(57)【要約】  全反射リフレクティブ画像ディスプレイの臨界角θｃおよび反射率Ｒを最大化するために、透明なフロントシートの表面と、電気泳動的に移動する粒子を含む液体媒体の屈折率の差を最大にしなければならない。高屈折率光学ガラスを使用してフロントシートを製造してもよいが、高価であり、微細な構造特徴を有するものを製造することが困難である。ポリマーはこれより安価であり、望ましい構造に加工するのが比較的簡単なため、ポリマーを使用して透明なフロントシートを製造してもよいが、典型的には、屈折率が低い。分散した高屈折率粒子を含むポリマーを使用し、透明なフロントシートの屈折率を高めてもよい。このポリマーは、ＵＶ硬化性液体モノマーから作られてもよい。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像ディスプレイであって、
屈折率が約１．６５以上であり、外側表面と内側表面とを有するフロントシートと；
フロントシートの内側表面に作られた複数の突出部であり、複数の突出部の少なくとも１つが、さらに、ポリマーマトリックス中に複数の高屈折率ナノ粒子を含み、複数の高屈折率ナノ粒子の屈折率が約１．８以上である、複数の突出部と；
バックプレーン電極層とを備え、バックプレーン電極と、フロントシートの内側表面とが空洞部を形成する、画像ディスプレイ。
【請求項２】
フロントシートが、光学的に透明なシートを含む、請求項１に記載の画像ディスプレイ。
【請求項３】
複数の突出部が、フロントシートの内側表面に作られた複数の球状部を規定する、請求項１に記載の画像ディスプレイ。
【請求項４】
複数の突出部が、ポリマーマトリックスを含む複数の半球状の突出部を規定する、請求項１に記載の画像ディスプレイ。
【請求項５】
空洞部が、複数の電気泳動的に移動する粒子が懸濁した電気泳動媒体を受ける構成である、請求項１に記載の画像ディスプレイ。
【請求項６】
複数の電気泳動的に移動する粒子を媒体の中で移動させるために、空洞部を横切って電圧をかけるための電圧源をさらに備える、請求項５に記載の画像ディスプレイ。
【請求項７】
ポリマーマトリックス中の複数の高屈折率ナノ粒子は、直径が約４００ｎｍ以下である、請求項１に記載の画像ディスプレイ。
【請求項８】
ポリマーマトリックス中の複数の高屈折率ナノ粒子は、直径が約２５０ｎｍ以下である、請求項１に記載の画像ディスプレイ。
【請求項９】
ポリマーマトリックスは、ポリスチレン、ポリアクリレート、ポリメタクリレート、ポリラクトン、ポリラクタム、ポリ環状エーテル、ポリ環状アセタール、ポリビニルエーテル、ポリ−Ｎ−ビニルカルバゾール、ポリ−１，６−ヘキサン−ジオールジアクリレートまたはポリ環状シロキサン、またはこれらの組み合わせを含む、請求項１に記載の画像ディスプレイ。
【請求項１０】
ポリマーマトリックスが、モノマーをＵＶ硬化することによって作られる、請求項１に記載の画像ディスプレイ。
【請求項１１】
画像ディスプレイを作成するための方法であって、この方法は、
屈折率が約１．６５以上であり、外側表面と内側表面とを有するフロントシートを提供することと；
フロントシートの内側表面に複数の突出部を作成し、複数の突出部の少なくとも１つが、さらに、ポリマーマトリックス中に複数の高屈折率ナノ粒子を含み、複数の高屈折率ナノ粒子の屈折率が約１．８以上であることと；
複数の突出部に面するバックプレーン電極層を作成し、バックプレーン電極と複数の突出部の間に空洞部を作成することとを含む、方法。
【請求項１２】
複数の突出部を作ることは、さらに、フロントシートの内側表面の上に複数の球状部を作ることを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
複数の突出部を作ることは、さらに、ポリマーマトリックスを含む複数の半球状の突出部を作ることを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
空洞部が、複数の電気泳動的に移動する粒子が懸濁した電気泳動媒体を受ける構成である、請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
複数の電気泳動的に移動する粒子を媒体の中で移動させるために、空洞部を横切って電圧をかけることをさらに含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
ポリマーマトリックス中の複数の高屈折率ナノ粒子は、直径が約４００ｎｍ以下である、請求項１１に記載の方法。
【請求項１７】
ポリマーマトリックス中の複数の高屈折率ナノ粒子は、直径が約２５０ｎｍ以下である、請求項１１に記載の方法。
【請求項１８】
ポリマーマトリックスが、ポリスチレン、ポリアクリレート、ポリメタクリレート、ポリラクトン、ポリラクタム、ポリ環状エーテル、ポリ環状アセタール、ポリビニルエーテル、ポリ−Ｎ−ビニルカルバゾール、ポリ−１，６−ヘキサン−ジオールジアクリレートまたはポリ環状シロキサン、またはこれらの組み合わせを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１９】
ポリマーマトリックスが、モノマーをＵＶ硬化することによって作られる、請求項１１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１２月３１日に出願された仮出願第６２／０９８，３３３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、リフレクティブ画像ディスプレイに関する。特定的には、本開示は、高屈折率コンポジットフロントシートを含む全反射（ＴＩＲ）画像ディスプレイに関する。
【背景技術】
【０００３】
従来のＴＩＲ系リフレクティブ画像ディスプレイは、電気泳動的に移動する粒子を含有する低屈折率の流体と接触した、複数の凸状の突出部を有する透明な高屈折率フロントシートを含む。図１は、従来技術のＴＩＲ系リフレクティブ画像ディスプレイ１００の一部の断面を示す。ディスプレイ１００は、高屈折率の透明なフロントシート１０２を含み、外側表面１０４が視聴者１０６の方を向いている。フロントシート１０２は、さらに、内側に複数の凸状の突出部１０８を有する。この突出部は、図１に示すような半球１１０の形状であってもよく、または他の形状であってもよい。突出部１１０は、埋め込まれた球状部であってもよく、または連続したフロントシートの一部であってもよい。
【０００４】
ディスプレイ１００は、さらに、シート１０２の内側表面に透明な前方電極１１２と、後方電極層１１６を有する後方支持シート１１４とを備える。フロントシート１０２と後方シート１１４によって作られる空洞部または格納部の中に、低屈折率媒体１２０に分散した電気泳動的に移動する粒子１１８を含む。ディスプレイ１００は、さらに、電圧バイアス源１２２を備える。ディスプレイ１００は、さらに、電極１１２、１１６の片方または両方に配置された少なくとも１つの任意の誘電層を備えていてもよい。
【０００５】
バイアスをかけると、少なくとも１つの粒子１１８が、フロントシートの表面付近のエバネセント波領域に移動するだろう。この位置で、ＴＩＲが阻害され、入射光線が吸収され、暗い状態を作り出すだろう。この粒子がフロントシート１０２から離れて移動してエバネセント波領域から出ると、光は全反射するだろう。これにより、ディスプレイの明るい状態または白い状態を作り出す。電極によって粒子１１８がエバネセント波領域の中および外に移動することによって作られる暗い状態と明るい状態の組み合わせによって画像が作られる。この画像は、視聴者１０６に情報を伝えるだろう。
【０００６】
よく知られているように、異なる屈折率を有する２つの媒体間のＴＩＲ界面は、臨界角θｃによって特徴付けられる。臨界角は、透明なフロントシート（屈折率η１を有する）１０２の表面と、低屈折率の流体（屈折率η３を有する）１２０との間の界面を特徴付ける。θｃより小さな角度でこの界面に入射した光線は、界面を透過するだろう。θｃより大きな角度でこの界面に入射した光線は、界面でＴＩＲを受けるだろう。ＴＩＲ界面では臨界角が小さいことが好ましい。これにより、ＴＩＲが起こり得る広範囲の角度が得られるからである。臨界角θｃは、以下の式（式１）によって算出される。
【数１】
2018501520.tif 000003
【０００７】
ＴＩＲが起こり得る入射光線の角度を広範囲にするために、臨界角θｃを最小化し、これによりディスプレイの反射率を最低限にすることが重要である。好ましくは可能な限り小さな屈折率（η３）を有する流体媒体１２０を含み、好ましくは可能な限り大きな屈折率（η１）を有する材料で構成される透明なフロントシート１０２を有することが賢明であろう。反射率Ｒは、２の式（式２）に従って、透明なフロントシート１０２の個々の突出部１１０それぞれについて算出されてもよい。
【数２】
2018501520.tif 000004
【０００８】
なお、複数の凸状の突出部１０８を有するフロントシート１０２全体の反射率Ｒを算出するために、個々の突出部１１０の曲線因子を考慮するには乗算器を使用しなければならない。本明細書に記載される計算は、個々の突出部１１０に関するものであり、単なる説明のためのものである。
【０００９】
屈折率がθｃおよびＲに及ぼす影響は、２つの異なる仮想系ＡおよびＢを比較することによって示される。それぞれの系は、屈折率η３＝１．２７の同じ液体媒体を使用することを前提とする。系Ａにおいて、突出部１１０の屈折率（η１）は、１．５であることを前提とし、一方、系Ｂの突出部１１０は、屈折率（η１）がこれより大きな１．８である。結果として、それぞれの突出部１１０の屈折率（η１）が低い系Ａは、約５８°の高い臨界角（θｃ）を有し、約２８％の低い反射率（Ｒ）を有する。突出部１１０の屈折率（η１）が高い系Ｂは、約４５°の低い臨界角を有し、約５０％の高い反射率を有する。表１に列挙したデータを参照のこと。
表１．突出部の屈折率（η１）の関数としての臨界角（θｃ）および反射率（Ｒ）の算出
【表１】
2018501520.tif 000005
【００１０】
反射率を最大化し、臨界角を最小化するために、突出部１１０と液体媒体１２０（電気泳動粒子１１８を含んでいてもよい）の屈折率の差を最大にすることが重要である。
【００１１】
ＴＩＲ系リフレクティブ画像ディスプレイのような光学デバイスにおける多数の用途のために、屈折率が高い材料が必要であるか、またはこのような材料が、ポリマーまたは標準ガラス（例えば、ソーダ石灰ガラスおよびホウケイ酸ガラス）のような従来の材料に対し、有利であろう。ポリマーおよび標準ガラスは、両方とも屈折率が約１．４〜１．６の範囲である。多くの光学用途のために、必要な光学機能を達成するための材料から構造物を製造することが必要である。光学ガラスは、屈折率が約２．０までのものが知られているが、このようなガラスから構造物を製造する可能性は制限されており、多くは時間がかかり、費用が高い。一方、ポリマーは、その屈折率の範囲に制限があるが、成型、鋳造、エンボス加工および押出成型のような種々の方法によって容易に構造物を製造することができる。ポリマーは、屈折率が１．６を超えるものが知られているが、その光学特性は、多くの用途にとって不十分な場合が多い。
【００１２】
光散乱効果が起こらない粒径範囲の高屈折率無機ナノ粒子をポリマーに添加することによって、もっと高い屈折率を有するポリマーコンポジット材料が調製され得ることが知られている。しかし、この添加プロセス自体は、通常は室温で固体であるか、または非常に高粘度であるポリマーの場合には困難である。または、標準的なプロセスを用いて成型され、構造物化された光学デバイスまたはこのようなデバイスの部品を容易に製造し得る、不純物が添加された高屈折率ポリマーを調製するための基準として、紫外（ＵＶ）光で硬化するモノマーを使用してもよい（硬化は、重合と呼ばれることもある）。ＵＶ硬化するポリマーは、未硬化状態ではほとんどが室温で低粘度の液体モノマーであるという利点を有する。このような液体には、上述の高屈折率ナノ粒子が容易に添加されるだろう。このような液体は、種々の既知のプロセスを用いて構造物が製造され、ＵＶ光を用いて硬化され、固体の構造物化された高屈折率の層または物体を生成するだろう。
【発明の概要】
【００１３】
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】
【００１４】
【図１】従来技術のＴＩＲ系リフレクティブ画像ディスプレイの一部の断面を示す図
【図２】ＴＩＲ系リフレクティブ画像ディスプレイの連続した高屈折率コンポジットフロントシートの一部の断面を示す図
【図３】高屈折率コンポジットフロントシートを含むＴＩＲ系リフレクティブ画像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】
【００１５】
本明細書で提示される例示的な実施形態は、ＴＩＲディスプレイの反射率を高める。例示的な実施形態において、本開示は、コンポジットの高屈折率透明フロントシートを提供する。コンポジットの高屈折率透明フロントシートは、ポリマーマトリックスに分散した高屈折率粒子を含む。コンポジットの高屈折率透明フロントシートは、フロントシートと、電気泳動的に移動する粒子を含有する低屈折率媒体の屈折率の差を大きくする。結果として、ディスプレイの反射特性が高まる。
【００１６】
図２は、ＴＩＲ系リフレクティブ画像ディスプレイの連続した高屈折率コンポジットフロントシートの一部の断面を示す。この図は、内側表面に複数の凸状の突出部２０２を有する光学的に透明なコンポジットフロントシート２００の詳細な図である。例示的な実施形態において、複数の凸状の突出部２０２は、図２に示すような半球形状の少なくとも１つの突出部２０４を有する。他の実施形態において、フロントシート２００は、内側表面に埋めこまれた球状部を有していてもよい。
【００１７】
例示的な実施形態において、コンポジットフロントシート２００は、光学的に透明なポリマーマトリックス２０８に分散した高屈折率粒子２０６を含み、その結果、このコンポジットの屈折率は、粒子２０６が存在しない場合よりも高い。ある実施形態において、粒子２０６の直径は、約４００ナノメートルより小さくてもよい。他の実施形態において、粒子２０６の粒径は、約２５０ナノメートルより小さくてもよい。例示的な実施形態において、粒子２０６は、平均粒径が約１０〜２０ナノメートルであってもよく、またはもっと小さくてもよい。特定の実施形態において、この粒子は、屈折率が約１．６５以上であってもよい。ある実施形態において、この粒子は、屈折率が約１．８以上であってもよい。他の実施形態において、この粒子は、屈折率が約２．０以上であってもよい。この粒子２０６は、ＴｉＯ２、ダイアモンド、キュービックジルコニア、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ゲルマニウムまたは他の同様の高屈折率光学ガラス材料、またはこれらの組み合わせで構成されていてもよい。
【００１８】
例示的な実施形態において、コンポジットフロントシート２００は、高屈折率粒子２０６を少なくとも約５体積％含んでいてもよい。他の実施形態において、フロントシート２００は、高屈折率粒子２０６を少なくとも約５体積％から約９０体積％まで含んでいてもよい。ポリマーマトリックス２０８中の粒子２０６の体積が大きくなるにつれて、得られる半球部２０４の屈折率も大きくなるだろう。この屈折率を最大化するために、ポリマーマトリックス２０８中の高屈折率粒子２０６の体積％を最大化することが有利であろう。ポリマーマトリックス２０８中の粒子２０６の体積分率を決定するとき、加工性、脆性、引張強度および光学特性といった多くの因子を考慮する必要があるだろう。例示的な実施形態において、コンポジットフロントシート２００は、屈折率が約１．６５以上であってもよい。他の実施形態において、コンポジットフロントシート２００は、屈折率が約１．８５以上であってもよい。
【００１９】
例示的な実施形態において、ポリマーマトリックス２０８は、ＵＶ硬化性モノマーから作られてもよい。ポリマーマトリックス２０８は、ポリスチレン、ポリアクリレート、ポリメタクリレート、ポリラクトン、ポリラクタム、ポリ環状エーテル、ポリ環状アセタール、ポリビニルエーテル、ポリ−Ｎ−ビニルカルバゾールまたはポリ環状シロキサン系ポリマー、またはこれらの組み合わせを含んでいてもよい。例示的な実施形態において、ポリ−１，６−ヘキサン−ジオールジアクリレートをポリマーマトリックス２０８として使用してもよい。
【００２０】
コンポジットフロントシート２００を作成するための例示的な方法において、高屈折率粒子２０６を、モノマーと光開始剤を含む液体媒体に懸濁させ、実質的に均一に分散させてもよい。この懸濁物を、型、または所望の構造のネガ画像を含む構造体化された表面の上に注いでもよい。次いで、モノマーを硬化または重合させ、ポリマーマトリックス２０８全体に実質的に均一な様式で高屈折率粒子２０６を所定の位置に固定するために、この懸濁物にＵＶ光を照射してもよい。
【００２１】
他の実施形態において、ポリマーマトリックス２０８は、溶融加工可能なポリマーであってもよい。高屈折率粒子２０６を、高温液体状態のポリマー２０８に分散させ、次いで、型の中で室温まで冷却し、コンポジットフロントシート２００を作成してもよい。他の実施形態において、コンポジットフロントシート２００は、エンボス加工またはスタンピングによって作られてもよい。
【００２２】
図３は、高屈折率コンポジットフロントシートを含むＴＩＲ系リフレクティブ画像ディスプレイの一部の断面を示す。ディスプレイ３００の実施形態は、光学的に透明なコンポジットフロントシート３０２を含み、外側表面３０４が視聴者３０６の方を向いており、内側に複数の凸状の突出部３０８を有する。シート３０２は、図２のシート２００と同様である。例示的な実施形態において、ディスプレイ３００は、半球形状の少なくとも１つの突出部３１０を含む。例示的な実施形態において、コンポジットフロントシート３０２は、屈折率が約１．６５以上であってもよい。他の実施形態において、コンポジットフロントシート３０２は、屈折率が約１．８５以上であってもよい。
【００２３】
コンポジットシート３０２は、さらに、光学的に透明なポリマーマトリックス３１４に分散した高屈折率粒子３１２を含んでいてもよい。ある実施形態において、粒子３１２の直径は、約４００ナノメートルより小さくてもよい。他の実施形態において、粒子３１２は、約２５０ナノメートルより小さくてもよい。例示的な実施形態において、粒子３１２は、平均直径が約１０〜２０ナノメートルであってもよい。ある実施形態において、この粒子は、屈折率が約１．８以上であってもよい。他の実施形態において、この粒子は、屈折率が約２．０以上であってもよい。粒子３１２は、ＴｉＯ２、ダイアモンド、キュービックジルコニア、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ゲルマニウムまたは他の同様の高屈折率光学ガラス材料、またはこれらの組み合わせで構成されていてもよい。
【００２４】
例示的な実施形態において、ポリマーマトリックス３１４は、ＵＶ硬化性モノマーから作られてもよい。ポリマーマトリックス３１４は、ポリスチレン、ポリアクリレート、ポリメタクリレート、ポリラクトン、ポリラクタム、ポリ環状エーテル、ポリ環状アセタール、ポリビニルエーテル、ポリ−Ｎ−ビニルカルバゾールまたはポリ環状シロキサン系ポリマー、またはこれらの組み合わせを含んでいてもよい。例示的な実施形態において、ポリ−１，６−ヘキサン−ジオールジアクリレートをポリマーマトリックス３１４として使用してもよい。
【００２５】
他の実施形態において、ポリマーマトリックス３１４は、溶融加工可能なポリマーであってもよい。高屈折率粒子３１２を、高温液体状態のポリマー３１４に分散させ、次いで、型の中で室温まで冷却し、コンポジットフロントシート３０２を作成してもよい。さらに他の実施形態において、コンポジットフロントシート３０２は、エンボス加工またはスタンピングによって作られてもよい。
【００２６】
ディスプレイ３００は、さらに、シート３０２の内側表面に透明な前方電極層３１６を含んでいてもよい。層３１６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導電性金属ナノ粒子のうち、少なくとも１つを含んでいてもよい。
【００２７】
ディスプレイ３００は、後方支持シート３１８と、後方電極層３２０とを含む。後方電極層３２０は、シート３１８の内側表面に配置されていてもよい。後方電極層３２０は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）アレイ、ダイレクトドライブ式のパターン形成されたアレイまたは電極のパッシブマトリックスアレイを含んでいてもよい。
【００２８】
ディスプレイ３００は、さらに、前方電極層３１６および後方電極層３２０の片方または両方の表面に少なくとも１つの誘電層（図示せず）を含んでいてもよい。誘電層は、電極層を保護していてもよい。誘電層は、有機ポリマーまたは無機材料のうち、少なくとも１つを含んでいてもよい。例示的な実施形態において、誘電層は、パリレンを含んでいてもよい。他の実施形態において、誘電層は、ハロゲン化パリレンを含んでいてもよい。他の実施形態において、誘電層は、ポリイミドまたはＳｉＯ２を含んでいてもよい。
【００２９】
ディスプレイ３００は、コンポジットフロントシート３０２と後方支持シート３１８によって作られる空洞部または格納部の中に低屈折率媒体３２２を含む。媒体３２２は、空気であってもよく、または液体であってもよい。例示的な実施形態において、媒体３２２は、フッ素化炭化水素のような不活性フッ素化液体であってもよい。例示的な実施形態において、媒体３２２は、３Ｍ（セントポール、ＭＮ）から入手可能なＦｌｕｏｒｉｎｅｒｔＴＭ（登録商標）ペルフッ素化炭化水素液体であってもよい。
【００３０】
ディスプレイ３００は、さらに、媒体３２２に分散した複数の電気泳動的に移動する光を吸収する粒子を含む。粒子３２４は、染料または顔料、またはこれらの組み合わせであってもよい。粒子３２４は、カーボンブラック、金属または金属酸化物のうち、少なくとも１つであってもよい。粒子３２４は、正の極性または負の極性を有していてもよく、または正の極性と負の極性を両方とも有していてもよい。
【００３１】
図３のディスプレイ３００は、さらに、任意要素の電圧バイアス源３２６を備えていてもよい。バイアス源３２６は、電気泳動的に移動する粒子３２４を含む媒体３２２全体に負または正のバイアスをかけてもよい。かけられたバイアスは、少なくとも１つの粒子３２４を媒体３２２の中で前方電極３１６または後方電極３２０層の方に移動させるだろう。
【００３２】
ディスプレイ３００を以下のように操作してもよい。後方電極層３２０で、電圧源３２６によって、特定の粒子３２４に反対の極性のバイアスがかけられてもよい。点線３２８の左側に示されるように、少なくとも１つの電気泳動的に移動する粒子３２４が、後方電極３２０の付近に移動し、集められるだろう。入射光線は、コンポジットフロントシート３０２を通過し、複数の半球状の突出部３０８の表面で全反射されるだろう。これは、図３の入射光線３３０によって表され、入射光線３３０は、全反射され、反射した光線３３２としてディスプレイを出て視聴者３０６の方に向かう。これにより、視聴者によって観察されるように、ディスプレイの明るい状態または輝いた状態が作られるだろう。
【００３３】
点線３２８の右側に示されるように、前方電極層３１６で、電圧源３２６によって、電気泳動的に移動する粒子３２４に反対の極性のバイアスがかけられてもよい。粒子３２４は、前方電極３１６の付近に移動し、集められるだろう。粒子３２４は、エバネセント波領域に入り、ＴＩＲを阻害するだろう。入射光線は、コンポジットフロントシート３０２を通過し、前方電極３１６で集められた粒子３２４によって吸収されるだろう。これは、図３の入射光線３３４および３３６によって示される。これにより、ディスプレイの暗い状態が作られるだろう。
【００３４】
他の実施形態において、高屈折率粒子を含有する透明コンポジットフロントシート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。
【００３５】
他の実施形態において、高屈折率粒子を含有する透明コンポジットフロントシート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。
【００３６】
他の実施形態において、高屈折率粒子を含有する透明コンポジットフロントシート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。
【００３７】
例示的な実施形態において、高屈折率粒子を含有する透明コンポジットフロントシートを含む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）、コールド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。
【００３８】
ある実施形態において、光拡散層を、高屈折率粒子を含有する透明コンポジットフロントシートを含む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。
【００３９】
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。
【００４０】
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、高屈折率粒子を含有する透明コンポジットフロントシートを含む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。
【００４１】
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、実際のプロセッサまたはバーチャルプロセッサであってもよく、またはその組み合わせであってもよい。同様に、メモリ４２０は、実際のメモリ（すなわち、ハードウェア）またはバーチャルメモリ（すなわち、ソフトウェア）であってもよく、またはその組み合わせであってもよい。
【００４２】
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、電気泳動粒子をある領域に移動させ、それによって、高屈折率粒子を含有する透明コンポジットフロントシートを通過する光を吸収または反射してもよい。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、高屈折率粒子を含有する透明コンポジットフロントシート（例えば、フロントシート３０２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、暗い状態が作り出される。入ってきた光を反射すると、明るい状態が作り出される。
【００４３】
ある実施形態において、多孔性の反射層を、高屈折率粒子を含有する透明コンポジットフロントシートを含む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。
【００４４】
本明細書に記載するディスプレイの実施形態において、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。
【００４５】
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。
【００４６】
実施例１は、画像ディスプレイであって、屈折率が約１．６５以上であり、外側表面と内側表面とを有するフロントシートと；フロントシートの内側表面に作られた複数の突出部であり、複数の突出部の少なくとも１つが、さらに、ポリマーマトリックス中に複数の高屈折率ナノ粒子を含み、複数の高屈折率ナノ粒子の屈折率が約１．８以上である、複数の突出部と；バックプレーン電極層とを備え、バックプレーン電極と、フロントシートの内側表面とが空洞部を形成する、画像ディスプレイに関する。
【００４７】
実施例２は、フロントシートが、光学的に透明なシートを含む、実施例１の画像ディスプレイに関する。
【００４８】
実施例３は、複数の突出部が、フロントシートの内側表面に作られた複数の球状部を規定する、実施例１または２の画像ディスプレイに関する。
【００４９】
実施例４は、複数の突出部が、ポリマーマトリックスを含む複数の半球状の突出部を規定する、実施例１〜３のいずれかの画像ディスプレイに関する。
【００５０】
実施例５は、空洞部が、複数の電気泳動的に移動する粒子が懸濁した電気泳動媒体を受ける構成である、実施例１〜４のいずれかの画像ディスプレイに関する。
【００５１】
実施例６は、複数の電気泳動的に移動する粒子を媒体の中で移動させるために、空洞部を横切って電圧をかけるための電圧源をさらに備える、実施例１〜５のいずれかの画像ディスプレイに関する。
【００５２】
実施例７は、ポリマーマトリックス中の複数の高屈折率ナノ粒子は、直径が約４００ｎｍ以下である、実施例１〜６のいずれかの画像ディスプレイに関する。
【００５３】
実施例８は、ポリマーマトリックス中の複数の高屈折率ナノ粒子は、直径が約２５０ｎｍ以下である、実施例１〜７のいずれかの画像ディスプレイに関する。
【００５４】
実施例９は、ポリマーマトリックスは、ポリスチレン、ポリアクリレート、ポリメタクリレート、ポリラクトン、ポリラクタム、ポリ環状エーテル、ポリ環状アセタール、ポリビニルエーテル、ポリ−Ｎ−ビニルカルバゾール、ポリ−１，６−ヘキサン−ジオールジアクリレートまたはポリ環状シロキサン、またはこれらの組み合わせを含む、実施例１〜８のいずれかの画像ディスプレイに関する。
【００５５】
実施例１０は、ポリマーマトリックスが、モノマーをＵＶ硬化することによって作られる、施例１〜９のいずれかの画像ディスプレイに関する。
【００５６】
実施例１１は、画像ディスプレイを作成するための方法であって、この方法は、屈折率が約１．６５以上であり、外側表面と内側表面とを有するフロントシートを提供することと；フロントシートの内側表面に複数の突出部を作成し、複数の突出部の少なくとも１つが、さらに、ポリマーマトリックス中に複数の高屈折率ナノ粒子を含み、複数の高屈折率ナノ粒子の屈折率が約１．８以上であることと；複数の突出部に面するバックプレーン電極層を作成し、バックプレーン電極と複数の突出部の間に空洞部を作成することとを含む、方法に関する。
【００５７】
実施例１２は、複数の突出部を作ることは、さらに、フロントシートの内側表面の上に複数の球状部を作ることを含む、実施例１１の方法に関する。
【００５８】
実施例１３は、複数の突出部を作ることは、さらに、ポリマーマトリックスを含む複数の半球状の突出部を作ることを含む、実施例１１または１２の方法に関する。
【００５９】
実施例１４は、空洞部が、複数の電気泳動的に移動する粒子が懸濁した電気泳動媒体を受ける構成である、実施例１１〜１３のいずれかの方法に関する。
【００６０】
実施例１５は、複数の電気泳動的に移動する粒子を媒体の中で移動させるために、空洞部を横切って電圧をかけることをさらに含む、実施例１１〜１４のいずれかの方法に関する。
【００６１】
実施例１６は、ポリマーマトリックス中の複数の高屈折率ナノ粒子は、直径が約４００ｎｍ以下である、実施例１１〜１５のいずれかの方法に関する。
【００６２】
実施例１７は、ポリマーマトリックス中の複数の高屈折率ナノ粒子は、直径が約２５０ｎｍ以下である、実施例１１〜１６のいずれかの方法に関する。
【００６３】
実施例１８は、ポリマーマトリックスが、ポリスチレン、ポリアクリレート、ポリメタクリレート、ポリラクトン、ポリラクタム、ポリ環状エーテル、ポリ環状アセタール、ポリビニルエーテル、ポリ−Ｎ−ビニルカルバゾール、ポリ−１，６−ヘキサン−ジオールジアクリレートまたはポリ環状シロキサン、またはこれらの組み合わせを含む、実施例１１〜１７のいずれかの方法に関する。
【００６４】
実施例１９は、ポリマーマトリックスが、モノマーをＵＶ硬化することによって作られる、実施例１１〜１８のいずれかの方法に関する。
【００６５】
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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