(57)【要約】反射型画像ディスプレイは最小限の電力を使用するが、暗い環境条件ではその使用が限定される。発光型画像ディスプレイは本質的に非常に照り返しの強いものあって、環境光条件が明るい場合、画質を最適化するためにさらに多くの電力を使用しなければならない。これはバッテリ寿命を大幅に制約することとなる。これまでどのディスプレイ技術も、優れた画像品質をあらゆる環境光条件において提供することはできていない。本明細書に記載の実施形態は、制御された反射と制御された効率的放射との効率的なハイブリダイゼーションを含めて、ディスプレイの実用性及び全体性能の双方を改善する。
2019517032.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
頂面及び底面を有し、前記底面は複数の突起によって画定される透明フロントシートと、
前記透明フロントシートに関連するフロント電極と、
前記リア電極と前記透明フロントシートとの間に空洞を形成するリア支持部であって、前記空洞が前記フロント電極及び前記リア電極に印加されたバイアスに応答して移動する１つ又は複数の電気泳動移動性粒子を受容するように構成された前記リア支持部と、
前記空洞内に配置された複数の発光体であって、前記複数の発光体のうちの少なくとも1つが光線を前記空洞を通って前記複数の突起の少なくとも1つに向けて導くように設定された発光体と、
を備える内部全反射型（ＴＩＲ）ディスプレイ。
【請求項２】
前記複数の突起の少なくとも１つが半球状の突起を画定する、請求項１に記載のＴＩＲディスプレイ。
【請求項３】
前記リア支持体がリア電極をさらに備える、請求項１に記載のＴＩＲディスプレイ。
【請求項４】
前記空洞が透明な媒体を受容するように構成されている、請求項１に記載のＴＩＲディスプレイ。
【請求項５】
前記複数の発光体が前記リア支持体上（over）に形成されている、請求項１に記載のＴＩＲディスプレイ。
【請求項６】
前記複数の発光体が前記リア支持体と一体化されている、請求項１に記載のＴＩＲディスプレイ。
【請求項７】
環境光を検出して、少なくとも１つの発光体から放射される光の輝度を調整するように適合されたセンサをさらに備える、請求項１に記載のＴＩＲディスプレイ。
【請求項８】
前記空洞内に電磁場を形成するために、前記フロント電極又は前記リア電極の１つ以上と係合可能なバイアス源をさらに備える、請求項１に記載のＴＩＲディスプレイ。
【請求項９】
前記バイアス源を制御して、前記空洞内に前記電磁場を提供するように構成されたプロセッサ回路及びメモリ回路をさらに備える、請求項８に記載のＴＩＲディスプレイ。
【請求項１０】
前記フロント電極又は前記リア電極の１つ以上を覆う誘電体層をさらに含む、請求項１に記載のＴＩＲディスプレイ。
【請求項１１】
画像制御システムをさらに備え、前記画像制御システムは、（１）ピクセル単位で表示された画像が、前記画像の効率的又は最適な表示を提供しているかを判定し、（２）各サブピクセルの所望画像特性を特定し、（３）各サブピクセルの発光素子制御及び反射素子制御の少なくとも１つに補正制御信号を印加して、前記像全体に所望の精度及び彩度を実現するように設定される、請求項１に記載のＴＩＲディスプレイ。
【請求項１２】
頂面及び底面を有する透明フロントシートであって、前記透明フロントシートの前記底面が複数の突起を有し、各突起がピクセルアレイ内のピクセルを画定する透明なフロントシートと、
前記リア電極と前記透明フロントシートとの間に空洞を形成するためのリア支持体であって、前記空洞が、印加されたバイアスに応答して移動する１つ以上の電気泳動移動性粒子を受容するように構成されているリア支持体と、
前記空洞内に配置された複数の発光体であって、前記複数の発光体の各々が前記複数の突起のうちの１つに対応し、且つ光線を前記空洞を介して対応する突起に向けて導くように構成されている発光体と、
を備えるピクセルアレイディスプレイ。
【請求項１３】
前記透明フロントシートに関連するフロント電極をさらに備える、請求項１２に記載のディスプレイ。
【請求項１４】
前記複数の発光体の少なくとも１つが前記対応する突起の頂点と実質的に整列している、請求項１２に記載のディスプレイ。
【請求項１５】
各画素がカラーフィルタをさらに備える、請求項１２に記載のディスプレイ。
【請求項１６】
前記複数のピクセルの少なくとも１つが、前記フィルタカラーと実質的に同じ色の光線を放射するエミッタを備える、請求項１５に記載のディスプレイ。
【請求項１７】
前記リア支持体がリア電極をさらに備える、請求項１２に記載のディスプレイ。
【請求項１８】
前記リア支持体が前記発光体の各々に対応する複数のリア電極をさらに備える、請求項１２に記載のディスプレイ。
【請求項１９】
前記空洞が透明な媒体を受容するように構成された、請求項１２に記載のディスプレイ。
【請求項２０】
環境光を検出して、少なくとも１つの発光体から放射される光の輝度を調整するように適合されたセンサをさらに備える、請求項１２に記載のディスプレイ。
【請求項２１】
環境光を検出して、少なくとも１つの発光体及び前記発光体に対応する前記フィルタカラーから放射される光の輝度を調整するように適合されたセンサをさらに備える、請求項１２に記載のディスプレイ。
【請求項２２】
１つのピクセルに対応する前記フロント電極及び前記リア電極の１つ以上と係合可能なバイアス源さらに備え、それにより前記電極双方間に電磁場を形成する、請求項１９に記載のディスプレイ。
【請求項２３】
前記バイアス源を制御するように構成されたプロセッサ回路及びメモリ回路とをさらに備える、請求項２２に記載のディスプレイ。
【請求項２４】
（ａ）前記ディスプレイによって生成された前記画像をピクセルごとに分析して、前記ディスプレイが最も効率的かつ最適な画像を同時に実現していることを確認し、（ｂ）各サブピクセルの所望画像特性を特定し、（ｃ）各サブピクセルの前記発光素子制御及び前記反射素子制御の両方に前記補正制御信号を印加して、前記像全体に所望の精度及び彩度を実現するように設定された画像制御システムをさらに備える、請求項Ｂに記載のＴＩＲディスプレイ。
【請求項２５】
頂面及び底面を有し、前記底面が複数の突起によって画定される透明フロントシートと、
前記透明フロントシートに関連するフロント電極と、
前記リア電極と前記透明フロントシートとの間に空洞を形成するリア支持部と、
前記空洞内に配置された複数の発光体であって、前記複数の発光体のうちの少なくとも1つが、前記空洞を通って前記複数の突起の少なくとも1つに向けて光線を導くように構成された発光体と、
を備える内部全反射型（ＴＩＲ）ディスプレイ。
【請求項２６】
前記複数の突起の少なくとも１つが半球状の突起を画定する、請求項２５に記載のディスプレイ。
【請求項２７】
前記リア支持体がリア電極をさらに備える、請求項２５に記載のディスプレイ。
【請求項２８】
前記空洞が透明な媒体を受容するように構成される、請求項２５に記載のディスプレイ。
【請求項２９】
前記複数の発光体が前記リア支持部上に形成されている、請求項２５に記載のディスプレイ。
【請求項３０】
前記複数の発光体が前記リア支持部と一体化される、請求項２５に記載のディスプレイ。
【請求項３１】
環境光を検出して、少なくとも１つの発光体から放射される光の輝度を調整するように適合されたセンサをさらに備える、請求項２５に記載のディスプレイ。
【請求項３２】
前記空洞内に電磁場を形成するために、前記フロント電極及び前記リア電極の１つ以上と係合可能なバイアス源であって、前記ディスプレイ内のＴＩＲに影響を及ぼすように前記空洞内の１つ以上の親電子的移動性粒子を移動させるように構成されたバイアス源をさらに備える、請求項２５に記載のディスプレイ。
【請求項３３】
前記バイアス源を制御して前記空洞内に電磁場を供給し、前記電気泳動移動粒子を移動させるように構成されたプロセッサ回路とメモリ回路とをさらに備える、請求項３２に記載のディスプレイ。
【請求項３４】
（ａ）前記ディスプレイによって生成された前記画像をピクセルごとに分析して、前記ディスプレイが最も効率的かつ最適な画像を同時に実現していることを確認し、（ｂ）各サブピクセルの所望画像特性を特定し、（ｃ）各サブピクセルの前記発光素子制御及び前記反射素子制御の少なくとも１つに前記補正制御信号を印加して、前記像全体の前記所望の精度及び彩度を実現するように設定された画像制御システムをさらに備える、請求項２５に記載のＴＩＲディスプレイ。
【請求項３５】
全内部反射型（ＴＩＲ）画像ディスプレイを第１の状態から第２の状態に切り替える方法であって、
前記ディスプレイが備えるフロント電極を有するフロント平面とリア電極を有するリア平面との間に形成された間隙で複数の電気泳動移動性粒子を受容することと、
前記光吸収粒子は前記フロント電極に近接する入射光線を実質的に吸収するものであり、前記フロント電極又は前記リア電極のうちの１つ以上に第１のバイアスを供給することによって、複数の光吸収粒子をフロント電極に向かって移動させることと、
前記光吸収粒子は前記リア電極に又はその近くに蓄積し、それによって入射光線の実質的に全反射を引き起こすものであり、前記フロント電極又は前記リア電極のうちの１つ又は複数に第２のバイアスを供給することによって、記複数の光吸収粒子をリア電極に向かって移動させることと、
前記リア平面から前記フロント平面への内部光線を生成させることと、
を含む方法。
【請求項３６】
前記リア電極が複数のリア電極を画定する、請求項３５に記載の方法。
【請求項３７】
前記内部光線を生成するステップが発光体を照射することをさらに含む、請求項３５に記載の方法。
【請求項３８】
環境光レベルに応答して内部光線を生成することをさらに含む、請求項３５に記載の方法。
【請求項３９】
前記第１のバイアス及び前記第２のバイアスが実質的に互いに反対である、請求項３５に記載の方法。
【請求項４０】
（ａ）前記ディスプレイによって生成された前記画像をピクセルごとに分析して、前記ディスプレイが最も効率的かつ最適な画像を同時に実現していることを確認し、（ｂ）各サブピクセルの所望画像特性を特定し、（ｃ）各サブピクセルの前記発光素子制御及び前記反射素子制御の少なくとも１つに前記補正制御信号を印加して、前記像全体に所望の精度及び彩度を実現するように設定された画像制御システムをさらに備える、請求項３５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２０１６年５月２３日に出願された米国仮特許出願第６２／３４０，３９９号明細書の出願日に対して優先権を主張するものであり、この明細書はその全体が本明細書に組み込まれる。
【０００２】
開示される実施形態は、概して、電子的にアドレス指定可能な画像ディスプレイに関する。一実施形態では、本開示は、電子的にアドレス指定可能な反射性及び放射性素子を含むハイブリッド画像ディスプレイに関する。
【背景技術】
【０００３】
従来の電子ディスプレイでは、画像を生成するための２つの基本的な方法があった。各方法において、画像はサブピクセルとして知られている小さな領域からなる。サブピクセルは、通常見る条件下で理想的には目に見えない程度に小さく、しばしば原色を生成し、小さなグループに配置されてフルカラーピクセルを形成する。
【０００４】
第１の従来の電子ディスプレイカテゴリは、発光型ディスプレイである。サブピクセル内の視覚情報源は、可変出力の無機又は有機発光ダイオード（ＬＥＤ）の形態をとり得る制御可能な発光体である。視覚情報源は、より一定の出力を有する光源によってバックライトされる制御された透過率の光シャッター及びカラーフィルタアレイであってもよい。いずれの場合も、原色サブピクセルの加法混合が所望されるカラー画像を生成する。
【０００５】
第２の従来のディスプレイカテゴリは、反射型ディスプレイである。このカテゴリでは、照明された画像は周囲環境から生じる。各サブピクセルの色は、カラーフィルタアレイによって決定することができる。輝度は、多くの場合、光吸収粒子の電気泳動移動によって、各サブピクセルからの光の反射率を制御することによって調整される。反射機構は、効果的な方法で成形された光学的界面における反射面及び／又は反射粒子及び／又は内部全反射型（ＴＩＲ）を含み得る。
【０００６】
電子画像を生成する基本的な従来の方法は、双方とも多くの状況下において良好に機能するかもしれないが、それぞれが根本的なかつ様々な限界をはらんでいる。発光型ディスプレイの場合、２つの根本的な課題がある。第１に、発光型ディスプレイは、放射された光を生成するために電気を必要とする。必要とされる電気が欠点を誘起する可能性がある。これは、消費電力がバッテリ寿命を著しく低下させる明るい周囲環境で使用されるポータブルディスプレイデバイスに特に当てはまる。これによって、屋外看板用途とした場合にエネルギーの高消費及び高運用コストをもたらす結果となる。
【０００７】
第２に、発光型ディスプレイは、もともと非常に照り返しの強いものである。したがって、黒く見えるように意図されたディスプレイの領域では、制御装置は、反射ではなく発光だけを停止することができる。その結果、環境光の本来の反射により表面が黒く見えないことがある。この問題は、環境光の反射率を減少させる光吸収機構によって改善されることも多い。ただし、これにより、ディスプレイからの発光効率が低下してしまう。
【０００８】
反射型画像ディスプレイの場合、２つの異なる問題がある。第１に、電子反射型ディスプレイは最適な反射性ではない。最も明るい状態では、白い紙のようには白く見えず、ユーザーにとっては魅力のないものとなりかねない（明るい屋外の照明条件ではそれほど心配ないかもしれないが、通常の屋内の照明では懸念される）。第２に、暗闇の中、及び環境光がない場合に読みにくいことがある。この問題は、紙に印刷された従来の画像でも当てはまるが、電子ディスプレイでは、暗い場所でも使用可能なディスプレイが期待される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述の限界は従来のディスプレイに共通であり、と同時にまだ克服されていない。このため、一部の用途では、通常は発光型ディスプレイで足りるが、他の用途では反射型ディスプレイを使用している。しかしながら、これまでどのディスプレイ技術も、優れた画像品質をあらゆる状況において提供することはできていない。ここに開示する実施形態は、これらの欠点を克服するものである。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
本開示のこれらの及び他の実施形態は、同様の要素には同様の番号が付されている以下の例示的及び非限定的な図を参照して論じられる。
【００１１】
【図１Ａ】本開示の一実施形態によるハイブリッド反射―放射型画像ディスプレイの断面を概略的に示す図。
【００１２】
【図１Ｂ】本開示の一実施形態によるハイブリッド反射―放射型画像ディスプレイの上面図を概略的に示す。
【００１３】
【図２Ａ】本開示の一実施形態による周囲光を反射するハイブリッド反射―放射型画像ディスプレイのピクセルの断面を概略的に示す図。
【００１４】
【図２Ｂ】本開示の一実施形態による緑色光を放射するハイブリッド反射―放射型画像ディスプレイのピクセルの断面を概略的に示す。
【００１５】
【図３】本開示の一実施形態によるハイブリッド反射―放射型ディスプレイの一部分を概略的に示す俯瞰図。
【００１６】
【図４】本開示の実施形態を実施するための例示的なシステムを概略的に示す。
【００１７】
【図５Ａ】明るい飽和したカラー画像を表示するために画像表示に必要とされる周囲照度の関数としての表示照度の範囲を示す。
【００１８】
【図５Ｂ】図５Ａに示すように、反射型ディスプレイが所望の性能範囲をいかに達成しないかを示す。
【００１９】
【図５Ｃ】周囲照明における従来の発光型ディスプレイの性能を示す。
【００２０】
【図５Ｄ】本明細書に記載の反射型放射ディスプレイの実施形態の性能を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下の説明を通して、特定の詳細が当業者により完全な理解を提供するために記載される。しかしながら、周知の要素は、開示を不必要に曖昧にしてしまうことを避けるため、詳しくは図示又は記載されていないことがある。したがって、説明及び図面は、限定的又は排他的な意味ではなく例示的なものとみなされるべきである。
【００２２】
一実施形態では、例示的なディスプレイは、制御された反射と制御された効率的放射との効率的なハイブリダイゼーション（hybridization）を提供する。本明細書に記載されたハイブリダイゼーション技術は、反射型表示要素の重要な特徴が発光型表示要素の重要な特徴と相乗的に重なるという意味で非常に相乗的であり得る。これにより、ディスプレイの実用性及び全体的な性能の双方が大きく改善できる可能性がある。
【００２３】
上述したように、開示された実施形態は、概してハイブリッド反射型及び放射型画像ディスプレイに関する。特定の実施形態によれば、反射型ディスプレイを発光型ディスプレイと組み合わせることにより、屋内及び屋外の双方において単色、黒色及び白黒又はフルカラー並びに高解像度が可能な低消費電力ハイブリッドディスプレイが得られる。特定の実施形態では、凸状突起のアレイからなるフロントシートは、発光体のアレイと組み合わされてもよい。例示的な実施形態において、この発光体はＬＥＤである。特定の他の実施形態では、凸状の突起のアレイを含むフロントシートは、ＬＥＤのアレイ及び埋め込まれたセンサ技術並びに画像制御システムと組み合わされてもよい。
【００２４】
特定の実施形態では、凸状突起のアレイからなるフロントシートは、無機ＬＥＤ、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）、ポリマー発光ダイオード（ＰＬＥＤ）、マイクロＬＥＤ又は量子ドットのアレイ及び電気泳動粒子をさらに含む媒体と組み合わせてもよい。特定の他の実施形態では、ハイブリッドディスプレイは、凸状の突起のアレイ、ＬＥＤ、ＯＬＥＤ又はマイクロＬＥＤのアレイからなるフロントシート、電気泳動移動粒子を含む媒体、カラーフィルタアレイ、環境光センサ、及びフルカラーの反射型及び発光型ディスプレイ用の画像制御システムを備えていてもよい。
【００２５】
例示的な実施形態では、凸状突起のアレイは、約１．４〜１．９の範囲の屈折率を有し、電気泳動粒子又はエレクトロウェッティング流体を含む媒体は、約１〜１．５の範囲の屈折率を有し得る。電気泳動移動粒子は、反射制御機構として使用してもよい。
【００２６】
制御可能な輝度を有する発光体は、妥当なレベルの反射率のために必要とされるよりも高い透過カラーフィルタを使用することから生じる弱い彩度を補うために、高度に飽和した色度又は彩度を有する光源を備える。環境光センサ及び画像制御システムは、電力の使用を最小限に抑えながら画像の品質を最適化するために環境光レベルを考慮に入れている。画像制御システムは、反射光及び反射率制御の使用によっては所望の色が得られない状況においてのみ、発光体を用いることによって電力の使用をさらに最小限に抑える。
【００２７】
ディスプレイによって生成された画像は、ピクセル毎に分析されて、最も効率的かつ最適な（最も飽和した／カラフルな）画像を同時に得ることが確認される。適切な画像制御装置は、各サブピクセルの所望の画像特性を識別し、正しい制御信号を各サブピクセルの発光素子制御及び反射素子制御の双方に印加して、画像全体の所望される精度及び色の飽和を実現する。
【００２８】
図１Ａは、本開示の一実施形態によるハイブリッド反射―放射型画像ディスプレイの断面を概略的に示す。図１Ａのハイブリッドディスプレイの実施形態１００は、見る者（viewer）１０６に対面する外面１０４を有する透明なフロントシート１０２を備え得る。シート１０２は、さらに、内側に少なくとも１つの凸状突起１０８を含んでいてもよい。突出部が示されているが、他の例示的な実施形態では、内向面は実質的に平坦であってもよい。シート１０２は、内側にある層に配置された複数の凸状突起１１０を備え得る。突出部は、少なくとも約０．５ミクロンの直径を有し得る。いくつかの実施形態では、突起は、約０．５〜５０００ミクロンの範囲の直径を有していてもよい。他の実施形態では、突起は、約０．５〜５００ミクロンの範囲の直径を有していてもよい。さらに他の実施形態では、突起は、約０．５〜１００ミクロンの範囲の直径を有していてもよい。突出部は、少なくとも約０．５ミクロンの高さを有し得る。いくつかの実施形態では、突起は約０．５〜５０００ミクロンの範囲の高さを有していてもよい。他の実施形態では、突起は、約０．５〜５００ミクロンの範囲の高さを有していてもよい。さらに他の実施形態では、突起は、約０．５〜１００ミクロンの範囲の高さを有していてもよい。特定の実施形態では、突起は、約１．４から２．２の範囲の屈折率を有する材料からなり得る。特定の他の実施形態では、高屈折率突起は、約１．４〜約１．９の屈折率を有する材料からなり得る。さらに他の実施形態では、高屈折率突起は、約１．６〜約１．９の屈折率を有する材料からなっていてもよい。いくつかの実施形態では、フロントシート１０２及び突起１１０は、実質的に同じ材料の連続シートであり得る。他の実施形態では、フロントシート１０２及び突起１１０は、類似又は異なる屈折率を有する異なる材料で形成することができる。例示的な一実施形態では、フロントシート１０２はガラスからなり得る。フロントシート１０２は、ポリカーボネートなどのポリマーからなり得る。例示的な一実施形態では、突起１１０は、高屈折率ポリマーからなり得る。突起１１０は、シリコーン、アクリレート、ウレタン、メタクリレート、トリアジン又はジエチニルベンゼンの１つ以上を含み得る。使用され得る高屈折率ポリマーは、金属酸化物などの高屈折率添加剤からなり得る。例示的な実施形態において、金属酸化物は、ＺｒＯ2、ＺｎＯ2、ＺｎＯ、ＳｉＯ2又はＴｉＯ2の１つ以上を含んでいてもよい。いくつかの実施形態では、凸状突起１１０は、図１Ａに示すように半球形状であり得る。
【００２９】
突起１１０の形状及びサイズはいずれでもよく、複数の形状よびサイズの組み合わせでもよい。突起１１０は、細長い半球又は六角形又はそれらの組み合わせであってもよい。いくつかの実施形態では、凸状突出部は、ランダムに寸法決めされ且つランダムな形状にすることができる。いくつかの実施形態では、突起部は、基部で切子面にされ、頂部で滑らかな半球形状又は円形形状に変形させてもよい。他の実施形態では、突起１１０は、一方の平面では半球形又は円形であり、別の平面では細長い形状であってもよい。いくつかの実施形態では、フロントシート１０２及び凸状突出部１１０の層は、１つの連続層であってもよい。例示的な一実施形態では、凸状突出部１１０は、マイクロ複製によって製造することができる。いくつかの実施形態では、突起は、基板に埋め込まれたビーズ又は半ビーズからなり得る。ビーズ及び基材は、同一の材料又は異なる材料からなり得る。ビーズ及び基材は、実質的に同じ屈折率又は異なる屈折率を有してもよい。
【００３０】
ハイブリッドディスプレイ１００は、後方支持シート１１２を備えることができる。シート１１２は、金属、ポリマー、セラミック、木材又は他の材料の１つ又は複数からなり得る。シート１１２は、ガラス、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリウレタン、アクリル、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）又はポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）の１つ以上を含み得る。シート１１２は、剛性又は可撓性であってもよい。いくつかの実施形態では、シート１１２は、接着剤層をさらに含んでいてもよい。接着剤層は、ポリマーからなり得る。接着剤層は、溶剤系接着剤、エマルジョン接着剤、ポリマー分散系接着剤、感圧接着剤、コンタクト接着剤、ホットメルト接着剤、多成分接着剤、紫外線（ＵＶ）光硬化接着剤、加熱硬化型接着剤、湿気硬化型接着剤、天然接着剤又は任意の他の合成接着剤であってもよい。さらに他の実施形態では、シート１１２は、接着剤層及び剥離シートをさらに含み得る。剥離シートは、接着剤層を露出させるために容易に除去することができ、ここでは、ディスプレイ１００は、ディスプレイが所望される任意の構造又は場所に接着又は積層され得る。
【００３１】
ハイブリッドディスプレイ１００は、少なくとも１つの発光構造体１１４をさらに備えることができる。例示的な一実施形態では、ハイブリッドディスプレイ１００は、発光体１１６のアレイを備える。発光体１１４は、ＯＬＥＤ、ＰＬＥＤ、無機ＬＥＤ、マイクロＬＥＤ又は量子ドット又は他の発光構造の１つ又は複数からなり得る。いくつかの実施形態では、発光構造体１１４は、１つ又は同じ波長の光を放射することができる。他の実施形態では、発光構造は、異なる波長又は色の光を放射することができる。発光構造は、赤、緑、青、白、シアン、マゼンタ、又は黄の色のうちの１つ以上を放射し得る。発光構造体１１４は、妥当なレベルの反射率に必要とされるより高い透過カラーフィルタを使用することから生じることがあり得る弱い彩度を補うために、高度に飽和した色度又は彩度を呈する光源からなる制御可能な輝度を有してもよい。いくつかの実施形態では、発光構造体１１６のアレイは、ランダムアレイで異なる色の光を放射することができる。他の実施形態では、発光構造体１１６のアレイは、パターン化されたアレイで発光することができる。いくつかの実施形態では、アレイ１１６内の発光構造体１１４は、同じ強度の光を放射することができる。他の実施形態では、アレイ１１６内の発光構造体１１４は、異なる強度の光を放射することができる。発光体１１４は、制御可能な輝度、放射輝度（radiance）又は強度を有することができる。いくつかの実施形態では、発光体１１４は、実質的に等しい距離だけ離間して配置してもよい。他の実施形態では、発光体１１４は、異なる距離を隔てて離間していてもよい。例示的な一実施形態では、少なくとも１つの発光体１１４は、図１Ａに示されるように、少なくとも１つの凸状突起１０８と位置合わせしてもよい。発光体１１４は、透明な凸状突起の形状と組み合わせて配向することができる。少なくとも１つの発光体１１４は、凸状突起１０８の頂点（これは、発光体１１４が各突起１０８の頂点の真下に位置合わせされている状態の図１Ａに示されている）と実質的に整列していてもよい。発光体１１４は、最も有用な方向に最も明るい発光領域を中心に合わせるように調整することができる。いくつかの実施形態では、これは、垂直より約１０〜２０度下方であってもよい（ここでは、垂直方向はディスプレイを見る真上である）。視線方向から垂直に約１０〜２０度下方では、ディスプレイが、例えば、見る者の前のテーブルトップ上に横たわり、見る者がある角度でディスプレイ上を見下ろしている場合に、見る者が最も快適で便利であると感じる典型的な視界である。最も明るい準再帰反射領域の中心は、同様に凸状突起の適切な光学構造化によって調整することができる。
【００３２】
発光デバイス１１４は、バリア層をさらに含んでいてもよい。バリア層は発光素子を劣化から保護し、より長い表示寿命をもたらすことができる。バリア層は、１つ以上のポリマー又はガラスからなり得る。
【００３３】
例示的な一実施形態では、図１Ａのハイブリッドディスプレイの実施形態１００は、電極層１１８を備えていてもよい。層１１８は、発光構造体１１４に電力を供給するための電力を供給することができる。層１１８は、発光体１１４に電力を供給するために、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）アレイ、電極の受動マトリクスアレイ、又は電極の直接駆動パターン化アレイのうちの１つ以上を備え得る。図１Ａのハイブリッドディスプレイ実施形態１００は、電源を備えていてもよい。電源は、発光体１１４を動作させるために層１１８に電力を供給することができる。
【００３４】
図１Ａのハイブリッドディスプレイの実施形態１００は、壁１２０を備え得る。壁１２０は、ディスプレイを支持することができる。壁１２０は、発光体層１１６と複数の凸状突起１１０の層の内面との間で実質的に均一な距離１２２を維持することを支援し得る。いくつかの実施形態では、壁１２０はディスプレイ１００に剛性を提供し得る。壁１２０は、ポリマー、ガラス又は金属の１つ又は複数からなり得る。いくつかの実施形態では、壁１２０は、フロントシート１０２と連続していてもよい。他の実施形態では、壁１２０は、リアシート１１２と連続していてもよい。いくつかの実施形態では、壁１２０は、ディスプレイの輝度を実質的に最適化するために、光の吸収及び損失を防止するための光反射層をさらに備えていてもよい。壁１２０は、複数の区画(compartment)を形成して液体、空気又は他の気体などの低屈折率媒体１２４を含むことができる。例示的な一実施形態では、媒体１２４は、約１〜１．５の範囲の屈折率を有していてもよい。例示的な一実施形態では、媒体１２４は空気である。
【００３５】
ハイブリッドディスプレイの実施形態１００は、着色されたオーバーレイ（交換可能に着色された層）をさらに備えていてもよい。着色層は、見る者１０６に対面するシート１０２の外側表面１０４上に配置されてもよい。着色層は、少なくとも１つの色をディスプレイに付与することができる。着色層は、カラーフィルタとして機能してもよい。着色層は、情報を見る者に伝えるために連続的であってもパターン化されていてもよい。他の実施形態では、ディスプレイ１００は、カラーフィルタアレイをさらに備えていてもよい。カラーフィルタアレイは、シート１０２の外側表面１０４上に配置することができる。例示的な一実施形態では、カラーフィルタアレイは、凸状突起１１０の層とシート１０２との間に配置してもよい。カラーフィルタアレイは、赤、緑、青、シアン、マゼンタ、黄色又は白のうちの１つ以上のフィルタからなり得る。
【００３６】
ハイブリッドディスプレイの実施形態１００は、任意の透明な外側保護層又はコーティングをさらに備えていてもよい。この保護層は、見る者１０６に対面するシート１０２の外面１０４上に配置することができる。保護層は、物理的損傷、熱的損傷又はＵＶ光損傷の１つ以上からディスプレイを保護することができる。保護層はまた、連続的又はパターン化された様式で少なくとも１つの色を含んでいてもよい。表示実施形態１００は、着色層及び保護層からなり得る。
【００３７】
ハイブリッドディスプレイの実施形態１００は、センサ又は画像制御システムの１つ又は複数をさらに備えていてもよい。いくつかの実施形態では、センサは、環境光の強度を検出することができる。他の実施形態では、センサは環境光の色を検出することができる。例示的な一実施形態では、センサは環境光センサ（ＡＬＳ）デバイスである。ＡＬＳは、光エネルギーを電圧又は電流信号に変換することができる。
【００３８】
任意選択的に、画像制御システムを追加して、ハイブリッドディスプレイの調光又は輝度制御を管理しながら電力消費を低減し、バッテリ寿命を延ばして、変化する多様な照明条件で最適な表示を提供することができる。例示的な画像制御システムは、１つ又は複数のＡＬＳと通信し、内部発光源の輝度を増加させるか減少させるかを決定することができる。画像制御システムは、電力の使用を最小限に抑えながら画像の品質を最適化するために環境光レベルを考慮に入れることができる。画像制御システムは、反射光及び反射率制御を使用することによって所望の色が得られる状況においてのみ発光器１１４を用いながら、電力の使用をさらに最小限に抑えることができる。例えば、これは、非常に高い輝度及び／又は彩度を有するディスプレイの領域内に存在していてもよい。ディスプレイの高輝度及び高彩度領域は多くのの画像では稀であるため、これは概して殆ど必要はないが、電気エネルギーの使用量を大幅に節約できるかもしれない。
【００３９】
いくつかの実施形態では、画像制御システムは、センサによって検出された環境光の色に基づいて見る者が見るディスプレイの色を補正することができる。他の実施形態では、ディスプレイによって生成された画像は、ピクセル毎に分析されて、最も効率的かつ最適な（すなわち、最も飽和した且つカラフルな）画像を同時に得ることが確認される。適切な画像制御装置は、各サブピクセルにおける所望の画像特性を識別することができる。画像制御システムは、画像全体の所望の精度及び色の飽和を実現するために、各サブピクセルの発光素子制御及び反射素子制御の双方に正しい制御信号を印加することができる。いくつかの実施形態では、センサ及び画像制御システムは、電源をさらに備えてもよく、又は電源と通信してもよい。
【００４０】
例示的な一実施形態では、ハイブリッドディスプレイの実施形態１００は、以下のように動作することができる。センサは、暗い環境光条件を検出することができる。次いで、ディスプレイが「オン」に切り替わって光を放出するように、センサは電圧又は電流などの信号をディスプレイの画像制御システムに送信することができる。また、既存の放射光を遮る信号を送信することもある。ディスプレイは、ディスプレイが見る者にとってより見やすくなるように光を放射することができる。放射される光の強度は、環境光の輝度レベルに基づいてセンサによって制御されてもよい。調光条件では、発光強度を増加させることができる。より明るい状態では、ディスプレイをオフにすることができるレベルまで強度を下げることができる。これは、図１Ａの破線１２６の左側に示されている。発光体１１４は、凸状突起１１０の層及びシート１０２を通過してディスプレイから放出される光線１２８を放射することができる。例示的な一実施形態では、凸状突起１０８は、放出された光をさらにコリメートしてもよい。突出部は、発光体１１４の見掛けのサイズを拡大し、光を見る者１０６に向かってコリメートすることができる。
【００４１】
明るい環境光条件では、センサが画像制御システムに信号を送信して、「発光体をオフにする」ことができる。発光状態のディスプレイは明るい状態では見えにくくなることがあり得る。明るい環境光条件では、図１Ａの半球状突起のアレイとして表される凸状突起１１０のアレイは、光線の逆反射によって見る者１０６にとっては非常に見やすくなる。これは、図１Ａにおいて破線１２６の右側に表されている。破線１２６の右側では、発光体１１４は消灯している。これは、入射環境光線１３０が、見る者１０６に向かって戻る代表的な光線１３２として再帰反射され得るような明るい環境光条件下で行われる可能性がある。いくつかの入射光線は、ＴＩＲを可能にするために、臨界角未満の角度でフロントシート１０２及び凸状突起１１０の層の暗い瞳孔領域を通過することができる。これは、入射光線１３４によって表される。この光は、反射層がリアシート１１２に追加されると、消失する又は見る者１０６に向かって反射して戻されることがある。
【００４２】
図１Ｂは、本開示の一実施形態によるハイブリッド反射―放射型画像ディスプレイの上面図を概略的に示す。図１Ｂは、図１Ａに示されるものと同じ実施形態１００であるが、実施形態をよりよく説明するために、ディスプレイ対向外面１０４の上面図である。この実施形態では、半球状の突起１０８は、各突起１０８の間に実質的に同一距離を置いて列１１０に配置される。しかし、突起１０８は、突出部間の空隙を最小限に抑えるために密集したアレイのような他の設計で配置してもよい。突出部１０８はまた、任意の支持壁１２０によって分割されてもよい。壁は、ディスプレイに安定性及び剛性を提供することができる。図１Ｂの実施形態１００では、発光体１１４は、各凸状突起１０８の背後に実質的に整列されていてもよい。他の実施形態では、発光体１１４は、凸状突起１０８と実質的に整列していなくてもよい。さらに他の実施形態では、発光体１１４の一部は凸状突起１０８と実質的に整列してもよく、発光体１１４の一部は凸状突起１０８と実質的に整列しなくてもよい。
【００４３】
図２Ａは、本開示の一実施形態による環境光を反射するハイブリッド反射―放射型画像ディスプレイのピクセル断面を概略的に示す。ハイブリッドディスプレイの実施形態２００は、アレイに整列された複数のピクセルを含むことができる。一実施形態を説明するためにピクセルのみを図示する。図２Ａの表示実施形態２００は、見る者２０６に面する外側表面２０４を有する透明なフロントシート２０２を含む。フロントシート２０２の内側面は、複数２０８の個別な高屈折率半球凸状突起２１０を備える。突出部は、少なくとも約０．５ミクロンの直径を有し得る。いくつかの実施形態では、突起は、約０．５〜５０００ミクロンの範囲の直径を有していてもよい。他の実施形態では、突起２１０は、約０．５〜５００ミクロンの範囲の直径を有していてもよい。さらに他の実施形態では、突起は、約０．５〜１００ミクロンの範囲の直径を有していてもよい。突出部２１０は、少なくとも約０．５ミクロンの高さを有し得る。いくつかの実施形態では、突起は約０．５〜５０００ミクロンの範囲の高さを有していてもよい。他の実施形態では、突起は、約０．５〜５００ミクロンの範囲の高さを有していてもよい。さらに他の実施形態では、突起２１０の高さは、約０．５〜１００ミクロンの範囲であってもよい。特定の実施形態では、突起２１０は、約１．４から２．２の範囲の屈折率を有する材料を含むことができる。特定の他の実施形態では、高屈折率突起は、約１．４〜約１．９の屈折率を有する材料とすることができる。例示的な一実施形態では、高屈折率突起は、約１．６〜約１．９の屈折率を有する材料とすることができる。いくつかの実施形態では、フロントシート２０２及び突起２１０は、実質的に同じ材料の連続シートであってもよい。他の実施形態では、フロントシート２０２及び突起２１０は、類似又は異なる屈折率を有する異なる材料で形成してもよい。例示的な一実施形態では、フロントシート２０２はガラスで構成され得る。フロントシート２０２は、ポリカーボネートのようなポリマーを含んでいてもよい。例示的な一実施形態では、突起２１０は、高屈折率ポリマーを含んでいてもよい。突起２１０は、シリコーン、アクリレート、メタクリレート、ウレタン、トリアジン又はジエチニルベンゼンのうち１つ以上を含み得る。使用することができる高屈折率ポリマーは、金属酸化物などの高屈折率添加剤を含み得る。例示的な実施形態において、金属酸化物は、ＺｒＯ2、ＺｎＯ2、ＺｎＯ、ＳｉＯ2又はＴｉＯ2のうちの１つ以上を含んでいてもよい。突起２１０の屈折率は、約１．４より大きくてもよい。いくつかの実施形態では、凸状突起２１０は、図２Ａに示すように半球形状であってもよい。突出部２１０の形状及びサイズはいずれでもよく、複数の形状よびサイズの組み合わせでもよい。突起２１０は、細長い半球又は六角形又はそれらの組み合わせであってもよい。
【００４４】
いくつかの実施形態では、凸状突起は、ランダムに又は整然としたサイズ及び形状にすることができる。いくつかの実施形態では、突起部は、基部で切子面にされ、頂部で滑らかな半球形状又は円形形状に変形させることができる。他の実施形態では、突起２１０は、一方の面では半球状又は円形であり、別の面では細長いものであってもよい。いくつかの実施形態では、フロントシート２０２及び凸状突出部２１０の層は、連続層であってもよい。例示的な一実施形態では、凸状突出部２１０は、マイクロ複製によって製造することができる。いくつかの実施形態では、突起は、基材に埋め込まれたビーズ又は半ビーズを含んでいてもよい。ビーズ及び基材は、同一の材料又は異なる材料からなっていてもよい。ビーズ及び基材は、実質的に同じ屈折率又は異なる屈折率を有していてもよい。
【００４５】
複数の凸状突出部２１０の表面は、透明なフロント電極層２１２をさらに含むことができる。フロント電極層２１２は、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、ＢＡＹＴＲＯＮ（商標）のような導電性ポリマー又は導電性ナノ粒子、金属ナノワイヤ、グラフェン又は他の導電性炭素同素体、又は実質的に透明なポリマー中に分散されたこれらの材料の組み合わせのうちの１つ以上を含み得る。
【００４６】
ハイブリッドディスプレイの実施形態２００は、オプションとして、カラーフィルタ層２１４を含み得る。カラーフィルタ層２１４は、赤、緑、青又はシアン、マゼンタ、イエロー又はカラーフィルタの他の組み合わせのアレイからなり得る。例示的な目的のための表示実施形態２００は、赤色２１６、緑色２１８及び青色フィルタ２２０のアレイを備えていてもよい。例示的な一実施形態では、カラーフィルタは、中程度の彩度を有していてもよい。例示的な一実施形態では、カラーフィルタ層２１４を、凸状突起２０８の層と透明シート２０２との間に介在させてもよい。いくつかの実施形態では、カラーフィルタ層は、シート２０２の表面２０４上に配置することができる。
【００４７】
ハイブリッドディスプレイの実施形態２００は、複数の凸状突起２０８の表面に対向する後部支持シート２２２を含むことができる。これは、複数の凸状突起２０８と共に空洞又は間隙２２４を形成することができる。シート２２２は、金属、プラスチック、木材又は他の材料からなり得る。シート２２２は、ガラス、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリウレタン、アクリル、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）又はポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）のうちの１つ又は複数を含み得る。シート２２２は、剛性又は可撓性であってもよい。いくつかの実施形態では、シート２２２は、接着剤層をさらに含んでいてもよい。接着剤層は、ポリマーを含み得る。接着剤層は、溶剤系接着剤、エマルジョン接着剤、ポリマー分散系接着剤、感圧接着剤、コンタクト接着剤、ホットメルト接着剤、多成分接着剤、紫外線（ＵＶ）光硬化接着剤、熱硬化性接着剤、湿気硬化接着剤、天然接着剤又は任意の他の合成接着剤うちの１つ又は複数を含み得る。他の実施形態では、シート２２２は、接着剤層及び剥離シートをさらに備えていてもよい。剥離シートは、ディスプレイ２００を所望する任意の構造又は場所に接着又は積層させ得る接着剤層を露出させるために容易に除去することができる。
【００４８】
ハイブリッドディスプレイの実施形態２００は、側壁２２６（相互交換可能になっている交差壁）をさらに備えていてもよい。側壁２２６は、粒子の沈降、ドリフト及び拡散を制限して、ディスプレイの性能及び双安定性を改善し得る。側壁２２６は、複数の凸状突起２０８、後側支持シート２２２、又は複数の凸状突起２０８及び後側シート２２２の双方から全体的に又は部分的に延在していてもよい。側壁２２６は、ポリマー、金属又はガラスのうちの１つ又は複数からなり得る。側壁２２６は、電気泳動的に可動な粒子又はエレクトロウェッティング流体を閉じ込めるためのウェル(well)又は区画を作製することができる。側壁２２６又は交差壁は、例えば正方形、三角形、五角形又は六角形又はそれらの組み合わせのウェル又は区画２２８を創出するように構成することができる。側壁２２６はポリマー材料からなり、フォトリソグラフィ、エンボス加工又は成形を含む従来の技術によってパターン化されてもよい。側壁２２６は、厚さが均一であっても、又はテーパー状であっても、或いはそれらの組み合わせであってもよい。例示目的のために、ハイブリッドディスプレイの実施形態２００における側壁２２６は、ギャップ２２４を完全に貫通し、個々の区画２２８を形成する。側壁２２６は、光反射表面コーティングを備えていてもよい。
【００４９】
例示的な一実施形態では、各区画２２８は、少なくとも１つのカラーフィルタと共に実質的に登録されるか、又は位置合わせされてもよい。区画２２８は、赤色２１６、緑色２１８又は青色２２０のフィルタ又は他の色と整列されて、サブピクセルを生成することができる。図２Ａに示すように、赤色サブピクセル、緑色サブピクセル及び青色サブピクセルを組み合わせて単一のピクセルを形成することができる。赤色カラーフィルタ２１６と実質的に位置合わせされた図２Ａの最も左側の区画は赤色サブピクセルであり、緑色カラーフィルタ２１８と実質的に整列された中央の区画は緑色サブピクセルであり、青色カラーフィルタ２２０と実質的に位置合わせされた最も右側は青色サブピクセルである。
【００５０】
各区画２２８は、図２Ａの実施形態２００に示すように、１つの凸状突起２１０をさらに備えていてもよい。いくつかの実施形態では、各区画２２８は、２つ以上の凸状突出部２１０を備えることができる。各区画２２８は、サブピクセルを形成するためにカラーフィルタと実質的に整列させることができ、少なくとも１つの発光体２３０、２３２、２３４をさらに備えていてもよい。発光体２３０、２３２、２３４は、制御可能な輝度、放射輝度又は強度を有することができる。発光デバイスは、各区画内の凸状突出部２１０の中心と実質的に整列させもよい。赤色サブピクセルを形成する赤色フィルタ２１６と整列した最も左側の区画は、発光デバイス２３０を備える。緑色サブピクセルを形成する緑色フィルタ２１８と整列された中央の区画は、発光デバイス２３２を備え、青色サブピクセルを形成する青色カラーフィルタと整列している図２Ａの最も右側の区画は、発光デバイス２３４を備える。発光体２３０、２３２、２３４は、ＯＬＥＤ、ＰＬＥＤ、無機ＬＥＤ、マイクロＬＥＤ又は量子ドット又は他の発光構造のうちの１つ又は複数を含んでいてもよい。例示的な一実施形態では、図２Ａにおいて左端の区画内の赤色カラーフィルタ２１６と整列した発光デバイス２３０は、赤色光を放射する。図２Ａにおいて中央の区画内の緑色カラーフィルタ２１８と整列した発光デバイス２３２は、緑色光を放射する。図２Ａにおいて最も右側の区画内の青色カラーフィルタ２２０と位置合わせされた発光デバイス２３４は、青色光を放出する。
【００５１】
例示的な一実施形態では、発光デバイスは、カラーフィルタとほぼ同じ色相の高い彩度を有する光を放射してもよい。いくつかの実施形態では、発光構造２３０、２３２、２３４は、同じ色又は波長の光を放射してもよい。他の実施形態では、発光構造は、異なる波長又は色の光を放射してもよい。発光構造は、赤、緑、青、白、シアン、マゼンタ又はイエローのうちの１つ又は複数の色を放射することができる。発光構造２３０、２３２、２３４は、妥当なレベルの反射率のために必要とされるより高い透過カラーフィルタを使用することから誘起され得る弱い彩度を補うために、高度に飽和した色度又は彩度を伴った光源を含む制御可能な輝度を有することができる。いくつかの実施形態では、発光構造２３０、２３２、２３４のアレイは、ランダムアレイで異なる色の光を放射してもよい。他の実施形態では、発光構造２１４のアレイは、パターン化されたアレイで発光してもよい。いくつかの実施形態では、アレイ２１４の発光構造２３０、２３２、２３４は、同じ強度の光を放射してもよい。他の実施形態では、アレイ２１４の発光構造２３０、２３２、２３４は、異なる強度の光を放射してもよい。発光体２３０、２３２、２３４は、制御可能な輝度、放射輝度又は強度を有してもよい。いくつかの実施形態では、発光体２３０、２３２、２３４は実質的に等しい距離だけ離間して配置してもよい。他の実施形態では、発光体２３０、２３２、２３４は、様々な距離を置いて離れて配置してもよい。例示的な一実施形態では、少なくとも１つのエミッタ２３０、２３２、２３４は、図２Ａに示すように、少なくとも１つの凸状突起２１０の頂点と位置合わせすることができる。発光体２３０、２３２、２３４は、透明な凸状突起の形状と組み合わせて配向してもよい。発光体２３０、２３２、２３４は、最も有効な方向に最も明るい発光領域を中心に合わせるように調整することができる。これは、垂直より約１０〜２０度下方であり得る。最も明るい半再帰反射領域の中心は、凸状突出部２１０の適切な光学構造によって同様に調整することができる。ディスプレイ２００は、発光体に電力を供給するための電極層をさらに備えていてもよい。発光体に電力を供給するための電極層は、ＴＦＴ、受動マトリクス電極アレイ、又はパターン化された電極アレイのうちの１つ以上を含んでいてもよい。
【００５２】
発光デバイス２３０、２３２、２３４は、バリア層をさらに備えることができる。バリア層は発光素子を劣化から保護し、より長い表示寿命をもたらし得る。バリア層は、１つ以上のポリマー又はガラスからなり得る。
【００５３】
図２Ａに示したハイブリッドディスプレイの実施形態２００における各区画は、低屈折率媒体２３６をさらに備え得る。媒体２３６は、気体又は液体であってもよい。いくつかの実施形態では、媒体２３６は炭化水素であってもよい。他の実施形態では、媒体２３６は、フッ素化炭化水素又は過フッ素化炭化水素であってもよい。他の実施形態では、媒体２３６は炭化水素とフッ素化炭化水素の混合物であってもよい。媒体２３６は、屈折率が約１．５未満の低屈折率液体であり得る。例示的な一実施形態では、媒体２３６の屈折率は、約１．１〜１．５であってもよい。例示的な一実施形態では、媒体２３６は、ＦｌｕｏｒｉｎｅｒｔTM、ＮｏｖｅｃTM７０００、ＮｏｖｅｃTM７１００、ＮｏｖｅｃTM７３００、ＮｏｖｅｃTM７５００、ＮｏｖｅｃTM７７００、ＮｏｖｅｃTM８２００、エレクトロウェッティング材料、ＴｅｆｌｏｎTMＡＦ、ＣＹＴＯＰTM、ＦｌｕｏｒｏｐｅｌTMの１つ又は複数からなり得る。媒体２３６は、分散剤、帯電剤、界面活性剤、凝集剤、粘度調整剤又はポリマーの１種以上をさらに含んでいてもよい。従来の粘度調整剤には、オリゴマー又はポリマーが含まれる。粘度調整剤は、スチレン、アクリレート、メタクリレート又は他のオレフィン系ポリマーの１つ以上を含み得る。一実施形態では、粘度調整剤は、ポリイソブチレン又はハロゲン化ポリイソブチレンであってもよい。
【００５４】
図２Ａの実施形態２００における媒体２３６は、第１の光学特性（すなわち、色又は光吸収特性）を呈する複数の光吸収電気泳動移動粒子２３８をさらに受容することができる。粒子２３８は、正又は負の電荷極性を含み得る。粒子２３８は、広帯域（すなわち、実質的にすべての光学波長）光反射特性を有し得る。粒子２３８はまた、可視スペクトルの任意の色又は色の組み合わせを付与して特定の色合い又は色相を添えることができるように、任意の光吸収特性を有し得る。粒子２３８は、染料又は顔料又はそれらの組み合わせであってもよい。粒子は、有機又は無機又はそれらの組み合わせであってもよい。粒子２３８は、金属酸化物を含んでいてもよい。粒子２３８は、カーボンブラックを含んでいてもよい。
【００５５】
他の実施形態では、媒体２３６は、エレクトロウェッティング流体も含み得る。例示的な一実施形態では、エレクトロウェッティング流体は染料を含んでいてもよい。エレクトロウェッティング流体は、突出部２１０に向かって移動して、ＴＩＲを失うことがある。エレクトロウェッティング流体は、ＴＩＲを可能にするために突出部２１０から離れて移動することができる。エレクトロウェッティング流体は、側壁２２６によって形成された井戸への吸入吸出には小さなチャネルを介してポンプ輸送することができるシリコーン油であり得る。
【００５６】
ハイブリッドディスプレイの実施形態２００は、各区画又はサブピクセル内にリア電極をさらに含んでいてもよい。図２Ａにおいて最も左側の区画には、後部電極２４０が含まれる。中央の区画にはリア電極２４２が、そして最も右側の区画にはリア部電極２４４が含まれる。リア電極２４０、２４２、２４４は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）アレイ、パターン化された直接駆動アレイ、又は電極の受動マトリックスアレイのうちの１つ以上を備え得る。例示的な一実施形態では、各区画、ピクセル又はサブピクセル内のリア電極は、円形又は正方形の態様又は他の関連設計で対応する発光デバイスを完全に取り囲むことができる。
【００５７】
いくつかの実施形態では、透明なフロント電極２１２の表面上に任意の誘電体層を配置してもよい。他の実施形態では、任意の誘電体層をリア電極２４０、２４２、２４４の少なくとも１つの頂部に配置してもよい。いくつかの実施形態では、フロント電極上の誘電体層は、リア電極上の誘電体層とは異なる組成物を含んでいてもよい。誘電体層は、実質的に均一で連続的であり、実質的に表面欠陥のないものであってもよい。誘電体層の厚さは、約５ｎｍ又はそれ以上であってもよい。いくつかの実施形態では、誘電体層の厚さは、約５〜３００ｎｍであってもよい。他の実施形態では、誘電体層の厚さは、約５〜２００ｎｍであってもよい。さらに他の実施形態では、誘電体層の厚さは約５〜１００ｎｍであってもよい。誘電体層はそれぞれ、少なくとも約８０ナノメートルの厚さを有していてもよい。例示的な一実施形態では、厚さは約８０〜２００ナノメートルであってもよい。１つ以上の誘電体層は、少なくとも１つのピンホールを含んでいてもよい。
【００５８】
誘電体層は、絶縁保護コーティングを画定することができ、ピンホールがなくてもよく、ピンホールを最小限だけ有していてもよい。誘電体層は、構造化した層又はパターン化された層であってもよい。誘電性化合物は、有機タイプ又は無機タイプであってもよい。いくつかの実施形態では、誘電体層はアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）又はＳｉＯ2であってもよい。誘電体層は、ＳｉＮxであってもよい。いくつかの実施形態では、誘電体層はＳｉ3Ｎ4であってもよい。有機誘電材料は、典型的には、ポリイミド、フルオロポリマー、ポリノルボルネン及び極性基を欠く炭化水素系ポリマーなどのポリマーである。誘電体層は、ポリマー又はポリマーの組み合わせであってもよい。誘電体は、シリコーンポリマー又は充填シリコーン、又は反応性基を含むシリコーン系ポリマーを含みお得る。例示的な一実施形態では、誘電体層はパリレンを含む。他の実施形態では、誘電体層はハロゲン化パリレンを含んでいてもよい。他の無機又は有機の誘電体材料又はそれらの組み合わせも誘電体層として使用することができる。
【００５９】
図２Ａのハイブリッドディスプレイの実施形態２００は、電圧バイアスソースをさらに備え得る。バイアスソースは、フロント電極２１２とリア電極２４０、２４２、２４４との間の区画２２８内の媒体２３６を横切る電磁場又は磁束を生成するために使用されてもよい。バイアスソースは、複数の粒子２３８をフロント電極２１２又はリア電極２４０、２４２、２４４に、又はフロント電極とリア電極の間のどこにでも移動させるために使用することができる。
【００６０】
図２Ａのハイブリッドディスプレイは、センサ及び画像制御システムのうちの１つ以上をさらに備え得る。いくつかの実施形態では、センサは、環境光の強度を検出することができるようになっていてもよい。他の実施形態では、センサは環境光の色を検出することができようになっていてもよい。上述のように、センサは環境光センサ（ＡＬＳ）であってもよい。ＡＬＳは、光エネルギーを電圧又は電流信号に変換することができる。画像制御システムは、電力消費を低減し、バッテリ寿命を延ばし、変化する多様な照明条件において最適な表示を提供するために、ハイブリッドディスプレイの調光又は輝度制御を管理することができる。
【００６１】
画像制御システムは、電力の使用を最小限に抑えながら画像の品質を最適化するために環境光レベルを考慮に入れることができる。制御システムは、本明細書で説明するように機能するべく設定された１つ以上のプロセッサ回路及び関連するメモリ回路を備え得る。画像制御システムは、反射光及び反射率制御を用いることによって所望の色が得られる状況においてのみ、発光体２３０、２３２、２３４を稼動させて電力の使用をさらに最小限に抑えることができる。例えば、これは、非常に高い輝度及び／又は彩度を有するディスプレイの領域内にあってもよい。ディスプレイの高輝度及び高彩度領域はほとんどの画像では稀であるため、これはめったに必要ないかもしれない。しかし、電気エネルギーの使用量を実質的にさらに節約できる可能性がある。いくつかの実施形態では、画像制御システムは、センサによって検出された環境光の色に基づいて見る者が見るディスプレイの色を補正することができる。いくつかの実施形態では、画像制御システムは、センサによって検出された環境光の色に基づいて見る者が見るディスプレイの色を補正することができる。他の実施形態では、ディスプレイによって生成された画像は、ピクセル毎に分析されて、最も効率的かつ最適な（すなわち、最も飽和した且つカラフルな）画像を同時に得ることが確認される。適切な画像制御システムは、各サブピクセルの所望する画像特性を識別することができる。画像制御システムは、画像全体の所望の精度及び色飽和度を達成するために、各サブピクセルの発光素子制御及び反射素子制御の双方に補正制御信号を印加することができる。発光素子及び／又は反射素子の一方又は双方に補正信号を供給することは、開示された原理の範囲内である。
【００６２】
ハイブリッドディスプレイの実施形態２００は、任意の透明な外側保護層又はコーティングをさらに含み得る。保護層は、見る者２０６に面するシート２０２の外面２０４上に配置されてもよい。保護層は、物理的損傷、熱的損傷又はＵＶ光による損傷の１つ以上からディスプレイを保護することができる。保護層はまた、連続的又はパターン化された態様で少なくとも１つの色を含んでいてもよい。
【００６３】
ハイブリッド反射型発光ディスプレイの実施形態２００は、以下のように動作させることができる。ＡＬＳセンサのようなセンサは、明るい環境光を検出し得る。電圧又は電流がセンサに生成され、ディスプレイに送られて、発光をオフ又は非アクティブにすることができる。図２Ａに示すように、最も左側の赤色サブピクセル及び最も右側の青色サブピクセル内の粒子２３８の帯電極性に反対極性の適切な電圧バイアスを印加することによって、光吸収電気泳動粒子２３８を、フロント電極層２１２の表面近くにあるエバネッセント波領域内に移動させることができる。この位置では、粒子２３８はＴＩＲを消失し、サブピクセルの暗い状態を形成し得る。代表的な光線２４６及び２４８などの入射光は、粒子２３８によって吸収されてもよい。中間の緑色サブピクセルでは、粒子２３８は、印加されたバイアスの下で、リア電極層２４２に電気泳動的に移動し、半球状アレイ２０８の表面から離れるが、ここでは、粒子２３８の帯電極性とは反対極性のバイアスを印加し得る。中央のサブピクセルに入射する光線は、完全に内部へ反射されて見る者２０６に戻され得る。環境光は、中間にあるサブピクセル内の緑色カラーフィルタ２１８を通過するため、緑色光線のみが通過して全反射される。したがって、表示装置は見る者にとって緑色に見える。中央のサブピクセルにおける入射光線は、実線２５０によって表される。カラーフィルタ２１８を通過した後のフィルタリングされた光は、完全に内部へ反射された破線２５２によって表される。見る者２０６に向けて反射された光は、緑色光線２５４によって表される。
【００６４】
図２Ｂは、本開示の一実施形態による緑色光を放射するハイブリッド反射―放射型画像ディスプレイのピクセルの断面を概略的に示す。図２Ｂのハイブリッドディスプレイピクセルの実施形態は、図２Ａのハイブリッドディスプレイピクセルと同じであるが、異なる状態にある。ここでは、センサは、信号をディスプレイに送ることができる暗い環境光条件を検出し得る。
【００６５】
図２Ｂでは、図２Ａにおけるものと同様に、粒子２３８は、最も左側の赤色サブピクセル及び最も右側の青色サブピクセルの複数の凸状突出部２０８の表面で、フロント電極２１２の近くに適切なバイアス下で電気泳動的に移動され得る。この位置では、粒子２３８は光を吸収し、ＴＩＲを消失することがある。これは、吸収された入射光線２５６及び２５８によって表される。中央のサブピクセルでは、適切な電圧下で、バイアス粒子２３８をリア電極層２４２に移動させることができる。緑色発光デバイス２３２は、層２０８、緑色フィルタ２１８及び透明な外面シート２０２を通って見る者２０６に向かう緑色光を放射することができる。放射された緑色光線は、光線２６０及び２６２によって表される。この場合には、ハイブリッドディスプレイ２００はまた、図２Ａのような緑色の外観を生成するが、代わって発光体から緑色の光を放射することによって生成する。これは、環境光がない場合に適切であろう。図２Ａ−図２Ｂに示す設計の付加的な特徴は、半球状の突起がレンズのような特性を示すことがあり、発光体２３０、２３２、２３４からの光を垂直方向に向けて部分的にコリメートすることができることである。これにより、ディスプレイの見掛け上の明るさが増すことがあり得る。
【００６６】
図２Ａに記載され例示された反射状態の方式は、より明るい環境光レベルに最も適用可能である。図２Ｂに記載され例示されている発光事例の方式は、より暗い環境光レベルに最も適用可能である。広範囲な中間の光レベルに対しては、これら２つの方式を知的に融合させることに大きな利点がある。制御システムを使用して環境光レベルを検出し、ディスプレイが反射モードで動作すべきとき、発光モードで動作すべきとき、あるいはこれらの間のどちらかを判断かつ制御して、電力の使用を最小限に抑えながらも画像の品質を最適化することができる。
【００６７】
一実施形態では、ハイブリダイゼーション設計は、反射率とエミッタンスの２つの表示方法の間で重要な相乗効果を可能にすることができる。いくつかの例示的な相乗効果には、下記が含まれる。
（１）従来の発光体は高い彩度又はクロマを有するので、これらは必要とされ得る表示画像領域の彩度又はクロマを高めるために使用することができる。これは、一般に典型的な画像の非常に小さな部分であるため、平均して電力の過度な使用を必要としない可能性がある。
（２）不要なときには光吸収機構を光路外に移動させられることは、吸収が必要なときにのみ導入できるため、効率的な発光にとっては非常に有効である。これは、明るい環境光の存在下でより深い色を生成するように常に光吸収が組み込まれた単に発光するディスプレイの状況とは対照的である。
（３）半球状突起のレンズ様効果は、光源の見掛け輝度を増加させ、照明エネルギー必要量をさらに低減することができる。
（４）カラーフィルタアレイの光吸収は、高レベルの環境光の反射による課題をさらに低減することができるが、そうすることで色相が一致するため、関連する発光体からの光をほとんど吸収しない。
（５）発光デバイスは、画像内容の変化に対して非常に迅速に反応し得るが、一部の電気泳動システムではより遅延する可能性があるため、最適なハイブリッドビデオ制御アルゴリズムは優れたビデオ応答をもたらす一方で、相対的な画像安定が続いている間には電気照明の使用を最小限に抑えることができる。
（６）ヒステリシス又は電気泳動を用いた反射の制御に関連する他の非イデオロギーから生じる反射の誤差を補償するために、ＬＥＤなどの発光デバイスの光及び放射特性の大きな度合いの制御を用いることができる。
（７）画像が純粋な白色外観を生成することが意図されている領域では、発光ダイオードを使用して見掛けの明るさを増加させることができるので、これは、反射結像システムから必要とされる全体反射率は、それ以外の場合に必要とされる程の高いものでなくてもよいということである。これにより、より長期の安定性、低コスト、及び／又はより迅速な応答速度を有するより単純な電気泳動システムの使用が可能になり得る。
（８）ディスプレイによって生成された画像は、そのピクセルごとに分析して、ディスプレイが最も効率的かつ最適な（すなわち、最も飽和した且つカラフルな）画像を同時に実現していることを確認することができる。適切な画像表示制御装置は、各サブピクセルにおける所望の画像特性を識別することができる。画像表示制御装置は、画像全体の所望する色の精度及び飽和度を実現するために、各サブピクセルの発光素子制御及び反射素子制御の双方に正確な制御信号を印加することができる。
【００６８】
上述した利点は、反射型ディスプレイ技術と発光型ディスプレイ技術とのハイブリダイゼーションにおける多種多様な形態に適用することができる。したがって、本明細書に記載された実施形態は、本明細書に記載され且つ図１Ａ及びＢ、図２Ａ及びＢに示された特定の実施形態に限定されない。
【００６９】
図３は、本開示の一実施形態によるハイブリッド反射型発光ディスプレイの一部分を概略的に示す俯瞰図である。図３に示す実施形態３００は、ハイブリッド反射型放射ディスプレイの設計の一実施形態である。図３は、透明なフロントシート３０２の外面３０４に面している状態を示している。この実施形態の高屈折率半球突起３０６は、例示の目的でのみ、実質的に等間隔の行３０８及び列３１０に配置されている。凸状突起の他の配置も可能である。例示的な一実施形態では、凸状突起は、密充填アレイに配置してもよい。各突出部と実質的に整列されるのは、発光構造体３１２、３１４、３１６であり得る。この発光構造体は、赤色３１２、緑色３１４、及び青色３１６の順に配置され得る。発光構造体の他の配置も可能である。いくつかの実施形態では、発光構造体は、シアン、マゼンタ、イエロー又はグリーンの発光体の１つ又は複数を含んでいてもよい。例示的な一実施形態では、発光体は、赤色、緑色、青色及び白色発光体の１つ又は複数を含み得る。
【００７０】
各発光構造体３１２、３１４、３１６の周囲にはリア電極３１８が存在する。図３のリア電極３１８は円形構造として示されているが、他の設計も可能である。実施形態３００は、各凸状突起を取り囲む側壁３２０をさらに備えることができる。側壁は、低屈折率媒体と少なくとも１つの電気泳動的に可動な粒子（明確化のために媒体と粒子は省略されている）を閉じ込めることができる。側壁は、光反射コーティングをさらに含んでいてもよい。
【００７１】
図３に示したディスプレイの実施形態３００は、カラーフィルタ層（明瞭化のためにカラーフィルタ層は省略されている）をさらに備えることができる。例示的な一実施形態では、カラーフィルタは、各凸状突起上に実質的に整列させてもよい。これは、カラーフィルタ層が存在し得る場所を示す破線のボックス３２２によって表される。いくつかの実施形態では、赤、緑及び青のベイヤーフィルタ配列を使用してもよい。他の実施形態では、フィルタの赤色、緑色、青色及び白色配列を使用してもよい。さらに他の実施形態では、シアン、マゼンタ、イエロー及びグリーンのうちの１つ以上を含むカラーフィルタを使用してもよい。
【００７２】
開示された実施形態のための様々な制御機構は、ソフトウェア及び／又はファームウェアで完全に又は部分的に実行してもよい。このソフトウェア及び／又はファームウェアは、非一時的なコンピュータ可読記憶媒体に含まれる命令の形態をとることができる。次に、それらの命令は、本明細書で説明される動作の実行を可能にするため、１つ又は複数のプロセッサによって読み取られ、実行され得る。命令は、ソースコード、コンパイル済みコード、解釈コード、実行可能コード、静的コード、動的コードなどのように任意で適切な形式でよいが、これらに限定されない。このようなコンピュータ可読媒体には、限定ではないが、読出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、磁気ディスク記憶媒体、光記憶媒体、フラッシュメモリなど、１つ又は複数のコンピュータによって読み取り可能な形式で情報を格納するための有形な非一時的媒体が含まれてもよい。
【００７３】
いくつかの実施形態では、開示されたディスプレイの実施形態と組み合わせて、命令を含む有形な機械可読の非一時的記憶媒体を使用することができる。他の実施形態では、有形の機械可読な非一時的記憶媒体は、さらに１つ又は複数のプロセッサと組み合わせて使用してもよい。
【００７４】
図４は、本開示の一実施形態を実施するための例示的なシステムを概略的に示す。図４において、ディスプレイ４００は、プロセッサ４３０及びメモリ４２０を有する制御装置４４０によって制御される。他の制御機構及び／又は装置は、開示された原理から逸脱することなく、制御装置４４０に含まれてもよい。制御装置４４０は、ハードウェア、ソフトウェア、又はハードウェアとソフトウェアの組み合わせを定義することができる。例えば、制御装置４４０は、命令（例えば、ファームウェア）でプログラムされたプロセッサを定義することができる。プロセッサ４３０は、実際のプロセッサ又は仮想プロセッサであってもよい。同様に、メモリ４２０は、実際のメモリ（すなわち、ハードウェア）又は仮想メモリ（すなわち、ソフトウェア）であってもよい。
【００７５】
メモリ４２０は、ディスプレイ４００を駆動するためにプロセッサ４３０によって実行される命令を格納することができる。命令は、フロント電極及びリア電極の１つ又は複数へ印加されるバイアスと、バイアスの持続時間を効果的に切り替える又は変更することによってディスプレイ４００を動作させるように設定される。一実施形態では、命令は、電源４５０を介してディスプレイ４００（図示せず）に関連する電極をバイアスすることを含み得る。バイアスされると、電極は、電気泳動粒子の運動をフロント透明シートの内面における複数の突起の表面に近接する領域に向けて誘起し、或いはこの領域から離れるように誘起して、これによってフロント透明シートの内面に受容された光を吸収又は反射する。電極を適切にバイアスすることによって、粒子（例えば、図２Ａ及びＢに示す粒子２３８）を、フロント透明シートの内面にある複数の突起表面の近くでエバネッセント波領域内又はその付近に移動させて、入射光を実質的に又は選択的に吸収又は反射させることができる。入射光を吸収すると、暗い状態又は着色状態を生み出す。電極を適切にバイアスすることによって、粒子（例えば、図２Ａ及びＢに示す粒子２３８）をフロント透明シートの内面で複数の突起表面から離れるように移動させながらエバネッセント波領域外に移動させて、入射光を反射又は吸収させることができる。入射光を反射させることにより、明るい状態が作り出される。
【００７６】
別の実施形態では、命令は、ディスプレイ４００におけるＬＥＤなどの発光デバイスを動作させるように設定してもよい。例示的な一実施形態では、命令は、発光デバイスを動作させ、電極をバイアスして粒子を電気泳動的に移動させてディスプレイの反射率を変調するように設定してよい。
【００７７】
少なくとも１つの縁部シールを、開示されたディスプレイの実施形態に採用してもよい。縁部シールは、水分又は他の環境汚染物質をディスプレイに侵入させないようにすることができる。縁部シールを用いて、前部シートを後部シートに密封することができる。縁部シールは、熱的、化学的又は放射線硬化された材料又はそれらの組み合わせであってよい。縁部シールは、エポキシ、シリコーン、ポリイソブチレン、アクリレート、ウレタン、フォトパターン化可能な材料、例えばフォトレジスト又は他のポリマー系の材料のうちの１つ以上からなり得る。いくつかの実施形態では、縁部シールは、金属化された箔からなり得る。いくつかの実施形態では、縁部シーラントは、Ｓ１Ｏ２又はＡｌ２Ｏ３などの充填材からなり得る。
【００７８】
他の実施形態では、本明細書に記載のハイブリッド画像ディスプレイのいずれかは、見る者が見る反射光又は放射光を軟化させる光拡散層をさらに含むことができる。他の実施形態では、光拡散層をフロントライトと組み合わせて使用してもよい。光拡散層は、ガラス又はポリマーの１つ以上からなり得る。
【００７９】
他の実施形態では、本明細書に記載のハイブリッド画像ディスプレイのいずれかは、少なくとも１つのスペーサユニットをさらに含み得る。少なくとも１つのスペーサユニットは、前部シートと後部シートとの間の間隙又は空洞の間隔を制御することができる。少なくとも１つのスペーサユニットは、ガラス、プラスチック又は金属の１つ以上から構成され得る。
【００８０】
本明細書に記載のディスプレイの実施形態では、このディスプレイを、電子ブックリーダー、ポータブルコンピュータ、タブレットコンピュータ、携帯電話、スマートカード、看板、時計、ウェアラブルデバイス、棚札、フラッシュドライブ、電動車両標識、屋外広告板、交通標識、メニューボード、キオスク、広告看板、道路標識、緊急標識、又はディスプレイを含む他の屋外看板などの用途に使用することができる。
【００８１】
本明細書で説明されるディスプレイの実施形態は、バッテリ、太陽電池、風力発電機、電気コンセント、ＡＣ電源、ＤＣ電源、又は他の手段のうちの１つ以上によって電力供給されてもよい。
【００８２】
本明細書に記載されたハイブリッド反射型発光ディスプレイの実施形態の利点をサポートし図示するため、図５Ａ〜Ｄに示す一連のグラフを、従来の反射型及び発光型ディスプレイの性能をハイブリッド反射型発光ディスプレイと定性的に分析及び比較するために作成した。図５Ａは、明るい飽和したカラー画像を表示するために画像表示に必要とされる周囲照度の関数としての表示輝度の範囲を示す。図５Ａは、ｘ軸上の周囲照度ルクス対ｙ軸上の結果として得られる表示輝度カンデラ毎平方メートル（ｃｄ／ｍ2）を描画したものである。周囲照度は、ディスプレイ表面上へ向けられている環境光の明るさの尺度である。表示輝度は、ディスプレイから反射又は放射される光の尺度である。
【００８３】
夜間や暗い部屋などの低い周囲照度は約１００ルクス以下であると考えられる。比較のために、オフィスでの典型的な照明は約３００ルクスを提供している。明るい環境光条件は、約１０００ルクスを超える。暗い環境光と明るい環境光の双方の領域がグラフで分類されている。中程度の環境光条件（グラフでは分類されていない）は、約１００ルクスより高く約１０００ルクスより低い。画像表示に所望される性能範囲は、グラフにおいて「明るい画像を得るために所望される表示輝度範囲」として分類されている。
【００８４】
所望される範囲の下限は、目の黒レベルを識別する能力によって決定される。見る者は、１ｃｄ／ｍ2未満の黒レベルの違いが分からない（すなわち、輝度１ｃｄ／ｍ2の画像の領域は、輝度０．１ｃｄ／ｍ2の領域と同様に黒く見える）ので、表示性能を１ｃｄ／ｍ2未満までにする必要性はない。上限は、見やすい最大輝度レベルによって決まる。暗い周囲環境（−１０ルクス）では、１００ｃｄ／ｍ2を超えるディスプレイの明るさは不快に明るくなるかもしれない。周囲の照度が増加するにつれて、見る者は明るいディスプレイを快適に見ることができるので、所望されるディスプレイ輝度範囲の上限が増加し、最大約１０，０００ｃｄ／ｍ2に達する。周囲の明るさレベルに関係なく、約１０，０００ｃｄ／ｍ2よりも明るいものは見るのが苦痛である。したがって、所望される表示輝度範囲は、約１から約１０，０００ｃｄ／ｍ2となり、これがディスプレイを容易かつ快適にみられる範囲である。
【００８５】
図５Ｂは、図５Ａに示すように反射型ディスプレイが望ましい性能範囲をいかに達成しないかを示している。図５Ｂのグラフでは、「従来の反射型ディスプレイによって達成される性能範囲」と表示されたボックスは、反射型ディスプレイがグラフでカバーされる環境光条件において良好に機能する領域の概要を示している。周囲照度が増加するにつれて、表示輝度も増加し、反射表示性能が向上するようになる。「従来の反射型ディスプレイはこのゾーンで要求される性能を達成できない」と題されたボックス領域では、反射型ディスプレイは一般に利用可能な環境光を最大限に反射するのに十分な反射率を有しておらず、したがって、この性能ゾーンで要求される表示輝度が得られない。
【００８６】
図５Ｃは、周囲照明における従来の放射型ディスプレイの性能を示す。図５Ｃのグラフは、図５Ａと同じであるが、暗い環境光及び明るい環境光における従来の放射型ディスプレイの性能を説明している。発光型ディスプレイは、暗い環境光条件でより良好に動作する。これは、「従来の放射型ディスプレイによって達成される性能範囲」と題された領域に示されている。浜辺で晴れた日などの明るい環境光条件では、発光型ディスプレイは色が洗い流されたようになり、見にくくなりがちである。これは、「従来の放射型ディスプレイはこのゾーンで必要な性能を達成できない」と題されたグラフの領域に示されている。発光型ディスプレイは、明るい環境光レベルを部分的に克服するために、ディスプレイの彩度又は輝度を増加させることによってある程度この限界に対抗できる可能性がある。その結果、より多くのバッテリ電力を使用して消費しなければならず、デバイスのランタイムを短縮してしまうことになる。
【産業上の利用可能性】
【００８７】
本出願に記載されているような反射放射ディスプレイの実施形態は、暗い環境光条件では反射型ディスプレイの欠点を、そして明るい環境光条件では放射型ディスプレイの欠点を克服することができる。反射型発光ディスプレイを環境光のレベルに基づいて、いつ反射モードにするか発光モードにするかを制御することにより、別個の反射型ディスプレイ及び発光型ディスプレイを組み合わせた場合よりも広い範囲の表示輝度を得ることができる。反射型発光ディスプレイは、明るい飽和色を有する画像を得るために、ディスプレイ輝度の完全に所望される範囲を達成する。図５Ｄは、本明細書に記載の反射放射型ディスプレイの実施形態における性能を示す。「ハイブリッド反射型発光ディスプレイで達成可能な輝度値の最大範囲」と題された領域は、明るく飽和した色の画像を実現するに当たって所望される表示輝度の充分な範囲を示している。
【００８８】
以下の例示的及び非限定的な実施形態は、本開示の様々な実装例を提供する。
【実施例】
【００８９】
実施例１は、内部全反射型（ＴＩＲ）ディスプレイに関し、上面と底面とを有する透明フロントシートであって、底面は複数の突起によって画定される透明フロントシートと、透明フロントシートに関連するフロント電極と、前記リア電極と前記透明フロントシートとの間に空洞を形成するリア支持部であって、空洞はフロント電極及びリア電極に印加されたバイアスに応答して移動する１つ又は複数の電気泳動移動性粒子を受容するように構成されたリア支持部と、空洞内に配置された複数の発光体であって、複数の発光体のうちの少なくとも1つが空洞を通って複数の突起の少なくとも1つに向けて光線を導くように設定された発光体とを備える。
【００９０】
実施例２は、複数の突起の少なくとも１つが半球状の突起を画定する実施例１のＴＩＲディスプレイに関する。
【００９１】
実施例３は、リア支持体がリア電極をさらに備える実施例１のＴＩＲディスプレイに関する。
【００９２】
実施例４は、空洞が透明な媒体を受容するように構成されている実施例１のＴＩＲディスプレイに関する。
【００９３】
実施例５は、複数の発光体がリア支持体上に形成されている実施例１のＴＩＲディスプレイに関する。
【００９４】
実施例６は、複数の発光体がリア支持体と一体化されている実施例１のＴＩＲディスプレイに関する。
【００９５】
実施例７は、環境光を検出して、それにより少なくとも１つの発光体から放射される光の輝度を調整するように適合されたセンサをさらに備える実施例１のＴＩＲディスプレイに関する。
【００９６】
実施例８は、空洞内に電磁場を形成するために、フロント電極又はリア電極の１つ以上と係合可能なバイアス源をさらに備える実施例１のＴＩＲディスプレイに関する。
【００９７】
実施例９は、バイアス源を制御して、それにより空洞内に電磁場を提供するように構成されたプロセッサ回路及びメモリ回路をさらに備える実施例８のＴＩＲディスプレイに関する。
【００９８】
実施例１０は、フロント電極又はリア電極の１つ以上を覆う誘電体層をさらに含む実施例１のＴＩＲディスプレイに関する。
【００９９】
実施例１１は、実施例１のＴＩＲディスプレイに関し、画像制御システムをさらに備え、画像制御システムは、（１）ピクセル単位で表示された画像が、画像の効率的又は最適な表示を提供しているかを判定し、（２）各サブピクセルの所望画像特性を特定し、（３）各サブピクセルの発光素子制御及び反射素子制御の少なくとも１つに補正制御信号を印加して、全体像に所望の精度及び彩度を実現するように設定される。
【０１００】
実施例１２は、ピクセルアレイディスプレイに関し、頂面及び底面を有する透明フロントシートであって、透明フロントシートの底面が複数の突起を有し、各突起がピクセルアレイ内のピクセルを画定する透明なフロントシートと、リア電極と透明フロントシートとの間に空洞を形成するためのリア支持体であって、空洞が印加されたバイアスに応答して移動する１つ以上の電気泳動移動性粒子を受容するように構成されたリア支持体と、前記キャビティ内に配置された複数の発光体であって、複数の発光体の各々が複数の突起のうちの１つに対応し且つ空洞を介して光線を対応する突起に向けて導くように構成された発光体と、を備える。
【０１０１】
実施例１３は、透明フロントシートに関連するフロント電極をさらに備える実施例１２のディスプレイに関する。
【０１０２】
実施例１４は、複数の発光体の少なくとも１つが対応する突起の頂点と実質的に整列している実施例１２のディスプレイに関する。
【０１０３】
実施例１５は、各画素がカラーフィルタをさらに備える実施例１２のディスプレイに関する。
【０１０４】
実施例１６は、複数のピクセルの少なくとも１つが、フィルタカラーと実質的に同じ色の光線を放射する発光体を備える実施例１５のディスプレイに関する。
【０１０５】
実施例１７は、リア支持体がリア電極をさらに備える実施例１２のディスプレイに関する。
【０１０６】
実施例１８は、リア支持体が発光体の各々に対応する複数のリア電極をさらに備える実施例１２のディスプレイに関する。
【０１０７】
実施例１９は、空洞が透明な媒体を受容するように構成された実施例１２のディスプレイに関する。
【０１０８】
実施例２０は、環境光を検出して、それにより少なくとも１つの発光体から放射される光の輝度を調整するように適合されたセンサをさらに備える実施例１２のディスプレイに関する。
【０１０９】
実施例２１は、環境光を検出して、それにより少なくとも１つの発光体及び発光体に対応するカラーフィルタから放射される光の輝度を調整するように適合されたセンサをさらに備える実施例１２のディスプレイに関する。
【０１１０】
実施例２２は、１つの画素に対応するフロント電極又はリア電極の１つ又は複数と係合可能なバイアス源をさらに備え、それらの間に電磁場を形成する実施例１９のディスプレイに関する。
【０１１１】
実施例２３は、バイアス源を制御するように構成されたプロセッサ回路及びメモリ回路とをさらに備える実施例２２のディスプレイに関する。
【０１１２】
実施例２４は、実施例ＢのＴＩＲディスプレイに関し、（ａ）ディスプレイによって生成された画像をピクセルごとに分析して、ディスプレイが最も効率的かつ最適な画像を同時に実現していることを確認し、（ｂ）各サブピクセルの所望画像特性を特定し、（ｃ）各サブピクセルの発光素子制御及び反射素子制御の少なくとも１つに補正制御信号を印加して、全体像に所望の精度及び彩度を実現するように設定され画像制御システムをさらに備える。
【０１１３】
実施例２５は、内部全反射型（ＴＩＲ）ディスプレイに関し、頂面及び底面を有し、底面が複数の突起によって画定される透明フロントシートと、透明フロントシートに関連するフロント電極と、リア電極と透明フロントシートとの間に空洞を形成するリア支持部と、空洞内に配置された複数の発光体であって、複数の発光体のうちの少なくとも1つが空洞を通って複数の突起の少なくとも1つに向けて光線を導くように構成された発光体とを備える。
【０１１４】
実施例２６は、複数の突起の少なくとも１つが半球状の突起を画定する実施例２５のディスプレイに関する。
【０１１５】
実施例２７は、リア支持体がリア電極をさらに備える実施例２５のディスプレイに関する。
【０１１６】
実施例２８は、空洞が透明な媒体を受容するように構成されている実施例２５のディスプレイに関する。
【０１１７】
実施例２９は、複数の発光体がリア支持部上に形成されている実施例２５のディスプレイに関する。
【０１１８】
実施例３０は、複数の発光体がリア支持部と一体化されている実施例２５のディスプレイに関する。
【０１１９】
実施例３１は、環境光を検出して、それにより少なくとも１つの発光体から放射される光の輝度を調整するように適合されたセンサをさらに備える実施例２５のディスプレイに関する。
【０１２０】
実施例３２は、空洞内に電磁場を形成するために、フロント電極及びリア電極の１つ以上と係合可能なバイアス源であって、ディスプレイ内のＴＩＲに影響を及ぼすように空洞内の１つ以上の親電子的移動性粒子を移動させるように構成されるバイアス源をさらに備える実施例２５のディスプレイに関する。
【０１２１】
実施例３３は、バイアス源を制御して空洞内に電磁場を供給し、電気泳動移動粒子を移動させるように構成されたプロセッサ回路とメモリ回路とをさらに備える実施例３２のディスプレイに関する。
【０１２２】
実施例３４は、実施例２２のＴＩＲディスプレイに関し、（ａ）ディスプレイによって生成された画像をピクセルごとに分析して、ディスプレイが最も効率的かつ最適な画像を同時に実現していることを確認し、（ｂ）各サブピクセルの所望画像特性を特定し、（ｃ）各サブピクセルの発光素子制御及び反射素子制御の少なくとも１つに補正制御信号を印加して、全体像に所望の精度及び彩度を実現するように設定された画像制御システムをさらに備える。
【０１２３】
実施例３５は、全内部反射型（ＴＩＲ）画像ディスプレイを第１の状態から第２の状態に切り替える方法に関し、ディスプレイのフロントとリアとの間に形成された間隙で複数の電気泳動移動性粒子を受容し、フロント平面はフロント電極をさらに備え、リア平面はリア電極をさらに備えるものであり、フロント電極又はリア電極のうちの１つ以上に第１のバイアスを供給することによって複数の光吸収粒子をフロント電極に向かって移動させ、光吸収粒子はフロント電極に近接する入射光線を実質的に吸収するものであり、フロント電極又はリア電極のうちの１つ又は複数に第２のバイアスを供給することによって複数の光吸収粒子をリア電極に向かって移動させ、光吸収粒子はリア電極に又はその近くに蓄積し、それにより入射光線の実質的に全反射を引き起こすものであり、リア平面からフロント平面への内部光線を生成させることを含む。
【０１２４】
実施例３６は、リア電極が複数のリア電極を画定する実施例３５の方法に関する。
【０１２５】
実施例３７は、内部光線を生成するステップが発光体を照射することをさらに含む実施例３５の方法に関する。
【０１２６】
実施例３８は、環境光レベルに応答して内部光線を生成することをさらに含む実施例３５の方法に関する。
【０１２７】
実施例３９は、第１のバイアス及び第２のバイアスが実質的に互いに反対である実施例３５の方法に関する。
【０１２８】
実施例４０は、実施例３５の方法に関し、（ａ）ディスプレイによって生成された画像をピクセルごとに分析して、ディスプレイが最も効率的かつ最適な画像を同時に実現していることを確認し、（ｂ）各サブピクセルの所望画像特性を特定し、（ｃ）各サブピクセルの発光素子制御及び反射素子制御の少なくとも１つに補正制御信号を印加して、全体像に所望の精度及び彩度を実現するように設定された画像制御システムをさらに備える。
【０１２９】
実施例４１は、（ａ）ディスプレイによって生成された画像をピクセルごとに分析して、ディスプレイが最も効率的かつ最適な画像を同時に実現していることを確認し、（ｂ）各サブピクセルの所望画像特性を特定することができ、（ｃ）各サブピクセルの所望画像特性を特定し、（ｃ）各サブピクセルの発光素子制御及び反射素子制御の少なくとも１つに補正制御信号を印加して、全体像に所望の精度及び彩度を実現することができる画像制御システムに関する。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【国際調査報告】
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