(57)【要約】  表面ディスプレイユニットは、不透明スクリーン（１８０）およびイメージパネル（１１０）を組み込む。当該不透明スクリーンは、光学イメージを提供するイメージパネルの前側に配置される。当該不透明スクリーンは、概して、表面ディスプレイユニットが使用中ではない間、イメージパネルを隠す。当該イメージパネルが、光学イメージを提供するためにアクティブ化されたとき、当該不透明スクリーンは、見る人が、十分な明瞭さにおいて光学イメージを見ることができるような、好適なレベルの透明性を提供する。当該不透明スクリーンは、光学強調、装飾的テクスチャ、および／または機械的支持を提供することができ、ならびに防眩フィルム、反射防止フィルム、および傷防止フィルム（１４０、１５０、１６０）を含み得る。当該不透明スクリーンは、ラミネートされたポリマーフィルム、エレクトロクロミックシステムもしくはフォトクロミックシステム、またはスイッチ可能な染料ドーピング液晶材料であり得る。
2018522263.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
前側表面に光学イメージを提供するように構成されるイメージ源と、
イメージパネルの該前側表面を覆うように配置された不透明スクリーンと、
を含む表面ディスプレイユニットであって、該不透明スクリーンが、該イメージ源からの光を透過する、光を反射する、あるいは光を透過および反射する、不透明マトリックス材料層を含む、表面ディスプレイユニット。
【請求項２】
前記不透明マトリックス材料層が、不透明ガラス−セラミック材料、染料増感材料層、および染料ドーピング液晶材料のうちのいずれか１つを含む、請求項１に記載の表面ディスプレイユニット。
【請求項３】
前記不透明マトリックス材料層が、４００ｎｍから８００ｎｍの範囲内の波長の関数としての透過係数において１つ以上のピークを有する材料を含み、複数のピークが、該透過係数に存在し、ならびに前記イメージ源に形成された前記光学イメージの照明放射線の波長に一致する、請求項１または２に記載の表面ディスプレイユニット。
【請求項４】
前記不透明マトリックス材料層が、異なる透過係数に対応する少なくとも２つの状態を有する材料を含み、オン状態の第二透過係数に対するオフ状態の第一透過係数の比率が、４００ｎｍから８００ｎｍの波長範囲内において０．００１から０．５の範囲である、請求項１から３のいずれか一項に記載の表面ディスプレイユニット。
【請求項５】
前記イメージ源が、異なる量の照明を提供するために、複数の明るさの設定を有する、請求項１から４のいずれか一項に記載の表面ディスプレイユニット。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
本出願は、米国特許法第１１９条の下、２０１５年６月２日に出願された米国仮出願第６２／１６９，６６３号、２０１５年５月１１日に出願された米国仮出願第６２／１５９，６８２号、および２０１５年５月１１日に出願された米国仮出願第Ｎｏ．６２／１５９，４７７号に対する優先権の恩典を主張するものであり，なお、本出願はこれらの仮出願の内容に依拠し、ならびにこれらの仮出願の全体が参照により本明細書に組み入れられる。
【技術分野】
【０００２】
本開示は、概して、表面ディスプレイユニット、特に、不透明スクリーンを用いる表面ディスプレイユニットの分野に関する。
【背景技術】
【０００３】
表面ディスプレイユニットは、必要に応じて、イメージ、サイン、シンボル、および／またはメッセージを表示する装置である。表面ディスプレイユニットは、例えば、事前に定義された形状、言葉、シンボル、メッセージ、および／またはイメージを表示するように構成することもできる。そのような表面ディスプレイユニットの例としては、加熱ユニットの表面温度が熱い場合のストーブの警告灯、自動車における低燃料状態またはシートベルトのバックルが外れていることを示す警告灯、道路の交通信号灯または横断歩道信号などが挙げられる。あるいは、表面ディスプレイユニットは、多くの可能性の中から選択された表示内容を表示するように構成することもできる。典型的には、そのような表面ディスプレイユニットは、マルチピクセルディスプレイ装置、すなわち、複数のピクセルを用いるディスプレイ装置である。マルチピクセルディスプレイ装置において照明を提供するためのメカニズムは、発光ダイオード（有機発光ダイオードなど）および液晶ディスプレイを含み得る。マルチピクセルディスプレイ装置を用いる製品としては、コンピュータのモニター、テレビ、ポータブルデジタルデバイスのスクリーンなどが挙げられる。
【０００４】
表面ディスプレイユニットは、典型的には、偶発的な損傷を防ぐために機械的に保護することを必要とする。表面ディスプレイユニットに保護を提供する必要性は、機械的衝撃および／または温度限界を受ける表面ディスプレイユニットにおいて、より重要であり得る。例えば、自動車（例えば、ダッシュボード、ドアパネル、およびシートの裏側表面など）、テレビ、モニター、家電製品、または建築物などの内側表面は、使用者によって偶発的に押されたり、圧力を加えられたり、または擦られたりすることがあり、ならびに、例えば、ある特定の気候における夏または冬に温度限界を受ける場合がある。
【０００５】
さらに、日光は、（とりわけ、自動車および建物の）表面ディスプレイユニットを照らし得、ときどき、シグナルまたはメッセージの明瞭性や、ときどき、見る人の好感のレベルを低下させる場合がある。さらに、豪華な雰囲気を提供する表面テクスチャは、乗り物、例えば、自動車、船、および航空機（例えば、フロントガラス、窓、またはサイドライトなどの板ガラス、鏡、柱、ドアパネル、ヘッドレスト、ダッシュボード、コンソール、または乗り物のシート、またはそれらの一部分）、建築装備品または建築構造物（例えば、窓、建物の内壁または外壁、およびフローリングなど）、電化製品（例えば、冷蔵庫、オーブン、ストーブ、洗濯機、乾燥機、または他の電化製品）、消費者向け電子機器（例えば、テレビ、ラップトップ、コンピュータのモニター、および携帯用電子機器、例えば、携帯電話、タブレット、およびミュージックプレーヤー）、調度品、インフォメーションセンター、小売店など、に組み込まれた表面ディスプレイユニットの場合、望ましくあり得る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本開示の様々な態様により、不透明スクリーンを組み込んだ表面ディスプレイユニットが提供される。本明細書において使用される場合、用語「不透明」は、当該表面ディスプレイユニットの電力が「オフ」の状態の時には当該表面ディスプレイユニットの使用者または見る人によって知覚されるが、電力が「オン」の状態の時は不透明であるような不透明度を意味する。不透明は、４００ｎｍから８００ｎｍの波長範囲内において０％から約２５％の透過率を含み得る。少なくとも様々な実施形態において、当該不透明スクリーンは、表面ディスプレイユニットに対して、光学強調、装飾的テクスチャ、および／または機械的支持もしくは保護から選択される１つ以上の特性を提供し得る。当該不透明スクリーンは、光学イメージを提供するイメージ源またはパネルの前側（すなわち、見る人に面する側）の近位にあり得るかまたはその上に配置され得る（したがって、不透明スクリーンを通して当該光学イメージを見ることができる）。そのような実施形態において、当該不透明スクリーンは、概して、表面ディスプレイユニットが使用中ではない間、イメージパネルを隠す。当該イメージパネルが、光学画像を提供するためにアクティブになると、当該不透明スクリーンは、見る人が十分な明瞭さにおいて光学イメージを見ることができるように、ある程度の透明性を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
１つ以上の実施形態において、当該不透明スクリーンは、前側（すなわち、見る人の側）から当該不透明スクリーン上に光学イメージを提供するイメージ源、例えば、プロジェクターなど、のためのスクリーンとして機能することができる。いくつかの実施形態において、当該光学イメージは、当該不透明スクリーンを通して（当該不透明スクリーンが見る人とイメージ源との間に存在する場合）、または当該不透明スクリーン上において（見る人とイメージ源がお互いに同じ側に存在する場合）、のどちらかにより見ることができる。
【０００８】
本開示の態様により、その前側表面に光学イメージを提供するように構成されたイメージパネルと、当該イメージパネルの前側表面を覆うように配置された不透明スクリーンとを含む表面ディスプレイユニットが提供される。当該不透明スクリーンは、不透明マトリックス材料層の前側からその上に当たる光を減衰させてイメージパネルからの光を透過する不透明マトリックス層を含む。本開示の態様により、前側表面を含む不透明スクリーンと、（当該不透明スクリーンに対して）見る人と同じ側に配置されたイメージ源とを含む表面ディスプレイユニットであって、当該イメージ源が、当該前側表面上に光学イメージを提供するように構成される、表面ディスプレイユニットが提供される。当該不透明スクリーンは、不透明マトリックス材料層の前側からその上に当たる光を減衰させてイメージ源の光を反射する不透明マトリックス材料層を含む。
【０００９】
１つ以上の実施形態において、前記表面ディスプレイユニットは、乗り物、例えば、自動車、船、および航空機（例えば、フロントガラス、窓、またはサイドライトなどの板ガラス、鏡、柱、ドアのサイドパネル、ヘッドレスト、ダッシュボード、コンソール、または乗り物のシート、またはそれらの任意の一部分）、建築装備品または建築構造物（例えば、建物の内装または外装、およびフローリングなど）、電化製品（例えば、冷蔵庫、オーブン、ストーブ、洗濯機、乾燥機、または他の電化製品）、消費者向け電子機器（例えば、テレビ、ラップトップ、コンピュータのモニター、および携帯用電子機器、例えば、携帯電話、タブレット、およびミュージックプレーヤー）、調度品、インフォメーションセンター、小売店など、に組み込まれる。１つ以上の実施形態において、自動車は、表面と、当該表面の少なくとも一部の上に配置された表面ディスプレイユニットとを含む。当該表面は、板ガラス（例えば、フロントガラス、窓、またはサイドライトなど）、鏡、柱、ドアパネル、アームレスト、ヘッドレスト、ダッシュボード、コンソール、または乗り物のシートのうちのいずれか１つを含み得る。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本開示の実施形態による、ある程度の光学不透明性を提供する不透明スクリーンと、光学イメージを提供するイメージパネルとを組み込んだ、例示的表面ディスプレイユニットの概略縦断面図。
【図２】本開示の実施形態による、例示的表面ディスプレイユニットが組み込まれたダッシュボードを有する自動車の内側の概略斜視図。
【図３】好適な外部刺激の適用によって不透明マトリックス材料層の光学特性が変化する実施形態における透過係数の変化を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
上記において説明したように、本開示は、本明細書において様々な態様が詳細に説明される、不透明スクリーンを含む表面ディスプレイユニットに関する。
【００１２】
当該図面は、一定の縮尺で描かれてはいない。ある要素の複数の例は、要素が重複して存在しないことが明確に記載されていない限り、またはそうでないことが明白に示されていない限り、当該要素の単一の例が描かれている場合、複製され得る。「第一」、「第二」、および「第三」などの序数は、単に、類似の要素を識別するために用いられるのであり、異なる序数が、制限されることなく、本開示の本明細書および請求項の全体を通して使用され得る。本明細書において使用される場合、第二要素の「上」に位置された第一要素は、当該第二要素の表面の外側または当該第二要素の内側に位置され得る。本明細書において使用される場合、第一要素の表面と第二要素の表面との間に物理的接触が存在する場合、第一要素は、第二要素の「上に直接的に」位置される。
【００１３】
本明細書において使用される場合、「層」は、実質的に一定の厚さを有する領域などの材料部分を意味する。層は、その下またはその上に存在する構造の全体にわたって広がり得るか、またはその下またはその上に存在する構造の範囲よりも少ない範囲を有し得る。さらに、層は、隣接構造の厚さより薄い厚さを有する、同質または異質の当該隣接構造の領域であってもよい。例えば、層は、当該隣接構造の上面および下面に、またはその間の任意の対の水平面の間に位置され得る。層は、先細り表面に対して水平に、垂直に、および／またはそれらに沿って広がり得る。基材は、層であってもよく、その中に１つ以上の層を含んでいてもよく、あるいはその上、その上方、および／またはその下方に１つ以上の層を有していてもよい。
【００１４】
図１を参照すると、ある程度の光学不透明性を提供する不透明スクリーン１８０と、光学イメージを提供するイメージパネル１１０とが組み込まれた、例示的表面ディスプレイユニット１００が示されている。当該イメージパネル１１０は、マイクロＬＥＤ、ＯＬＥＤ、ＬＣＤ、プラズマセル、エレクトロルミネセント（ＥＬ）セルアレイ、または放射線を放つように構成された別の好適な要素を含み得る。
【００１５】
本明細書において使用される場合、「光学イメージ」は、光によって生成された（例えば、光のパターンによって生成された）任意のイメージであり得る。当該光は、単色または多色であってもよく、あるいは波長の連続するスペクトルであってもよい。本明細書において使用される場合、「イメージ」は、任意の物理的パターンであり得、絵、文字、数字、あるいは色および／または明るさのコントラストを含む任意の他のパターンであってもよい。不透明スクリーン１８０は、少なくともいくつかの実施形態において、イメージパネルの前に配置されることによって、物理的損傷からのイメージパネル１１０の保護を提供する。例示的表面ディスプレイユニット１００は、層のスタックを含み得、これらの層は、例示的および非限定的な一実施形態において、後ろから前へと、イメージパネル１１０、薄い接着層１２０、不透明マトリックス材料層１３０、任意選択による傷防止層１４０、任意選択による反射防止層１５０、および任意選択による防眩層１６０であり得る。様々な実施形態において、より多くの層またはより少ない層、および交互の構成の層を選択することができる。
【００１６】
図１の例示的表面ディスプレイユニット１００は、様々な用途において有用であり得る。例えば、当該例示的表面ディスプレイユニットは、固定された構造体、例えば、建物の壁、家庭用電化製品（例えば、オーブンまたはストーブなど）など、であり得る、任意の表面内に、表面上に、または表面までに取り付けることができる。あるいは、図１の例示的表面ディスプレイユニット１００は、移動する物体の構成要素、例えば、自動車のダッシュボードまたはコンソール、ドアの内側側壁、または自動車内のシートの裏側表面、または冷蔵庫のドアなど、である、表面内に、表面上に、または表面までに取り付けることができる。いくつかの場合において、当該表面ディスプレイユニット１００は、乗り物、例えば、自動車、船、および航空機（例えば、フロントガラス、窓、またはサイドライトなどの板ガラス、鏡、柱、ドアのサイドパネル、ヘッドレスト、ダッシュボード、コンソール、または乗り物のシート、またはそれらの一部分）、建築装備品または建築構造物（例えば、建物の内壁または外壁、およびフローリングなど）、電化製品（例えば、冷蔵庫、オーブン、ストーブ、洗濯機、乾燥機、または他の電化製品）、消費者向け電子機器（例えば、テレビ、ラップトップ、コンピュータのモニター、および携帯用電子機器、例えば、携帯電話、タブレット、およびミュージックプレーヤー）、調度品、インフォメーションセンター、小売店など、において利用することができる。図２は、自動車のダッシュボード内への当該表面ディスプレイユニット１００の例示的設置を示している。１つ以上の実施形態において、自動車は、表面と、当該表面の少なくとも一部の上に配置された表面ディスプレイユニットとを含む。当該表面は、板ガラス（例えば、フロントガラス、窓、またはサイドライトなど）、鏡、柱、ドアパネル、アームレスト、ヘッドレスト、ダッシュボード、コンソール、または乗り物のシートのうちのいずれか１つを含み得る。
【００１７】
再び図１を参照すると、当該不透明スクリーン１８０は、イメージパネル１１０がアクティブでない場合、すなわち、光学イメージを発生させない場合、概して、暗く見え得るか、または事前に選択された色を有するように見え得る。しかしながら、当該不透明スクリーン１８０の不透明性、存在する場合には接着層１２０の組成および／または厚さ、および／または光学イメージの明るさは、イメージパネル１１０上に生成された光学イメージが、使用者に対して視認可能であり得るように当該光学イメージの明瞭さを著しく低下させることなく、当該不透明スクリーン１８０を透過し得るように、選択され得る。換言すれば、当該不透明スクリーン１８０は、「シースルー」スクリーンであり、すなわち、イメージパネル１１０上に生成された光学イメージを見るという目的のために、ある程度の透明性または半透明性を有する。
【００１８】
当該不透明スクリーン１８０は、イメージパネル１１０上に形成された光学イメージの透過を可能にするために非ゼロ透過係数を有する光学的に不透明な材料を含む、不透明マトリックス材料層１３０を含み得る。当該不透明マトリックス材料層１３０は、所望の機能を提供するために、１つ以上の様々なタイプの材料を含むことができる。一実施形態において、当該不透明マトリックス材料層１３０は、１つ以上の層を含み得、不透明スクリーン１８０に対して十分な機械的強度を提供するのに、および／または不透明スクリーン１８０の破壊または折損を防ぐのに十分な厚さであり得る。当該不透明スクリーン１８０の厚さは、イメージパネル１１０の近位に存在する、またはそれらの上に配置された材料層の体積を最小限に抑えるように選択することができる。一実施形態において、イメージパネル１１０の近位の、またはそれらの上に配置された不透明スクリーン１８０の材料層の総厚さは、約０．３ｍｍから約３０ｍｍ、約０．５ｍｍから約２０ｍｍ、約０．７ｍｍから約１０ｍｍ、または約１ｍｍから約３０ｍｍの範囲であり得る。いくつかの実施形態において、当該不透明スクリーン１８０の材料層の総厚さは、約１ｍｍから約３ｍｍ、約２ｍｍから約６ｍｍ、約３ｍｍから約９ｍｍ、約５ｍｍから約１５ｍｍ、約１０ｍｍから約３０ｍｍの範囲、または任意の第一中間の厚さから、当該第一中間の厚さより厚い任意の第二中間の厚さまで、であり得る。
【００１９】
１つ以上の実施形態において、当該不透明スクリーン１８０は、投影されたディスプレイが視認可能であり得る散乱表面を提供することができる。例えば、図１に示されるように、イメージ源２００は、見る人と同じ側に配置され得、イメージは、イメージ源２００から当該不透明スクリーン１８０の前側表面上へと投影され得る。いくつかの実施形態において、イメージパネル１１０からのイメージおよびイメージ源２００からのイメージは、不透明スクリーン１８０の前側表面上において同時に視認可能であり得る。いくつかの実施形態において、イメージパネル１１０からのイメージまたはイメージ源２００からのイメージは、非同時の方法において、当該不透明スクリーン１８０の前側表面において視認可能であり得る。
【００２０】
様々な例示的および非限定的な実施形態において、当該不透明マトリックス材料層１３０は、例えば、ポリマー性材料、ガラス材料（例えば、ソーダ石灰ガラス、アルカリアルミノケイ酸ガラス、アルカリ含有ホウケイ酸ガラス、および／またはアルカリアルミノホウケイ酸ガラスなど）ポリ−セラミック材料、またはガラス−セラミック材料などを含む１つ以上の層を含み得る。当該材料は、様々な実施形態において、単一のシートとして、あるいはラミネート構造または積層構造の一部として提供され得る。不透明マトリックス材料層１３０にラミネート構造が用いられる場合、当該ラミネートの層は、同じ材料または異なる材料から選択することができる。
【００２１】
いくつかの実施形態において、当該不透明マトリックス材料層１３０の１つ以上の層の厚さは、それらがラミネートの一部として提供される場合、厚さを減じるために多くの場合において用いられる追加の研磨または研削工程を必要とせずに、著しく減少させることができる（例えば、約１ｍｍ未満）。様々な例示的実施形態により、当該不透明マトリックス材料層１３０の個々の層の厚さおよび／または材料層の総厚さは、約０．０５ｍｍから約３０ｍｍの範囲であり得、約０．１ｍｍから約３ｍｍ、約０．２ｍｍから約６ｍｍ、約３ｍｍから約９ｍｍ、約５ｍｍから約１５ｍｍ、約１０ｍｍから約３０ｍｍ、または任意の第一中間の厚さから、当該第一中間の厚さより厚い任意の第二中間の厚さまで、の任意の範囲であり得る。
【００２２】
当該不透明マトリックス材料の実施形態において使用されるガラス材料は、様々な異なるプロセスを使用して提供され得る。例えば、ガラス材料を形成するために使用することができる既知の形成方法としては、フロートガラス法およびダウンドロー法、例えば、フュージョンドロー法およびスロットドロー法など、が挙げられる。
【００２３】
フロートガラス法によって調製されるガラス材料は、溶融ガラスを溶融金属、典型的にはスズ、の床の上に流すことによって作製される滑らかな表面および均一な厚さによって特徴付けられ得る。例示的プロセスにおいて、溶融スズ床の表面上に供給される溶融ガラスは、浮遊ガラスリボンを形成する。当該ガラスリボンはスズ浴に沿って流れるため、当該ガラスリボンが固体ガラス材料へと固化してスズからローラー上へと持ち上げることができるまでに温度は徐々に低下する。当該浴から持ち上げられると、当該ガラス材料はさらに冷却され得、ならびに内部応力を減らすためにアニール処理され得る。
【００２４】
ダウンドロー法では、比較的無傷なままの表面を有する、均一な厚さのガラス材料が製造される。ガラス材料の平均曲げ強度は、表面欠陥の量およびサイズによって影響を受けるため、最小限しか接触していない無傷なままの表面は、より高い初期強度を有する。次いでこの高強度ガラス材料がさらに（例えば、化学的に）強化されると、結果として得られる強度は、粗研磨および艶だし研磨された表面を有するガラス材料より高くなり得る。ダウンドローガラス材料は、約２ｍｍ未満の厚さに引き出され得る。さらに、ダウンドローガラス材料は、コスト高な研削および艶だし研磨を行うことなく最終用途において使用することができる、非常に平坦で滑らかな表面を有する。
【００２５】
当該ガラス材料は、例えば、フュージョンドロー法を使用して形成することができ、これは、溶融したガラス原材料を受け入れるための経路を有するドロータンクを使用する。当該経路は、当該経路のその両側に、経路の長さに沿って上部が開放された堰を有している。当該経路が溶融材料で満たされると、溶融ガラスは堰からオーバーフローする。重力により、当該溶融ガラスは、２つの流動するガラスフィルムとして、ドロータンクの外側表面を下方へと流れる。当該ドロータンクのこれらの外側表面は、下方へとそして内部方向へと延びており、そのため、溶融ガラスは、ドロータンクの下方の端部において合流する。当該２つの流動ガラスフィルムがこの端部において合わさることにより、融合して単一の流動するガラス材料を形成する。フュージョンドロー法は、経路を越えて流れる２つのガラスフィルムが一緒に融合するため、結果として生じるガラス材料のどちらの外側表面も、当該設備のいかなる部分にも接触していないという利点を提供する。したがって、フュージョンドローによるガラス材料の表面特性は、そのような接触による影響を受けない。
【００２６】
スロットドロー法は、フュージョンドロー法とは異なっている。スロットドロー法では、溶融原材料ガラスが、ドロータンクへと提供される。ドロータンクの底には、スロットの長さに延びるノズルを備えた開口スロットがある。溶融ガラスは、当該スロット／ノズルを通って流れ、連続材料として下方のアニール処理領域へと引かれる。
【００２７】
いくつかの実施形態において、当該ガラス材料のために使用される組成物は、０ｍｏｌ％から約２ｍｏｌ％の、Ｎａ２ＳＯ４、ＮａＣｌ、ＮａＦ、ＮａＢｒ、Ｋ２ＳＯ４、ＫＣｌ、ＫＦ、ＫＢｒ、およびＳｎＯ２を含む群から選択される少なくとも１種の清澄剤と共にバッチ処理され得る。
【００２８】
ガラス材料は、形成された後で、強化ガラス材料を形成するために強化され得る。本明細書において説明されるガラス−セラミックも、ガラス材料と同じ方法において強化することができることに留意されたい。本明細書において使用される場合、用語「強化材料」は、例えば、当該ガラスまたはガラス−セラミック材料の表面におけるより小さいイオンに対するより大きいイオンのイオン交換によって化学的に強化されているガラス材料またはガラス−セラミック材料を意味し得る。しかしながら、当技術分野において既知の他の強化方法、例えば、熱強化など、を用いることにより、強化されたガラス材料および／またはガラス−セラミック材料を形成することができる。いくつかの実施形態において、当該材料は、化学強化法および熱的強化法の組み合わせを使用して強化され得る。
【００２９】
本明細書において説明される強化された材料は、イオン交換プロセスによって化学的に強化され得る。当該イオン交換プロセスでは、典型的には、所定の期間における溶融塩浴へのガラスまたはガラス−セラミック材料の浸漬によって、当該ガラスまたはガラス−セラミック材料の表面または表面付近のイオンが、当該塩浴からのより大きい金属イオンと交換される。一実施形態において、当該溶融塩浴の温度は、約４００℃から約４３０℃の範囲であり、当該所定の期間は、約４時間から約２４時間であるが、ただし、浸漬の温度および持続時間は、材料の組成および所望の強度特性によって変わり得る。ガラスまたはガラス−セラミック材料中へのより大きいイオンの組み込みは、当該材料の表面領域付近あるいは当該表面の領域および表面に隣接する領域に圧縮応力を発生させることにより、当該材料を強化する。当該圧縮応力とバランスを取るように、対応する引張応力が、当該材料の表面からある距離において中央領域内または領域内に誘起される。この強化プロセスを利用するガラスまたはガラス−セラミック材料は、化学強化またはイオン交換ガラスまたはガラス−セラミック材料として、より詳細に説明され得る。
【００３０】
一実施形態において、強化されたガラスまたはガラス−セラミック材料中のナトリウムイオンは、溶融浴、例えば、硝酸カリウム塩浴など、からのカリウムイオンで置き換えられるが、より大きい原子半径を有する他のアルカリ金属イオン、例えば、ルビジウムまたはセシウムなど、も、当該ガラス中のより小さいアルカリ金属イオンと置き換えることができる。特定の実施形態により、当該ガラスまたはガラス−セラミック中のより小さいアルカリ金属イオンは、Ａｇ＋イオンによって置き換えられ得る。同様に、他のアルカリ金属塩、例えば、これらに限定されるわけではないが、硫酸塩、リン酸塩、ハロゲン化物なども、当該イオン交換プロセスにおいて使用することができる。
【００３１】
ガラスネットワークが緩むことができる温度よりも低い温度でのより大きいイオンによる、より小さいイオンとの置き換えは、当該強化された材料の表面でのイオンの分配を生じ、それは、結果として応力プロファイルを生じる。入ってきたイオンのより大きい体積は、表面において圧縮応力（ＣＳ）を生じ、当該強化された材料の中心部分において張力（中央張力、またはＣＴ）を生じる。当該圧縮応力は、以下の関係によって中央張力に関連しており：
【００３２】
【数１】
2018522263.tif 000003
【００３３】
式中、ｔは、当該強化されたガラスまたはガラス−セラミック材料の総厚さであり、圧縮応力層深さ（ＤＯＬ）は、交換の深さである。交換の深さは、当該強化されたガラスまたはガラス−セラミック材料内の深さ（すなわち、当該ガラス材料の表面から当該ガラスまたはガラス−セラミック材料の中央領域までの距離）として説明することができ、この深さにおいて、イオン交換プロセスによって促進されるイオン交換が生じる。
【００３４】
一実施形態において、強化されたガラスまたはガラス−セラミック材料は、３００ＭＰａ以上、例えば、４００ＭＰａ以上、４５０ＭＰａ以上、５００ＭＰａ以上、５５０ＭＰａ以上、６００ＭＰａ以上、６５０ＭＰａ以上、７００ＭＰａ以上、７５０ＭＰａ以上、または８００ＭＰａ以上、の表面圧縮応力を有し得る。当該強化されたガラスまたはガラス−セラミック材料は、１５μｍ以上、２０μｍ以上（例えば、２５μｍ、３０μｍ、３５μｍ、４０μｍ、４５μｍ、５０μｍ以上）の圧縮応力層深さ、および／または１０ＭＰａ以上、２０ＭＰａ以上、３０ＭＰａ以上、４０ＭＰａ以上（例えば、４２ＭＰａ、４５ＭＰａ、または５０ＭＰａ、またはそれ以上）かつ１００ＭＰａ未満（例えば、９５、９０、８５、８０、７５、７０、６５、６０、５５ＭＰａ、またはそれ以下）の中央張力を有し得る。１つ以上の特定の実施形態において、当該強化されたガラスまたはガラス−セラミック材料は、以下のうちの１つ以上を有する：５００ＭＰａを超える表面圧縮応力、１５μｍを超える圧縮応力層深さ、および１８ＭＰａを超える中央張力。
【００３５】
当該ガラス材料において使用することができる例示的ガラスは、アルカリアルミノケイ酸ガラス組成物またはアルカリアルミノホウケイ酸ガラス組成物を含み得るが、他のガラス組成物も想到される。そのようなガラス組成物は、イオン交換可能として特徴付けられ得る。本明細書において使用される場合、「イオン交換可能」は、当該組成物を含む材料が、当該材料の表面または表面付近に存在するカチオンを、より大きいサイズまたはより小さいサイズの同じ結合価のカチオンと交換することができるということを意味する。例示的ガラス組成物の１つは、ＳｉＯ２、Ｂ２Ｏ３、およびＮａ２Ｏを含み、この場合、（ＳｉＯ２＋Ｂ２Ｏ３）≧６６ｍｏｌ％およびＮａ２Ｏ≧９ｍｏｌ％である。ある実施形態において、当該ガラス組成物は、少なくとも６重量％の酸化アルミニウムを含む。さらなる実施形態において、当該材料は、アルカリ土類酸化物の含有量が少なくとも５重量％であるように、１種または複数種のアルカリ土類酸化物を有するガラス組成物を含む。いくつかの実施形態において、好適なガラス組成物は、Ｋ２Ｏ、ＭｇＯ、およびＣａＯのうちの少なくとも１つを含む。特定の実施形態において、当該材料において使用されるガラス組成物は、６１〜７５ｍｏｌ％のＳｉＯ２、７〜１５ｍｏｌ％のＡｌ２Ｏ３、０〜１２ｍｏｌ％のＢ２Ｏ３、９〜２１ｍｏｌ％のＮａ２Ｏ、０〜４ｍｏｌ％のＫ２Ｏ、０〜７ｍｏｌ％のＭｇＯ、および０〜３ｍｏｌ％のＣａＯを含む。
【００３６】
当該材料にとって好適なさらなる例示的ガラス組成物は、６０〜７０ｍｏｌ％のＳｉＯ２、６〜１４ｍｏｌ％のＡｌ２Ｏ３、０〜１５ｍｏｌ％のＢ２Ｏ３、０〜１５ｍｏｌ％のＬｉ２Ｏ、０〜２０ｍｏｌ％のＮａ２Ｏ、０〜１０ｍｏｌ％のＫ２Ｏ、０〜８ｍｏｌ％のＭｇＯ、０〜１０ｍｏｌ％のＣａＯ、０〜５ｍｏｌ％のＺｒＯ２、０〜１ｍｏｌ％のＳｎＯ２、０〜１ｍｏｌ％のＣｅＯ２、５０ｐｐｍ未満のＡｓ２Ｏ３、および５０ｐｐｍ未満のＳｂ２Ｏ３を含み、この場合、１２ｍｏｌ％≦（Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）≦２０ｍｏｌ％および０ｍｏｌ％≦（ＭｇＯ＋ＣａＯ）≦１０ｍｏｌ％である。
【００３７】
当該ガラス材料にとって好適なさらなる例示的ガラス組成物は、６３．５〜６６．５ｍｏｌ％のＳｉＯ２、８〜１２ｍｏｌ％のＡｌ２Ｏ３、０〜３ｍｏｌ％のＢ２Ｏ３、０〜５ｍｏｌ％のＬｉ２Ｏ、８〜１８ｍｏｌ％のＮａ２Ｏ、０〜５ｍｏｌ％のＫ２Ｏ、１〜７ｍｏｌ％のＭｇＯ、０〜２．５ｍｏｌ％のＣａＯ、０〜３ｍｏｌ％のＺｒＯ２、０．０５〜０．２５ｍｏｌ％のＳｎＯ２、０．０５〜０．５ｍｏｌ％のＣｅＯ２、５０ｐｐｍ未満のＡｓ２Ｏ３、および５０ｐｐｍ未満のＳｂ２Ｏ３を含み、この場合、１４ｍｏｌ％≦（Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）≦１８ｍｏｌ％および２ｍｏｌ％≦（ＭｇＯ＋ＣａＯ）≦７ｍｏｌ％である。
【００３８】
特定の実施形態において、当該ガラス材料にとって好適なアルカリアルミノケイ酸ガラス組成物は、アルミナ、少なくとも１種のアルカリ金属、および、いくつかの実施形態では５０ｍｏｌ％を超えるＳｉＯ２、他の実施形態では少なくとも５８ｍｏｌ％のＳｉＯ２、さらなる他の実施形態では少なくとも６０ｍｏｌ％のＳｉＯ２、を含み、この場合、比率（（Ａｌ２Ｏ３＋Ｂ２Ｏ３）／Σ改質剤）＞１であり、ここで、当該比率において、成分はｍｏｌ％で表されており、改質剤はアルカリ金属酸化物である。このガラス組成物は、特定の実施形態において、５８〜７２ｍｏｌ％のＳｉＯ２、９〜１７ｍｏｌ％のＡｌ２Ｏ３、２〜１２ｍｏｌ％のＢ２Ｏ３、８〜１６ｍｏｌ％のＮａ２Ｏ、および０〜４ｍｏｌ％のＫ２Ｏを含み、この場合、比率（（Ａｌ２Ｏ３＋Ｂ２Ｏ３）／Σ改質剤）＞１である。
【００３９】
さらなる別の実施形態において、当該基材は、６４〜６８ｍｏｌ％のＳｉＯ２、１２〜１６ｍｏｌ％のＮａ２Ｏ、８〜１２ｍｏｌ％のＡｌ２Ｏ３、０〜３ｍｏｌ％のＢ２Ｏ３、２〜５ｍｏｌ％のＫ２Ｏ、４〜６ｍｏｌ％のＭｇＯ、および０〜５ｍｏｌ％のＣａＯを含むアルカリアルミノケイ酸ガラス組成物を含み得、この場合、６６ｍｏｌ％≦ＳｉＯ２＋Ｂ２Ｏ３＋ＣａＯ≦６９ｍｏｌ％、Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ＋Ｂ２Ｏ３＋ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＞１０ｍｏｌ％、５ｍｏｌ％≦ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ≦８ｍｏｌ％、（Ｎａ２Ｏ＋Ｂ２Ｏ３）−Ａｌ２Ｏ３≦２ｍｏｌ％、２ｍｏｌ％≦Ｎａ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３≦６ｍｏｌ％、および４ｍｏｌ％≦（Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）−Ａｌ２Ｏ３≦１０ｍｏｌ％である。
【００４０】
代替の実施形態において、当該ガラス材料は、２ｍｏｌ％以上のＡｌ２Ｏ３および／またはＺｒＯ２、または４ｍｏｌ％以上のＡｌ２Ｏ３および／またはＺｒＯ２を含むアルカリアルミノケイ酸ガラス組成物を含み得る。
【００４１】
場合によって、当該不透明マトリックス材料は、溶融形成された、または他の既知の方法、例えば、圧延法、薄肉圧延法、スロットドロー法、またはフロート法など、によって形成されたガラス−セラミックを組み込み得る。いくつかの実施形態において、ラミネートの一部として提供されるガラス−セラミック層は、溶融形成され得る。
【００４２】
本明細書において説明される様々な実施形態による有用な例示的ガラス−セラミックは、それらを形成することができるプロセスによって特徴付けられ得る。そのようなガラス−セラミックは、フロート法、フュージョン法、スロットドロー法、薄肉圧延法、またはそれらの組み合わせによって形成され得る。いくつかのガラス−セラミックは、高スループットの形成法、例えば、フロート法、スロットドロー法、またはフュージョンドロー法など、の使用を妨げる液相線粘度を有する傾向にある。例えば、既知のガラス−セラミックは、約１０ｋＰの液相線粘度を有する前駆体ガラスから形成され、この粘度は、フュージョンドローにとって好適ではなく、１００ｋＰを超えるまたは２００ｋＰを超える液相線粘度が、一般的に必要とされる。低スループットの形成方法（例えば、薄肉圧延法など）によって形成されるガラス−セラミックは、高い不透明度、様々な程度の半透明性、および／または表面の艶を示し得る。高スループットの方法（例えば、フロート法、スロットドロー法、またはフュージョンドロー法）によって形成されるガラス−セラミックは、非常に薄い層を実現することができる。フュージョンドロー法によって形成されるガラス−セラミックは、無傷なままの表面および薄さ（例えば、約２ｍｍ以下）を実現することができる。好適なガラス−セラミックの例は、Ｌｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系（すなわちＬＡＳ系）ガラス−セラミック、ＭｇＯ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系（すなわちＭＡＳ系）ガラス−セラミック、ムライト、スピネル、α−クォーツ、β−クォーツ固溶体、ペタライト、二ケイ酸リチウム、β−スポジュメン、ネフェリン、およびアルミナ、ならびにそれらの組み合わせ、のうちの任意の１つ以上による結晶相を含むガラス−セラミック、を含み得る。
【００４３】
一実施形態において、当該不透明マトリックス材料層１３０は、ガラス層と拡散材料層（例えば、拡散フィルムまたは光散乱フィルム）との組み合わせを含み得る。様々な例示的実施形態により、当該拡散層は、ポリマー性材料を含み得る。当該拡散材料層は、単一層であっても、または光散乱を提供するように設計された少なくとも１つの材料層が存在する、複数の層のスタックであってもよい。例示的実施例において、拡散材料層内の光学散乱は、ポリマーで作製された光散乱フィルムによって提供され得る。
【００４４】
当該ガラス層は、様々な例示的実施形態、例えば、耐久性が問題ではない実施形態など、において、または非窓用途（自動車の外装ドアパネル、電化製品のドア、壁、調理台、モニターなどの上に位置された表面ディスプレイユニットの場合など）において、任意の他の光学的に透明な材料層で置き換えることができる。
【００４５】
一実施形態において、高い周囲コントラストは、イメージパネル１１０からの光の透過係数における変化を最小限に抑えつつ、不透明マトリックス材料層１３０に当たる周囲放射線の影響を最小限に抑えることによって提供され得る。
【００４６】
一実施形態において、不透明マトリックス材料層１３０は、少なくとも１つの光学的に不透明なクラッドをその上に有するガラスコアを含み得る。当該少なくとも１つの光学的に不透明なクラッドは、光学的不透明性を有するセラミック材料またはガラス−セラミック材料を含み得る。光学的に不透明なクラッドのそれぞれの透過係数は、０．０１から０．５の範囲であり得る。一実施形態において、光学的に不透明なクラッドのそれぞれの透過係数は、０．０１から０．０５、０．０２から０．１、０．０３から０．１４、０．０５から０．１５、０．１から０．５の範囲、またはこれらの範囲のうちのいずれかの間の任意の中間範囲であり得る。一実施形態において、１対の光学的に不透明なクラッドを、当該ガラスコアの両側が光学的に透明なクラッドによって接触されるように提供することができる。任意選択により、当該光学的に不透明なクラッドの片方または両方は、装飾的なセラミックでラミネートされたガラスを提供するために、レーザーアブレーションあるいは液相エッチングまたは気相エッチングによって機械加工することができる。
【００４７】
一実施形態において、当該不透明マトリックス材料層１３０は、染料増感材料層を含み得る。この場合、当該不透明マトリックス材料層１３０は、活性化放射線の照射の際に色を変える染料増感スクリーン（すなわち、染料ドーピングスクリーン）であり得る。一実施形態において、当該活性化放射線は、当該不透明マトリックス材料層１３０の片側または両側に備わった光源（図示されず）によって提供され得る。別の実施形態において、当該活性化放射線は、イメージパネル１１０内に備わった光源によって提供され得る。この場合、当該活性化放射線は、光学イメージを形成するために用いられる光源とは別の、イメージパネル１１０内に埋め込まれた少なくとも１つの専用光源のセットによって提供され得るか、または光学イメージを形成するために用いることができる光源のサブセットによって提供され得る。一実施形態において、当該活性化放射線は、紫外線光または可視光であり得る。当該活性化放射線は、１つ以上の発光ダイオードによって提供することができる。一実施形態において、１つのタイプのみの活性化放射線源が提供され得る。別の実施形態では、活性化されることにより異なる波長の光を放つ、および／または異なる波長の放射線によって活性される、複数の染料材料が、当該不透明マトリックス材料層１３０内に包埋され得る。この場合、異なる波長を有する複数のタイプの活性化放射線を用いることにより、活性化放射線の波長に応じて、当該不透明マトリックス材料層１３０に異なる色を表示させることができる。
【００４８】
一実施形態において、当該不透明マトリックス材料層１３０は、光学効果を発生させるためにお互いにまたは他方と相互作用する２種以上の材料を組み込んだ染料ドーピング液晶を含み得る。一実施形態において、当該染料ドーピング液晶を用いることにより、光の透過を減少させることができ、その結果、イメージパネル１１０から見る人への低レベルの光透過を提供する不透明材料部分を提供することができる。
【００４９】
一実施形態において、当該不透明マトリックス材料層１３０は、４００ｎｍから８００ｎｍの範囲内の波長の関数としての透過係数において１つ以上のピークを有する材料を含み得る。一実施形態において、透過係数における当該ピークは、イメージパネル１１０に形成される光学イメージの照明放射線の波長に一致させることができる。例えば、イメージパネル１１０内に埋め込まれたアクティブマトリックス発光ダイオードによって光学イメージが形成される場合、当該不透明マトリックス材料層１３０の材料の透過係数における当該ピークの波長は、イメージパネル１１０の当該発光ダイオードのピーク波長におよそ一致し得る。例えば、当該イメージパネル１１０が、赤色、緑色、および青色の発光ダイオードを用いる場合、当該不透明マトリックス材料層１３０の材料の透過係数における当該ピークは、当該赤色、緑色、および青色の発光ダイオードからの各放射線の強度が最大になるような波長に一致させることができる。当該不透明マトリックス材料層１３０の一般的な光吸収特性は、周囲光の散乱を減少させることができ、それにより、イメージパネル１１０上に表示される光学イメージのコントラストを高めることができる。
【００５０】
一実施形態において、当該不透明マトリックス材料層１３０は、複数の機能を提供するために、上記において説明した材料層の任意の組み合わせを含むことができる。この場合、当該不透明マトリックス材料層１３０の透過係数は、当該不透明マトリックス材料層１３０に用いた個々の材料層の透過係数によるものであり得る。
【００５１】
当該不透明スクリーン１８０は、見る人に所望の光学特性を提供するために、少なくとも１つの追加の層を含むことができる。例えば、当該保護的な光学スクリーンは、任意選択により、曇り（光の側方散乱によって生じる）、ハロー効果、および／またはゴースト発生（多重反射による複数のイメージの発現）を減少させる、または防ぐように選択された少なくとも１つの光学材料層を含んでいてもよい。様々な実施形態において、そのような効果を達成するように材料の組み合わせを選択することが、望ましくあり得る。
【００５２】
一実施形態において、当該不透明スクリーン１８０は、イメージパネル１１０の前側表面からの光を向かわせるようにまたは導くように構成された光学的特徴を有していてもよい。
【００５３】
他の実施形態において、当該不透明スクリーン１８０は、光学的欠陥、例えば、歪み（例えば、ガラス形成に起因する抜き取り線（ｄｒａｗ  ｌｉｎｅ）によって生じたもの）およびディスプレイの品質を低下させ得る傷を実質的に含み得ない。そのような欠陥は、多くの場合、フロート法によって形成されるような典型的な厚いガラス、例えば、厚いソーダ石灰ガラスなど、において見出される。換言すれば、当該不透明スクリーン１８０は、高精細テレビおよび他の電子デバイスにおいて典型的に見出されるハイエンドディスプレイの品質特性を示し得る。他の実施形態において、当該不透明スクリーン１８０は、タッチ機能を可能にするタッチ操作対応表面を提供する。
【００５４】
他の実施形態において、当該不透明スクリーン１８０は、ディスプレイ性能を高めるために、コーティングを含む表面処理に対して好適であり得る。当該不透明スクリーン１８０は、任意選択により、防眩層１６０、反射防止層１５０、傷防止層１４０、またはそれらの任意の組み合わせを含むことができる。防眩層１６０、反射防止層１５０、および傷防止層１４０のうちの２つ以上が提供される場合、様々な層の順序は、必要に応じて入れ替えてもよい。例えば、防眩層を表面ディスプレイユニットに提供することにより、当該表面ディスプレイユニットの前側に低レベルの艶を提供することができる。一実施形態において、最外層は、防眩層１６０であり得る。
【００５５】
防眩層１６０が存在する場合、当該層は、映り込み防止仕上げを提供する。当該防眩層１６０は、隣接層であってもよく、または下引き層に付着する粒子を含んでいてもよい。当該映り込み防止仕上げは、任意選択の仕上げであり、見る人に面する当該表面ディスプレイユニット１００の表面に適用することができる。当該映り込み防止仕上げは、例えば、巨大な構造的特徴を提供するために表面をテクスチャ処理することによって、および／またはマクロサイズの構造的特徴（例えば、粒子）を当該ガラスの表面に配置することによって提供することができる。当該映り込み防止仕上げは、使用者の指が滑動する表面積を減じることにより、タッチ機能／「スワイプ」のための滑らかな仕上げを提供する。あるいは、そのような滑らかな仕上げは、現在多くの携帯電話上に見られる「イージー・トゥ・クリーン」（または疎水性／撥油性）コーティングなどの様々なコーティングを適用することによって提供することができる。
【００５６】
一実施形態において、当該不透明スクリーン１８０は、イメージパネル１１０からそこを通過する光の透過を妨げることなく周囲光の散乱を減少させるための偏光フィルターを含んでもよい。
【００５７】
一実施形態において、不透明スクリーン１８０とイメージパネル１１０との間に接着層１２０を用いてもよい。当該接着層１２０は、０．５マイクロメートルから１００マイクロメートルの範囲の厚さを有していてもよいが、より薄い厚さおよびより厚い厚さを用いることもできる。薄い接着層１２０の材料は、当該薄い接着層における光の散乱を最小限に抑えるように選択され得る。
【００５８】
任意選択により、支持体の背後に配置されたＬＥＤの光を遮断するために、支持体材料層（光遮断材料層）を用いてもよい。いくつかの場合において、当該支持体材料層は、いくつかの機能的表示を示すステンシルであってもよい。支持体材料層が存在する場合、当該層は、不透明マトリックス材料層１３０とイメージパネル１１０との間に配置され得る。
【００５９】
一実施形態において、当該不透明マトリックス材料層１３０は、２つの状態の間で切り替えることが可能であり得る。当該不透明マトリックス材料層１３０は、第一状態または「オン」状態において光透過の第一レベルを提供し得、第二状態または「オフ」状態において光透過の第二レベルを提供し得る。したがって、波長の関数としての当該不透明マトリックス材料層１３０の透過係数は、当該不透明マトリックス材料層１３０の状態に依存する。
【００６０】
図３は、二状態または多状態の不透明マトリックス材料層１３０によって提供され得る透過係数曲線の例示的なセットを示している。当該不透明マトリックス材料層１３０は、当該不透明マトリックス材料層１３０がオン状態の場合の波長の関数としての第一透過係数曲線３１０または「オン状態透過係数曲線」を有することができ、ならびに、当該不透明マトリックス材料層１３０がオフ状態である場合の波長の関数としての第二透過係数曲線３２０または「オフ状態透過係数曲線」を有することができる。オン状態の透過係数に対するオフ状態の透過係数の比率は、４００ｎｍから８００ｎｍの波長範囲内において０．００１から０．５の範囲であり得る。オン状態の透過係数に対するオフ状態の透過係数の比率は、４００ｎｍから８００ｎｍの波長範囲内において、０．００１から０．０５、０．００２から０．０１、０．００５から０．０２５、０．０１から０．０５、０．０２から０．１、０．０５から０．０２５、および０．１から０．５の範囲のいずれか１つ、またはその間の範囲のいずれかであり得る。いくつかの実施例において、ディスプレイ表面ユニットは、可視光に対して少なくとも部分的に透明である。そのようなディスプレイ表面の上に投影または放たれる場合、周囲光（例えば、日光）が、当該ディスプレイのイメージを見づらくする可能性または見えなくする可能性がある。いくつかの実施例において、ディスプレイイメージが投影または放たれるディスプレイ表面またはその一部は、暗色化する材料、例えば、無機または有機のフォトクロミック材料またはエレクトロクロミック材料、懸濁粒子デバイス（ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ  ｐａｒｔｉｃｌｅ  ｄｅｖｉｃｅ）および／またはポリマー分散液晶など、を含み得る。したがって、当該表面の透明度は、当該ディスプレイ表面に提供されるディスプレイイメージのコントラストを高めるように調節することができる。例えば、当該ディスプレイ表面の透明度は、ディスプレイイメージのコントラストを増加させるために当該ディスプレイ表面を暗色化することによって、眩しい日光を減らすことができる。調節は、自動的に（例えば、紫外線光などの光、の特定の波長に対する当該ディスプレイ表面の暴露に応じて、または光検出器、例えば、フォトアイなど、によって発生した信号に応じて）、または手動によって（例えば、見る人によって）制御することができる。
【００６１】
１つ以上の実施形態において、当該不透明マトリックス材料層１３０の異なる状態における異なる透過係数は、任意の既知の方法、例えば、エレクトロクロミック材料またはフォトクロミック材料を選択することによって、提供することができる。一実施形態において、当該不透明マトリックス材料層１３０は、エレクトロクロミック材料を含み得る。この場合、当該不透明マトリックス材料層１３０は、電圧バイアスの適用において、より不透明性の増すエレクトロクロミック材料を含み得る。
【００６２】
一実施形態において、当該不透明マトリックス材料層１３０は、フォトクロミック材料層を含み得る。当該フォトクロミック材料は、活性化放射線によって活性化されるときに透過係数を変化させる。例えば、当該フォトクロミック材料は、活性化放射線によって活性化されてマトリックスを半透明または不透明にする、量子ドットを埋め込んだポリビニルブチラール（ＰＶＢ）のマトリックスを含み得る。
【００６３】
再び図１を参照すると、イメージパネル１１０は、イメージディスプレイ装置、すなわち、光学イメージを表示する装置を含み得る。一実施形態において、イメージパネル１１０は、単一の照射源、例えば、デッドフロントディスプレイ装置など、を用いてイメージを生成するディスプレイユニットを含み得る。二者択一的にまたは追加的に、イメージパネル１１０は、ピクセル化されたディスプレイ装置、例えば、液晶ディスプレイ装置および／または発光ディスプレイ装置など、を含み得る。
【００６４】
一実施形態において、イメージパネル１１０は、マイクロ発光ダイオード（マイクロ−ＬＥＤ）を含み得る。複数のマイクロ−ＬＥＤが、各マイクロ−ＬＥＤがピクセル化されたディスプレイ装置のサブピクセルを構成するようにアレイパターンにおいて提供され得る。半導体材料（例えば、シリコン）の層が、各マイクロ−ＬＥＤが放出する光の量を制御する。したがって、各マイクロ−ＬＥＤそれ自体が、イメージを形成する構成要素として機能する。一実施形態において、当該マイクロ−ＬＥＤは、各ピクセル内に異なる色を有する複数のマイクロ−ＬＥＤのセットを含むピクセル化されたディスプレイ装置として提供することができる。
【００６５】
一実施形態において、当該イメージパネル１１０は、昼と夜で異なる量の照明を提供するように、複数の明るさの設定を有することができる。一実施形態において、イメージパネル１１０の明るさは、ディスプレイイメージから見る人へと好適なレベルの照明を提供するように、自動的に調節され得る。一実施形態において、不透明スクリーン１８０の近くに配置された周囲光センサーは、イメージパネル１１０上に表示されるイメージの最適な明るさレベルを特定するのに必要な入力を提供することができる。
【００６６】
一実施形態において、イメージパネル１１０は、可視波長範囲内において不均一な透過係数曲線を相殺するための色加重明るさ調節システムを有することができる。例えば、不透明マトリックス材料層１３０が、赤色の光に対して青色の光よりも高い透過係数を提供する場合、イメージパネル１１０の色加重明るさ調節システムは、見る人が、元の光学イメージ、すなわち、その上にいかなる光学フィルターも有さない光学イメージ、の内に存在するのと同じ色強度分布を有する光学イメージを受け取るように、青色の光の照明の明るさを増加させ、および／または赤色の光の照明の明るさを減じ得る。
【００６７】
一実施形態において、当該表面ディスプレイユニットの視野角は、表示されるイメージの目的に合うように選択することができる。表面ディスプレイユニットが、主に、エンターテインメント目的でイメージを表示する場合、当該表面ディスプレイユニットの視野角は、表面ディスプレイユニットの近くの見る可能性のある人全員が見ることができるように調節され得る。例えば、当該表面ディスプレイユニットが、自動車に用いられる場合、当該表面ディスプレイユニットの視野角は、自動車内の全ての乗客が見ることができるように選択することができる。あるいは、当該表面ディスプレイユニットが、主に、特定の位置の人（例えば、自動車の運転手）に対してのみ有用であるイメージ（例えば、制御信号など）を表示する場合、視野角は、当該イメージを見る必要のある人に対して最も明瞭にイメージを提供するように調節することができる。
【００６８】
一実施形態において、当該不透明スクリーン１８０は、所定の角度および／または位置の見る人のみが当該不透明スクリーン１８０を通して光学イメージを見ることができるような狭い視野角を提供するように光学的特徴を含むことができる。そのような光学的特徴としては、これらに限定されるわけではないが、格子および反射面の配列が挙げられる。
【００６９】
以下の実施例は、限定されることを望むわけではなく、例示目的のみのために提供される。
【００７０】
第一の例示的実施例において、当該不透明マトリックス材料層１３０は、少なくともガラス層とポリマー層（拡散材料層として機能する）とを含むラミネートを含み得る。当該ガラス層は、以下の組成：７０ｍｏｌ％のＳｉＯ２、８．５ｍｏｌ％のＡｌ２Ｏ３、１４ｍｏｌ％のＮａ２Ｏ、１．２ｍｏｌ％のＫ２Ｏ、６．５ｍｏｌ％のＭｇＯ、０．５ｍｏｌ％のＣａＯ、および０．２ｍｏｌ％のＳｎＯ２、を有するアルミノケイ酸ガラスの０．６５ｍｍ厚の層であり得る。当該アルミノケイ酸ガラスは、当該ガラス内のある深さまで広がる表面圧縮応力を発生させるために溶融塩浴に浸漬することによって、化学的に強化することができる。
【００７１】
当該アルミノケイ酸ガラスの前側表面（すなわち、見る人に面する表面）は、１４％ヘイズの映り込み防止仕上げを有し得、これは、半透明の外観を提供する。このレベルでは、そのような表面の背後にあるアナログ時計（非発光性タイプ）を見ることはできるが、当該時計上の表示に基づいて時間を判断することはできないであろう。
【００７２】
拡散表面を形成するポリマー層が、拡散材料層として用いられる。当該ポリマー層は、当該アルミノケイ酸ガラスの前側または当該アルミノケイ酸ガラスの裏側に存在し得る。当該ポリマー層は、少なくとも１つのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）層であり得る。当該ポリマー層は、白色の外観を有し得、ならびにクラッド層として当該アルミノケイ酸ガラスの層にラミネートすることができる。試験される当該ポリマー層は、元々はＰｒｏｄｉｓｐｌａｙ（商標）によって提供されるポリマー材料を、ハロー効果を減じるようにカスタムメイドしたものを用いた。
【００７３】
薄い接着層１２０は、アクリル接着剤を含むことができるが、イメージパネルと不透明マトリックス材料層１３０とをお互いに対して空間的に固定することができる場合には、そのような層は省くことができる。薄い接着層１２０を用いない場合、当該ポリマー層は、アルミノケイ酸ガラスとイメージパネル１１０の間に位置され得る。この場合、当該ポリマー層は、（フロントガラスラミネートのように）ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）層の間または熱可塑性ポリウレタン（ＴＰＵ）層の間にラミネートされ得る。イメージパネル１１０は、発光ダイオード（ＬＥＤ）を用い得る。
【００７４】
第二の例示的実施例において、不透明マトリックス材料層１３０は、第一の例示的実施例と同じアルミノケイ酸ガラスを含み得る。当該アルミノケイ酸ガラスは、当該ガラス内のある深さまで広がる表面圧縮応力を発生させるために溶融塩浴に浸漬することによって、化学的に強化することができる。
【００７５】
第一の例示的実施例と同様に、当該アルミノケイ酸ガラスの前側表面は、１４％ヘイズの映り込み防止仕上げを有し得、これは、半透明の外観を提供する。
【００７６】
拡散表面を形成するポリマー層は、当該アルミノケイ酸ガラスの前側または当該アルミノケイ酸ガラスの裏側に存在し得る。当該ポリマー層は、白色の外観を有する少なくとも１つのポリビニルブチラール（ＰＶＢ）層であり得、ならびにクラッド層として当該アルミノケイ酸ガラスの層にラミネートすることができる。当該少なくとも１つのＰＶＢ層は、この場合、散乱を減じるようには最適化しなかった。第二の例示的実施例における当該ポリマー層は、より真に「白い」色を提供し、これは、例えば自動車などにおいて、贅沢な雰囲気を提供するために好ましくあり得る。
【００７７】
当該不透明マトリックス材料層１３０は、当該ポリマー層の反対側上に位置されたガラスの追加のシートを含むことができる。当該ガラスの追加のシートは、望ましい光学的仕上げ、例えば、映り込み防止仕上げなど、を有し得る。
【００７８】
当該第二の例示的実施例の表面ディスプレイユニットは、前側からの散乱をほとんど提供しない（ならびに裏側から見た場合も散乱も少ない）。当該第二の例示的実施例の表面ディスプレイユニットは、小さい反射ピーク（より小さい強度を有するピーク）に起因するハロー効果を示す。
【００７９】
上記は、特定の好ましい実施形態について言及しているが、本開示がそれらに限定されないことは理解されるであろう。当業者であれば、開示された実施形態に対して様々な変更を加えることができること、ならびにそのような変更が、本開示の範囲内であることが意図されることを理解するであろう。特定の構造および／または構成を用いる実施形態が本開示において例示される場合、機能的に等価である任意の他の互換性の構造および／または構成による置き換えが明確に禁止されていないか、さもなければ不可能であることが当業者に明確に既知でない限り、本開示をそのような構造および／または構成によって実施できることは理解されたい。
【００８０】
本明細書において使用される場合、名詞は、「少なくとも１つ」の対象を指し、反対にそうでないことが明記されない限り、「１つだけ」の対象に限定されるべきでないことも理解されたい。したがって、例えば、「層」に対する言及は、文脈においてそうでないことが明確に示されていない限り、２つ以上の「層」を有する例を包含する。同様に、「複数の」または「多数の」は、「２つ以上」を意味することが意図される。
【００８１】
範囲は、本明細書において、「約」１つの特定の値から、および／又は、「約」別の特定の値までとして表現することができる。そのような範囲を表現する場合、いくつかの例は、一方の特定の値から、および／または、他方の特定の値までを含む。同様に、先行詞「約」を用いることによって値が概算で表現されるとき、特定の値は別の態様をなすことが理解される。範囲の各々の終点は、他方の終点と関連して、および他方の終点とは独立して、の両方において重要であることがさらに理解される。
【００８２】
用語「実質的な」、「実質的に」、およびそれらの変形は、本明細書において使用される場合、説明される機能が、ある値または説明に等しいかまたはおよそ等しいことを言明することが意図される。例えば、「実質的に均一な」表面は、均一であるかまたはおよそ均一である表面を意味することが意図される。
【００８３】
特に明記されない限り、本明細書において説明されるいずれの方法も、そのステップを特定の順序で実施することを必要とすると解釈されることは全く意図していない。したがって、方法が、その工程が従うべき順序を実際には列挙していない場合、あるいは、工程が特定の順序に限定されるべきであると請求項または説明において特に明記されていない場合、任意の特定の順序が推察されることは全く意図されない。
【００８４】
特定の実施形態の様々な特徴、要素、またはステップが、移行句「を含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」を使用して開示され得る場合、同時に、移行句「からなる（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ）」または「から実質的になる（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ  ｅｓｓｅｎｔｉａｌｌｙ  ｏｆ）」を使用して記述され得る実施形態を含めた代替の実施形態が含蓄されることは理解されるべきである。したがって、例えば、Ａ＋Ｂ＋Ｃを含む方法に対する言外の代替の実施形態は、Ａ＋Ｂ＋Ｃからなる方法の実施形態と、実質的にＡ＋Ｂ＋Ｃからなる方法の実施形態とを包含する。
【００８５】
以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。
【００８６】
実施形態１
前側表面に光学イメージを提供するように構成されるイメージ源と、
イメージパネルの当該前側表面を覆うように配置された不透明スクリーンと、
を含む表面ディスプレイユニットであって、当該不透明スクリーンが、当該イメージ源からの光を透過する、反射する、あるいは透過および反射する、不透明マトリックス材料層を含む、表面ディスプレイユニット。
【００８７】
実施形態２
上記不透明マトリックス材料層が、当該不透明マトリックス材料層の前側からその上に当たる光を減衰させて、上記イメージパネルからの光を透過させる、実施形態１に記載の表面ディスプレイユニット。
【００８８】
実施形態３
上記不透明マトリックス材料層が、不透明ガラス−セラミック材料を含む、実施形態１から２のいずれか１つに記載の表面ディスプレイユニット。
【００８９】
実施形態４
上記不透明マトリックス材料層が、単一のシートとして、または複数の層を含むラミネート構造として提供される、実施形態１から３のいずれか１つに記載の表面ディスプレイユニット。
【００９０】
実施形態５
上記不透明マトリックス材料層が、透明材料層と光拡散を提供する拡散材料層とによる層スタックを含む、実施形態１から４のいずれか１つに記載の表面ディスプレイユニット。
【００９１】
実施形態６
上記不透明マトリックス材料層が、少なくとも１つの光学的に不透明なクラッドを上に有するガラスコアを含む、実施形態１から５のいずれか１つに記載の表面ディスプレイユニット。
【００９２】
実施形態７
上記不透明マトリックス材料層が、染料増感材料層を含む、実施形態１から６のいずれか１つに記載の表面ディスプレイユニット。
【００９３】
実施形態８
上記不透明マトリックス材料層が、染料ドーピング液晶材料を含む、実施形態１から７のいずれか１つに記載の表面ディスプレイユニット。
【００９４】
実施形態９
上記不透明マトリックス材料層が、４００ｎｍから８００ｎｍの範囲内の波長の関数としての透過係数において１つ以上のピークを有する材料を含む、実施形態１から８のいずれか１つに記載の表面ディスプレイユニット。
【００９５】
実施形態１０
複数のピークが、上記透過係数に存在し、ならびに上記イメージ源に形成された上記光学イメージの照明放射線の波長に一致する、実施形態９に記載の表面ディスプレイユニット。
【００９６】
実施形態１１
上記不透明マトリックス材料層が、異なる透過係数に対応する少なくとも２つの状態を有する材料を含む、実施形態１から１０のいずれか１つに記載の表面ディスプレイユニット。
【００９７】
実施形態１２
オン状態の第二透過係数に対するオフ状態の第一透過係数の比率が、４００ｎｍから８００ｎｍの波長範囲内において０．００１から０．５の範囲である、実施形態１１に記載の表面ディスプレイユニット。
【００９８】
実施形態１３
上記不透明マトリックス材料層が、エレクトロクロミック材料層を含む、実施形態１から１２のいずれか１つに記載の表面ディスプレイユニット。
【００９９】
実施形態１４
上記不透明マトリックス材料層が、フォトクロミック材料層を含む、実施形態１から１３のいずれか１つに記載の表面ディスプレイユニット。
【０１００】
実施形態１５
上記イメージ表示装置が、単一の照明源を用いてイメージを発生させるディスプレイユニットを含む、実施形態１から１４のいずれか１つに記載の表面ディスプレイユニット。
【０１０１】
実施形態１６
上記イメージ表示装置が、ピクセル化された表示装置を含む、実施形態１から１５のいずれか１つに記載の表面ディスプレイユニット。
【０１０２】
実施形態１７
上記イメージ源が、アレイパターンにおいて提供される複数のマイクロ発光を含むディスプレイパネルを含む、実施形態１から１６のいずれか１つに記載の表面ディスプレイユニット。
【０１０３】
実施形態１８
上記光学イメージが、上記イメージ源から上記不透明スクリーンを通過して見る人へと伝達される、実施形態１から１７のいずれか１つに記載の表面ディスプレイユニット。
【０１０４】
実施形態１９
上記イメージ源が、上記不透明スクリーン上にイメージを放つための投影源を含む、実施形態１から１８のいずれか１つに記載の表面ディスプレイユニット。
【０１０５】
実施形態２０
上記光学イメージが、見る人へと上記前側表面から反射される、実施形態１９に記載の表面ディスプレイユニット。
【０１０６】
実施形態２１
上記不透明スクリーンがさらに、傷防止層、反射防止層、防眩層のうちの少なくとも１つを含む、実施形態１から２０のいずれか１つに記載の表面ディスプレイユニット。
【０１０７】
実施形態２２
さらに、上記不透明スクリーンの後側表面を上記イメージ源の上記前側表面に結合させる接着層を含む、実施形態１から２１のいずれか１つに記載の表面ディスプレイユニット。
【０１０８】
実施形態２３
上記イメージ源が、異なる量の照明を提供するために、複数の明るさの設定を有する、実施形態１から２２のいずれか１つに記載の表面ディスプレイユニット。
【０１０９】
実施形態２４
上記イメージ源が、可視波長範囲内での上記不透明マトリックス材料層の材料の不均一な透過係数曲線を相殺するための色加重明るさ調節システムを有する、実施形態１から２３のいずれか１つに記載の表面ディスプレイユニット。
【０１１０】
実施形態２５
視野角を制限する光学的特徴を含み、当該光学的特徴が、格子および反射面の配列から選択される、実施形態１から２４のいずれか１つに記載の表面ディスプレイユニット。
【符号の説明】
【０１１１】
１００  表面ディスプレイユニット
１１０  イメージパネル
１２０  接着層
１３０  不透明マトリックス材料層
１４０  傷防止層、傷防止フィルム
１５０  反射防止層、反射防止フィルム
１６０  防眩層、防眩フィルム
１８０  不透明スクリーン
２００  イメージ源
３１０  第一透過係数曲線
３２０  第二透過係数曲線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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