(57)【要約】  本明細書で開示される態様は、ディスプレイデバイス向けのカラーフィルタに関し、特に、液晶ディスプレイデバイス内で光の色を透過又は反射してリサイクルするためのカラーフィルタに関する。一態様では、メタサーフェスが、LCDデバイス内の２つの偏光板の間で形成される。別の一態様では、メタサーフェスが、LCDデバイスの導白色光体（white light guide）上に形成される。メタサーフェスは、光の（１以上の）所望の色を透過し、光の（１以上の）所望でない色を反射して導光体の中に戻し、リサイクルしてLCDデバイスの他の場所を通過させるように形成される。カラーフィルタを使用し、反射された光の色をリサイクルすることによって、LCDデバイスなどのディスプレイデバイスの効率を高める。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の偏光板、
第２の偏光板、
前記第１の偏光板と前記第２の偏光板の間に配置された、画素アレイに配置された液晶の層が隣接している薄膜トランジスタ層、及び
前記液晶の層と前記第２の偏光板との間に配置されたメタサーフェスを備える、液晶ディスプレイデバイス。
【請求項２】
前記メタサーフェスが、１以上の特徴を上に有する、請求項１に記載の液晶ディスプレイデバイス。
【請求項３】
前記メタサーフェスが、所望の色を透過し、所望でない色を反射するように構成されている、請求項１に記載の液晶ディスプレイデバイス。
【請求項４】
前記メタサーフェスが、第１のパターンを有する第１の部分、第２のパターンを有する第２の部分、及び第３のパターンを有する第３の部分を備える、請求項１に記載の液晶ディスプレイデバイス。
【請求項５】
前記第１のパターンが、赤い光を透過し、緑の光と青い光を反射するように構成されている、請求項４に記載の液晶ディスプレイデバイス。
【請求項６】
前記第２のパターンが、緑の光を透過し、赤い光と青い光を反射するように構成されている、請求項４に記載の液晶ディスプレイデバイス。
【請求項７】
前記第３のパターンが、青い光を透過し、赤い光と緑の光を反射するように構成されている、請求項４に記載の液晶ディスプレイデバイス。
【請求項８】
前記第１の部分、前記第２の部分、及び前記第３の部分が、それぞれ、画像の第１の画素、画像の第２の画素、及び画像の第３の画素に対応する、請求項４に記載の液晶ディスプレイデバイス。
【請求項９】
導光体を覆って配置されたメタサーフェス、
単一の偏光板、及び
前記メタサーフェスと前記単一の偏光板の間に配置された、画素アレイに配置された液晶の層が隣接している薄膜トランジスタ層を備える、液晶ディスプレイデバイス。
【請求項１０】
前記メタサーフェスが、前記導光体上に配置され、前記導光体と接触している、請求項９に記載の液晶ディスプレイデバイス。
【請求項１１】
前記メタサーフェスが、１．８以上の屈折率を有する材料を含む、請求項９に記載の液晶ディスプレイデバイス。
【請求項１２】
前記メタサーフェスが、二酸化チタン（TiO2）、リン化ガリウム（GaP）、アモルファスシリコン（aSi）、結晶シリコン（cSi）、窒化ガリウム（GaN）、窒化ケイ素（SiN）、及びアゾ化合物から成る群から選択された、１以上の材料を含む、請求項９に記載の液晶ディスプレイデバイス。
【請求項１３】
前記メタサーフェスが、特徴の第１のナノパターンを上に有する第１の部分、特徴の第２のナノパターンを上に有する第２の部分、及び特徴の第３のナノパターンを上に有する第３の部分を備える、請求項９に記載の液晶ディスプレイデバイス。
【請求項１４】
液晶ディスプレイデバイスを製造するための方法であって、
薄膜トランジスタを覆って液晶の層を堆積させること、
前記液晶の層の少なくとも第１の側を覆って偏光板を堆積させること、並びに
前記液晶の層の第２の側を覆ってメタサーフェスを堆積させることであって、前記第２の側が前記第１の側の反対側である、メタサーフェスを堆積させることを含み、
前記メタサーフェスが、
特徴の第１のパターンを有する第１の部分、
特徴の第２のパターンを有する第２の部分、及び
特徴の第３のパターンを有する第３の部分を備える、方法。
【請求項１５】
前記第１の部分が、赤い光を透過し、緑の光と青い光を反射するように構成され、前記第２の部分が、緑の光を透過し、赤い光と青い光を反射するように構成され、前記第３の部分が、青い光を透過し、赤い光と緑の光を反射するように構成されている、請求項１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[0001] 本明細書で開示される態様は、ディスプレイデバイス向けのカラーフィルタに関し、特に、液晶ディスプレイデバイス内で光の色を透過し又は反射してリサイクルするためのカラーフィルタに関する。
【背景技術】
【０００２】
[0002] 液晶ディスプレイ（LCD）は、コンピュータモニタ、テレビ、計器パネル、並びに、スマートフォン、携帯電話、デジタルカメラ、及び時計などの、携帯型消費者（コンシューマ）デバイスを含む、幅広い様々な用途で使用されるフラットパネルディスプレイの一種である。LCDデバイスは、概して、液晶が隣接している薄膜トランジスタ（TFT）層、及びカラーフィルタ層を含む。それらは、互いから間隔を空けられ、２つの電極及び２つの垂直方向の偏光板の間で整列している。LCDデバイスは、液晶の光変調特性を、バックライト又は反射板と組み合わせて利用し、カラー画像又はモノクロ画像を生成する。具体的には、LCDデバイスは、概して、光学デバイスの幾つかの層を使用して、バックライトからの光を着色し、偏光し、シャッターする。LCDデバイスの各層だけでなく、画像生成プロセスの全てのステップで非効率が生じる。
【０００３】
[0003] 例えば、従来から使用されているカラーフィルタ層から、様々な非効率が生じる。吸収性カラー画素、典型的には赤、緑、及び青の吸収性画素が、一般的に、LCDデバイス内でのカラーフィルタリングに使用されている。しかし、吸収性カラー画素は、吸収による大幅な光損失により、LCDデバイス全体の効率と輝度を低下させる。
【０００４】
[0004] したがって、LCDデバイスなどのディスプレイデバイス向けの改善されたカラーフィルタリング装置及び方法が必要とされている。
【発明の概要】
【０００５】
[0005] 本明細書で開示される態様は、ディスプレイデバイス向けのカラーフィルタに関し、特に、液晶ディスプレイデバイス内で光の色を透過し又は反射してリサイクルするためのカラーフィルタに関する。一態様では、メタサーフェスが、LCDデバイス内の２つの偏光板の間で形成される。別の一態様では、メタサーフェスが、LCDデバイスの導白色光体（white light guide）上に形成される。メタサーフェスは、光の（１以上の）所望の色を透過し、光の（１以上の）所望でない色を反射して導光体の中に戻し、リサイクルしてLCDデバイスの他の場所を通過させるように形成される。カラーフィルタを使用し、反射された光の色をリサイクルすることによって、LCDデバイスなどのディスプレイデバイスの効率を高める。
【０００６】
[0006] 一態様では、液晶ディスプレイデバイスが開示される。液晶ディスプレイデバイスは、第１の偏光板、第２の偏光板、第１の偏光板と第２の偏光板の間に配置された、画素アレイに配置された液晶の層が隣接している薄膜トランジスタ層、及び液晶の層と第２の偏光板との間に配置されたメタサーフェスを含む。
【０００７】
[0007] 別の一態様では、液晶ディスプレイデバイスが開示される。液晶ディスプレイデバイスは、導光体を覆って配置されたメタサーフェス、単一の偏光板、及びメタサーフェスと単一の偏光板の間に配置された、画素アレイに配置された液晶の層が隣接している薄膜トランジスタ層を含む。
【０００８】
[0008] 別の一態様では、液晶ディスプレイデバイスが開示される。液晶ディスプレイデバイスは、第１の偏光板、第２の偏光板、第１の偏光板と第２の偏光板の間に配置された、画素アレイに配置された液晶の層が隣接している薄膜トランジスタ層、及び、液晶の層と第２の偏光板との間に配置されたカラーフィルタであって、光の特定の色を透過し、光の特定の色を反射して、液晶ディスプレイデバイス内の他の場所での使用向けに、反射された光の色をリサイクルするように構成されたカラーフィルタを含む。
【０００９】
[0009] 別の一態様では、液晶ディスプレイデバイスが開示される。液晶ディスプレイデバイスは、導光体を覆って配置されたカラーフィルタであって、光の特定の色を透過し、光の特定の色を反射して、液晶ディスプレイデバイス内の他の場所での使用向けに、反射された光の色をリサイクルするように構成されたカラーフィルタ、単一の偏光板、及び、カラーフィルタと単一の偏光板との間に配置された、画素アレイに配置された液晶の層が隣接している薄膜トランジスタ層を含む。
【００１０】
[0010] 別の一態様では、液晶ディスプレイデバイスを製造するための方法が開示される。該方法は、薄膜トランジスタを覆って液晶の層を堆積させること、液晶の層の少なくとも第１の側を覆って偏光板を堆積させること、及び、液晶の層の第２の側を覆ってメタサーフェスを堆積させることであって、第２の側が第１の側の反対側である、メタサーフェスを堆積させることを含む。メタサーフェスは、特徴の第１のパターンを有する第１の部分、特徴の第２のパターンを有する第２の部分、及び特徴の第３のパターンを有する第３の部分を含む。
【００１１】
[0011] 上述の本開示の特徴を詳しく理解し得るように、上記で簡単に要約した本開示のより詳細な説明が、実施形態を参照することによって得られ、一部の実施形態は付随する図面に示されている。しかし、添付の図面は本開示の典型的な実施形態のみを示すものであり、したがって、本開示の範囲を限定するものと見なすべきではなく、本開示は他の等しく有効な実施形態も許容し得ることに留意されたい。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】[0012] 本開示の一態様による、LCDデバイスである。
【図２】[0013] 本開示の別一態様による、LCDデバイスである。
【図３】[0014] 本開示の態様による、LCDデバイスを形成するための方法のプロセスフローである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
[0015] 理解を容易にするため、可能な場合、図に共通する同一の要素を指し示すために同一の参照番号が使用されている。更に、一実施例の要素を、本明細書で説明される他の実施例で利用するために有利に適合させてもよい。
【００１４】
[0016] 本明細書で開示される態様は、ディスプレイデバイス向けのカラーフィルタに関し、特に、液晶ディスプレイデバイス内で光の色を透過し又は反射してリサイクルするためのカラーフィルタに関する。一態様では、メタサーフェスが、LCDデバイス内の２つの偏光板の間で形成される。別の一態様では、メタサーフェスが、LCDデバイスの導白色光体上に形成される。メタサーフェスは、光の（１以上の）所望の色を透過し、光の（１以上の）所望でない色を反射して導光体の中に戻し、リサイクルしてLCDデバイスの他の場所を通過させるように形成される。カラーフィルタを使用し、反射された光の色をリサイクルすることによって、LCDデバイスなどのディスプレイデバイスの効率を高める。
【００１５】
[0017] 本開示は、「所望の色」及び「所望でない色」に言及する。「所望の色」は、概して、LCDデバイスなどのディスプレイデバイスによって投影される画像の部分として特定の画素で透過される色を意味する。「所望でない色」は、概して、投影される画像の部分として特定の画素で透過されない色を意味する。
【００１６】
[0018] 更に、メタサーフェスは、光の所望の色と光の所望でない色をそれぞれ透過し反射するのに適したカラーフィルタの一例として、本明細書で説明される。しかし、特定の画素にとって所望でない色が、ディスプレイデバイスの別の一部分で透過されるように、その特定の画素にとって所望でない色を反射して、それらをリサイクルのために導光体又は他のソースに戻すことができる、他の適切なカラーフィルタも、本明細書で考慮される。光の色をリサイクルするのに適したカラーフィルタを使用することによって、デバイス全体の効率が高まる。
【００１７】
[0019] 図１は、本開示の一態様による、LCDデバイス１００である。LCDデバイス１００は、概して、画素アレイに配置された液晶の層１０４が隣接しているTFT層１０２を含む。TFT層１０２及び液晶の層１０４は、第１の偏光板１０６と第２の偏光板１０８の間に配置されている。LCDデバイス１００は、液晶の層１０４と、第１の偏光板１０６と第２の偏光板１０８のうちの一方と、の間に配置されているメタサーフェス１１０を更に含む。メタサーフェス１１０は、光がインターフェースを通って透過されるか又はインターフェースから反射されるかの何れかであるように、入って来る光に対して特定の位相シフトを課す構造を上に有するインターフェースであり、したがって、LCDデバイス１００のカラーフィルタとして働く。図１で示されているように、メタサーフェス１１０は、液晶の層１０４と第２の偏光板１０８の間に配置されている。メタサーフェス１１０は、代替的に、第１の偏光板１０６と液晶の層１０４との間に配置されてよい。光源１１２は、導光体１１４を介してLCDデバイス１００に連結されている。図１で示されているように、メタサーフェス１１０は、第１の部分１１６、第２の部分１１８、及び第３の部分１２０を含み、それらの上に１以上の特徴１２２を含む。メタサーフェス１１０の各部分は、概して、投影される画像の部分を含む画素に対応する。
【００１８】
[0020] メタサーフェス１１０は、概して、任意の適切な誘電材料又は他の光学材料である。適切なメタサーフェスの材料は、概して、１．８を超える屈折率を有する任意の材料を含む。適切な材料は、リン化ガリウム（GaP）、アモルファスシリコン（aSi）、結晶シリコン（cSi）、窒化ガリウム（GaN）、窒化ケイ素（SiN）、及びアゾ化合物を含むが、それらに限定されるものではない。一態様では、メタサーフェス１１０が、二酸化チタン（TiO2）などの酸化物を含む。１以上の特徴１２２は、メタサーフェス１１０上にナノパターニングされている。上述のように、光の特定の色の透過又は反射を提供するのは、１以上の特徴１２２のナノパターニングである。ナノパターニングは、概して、非限定的に、ナノインプリントリソグラフィ、電子ビーム（eビーム）リソグラフィ、フォトリソグラフィ、及び干渉リソグラフィを含む、任意の適切なナノパターニングプロセスによって実行される。更に、マルチ層スタック堆積が、メタサーフェスをパターニングするための適切な方法である。
【００１９】
[0021] 一態様では、１以上の特徴１２２のパターンが、第１の部分１１６、第２の部分１１８、及び第３の部分１２０のそれぞれについて異なる。例えば、第１の部分１１６、第２の部分１１８、及び第３の部分１２０のそれぞれの上の１以上の特徴１２２は、異なる高さ、幅、及び／又は形状を有してよく、一方で、第１の部分１１６、第２の部分１１８、及び第３の部分１２０は、サイズ、形状、及び／又は材料などが同一である。別の一実施例では、第１の部分１１６、第２の部分１１８、及び第３の部分１２０のそれぞれの上の１以上の特徴１２２の高さ、幅、及び／又は形状が、同じであってよく、一方で、第１の部分１１６、第２の部分１１８、及び第３の部分１２０が、異なるようにサイズ決定され若しくは形作られ又は異なる材料を含むなど、異なっている。更に別の一実施例では、第１の部分１１６、第２の部分１１８、及び第３の部分１２０のそれぞれの上の１以上の特徴１２２が、異なる高さ、幅、及び／又は形状を有してよく、第１の部分１１６、第２の部分１１８、及び第３の部分１２０が、異なるようにサイズ決定され若しくは形作られ又は異なる材料を含むなど、異なってよい。更に、第１の部分１１６、第２の部分１１８、及び第３の部分１２０のそれぞれの上の１以上の特徴１２２のパターンは、それぞれの部分のそれぞれの表面にわたり規則的又は不規則であってよい。別の一態様では、１以上の特徴１２２のパターンが、メタサーフェス１１０にわたり均一である。更に、メタサーフェス１１０は、デバイス全体の視野が、LCDデバイス１００の用途により適するように狭められ又は広げられるように、パターニング又はそれ以外の方法によって、光の色が透過されるところの角度の範囲を制御するようにも構成されてよい。図１は、トレンチのような及び管のような特徴を上に有するメタサーフェス１１０を示している。しかし、任意の適切な特徴も、本明細書で考慮される。
【００２０】
[0022] 動作では、光源１１２からの光が、導光体１１４を介してLCDデバイス１００に導入される。光は、導光体１１４から第１の偏光板１０６に向けられる。第１の偏光板１０６は、矢印１２４によって示されているように、「オン」位置にある液晶の層１０４の画素を通るように偏光された光を導く。次いで、偏光された光が、メタサーフェス１１０と相互作用する。１以上の特徴１２２は、投影される画像向けに、（１以上の）所望の色を透過し、（１以上の）所望でない色を反射する、メタサーフェス１１０の能力に貢献する。したがって、メタサーフェス１１０の第１、第２、及び第３の部分１１６、１１８、及び１２０は、それぞれ、矢印１２６によって示されているように、画像を形成するために（１以上の）所望の色を透過し、矢印１２８で示されているように、（１以上の）所望でない色を導光体１１４に戻すように反射するべく使用され、それによって、矢印１３０によって示されているように、反射された光が、リサイクルされ、画像内に透過されるようにメタサーフェス１１０の別の一部分に向けられてよい。矢印１２６によって示されている透過された光は、第２の偏光板１０８を通して誘導され、LCDデバイス１００によって表示される画像の部分として投影される。一態様では、反射された光が、導光体１１４を通してリサイクルされ、第１の偏光板１０６、TFT層１０２、液晶の層１０４、メタサーフェス１１０、及び第２の偏光板１０８を通って再投影されるように戻される。
【００２１】
[0023] 図１で示されている実施例では、第１の部分１１６が、赤などの第１の色に対応する。第２の部分１１８は、緑などの第２の色に対応する。第３の部分１２０は、青などの第３の色に対応する。赤、緑、及び青の実施例では、第１の部分１１６が、画像のそれぞれの画素向けの赤い光を透過するが、青と緑の光を反射するようにパターニングされ構成され、第２の部分１１８が、画像のそれぞれの画素向けの緑の光を透過するが、青と赤の光を反射するように構成されている。第３の部分１２０は、画像のそれぞれの画素向けの青い光を透過するが、赤と緑の光を反射するように構成されている。
【００２２】
[0024] 図２は、本開示の別の一態様による、LCDデバイス２００である。LCDデバイス１００のように、LCDデバイス２００は、カラーフィルタリング向けのメタサーフェス２１０を含む。しかし、LCDデバイス２００の配置は、LCDデバイス１００と異なっている。特に、メタサーフェス２１０は、導光体２１４と、液晶の層１０４が隣接しているTFT層１０２と、の間に配置されている。図２で示されている態様では、メタサーフェス２１０が、導光体２１４上に配置され且つ導光体２１４と接触している。しかし、更なる態様では、メタサーフェス２１０が、導光体２１４を覆って、例えば、導光体２１４からある距離だけ上方に配置されている。LCDデバイス２００は、単一の偏光板２０８を含むのみである。というのも、メタサーフェス２１０の構造と組み合わされたメタサーフェス２１０の位置が、２つの偏光板のうちの１つを不要のものとしているからである。メタサーフェス１１０のように、メタサーフェス２１０は、第１の部分２１６、第２の部分２１８、及び第３の部分２２０を含み、それらの上に複数の特徴２２２を含む。メタサーフェス２１０の各部分は、概して、投影される画像の部分を含む画素に対応する。
【００２３】
[0025] メタサーフェス２１０は、概して、任意の適切な誘電材料又は他の光学材料である。適切なメタサーフェスの材料は、概して、１．８を超える屈折率を有する任意の材料を含む。適切な材料は、リン化ガリウム（GaP）、アモルファスシリコン（aSi）、結晶シリコン（cSi）、窒化ガリウム（GaN）、窒化ケイ素（SiN）、及びアゾ化合物を含むが、それらに限定されるものではない。一態様では、メタサーフェス２１０が、二酸化チタン（TiO2）などの酸化物を含む。１以上の特徴２２２は、メタサーフェス２１０上にナノパターニングされている。上述のように、入って来る光の偏光、及びメタサーフェス２１０を通る光の特定の色の透過又は反射を提供するのは、１以上の特徴２２２のナノパターニングである。ナノパターニングは、概して、非限定的に、ナノインプリントリソグラフィ、電子ビームリソグラフィ、フォトリソグラフィ、及び干渉リソグラフィを含む、任意の適切なナノパターニングプロセスによって実行される。更に、マルチ層スタック堆積が、メタサーフェスをパターニングするための適切な方法である。
【００２４】
[0026] 一態様では、１以上の特徴２２２のパターンが、第１の部分２１６、第２の部分２１８、及び第３の部分２２０のそれぞれについて異なる。例えば、第１の部分２１６、第２の部分２１８、及び第３の部分２２０のそれぞれの上の１以上の特徴２２２は、異なる高さ、幅、及び／又は形状を有してよく、一方で、第１の部分２１６、第２の部分２１８、及び第３の部分２２０は、サイズ、形状、及び／又は材料などが同一である。別の一実施例では、第１の部分２１６、第２の部分２１８、及び第３の部分２２０のそれぞれの上の１以上の特徴２２２の高さ、幅、及び／又は形状が、同じであってよく、一方で、第１の部分２１６、第２の部分２１８、及び第３の部分２２０が、異なるようにサイズ決定され若しくは形作られ又は異なる材料を含むなど、異なっている。更に別の一実施例では、第１の部分２１６、第２の部分２１８、及び第３の部分２２０のそれぞれの上の１以上の特徴２２２が、異なる高さ、幅、及び／又は形状を有してよく、第１の部分２１６、第２の部分２１８、及び第３の部分２２０が、異なるようにサイズ決定され若しくは形作られ又は異なる材料を含むなど、異なってよい。更に、第１の部分２１６、第２の部分２１８、及び第３の部分２２０のそれぞれの上の１以上の特徴２２２のパターンは、それぞれの部分のそれぞれの表面にわたり規則的又は不規則であってよい。別の一態様では、１以上の特徴２２２のパターンが、メタサーフェス２１０にわたり均一である。更に、メタサーフェス２１０は、デバイス全体の視野が、LCDデバイス２００の用途により適するように狭められ又は広げられるように、パターニング又はそれ以外の方法によって、光の色が透過されるところの角度の範囲を制御するようにも構成されてよい。更には、メタサーフェス２１０が、光の１つの偏光のみを透過するようにも構成され、LCDデバイス２００が単一の偏光板２０８のみを含むように、１つの偏光板の必要性を排除する。図２は、トレンチのような及び管のような特徴を上に有するメタサーフェス２１０を示している。しかし、任意の適切な特徴も、本明細書で考慮される。
【００２５】
[0027] 更に、導光体２１４は、光が全反射（TIR）を介して伝播するように、光を出射するための１以上の構造を含んでよい。LCDデバイス２００は、再び光を出射するための更なる構造を含んでもよい。
【００２６】
[0028] 動作では、光源１１２からの光が、導光体２１４を介してLCDデバイス２００に導入される。光は、先ず、メタサーフェス２１０を通して導かれる。メタサーフェス２１０は、光を偏光し、LCDデバイス２００から投影される画像向けに、（１以上の）所望の色を透過し、（１以上の）所望でない色を反射する。具体的には、メタサーフェス２１０の第１、第２、及び第３の部分２１６、２１８、及び２２０が、それぞれ、矢印１２６によって示されているように、画像を形成するために（１以上の）所望の色を透過し、（１以上の）所望でない色を導光体２１４に戻すように反射するべく使用され、それによって、矢印１３０によって示されているように、反射された光が、リサイクルされ、画像内に透過されるようにメタサーフェス２１０の別の一部分に向けられてよい。次いで、矢印１２６によって示されている透過される光は、「オン」位置にある液晶の層１０４の部分すなわち画素を通して透過され、LCDデバイス２００によって表示される画像の部分として投影される。次いで、「オフ」位置にある液晶の層１０４の部分すなわち画素に透過された光も、メタサーフェス２１０の別の一部分に向けられるようにリサイクルされる。
【００２７】
[0029] 第１、第２、及び第３の部分が、図１及び図２で示されているが、メタサーフェス１１０及び２１０は、概して、（１以上の）所望の光の色を透過し、（１以上の）所望でない光の色を反射するのに適した一部分又は任意の数の部分を含む。それによって、（１以上の）所望でない光の色は、リサイクルされ、LCDデバイス１００又は２００を通して他の場所で透過されてよい。
【００２８】
[0030] 図３は、LCDデバイスを製造するための方法３００のプロセスフローである。方法３００は、動作３１０で、薄膜トランジスタを覆って液晶の層を堆積させることによって開始する。動作３２０で、液晶の層の少なくとも第１の側を覆って偏光板が堆積される。動作３３０では、メタサーフェスが、液晶の層の第２の側を覆って堆積される。第２の側は、第１の側の反対側である。
【００２９】
[0031] 上述の態様は、LCDなどのデバイス内で、所望の光の色を透過し、所望でない光の色を反射してリサイクルするために使用され得る、カラーフィルタの幾つかの例を提供する。更なるメタサーフェス又は他のカラーフィルタの構造も、本明細書で考慮される。本明細書で考慮される別のカラーフィルタの一実施例は、TiO2の共鳴柱状構造を上に有する側方にパターニングされたメタサーフェスである。本明細書で考慮される更に別のカラーフィルタは、TiO2及び銀（Ag）の複数層を有する複数層メタサーフェスなどの、複数層メタサーフェスである。複数層メタサーフェスは、その上に１以上の側方構造を含んでもよい。本明細書で考慮されるカラーフィルタの更なる実施例は、プラズモニック（plasmonic）メタサーフェスである。
【００３０】
[0032] 本開示の利点は、高められたデバイス効率、低減された光損失、高められた輝度、及び低減された製造コストを含む。より具体的には、メタサーフェスが、特定の部分で透過されなかった光を導光体に戻すように反射するので、反射された光は、リサイクルされ、そこを通して画像の投影向けに透過され得るところのLCDデバイスの他の部分に向けられる。したがって、内部にカラーフィルタリング向けのメタサーフェスを有する説明されたLCDデバイスは、光損失が減少し、したがって、効率が高くなる。例えば、従来使用されている吸収性カラーフィルタは、動作中に２／３もの光を損失する。本明細書で説明されるLCDデバイスは、デバイスに導入される光の７０パーセントと９５パーセントの間の量を放出する。したがって、LCDデバイスの効率は、３倍まで高められ得る。更に、LCDデバイス内のカラーフィルタリング向けにメタサーフェスを使用することによって、色純度が高まる。従来使用されている吸収性カラー画素は、帯域が狭くなく、したがって、色純度を制限するが、メタサーフェスは、狭い帯域であり、色純度を高める。拒絶された光のリサイクリング及び高められた色純度によって、向上した均一性を有する輝度がより高い表示をもたらす。更に、メタサーフェスが偏光及びカラーフィルタリングを提供する態様では、第２の偏光板に対する必要性を取り除くので、デバイスのコスト全体が低減される。更に、第２の偏光板を取り除くことにより、LCDデバイスを通る光の損失が更に低減される。というのも、光の損失が通常生じる透過が、デバイス構造から除去されてしまったからである。
【００３１】
[0033] 本明細書で説明された前述の態様は、LCDデバイスなどのディスプレイデバイス内のカラーフィルタリング向けにメタサーフェスを使用することに関する。説明されたメタサーフェスが、画像センサのカラーフィルタを置き替えるのに適していることも考慮される。更に、説明されたメタサーフェスは、化学金属酸化物センサ（CMOS）デバイスのカラーフィルタとマイクロレンズ層のうちの１以上を置き替えるのに適している。
【００３２】
［0034］ 以上の記述は、本開示の実施例を対象としているが、本開示の基本的な範囲から逸脱することなく、本開示の他の実施例及び更なる実施例が考案されてよく、本開示の範囲は、下記の特許請求の範囲によって決定される。
【図１】
2021501363.tif 000003
【図２】
2021501363.tif 000004
【図３】
2021501363.tif 000005
【国際調査報告】
2021501363.tif 000006
2021501363.tif 000007