折射率透明片。凸形突起可以是如图1a所示的半球形突起的形状。前片102可以包括聚合物，例如聚碳酸酯。前电极106可以包括透明导电材料，例如氧化铟锡(ito)、baytron^tm、导电纳米材料、金属纳米线、石墨烯或其他导电碳同素异形体或散布在基本透明的聚合物中的这些材料的组合。

后电极110、120可包括导电材料，例如氧化铟锡(ito)、导电粒子、金属纳米线、baytron^tm、石墨烯或其它导电碳同素异形体或其散布在聚合物中的组合或基于金属的导电材料(例如，铝，金或银)。后电极110、112可以包括薄膜晶体管(tft)阵列、直接驱动图案化电极阵列或无源矩阵电极阵列中的一种或多种。

由前电极106和后电极110、120形成的空腔内可以包含惰性低折射率空气或流体介质114。在示例性实施例中，介质114可以是碳氢化合物。在示例性实施例中，介质114可以是氟化烃或全氟化烃。在示例性实施例中，介质322可以是可向圣保罗的3m公司购得的全氟化的碳氢化合物液体fluorinert^tm。

介质114还可以包括多个悬浮的光吸收电泳移动粒子116、118。在示例性实施例中，介质114具有比前片102更低的折射率。在前电极106和后电极110、112之间形成的空腔还可以包括间隔(spacer)单元(未示出)，例如珠子，以控制前电极和后电极之间的间隙的大小。间隔单元可以包括玻璃、金属或有机聚合物。

移动粒子116包括第一电荷极性和第一光学特性(即颜色)。移动粒子118包括具有相反极性的第二电荷和第二光学特性。粒子116或118可以是任何可见光谱的颜色或颜色的组合以给出特定的明暗度或色调。粒子116、118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116、118可以是染料或颜料或其组合。粒子116、118可以是炭黑、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。在一个实施例中，图1a中的显示器100中示出的粒子116可以包括正电荷极性，而粒子118包括负电荷极性。

显示器100的示例性实施例还包括位于透明前电极106的表面上并被设置在透明前电极106和介质114之间的可选介电层120。图1a示出了在显示器100中的在后电极110、112的表面上的介电层122，使得介电层122被设置在后电极110、112和介质114之间。后电极上的介电层可以是任选的，并且可以取决于后电极的组成。介电层可以被用于保护前电极层106和后电极层110、112中的一者或两者。介电层可以是厚度至少约20纳米的大体均匀、连续和无缺陷的层。介电化合物的类型可以是有机的或无机的。最常见的无机介电材料是通常用于集成芯片的二氧化硅。有机介电材料通常是聚合物，例如聚酰亚胺、含氟聚合物、聚降冰片烯和不含极性基团的基于碳氢化合物的聚合物。在示例性实施例中，介电层包括聚对二甲苯。在另一个实施例中，介电层包含卤代聚对二甲苯。其他无机或有机介电材料或其组合也可用于介电层。

介电层可以分别具有至少80纳米的厚度。在示例性实施例中，厚度约为80-200纳米。有利的是，聚对二甲苯具有低介电常数，并且可以制为薄至20纳米而不产生针孔泄漏路径。这些特征促成了单位面积具有相对高的电容的显示器结构。高电容意味着所需的单位面积的带电移动粒子的数量可以以比厚度较高或介电常数较低的情况所需的电压更低的电压被吸引到聚对二甲苯。

再次参考图1a，显示器100示出了在第一光学状态下显示器的像素。该光学状态可以通过由具有第一光学特性的带负电粒子118吸收入射光线来建立。在这种状态下，带正电的电泳移动粒子116可以在施加的电压偏压的影响下朝后电极表面110、112移动。在图1a的示例中，后电极110、112分别具有-5v的施加的电压偏压v1和v2(应该注意的是，可以使用不同幅度的其他电压偏压，-5v仅用于说明目的)。带负电的粒子118可以在邻近具有+5v偏压(vg)的接地前电极表面106的前电介质层附近被移动到隐失波区域中，使得tir受阻并且入射光线被吸收。这由可以被带负电的粒子118吸收的入射光线124和126示出，由此，观察者128所观察的图1a中的显示器的部分呈现带负电的粒子118的光学特性(即，颜色)。

图1b示意性地示出了根据本公开的一个实施例在第二光学状态下的包括带相反电荷的粒子和三个电极的全内反射图像显示的一部分的横截面。图1b中的显示器100与图1a在前面的段落中所描述的相同，但是示出了如何形成第二光学状态。图1b中的显示器100示出了通过由具有第二光学特性的带正电的粒子116吸收入射光而建立的第二光学状态下的显示器的像素。在这种状态下，具有负电荷极性的电泳移动粒子118可以在施加的电压偏压的影响下被移动到邻近后电极表面110、112的电介质层120附近。在图1b的示例中，后电极110、112分别具有+5v的施加的电压偏压v1和v2(应该注意的是，可以使用不同幅度的其他电压偏压，+5v仅用于说明目的)。具有正电荷极性的粒子116被移动到邻近具有-5v的偏压(vg)的接地前电极的介电层附近并且移入隐失波区域。当粒子进入隐失波区并阻止tir时，入射光线可以被吸收。这由可以被带正电的粒子116吸收的入射光线130和132示出。因此，观察者128所观察的图1b中的显示器的部分可以呈现带正电的粒子118的光学特性(即，颜色)。

图1c示意性地示出了根据本公开的一个实施例在第三光学状态下的包括带相反电荷的粒子和三个电极的全内反射图像显示器的一部分的横截面。图1c中的显示器100与图1a-b在前面的段落中所描述的相同，但是示出了如何形成第三光学状态。在这种状态下，具有正电荷极性的移动粒子116可以在施加的-5v的电压偏压v2的影响下朝后电极112移动。具有负电荷极性的移动粒子118可以施加的+5v的电压偏压v1的影响下朝后电极110移动。在图1c的显示器的这种状态下，在具有0v的电压偏压vg的接地的前电极106附近的隐失波区域中可能没有粒子。而入射光线134和136可以分别作为反射光线138和140被全内反射回观察者，以建立明或亮状态。这形成显示器的第三光学状态。

图2a示意性地示出了根据本公开的一个实施例在第一光学状态下的包括带相反电荷的粒子和交错的后电极的全内反射图像显示器的一部分的横截面。图2a中的显示器200与图1a-c在前面的段落中说明的显示器相同，但在后电极的设计上有一些差异。显示器100在每个像素中具有第一和第二电极。图中2a中的显示器200是具有两个以上的交错电极240、242的阵列的像素。在示例性实施例中，电极240、242可以以交替的方式排列。在2a-c图中，后电极242用交叉阴影线突出显示，以与相邻的电极240区分。在其它实施例中，电极240、242可以以任何周期性的方式布置。电极240、242可以由后支撑件208支撑。第一多个电极240可由第一晶体管控制，并且第二多个电极242可由第二晶体管控制。多个电极240或242各自可以包括至少两个电极。理想情况下，电极240、242的宽度将随着每个像素的电极数量的增加而减小，同时保持像素的尺寸恒定。

每个像素内的多个电极可以提供图2a中的显示器设计的另外的有利特征。多个电极可以使得包含介质214和可移动粒子216、218的空腔中的横向电场减小。减小横向电场可以减少粒子的横向运动和迁移。这可以得到更均匀的显示性能。在图2a中的前介电层206和后介电层222和后电极240、242之间形成的空腔还可以包括间隔单元(未示出)，例如珠子，以控制前电极和后电极之间的间隙的大小。

显示器200的示例性实施例还可以包括位于透明前电极206的表面上并且被设置在透明前电极206和介质214之间的可选介电层220。前电极206位于透明前片202的内侧，其中存在多个突起204。图2a示出了在显示器200中在后电极240、242的表面上的介电层222，使得介电层被设置在后电极240、242和介质214之间。在后电极上的介电层也可以是任选的，并且可以取决于后电极的组成。介电层可以是厚度至少约20纳米的均匀的层。介电化合物的类型可以是有机的或无机的。最常见的无机介电材料是通常用于集成芯片的二氧化硅。有机介电材料通常是聚合物，例如聚酰亚胺、含氟聚合物、聚降冰片烯和不含极性基团的基于碳氢化合物的聚合物。在示例性实施例中，介电层包括聚对二甲苯。在另一个实施例中，介电层包含卤代聚对二甲苯。其他无机或有机介电材料或其组合也可用于介电层。

介电层可以分别具有至少80纳米的厚度。在示例性实施例中，厚度约为80-200纳米。有利的是，聚对二甲苯具有低介电常数，并且可以制为薄至20纳米而不产生针孔泄漏路径。这些特征促成了单位面积具有相对高的电容的显示器结构。高电容意味着所需的单位面积的带电移动粒子的数量可以以比厚度较高或介电常数较低的情况所需的电压更低的电压被吸引到聚对二甲苯。

再次参考图2a，显示器200示出了在第一光学状态下的显示器的像素。该光学状态可以通过由具有第一光学特性和负电荷极性的粒子218吸收入射光线来建立。在这种状态下，具有正电荷极性的电泳移动粒子216可以在施加的电压偏压的影响下被移动到后电极240、242附近。多个电极240和242可以相互交错，但是这不是显示器200的操作所必需的。在图2a的示例中，后电极240、242可以分别具有-5v的施加的电压偏压v1和v2(应该注意的是，可以使用不同幅度的其他电压偏压，-5v仅用于说明目的)。带负电的粒子218可以在具有+5v偏压(vg)的前电极表面206附近被移动到隐失波区域中，使得tir受阻并且入射光线被吸收。这由可以被带负电的粒子218吸收的入射光线244和246示出。因此观察者228所观察的图2a中的显示器的部分呈现具有负电荷极性的粒子218的光学特性(即，颜色)。

图2b示意性地示出了根据本公开的一个实施例在第二光学状态下的包括带相反电荷的粒子和交错的后电极的全内反射图像显示器的一部分的横截面。图2b中的显示器200与图2a在前面的段落中所描述的相同，但是示出了第二光学状态。图2b中的显示器200示出了通过由具有第二光学特性和正电荷极性的粒子216吸收入射光而建立的第二光学状态下的显示器的像素。在这种状态下，具有负电荷极性的电泳移动粒子218在施加的电压偏压的影响下朝后电极240、242移动。在图2b的示例中，后电极240、242分别具有+5v的施加的电压偏压v1和v2(应该注意的是，可以使用不同幅度的其他电压偏压，+5v仅用于说明目的)。带正电的粒子216被移动到邻近具有-5v的偏压(vg)的接地前电极表面206的隐失波区域附近。在此位置，粒子216可能会阻止t1r并吸收入射光线。这由可以被带正电的粒子216吸收的入射光线248和250示出。因此，观察者228所观察的图2b中的显示器的部分可以呈现具有正电荷极性的粒子216的光学特性(即，颜色)。

图2c示意性地示出了根据本公开的一个实施例在第三光学状态下的包括带相反电荷的粒子和交错的后电极的全内反射图像显示器的一部分的横截面。图2c中的显示器200与图2a-b在前面的段落中所描述的相同，但是示出了第三光学状态。在这种状态下，带正电的移动粒子216可以在施加的-5v的电压偏压v1的影响下移动到后电极240附近。带负电的移动粒子218在施加的+5v的电压偏压v2的影响下移动到后电极242附近。在图2c中的显示器的这种状态下，在具有0v的电压偏压vg的接地的前电极206附近的隐失波区域中可能没有粒子。而入射光线252和254可以分别作为反射光线256和258朝着观察者被全内反射，以建立明或亮状态。这形成显示器的第三光学状态。

图3a示意性地示出了根据本公开的一个实施例在第一光学状态下的包括带相反电荷的粒子、交错的后电极、和反射层的全内反射图像显示器的一部分的横截面。图3a中的显示器300与前面段落中说明的显示器100和200类似，但后电极的设计不同。显示器300在每个像素中具有第一和第二电极。显示器200在单个像素中包含阵列形式的多个各自有两个以上的电极240和242。显示器300还可以包括多个各自有至少两个的电极360和362，其可以由后支撑层308支撑。在图3a-c中，电极360用阴影表示，并且电极362用交叉阴影线突出显示。此外，允许光线通过的透明区域364可以位于电极360和362之间。在示例性实施例中，区域364可以是玻璃、塑料或其他基本上透明的材料。在其他实施例中，区域364可以替代为没有任何材料，区域364也可以由高反射填料材料制成。显示器300还包括光反射层366，反射层366可以位于后支撑层308和包含多个电极360、362和透明区域364的层之间。第一多个电极360可以由第一晶体管控制，并且第二多个电极362可以由第二晶体管控制。多个电极360或362分别可以包括两个以上电极，并且可以相互交错。电极360、362的宽度可以随着每个像素的电极数量的增加而减小，同时保持像素的尺寸恒定。

每个像素内的多个电极可以提供图3a中的显示器设计的另外的有利特征。多个电极可以使得包含介质314和可移动粒子316、318的空腔中的横向电场减小。减小横向电场可以减少粒子的横向运动和迁移。这可以得到更均匀的显示性能。在反射前电极306和后电极360、362和透明区域364之间形成的空腔还可以包括间隔单元(未示出)，例如珠子，以控制前电极和后电极之间的间隙的大小。

后电极360和362和反射层366之间的空间或区域364提供了图3a所示的显示设计的另外的有利特征。具有包括诸如半球形突起的凸形突起的前片的常见tir图像显示器遭受“黑瞳(darkpupil)”的问题。当入射光阵列可以穿过每个突起的中心处的黑瞳区域而不是被全内反射时，显示器的反射率可能减小。在本文描述的发明中，可能通过暗瞳区域的光线可以被反射层166反射。然后可以将被反射的光线朝着观察者328反射回，这可以增强显示器的反射率。后电极360和362之间的区域364可以进一步与凸形突起对准或配准。例如，区域364可以与单个半球形突起或一行半球形突起对准。

显示器300的示例性实施例还可以包括位于透明前电极306的表面上并且被设置在透明前电极306和介质314之间的可选介电层320。图3a示出了在后电极360、362的表面上的介电层322。介电层322也可以位于显示器300中的透明区域364上，使得介电层位于后电极360、362和透明区域364与介质314之间。在后电极上的介电层可以是任选的，并且可以取决于后电极的组成。介电层可以是厚度至少约20纳米的均匀的层。介电化合物的类型可以是有机的或无机的。最常见的无机介电材料是通常用于集成芯片的二氧化硅。有机介电材料通常是聚合物，例如聚酰亚胺、含氟聚合物、聚降冰片烯和不含极性基团的基于碳氢化合物的聚合物。在示例性实施例中，介电层包括聚对二甲苯。在另一个实施例中，介电层包含卤代聚对二甲苯。其他无机或有机介电材料或其组合也可用于介电层。

介电层可以分别具有至少80纳米的厚度。在示例性实施例中，厚度约为80-200纳米。有利的是，聚对二甲苯具有低介电常数，并且可以制为薄至20纳米而不产生针孔泄漏路径。这些特征促成了单位面积具有相对高的电容的显示器结构。高电容意味着所需的单位面积的带电移动粒子的数量可以以比厚度较高或介电常数较低的情况所需的电压更低的电压被吸引到聚对二甲苯。

再次参考图3a，显示器300示出了第一光学状态下的显示器的像素。该光学状态可以通过由具有第一光学特性和负电荷极性的粒子318吸收入射光线来建立。在这种状态下，具有正电荷极性的电泳移动粒子316可以在施加的电压偏压的影响下被移动到邻近多个后电极360、362的介电层322附近。理想情况下，多个电极360和362可以相互交错，但是这不是显示器300的操作所必需的。在图3a的示例中，后电极360、362可以分别具有-5v的施加的电压偏压v1和v2(应该注意的是，可以使用不同幅度的其他电压偏压，-5v仅用于说明目的)。带负电的粒子318可以被移动到邻近具有+5v偏压(vg)的接地前电极表面306的前介电层附近。前电极306位于在多个突起304的表面上的透明前片302的内表面上。在此位置，粒子318可以进入隐失波区域，吸收入射光线并且阻止tir。这由可以被带负电的粒子318吸收的入射光线368和370示出，由此，观察者328所观察的图3a中的显示器的部分呈现带负电的粒子318的光学特性(即，颜色)。

图3b示意性地示出了根据本公开的一个实施例在第二光学状态下的包括带相反电荷的粒子、交错的后电极、和反射层的全内反射图像显示器的一部分的横截面。图3b中的显示器300与图3a在前面的段落中所描述的相同，但是示出了可以如何形成第二光学状态。图3b中的显示器300示出了通过由具有正电荷极性和第二光学特性的粒子316吸收入射光线来产生的第二光学状态下的显示器的像素。在这种状态下，具有负电荷极性的电泳移动粒子318可以在施加的电压偏压的影响下被移动到邻近多个后电极360、362的光学介电层322附近。在图3b的示例中，后电极360、362分别具有+5v的施加的电压偏压v1和v2(应该注意的是，可以使用不同幅度的其他电压偏压，+5v仅用于说明目的)。具有正电荷极性的粒子316可以在邻近具有-5v的偏压(vg)的接地前电极表面306的前介电层附近被移动到隐失波区域中，使得itr被阻止并且入射光线可以被吸收。这由可以被带正电的粒子316吸收的入射光线372和374示出。因此，观察者328所观察的图3b中的显示器的部分可以呈现带正电的粒子316的光学特性(即，颜色)。

图3c示意性地示出了根据本公开的一个实施例在第三光学状态下的包括带相反电荷的粒子、交错的后电极、和反射层的全内反射图像显示器的一部分的横截面。图3c中的显示器300与图3a-b在前面的段落中所描述的相同，但是示出了第三光学状态。在这种状态下，具有正电荷极性的移动粒子316可以在施加的-5v的电压偏压v2的影响下移动到后电极362附近。具有负电荷极性的移动粒子318在施加的+5v的电压偏压v1的影响下被移动到邻近后电极360(图3c中阴影表示的后电极)的介电层322附近。在图3c中的显示器的这种状态下，在邻近具有0v的电压偏压vg的接地的前电极306的前介电层320附近的隐失波区域中可能没有粒子。而入射光线376和378可以分别作为反射光线380和382朝着观察者328被全内反射，以建立明或亮状态。这是显示器的第三光学状态。在此第三光学状态下，区域364和反射层366可以进一步增强反射率，因为在隐失波区域中没有用于吸收入射光线的粒子。在这种状态下，没有被全内反射的光线可以通过前片302的突起的中心，并且可以被层366朝观察者328反射。

在图1a-c、2a-c和3a-c所示的和在前面的段落中描述的显示器100、200和300中，描述了每个显示器的三种光学状态。应当注意，连续的中间灰色状态也可能够由本文所述的反射图像显示器显示。例如，通过改变所施加的电压偏压的大小和施加电压偏压的时间段，一部分粒子可以执行仅对tir的部分的阻止。

在一些实施例中，多孔反射层可以与本文所描述的包括两个以上电极的反射图像显示器组合使用。多孔反射层可以在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。多孔反射层可以由轨道蚀刻的聚合物材料形成，例如聚碳酸酯、聚酯、聚酰亚胺或其它厚度为至少约10微米的聚合材料或玻璃形成。膜的多孔性质将允许电泳移动粒子穿过孔。多孔反射层中孔的平均直径比移动粒子的平均直径大得多(例如，大约大10倍)。多孔反射层中的孔可以构成多孔反射层的总表面积的一大部分(例如，至少10％)，以允许移动粒子基本上不受阻碍地穿过孔。

本发明的各种控制机制可以全部或部分地在软件和/或固件中实现。该软件和/或固件可以采取包含在非暂态计算机可读存储介质中或上的指令的形式。这些指令然后可以由一个或多个处理器读取和执行以使得能够执行本文所述的操作。指令可以是以任何适当的形式，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。这样的计算机可读介质可以包括用于以一个或多个计算机可读的形式存储信息的任何有形非暂态介质，诸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；光存储介质；闪存等。

在一些实施例中，包含指令的有形机器可读非暂态存储介质可以与本文所述的包括两个以上电极的反射显示器组合使用。在其它实施例中，有形机器可读非暂态存储介质还可以与一个或多个处理器结合使用。

图4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4中，显示器400由具有处理器430和存储器420的控制器440控制。在不脱离所公开的原理的情况下，其他控制机制和/或设备可以被包括在控制器440中。控制器440可以定义硬件、软件或硬件和软件的组合。举例来说，控制器440可以限定用指令编程的处理器(例如，固件)。处理器430可以是实际的处理器或虚拟的处理器。类似地，存储器420可以是实际的存储器(即，硬件)或虚拟的存储器(即，软件)。

存储器420可以存储由处理器430执行以驱动显示器400的指令。指令可以被配置为操作显示器400。在一个实施例中，指令可以包括通过电源450与显示器400(未示出)相关联的偏置电极。当被偏置时，电极可能使得电泳粒子朝着或远离在前透明片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片的内表面处接收的光。通过适当地偏置电极，移动光吸收粒子(例如，图1a-c中的粒子116和118、图2a-c中的粒子216和218、以及图3a-c中的粒子316和318)可以在前透明片的内表面处的多个突起的表面附近被移动到隐失波区域中，以便充分地或选择性地吸收入射光。吸收入射光建立暗或彩色状态。通过适当地偏置电极，移动光吸收粒子(例如，图1a-c中的粒子116和118、图2a-c中的粒子216和218、以及图3a-c中的粒子316和318)可以从前透明片的内表面的突出部分的表面离开并且移出隐失波区域，以便反射入射光。反射入射光建立光亮状态。

在其它实施例中，本文所述包括两个以上电极的反射图像显示器还可以包括至少一个侧壁(也可以称为横壁)。侧壁限制粒子沉降、漂移和扩散，以提高显示性能和稳定性。侧壁可以位于光调制层内。侧壁可以从前电极、后电极或前电极和后电极两者全部地或部分地延伸。侧壁可以包括塑料或玻璃。侧壁可以创建井或隔室(未显示)来限制电泳移动粒子。侧壁或横壁可以被配置成建立例如正方形、三角形、五边形或六边形形状的井或隔室或其组合。该壁可以包括聚合物材料，并通过包括光刻、压花或模塑的传统技术被图案化。该壁有助于限制移动粒子，以防止所述粒子可能随时间推移导致显示性能变差的沉降和迁移。在某些实施例中，显示器可以包括横壁，用于完全桥接由前电极和后电极在液体介质和移动粒子所在的区域中产生的间隙。在某些实施例中，本文所述的反射图像显示器可以包括局部横壁，其仅部分地桥接由前电极和后电极在液体介质和移动粒子所在的区域中产生的间隙。在某些实施例中，本文所述的反射图像显示器还可以包括可以完全和部分地桥接由前电极和后电极在液体介质和移动粒子所在的区域中产生的间隙的横臂和局部横壁的组合。

本文所述的包括多于两个电极的反射图像显示器还可以包括滤色器阵列层。滤色器阵列层可以包括红色、绿色和蓝色滤色器或青色、品红色和黄色滤色器中的至少一种或多种。

本文所述的包括多于两个电极的反射图像显示器还可以包括一个定向前光系统。定向前光系统可以包括光源、光导和在每个显示器的顶片的顶表面上的光提取元件阵列。定向光系统可以位于朝外的片的外表面和观察者之间。前光源可以限定发光二极管(led)、冷阴极荧光灯(ccfl)或表面贴装技术(smt)白炽灯。光导可以被配置为将光引导至透明外部片的整个前表面，同时光提取元件在垂直方向上将光以小角度(例如距中心约30°)朝前片引导。定向前光系统可以与在本文描述的显示器架构中的横壁或滤色器层及其组合相结合来使用。

其他实施例中，本文所述的包括两个以上电极的任何反射图像显示器还可包括至少一个边缘密封。边缘密封可以是热或光化学固化的材料。边缘密封可以包括环氧树脂、硅树脂或其它基于聚合物的材料中的一种或多种。

在其它实施例中，本文所述的包括两个以上电极的任何反射图像显示器还可以进一步包括光漫射层以“软化(soften)”观察者观察到的反射光。在其它实施例中，光漫射层可以与前光结合使用。

在本文描述的显示器实施例中，它们可以用于包括显示器的如下应用：例如但不限于，电子书阅读器、便携式计算机、平板电脑、蜂窝电话、智能卡、标牌、手表、可穿戴设备、货架标签、闪存驱动器和户外广告牌或户外标志。

以下示例性和非限制性实施例提供了本公开的各种实现方式。示例1涉及一种方法，其中一种用于显示图形的方法，包括：在透明前片的第一表面处接收一个或多个入射光线，该前片具有折射率；通过将多个第一电泳移动粒子引导至邻近第一电极的区域并将多个第二电泳移动粒子引导至邻近第二电极和第三电极的区域，来形成第一光学状态；通过将多个第二电泳移动粒子引导至邻近第一电极的区域并将多个第一电泳移动粒子引导至邻近第二电极和第三电极的区域，来形成第二光学状态；以及通过将多个第一电泳移动粒子引导至邻近第二电极的区域并将第二多个电泳移动粒子引导至邻近第三电极的区域，来形成第三光学状态。

示例2涉及示例1的方法，其中，第一光学状态还包括：由多个第一电泳移动粒子充分地或选择性地吸收一个或多个入射光线，从而呈现第一电泳移动粒子的光学特性。

示例3涉及示例1或2的方法，其中，第二光学状态还包括：由多个第二电泳移动粒子充分地或选择性地吸收一个或多个入射光线，从而呈现第二电泳移动粒子的光学特性。

示例4涉及任意前述示例的方法，还包括：在透明前片的第一表面处接收一个或多个光线，以及在透明前片的第二表面处传出一个或多个光线，第二表面具有多个半球形或凸形突起。

示例5涉及任意前述示例的方法，还包括：在透明前片的第一表面处接收一个或多个光线，以及在透明前片的第二表面处传出一个或多个光线，第二表面具有多个半球形或凸形突起。

示例6涉及任意前述示例的方法，还包括：将第一电极偏置在第一电压并将第二电极和第三电极中的每个电极偏置在第二电压。

示例7涉及任意前述示例的方法，还包括：将第一电极偏置在第一电压，将第二电极偏置在第二电压并将所述第三电极偏置在第三电压。

示例8涉及任意前述示例的方法，还包括：提供极性基本相反的第二偏压和第三偏压。

示例9涉及一种多电极显示器设备，包括：透明前片，在透明前片的第一表面处接收一个或多个入射光线，该前片具有折射率；第一电极，该第一电极被布置为靠近前片；后支撑件，该后支撑件面向第一电极并且在与第一电极之间形成空腔；第二电极，该第二电极被布置为邻近空腔；第三电极，该第三电极被布置为邻近第二电极和空腔；以及控制器，该控制器与第一电极、第二电极和第三电极中的每个电极通信，控制器被配置为独立地激活第一电极、第二电极或第三电极中的一个或多个，以使得通过前片全内反射一个或多个入射光线从而从腔体中充分排除入射光线，或者使得阻止全内反射。

示例10涉及示例9的显示器，其中，第二电极和第三电极被布置为彼此相邻。

示例11涉及示例9或10的显示器，其中，第二电极和第三电极被布置为交错的电极阵列。

示例12涉及任意前述示例的显示器，其中，多个突起中的至少一个突起限定半球形或凸形突起。

示例13涉及任意前述示例的显示器，还包括多个第一电泳移动粒子和多个第二电泳移动粒子中的至少一者，第一电泳移动粒子具有第一电荷，第二电泳移动粒子具有第二电荷。

示例14涉及任意前述示例的显示器，其中，第一电荷和第二电荷的极性相反。

示例15涉及任意前述示例的显示器，其中，控制器还被配置为：独立地偏置第一电极、第二电极和第三电极中每个电极，以通过将第一电泳移动粒子移动得邻近第一电极并且将第二电泳移动粒子移动得邻近第二电极和第三电极来调制全内反射(tir)。

示例16涉及任意前述示例的显示器，其中，所述控制器还被配置为：独立地偏置第一电极、第二电极和第三电极中的每个电极，以通过将第一电泳移动粒子移动得邻近第二电极并且将第二电泳移动粒子移动邻近第三电极来提供全内反射(tir)。

示例17涉及任意前述示例的显示器，其中，前片还包括在其第二表面上的多个突起。

示例18涉及任意前述示例的显示器，还包括：在第一电极、第二电极或第三电极中的至少一个电极上形成的介电层。

示例19涉及任意前述示例的显示器，包括：透明前片，该透明前片在第一表面处接收一个或多个入射光线，并且在透明前片的第二表面处传出一个或多个光线；像素，该像素具有：第一电极，位于前片的第二表面处或附近；第二电极和第三电极，被布置为与第一电极形成空腔，第一电极和第二电极被布置；以及控制器，该控制器与第一电极、第二电极和第三电极中的每个电极通信，控制器被配置为独立地激活第一电极、第二电极或第三电极中的一个或多个，以使得通过前片全内反射一个或多个入射光线从而从腔体中充分排除入射光线，或者使得阻止全内反射。

示例20涉及任意前述示例的显示器，还包括：设置在空腔中的流体介质。

示例21涉及任意前述示例的显示器，还包括：设置在介质中的第一电泳移动粒子和第二电泳移动粒子中的至少一者，第一电泳移动粒子具有第一电荷极性，第二电泳移动粒子具有第二电荷极性。

示例22涉及任意前述示例的显示器，其中，控制器被配置为：使第一电极、第二电极或第三电极中的一个或多个将第一电泳粒子牵引到第一电极以使得阻止一个或多个入射光通过前片全内反射，并且将第二电泳移动粒子移动得邻近第二电极和第三电极。

示例23涉及任意前述示例的显示器，其中，第二电极和第三电极被布置为形成阵列。

示例24涉及任意前述示例的显示器，还包括：以方格图案布置的多个第二和第三电极，以与第一电极形成像素。

示例25涉及任意前述示例的显示器，还包括：用于覆盖第一电极、第二电极或第三电极之一的介电层。

示例26涉及任意前述示例的显示器，其中，控制器被配置为使第二电极和第三电极具有基本上相反的偏压。

示例27涉及任意前述示例的显示器，其中，控制器被配置为使第一电极和第二电极具有基本上相反的偏压。

虽然本公开的原理已经关于本文所示的示例性实施例进行了说明，但是，本公开的原理不限于此，并且包括其任何修改、变体或置换。