JP2011507016A - 着色領域及び透明領域を備えた反射性一方向スクリーン - Google Patents
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Abstract
一方向ディスプレイシステムは、不透明なアクティブ・ピクセルと、該アクティブ・ピクセルが散在した透明な非アクティブ・ピクセルとを備えたディスプレイ層を有する。各アクティブ・ピクセルは、着色側と不透明側とを有する。アクティブ・ピクセルは、ディスプレイ層の第１の側からは見ることができるが、ディスプレイ層の第２の側からは見ることができない画像を形成することができ、非アクティブ・ピクセルは、ディスプレイ層の第１の側にある物体を、ディスプレイ層の第２の側から見ることを可能にする。
【選択図】図１
【選択図】図１
Description
本発明は、ディスプレイに関し、具体的には、ディスプレイの一方の側からは見ることができるが、他方の側からは見ることができない画像を有する透明ディスプレイに関する。
（関連出願の相互参照）
本出願は、引用により本明細書に組み入れられる（１）２００５年４月１８日に出願された、「Ｐｏｌａｒｉｚｅｄ Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ Ｄｉｓｐｌａｙ」という名称の米国特許出願番号第１１／１０９，５４３号、（２）２００７年３月１４日に出願された「Ｐｏｌａｒｉｚｅｄ Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ Ｄｉｓｐｌａｙ」という名称の米国特許出願番号第１１／６８６，１９５号、（３）２００６年３月３日に出願された「Ｏｎｅ−Ｗａｙ Ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｓｙｓｔｅｍｓ」という名称の米国特許出願番号第１１／３６７，６８７号、及び（４）２００７年１月２３日に出願された「Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ Ｄｉｓｐｌａｙ ｗｉｔｈ Ｈｏｌｏｇｒａｐｈｉｃ Ｓｃｒｅｅｎ」という名称の米国特許出願番号第１１／６２６，２４７号、及び（５）２００７年７月２４日に出願された「Ｏｎｅ−Ｗａｙ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｕｓｉｎｇ Ｃｏｌｏｒ Ｆｉｌｔｅｒ」という名称の米国特許出願番号第１１／７８２，５９７号に関連する。
（関連出願の相互参照）
本出願は、引用により本明細書に組み入れられる（１）２００５年４月１８日に出願された、「Ｐｏｌａｒｉｚｅｄ Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ Ｄｉｓｐｌａｙ」という名称の米国特許出願番号第１１／１０９，５４３号、（２）２００７年３月１４日に出願された「Ｐｏｌａｒｉｚｅｄ Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ Ｄｉｓｐｌａｙ」という名称の米国特許出願番号第１１／６８６，１９５号、（３）２００６年３月３日に出願された「Ｏｎｅ−Ｗａｙ Ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｓｙｓｔｅｍｓ」という名称の米国特許出願番号第１１／３６７，６８７号、及び（４）２００７年１月２３日に出願された「Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ Ｄｉｓｐｌａｙ ｗｉｔｈ Ｈｏｌｏｇｒａｐｈｉｃ Ｓｃｒｅｅｎ」という名称の米国特許出願番号第１１／６２６，２４７号、及び（５）２００７年７月２４日に出願された「Ｏｎｅ−Ｗａｙ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｕｓｉｎｇ Ｃｏｌｏｒ Ｆｉｌｔｅｒ」という名称の米国特許出願番号第１１／７８２，５９７号に関連する。
電子インクは、電子ディスプレイの中に組み込むために、加工されてフィルムの中に入れられる材料である。電子インクの主要成分は、人間の髪の直径ほどの数百万もの小さいマイクロカプセルである。１つの具体例においては、各マイクロカプセルは、正に帯電した白色粒子と負に帯電した黒色粒子とを透明流体に懸濁された状態で収容する。負の電場が印加されると、白色粒子がマイクロカプセルの上部に移動し、白色粒子がユーザにとって可視になる。これにより、表面のそのスポットは白色に見えるようになる。同時に、反対の電場が黒色粒子をマイクロカプセルの底部へと引きつけ、黒色粒子は見えなくなる。このプロセスを逆にすることにより、黒色粒子がカプセルの上部に現れ、今度は表面のそのスポットは暗色に見えるようになる。
電子インクの電子ディスプレイを形成するために、インクはプラスチックフィルムのシート上に印刷され、このシートが回路の層に積層される。回路はピクセルのパターンを形成し、次にこれをディスプレイドライバにより制御することができる。これらのマイクロカプセルは、液体「分散媒」内に懸濁され、既存のスクリーン印刷プロセスを用いて、ガラス、プラスチック、布地、さらには紙を含む事実上どのような表面上にも印刷することが可能である。
一方向視フィルムは、車両及びビルディングの外装、ＰＯＰ(ｐｏｉｎｔ ｏｆ ｐｕｒｃｈａｓｅ）、小売及び商業用のウィンドウのビジュアルサイン伝達、企業イメージ統一戦略などを含む、屋外広告のためのウィンドウ・グラフィックス媒体である。典型的には、一方向ビジョンフィルムは穿孔されており、画像付きの不透明な光反射面と、光吸収面とを有する。画像は、一方向からフィルムを見たときには明瞭に見ることができ、第２の反対方向からフィルムを見たときには、穿孔により、実質的に遮られることなく透かして見ることが可能になる。
本発明の一実施形態においては、一方向ディスプレイシステムは、不透明なアクティブ・ピクセルと、該アクティブ・ピクセルが散在した透明な非アクティブ・ピクセルとを備えたディスプレイ層を有する。各アクティブ・ピクセルは、着色側と不透明側とを有する。アクティブ・ピクセルは、ディスプレイ層の第１の側からは見ることができるが、ディスプレイ層の第２の側からは見ることができない画像を形成することができ、非アクティブ・ピクセルは、ディスプレイ層の第１の側にある物体を、ディスプレイ層の第２の側から見ることを可能にする。使用時、一方向ディスプレイはウィンドウ上に配置され、これにより、外にいる人が画像を見ることができる一方で、中にいる人はウィンドウを通して、画像を見ることなく外を見ることが可能になり、逆もまた同様である。
異なる図に用いられる同じ参照番号は同様な又は同一の要素を示す。
ディスプレイを１つの方向から見たときに、可視画像を生成する一方向ディスプレイが提供される。このディスプレイは、第２の反対方向から見たときには、実質的に遮られることのなく透かして見ることができる。
ディスプレイを１つの方向から見たときに、可視画像を生成する一方向ディスプレイが提供される。このディスプレイは、第２の反対方向から見たときには、実質的に遮られることのなく透かして見ることができる。
図１は、本発明の一実施形態における反射性一方向ディスプレイシステム１００を示す。システム１００は、着色領域１０４と透明領域１０６（分かり易くするために、それぞれ１つにだけ符号が付されている）とを備えたフラットパネルディスプレイ１０２を含む。各着色領域１０４は、着色側１０８と不透明側１１０とを有する。着色領域１０４は、人１１２がシステム１００の側１１４（例えば、外側）からディスプレイ１００を見たときに可視画像を形成するように、ドライバ回路により作動することができる。透明領域１０６は、人１１８が、システム１００の側１２０（例えば、内側）から、実質的に遮られずに物体１１６を透かして見ることができるようにする。
図２は、本発明の一実施形態におけるフラットパネルディスプレイ１０２の着色領域１０４及び透明領域１０６の散在パターンを示す。各行及び各列は、交互の着色領域と透明領域とで構成される。ディスプレイ１００が側１１４から見たときには明瞭な画像を生成し、側１２０からは実質的に遮られずに透かして見ることができる限り、他のパターンも可能である。さらに、着色領域１０４及び透明領域１０６は、円形又は矩形を含むどのような形状であってもよい。
フラットパネルディスプレイ１０２は、電子ペーパー、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、及び有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）ディスプレイを含む多数のディスプレイ技術で実装することができる。図３は、本発明の一実施形態における電気泳動技術を用いた電子ペーパーディスプレイとしてのフラットパネルディスプレイ１０２を示す。電子ペーパーディスプレイ１０２においては、着色領域１０４は、アクティブなマイクロカプセル３０２である（分かり易くするために、１つにだけ符号が付されている）。各マイクロカプセル３０２は、透明な上部電極３０４と、１つ又はそれ以上の透明又は不透明な下部電極３０６との間に挟持される。各マイクロカプセル３０２は、電極３０４及び３０６によって印加される電場により制御されて画像の部分を形成する、反対に帯電したコントラスト色の着色粒子を収容する。例えば、帯電着色粒子は、負に帯電した黒色粒子と正に帯電した白色粒子とで構成され、逆もまた同様である。代替的に、電子ペーパーディスプレイ１０２は、各マイクロカプセル３０２が反対に帯電したコントラスト色の半球で構成された着色粒子を収容する、Ｇｙｒｉｃｏｎの技術を使用する。例えば、着色粒子は、負に帯電した黒色の半球と正に帯電した白色の半球とで構成され、逆もまた同様である。
本発明の一実施形態において、透明領域１０６は、着色粒子を含まない非アクティブなマイクロカプセル３０８である（分かり易くするために、１つにだけ符号が付されている）。各マイクロカプセル３０８は、透明な上部電極３０４と透明な下部電極３１０との間に挟持される。
マイクロカプセル３０２及び３０８は、不透明区域３１２Ａ及び透明区域３１２Ｂ（分かり易くするために、それぞれ１つにだけ符号が付されている）を備えた支持基板３１２上に載せられる。例えば、不透明区域３１２Ａ及び透明区域３１２Ｂは、マイクロカプセル３０２が不透明区域３１２Ａ上に配置され、マイクロカプセル３０８が透明区域３１２Ｂ上に配置されるようなパターンで散在される。これにより、光は実質的に遮られることなくマイクロカプセル３０８及び透明区域３１２Ｂを透過することができるので、人１１８は、図１に示すように、システム１００を通して物体１１６を見ることができる。
図４は、着色領域１０４及び透明領域１０６の一実施形態を示す。この実施形態において、着色領域１０４は、離間されたマイクロカプセル３０２であり（分かり易くするために、１つにだけ符号が付されている）、透明領域１０６は、マイクロカプセル３０２間の空間により定められる。各マイクロカプセル３０２は、透明な上部電極３０４と、1つ又はそれ以上の透明又は不透明な下部電極３０６との間に挟持される。さらに、マイクロカプセル３０２は、支持基板３１２の不透明区域３１２Ａ上に配置され、マイクロカプセル３０２間の空間は、支持基板３１２の透明区域３１２Ｂ上に配置される。これにより、光は実質的に遮られることなくマイクロカプセル３０２間の空間及び透明区域３１２Ｂを透過することができるので、人１１８は、図１に示すように、システム１００を通して物体１１６を見ることができる。
図５は、本発明の一実施形態における反射性一方向ディスプレイシステム５００を示す。システム５００は、人１１２が光の少ない状況で画像を見ることを補助する光源を有すること以外は、システム１００と同様である。
システム５００は、上述のようなフラットパネルディスプレイ１０２と、ディスプレイ層１０２の側１１４上の透明発光層５０２と、フラットパネルディスプレイ１０２の側１２０上の偏光フィルタ層５０４とを含む。発光層５０２は、偏光フィルタ層５０４により濾光される偏光を放射する。
使用時、発光層５０２は、フラットパネルディスプレイ１０２内の着色領域１０４によって形成された画像を照明する。フラットパネルディスプレイ１０２の透明領域１０６を通過した偏光はいずれも偏光フィルタ５０４により濾光されるので、人１１８がシステム５００を通して見るときに妨げることはない。
一実施形態において、発光層５０２は、透明有機発光ダイオード（ＴＯＬＥＤ）で実装される。一実施形態において、発光層５０２及び偏光フィルタ層５０４は、フラットパネルディスプレイ１０２に装着される。
一実施形態において、発光層５０２は、フラットパネルディスプレイ１０２の着色領域１０４の正面が光るように、フラットパネルディスプレイ１０２の中に組み込むことができる。
代替的な実施形態において、発光層５０２は、フラットパネルディスプレイ１０２の着色側を照明する従来の光源で置き換えられる。従来の光源が偏光によりフラットパネルディスプレイ１０２を照明する場合には、偏光フィルタ５０４は保持される。代替的に、従来の光源が不規則な偏光によりフラットパネルディスプレイ１０２を照明する場合には、偏光フィルタ５０４は排除される。
図６は、本発明の一実施形態における反射性一方向ディスプレイシステム６００を示す。システム６００は、より多くの光をフラットパネルディスプレイ１０２内の着色領域上に向けるための反射偏光フィルタ層を用いること以外は、システム５００と同様である。
システム６００は、上述のように、フラットパネルディスプレイ１０２と、透明発光層５０２と、偏光フィルタ層５０４とを含む。システム６００は、さらに、発光層５０２の側１１４上の反射偏光フィルタ層６０２と、発光層５０２とフラットパネルディスプレイ１０２との間の第１のリターダ層６０４と、フラットパネルディスプレイ１０２と偏光フィルタ層５０４との間の第２のリターダ層とを含む。
使用時、発光層５０２がフラットパネルディスプレイ１０２内の着色領域１０４によって形成された画像を照明するので、人１１４は少ない光の中で画像を見ることができる。反射偏光フィルタ層６０２は、透明発光層５０２により放射された偏光を反射する。したがって、発光層５０２により放出され偏光フィルタ層６０２に直接当たる偏光はいずれも、反射してフラットパネルディスプレイ１０２の方向に戻される。リターダ層６０４を通過し、フラットパネルディスプレイ１０２内の着色領域から反射し、リターダ層６０４を反対方向で再び通過する偏光は、偏光フィルタ層６０２を通過することが可能である。一実施形態においては、リターダ層６０４は、四分の一波長板である。
偏光フィルタ層６０２、リターダ層６０４、及びリターダ層６０６を通過した周辺光は、偏光フィルタ層５０４を通過することができる。これにより、人１１８は側１２０からディスプレイ６００を通して物体１１６を見ることが可能になる。一実施形態において、リターダ層６０６は、光の配向をリターダ層６０４とは反対方向に回転させる四分の一波長板である。
図７は、本発明の一実施形態におけるＬＣＤ一方向ディスプレイシステム７００を示す。システム７００は、光源７１２により背面照明されたフラットパネルディスプレイ７０２を含む。この実施形態においては、フラットパネル７０２は、ＬＣＤディスプレイである。図１のフラットパネルディスプレイ１０２と同様に、ＬＣＤディスプレイ７０２は、着色領域７０４と透明領域７０６とを有する（分かり易くするために、それぞれ１つにだけ符号が付されている）。着色領域７０４は、人１１２が、システム７００の側１１４（例えば、外側）からシステム７００を見たときに見える画像を形成するようにドライバ回路により作動することができる液晶を備えたアクティブ・セルで構成される。透明領域７０６は、液晶を有さない非アクティブ・セルで構成される。
光源７１２は、不透明領域７１４と透明領域７１５とを有し（分かり易くするために、それぞれ１つにだけ符号が付されている）、これらは、着色領域７０４が不透明領域７１４上に配置され、透明領域７０６が透明領域７１６上に配置されるようなパターンとなるように散在する。ＬＣＤディスプレイ７０２と光源７１２とが一緒になって、人１１２が、ＬＣＤディスプレイ７０２によって形成されて光源７１２により背面照明された画像を側１１４から見ることを可能にし、かつ、人１１８が、システム７００を通して側１２０から物体１１６を見ることを可能にする。一実施形態において、光源７１２は、散在した透明及び不透明区域を有する基板（例えば、格子状基板）上のＴＯＬＥＤで構成される。
図８は、本発明の一実施形態におけるＯＬＥＤ一方向ディスプレイシステム８００を示す。システム８００は、フラットパネルディスプレイ８０２を含む。この実施形態においては、フラットパネル８０２は、ＯＬＥＤディスプレイである。図１のフラットパネルディスプレイ１０２と同様に、ＯＬＥＤディスプレイ８０２は、着色領域８０４と透明領域８０６とを有する（分かり易くするために、それぞれ１つにだけ符号が付されている）。着色領域８０４は、人１１２が、システム８００の側１１４（例えば、外側）からシステム８００を見たときに見える画像を形成するようにドライバ回路により作動することができるＯＬＥＤを備えたアクティブ・セルで構成される。透明領域８０６は、ＯＬＥＤを有さない非アクティブ・セルで構成される。
ＯＬＥＤディスプレイ８０２が光を両側に放射する場合には、システム８００は、不透明領域８１４及び透明領域８１６（分かり易くするために、それぞれ１つにだけ符号が付されている）を備えた支持基板８１２を含み、これは、着色領域８０４が不透明領域８１４上に配置され、透明領域８０６が透明領域８１６上に配置されるようなパターンで散在している。ＯＬＥＤディスプレイ８０２と基板８１２とが一緒になって、人１１２が、ＯＬＥＤディスプレイ８０２によって形成された画像を側１１４から見ることを可能にし、かつ、人１１８が、システム８００を通して側１２０から物体１１６を見ることを可能にする。一実施形態において、基板８１２は、不透明領域８１４と透明領域８１６とを形成するパターンで塗装された透明材料とすることができる。
開示された実施形態の特徴の種々のその他の改造及び組み合わせが、本発明の範囲内に入る。多数の実施形態が以下の特許請求の範囲に包含される。
１００、５００、６００：反射性一方向ディスプレイシステム
１０２、７０２、８０２：フラットパネルディスプレイ
１０４、７０４、８０４：着色領域
１０６、７０６、８０６：透明領域
１０８：着色側
１１０：不透明側
１１２、１１８：人
１１４：外側（第１の側）
１１６：物体
１２０：内側（第２の側）
３０２：アクティブ・マイクロカプセル
３０４：上部電極
３０６、３１０：下部電極
３０８：非アクティブ・マイクロカプセル
３１２：支持基板
３１２Ａ：不透明区域
３１２Ｂ：透明区域
５０２：透明発光層
５０４：偏光フィルタ層
６０２：反射性偏光フィルタ層
６０４：第１のリターダ層
６０６：第２のリターダ層
７００：ＬＣＤ一方向ディスプレイシステム
７１２：光源
８００：ＯＬＥＤ一方向ディスプレイシステム
８１２：基板
７１４、８１４：不透明領域
７１６、８１６：透明領域
１０２、７０２、８０２：フラットパネルディスプレイ
１０４、７０４、８０４：着色領域
１０６、７０６、８０６：透明領域
１０８：着色側
１１０：不透明側
１１２、１１８：人
１１４：外側（第１の側）
１１６：物体
１２０：内側（第２の側）
３０２：アクティブ・マイクロカプセル
３０４：上部電極
３０６、３１０：下部電極
３０８：非アクティブ・マイクロカプセル
３１２：支持基板
３１２Ａ：不透明区域
３１２Ｂ：透明区域
５０２：透明発光層
５０４：偏光フィルタ層
６０２：反射性偏光フィルタ層
６０４：第１のリターダ層
６０６：第２のリターダ層
７００：ＬＣＤ一方向ディスプレイシステム
７１２：光源
８００：ＯＬＥＤ一方向ディスプレイシステム
８１２：基板
７１４、８１４：不透明領域
７１６、８１６：透明領域
Claims (18)
- 一方向ディスプレイシステムであって、
各々が、（１）前記ディスプレイシステムの第１の側から見られる着色側、及び（２）前記ディスプレイシステムの第２の側から見られる不透明側を含む、着色領域と、
前記ディスプレイシステムの前記第１の側にある物体が、前記ディスプレイシステムの前記第２の側から見えるようにする透明領域と、
前記ディスプレイシステムの前記第１の側からは見ることができるが前記ディスプレイシステムの前記第２の側からは見ることができない画像を形成するように前記着色領域を作動させるためのドライバ回路と
を含むことを特徴とするシステム。 - 前記着色領域はアクティブ・ピクセルを含み、
前記透明領域は前記アクティブ・ピクセルが散在した透明な非アクティブ・ピクセルを含むことを特徴とする請求項１に記載のシステム。 - 前記アクティブ・ピクセルは、電極層の間に配置された、帯電した着色粒子を有する電子ペーパー用マイクロカプセルを含むことを特徴とする請求項２に記載のシステム。
- 前記帯電した着色粒子を有する電子ペーパー用マイクロカプセルは、支持基板の不透明区域上に配置されることを特徴とする請求項３に記載のシステム。
- 前記非アクティブ・ピクセルは、前記支持基板の透明区域上に配置された、帯電した着色粒子を有さない電子ペーパー用マイクロカプセルを含むことを特徴とする請求項４に記載のシステム。
- 前記透明領域は、前記支持基板の透明区域の上方の、帯電した着色粒子を有する電子ペーパー用マイクロカプセル間の空間であることを特徴とする請求項４に記載のシステム。
- 前記ディスプレイシステムの各行及び各列は、交互にアクティブ・ピクセル及び非アクティブ・ピクセルを含むことを特徴とする請求項２に記載のシステム。
- 前記着色領域の着色側を照明する光源をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
- 前記アクティブ・ピクセル及び前記非アクティブ・ピクセルがディスプレイ層を形成し、前記システムは、
前記ディスプレイ層の前記第１の側から前記画像を照明する偏光を濾光する偏光フィルタ層を、前記ディスプレイ層の前記第２の側にさらに含む
ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。 - 前記ディスプレイ層の前記第１の側に透明発光層をさらに含み、前記透明発光層が前記偏光を放射することを特徴とする請求項９に記載のシステム。
- 前記透明発光層は、透明有機発光ダイオードを含むことを特徴とする請求項１０に記載のシステム。
- 前記着色領域の着色側を照明する偏光源をさらに含むことを特徴とする請求項９に記載のシステム。
- 前記アクティブ・ピクセル及び前記非アクティブ・ピクセルがディスプレイ層を形成し、前記システムは、
前記ディスプレイ層の前記第１の側上の第１のリターダ層と、
前記第１のリターダ層の前記第１の側上の、偏光を放射する透明発光層と、
前記透明発光層の前記第１の側上の反射性偏光フィルタ層と、
をさらに含み、前記反射性偏光フィルタ層は、
前記透明発光層により当初放射された前記偏光を反射し、かつ
前記第１のリターダ層を通過し、前記ディスプレイ層から反射し、再び前記第１のリターダ層を通過し、前記反射性偏光フィルタ層上に至る偏光を通過させる
ことを特徴とする請求項２に記載のシステム。 - 前記ディスプレイ層の前記第２の側上の第２のリターダ層と、
前記第２のリターダ層の前記第２の側上の偏光フィルタ層と
をさらに含み、前記偏光フィルタ層は、
前記第１のリターダ層、前記ディスプレイ層、前記第２のリターダ層を通過し、前記偏光フィルタ上に至る前記偏光を遮り、かつ
前記第１のリターダ層、前記ディスプレイ層、前記第２のリターダ層を通過し、前記偏光フィルタ上に至る通る周辺光を通過させる
ことを特徴とする請求項１３に記載のシステム。 - 前記着色領域は、背面照明の不透明区域上の液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）内に液晶のセルを含み、
前記透明領域は、前記背面照明の透明区域上の前記ＬＣＤディスプレイ内に液晶を有さないセルを含む、
ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。 - 前記背面照明は、前記不透明区域及び前記透明区域を備えた支持基板を有する透明有機発光ダイオードを含むことを特徴とする請求項１５に記載のシステム。
- 前記着色領域は、基板の不透明区域上のＯＬＥＤディスプレイ内に有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）のセルを含み、
前記透明領域は、前記基板の透明区域上の前記ＯＬＥＤディスプレイ内にＯＬＥＤを有さないセルを含む
ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。 - 前記基板は、前記透明区域及び前記不透明区域のパターンで塗装された透明材料を含むことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
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