(57)【要約】  全内部反射（ＴＩＲ）型画像ディスプレイは、低屈折率（＜１．５）媒体に界接された少なくとも１つの高屈折率（＞１．５）凸状突起を含む。光の全内部反射は、エバネッセント波領域への電気泳動移動性粒子の出入りにより、この界面でフラストレートされる。凸状突起のサイズ、形状及び配置、典型的にはレンズの形状は、界面でのＴＩＲ及び最終的にディスプレイの輝度に影響を及ぼす。輝度は、反射型ディスプレイの極めて重要な側面である。輝度の程度は、どのような用途にディスプレイが使用され得るか及び消費者によるその最終的な許容性を決定する。例えば、高輝度ディスプレイは、色を必要とする用途でカラーフィルターアレイの使用を可能にする。凸状突起の形状は、極座標系によって記述され得る。
2021521474.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ライトガイドと、フロントシートと、フロント電極と、複数の凸状突起とを有するフロントアセンブリであって、前記複数の凸状突起の各々は、それぞれのダーク瞳孔面積を有し、前記フロントアセンブリは、サイドエッジを形成する、フロントアセンブリと、
前記ライトガイドのエッジを通して光を発する光源と、
前記フロントアセンブリとのギャップを形成するバックアセンブリであって、バックプレーンとリア電極とを有するバックアセンブリと、
前記ギャップ内に配設された媒体であって、印加バイアスに応答して前記フロント電極又は前記リア電極の一方に移動可能な複数の電気泳動粒子を含む媒体と
を含む全内部反射（ＴＩＲ）画像ディスプレイであって、前記複数の凸状突起の少なくとも１つは、前記ダーク瞳孔面積を最小限にするように構成される、全内部反射（ＴＩＲ）画像ディスプレイ。
【請求項２】
前記複数の凸状突起は、重なる、請求項１に記載のディスプレイ。
【請求項３】
近接突起の対は、間隔（ｓ）よって分離され、ｓがｐの何分の一かであるような前記近接突起の対間の距離（ｐ）である、請求項１に記載のディスプレイ。
【請求項４】
少なくとも１つの凸状突起は、高さ（ｈ）及び幅（ｗ）によって画定され、前記高さ対前記幅の比は、約０．３〜０．７の範囲である、請求項１に記載のディスプレイ。
【請求項５】
少なくとも１つの凸状突起は、式：Ｙ（ｘ）＝０．１２３＊ｃｏｓｈ（３．１＊ｘ）−１．３７３によって画定される表面プロファイルを含む、請求項１に記載のディスプレイ。
【請求項６】
少なくとも１つの凸状突起は、式：Ｙ（ｘ）＝Ｙ０＋ａ２ｘ２＋ａ４ｘ４＋ａ６ｘ６＋ａ８ｘ８（式中、Ｙ０、ａ１、ａ４、ａ６及びａ８は、定数である）によって画定される表面プロファイルを含む、請求項１に記載のディスプレイ。
【請求項７】
少なくとも１つの凸状突起は、式
【数１】
2021521474.tif 000009
（式中、ａ１、ｋ、Ｃ、ａ４、ａ６及びａ８は、定数である）
によって画定される表面プロファイルを含む、請求項１に記載のディスプレイ。
【請求項８】
フロントシートと、フロント電極と、誘電体層とを有するフロントアセンブリであって、前記フロント電極は、前記フロントシートと前記誘電体層との間に介在し、前記フロントシートは、複数の凸状突起をさらに含み、前記複数の凸状突起の各々は、それぞれのダーク瞳孔面積を有する、フロントアセンブリと、
前記フロントアセンブリとのギャップを形成するバックアセンブリであって、バックプレーンとリア電極とを有し、前記リア電極は、前記誘電体層に対向して配置される、バックアセンブリと
を含む全内部反射（ＴＩＲ）画像ディスプレイであって、前記複数の凸状突起の少なくとも１つは、前記ダーク瞳孔面積を最小限にするように構成される、全内部反射（ＴＩＲ）画像ディスプレイ。
【請求項９】
前記ギャップ内に配設される、複数の電気泳動移動性粒子を有する低屈折率媒体をさらに含む、請求項８に記載のディスプレイ。
【請求項１０】
前記複数の凸状突起は、互いに対して対称又は非対称の一方で配置される、請求項８に記載のディスプレイ。
【請求項１１】
前記複数の凸状突起は、重なる、請求項８に記載のディスプレイ。
【請求項１２】
前記複数の凸状突起は、実質的に同一の形状を有する、請求項８に記載のディスプレイ。
【請求項１３】
前記複数の凸状突起は、異なる形状を有する、請求項８に記載のディスプレイ。
【請求項１４】
近接突起の対は、間隔（ｓ）によって分離され、ｓがｐの何分の一かであるような前記近接突起の対間の距離（ｐ）である、請求項８に記載のディスプレイ。
【請求項１５】
少なくとも１つの凸状突起は、高さ（ｈ）及び幅（ｗ）によって画定され、前記高さ対前記幅の比は、約０．３〜０．７の範囲である、請求項８に記載のディスプレイ。
【請求項１６】
少なくとも１つの凸状突起は、式：Ｙ（ｘ）＝０．１２３＊ｃｏｓｈ（３．１＊ｘ）−１．３７３によって画定される表面プロファイルを含む、請求項８に記載のディスプレイ。
【請求項１７】
少なくとも１つの凸状突起は、式：Ｙ（ｘ）＝Ｙ０＋ａ２ｘ２＋ａ４ｘ４＋ａ６ｘ６＋ａ８ｘ８（式中、Ｙ０、ａ１、ａ４、ａ６及びａ８は、定数である）によって画定される表面プロファイルを含む、請求項８に記載のディスプレイ。
【請求項１８】
少なくとも１つの凸状突起は、式
【数２】
2021521474.tif 000010
（式中、ａ１、ｋ、Ｃ、ａ４、ａ６及びａ８は、定数である）
によって画定される表面プロファイルを含む、請求項８に記載のディスプレイ。
【請求項１９】
全内部反射（ＴＩＲ）画像ディスプレイを形成する方法であって、
ライトガイドと、フロントシートと、フロント電極と、複数の凸状突起とを有するフロントアセンブリを形成することであって、前記複数の凸状突起の各々は、それぞれのダーク瞳孔面積を有し、前記フロントアセンブリは、サイドエッジを形成する、形成することと、
前記ライトガイドのエッジを通して光を発するように光源を配置することと、
前記フロントアセンブリとのギャップを形成するように前記フロントアセンブリにわたってバックアセンブリを配置することであって、前記バックアセンブリは、バックプレーンとリア電極とを有する、配置することと、
前記ギャップ内に媒体を配設することであって、前記媒体は、印加バイアスに応答して前記フロント電極又は前記リア電極の一方に移動可能な複数の電気泳動粒子を含む、配設することと
を含み、前記複数の凸状突起の少なくとも１つは、前記ダーク瞳孔面積を最小限にするように構成される、方法。
【請求項２０】
前記複数の凸状突起は、重なる、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
近接突起の対は、間隔（ｓ）によって分離され、ｓがｐの何分の一かであるような前記近接突起の対間の距離（ｐ）である、請求項１９に記載の方法。
【請求項２２】
少なくとも１つの凸状突起は、高さ（ｈ）及び幅（ｗ）によって画定され、前記高さ対前記幅の比は、約０．３〜０．７の範囲である、請求項１９に記載の方法。
【請求項２３】
少なくとも１つの凸状突起は、式：Ｙ（ｘ）＝０．１２３＊ｃｏｓｈ（３．１＊ｘ）−１．３７３によって画定される表面プロファイルを含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２４】
少なくとも１つの凸状突起は、式：Ｙ（ｘ）＝Ｙ０＋ａ２ｘ２＋ａ４ｘ４＋ａ６ｘ６＋ａ８ｘ８（式中、Ｙ０、ａ１、ａ４、ａ６及びａ８は、定数である）によって画定される表面プロファイルを含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２５】
少なくとも１つの凸状突起は、式
【数３】
2021521474.tif 000011
（式中、ａ１、ｋ、Ｃ、ａ４、ａ６及びａ８は、定数である）
によって画定される表面プロファイルを含む、請求項１９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、２０１８年４月１０日出願の米国仮特許出願第６２／６５５，２８１号明細書（その開示は、その全体が本明細書に組み込まれる）の出願日優先権を主張する。
【０００２】
本開示の実施形態は、概して、全内部反射（「ＴＩＲ」）型画像ディスプレイに関する。一実施形態では、本開示は、全内部反射型画像ディスプレイにおける凸状突起に関する。他の一実施形態では、本開示は、輝度を実質的に最大化するように構成された寸法を有して低屈折率媒体に界接された高屈折率凸状突起に関する。
【背景技術】
【０００３】
従来の全内部反射型ディスプレイは、特に、低屈折率流体に接触する透明高屈折率フロントシートを含む。フロントシート及び流体は、臨界角θＣにより特徴付けられ得る異なる屈折率を有し得る。臨界角は、透明フロントシート（屈折率η１を有する）の表面と、低屈折率流体（屈折率η３を有する）との間の界面を特徴付ける。θＣ未満の角度で界面に入射する光線は、界面を透過し得る。θＣ超の角度で界面に入射する光線は、界面でＴＩＲを起こし得る。ＴＩＲ界面では、小さい臨界角（例えば、約５０°未満）が好ましい。なぜなら、これにより、ＴＩＲが発生し得る広範囲の角度が得られるからである。好ましくは、できる限り小さい屈折率（η３）の流体媒体を有し、且つ好ましくは、できる限り大きい屈折率（η１）の材料で構成された透明フロントシートを有することが合理的であり得る。臨界角θＣは、以下の式（式１）：
【数１】
2021521474.tif 000003
により計算される。
【０００４】
従来のＴＩＲ型反射画像ディスプレイは、電気泳動移動性光吸収粒子をさらに含む。電気泳動移動性粒子は、２つの対向電極間のバイアスに応答して移動する。電圧バイアス源により粒子をフロントシートの表面に移動させると、それらは、ＴＩＲがフラストレートされ得るいわゆるエバネッセント波領域に入り得る。エバネッセント波領域の深さは、典型的には、約０．２５μｍであり得るが、入射光の波長並びにフロントシート及び媒体の屈折率によって変動し得る。入射光は、電気泳動移動性粒子により吸収され、目視者により観察されるダーク状態を生成し得る。かかる条件下では、ディスプレイ表面は、目視者への粒子の色の見えに依存してダーク、ブラック又は他の色に見え得る。粒子をエバネッセント波領域から移動させると（例えば、逆バイアスにより）、光は、ＴＩＲにより反射され得る。これにより、目視者により観測され得るホワイト状態又はブライト状態が生成される。ピクセル化電極アレイは、エバネッセント波領域への粒子の出入りを駆動して、ホワイト状態とダーク状態との組合せを形成するために使用され得る。これを用いて、目視者に対して画像を生成したり情報を伝えたりし得る。
【０００５】
従来のＴＩＲ型ディスプレイにおけるフロントシートは、典型的には、より低い屈折率の媒体及び電気泳動移動性粒子の方向を向く内側（すなわち目視者から離れる方向を向くフロントシートの表面）に複数のより高い屈折率の凸状構造体を含む。凸状構造体は、密に充填可能である。凸状構造体は、半球状に造形され得るが、他の形状も使用され得る。従来のＴＩＲ型ディスプレイ１００は、図１Ａに例示される。ディスプレイ１００は、外表面１０４を目視者１０６の方向に向けた透明フロントシート１０２を有して示される。複数１０８の凸状突起１１０の層と、リアサポートシート１１２と、複数１０８の個別凸状突起１１０の表面上の透明フロント電極１１４と、リア電極１１６とをさらに含むディスプレイ１００である。リア電極１１６は、パッシブマトリックス電極アレイ、薄膜トランジスター（ＴＦＴ）アレイ又はダイレクトドライブ電極アレイを含み得る。リア電極アレイは、各ピクセルをＴＦＴにより駆動し得るピクセルアレイで形成され得る。図１Ａは、突起１０８の表面とリアサポートシート１１２との間に形成されたキャビティー又はギャップ１２０内に配設された低屈折率流体１１８も示す。流体１１８は、複数の光吸収電気泳動移動性粒子１２２を含有する。ディスプレイ１００は、キャビティー１２０にわたってバイアスを生成可能な電圧バイアス源１２４をさらに含む。ディスプレイ１００は、フロント電極１１４上若しくはリア電極１１６上又はフロント電極上及びリア電極上の両方の１つ以上の誘電体層１２６、１２８と、カラーフィルター層１３０とをさらに含み得る。ディスプレイのフロント表面を覆うカラーフィルターアレイ（「ＣＦＡ」）層を追加することは、白黒反射型ディスプレイをパーシャル又はフルカラーディスプレイに変換する従来の方法である。
【０００６】
カラーフィルター層は、典型的には、１つ以上のサブピクセルカラーフィルターを含む。サブピクセルカラーフィルターは、レッド、グリーン、ブルー、ホワイト、ブラック、クリア、シアン、マゼンタ又はイエローの１つ以上の色を含み得る。サブピクセルカラーフィルターは、典型的には、２つ以上の色にグループ化され、繰返し可能なパターンでアレイ化される。繰返し可能なパターンは、例えば、ＲＧＢ（レッド−グリーン−ブルー）サブピクセル又はＲＧＢＷ（レッド−グリーン−ブルー−ホワイト）サブピクセルなどのピクセルを構成する。例示を目的として、図１Ａの先行技術ディスプレイ１００の一部分は、レッドサブピクセルカラーフィルター１３２と、グリーンサブピクセルカラーフィルター１３４と、ブルーサブピクセルカラーフィルター１３６とをさらに含むカラーフィルター層１３０を含む。他のサブピクセルカラーフィルターの組合せを使用することも可能である。
【０００７】
フロント電極１１４に向けてエバネッセント波領域中に粒子１２２を電気泳動により移動させると、それらは、ＴＩＲをフラストレートし得る。これは、点線１３８の右側に示され、粒子１２２により吸収される入射光線１４０及び１４２により例示される。ディスプレイのこの領域、例えばピクセル位置は、目視者１０６にダーク、カラー又はグレーの状態に見え得る。
【０００８】
フロントシート１０２から離れるようにエバネッセント波領域からリア電極１１６に向けて粒子を移動させると（点線１３８の左側に示される）、入射光線は、凸状突起アレイ１０８上の誘電体層１２６の表面と媒体１１８との界面で全内部反射され得る。これは、全内部反射されて、反射光線１４６として目視者１０６に向けてディスプレイから出る入射光線１４４により表される。ディスプレイピクセルは、目視者にホワイト、ブライト、カラー又はグレーに見え得る。
【０００９】
従来のＴＩＲ型ディスプレイ１００は、フロントシート１０２をリアシート１１２に部分的又は完全にブリッジする側壁１４８をさらに含み得る。側壁は、少なくとも１つの誘電体層１５０を含み得る。ディスプレイ１００は、指向性フロントライトシステム１５２をさらに含み得る。フロントライトシステム１５２は、光源１５４とウェーブガイド１５６とを含み得る。
【００１０】
図１Ｂは、エバネッセント波領域の近似位置を示すＴＩＲ型ディスプレイの一部分の断面図を概略的に例示する。図１Ｂの図１８０は、図１Ａの図１００の一部分の拡大図である。エバネッセント波領域は、誘電体層１２６と媒体１１８との界面に位置する。この位置は、図１８０に例示され、エバネッセント波領域１８２は、点線１８４と誘電体層１２６との間に位置する。エバネッセント波は、典型的には、突起層１０８の表面にコンフォーマルである。エバネッセント波領域の深さは、すでに述べたように約１ミクロンである。
【００１１】
図１Ｃは、透明フロントシートの断面図及び凸状突起の拡大図を概略的に例示する。フロントシート１０２は、個別半球状突起１１０の内向きアレイ１０８を含む。図１Ｃは、単一の半球状突起１１０の分解図１８６をさらに例示する。各半球状突起の中心において、光線が吸収され得、且つＴＩＲを起こさない円形領域があることは、周知である。これは、入射光線が半球の内向き表面と相互作用する角度の低減に起因する。この非反射領域は、ディスプレイの反射率を低減する、通常、いわゆるダーク瞳孔問題という問題を呈する。光線は、全内部反射されないおそれがあり、代わりにディスプレイを通り抜けるおそれがある。これは、ディスプレイの輝度を減少させる。半球状突起の形状を修正することでダーク瞳孔問題を減少させ得る。図１Ｃでは、例示的半球状突起１１０の高さは、ｈとして同定され、且つ幅は、ｗとして同定される。
【００１２】
図１Ｄは、凸状突起シートの俯瞰図を概略的に例示する。図１Ｄの図は、シート１０２のトップ表面１０４の平面図である。これは、図１Ａ〜Ｃで目視者１０６から見た図である。凸状突起１１０は、シート１０２の反対側の層１０８に配置され、例示的に密充填アレイに配置された半球を表す点線円として示される。凸状突起１１０の他の配置も可能であり得る。突起１１０は、非密充填の列で配置され得る。分解図１９０は、各半球状突起の幅（ｗ）をさらに例示する。
【００１３】
本開示のこれらの及び他の実施形態について、以下の例示的且つ非限定的な例示を参照して考察する。その際、同じ要素には同じように番号付けする。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１Ａ】従来のＴＩＲ型ディスプレイの一部分の断面図を概略的に例示する。
【図１Ｂ】エバネッセント波領域の近似位置を示す従来のＴＩＲ型ディスプレイの一部分の断面図を概略的に例示する。
【図１Ｃ】従来のＴＩＲ型ディスプレイの透明フロントシートの断面図及び凸状突起の拡大図を概略的に例示する。
【図１Ｄ】従来のＴＩＲ型ディスプレイの俯瞰図を概略的に例示する。
【図２Ａ】５−３０照明ジオメトリーシステムを概略的に例示する。
【図２Ｂ】５−３０照明ジオメトリーシステムでサンプルがどのように配向され得るかを例示する。
【図３】リング光照明ジオメトリーシステムを例示する。
【図４】先行技術の半球形状例を用いて極座標系を例示する。
【図５Ａ】距離対シータをプロットして半球の表面をグラフで例示する。
【図５Ｂ】接線角ファイ対シータをプロットして半球の表面をグラフで例示する。
【図６Ａ】距離対シータをプロットして半楕円の表面をグラフで例示する。
【図６Ｂ】接線角ファイ対シータをプロットして半楕円の表面をグラフで例示する。
【図７Ａ】距離対シータをプロットして円錐−球ハイブリッドの表面をグラフで例示する。
【図７Ｂ】接線角ファイ対シータをプロットして円錐−球ハイブリッドの表面をグラフで例示する。
【図８Ａ】距離対シータをプロットして双曲線余弦（ｃｏｓｈ）関数により記述された凸状突起の表面をグラフで例示する。
【図８Ｂ】接線角ファイ対シータをプロットして双曲線余弦（ｃｏｓｈ）関数により記述された凸状突起の表面をグラフで例示する。
【図９】凸状突起の表面を記述するために式３及び４中のｃｏｓｈ関数がどのように使用され得るかをグラフで例示する。
【図１０Ａ】ＴＩＲ型画像ディスプレイの凸状突起の断面図及び俯瞰図を概略的に例示する。
【図１０Ｂ】間隔によって分離されたＴＩＲ型画像ディスプレイの２つの凸状突起の断面図を概略的に例示する。
【図１０Ｃ】間隔を設けないＴＩＲ型画像ディスプレイの２つの凸状突起の断面図を概略的に例示する。
【図１０Ｄ】負の間隔を設けたＴＩＲ型画像ディスプレイの２つの凸状突起の断面図を概略的に例示する。
【図１０Ｅ】間隔によって分離されたＴＩＲ型画像ディスプレイの２つの凸状突起の正面図又は俯瞰図を概略的に例示する。
【図１１】ディスプレイを駆動するＴＦＴアレイの実施形態を概略的に例示する。
【図１２】本開示の実施形態を実現する例示的システムを概略的に例示する。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下の説明全体を通じて、より十分な理解を当業者に提供するために具体的な詳細を示す。しかしながら、本開示が不必要に曖昧にならないように、周知の要素は、示されても詳述されてもいないこともある。したがって、説明及び図面は、限定的でも排他的でもなく、例示的なものとみなすべきである。
【００１６】
半球状突起の中心は、光線が吸収され得る円形領域である。この領域内では、光線は、ＴＩＲを起こさない。これは、入射光線が半球の内向き表面と相互作用する角度の低減に起因する。この非反射領域は、ディスプレイの反射率を低減する、通常、ダーク瞳孔問題という問題を呈する。光線は、全内部反射されないおそれがあり、代わりにディスプレイを通り抜けてディスプレイの輝度を減少させるおそれがある。特定の本開示の実施形態によれば、半球状突起の形状を修正することにより、ダーク瞳孔問題を有利に減少できることが確認された。
【００１７】
例えば、突起は、半球状以外の形状を有し得るとともに、図１Ｃの分解図１８６及び図１Ｄの図１９０に例示されるように、少なくともその高さ（ｈ）及び幅（ｗ）により特徴付けられ得る。ＴＩＲ型画像ディスプレイにおける突起の高さ（ｈ）、幅（ｗ）及びアスペクト比（ｈ／ｗ）は、前記ディスプレイの反射率性を最適化するように慎重に制御され得る。高さ（ｈ）、幅（ｗ）及びアスペクト比（ｈ／ｗ）は、ディスプレイの用途に依存して制御及び最適化され得る。凸状突起の形状も極座標系を用いてプロットされ得る。
【００１８】
視覚的外観に影響を及ぼし得る構造体の形状に関連する以下の４つの主要因子が存在する。（１）ダーク瞳孔により占有される構造体の観測断面の全面積に対する分率（すなわちダーク瞳孔面積対全面積の比）により決定される全反射光量。この分率は、全照明条件下の表面の全体反射率に影響を及ぼし得る。（２）構造体により達成される半再帰反射度。これも多くの照明条件下の表面の全体反射率に影響を及ぼし得る。（３）反射光の拡散度。これは、ディスプレイの「紙様」外観に影響を及ぼし得る。（４）異なる目視角における反射率並びに目視角及び照明の関数としての反射率の変化挙動。これも「紙様」外観に影響を及ぼし得る（広範にわたる目視角及び目視角の変化に伴う滑らかな漸進的変化が望ましいことがあり得る）。例えば、突起を形成する材料の吸収係数及び屈折率の値など、視覚的外観に影響を及ぼし得る他の因子が存在する。加えて、アレイ中の突起の充填率又はフィルファクターも視覚的外観に影響を及ぼし得る。以上に列挙された４つの因子は、突起の形状によって特に影響を受け得る主要因子である。
【００１９】
凸状突起アレイの視覚的外観は、本開示の実施形態に係るいくつかの方法を用いて評価可能である。例示的な一方法は、特定の照明及び目視条件下の反射率を定量する性能指数又は数値表現を使用する。評価の好ましい照明条件及び好ましい性能指数は、反射型ディスプレイデバイスの意図される用途に依存し得る。いわゆる５−３０照明ジオメトリーとして記述可能な第１の例示的な好ましい照明条件は、候補ディスプレイサンプルが拡散アニュラー又はリング光源により照明されることを規定し、リングの外側エッジは、約３０°の半角を画定し、リングの内側エッジは、約５°の半角を画定する。
【００２０】
図２Ａは、本開示の一実施形態に係る５−３０照明ジオメトリーシステムを概略的に例示する。図２Ａの５−３０照明システム２００は、内側エッジ２０４と、外側エッジ２０６と、中心非照明コア２０８とを有するアニュラーリング光源２０２を含む。リング光２０２は、サンプル２１０からある距離に分離される。サンプル２１０は、点線２１２により表されるようにコア２０８の表面に垂直に配置される。アニュラー光源の中心非照明コア２０８は、２つの目的を果たし得る。第１に、それは、照明源を不当にブロックすることなく、輝度計又は分光測光計などの光度測定装置の配置を可能にし得る。第２に、ディスプレイサンプル２１０の表面法線がアニュラー照明源２０２の中心軸２１２にアライメントされるようにディスプレイサンプルを配向させたとき、反射率測定への直接フロント表面反射又はグレアの実質的寄与を防止可能である。ディスプレイサンプル２１０は、光源２０２の下に配置され、ディスプレイサンプルの表面法線が拡散アニュラー光源の中心から外れるように配向又はチルトされ得る。ディスプレイの表面法線は、一平面内で第１の角度α（図示せず）及び第２の垂直平面内で角度β（図示せず）外れ得る。角度α及びβは、チルト角として記述可能である。
【００２１】
図２Ｂは、５−３０照明ジオメトリーシステムでサンプルがどのように配向され得るかを例示する。サンプル２１０は、ｘ方向又はｙ方向にチルトされ得る。ｘ軸及びｙ軸は、図２Ｂに概略的に示される。実線矢印２１４、２１６は、ディスプレイサンプル２１０の表面法線を表す。実線矢印２１４、２１６は、入射光線の反射経路を表し得る。ディスプレイサンプル２１０の表面法線２１４がｘ方向にチルトされると、中心軸２１２に対して角度αが形成され、制御され得る。ディスプレイサンプル２１０の表面法線２１６がｙ方向にチルトされると、中心軸２１２に対して角度βが形成され、制御され得る。α角及びβ角は、図２Ｂに記される。図２Ａに例示される配向は、α＝β＝０°であるときである。
【００２２】
いわゆるリング光照明ジオメトリーとして記述可能な第２の好ましい照明条件は、候補ディスプレイサンプルが可変照明角を有するリング光により照明されることを規定する。図３は、本開示の一実施形態に係るリング光照明ジオメトリーシステムを例示する。リング光照明ジオメトリーシステム３００は、内側エッジ３０４と、外側エッジ３０６と、中心非照明コア３０８と、リング光３０２の表面に垂直な中心軸３１０とを有するリング光３０２を含む。サンプル３１２は、中心軸３１０に垂直な表面を有するリング光３０２の真下に位置し得る。リング光３０２は、拡散アニュラー又はリング照明源であり、リング光３０２の外側エッジ３０６により画定される半角及びリング３０２の内側エッジ３０４により画定される半角は、光源の半径を調整することにより又は試験下でサンプル３１２に対して垂直上方若しくは下方に光源を平行移動することにより、変動可能である。これは、「可変距離」と記され、図３に両矢印により表される。リング光３０２とディスプレイサンプル３１２との間で中心軸３１０に沿って距離が変動すると、中心軸３１０と外側エッジ３０６との間の角度も変動する。これは、図３に可変角と記される。範囲の下端では、リング光３０２の外側エッジ３０６は、約４°の半角を画定する。範囲の上端では、リング光３０２の外側エッジ３０６は、約５０°の半角を画定する。リング光３０２の中心非照明部分３０８は、２つの目的を果たし得る。第１に、それは、照明源３０２を不当にブロックすることなく、輝度計又は分光測光計などの光度測定装置の配置を可能にし得る。第２に、それは、反射率測定へのサンプル３１２からの直接フロント表面反射又はグレアの実質的寄与を防止可能である。この場合にも、ディスプレイサンプル３１２は、光源３０２の下に配置され、ディスプレイサンプル３１２の表面法線がリング光照明源３０２の中心から外れるように配向又はチルトされる。ディスプレイの表面法線は、図２Ｂに例示されたものに類似して、一平面内で第１の角度α及び第２の垂直平面内で第２の角度β外れ得る。角度α及びβは、チルト角として記述可能である。
【００２３】
候補ディスプレイサンプルの視覚的外観は、固定した目視方向又は測定方向に対してディスプレイサンプルのさまざまなα及びβチルト角にわたり、特定の照明ジオメトリー下、例えば５−３０又はリング光ジオメトリー下でサンプルの反射率を決定することにより評価可能である。反射率の決定は、輝度計などの光度測定機器を用いた物理サンプルの直接測定であり得る。反射率は、レイトレースシミュレーション又は差分時間領域電磁エネルギー計算を用いたコンピューターモデリングプログラムによる反射率計算でもあり得る。
【００２４】
凸状突起の形状の影響を受ける４つの主要因子（ＴＩＲにより反射される全光量、半再帰反射度、拡散度及び目視角応答）により視覚的外観を適切に記述する単一の値を計算するために、以上に記載の反射率測定を使用する性能指数を定義可能である。この性能指数は、構造体の形状を最適化して全体性能を最適化するために使用可能であり、好ましい性能指数は、反射型ディスプレイデバイスの意図される使用に依存し得る。性能指数は、ディスプレイデバイスが使用される特定の用途の予想照明条件下での所望の視覚的性能を考慮に入れるように選択されるべきである。例として、好ましい一性能指数は、０°〜４５°の範囲の以下のチルト角（α，β）：（０°，０°）、（０°，５°）、（０°，１０°）、（０°，１５°）、（０°，２０°）、（０°，２５°）、（０°，３０°）、（０°，３５°）、（０°，４０°）、（０°，４５°）、（５°，０°）、（１０°，０°）、（１５°，０°）、（２０°，０°）、（２５°，０°）、（３０°，０°）、（３５°，０°）、（４０°，０°）及び（４５°，０°）で測定又は計算される１９の個別反射率値の平均値であり得る。この性能指数計算は、４つの主要な視覚的外観因子を考慮に入れた単一の値を生成する。凸状突起の形状は、この値を最大化することにより最良の視覚的性能を生成するように最適化可能である。この性能指数例は、４つの主要な視覚的外観因子がほぼ同様に重要であり得る紙様反射型ディスプレイを記述するのに好適である。主要な視覚的外観因子の相対的重要性が異なり得る特定の視覚的性能特性を必要とする反射型ディスプレイ用途では、代替的な性能指数を選択し得る。
【００２５】
凸状突起の形状は、ディスプレイの視覚的外観に直接影響を及ぼし得る。形状は、極座標を用いて記述可能である。図４は、先行技術の半球形状例を用いて極座標系を例示する。半球４０２における垂線（点線４０４により表される垂線）からの角度は、θと記され、半球の外表面に沿ってθが０°から９０°までスイープするとき、形状は、ｒ（構造体のトップ中央と半球表面との間の距離）及びφ（接線位置に丸４０６が付けられた表面での接線角）により定義される。
【００２６】
図５〜８は、半球、半楕円、凸状／線状ハイブリッド及びｃｏｓｈ構造体を含むいくつかの形状例の極座標プロットを示す。各例に対して、全体サイズは問題ではなく、形状のみが問題となるため、ｒは、１に規格化される。
【００２７】
極座標系により形状を記述する本方法は、特にφがθの関数としてどのように変動するかにより、さまざまなタイプの形状の分類を容易にし得る。特に、これらのプロットの性質が、これらの形状を有する凸状突起を組み込んだディスプレイサンプルの視覚的外観の初期近似を可能にする場合、かかる分類は、役立ち得る。
【００２８】
図５Ａは、距離対シータをプロットして半球の表面をグラフで例示する。半球５００の形状は、プロットのインセットに示される。半球では、距離ｒは、０°〜９０°の角度θに対して常に同一である。
【００２９】
図５Ｂは、接線角ファイ対シータをプロットして半球の表面をグラフで例示する。半球５００の形状は、プロットのインセットに示される。半球５００では、φは、０°〜９０°のθと常に等しい。
【００３０】
図６Ａは、距離対シータをプロットして半楕円の表面をグラフで例示する。半楕円６００の形状は、プロットのインセットに示される。半楕円では、距離ｒは、０°〜９０°の角度θに対して滑らかに減少する。
【００３１】
図６Ｂは、接線角ファイ対シータをプロットして半楕円の表面をグラフで例示する。半楕円６００の形状は、プロットのインセットに示される。半楕円６００では、φは、０°〜９０°のθに対して滑らかに増加する。
【００３２】
図７Ａは、距離対シータをプロットして円錐−球ハイブリッドの表面をグラフで例示する。円錐−球ハイブリッド７００の形状は、プロットのインセットに示される。円錐−球ハイブリッドでは、距離ｒは、０°〜９０°の角度θに対して変動する。
【００３３】
図７Ｂは、接線角ファイ対シータをプロットして円錐−球ハイブリッドの表面をグラフで例示する。円錐−球ハイブリッド７００の形状は、プロットのインセットに示される。円錐−球ハイブリッド７００では、φは、凸状部分では０°〜約４５°のθに対して線形増加し、次いで線状セクションでは遷移後９０°まで一定を維持する。
【００３４】
図８Ａは、距離対シータをプロットして双曲線余弦（ｃｏｓｈ）関数により記述される凸状突起の表面をグラフで例示する。ｃｏｓｈ構造体８００の形状は、プロットのインセットに示される。ｃｏｓｈ構造体では、距離ｒは、０°〜９０°の角度θに対して変動する。
【００３５】
図８Ｂは、接線角ファイ対シータをプロットして双曲線余弦（ｃｏｓｈ）関数により記述される凸状突起の表面をグラフで例示する。ｃｏｓｈ構造体８００の形状は、プロットのインセットに示される。ｃｏｓｈ構造体８００では、φは、０°〜約３０°のθに対してほぼ線形増加し、次いで、φは、θが９０°に等しいときの約７５°まで徐々に且つ連続的に増加する。
【００３６】
θの関数として変動するφの変動は、主要な視覚的外観因子の第１因子（ＴＩＲを起こす全入射光量）の初期近似として使用可能である。入射光がＴＩＲを起こすために、入射角は、本明細書の以上に記載され以下の式（２）：
【数２】
2021521474.tif 000004
に例示されるように、構造体の屈折率値（η１）とリア材料の屈折率値（ｎ３）との比により決定される臨界角を超えなければならない。
【００３７】
この条件は、φ対θプロットに直接結び付く。法線入射で構造体に衝突する入射光の場合、いずれの形状でも、入射角は、（９０°−φ）であろう。これは、いずれの形状でも第１の反射でＴＩＲ条件を満たし得るθ角範囲を決定可能であることを意味する。このθ角範囲は、ＴＩＲを起こす光量を決定するために全面積に対する分率に変換可能である。
【００３８】
φ対θプロットと、他の３つの主要な視覚的外観因子（半再帰反射度、拡散度及び目視角応答）との間の関係は、よりわずかである。半再帰反射度では、ほぼ光源に向けて光を戻すために１８０°の方向変換を行わなければならず、これを達成するには最低２回の反射が必要である。φ対θプロットに変動が存在しない場合、約１８０°の方向変換を達成可能な光線経路が少なくなるため、より大きい変動を有するφ対θプロットの形状は、より大きい半再帰反射度を生じる可能性が高くなり得る。拡散度では、拡散外観は、反射光の角度のいくらかの変動が存在する場合に達成される。これは、ほぼ同一の入射角で構造体に入る光線が進む経路のいくらかの変動を必要とする。特定の形状でφ対θプロットの変動が存在しない場合、ＴＩＲを起こす光線が進む経路の変動はないであろう。φ対θプロットの変動が存在する場合、反射光のある程度の拡散が存在するであろう。拡散の量は、特定の形状の詳細に依存するであろう。最後に、目視角範囲では、最良性能を得るために、反射率は、広範にわたる目視角に対して高く維持しなければならず、且つ目視角の変動は、滑らかにすべきである。異なる目視角で性能を評価するために、同一のφ対θプロットを用いるが、適切に調整された入射角で同一の一般的アプローチを採用可能である。凸状突起の特定の形状に対するφ対θプロットは、ディスプレイの視覚的外観を定量するのに十分ではなく、定量には物理サンプルの光度測定及び／又はコンピューターモデリングが必要とされる。しかしながら、φ対θプロットは、性能の初期推定に役立ち得る。
【００３９】
他の実施形態では、凸状突起の表面プロファイルは、以下の形式の式（３）：
Ｙ（ｘ）＝Ａｃｏｓｈ（ｗ＊ｘ）＋Ｙ０  式（３）
により記述可能である。
【００４０】
式（３）中、Ａは、幅対高さ比を調整することにより突起の全体形状をスケーリングするように調整可能な定数パラメーターである。幅対高さの割当て量を調整すると、凸状突起が狭くなったり広くなったりする。パラメーターｗも、Ａに類似したスケーリング係数であるが、ｗがｃｏｓｈ関数内にあるため、方式が異なる。パラメーターｘは、凸状突起のベースの幅である。かかる一例では、表面プロファイルは、以下の式（４）：
Ｙ（ｘ）＝０．１２３＊ｃｏｓｈ（３．１＊ｘ）−１．３７３  式（４）
により記述可能である。
【００４１】
この例では、得られる突起のベースの半径は、１の値を有すると考えられる。突起の全体サイズは、寸法を適切にスケーリングすることにより調整可能である。
【００４２】
図９は、凸状突起の表面を記述するために式３のｃｏｓｈ関数をどのように使用し得るかをグラフで例示する。グラフ９００は、パラメーターＡ、ｗ、ｘ及びＹ０を用いて、凸状突起の表面をグラフで示し得ることを例示するプロットをどのように計算し得るかを例示する。プロット９１０は、式４のＡ＝０．１２３、Ｙ０＝−１．３７３、ｗ＝３．１及びｘ＝１の値から得られる。プロット９２０は、式４のＡ＝０．１２３、Ｙ０＝−１．３７３、ｗ＝６．２及びｘ＝０．５の値から得られる。
【００４３】
他の一実施形態では、凸状突起の表面プロファイルは、式（５）：
Ｙ（ｘ）＝Ｙ０＋ａ２ｘ２＋ａ４ｘ４＋ａ６ｘ６＋ａ８ｘ８  式（５）
の形式の式により記述可能である。
【００４４】
かかる一例では、表面プロファイルは、式（６）：
Ｙ（ｘ）＝６０＊ｘ２＋４．７×１０５＊ｘ４＋１．５×１０９＊ｘ６＋２．６×１０１２＊ｘ８  式（６）
により記述可能である。
【００４５】
突起の全体サイズは、寸法を適切にスケーリングすることにより調整可能である。
【００４６】
他の一実施形態では、凸状突起の表面プロファイルは、式（７）：
【数３】
2021521474.tif 000005
の形式の式により記述可能である。
【００４７】
かかる一例では、表面プロファイルは、式（７）（式中、パラメーターＣ、ｋ、ａ２、ａ４、ａ６及びａ８は、定数である）により記述可能である。例示的な一実施形態では、パラメーターは、以下の通り：Ｃ＝１５０、ｋ＝−０．６、ａ２＝−８．０、ａ４＝２×１０５、ａ６＝１×１０６及びＹ０＝−０．０１２６である。突起の全体サイズは、パラメーターの１つ以上を適切にスケーリングすることにより調整可能である。
【００４８】
他の実施形態では、凸状突起の形状は、楕円として記述可能である。他の実施形態では、凸状突起の形状は、２つの形状の組合せ又はハイブリッドとして記述可能である。かかる一例では、形状は、滑らかな球状キャップを有する円錐状突起として記述可能である。この形状は、円錐−球ハイブリッドとして記述可能である。かかるハイブリッド形状では、２つの形状間の領域で滑らかな遷移を有することが一般に好ましい。ハイブリッド形状を記述するφ対θ極座標プロットに不連続性が存在しなければ、十分に滑らかな遷移であることは明らかである。いくつかの実施形態では、ＴＩＲ型画像ディスプレイにおける少なくとも１つの凸状突起は、約０．１〜５の範囲のアスペクト比（高さ／重量）を含む。図１０Ａは、ＴＩＲ型画像ディスプレイの凸状突起の断面図及び俯瞰図を概略的に例示する。単一の凸状突起の断面図は、図１０Ａの左側の図に例示され、且つ俯瞰図又は正面図は、右側の図に例示される。突起１０００は、ＴＩＲ型画像ディスプレイにおける複数の突起の１つ（例えば、図１Ａ〜Ｂの突起１１０）であり得る。突起は、図１Ａ〜Ｂに例示されるように接触状態の媒体１１２の屈折率を超える屈折率を有し得る。光は、突起と媒体との界面で全内部反射され得る。光線は、突起と、より低い屈折率の媒体との界面で電気泳動移動性粒子により吸収され得る。突起１０００は、高さ（ｈ）１０１０、幅（ｗ）１０２０及びアスペクト比（ｈ／ｗ）により特徴付けられ得る。高さ１０１０及び幅１０２０は、図１０Ａに両矢印により表される。アスペクト比は、突起の高さ（ｈ）１０１０を突起の幅（ｗ）１０２０で除算することにより決定され得る。高さ１０１０は、図１０Ａに例示されるように、同一の又は異なる材料のシートに接着され得る突起のベースから突起のトップまで測定され得る。突起の幅１０２０は、同一の又は異なる材料のシートに接着され得るベースの最も広い寸法で測定され得る。突起１０００は、図１０Ａでは対称に例示されているとはいえ、他の実施形態では、突起は、非対称であり得ることを知るべきである。
【００４９】
突起１０００は、ＴＩＲ型画像ディスプレイにおいていずれかの形状若しくはサイズ又は形状とサイズとの混合であり得る。突起１０００は、対称又は非対称であり得る。突起１０００は、長半球若しくは六角形状又はそれらの組合せであり得る。他の実施形態では、凸状突起は、シート１０００に埋め込まれたマイクロビーズであり得る。マイクロビーズの幅及び高さは、本明細書に記載の凸状突起と同様に測定され得る。
【００５０】
例示的実施形態では、ＴＩＲ型画像ディスプレイにおける突起１０００は、少なくとも約０．１ミクロンの幅（ｗ）１０２０を有し得る。突起１０００は、少なくとも約２ミクロンの幅を有し得る。いくつかの実施形態では、突起１０００は、約０．１〜５０００ミクロンの範囲の幅を有し得る。他の実施形態では、突起１０００は、約０．１〜５００ミクロンの範囲の幅を有し得る。さらに他の実施形態では、突起１０００は、約０．１〜１００ミクロンの範囲の幅を有し得る。さらに他の実施形態では、突起１０００は、約０．１〜４０ミクロンの範囲の幅を有し得る。さらに他の実施形態では、突起１０００は、約０．１〜２０ミクロンの範囲の幅を有し得る。
【００５１】
例示的実施形態では、突起１０００は、少なくとも約０．１ミクロンの高さ９１０を有し得る。いくつかの実施形態では、突起１０００は、約０．１〜５０００ミクロンの範囲の高さを有し得る。他の実施形態では、突起１０００は、約０．１〜５００ミクロンの範囲の高さを有し得る。さらに他の実施形態では、突起１０００は、約０．１〜１００ミクロンの範囲の高さを有し得る。さらに他の実施形態では、突起１０００は、約０．１〜４０ミクロンの範囲の高さを有し得る。さらに他の実施形態では、突起１０００は、約０．１〜２０ミクロンの範囲の高さを有し得る。
【００５２】
例示的実施形態では、図１０Ａの突起１０００は、少なくとも約０．１のアスペクト比（ｈ／ｗ）を有し得る。いくつかの実施形態では、突起１０００は、約０．１〜１０の範囲のアスペクト比を有し得る。他の実施形態では、突起１０００は、約０．１〜５の範囲のアスペクト比（ｈ／ｗ）を有し得る。例示的実施形態では、突起１０００は、約０．５〜２の範囲のアスペクト比を有し得る。例示的実施形態では、突起１０００は、約０．３〜０．７のアスペクト比を有する形状を含み得る。
【００５３】
図１Ａに例示されるＴＩＲ型画像ディスプレイは、ある距離又は間隔によって分離された第２の凸状突起に近接する少なくとも１つの凸状突起を含み得る。図１０Ｂは、間隔よって分離されたＴＩＲ型画像ディスプレイの２つの凸状突起の断面図を概略的に例示する。図１０Ｂに示される実施形態では、第１の突起１０００は、第２の突起１０３０に近接し、且つほぼ同一の寸法の高さ及び幅を有する。他の実施形態では、ＴＩＲ型画像ディスプレイにおける近接突起は、異なる寸法の高さ及び幅を有し得る。いくつかの実施形態では、近接突起間の間隔１０４０は、約０．００１ミクロン超であり得る。他の実施形態では、間隔は、約０．００１〜１０ミクロンの範囲であり得る。さらに他の実施形態では、間隔は、約０．００１〜２ミクロンの範囲であり得る。例示的実施形態では、ＴＩＲ型画像ディスプレイにおける２つの近接突起間の間隔は、約０．１〜２ミクロンの範囲であり得る。間隔は、ピッチ１０４２によっても記述され得る。ピッチ１０４２は、近接凸状突起間のピークツーピーク距離である。類似のサイズの凸状突起では、ピッチ１０４２は、凸状突起の幅と間隔距離との和である。そのため、近接凸状突起が接触し間隔が存在しないとき、ピッチは、凸状突起の直径に等しい。いくつかの実施形態では、ピッチ１０４２は、アレイ内の突起のサイズの変動に伴って突起ごとに変動し得る。
【００５４】
他の実施形態では、間隔距離１０４０は、凸状突起の幅の何分の一か、例えば比ｓ／ｗであり得る。比ｓ／ｗは、少なくとも約０．００１超であり得る。いくつかの実施形態では、比ｓ／ｗは、少なくとも約０．０１超であり得る。いくつかの実施形態では、比ｓ／ｗは、少なくとも約０．１超であり得る。いくつかの実施形態では、比ｓ／ｗは、約０．０１〜０．１の範囲であり得る。他の実施形態では、比ｓ／ｗは、約０．０１〜０．５の範囲であり得る。
【００５５】
図１Ａに例示されるＴＩＲ型画像ディスプレイは、突起間の距離又は間隔を設けずに第２の凸状突起に近接する少なくとも１つの凸状突起を含み得る。図１０Ｃは、間隔を設けないＴＩＲ型画像ディスプレイの２つの凸状突起の断面図を概略的に例示する。いくつかの実施形態では、ＴＩＲ型画像ディスプレイにおける第１の凸状突起１０００及び第２の凸状突起１０３０は、間隔を設けずにベースで接触され得る。
【００５６】
図１Ａに例示されるＴＩＲ型画像ディスプレイは、突起間に負の距離又は間隔を有して第２の凸状突起に近接する少なくとも１つの凸状突起を含み得る。図１０Ｄは、負の間隔を設けたＴＩＲ型画像ディスプレイの２つの凸状突起の断面図を概略的に例示する。負の間隔（ｎｓ）は、近接突起間に重なりが存在するときに生じ得る。図１０Ｄの突起１０００／１０３０は、重なりを有し、一点鎖線１０６０は、図１０Ｂに例示されるように突起が接触しなかった場合又は図１０Ｃに例示されるようにベースで接触する場合の突起の輪郭を示す。いくつかの実施形態では、ＴＩＲ型画像ディスプレイにおける２つの近接凸状突起間の負の間隔は、約０．００１ミクロン超であり得る。他の実施形態では、負の間隔は、約０．００１〜１０ミクロンの範囲であり得る。さらに他の実施形態では、負の間隔は、約０．００１〜２ミクロンの範囲であり得る。例示的実施形態では、ＴＩＲ型画像ディスプレイにおける２つの近接突起間の負の間隔は、約０．１〜５ミクロンの範囲であり得る。
【００５７】
他の実施形態では、負の間隔距離１０５０は、凸状突起の幅の何分の一か、例えば比ｎｓ／ｗであり得る。比ｎｓ／ｗは、少なくとも約０．００１以上であり得る。いくつかの実施形態では、比ｎｓ／ｗは、少なくとも約０．０１以上であり得る。いくつかの実施形態では、比ｎｓ／ｗは、少なくとも約０．１以上であり得る。いくつかの実施形態では、比ｎｓ／ｗは、約０．０１〜０．１の範囲であり得る。他の実施形態では、比ｎｓ／ｗは、約０．０１〜０．５の範囲であり得る。
【００５８】
ＴＩＲ型画像ディスプレイにおける近接突起の高さ、幅及び間隔距離の寸法は、ディスプレイが付され得る用途及び照明条件により決定され得ることを知るべきである。寸法は、重視される用途の目視条件に対してディスプレイ輝度が最適化され得るようにチューニングされ得る。
【００５９】
図１０Ｅは、間隔よって分離されたＴＩＲ型画像ディスプレイの２つの凸状突起の正面図又は俯瞰図を概略的に例示する。図１０Ｅは、凸状突起の異なる観点から、それらが互いにピッチ及び間隔によりどのように配置されるかを例示する。点１０７０は、各突起の近似ピークである一方、ピッチ１０４２は、ピークツーピーク距離である。間隔１０４０も凸状突起のベース間距離として図１０Ｅに例示される。
【００６０】
例示的実施形態では、突起１０００、１０３０は、高屈折率ポリマーを含み得る。突起１０００、１０３０の屈折率は、約１．４超であり得る。いくつかの実施形態では、凸状突起１０００、１０３０は、半球の形状で存在し得る。突起１０００、１０３０は、いずれかの形状若しくはサイズ又は形状とサイズとの混合であり得る。突起１０００、１０３０は、長半球若しくは六角形状又はそれらの組合せであり得る。他の実施形態では、凸状突起は、シート１０００、１０３０に埋め込まれたマイクロビーズであり得る。突起１０００、１０３０は、約１．５以上の屈折率を有し得る。例示的実施形態では、突起１０００、１０３０は、約１．５〜１．９の屈折率を有し得る。特定の実施形態では、突起は、約１．５〜２．２の範囲の屈折率を有する材料を含み得る。特定の他の実施形態では、高屈折率突起は、約１．６〜約１．９の屈折率を有する材料であり得る。突起１０００、１０３０は、実質的に剛性の高屈折率材料で構成され得る。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を含み得る。金属酸化物は、ＳｉＯ２、ＺｒＯ２、ＺｎＯ２、ＺｎＯ又はＴｉＯ２の１つ以上を含み得る。いくつかの実施形態では、突起は、ベースでファセットを形成し、トップの滑らかな半球又は円形の形状に変形し得る。他の実施形態では、突起１０００、１０３０は、一平面内では半球状又は円形状であり得るとともに、他の平面内では長尺状であり得る。
【００６１】
例示的実施形態では、ＴＩＲ型画像ディスプレイにおける凸状突起１０００、１０３０の少なくとも１つは、マイクロレプリケーション、マイクロサーモフォーミング、マイクロインジェクションモールディング又はマクロエンボシングの１つ以上により形成され得る。例示的実施形態では、凸状突起１０００、１０３０の少なくとも１つは、３Ｍ（Ｍａｐｌｅｗｏｏｄ，ＭＮ，ＵＳＡ）マイクロレプリケーション技術により形成され得る。例示的実施形態では、凸状突起１０００、１０３０の少なくとも１つは、サーモプラスチックナノインプリントリソグラフィー、フォトナノインプリントリソグラフィー、レジストフリーダイレクトサーマルナノインプリントリソグラフィー、ローラーナノインプリンティング、ウルトラファーストナノインプリントリソグラフィー、レーザーアシストダイレクトインプリントリソグラフィー又はエレクトロケミカルナノインプリンティングの１つ以上のプロセスにより形成され得る。例示的実施形態では、凸状突起１０００、１０３０の少なくとも１つは、マイクロリソグラフィー、電子ビームリソグラフィー、干渉リソグラフィー、Ｘ線リソグラフィー、極紫外リソグラフィー、磁気リソグラフィー又は走査プローブリソグラフィーの１つ以上により形成され得る。
【００６２】
本明細書に記載のＴＩＲ型ディスプレイの実施形態のいずれかは、カラーフィルターアレイ層を含み得る。カラーフィルター層は、レッド、グリーン、ブルー、ホワイト、クリア、シアン、マゼンタ又はイエローフイルターの１つ以上を含み得る。例示的実施形態では、カラーフィルター層は、フレキシブル又はコンフォーマブルの１つ以上であり得る。例示的実施形態では、少なくとも１つ以上の凸状突起は、カラーフィルターにアライメント又は位置合せされ得る。
【００６３】
本明細書に記載のＴＩＲ型画像ディスプレイの実施形態のいずれかは、ＴＦＴアレイをさらに含み得る。図１１は、ディスプレイを駆動するＴＦＴアレイの実施形態を概略的に例示する。ＴＦＴアレイは、従来のＬＣＤディスプレイの駆動に使用されるアレイに類似している。電気泳動移動性粒子の移動は、図１１のＴＦＴアレイの実施形態１１００により制御され得る。例示的実施形態では、ＴＦＴアレイ１１００は、トップ電極層として使用され得る。他の実施形態では、ＴＦＴアレイ１１００は、ボトム電極層として使用され得る。ＴＦＴアレイ１１００は、本明細書に記載のディスプレイの実施形態を駆動するピクセルアレイ１００２を含み得る。単一のピクセル１１０２は、図１１の点線ボックスにより強調される。ピクセル１１０２は、図１１に例示されるように行１１０４及び列１１０６で配置され得るが、他の配置も可能であり得る。例示的実施形態では、各ピクセル１１０２は、単一のＴＦＴ  １１０８を含み得る。アレイの実施形態１１００では、各ＴＦＴ  １１０８は、各ピクセル１１０２の左上に位置決めされ得る。他の実施形態では、ＴＦＴ  １１０８は、各ピクセル１１０２内の他の位置に配置され得る。各ピクセル１１０２は、ディスプレイの各ピクセルをアドレスする伝導層１１１０をさらに含み得る。層１１１０は、ＩＴＯ、アルミニウム、銅、金、Ｂａｙｔｒｏｎ（商標）若しくは伝導性ナノ粒子、銀ワイヤー、金属ナノワイヤー、グラフェン、ナノチューブ又は他の伝導性炭素同素体或いはポリマーに分散されたこれらの材料の組合せを含み得る。ＴＦＴアレイの実施形態１１００は、列１１１２及び行１１１４ワイヤーをさらに含み得る。列ワイヤー１１１２及び行ワイヤー１１１４は、金属、例えばアルミニウム、銅、金又は他の導電性金属を含み得る。列１１１２及び行１１１４ワイヤーは、ＩＴＯを含み得る。列１１１２及び行１１１４ワイヤーは、ＴＦＴ１１０８に接続され得る。ピクセル１１０２は、行及び列でアドレスされ得る。ＴＦＴ１１０８は、アモルファスシリコン又は多結晶シリコンを用いて形成され得る。ＴＦＴ１１０８のためのシリコン層は、プラズマ増強化学気相堆積（ＰＥＣＶＤ）を用いて堆積され得る。例示的実施形態では、各ピクセルは、カラーフィルター層中の単一のカラーフィルターに実質的にアライメントされ得る。列１１１２及び行１１１４ワイヤーは、ディスプレイを駆動するために集積回路及び駆動電子部品にさらに接続され得る。
【００６４】
本明細書に記載のディスプレイの実施形態のいずれかは、ディフューザー層を含み得る。ディフューザー層は、入射光若しくは反射光を和らげたり又はグレアを低減したりするために使用され得る。ディフューザー層は、フレキシブルポリマーを含み得る。ディフューザー層は、フレキシブルポリマーマトリックス中に粉砕ガラスを含み得る。ディフューザーは、マイクロ構造化又はテクスチャー化ポリマーを含み得る。ディフューザー層は、３Ｍ（商標）アンチスパークル又はアンチグレアフィルムを含み得る。ディフューザー層は、３Ｍ（商標）ＧＬＲ３２０フィルム（Ｍａｐｌｅｗｏｏｄ，ＭＮ）又はＡＧＦ６２００フィルムを含み得る。ディフューザー層は、本明細書に記載のディスプレイの実施形態における１つ以上の各種の位置に位置し得る。
【００６５】
本明細書に記載のディスプレイの実施形態のいずれかは、少なくとも１つの光学クリア接着剤（ＯＣＡ）層をさらに含み得る。ＯＣＡ層は、フレキシブル又はコンフォーマブルであり得る。ＯＣＡは、ディスプレイ層を接着一体化して層を光結合するために使用され得る。本明細書に記載のディスプレイの実施形態のいずれかは、３Ｍ（商標）光学クリア接着剤の３Ｍ（商標）８２１１、３Ｍ（商標）８２１２、３Ｍ（商標）８２１３、３Ｍ（商標）８２１４、３Ｍ（商標）８２１５、３Ｍ（商標）ＯＣＡ  ８１４６−Ｘ、３Ｍ（商標）ＯＣＡ  ８１７Ｘ、３Ｍ（商標）ＯＣＡ  ８２１Ｘ、３Ｍ（商標）ＯＣＡ  ９４８３、３Ｍ（商標）ＯＣＡ  ８２６ＸＮ又は３Ｍ（商標）ＯＣＡ  ８１４８−Ｘ、３Ｍ（商標）ＣＥＦ０５ＸＸ、３Ｍ（商標）ＣＥＦ０６ＸＸＮ、３Ｍ（商標）ＣＥＦ１９ＸＸ、３Ｍ（商標）ＣＥＦ２８ＸＸ、３Ｍ（商標）ＣＥＦ２９ＸＸ、３Ｍ（商標）ＣＥＦ３０ＸＸ、３Ｍ（商標）ＣＥＦ３１、３Ｍ（商標）ＣＥＦ７１ＸＸ、Ｌｉｎｔｅｃ  ＭＯ−Ｔ０２０ＲＷ、Ｌｉｎｔｅｃ  ＭＯ−３０１５ＵＶシリーズ、Ｌｉｎｔｅｃ  ＭＯ−Ｔ０１５、Ｌｉｎｔｅｃ  ＭＯ−３０１４ＵＶ２＋、Ｌｉｎｔｅｃ  ＭＯ−３０１５ＵＶの１つ以上でさらに構成された光学クリア接着剤層を含み得る。
【００６６】
本明細書に記載のディスプレイの実施形態のいずれかは、少なくとも１つの任意の誘電体層をさらに含み得る。１つ以上の任意の誘電体層は、本明細書に記載のディスプレイの実施形態のいずれかで一方又は両方の層を保護するために使用され得る。いくつかの実施形態では、誘電体層は、異なる組成物を含み得る。誘電体層は、実質的に均一、連続且つ実質的に表面欠陥フリーであり得る。誘電体層は、少なくとも約５ｎｍ以上の厚さであり得る。いくつかの実施形態では、誘電体層の厚さは、約５〜３００ｎｍであり得る。他の実施形態では、誘電体層の厚さは、約５〜２００ｎｍであり得る。さらに他の実施形態では、誘電体層の厚さは、約５〜１００ｎｍであり得る。誘電体層は、それぞれ少なくとも約３０ｎｍの厚さを有し得る。例示的実施形態では、厚さは、約３０〜２００ｎｍであり得る。他の実施形態では、パリレンは、約２０ｎｍの厚さを有し得る。誘電体層は、少なくとも１つのピンホールを含み得る。誘電体層は、コンフォーマルコーティングを画定し得るとともに、ピンホールフリーであり得るか又は最小限のピンホールを有し得る。誘電体層は、構造化層でもあり得る。誘電体層は、湿分又はガスの進入を防止するバリヤー層としても作用し得る。誘電体層は、高い又は低い誘電定数を有し得る。誘電体層は、約１〜１５の範囲の誘電定数を有し得る。誘電体化合物は、有機又は無機のタイプであり得る。最も多く見受けられる無機誘電体材料は、集積チップで通常使用されるＳｉＯ２である。誘電体層は、ＳｉＮであり得る。誘電体層は、Ａｌ２Ｏ３であり得る。誘電体層は、セラミックであり得る。有機誘電体材料は、典型的には、ポリマー、例えばポリイミド、フルオロポリマー、ポリノルボルネン及び極性基の欠如した炭化水素系ポリマーである。誘電体層は、ポリマー又はポリマーの組合せであり得る。誘電体層は、ポリマーと、金属酸化物と、セラミックとの組合せであり得る。例示的実施形態では、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み得る。他の無機若しくは有機の誘電体材料又はそれらの組合せも誘電体層に使用され得る。誘電体層の１つ以上は、ＣＶＤ被覆又はスパッター被覆され得る。誘電体層の１つ以上は、溶液被覆ポリマー、気相堆積誘電体又はスパッター堆積誘電体であり得る。
【００６７】
本明細書に記載のディスプレイの実施形態のいずれかは、伝導クロスオーバーをさらに含み得る。伝導クロスオーバーは、フロント電極層と、ＴＦＴなどのリア電極層上のトレースとに結合され得る。これは、ドライバー集積回路（ＩＣ）によるフロント電極の電圧制御を可能にし得る。例示的実施形態では、伝導クロスオーバーは、フレキシブル又はコンフォーマブルな導電性接着剤を含み得る。
【００６８】
本開示のディスプレイの実施形態では、少なくとも１つのエッジシールを利用し得る。エッジシールは、ディスプレイへの湿分、空気又は他の環境汚染物の進入を防止し得る。エッジシールは、熱的に、化学的に若しくは放射線により又はそれらの組合せにより硬化された材料であり得る。エッジシールは、エポキシ、シリコーン、ポリイソブチレン、アクリレート又は他のポリマー系材料の１つ以上を含み得る。いくつかの実施形態では、エッジシールは、金属化箔を含み得る。いくつかの実施形態では、エッジシーラントは、ＳｉＯ２又はＡｌ２Ｏ３などの充填剤を含み得る。他の実施形態では、エッジシールは、硬化後、フレキシブル又はコンフォーマブルであり得る。さらに他の実施形態では、エッジシールは、湿分、酸素及び他のガスに対してバリヤーとしても作用し得る。少なくとも１つのエッジシールは、積水化学工業（大阪、日本）ＳＵＲ−１３７、協立化学産業（東京、日本）７２３Ｋ、長瀬産業（東京、日本）ＸＮＲ５５７０又は長瀬産業ＸＮＲ５５８８ＬＶの１つ以上を含み得る。
【００６９】
本開示のディスプレイの実施形態では、少なくとも１つの側壁（クロス壁又は仕切り壁とも呼ばれ得る）を利用し得る。例示的実施形態では、側壁は、ディスプレイの実施形態の特定の領域内、例えばフロント電極とリア電極との間の均一ギャップ距離を実質的に維持し得る。側壁は、ディスプレイへの湿分及び酸素の進入の防止を助長するようにバリヤーとしても作用し得る。側壁は、液晶、エレクトロウェッティング溶液又は他の材料を含む光変調層内に位置し得る。側壁は、ポリマー、金属若しくはガラス又はそれらの組合せを含み得る。側壁は、いずれかのサイズ又は形状であり得る。側壁は、丸形断面を有し得る。ＣＩＤ−３７００ＰＣＴ側壁又はクロス壁は、例えば、矩形、三角形、五角形、六角形又はそれらの組合せの形状でウェル又はコンパートメントを生成するように構成され得る。側壁は、高分子材料を含み得るとともに、フォトリソグラフィー、エンボシング又はモールディングをはじめとする１つ以上の従来の技術によりパターン化され得る。例示的実施形態では、側壁は、フレキシブル又はコンフォーマルポリマーで構成され得る。いくつかの実施形態では、側壁は、着色され得るとともに、染料又は顔料の１つ以上を含み得る。
【００７０】
いくつかの実施形態では、本明細書に記載のディスプレイの実施形態のいずれかは、約１〜５０μｍの範囲の高さの少なくとも１つの部分壁又は完全壁を含み得る。他の実施形態では、壁の高さは、約２〜３０μｍの範囲であり得る。さらに他の実施形態では、壁の高さは、約５〜２５μｍの範囲であり得る。例示的実施形態では、壁の高さは、約１０〜２５μｍの範囲であり得る。
【００７１】
いくつかの実施形態では、本明細書に記載のディスプレイの実施形態のいずれかは、約１〜３０μｍの範囲の幅の少なくとも１つの部分壁又は完全壁を含み得る。他の実施形態では、壁の幅は、約１〜２０μｍの範囲であり得る。さらに他の実施形態では、壁の幅は、約２〜１５μｍの範囲であり得る。例示的実施形態では、壁の幅は、約４〜１０μｍの範囲であり得る。
【００７２】
いくつかの実施形態では、壁高／壁幅のアスペクト比は、約１〜２５の範囲である。他の実施形態では、壁高／壁幅のアスペクト比は、約１〜１５の範囲である。さらに他の実施形態では、壁高／壁幅のアスペクト比は、約１〜５の範囲である。例示的実施形態では、壁高／壁幅のアスペクト比は、約１〜２の範囲である。
【００７３】
本明細書に記載のディスプレイの実施形態のいずれかは、リジッド又はフレキシブル指向性フロントライトシステムをさらに含み得る。指向性フロントライトシステムは、目視者の方向を向く外表面を含み得る。フロントライトシステムは、ライトガイドのエッジを通して光を発する光源を含み得る。光源は、発光ダイオード（ＬＥＤ）、冷陰極蛍光ランプ（ＣＣＦＬ）又は表面実装技術（ＳＭＴ）白熱ランプの１つ以上を含み得る。例示的実施形態では、光源は、前記ダイオードの出力発光を集光角度範囲でライトガイドのエッジに集束させる屈折又は反射光学エレメントから出力光が発生するＬＥＤを規定し得る。いくつかの実施形態では、光源は、ライトガイドに光結合され得る。例示的実施形態では、指向性フロントライトシステムは、フレキシブル又はコンフォーマブルであり得る。
【００７４】
ライトガイドは、ガラス又はポリマーの１つ以上を含み得る。ライトガイドは、フレキシブル又はコンフォーマブルポリマーの１つ以上を含み得る。ライトガイドは、１層超を含み得る。ライトガイドは、互いに平行する１つ以上の隣接ライトガイド層を含み得る。ライトガイドは、透明ボトム表面を形成する少なくとも第１のライトガイド層を含み得る。ライトガイドは、透明トップ表面又は外表面を形成する第２の層を含み得る。ライトガイドは、中心透明コアを形成する第３の層を含み得る。ライトガイドの層の屈折率は、少なくとも０．０５異なり得る。複数の層は、光結合され得る。例示的実施形態では、ライトガイドは、光抽出器エレメントアレイを含み得る。光抽出器エレメントは、光散乱粒子、分散ポリマー粒子、チルトプリズムファセット、パラレルプリズムグルーブ、曲線プリズムグルーブ、カーブ円柱表面、円錐状陥凹、球状陥凹又は非球状陥凹の１つ以上を含み得る。光抽出器エレメントは、非ランベルト狭角分布で凸状突起と低屈折率媒体との半再帰反射界面に向かって実質的に垂直な方向に光を再方向付けるように配置され得る。ライトガイドは、拡散光学ヘイズを含み得る。ライトガイドは、エアポケットを含み得る。いくつかの実施形態のライトガイドシステムは、従来のＬＣＤディスプレイ又はＦＬＥｘ  Ｌｉｇｈｔｉｎｇ（Ｃｈｉｃａｇｏ，ＩＬ）製のＦＬＥｘフロントライトパネルで使用されるライトガイドシステムを含み得る。ライトガイドは、Ｎａｎｏｃｏｍｐ  Ｏｙ，Ｌｔｄ．（Ｌｅｈｍｏ，Ｆｉｎｌａｎｄ）製の超薄フレキシブルライトガイドフィルムを含み得る。
【００７５】
いくつかの実施形態では、多孔性反射層は、本開示のディスプレイの実施形態との組合せで使用され得る。多孔性反射層は、フロント電極層とリア電極層との間に介在し得る。他の実施形態では、リア電極は、多孔質電極層の表面上に位置し得る。
【００７６】
本発明に対する各種の制御機構は、ソフトウェア及び／又はファームウェアで完全又は部分的に実現され得る。このソフトウェア及び／又はファームウェアは、非一時コンピューター可読記憶媒体内又はその上に含まれる命令の形態をとり得る。次いで、それらの命令は、本明細書に記載の操作の実施を可能にする１つ以上のプロセッサーにより読み取られて実行され得る。命令は、いずれかの好適な形態、例えば、限定されるものではないが、ソースコード、コンパイルコード、インタープリターコード、実行可能コード、スタティックコード、ダイナミックコードなどで存在し得る。かかるコンピューター可読媒体は、１つ以上のコンピューターにより読み取り可能な形態で情報を記憶するためのいずれかのタンジブル非一時媒体、例えば、限定されるものではないが、リードオンリーメモリー（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリー（ＲＡＭ）、磁気ディスク記憶装置媒体、光学記憶媒体、フラッシュメモリーなどを含み得る。
【００７７】
いくつかの実施形態では、命令を含有するタンジブル機械可読非一時記憶媒体は、本開示のディスプレイの実施形態との組合せで使用され得る。他の実施形態では、タンジブル機械可読非一時記憶媒体は、１つ以上のプロセッサーとの組合せでさらに使用され得る。
【００７８】
図１２は、本開示の一実施形態に係るディスプレイを制御するための例示的システムを示す。図１２では、ディスプレイ１２００は、プロセッサー１２３０とメモリー１２２０とを有するコントローラー１２４０により制御される。他の制御機構及び／又はデバイスは、本開示の原理から逸脱することなくコントローラー１２４０に含まれ得る。コントローラー１２４０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との組合せを規定し得る。例えば、コントローラー１２４０は、命令によりプログラムされたプロセッサーを規定し得る（例えば、ファームウェア）。プロセッサー１２３０は、実プロセッサー又は仮想プロセッサーであり得る。同様に、メモリー１２２０は、実メモリー（すなわちハードウェア）又は仮想メモリー（すなわちソフトウェア）であり得る。
【００７９】
メモリー１２２０は、ディスプレイ１００を駆動するためにプロセッサー１２３０により実行される命令を記憶し得る。命令は、ディスプレイ１００を操作するように構成され得る。一実施形態では、命令は、電源１２５０を通して、ディスプレイ１００に関連する電極をバイアスすることを含み得る。バイアス時、電極は、フロント透明シートの内向き表面で複数の突起の表面に近接する領域に向けて又はそれから離れるように電気泳動粒子の移動を引き起こすことにより、フロント透明シートの内向き表面で受け取った光を吸収又は反射し得る。電極を適切にバイアスすることにより、電気泳動移動性粒子（例えば、図１Ａの粒子１２２）を制御し得る。高屈折率突起と低屈折率媒体との界面で入射光を吸収すると、ダーク状態又は着色状態が生成される。電極を適切にバイアスすることにより、入射光を反射又は吸収するために高屈折率突起と低屈折率媒体との界面から離れるように電気泳動移動性粒子（例えば、図１Ａの粒子１２２）を移動させ得る。入射光を反射すると、明状態が生成される。
【００８０】
本明細書に記載の例示的ディスプレイの実施形態では、それらは、モノのインターネット（ＩｏＴ）デバイスに使用され得る。ＩｏＴデバイスは、１つ以上のＩｏＴハブ又はクライアントデバイスとのローカル無線又は有線通信リンクを確立するためにローカル無線又は有線通信インターフェースを含み得る。ＩｏＴデバイスは、ローカル無線又は有線通信リンクを用いたインターネットを介するＩｏＴサービスとの安全な通信チャネルをさらに含み得る。本明細書に記載のディスプレイデバイスの１つ以上を含むＩｏＴデバイスは、センサーをさらに含み得る。センサーは、温度、湿度、光、音、運動、振動、近接、ガス又は熱のセンサーの１つ以上を含み得る。本明細書に記載のディスプレイデバイスの１つ以上を含むＩｏＴデバイスは、冷蔵庫、冷凍庫、テレビ（ＴＶ）、クローズキャプションＴＶ（ＣＣＴＶ）、ステレオシステム、暖房、換気、空調（ＨＶＡＣ）システム、真空ロボット、空気清浄器、照明システム、洗濯機、乾燥機、オーブン、火災報知機、ホームセキュリティーシステム、プール機材、除湿器又は食器洗浄機などの家庭用機器にインターフェースされ得る。本明細書に記載のディスプレイデバイスの１つ以上を含むＩｏＴデバイスは、心臓モニタリング、糖尿病モニタリング、温度モニタリング、バイオチップトランスポンダー又はペドメーターなどの健康モニタリングシステムにインターフェースされ得る。本明細書に記載のディスプレイデバイスの１つ以上を含むＩｏＴデバイスは、自動車、オートバイ、自転車、スクーター、海上船舶、バス又は航空機などに見られる輸送モニタリングシステムにインターフェースされ得る。
【００８１】
本明細書に記載の例示的ディスプレイの実施形態では、それらは、ＩｏＴ及び非ＩｏＴ用途、例えば、限定されるものではないが、電子ブックリーダー、ポータブルコンピューター、タブレットコンピューター、セルラー電話、スマートカード、標識、時計、ウェアラブル、軍用ディスプレイ用途、自動車用ディスプレイ、自動車用ナンバープレート、棚ラベル、フラッシュドライブ及びディスプレイを含む屋外掲示板又は屋外標識に使用され得る。ディスプレイは、バッテリー、太陽電池、風、発電機、コンセント、ＡＣ電力、ＤＣ電力又は他の手段の１つ以上により電力供給され得る。
【００８２】
限定されるものではないが、以下の例示的実施形態は、特定の本開示の実施形態に係るさまざまな実装形態をさらに例示するために提供される。
【実施例】
【００８３】
実施例１は、ライトガイドと、フロントシートと、フロント電極と、複数の凸状突起とを有するフロントアセンブリであって、複数の凸状突起の各々は、それぞれのダーク瞳孔面積を有し、フロントアセンブリは、サイドエッジを形成する、フロントアセンブリと、ライトガイドのエッジを通して光を発する光源と、フロントアセンブリとのギャップを形成するバックアセンブリであって、バックプレーンとリア電極とを有するバックアセンブリと、ギャップ内に配設された媒体であって、印加バイアスに応答してフロント電極又はリア電極の一方に移動可能な複数の電気泳動粒子を含む媒体とを含む全内部反射（ＴＩＲ）画像ディスプレイであって、複数の凸状突起の少なくとも１つは、ダーク瞳孔面積を最小限にするように構成される、全内部反射（ＴＩＲ）画像ディスプレイに関する。
【００８４】
実施例２は、複数の凸状突起が重なる、実施例１のディスプレイに関する。
【００８５】
実施例３は、近接突起の対が間隔（ｓ）よって分離され、ｓがｐの何分の一かであるような近接突起の対間の距離（ｐ）である、実施例１のディスプレイに関する。
【００８６】
実施例４は、少なくとも１つの凸状突起が高さ（ｈ）及び幅（ｗ）によって画定され、高さ対幅の比が約０．３〜０．７の範囲である、実施例１のディスプレイに関する。
【００８７】
実施例５は、少なくとも１つの凸状突起が、式：Ｙ（ｘ）＝０．１２３＊ｃｏｓｈ（３．１＊ｘ）−１．３７３によって画定される表面プロファイルを含む、実施例１のディスプレイに関する。
【００８８】
実施例６は、少なくとも１つの凸状突起が、式：Ｙ（ｘ）＝Ｙ０＋ａ２ｘ２＋ａ４ｘ４＋ａ６ｘ６＋ａ８ｘ８（式中、Ｙ０、ａ１、ａ４、ａ６及びａ８は、定数である）によって画定される表面プロファイルを含む、実施例１のディスプレイに関する。
【００８９】
実施例７は、少なくとも１つの凸状突起が、式
【数４】
2021521474.tif 000006
（式中、ａ１、ｋ、Ｃ、ａ４、ａ６及びａ８は、定数である）
によって画定される表面プロファイルを含む、実施例１のディスプレイに関する。
【００９０】
実施例８は、フロントシートと、フロント電極と、誘電体層とを有するフロントアセンブリであって、フロント電極は、フロントシートと誘電体層との間に介在し、フロントシートは、複数の凸状突起をさらに含み、複数の凸状突起の各々は、それぞれのダーク瞳孔面積を有する、フロントアセンブリと、フロントアセンブリとのギャップを形成するバックアセンブリであって、バックプレーンとリア電極とを有し、リア電極は、誘電体層に対向して配置される、バックアセンブリとを含む全内部反射（ＴＩＲ）画像ディスプレイであって、複数の凸状突起の少なくとも１つは、ダーク瞳孔面積を最小限にするように構成される、全内部反射（ＴＩＲ）画像ディスプレイに関する。
【００９１】
実施例９は、ギャップ内に配設される、複数の電気泳動移動性粒子を有する低屈折率媒体をさらに含む、実施例８のディスプレイに関する。
【００９２】
実施例１０は、複数の凸状突起が互いに対して対称又は非対称の一方で配置される、実施例８のディスプレイに関する。
【００９３】
実施例１１は、複数の凸状突起が重なる、実施例８のディスプレイに関する。
【００９４】
実施例１２は、複数の凸状突起が実質的に同一の形状を有する、実施例８のディスプレイに関する。
【００９５】
実施例１３は、複数の凸状突起が異なる形状を有する、実施例８のディスプレイに関する。
【００９６】
実施例１４は、近接突起の対が間隔（ｓ）よって分離され、ｓがｐの何分の一かであるような近接突起の対間の距離（ｐ）である、実施例８のディスプレイに関する。
【００９７】
実施例１５は、少なくとも１つの凸状突起が高さ（ｈ）及び幅（ｗ）によって画定され、高さ対幅の比が約０．３〜０．７の範囲である、実施例８のディスプレイに関する。
【００９８】
実施例１６は、少なくとも１つの凸状突起が、式：Ｙ（ｘ）＝０．１２３＊ｃｏｓｈ（３．１＊ｘ）−１．３７３によって画定される表面プロファイルを含む、実施例８のディスプレイに関する。
【００９９】
実施例１７は、少なくとも１つの凸状突起が、式：Ｙ（ｘ）＝Ｙ０＋ａ２ｘ２＋ａ４ｘ４＋ａ６ｘ６＋ａ８ｘ８（式中、Ｙ０、ａ１、ａ４、ａ６及びａ８は、定数である）によって画定される表面プロファイルを含む、実施例８のディスプレイに関する。
【０１００】
実施例１８は、少なくとも１つの凸状突起が、式
【数５】
2021521474.tif 000007
（式中、ａ１、ｋ、Ｃ、ａ４、ａ６及びａ８は、定数である）
によって画定される表面プロファイルを含む、実施例８のディスプレイに関する。
【０１０１】
実施例１９は、全内部反射（ＴＩＲ）画像ディスプレイを形成する方法であって、ライトガイドと、フロントシートと、フロント電極と、複数の凸状突起とを有するフロントアセンブリを形成することであって、複数の凸状突起の各々は、それぞれのダーク瞳孔面積を有し、フロントアセンブリは、サイドエッジを形成する、形成することと、ライトガイドのエッジを通して光を発するように光源を配置することと、フロントアセンブリとのギャップを形成するようにフロントアセンブリにわたってバックアセンブリを配置することであって、バックアセンブリは、バックプレーンとリア電極とを有する、配置することと、ギャップ内に媒体を配設することであって、媒体は、印加バイアスに応答してフロント電極又はリア電極の一方に移動可能な複数の電気泳動粒子を含む、配設することとを含み、複数の凸状突起の少なくとも１つは、ダーク瞳孔面積を最小限にするように構成される、方法に関する。
【０１０２】
実施例２０は、複数の凸状突起が重なる、実施例１９の方法に関する。
【０１０３】
実施例２１は、近接突起の対が間隔（ｓ）よって分離され、ｓがｐの何分の一かであるような近接突起の対間の距離（ｐ）である、実施例１９の方法に関する。
【０１０４】
実施例２２は、少なくとも１つの凸状突起が高さ（ｈ）及び幅（ｗ）によって画定され、高さ対幅の比が約０．３〜０．７の範囲である、実施例１９の方法に関する。
【０１０５】
実施例２３は、少なくとも１つの凸状突起が、式：Ｙ（ｘ）＝０．１２３＊ｃｏｓｈ（３．１＊ｘ）−１．３７３によって画定される表面プロファイルを含む、実施例１９の方法に関する。
【０１０６】
実施例２４は、少なくとも１つの凸状突起が、式：Ｙ（ｘ）＝Ｙ０＋ａ２ｘ２＋ａ４ｘ４＋ａ６ｘ６＋ａ８ｘ８（式中、Ｙ０、ａ１、ａ４、ａ６及びａ８は、定数である）によって画定される表面プロファイルを含む、実施例１９の方法に関する。
【０１０７】
実施例２５は、少なくとも１つの凸状突起が、式
【数６】
2021521474.tif 000008
（式中、ａ１、ｋ、Ｃ、ａ４、ａ６及びａ８は、定数である）
によって画定される表面プロファイルを含む、実施例１９の方法に関する。
【０１０８】
本発明の範囲から逸脱することなく、以上に記載の本発明の好ましい実施形態に対する多くの変更形態及び修正形態がなされる得ることは、画像ディスプレイの技術分野の当業者に明らかであろう。したがって、以上の説明は、例示的なものであり、限定的なものではないと解釈されるべきである。
【図１Ａ】
2021521474.tif 000012
【図１Ｂ】
2021521474.tif 000013
【図１Ｃ】
2021521474.tif 000014
【図１Ｄ】
2021521474.tif 000015
【図２Ａ】
2021521474.tif 000016
【図２Ｂ】
2021521474.tif 000017
【図３】
2021521474.tif 000018
【図４】
2021521474.tif 000019
【図５Ａ】
2021521474.tif 000020
【図５Ｂ】
2021521474.tif 000021
【図６Ａ】
2021521474.tif 000022
【図６Ｂ】
2021521474.tif 000023
【図７Ａ】
2021521474.tif 000024
【図７Ｂ】
2021521474.tif 000025
【図８Ａ】
2021521474.tif 000026
【図８Ｂ】
2021521474.tif 000027
【図９】
2021521474.tif 000028
【図１０Ａ】
2021521474.tif 000029
【図１０Ｂ】
2021521474.tif 000030
【図１０Ｃ】
2021521474.tif 000031
【図１０Ｄ】
2021521474.tif 000032
【図１０Ｅ】
2021521474.tif 000033
【図１１】
2021521474.tif 000034
【図１２】
2021521474.tif 000035
【国際調査報告】
2021521474.tif 000036