JP7325457B2 - 全内部反射型画像ディスプレイ用カラーフィルタアレイ - Google Patents

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Description

本願は、2018年7月3日出願の米国仮特許出願第62/693,449号明細書「全内部反射型画像ディスプレイ用カラーフィルタアレイ」の出願日に優先権を主張する。その開示は全体がこの明細書に取り込まれる。
本開示の実施形態は、概して、反射型画像ディスプレイに関する。一実施形態では、本開示は、凸状突起に追従する複数の形状及びカラーフィルタアレイ(CFA)を有する全内部反射型(TIR)画像ディスプレイに関する。
従来の全内部反射型ディスプレイ(TIR)は、特に、低屈折率流体に接触する透明高屈折率フロントシートを含む。フロントシート及び流体は、臨界角θにより特徴付けられ得る異なる屈折率を有していてもよい。臨界角は、透明フロントシート(屈折率ηを有する)の表面と、低屈折率流体(屈折率ηを有する)との間の界面を特徴付ける。θ未満の角度で界面に入射する光線は、界面を透過してもよい。θ超の角度で界面に入射する光線は、界面でTIRを起こしてもよい。TIR界面では、小さい臨界角(例えば、約50°未満)が好ましい。なぜなら、これにより、TIRが発生してもよい広範囲の角度が得られるからである。好ましくは、できる限り小さい屈折率(η)の流体媒体を有し、且つ好ましくは、できる限り大きい屈折率(η)の材料で構成された透明フロントシートを有することが合理的であってもよい。
臨界角θは、以下の式(式1):
により計算される。
従来のTIR型反射画像ディスプレイは、電気泳動移動性光吸収粒子をさらに含む。電気泳動移動性粒子は、2つの対向電極間のバイアスに応答して移動する。電圧バイアス源により粒子をフロントシートの表面に移動させると、それらは、エバネッセント波領域に入って、TIRをフラストレートしてもよい。エバネッセント波領域の深さは、入射光の波長並びにフロントシート及び媒体の屈折率によって変動してもよい。入射光は、電気泳動移動性粒子により吸収され、目視者により観察されるダーク、グレイ又はカラー状態を生成してもよい。これら状態は、粒子の数及びそれらのエバネッセント波領域内の位置に依存している。ダーク又は着色状態は、粒子の色かもしれない。このような条件では、ディスプレイ表面は目視者にダーク又はブラックに見えてもよい。粒子をエバネッセント波領域から移動させると(例えば、逆バイアスにより)、光は、TIRにより反射されてもよい。これにより、ホワイト、ブライト、色又はグレイ状態が目視者に観測される。ブライト又は着色状態は、入射光又はカラーフィルタであってもよい。ピクセル化電極アレイは、エバネッセント波領域への粒子の出入りを駆動して、カラーフィルタの表面の近傍などに、ホワイト、ブラック及び着色状態の組合せを形成するために使用されてもよい。ホワイト、ブラック、及び着色状態は、目視者に対して画像を生成したり情報を伝えたりするのに用いられてもよい。
従来のTIR型ディスプレイにおけるフロントシートは、典型的には、より低い屈折率の媒体及び電気泳動移動性粒子の方向を向く内側(例えば、目視者から離れる方向を向くフロントシートの表面)に複数のより高い屈折率の凸状構造体を含む。凸状構造体は、半球状に造形されもよいが、他の形状も使用されてもよい。従来のTIR型ディスプレイ100は、図1Aに例示される。ディスプレイ100は、外表面104を目視者106の方向に向けた透明フロントシート102を有して示される。ディスプレイ100は、複数の層108の凸状突起110の層と、リア支持シート112と、複数の層108の個別凸状突起110の表面上の透明フロント電極114と、リア電極116とをさらに含む。リア電極116は、パッシブマトリックス電極アレイ、薄膜トランジスタ(TFT)アレイ又はダイレクトドライブ電極アレイを含んでいてもよい。リア電極アレイは、各ピクセルをTFTにより駆動してもよいピクセルアレイで形成されてもよい。図1Aは、突起108の表面とリア支持シート112との間に形成されたキャビティ又はギャップ120内に配設された低屈折率流体118も示す。流体118は、複数の光吸収電気泳動移動性粒子122を含有する。ディスプレイ100は、キャビティ120にわたってバイアスを生成可能な電圧バイアス源124をさらに含む。ディスプレイ100は、フロント電極114上若しくはリア電極116上又はフロント電極上及びリア電極上の両方の1つ以上の誘電体層126、128と、カラーフィルタ層130とをさらに含んでいてもよい。ディスプレイのフロント表面を覆うカラーフィルタアレイ(CFA)層を追加することは、白黒反射型ディスプレイをフルカラーディスプレイに変換する従来の方法である。
従来のカラーフィルタ層は、典型的には、一又は複数のサブピクセルカラーフィルタを含む。サブピクセルカラーフィルタは、赤、緑、青、白、黒、クリア、シアン、マゼンタ又は黄の1つ以上の色を含んでいてもよい。サブピクセルカラーフィルタは、典型的には、2つ以上の色にグループ化され、繰返し可能なパターンでアレイ化される。繰返し可能なパターンは、例えば、RGB(赤-緑-青)サブピクセル又はRGBW(赤-緑-青-白)サブピクセルなどのピクセルを構成する。例示を目的として、図1Aの先行技術ディスプレイ100の一部分は、赤サブピクセルカラーフィルタ132と、緑サブピクセルカラーフィルタ134と、青サブピクセルカラーフィルタ136とをさらに含むカラーフィルタ層130を含む。他のサブピクセルカラーフィルタの組合せを使用することも可能である。
フロント電極114に向けてエバネッセント波領域中に粒子122を電気泳動により移動させると、それらは、TIRをフラストレートしてもよい。これは、点線138の右側に示され、粒子122により吸収される入射光線140及び142により例示される。ディスプレイのこの領域、例えばピクセルは、目視者106にダーク、カラー又はグレーの状態に見えてもよい。
フロントシート102から離れるようにエバネッセント波領域からリア電極116に向けて粒子を移動させると(点線138の左側に示される)、入射光線は、凸状突起アレイ108上の誘電体層126の表面と媒体118との界面で全内部反射されてもよい。これは、全内部反射されて、反射光線146として目視者106に向けてディスプレイから出る入射光線144により表される。ディスプレイピクセルは、目視者にホワイト、ブライト、カラー又はグレーに見えてもよい。
従来のTIR型ディスプレイ100は、フロントシート102をリアシート112にブリッジする側壁148をさらに含んでいてもよい。側壁は、少なくとも1つの誘電体層150を含んでいてもよい。ディスプレイ100は、指向性フロントライトシステム152をさらに含んでいてもよい。フロントライトシステム152は、光源154とウェーブガイド156とを含んでいてもよい。
図1Bは、エバネッセント波領域の近似位置を示すTIR型ディスプレイの一部分の断面図を概略的に例示する。図1Bの図180は、図1Aの図100の一部分の拡大図である。エバネッセント波領域は、誘電体層126と媒体118との界面に位置する。この位置は、図180に例示され、エバネッセント波領域182は、点線184と誘電体層126との間に位置する。エバネッセント波は、典型的には、突起層108の表面にコンフォーマルである。エバネッセント波領域の深さは、すでに述べたように約1ミクロンである。
図1Cは、凸状突起シートの俯瞰図を概略的に例示する。図1Cの図は、シート102のトップ表面104の平面図である。これは、図1A~Cで目視者106から見た図である。凸状突起110は、シート102の反対側の層108に配置され、密充填アレイに配置された半球を表す点線円として示される。凸状突起110の他の配置も可能であってもよい。突起110は、非密充填の列で配置されていてもよい。
本開示のこれらの及び他の実施形態について、以下の例示的且つ非限定的な例示を参照して考察する。その際、同じ要素には同じように番号付けする。
従来のTIR型ディスプレイの一部分の断面図を概略的に例示する。 エバネッセント波領域の近似位置を示す従来のTIR型ディスプレイの一部分の断面図を概略的に例示する。 従来のTIR型ディスプレイの透明フロントシートの断面図及び凸状突起の拡大図を概略的に例示する。 本開示の実施形態によるTIR型ディスプレイのフロントシートの一部の断面を概略的に例示する。 本開示の一実施形態によるTIR型ディスプレイに用いられるサブピクセル繰り返しセルアレイ設計を概略的に例示する。 本開示の他の実施形態によるTIR型ディスプレイに用いられるサブピクセル繰り返しセルアレイ設計を概略的に例示する。 本開示の他の実施形態によるTIR型ディスプレイに用いられるサブピクセル繰り返しセルアレイ設計を概略的に例示する。 本開示の他の実施形態によるTIR型ディスプレイに用いられるサブピクセル繰り返しセルアレイ設計を概略的に例示する。 本開示の一態様によるTIR型ディスプレイの例示のための実施形態を概略的に例示する。 フレキシブル又はコンフォーマルTIR型ディスプレイを駆動するためのアクティブマトリックス薄膜トランジスタアレイの一部の実施形態を概略的に例示する。 本開示の一実施形態のための例示的システムを概略的に例示する。 全内部反射型画像ディスプレイにおける本開示の実施形態を実行するためのフローチャート。
以下の説明全体を通じて、より十分な理解を当業者に提供するために具体的な詳細を示す。しかしながら、本開示が不必要に曖昧にならないように、周知の要素は、示されても詳述されてもいないこともある。したがって、説明及び図面は、限定的でも排他的でもなく、例示的なものとみなすべきである。
従来のカラーフィルタアレイは一般的には、規則的なピクセルアレイ内に異なる色からならなるサブピクセルの組み合わせを含んでいる。各ピクセルはいくつかのサブピクセルから構成されており、各サブピクセル1:1でピクセルにマップされている。反射光の量はバックライト付きディスプレイに比べると制限があるので、反射ディスプレイ用のCFAを最適化することはとても重要である。これをするための一方法は、サブピクセル・レンダリングを用いることである。サブピクセル・レンダリングは、繰り返し可能なパターン内のサブピクセルを用いる。繰り返し可能なパターンは繰り返しセルと呼ばれ、それは必ずしも単一のピクセルと1:1でマッピングされない。サブピクセルは、表示される画像に従って動的に複数のピクセルにマッピングされる。これらピクセルは、サブピクセル・レンダリング内の論理的ピクセルと呼ばれる。
ある実施形態では、CFAをチューニングすることで全色TIR型反射ディスプレイの色全域及び輝度を最適化する方法を提供する。CFAは、サブピクセルごとベースで調整されてもよい。これは、カラーフィルタサブピクセルの寸法、形状及びカラー点を変更することによって行われてもよい。例示的な実施例では、CFAは、1つのピクセルに1:1でマッピングされる一又は複数のサブピクセルを有していてもよい。他の実施形態では、一又は複数のサブピクセルは、サブピクセル・レンダリング内の複数のピクセルには、動的にマッピングされることで、論理的ピクセルを形成してもよい。マッピングは、ディスプレイ駆動中に実行されてもよい。ここで用いられるように、用語「論理的ピクセル」は、ピクセルが一又は複数の繰り返しセルの隣接するサブピクセルから形成される場合に用いられてもよい。このように、サブピクセル・レンダリングは、ここで用いられるように、画像として表示される1つのピクセル(すなわち、画像ピクセル)を形成するために、近くの繰り返しセルから一又は複数のサブピクセルを選択することである。例示的な実施例では、TIR型反射画像ディスプレイは、サブピクセル・レンダリングを用いることで駆動される。サブピクセルは、CFAにわたってアレイ化された繰り返し可能なパターン内に繰り返しセルを形成する。望ましい色及び画像を形成するために隣接する繰り返しセルから複数のサブピクセルを用いているので、ディスプレイを駆動するための電子部品をより少なくかつより簡単にできる。これにより、ディスプレイは安くなり消費電力も少なくなる。コスト、エネルギー効率及び製造の容易さは、開示された実施形態の有利な点に含まれている。
上述したように、繰り返しセルは、サブピクセルの一グループである。繰り返しセルは、レッド(R)、緑(G)、及び青(B)又は他の色のサブピクセルカラーフィルタを含んでいてもよい。同じ色のサブピクセルを区別するために、下付文字が用いられる。このようにして、R及びRは、同じ赤色又は赤のサブピクセル異なる色相であってもよい。例示的な実施例では、サブピクセル繰り返しセルは、RG1BG2サブピクセルを含んでいてもよい。G及びGは、同一の又は異なる色相を有する緑-基調サブピクセルである。例示的な実施例では、第1サブピクセルは、同じサブピクセル繰り返しセル内において、第2、第3の又は第4のサブピクセルとは異なる寸法を有していてもよい。他の実施例では、サブピクセルは実質的に同じ寸法であってもよい。ある実施形態では、マスクが、サブピクセル繰り返しセル内の少なくとも一つのサブピクセルを囲んでいてもよい。他の実施形態では、サブピクセル同士の間にマスクがないことで、サブピクセルカラーフィルタ同士は直に隣接して互いに接触していてもよい。さらに他の実施形態では、サブピクセル繰り返しセルの一又は複数の側部の周りにマスクがあってもよい。さらに他の実施形態では、ピクセルアレイ内にマスクを設けないことで、サブピクセル繰り返しセル内のサブピクセルカラーフィルタは、隣接の繰り返しセルのサブピクセルカラーフィルタに接触するようにしてもよい。さらに他の実施形態では、サブピクセル繰り返しセルは、チェックボード模様に配置されてもよい。さらに他の実施形態では、サブピクセル、繰り返しセル内の少なくとも一つのサブピクセルの幅だけ、隣接するサブピクセルからオフセットされていてもよい。
図2Aは、本開示の一実施形態によるTIR型ディスプレイのフロントシートの一部の断面を概略的に例示する。ディスプレイ実施形態200は、先行技術のディスプレイ100と似ているが、開示された原理による動的サブピクセル・レンダリングを用いている。ディスプレイ実施形態200は、目視者206に面する外側面204を有する透明フロントシート202を備えている。例示的な実施例では、シート202は、フレキシブルガラスを有していてもよい。例示的な実施例では、シート202約20~250(ミクロン)の範囲の厚みのガラスを有していてもよい。シート202 SCHOTT AF 32(商標) eco又はD 263(商標) T eco 超薄ガラスといったフレキシブルガラスを有していてもよい。シート202は、ポリカーボネートといったポリマーを有していてもよい。例示的な実施例では、シート202はフレキシブルポリマーを有していてもよい。
実施形態200はカラーフィルタアレイ層208を有している。それは、フロントシート202と、凸状突起212の内向きアレイ層210との間に位置している。ある実施形態では、カラーフィルタアレイ層208は、目視者206に面するシート202の外側面に位置していてもよい。
カラーフィルタ層208は、赤、緑、青、黒、クリア、白(W)、シアン、マゼンタ又は黄のサブピクセルカラーフィルタを一又は複数有していてもよい。例示的な実施例では、カラーフィルタ層208は、国際照明委員会(CIE)1931色空間のどれかの色点を有するサブピクセルカラーフィルタを含んでいてもよい。カラーフィルタ層208は、サブピクセル繰り返しセル内の一又は複数のカラーフィルタサブピクセル又はカラーフィルタサブピクセルのグループの周りにある黒、白又は透明マスク又は境界の一又は複数を備えていてもよい。例示的な実施例では、カラーフィルタアレイ層208は、サブピクセルカラーフィルタ繰り返しセルのPenTile(商標)アレイを備えていてもよい。カラーフィルタアレイ層208は、サブピクセル繰り返しセルのPenTile(商標)RGBG(Takahashiとしても知られている)又はサブピクセル繰り返しセルのPenTile(商標)RGBWアレイの一方又は両方を備えていてもよい。
従来のカラーフィルタは、ピクセルにグループ化された定められた数(通常は、3又は4)のサブピクセルカラーフィルタから形成されている。そこでは、各サブピクセルは、駆動中は、通常は一ピクセルにマッピングされている。ピクセルは、サブピクセルを有しており、CFAにわたって繰り返されたパターンである。サブピクセル・レンダリングにおいて、サブピクセル繰り返しパターンもある。しかし、画像を作り上げるためにピクセルを形成するに先だってサブピクセルは動的に選択されるので、各サブピクセルは従来のCFAのように単一のピクセルにマッピングされなくてもよい。違いは、開示された原理によれば、サブピクセル・レンダリングの間、繰り返しセル内の各サブピクセルは、動的手法によるディスプレイ駆動の間に10個までのピクセルにマッピング可能である点である。つまり、同じサブピクセルは、第1画像ドライブの間には一又は複数のピクセルに割り当てられることができ、さらに第2画像ドライブの間には一又は複数のピクセルに割り当てられることができる。これは、論理的ピクセルと呼ばれる。論理的ピクセルは、共有され、オーバーラップされているサブピクセルを有している。論理的ピクセルは動的であり、固定されていない。例えば、同じ緑サブピクセルの中心にある2つの論理的ピクセルは、レンダリングされる画像にしたがって隣接する及び異なる繰り返しセルの赤及び青サブピクセルも共有している。これにより、平均して論理的ピクセルあたり2つのサブピクセルだけを用いることで、全輝度解像度を有する画像をレンダリングできる。これにより、より少ない数の駆動電子部品が可能になり、それによってディスプレイのコストが減り、さらにはディスプレイの電力消費が減る。したがって、本開示にわたって、用語「サブピクセル繰り返しセル」は、TIR型画像ディスプレイとの組み合わせに用いられる様々な新規なサブピクセル配置を説明するのに用いられる。
図2Bは、本開示の一実施形態によるTIR型ディスプレイに用いられるサブピクセル繰り返しセルアレイ設計実施形態を概略的に例示する。例示的な実施例では、層208は、ディスプレイ200におけるサブピクセル繰り返しセルアレイ208Bを備えている。CFA実施形態208Bは、4つのサブピクセル繰り返しセル214Bの1つのアレイを例示している。単純化のために、サブピクセル繰り返しセルアレイの1つだけが、破線214Bによって示されている。各サブピクセルアレイ繰り返しセル214Bは、さらにF1、F2、F3及びF4が付された4つのサブピクセル(すなわち、サブピクセルフィルタ1、2、3又は4)を備えている。
例示的な実施例では、CFA層208は、サブピクセル繰り返しセル214B繰り返しのアレイを有している。一実施形態では、繰り返しのサブピクセル繰り返しセル214B(破線箱によって示されている)は、アレイ208Bにおける基本的な繰り返しユニットである。繰り返しのサブピクセル繰り返しセル214Bは、他の繰り返しセルに整列されることで、サブピクセルカラーフィルタがF1サブピクセルの列、F2サブピクセルの列、F3サブピクセルの列、F4サブピクセルの列を形成するように列に並んでいる。F2サブピクセルの列は、図2Bの破線ボックス270によって強調されている。4つのサブピクセルカラーフィルタは各サブピクセル繰り返しセル214Bにおいて示されているが、各サブピクセル繰り返しセル214Bは、1~4つのカラーフィルタサブピクセルを有してもよい。より少ない又はより多いサブピクセル(及び任意のフィルタ)は、開示された原理から離れることなく、繰り返しセル内に含まれてもよい。ある実施形態では、CFAアレイ208Bは、任意の境界又はマスク216Bを有していてもよい。
ある実施形態では、CFAアレイ208Bは境界又はマスク216Bを有しておらず、そのためサブピクセルF1、F2、F3及びF4の縁は実質的に当接(接触)することで、連続的なアレイを形成していてもよい。マスク216Bは、白、黒又はクリアの一又は複数でもよい。例示的な実施例では、CFA208Bにおいて各サブピクセルは、実質的にTFTと一列になっていてもよい。表1は、可能性を有するCFA208Bサブピクセルカラーフィルタ/マスク実施形態を例指示している。
表1は、CFA実施形態208Bにおけるサブピクセル繰り返しセル配置の一例である。

ある実施形態では、CFA208Bは、一又は複数のサブピクセルカラーフィルタ周りの黒、白又はクリアマスクの一又は複数を有していてもよい。例示のための実施形態では、F2及びF4(図2B)は、CIE1931色度図内の緑の異なる座標であってもよい。例えば、表1の設計13~16では、F2は緑-青であってもよい。それに対してF4は緑-黄であってもよい。結合されれば、それらはトゥルー緑色を形成することができ、別に離れていれば、F2及びF4の両方がトゥルー緑色である場合に比べれば、より良い又はよりトゥルーな黄及び藍色を形成することができる。
図2Cは、本開示の他の実施形態におけるTIR型ディスプレイに用いられるサブピクセル繰り返しセルアレイ設計実施形態を概略的に例示する。例示的な実施例では、層208は、ディスプレイ200におけるCFA設計208Cを有していてもよい。CFA実施形態208Cはサブピクセル繰り返しセル214Cを例示しており、それはさらに各繰り返しセル214C内の少なくとも一つのサブピクセルカラーフィルタを備えている。
例示的な実施例では、各サブピクセル繰り返しセル214Cは、4つのサブピクセルを有している。4つのサブピクセルカラーフィルタは繰り返しセル214C(破線箱によって付されている)内に示されているが、各繰り返しセル214Cは1~4つのカラーフィルタサブピクセルを有していてもよい。破線箱によって強調されたサブピクセル繰り返しセルは、カラーフィルタアレイ実施形態208Cにおける基本的な繰り返しユニットである。サブピクセルカラーフィルタは、F1、F2、F3及びF4が付されている(すなわち、サブピクセルフィルタ1、2、3又は4)。繰り返しセル214Cは、同じ色のサブピクセルカラーフィルタが図2Bのように一列にならないように、並べられている。図2Cの実施形態208Cでは、第1色の各サブピクセルは、同じ色の隣接するサブピクセルによって2箇所分だけオフセットされる。図2Cでは、F1サブピクセルは、隣接するピクセルであるF3サブピクセルと一列に並んでいてもよい。他の実施形態では、F1サブピクセルは、隣接するF1、F2、F3又はF4サブピクセルと一列に並んでいてもよい。実施形態208Cにおけるサブピクセルは、チェックボードパターンに配置されてもよい。
ある実施例では、CFA実施形態208Cは、任意の境界又はマスク216Cを有していてもよい。ある実施例では、CFA実施形態208Cは、任意の境界又はマスク216Cを有しておらず、そのため、サブピクセルカラーフィルタF1、F2、F3及びF4の縁は、実質的に接触することで、隣接するディスプレイアレイを形成していてもよい。マスク216Cは、白、黒又はクリアの一又は複数であってもよい。例示的な実施例では、CFA208Cにおける各サブピクセルは、実質的にTFTと一列に並んでいてもよい。
表2は、CFA実施形態208Cにおけるサブピクセルカラーフィルタ配置の一例である。
ある実施例では、CFA208Cは、一又は複数のサブピクセルカラーフィルタの周りにある黒、白又はクリアマスクの一又は複数であってもよい。なお、ある実施例では、F2及びF4は、CIE1931色度図内の緑の異なる座標であってもよい。例えば、表2の設計29~32では、F2は緑-青でよく、F4は緑-黄でもよい。それらは結合されると、トゥルー緑色を形成することができるが、別々であれば、F2及びF4の両方がトゥルー緑色の場合は、より良い又はよりトゥルーの黄及び藍色を形成できる。
図2Dは、本開示の他の実施形態によるTIR型ディスプレイに用いられるサブピクセル繰り返しセルアレイ設計実施形態を概略的に例示する。例示的な実施例では、層208は、ディスプレイ200内のCFA設計208Dを有していてもよい。CFA実施形態208Dは2つのサブピクセル繰り返しセル214Dのアレイを例示しており、それらはさらに4つのサブピクセルカラーフィルタを有している。サブピクセルカラーフィルタには、F1、F2、F3及びF4(すなわち、サブピクセルフィルタ1、2、3又は4)が付されている。繰り返しセル214Dは整列されており、そのためサブピクセルカラーフィルタは、208Bのように列パターンで並べられている。これは図2Dに例示されており、1つのピクセル内のF1サブピクセルは、上又は下に隣接する繰り返しセル内の他のF1サブピクセルに合わせられている。4つのサブピクセルカラーフィルタが各繰り返しセル214D(点線が付されている)内に示されているが、各繰り返しセル214Dは、1~4つの(又はそれ以上の)カラーフィルタサブピクセルを有していてもよい。破線214Dにより強調されたサブピクセルは、カラーフィルタアレイ設計実施形態208Dの基本的な繰り返し単位(すなわち、サブピクセル繰り返しセル)であってもよい。例示的な実施例では、サブピクセル(任意のカラーフィルタと共に)F1~F4は、異なる寸法(すなわち、高さ、幅)を有していてもよい。図2Dでは、F1はF2の幅のおおよそ2倍であり、F3はF4の幅のおおよそ2倍である。例示的な実施例では、少なくとも一つのサブピクセルは、同じ繰り返しセル内で他のサブピクセルよりも大きい。図2Cの例示の実施形態では、全てのサブピクセル実質的に同じ寸法である。サブピクセルカラーフィルタの寸法は、隣接するサブピクセルカラーフィルタに対してどのような寸法であってもよい。ある実施例では、CFAアレイ208Dは、任意の境界又はマスク216Dを有していてもよい。ある実施例では、CFAアレイ208Dは、任意の境界又はマスク216Dを有しておらず、それによりサブピクセルカラーフィルタF1、F2、F3及びF4の縁は実質的に接触しており、連続的なアレイを形成していてもよい。マスク216Dは、白、黒又はクリアの一又は複数であってもよい。例示的な実施例では、CFA208D内の各カラーフィルタサブピクセルは、実質的にTFTと一列に並んでいてもよい。
表3は、CFA実施形態208Dにおけるサブピクセルカラーフィルタ配置の一例である。
ある実施例では、CFA実施形態208Dは、一又は複数のサブピクセルカラーフィルタの周りにある黒、白又はクリアマスクの一又は複数を有している。なお、ある実施例では、F2及びF4は、CIE1931色度図内の緑の異なる座標であってもよい。例えば、表3の設計実施形態45~48では、F2は緑-青であって、F4は緑-黄であってもよい。それらは結合されると、トゥルー緑色を形成することができるが、別々では、F2及びF4の両方がトゥルー緑色である場合に比べると、より良い又はよりトゥルーな黄又は藍色を形成することができる。ある実施例では、サブピクセルF1及びF3は、実質的に同じ緑色であってもよい。
図2Eは、本開示の他の実施形態におけるTIR型ディスプレイに用いられるサブピクセル繰り返しアレイセル設計実施形態を概略的に例示する。例示的な実施例では、層208は、ディスプレイ実施形態200におけるCFA設計実施形態208Eを有していてももよい。CFA実施形態208Eは、8つのサブピクセルカラーフィルタを有するサブピクセル繰り返しセル214Eを例示している。8つのサブピクセルカラーフィルタは、F1、F2、F3及びF4(すなわち、サブピクセルフィルタ1、2、3又は4)が付されていてもよい。繰り返しセル214Eは、208Cに示すようにチェックボード状に並べられたサブピクセルカラーフィルタを有している。破線によって強調された繰り返しセル214E、カラーフィルタアレイ設計実施形態208Eにおける基本的な繰り返しユニットである。8つのサブピクセルカラーフィルタは各繰り返しセル214E内に示されているが、繰り返しセル214Eは1~8つのカラーフィルタサブピクセル又はそれ以上を有していてもよい。サブピクセルカラーフィルタF1~F4は、異なる寸法を有していてもよい。図2Eでは、F1はF2のおおよそ2倍幅であり、F3はF4の幅のおよそ2倍である。繰り返しセル内のサブピクセルカラーフィルタの寸法は、同じ繰り返しセル内の隣接するサブピクセルカラーフィルタに対してどのような寸法でもよい。ある実施例では、CFAアレイ208Eは、任意の境界又はマスク216Eを有していてもよい。ある実施例では、CFAアレイ208Eは、任意の境界又はマスク216Eを有しておらず、それによりサブピクセルカラーフィルタF1、F2、F3及びF4の縁は実質的に接触することで連続したアレイを形成してもよい。マスク216Eは、白、黒又はクリアの一又は複数でもよい。例示的な実施例では、CFA208E内の各サブピクセルカラーフィルタは、実質的にTFTと一列に並んでいてもよい。
表4は、CFA実施形態208Eにおけるサブピクセルカラーフィルタ配置の一例である。
ある実施例では、CFA208Eは、一又は複数のサブピクセルカラーフィルタ周りの黒、白又はクリアマスクの一又は複数を有していてもよい。なお、ある実施例では、F2及びF4は、CIE1931色度図内の緑の異なる座標であってもよい。例えば、表4の繰り返しセル設計61~64において、F4は緑-黄であるのに、F2は緑-青であってもよい。結合されると、それらはトゥルー緑色を形成することができるが、別々であれば、F2及びF4の両方がトゥルー緑色であるときに比べると、より良い又はよりトゥルーな黄又は藍色を形成できる。
例示の目的で、208B-EにおけるサブピクセルカラーフィルタF1~4は、長方形状である。CFA実施形態208B-Eのいずれにおいても、サブピクセルカラーフィルタは、正方形、三角形、六角形、ダイヤモンド、円形又はいかなる他の形状であってもよい。他の実施形態では、サブピクセルカラーフィルタは、正方形、三角形、六角形、ダイヤモンド、円形形状の一又は複数の組み合わせでもよい。層208の厚み及び層208内のカラーフィルタの顔料の濃度は、飽和を制御するために調整されてもよい。
図2Aを再び参照すると、フロントシート202及び突起層210は、同じ材料の連続したシートであってもよい。そこでは、カラーフィルタアレイ208は、目視者206に面するシート202の外側面204にわたって位置していてもよい。他の実施形態では、フロントシート202及び突起層210は別の層であって異なる材料から構成されていてもよい。例示的な実施例では、シート202及び突起210は、異なる屈折率を有していてもよい。例示的な実施例では、少なくとも一つの突起210は高屈折率ポリマーを有していてもよい。ある実施例では、凸状突起210は半球形状であってもよい。例示的な実施例では、突起210は、密に詰め込まれたアレイ状に配置されてもよい。突起210は、どのような形状又は寸法であってもよいし、形状及び寸法の混合であってもよい。突起210は、長く延ばされた半球形状又は六角形状であってもよいし、それらの組み合わせでもよい。他の実施形態では、凸状突起210は、シート202に埋め込まれたマイクロビードであってもよい。突起210は、約1.4以上の屈折率を有していてもよい。例示的な実施例では、突起210は約1.5~1.9の屈折率を有していてもよい。ある実施形態では、突起は、約1.5~2.2の範囲の屈折率を有する材料を含んでいてもよい。他の実施形態では、高屈折率突起は、約1.6~約1.9の屈折率を有する材料であってもよい。突起は、少なくとも約0.5ミクロンの直径を有していてもよい。突起は、少なくとも約2ミクロンの直径を有していてもよい。ある実施形態では、突起は、約0.5~5000ミクロンの範囲の直径を有していてもよい。他の実施形態では、突起は、約0.5~500ミクロンの範囲の直径を有していてもよい。さらに他の実施形態では、突起は、約0.5~100ミクロンの範囲の直径を有していてもよい。さらに他の実施形態では、突起は、約0.5~20ミクロンの範囲の直径を有していてもよい。突起210は、少なくとも約0.5ミクロンの高さを有していてもよい。ある実施形態では、突起は、約0.5~5000ミクロンの範囲の高さを有していてもよい。他の実施形態では、突起は、約0.5~500ミクロンの範囲の高さを有していてもよい。他の実施形態では、突起は約0.5~50ミクロンの範囲の高さを有していてもよい。さらに他の実施形態では突起は、約0.5~15ミクロンの範囲の高さを有していてもよい。凸状突起210を形成するために用いられる高屈折率ポリマーは、金属酸化物のような高屈折率添加物を有していてもよい。金属酸化物は、一又は複数のSiO、ZrO、ZnO、ZnO又はTiOを有していてもよい。ある実施例では、凸状突起210は、図1A~Cに示すように、半球形状であってもよい。突起210は、どのような形状又は寸法であってもよいし、形状及び寸法の混合であってもよい。突起210は、長く延ばされた半球形状又は六角形状であってもよいし、それらの組み合わせでもよい。ある実施例では、凸状突起は、ランダムな寸法及び形状でもよい。ある実施形態では、突起は、底面で刻まれていてもよいし、トップでスムーズな半球形状又は円形状に変形されていてもよい。他の実施形態では、突起210は、1つの平面で半球形状又は円形状であって、他の平面で長く伸ばされていてもよい。例示的な実施例では、凸状突起210は、マイクロ複製によって製造されてもよい。他の実施形態では、凸状突起210は、印刷によって形成されてもよい。ある実施例では、凸状突起210は、カラーフィルタ層208上に直接印刷されてもよい。例示のための一実施形態では、突起210はリジッド、高屈折材料を含んでおり、シート202は、リジッド、フレキシブル、伸縮自在又は耐衝撃材料であってもよい。
ディスプレイ実施形態200は、リア支持層218を有していてもよい。ディスプレイ200は、リジッド、フレキシブル又はコンフォーマルなリア支持層218を有していてもよい。リア支持層218は、金属、ポリマー、木又は他の材料の一又は複数であってもよい。層218は、ガラス、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、ポリウレタン、アクリル、ポリ塩化ビニル(PVC)又はポリエチレンテレフタレート(PET)の1つ以上を含んでいてもよい。リア支持218は、凸状突起210の層との間に、ギャップ又はキャビティ220を形成してもよい。
リア支持218は、さらにリア電極層222を備えていてもよい。リア電極層222は、リジッド、フレキシブル又はコンフォーマルであってもよい。層222は、透明伝導性の材料又はアルミニウム、金又は銅といった非透明伝導性の材料を含んでいてもよい。リア電極層222は、蒸着されてもよいし、又は電気メッキされてもよい。リア電極222は、連続的でもよいしパターン化されていてもよい。リア電極222は、リア支持層218と一体化されていてもよい。別の例では、リア電極222は、リア支持218の近くに配置されていてもよい。他の実施例では、リア電極222は、リア支持層218に対してラミネート又は装着されていてもよい。リア電極層222は、少なくとも一つの薄膜トランジスタ(TFT)を含んでいてもよい。リア電極層222は、TFTアレイ又はパッシブマトリックス・アレイを含んでいてもよい。リア電極層222は、電極の直接駆動パターン化されたアレイ又は電極のセグメント化されたアレイを含んでいてもよい。リア電極層222は、他の実施形態では、電界効果トランジスタ(FET)のアクティブマトリックスを含んでいてもよい。他の実施形態では、FETは、共役高分子又は小共役分子のアクティブ半導体層を有していてもよい。他の実施形態では、FETは、溶液から作られた誘電体又は化学的に蒸着された誘電体のどちらかの形態を有する有機誘電体層を有していてもよい。層222は、アルミニウム、ITO、銅、金又は他の電気的に伝導性の材料を有していてもよい。一実施形態では、層222は、有機TFTを有していてもよい。他の実施形態では、リア電極層222は、インジウムガリウム亜鉛酸化物(IGZO)TFTを有していてもよい。層222は、リジッド又はフレキシブル基板上の低温ポリシリコン、ポリイミド「リフトオフ」プロセスによって製造された低温ポリシリコン、アモルファスシリコンを有していてもよい。例示的な実施例では、リア電極層222の各TFTは、カラーフィルタアレイ層208内の少なくとも一つのサブピクセルフィルタに実質的に一列に並ぶように又は整合するようにされていてもよい。
ディスプレイ200はさらに凸状突起210の層の表面の上にフロント電極層224を有していてもよい。フロント電極層224は、リジッド、フレキシブル又はコンフォーマブルでもよい。フロント電極層224は、透明伝導性材料であってもよい。例えば、実質的に透明ポリマーに分散された、インジウムスズ酸化物(ITO)、Baytron(商標)、又は伝導性のナノ粒子、銀ワイヤ、金属ナノワイヤ、グラフェン、ナノチューブ、又は他の伝導性のカーボン同素体又はこれらの材料の組み合わせでもよい。フロント電極層224は、透明伝導性の材料さらにC3Nano(Hayward、CA、USA)によって製造された銀ナノ-ワイヤを有していてもよい。フロント電極層224は、C3Nano ActiveGrid(商標)伝導性のインクを有していてもよい。
例示的な実施例では、ディスプレイ200は平坦層226を有していてもよい。平坦層226は、バックプレーン駆動電子部品の表面を滑らかにするのに用いられてもよい。これにより、側壁全体又は部分的側壁が平坦層のトップに配置又は形成される。平坦層226は、ポリマーを有していてもよい。平坦層226は、スロットダイ・コーティング・プロセス又はフレキソ印刷プロセスを用いて蒸着されてもよい。平坦層226は、フォトレジストを有していてもよい。平坦層226は、さらに、誘電体層として機能してもよい。平坦層226は、ポリイミドを有していてもよい。
ディスプレイ200は、さらにフロント電極224、リア電極層222又は平坦層226の一又は複数の上にある少なくとも一つの任意の誘電体層を有していてもよい。例示の目的のためだけに、ディスプレイ200は平坦層226の上に誘電体層228を示している。しかし、層228は、上述されたように別のどこに設けられていてもよい。ある実施例では、フロント電極224上の誘電体層は、リア電極222上の誘電体層228とは異なる組成を有していてもよい。例示的な実施例では、任意の誘電体層は、誘電体材料の2つ又はそれ以上のサブ層を有していてもよい。サブ層は、異なる材料でもよい。例えば、フロント誘電体層又はリア誘電体層228は、SiOのサブ層とポリイミドの第2サブ層を有していてもよい。誘電体層は、均一で、連続で、表面欠陥が実質的になくてももよい。誘電体層は、厚みが少なくとも約0.05nm(すなわち、おおよそ単分子層)又はそれ以上であってもよい。ある実施例では、誘電体層の厚みは、約1~300nmの範囲でもよい。他の実施形態では、誘電体層の厚みは、約1~200nmの範囲でもよい。さらに他の実施形態では、誘電体層の厚みは、約1~100nmでもい。さらに他の実施形態では、誘電体層の厚みは約1~50nmでもよい。さらに他の実施形態では、誘電体層の厚みは、約1~20nmでもよい。さらに他の実施形態では、誘電体層の厚みは、約1~10nmでもよい。この誘電体層でコンフォーマルコーティングを形成して、誘電体層にピンホールをなくす、またはピンホールを最小にして設けることができる。誘電体層は、構造化層でもよい。誘電体層は、湿分又はガスの進入を防止するバリヤ層としても作用し得る。ある実施例では、誘電体層は、約1~30の範囲の絶縁率を有していてもよい。他の実施形態では、誘電体層は、約1~15の範囲の絶縁率を有していてもよい。誘電体層は、約1~15の範囲の絶縁率を有していてもよい。誘電体化合物は、有機又は無機のタイプであってもよい。最も多く見受けられる無機誘電体材料は、集積チップで通常使用されるSiOである。誘電体層は、SiNであってもよい。
誘電体層は、SiO、SiN、SiN又はSiONの一又は複数でもよい。一又は複数の誘電体層は、Al、AlOx、CaO、CuO、Er、Ga、HfO、HfO、InZnO、InGaZnO、La、MgO、Nb、Sc、SnO、Ta、TiO、VXOY、Y、Yb、ZnSnO、ZnO、ZrO、AlN、BN、GaN、SiN、SiN、TaN、TaN、TiAlN、TiN、WN又はTiNを一又は複数有していていてもよい。誘電体層は、セラミックであってもよい。有機誘電体材料は、典型的には、ポリマー、例えばポリイミド、フルオロポリマー、ポリノルボルネン及び極性基の欠如した炭化水素系ポリマーである。誘電体層は、ポリマー又はポリマーの組合せであってもよい。誘電体層は、ポリマーと、金属酸化物と、セラミックとの組合せであってもよい。
誘電体層は、以下に続くポリイミド系誘電体、Dalton DL-5260T、TC-139、DL-2193、Nissan SE-150、SE-410、SE-610、SE-3140N、SE-3310、SE-3510、SE-5661、SE-5811、SE-6414、SE-6514、SE-7492、SE-7992又はJSR AL-1054、AL-3046、AL22620、AL16301、AL60720の一又は複数を有していてもよい。例示的な実施例では、誘電体層はパリレンを有していてもよい。他の実施形態では誘電体層は、ハロゲン化されたパリレンを有していてもよい。誘電体 層は、パリレンC、パリレンN、パリレンF、パリレンHT又はパリレンHTXを有していてもよい。
他の無機若しくは有機の誘電体材料又はそれらの組合せも誘電体層に使用されてもよい。誘電体層の1つ以上は、CVD被覆又はスパッタ被覆されてもよい。誘電体層の1つ以上は、溶液被覆ポリマー、気相堆積誘電体又はスパッタ堆積誘電体であり得る。誘電体層228は、電極構造に対してコンフォーマルでもよいし、又は、電極構造を平坦化するのに用いられてもよい。よりスムーズなかつより平らな表面に導かれる電極構造の平坦化によって、側壁は、より均一な高さ及び厚みを有するように蒸着されもよい。
例示的な実施例では、ディスプレイ200における一又は複数の誘電体層は、化学的蒸着(CVD)、プラズマ化学気相堆積(PECVD)又は熱的又はプラズマ助長原子層蒸着(ALD)の一又は複数の方法によって蒸着されてもよい。
ディスプレイ実施形態200は、さらにギャップ220においてフロント電極層224及びリア電極層222の間に配置された低屈折率媒体230を有している。媒体230は空気又は流体であってもよい。媒体23は、不活性の、低屈折率流体媒体であってもよい。媒体230はハイドロカーボンであってもよい。ある実施形態では、媒体230の屈折率は、約1~1.5の範囲でもよい。さらに他の実施形態では、媒体230の屈折率は、約1.1~1.4の範囲でもよい。例示的な実施例では、媒体230は、フッ素化されたハイドロカーボンでもよい。他の例示のための実施形態では、媒体230は、ペルフルオロハイドロカーボンである。例示的な実施例では、媒体230凸状突起212の屈折率より低い屈折率を有している。他の実施形態では、媒体230は、ハイドロカーボン及びフッ素化されたハイドロカーボンの混合でもよい。例示的な実施例では、媒体230Fluorinert(商標)、Novec(商標)7000、Novec(商標)7100、Novec(商標)7300、Novec(商標)7500、Novec(商標)7700、Novec(商標)8200、エレクトロウェッティング材料、Teflon(商標)AF、CYTOP(商標)、Fluoropel(商標)の1つ又は複数からなっていてもよい。
媒体230は、さらに、粘度調整剤又は電荷制御剤の一又は複数を有していてもよい。従来の粘度調整剤には、オリゴマー又はポリマーが含まれる。粘度調整剤は、スチレン、アクリレート、メタクリレート又は他のオレフィン系ポリマーの1つ以上を含んでいてもよい。一実施形態では、粘度調整剤は、ポリイソブチレン又はハロゲン化ポリイソブチレンであってもよい。
媒体230は、第1複数の電気泳動移動性光吸収粒子232をさらに含んでいてもよい。移動性粒子232は、第1電荷極性及び第1光学的特性(すなわち、色又は光吸収特性)を有していてもよい。ある実施例では、媒体230はさらに第2複数の電気泳動移動性粒子を有していてもよく、それは第2の逆電荷極性及び第2光学的特性を有していてもよい。粒子232は、有機材料又は非有機材料又は有機材料と非有機材料の組み合わせから構成されていてもよい。粒子232は、顔料又は色素又はそれらの組み合わせであってもよい。粒子232は、カーボンブラック、金属又は金属酸化物少なくとも一つであってもよい。粒子は、ポリマーコーティングを有していてもよい。一実施形態では、粒子232は、正の電荷極性又は負の電荷極性又はそれらの組み合わせを有していてもよい。粒子232は、弱く帯電された又は帯電されていない粒子を有していてもよい。粒子232は、光吸収性又は光反射性又はそれらの組み合わせでもよい。
他の実施形態では、ディスプレイ実施形態200は、複数の光吸収粒子232及び第2複数の光反射性の粒子を有していてもよい。光反射粒子は、例えば二酸化チタン(TiO)のような白反射粒子を有していてもよい。光反射粒子は、約200~300nmである。これは、塗料業界において用いられるTiO粒子の典型的寸法であり、光反射特性を最大にできる。より大きな又はより小さな寸法の粒子も使用可能である。光反射粒子は、さらにコーティング(図示せず)を有していてもよい。コーティングは、媒体230の屈折率に実質的に似ている効果的な屈折率を有している。ある実施例では、光反射性の粒子のコーティングと媒体230との屈折率の差異は、約40%又はそれ未満である。他の実施形態では、光反射性の粒子のコーティングと媒体230との屈折率の差異は、約0.5~40%である。
他の実施形態では、エレクトロウェッティング流体は、ギャップ220内に配置されていてもよい。例示的な実施例では、エレクトロウェッティング流体は、顔料を有していてもよい。エレクトロウェッティング流体は、突起210の層に向かって移動しエバネッセント波領域に入ることで、TIRをフラストレート(frustrate)する。エレクトロウェッティング流体は、突起210層から離れるように移動してエバネッセント波領域から出ることで、TIRを可能にする。エレクトロウェッティング流体は、シリコンオイルでもよく、それは、小さな流路を解して側壁によって形成されたウェル内に入ったり出たりする。
ディスプレイ実施形態200は、電圧バイアス源234を有していてもよい。バイアス源234は、フロント電極224及びリア電極222間に形成されたギャップ220内に、電磁束を作り出す。電磁束は、ギャップ内に配置された媒体230に向かって延びていく。電磁束は、一又は複数のサブピクセルにおいて、少なくとも一つの粒子232を1つ電極に向けて移動させ、反対の電極から離れるように移動させる。
バイアス源234は、一又は複数のプロセッサ回路及びメモリ回路に接続されていてもよい。それは、印加バイアスを定められた方法及び/又は定められた継続期間を変更又は切り替えするように構成されている。例えば、プロセッサ回路は、ディスプレイ200上に文字を表示するために印加電圧を切り替える。
ある実施例では、図2のディスプレイ200は、少なくとも一つの透明バリヤ層236を有していてもよい。バリヤ層236は、シート202の外側面204の上に位置していてもよい。バリヤ層236は、ここで述べられたTIR型ディスプレイ実施形態内の様々な位置に配置されてもよい。バリヤ層236は、一又は複数のガスバリヤ又は湿度バリヤとして機能し、加水分解に安定であってもよい。バリヤ層236は、リジッド、フレキシブル又はコンフォーマブルポリマーの一又は複数であってもよい。バリヤ層236は、ポリエステル、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート又はコポリマー、又はポリエチレンの一又は複数から構成されてもよい。バリヤ層236は、ポリマー基板上において化学蒸着された(CVD)又はスパッタ皮膜されたセラミックベースの薄膜の一又は複数から構成されてもよい。セラミックは、Al、SiO又は他の金属酸化物の一又は複数を有していてもよい。バリヤ層236は、Vitriflexバリヤフィルム、Invista OXYCLEAR(商標) バリヤ樹脂、Toppan GL(商標) バリヤフィルム GL-AEC-F、GX-P-F、GL-AR-DF、GL-ARH、GL-RD、Celplast Ceramis(商標) CPT-036、CPT-001、CPT-022、CPA-001、CPA-002、CPP-004、CPP-005シリコン酸化物(SiO) バリヤフィルム、Celplast CAMCLEAR(商標)アルミニウム酸化物(AlO) コーティングされたクリアバリヤフィルム、Celplast CAMSHIELD(商標) T AlO-ポリエステルフィルム、Torayfan(商標) CBH又はTorayfan(商標) CBLH 二軸延伸クリアバリヤ・ポリプロプレンフィルムの一又は複数を有していてもよい。
ある実施例では、ディスプレイ200は、ディフューザ層238を有していてもよい。ディフューザ層238は、入射光又は反射光を和らげるために又はグレアを減らすために用いられてもよい。ディフューザ層238は、リジッド又はフレキシブルポリマー又はガラスを有していてもよい。ディフューザ層238は、フレキシブルポリマー・マトリックス内のすりガラスを有していてもよい。層238は、ミクロ構造化された又はテクスチャポリマーを有していてもよい。ディフューザ層238は、3M(登録商標)アンチスパークル又はアンチグレアフィルムを有していてもよい。ディフューザ層238は、3M(登録商標)GLR320フィルム(Maplewood、MN)又はAGF6200フィルムを有していてもよい。ディフューザ層238は、ディスプレイ実施形態200内の一又は複数の様々な位置に配置されてもよい。例示的な実施例では、ディフューザ層238は、シート202及び目視者206の間に配置されていてもよい。
例示の実施形態では、ディスプレイ200は、一又は複数の側壁を有していてもよい。ディスプレイ200の側壁240は、図1Aに示されたディスプレイ100の側壁148に似ていてもよい。側壁240は、横断壁、隔壁又はピクセル壁と呼ばれてももよい。側壁240は、粒子の沈降、漂流及び拡散を制限して、表示性能及び双安定性を改善してもよい。例示的な実施例では、側壁240は、フロント電極224及びリア電極層222間の均一なギャップ距離を維持してもよい。側壁240は、さらに、湿度及び酸素進入を防止するバリヤとして機能する。ディスプレイ側壁240は、粒子232及び媒体230を有する光変調層に配置されていてもよい。側壁240は、完全に又は部分的にフロント電極、リア電極又はフロント及びリア電極の両方から延びてもよい。側壁240は、ポリマー、金属又はガラス又はそれらの組み合わせを有していてもよい。側壁240は、どのような寸法又は形状でもよい。側壁240は、丸い断面を有していてももよい。側壁240は、約0.01~0.2の屈折率を有する凸状突起210を有していてもよい。例示的な実施例では、側壁は、光学活性されていてもよい。側壁240は、ウェル又はコンパートメント(図示せず)を形成して媒体230内に浮遊する電気泳動移動性粒子を閉じ込めてもよい。側壁240は、例えば正方形、三角形、五角形、六角形、又はそれらを組み合わせた形状にウェル又はコンパートメントを形成するように構成されていてもよい。側壁すなわち横断壁は、ポリマー材料を含み、フォトリソグラフィ、エンボス加工、又は成形を含む従来の手法によってパターン化されてもよい。ある実施形態では、ディスプレイ200は、ギャップ220を完全に架橋する側壁を有していてもよい。他の実施形態では、ディスプレイ実施形態200は、ギャップ220を部分的にのみ架橋する部分的側壁を有していてもよい。ある実施形態では、反射画像ディスプレイ200は、ギャップ220を完全に又は部分的に架橋する側壁及び部分的側壁を有していてもよい。例示的な実施例では、側壁240は、リジッド、フレキシブル又はコンフォーマルポリマーから構成されていてもよい。
他の実施形態では、側壁240は、カラーフィルタ層208のカラーフィルタサブピクセルと実質的に一列に並んでいてもよい。ある実施例では、側壁240は、リア誘電体層228、リア電極層222、平坦層226又はリア基板218のトップの上に形成されてもよい。例示的な実施例では、ディスプレイ200は、リア誘電体層のトップの上に直接的に形成された側壁240を有していてもよい。他の実施形態では、側壁240は、凸状突起210のアレイ層の一部として形成されてもよい。側壁240及び凸状突起210は、同じマイクロ複製プロセスによって形成されてもよい。誘電体層は、フロント電極層224及び側壁240の上にその後に形成されてもよい。側壁240は、平坦層226のトップに形成されてもよい。
ある実施例では、側壁は、ある領域を囲むことで、少なくとも一つのコンパートメント(すなわち、ウェル)をギャップ220内に形成してもよい。そこでは、電気泳動移動性粒子232が1つサブピクセル繰り返しのために光を変調する。コンパートメントはアレイを形成し、そこでは各コンパートメントは1つサブピクセル繰り返しセルに対して実質的に並んで配置されていてもよい。繰り返しセルは、図2B~Eにおいて214B~Eが付されている。他の実施形態では、側壁は、領域を囲み、ギャップ220内にコンパートメント(すなわち、ウェル)を形成してもよい。ギャップ220は、1つサブピクセル(図2B~EにおいてF1、F2、F3及びF4が付されたサブピクセル)のために光を変調する電気泳動移動性粒子232を有している。コンパートメントはアレイを形成する。このアレイは、サブピクセル繰り返しセル内の個々のサブピクセルと実質的に一列に並んでいる。
ある実施例では、図2Aのディスプレイ200は、側壁240の表面の上に一又は複数の誘電体層を有していてもよい。誘電体層242は、誘電体層228のために先に説明されたものと類似の材料を有していてもよい。側壁240の表面の誘電体層242は、CVD、PECVD、スパッタ皮膜、溶液コーティング、蒸着、熱的又はプラズマ助長ALDといった方法によって形成されてもよい。誘電体層は、2つの又はそれ以上の誘電体サブ層を有していてもよい。サブ層は、同じ又は異なる材料から構成されていてもよい。サブ層は、異なる蒸着プロセスによって形成されてもよい。
ある実施例では、ディスプレイ200は、さらに図2Aにおいて伝導性のクロスオーバー(図示せず)を有していてもよい。伝導性のクロスオーバーは、TFTとして、フロント電極層224に接着され、さらにリア電極層222の配線に接着されていてもよい。これにより、ドライバ集積回路(IC)がフロント電極224の電圧を制御できる。例示的な実施例では、伝導性のクロスオーバーは、電気的に伝導性のフレキシブル又はコンフォーマルな接着剤を有していてもよい。
例示の実施形態では、ディスプレイ200は、指向性のフロント光システムを有していてもよい。指向性のフロント光システム244は、目視者206に向く外側面を有している。指向性のフロント光システム244は、光ガイド248の縁を通って光を出す光源246を有していてもよい。光源246は、光発光ダイオード(LED)、冷陰極蛍光ランプ(CCFL)又は表面実装技術(SMT)白熱灯の一又は複数を有していてもよい。例示的な実施例では、光源246は、LEDである。LEDの出力光は、屈折性の又は反射光学的部材から発足される。その部材は、前記ダイオードの出光を光ガイド248の縁まで圧縮された角度範囲に集中させている。ある実施例では、光源246は、光ガイド248に光学的に結合されている。
光ガイド248は、リジッド、フレキシブル又はコンフォーマブルポリマーの一又は複数を有していてもよい。光ガイド248は、一層以上を有していてもよい。光ガイド248は、互いに平行な一又は複数の隣接する光ガイド層を有していてもよい。光ガイド248は、透明ボトム表面を形成する第1光ガイド層を少なくとも有していてももよい。光ガイド248は、透明トップ又は外側の表面を形成する第2層を有していてもよい。光ガイド248は、中央の透明コアを形成する第3の層を有していてもよい。光ガイド248の層の屈折率は、少なくとも0.05だけ異なる。複数の層は、光学的に結合している。例示的な実施例では、光ガイド248は、光抽出部材のアレイを有している。光抽出部材は、光散乱粒子、分散ポリマー粒子、傾いたプリズムのファセット、並列のプリズム溝、曲線のプリズム溝、湾曲した円柱表面、円錐形の凹み、球形の凹み、非球面の凹み又はエアポケットの一又は複数を有していてもよい。光抽出部材は、それらが光を半後ろ側-反射ディスプレイシートに向けて実質的に直角の方向に非ランバート狭角分散によって再指向させるように並べられている。光ガイド248は、拡散光学的ヘイズを有している。光ガイド248は、光を透明シート202のフロント表面204に向けるように構成されていてもよいし、光抽出部材は光を狭い角度(例えば、約30oのコーン形状にセンタリングされている)で直角の方向にフロントシート202対して向ける。光ガイドシステム244は、FLEx lighting(Chicago、IL)から形成されたFLExフロント光パネルを有している。光ガイド248は、Nanocomp Oy,Ltd.(Lehmo、Finland)によって製造された超薄型の、フレキシブル光ガイドフィルムを有している。
ある実施例では、図2Aのディスプレイ200は、さらに環境光センサ(ALS)250及びフロント光コントローラ252を有している。ALS250は、存在する環境光の情報を検出してそれをフロント光コントローラ252に送信してもよい。フロント光コントローラ252は、次に、フロント光システム244を制御することで、利用可能な環境光の量に応じてシステム244によって発された光の量を変調してもよい。例えば、薄暗い照明の部屋では、フロント光コントローラ252は、光フロント光システム244から発された量を増加することになる。晴れた日の海岸では、例えば、フロント光コントローラ252は、フロント光システム244を完全に終了させてもよい。
ある実施例では、図2Aのディスプレイ200は、少なくとも一つの光学的透明性粘着剤(OCA)層254を有していていてもよい。OCAは、ディスプレイ層を一体に固定し、さらにディスプレイにわたって光学的結合層に固定してもよい。例えば、OCA254層は、光学的結合フロント光システム244をシート202の外側面204、ディフューザ層238又はバリヤ層236の一又は複数に接着してもよい。ディスプレイ実施形態200は、3M(商標)光学クリア接着剤の3M(商標)8211、3M(商標)8212、3M(商標)8213、3M(商標)8214、3M(商標)8215、3M(商標)OCA 8146-X、3M(商標)OCA 817X、3M(商標)OCA 821X、3M(商標)OCA 9483、3M(商標)OCA 826XN又は3M(商標)OCA 8148-X、3M(商標)CEF05XX、3M(商標)CEF06XXN、3M(商標)CEF19XX、3M(商標)CEF28XX、3M(商標)CEF29XX、3M(商標)CEF30XX、3M(商標)CEF31、3M(商標)CEF71XX、Lintec MO-T020RW、Lintec MO-3015UVシリーズ、Lintec MO-T015、Lintec MO-3014UV2+、Lintec MO-3015UVの1つ以上でさらに構成された光学クリア接着剤層を含んでいてもよい。
図2Fは、TIR型ディスプレイ実施形態200がどのように実行されるかを例示している。図2Fのディスプレイ270は、図2Aのディスプレイ200の変形例であり、いくつかの部品は明確性のために省略されており、サブピクセル繰り返しセルのより詳細な絵が示されている。CFA層208は繰り返しセルを備えており、それはさらに赤Rサブピクセル272、第1緑サブピクセルG274、青Bサブピクセル276及び第2緑サブピクセルG278を備えている。電気泳動移動性粒子232は、フロント電極224に近い付いたり離れたりできてもよい。図2Fでは、例示だけの目的であるが、粒子232は負の電荷極性を帯びていると仮定されている。ある実施例では、粒子232は、正の電荷極性を有している。ある実施例では、粒子232は、負及び正の電荷を有している。バイアス源234によって正の電圧バイアスがフロント電極224に付与されている場合は、負荷電粒子232は、フロント電極224近くのエバネッセント波領域に入っていく。このことは図2Fに例示されており、粒子232はフロント電極224の近くに赤サブピクセル272及び青サブピクセル276のそれぞれ背後に運ばれている。粒子232がエバネッセント波領域内に位置するときは、従来のCFA設計を用いたTIR型ディスプレイにおいて、又はサブピクセル・レンダリングを用いるTIR型ディスプレイにおいて、それらは入射光を吸収し、TIRをフラストレートしてサブピクセルにダーク状態を作り出す。これは図2Fに例示されており、代表例としての入射光の光線280、282によって例示されている。光線280、282はディスプレイ270を通り抜け、それらは赤サブピクセル272及び青サブピクセル276において粒子232によって吸収される。
正の電圧バイアスは、バイアス源234によってリア電極222に印加される。負電荷粒子232は、リア電極層222に向かって移動する。粒子232がフロント電極224から離れて位置してかつエバネッセント波領域から外れている場合は、光は、突起層210及び低屈折率媒体230の境界におて、完全に内部反射する。これによ、入射光は、目視者206に向かって半後側反射的に戻って行くように反射させられる。これにより、目視者206には光又は観たときにブライト状態が実現される。これは、目視者206に向かって戻るようにTIRによって反射された入射光の光線284、286によって示されている。反射光線は、光線288及び290によってそれぞれ示されている。ここで述べられたディスプレイ実施形態のブライト状態及びダーク状態は、バイアス源234によって媒体230内の粒子232の動きによって調整される。
従来のCFA設計では、サブピクセル272、274、276、278を有するピクセルは、目視者206には緑に見えるだろう。そこでは、サブピクセルはピクセルに対して1:1でマッピングされている。サブピクセル・レンダリングでは、サブピクセルが繰り返しセルに対して1:1でマッピングされることでセル(目視者206には緑に見えるだろう。それは、画像駆動中にピクセルとみなされる)を繰り返している。サブピクセル272、274、276、278は、さらに、作り出される画像に応じて一又は複数の隣接するピクセルにマッピングされる。例えば、緑サブピクセル274は、サブピクセル・レンダリング駆動の間は、一又は複数の論理的ピクセルにマッピングされる。緑サブピクセル278は、同じ繰り返しセルからの緑サブピクセル274を共有または非共有している一又は複数の論理的ピクセルにマッピングされる。
例示の実施形態では、ここで述べられたディスプレイ実施形態のいずれも、液晶ディスプレイ(LCD)で通常使われるアクティブマトリックス薄膜トランジスタアレイを有するバックプレーン電子部品によって駆動されてもよい。バックプレーン電子部品は、図3に関連して議論される。
図3は、リジッド、フレキシブル又はコンフォーマルTIR型ディスプレイを駆動するためのアクティブマトリックス・アレイ薄膜トランジスタ(TFT)の一部の実施形態を概略的に例示する。バックプレーン電子部品実施形態300は、サブピクセル302のアレイから構成されている。サブピクセルは、フレキシブルTIR型ディスプレイを駆動するのに用いられてもよい。単一のサブピクセル302は、図3で破線箱302によって強調されている。サブピクセル302は、図3で例示するように、行304及び列306に並べられているが、他の配置が可能である。例示的な実施例では、各サブピクセル302は、単一のTFT308を有しており、さらに単一のサブピクセルカラーフィルタに合わせて並べられている。アレイ実施形態300では、各TFT308は、各ピクセル302の左上側に位置している。他の実施形態では、TFT308は、各ピクセル302内の他の位置に配置されてもよい。各ピクセル302は、さらに伝導性の電極310を有していてもよい。それは、図2A~2Eに関連して議論されたディスプレイ値の各サブピクセルをアドレスする。電極310は、ポリマー内に分散された、ITO、アルミニウム、銅、金、Baytron(商標)、又は伝導性のナノ粒子、銀ワイヤ、金属ナノワイヤ、グラフェン、ナノチューブ、又は他の伝導性のカーボン同素体又はこれらの材料の組み合わせを有していてもよい。バックプレーン電子部品実施形態300は、さらに列ワイヤ312及び行ワイヤ314を有していてもよい。列ワイヤ312及び行ワイヤ314は、アルミニウム、銅、金又は他の電気的に伝導性の金属といった金属を有していてもよい。列ワイヤ312及び行ワイヤ314は、ITOを有している。列ワイヤ312及び行ワイヤ314は、TFT308に取り付けられている。サブピクセル302は、行及び列によってアドレスされる。TFT308は、アモルファスシリコン又は多結晶シリコンを用いて形成されてもよい。TFT308用のシリコン層は、プラズマ化学気相堆積(PECVD)を用いて蒸着されてもよい。各電極310は、層208、208B~E(後述)内の単一のサブピクセルカラーフィルタと実質的に一列に並んでいてもよい。列ワイヤ312及び行ワイヤ314は、集積回路及び駆動電子部品に接続されて、ディスプレイを駆動するようになっていてもよい。
例示的な実施例では、ここに開示されたいずれの反射画像ディスプレイ実施形態は、リジッド、フレキシブル又はコンフォーマブルであってもよい。ある実施例では、ここで開示された反射画像ディスプレイ実施形態の部品は、フレキシブルでもよいし、ここで開示された反射画像ディスプレイ実施形態に剛性及び安定性を与えてもよい。
他の実施形態では、ここで開示された反射画像ディスプレイ実施形態はいずれも、さらに、少なくとも一つのスペーサ構造(図示せず)を有している。スペーサ構造は、フロント及びリア電極間のギャップを制御するために用いられてもよい。スペーサ構造は、ディスプレイ内の様々な層を支持するのに用いられてもよい。スペーサ構造は、円形又は楕円ビード、ブロック、円柱状又は他の幾何学的形状又はそれらの組み合わせの形状でもよい。スペーサ構造は、ガラス、金属、プラスチック又は他の樹脂を有していてもよい。
少なくとも一つの縁シール(図示せず)は、開示されたディスプレイ実施形態と共に用いられる。縁シールは、湿度の進入を防止し又は他の環境汚染物質がディスプレイ内に入ることを防止する。縁シールは、熱的に、化学的に又は放射線によって硬化された材料又はそれらの組み合わせであってもよい。縁シールは、エポキシ、シリコーン、ポリイソブチレン、アクリレート又は他の高分子基材材料の一又は複数を有していてもよい。ある実施形態では縁シールは、金属化箔を有している。ある実施例では、縁シールは、SiO又はAlといったフィラーを有している。
ある実施例では、多孔性の反射層(図示せず)は、開示されたディスプレイ実施形態と組み合わせて用いられてもよい。多孔性の反射層は、フロント及びリア電極層の間に挟まれてもよい。他の実施形態では、リア電極は、多孔性の電極層の表面の上に配置されてもよい。
ある実施例では、画像プロセッサ回路(言い換えれば、プロセッサ、ドライバ又はコントローラ)は、動的にサブピクセルを選択することで、例えば非-ユーザ設定可能属性(例えば、環境外乱光、表示される画像の輝度のような外部要因及びユーザ設定可能属性(例えば、輝度、ディスプレイ寸法など)に基づいて、繰り返しユニットを形成する。コントローラは、拡幅フレームのために同じ繰り返しユニットを選択してもよいし、又は、動的に選択することで繰り返しユニットのために異なるサブピクセルのグループを形成してもよい。
本発明に対する各種の制御機構は、ソフトウェア及び/又はファームウェアで完全又は部分的に実現されてもよい。例えば、動的にサブピクセルを選択することで繰り返しユニットを形成する機能は、一又は複数のコントローラによって実現される。それらコントローラは、ハードウェア(例えば、プロセッサ回路)、ソフトウェア(例えば、仮想プロセッサ)又はファームウェア(ハードウェア及びソフトウェアの組合せ)によって実現される。コントローラは、上述のように、非一時コンピュータ可読記憶媒体又はハードウェア内又はその上に含まれる命令を実行する。次いで、それらの命令は、本明細書に記載の操作の実施を可能にする1つ以上のプロセッサ(現実又は仮想)により読み取られて実行されてもよい。命令は、いずれかの好適な形態、例えば、限定されるものではないが、ソースコード、コンパイルコード、インタープリターコード、実行可能コード、スタティックコード、ダイナミックコードなどで存在してもよい。かかるコンピュータ可読媒体は、1つ以上のコンピュータにより読み取り可能な形態で情報を記憶するためのいずれかの有形非一時媒体、例えば、限定されるものではないが、リードオンリーメモリ(ROM)、ランダムアクセスメモリ(RAM)、磁気ディスク記憶装置媒体、光学記憶媒体、フラッシュメモリなどを含んでいてもよい。
いくつかの実施形態では、命令を含有する有形の機械可読非一時記憶媒体は、本開示のディスプレイの実施形態との組合せで使用されてもよい。他の実施形態では、有形機械可読非一時記憶媒体は、1つ以上のプロセッサとの組合せでさらに使用されてもよい。
図4は、本開示の一実施形態に係るディスプレイを制御するための例示的システム(例えば、ドライバ回路)を示す。図4では、ディスプレイ200は、プロセッサ430とメモリ420とを有するコントローラ440により制御される。他の制御機構及び/又はデバイスは、本開示の原理から逸脱することなくコントローラ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、ソフトウェア又はハードウェアとソフトウェアとの組合せを規定していてもよい。例えば、コントローラ440は、命令によりプログラムされたプロセッサを規定していてもよい(例えば、ファームウェア)。プロセッサ430は、実プロセッサ又は仮想プロセッサであってもよい。同様に、メモリ420は、実メモリ(すなわちハードウェア)又は仮想メモリ(すなわちソフトウェア)であってもよい。
メモリ420は、ディスプレイ200を駆動するためにプロセッサ430により実行される命令を記憶していてもよい。命令は、ディスプレイ200を操作するように構成されていてもよい。一実施形態では、命令は、電源450を通して、ディスプレイ200に関連する電極をバイアスすることを含んでいてもよい。バイアス時、電極は、フロント透明シートの内向き表面で複数の突起の表面に近接する領域に向けて又はそれから離れるように電気泳動粒子の移動を引き起こすことにより、フロント透明シートの内向き表面で受け取った光を吸収又は反射してもよい。電極を適切にバイアスすることにより、電気泳動移動性粒子(例えば、図2の粒子232)を制御してもよい。高屈折率突起と低屈折率媒体との界面で入射光を吸収すると、ダーク状態又は着色状態が生成される。電極を適切にバイアスすることにより、入射光を反射又は吸収するために高屈折率突起と低屈折率媒体との界面から離れるように電気泳動移動性粒子(例えば、図2の粒子232)を移動させてもよい。入射光を反射すると、ブライト状態が生成される。
図5は、全内部反射型画像ディスプレイにおいて、本開示の実施形態を実行するためのフローチャートである。図5のフローチャートは、画像ドライバ内のアルゴリズムとしてソフトウェアによって実行されてもよい。画像ドライバは、図4に関連して説明されたプロセッサ回路と通信するメモリ回路を有している。フローチャートのステップは、例えば一又は複数の仮想プロセッサによってソフトウェアでだけで実行されてもよい。
図5のフローチャートは高レベルのアルゴリズムを記述している。例示のアルゴリズムのコーディング及びその詳細は当業者の常識の範囲である。図5のプロセスは、ステップ502に示されるように表示される画像の次にくる(又は後続の)フレームの一又は複数の属性を特定することから始まる。属性は、少数であるが、輝度、色、ダイナミック及びフレームレートといったフレーム属性を含んでいる。属性は、さらに、ディスプレイ周りの環境条件のような外的属性を含んでいる。例えば、ディスプレイは、環境光を検出する一又は複数のセンサを有する(又は、通信する)ことで、それに従ってピクセル輝度を調整してもよい。属性は、さらに、輝度又はディスプレイ色合いといったユーザ定義の属性を有していてもよい。
ステップ504では、画像ドライバは、一又は複数の繰り返しセルからサブピクセルを動的に選択することで論理的ピクセルを選択する。サブピクセルは、論理的に選択されることで、望ましい光学的ディスプレイ条件を提供する。この目的のために、ドライバは、隣接して配置されているサブピクセルのグループ(すなわち、同じ行又は同じ列に属するサブピクセル)を選択する。または、ドライバは、隣接することなく配置されされているサブピクセルのグループ(すなわち、異なる行及び/又は列に属するサブピクセル)を選択する。上述したように、サブピクセルは、最適な色、輝度及び飽和条件を提供するように選択されてもよい。サブピクセルが特定されると、アレイのサブピクセルは、グループ化されることでピクセルの多様性を形成する。
ステップ506では、全内部反射型画像ディスプレイは、ディスプレイフレームに合わせられる。つまり、トップ及びボトム電極(例えば、図2Aを参照すること)は、バイアスを印加されることで、媒体230内の電気泳動性粒子を移動させる。電気泳動性粒子の動きと動的に選択されたサブピクセルとによって、次に来るフレームを表示することが助けられる。
ステップ508では、後続のフレームが表示されるものであるかが問われる。回答がYESであれば、図5のプロセスは、後続のフレームのために繰り返される。この方式によって、後続の繰り返しユニットは、サブピクセルの異なるグループを有することで、後続のフレームを収容してもよい。後続の繰り返しユニットは、先の繰り返しユニットと共に、一又は複数のサブピクセルを共有していなくてもよく、共有していてもよい。選択されたサブピクセルは、アレイの隣接している部分のサブピクセル及び/又は同様の寸法ではないサブピクセルであってもよい。異なるサブピクセルを動的に選択することで、ディスプレイエネルギー及び製造コストを節約しつつ、最適な画像を表示できる。
回答がNOであれば、フローチャートステップ510に進みアルゴリズムは終了する。図5のフローチャートは、各フレームのために又はフレームのグループのために繰り返されてもよい。例示的な実施例では、図5のプロセスは、毎秒30回繰り返されることで、第2画像ディスプレイあたり30フレームを収容する。繰り返しユニットをより早くしたり遅くしたりすることは、開示された原理から離れることなく可能である。
本明細書に記載の例示的ディスプレイの実施形態では、それらは、モノのインターネット(IoT)デバイスに使用されてもよい。IoTデバイスは、1つ以上のIoTハブ又はクライアントデバイスとのローカル無線又は有線通信リンクを確立するためにローカル無線又は有線通信インターフェースを含んでいてもよい。IoTデバイスは、ローカル無線又は有線通信リンクを用いたインターネットを介するIoTサービスとの安全な通信チャネルをさらに含んでいてもよい。本明細書に記載のディスプレイデバイスの1つ以上を含むIoTデバイスは、センサをさらに含んでいてもよい。センサは、温度、湿度、光、音、運動、振動、近接、ガス又は熱のセンサの1つ以上を含んでいてもよい。本明細書に記載のディスプレイデバイスの1つ以上を含むIoTデバイスは、冷蔵庫、冷凍庫、テレビ(TV)、クローズキャプションTV(CCTV)、ステレオシステム、暖房、換気、空調(HVAC)システム、真空ロボット、空気清浄器、照明システム、洗濯機、乾燥機、オーブン、火災報知機、ホームセキュリティシステム、プール機材、除湿器又は食器洗浄機などの家庭用機器にインターフェースされていてもよい。本明細書に記載のディスプレイデバイスの1つ以上を含むIoTデバイスは、心臓モニタリング、糖尿病モニタリング、温度モニタリング、バイオチップトランスポンダー又はペドメーターなどの健康モニタリングシステムにインターフェースされていてもよい。本明細書に記載のディスプレイデバイスの1つ以上を含むIoTデバイスは、自動車、オートバイ、自転車、スクータ、海上船舶、バス又は航空機などに見られる輸送モニタリングシステムにインターフェースされていてもよい。IoTデバイスはタッチスクリーンを有していてもよい。IoTデバイスは、さらに音声認識システムを有していてもよい。
本明細書に記載の例示的ディスプレイの実施形態では、それらは、IoT及び非IoT用途、例えば、限定されるものではないが、電子ブックリーダ、ポータブルコンピュータ、タブレットコンピュータ、セルラー電話、スマートカード、標識、時計、ウェアラブル、軍用ディスプレイ用途、自動車用ディスプレイ、自動車用ナンバープレート、棚ラベル、フラッシュドライブ及びディスプレイを含む屋外掲示板又は屋外標識に使用されてもよい。自動車用ディスプレイは、ダッシュボード、走行距離計、速度計、燃料計、背面バックアップカメラを含んでいてもよい。ディスプレイは、バッテリー、太陽電池、風、発電機、コンセント、AC電力、DC電力又は他の手段の1つ以上により電力供給されてもよい。
限定されるものではないが、以下の例示的実施形態は、特定の本開示の実施形態に係るさまざまな実装形態をさらに例示するために提供される。
実施例1は、全内部反射型(TIR)ディスプレイを対象にしている。
全内部反射型ディスプレイは、
第1面及び第2面を有する透明フロントシートと、
透明フロントシートの第1面にわたって形成された複数の凸状突起と、
透明フロントシートの第2面にわたって配置された複数のカラーフィルタサブピクセルであって、各カラーフィルタは繰り返しセルの一部を形成している、複数のカラーフィルタサブピクセルと、
凸状突起にわたって形成された一又は複数のフロント電極と、
フロント電極との間にギャップを形成するように配置された一又は複数のリア電極と、
ギャップ内に配置された複数の電気泳動性粒子と、
サブピクセルのアレイから複数のサブピクセルを動的に選択することで一又は複数の論的ピクセルを形成するように構成されている画像ドライバと、
を備えている。
実施例2は、実施例1の全内部反射型画像ディスプレイを対象にしており、動的に選択された少なくとも2つのサブピクセルは、同じ列又は同じ行において互いに隣接していない。
実施例3は、実施例1の全内部反射型画像ディスプレイを対象にしており、論理的ピクセルの動的に選択されたサブピクセルは、同じ列又は同じ行において互いに隣接している。
実施例4は、実施例1の全内部反射型画像ディスプレイを対象にしており、繰り返しセル内のサブピクセルは、フレーム属性、環境条件又はユーザ選択の属性の少なくとも一つに応じて、選択される。
実施例5は、実施例1の全内部反射型画像ディスプレイを対象にしており、繰り返しセル内のサブピクセルの少なくとも2つは異なる寸法を有している。
実施例6は、実施例1の全内部反射型画像ディスプレイを対象にしており、2つの隣接するサブピクセル間に配置されたマスクをさらに備えている。
実施例7は、実施例1の全内部反射型画像ディスプレイを対象にしており、画像ドライバ下記の動作を実行するように構成されている。第1に、一又は複数の繰り返しセルから第1複数のサブピクセルを動的に選択することで、画像の第1フレームの第1論理的ピクセルを形成する。第2に、一又は複数の繰り返しセルから第2複数のサブピクセルを選択することで、画像の第2フレームを表示するための第2論理的ピクセルを形成する。
実施例8は、実施例7の全内部反射型画像ディスプレイを対象にしており、第1論理的ピクセル及び第2論理的ピクセルは、少なくとも一つのサブピクセルを共有している。
実施例9は、実施例1の全内部反射型画像ディスプレイを対象にしており、第1論理的ピクセル及び第2論理的ピクセルは、サブピクセルを共有していない。
実施例10は、実施例1の全内部反射型画像ディスプレイを対象にしており、ディスプレイはサブピクセル・レンダリングを用いて駆動される。
実施例11は、全内部反射型(TIR)ディスプレイを対象にしており、
全内部反射型(TIR)ディスプレイは、
サブピクセルアレイであって、アレイ内の各サブピクセルは、さらに、一又は複数の凸状突起にわたって配置されたトップ電極と、トップ電極からギャップを形成するように離れているボトム電極と、ギャップ内に配置された複数の電気泳動性粒子と、カラーフィルタとを有するサブピクセルアレイと、
処理回路と、
処理回路と通信するメモリ回路であって、処理回路にサブピクセルアレイから複数のサブピクセルを動的に選択させること論理的ピクセルを形成する命令をさらに備えている、メモリ回路と、を備えている。
論理的ピクセルのサブピクセルは、複数のサブピクセルの隣接するグループから選択される。
実施例12は実施例11の全内部反射型画像ディスプレイを対象にしており、メモリ回路は、処理回路に一又は複数のサブピクセルを動的に選択させることで、環境条件の関数として論理的ピクセルを形成する命令を有している。
実施例13は実施例11の全内部反射型画像ディスプレイを対象にしており、メモリ回路は、さらに、処理回路に一又は複数のサブピクセルを動的に選択させることで、次に来るフレーム属性の関数として論理的ピクセルを形成する命令を有している。
実施例14は実施例11の全内部反射型画像ディスプレイを対象にしており、メモリ回路は、さらに、処理回路に一又は複数のサブピクセルを動的に選択させることで、次に来るフレーム属性の関数として論理的ピクセルを形成する命令を有している。
実施例15は、実施例11の全内部反射型画像ディスプレイを対象にしており、メモリ回路は、さらに、処理回路にサブピクセルのアレイから第1複数のサブピクセルを選択させることで画像のフレームの第1論理的ピクセルを形成し、第2複数のサブピクセルを選択させることで画像の第2フレームを表示するための第2論理的ピクセルを形成する命令を有している。
実施例16は、実施例11の全内部反射型画像ディスプレイを対象にしており、論理的ピクセル内のサブピクセルは、実質的に同じ寸法を有している。
実施例17は、実施例11の全内部反射型画像ディスプレイを対象にしており、論理的ピクセル内の少なくとも2つのサブピクセルは、異なる寸法を有している。
実施例18は、実施例11の全内部反射型画像ディスプレイを対象にしており、2つの隣接するサブピクセルの間に配置されたマスクをさらに備えている。
実施例19は実施例11の全内部反射型画像ディスプレイを対象にしており、ディスプレイはサブピクセル・レンダリングを用いて駆動される。
実施例20は、少なくとも一つの非一時的な機械可読媒体を対象にしている。媒体は、全内部反射型(TIR)ディスプレイにおいて複数のフレームを有する画像表示するための命令を含んでいる。
命令は、
表示される第1フレームのための一又は複数のディスプレイ属性を特定すること、
サブピクセルアレイから第1複数のサブピクセルを動的に選択することで、第1論理的ピクセルを形成すること、
複数の電気泳動性粒子を第1電極から第2電極に駆動することで、第1フレームの論理的ピクセルを表示すること、を含んでいる。
第1複数のサブピクセルの第1論理的ピクセルは、複数のサブピクセルの隣接グループから選択される。
実施例21は実施例20の媒体を対象にしており、
表示されることになる第2フレームのための一又は複数のディスプレイ属性を特定すること、
サブピクセルアレイから第2複数のサブピクセルを選択することで、第2論理的ピクセルを形成すること、
第1及び第2電極の間にある複数の電気泳動性粒子を駆動することで、第1フレームの第2論理的ピクセルを表示すること、
をさらに備えている。
実施例22は実施例21の媒体を対象にしており、第1論理的ピクセル及び第2論理的ピクセルは、少なくとも一つのサブピクセルを共有している。
実施例23は実施例21の媒体を対象にしており、第1論理的ピクセル及び第2論理的ピクセルは、異なるサブピクセルを有している。
実施例24は実施例20の媒体を対象にしており、第1論理的ピクセルは、サブピクセルアレイにわたって実質的に複製されることで、第1フレームのピクセルを表示する。
実施例25は実施例20の媒体を対象にしており、第1論理的ピクセル内のサブピクセルは、実質的に同じ寸法を有している。
実施例26は実施例20の媒体を対象にしており、第1論理的ピクセル内のサブピクセルの少なくとも2つは、異なる寸法を有している。
本発明の範囲から逸脱することなく、以上に記載の本発明の好ましい実施形態に対する多くの変更形態及び修正形態がなされてもよいことは、画像ディスプレイの技術分野の当業者に明らかであろう。したがって、以上の説明は、例示的なものであり、限定的なものではないと解釈されるべきである。

Claims (25)

  1. 全内部反射型(TIR)ディスプレイであって、
    第1面及び第2面を有する透明フロントシートと、
    前記透明フロントシートの前記第1面にわたって形成された複数の凸状突起と、
    前記透明フロントシートの前記第2面にわたって配置された複数のカラーフィルタサブピクセルであって、各カラーフィルタは繰り返しセルの一部を形成している、複数のカラーフィルタサブピクセルと、
    前記凸状突起にわたって形成された一又は複数のフロント電極と、
    前記フロント電極との間にギャップを形成するように配置された一又は複数のリア電極と、
    前記ギャップ内に配置された複数の電気泳動性粒子と、
    サブピクセルのアレイから複数のサブピクセルを動的に選択することで一又は複数の論理的ピクセルを形成するように構成されている画像ドライバと、
    を備え、
    前記画像ドライバは、フレーム属性、環境条件又はユーザ選択属性の少なくとも一つに応じて、繰り返しセル内の前記サブピクセルを選択する、
    全内部反射型画像ディスプレイ。
  2. 前記動的に選択されたサブピクセルの少なくとも2つは、同じ列又は同じ行において互いに隣接していない、請求項1に記載の全内部反射型画像ディスプレイ。
  3. 論理的ピクセルの前記動的に選択されたサブピクセルは、同じ列又は同じ行において互いに隣接している、請求項1に記載の全内部反射型画像ディスプレイ。
  4. 繰り返しセル内の前記サブピクセルの少なくとも2つは、異なる寸法を有している、請求項1に記載の全内部反射型画像ディスプレイ。
  5. 2つの隣接するサブピクセルの間に配置されたマスクをさらに備えている、請求項1に記載の全内部反射型画像ディスプレイ。
  6. 前記画像ドライバは、一又は複数の繰り返しセルから第1複数のサブピクセルを動的に選択することで画像の第1フレームの第1論理的ピクセルを形成し、一又は複数の繰り返しセルから第2複数のサブピクセルを選択することで前記画像の第2フレームを表示するための第2論理的ピクセルを形成するように構成されている、請求項1に記載の全内部反射型画像ディスプレイ。
  7. 第1論理的ピクセル及び第2論理的ピクセルは、少なくとも一つのサブピクセルを共有している、請求項に記載の全内部反射型画像ディスプレイ。
  8. 第1論理的ピクセル及び第2論理的ピクセルは、サブピクセルを共有していない、請求項に記載の全内部反射型画像ディスプレイ。
  9. 前記ディスプレイはサブピクセル・レンダリングを用いて駆動される、請求項1に記載の全内部反射型画像ディスプレイ。
  10. 全内部反射型(TIR)ディスプレイであって、
    サブピクセルアレイであって、前記アレイ内の各サブピクセルは、一又は複数の凸状突起にわたって配置されたトップ電極と、前記トップ電極からギャップを形成するように離れているボトム電極と、前記ギャップ内に配置された複数の電気泳動性粒子と、カラーフィルタとを有するサブピクセルアレイと、
    処理回路と、
    前記処理回路と通信するメモリ回路であって、前記処理回路に前記サブピクセルアレイから複数のサブピクセルを動的に選択させることで論理的ピクセルを形成する命令をさらに備えている、メモリ回路と、を備え、
    前記論理的ピクセルの前記サブピクセルは、複数のサブピクセルの隣接するグループから選択され、
    前記サブピクセルは、フレーム属性、環境条件又はユーザ選択属性の少なくとも一つに応じて選択される、
    全内部反射型画像ディスプレイ。
  11. 前記メモリ回路は、前記処理回路に一又は複数のサブピクセルを動的に選択させることで、環境条件の関数として論理的ピクセルを形成する命令を有している、請求項10に記載の全内部反射型画像ディスプレイ。
  12. 前記メモリ回路は、さらに、前記処理回路に一又は複数のサブピクセルを動的に選択させることで、次に来るフレーム属性の関数として論理的ピクセルを形成する命令を有している、請求項10に記載の全内部反射型画像ディスプレイ。
  13. 前記メモリ回路は、さらに、前記処理回路に一又は複数のサブピクセルを動的に選択させることで、次に来るフレーム属性の関数として論理的ピクセルを形成する命令を有している、請求項10に記載の全内部反射型画像ディスプレイ。
  14. 前記メモリ回路は、さらに、前記処理回路にサブピクセルの前記アレイから第1複数のサブピクセルを選択させることで画像のフレームの第1論理的ピクセルを形成し、第2複数のサブピクセルを選択させることで前記画像の第2フレームを表示するための第2論理的ピクセルを形成する命令を有している、請求項10に記載の全内部反射型画像ディスプレイ。
  15. 前記論理的ピクセル内の前記サブピクセルは、実質的に前記同じ寸法を有している、請求項10に記載の全内部反射型画像ディスプレイ。
  16. 前記論理的ピクセル内の前記サブピクセルの少なくとも2つは、異なる寸法を有している、請求項10に記載の全内部反射型画像ディスプレイ。
  17. 2つの隣接するサブピクセル間に配置されたマスクをさらに備えている、請求項10に記載の全内部反射型画像ディスプレイ。
  18. 前記ディスプレイはサブピクセル・レンダリングを用いて駆動される、請求項10に記載の全内部反射型画像ディスプレイ。
  19. 少なくとも一つの非一時機械可読媒体であって、全内部反射型(TIR)ディスプレイにおける複数のフレームを有する画像を表示する命令を含んでおり、
    前記命令は、表示される第1フレームのための一又は複数のディスプレイ属性を特定すること、
    サブピクセルアレイから第1複数のサブピクセルを動的に選択することで第1論理的ピクセルを形成すること、及び
    複数の電気泳動性粒子を第1電極から第2電極に駆動することで、前記第1フレームの論理的ピクセルを表示すること、を含んでおり、
    前記第1論理的ピクセルの前記第1複数のサブピクセルは、複数のサブピクセルの隣接のグループから選択され、
    前記サブピクセルは、フレーム属性、環境条件又はユーザ選択属性の少なくとも一つに応じて選択される、
    媒体。
  20. 表示されることになる第2フレームのための一又は複数のディスプレイ属性を特定すること、
    前記サブピクセルアレイから第2複数のサブピクセルを選択することで、第2論理的ピクセルを形成すること、
    前記第1電極及び前記第2電極の間にある前記複数の電気泳動性粒子を駆動することで、前記第1フレームの前記第2論理的ピクセルを表示すること、
    をさらに備えている、請求項19に記載の媒体。
  21. 前記第1論理的ピクセル及び前記第2論理的ピクセルは、少なくとも一つのサブピクセルを共有している、請求項20に記載の媒体。
  22. 前記第1論理的ピクセル及び前記第2論理的ピクセルは、異なるサブピクセルを有している、請求項20に記載の媒体。
  23. 前記第1論理的ピクセルは、前記サブピクセルアレイにわたって実質的に複製されることで、前記第1フレームのピクセルを表示する、請求項19に記載の媒体。
  24. 前記第1論理的ピクセル内の前記サブピクセルは、実質的に同じ寸法を有している、請求項19に記載の媒体。
  25. 前記第1論理的ピクセル内の前記サブピクセルの少なくとも2つは、異なる寸法を有している、請求項19に記載の媒体。
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