(57)【要約】ディスプレイ（１）はＬＣセル、スイッチング可能半透過反射装置（７）のようなディスプレイ装置（２）を有する。半透過反射装置（７）は複数の離散的部分を有し、前記離散的部分の少なくとも１つの透過率及び反射率特性が他の部分について独立して調節されるようになっている。半透過反射装置が懸濁粒子装置（ＳＰＤ）である場合、前記離散的部分は別個の粒子懸濁（８ａ、８ｂ、８ｃ）及び／又は粒子懸濁（８ａ、８ｂ、８ｃ）を有するセル内の領域を有することが可能である。通常動作においては、画像などがディスプレイ装置（２）を用いて表示される。一部の実施形態においては、光センサ（２２）により検出された光レベルに応じて、光源（３）からの背面照明（９）及び／又は反射された環境光（１０）を用いるディスプレイ装置（２）のための照明の供給において半透過反射装置が用いられることが可能である。半透過反射装置７は、タッチスクリーンキー（２４）のような画像（２３）又はテキストを表示するように用いられることが可能である一方、ディスプレイ（１）はスタンバイモードにあり、ディスプレイ装置はオフに切り換えられる。
2007506150.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディスプレイ装置；及び
半透過反射装置；
を有するディスプレイであって：
前記半透過反射装置は複数の離散的部分を有し、前記離散的部分の少なくとも１つの透過率及び反射率特性は他の離散的部分について独立して調節されることができる；
ことを特徴とするディスプレイ。
【請求項２】
請求項１に記載のディスプレイであって、前記半透過反射装置は双安定装置である、ことを特徴とするディスプレイ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のディスプレイであって、前記半透過反射装置は懸濁粒子装置である、ことを特徴とするディスプレイ。
【請求項４】
請求項３に記載のディスプレイであって、前記離散的部分は別個の粒子懸濁を有するセルを有する、ことを特徴とするディスプレイ。
【請求項５】
請求項３又は４に記載のディスプレイであって、前記離散的部分は粒子懸濁を有するコンパートメント内の空間領域を有する、ことを特徴とするディスプレイ。
【請求項６】
請求項３乃至５の何れ一項に記載のディスプレイであって、前記懸濁粒子装置は粒子懸濁に対して１つ又はそれ以上の電界を印加するようになっている、ことを特徴とするディスプレイ。
【請求項７】
請求項６に記載のディスプレイであって、前記１つ又はそれ以上の電界の少なくとも１つは不均一である、ことを特徴とするディスプレイ。
【請求項８】
請求項６又は７に記載のディスプレイであって、前記１つ又はそれ以上の電界の少なくとも１つは交流電界である、ことを特徴とするディスプレイ。
【請求項９】
請求項６乃至８の何れ一項に記載のディスプレイであって、前記１つ又はそれ以上の電界の少なくとも１つは直流電界である、ことを特徴とするディスプレイ。
【請求項１０】
請求項６乃至９の何れ一項に記載のディスプレイであって、懸濁粒子装置は互いに直交する電界方向を有する２つの電界を前記粒子懸濁に印加するようになっている、ことを特徴とするディスプレイ。
【請求項１１】
請求項６乃至１０の何れ一項に記載のディスプレイであって、前記懸濁粒子装置は、前記粒子懸濁における前記粒子が第１粒子配向を用いるように第１電界が粒子懸濁の印加されることに続いて、前記第１粒子配向の緩和を促進するように、第２電界が粒子懸濁に印加されることが可能であるようになっている、ことを特徴とするディスプレイ。
【請求項１２】
請求項６乃至１１の何れ一項に記載のディスプレイであって、１つ又はそれ以上の粒子懸濁に電界を選択的に印加するために電極のアクティブマトリクスを更に有する、ことを特徴とするディスプレイ。
【請求項１３】
請求項６乃至１２の何れ一項に記載のディスプレイであって、前記懸濁粒子装置は断続的に粒子懸濁に電界を印加するようになっている、ことを特徴とするディスプレイ。
【請求項１４】
請求項１乃至１３の何れ一項に記載のディスプレイであって、前記離散的部分の物理的寸法は非同一である、ことを特徴とするディスプレイ。
【請求項１５】
請求項１乃至１４の何れ一項に記載のディスプレイであって、前記ディスプレイ装置は液晶セルである、ことを特徴とするディスプレイ。
【請求項１６】
請求項１５に記載の懸濁粒子装置であって、λ／４板を更に有する、ことを特徴とするディスプレイ。
【請求項１７】
請求項１乃至１６の何れ一項に記載のディスプレイであって、前記ディスプレイ装置は：
電気泳動ディスプレイ；
エレクトロクロミックディスプレイ；
エレクトロウェッティングディスプレイ；又は
マイクロメカニカルディスプレイ；
を有する、ことを特徴とするディスプレイ。
【請求項１８】
請求項１、２及び１３乃至１７の何れ一項に記載のディスプレイであって、前記半透過反射装置は：
スイッチング可能ミラーディスプレイ：
エレクトロクロミオックディスプレイ；
エレクトロウェッティングディスプレイ；及び
ロールブラインドディスプレイ；
の一である、ことを特徴とするディスプレイ。
【請求項１９】
請求項１乃至１８の何れ一項に記載のディスプレイであって、光センサを更に有する、ことを特徴とするディスプレイ。
【請求項２０】
請求項１乃至１９の何れ一項に記載のディスプレイであって、タッチスクリーン構成を更に有する、ことを特徴とするディスプレイ。
【請求項２１】
請求項１乃至１９の何れ一項に記載のディスプレイであって、請求項１乃至１９の何れ一項に記載の半透過反射ディスプレイとタッチスクリーン構成とを有する、ことを特徴とするディスプレイ。
【請求項２２】
ディスプレイ装置と半透過反射装置とを有する半透過反射ディスプレイにおいて画像を表示する方法であって：
半透過反射装置の複数の離散的部分の少なくとも１つの透過率及び反射率部分を他の部分について独立して調節する段階；
を有することを特徴とする方法。
【請求項２３】
請求項２２に記載の方法であって、前記半透過反射装置は懸濁粒子装置であり、前記の調節する段階は粒子懸濁に１つ又はそれ以上の電界を印加する手順を有する、ことを特徴とする方法。
【請求項２４】
請求項２３に記載の方法であって、前記調節する段階は複数の別個の粒子懸濁に１つ又はそれ以上の電界を印加する手順を有する、ことを特徴とする方法。
【請求項２５】
請求項２３又は２４に記載の方法であって、前記の１つ又はそれ以上の電界の少なくとも１つは不均一な交流電界である、ことを特徴とする方法。
【請求項２６】
請求項２３又は２４に記載の方法であって、前記の１つ又はそれ以上の電界の少なくとも１つは交流電界である、ことを特徴とする方法。
【請求項２７】
請求項２３乃至２６の何れ一項に記載の方法であって、前記の１つ又はそれ以上の電界の少なくとも１つは直流電界である、ことを特徴とする方法。
【請求項２８】
請求項２３乃至２７の何れ一項に記載の方法であって、前記調節する段階は前記粒子懸濁に１つ又はそれ以上の電界を断続的に印加する手順を有する、ことを特徴とする方法。
【請求項２９】
請求項２３乃至２８の何れ一項に記載の方法であって、前記電界の少なくとも１つは前記粒子懸濁の飽和電位より小さい電位を有する、ことを特徴とする方法。
【請求項３０】
請求項２３乃至２９の何れ一項に記載の方法であって、粒子懸濁における粒子が所定の方向を採用するように第１電界の印加に続いて、前記配向の緩和を促進するように第２電界を印加する段階を更に有する、ことを特徴とする方法。
【請求項３１】
請求項２２乃至３０の何れ一項に記載の方法であって、前記の半透過反射装置を調節する段階は、光センサにより検出される環境光のレベルに従って少なくとも１つの部分の透過率値及び反射率値を調節する手順を有する、ことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、第１ディスプレイ装置と第２ディスプレイ装置として用いるために適切である半透過反射装置とを有するディスプレイに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、パーソナルコンピュータ、携帯情報端末（ＰＤＡ）、モバイル通信装置等の装置のためのディスプレイは、装置が連続的に使用されないとき、スタンバイモードで動作するように要求されることがある。これは、“スクリーンサーバ”、即ち、動画又は一連の画像を表示するアプリケーションを実行することを有することが可能である。この手段は、延長された期間中、画像残像又は“焼き付き”に繋がる静止画の表示を回避し、ここで、ディスプレイとしては陰極線管（ＣＲＴ）又はプラズマスクリーンがあるが又、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）装置を有するディスプレイにおいて通常用いられる。
【０００３】
付加的に又は代替として、消費電力を低減するために、ディスプレイをオフに切り換えることが可能である。これは、ディスプレイが限定されたバッテリ電力で動作する必要がある携帯装置又はモバイル装置の一部を構成する場合に重要な検討事項である。
【０００４】
しかしながら、スタンバイモードにおいて静止画像の表示が必要である特定のアプリケーションが存在し得る。例えば、装置がタッチスクリーンインタフェースを有する場合、ディスプレイにおけるキーパッドの画像を保持することは好ましい。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の第１特徴に従って、ディスプレイはディスプレイ装置と半透過反射装置とを有し、半透過反射装置は複数の離散的部分を有し、前記離散的部分の少なくとも１つの透過率及び反射率特性は他の部分について独立して調節されることが可能である。
【０００６】
選択的に調節されることが可能である複数の部分に分割された半透過反射装置を備えることにより、反射性状態又は透過性状態に適切な部分を切り換えることによって画像及び／又はテキストを表示することが可能である。そのとき、環境光は反射性部分により反射されるために、画像を視認することができる。半透過反射装置の電力要求は、第１（主）ディスプレイ装置の電力要求より小さいため、主ディスプレイ装置がスタンバイモードのような比較的小さい電力の動作モードにあるとき、半透過反射装置は第２表示装置として用いられる。それ故、ディスプレイは、画像残像の課題を回避する一方、低消費電力モードにおけるスタンバイモードの画像化ができるディスプレイを備えることが可能である。半透過反射装置は又、消費電力を低減し及び／又は主ディスプレイ装置の焼き付きを回避するために、通常動作中に主ディスプレイ装置と連動する第２ディスプレイ装置として用いられることが可能である。例えば、半透過反射装置はタッチスクリーンのキーを表示するために用いられることが可能である。
【０００７】
半透過反射装置は、好適には、双安定装置である。換言すれば、半透過反射装置は、ディスプレイがスタンバイモードに切り換えられるとき、電力の除去に続くかなり長い期間中、所定の状態に保持されることが可能である。例えば、半透過反射装置が懸濁粒子装置（ＳＰＤ）である場合、透過性、中間又は反射性状態は、電界を用いてＳＰＤ内の粒子を制御することにより達成され、それ故、粒子配向はその電界方向に沿って実質的に均一になる。ディスプレイがスタンバイモードに切り換えられるとき、電界は取り除かれる。粒子は、ここでは、自由にブラウン運動を行い、粒子配向の均一性は減衰し始める。粒子の配向は、以下、緩和時間という期間に亘って、ランダム及び無秩序になる。緩和時間がかなり長い、例えば、５分以上である場合、ＳＰＤは双安定装置であるとみなすことが可能である。
【０００８】
半透過反射装置が双安定性を有する場合、画像は連続的な電源供給を必要とすることなく表示されることができ、スタンバイモードで画像を与えるとき、ディスプレイの電力要求を更に低減することができる。
【０００９】
半透過反射装置は、部分が個別の粒子懸濁を有するセルにより構成される懸濁粒子装置であることが可能である。代替として又は付加的に、半透過反射装置は、粒子懸濁を収容するコンパートメント内の空間領域により部分が規定される懸濁粒子装置であることが可能である。画像は、画素としてそれらの部分を用い且つそれに応じてそれらの部分の透過率及び反射率特性を調節することにより、懸濁粒子装置によって表示されることが可能である。それらの部分は、透過性状態又は反射性状態に調節され、更に、部分が中間状態に調節されることを可能にするように構成されることが可能である。
【００１０】
ＳＰＤにおける粒子懸濁の透過率及び反射率は粒子の配向により決定される。粒子配向は１つ又はそれ以上の電界を用いて制御される。電界が粒子懸濁に印加されるとき、双極子が粒子内に誘起され、それらの粒子が電界の電界方向に粒子自体を配向させることによりエネルギーを最小化する。電界の除去に続いて、粒子はブラウン運動を行い、実質的に均一な粒子配向は解消する。緩和時間がかなり長い場合、即ち、ＳＰＤが双安定装置である場合、懸濁粒子装置により表示される画像は、電界が除去された後のかなり長い期間中、保持されることが可能である。
【００１１】
好適には、半透過反射装置は、２つの互いに直交する電界が粒子懸濁に同時に印加されることを可能にするように備えられた懸濁粒子装置である。これは、粒子懸濁の飽和電位に等しいか又はそれを上回る粒子懸濁に１つ又はそれ以上の電界を印加することにより高透過状態及び／又は高反射状態に半透過反射装置を切り換えることを可能にする。粒子懸濁のための飽和電位は、粒子懸濁に印加されるとき、粒子が電界に対して平行に配向するようにする最少電位として定義される。半透過反射装置は、粒子懸濁を部分的に囲む表面に対して粒子を引き寄せるために、両方の電界を同時に印加することが可能であるように、更に備えられることが可能である。この状態においては、半透過反射装置は特に高い反射率を有する。
【００１２】
例えば、所定の駆動スキームに従って、粒子懸濁に１つ又はそれ以上の非飽和電位を印加することにより、又は、粒子懸濁に２つ又はそれ以上の電界を断続的に印加することにより、高透過状態及び高反射状態に関連する部分間の中間値又は階調値に対してそれらの部分の透過率及び反射率特性を調節されることが可能であるように、半透過反射装置は構成されることが可能である。
【００１３】
半透過反射装置が２つ又はそれ以上の電界が粒子懸濁に印加されるように備えられる懸濁粒子装置である場合、半透過反射装置は、第２電界方向を有する第２電界を印加することにより第１電界を有する第１電界の印加からもたらされる粒子配向を“リセット”するように備えられることが可能である。
【００１４】
半透過反射装置がＳＰＤを有する場合、印加される電界で用いるようにアクティブマトリクスを備えることが可能である。
【００１５】
任意に、半透過反射装置がＳＰＤである場合、粒子配向を保持するように、粒子懸濁に電界を断続的に印加するようにすることが可能である。粒子配向に関連する緩和時間はかなり長いため、このような構成は、半透過反射装置により表示される画像が低電力要求により延長された期間中、保持されることを可能にする。
【００１６】
半透過反射装置は、離散的な部分の寸法が非同一（異なる）ように備えられることが可能である。特に、半透過反射装置が所定の画像を表示するように意図されている場合、離散的な部分はそれに応じて構成されることが可能である。
【００１７】
ディスプレイ装置は、液晶セル、電気泳動装置、エレクトロウェッティング装置、エレクトロクロミック装置又はマイクロメカニカルディスプレイであることが可能である。そのようなディスプレイ装置を有する実施形態においては、半透過反射装置は、ディスプレイ装置と関連する背面照明の光源との間又は反対側、即ち、ディスプレイ装置の前に位置付けられることが可能である。代替として、ディスプレイ装置は、例えば、陰極線管（ＣＲＴ）、誘起発光ダイオード（ＣＬＥＤ）ディスプレイ、高分子発光ダイオード（ｐｏｌｙ−ＬＥＤ）ディスプレイ又はプラズマスクリーン等の発光装置であることが可能であり、その場合、半透過反射装置はディスプレイ装置の前に位置付けられることが可能である。半透過反射ディスプレイは、タッチスクリーン構成を更に有することが可能である。
【００１８】
このような本発明の特徴は、半透過反射ディスプレイとタッチスクリーン構成を有するユーザインタフェースを更に提供する。
【００１９】
本発明の第２特徴に従って、ディスプレイ装置及び半透過反射装置を有する半透過反射ディスプレイにおいて画像を表示する方法は、他の部分について独立して半透過反射装置の複数の離散的部分の少なくとも１つの透過率及び反射率特性を調節する段階を有する。
【００２０】
本発明の実施形態について、以下、添付図面を参照して詳述する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
図１及び２を参照するに、本発明に従った半透過反射ディスプレイは、一般に、参照番号２で示される液晶（ＬＣ）セルのようなディスプレイ装置と関連光源３とを有する。ディスプレイ１が動作中であるとき、ＬＣセル２は画像を表示するために用いられる。ディスプレイ１がスタンバイモードに切り換えられる場合、ディスプレイ１に対する電源はオフに切り換えられ、何れの画像がＬＣセル２の高速減衰により表示される。必要に応じて、ＬＣセル２は、電源がオフに切り換えられる前に、所定期間中、スクリーンセーバを表示することが可能である。
【００２２】
ＬＣセル２は、例えば、列（選択）電極及び行（アドレス）電極のマトリクス又は薄膜トランジスタのマトリクス（図示せず）のような駆動手段と共に、２つのプレート５、６の間に保持された液晶材料４を有する。そのようなＬＣセル２の構造及び動作自体は周知である。
【００２３】
粒子懸濁８を有する懸濁粒子装置（ＳＰＤ）７の形である半透過反射装置は、ＬＣセル２に入る前に、光源３により出射される光９が粒子懸濁８を通る必要があるように位置付けられている。ＳＰＤ７は、電源３により出射される光９を透過し且つディスプレイ１に入り、ＬＣＤセル２を通る環境光１０を反射することができる。ＳＰＤ７は、ディスプレイ１がスタンバイモードにあるとき、画像を表示するように更に備えられている。
【００２４】
図３は、ＳＰＤ７の一部を非常に詳細に示している。粒子懸濁８はプレート１１と基板１２との間に挟まれている。プレート１１と基板１２は透明な絶縁性材料から成る。プレート１１及び／又は基板１２を構成するための適切な材料としては、ガラス、石英、プラスチック及び酸化珪素（ＳｉＯ２）がある。この実施例においては、プレート１１と基板１２の厚さは約７００ｎｍである。プレート１１及び基板１２の両方は導電性材料の層１３、１４をコーティングされている。このような特定に実施形態においては、それらの層１３、１４は、ＣＶＤ又はスパッタリングプロセスにより堆積されたＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）を用いて形成されたものである。スペーサ１５ａ乃至１５ｄは、プレート１１と基板１２との間において一定の隙間を保持し且つ懸濁粒子装置７をセルのアレイに分割するように備えられている。この実施例においては、プレート１１と基板１２との間の隙間は２００μｍであり、セルの幅、即ち、隣接スペーサ１５ａ乃至１５ｄ間の間隔も又、２００μｍである。しかしながら、ＳＰＤ７は、２０乃至８００μｍの範囲内の他の隙間の大きさ及びセルの幅を有するように構成されることが可能であり、そして、隙間の大きさ及びセルの幅が互いに一致することは重要ではない。
【００２５】
この実施形態においては、粒子懸濁８は、個別の粒子懸濁８ａ、８ｂ、８ｃを形成するためにセル間で分割されている。適切な粒子の実施例としては、銀、アルミニウム又はクロムの金属小板、雲母粒子又は無機チタン化合物の粒子がある。それらの粒子の物理的大きさについては、それらの長さは１乃至５０μｍのオーダーであり、それらの厚さは５乃至３００ｎｍの範囲内にある。このような特定の実施例においては、粒子の典型的な長さ及び厚さはそれぞれ、１０μｍ及び３０ｎｍである。懸濁流体は、粒子のブラウン運動を可能にするが、沈殿を回避することができる粘度を有する液体のオルガノシロキサンポリマ又はブチルアセテートであることが可能である。
【００２６】
スペーサ１５ａ乃至1５ｄはＩＴＯ層１６ａ乃至１６ｃ、１７ａ乃至１７ｃでコーティングされ、薄いＳｉＯ２パッシベーション層１８によりプレート１１及び基板１２におけるＩＴＯ層１３、１４から分離されている。パッシベーション層１８は図３においてシェーディングを用いて示されている。パッシベーション層１８は、各々のＩＴＯ層１３、１４とそれらを横断して形成された粒子懸濁８ａ、８ｂ、８ｃとの間の電位降下を回避するようにプレート１１及び基板１２の全体の範囲を覆ってはいない。
【００２７】
ＩＴＯ層１３、１４、１６ａ乃至１６ｃ、１７ａ乃至１７ｃは、粒子懸濁８ａ、８ｂ、８ｃに１つ又はそれ以上の電界を印加するために用いられる電極を構成している。電位降下は、各々のＩＴＯ層１３、１４とＩＴＯ層１６ａ乃至１６ｃ、１７ａ乃至１７ｃとの間におけるパッシベーション層１８において存在するが、これは、粒子懸濁８ａ、８ｂ、８ｃ及び／又はＳＰＤ７についての駆動スキームを構成するときに考慮される。
【００２８】
ＳＰＤ７は、第１スイッチ１９を有する電極１３、１４に第１電圧を印加するための回路構成と、スイッチ２０ａ、２０ｂ、２０ｃ有する電極１６ａ乃至１６ｃ、１７ａ乃至１７ｃに第２電圧Ｖ２を印加するための回路構成とを有する。
【００２９】
ＳＰＤ７は制御ユニット２１に接続されている。制御ユニット２１は、フォトダイオード２２のような光センサからデータを受け取り、その光センサはＳＰＤ７の近傍の環境光のレベルを検出する。制御ユニット２１は、フォトダイオード２２によるデータ出力に基づいて粒子懸濁８についての好ましい反射性状態又は透過性状態を決定し、必要に応じて、適切な電圧Ｖ１、Ｖ２を印加する。
【００３０】
図３においては、スイッチ１９、２０ａ、２０ｂ、２０ｃは開状態であり、それ故、粒子懸濁８ａ、８ｂ、８ｃに印加される電界は存在しない。粒子は、ブラウン運動のために、時間の経過と共に変化するランダムな配向を有する。粒子懸濁８ａ、８ｂ、８ｃは、粒子濃度に応じて、半透明又は不透明である。それ故、ＳＰＤ７は、何れの入射光のほんの僅かな割合のみを透過し、残りの部分は反射され、そして散乱される。
【００３１】
フォトダイオード２２は、環境光１０の強度が所定の閾値より小さいことを示す場合、ＳＰＤ７は透過性状態に切り換えられることが可能であり、それ故、光源３はＬＣセル２のために背面から照明することが可能である。図４は、粒子懸濁８ａの飽和電位に等しいか又はそれを上回る第１電圧Ｖ１が、制御ユニット２１により電極１３、１４に印加されるときのＳＰＤ７におけるセルを示している。結果として得られる電界は粒子内に双極子を誘起する。系のエネルギーを最小化するために、粒子は、図示されている電界線に平行であるように粒子自体を配向させる。これは、粒子懸濁８ａの透過率を増加させ、それ故、透過する入射光８の割合を増加させる。電圧Ｖ１が粒子懸濁８ａ乃至８ｃの各々に印加されるとき、図１に示すように、粒子懸濁８は、完全に透過性である。
【００３２】
高原３により出射された光９は広い角度分布を有することが可能である。しかしながら、配向された粒子は粒子懸濁１０を透過する光をコリメートするように作用し、それ故、その結果としての背面からの照明は比較的狭い角度分布を有する。これは、光９の非常に大きい割合が粒子により散乱され、無駄にされ得ることを意味する。透過性状態にあるＳＰＤ７の効率は大きい屈折率を有する懸濁液体を用いることにより改善されることが可能であり、それ故、粒子懸濁８を透過する光９の割合が増加する。適切な大きい屈折率の懸濁流体の例としてはＦＣ７５がある。ＦＣ７５の屈折率は１．６である一方、ブチルアセテートの屈折率は１．４である。
【００３３】
この実施例においては、Ｖ１は交流電圧であるが、同様の効果は、それに代えて、直流電圧を用いて達成することが可能である。
【００３４】
フォトダイオード２２が、所定の閾値より大きい環境光１０の比較的大きいレベルを示す場合、ＳＰＤ７は、図２に示すように反射性状態に切り換えられる。これは、ＬＣセル２が反射された環境光１０を用いて照明されることを可能にする。
【００３５】
図５は、粒子懸濁８ａの飽和電位に等しいか又はそれを上回る第２電圧Ｖ２がＩＴＯ層１６ａ及び１７ａに印加されるときのＳＰＤ７の１つのセルを示している。電圧Ｖ２は交流電圧であるが、それに代えて、直流電圧を用いることが可能である。反射性粒子は、粒子懸濁８ａの反射を増加させる電界に対して平行であるように、それら自体、配向する傾向にある。第２電圧Ｖ２が粒子懸濁８ａ乃至８ｄの各々に印加されるとき、粒子懸濁８は、図２に示すように、全体的に反射性である。
【００３６】
ＬＣセル２の構成に応じて、λ／４板５は、反射光１０が偏光板６を透過するように補正偏光を有するように備えられることが可能である。λ／４板５は、ＬＣセル２とＳＰＤ７との間に、図２に示しているように又はＬＣセル２と偏光版６との間に位置付けられることが可能である。
【００３７】
ＳＰＤ７が図５に示している反射性状態にあるとき、ＬＣセル２と反射性表面との間の分離、即ち、粒子自体の表面間の分離は１ｍｍ以下である。これは、広角度で見るとき、画像の解像度を減少させる。この影響は、反射照明が必要とされるとき、高反射性状態にＳＰＤ７を切り換えることにより緩和される。この状態を図６に示している。粒子懸濁８ａの反射率は、電極１６ａ、１７ａに印加される交流電圧又は直流電圧である第２電圧Ｖ２に加えて電極１３、１４に直流電圧である第１電圧Ｖ１を印加することにより増加し、それ故、２つの電界が粒子懸濁８ａに同時に印加される。第１電圧Ｖ１及び第２電圧Ｖ２の両方は飽和電位に等しいか又はそれより大きい。反射性粒子は、それ故、プレート１１の方に及びその近傍に引き寄せられ、粒子懸濁８ａに特定の高反射率を与える。粒子懸濁８ａの反射率を増加させることに加えて、これは、何れの解像度の低下を低減するように、反射性表面とＬＣセル２との間の最小化する。
【００３８】
このようにして、粒子懸濁８の光学特性は電圧Ｖ１、Ｖ２を印加することにより制御される。電圧Ｖ１、Ｖ２は、図４乃至６に示す電圧に対して中間の値に粒子懸濁８の透過率及び反射率を調節するように用いられることが可能である。そのような“階調”値は、例えば、粒子懸濁８ａの飽和電位より小さい１つ又はそれ以上の電圧Ｖ１、Ｖ２を印加することにより得ることが可能であり、その結果として得られる粒子懸濁８ａの透過率及び反射率は電圧Ｖ１、Ｖ２により決定される。
【００３９】
階調値を得るための他の方法は、適切な駆動スキームに従って、一連のパルスとして順に粒子懸濁に２つ又はそれ以上の電圧Ｖ１、Ｖ２を印加することを含む。粒子懸濁８ａにおける粒子の配向は２つの電界の間で切り換わられ、粒子懸濁８ａの粒子懸濁の有効な透過率及び反射率は、粒子の配向が各々の電界方向にある時間の相対的比率により決定される。
【００４０】
印加電圧Ｖ１、Ｖ２が対応するスイッチ１９、２０ａ乃至２０ｃを動作させることによりオフに切り換えられるとき、粒子懸濁８ａ乃至８ｃにおける粒子は自由にブラウン運動を行い、図３に示すように、それらの粒子の配向がランダムであり且つ変化する状態に徐々に戻る。
【００４１】
粒子懸濁８ａ、８ｂ、８ｃの緩和時間は非常に長いことが可能である。図８は、アルミニウム小板の懸濁の透過率に関する実験データについてのグラフである。時間ｔ＝１００秒においては、電圧Ｖ１は図４に示すように印加され、それにより、粒子懸濁は透過性になる。そのグラフから、印加電圧に応じて粒子自体が再配向するために必要な期間（以下、応答時間という）は約６０秒の範囲内にある。時間ｔ＝１１００秒においては、電圧はオフに切り換えられる。そのグラフは、透過率が、約１０００秒の後に最大値の約２５％に減衰するときの様子について示している。しかしながら、特定のＳＰＤ７の応答時間及び緩和時間は粒子及び懸濁流体の特性、粒子懸濁の電圧、印加電圧及び粒子懸濁８ａに電圧を印加するために用いられる駆動スキームに依存する。
【００４２】
このようなオーダーの緩和時間はアプリケーションに対して不適切であり、粒子懸濁の反射率及び透過率特性における即座の変化が要求される。このよう短所を克服する方法について、以下、説明する。
【００４３】
ＳＰＤ４が、図４に示すように、透過性状態にあり、スイッチ１９が開状態であるとき、プレート１１及び基板１２に対して垂直である電界は除去される。粒子配向が、図３に示す無秩序状態に緩和され始める。しかしながら、粒子配向がこのようにして減衰することを可能にすることに代えて、プレート１１及び基板１２に対して平行である電界を印加するために、スイッチ１９の開状態がスイッチ２０ａの閉状態により後続されることが可能である。粒子は、新たに印加される電界の方向に沿って粒子自体を配向し始める。応答時間は、例えば、図８において、緩和時間より非常に短いとき、応答時間は約６０秒であり、粒子懸濁８ａの透過率はより迅速に減少する。それ故、この実施例においては、この手順は、６０秒又はそれより短い有効緩和時間をもたらし、その有効緩和時間は、粒子配向がブラウン運動のみにより減衰されるために必要な時間より非常に短い。
【００４４】
セル内の粒子配向の均一状態に非常に低下させるのにはより短い時間の間の電界の印加で十分であるため、応答時間の全持続時間の間、電圧Ｖ２を印加させる必要はない。スイッチ２０ａが、それ故、開状態である場合、粒子配向は、ブラウン運動の下で無秩序状態に減衰し続ける。
【００４５】
ＳＰＤ７は個別のセルに分割されているため、粒子懸濁８ａ乃至８ｃの透過率及び反射率は選択的に調節されることが可能である。例えば、図７は、第１電圧Ｖ１が電極１３、１４に印加されているときに、粒子懸濁が第１電界の影響下に置かれたＳＰＤ７を示している。第２電圧Ｖ２は、スイッチ２０ａを閉状態にすることにより電極１６ａ、１７ａに印加される。スイッチ２０ｂは開状態のままの状態にある。これは、粒子懸濁８ａが反射性状態に切り換えられるようにする一方、粒子懸濁８ｂは透過性状態にある。適切なセルにおいて粒子懸濁８ａ乃至８ｃを選択的に調節することにより、ＳＰＤ７は画像を表示するために用いられる。
【００４６】
図９ａは、塗りつぶしたシェーディングにより示しているように、コンパクトディスクの画像２３が複数のセルを反射性状態に切り換えることによりディスプレイ１に表示される実施例を示している。残りのセルは透過性状態に切り換えられる。画像２３は又、図９ｂに示すように、関連セルを透過性状態に及び残りのセルを反射性状態に切り換えることにより表示される。ＳＰＤ７を用いて表示される画像の分解能は、ＬＣセル２により表示される画像に比べて、比較的低い分解能を有することが可能である。
【００４７】
ディスプレイ１がスタンバイモードに切り換えられるとき、又はディスプレイ１がスクリーンセーバを表示するように備えられている場合、所定期間が終了する、即ち、ディスプレイ１への電力供給がオフにスイッチングされる直前に粒子懸濁８ａ乃至８ｃに電圧Ｖ１、Ｖ２を印加することにより半透過反射装置によって画像が表示される。
【００４８】
良好なコントラストを有する画像を得るために、ＳＰＤ７は、画像が表示される前に粒子懸濁８ａ乃至８ｃ全てにおける粒子を同じ配向状態にすることにより“リセット”される必要がある。これは、各々の粒子懸濁８ａ、８ｂ、８ｃに適切な電圧を印加することによりなされる。例えば、粒子懸濁８ａ、８ｂ、８ｃを透過性状態にするように、応答時間の持続時間の間に反射性状態又は中間状態にあるそれらの粒子懸濁８ａ、８ｂ、８ｃに電圧Ｖ１が印加される必要がある。
【００４９】
ＳＰＤ７により表示される画像が変化するように成っている場合、透過率及び反射率の新しい値に調節されるようになっている粒子懸濁８ａ乃至８ｃは又、新しい画像が表示される前にリセットされる必要がある。
【００５０】
この実施形態におけるＳＰＤ７は双安定装置である。それ故、ＳＰＤ７は、ディスプレイ１からの電力の除去に続く非常に長い期間の間、画像２３を表示し続けることができる。しかしながら、長い期間の間、所定の透過性状態又は反射性状態にＳＰＤ７のセルを保つように、１つ又はそれ以上の適切な電圧Ｖ１、Ｖ２が断続的に印加される。例えば、電圧Ｖ１は、図８の実施例における６０秒のような短い期間の間、粒子懸濁８ａに始めに印加されることが可能であり、それ故、粒子は図４に示すように配向される。電圧Ｖ１は、次いで、オフに切り換えられ、その時点で、均一は粒子配向、それ故、透過率が減衰し始める。電圧Ｖ１は、次いで、透過率が著しく低下する前の所定期間の後、即ち１５分のインターバルの後、６０秒間、粒子配向を“リフレッシュ”するために再印加される
この構成は、粒子懸濁８ａ乃至８ｃの光学状態、それ故、ＳＰＤ７を用いて表示される何れの画像２３が、連続的な電界を必要としないで維持されるようにする。従って、ＳＰＤ７の電力要求は、ディスプレイ１の通常動作に必要な電力と比べて相対的に小さい。
【００５１】
図１０は、図１の半透過反射ディスプレイ１とタッチスクリーン構成２５とを有するユーザインタフェースを示している。ディスプレイ１がスタンバイモードにあるとき、ＳＰＤ７は、図１１に示すようなタッチスクリーンキーに対応するテキスト及び／又はアイコンを表示するために用いられる。このように、キーパッドの画像は連続的な電力を必要とすることなく保持される。
【００５２】
ＳＰＤ７は又、ディスプレイ１の通常動作中、即ち、ディスプレイ装置２が使用中、タッチスクリーンキーを表示するために用いられる。必要に応じて、そのキーは、ＳＰＤ７のための背面照明のような光源３として用いて、表示されることが可能である。ＳＰＤ７の電力要求はＬＣセル２の電力要求より小さいため、そのような構成は電力を節約することが可能である。
【００５３】
ディスプレイは、固定用又は携帯用であるに拘らず、例えば、通信装置又は計算機器に組み込まれることが可能である。
【００５４】
本発明の開示内容を読むことにより、他の変形及び修正が可能であることは当業者には理解できるであろう。そのような変形及び修正は、液晶ディスプレイ、代替のディスプレイ装置又は半透過反射装置を有する電子装置のデザイン、製造及び使用において周知であり、上記の特徴に代えて又は加えて使用されることが可能である、同等の及び他の特徴を有することが可能である。
【００５５】
例えば、図１２は、ＳＰＤ７の代わりのディスプレイ１において使用されることが可能である代替の半透過反射装置２５を示している。半透過反射装置２５は又ＳＰＤである、しかしながら、複数の電極２６ａ、２６ｂ、２６ｃが単一の粒子懸濁（図示せず）を囲むスペーサ１５ａ乃至１５ｇにおいて備えられている。例えば、電界は、図１２においては隠れていてみえないスペーサ１５ｂに備えられている対応する電極と共にスペーサ１５ａにおいて電極２６ａ、２６ｂ、２６ｃを用いてスペーサ１５ａ及び１５ｂ、プレート１１並びに基板１２により囲まれているセルに印加されることが可能である。それ故、そのセルは、異なる電界の影響下に置かれることが可能である３つの領域に効果的に分割される。これは、セルへの不均一な電界の印加を可能にし、それ故、粒子懸濁８ａ乃至８ｃの透過率及び反射率特性はＳＰＤ２５の単一のセルにおいて変化することが可能である。
【００５６】
類似して、プレート１１及び基板１２それぞれに位置している電極１３、１４の一又は両方は、電圧Ｖ１を印加するための複数の電極（図示せず）がセルに備えられるように、分割されることが可能である。
【００５７】
プレート１１、基板１２及び／又はスペーサ１５ａ乃至１５ｇにおいて位置付けられている複数の電極がＳＰＤの単一のセルに備えられている場合、アクティブマトリクス（図示せず）が個別の電極２６をアドレス指定するように用いられることが可能である。これは、各々のセル又はセル内の各々の領域の透過率及び反射率が互いに独立して中間値に調節されることが可能であるように、粒子配向に対して良好に制御することを可能にする。表示される画像２３は、それ故又、階調値を有することが可能である。
【００５８】
本発明の他の実施形態においては、ＳＰＤ７は、電気泳動、エレクトロクロミック又はメタルハライドスイッチング装置のような他のタイプのスイッチング可能半透過反射装置と置き換えられることが可能である。そのような半透過反射装置は、画像を表示することができるように、ＳＰＤ７に関連して上記した半透過反射装置と類似して、セル構造により構成される。
【００５９】
半透過反射ディスプレイ１は必ずしもＬＣセル２を有する必要はない。本発明は、例えば、マイクロメカニカル（ＭＥＭＳ）ディスプレイ、エレクトロウェッティング、エレクトロクロミック又は電気泳動装置等の他のタイプのディスプレイ装置を用いて実施されることが可能である。
【００６０】
粒子懸濁８、プレート１１、基板１２及び電極１３、１４，１６ａ乃至１６ｃ、１７ａ乃至１７ｃは上記以外の適切な材料を用いて備えられることが可能である。例えば、電極１３、１４、１６ａ乃至１６ｃ、１７ａ乃至１７ｃは、スズ酸化物（ＳｎＯ２）のようなＩＴＯ以外の材料の透明な導電性フィルムを用いて形成されることが可能である。電極１６ａ乃至１６ｃ、１７ａ乃至１７ｃに対する他の適切な材料としては、電気メッキ又は印刷法によりスペーサ１５ａ乃至１５ｇに堆積される、導電性ポリマー、銀ペースト、銅、ニッケル、アルミニウム等の金属がある。
【００６１】
更に、図に示しているように、セルを規定するためにＳＰＤ７がスペーサ１５ａ乃至１５ｇを有することは必ずしも必要ない。他の代替の実施形態においては、ＳＰＤ７は懸濁流体の液滴を入れたフィルムを有し、反射性粒子は液滴内に懸濁されていることが可能である。このような構成においては、セルはそのフィルムにより規定され、液滴は個別の粒子懸濁８ａ、８ｂ、８ｃを構成する。類似するフィルムのタイプの構造は、電気泳動又はエレクトロクロミック半透過反射装置のような電界を用いて、透過率及び反射率特性が制御される他のタイプの半透過反射装置と共に用いられることが可能である。更に、上記の実施形態は同一のセルのアレイを有するＳＰＤ７を有する一方、セルの形状及び大きさはＳＰＤ７において変化されることが可能である。例えば、ＳＰＤ７が、アイコン又はロゴのような特定の画像を表示するように意図されている場合、セルの形状及び大きさは、従って、ディスプレイ１におけるスイッチ１９、２０ａ乃至２０ｃの数を最小化し且つ制御及び動作を簡略化するように構成されることが可能である。
【００６２】
代替として、ＳＰＤ７は、第２電圧Ｖ２が所定の画像を表示するように単一のスイッチ２０を用いてセルの群に印加されることができるように構成されることが可能である。
【００６３】
本発明の他の代替の実施形態においては、１つ又はそれ以上のＩＴＯ層１３、１４が離散的な電極の状態で形成されることが可能であり、それらの電極の各々はセルと関連付けられる。それらの電極はアクティブマトリクス構成を用いてアドレス指定されることが可能である。これは、各々のセルの透過率及び反射率が互いに独立して階調値に調節されることを可能にする。表示される画像２３は、それ故又、階調値を有することが可能である。
【００６４】
アクティブマトリクス構成は又、ＳＰＤ以外の、半透過反射装置が上で挙げた装置のタイプの１つを有するセル又はセルの一部を調節するように用いられることが可能である。
【００６５】
ＳＰＤ７は、粒子懸濁８ａ乃至８ｃに連続的な又は断続的な電界を印加することにより画像２３を維持するように構成されることが可能である。画像２３は又、ＳＰＤ７において表示され、粒子構成を“リフレッシュする”又は維持することなく、緩和時間に亘って減衰することを単に可能にする。
【００６６】
図１、２及び１０は、λ／４板５がＳＰＤ７とディスプレイ装置２との間に備えられているディスプレイ１を示している。上記のように、λ／４板５は、それに代えて、ディスプレイ装置２の反対側に備えられることが可能である。しかしながら、λ／４板５は又、ＳＰＤ７と光源３との間に位置付けられることが可能であるが、この構成は、反射光１０の影響を伴うことなく、光源３により出射される光９に関してのみ作用するλ／４板５を得ることができる。代替として、λ／４板は、本発明の範囲から逸脱することなく、全く省略されることが可能である。
【００６７】
ディスプレイ装置２と光源３との間に位置付けられることに代えて、半透過反射装置はディスプレイ装置２の前に、即ち、ディスプレイ装置２とビューアの位置との間に位置付けられることができる。ディスプレイ装置２が動作しているとき、半透過反射装置は透過性状態に維持され、ディスプレイ装置２は光源３により照明される。スタンバイモードにおいては、半透過反射装置は、上記と同じ方式で画像を表示するために用いられることが可能である。代替として、ロゴ又は変化しないタッチスクリーンキーのような固定画像が図端倍モードにおいて半透過反射装置により表示されるようになっている場合、半透過反射装置は、各々のセルにおける反射性粒子が適切に着色されたＳＰＤであることが可能である。ディスプレイ１がスタンバイモードに切り換えられるとき、半透過反射装置は反射性状態に切り換えられ、着色された反射性粒子のパターンが表示される。
【００６８】
請求項は、特定の特徴の組み合わせに対して本出願において体系化されたものであるが、本発明の開示の範囲は又、何れの請求項において請求されている同じ発明に関連するか否かに拘らず、及び本発明が緩和するのと同じ技術的課題の何れ又は全てを緩和するか否かに拘らず、ここで明示的に又は暗示的に開示された特徴の何れの新規な特徴又は何れの新規な特徴の組み合わせを有することを理解する必要がある。本出願者は、それにより、本出願又は本出願からもたらされる何れの更なる手続処理中に、上記特徴及び／又は上記特徴の組み合わせに対して新しい請求項を体系化することが可能であることを知らせるものである。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】透過性状態にある半透過反射装置を有する、本発明の第１実施形態に従った半透過反射ディスプレイの模式図である。
【図２】半透過反射装置が反射性状態にある場合の図１の半透過反射ディスプレイの模式図である。
【図３】緩和状態にある図１の半透過反射ディスプレイの半透過反射装置の断面図である。
【図４】透過性状態にある図１の半透過反射ディスプレイの半透過反射装置の断面図である。
【図５】反射性状態にある図１の半透過反射ディスプレイの半透過反射装置の断面図である。
【図６】高反射性状態にある図１の半透過反射ディスプレイの半透過反射装置の断面図である。
【図７】異なる状態にある図２の半透過反射装置内の２つのセルを示す断面図である。
【図８】電界の除去に続く粒子懸濁における透過率特性の減衰を示す実験データのグラフである。
【図９ａ】本発明に従った代替の方法を用いて図１のディスプレイにおける半透過反射装置により表示される画像を示す図である。
【図９ｂ】本発明に従った代替の方法を用いて図１のディスプレイにおける半透過反射装置により表示される画像を示す図である。
【図１０】図１のディスプレイに対応するユーザインタフェースの模式図である。
【図１１】図１０のユーザインタフェースにおいて用いられるとき、半透過反射装置により表示される画像を示す図である。
【図１２】本発明の代替の実施形態において半透過反射装置として用いられることが可能である懸濁粒子装置の模式図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９ａ】
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【図９ｂ】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【国際調査報告】
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