(57)【要約】  本開示は、一般的に、画像ディスプレイに関する。特定的には、本出願は、特に、カラーフィルタを用いて画像ディスプレイの輝度を高めるオーバーレイに関する。カラーフィルタ層を有するリフレクティブ画像ディスプレイに入ってくる光の多くが、カラーフィルタ層によって吸収され、そのため、失われる。入ってくる光の一部をディスプレイの特定の部分で分散し、濃縮するオーバーレイの実施形態が本明細書に開示される。カラーフィルタ層によって吸収される光の量は、顕著に減らされ、その代わりに、カラーフィルタを透過してもよく、このとき、光は、光を調節する層によって反射または吸収されてもよい。開示する実施形態は、ディスプレイの効率および反射率を高める。
2018503111.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リフレクティブ画像ディスプレイであって、
基板と；
基板に支えられ、第１の色と第２の色にそれぞれ対応する第１のカラーフィルタと第２のカラーフィルタを備える複数のカラーフィルタと；
複数のカラーフィルタに対して配置され、複数の光学フィルタのそれぞれが、入ってくる光線を受けるとともに、（ｉ）第１のカラーフィルタに入ってくる光線の第１の部分にダイクロイックフィルタを通過させるか、または（ｉｉ）入ってくる光線の第２の部分を第２のカラーフィルタに向けて反射するかの少なくとも１つを行うよう構成された複数の光学フィルタとを備える、リフレクティブ画像ディスプレイデバイス。
【請求項２】
基板が、さらに、光学フィルタを通過するか、または光学フィルタによって反射した、入ってくる光線を反射または吸収するための光調節層をさらに備える、請求項１に記載の画像ディスプレイ。
【請求項３】
光調節層が、入ってくる光線の一部を吸収または反射するために、電圧源によってバイアスがかけられる、請求項２に記載の画像ディスプレイ。
【請求項４】
光調節層が、さらに、光を吸収または反射するためにバイアスがかけられた電気泳動粒子を含む、請求項２に記載の画像ディスプレイ。
【請求項５】
複数の光学フィルタが、第１のカラーフィルタに入ってくる光線の第１の部分に光学フィルタを通過させ、入ってくる光線の第２の部分を第２のカラーフィルタへ反射するように構成されている、請求項１に記載の画像ディスプレイ。
【請求項６】
第１の光学フィルタは、第１のカラーフィルタを実質的に覆うように配置される、請求項１に記載の画像ディスプレイ。
【請求項７】
第１の光学フィルタは、第１のカラーフィルタの一部を覆うように配置される、請求項１に記載の画像ディスプレイ。
【請求項８】
入ってくる光線の第３の部分を通過させ、入ってくる光線の残りの部分を反射するために第３のカラーフィルタに対して配置された第３の光学フィルタをさらに備える、請求項１に記載の画像ディスプレイ。
【請求項９】
基板が、さらに、液体媒体に懸濁した複数の電気泳動的に移動する粒子を含み、電気泳動的に移動する粒子が、外部の供給源によってバイアスをかけられた場合、入ってくる光線に対して移動するように構成されている、請求項１に記載の画像ディスプレイ。
【請求項１０】
光学フィルタが、ダイクロイックフィルタ、ダイクロイック反射体、干渉フィルタ、薄膜フィルタ、フォトニック結晶要素またはホログラフィックレンズの１つ以上から選択される、請求項１に記載の画像ディスプレイ。
【請求項１１】
リフレクティブ画像システムであって、
入ってくる光を受け、入ってくる光の全てまたは一部を透過または反射することの少なくとも１つのために配置された第１の光学フィルタおよび第２の光学フィルタと；
光と複数の光学フィルタの１つ以上とが連結するように支えられ、第１の色および第２の色にそれぞれ対応する第１のカラーフィルタおよび第２のカラーフィルタを備える複数のカラーフィルタと；
第１のカラーフィルタおよび第２のカラーフィルタの近位に移動可能に配置された複数の電気泳動粒子と；
プロセッサ回路と；
プロセッサ回路と接続し、実行されると、複数の電気泳動的に移動する粒子の１つ以上にバイアスをかけ、１つ以上の粒子を、第２のカラーフィルタに近位の領域に移動させ、それによって、第１の光学フィルタから反射した光を吸収し、第２のカラーフィルタで受けることを含む方法をプロセッサ回路に行わせる命令を含むメモリ回路とを備える、リフレクティブ画像システム。
【請求項１２】
メモリ回路が、さらに、複数の電気泳動的に移動する粒子の１つ以上にバイアスをかけ、１つ以上の粒子を、第２のカラーフィルタに近位の領域に移動させ、それによって、第１の光学フィルタから反射して第２のカラーフィルタで受けられた光を反射するための命令を含む、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
第１の光学フィルタが、第１のカラーフィルタを実質的に覆う、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１４】
第１の光学フィルタが、第１のカラーフィルタに隣接している、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１５】
バイアスをかける供給源をさらに備える、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１６】
メモリ回路が、さらに、プロセッサが、第１の入ってくる光線を吸収するために第１の光学フィルタにバイアスをかけ、第１のカラーフィルタに隣接する位置に移動させるために複数の電気泳動的に移動する粒子にバイアスをかけ、それによって、第１の入ってくる光線を吸収するための命令を含む、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１７】
画像を表示するための方法であって、この方法が、
第１の光学フィルタで光を受け、光学フィルタから光を反射するか、または光に光学フィルタを透過させるかのいずれか行うことと；
光学フィルタによって反射した光を第１のカラーフィルタで受けることと；
光学フィルタを透過した光を第２のカラーフィルタで受けることと；
第１のカラーフィルタまたは第２のカラーフィルタに近位の領域で、複数の電気泳動的に移動する粒子にバイアスをかけることによって、第１のフィルタで受けた光を吸収または反射のいずれかを行うことと、を含む、方法。
【請求項１８】
複数の電気泳動的に移動する粒子にバイアスをかけ、入ってくる光線の一部を吸収または反射することをさらに含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
複数の電気泳動的に移動する粒子にバイアスをかけ、入ってくる光線の実質的に全てを吸収または反射することをさらに含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
光学フィルタが、第１のカラーフィルタに入ってくる光線の第１の部分に、光学フィルタを通過させ、入ってくる光線の第２の部分を第２のカラーフィルタに反射するように構成されている、請求項１７に記載の方法。
【請求項２１】
光を複数のカラーフィルタに連結するように配置された複数の光学フィルタをさらに備える、請求項１７に記載の方法。
【請求項２２】
第１の光学フィルタは、第１のカラーフィルタを実質的に覆うように配置される、請求項１７に記載の方法。
【請求項２３】
第１の光学フィルタは、第１のカラーフィルタの一部を覆うように配置される、請求項１７に記載の方法。
【請求項２４】
光学フィルタが、ダイクロイックフィルタ、ダイクロイック反射体、干渉フィルタ、薄膜フィルタ、フォトニック結晶要素またはホログラフィックレンズの１つ以上から選択される、請求項１７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２０１４年１１月２４日に出願された仮出願第６２／０８３，３７１号の出願日に対する優先権を主張し、その明細書は、全体的に本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本開示は、一般的に、画像ディスプレイに関する。特定的には、本出願は、特に、カラーフィルタを用いて画像ディスプレイの輝度を高めるオーバーレイに関する。
【背景技術】
【０００３】
カラーリフレクティブディスプレイは、典型的には、赤色、緑色、青色（ＲＧＢ）のフィルタで構成されるカラーフィルタ層を備えている。このフィルタは、制御可能に調節する反射体アセンブリの上に配置されている。このアセンブリは、入射光を吸収するか、または入射光を、フィルタを通り、ディスプレイを見ている視聴者の方へと後方反射する。カラーフィルタを備える問題としては、可視光スペクトルの２／３もの多くがカラーフィルタに吸収され、一方、可視光スペクトルのその他１／３が透過するということである。この影響は、ディスプレイの効率および輝度を大きく下げる。例えば、ＲＧＢカラーフィルタアレイを備えるディスプレイにおいて、赤色光と緑色光は青色フィルタに吸収され、赤色光および青色光は緑色フィルタに吸収され、青色光と緑色光は赤色フィルタに吸収される結果、光の約２／３が吸収される。さらに、赤色光（またはこの波長に対応する光）は、赤色フィルタを透過し、緑色光は緑色フィルタを透過し、青色光は青色フィルタを透過する結果、光の約１／３が透過する。透過した光は、それぞれの同じカラーフィルタを通り、視聴者の方へと反射される。
【０００４】
全ての光が分散され、同じ色のフィルタ上で濃縮されることが好ましく、その結果、異なる色のフィルタによる光の吸収は最小限となり、光の透過は最大となり、ディスプレイの効率および輝度が大きくなる。
【０００５】
本開示のこれらの実施形態および他の実施形態を、以下の例示的で非限定的な説明を参照しつつ記載し、ここで、同様の要素には、同様の番号が付けられる。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】周期的なコンセントレータオーバーレイの断面の模式図
【図２】本開示の一実施形態にかかるマイクロカプセル系のリフレクティブディスプレイの一部の断面を示す図
【図３】本開示の一実施形態にかかる全反射（ＴＩＲ）系のリフレクティブディスプレイの一部の断面を示す図
【図４】本開示の実施形態を実行するための例示的なシステムを模式的に示す図
【発明を実施するための形態】
【０００７】
本明細書で提示される例示的な実施形態は、電子ディスプレイの表示効率を高める。例示的な実施形態において、本開示は、視聴者の方を向いたカラーフィルタ層に隣接して配置されたオーバーレイを提供する。法線方向から約３０°以内の入射光の場合、オーバーレイは、光を分散し、特に、赤色光線を赤色フィルタ上に、緑色光線を緑色フィルタ上に、青色光線を青色フィルタ上に濃縮する。このフィルタによって、同じカラーフィルタを通って後方反射される着色光を視聴者の方に戻すことができる。結果として、ディスプレイの効率および反射特性が高まる。
【０００８】
図１は、周期的なコンセントレータオーバーレイシステムの断面の模式図である。図１に示される周期的なコンセントレータディスプレイ１００は、周期的なコンセントレータオーバーレイ１０２を備えている。周期的なコンセントレータオーバーレイ層１０２は、さらに、複数の光学フィルタ要素１０４、１０６を備えていてもよい。光学フィルタ要素は、鏡要素と呼ばれる場合もある。光学フィルタ要素は、周期的なアレイの形状に配置されていてもよく、カラーフィルタ層１０８の複数のカラーフィルタと共に実質的に整列していてもよく、または正確に重ね合わされていてもよい。光学フィルタ要素は、光の一部を反射しつつ、光の一部を透過してもよい。実線によって示される光学フィルタ要素１０４は、例えば、青色光を透過する一方、黄色光および他の色の光を反射するような構成であってもよい。破線によって示される光学フィルタ要素１０６は、例えば、黄色光を透過する一方、青色光を反射することができるものであってもよい。例示的な実施形態において、オーバーレイ層１０２は、実質的に周期的なアレイに配置され、カラーフィルタアレイ層の中の複数のフィルタと共に整列した３個の光学フィルタ要素を備えていてもよい。
【０００９】
一実施形態において、光学フィルタ要素は、ダイクロイックミラーを備えていてもよい。これらの要素は、例えば、ダイクロイックフィルタ、干渉フィルタ、薄膜フィルタまたはダイクロイック反射体も備えていてもよい。オーバーレイは、フォトニック結晶要素またはホログラフィック系要素、例えば、カラーフィルタアレイ１０８と実質的に整列したホログラフィックレンズの層も含んでいてもよい。使用されるフィルタ、鏡または反射体または他のシステムの種類にかかわらず、同様に動作してもよく、これらは、波長の関数として光を選択的に透過または反射する。言い換えると、ある波長の光は透過され、一方、他の波長の光は反射される。例示的な実施において、光学フィルタは、高屈折率コーティングと低屈折率コーティングが交互に並んだ層を含む多層構造を含む。その性質は、層の厚みと数を制御することによって調整されるだろう。
【００１０】
図１の周期的なコンセントレータオーバーレイ１０２において、光学フィルタ要素は、長い三角形の形状で、角度の付いた反射体として示される。なお、図１および残りの図は、本質的に実例であり、波長に依存する位置で周期的な濃縮を作り得る多くの光学的なデザインが存在するため、開示する原理から逸脱しなければ、他の形状を使用してもよい。
【００１１】
図１は、カラーフィルタ層１０８も示す。本発明をよりよく理解し、図１で断面をもっと明確に描くために、２色のカラーフィルタの場合の実施形態を記載する。典型的には、赤色、緑色、青色（ＲＧＢ）またはシアン、マゼンタ、黄色（ＣＭＹ）の従来の組み合わせのように、３色がカラーフィルタ層を構成する。図１の実施例では、青色フィルタ１１２と黄色フィルタ１１４とを複数含むカラーフィルタ層１０８を記載する。さらに、単純化のために、光を調節する層１１０からの入射光のみが示されている（反射した光は示さず）。
【００１２】
カラーフィルタ層１０４は、個々の青色１１２および黄色１１４のカラーフィルタを含んでいてもよい。これら２色は、黄色フィルタが青色光を吸収し、青色フィルタが黄色光を吸収するという概念を示すために選択されるだろう（他の色の組み合わせを想定してもよい）。全ての反射した光が、同じ色の隣接するフィルタに向かって反射され、これを透過し得るため、２色を用いることで、この概念の記載をさらに単純化する。従って、透過された光は、すぐに記載するように、カラーフィルタによって吸収されない（すなわち、消失しない）。
【００１３】
ある実施形態において、カラーフィルタ層は、液晶ディスプレイと組み合わせて効率を高めるために、偏光板をさらに備えていてもよい。
【００１４】
図１のディスプレイ１００は、光を調節する層１１０を備えている。光を調節する層は、電圧源または電流源（図示せず）によって制御されてもよい。光を調節する層は、制御可能な様式でカラーフィルタ層１０８を通過する光を吸収または反射してもよい。
【００１５】
図１は、周期的なオーバーレイ１０２に入射する複数の光線１１６も示す。説明のために、光線は、青色光線と黄色光線に分けられており、青色光線１１８、１２２は、実線で示されており、黄色光線１２０、１２４は、破線で示されている。さらに明確にするために、青色光線１１８、１２２と、青色光を透過する光学フィルタ要素１０４は、両方とも実線で示されている。各光学フィルタ要素は、光学フィルタ、例えば、ダイクロイックミラーであってもよい。黄色光線１２０、１２４と、黄色光を透過し得る光学フィルタ要素１０６は、両方とも破線で示されている。記述のために、青色光線１１８、１２２は、青色透過光線１１８と、青色反射光線１２２に分けられている。黄色光線１２０、１２４は、透過光線１２０と、反射光線１２４に分けられている。
【００１６】
青色光線１１８が、周期的なコンセントレータオーバーレイ１０２に入ると、青色光線１１８の一部が光学フィルタ要素１０４に入射し、青色光線は、青色光を透過する光学フィルタ要素１０４を透過する。光線１１８は、青色フィルタ１１２を通過する。他の青色光線１２２は、黄色光のみを透過するが、青色光１２２を相当に反射する光学フィルタ要素１０６に入射する。これらの反射体１０６は、青色光線を、青色光を透過する隣接する光学フィルタ要素１０４の方に反射することによって、青色光が黄色フィルタ１１４に吸収されるのを防ぐ。青色光は濃縮され、青色フィルタ１１２を通過し、ディスプレイの効率と輝度が高まる。結果として、カラーフィルタ層１０８によって吸収されることによる光の消失が減る。
【００１７】
黄色光線１２０、１２４が、周期的なコンセントレータオーバーレイ１０２に入ると、黄色光線１２０の一部が、黄色光を透過する光学フィルタ要素１０６に入射するだろう。黄色光は、黄色フィルタ１１４を通過してもよい。他の黄色光線１２４は、青色光のみを透過するが、黄色光を反射する光学フィルタ要素１０４に入射するだろう。これらの反射体１０４は、黄色光線を、黄色光を透過する隣接する光学フィルタ要素１０６の方に反射することによって、黄色光が青色フィルタ１１２に吸収されるのを防ぐ。黄色光は濃縮され、黄色フィルタ１１４を通過し、ディスプレイの効率と輝度が高まるだろう。結果として、カラーフィルタ層１０８によって吸収されることによる光の消失が減るだろう。光学フィルタ要素１０４、１０６は、青色光を青色フィルタ１１２の方に濃縮し、黄色光を黄色フィルタ１１４の方に濃縮する。濃縮された光がカラーフィルタ層１０８を通過すると、光調節層１１０によって吸収または反射されるだろう。反射した光は、カラーフィルタ層１０８を通り、視聴者１２６の方へ相当に後方反射されるだろう。光調節層１１０によって反射した光は、図１に示していない。
【００１８】
図２は、本開示の一実施形態にかかるマイクロカプセル系のリフレクティブディスプレイの一部の断面を示す。図２のディスプレイ２００は、第１の周期的なコンセントレータオーバーレイ層２０２を備えている。層２０２は、さらに、複数の光学フィルタ要素２０４、２０６、２０８を備えている。ディスプレイ２００は、赤色２１２、緑色２１４および青色２１６のカラーフィルタのアレイを有するカラーフィルタ層２１０を備えている。ある実施形態において、層２１０は、シアン、マゼンタおよび黄色（ＣＭＹ）のカラーフィルタのアレイを備えていてもよい。ある実施形態において、ディスプレイ２００は、２色に対応する２つのカラーフィルタを備えるカラーフィルタ層と適合する２つの光学フィルタ要素のみを有していてもよい。層２１０は、カラーフィルタの任意の望ましい組み合わせであってもよい。さらに、層２１０は、複数の副層を有していてもよく、１つの層に限定されない。
【００１９】
ディスプレイ２００において、オーバーレイ層２０２は、光学フィルタ要素２０４を備えていてもよく、光学フィルタ要素２０４は、実線で示されており、赤色光を相当に透過するが、緑色光と青色光を実質的に反射する赤色フィルタ２１２と整列している。オーバーレイ層２０２は、さらに、光学フィルタ要素２０６を備えていてもよく、光学フィルタ要素２０６は、破線で示されており、緑色光を相当に透過するが、赤色光と青色光を相当に反射する緑色フィルタ２１４と整列している。オーバーレイ層２０２は、さらに、光学フィルタ要素２０８を備えていてもよく、光学フィルタ要素２０８は、鎖線（・・  −  ・・  −）で示されており、青色光を実質的に透過するが、赤色光と緑色光を実質的に反射する青色フィルタ２１６と位置が合わされている。ある実施形態において、ディスプレイ２００は、さらに、色の飽和度を高めるために、少なくとも１つの偏光板を備えていてもよい。
【００２０】
なお、図２に示されるような３色フィルタのデザインは、図１に示される２色デザインの実施形態と同じ向上をもたらさない場合がある。図１に示す単純化された２色の実施形態では、黄色光が、隣接する黄色フィルタへと方向を変え、青色光が、隣接する青色フィルタへと方向を変えるため、反射率の向上は、実質的に最大になるだろう。例えば、赤色光が、図２に示す緑色光学フィルタ要素２０６の左側に入射する場合、赤色光は、隣接する赤色フィルタ２１２へと方向を変える場合があり、このとき、赤色光は、赤色フィルタ２１２を透過し、反射率が高まるだろう。赤色光が、緑色光学フィルタ要素２０６の右側に入射する場合、赤色光は、隣接する青色フィルタ２１６へと方向を変える場合があり、このとき、赤色光は、吸収される場合があり、反射率は高まらないだろう。別の筋書きにおいて、緑色光が、赤色光学フィルタ要素２０４の左側に入射する場合、緑色光は、隣接する青色フィルタ２１６へと方向を変える場合があり、このとき、緑色光は、吸収される場合があり、反射率は高まらないだろう。緑色光が、赤色光学フィルタ要素２０４の右側に入射する場合、緑色光は、隣接する緑色フィルタ２１４へと方向を変える場合があり、このとき、緑色光は、緑色フィルタ２１４を透過し、反射率が高まるだろう。
【００２１】
図２のディスプレイの実施形態は、さらに、光を調節する層２１８を示す。層２１８は、カラーフィルタ層２１０を透過した光を吸収してもよく、またはカラーフィルタ層２１０を通って視聴者２２０へと向けて、光を後方反射してもよい。この実施形態において、光を調節する層２１８は、複数のマイクロカプセル２２２で構成されていてもよい。マイクロカプセル２２２は、さらに、液体媒体２２８に懸濁した、光を反射する電気泳動的に移動する粒子２２４と、光を吸収する電気泳動的に移動する粒子２２６を複数含んでいてもよい。粒子２２４および２２６は、反対の極性に帯電している。例示的な実施形態において、粒子２２４は、二酸化チタン（ＴｉＯ２）を含んでいてもよく、粒子２２６は、カーボンブラックまたは金属酸化物系の顔料を含んでいてもよい。他の実施形態において、マイクロカプセル２２２は、光を吸収する液体媒体中に、光を反射する電気泳動的に移動する粒子を含んでいてもよい。別の実施形態において、マイクロカプセルを含まない光を調節する層２１８の中の媒体２２８に電気泳動粒子が懸濁していてもよい。
【００２２】
ディスプレイ２００は、後方支持層２３０を備えていてもよい。光を調節する層２１８は、少なくとも１つの電極層２３４を含んでいてもよい。ある例示的な実施形態において、後方電極２３４は、支持層２３０と一体化していてもよい。前方電極２３２は、透明であってもよく、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、導電性ポリマー、または透明なポリマーマトリックスに分散した金属ナノ粒子を含む。後方電極層２３４は、マイクロカプセルの層の後方に配置されていてもよい。別の実施形態において、後方電極層２３４は、後方支持層２３０と、マイクロカプセル２２２の層の間に挟まれていてもよい。
【００２３】
例示的な実施形態において、ディスプレイ２００は、電極２３２および２３４に接続した電圧源（図示せず）を備えていてもよい。光を調節する層２１８に電圧バイアスをかけるために電圧源を使用してもよい。
【００２４】
ある実施形態において、ディスプレイ２００は、少なくとも１つの誘電層を備えていてもよい。ディスプレイの構成要素を保護するために誘電層を使用してもよい。例示的な実施形態において、ディスプレイ２００は、前方電極層および後方電極層の片方または両方に誘電層を備えていてもよい。誘電層は、ＳｉＯ２、パリレン、ハロゲン化パリレンまたは他のポリマーのうち、１つ以上を含んでいてもよい。
【００２５】
例示的な実施において、ディスプレイ２００を以下のように操作してもよい。ある電極に、ある極性を有する第１の電圧を印加すると、光を反射する電気泳動的に移動する粒子２２４の少なくとも１つが、カラーフィルタ層２１０の近くへと移動し、カラーフィルタ層２１０を透過し得る光を反射してもよい。反射した光は、層２１０を通り、視聴者２２０へと後方反射し、ディスプレイの明るい状態または輝いた状態を作り出してもよい。対向する電極に反対の極性を有する第２の電圧を印加すると、光を吸収する電気泳動的に移動する粒子２２６の少なくとも１つが、カラーフィルタ層２１０の近くへと移動してもよい（図示せず）。この位置で、粒子２２６は、カラーフィルタ層２１０を透過した光を吸収し、ディスプレイの暗い状態を作り出してもよく、すなわち、光は、視聴者２２０へと後方反射されない。例示的な実施形態において、層２１０のカラーフィルタに実質的に対応する光調節層２１８のそれぞれのセグメントは、後方電極層２３４によって独立して制御されてもよい。
【００２６】
図３は、本開示の一実施形態にかかる全反射（ＴＩＲ）系のリフレクティブディスプレイの一部の断面を模式的に示す。図３のディスプレイ３００は、第１の周期的なコンセントレータオーバーレイ層３０２を備えている。層３０２は、さらに、複数の光学フィルタ要素３０４、３０６、３０８を備えている。ディスプレイ３００は、赤色３１２、緑色３１４および青色３１６のカラーフィルタのアレイを有するカラーフィルタ層３１０を備えている。開示する原理から逸脱しなければ、他のカラーフィルタが含まれていてもよい。ある実施形態において、層３１０は、ＣＭＹのカラーフィルタのアレイを備えていてもよい。ある実施形態において、ディスプレイ３００は、対応するカラーフィルタ層のカラーフィルタとそれぞれ実質的に整列した２つの光学フィルタ要素のみを有していてもよい。層３１０は、カラーフィルタの任意の望ましい組み合わせであってもよい。
【００２７】
ディスプレイ３００において、第１の周期的なコンセントレータ層（オーバーレイ）３０２は、第１の光学フィルタ要素３０４を備えていてもよく、光学フィルタ要素３０４は、赤色光を透過し得るが、緑色光と青色光を反射する赤色フィルタ３１２と実質的に整列している。オーバーレイ層３０２は、さらに、光学フィルタ要素３０６を備えていてもよく、光学フィルタ要素３０６は、緑色光を透過し得るが、赤色光と青色光を反射する緑色フィルタ３１４と整列している。オーバーレイ層３０２は、さらに、光学フィルタ要素３０８を備えていてもよく、光学フィルタ要素３０８は、青色光を透過し得るが、赤色光と緑色光を反射する青色フィルタ３１６と整列している。ある実施形態において、ディスプレイ３００は、さらに、色の飽和度を高めるために、少なくとも１つの偏光板（図示せず）を備えていてもよい。
【００２８】
図３のディスプレイ３００は、さらに、光を調節する層３１８を備えている。層３１８は、カラーフィルタ層３１０を透過した光を吸収してもよく、またはカラーフィルタ層３１０を通って視聴者３２０へと向けて、光を後方反射してもよい。ディスプレイ３００において、光を調節する層３１８は、ＴＩＲによって明るい状態を作り出すことができる。ＴＩＲが阻害されると、入射光を吸収し、暗い状態を作り出すだろう。光を調節する層３１８は、さらに、高屈折率の透明シート３２２を備えていてもよい。シート３２２は、さらに、複数の凸状の突出部３２４を有していてもよい。
【００２９】
透明の前方電極３２６は、凸状の突出部の表面に配置されていてもよい。特定の実施形態において、この透明の電極は、透明シート３２２と一体化していてもよい。前方電極３２６は、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、導電性ポリマー、または透明なポリマーマトリックスに分散した金属ナノ粒子のうち、１つ以上を含んでいてもよい。
【００３０】
光を調節する層３１８は、さらに、後方支持層３２８を備えていてもよい。後方支持層３２８は、さらに、後方電極層（図示せず）を含んでいてもよい。一実施形態において、後方電極は、内側に、複数の凸状の突出部３２４に面して配置されていてもよい。
【００３１】
後方支持層３２８と複数の凸状の突出部３２４との間に、低屈折率液体媒体３３０が配置されている。媒体３３０は、空気または液体であってもよい。媒体３３０は、炭化水素であってもよい。例示的な実施形態において、媒体３３０は、フッ素化炭化水素であってもよい。
【００３２】
複数の懸濁した電気泳動的に移動する光を吸収する粒子３３２を含む媒体３３０が示されている。粒子３３２は、正または負に帯電していてもよい。粒子３３２は、染料または顔料であってもよい。ある実施形態において、粒子３３２は、金属酸化物系の顔料であってもよい。他の実施形態において、粒子３３２は、染料であってもよい。さらに他の実施形態において、粒子３３２は、炭素系顔料であってもよい。
【００３３】
光を調節する層３１８は、対向する電極に接続した電圧源（図示せず）によって制御されてもよい。対向する電極層（図示せず）によって、粒子３３２を含む液体媒体３３０にバイアスがかけられてもよい。
【００３４】
ディスプレイ３００は、さらに、少なくとも１つの誘電層（図示せず）を備えていてもよい。誘電層は、有機ポリマー、またはＳｉＯ２などの無機層のうち１つ以上を含んでいてもよい。例示的な実施形態において、ディスプレイ３００は、前方電極層および後方電極層の片方または両方に誘電層を備えている。例示的な実施形態において、少なくとも１つの誘電層は、パリレンである。他の実施形態において、誘電層は、ハロゲン化パリレンであってもよい。
【００３５】
ディスプレイ３００を以下のように操作してもよい。前方電極に、ある極性を有する第１のバイアスをかけると、反対の極性の電荷を有する、光を反射する電気泳動的に移動する粒子３３２が、前方電極３２６の方に移動してもよい。粒子３３２は、複数の凸状の突出部３２４の表面付近のエバネセント波領域に入るだろう。この領域で、ＴＩＲが阻害され、カラーフィルタ層３１０を通過する入射光が吸収され、暗い状態を作り出すだろう。後方電極に反対の極性を有する電圧を印加すると、光を吸収する電気泳動的に移動する粒子３３２は、エバネセント波領域から、後方支持層３２８に配置された後方電極の方へと移動するだろう。オーバーレイ３０２とカラーフィルタ層３１０を透過する入射光は、層３０２、３１０を通り、ディスプレイを見る視聴者３２０の方へ後方に全反射するだろう。これにより、ディスプレイの明るい状態または輝いた状態を作り出す。
【００３６】
別の実施形態において、ディスプレイ３００の光を調節する層３１８は、液晶系を備えていてもよい。液晶系を使用し、カラーフィルタ層３１０を通過し得る光を調節してもよい。別の実施形態において、ディスプレイ３００の光を調節する層３１８は、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）を備えていてもよい。ＭＥＭＳを使用し、カラーフィルタ層３１０を通過し得る光を調節してもよい。別の実施形態において、ディスプレイ３００の光を調節する層３１８は、エレクトロウェッティングシステムを備えていてもよい。エレクトロウェッティングシステムを使用し、カラーフィルタ層３１０を通過し得る光を調節してもよい。別の実施形態において、ディスプレイ３００の光を調節する層３１８は、エレクトロフルイディックシステムを備えていてもよい。エレクトロフルイディックシステムを使用し、カラーフィルタ層３１０を通過し得る光を調節してもよい。
【００３７】
他の実施形態において、周期的なコンセントレータオーバーレイを含む任意の画像ディスプレイは、さらに、少なくとも１つのスペーサー構造を有していてもよい。前方電極と後方電極との間のギャップを制御するために、スペーサー構造を使用してもよい。ディスプレイの種々の層を支えるためにスペーサー構造を使用してもよい。スペーサー構造は、円形または楕円形の玉、塊、円柱形、または他の幾何形状、またはこれらの組み合わせの形状であってもよい。スペーサー構造は、ガラス、金属、プラスチックまたは他の樹脂を含んでいてもよい。
【００３８】
他の実施形態において、周期的なコンセントレータオーバーレイを含む任意の画像ディスプレイは、さらに、少なくとも１つの端部シールを有していてもよい。端部シールは、熱的または光化学的に硬化する材料であってもよい。端部シールは、エポキシ、シリコーンまたは他のポリマー系材料のうち、１つ以上を含んでいてもよい。
【００３９】
他の実施形態において、周期的なコンセントレータオーバーレイを含む画像ディスプレイは、さらに、少なくとも１つのサイドウォールを備えていてもよい（クロスウォールと呼ばれることもある）。サイドウォールは、粒子の沈降、漂流、拡散を制限し、ディスプレイの性能および双安定性を向上させる。サイドウォールは、光調節層の中に配置されてもよい。サイドウォールは、前方電極、後方電極、または前方電極と後方電極の両方から完全に、または部分的に延びていてもよい。サイドウォールは、プラスチックまたはガラスを含んでいてもよい。
【００４０】
例示的な実施形態において、周期的なコンセントレータオーバーレイを備えるディスプレイの実施形態と共に、指向性フロントライトを使用してもよい。光源は、発光ダイオード（ＬＥＤ）、カソード蛍光ランプ（ＣＣＦＬ）または表面実装技術（ＳＭＴ）の白熱灯であってもよい。
【００４１】
ある実施形態において、光拡散層を、周期的なコンセントレータオーバーレイを備えるディスプレイの実施形態と共に使用し、視聴者が観察する反射光を「やわらげて」もよい。他の実施形態において、光拡散層を、フロントライトと組み合わせて使用してもよい。
【００４２】
本発明のための種々の制御機構を、ソフトウェアおよび／またはファームウェアで完全に、または部分的に実行してもよい。このソフトウェアおよび／またはファームウェアは、非一過性のコンピュータ読み取り可能な記録媒体に含まれる命令の形態をしていてもよい。次いで、これらの命令を１つ以上のプロセッサによって読み取り、実行し、本明細書に記載する操作の実行を可能にしてもよい。命令は、限定されないが、ソースコード、コンパイル済コード、解釈コード、実行形式のコード、静的コード、動的コードなどの任意の適切な形態であってもよい。このようなコンピュータ読み取り可能な媒体は、例えば、限定されないが、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、磁気ディスク記録媒体、光学記録媒体、フラッシュメモリなどの１つ以上のコンピュータによって読み取り可能な形態で情報を格納するための有形の非一過性の媒体を含んでいてもよい。
【００４３】
ある実施形態において、命令を含む有形の機械読み取り可能な非一過性の記録媒体を、周期的なコンセントレータオーバーレイを備えるリフレクティブディスプレイと組み合わせて使用してもよい。他の実施形態において、有形の機械読み取り可能な非一過性の記録媒体を、さらに、１つ以上のプロセッサと組み合わせて使用してもよい。
【００４４】
図４は、本開示の一実施形態にかか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４において、ディスプレイ４００は、プロセッサ４３０とメモリ４２０を有するコントローラ４４０によって制御される。開示する原理から逸脱しなければ、他の制御機構および／またはデバイスが、コントローラ４４０に含まれていてもよい。コントローラ４４０は、ハードウェア、ソフトウェア、またはハードウェアとソフトウェアの組み合わせを定義してもよい。例えば、コントローラ４４０は、命令を用いてプログラミングされたプロセッサを定義してもよい（例えば、ファームウェア）。プロセッサ４３０は、実際のプロセッサであってもよく、またはバーチャルプロセッサであってもよい。同様に、メモリ４２０は、実際のメモリ（すなわち、ハードウェア）であってもよく、またはバーチャルメモリ（すなわち、ソフトウェア）であってもよい。
【００４５】
メモリ４２０は、ディスプレイ４００を駆動するためのプロセッサ４３０によって実行される命令を格納していてもよい。命令は、ディスプレイ４００を操作するような構成であってもよい。一実施形態において、命令は、電源４５０によってディスプレイ４００に関連する電極にバイアスをかけることを含んでいてもよい（図示せず）。バイアスをかけると、電極は、電気泳動粒子を、指定したカラーフィルタの近位の領域に移動させ、それによって、カラーフィルタが受けた光を吸収または反射してもよい。受けた光は、第１の光学フィルタ要素（例えば、光学フィルタ要素３０４、図３）から反射され、カラーフィルタ（例えば、カラーフィルタ３１４、図３）に受けられてもよい。別の実施形態において、光が受けられ、光学フィルタ要素（例えば、光学フィルタ要素３０４、図３）を通過してもよい。次いで、入ってくる光線は、光学フィルタ要素と関連するカラーフィルタ（例えば、カラーフィルタ３１２、図３）に受けられてもよい。電極（図示せず）に適切にバイアスをかけることによって、光を吸収する移動粒子（例えば、粒子３３２、図３）は、入ってきた光を吸収または反射するために、カラーフィルタ（例えば、カラーフィルタ３１２または３１４、図３）の位置またはその付近の位置に移動してもよい。入ってきた光を吸収すると、カラーフィルタの位置（すなわち、カラーフィルタと関連するピクセル）で暗い状態が作り出される。入ってきた光を反射すると、カラーフィルタの位置（すなわち、カラーフィルタと関連するピクセル）で明るい状態が作り出される。
【００４６】
ある実施形態において、多孔性の反射層を、周期的なコンセントレータオーバーレイを備えるリフレクティブディスプレイと組み合わせて使用してもよい。多孔性の反射層は、前方電極層と後方電極層との間に挟まれていてもよい。他の実施形態において、後方電極は、多孔性電極層の表面に配置されていてもよい。
【００４７】
本明細書に記載するディスプレイの実施形態において、限定されないが、ディスプレイを備える電子書籍リーダ、ポータブルコンピュータ、タブレットコンピュータ、携帯電話、スマートカード、看板、時計、ウエアラブル、棚用ラベル、フラッシュドライブおよび室外用掲示板または室外用看板のような用途で使用してもよい。
【００４８】
以下の例示的で非限定的な実施形態は、本開示の種々の実装例を与える。実施例１は、基板と；基板に支えられ、それぞれ第１の色と第２の色に対応する第１のカラーフィルタと第２のカラーフィルタを備える複数のカラーフィルタと；複数のカラーフィルタに対して配置され、複数の光学フィルタのそれぞれが、入ってくる光線と、（ｉ）ダイクロイックフィルタを通って入ってくる光線の第１の部分を第１のカラーフィルタに通過させるか、または（ｉｉ）入ってくる光線の第２の部分を第２のカラーフィルタに向けて反射するための少なくとも１つを受ける構成の複数の光学フィルタとを備える、リフレクティブ画像ディスプレイデバイスに関する。
【００４９】
実施例２は、基板が、さらに、光学フィルタを通過するか、または光学フィルタによって反射した、入ってくる光線を反射または吸収するための光調節層をさらに備える、実施例１のリフレクティブ画像ディスプレイデバイスに関する。
【００５０】
実施例３は、光調節層が、入ってくる光線の一部を吸収または反射するために、電圧源によってバイアスがかけられる、実施例１〜２のいずれかのリフレクティブ画像ディスプレイに関する。
【００５１】
実施例４は、光調節層が、さらに、光を吸収または反射するためにバイアスがかけられた電気泳動粒子を含む、実施例１〜３のいずれかのリフレクティブ画像ディスプレイに関する。
【００５２】
実施例５は、複数の光学フィルタが、光学フィルタを通って入ってくる光線の第１の部分を第１のカラーフィルタに通過させ、入ってくる光線の第２の部分を第２のカラーフィルタに反射する構成である、実施例１〜４のいずれかのリフレクティブ画像ディスプレイに関する。
【００５３】
実施例６は、第１の光学フィルタが、第１のカラーフィルタを実質的に覆うように配置される、実施例１〜５のいずれかのリフレクティブ画像ディスプレイに関する。
【００５４】
実施例７は、第１の光学フィルタが、第１のカラーフィルタの一部を覆うように配置される、実施例１〜６のいずれかのリフレクティブ画像ディスプレイに関する。
【００５５】
実施例８は、入ってくる光線の第３の部分を通過させ、入ってくる光線の残りの部分を反射するために第３のカラーフィルタに対して配置された第３の光学フィルタをさらに備える、実施例１〜７のいずれかのリフレクティブ画像ディスプレイに関する。
【００５６】
実施例９は、基板が、さらに、液体媒体に懸濁した複数の電気泳動的に移動する粒子を含み、電気泳動的に移動する粒子が、外部の供給源によってバイアスをかけられた場合、入ってくる光線に対して移動するような構成である、実施例１〜８のいずれかのリフレクティブ画像ディスプレイに関する。
【００５７】
実施例１０は、光学フィルタが、ダイクロイックフィルタ、ダイクロイック反射体、干渉フィルタ、薄膜フィルタ、フォトニック結晶要素またはホログラフィックレンズの１つ以上から選択される、実施例１〜９のいずれかのリフレクティブ画像ディスプレイに関する。
【００５８】
実施例１１は、入ってくる光を受け、入ってくる光の全てまたは一部を透過または反射することの少なくとも１つのために配置された第１の光学フィルタと第２の光学フィルタと；光と複数の光学フィルタの１つ以上とが連結するように支えられ、それぞれ第１の色と第２の色に対応する第１のカラーフィルタと第２のカラーフィルタを備える複数のカラーフィルタと；第１のカラーフィルタおよび第２のカラーフィルタの近位に移動可能に配置された複数の電気泳動粒子と；プロセッサ回路と；プロセッサ回路と接続し、命令を含み、実行されると、複数の電気泳動的に移動する粒子の１つ以上にバイアスをかけ、１つ以上の粒子を、第２のカラーフィルタに近位の領域に移動させ、それによって、第１の光学フィルタから反射した光を吸収し、第２のカラーフィルタで受けることを含む方法をプロセッサ回路が実行するメモリ回路とを備える、実施例１〜１０のいずれかのリフレクティブ画像ディスプレイに関する。
【００５９】
実施例１２は、メモリ回路が、さらに、複数の電気泳動的に移動する粒子の１つ以上にバイアスをかけ、１つ以上の粒子を、第２のカラーフィルタに近位の領域に移動させ、それによって、第１の光学フィルタから反射した光を反射し、第２のカラーフィルタで受けるための命令を含む、実施例１〜１１のいずれかのリフレクティブ画像ディスプレイに関する。
【００６０】
実施例１３は、第１の光学フィルタが、第１のカラーフィルタを実質的に覆う、実施例１〜１２のいずれかのリフレクティブ画像ディスプレイに関する。
【００６１】
実施例１４は、第１の光学フィルタが、第１のカラーフィルタに隣接している、実施例１〜１３のいずれかのリフレクティブ画像ディスプレイに関する。
【００６２】
実施例１５は、バイアスをかける供給源をさらに備える、実施例１〜１４のいずれかのリフレクティブ画像ディスプレイに関する。
【００６３】
実施例１６は、メモリ回路が、さらに、プロセッサが第１の光学フィルタにバイアスをかけ、第１の入ってくる光線を吸収し、複数の電気泳動的に移動する粒子にバイアスをかけ、第１のカラーフィルタに隣接する位置に移動させ、それによって、第１の入ってくる光線を吸収するための命令を含む、実施例１〜１５のいずれかのリフレクティブ画像ディスプレイに関する。
【００６４】
実施例１７は、画像を表示するための方法が、第１の光学フィルタで光を受け、光学フィルタから反射する光、または光学フィルタを透過する光のいずれかを受けることと；光学フィルタによって反射した光を第１のカラーフィルタで受けることと；光学フィルタを透過した光を第２のカラーフィルタで受けることと；第１のカラーフィルタまたは第２のカラーフィルタに近位の領域で、複数の電気泳動的に移動する粒子にバイアスをかけることによって、第１のフィルタで受けた光を吸収または反射することのいずれかとを含む、実施例１〜１６のいずれかのリフレクティブ画像ディスプレイに関する。
【００６５】
実施例１８は、複数の電気泳動的に移動する粒子にバイアスをかけ、入ってくる光線の一部を吸収または反射することをさらに含む、実施例１〜１７のいずれかのリフレクティブ画像ディスプレイに関する。
【００６６】
実施例１９は、複数の電気泳動的に移動する粒子にバイアスをかけ、入ってくる光線の実質的に全てを吸収または反射することをさらに含む、実施例１〜１８のいずれかのリフレクティブ画像ディスプレイに関する。
【００６７】
実施例２０は、光学フィルタが、入ってくる光線の第１の部分を、光学フィルタを通して第１のカラーフィルタに通過させ、入ってくる光線の第２の部分を第２のカラーフィルタに反射する構成である、実施例１〜１９のいずれかのリフレクティブ画像ディスプレイに関する。
【００６８】
実施例２１は、光を複数のカラーフィルタに連結するように配置された複数の光学フィルタをさらに備える、実施例１〜２０のいずれかのリフレクティブ画像ディスプレイに関する。
【００６９】
実施例２２は、第１の光学フィルタが、第１のカラーフィルタを実質的に覆うように配置される、実施例１〜２１のいずれかのリフレクティブ画像ディスプレイに関する。
【００７０】
実施例２３は、第１の光学フィルタが、第１のカラーフィルタの一部を覆うように配置される、実施例１〜２２のいずれかのリフレクティブ画像ディスプレイに関する。
【００７１】
実施例２４は、光学フィルタが、ダイクロイックフィルタ、ダイクロイック反射体、干渉フィルタ、薄膜フィルタ、フォトニック結晶要素またはホログラフィックレンズの１つ以上から選択される、実施例１〜２３のいずれかのリフレクティブ画像ディスプレイに関する。
【００７２】
本開示の原理を、本明細書に示す例示的な実施形態に関連して説明してきたが、本開示の原理は、これに限定されず、これらの任意の改変、変形または並べ替えを含む。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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