專利名稱：可變反射率的圖象顯示器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種顯示器，其中選定的任意規(guī)格的“象素”被可控制地從全內(nèi)反射現(xiàn)象造成的高反射狀態(tài)轉(zhuǎn)換成全內(nèi)反射現(xiàn)象受到破壞的低反射率狀態(tài)。
背景技術(shù)：
隅角反射器(又被稱為“三面直角棱鏡”)是公知的反射器。如

圖1所示，入射在一隅角反射器上的光線，在構(gòu)成該隅角的三個(gè)垂直相對的面上以總共三次單獨(dú)反射的方式受到全內(nèi)反射，其最后結(jié)果是光沿與入射光線方向相反的方向從此隅角反射器中向后反射。
許多微型透明的隅角反射器的組合，其中所有的反射器均呈現(xiàn)上述全內(nèi)反射現(xiàn)象的，通常被發(fā)現(xiàn)在象3M Diamond GradeTM的反射薄片之類的薄片狀反射材料中。假如此全內(nèi)反射現(xiàn)象對于一組一或多個(gè)隅角反射器能夠在開與關(guān)之間轉(zhuǎn)換，那么這組隅角反射器可起到圖象“象素”的作用。于是這些象素的陣列可以被組合起來，以構(gòu)成能夠顯示文本或圖象的顯示器。本發(fā)明就在于要達(dá)到這一目的。
現(xiàn)有技術(shù)業(yè)已研究出各種各樣的反射式圖象顯示器。其實(shí)例包括象通常使用在計(jì)算器中的非背面照明的液晶顯示器(“LCD”)面板，以及使用在某些顯示路線信息的總線中類型的“翻轉(zhuǎn)”標(biāo)記(flip sign)。然而這些器件具有各種各樣的缺點(diǎn)。例如，LCD面板通常具有最大不超過50％的反射率，由于需要前起偏器。翻轉(zhuǎn)標(biāo)記在機(jī)械上是復(fù)雜的，并且難以使象素微型化。本發(fā)明并不具備同樣的缺點(diǎn)。
發(fā)明概述本發(fā)明提供一種多象素的圖象顯示器。每個(gè)象素至少有一個(gè)元件，該元件具有一入射光受到全內(nèi)反射的反射狀態(tài)和一全內(nèi)反射被防止的非反射狀態(tài)。
這種全內(nèi)反射的防止，優(yōu)選通過改變與全內(nèi)反射關(guān)聯(lián)的損耗波來實(shí)現(xiàn)。例如一種可鄰近該元件設(shè)置并且可在第一和第二種位置之間變形的構(gòu)件。在第一種位置時(shí)該構(gòu)件與元件之間留有間隙，以使該損耗波對于全內(nèi)反射具有通常的特性，如光學(xué)文獻(xiàn)中充分證明的那樣。在第二種位置時(shí)該構(gòu)件與元件光學(xué)接觸(就是說該間隙的厚度小于光學(xué)波長)，實(shí)際上對該損耗波產(chǎn)生干預(yù)，因而可防止全內(nèi)反射。
當(dāng)在第二種位置時(shí)，優(yōu)選該構(gòu)件并不與該元件進(jìn)行原子接觸。不然的話，在將兩者分開方面可能會(huì)遇到實(shí)質(zhì)性的困難。因此，該構(gòu)件與元件之間分開的距離實(shí)質(zhì)上應(yīng)小于一個(gè)波長(約為0.5微米)，并且實(shí)質(zhì)上應(yīng)大于兩者原子之間的間隙(約為10-4微米)。
在一個(gè)實(shí)施例中，每個(gè)象素為一些后向反射元件如隅角反射器的組合。一種彈性材料被鄰近每一組合提供。如果該組合與彈性材料之間的間隙得以保留，則該組合繼續(xù)呈現(xiàn)全內(nèi)反射。但是，如果彈性材料與該組合光學(xué)接觸，則此損耗波被散射和/或被吸收，因而全內(nèi)反射被防止，從而可防止入射光被反射。因此，由隅角反射器組合構(gòu)成的“象素”，如與彈性材料光學(xué)接觸則被“斷開”，如保留兩者之間的間隙則被“接通”。
本發(fā)明便于構(gòu)成黑白和彩色兩種顯示。在彩色顯示時(shí)，例如每個(gè)圖象的象素可以是一有三個(gè)小平面的隅角反射器。通過在第一和第二種位置之間相對于三個(gè)平面中相應(yīng)一個(gè)平面使帶色的接觸元件變形，相應(yīng)地對該面上的損耗波不產(chǎn)生干預(yù)及產(chǎn)生干預(yù)，便可以控制被反射光的光譜分布。
附圖簡述圖1為現(xiàn)有技術(shù)的隅角反射器型后向反射器工作的圖示。
圖2A為由于全內(nèi)反射現(xiàn)象而呈現(xiàn)高反射率的隅角反射器組合的剖視圖。
圖2B為由于防止了全內(nèi)反射而呈現(xiàn)低反射率的隅角反射器組合的剖視圖。
圖3A為表示在同隅角反射器的一個(gè)平面隔開的鍍銀基片頂上由彩色染料層構(gòu)成的接觸元件的隅角反射器剖視圖。
圖3B與圖3A類似，但表示該接觸元件同隅角反射器的相鄰平面處于光學(xué)接觸，以控制被反射光的光譜分布。
說明圖2A及2B以剖視圖表示許多后向反射元件具體如許多隅角反射器的組合10。只有每個(gè)隅角反射器12A，12B，12C等的兩個(gè)平面在此剖視圖中能夠看見，但本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將能理解，每個(gè)隅角反射器均具有三個(gè)垂直相對的表面，如圖1所示。隅角反射器組合10可以是由三面直角棱鏡薄膜構(gòu)成的薄片，例如在3M Diamond GradeTM的反射薄片材料中發(fā)現(xiàn)的。將隅角反射器組合10的全內(nèi)反射能力轉(zhuǎn)換至開或關(guān)，存在著各種可能的途徑。在討論這種轉(zhuǎn)換技術(shù)之前，先回顧一下某些背景原理明是有用的。
眾所周知，光在不同的材料中以不同的速度進(jìn)行傳播。速度的變化產(chǎn)生折射。兩種材料之間相對的折射率，是由入射光線的速度除以被折射光線的速度給出的。如果相對折射率小于1，則光將向該表面折射，例如光從玻璃塊射入空氣中。在一特定的入射角“i”時(shí)折射角“r”變?yōu)?0°，因?yàn)楣庋夭ＡK的表面?zhèn)鞑ァ４伺R界角“i”可以計(jì)算出來，因?yàn)閟ini＝相對折射率。如果i作到甚至更大，則所有的光均反射回玻璃塊內(nèi)部而不從玻璃塊逸出。這就是所謂的全內(nèi)反射。由于折射只發(fā)生在光的速度發(fā)生變化時(shí)，所以入射的輻射在被全內(nèi)反射之前輕微地射出也許并不意外，因而所謂“損耗波穿透”的輕微的透過(約1微米)界面會(huì)發(fā)生。通過對損耗波產(chǎn)生干預(yù)(即散射和/或吸收)，便可以防止全內(nèi)反射。
作為背景技術(shù)，對組合10為“接通”或“斷開”的情況進(jìn)行考慮也是有用的。例如，在圖2A中組合10為“接通”，以致于入射的光線14由于全內(nèi)反射現(xiàn)象而被隅角反射器12D向后反射。因此隅角反射器組合10構(gòu)成一可作到在接通時(shí)出現(xiàn)白的單個(gè)象素(如隨后解釋的那樣)，由于隅角反射器所呈現(xiàn)的是高反射率。在圖2B中隅角反射器組合10為“斷開”，以致于入射的光線16并不被隅角反射器12D反射，由于全內(nèi)反射現(xiàn)象已被防止，如隨后解釋的那樣。當(dāng)處在“斷開”狀態(tài)時(shí)，組合10可以很容易地作到出現(xiàn)黑，由于在斷開狀態(tài)下隅角反射器所呈現(xiàn)的是低反射率。每一個(gè)都包括許多隅角反射器的單獨(dú)組合的這些“象素”的陣列因而可被集合在一起，以形成一能夠顯示文本或圖象的黑白顯示器。
如果隅角反射器組合10在“接通”時(shí)顯現(xiàn)白色，那么應(yīng)將組合10做成稍微有點(diǎn)漫射，或一漫射鍍層應(yīng)設(shè)置于組合10上面。盡管實(shí)際上不可能做出“理想的”后向反射器，然而目前可以買到的材料(例如上述3M Diamond GradeTM的反射薄片)具有非常顯著的后向反射能力。于是，這類材料趨向于僅將從并非企圖成為非常亮的區(qū)域的觀察者眼睛附近發(fā)出的光反射給觀察者的眼睛。在這種情況下該后向反射器基本上不可能出現(xiàn)白色。但是，如果組合10是漫射的，那么被反射的光以與后向反射方向完全不同的方向被散射，如同傳統(tǒng)性白色材料的情況那樣，因而可達(dá)到白色外觀而不會(huì)顯著地?fù)p害該器件的性能。應(yīng)當(dāng)指出地是，這種漫射如果太嚴(yán)重，則可能引起某些光線以全內(nèi)反射不會(huì)發(fā)生的角度傳播。這是不希望的，而且這個(gè)問題可以通過審慎地選擇構(gòu)成組合10材料的漫射水平和折射率來減少。
將隅角反射器組合10的全內(nèi)反射能力轉(zhuǎn)換到接通或斷開的一種方法，是鄰近隅角反射器組合10的后表面裝一片彈性薄膜材料18，如圖2A和2B中看到的那樣。在圖2A中，包括隅角反射器組合10和彈性片18在內(nèi)的片狀薄膜材料的相鄰表面之間留有一小的間隙20。由于間隙20的存在，彈性片18對隅角反射器組合10不起作用。這是由于間隙20比1微米大得多，因而對損耗波不產(chǎn)生干預(yù)，故隅角反射器組合10的全內(nèi)反射能力未被防止。因此，假如間隙20存在，則由隅角反射器組合10形成的“象素”是“接通”的。
然而在圖2B中，控制機(jī)構(gòu)19已被觸發(fā)以沿箭頭21的方向移動(dòng)彈性片18，從而使隅角反射器組合10和彈性片18的相鄰表面彼此“光學(xué)接觸”。兩者間的光學(xué)接觸使得彈性片18實(shí)際上比1微米還小地貼近隅角反射器組合10，從而對隅角反射器組合10附近的損耗波散射和/或吸收，因而可防止隅角反射器組合10對入射光線16的全內(nèi)反射能力。所以，假如隅角反射器組合10和彈性片18的相鄰表面彼此光學(xué)接觸而且其間沒有間隙，則由隅角反射器組合10形成的“象素”被“斷開”。
控制機(jī)構(gòu)19可以是很大的可能性范圍內(nèi)的機(jī)構(gòu)中的任一種，能夠驅(qū)動(dòng)彈性片18經(jīng)過一小的位移，以為在彈性片18和隅角反射器組合10間形成間隙20或?qū)崿F(xiàn)光學(xué)接觸所需要。例如，控制機(jī)構(gòu)19可以是液壓或氣動(dòng)的驅(qū)動(dòng)器，或者是電子的、靜電的、磁性的、磁致伸縮的或壓電的變送器等。
薄片18的彈性特性是重要的。如用不易彎曲的非彈性材料代替薄片18，則隅角反射器組合10和薄片18兩者的表面必須做成約在十分之一波長范圍內(nèi)為平的以使其能夠相互光學(xué)接觸，以便對損耗波產(chǎn)生干預(yù)從而防止全內(nèi)反射。要達(dá)到這樣的平坦性是不切實(shí)際的昂貴。即便呈現(xiàn)這種平坦性的表面容易獲得而且并不昂貴，然而隅角反射器組合10和薄片18之間外來的細(xì)小顆粒的存在，會(huì)防止其表面之間實(shí)現(xiàn)大面積的光學(xué)接觸，因而全內(nèi)反射依然保留。由于薄片18的彈性特性，故其實(shí)質(zhì)上能同隅角反射器組合10的整個(gè)鄰接部分實(shí)現(xiàn)光學(xué)接觸，而且防止其間光學(xué)接觸的細(xì)小外來顆粒只在比較不顯著的小區(qū)域內(nèi)。
優(yōu)選彈性薄片18具有一薄的、比較硬的(即比軟彈性材料硬的)外表面涂層，實(shí)質(zhì)上能夠防止薄片18和隅角反射器組合10之間原子接觸，但不妨礙如上所述兩表面之間光學(xué)接觸。如果這種原子接觸產(chǎn)生，那么當(dāng)需要將該象素從“斷開”轉(zhuǎn)換到“接通”時(shí)，將兩個(gè)表面分開可能需要相當(dāng)大的力和時(shí)間。為了使彈性薄片18達(dá)到其同隅角反射器組合10光學(xué)接觸所需要的變形(特別是如果薄片薄片18的表面未能成形為同隅角反射器組合10相鄰的隅角反射器外形表面匹配時(shí))，形成低彈系數(shù)材料的彈性薄片18較為有利，例如通常所謂的“硅膠”之類。
因此將會(huì)理解，兩表面間分開的距離實(shí)質(zhì)上必需小于一個(gè)波長(約為0.5微米)，以實(shí)現(xiàn)兩表面間的光學(xué)接觸；而且實(shí)質(zhì)上要大于該材料原子之間的間隙，以防止兩表面間的原子接觸。
也還將能理解，如能采用超小型化技術(shù)，則可避免對于彈性薄片18的需要并用某種非彈性材料代替。具體說來，假如隅角反射器組合10中包含的單個(gè)的隅角反射器足夠地小，那么材料的大范圍表面平坦性變得不那么重要。
對于每個(gè)“象素”來說，可以配備以電子控制的氣壓驅(qū)動(dòng)器(未表示)，以使彈性薄片18在第一和第二種位置間變形，且在第一種位置時(shí)隅角反射器組合10和彈性薄片18間留有間隙20，而在第二種位置時(shí)兩者光學(xué)接觸。
如圖2A和2B中表示的那樣，彈性薄片18的表面被成形為同包括隅角反射器組合10的片狀材料的相鄰隅角反射器輪廓面相匹配。然而這種輪廓匹配并非基本的。假如隅角反射器12A，12B，12C等足夠小，那么彈性薄片18能夠在被施加的靜電壓力下變形，以迫使其同隅角反射器組合10進(jìn)行所需要的光學(xué)接觸，每當(dāng)隅角反射器組合10準(zhǔn)備轉(zhuǎn)換到“斷開”時(shí)。
通過使所施加的靜電壓力略微小于為達(dá)到彈性片18和隅角反射器組合10之間光學(xué)接觸所需要的靜電壓力，便能使該顯示器適于起“白紙板”的作用。具體地說，彈性片18同隅角反射器組合10之間的光學(xué)接觸，只能發(fā)生在通過讓一“書寫工具”例如筆尖同隅角反射器組合10向外表面上的予定點(diǎn)接觸而施加額外壓力的區(qū)域，從而使被接觸的象素?cái)嚅_并使其外觀從白轉(zhuǎn)換成黑。通過除去被用來施加起始的靜電壓力的電壓信號(hào)，可以將此“白紙板”擦掉。被筆尖接觸的象素的位置能夠很容易地被檢測，因此額外地還使該顯示器起數(shù)字轉(zhuǎn)換器作用，以將圖象轉(zhuǎn)換成電子形式。
如上所述，入射在隅角反射器上的光線，通過在構(gòu)成該隅角反射器的三個(gè)垂直相對的面上進(jìn)行三次獨(dú)立的反射而經(jīng)受全內(nèi)反射。因此，對于組合10中的每個(gè)隅角反射器來說，存在三種分開的防止全內(nèi)反射的機(jī)會(huì)。通過獨(dú)立地控制光在每個(gè)隅角反射器三個(gè)相對表面每一表面上的反射，便可以構(gòu)成全色顯示。
例如，替代采用單一彈性片18，人們可以換一種方式對于每個(gè)隅角反射器三個(gè)相對表面中的每一個(gè)提供不同的接觸元件，這些接觸元件分別在鍍銀基底上構(gòu)成黃、品、青染料層。圖3A以剖面表示單個(gè)隅角反射器24，其帶有與其一個(gè)表面29隔開一間隙26的接觸元件28。鄰近表面29的接觸元件28表面，是由一鍍銀的反射基底30上的彩色染料層32構(gòu)成。為便于說明，僅表示出一個(gè)接觸元件，但在實(shí)際上單獨(dú)的接觸元件同隅角反射器24三表面中每一表面組合。
由于間隙26的存在，隅角反射器24呈現(xiàn)全內(nèi)反射，結(jié)果入射光線22后向反射，如上所述。然而，假如通過把接觸元件28放在與表面29光學(xué)接觸而使間隙26消除，如圖3B所示，則此接觸元件28如上所述對損耗波進(jìn)行干預(yù)。在這種情況下，染料層32有選擇地吸收一定波長，其吸收程度取決于該接觸元件28和表面29之間光學(xué)接觸的程度(可以通過有控制地將接觸元件28以任何一種選定范圍的光學(xué)接觸分位置鄰接表面29定位來達(dá)到)。當(dāng)光通過染料層32到鍍銀的反射基底30時(shí)，此光經(jīng)受基色相減(即黃色染料層吸收蘭光等等)。因此，如上所述，人們可以通過讓相應(yīng)的接觸元件可控制地分部定位(subpositioning)來控制被反射光線34的光譜分布，以實(shí)現(xiàn)全色顯示。
此外，上述彩色顯示可以達(dá)到高反射率，其與現(xiàn)有技術(shù)的彩色顯示器的最大反射率非常低形成對比。這是由于當(dāng)任何特定的隅角反射器小平面被“接通”時(shí)(即并無接觸元件與其光學(xué)接觸時(shí))，該小平面保持全反射，并可按上述同樣方式對于黑白顯示器很容易呈現(xiàn)白色。(相反，具有紅、綠、蘭分色象素的現(xiàn)有技術(shù)的彩色顯示器，當(dāng)該象素未被激活以致賦予該象素以未著色的純凈外觀時(shí)，其實(shí)質(zhì)上具有降低的反射率)。按照本發(fā)明，假如給定的隅角反射器的所有三個(gè)小平面全被“接通”，該隅角反射器顯現(xiàn)白色。如果給定隅角反射器的一或兩個(gè)但并非所有三個(gè)小平面被“接通”，則該隅角反射器具有著色的外觀，且其顏色取決于接觸元件與其對應(yīng)的“斷開”的隅角反射器小平面之間光學(xué)接觸的程度。
換一種方式，人們可以按照將每一象素分割成紅、蘭、綠部分(segment)的更普通的構(gòu)成彩色顯示器。通過有選擇地將適當(dāng)?shù)臉?gòu)件同相應(yīng)的每一部分光學(xué)接觸，人們可以對相應(yīng)部分上的損耗波干予到足以改變通過其反射的光的光譜分布的程度，從而對所有象素給出任意想望的顏色。然而這種彩色“分割”的方法在未著色狀態(tài)下不能產(chǎn)生明亮的白色外觀。
另一種不太完善的彩色技術(shù)包括將顏色“A”加到薄片材料10上，和將不同的顏色“B”加到彈性底板(Backing)18上。在這種情況下，“接通”狀態(tài)由顏色“A”代表，而且“斷開”狀態(tài)由與顏色“A”相減合成的顏色“B”代表。“A”-“B”彩色合成的有用實(shí)例包括黃-黑、黃-紅、黃-綠、品紅-黑、品紅-紅、品紅-蘭、青-黑、青-綠、青-蘭、白-黃、白-青、白-品紅、白-紅、白-綠、白-蘭和白-黑。例如白-綠合成對于公路標(biāo)志是有意義的，其典型的特征是在綠色背景上面寫白字(此“接通”狀態(tài)可以以背景或前景表示)。
值得注意的是，整個(gè)組合10并不需要微型化。例如，如果需要公路標(biāo)志或者運(yùn)動(dòng)場類型的大規(guī)格的顯示器，則由隅角反射器組合10形成的單個(gè)“象素”可能要有若干平方英寸甚至更大。除了簡化上述接觸元件的結(jié)構(gòu)之外，也可以簡化為控制由這些象素的大陣列組成的整個(gè)標(biāo)志所需要的電路。例如在某些大規(guī)格的現(xiàn)有技術(shù)的顯示器中，每個(gè)象素必須由比較大量的光源形成，每個(gè)這樣的光源要求單獨(dú)的電源和控制電路。相形之下，本發(fā)明包括的顯示器，其象素并不要求這種與象素尺寸有關(guān)的電源或控制電路的按比例增加。因此，本發(fā)明便于構(gòu)成大的、每單位面積象素成本低的、效率高的明亮的顯示器。除了上述公路標(biāo)志或運(yùn)動(dòng)場應(yīng)用之外，本發(fā)明還容易適合構(gòu)成廣告顯示器、可變信息牌、時(shí)鐘以及諸如此類。
如本領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員將會(huì)明白的那樣，按照上述公開，許多變更和改進(jìn)在本發(fā)明的實(shí)踐中都可能作出，而不離開其精神或范圍。例如，可以利用顯現(xiàn)全內(nèi)反射現(xiàn)象的各種結(jié)構(gòu)替代隅角反射器，只要能產(chǎn)生足夠的反射。在本發(fā)明的某些應(yīng)用中，作為象公路標(biāo)志之類的另一個(gè)例子，上述的后向反射性能是重要的(即為了獲得由車輛前燈發(fā)出的照明標(biāo)志的光的定向反射以供車上人員觀察)，但在大多數(shù)的其它應(yīng)用中只有反射效果是想要的，在這種情況下包括隅角反射器組合10的薄片的朝外表面或光學(xué)材料應(yīng)當(dāng)是略微漫反射的。因此，本發(fā)明的范圍擬由下列權(quán)利要求書所限定的內(nèi)容進(jìn)行解釋。
權(quán)利要求
1.一種圖象顯示器(10)，其特征在于一入射光受到全內(nèi)反射的反射狀態(tài)以及一所述全內(nèi)反射被防止的非反射狀態(tài)，并且包括一用于可控制地在上述兩種狀態(tài)之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換的裝置(19)。
2.一種多象素圖象顯示器(10)，其特征在于上述每一象素至少包括一個(gè)元件(12A，12B，12C，…)，該元件具有一入射光受到全內(nèi)反射的反射狀態(tài)及一所述全內(nèi)反射被防止的非反射狀態(tài)，上述圖象顯示器進(jìn)一步包括一可控制地在上述兩種狀態(tài)之間開關(guān)上述元件用的裝置(19)。
3.如權(quán)利要求2限定的圖象顯示器，其中所述的全內(nèi)反射進(jìn)一步的特征在于上述元件表面附近的損耗波，上述全內(nèi)反射的防止包括對上述損耗波產(chǎn)生干預(yù)。
4.如權(quán)利要求2限定的圖象顯示器，其中所述的全內(nèi)反射進(jìn)一步的特征在于上述元件表面附近的損耗波；上述開關(guān)裝置進(jìn)一步包括一鄰近上述元件設(shè)置并可在第一和第二兩種位置間變形的構(gòu)件(18)，且在第一種位置時(shí)上述構(gòu)件和元件之間留有一間隙(20)，而在第二種位置時(shí)上述構(gòu)件與元件光學(xué)接觸；并且上述構(gòu)件在上述第一種位置時(shí)不對上述損耗波干預(yù)，而在上述第二種位置時(shí)對上述損耗波產(chǎn)生干預(yù)，從而防止上述全內(nèi)反射。
5.如權(quán)利要求4限定的圖象顯示器，其中所述第二種位置不允許上述構(gòu)件和元件之間存在實(shí)質(zhì)性的原子接觸。
6.如權(quán)利要求4限定的圖象顯示器，其中所述的光學(xué)接觸進(jìn)一步包括上述構(gòu)件和元件之間分開的距離實(shí)質(zhì)上小于一個(gè)波長、實(shí)質(zhì)上大于典型的原子間的間隙和實(shí)質(zhì)上大于上述元件的原子間的間隙。
7.如權(quán)利要求4限定的圖象顯示器，其中所述的光學(xué)接觸進(jìn)一步包括上述構(gòu)件和元件之間分開的距離實(shí)質(zhì)上小于0.5微米，以及實(shí)質(zhì)上大于10-4微米。
8.如權(quán)利要求2限定的圖象顯示器，其中所述每一元件為后向反射的，其中所述每一象素進(jìn)一步包括上述元件的組合。
9.如權(quán)利要求8限定的圖象顯示器，其中所述的后向反射元件為隅角反射器。
10.如權(quán)利要求8限定的圖象顯示器，其中所述的后向反射元件組合是漫反射的。
11.如權(quán)利要求3限定的圖象顯示器，對于上述每一象素，進(jìn)一步包括一鄰近上述后向反射元件組合的彈性材料(18)，所述彈性材料可在第一與第二種位置之間變形，且在第一種位置時(shí)上述后向反射元件組合和彈性材料之間留有間隙(20)，而在第二種位置時(shí)上述彈性材料與上述后向反射元件組合光學(xué)接觸。
12.如權(quán)利要求11限定的圖象顯示器，其中所述的彈性材料具有一薄的比較硬的外表面涂層。
13.如權(quán)利要求2限定的圖象顯示器，所述每一象素至少包括一個(gè)有三個(gè)小平面的隅角反射器(24)，并且對于所述隅角反射器三個(gè)面(29)中的每一個(gè)來說，所述圖象顯示器進(jìn)一步包括一帶色的反射接觸元件(28)，而且所述每一接觸元件可在第一和第二種位置之間變形，且在第一種位置時(shí)上述一個(gè)接觸元件和隅角反射器的對應(yīng)平面之間留有間隙，而在第二種位置時(shí)上述一個(gè)接觸元件同上述隅角反射器的對應(yīng)平面光學(xué)接觸。
14.一種圖象顯示方法，其特征在于如下步驟a.形成許多象素，所述每一象素具有一種入射光受到全內(nèi)反射的反射狀態(tài)；以及b.在被選定的上述一些象素上面阻止上述全內(nèi)反射，以將上述被選定的象素從上述反射狀態(tài)轉(zhuǎn)換到非反射狀態(tài)。
15.如權(quán)利要求14限定的圖象顯示方法，其中所述全內(nèi)反射進(jìn)一步的特征在于上述相應(yīng)象素表面附近的損耗波，而且上述阻止全內(nèi)反射的步驟進(jìn)一步包括對上述被選定象素上的損耗波產(chǎn)生干預(yù)。
16.如權(quán)利要求14限定的圖象顯示方法，其中所述全內(nèi)反射進(jìn)一步的特征在于上述相應(yīng)象素表面附近的損耗波，而且對于上述每一象素，其中所述阻止全內(nèi)反射的步驟進(jìn)一步包括鄰近上述相應(yīng)象素設(shè)置一構(gòu)件，并使上述構(gòu)件在第一和第二種位置之間變形，且在第一種位置時(shí)上述構(gòu)件和象素之間留有間隙，而在第二種位置時(shí)上述構(gòu)件與象素光學(xué)接觸，并且在上述第一種位置時(shí)上述構(gòu)件不對上述損耗波產(chǎn)生干預(yù)，而在上述第二種位置時(shí)上述構(gòu)件對上述損耗波產(chǎn)生干預(yù)，從而阻止上述全內(nèi)反射。
17.如權(quán)利要求16限定的圖象顯示方法，其中所述的第二種位置不允許上述構(gòu)件和象素之間有實(shí)質(zhì)性的原子接觸。
18.如權(quán)利要求16限定的圖象顯示方法，其中所述使上述構(gòu)件變形到第二種位置的步驟，進(jìn)一步包括將上述構(gòu)件設(shè)置在與上述象素分開的距離實(shí)質(zhì)上小于一個(gè)波長、實(shí)質(zhì)上大于典型的原子之間間隙和實(shí)質(zhì)上大于上述象素的原子之間間隙。
19.如權(quán)利要求16限定的圖象顯示方法，其中所述使上述構(gòu)件變形到第二種位置的步驟，進(jìn)一步包括將上述構(gòu)件設(shè)置在其與上述象素之間分開的距離實(shí)質(zhì)上小于0.5微米，以及實(shí)質(zhì)上大于10-4微米。
20.如權(quán)利要求14限定的圖象顯示方法，其中所述全內(nèi)反射進(jìn)一步的特征在于上述相應(yīng)象素表面附近的損耗波，而且對于上述每一被選定的象素來說，上述阻止全內(nèi)反射的步驟進(jìn)一步包括使一彈性材料在第一和第二種位置之間變形，于是相應(yīng)地不對上述被選定象素上的損耗波產(chǎn)生干預(yù)和產(chǎn)生干預(yù)。
21.如權(quán)利要求14限定的圖象顯示方法，其中所述圖象的每一象素包括一三垂直平面的隅角反射器，而且對于上述每一象素，上述阻止全內(nèi)反射步驟進(jìn)一步包括使一有色的接觸元件，相對于上述平面中對應(yīng)一個(gè)平面在第一和第二種位置之間變形，于是相應(yīng)地不對上述對應(yīng)平面上的損耗波產(chǎn)生干預(yù)和產(chǎn)生干預(yù)。
22.如權(quán)利要求14限定的圖象顯示方法，其中所述每一象素包括紅、蘭、綠三個(gè)色塊，對于所述每一色塊，上述阻止全內(nèi)反射的步驟進(jìn)一步包括使接觸元件相對于上述色塊中對應(yīng)一個(gè)色塊在第一和第二種位置之間變形，于是相應(yīng)地不對上述對應(yīng)色塊上的損耗波產(chǎn)生干預(yù)和產(chǎn)生干預(yù)。
全文摘要
一種適合于多象素顯示應(yīng)用的可變反射率顯示器。每個(gè)象素至少具有一個(gè)元件(10),其具有入射光受到全內(nèi)反射的反射狀態(tài)和全內(nèi)反射被防止的非反射狀態(tài)。這種全內(nèi)反射的防止是通過對該元件表面附近的損耗波產(chǎn)生干預(yù)(散射和/或吸收)實(shí)現(xiàn)的。例如一構(gòu)件(18)可被鄰近該元件設(shè)置,并可在第一和第二種位置之間變形。在第一種位置時(shí)該構(gòu)件和元件之間留有間隙(20),以讓該損耗波正常運(yùn)轉(zhuǎn)。在第二種位置時(shí)該構(gòu)件與元件光學(xué)接觸(但非原子接觸)以使該構(gòu)件對損耗波干預(yù),從而防止完全內(nèi)反射。在一個(gè)實(shí)施例中,每個(gè)象素為一些后向反射元件(12A,12B,12C,…)如隅角反射器的組合。一彈性材料(18)鄰近每一組合被提供。如果該組合與彈性材料之間留有間隙(20),助該組合繼續(xù)呈現(xiàn)全內(nèi)反射。但是,如果該彈性材料與該組合光學(xué)接觸,則此損耗波將被吸收或散射,因而完全內(nèi)反射被防止,由此而防止入射光的反射。因此,由隅角反射器組合構(gòu)成的該“象素”,如與該彈性材料光學(xué)接觸則被“斷開”,如兩者之間留有間隙則“接通”。
文檔編號(hào)G02F1/167GK1262742SQ98807047
公開日2000年8月9日 申請日期1998年5月8日 優(yōu)先權(quán)日1997年6月10日
發(fā)明者羅納·A·威特海德 申請人:不列顛哥倫比亞大學(xué)