CN105474085A

CN105474085A - Tir调制宽视角显示器

Info

Publication number: CN105474085A
Application number: CN201380079068.7A
Authority: CN
Inventors: 安德鲁·洛克斯雷; 安东尼·E·珀伦; 布恩·宗·恩格; 布拉姆·M·萨德利克
Original assignee: Clearink Displays Inc
Current assignee: Concord Hong Kong International Education Co Ltd
Priority date: 2013-07-08
Filing date: 2013-07-08
Publication date: 2016-04-06
Also published as: US20160147128A1; EP3019911A4; US9939707B2; KR102060221B1; WO2015005899A3; JP2016525706A; EP3327498A1; JP6360557B2; EP3019911A2; EP3327498B1; WO2015005899A2; KR20160043957A

Abstract

提供了对在美国专利号6,885,496、6,891,658、7,286,280、7,760,417和8,040,591中所披露的受抑全内反射(TIR)系统类型的改进和修改。这些改进和修改包括改进带有半球形焊珠的前部平面TIR系统的显示操作的各种方法，如：(a)通过将带电的电泳地迁移的TIR抑制粒子包封或束缚到带焊珠的前部平面表面上来禁止或阻止这些粒子的不期望的非均匀分布和横向迁移；(b)禁止或阻止TIR抑制粒子的沉淀，如修改低折射率介质的粘度；以及(c)如使用适形后部电极来禁止或阻止在显示操作期间外加电场的非均匀性。

Description

TIR调制宽视角显示器

技术领域

本披露涉及在美国专利号6,885,496、6,891,658、7,286,280、7,760,417和8,040,591中所描述类型的高亮度宽视角显示器中的TIR抑制，所有这些专利通过引用结合在此。

背景技术

图1A描绘了在美国专利号6,885,496、6,891,658、7,286,280、7,760,417和8,040,591中所描述类型的现有技术反射式(即前光)受抑全内反射(TIR)调制显示器10。这些专利描述了先前在美国专利号5,959,777、5,999,307、6,064,784、6,215,920、6,304,365、6,384,979、6,437,921、6,452,734和6,574,025中所描述的向外薄片的一种全新设计，其包括例如各种空间上均匀的棱柱体结构、电介质光纤、平行的和垂直的以及交错的结构。由于首先在专利‘496’与‘658’中所描述的新的紧密堆积的高折射率球形或半球形的带有焊珠的向外薄片设计，受抑TIR或其他反射式显示方法的实际角度观看范围得到了增加。新设计提供了半后向反射增益，由此，入射到带有半球形焊珠的表面的光线被朝向光源反射回来(但并非完全后向反射)；这意味着当光源在观看者头顶之上且稍微靠后时反射被增强，并且反射光具有使其产生白色外观的漫射特性，这种白色外观在反射式显示器应用中是令人期望的。

显示器10包括透明向外薄片12，该透明向外薄片是通过将大量高折射率(例如，η₁>～1.90)的透明球形或近似球形的焊珠(注意，所述球形或近似球形的焊珠在此还可以被称为“半球形焊珠(hemisphericalbead)”或“半焊珠(hemi-bead)”或“焊珠(bead)”)14部分地埋入高折射率(例如，η₂≈η₁)聚合物材料16的向内表面中而形成的，该聚合物材料具有平坦的向外观看表面17，观看者V通过观看方向Y的角度范围来观察该向外观看表面。“向内”和“向外”的方向由双头箭头Z指示。焊珠14被紧密地堆积在一起以形成向内突出的单层18，该向内突出的单层具有约等于一个焊珠14的直径的厚度。理想地，每一个焊珠14接触所有与那一个焊珠直接相邻的焊珠。最小的间质间隙(理想地，无间隙)保持在相邻焊珠之间。

通过将介质20包含在由下部薄片24限定的容器22之中而使电活性TIR抑制介质20保持与焊珠14从材料16向内突起的这些部分相邻。可从明尼苏达州圣保罗市的3M公司获得的惰性的、低折射率(即，小于大约1.35)的、低粘度的、电绝缘的液体(如Fluorinert全氟化碳氢化合物液体(η₃～1.27))是一种适用于介质20的流体。其他液体(如同样可从3M公司获得的Novec^TM)也可以用作介质20的流体。因此形成焊珠：液体的TIR界面。介质20包含光散射粒子和/或光吸收粒子26(如，颜料、染料、染色的或以其他方式散射/吸收的二氧化硅或乳胶粒子等)的精细分散悬浮。薄片24的光学特性相对地不重要：薄片24仅需形成用于容纳电活性TIR抑制介质20和粒子26的容器，并且充当背板电极48的支撑件。

如众所周知的，具有不同折射率的两种介质之间的TIR界面由临界角θ_c表征。以小于θ_c的角度入射到该界面上的光线透射通过该界面。以大于θ_c的角度入射到该界面上的光线在该界面处经历TIR。在TIR界面处优先选取较小的临界角，因为这提供了可以发生TIR的较大角度范围。

如图1A中虚线28的右侧所展示的，在缺乏TIR抑制活动的情况中，穿过薄片12和焊珠14的大部分光线在焊珠14的向内侧处经历TIR。例如，入射光线30、32折射通过材料16和焊珠14。如在光线30的情况中在点34、36处所指示的以及在光线32的情况中在点38、40处所指示的，这些光线在焊珠：液体TIR界面处经历两次或更多次TIR。全内反射的光线然后折射返回通过焊珠14和材料16并且分别出射为光线42、44，在每个反射区域或像素中实现“白色”外观。

可以经由电极46、48(示出为虚线)将电压施加于介质20两端，例如，通过对焊珠14的向内突出的表面部分以及对薄片24的向外表面的气相沉积来施加电压。电极46是透明且基本上较薄的以使其在焊珠：液体TIR界面处对光线的干扰最小。背板电极48不需要是透明的。如虚线28左侧所展示的，如果通过启动电压源50来激活TIR抑制介质20以便在电极46、48之间施加电压，那么悬浮粒子26电泳地移动到隐失波相对密集的区域中(即，在向内突出的焊珠14的这些向内表面的0.25微米之内，或者更近)。当如上所述被电泳地移动时，粒子26通过修改焊珠：液体TIR界面处的有效折射率的虚数成分以及可能实数成分而散射或者吸收光，因此抑制或调制TIR。这由光线52、54所展示，当其撞击焊珠：液体TIR界面处的较薄(～0.5μm)隐失波区域(如分别在56、58处所指示的)中的粒子26时，光线52和54被散射和/或被吸收，因此在每个TIR受抑非反射吸收区域或像素中实现“黑色”外观。仅需通过适当地启动电压源50在较薄隐失波区域外侧移动粒子26，以便恢复焊珠：液体TIR界面的TIR性能并且将每个“黑色”非反射吸收区域或像素转换成“白色”反射区域或像素。

如以上所描述的，可以通过经由电极46、48控制施加于介质20两端的电压来控制向外薄片12的纯光学特性。这些电极可以被分段以跨薄片12的多个分开的区域或像素来电泳地控制在TIR抑制低折射率介质20中悬浮的粒子，从而形成图像。

图2在放大的横截面中描绘了一个球形焊珠14的向内半球形或半焊珠部分60。半焊珠60具有归一化的半径r＝1和折射率η₁。在距半焊珠60的中心C径向距离α处垂直入射(通过材料16)到半焊珠60上的光线62相对于径向轴线66以角度θ₁与半焊珠60的向内表面相交会。为了这种理论上理想的讨论的目的，假设材料16具有与半焊珠60相同的折射率(即，η₁＝η₂)，因此光线62无折射地从材料16穿过进入半焊珠60。光线62在半焊珠60的向内表面处折射并且相对于径向轴线66作为光线64以角度θ₂进入TIR抑制介质20。

现在考虑在与半焊珠60的中心C距离一段距离

a_{c} = \frac{η_{3}}{η_{1}}

处垂直入射(通过材料16)到半焊珠60上的入射光线68。光线68(相对于径向轴线70)以临界角θ_c(TIR发生所要求的最小角度)与半焊珠60的向内表面相交会。光线68因此被全内反射为光线72，光线72再次以临界角θ_c与半焊珠60的向内表面相交会。光线72因此被全内反射为光线74，光线74同样以临界角θc与半焊珠60的向内表面相交会。光线74因此被全内反射为光线76，光线76垂直地穿过半焊珠60进入焊珠14的掩埋部分中并且进入材料16中。光线68因此在与入射光线68的方向大致相反的方向上作为光线76被反射回来。

在与半焊珠60的中心C距离a≥a_c处入射到半焊珠60上的所有光线朝光源反射回来(但并非完全后向反射)；这意味着当光源在观看者头顶之上且稍微靠后时反射被增强，并且反射光具有使其产生白色外观的漫射特性，这种白色外观在反射式显示器应用中是令人期望的。图3A、图3B和图3C描绘了三种半焊珠60的反射模式。这些模式与其他模式共存，但分别地讨论每个模式是有用的。

在图3A中，在距离范围a_c<a≤a₁内入射的光线经历两次TIR(2-TIR模式)，并且反射光线在以与入射光线的方向相反的方向为中心的比较宽的弧度内发散。在图3B中，在距离范围a₁<a≤a₂内入射的光线经历三次TIR(3-TIR模式)，并且反射光线在再次以与入射光线的方向相反的方向为中心的较窄的弧度内发散。在图3C中，在距离范围a₂<a≤a₃内入射的光线经历四次TIR(4-TIR模式)，并且反射光线在同样以与入射光线的方向相反的方向为中心的更窄的弧度内发散。半焊珠60从而具有“半后向反射”的部分地漫射反射特性，导致显示器10具有与纸的外观类似的漫射外观。

当主照明源在观看者之后的小角度范围内时，相比于纸的表观亮度，显示器10具有相对高的表观亮度。图1B对此进行了展示，该图描绘了宽角度范围α和角度β，观看者V通过该宽角度范围α能够观看显示器10，该角度β是照明源S相对于观看者V的位置的角度偏差。只要β不是太大，显示器10的高表观亮度就得以维持。在法线入射处，半焊珠60的反射系数R(即，入射到半焊珠60上由TIR反射的光线的分数)由公式(1)给出：

R = 1 - {(\frac{η_{3}}{η_{1}})}^{2} - - - (1)

其中，η₁是半焊珠60的折射率而η₃是与半焊珠60的发生TIR的表面相邻的介质的折射率。从而，如果半焊珠60由较低折射率材料(如聚碳酸酯(η₁～1.59))形成，并且如果相邻介质是Fluorinert(η₃～1.27)，则获得大约36％的反射系数R，而如果半焊珠60由高折射率纳米复合材料(η₁～1.92)形成，则获得大约56％的反射系数R。当照明源S(图1B)放置在观看者V的头部之后时，显示器10的表观亮度根据上述的半后向反射特性被进一步增强。

如在图4A至图4G中所示的，半焊珠60的反射系数维持在较宽的入射角度范围之上，因此增强显示器10的宽角度观看特性以及其表观亮度。例如，图4A示出了从垂直入射——也就是，从偏离垂线0°的入射角度所看到的半焊珠60。在这种情况下，半焊珠60的a≥a_c的部分80呈现为环形域。该环形域被描绘成白色，对应于以下事实：此环形域是如上所述半焊珠60的通过TIR对入射光线进行反射的区域。该环形域包围被描绘成黑色的圆形区域82，对应于以下事实：此圆形区域是半焊珠60的非反射区域，在该非反射区域中入射光线被吸收且不经历TIR。图4B至图4G示出了从分别为偏离垂线15°、30°、45°、60°、75°和90°的入射角度所看到的半焊珠60。对图4B-4G与图4A的比较揭示了：随着入射角度增大，半焊珠60的a≥a_c的反射部分80的观察区仅逐渐地减小。即使在接近掠入射角度处(例如，图4F)，观察者仍将看到反射部分80的大部分，从而给予显示器10一个维持高表观亮度的宽角度观看范围。

显示器10随着时间推移会展现出不期望的粒子聚团26。更具体地，粒子26倾向于在TIR抑制介质20内形成松团聚体，其中，TIR抑制介质20的周围区域含有相对少的悬浮粒子26。对吸收性粒子26的这种聚团会造成显示器10的图像质量和整体性能的长期劣化。本发明涉及对显示器10设计的各种改进和修改，如：

a)在系统的暗状态下TIR抑制电泳地迁移的粒子在半球形焊珠的表面上进行非均匀分布；

b)对TIR抑制粒子进行沉淀和聚团；

c)电场在电极之间的非均匀性；并且

本发明还提供了一种经修改的系统，而暗状态取决于在悬浮流体内TIR抑制粒子的光散射或吸收性质而不是取决于TIR抑制。

相关技术的上述示例以及与其相关的限制旨在是说明性的而非排他性的。在阅读本说明书和研究这些附图之后，相关领域的其他限制将对本领域的技术人员变得显而易见。

附图说明

示例性实施例在这些附图的参考附图中展示。本文所披露的实施例和附图旨在被认为是说明性而非限制性的。

图1A是TIR受抑的或调制的现有技术反射式图像显示器的一部分的极大地放大(不按照比例)的片段化横截面侧的正视图。

图1B示意性地展示了图1A显示器的宽角度观看范围α以及照明源的角度范围β。

图2是图1A装置的这些球形焊珠中的一个焊珠的半球形(“半焊珠”)部分的极大地放大的横截面侧正视图。

图3A、图3B和图3C描绘了在入射光线分别经历两次、三次和四次TIR的逐渐增加的离轴距离处垂直入射到图2半焊珠上的光线的半后向反射。

图4A、图4B、图4C、图4D、图4E、图4F和图4G描绘了从分别偏离垂线0°、15°、30°、45°、60°、75°和90°的观看角度所看到的图2的半焊珠。

图5是图1A显示器的一部分的俯视平面(即，从偏离垂线0°的观看角度所看到的)横截面图，示出了以六边形最紧密地堆积(HCP)的结构安排的球形焊珠。

图6A和图6B是用于与图5结构一起使用的两种替代性背板电极图案俯视平面图(在极大地放大的比例上)。

图7是TIR受抑的或调制的现有技术反射式图像显示器的一部分的极大地放大(不按照比例)的片段化横截面侧的正视图，其中，受束缚的粒子处于明(非受抑)状态下和暗(受抑)状态下。

图8是TIR受抑的或调制的现有技术反射式图像显示器的一部分的极大地放大(不按照比例)的片段化横截面侧的正视图，其中，TIR抑制电泳地迁移的粒子被限制到正方形形状的微单元中。示出了微单元阵列的俯视图以及单个微单元的放大视图。

图9是包含多个胶囊的TIR受抑的或调制的现有技术反射式图像显示器的一部分的极大地放大(不按照比例)的片段化横截面侧的正视图。

图10是包含由基于聚合物的连续相包围的多个液滴的TIR受抑的或调制的现有技术反射式图像显示器的一部分的极大地放大(不按照比例)的片段化横截面侧的正视图。

图11是包含适形背板的TIR受抑的或调制的现有技术反射式图像显示器的一部分的极大地放大(不按照比例)的片段化横截面侧的正视图。

具体实施方式

贯穿以下描述，阐述特定细节以便为本领域的技术人员提供更彻底的理解。然而，可以不必详细示出或描述众所周知的元件以避免不必要地混淆本发明。因此，说明书和附图应该被视为是示意性而非限制性的。

本发明具有许多不同的方面。虽然出于方便以及易于理解的目的将对这些不同方面依次进行描述，对于电泳显示器技术领域的技术人员而言将显而易见的是，本发明的若干方面可以被结合到单个装置中。例如，经包封装置还可以使用本发明的粘度调节剂方面、涂覆聚合物的粒子方面以及高体积分数方面。

同样，鉴于本发明的大量的方面，根据这些不同的方面主要被设计用于解决前述问题中的哪些问题来对这些方面进行如下分组是方便的，

部分A：粒子的非均匀分布

在图1A中，透明向外薄片是通过将大量高折射率的透明球形或近似球形的焊珠部分地埋入高折射率聚合物材料的向内表面中而形成的，该聚合物材料具有平坦的向外观看表面，观看者通过该向外观看表面通过观看方向的角度范围进行观察。球形焊珠被紧密地堆积在一起以形成向内突出的单层，该向内突出的单层具有约等于一个焊珠的直径的厚度。理想地，如图5所展示的，每一个焊珠以一种六边形的最紧密地堆积(HCP)的安排接触所有与那一个焊珠直接相邻的焊珠，但是也可以以任意形状的方式进行安排。最小的间质间隙(理想地，无间隙)保持在相邻焊珠之间。所述焊珠安排由透明导电层46(如氧化铟锡(ITO——还可以替代性地使用其他导电材料(包括导电聚合物，如Baytron^TM)所覆盖。同样在图1A中所示出的后部电极设置于与反射片的向外表面平行的平面表面上。从而，这两个电极之间的距离随着一个电极横穿这些球形焊珠的表面而以一种波状形式进行周期性地变化。

如图像显示系统技术领域的技术人员将显而易见的，通道与后部电极之间的距离的周期性变化使得这两个电极之间的电场非均匀，并且这个非均匀电场有可能引起在旨在对TIR进行抑制的“暗”状态下粒子在这些焊珠的壁上的非均匀分布。这些非均匀分布可能造成带有焊珠的电极的一些部分没有被粒子所覆盖，从而使得在这些非覆盖部分处TIR不会发生，导致不期望地高的暗状态反射系数。因此，如果可以使得粒子分布更加均匀，可以改善显示器的暗状态与明状态之间的对比度。

据信(虽然本发明绝不受这种看法的限制)，当跨电极施加电场以便移动与带有焊珠的电极相邻的光吸收的TIR抑制粒子，所述粒子将首先沿着这些焊珠的非均匀表面集中于具有最大场强的那些区上，并且此后，随着电场继续被施加，这些粒子将倾向于从具有最大场强的这些区扩散到具有较低场强的区中。因此，根据本发明的可变电泳迁移率方面，使用具有一定电泳迁移率范围的光吸收粒子应当改善在暗状态下粒子的分布均匀性，因为当较不具有迁移性的粒子仍未到达具有最大场强的区时更具迁移性的粒子将已经行进到具有最大场强的区中。这些粒子的电泳迁移率可从大约两倍变化到大约五倍、或者更大的范围，即，这些粒子中的至少一个粒子应当具有至少为这些粒子中的另一个粒子的电泳迁移率两倍(并且优选地至少为五倍)的电泳迁移率。同样，使用或者不使用这种迁移率范围，重要的是控制向电极施加电场的时间段的持续时间(“驱动脉冲”的持续时间)，因为太短的脉冲将倾向于使这些粒子集中于具有最大场强的那些区上，而太长的脉冲将允许大多数粒子移动到焊珠之间的“波谷”(与后部电极相距最远的那些点)中，在任一情况下都会造成对带有焊珠的表面的不期望的非均匀覆盖。使用带有高电荷的光吸收粒子同样是有利的，因为这种高带电粒子当在带有焊珠的电极的表面上互相极为接近时将互相库伦地排斥，并且将因此倾向于使它们自身更加均匀地分布在带有焊珠的的电极之上并且抑制TIR。

增加暗状态和明状态下粒子分布的均匀性并且阻止粒子的横向迁移的另一种技术是通过物理方式将这些粒子束缚到带有焊珠的的电极上。可以通过使用聚合链或类似束缚物将光吸收的TIR抑制粒子彼此束缚或者将其束缚到固定电极上来对图像显示系统进行有用的修改。在基于TIR的反射式显示系统中使用与较大光吸收粒子的这种束缚是可行的，因为这些粒子在暗状态与明状态之间移动需要非常短的距离。因为TIR抑制依赖于粒子中断隐失波，其仅穿透超出在理论上发生反射的表面大约100nm至250nm，大约500nm的粒子移动足以导致在系统的明状态与暗状态之间的偏移，并且这种幅度的移动对于受束缚的粒子是可行的。如果使用受束缚的粒子，应当密切关注光吸收的TIR抑制粒子悬浮于其中的流体，因为束缚物的救助是控制束缚物的适形以及因此受束缚的粒子相对于电极的移动的重要因素，并且悬浮流体的组成可以极大地影响救助的程度。

图7中示出了本发明的穿过受束缚的粒子图像显示装置的示意性横截面。如图7中所展示的，此装置包括反射片(更好地描述为透光构件)12，该反射片具有平面向外表面(如图7中所展示的顶部表面；在实际使用中，这个向外表面通常位于竖直平面内，从而使得图7的平面是水平的)，观察者通过该反射片观看该显示器。反射片12具有向内表面，该向内表面具有一系列球形焊珠或半球形焊珠18(在图7中描绘了半球形焊珠结构)的外形，这些焊珠形成了波状表面结构。在电极46与48之间布置有流体介质20，该流体介质具有充分小于反射片12的折射率的折射率以准许发生先前所提到的TIR。多个带电粒子26悬浮于该流体介质20内，这些带电粒子各自通过单独的柔性细丝或束缚物114连接到前部电极46。这些束缚物114在长度上可以不同，并且，为了便于理解，在图7中极大地减少了粒子26的数量；实际上，使得粒子26的数量在某种程度上多于形成覆盖前部电极46的连续层所需的粒子数量，以便确保在施加电场以便使得这些粒子26与前部电极46相邻时将实现这些粒子26对电极46的基本上完全覆盖，因为即使电极46的较小区未被粒子26所覆盖都会对显示器10的暗状态以及因此对比度带来相当不良的影响。

图7在虚线28右侧展示了显示器10的明状态，其中，入射到反射片12的向外表面上的光经历两次TIR并且以已经描述的方式通过向外表面被返回出去。然而，如果在电极46与48之间施加具有适当极性的电场，粒子26将移动到与前部电极46紧密相邻，以便创建在虚线左侧所示出的暗状态(注意，为清晰起见，暗状态中的束缚物已经被从图7中移除，但是假设是存在的)。粒子26被选择为具有大于流体介质20的折射率的折射率，从而使得当这些粒子与前部电极46紧密相邻时，TIR被中断，并且入射到反射片12的向外表面上的光不再通过该向外表面被返回出去，从而使得装置10看起来较暗。

在带有焊珠的向外薄片系统中在明状态与暗状态之间切换所需要的有限移动还具有关于在这些系统中使用电泳地迁移的粒子的设计的令人感兴趣的启示。作为第一种近似表示，在这种系统的暗状态下覆盖带有焊珠的电极的光吸收的TIR抑制粒子层可以被成形为在平坦表面上形成的二维紧密堆积的球体阵列。这种紧密堆积的阵列留有与表面直接相邻的空隙，这些空隙具有类似于三棱锥的截锥体的外形，其中，此截锥体的高度等于这些球体的半径。如果此半径显著大于隐失波穿透平坦表面的距离，一定比例的隐失波前将位于这些空隙内并且因此不被粒子所中断，并且相同比例的冲击表面的光将经历TIR。(当然，应理解的是，隐失波的强度随着离表面的距离而以指数方式递减，从而使得，严格说来，在离表面特定距离处没有波前。然而，为了当前定性目的，方便的是考虑隐失波前在一定距离处平行于带有焊珠的波状表面而延伸，从而使得在波前处的波强度是其在表面处的强度的某个任意分数，比如说，1/e。)因此，粒子的直径将影响TIR受抑的比例。一般而言，看起来对于球形粒子而言大约200nm至300nm的直径(根据本发明的受控形状粒子方面的一部分)应当在抑制TIR方面是最成功的。

然而，根据本发明的受控形状粒子方面的另一部分，并且从上述讨论出发，还看起来球形粒子或近似球形粒子对于抑制TIR而言不是最佳形状。实质上，中断隐失波并且因此中断TIR的理想条件是在隐失波前处形成连续材料层。虽然有可能在实际中满足此条件，尽可能近地接近此条件要求在粒子层中在相关距离处存在尽可能少的间隙。在较小粒子可以协助填充较大粒子之间的空隙的程度上，使用具有不同粒度的电泳地迁移的TIR抑制粒子的混合物在留下尽可能少的空隙方面可能是有利的。然而，形成几乎连续的层最好是通过使用在与表面平行的方向上具有比与该表面相垂直的方向上大得多的尺寸来实现。因此，使用形式为平板或棱柱体或扁椭球体或球状体的粒子应当比使用球形粒子给出更好的TIR抑制。平板或棱柱体令人期望地具有至少为大约3:1的纵横比(平均直径与厚度之比)。具体地，具有大约10:1的纵横比以及大约5μm至15μm的有效外径的铝片是可商购的并且应当非常适用于带有焊珠的向外薄片系统。还可以采用其他金属的类似的片。可以采用其他类型的高纵横比粒子，如珠光颜料(nacreouspigment)、珍珠光泽颜料(pearlescentpigment)以及其他高纵横比“有效”颜料。

在带有焊珠的向外薄片TIR系统中，带有焊珠的表面的结构并且特别是其光学性质在促进有效的TIR抑制以及因此系统的明状态与暗状态之间的良好对比中是至关重要的。例如，带有焊珠的表面可以使用导电聚合物作为电极来代替氧化铟锡(ITO)。替代性地，根据本发明的低折射率层方面，带有焊珠的表面的光学性质可能通过使用比形成充分导电的电极所需要的要厚的ITO(或类似的导电材料)层或者通过在ITO之上涂覆低折射率材料(如氟化镁)来进行修改。注意，以这种方式在电极之上使用低折射率(或实际上其他的)材料可能在增大可用来形成电极的材料范围上是有用的。因为在带有焊珠的TIR系统中的带有悬浮的TIR抑制粒子的液体介质所要求的非常低的折射率，所述介质的选择的一个很好的候选项是局限于高度氟化液体。在带有焊珠的TIR系统中以其他方式适合用作电极的某些导电材料(尤其是某些导电聚合物)可能受到长期与这种高度氟化液体相接触的不良影响。用非导电材料层覆盖电极拓宽了可以与这种液体一起使用的导电材料的范围。切换带有焊珠的TIR系统所需要的电流足够低，从而使得在这些电极的一个或两个至少存在通常被认为是绝缘体的材料的薄层并不对系统的操作产生实质影响。

增大粒子分布的均匀性并且防止粒子的横向迁移的另一种技术是对液体介质内所包含的该多个粒子进行隔离并将其分栏为多个单独的隔室。这些单独的隔室包括规则地间隔开的壁，可以对这些壁进行组织，其方式为由多个微单元(这些微单元还可以被称为“微阱(micro-well)”)形成宏观图案，这些微单元各自包括低折射率介质、光吸收的TIR抑制粒子以及任何其他期望的性能增强添加物。所述微阱宏观图案可以包括多个圆形、三角形、正方形、五边形或六边形形状的有壁结构。在一个具体实施例中，在图8中示出了穿过本发明的图像显示装置的示意性横截面，其中，粒子被隔离在正方形形状的有壁微阱的宏观矩阵中。以10指代的这个装置具有反射片12、支撑构件24以及电极46和48，所有这些都与图1中所示出的相应整数完全相同。图8中示出了粒子被吸引到后部电极并且远离带有焊珠的前部薄片的明状态以及粒子被吸引到带有焊珠的前部电极到隐失波区域和显示器的TIR抑制内的暗状态两者。多个微单元以由200所表示的有组织的宏观正方形安排而被排列并且由多个壁202所形成。在图8中还示出了俯视图，展示了并排的微单元宏观安排。这些微单元的壁可以或者是桥接后部平面与前部平面并且完全地包封包括光吸收的TIR抑制粒子的液体介质(如图8中所示)的全壁或者是并不完全桥接后部平面与前部平面但是足以减慢或阻止粒子迁移的部分壁。这些壁可以由聚合物材料组成并且可以通过多种技术(如但不限于模制、压制、浮雕或通过对光阻层进行图案化来进行化学和物理蚀刻)而被形成为多个阱。其他用于提供如上所述的本发明的微单元阵列的技术和实施例对于相关领域中的技术人员而言将是显而易见的。

另一种增加粒子分布的均匀性并防止粒子的横向迁移的技术是通过对在此所描述的带有焊珠的向外薄片TIR系统10中的多个微胶囊内的粒子26和低折射率介质20进行包封来对液体介质内所包含的该多个粒子进行隔离和分栏。与刚性微胶囊相反，具有柔性壁的微胶囊在用于带有焊珠的前部平面TIR系统时具有优势。柔性微胶囊可以填充在向外薄片电极表面的波形形状的向内侧上的那些焊珠之间的裂缝与空隙，以便解决TIR显示器的光学要求。

在使用微胶囊的带有焊珠的向外薄片系统中，将用微胶囊壁材料的适形膜来对位于带有焊珠的向外薄片电极与平坦的后部电极之间的区域加内衬，并且显然地，电泳地迁移的TIR抑制粒子总是保持与带有焊珠的前部电极和平面后部电极分开该微胶囊壁的厚度。有必要确保与微胶囊壁的内表面相接触的那些粒子与带有焊珠的表面充分接近，以便中断隐失波(当然，考虑到微胶囊壁材料在隐失波的穿透深度上的折射率的效应)并且因此抑制TIR。有两种方式解决这个问题，这两种方式可以单独使用或者结合使用。第一种方式是使用具有与反射片的折射率相差不超过大约0.3、并且优选地不超过大约0.2的折射率的微胶囊壁材料；例如，某些甲基丙烯酸酯聚合物具有在所期望的范围内的折射率。在这种情况下，微胶囊在光学上变成形成焊珠的材料的一部分，并且发生TIR的界面为在微胶囊壁与低折射率介质之间的界面，并且TIR抑制粒子可以因此与此界面紧密相邻。第二种方式使用非常薄的微胶囊壁(小于200nm，优选地小于100nm)来确保隐失波穿透到低折射率液体介质中。还可能令人望的是，使用粘度调节剂来增大介质的粘度，并且用于此目的的优选粘度调节剂与下面所描述的用于本发明的粘度调节剂装置的那些粘度调节剂相同。

附图的图9是穿过本发明的经包封装置的示意性横截面。以10指代的这个装置具有反射片12、支撑构件24以及电极46和48，所有这些都与图1中所示出的相应整数完全相同。然而，在装置10中，低折射率液体介质20和粒子26被限制多个胶囊(通常以300指代)中，这些胶囊各自由胶囊壁302所定义。这些胶囊壁302是可变形的，从而使得当这些胶囊被沉积在反射片12并且此后支撑件24被放置在胶囊300的顶部上以形成完整的装置10时。单独的胶囊壁302变形以基本上填充在薄片12与支撑件24之间的空间，假设图9中所示出的基本上波状的带有焊珠的表面结构。

另一种增加粒子分布的均匀性并且防止在带有焊珠的向外薄片TIR显示系统中粒子的横向迁移的方式是使用包括不连续相和连续相的聚合物分散低折射率液体介质，该不连续相含有液体介质和光吸收的电泳地迁移的TIR抑制粒子，该连续相基本上不含有这种粒子。不连续相包括多个液滴，每个液滴均包括低折射率介质以及布置在悬浮流体内并且能够在施加电场时移动穿过该流体的至少一个粒子，并且该连续相包围和包封该不连续相，该不连续相包括按体积计液体介质(包括电泳地迁移的粒子以及任何其他添加物)的至少40％。该连续相包围并包封该不连续相，从而提供内聚性介质。

在图10中所示出的位于具有电极46的带有焊珠的前部平面12与后部电极48之间的本聚合物分散介质400中，不连续相(液滴)可以包括按体积计该介质的大约40％到大约95％，但是优选地包括按体积计大约50％到大约80％。当然，液滴的最佳比例将随着所采用的具体材料而变化，但是通常将在按体积计大约60％到大约70％的范围内。如果液滴的比例过高，聚合物分散400机械性较弱并且容易被损坏，并且在粗糙处理时液滴可能会从介质中漏出。另一方面，不期望的是使用比为介质提供机械强度所需要的连续相比例大得多的连续相比例。如关于相关电泳显示器领域的技术人员所熟知的，这种显示器通常在两个电极之间包括电泳介质的薄层，从而使得在电极之间的任何给定工作电压上，施加到电泳介质上的该电泳介质的厚度成反比。如果在本介质中使用过多连续相，提供给定量液滴所需要的介质的厚度将被不必要地增加，从而使得或者外加场将被减小(并且显示器的切换时间由此增加)或者必须增大工作电压，这两种情况中的任何一种都是不期望的。不必要地过多量的连续相还将可能增大包括电泳地迁移的TIR抑制粒子和低折射率介质的液滴到带有焊珠的表面的距离，这会对抑制TIR的能力具有负影响。

这些液滴可以包括布置于低折射率介质中的单种类型的粒子、或者电泳迁移率不同的两种或更多种类型的粒子。电泳地迁移的TIR抑制粒子可以包括但不限于炭黑。低折射率介质可以包括但不限于Fluorinert^TMFC-770、FC-43、FC-75，Novec^TM649或7500。这些液滴的厚度大约为小于20μm，并且包括这些不连续液滴和连续成膜相的介质可以具有50μm至高达大约200μm的厚度。

如已经指明的，本发明的介质400是通过以下方式来制备的：将液滴分散在包含成膜材料的液体介质中、并且然后使液体介质经受多种条件，这些条件有效地使成膜材料形成膜并且从而生产两相聚合物分散介质，其中，成膜材料形成连续相并且液滴形成不连续相。这些液滴在液体介质中的初始分散或乳化可能受到多种常规技术中的任何一种技术的影响，例如，对液体介质与将形成液滴的材料的混合物进行快速搅拌、或对这种混合物进行声波降解。适用于形成液滴的装置还包括但不限于叶片混合器、转子定子混合器和胶体研磨机、在其中通过孔板或相互作用室(如微流体公司(Microfluidics)所销售的微流化器(Microfluidizer))以高压泵送液流的装置、声波降解器、Gaulin研磨机、均化器、搅拌器等。分散或乳化还可能受到使用胶体研磨机或类似设备进行剪切的影响。然而，应当注意的是，TIR抑制粒子在液滴内的存在倾向于使这种粒子的分散体或乳液不如其中液滴不含有固体粒子的相同材料的类似乳液或分散体那么稳定，并且因此，在本工艺中，优选使用可以快速固化的液体介质。

还被称为成膜材料的连续相将是基于有机的或生物有机的。其可以是明胶(碱法明胶、酸法猪皮明胶或酸法骨胶原明胶)或改性明胶(如乙酰化明胶、酞酸盐化明胶、氧化明胶等)。其他成膜剂包括水溶性聚合物和共聚体，共聚体包括但不限于聚(乙烯醇)、部分水解的聚(醋酸乙烯脂/乙烯醇)、羟乙基纤维素、聚(乙烯吡硌烷酮)和聚丙烯酰胺。还可以使用这些与疏水性单体的共聚物，如叔丁基丙烯酰胺或异丙基丙烯酰胺。还能够在施加高温或低温时进行胶凝的聚合物成膜剂是特别有用的。这类材料包括以上所描述的各种明胶、纤维质物料以及包含异丙基丙烯酰胺的同聚物或共聚物。还可以使用的其他成膜剂是可溶于基于烃的溶剂中的聚合物，如但不限于聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚酰胺、环氧树脂、有机硅和聚苯乙烯。可以使用辐射(通常是紫外光可固化的)、冷却、干燥、聚合反应、交联、溶胶-凝胶形成和压力固化来形成和固化在此所提及的成膜材料。在使用所描述的方式对有机聚合物成膜材料进行固化之后，其将包括按重量计图10中所示出的膜400的至少大约5％至大约15％。包括不连续相和连续相的最终膜的厚度至少为大约10μm。

附图的图10是穿过本发明的经包封装置的示意性横截面，其将进一步展示本发明。以10指代的这个装置具有反射片12、支撑构件24以及电极46和48，所有这些都与图1中所示出的相应整数完全相同。然而，在装置10中，低折射率介质20(该低折射率介质可能包括但不限于Fluorinert^TMFC-770、FC-43、FC-75，Novec^TM649或7500)和TIR抑制粒子26被限制于由连续相404所包围的多个不连续相液滴(通常以400指代)。这些液滴402是可变形的，从而使得当包括不连续的液滴相402与包围的连续相404的介质400被沉积在反射片12和支撑件24上并且然后干燥时，随着介质400在该片12与该支撑件24之间紧缩，这些单独的液滴402变形并且变平，如图9所示。随着介质400在干燥或固化时紧缩，这些液滴变平并且变得更靠近带有焊珠的前部平面12，足够接近，从而使得当在施加电场时创建暗状态时，液滴中的粒子被吸引到带有焊珠的前部电极表面到隐失波区域中并且抑制TIR。

部分B：粒子沉淀

在此所描述的带有焊珠的向外薄片系统10与包括粒子的许多其他现有技术图像显示系统共有的一个问题是TIR抑制粒子在重力下的沉淀，从而使得在长期使用之后粒子占用并漂移到前部电极与后部电极之间的空间的各个位置，导致粒子贯穿该低折射率液体介质的不均匀分布。注意，由于在带有焊珠的向外薄片系统中粒子在它们被从带有焊珠的前部电极移向后部电极时自由地在焊珠之间移动，如果液体介质20在带有焊珠的前部平面电极与平坦后部电极48之间的区域与水平面成一定角度，那么系统将产生粒子沉淀，并且在大多数显示器应用中，当显示器处于使用中时，有可能保持该区域水平。

一种用于处理沉淀问题的技术是：例如通过将聚合物溶解在液体介质中来增大带有悬浮的TIR抑制粒子的低折射率流体介质的粘度和/或使其凝胶。虽然这种粘度增加将降低粒子的迁移率，并且因此切换时间(在显示器的暗状态与明状态之间切换显示器所需要的时间)将增大，由于可以使带有焊珠的向外薄片TIR系统的切换时间非常低，切换时间的适度增加是可以容许的，因为粒子在明状态与暗状态之间移动需要很短的距离。另外，如果粘度调节剂包括在低折射率介质中具有η的固有粘度并且在该低折射率介质中基本上不含有离子基团或可电离基团的聚合物，该聚合物以大约0.5η^-1到大约2.0η^-1的浓度存在于该低折射率介质中，可以用仅仅切换时间的适度增加的代价带来装置的双稳定性的非常显著的增大。用作粘度调节剂的聚合物可以是但不限于具有超过大约50,000并且更加优选地超过大约100,000的数平均分子量的非芳香族、氟化聚烯烃和全氟化聚烯烃和聚硅氧烷。

用于降低或至少推迟粒子沉淀效应的另一种技术是减小TIR抑制、电泳地迁移的粒子与该低折射率介质之间的密度差；这种方式还拓宽了可用于这种粒子中的材料的范围。可以通过附接聚合物链来降低许多类型的TIR抑制粒子的密度。例如，美国专利号6,215,920推荐在TIR系统中使用“染色的或以其他方式分散/吸收的硅石粒子”或者“染色的或以其他方式分散/吸收的胶乳粒子”，因为这些材料的较低比重(对于硅石粒子给出为大约1.44且对于胶乳粒子大约为1.5)可以容许与它们意在与其一起使用的较低比重、较低粘度的氟化烷低折射率液体介质一起使用。炭黑可以是用于光吸收粒子的合适材料，但是未处理的炭黑的密度可能过高而无法用于在此所描述的TIR系统中。通过向炭黑附接聚合物链，可充分减小其密度以使其可用于这种系统中。推荐的是，这些炭黑粒子具有按重量计该聚合物的化学地键合到这些炭黑粒子的或围绕这些炭黑粒子交联的炭黑的从大约1％至大约25％。

将聚合物附接到电泳地迁移的TIR抑制粒子上具有除改变其密度之外的其他用途。例如，这种聚合物附接可以在增大或减小粒子的有效折射率上是有用的。高折射率粒子可用于增大粒子与带有焊珠的前部平面电极的表面之间的光耦合，从而促进高效TIR抑制，并且为此目的，聚合物涂层可包含衍生自含砷单体的多个重复单元。如果期望的是低折射率粒子，聚合物涂层可含有衍生自高度氟化单体的多个重复单元。

解决沉淀问题的一种不同方式是在美国专利号6,865,011中针对包括具有棱柱体结构的向外薄片的TIR显示系统所描述的增大低折射率液体介质中的悬浮粒子的体积分数。正如已经指出的那样，为抑制TIR，这些粒子有必要在距带有焊珠的前平面表面大约250nm之内。相反，带有焊珠的表面与粒子之间的500nm或更大的间距将准许全TIR。如果粒子在低折射率介质中的体积分数被增加到25％以上，并且可能有大约75％那么高(取决于如粒度分布和粒子形状等因素)，粒子将不会经历实质沉淀，因为它们几乎“填充”了液体介质20，但是当在电极之间施加具有导致显示器的“白色”状态的适当极性的电场时，适形于带有焊珠的表面的形状的窄隙间隙将清除电泳地迁移的TIR抑制粒子，从而准许发生TIR。优选地向悬浮液添加如但不限于Krytox^TM157-FSL、Krytox^TM157-FSM或Krytox^TM157-FSH氟化油(分别具有大致2500、3500-4000和7000-7500的指定分子量，CAS登记号860164-51-4，杜邦PerformanceLubricant公司，美国特拉华州威尔明顿市，19880-0023)等分散剂以促进粒子在低折射率介质中的稳定悬浮。

部分C：电场的非均匀性

带有焊珠的向外薄片TIR显示系统中的一个问题是平面后部电极与非平面的波状带有焊珠的前部平面电极表面之间的电场的非均匀性。这个问题最好通过以下方式来解决：使后部电极基本上适形于带有焊珠的电极，从而使得在电极之间保留具有基本上恒定的宽度的间隙(虽然具有如在横截面中所看到的波状形式)。除了在波形形状的表面的相邻波峰、波谷和凹陷中，这种电极之间的电场将与电极表面相垂直。

可以按照各种方式实现响后部电极的成形。支撑后部电极的材料可以是聚合物，该聚合物提供后部电极的所期望的适形形状并且以与带有焊珠的前部平面电极相同的方式涂覆有导体。为这两个电极之间提供合适的对准，可能期望的是在这些电极承载薄片之一上提供突出部，而在另一个电极承载薄片上提供相应的凹陷。替代性地，后部电极自身可以被成形为用于提供适当的表面。例如，金属层可以被沉积在基板上，并且可能通过电化学加工来成形为用于提供后部电极的必要适形表面形状。附图的图11中示出了另一种可能性，该图展示了包括适形后部支撑件500与电极48的系统。如在图11中所示出的，此系统(通常以10指代)具有反射片12、包括电泳地迁移的TIR抑制粒子和低折射率液体介质的空间、支撑构件24以及电极46和48，所有这些都与图1中所示出的相应整数完全相同。显示系统10的适形背板系统500紧密地适形于带有焊珠的前部平面18的形状，从而使得在系统中仅存在包含电泳地迁移的粒子26的液体介质薄层20。带有焊珠的前部平面向外薄片结构12和适形背板结构500可以优选地相对于彼此被配准，还可以相对于彼此略微偏移。

可以通过将两种不互溶液体的混合物用作电泳地受控的介质来控制粒子移动，而非使用成形的背板来控制在此所描述的带有焊珠的向外薄片TIR显示系统中的粒子移动。如果包括两种不互溶液体的介质(这两种液体之一润湿带有焊珠的的电极材料而另一种则不)(假设后部电极由不被第一种液体润湿的不同材料所形成)以及这两种液体的比例被适当调整，“润湿”液体将形成与带有焊珠的的电极相邻并适形于该带有焊珠的的电极的薄层。可以对这些粒子的性质进行调整，从而使得这些粒子在分散于这些液体之一中时比分散于另一种液体中时具有更低的自由能。因此，这些粒子仅可以在润湿液体层内移动。替代性地，粒子在这两种液体之间的移动可用来提供对系统进行切换的阈值，从而使得对系统进行被动矩阵驱动成为可能。

最后，可以使用包含多个吸收中心或分散中心的粒子来对带有焊珠的向外薄片TIR显示系统进行修改。考虑“葡萄干圆面包(raisinbun)”粒子，其中，多个较小光分散中心和/或光吸收中心(例如由炭黑形成)分布在透光矩阵内。如果在与可能以其他方式发生TIR(在焊珠处)的表面相邻的带有焊珠的向外薄片系统中存在这种粒子，并且矩阵的折射率与形成该表面的材料的折射率不是太不一样，到达该表面的光将进入矩阵并且将由各个中心所分散和/或吸收，从而使得从表面出来的光基本上都不再次进入那个表面。粒子的光效应将从而与受抑TIR完全相同，虽然是通过不同的机制实现的。这种类型的粒子准许更多的材料选择用于带有焊珠的TIR系统中。

在部分A至C中所描述的防止粒子迁移和沉淀并且降低或消除带有焊珠的前部平面中的电场中的非均匀性的这些发明，TIR可抑制显示器可用于各种应用中，如但不限于：电子书阅读器、便携式计算机、平板计算机、蜂窝电话、智能卡、标牌、手表、货架标签或闪存驱动器。

图像显示器技术领域的技术人员将显而易见的是，可以在以上所描述的本发明的优选实施例中作出许多变化和修改，而不脱离本发明的范围。因此，应在说明性意义上而非限制性意义上来理解以上说明，本发明的范围仅由所附权利要求书限定。

Claims

1.一种图像显示装置，包括：

a.反射片，该反射片具有带有半球形焊珠的向内表面以及相反的向外表面；

b.低折射率流体，该低折射率流体与该带有焊珠的表面相接触；

c.悬浮在该低折射率流体中的多个带电的电泳地迁移的粒子；以及

d.用于跨该低折射率流体施加电压以选择性地移动与该带有焊珠的表面紧密相邻的那些粒子以便在该带有焊珠的表面处对穿过该反射片的光线进行受抑全内反射的装置，

该低折射率流体具有与该反射片的折射率相比充分小的折射率，当这些粒子并不与该带有焊珠的表面紧密相邻时穿过该反射片的大部分光在该带有焊珠的表面处经历全内反射，

其中，用于施加电压的该装置包括基本上适形于该带有焊珠的表面的形状的第一电极以及基本上适形于该第一电极的形状的第二电极，从而使得该第一电极与该第二电极之间的间隙具有基本上恒定的宽度。

2.根据权利要求1所述的图像显示装置，其中，该第一电极包括布置在该带有焊珠的表面上的导电材料层。

3.根据权利要求1所述的图像显示装置，进一步包括后部支撑件，该后部支撑件被布置在包括多个电泳地迁移的粒子的该低折射率流体的与该反射片相反的侧上，该后部支撑件具有基本上适形于该反射片上的该带有焊珠的表面的外形的后部波状表面结构，该第二电极被布置在该后部带有焊珠的表面上。

4.根据权利要求1所述的图像显示装置，其中，该带有焊珠的向内表面具有呈紧密堆积安排的多个焊珠的波状表面的外形，其中，这些焊珠与每个焊珠的暴露于包括多个电泳地迁移的粒子的该低折射率流体的圆周的大约一半相接触，该装置具有多个第二电极，这些第二电极各自与这些焊珠之一相关联，每个第二电极具有与其相关联的焊珠的表面基本上等距并且连接到单个导体上的波形形状的表面。

5.一种图像显示装置，包括：

b.支撑构件，该支撑构件邻近于该带有焊珠的表面而布置以便在该带有焊珠的表面与该支撑构件之间留有间隙；

c.低折射率流体，该低折射率流体与该带有焊珠的表面相接触并且布置于该带有焊珠的表面与该支撑构件之间；

d.悬浮在该低折射率流体中的多个带电的电泳地迁移的粒子；以及

e.用于跨该低折射率流体施加电压以选择性地移动与该带有焊珠的表面紧密相邻的那些粒子以便在该带有焊珠的表面处对穿过该反射片的光线进行受抑全内反射的装置，

其中，包括该多个带电粒子的该低折射率流体包含于被布置在该间隙内的多个胶囊之中。

6.根据权利要求5所述的图像显示装置，其中，这些胶囊的壁具有与该反射片的折射率相差不会多于0.3的折射率。

7.根据权利要求5所述的图像显示装置，其中，这些胶囊的壁具有与该反射片的折射率相差不会多于0.2的折射率。

8.根据权利要求5所述的图像显示装置，其中，这些胶囊的壁具有不大于大约200nm的厚度。

9.根据权利要求5所述的图像显示装置，其中，这些胶囊的壁具有不大于大约100nm的厚度。

10.根据权利要求5所述的图像显示装置，其中，包括多个悬浮的电泳地迁移的粒子的该低折射率介质包括粘度调节剂。

11.根据权利要求10所述的图像显示装置，其中，该粘度调节剂包括在该低折射率流体中的具有η的固有粘度并且在包括多个悬浮的电泳地迁移的粒子的该介质中基本上不含有离子基团或可电离基团的聚合物，该聚合物以至少大约0.5η^-1到大约2.0η^-1的浓度存在于所述介质中。

12.根据权利要求10所述的图像显示装置，其中，该粘度调节剂包括氟化聚烯烃。

13.根据权利要求10所述的图像显示装置，其中，该粘度调节剂包括全氟化聚烯烃。

14.一种图像显示装置，包括：

其中，包括该低折射率流体和这些带电的电泳地迁移的粒子并且形成不连续相的多个液滴包含于连续的成膜聚合物相中并且布置于该间隙内。

15.根据权利要求14所述的图像显示装置，其中，所述不连续相包括被布置于该间隙内的包括多个悬浮的电泳地迁移的粒子的该低折射率流体的按体积计大约40％至大约95％。

16.根据权利要求14所述的图像显示装置，其中，该有机聚合物成膜材料包括按重量计至少大约5％至大约15％。

17.一种图像显示装置，包括：

其中，该低折射率流体包括粘度调节剂。

18.根据权利要求17所述的图像显示装置，其中，该粘度调节剂包括在该低折射率流体中的具有η的固有粘度并且在该低折射率流体中基本上不含有离子基团或可电离基团的聚合物，该聚合物以从至少大约0.5η^-1到大约2.0η^-1的浓度存在于该低折射率流体中。

19.根据权利要求17所述的图像显示装置，其中，该粘度调节剂包括氟化聚烯烃。

20.根据权利要求17所述的图像显示装置，其中，该粘度调节剂包括全氟化聚烯烃。

21.一种图像显示装置，包括：

其中，这些粒子包括承载聚合物涂层的炭黑。

22.根据权利要求21所述的图像显示装置，其中，这些炭黑粒子具有按重量计该聚合物的化学地键合到这些炭黑粒子的或围绕这些炭黑粒子交联的该炭黑的从至少大约1％至大约25％。

23.根据权利要求21所述的图像显示装置，其中，该聚合物涂层包括至少一种含砷单体。

24.根据权利要求21所述的图像显示装置，其中，该聚合物涂层包括至少一种氟化单体或全氟化单体或其组合。

25.一种图像显示装置，包括：

其中，该低折射率流体中的这些粒子的体积分数为至少大约25％。

26.如权利要求25所述的图像显示器，其中，这些粒子占用该悬浮液的大约25％与90％之间的体积分数。

27.如权利要求25所述的图像显示器，该悬浮液进一步包括分散剂。

28.如权利要求27所述的图像显示器，该分散剂进一步包括氟化油或全氟化油或其组合。

29.一种图像显示装置，包括：

其中，该多个粒子中的至少一些粒子通过多条柔性细丝附接到该反射片上。

30.根据权利要求29所述的图像显示装置，其中，这些柔性细丝由通过该低折射率流体来溶剂化的材料形成。

31.一种图像显示装置，包括：

c.悬浮在该低折射率流体中的多个粒子；以及

其中，该多个粒子在电泳迁移率上不同，这些粒子中的至少一个粒子具有为这些粒子中的另一个粒子至少两倍的电泳迁移率。

32.根据权利要求31所述的图像显示装置，其中，这些粒子中的至少一个粒子具有为这些粒子中的另一个粒子至少五倍的电泳迁移率。

33.一种图像显示装置，包括：

其中，该多个粒子是从具有在大约200nm至大约300nm的范围内的直径的基本上球形的粒子、扁椭球体和球状体、以及具有至少为大约3:1的纵横比的平板和棱柱体中选择的。

34.根据权利要求33所述的图像显示装置，其中，该多个粒子是从具有至少为大约5:1的纵横比的金属片中选择的。

35.根据权利要求33所述的图像显示装置，其中，该多个粒子是从具有至少为大约5:1的纵横比的珠光颜料中选择的。

36.一种图像显示装置，包括：

其中，该带有焊珠的表面设有电极以及覆盖该电极的具有低折射率的基本上绝缘的材料的层。

37.根据权利要求36所述的图像显示装置，其中，该低折射率材料包括氟化镁。

38.一种图像显示装置，包括：

d.用于跨该低折射率流体施加电压以选择性地移动与该带有焊珠的表面紧密相邻的那些粒子以便在该带有焊珠的表面处对穿过该反射片的光线进行受抑全内反射的装置；

e.后部支撑件，该后部支撑件被布置在包括多个悬浮带电粒子的该低折射率流体的与该反射片相反的侧上；以及

f.多个交叉壁，该多个交叉壁从该反射片延伸到该后部支撑件并且将该低折射率流体分为通过这些交叉壁相互隔离的多个微单元，

该低折射率流体具有与该反射片的折射率相比充分小的折射率，从而使得当这些粒子并不与该带有焊珠的表面紧密相邻时穿过该反射片的大部分光在该带有焊珠的表面处经历全内反射。

39.根据权利要求38所述的图像显示装置，其中，这些交叉壁形成多个正方形形状的微单元。

40.根据权利要求38所述的图像显示装置，其中，这些交叉壁形成多个六边形形状的微单元。

41.一种图像显示装置，包括：

d.用于跨该低折射率流体施加电压以便选择性地移动与该带有焊珠的表面紧密相邻的那些粒子的装置，

其中，这些粒子包括布置于透光矩阵中的至少一个光散射中心或光吸收中心，由此，当这些粒子与该带有焊珠的表面紧密相邻地布置时，穿过该反射片的大部分光进入这些粒子并且由该光散射中心或该光吸收中心所散射或吸收。