(57)【要約】  従来の反射型液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）は、輝度が低く、金属グレイのような外観を示す。従来の放射型ＬＣＤは、高輝度条件では見るのが困難であり、背面光に起因して相当な電力を使用する。開示された実施形態は、全反射（ＴＩＲ）ベースの高利得レフレクタと組み合わされた液晶層を備えた新規の反射−放射型ハイブリッドディスプレイに関する。高利得レフレクタは、入射光の偏光を実質的に保持する光を反射する凸状突出部から構成される半再帰反射シートを含むことができる。ディスプレイは更に、スペクトルノッチ付き吸収カラーフィルタと狭帯域発光源とを備える。特定の実施形態では、スペクトルノッチ付き吸収カラーフィルタは、狭帯域発光源に整合させることができる。本明細書で説明するディスプレイの実施形態は、ハイブリッドディスプレイを例示し、前方又は後方照明システムを使用して、低照明及び高輝度条件で効率的に動作することができる。本明細書で説明するディスプレイの実施形態はまた、マイクロカプセル化電気泳動ディスプレイ及び電気湿潤ディスプレイなどの他の反射型ディスプレイ技術で使用することができる。【選択図】図２Ａ
2021502614.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶ディスプレイピクセルであって、
第１の偏光状態及び第２の偏光状態を有する第１の光線を受け取り、前記第１の光線から前記第１の偏光状態を実質的に除去して、第１の波長偏光光線を形成するように構成された第１の偏光子と、
前記第１の波長偏光光線を受け取るように構成された光学カラーフィルタであって、前記カラーフィルタを通って前記第１の波長偏光光線の第１の光学周波数の実質的な伝送を可能にして第１のフィルタ処理された光線を形成するように構成された光学カラーフィルタと、
液晶層と、
間に界面を形成するように第１の媒体及び第２の媒体を配置した高利得レフレクタであって、前記第１のフィルタ処理された光線が、臨界角（θｃ）よりも大きな角度で前記界面に入射したときに、前記界面は前記第１のフィルタ処理された光線を内部全反射するように構成された高利得レフレクタと、
前記高利得レフレクタに第２の光線を放出する光源と、
を備える、液晶ディスプレイピクセル。
【請求項２】
前記光源及び前記光学カラーフィルタが、スペクトル的に整合している、請求項１に記載の液晶ディスプレイピクセル。
【請求項３】
前記光源が、第２の帯域幅を有する第２の光線を提供し、前記光学カラーフィルタが、前記第２の帯域幅の外にある光を実質的にフィルタ処理しながら、前記第２の帯域幅の光を実質的に通過させるように構成される、請求項１に記載の液晶ディスプレイピクセル。
【請求項４】
前記光学カラーフィルタが、ノッチ付きフィルタを備え、該ノッチ付きフィルタが、赤色、緑色又は青色波長のうちの１つに整合する１又は２以上の周波数帯の実質的な伝送を可能にするよう構成される、請求項１に記載の液晶ディスプレイピクセル。
【請求項５】
前記第１の光線の第２の偏光状態を実質的に除去するよう構成された第２の偏光子を更に備える、請求項１に記載の液晶ディスプレイピクセル。
【請求項６】
前記第１のフィルタ処理された光線が、臨界角（θｃ）よりも小さい角度で前記界面に入射したときに、前記高利得レフレクタは、前記第１のフィルタ処理された光線が通過できるように構成される、請求項１に記載の液晶ディスプレイピクセル。
【請求項７】
前記光源から前記第２の光線を受け取り、受け取った前記第２の光線を前記高利得レフレクタに伝送する光ガイド層を更に備える、請求項１に記載の液晶ディスプレイピクセル。
【請求項８】
前記光ガイド層を間に配置するように位置付けられる、後方光偏光層及び後方レフレクタ層を更に備える、請求項７に記載の液晶ディスプレイピクセル。
【請求項９】
前記前方又は後方レフレクタのうちの少なくとも１つが、スペクトルノッチ付きレフレクタを備える、請求項８に記載の液晶ディスプレイピクセル。
【請求項１０】
前記第１の光線が、周囲光を含み且つ第１の帯域幅を有する、請求項１に記載の液晶ディスプレイピクセル。
【請求項１１】
液晶ディスプレイであって、
複数の周囲光線を受け取る第１の偏光子であって、前記複数の周囲光線が第１の偏光状態と第２の偏光状態とを有し、前記第１の偏光子は、前記複数の周囲光線から前記第１の偏光状態を実質的に除去して、複数の偏光周囲光線を形成するよう構成された、前記第１の偏光子と、
第１の光学帯域通過を有し、前記複数の偏光周囲光線の第１の部分を受け取ってスペクトルフィルタ処理して第１のフィルタ処理光線を提供するよう構成された第１の光学フィルタと、
第２の帯域通過を有し、前記複数の偏光周囲光線の第２の部分を受け取ってスペクトルフィルタ処理して第２のフィルタ処理光線を提供するよう構成された第２の光学フィルタと、
前記第１のフィルタ処理光線及び前記第２のフィルタ処理光線を受け取る液晶層と、
間に界面を形成するように第１の媒体及び第２の媒体を配置した高利得レフレクタであって、前記第１の光学帯の光線が、臨界角（θｃ）よりも大きな角度で前記界面に入射したときに、前記界面は前記第１のフィルタ処理光線及び第２のフィルタ処理光線のうちの一方を内部全反射するように構成された高利得レフレクタと、
第１のスペクトル帯の光を放出する第１の光源と、
第２のスペクトル帯の光を放出する第２の光源と、
を備える、液晶ディスプレイ。
【請求項１２】
前記第１の光源及び前記第１の光学カラーフィルタがスペクトル的に整合しており、前記第２の光源及び前記第２の光学フィルタがスペクトル的に整合している、請求項１１に記載の液晶ディスプレイ。
【請求項１３】
前記第１の光学カラーフィルタが、スペクトルノッチ付きカラーフィルタを備え、該スペクトルノッチ付きカラーフィルタが、赤色、緑色又は青色波長のうちの１つに整合する１又は２以上の周波数帯の実質的な伝送を可能にするよう構成される、請求項１１に記載の液晶ディスプレイ。
【請求項１４】
前記複数の周囲光線の前記第２の偏光状態を実質的に除去する第２の偏光子を更に備える、請求項１１に記載の液晶ディスプレイ。
【請求項１５】
前記第１のフィルタ処理光線が、臨界角（θｃ）よりも小さな角度で前記界面に入射したときに、前記高利得レフレクタは、前記第１のフィルタ処理光線及び第２のフィルタ処理光線が通過できるように構成される、請求項１１に記載の液晶ディスプレイ。
【請求項１６】
前記第１の光源から入射光線を受け取り、前記入射光線を前記高利得レフレクタに伝送する光ガイド層を更に備える、請求項１１に記載の液晶ディスプレイ。
【請求項１７】
前記光ガイド層を間に配置するように位置付けられる、前方レフレクタ及び後方レフレクタを更に備える、請求項１６に記載の液晶ディスプレイ。
【請求項１８】
前記前方レフレクタ及び前記後方レフレクタの少なくとも１つが、スペクトルノッチ付きレフレクタを備える、請求項１７に記載の液晶ディスプレイ。
【請求項１９】
スペクトル的に整合した光線を表示する方法であって、
光学偏光子にて入射する周囲光線から第１の偏光状態を実質的に除去して、周囲偏光光線を形成するステップと、
スペクトル帯通過を有する光学フィルタにて前記周囲偏光光線を受け取ってスペクトルフィルタ処理して、フィルタ処理した周囲光線を提供するステップと、
界面を＼高利得レフレクタにて前記フィルタ処理した周囲光線を受け取るステップと、
前記周囲光線が、臨界角（θｃ）よりも大きな角度で前記界面に入射したときに、受け取った前記フィルタ処理した周囲光線を内部全反射するステップと、
前記フィルタ処理した周囲光線が、前記臨界角（θｃ）よりも小さな角度で前記界面に入射したときに、前記フィルタ処理した周囲光線を前記高利得レフレクタに通過させるステップと、
光源から放出された光線を受け取るステップと、
を含む、方法。
【請求項２０】
前記放出された光線が、前記光学フィルタのスペクトル帯域幅と実質的に類似したスペクトル帯域幅を有する、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
受け取った前記放出された光線を前記高利得レフレクタを通じて前記光学偏光子に配向するステップを更に含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２２】
前記光源及び前記光学カラーフィルタが、スペクトル的に整合している、請求項１９に記載の方法。
【請求項２３】
前記周囲偏光をスペクトルフィルタ処理する前記ステップが更に、前記周囲偏光をスペクトルノッチ付きカラーフィルタを通してフィルタ処理し、ノッチフィルタを通じて赤色、緑色又は青色波長のうちの１つに整合する周波数帯を実質的に伝送するステップを含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２４】
入射した前記周囲光線から第２の偏光状態を実質的に除去して第２の周囲偏光光線を形成するステップを更に含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２５】
前記光源から放出された光を導波路を通じて観察者に配向するステップを更に含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２６】
前記放出された光を前記導波路を通じて配向するステップが更に、前記導波路層から放出された光を鏡面レフレクタ層に伝送するステップを含む、請求項２５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２０１７年１１月３日に出願された米国仮出願第６２／５８１，２０５号に対する出願日優先権を主張し、本仮出願は、引用により全体が本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本開示の実施形態は、全体的に、反射及び放射画像ディスプレイに関する。１つの実施形態において、本開示は、全内部反射ベースの高利得レフレクタに関する。別の実施形態において、本開示は、低照明状態及び高輝度状態において効率的に動作可能な、スペクトルノッチ付きカラーフィルタ、狭帯域放射ＬＥＤ及び全内部反射ベースの高利得レフレクタを備えたハイブリッドディスプレイに関する。
【背景技術】
【０００３】
液晶ディスプレイ（ＬＤＣ）は、市場で最も一般的なディプレイ技術のうちの１つである。ＬＣＤは、ディスプレイの放射又は反射を制御するのに液晶材料の薄層を用いている。液晶（ＬＣ）は、通常ではない物質の相を表し、これは、ランダムに配向した分子を有する通常の液体ではなく、それらの分子がある程度の配向整列を示すことによる。物質自体及び環境条件に応じて、液晶は、複数の相のうちの１つの相をとることができる。相は、ネマチック、キラルネマチック（この相を形成する物質は、コレステリック液晶と呼ばれることが多い）、及びスメクチック液晶を含む。これらの相の全てにおいて、特にこれらの材料と光の相互作用の点で、異方性は、分子の好ましい配向から生じる点に留意することが重要である。
【０００４】
画像ディスプレイデバイスにおいて、液晶材料の薄層は、通常、２つのガラスプレート間のギャップに閉じ込められる。電界がギャップの両端に印加されて、液晶分子内の恒久的又は誘起される双極子が電界に平行な双曲軸に対して配向されるようにすることができる。
【０００５】
偏光は、波を構成する電界と磁界の方向を記述する光の特性である。例えば、直線偏光は、電界が単一の方向を指し示す特殊なケースである。配向整列から生じた液晶の異方性により、特定方向に平行に直線偏光された光は、特定方向に対して垂直に直線偏光された光とは異なる速度で伝搬する。この挙動を鑑みると、光はこれら二つの直線偏光の組み合わせであるとみなすことが有用である。２つの偏光成分は、２つの異なる速度で液晶材料のスラブを通過し、従って、材料の厚さに比例する位相差で材料から発生する可能性がある。従って、液晶の配向整列は、液晶が入射光の偏光に与える変化に影響を与えるため、これがＬＣが画像ディスプレイに有用である理由である。
【０００６】
直線偏光は、一方の偏光をほぼ完全に吸収し、他方の偏光を極めて効率的に通過させ得る偏光材料に非偏光を通過させることによって生成することができる。このような２つの偏光フィルタが（直交偏光子として知られる配置で）垂直偏光方向で層化されている場合、第１の偏光子から出る直線偏光が第２の偏光子によって吸収されるので、極めて僅かな光しか通過することはない。２つの偏光子の間に等方性材料を挿入しても、光の偏光はこのような材料を通過するときに変化しないので、光の透過に影響はない。しかしながら、２つの偏光子フィルタの間に挿入された液晶材料は、一部の光がスタックを透過するように偏光状態を変化させる。液晶の両端に電界を印加すると、結晶構造が変形しこの異方性が変化する可能性がある。このようにして、スタックを通過する光の量を制御することができる。
【０００７】
液晶は、２つの主要なタイプ、すなわち透過型と反射型の画像ディスプレイにて使用することができる。透過型ディスプレイは、適切な偏光フィルタと液晶材料をスタックしてＬＣパネルを形成し、背面光を組み込んで光を液晶パネルを通して観察者に向けることにより構成することができる。明状態では、分子は光がパネルを通過するように配向される。暗状態では光が吸収され、領域が暗く見える。これらの状態の各々を生成するために、電界の印加によって液晶材料の異方性が変化する。
【０００８】
反射構成は類似しているが、背面光の代わりに偏光保持後方レフレクタを含む。この場合、明状態では同様に、偏光した入射光が極めて効率的に層を通過することができ、ここで後方レフレクタから反射して、再びパネルを通過して観察者に戻るようになる。暗状態では、光が吸収され、暗い外観になる。これらのパッシブディスプレイは、ディスプレイ上の画像を可視にするために、背面光ではなく周囲の照明条件に依存する。
【０００９】
図１は、従来の反射型ＬＣディスプレイの一部の断面を概略的に示している。図１の従来技術である従来の反射型ディスプレイ１００は、ガラス又はポリマーなどの保護透明カバーシート１０２を含み、外面１０４がビューア１０６に面している。ＬＣディスプレイ１００は更に、前方偏光フィルム１０８及び透明前方電極層１１０を含む。層１１０は、通常、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）を含む。
従来技術のディスプレイ１００は更に、液晶層１１２、後方共通電極層１１４及び後方ガラス支持シート１１６を含むことができる。層１１２は、典型的には、ネマチックタイプの液晶で充填されている。電極層１１０、１１４は、バッテリなどの電源１１８によって接続することができる。従来技術のディスプレイ１００は更に、前方偏光フィルム１０８に対して直角に配置された第２の偏光層１２０と、ミラーなどの後方光反射シート１２２とを含むことができる。ディスプレイ１００は、アドレス指定可能なピクセル又はセグメントの１又は２以上を含むことができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
従来技術のディスプレイ１００のピクセル又はセグメントに電圧が印加されていない場合、光は、ディスプレイを完全に通過し、後方反射層１２２によって反射されて観察者１０６に向かって戻ることができる。ピクセル又はセグメントは、観察者１０６に対して照明又は明状態で現れることができる。電圧をピクセル又はセグメントに印加して、液晶層１１２の両端に電界を形成し、液晶を整列させると、光を吸収することができる。ピクセル又はセグメントは、観察者１０６にとって暗く見える可能性がある。
【００１１】
フルカラー画像はまた、カラーフィルタオーバーレイを使用して、反射型ディスプレイ構成と透過型ディスプレイ構成の両方で生成することができる。透過型液晶ディスプレイは、高輝度の背面光でディスプレイを照明することにより、明るいカラー画像を生成する。背面光システムは、発光ダイオード（ＬＥＤ）などの光源、及び光ガイドを備えることができる。これは、視覚的に効果的な手法であるが、背面光の電力消費が大きいことに起因して、低電力のバッテリ動作のデバイスアプリケーションには適切ではない。一方、反射型ディスプレイは、周囲光を反射するので、低電力で動作することができるが、このようなディスプレイの最大反射率は極めて制限される。周辺光の少なくとも半分を偏光子により吸収する必要があるので、理論的には、モノクロＬＣディスプレイは最大で５０％の反射率である可能性がある。実際には、典型的な単色反射型ディスプレイの最大反射率は約３４％であり、この値は、フルカラー反射型液晶ディスプレイでは最大で約１６％にまで低下する。場合によっては、強力な前方光がこのディスプレイ面を照明して視認性を向上させるために使用されることもあるが、この場合でもデバイスを動作させるのに必要な電力が大幅に増加する。反射型ＬＣＤはまた、ディスプレイの輝度を最大にするのに必要な鏡面様の後方レフレクタであることに起因して、通常は、魅力に欠ける灰色又は金属のような外観を示す。
【００１２】
本開示のこれら及び他の実施形態は、同じ参照符号が同じ要素を示す以下の例示的で非限定的な例図を参照しながら検討する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】米国特許第５，６６８，６５１号明細書
【特許文献２】国際公開ＷＯ２０１６／２０６７７１号
【特許文献３】国際公開ＷＯ２０１６／２０６７７２号
【特許文献４】国際公開ＷＯ２０１６／２０６７７４号
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】従来の反射型ＬＣＤの一部の断面の概略図である。
【図２Ａ】反射動作モードにおける明状態のハブリッド反射−放射型ＬＣ高利得レフレクタディスプレイの１つの実施形態の断面の概略図である。
【図２Ｂ】反射動作モードにおける暗状態のハブリッド反射−放射型ＬＣ高利得レフレクタディスプレイの１つの実施形態の断面の概略図である。
【図２Ｃ】放射動作モードにおける明状態のハブリッド反射−放射型ＬＣ高利得レフレクタディスプレイの１つの実施形態の断面の概略図である。
【図２Ｄ】放射動作モードにおける暗状態のハブリッド反射−放射型ＬＣ高利得レフレクタディスプレイの１つの実施形態の断面の概略図である。
【図３Ａ】スペクトルノッチ付き吸収カラーフィルタアレイにおける赤色フィルタ領域の１つの実施形態の分光透過のグラフ表示である。
【図３Ｂ】スペクトルノッチ付き吸収カラーフィルタアレイにおける緑色フィルタ領域の１つの実施形態の分光透過のグラフ表示である。
【図３Ｃ】スペクトルノッチ付き吸収カラーフィルタアレイにおける青色フィルタ領域の１つの実施形態の分光透過のグラフ表示である。
【図４Ａ】４つの吸収部を備えたスペクトルノッチ付き吸収カラーフィルタアレイにおける赤色フィルタ領域の１つの実施形態の分光透過のグラフ表示である。
【図４Ｂ】４つの吸収部を備えたスペクトルノッチ付き吸収カラーフィルタアレイにおける緑色フィルタ領域の１つの実施形態の分光透過のグラフ表示である。
【図４Ｃ】４つの吸収部を備えたスペクトルノッチ付き吸収カラーフィルタアレイにおける青色フィルタ領域の１つの実施形態の分光透過のグラフ表示である。
【図５Ａ】スペクトルノッチ付き吸収カラーフィルタアレイにおける赤色フィルタ領域及び導波路からの赤狭波長発光の１つの実施形態の分光透過のグラフ表示である。
【図５Ｂ】スペクトルノッチ付き吸収カラーフィルタアレイにおける緑色フィルタ領域及び導波路からの緑狭波長発光の１つの実施形態の分光透過のグラフ表示である。
【図５Ｃ】スペクトルノッチ付き吸収カラーフィルタアレイにおける青色フィルタ領域及び導波路からの青狭波長発光の１つの実施形態の分光透過のグラフ表示である。
【図６Ａ】４つの吸収部を備えたスペクトルノッチ付き吸収カラーフィルタアレイにおける赤色フィルタ領域及び導波路からの２つの発光帯の１つの実施形態の分光透過のグラフ表示である。
【図６Ｂ】４つの吸収部を備えたスペクトルノッチ付き吸収カラーフィルタアレイにおける緑色フィルタ領域及び導波路からの２つの発光帯の１つの実施形態の分光透過のグラフ表示である。
【図６Ｃ】４つの吸収部を備えたスペクトルノッチ付き吸収カラーフィルタアレイにおける青色フィルタ領域及び導波路からの２つの発光帯の１つの実施形態の分光透過のグラフ表示である。
【図７Ａ】反射動作モードにおける明状態の前方光を有するハブリッド反射−放射型ＬＣ高利得レフレクタディスプレイの１つの実施形態の断面の概略図である。
【図７Ｂ】反射動作モードにおける暗状態の前方光を有するハブリッド反射−放射型ＬＣ高利得レフレクタディスプレイの１つの実施形態の断面の概略図である。
【図７Ｃ】放射動作モードにおける明状態の前方光を有するハブリッド反射−放射型ＬＣ高利得レフレクタディスプレイの１つの実施形態の断面の概略図である。
【図７Ｄ】放射動作モードにおける暗状態の前方光を有するハブリッド反射−放射型ＬＣ高利得レフレクタディスプレイの１つの実施形態の断面の概略図である。
【図８】ディスプレイを駆動するためのＴＦＴアレイの１つの実施形態の概略図である。
【図９】本開示の１つの実施形態を実装するための例示的なシステムの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下の説明全体にわたって、具体的な詳細事項は、当業者が完全に理解するために記載される。しかしながら、周知の要素は、本開示を不必要に曖昧にするのを避けるために詳細には図示又は説明されない場合がある。従って、本明細書及び図面は、限定又は排他的な意味ではなく、例証とみなすべきである。
【００１６】
本開示は一般に、反射−放射型ハイブリッド画像ディスプレイに関する。
【００１７】
本明細書で説明する特定の低電力反射型ディスプレイの実施形態は、高利得レフレクタユニット、ＬＣＤ層、スペクトルノッチ付きカラーフィルタ、及び狭帯域発光層を組み合わせて、ハイブリッド反射−放射型ディスプレイを生成する。本明細書で説明するハイブリッド反射−放射型ディスプレイの発明は、低照明条件から高輝度条件まで反射モード、放射モード、又はハイブリッド反射／放射モードで動作することができる。本明細書で説明される設計要素の組み合わせは、反射動作モードと放射動作モードの両方で向上した性能を提供することができる。説明される幾つかの実施形態では、反射型ＬＣＤの輝度全体が向上する。加えて、本明細書で説明する実施形態は、現在市販されているものよりもより高白色で、視覚的に心地よい紙様の外観を反射型ＬＣＤに与えることができる。本開示の特定の実施形態によれば、ハイブリッド反射−放射型液晶ディスプレイは、少なくとも１つの凸状突出部を更に含む透明シートを備える。特定の実施形態において、ハイブリッド反射−放射型液晶ディスプレイは、少なくとも１つの凸状突出部と、スペクトルノッチ付き吸収カラーフィルタ層とを更に含む透明シートを備える。幾つかの実施形態では、ハイブリッド反射−放射型液晶ディスプレイは、少なくとも１つの凸状突出部、スペクトルノッチ付き吸収カラーフィルタ層、及びスペクトルノッチ付き透過鏡面レフレクタを更に備えた透明シートを含む。幾つかの実施形態では、ハイブリッド反射−放射型液晶ディスプレイは、少なくとも１つの凸状突出部、スペクトルノッチ付き吸収カラーフィルタ層、スペクトルノッチ付き透過鏡面レフレクタ及び反射偏光子層を更に備えた透明シートを含む。幾つかの実施形態では、ハイブリッド反射−放射型液晶ディスプレイは、少なくとも１つの凸状突出部、スペクトルノッチ付き吸収カラーフィルタ層、スペクトルノッチ付き透過鏡面レフレクタ及び背面光システムを更に備えた透明シートを含む。幾つかの実施形態では、ハイブリッド反射−放射型液晶ディスプレイは、スペクトルノッチ付き吸収カラーフィルタ層、スペクトルノッチ付き透過鏡面レフレクタ、及び前方光システムを更に備えた透明シートを含む。他の実施形態では、ハイブリッド反射−放射型マイクロカプセル化電気泳動ディスプレイは、スペクトルノッチ付き吸収カラーフィルタ層及び狭帯域ＬＥＤ光源を備える。更に他の実施形態では、ハイブリッド反射−放射型エレクトロウェッティングディスプレイは、スペクトル的にノッチのある吸収カラーフィルタ層と狭帯域ＬＥＤ光源とを備える。
【００１８】
図２Ａは、明状態のハブリッド反射−放射型ＬＣ高利得レフレクタディスプレイの１つの実施形態の断面を概略的に示す。ディスプレイ２００は、外面２０４が観察者２０６に面した状態で外側透明シート２０２を含むことができる。幾つかの実施形態では、シート２０２は、可撓性又はコンフォーマブルとすることができる（可撓性はまた、破損することなく曲げられる能力を有した信頼性があるもの又は曲げることができるものと呼ぶことができる）。シート２０２はガラスを含むことができる。幾つかの実施形態では、シート２０２は、約２０〜２０００μｍの範囲の厚さのガラスを含むことができる。例示的な実施形態では、シート２０２は、約２０〜２５０μｍの範囲の厚さのガラスを含むことができる。シート２０２は、ＳＣＨＯＴＴ  ＡＦ３２（登録商標）ｅｃｏ又はＤ２６３（登録商標）Ｔ  ｅｃｏ超薄型ガラスなどの可撓性ガラスを含むことができる。シート２０２は、ポリカーボネートなどの透明ポリマー、又はポリ（メチルメタクリレート）などのアクリルを含むことができる。
【００１９】
幾つかの実施形態では、シート２０２はまた、透明障壁層として実施することができる。障壁層は、本明細書で説明されるディスプレイの実施形態内の様々な場所に配置することができる。シート２０２は、ガス障壁又は湿分障壁のうちの１又は２以上として機能することができ、加湿分解的に安定とすることができる。シート２０２は、ポリエステル、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートもしくはコポリマー、又はポリエチレンのうちの１又は２以上を含むことができる。シート２０２は、ポリマー基板上に化学蒸着（ＣＶＤ）又はスパッタコーティングされたセラミックベースの薄膜のうちの１又は２以上を含むことができる。セラミックは、Aｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2又は他の金属酸化物のうちの１又は２以上を含むことができる。シート２０２は、Ｖｉｔｒｉｆｌｅｘ障壁フィルム、Ｉｎｖｉｓｔａ  ＯＸＹＣＬＥＡＲ（登録商標）障壁樹脂、Ｔｏｐｐａｎ  ＧＬ（商標）障壁フィルムＧＬ−ＡＥＣ−Ｆ、ＧＸ−Ｐ−Ｆ、ＧＬ−ＡＲ−ＤＦ、ＧＬ−ＡＲＨ、ＧＬ−ＲＤ、Ｃｅｌｐｌａｓｔ  Ｃｅｒａｍｉｓ（登録商標）ＣＰＴ−０３６、ＣＰＴ−００１、ＣＰＴ−０２２、ＣＰＡ−００１、ＣＰＡ−００２、ＣＰＰ−００４、ＣＰＰ−００５酸化ケイ素（ＳｉＯｘ）障壁フィルム、Ｃｅｌｐｌａｓｔ  ＣＡＭＣＬＥＡＲ（登録商標）酸化アルミニウム（ＡｌＯｘ）コーティングされたクリア障壁フィルム、Ｃｅｌｐｌａｓｔ  ＣＡＭＳＨＩＥＬＤ（登録商標）Ｔ  ＡｌＯｘ−ポリエステルフィルム、Ｔｏｒａｙｆａｎ（登録商標）ＣＢＨ又はＴｏｒａｙｆａｎ（登録商標）ＣＢＬＨ２軸配向クリア障壁ポリプロピレンフィルムのうちの１又は２以上を含むことができる。
【００２０】
図２Ａのディスプレイ２００は、第１の光偏光子フィルム２０８を含むことができる。偏光子フィルム２０８はまた、光学フィルタと呼ばれることもある。例示的な実施形態では、フィルム２０８は、吸収型偏光子である。フィルム２０８は、ポリマーを含むことができる。フィルム２０８は、可撓性ポリマーを含むことができる。フィルム２０８はガラスを含むことができる。フィルム２０８は、ガラス又はポリマー上に微細なスリットを有するアルミニウムフィルムを含むことができる。偏光子フィルム２０８は、垂直又は平行な偏光をフィルタリング又は吸収して、直線偏光を通過させることができる。偏光子フィルム２０８は、図２Ａに示されるように、シート２０２の内側に配置することができる。偏光子フィルム２０８はまた、観察者２０６に面するシート２０２の外側に配置することができる。フィルム２０８は、ＡＢＢ０６Ｃ、ＡＢＢ０７Ｃ、ＡＢＢ０８Ｃ、ＡＢＧ０６Ｃ、ＡＢＧ２２Ｃ、ＡＢＧ０８Ｃ、ＡＢＲ０６Ｃ、ＡＢＲ０８Ｃ、ＡＢＲ０９ＣなどのＭＯＸＴＥＫ（商標）（Ｏｒｅｍ、ＵＴ、ＵＳＡ）ＰｒｏＦｌｕｘ（登録商標）ＡＢＳシリーズの偏光子、Ｐｏｌａｒｏｉｄ（商標）偏光フィルム（Ｍｉｎｎｅｔｏｎｋａ、ＭＮ、ＵＳＡ）、又はＰｏｌａｒｉｕｍ（商標）（Ｓａｎ  Ｊｏｓｅ、ＣＡ、ＵＳＡ）偏光フィルムのうちの１又は２以上を含むことができる。
【００２１】
図２Ａのディスプレイの実施形態２００は、カラーフィルタ層２１０を含むことができる。カラーフィルタ層２１０は、ディスプレイ２００内のどこに配置されてもよい。例示的な実施形態では、層２１０は、スペクトルノッチ付き吸収カラーフィルタ層を含むことができる。スペクトル的には、ノッチ付きカラーフィルタアレイは、部分的に飽和した（すなわち、飽和していない）カラーフィルタを含む。部分飽和は、波長の関数として透過における狭くて深いノッチの使用に起因する。
【００２２】
本明細書では、一般的なフィルタとしてフィルタ（例えば、光学、色など）を参照しているが、光学フィルタは、適合しない帯域幅をフィルタ除去しながら、特定の波長（又は波長のグループ）の通過を可能にするバンドパスフィルタを含むことができる。このようにして、光源及びフィルタは、実質的にスペクトル的に整合することができる。
【００２３】
図３Ａは、スペクトルノッチ付き吸収カラーフィルタアレイにおける赤色フィルタ領域の１つの実施形態の分光透過をグラフで示している。λ（波長、ｎｍ）の関数としての透過の深いノッチは、図３Ａにおいて約４５０ｎｍ及び５３０ｎｍにて見られます。ノッチ付き波長帯域は、青色及び緑色光領域の吸収に対応している。他の波長を中心とする他の帯域を使用することもできるので、これは単なる例示的な実施例である。
【００２４】
図３Ｂは、スペクトルノッチ付き吸収カラーフィルタアレイにおける緑色フィルタ領域の１つの実施形態の分光透過をグラフで示している。λ（波長、ｎｍ）の関数としての透過の深いノッチは、図３Ｂの約４５０ｎｍ及び５３０ｎｍにて見られる。ノッチは、青色及び赤色光領域の吸収に対応している。
【００２５】
図３Ｃは、スペクトルノッチ付き吸収カラーフィルタアレイにおける青色フィルタ領域の１つの実施形態の分光透過をグラフで示している。λ（波長、ｎｍ）の関数としての透過の深いノッチは、図３Ｃにおいて約５３０ｎｍ及び６１０ｎｍにて見られる。ノッチは、緑色及び赤色の光領域の吸収に対応している。
【００２６】
本明細書で説明されたディスプレイの実施形態で使用されるスペクトルノッチ付きフィルタ（同義的に、スペクトルノッチ付きカラーフィルタ）は、図３Ａ−Ｃにグラフで示される２つの吸収帯に限定されない。図４Ａは、４つの吸収部から構成されるスペクトルノッチ付き吸収カラーフィルタアレイの赤色フィルタ領域の１つの実施形態の分光透過をグラフで示している。λ（波長、ｎｍ）の関数としての透過の深いノッチは、図４Ａにおいて約４３０ｎｍ、４７０ｎｍ、５１０ｎｍ及び５５０ｎｍにて見られる。ノッチ付き波長帯域は、青色及び緑色光領域の吸収に対応している。ノッチ付き波長帯域の幅は、同じ色領域内で変化することができ、又は異なる色領域で変化することができる。
【００２７】
図４Ｂは、４つの吸収部から構成されるスペクトルノッチ付き吸収カラーフィルタアレイの緑色フィルタ領域の１つの実施形態の分光透過をグラフで示している。λ（波長、ｎｍ）の関数としての透過の深いノッチは、図４Ｂにおいて約５１０ｎｍ、５５０ｎｍ、５８０ｎｍ及び６３０ｎｍにて見られる。ノッチ付き波長帯域は、青色及び赤色光領域の吸収に対応している。
【００２８】
図４Ｃは、４つの吸収部から構成されるスペクトルノッチ付き吸収カラーフィルタアレイの青色フィルタ領域の１つの実施形態の分光透過をグラフで示している。λ（波長、ｎｍ）の関数としての透過の深いノッチは、図４Ｃにおいて約４３０ｎｍ、４７０ｎｍ、５８０ｎｍ及び６３０ｎｍにて見られる。ノッチ付き波長帯域は、緑色及び赤色光領域の吸収に対応している。
【００２９】
スペクトルノッチ付き吸収フィルタアレイは、反射型カラーＬＣＤで使用される従来の広帯域非飽和フィルタアレイと同様の結果をもたらす。これは、吸収範囲の一部の光しか吸収できないことに起因する。従来の広帯域非飽和フィルタアレイは、広い波長帯域にわたって中程度の吸収を有するが、スペクトルノッチ付き吸収フィルタでは、所望の帯域内の狭い領域にのみ高い吸収が存在する。
【００３０】
ノッチ付きフィルタは、１又は２以上の領域で吸収することができる。図３Ａ−Ｃは、２つの狭い領域における吸収を示し、図４Ａ−Ｃは、４つの狭い領域における吸収を示す。一例として赤色フィルタを用いると、図３Ａに示すように、狭い青色ピーク及び狭い緑色ピーク内の光はほぼ完全に吸収されるが、青色及び緑色領域の他の波長の光はほとんど吸収を生じない。この結果は、深い赤ではなく、淡い又はパステルの赤色とすることができる。本明細書に記載されるハイブリッドディスプレイの実施形態の反射動作モードでは、ノッチ付きカラーフィルタアレイは、標準吸収ＣＦＡよりも優れた特定の性能上の利点を有さない場合があるが、性能上の不利益も存在しない。両方のタイプのカラーフィルタアレイは、同様の非飽和カラー画像を生成することができる。しかしながら、開示された実施形態によれば、ノッチ付きフィルタは、本開示において以下で説明されるように、背面光又は前方光と組み合わされたときに有意な利点を有する。特定の実施形態では、背面光は、ノッチ付きフィルタに適合することができる。
【００３１】
再び図２Ａを参照すると、実施形態２００は、上部電極層２１２を含む。例示的な実施形態では、層２１２は実質的に透明である。例示的な実施形態では、層２１２は、ＬＣＤで典型的に使用されるアクティブマトリックス薄膜トランジスタアレイを備えることができる。層２１２は、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、アルミニウム、銅、金、Ｂａｙｔｒｏｎ（商標）、又は導電性ナノ粒子、銀線、金属ナノワイヤ、グラフェン、ナノチューブ、或いは他の導電性炭素同素体、又はポリマーが分散されたこれらの材料の組み合わせを含むことができる。層２１２は、電極のセグメント化され又はパターン化されたアレイを備えることができる。層２１２は、電極の直接駆動又はパッシブマトリックスアレイを備えることができる。層２１２は、ディスプレイの実施形態２００を駆動するのに使用することができるピクセルのアレイから構成することができる。幾つかの実施形態では、層２１２は、共通電極として機能することができる。前方電極層２１２は、Ｃ３ナノ（Ｈａｙｗａｒｄ、カリフォルニア、米国）によって製造された銀ナノワイヤを更に備える透明導電材料を含むことができる。前面電極層２１２は、Ｃ３ナノアクティブグリッド（商標）導電性インクを備えることができる。
【００３２】
図２Ａのディスプレイの実施形態２００は、液晶層２１４を備えることができる。例示的な実施形態では、層２１４は、ねじれネマチック液晶を含む。他の実施形態では、層２１４は、ネマチック、キラルネマチック（この相を形成する物質は、コレステリック液晶と呼ばれることが多い）及びスメクチック液晶を含むことができる。幾つかの実施形態では、層２１４の厚さは、約１〜５０μｍの範囲とすることができる。他の実施形態では、層２１４の厚さは、約５〜２５μｍの範囲とすることができる。例示的な実施形態では、層２１４は、層２１４の実質的に均一な厚さを維持するために、ビーズ又は繊維を含むことができる。他の実施形態では、層２１４は、実質的に均一な厚さを維持するためのスペーサーを含むことができる。繊維、ビーズ及びスペーサーは、ガラス又はポリマーから構成することができる。例示的な実施形態では、層２１４は、液晶（ＬＣ）の損失を防止するため、又は湿分又はガスの進入を防止するためにシーラントを含むことができる。ＬＣ層２１４は、ポリマー壁を備えることができる。例示的な実施形態では、ＬＣ層２１４のポリマー壁は、米国特許第５，６６８，６５１号（シャープカブシキカイシャ、大阪、日本）及びＰＣＴ出願ＷＯ２０１６／２０６７７１Ａ１、ＷＯ２０１６／２０６７７２Ａ１及びＷＯ２０１６／２０６７７４Ａ１（Ｍｅｒｃｋ  Ｐａｔｅｎｔ  ＧＭＢＨ、ダルムシュタット、ドイツ）に記載されるプロセス及び方法によって形成することができる。１つの実施形態では、ＬＣ層２１４は、ディスプレイ２００内の２以上のピクセル又はサブピクセルにわたって共有することができる。すなわち、複数のピクセルが同じＬＣを使用することができる。この実施形態は、複数のピクセルが同じＬＣを同時に使用するという点で、ＬＣの制御をより簡素化する。代替の実施形態では、ディスプレイ２００は、各ピクセル（又はサブピクセル）が専用ＬＣを使用するように構成することができる。このようにして、回路の複雑さが増大する可能性があるが、各ピクセルのより正確な制御を実施することができる。
【００３３】
図２Ａのディスプレイの実施形態２００はまた、後方電極層２１６を含む。後方電極層２１６は、前方電極層２１２から液晶層２１４の反対側に存在することができる。例示的な実施形態では、層２１６は実質的に透明とすることができる。例示的な実施形態では、層２１６は、ＬＣＤで通常使用されるアクティブマトリックス薄膜トランジスタアレイを含むことができる。層２１６は、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、アルミニウム、銅、金、Ｂａｙｔｒｏｎ（商標）、又は導電性ナノ粒子、銀線、金属ナノワイヤ、グラフェン、ナノチューブ、或いは他の導電性炭素同素体、又はポリマーが分散されたこれらの材料の組み合わせを含むことができる。層２１６は、電極のセグメント化され又はパターン化されたアレイを含むことができる。層２１６は、電極の直接駆動又はパッシブマトリックスアレイを含むことができる。層２１６は、ディスプレイの実施形態２００を駆動するのに使用することができるピクセルのアレイから構成することができる。幾つかの実施形態では、層２１６は、共通電極として機能することができる。後方電極層２１６は、Ｃ３ナノ（Ｈａｙｗａｒｄ、ＣＡ、ＵＳＡ）によって製造された銀ナノワイヤを更に含む透明導電性材料を含むことができる。後方電極層２１４は、Ｃ３ナノアクティブグリッド（商標）導電性インクを含むことができる。層２１２及び２１６を使用して、電圧バイアスを層２１４に印加して、液晶の配向を変化させることができる。
【００３４】
図２Ａのディスプレイの実施形態２００は、第２の光偏光子フィルム２１８を含むことができる。
【００３５】
偏光子フィルム２１８はまた、光学フィルタと呼ばれることもある。例示的な実施形態では、フィルム２１８は、吸収型偏光子である。フィルム２１８は、ポリマーを含むことができる。フィルム２１８は、可撓性ポリマーを含むことができる。フィルム２１８はガラスを含むことができる。フィルム２１８は、ガラス又はポリマー上に微細なスリットを有するアルミニウムフィルムを含むことができる。偏光子フィルム２０８は、垂直又は平行な偏光をフィルタリング又は吸収することができる。フィルム２１８は、ＡＢＢ０６Ｃ、ＡＢＢ０７Ｃ、ＡＢＢ０８Ｃ、ＡＢＧ０６Ｃ、ＡＢＧ２２Ｃ、ＡＢＧ０８Ｃ、ＡＢＲ０６Ｃ、ＡＢＲ０８Ｃ、ＡＢＲ０９ＣなどのＭＯＸＴＥＫ（商標）（Ｏｒｅｍ、ＵＴ、ＵＳＡ）ＰｒｏＦｌｕｘ（登録商標）ＡＢＳシリーズの偏光子、Ｐｏｌａｒｏｉｄ（商標）偏光フィルム（Ｍｉｎｎｅｔｏｎｋａ、ＭＮ、ＵＳＡ）、又はＰｏｌａｒｉｕｍ（商標）（Ｓａｎ  Ｊｏｓｅ、ＣＡ、ＵＳＡ）偏光フィルムのうちの１又は２以上を含むことができる。例示的な実施形態では、フィルム２１８の偏光方向は、第１の偏光フィルム２０８の偏光方向に対して実質的に９０°又は直角に配置される。他の実施形態では、フィルム２１８の偏光方向は、フィルム２０８の偏光方向に対して約０〜９０°の範囲の任意の角度で配置することができる。例示的な実施形態では、フィルム２０８及び２１８は、実質的に同じ材料から構成することができる。
【００３６】
特定の実施形態では、開示される実施形態は、高利得レフレクタユニットをＬＣＤ層と組み合わせて、反射型ＬＣＤの全体的な輝度を増大させる。高利得レフレクタユニットは、偏光保持半再帰反射層を含むことができる。高利得レフレクタユニットは、脱偏光半再帰反射層を含むことができる。更に、本明細書で説明する実施形態は、現在市販されているものよりも明るいフルカラー反射型ＬＣＤ用のカラーフィルタ層の追加により好適であるように反射型ＬＣディスプレイをすることができる。加えて、本明細書に記載の実施形態は、従来のディスプレイよりも高白色で視覚的に心地よい紙様の外観を反射型ＬＣＤに与えることができる。図２Ａの例示的な実施形態では、高利得レフレクタは、以下で更に説明するように、第２の透明シート２２０、凸状突出部２２２、ギャップ２３２、及び低屈折率媒体２３４のうちの１又は２以上を含むことができる。
【００３７】
第２の透明シート２２０は、ディスプレイ２００を支持するために、偏光子シート２１８の背後に配置することができる。幾つかの実施形態では、シート２２０は、可撓性又はコンフォーマブルとすることができる。シート２０２はガラスを含むことができる。幾つかの実施形態では、シート２２０は、約２０〜２０００μｍの範囲の厚さのガラスを含むことができる。例示的な実施形態では、シート２２０は、約２０〜２５０μｍの範囲の厚さのガラスを含むことができる。シート２２０は、ＳＣＨＯＴＴ  ＡＦ  ３２（登録商標）ｅｃｏ又はＤ  ２６３（登録商標）Ｔ  ｅｃｏ超薄ガラスなどの可撓性ガラスを含むことができる。シート２２０は、ポリカーボネートなどの透明ポリマー又はポリ（メチルメタクリレート）などのアクリルを含むことができる。
【００３８】
図２Ａのディスプレイの実施形態２００は、少なくとも１つの凸状突出部２２２の内側アレイを含むことができる。幾つかの実施形態では、シート２２０及び突出部２２２は、同じ材料の連続シート（すなわち、一体化された）とすることができる。他の実施形態では、シート２２０及び突出部２２２は、別個の層であり、異なる材料から構成することができる。例示的な実施形態では、シート２２０及び突出部２２２は、異なる屈折率を含むことができる。例示的な実施形態では、突出部２２２は、可撓性ポリマーを含むことができる。
【００３９】
１つの実施形態では、突出部２２２は、高屈折率ポリマーを含むことができる。突出部２２２の屈折率は、約１．５よりも大きいとすることができる。幾つかの実施形態では、凸状突出部２２２は、半球の形状とすることができる。突出部２２２は、任意の形状又はサイズのもの、或いは形状及びサイズが組み合わさったものとすることができる。突出部２２２は、細長い半球又は六角形、もしくはこれらの組み合わせとすることができる。他の実施形態では、凸状突出部は、シート２２０に埋め込まれたマイクロビーズとすることができる。突出部２２２は、約１．５以上の屈折率を有することができる。例示的な実施形態では、突出部２２２は、約１．５〜１．９の屈折率を有することができる。突出部は、少なくとも約０．５ミクロンの直径を有することができる。突出部２２２は、少なくとも約２ミクロンの直径を有することができる。幾つかの実施形態では、突出部は、約０．５〜５０００ミクロンの範囲の直径を有することができる。他の実施形態では、突出部２２２は、約０．５〜５００ミクロンの範囲の直径を有することができる。更に他の実施形態では、突出部２２２は、約０．５〜１００ミクロンの範囲の直径を有することができる。突出部は、少なくとも約０．５ミクロンの高さを有することができる。幾つかの実施形態では、突出部は、約０．５〜５０００ミクロンの範囲の高さを有することができる。他の実施形態では、突出部２２２は、約０．５〜５００ミクロンの範囲の高さを有することができる。更に他の実施形態では、突出部２２２は、約０．５〜１００ミクロンの範囲の高さを有することができる。特定の実施形態では、突出部２２２は、約１．５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、高屈折率の突出部は、約１．６から約１．９の屈折率を有する材料とすることができる。突出部２２２は、実質的に剛性の高屈折率材料で構成することができる。使用できる高屈折率ポリマーは更に、金属酸化物などの高屈折率添加剤を含むことができる。金属酸化物は、ＳｉＣ、ＺｒＣ、ＺｎＣ、ＺｎＯ又はＴｉＣのうちの１又は２以上を含むことができる。突出部２２２の屈折率は、約１．５より大きいとすることができる。
【００４０】
幾つかの実施形態では、凸状突出部２２２は、図２Ａに示されるように半球の形状とすることができる。幾つかの実施形態では、突出部は、基部にてファセット加工され、上部で滑らかな半球形又は円形の形状に変形させることができる。他の実施形態では、突出部２２２は、ある平面では半球形又は円形であり、別の平面では細長にすることができる。例示的な実施形態では、凸状突出部２２２は、微細複製法によって製造することができる。例示的な実施形態では、シート２２０は、可撓性、伸縮性、又は耐衝撃性材料とすることができ、他方、突出部２２２は、剛性があり、高屈折率の材料を含むことができる。
【００４１】
図２Ａのディスプレイの実施形態２００は、導波路２２４を含むことができる。導波路はまた、ライトガイドと呼ばれる場合もある。例示的な実施形態では、導波路２２４は、実質的に均一な白色光を放出する。光は、光源２２６を用いてエッジ照明導波路２２４によって生成することができる。例示的な実施形態では、光源２２６は、１又は複数のＬＥＤとすることができる。他の実施形態では、ＬＥＤは、特定の色の光を生成するように構成された狭帯域ＬＥＤとすることができる。ＬＥＤは、狭帯域の赤色、緑色及び青色（ＲＧＢ）のＬＥＤを含むことができる。導波路２２４から放出された光は、カラーフィルタ層２１０のそれぞれの色領域を実質的に透過することができる。
【００４２】
１つの実施形態では、光源２２６は、ディスプレイで使用される光学フィルタの１又は２以上とスペクトル的に実質的に整合する特定の波長（又は複数の波長）の光を提供することができる。例えば、光２２６が赤色ＬＥＤ光を提供するように構成された場合、１又は２以上の光学フィルタを選択して、実質的に赤色波長に対応する光を通過可能にすることができる。
【００４３】
図５Ａは、ノッチ付きカラーフィルタアレイにおける赤色フィルタ領域の１つの実施形態の分光透過率及び導波路からの赤色狭波長発光をグラフで示す。この実施形態では、光は、約４５０及び５３０ｎｍを中心とする吸収ノッチにて層２１０内の赤色フィルタによって吸収されるが、約６１０ｎｍを中心とする導波路２２４からのＬＥＤ光の帯域に対して透過性である。
【００４４】
図５Ｂは、スペクトルノッチ付き吸収カラーフィルタアレイにおける緑色フィルタ領域の１つの実施形態の分光透過率及び導波路からの緑色狭波長発光をグラフで示す。この実施形態では、光は、約４５０及び６１０ｎｍを中心とする吸収ノッチにて層２１０内の緑色フィルタによって吸収されるが、約５３０ｎｍを中心とする導波路２２４からのＬＥＤ光の帯域に対して透過性である。
【００４５】
図５Ｃは、スペクトルノッチ付き吸収カラーフィルタアレイにおける青色フィルタ領域の１つの実施形態の分光透過率及び導波路からの青色狭波長発光をグラフで示す。この実施形態では、光は、約５３０及び６１０ｎｍを中心とする吸収ノッチにて層２１０内の青色フィルタによって吸収されるが、約４５０ｎｍを中心とする導波路２２４からのＬＥＤ光の帯域に対して透過性である。
【００４６】
図６Ａは、４つの吸収部を備えたスペクトルノッチ付き吸収カラーフィルタアレイにおける赤色フィルタ領域の１つの実施形態の分光透過率及び導波路からの２つの発光帯をグラフで示す。この実施形態では、光は、約４３０、４７０、５１０及び５５０ｎｍを中心とする吸収ノッチにて層２１０内の赤色フィルタによって吸収されるが、約５９０及び６３０ｎｍを中心とする導波路２２４からのＬＥＤ光の帯域に対して透過性である。
【００４７】
図６Ｂは、４つの吸収部を備えたスペクトルノッチ付き吸収カラーフィルタアレイにおける緑色フィルタ領域の１つの実施形態の分光透過率及び導波路からの２つの発光帯をグラフで示す。この実施形態では、光は、約４３０、４７０、５９０及び６３０ｎｍを中心とする吸収ノッチにて層２１０内の緑色フィルタによって吸収されるが、約５１０及び５５０ｎｍを中心とする導波路２２４からのＬＥＤ光の帯域に対して透過性である。
【００４８】
図６Ｃは、４つの吸収部を備えたスペクトルノッチ付き吸収カラーフィルタアレイにおける青色フィルタ領域の１つの実施形態の分光透過率及び導波路からの２つの発光帯をグラフで示す。この実施形態では、光は、約５１０、５５０、５９０及び６３０ｎｍを中心とする吸収ノッチにて層２１０内の青色フィルタによって吸収されるが、約４３０及び４７０ｎｍを中心とする導波路２２４からのＬＥＤ光の帯域に対して透過性である。
【００４９】
図３Ａ−Ｃ、４Ａ−Ｃ、５Ａ−Ｃ及び６Ａ−Ｃにグラフで示されるように、スペクトルノッチ付き吸収カラーフィルタを使用する概念は、ディスプレイが反射モードで使用されるときにパステル色に見えることである。開示された原理による深いノッチ付き吸収帯ベースのカラーフィルタを使用すると、透過光線は、従来の反射型ＬＣＤにて使用される従来の広帯域カラーフィルタと輝度及び彩度が類似して見えるはずである。従来の広帯域カラーフィルタにて吸収された光の総量は、深いノッチ付き吸収カラーフィルタとほぼ同じである。従来の広帯域吸収の代わりに、ノッチ付き吸収帯を使用すると、より多くの光を通過させることができ、その結果、明るくなるが、色飽和の低い表示が生じることになる。
【００５０】
対照的に、図５Ａ〜Ｃ及び６Ａ〜Ｃでグラフで示されるように、ディスプレイが放射モードにあるときに、フィルタが狭帯域波長のＬＥＤによって照明されている場合、フィルタは、遙かにより飽和状態になる可能性がある。これにより色域が改善される。照明レベル、画像コンテンツ、及び電力制限に応じて、反射モードと照明モードの様々な融合を用いることができる。ディスプレイが通常の広帯域光で照明されている場合、ノッチ間に吸収が存在しないことに起因して、フィルタは実質的にパステルであるように見える場合がある。吸収ノッチの幅は、色飽和（彩度）を決定付けることができる。ノッチが広くなるほど飽和度が高くなることができるが、全体的な反射率はより低くなる可能性がある。これにより、Ｎａｔｉｏｎａｌ  Ｔｅｌｅｖｉｓｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ  Ｃｏｍｍｉｔｔｅｅ（ＮＴＳＣ）の約９％の色域と、反射輝度に必要とされる約３７％だけのフィルタ照度損失を達成することができる。ディスプレイがＲＧＢ  ＬＥＤで照明されるときには、フィルタは、十分に飽和して見えることがある。これにより、照明モードでは許容可能な約５７％のフィルタ損失で、多くの人が望むＮＴＳＣの約５０％の色域を達成することができる。
【００５１】
図２Ａのディスプレイの実施形態２００は、第３の光偏光フィルム２２８を含むことができる。例示的な実施形態では、フィルム２２８は、反射偏光フィルムである。フィルム２２８は、非透過偏光を反射／再利用しながら、垂直又は平行偏光を透過することができる。フィルム２２８は、ポリマー又はガラスのうちの１又は２以上を含むことができる。フィルム２２８は、可撓性又はコンフォーマブルとすることができる。フィルム２２８は、フィルム２０８、２１８に対して約０〜９０°の範囲で配置することができる。フィルム２２８は、３Ｍ（商標）（Ｍａｐｌｅｗｏｏｄ、ＭＮ、ＵＳＡ）、ＤＢＥＦ、３Ｍ（商標）ＢＥＦＲＰ、３Ｍ（商標）ＢＥＦ、３Ｍ（商標）ＡＰＦ、Ｖｉｋｕｉｔｉ（商標）ＤＲＰＦ、ＤｕＰｏｎｔ  Ｔｅｉｊｉｎ（商標）（チェスター、バージニア州、米国）ＳＴ５０４、ＳＴ５０６、ＳＴ５１０、ＳＴＣＨ  １１、ＳＴＣＨ１２、ＴＣＨ  １１、ＴＣＨ  １２、ＭＥＬＩＮＥＸ（登録商標）ＳＴＣＨ２２ＵＶ、ＳＴＣＨ２４ＵＶ、ＴＣＨ２２ＵＶ、ＴＣＨ２４ＵＶ、３Ｔフロンティアモデル３１０５、３２０５、３２０５−Ｈ１２、３２０５−ＡＬ、３２０５−Ｎ、３２０５−Ｙ又は３２０５−Ｍ反射偏光子フィルムから構成することができる。
【００５２】
図２Ａのディスプレイ実施形態２００は、透過鏡面レフレクタ層２３０を含むことができる。例示的な実施形態では、層２３０は、スペクトルノッチ付き透過鏡面レフレクタとすることができる。層２３０は、ＲＧＢノッチ透過レフレクタとすることができる。ノッチ透過鏡面レフレクタ層２３０は、ほとんどの波長の光に対して高度に鏡面反射するが、導波路２２４で使用される赤、緑、青のＬＥＤに対応する狭波長帯域では高度に透過性とすることができる。層２３０は、その表面上の全ての点で実質的に同じ光学特性を有する均一なフィルムとすることができる。層２３０は、多層フィルム技術で形成することができる。層２３０は、選択された狭波長のものを除く全ての可視波長が効率的に反射し、選択された狭波長帯域のものが効率的に層を透過するようにスタックされた多くのサブ波長の厚い光透過層から形成することができる。反射偏光子層２２８を透過する導波路２２４から放出されるＲＧＢ光（すなわち、所望の偏光を有するＲＧＢ光）は、ＲＧＢノッチ透過鏡面レフレクタ層２３０を効率的に透過して進み、ディスプレイスタックの上部から観察者２０６に向かって放出されるようにすることができる。
【００５３】
層２３０及び凸状突出部２２２は、ギャップ又はキャビティ２３２を形成することができる。ギャップ２３２は、キャビティ２３２内に低屈折率媒体２３４を含むことができる。例示的な実施形態では、媒体２３４は空気を含むことができる。媒体２３４は、Ａｒ、Ｎ2又はＣＯ2などのガスとすることができる。媒体２３４は液体とすることができる。媒体２３４は、不活性で低屈折率の流体媒体とすることができる。媒体２３４は、炭化水素とすることができる。他の実施形態では、媒体２３４の屈折率は、約１から１．５とすることができる。更に他の実施形態では、媒体２３４の屈折率は、約１．１から１．４とすることができる。例示的な実施形態では、媒体２３４は、フッ素化炭化水素とすることができる。別の例示的な実施形態では、媒体２３４は、過フッ化炭化水素とすることができる。例示的な実施形態では、媒体２３４は、凸状突出部２２２の屈折率よりも低い屈折率を有する。他の実施形態では、媒体２３４は、炭化水素とフッ素化炭化水素との混合物とすることができる。例示的な実施形態では、媒体２３４は、フロリナート（商標）、ノベック（商標）７０００、ノベック（商標）７１００、ノベック（商標）７３００、ノベック（商標）７５００、ノベック（商標）７７００、ノベック（商標）８２００、Ｔｅｆｌｏｎ（商標）ＡＦ、ＣＹＴＯＰ（商標）、又はＦｌｕｏｒｏｐｅｌ（商標）のうちの１又は２以上を含むことができる。更に他の実施形態では、媒体２３４は、光学的に透明な接着剤（ＯＣＡ）を含むことができる。ギャップ２３２の距離は、暗瞳領域を通過する光が、それが来た方向で大部分が戻るようにするために、突出部のレンズ集束特性の焦点距離とすることができる。これにより、半再帰反射利得が更に向上することができる。
【００５４】
ディスプレイの実施形態２００は、ギャップ２３２に配置された側壁２９０を更に備えることができる。側壁２９０は、ディスプレイが屈曲又は湾曲された場合に均一なギャップ距離を維持するのに役立つことができる。側壁２９０は、周期的又はランダム配列でギャップ２３２に配置することができる。側壁２９０は、ポリマー、ガラス又は金属を含むことができる。側壁２９０は、可撓性とすることができる。ギャップ２３２はまた、ビーズなどのスペーサーユニット（図示せず）を含むことができる。スペーサーユニットはポリマーを含むことができる。
【００５５】
図２Ａのディスプレイの実施形態２００は、後方レフレクタ層２３６を更に含むことができる。例示的な実施形態では、層２３６は、高効率拡散レフレクタとすることができる。他の実施形態では、層２３６は、鏡面レフレクタとすることができる。層２３６は、アルミニウム、銀又は金などの金属を含むことができる。層２３６はミラーとすることができる。層２３６は、金属の薄層を有するポリマーフィルムを含む金属化フィルムとすることができる。層２３６は、物理蒸着プロセスを使用して堆積することができる。層２３６は、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート又はナイロンのうちの１又は２以上を含むことができる。例示的な実施形態では、層２３６は、アルミニウム処理されたマイラー（商標）を含むことができる。層２３６は、テフロン（登録商標）を含むことができる。層２３６は、効率的な光再利用のために、観察者２０６に向かって光を反射するのに使用することができる。
【００５６】
幾つかの実施形態では、層２３６は、高効率拡散光レフレクタを含むことができる。層２３６は、可撓性又はコンフォーマブルとすることができる。層２３６は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などのポリマーを含むことができる。層２３６は、Ｐｏｒｅｘ  Ｃｏｒｐ．（米国、ジョージア州フェアバーン）ＰＯＲＥＸ（登録商標）ＰＴＦＥディフューザー、Ａｃｃｕｒｔｕｓ  Ｃｏｒｐ．（米国、ニュージャージー州フィリップスバーグ）Ａｃｃｕｆｌｅｃｔ（登録商標）Ｂ６、Ａｃｃｕｌｅｃｔ（登録商標）Ｇ６、Ｂｒｉｇｈｔ  Ｖｉｅｗ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ  （米国ノースカロライナ州ダーラム）ＢｒｉｇｈｔＷｈｉｔｅ  ９８（商標）、ＢｒｉｇｈｔＷｈｉｔｅ  ９７（商標）、又はＢｒｉｇｈｔＷｈｉｔｅ  Ｍｅｔａｌディフューザーを含むことができる。図２Ａのディスプレイの実施形態２００は、後方支持層２３８を更に含むことができる。後部支持層２３８は、可撓性又はコンフォーマブルとすることができる。後部支持層２３８は、金属、ポリマー、木材、又は他の材料のうちの１又は２以上とすることができる。層２３８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）、ポリイミド又はポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）のうちの１又は２以上とすることができる。幾つかの実施形態では、層２３８はバリア層としても機能することができる。
【００５７】
ディスプレイの実施形態２００は更に、電圧バイアス源２４０を備えることができる。バイアス源２４０は、前方電極２１２と後方電極２１６との間に位置する液晶層２１４にわたって電界又は電磁束を生成することができる。電磁束は、層２１４において液晶の配向を変化させることができる。例示的な実施形態では、層２１４に配置されたねじれネマチック液晶は、バイアスの印加によって再配向することができる。層２１４のねじれネマチック液晶は、印加された電圧バイアスが取り除かれると元の状態に戻ることができる。
【００５８】
バイアス源２４０は、所定の方法及び／又は所定の持続時間で印加されたバイアスを変更又は切り替えるように構成された１又は２以上のプロセッサ回路及びメモリ回路に結合することができる。例えば、処理回路は、印加されたバイアスを切り替えて、ディスプレイ２００上に文字を表示することができる。
【００５９】
図２Ａは、反射動作モードにおける明状態のハイブリッド反射−放射型ＬＣ高利得レフレクタディスプレイの１つの実施形態の断面を概略的に示す。実施形態２００には、従来のＬＣＤディスプレイに対して向上した明状態を生成するための２つの反射モードが示される。これらのモードは代表的なものにすぎない点に留意されたい。他の多くの反射モードが実施可能とすることができる。第１の例示的な反射モードでは、光２４２は、ディスプレイの実施形態２００に入り、第１の偏光層２０８を通過することができる。偏光層２０８は、入射光の一部を吸収する。例示のみを目的として、偏光子層２０８は、垂直偏光のみを吸収し、全ての平行偏光が液晶から構成される層２１４に接近できると仮定される。層２１４は、ねじれネマチック液晶を含むと仮定される。ねじれネマチック液晶は、前方電極２１０及び後方電極２１４に電力が供給されていないと仮定されているので、自然なねじれ状態にある。平行偏光が層２１４に入ると、ねじれネマチック液晶が相互作用して、光を平行偏光から垂直偏光に変換する。垂直偏光は、偏光層２０８に対して約９０°の角度にある吸収偏光層２１８を通過することが可能となる。これにより、光は引き続き反射偏光層２１８を通過して、凸状突出部２２２のアレイに向かって進むことができるようになる。高屈折率層２２２と低屈折率媒体２３４の界面で全反射（ＴＩＲ）を受けないような角度で光が入ると、一部の光はアレイ２２２を直接通過することができる。臨界角Ｑｃ未満の角度で界面に入射する光は、界面を透過することができる。Ｑｃより大きい角度で界面に入射する光は、界面でＴＩＲを受ける可能性がある。ＴＩＲが発生する可能性のある大きな角度範囲を提供する理由から、ＴＩＲ界面では小さな臨界角（例えば、約５０°未満）が好ましいとすることができる。幾つかの実施形態では、好ましくは可能な限り小さい屈折率（η３）を有する媒体２３４を有し、好ましくは可能な限り大きい屈折率（η１）を有する材料から構成される突出部２２２を有することが望ましいとすることができる。臨界角θｃは、次式（式１）で計算される。
2021502614.tif 000003
【００６０】
図２Ａの実施例では、光は、「暗瞳孔」領域をθｃ未満の角度で通過する。図２Ａの実施例では、光は、「暗瞳孔」領域をθｃ未満の角度で通過する。次に、光は、ノッチ透過鏡面反射層２３０によって反射されて、観察者２０６に向かって戻ることができる。垂直偏光は、偏光子層２１８を通過して、ねじれネマチック液晶を含む層２１４に向かう。次いで、光は、平行偏光に変換して戻され、前方偏光層２０８を通過して観察者２０６に向かって戻り、明状態として見えるようになることができる。これは、入射光２４２及び反射光２４４によって表される。一部の光はまた、層２３０を通過し、拡散レフレクタ層２３６によって反射することができる。この光は、正しい偏光に達して層２２８を通過するまで出射しない場合がある。この光は、正しい偏光になるまでリサイクルすることができる。
【００６１】
図２Ａに示されるような別の例示的な反射モードでは、代表的な光２４６は、ディスプレイ２００及び第１の偏光子層２０８のピクセルに入り、ここで垂直偏光が吸収されることができ、平行偏光が継続してディスプレイに入ることができる。平行偏光２４６は、層２１４内のネマチック液晶との相互作用によって垂直偏光に変換することができる。垂直偏光は、偏光層２１８を通過して、高屈折率突出部２２２及び低屈折率媒体２３４のアレイの界面に向かって進むことができる。この場所では、光２４０は、臨界角θｃよりも大きい角度で界面に到達する。次いで、光２４０は、その垂直偏光を保持する代表的な光２４８として、内部全反射されて観察者２０６に向かって戻ることができる。次に、垂直偏光は、偏光層２１８を通過して、液晶層２１４に向かうことができる。ねじれネマチックを含む液晶層２１４は、光２４８と相互作用して、前方偏光層２０８を通過できるように平行偏光に変換する。次いで、光２４８は、観察者２０６に向かってディスプレイ２００から出て、ピクセルが観察者２０６に明るく見えるようになることができる。
【００６２】
図２Ａで説明された反射モードでは、ディスプレイの実施形態２００は、明るい周囲照明条件下（晴れた日の屋外など）で効率的に光を反射するはずである。ノッチ付きカラーフィルタアレイ２１０は、不飽和ディスプレイを提供することができるが、許容可能な色品質を備えている。反射光の場合、カラーアレイ層２１０を透過する周辺光の波長帯域は、ノッチ付き鏡面レフレクタ層２３０の鏡面反射特性によって効率的に反射することができる。色飽和は、ＬＣＤ反射型ディスプレイと同定に良好とすることができ、拡散した半再帰反射ＴＩＲベースの反射層２２２は、明るく白色の紙様の外観をもたらすことができるので、画質が大幅に向上することができる。このモードでは、バックライト（背面光）が消灯しているため、消費電力が非常に少ないものとすることができる。
【００６３】
図２Ｂは、反射動作モードで暗状態にあるハブリッド反射−放射型ＬＣ高利得レフレクタディスプレイの１つの実施形態の断面を概略的に示す。光２５０、２５２は、ディスプレイの実施形態２００に入り、第１の偏光層２０８を通過することができる。偏光（偏光）層２０８は、入射光の一部を吸収する。例示のみを目的として、偏光子層２０８は、垂直偏光のみを吸収し、全ての平行偏光が液晶から構成される層２１４に接近できると仮定される。層２１４内の液晶は再配向され、偏光を変化させることなく光が層２１４を通過できるようにすることができる。これは、電圧源２４０によって層２１４に電圧バイアスを印加することにより実施することができる。平行偏光２５０、２５２は、第１の偏光層２０８に対して約９０°の角度にある吸収偏光層２１８によって吸収することができる。これにより、反射モードでディスプレイ２００に暗状態が生成される。
【００６４】
液晶を様々な程度に再配向するために、様々なレベルの電圧が層２１４にわたって印加することができる。これにより、層２１８で吸収されるか又は層２１８を通過することができる光の量が変化する。グレイ状態は、層２１４における液晶の部分的な再配向によって形成することができる。従って、一部の光は、層２１８によって吸収することができ、一部の光は、層２２２、２３０を含む高利得反射ユニットによって反射することができる。
【００６５】
図２Ｃは、放射動作モードで明状態にあるハブリッド反射−放射型ＬＣ高利得レフレクタディスプレイの１つの実施形態の断面を概略的に示す。放射動作モードは、反射モードで満足に動作するのに十分な周囲光が存在しない場合に、ディスプレイの実施形態２００によって利用することができる。幾つかの放射／反射モードが図２Ｃで説明されていますが、これらは単なる例証である。他の多くの放射／反射モードが実施可能とすることができる。
【００６６】
第１のモードでは、導波路２２４は、ＬＥＤを用いたエッジ照明によって生成される光２６０を放出することができる。ＬＥＤは、本明細書にて上記で説明され、図５Ａ−Ｃ、６Ａ−Ｃにグラフで示されているように、狭帯域ＲＧＢ  ＬＥＤとすることができる。この最初の例示的なモードでは、光２６０は、反射偏光子層２２８を完全に通過する正しい偏光を有する。その後、後方吸収偏光層２１８を通過することができるが、一部の光は、平行光又は偏光の吸収に起因して失われることになる。この実施例では、垂直光は吸収され、平行光は通過できるものと仮定される。次いで、平行光２６０は、ＬＣ層２１４を通過することができ、ここで垂直光２６０に変換されて、前方吸収偏光子層２０８を通過して、観察者２０６に向かうことができる。ディスプレイは、観察者２０６には明るく放射型であるように見える。第２の例示的な放射モードでは、光２６２は、導波路２２４によって放出することができる。光２６２は、正しくない偏光を有して、反射偏光子層２２８を通過する場合がある。次に、光２６２は、反射光２６４として後方鏡面レフレクタ層２３６に向かって反射される。光２６２、２６４は、正しい偏光に達して反射偏光子層２２８を通過するまで再利用することができる。これは、ディスプレイの実施形態２００を通過して観察者２０６に向かう発光光２６６によって表される。光２６６は、同様に、出射光２６０として前述したようにディスプレイ２００を通過することができる。
【００６７】
第３の例示的な放射モードでは、光２６８は、導波路２２４によって放出することができる。光２６８の一部は、層２２８を通過し、ディスプレイ２７０から観察者２０６に向かう光２７０として放出される正しい偏光を有することができる。正しい偏光を有していない光２６８の別の部分は、層２２８によって光２７２（点線）として反射することができる。光２７２は、正しい偏光に達するまで、後方鏡面レフレクタ層２３６と層２２８の間で再利用することができる。正しい偏光を達成すると、光は、ディスプレイ２００から観察者２０６に向かって放出することができる。これは、放出された光２７４（点線）によって表される。本明細書で説明されている３つの放射／反射モードは、例示のみを目的としている点は強調すべきである。他の多くの放射／反射モードが実施可能とすることができる。更に、放射モードのディスプレイ２００は、明るい色で飽和することができる。これは、ＲＧＢ  ＬＥＤがカラーフィルタアレイ２１０の透過ノッチに一致することに起因する。このモードの電力消費は、光が高効率のバックライト付き導波路において効率的とすることができるので、従来の放射型ディスプレイと同程度に良好とすることができる。
【００６８】
図２Ｄは、放射動作モードで暗状態にあるハブリッド反射−放射型ＬＣ高利得レフレクタディスプレイの１つの実施形態の断面を概略的に示す。光２８０、２８２は、導波路２２４から観察者２０６に向かって放出することができる（幾つかの光はまた、層２３６に向かって放出することができ、ここでは観察者２０６に向かって反射することができる）。光２８０、２８２が後方吸収偏光層２１８に入ると、光の一部が吸収される。例示の目的で、平行光は吸収することができ、垂直光は、ディスプレイ２００を更に通過することができる。垂直光がＬＣ層２１４に入ると、液晶は、ＬＣ層が垂直光を平行光に変換しないように、ソース２４０からの電圧バイアスの印加によって配向される。その結果、垂直光２８０、２８２は、後方偏光層２１８に対して約９０°の角度で配置された前方偏光層２０８によって吸収することができる。これにより、光２８０、２８２がディスプレイ２００から出て観察者２０６に向かうのが防止される。従って、表示は、観察者２０６には暗く見える。ディスプレイ２００における明状態及び暗状態の変調は、画像及び表示情報を生成するためにピクセルごとに完了することができる。
【００６９】
図２Ａ−Ｄのディスプレイの実施形態２００は、周辺光の利用可能性に基づいて、反射モードと放射モードの組み合わせで動作することができる。ハイブリッドモードは、通常の照明付き屋内環境又は曇りの日の屋外もしくは日陰など、周囲照明条件で動作することができる。反射光の場合、カラーアレイ層２１０を透過する周辺光の波長帯域は、ノッチ付き鏡面レフレクタ層２３０の鏡面反射特性によって効率的に反射することができる。ノッチ付き鏡面レフレクタ層２３０によって効率的に反射されない光の波長のみが、カラーフィルタ層２１０によって既に吸収されているので、層２３０からの反射時にそれ以上光が失われることはない。同様に、放出された光について、バックライト（背面光）におけるＲＧＢ  ＬＥＤは、カラーアレイ層２１０のノッチ付き透過特性と一致するように選択されており、放出光はこの層を効率的に透過することができる。結果として得られる反射／放射ハイブリッド画像は、極めて明るく、広い色域の飽和色を有することができる。カラー画像の飽和及び色域は、表示ソフトウェアを介して制御することができる。反射モードと放射モードの互換性及び相乗効果は、スタック内の構成要素の全てを注意深く設計した結果とすることができる。
【００７０】
例示的な実施形態では、ディスプレイ２００は更に、周囲光センサを備えることができる。周辺光が所定のレベルを超えて高い場合、ディスプレイ２００は反射モードで動作することができる。周辺光が低く、所定のレベルを下回る場合、ディスプレイ２００は、放射モードで動作することができる。周辺光がある範囲のレベルに存在する場合、ディスプレイ２００は、ハイブリッドモードで動作することができる。１つの実施形態では、周囲光センサは、ハイブリッドディスプレイの周辺に位置付けられる。
【００７１】
図７Ａは、反射動作モードにおいて明状態にある前方ライトを有するハブリッド反射−放射型ＬＣ高利得レフレクタディスプレイの１つの実施形態の断面を概略的に示す。図７Ａのハイブリッドディスプレイの実施形態７００は、図２Ａ−Ｄに示され本明細書で説明されるディスプレイと同様である、幾つかの変更がある。ディスプレイ７００は、指向性前方ライトシステム７０２を含むことができる。前方光システム７０２は、導波路７０４及び光源７０６を含むことができる。前方光システム７０２は、観察者７１０に面する外面７０８を備える。例示的な実施形態では、光源７０６は、狭帯域ＬＥＤを含むことができる。
【００７２】
図７Ａのディスプレイ７００は更に、バリア層としても機能することができる、任意選択の透明な前方支持シート７１２を備えることができる。ディスプレイの実施形態７００は更に、第１の偏光子層７１４、深いノッチ付き吸収カラーフィルタ層７１６、前方電極７１８層、液晶層７２０、後方電極層７２２、並びに電極７１８、７２２間及び層７２０にわたってバイアスを形成することができる電圧バイアス源７２４を備えることができる。ディスプレイ７００は更に、第２の偏光子層７２６、任意選択の後方透明支持体７２８、及び後方高屈折率凸状突出部アレイ層７３０を備えることができる。ディスプレイの実施形態７００は更に、凸状突出部アレイ層７３０とギャップ７３４を形成する後方支持体７３２を備えることができる。ギャップ７３４は、空気又は液体などの低屈折率媒体７３６を含むことができる。図２Ａ〜２Ｄと同様に、高利得レフレクタは、任意選択的に、図７のディスプレイ７００に組み込むことができる。高利得レフレクタは、後方透明支持体７２８、高屈折率突出部アレイ７３０、ギャップ７３４、及び低屈折率媒体７３６のうちの１又は２以上を含むことができる。
【００７３】
ディスプレイの実施形態７００は更に、高効率拡散レフレクタ７３８及び反射偏光子層７４０を含むことができる。他の実施形態では、層７３８及び７４０の一方又は両方は、鏡面レフレクタ層と置き換えることができる。
【００７４】
図７Ａの実施形態７００には、２つの反射モードが示される。これらのモードは代表的なものにすぎない点に留意されたい。他の多くの反射モードが実施可能とすることができる。
【００７５】
第１の例示的な反射モードでは、光７４２は、ディスプレイの実施形態７００に入り、第１の偏光層７１４を通過することができる。偏光層７１４は、入射光の一部を吸収する。単に例示の目的で、偏光子層７１４は、垂直偏光のみを吸収し、全ての平行偏光が液晶から構成される層７２０に接近できると仮定される。層７２０は、ねじれネマチック液晶を含むと仮定される。ねじれネマチック液晶は、前方電極７１８及び後方電極７２２に電力が供給されていないと仮定されているので、自然なねじれ状態にある。平行偏光が層７２０に入ると、ねじれネマチック液晶が相互作用して、光を平行偏光から垂直偏光に変換する。垂直偏光は、偏光層７１４に対して約９０°の角度にある吸収偏光層７２６を通過することが可能となる。これにより、光は引き続き偏光層７２６を通過して、凸状突出部７３０のアレイに向かって進むことができるようになる。本明細書で上記で説明したように、一部の光は、高屈折率層７３０と低屈折率媒体７３６の界面でＴＩＲを受ける。内部全反射光７４２は、反射光線７４４として観察者７１０に向けて反射されて戻る。
【００７６】
第２の例示的なモードでは、代表的な光７４６は、ディスプレイ７００及び第１の偏光子層７１４のピクセルに入り、ここで垂直偏光が吸収することができ、平行偏光は、引き続きディスプレイに入ることができる。平行偏光７４６は、層７２０内のネマチック液晶との相互作用によって垂直偏光に変換することができる。垂直偏光は、偏光層７２６を通過して、高屈折率突出部７３０及び低屈折率媒体７３６のアレイの界面に向かって進むことができる。この場所では、光７４６は、臨界角Ｑｃよりも小さい角度で界面に到達し、前述の「暗瞳孔」領域を通過する。次に、光７４６は、代表的な光７４８として、高効率拡散反射層７３８によって観察者７１０に向かって全内反射することができる。層７３８からの反射後、反射光７４８が適切な偏光を保持する場合、反射光７４８は、反射偏光子層７４０を通過し、ディスプレイから出て観察者７１０に向けて戻ることができる。場合によっては、入射光７４６の偏光は、拡散レフレクタ層７３８からの反射後に変化することがある。これらの例では、反射偏光子層７４０は、光が層７４０を通過するための正しい偏光を有するまで、層７３８に向かって光を反射することができる。従って、適切な偏光が達成されて光がディスプレイから出ることができるまで、光は、層７３８と層７４０との間で再利用することができる。
【００７７】
図７Ｃは、放射動作モードで明状態にある前方光を有するハブリッド反射−放射型ＬＣ高利得レフレクタディスプレイの１つの実施形態の断面を概略的に示す。放射モード動作は、反射モードで満足に動作するのに十分な周辺光が存在しない場合に、ディスプレイの実施形態７００によって利用することができる。図７Ｃには２つの放射／反射モードが示される。他の多くの放射／反射モードが実施可能とすることができる。第１のモードでは、導波路７０４は、ＬＥＤを用いたエッジ照明によって生成される光７５４を放出することができる。ＬＥＤは、本明細書にて上記で説明され、図５Ａ−Ｃ、６Ａ−Ｃにグラフで示されているように、狭帯域ＲＧＢ  ＬＥＤとすることができる。光７５４は、偏光子層７１４を通過することができるが、平行光又は偏光の吸収に起因して、一部の光が失われることになる。この実施例では、垂直光は吸収され、平行光は通過できるものと仮定される。次いで、平行光７５４は、ノッチ付きカラーフィルタ層７１６及びＬＣ層７２０を通過することができ、ここで垂直光に変換されて、後方吸収偏光子層７２６を通過して、凸状突出部７３０の層に向かうことができる。次に、光７５４は、高屈折層７３０と低屈折媒体７３６の界面で内部全反射することができる。次いで、反射光は、反射光７５６としてディスプレイから出ることができる。ディスプレイは、観察者７１０には明るく発光しているように見える。
【００７８】
光７５８によって図７Ｃに示される第２の放射／反射モード。導波路７０４から放出された光７５８は、本明細書で上述したように、前方偏光子層７１４、カラーフィルタ層７１６、ＬＣ層７２０及び後方偏光子層７２６を通過することができる。次に、層７３０の暗瞳領域を通過する光は、高効率拡散レフレクタ７３８によって反射することができる。光７５８が正しい偏光を保持している場合、反射偏光子７４０を通過してディスプレイから出ることができる。場合によっては、偏光が正しくない可能性があり、層７４０によって層７３８に向かって反射される。光は正しい偏光を保持するまでリサイクルすることができる。正しい偏光が得られると、反射光線７６０として層７４０及びディスプレイの残りの部分を通過することができる。ディスプレイは、観察者７１０には明るく発光しているように見える。
【００７９】
別の実施形態では、層７３８及び７４０は、鏡面レフレクタで置き換えることができる。鏡面レフレクタは、通常は光を反射し、偏光を実質的に変更せず、ディスプレイから光を放出することができる。鏡面レフレクタ層は、図７Ａ−Ｄにおいて層７３８及び７４０の代わりに使用することができる。
【００８０】
図７Ｄは、放射動作モードで暗状態にある前方光を有するハブリッド反射−放射型ＬＣ高利得レフレクタディスプレイの１つの実施形態の断面を概略的に示す。光７６２、７６４は、導波路７０４によって放出され、ディスプレイ７００に入って第１の偏光層７１４を通過することができる。偏光層７１４は、入射光の一部を吸収する。例示のみを目的として、偏光子層７１４は、垂直偏光のみを吸収し、平行偏光が通過して、液晶から構成される層７２０に接近できると仮定される。層７２０内の液晶が再配向され、偏光を変化させることなく光が層７２０を通過できるようすることができる。これは、電圧源７２４によって層７２０にわたって電圧バイアスを印加することにより実施することができる。平行偏光７６２、７６４は、第１の偏光層７１４に対して約９０°の角度にある後方吸収偏光層７２６によって吸収することができる。これにより、放射モードでディスプレイ７００に暗状態が生成される。これは、ディスプレイ内のピクセルごとに実施することができる。
【００８１】
図７Ａ−Ｄのディスプレイの実施形態７００は、周囲光の利用可能性に基づいて、反射モードと放射モードの組み合わせで動作することができる。ハイブリッドモードは、通常の照明付き屋内環境又は曇りの日の屋外もしくは日陰など、周囲照明条件で動作することができる。ハイブリッドの反射／放射画像は、極めて明るく、広い色域の飽和色を有することができる。カラー画像の飽和及び色域は、表示ソフトウェアを介して制御することができる。反射モードと放射モードの互換性及び相乗効果は、スタック内の構成要素の全てを注意深く設計した結果とすることができる。
【００８２】
例示的な実施形態では、ディスプレイ７００は更に、周囲光センサを備えることができる。周辺光が所定のレベルを超えて高い場合、ディスプレイ７００は反射モードで動作することができる。周辺光が低く、所定のレベルを下回る場合、ディスプレイ７００は、放射モードで動作することができる。周辺光がある範囲のレベルに存在する場合、ディスプレイ７００は、ハイブリッドモードで動作することができる。
【００８３】
本明細書で説明するように、スペクトルノッチ付き吸収カラーフィルタと狭帯域放射性ＬＥＤを整合させることを他の反射型ディスプレイ技術と組み合わせることで、明るさを高めることができることは理解されたい。この技術は、電気湿潤ディスプレイ（すなわち、Ｌｉｑｕｉｖｉｓｔａ  Ｂ．Ｖ．、オランダ、アイントホーフェン）、電気流体ディスプレイ、マイクロカプセル化電気泳動ディスプレイ（例：Ｅ  Ｉｎｋ  Ｈｏｌｄｉｎｇｓ、Ｈｓｉｎｃｈｕ、Ｔａｉｗａｎ；  ＯＥＤ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ、Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ、Ｃｈｉｎａ）、反射型ＬＣＤ、微小電気機械ベースシステム（ＭＥＭ）、又は他の反射型ディスプレイシステムと組み合わせることができる。この技術は、前方照明又は背面照明システムとして使用することができる。
【００８４】
図８は、ディスプレイを駆動するためのＴＦＴアレイの１つの実施形態を概略的に示す。ＴＦＴアレイは、従来のＬＣＤディスプレイを駆動するのに使用されるアレイに類似している。図２Ａ〜Ｄの層２１４における液晶及び図７Ａ〜７Ｄの層７２０における液晶の配置は、図８の制御されたＴＦＴアレイの実施形態８００とすることができる。例示的な実施形態では、ＴＦＴアレイ８００は、図２Ａ〜Ｄの上部電極層２１２及び図７Ａ〜７Ｄの層７１８として使用することができる。他の実施形態では、ＴＦＴアレイ８００は、図２Ａ〜Ｄの下部電極層２１６及び図７Ａ〜７Ｄの層７２２として使用することができる。ＴＦＴアレイ８００は、本明細書で説明されるディスプレイの実施形態を駆動するためのピクセル８０２のアレイを含むことができる。図８では、単一のピクセル８０２が点線のボックスで強調されている。ピクセル８０２は、図８に示されるように行８０４及び列８０６で配置することができるが、他の配置も実施可能とすることができる。例示的な実施形態では、各ピクセル８０２は、単一のＴＦＴ８０８を含むことができる。アレイの実施形態８００では、各ＴＦＴ８０８は、各ピクセル８０２の左上に配置することができる。他の実施形態では、ＴＦＴ８０８は、各ピクセル８０２内の他の場所に配置されてもよい。各ピクセル８０２は更に、ディスプレイの各ピクセルをアドレス指定するために導電層８１０を含むことができる。層８１０は、ＩＴＯ、アルミニウム、銅、金、Ｂａｙｔｒｏｎ（商標）、又は導電性ナノ粒子、銀線、金属ナノワイヤ、グラフェン、ナノチューブ、或いは他の導電性炭素同素体、又はポリマーが分散されたこれらの材料の組み合わせを含むことができる。ＴＦＴアレイの実施形態８００は更に、列８１２及び行８１４のワイヤを含むことができる。列ワイヤ８１２及び行ワイヤ８１４は、アルミニウム、銅、金又は他の導電性金属のような金属を含むことができる。列８１２及び行８１４のワイヤは、ＩＴＯを含むことができる。列８１２及び行８１４のワイヤは、ＴＦＴ８０８に取り付けることができる。ピクセル８０２は、行及び列でアドレス指定することができる。ＴＦＴ８０８は、アモルファスシリコン又は多結晶シリコンを使用して形成することができる。ＴＦＴ８０８のシリコン層は、プラズマ増強化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）を使用して堆積させることができる。例示的な実施形態では、各ピクセルは、層２１０、７１６内の単一のカラーフィルタと実質的に位置合わせすることができる。列８１２及び行８１４のワイヤは更に、集積回路及び駆動電子機器に接続されて、ディスプレイを駆動することができる。
【００８５】
開示される実施形態の何れもが拡散層を含むことができる。拡散層を使用して、入射光又は反射光を弱めるか、又はまぶしさを低減することができる。拡散層は、可撓性ポリマーを含むことができる。拡散層は、可撓性ポリマーマトリックスにグランドガラスを含むことができる。拡散層は、微細構造化又はテクスチャー加工されたポリマーを含むことができる。拡散層は、３Ｍ（商標）のスパークル防止又はアンチグレアフィルムを含むことができる。拡散層は、３Ｍ（商標）ＧＬＲ３２０フィルム（Ｍａｐｌｅｗｏｏｄ、ＭＮ）又はＡＧＦ６２００フィルムを含むことができる。拡散層は、本明細書で説明されるディスプレイの実施形態内の１又は２以上の様々な場所に配置することができる。
【００８６】
開示される実施形態の何れもが、少なくとも１つの光学的に透明な接着剤（ＯＣＡ）層を更に含むことができる。ＯＣＡ層は、可撓性又はコフォーマブルとすることができる。ＯＣＡを用いて、ディスプレイ層を共に接着し、ディスプレイ層を光学的に結合することができる。本明細書で説明するディスプレイの実施形態の何れもが、３Ｍ（商標）の光学的に透明な接着剤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  、リンテックＭＯ−Ｔ０２０ＲＷ、リンテックＭＯ−３０１５ＵＶシリーズ、リンテックＭＯ−Ｔ０１５、リンテックＭＯ−３０１４ＵＶ２＋、リンテックＭＯ−３０１５ＵＶのうちの１又は２以上から更に構成される光学的に透明な接着剤層を含むことができる。
【００８７】
開示された実施形態の何れもが、少なくとも１つの任意選択の誘電体層を更に含むことができる。１又は２以上の任意選択の誘電体層を使用して、本明細書で説明するディスプレイの実施形態の何れかにおける層の一方又は両方を保護することができる。幾つかの実施形態では、誘電体層は、異なる組成物を含むことができる。誘電体層は、実質的に均一で、連続的であり、表面欠陥が実質的にないものとすることができる。
【００８８】
誘電体層は、厚さが少なくとも約５ｎｍ又はそれ以上とすることができる。幾つかの実施形態では、誘電体層の厚さは、約５〜３００ｎｍとすることができる。他の実施形態では、誘電体層の厚さは、約５〜２００ｎｍとすることができる。更に他の実施形態では、誘電体層の厚さは、約５〜１００ｎｍとすることができる。誘電体層は各々、少なくとも約３０ナノメートルの厚さを有することができる。例示的な実施形態では、厚さは、約３０〜２００ナノメートルとすることができる。
【００８９】
他の実施形態において、パリレンは、約２０ナノメートルの厚さを有することができる。誘電体層は、少なくとも１つのピンホールを含むことができる。誘電体層は、コンフォーマルなコーティングを定義することができ、ピンホールがない場合があり、或いは、最小のピンホールを有することができる。誘電体層はまた、構造化層とすることができる。誘電体層はまた、湿分又はガスの進入を防ぐための障壁層として機能することができる。誘電体層は、高い又は低い誘電率を有することができる。誘電体層は、約１〜１５の範囲の誘電率を有することができる。誘電体化合物は、有機又は無機のタイプとすることができる。最も一般的な無機誘電材料は、集積チップで一般的に使用されるＳｉＯ2である。誘電体層は、ＳｉＮとすることができる。誘電体層は、Ａｌ2Ｏ3とすることができる。誘電体層はセラミックとすることができる。有機誘電材料は、通常、ポリイミド、フルオロポリマー、ポリノルボディ、極性基のない炭化水素ベースの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とすることができる。誘電体層は、ポリマー、金属酸化物及びセラミックの組み合わせとすることができる。例示的な実施形態では、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むことができる。他の無機又は有機誘電材料もしくはこれらの組み合わせもまた、誘電層に使用することができる。誘電体層の１又は２以上は、ＣＶＤ又はスパッタコーティングすることができる。誘電体層の１又は２以上は、溶液コーティングされたポリマー、蒸着誘電体又はスパッタリング蒸着誘電体とすることができる。
【００９０】
本明細書で説明されるディスプレイの実施形態の何れもが、導電性クロスオーバーを更に含むことができる。導電性クロスオーバーは、前方電極層に、及びＴＦＴなどの後方電極層上のトレースに結合することができる。これにより、ドライバ集積回路（ＩＣ）が前方電極での電圧を制御できるようになる。例示的な実施形態では、導電性クロスオーバーは、可撓性又はコンフォーマブルである導電性接着剤を含むことができる。
【００９１】
凸状突出部を含む本明細書に記載されるディスプレイの実施形態の何れかを曲げ又は屈曲させるために、突出部は、これらが隣接する突出部に衝突しないように十分に間隔を置いて配置することができる。ディスプレイにおいて望まし屈曲量が増えると、隣接する突出部が衝突しないように間隔を広げることが必要とすることができる。間隔が小さいほど、ディスプレイが屈曲又は曲がることができる量が少なくなる。幾つかの実施形態では、突出部間の間隔は、約０．０１μｍ以上とすることができる。他の実施形態では、突出部間の間隔は、約０．０１〜１０μｍとすることができる。更に他の実施形態では、突出部間の間隔は、約１〜５μｍとすることができる。幾つかの実施形態では、隣接する突出部の間隔に対する突出部の高さの比は、約１００：１〜約５：１の範囲である。
【００９２】
開示される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することができる。エッジシールは、湿分又は他の環境汚染物質がディスプレイに流入するのを防ぐことができる。エッジシールは、熱的、化学的、又は放射線硬化材料、或いはこれらの組み合わせとすることができる。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、又は他のポリマーベースの材料のうちの１又は２以上を含むことができる。幾つかの実施形態では、エッジシールは、金属ホイルを含むことができる。幾つかの実施形態では、エッジシーラントは、ＳｉＣ又はＡｌ2Ｏ3などのフィラーを含むことができる。他の実施形態では、エッジシールは、硬化後に可撓性又はコンフォーマブルとすることができる。更に他の実施形態では、エッジシールは、湿分、酸素、及び他のガスに対する障壁としても機能することができる。
【００９３】
開示されたディスプレイの実施形態では、少なくとも１つの側壁（交差壁又は隔壁とも呼ぶことができる）を使用することができる。例示的な実施形態では、側壁は、ディスプレイの実施形態の特定の領域内で均一なギャップ距離を実質的に維持することができる。側壁はまた、湿分及び酸素がディスプレイに侵入するのを防ぐのを助けるための障壁として機能することができる。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配置することができる。側壁は、ポリマー、金属又はガラス、或いはこれらの組み合わせを含むことができる。側壁は、あらゆるサイズ又は形状のものとすることができる。側壁は、丸い断面を有することができる。側壁又は交差壁は、例えば、正方形様、三角形、五角形又は六角形状、又はこれらの組み合わせでウェル又は区画を作成するように構成することができる。側壁は、ポリマー材料を含み、フォトリソグラフィ、エンボス加工又は成形を含む１又は２以上の従来技術によってパターン化することができる。例示的な実施形態では、側壁は、可撓性又はコンフォーマルポリマーから構成することができる。
【００９４】
本発明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装することができる。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内又は上に含まれる命令の形態をとることができる。次に、これらの命令は、１又は２以上のプロセッサによって読み取られて実行され、本明細書で説明される動作の実行を可能にすることができる。命令は、限定ではないが、ソースコード、コンパイルコード、解釈コード、実行可能コード、静的コード、動的コード及び同様のものなど、任意選択の適切な形態とすることができる。このようなコンピュータ可読媒体は、限定ではないが読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）；ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）；磁気ディスク記憶媒体；光学記憶媒体；フラッシュメモリなどの１又は２以上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何れかの有形の非一時的媒体を含むことができる。
【００９５】
幾つかの実施形態では、命令を含む有形の機械可読非一時的記憶媒体は、開示されたディスプレイの実施形態と組み合わせて使用することができる。他の実施形態では、有形の機械可読非一時的記憶媒体は更に、１又は２以上のプロセッサと組み合わせて使用することができる。
【００９６】
図９は、本開示の１つの実施形態による、ディスプレイを制御するための例示的なシステムを示す。図９では、ディスプレイ２００、７００は、プロセッサ９３０及びメモリ９２０を有するコントローラ９４０によって制御される。開示された原理から逸脱することなく、他の制御機構及び／又はデバイスをコントローラ９４０に含めることができる。コントローラ９４０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めることができる。例えば、コントローラ９４０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めることができる。プロセッサ９３０は、実際のプロセッサ又は仮想プロセッサとすることができる。同様に、メモリ９２０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）とすることができる。
【００９７】
メモリ９２０は、ディスプレイ２００、７００を駆動するためにプロセッサ９３０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、ディスプレイ２００、７００を動作するように構成することができる。１つの実施形態では、命令は、電源９５０を介してディスプレイ２００、７００と関連付けられたバイアス電極を含むことができる。バイアスをかけると、電極は、前方透明シートの内面にて複数の突出部の表面に近い領域に又は該領域から離れて電気泳動粒子を移動させ、これによって前方透明シートの内面で受光した光を吸収又は反射することができる。電極に適切にバイアスをかけることにより、液晶（例えば、図２Ａ−Ｄの液晶２１４、図７Ａ−Ｄの液晶７２０）は、ねじれネマチック液晶の配向又は再配向などを制御することができる。入射光を吸収すると、暗状態又は有色状態が生成される。電極に適切にバイアスをかけることにより、液晶（例えば、図２Ａ−Ｄの液晶２１４、図７Ａ−Ｄの液晶７２０）は、ねじれネマチック液晶のねじれ又はねじれ解除などの制御をして入射光を反射又は吸収することができる。入射光を反射すると、明状態が生成される。
【００９８】
本明細書で説明する例示的なディスプレイの実施形態では、これらはモノのインターネット（ＩｏＴ）デバイスで使用することができる。ＩｏＴデバイスは、１又は２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のローカル無線又は有線通信インタフェースを備えることができる。ＩｏＴデバイスは更に、ローカル無線又は有線通信リンクを使用してインターネットを介してＩｏＴサービスとの安全な通信チャネルを備えることができる。本明細書で説明されるディスプレイデバイスの１又は２以上を備えたＩｏＴデバイスは更に、センサを備えることができる。センサは、温度、湿度、光、音、動き、振動、近接、ガス又は熱センサのうちの１又は２以上を含むことができる。本明細書で説明するディスプレイデバイスの１又は２以上を備えたＩｏＴデバイスは、冷蔵庫、冷凍庫、テレビ（ＴＶ）、字幕付きテレビ（ＣＣＴＶ）、ステレオシステム、暖房、換気、空調（ＨＶＡＣ）システム、ロボット掃除機、空気清浄機、照明システム、洗濯機、乾燥機、オーブン、火災警報器、ホームセキュリティシステム、プール設備、除湿機又は食洗機などの家電製品とインタフェース接続することができる。本明細書で説明するディスプレイデバイスの１又は２以上を備えた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、又は歩数計などの健康モニタリングシステムとインタフェース接続することができる。本明細書で説明されるディスプレイデバイスの１又は２以上を備えたＩｏＴデバイスは、自動車、オートバイ、自転車、スクーター、船舶、バス、又は飛行機のシステムなどの輸送モニタリングシステムとインタフェース接続することができる。
【００９９】
本明細書で説明する例示的なディスプレイの実施形態では、これらは、限定されないが、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、標識、時計、ウェアラブル、軍事ディスプレイアプリケーション、自動車用ディスプレイ、自動車のナンバープレート、棚ラベル、フラッシュドライブ、屋外看板又はディスプレイを構成する屋外標識などのＩｏＴ及び非ＩｏＴアプリケーションで使用することができる。ディスプレイは、バッテリ、太陽電池、風力、発電機、電気コンセント、ＡＣ電力、ＤＣ電力、又は他の手段の１又は２以上によって電力供給することができる。
【０１００】
以下の例示的な実施形態は、開示の原理を更に例証するために提供される。これらの実施例は、例証であって限定ではない。
【０１０１】
実施例１は、液晶ディスプレイピクセルであって、第１の偏光状態及び第２の偏光状態を有する第１の光線を受け取り、第１の光線から第１の偏光状態を実質的に除去して、第１の波長偏光光線を形成するように構成された第１の偏光子と、第１の波長偏光光線を受け取るように構成された光学カラーフィルタであって、光学カラーフィルタを通って第１の波長偏光光線の第１の光学周波数帯の実質的な伝送を可能にして第１のフィルタ処理された光線を形成するように構成された光学カラーフィルタと、液晶層と、間に界面を形成するように第１の媒体及び第２の媒体を配置した高利得レフレクタであって、第１のフィルタ処理された光線が、臨界角（θｃ）よりも大きな角度で界面に入射したときに、界面は第１のフィルタ処理された光線を内部全反射するように構成された高利得レフレクタと、高利得レフレクタに第２の光線を放出する光源と、を備える、液晶ディスプレイピクセルに関する。
【０１０２】
実施例２は、光源及び光学カラーフィルタが、スペクトル的に整合している、実施例１に記載の液晶ディスプレイピクセルに関する。
【０１０３】
実施例３は、光源が、第２の帯域幅を有する第２の光線を提供し、光学カラーフィルタが、第２の帯域幅の外にある光を実質的にフィルタ処理しながら、第２の帯域幅の光を実質的に通過させるように構成される、実施例１に記載の液晶ディスプレイピクセルに関する。
【０１０４】
実施例４は、光学カラーフィルタが、ノッチ付きフィルタを備え、該ノッチ付きフィルタが、赤色、緑色又は青色波長のうちの１つに整合する１又は２以上の周波数帯の実質的な伝送を可能にするよう構成される、実施例１に記載の液晶ディスプレイピクセルに関する。
【０１０５】
実施例５は、第１の光線の第２の偏光状態を実質的に除去するよう構成された第２の偏光子を更に備える、実施例１に記載の液晶ディスプレイピクセルに関する。
【０１０６】
実施例６は、第１のフィルタ処理された光線が、臨界角（θｃ）よりも小さい角度で界面に入射したときに、高利得レフレクタは、第１のフィルタ処理された光線が通過できるように構成される、実施例１に記載の液晶ディスプレイピクセルに関する。
【０１０７】
実施例７は、光源から第２の光線を受け取り、受け取った第２の光線を高利得レフレクタに伝送する光ガイド層を更に備える、実施例１に記載の液晶ディスプレイピクセルに関する。
【０１０８】
実施例８は、光ガイド層を間に配置するように位置付けられる、後方光偏光層及び後方レフレクタ層を更に備える、実施例７に記載の液晶ディスプレイピクセルに関する。
【０１０９】
実施例９は、前方又は後方レフレクタのうちの少なくとも１つが、スペクトルノッチ付きレフレクタを備える、実施例８に記載の液晶ディスプレイピクセルに関する。
【０１１０】
実施例１０は、第１の光線が、周囲光を含み且つ第１の帯域幅を有する、実施例１に記載の液晶ディスプレイピクセルに関する。
【０１１１】
実施例１１は、液晶ディスプレイであって、複数の周囲光線を受け取る第１の偏光子であって、複数の周囲光線が第１の偏光状態と第２の偏光状態とを有し、第１の偏光子は、複数の周囲光線から第１の偏光状態を実質的に除去して、複数の偏光周囲光線を形成するよう構成された、第１の偏光子と、第１の光学帯域通過を有し、複数の偏光周囲光線の第１の部分を受け取ってスペクトルフィルタ処理して第１のフィルタ処理光線を提供するよう構成された第１の光学フィルタと、第２の帯域通過を有し、複数の偏光周囲光線の第２の部分を受け取ってスペクトルフィルタ処理して第２のフィルタ処理光線を提供するよう構成された第２の光学フィルタと、第１のフィルタ処理光線及び第２のフィルタ処理光線を受け取る液晶層と、間に界面を形成するように第１の媒体及び第２の媒体を配置した高利得レフレクタであって、第１の光学帯の光線が、臨界角（θｃ）よりも大きな角度で界面に入射したときに、界面は第１のフィルタ処理光線及び第２のフィルタ処理光線のうちの一方を内部全反射するように構成された高利得レフレクタと、第１のスペクトル帯の光を放出する第１の光源と、第２のスペクトル帯の光を放出する第２の光源と、を備える、液晶ディスプレイに関する。
【０１１２】
実施例１２は、第１の光源及び第１の光学カラーフィルタがスペクトル的に整合しており、第２の光源及び第２の光学フィルタがスペクトル的に整合している、実施例１１に記載の液晶ディスプレイに関する。
【０１１３】
実施例１３は、第１の光学カラーフィルタが、スペクトルノッチ付きカラーフィルタを備え、該スペクトルノッチ付きカラーフィルタが、赤色、緑色又は青色波長のうちの１つに整合する１又は２以上の周波数帯の実質的な伝送を可能にするよう構成される、実施例１１に記載の液晶ディスプレイに関する。
【０１１４】
実施例１４は、複数の周囲光線の第２の偏光状態を実質的に除去する第２の偏光子を更に備える、実施例１１に記載の液晶ディスプレイに関する。
【０１１５】
実施例１５は、第１のフィルタ処理光線が、臨界角（θｃ）よりも小さな角度で界面に入射したときに、高利得レフレクタは、第１のフィルタ処理光線及び第２のフィルタ処理光線が通過できるように構成される、実施例１１に記載の液晶ディスプレイに関する。
【０１１６】
実施例１６は、第１の光源から入射光線を受け取り、入射光線を高利得レフレクタに伝送する光ガイド層を更に備える、実施例１１に記載の液晶ディスプレイに関する。
【０１１７】
実施例１７は、光ガイド層を間に配置するように位置付けられる、前方レフレクタ及び後方レフレクタを更に備える、実施例１６に記載の液晶ディスプレイに関する。
【０１１８】
実施例１８は、前方レフレクタ及び後方レフレクタの少なくとも１つが、スペクトルノッチ付きレフレクタを備える、実施例１７に記載の液晶ディスプレイに関する。
【０１１９】
実施例１９は、スペクトル的に整合した光線を表示する方法であって、光学偏光子にて入射する周囲光線から第１の偏光状態を実質的に除去して、周囲偏光光線を形成するステップと、スペクトル帯通過を有する光学フィルタにて周囲偏光光線を受け取ってスペクトルフィルタ処理して、フィルタ処理した周囲光線を提供するステップと、界面を＼高利得レフレクタにてフィルタ処理した周囲光線を受け取るステップと、周囲光線が、臨界角（θｃ）よりも大きな角度で界面に入射したときに、受け取ったフィルタ処理した周囲光線を内部全反射するステップと、フィルタ処理した周囲光線が、臨界角（θｃ）よりも小さな角度で界面に入射したときに、フィルタ処理した周囲光線を高利得レフレクタに通過させるステップと、光源から放出された光線を受け取るステップと、を含む、方法に関する。
【０１２０】
実施例２０は、放出された光線が、光学フィルタのスペクトル帯域幅と実質的に類似したスペクトル帯域幅を有する、実施例１９に記載の方法に関する。
【０１２１】
実施例２１は、受け取った放出された光線を高利得レフレクタを通じて光学偏光子に配向するステップを更に含む、実施例１９に記載の方法に関する。
【０１２２】
実施例２２は、光源及び光学カラーフィルタが、スペクトル的に整合している、実施例１９に記載の方法に関する。
【０１２３】
実施例２３は、周囲偏光をスペクトルフィルタ処理するステップが更に、周囲偏光をスペクトルノッチ付きカラーフィルタを通してフィルタ処理し、ノッチフィルタを通じて赤色、緑色又は青色波長のうちの１つに整合する周波数帯を実質的に伝送するステップを含む、実施例１９に記載の方法に関する。
【０１２４】
実施例２４は、入射した周囲光線から第２の偏光状態を実質的に除去して第２の周囲偏光光線を形成するステップを更に含む、実施例１９に記載の方法に関する。
【０１２５】
実施例２５は、光源から放出された光を導波路を通じて観察者に配向するステップを更に含む、実施例１９に記載の方法に関する。
【０１２６】
実施例２６は、放出された光を導波路を通じて配向するステップが更に、導波路層から放出された光を鏡面レフレクタ層に伝送するステップを含む、実施例２５に記載の方法に関する。
【０１２７】
本開示の原理は、本明細書に示される例示的な実施形態に関連して示されているが、本開示の原理はこれらに限定されず、その任意の修正、変形又は置換を含む。
【符号の説明】
【０１２８】
２００  ディスプレイ
２０８  偏光子フィルム
２１０  カラーフィルタ層
２１２  前方電極層
２１４  液晶層
２１６  後方電極層
２１８  第２の光偏光子フィルム
２２０  第２の透明シート
２２２  凸状突出部
２２４  導波路
２２６  光源
２３２  ギャップ
２３４  低屈折率媒体
【図１】
2021502614.tif 000004
【図２Ａ】
2021502614.tif 000005
【図２Ｂ】
2021502614.tif 000006
【図２Ｃ】
2021502614.tif 000007
【図２Ｄ】
2021502614.tif 000008
【図３Ａ】
2021502614.tif 000009
【図３Ｂ】
2021502614.tif 000010
【図３Ｃ】
2021502614.tif 000011
【図４Ａ】
2021502614.tif 000012
【図４Ｂ】
2021502614.tif 000013
【図４Ｃ】
2021502614.tif 000014
【図５Ａ】
2021502614.tif 000015
【図５Ｂ】
2021502614.tif 000016
【図５Ｃ】
2021502614.tif 000017
【図６Ａ】
2021502614.tif 000018
【図６Ｂ】
2021502614.tif 000019
【図６Ｃ】
2021502614.tif 000020
【図７Ａ】
2021502614.tif 000021
【図７Ｂ】
2021502614.tif 000022
【図７Ｃ】
2021502614.tif 000023
【図７Ｄ】
2021502614.tif 000024
【図８】
2021502614.tif 000025
【図９】
2021502614.tif 000026
【国際調査報告】
2021502614.tif 000027