特許 6522101 フロント照明型半再帰反射ディスプレイのための方法及び装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6522101

(24)【登録日】2019年5月10日

(45)【発行日】2019年5月29日

(54)【発明の名称】フロント照明型半再帰反射ディスプレイのための方法及び装置

(51)【国際特許分類】

   G02F 1/167 20190101AFI20190520BHJP

   G02B 5/12 20060101ALI20190520BHJP

【ＦＩ】

   G02F1/167

   G02B5/12

【請求項の数】16

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2017-254095(P2017-254095)

(22)【出願日】2017年12月28日

(62)【分割の表示】特願2016-545266(P2016-545266)の分割

【原出願日】2014年9月29日

(65)【公開番号】特開2018-87989(P2018-87989A)

(43)【公開日】2018年6月7日

【審査請求日】2017年12月28日

(31)【優先権主張番号】61/884,854

(32)【優先日】2013年9月30日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】516091477

【氏名又は名称】クリアインク ディスプレイズ，インコーポレイテッド

【氏名又は名称原語表記】ＣＬＥＡＲＩＮＫ ＤＩＳＰＬＡＹＳ，ＩＮＣ．

(74)【代理人】

【識別番号】100169904

【弁理士】

【氏名又は名称】村井 康司

(74)【代理人】

【識別番号】100175617

【弁理士】

【氏名又は名称】三崎 正輝

(72)【発明者】

【氏名】ローン エー．ホワイトヘッド

【審査官】 横井 亜矢子

(56)【参考文献】

【文献】 特表２００５−５１９３２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−０７３１２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−０３３３３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−２６８０９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１３／０１１４１２５（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０２Ｆ １／１５−１／１９

Ｇ０２Ｂ ５／００−５／１３６

Ｇ０９Ｆ ９／３０−９／４６

Ｇ０９Ｇ ３／００−３／０８，３／１２，３／１６

Ｇ０９Ｇ ３／１９−３／２６，３／３４，３／３８

Ｆ２１Ｓ ２／００

Ｆ２１Ｖ ８／００

Ｊａｐｉｏ−ＧＰＧ／ＦＸ

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

実質的に平坦な第１面と１つ又は複数の凸型突出部を有する第２面とを有し、入射光を前記第１面に対して実質的に垂直に反射する半再帰反射フロントシートと、
光源と、
前記光源からの到来光を受け、前記光源からの前記到来光を前記半再帰反射フロントシートの前記第１面に向かって、前記到来光の方向と実質的に垂直な方向にリダイレクトする光ガイドと、
を備え、
前記入射光は、前記半再帰反射フロントシートを通して実質的に非ランバート方式で反射される、
フロント照明型反射ディスプレイ装置。

【請求項2】

フロント照明源の非ランバート出力を実質的に保持するフロント照明型反射ディスプレイ装置であって、
実質的に平坦な第１面と前記第１面から離れる方向に延びる１つ又は複数の凸型突出部を有する第２面とを有し、前記第１面で入射光を受ける半再帰反射フロントシートと、
外部の光源からの光を受け、前記外部の光源からの光を、前記半再帰反射フロントシートに向かって、前記外部の光源からの光の方向と実質的に垂直な方向に導く光ガイドと、を備え、
前記第１面から離れる方向に延びる前記１つ又は複数の凸型突出部は、前記光ガイドにより前記光源からの光の方向に対して実質的に垂直な方向に導かれた前記光を、前記半再帰反射フロントシートを通して、前記半再帰反射フロントシートの前記第１面と実質的に垂直に反射する、
フロント照明型反射ディスプレイ装置。

【請求項3】

前記光源は、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）白熱ランプを有する、
請求項１又は２に記載のディスプレイ装置。

【請求項4】

前記半再帰反射フロントシート上に配設される透明なフロント電極をさらに備える、
請求項１又は２に記載のディスプレイ装置。

【請求項5】

リア電極をさらに備える、
請求項４に記載のディスプレイ装置。

【請求項6】

前記フロント電極及び前記リア電極と連絡状態にある電圧源をさらに備える、
請求項５に記載のディスプレイ装置。

【請求項7】

前記光ガイドは１つ以上の光抽出器要素を有する、
請求項１又は２に記載のディスプレイ装置。

【請求項8】

前記１つ以上の光抽出器要素はポリマー材に埋め込まれたエアポケットを有する、
請求項７に記載のディスプレイ装置。

【請求項9】

電気泳動粒子を封じ込める１つ又は複数の横断壁をさらに有する、
請求項１又は２に記載のディスプレイ装置。

【請求項10】

半再帰反射ディスプレイ装置にイメージを表示する方法であって、
光ガイドに到来光を照射するステップと、
前記到来光を、前記光ガイドを通して、実質的に平坦な第１面と複数の凸型突出部を有する第２面とを有する半再帰反射シートに導くステップと、
前記到来光を前記半再帰反射シート及び前記光ガイドを通して反射させる、及び、前記到来光を前記半再帰反射シートの前記複数の凸型突出部の近位の光吸収部で電気泳動粒子により吸収させる、の少なくとも一方の態様で、前記半再帰反射シートを通して前記到来光を変化させるステップと、
を有する、方法。

【請求項11】

前記到来光は、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）白熱ランプから前記光ガイドに照射される、
請求項１０に記載の方法。

【請求項12】

前記半再帰反射シートは、前記到来光が実質的に非ランバート反射するように前記到来光を変化させる、
請求項１０に記載の方法。

【請求項13】

前記光ガイドは１つ以上の光抽出器要素を有し、前記１つ以上の光抽出器要素は前記到来光を非ランバートの狭い角度内において、前記半再帰反射シートの前記第１面に導く、
請求項１０に記載の方法。

【請求項14】

前記光吸収部は、低屈折率の媒質内に懸濁した１つ以上の前記電気泳動粒子を有する、
請求項１０に記載の方法。

【請求項15】

前記低屈折率の媒質内を前記１つ以上の電気泳動粒子を電気泳動させ、前記複数の凸型突出部の近位の前記光吸収部に移動させるステップ、をさらに備える、
請求項１４に記載の方法。

【請求項16】

前記電気泳動粒子は、複数の横断壁により封じ込められている、
請求項１４に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本出願は、２０１３年９月３０日付けで出願された米国仮特許出願第６１／８８４，８５４号明細書の出願日の優先権を主張するものであり、この特許文献は、そのすべてが本明細書に組み込まれる。

【0002】

本開示は、フロント照明型半再帰反射ディスプレイ及びその製造方法に関する。一実施形態において、本開示は、透明であると共に選択的な放出性を有する光指向性を有するフロント照明型ディスプレイに関する。

【背景技術】

【0003】

従来のフロント照明型マイクロカプセル電気泳動ディスプレイは、特性的に、白色状態において所謂ランバート方式で光を反射している。フロントライトに由来する光は、白色状態において、等しい輝度により、すべての方向において等しく放射される。従って、反射光の大部分が、観察者にまで戻るようには反射されず、この結果、ディスプレイの知覚される明るさが制限される。これは、光の約５０％が観察者から離れるように反射される画面発散度に対する知覚輝度の約２倍も非効率的である。

【0004】

放出光が、主にフロントライトのプレーンに対して垂直の方向を中心としてセンタリングされた約３０°の半角錐体（ｈａｌｆ−ａｎｇｌｅ ｃｏｎｅ）に閉じ込められている従来のリア照明型のＬＣＤディスプレイの場合とは光出力が異なる。リア照明型のＬＣＤディスプレイは、通常の観察角度において、画面発散度に対する知覚輝度の比率をほぼ倍増させる。この結果、電池寿命がほぼ倍増する。即ち、画面発散度に対する知覚輝度の比率が、ランバート光の場合の１／ｐという値から、ほぼ２／ｐにまで増大する。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

従って、反射ディスプレイが一般人によって更に広範に採用されるためには、相対的に明るいディスプレイをもたらす発散度に対する知覚輝度の大きい比率を有する改善されたフロント照明型反射ディスプレイに対するニーズが存在している。

【課題を解決するための手段】

【0006】

同一の要素が同様に付番されている以下の例示用の且つ非限定的な図面を参照し、本開示のこれらの及びその他の実施形態について説明する。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1A】白色状態におけるランバート反射を示す従来のマイクロカプセル電気泳動型ディスプレイを概略的に示す。

【図1B】白色状態において半再帰反射方式で実質的に観察者まで反射されて戻ってくる光を有する従来の減衰可能ＴＩＲディスプレイを概略的に示す。

【図2】本開示の一実施形態による減衰可能ＴＩＲ半再帰反射ディスプレイを示す。

【図3】半再帰反射ＴＩＲディスプレイの指向性を有するフロントライトシステムの光ガイド内の抽出器要素から反射される光の拡大図である。

【図4】本開示の別の実施形態による例示用のディスプレイを示す。

【図5】穿孔シートを有する本開示の例示用の一実施形態を示す。

【図6】穿孔シート及び導電性鏡面反射層を有する本開示の例示用の一実施形態を示す。

【図7】反射層を有する穿孔シートを有する本開示の例示用の一実施形態を示す。

【発明を実施するための形態】

【0008】

図１Ａは、白色状態におけるランバート反射を示す従来のマイクロカプセル電気泳動型ディスプレイを概略的に示している。具体的には、図１Ａは、光吸収黒色粒子１５及び光反射粒子１４を収容するマイクロカプセルの層１２を有するディスプレイ１０を示している。ディスプレイ１０は、光反射粒子１４が観察者１６に向かってディスプレイ１０の外向き表面において配置される白色状態又は反射状態において示されている。従来の光反射粒子は、二酸化チタン（ＴｉＯ_２）を含む。

【0009】

点線の光線１８によって描かれた入射光ビームが示されており、この場合には、ビームは、ディスプレイ１０の外向き表面に対してほぼ垂直である。光は、複数の光反射光線２０によって描かれているように、ランバート方式ですべての方向において反射されている。図１Ａに示されているように、光の相当な量が、観察者１６にまで戻るようには反射されていない。

【0010】

図１Ｂは、従来の減衰可能ＴＩＲディスプレイを概略的に示しており、光は、白色状態において半再帰反射方式で実質的に観察者にまで戻るように反射されている。具体的には、図１Ｂは、半球ビードを有するフロントシート５２を有する減衰可能な全内部反射（Ｔｏｔａｌ Ｉｎｔｅｒｎａｌ Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ：ＴＩＲ）ディスプレイ５０を示している。このようなディスプレイは、例えば、米国特許第６，８８５，４９６Ｂ２号明細書において開示されている。ディスプレイ５２は、光を観察者５４にまで戻るように半再帰反射方式で反射した際に、明るい状態にある。フロント表面５２にほぼ垂直である方向において点線の光線５６によって描かれている入射光ビームが、観察者５４にまで戻るように反射される。反射光線５８によって描かれているように、光が半再帰反射方式で（又は、半鏡面反射方式で）反射された際には、光の大部分が、観察者５４にまで戻るように反射される。この結果、ディスプレイは、相対的に高度な知覚輝度を有し、且つ、観察者にとって相対的に明るく見えうる。

【0011】

一実施形態において、本開示は、（ａ）主に透明であると共に、ディスプレイの外向きシートの表面との関係において垂直方向に指向性を有するように光を選択的に放出するフロントライトと、（ｂ）発散度に対する輝度の比率を極大化させるべく、光出力の非ランバート特性を実質的に保持するように半鏡面又は半再帰反射を含む相対的に小さい拡散特性を有する反射電子ペーパー表面とを有するディスプレイに関する。一実施形態において、図３は、光源及び光ガイドが機能する方法を概略的に示しており、この場合に、光源は、ディスプレイの外向きのシートの表面に対して平行な方向において、且つ、光ガイド内に光を注入しており、次いで、光ガイドが、この光をディスプレイの外向きのシートの表面に対して垂直方向においてリダイレクトしている。

【0012】

特定の実施形態において、本開示は、フロントライトと反射電子ペーパー表面の組合せから形成されたディスプレイに関する。例示用の一実施形態において、フロントライトは、光をディスプレイの外向きの表面との関係における狭い角度内において垂直方向に指向性を有するように放出するように構成されている。

【0013】

従来、鏡面反射は、単一の到来方向からの光（即ち、光線）が単一の送出方向に反射される表面からの光の鏡のような反射として定義されている。この挙動は、反射の法則によって表されており、この法則は、到来光（入射光線）の方向と反射された送出光（反射光線）の方向とが表面の法線との関係において同一の角度をなすと述べている。即ち、入射の角度は、反射の角度と等しく、且つ、入射の方向、法線の方向、並びに反射の方向が同一平面上に位置している。本開示の一実施形態において、電子ペーパー表面は、半鏡面又は半再帰反射性を有しており、この場合に、反射は、高輝度を維持するが、観察者にとって相対的に白色の又はソフトな外観を有する。

【0014】

相対的に小さい拡散性を有する（即ち、相対的に大きい鏡面反射性を有する）フロント照明された透明表面の組合せは、光を反射すると共に、相対的に明るいディスプレイをもたらすフロント光源の非ランバート出力を保持するディスプレイを提供する。

【0015】

図２は、本開示の一実施形態による減衰可能ＴＩＲ半再帰反射ディスプレイを示している。図２のディスプレイ１００は、指向性を有するフロントライトシステムを装備している。ディスプレイ１００は、複数の部分的に埋め込まれた高屈折率透明凸型突出部を有する半再帰反射フロントシート１０２を含む。凸形突出部は、用途に応じて、様々な設計及び形状を有してもよい。図２において、凸形突出部は、内向きに延在する半球ビード１０４の形状を有している。図２のディスプレイは、半球ビード１０４の内向き表面上における透明なフロント電極１０６と、リア電極１１０を装備したリア支持部１０８とを更に有する。リア電極１１０は、薄膜トランジスタ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：ＴＦＴ）アレイ又はパターン化電極アレイを有してもよい。

【0016】

又、ディスプレイ１００は、フロント電極１０６をリア電極１１０に接続する電圧源１１２を有するように示されている。フロント電極１０６とリア電極１１０とによって形成された空洞内には、不活性な低屈折率の媒質１１４が収容されている。媒質１１４は、懸濁した電気泳動によって移動可能な粒子１１６を収容してもよい。

【0017】

ディスプレイ１００は、光源１１８と、光ガイド１２０と、光抽出器要素１２２のアレイとを装備した指向性を有するフロントライトシステムを更に含んでもよい。一実施形態において、フロント光源は、限定を伴うことなしに、発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ：ＬＥＤ）、冷陰極蛍光ランプ（Ｃｏｌｄ Ｃａｔｈｏｄｅ Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ Ｌａｍｐ：ＣＣＦＬ）、又は表面実装技術（Ｓｕｒｆａｃｅ Ｍｏｕｎｔ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ：ＳＭＴ）白熱ランプを有してもよい。

【0018】

光ガイドは、光をシート１０２のフロント表面全体にまで導き、光抽出器要素は、光を半再帰反射シート１０２の外向きの表面に向かって垂直方向において導く。図２に示されている抽出器要素１２２を有する光ガイドは、概念的な図面であることに留意されたい。従来の光ガイドシステムにおいて、抽出器要素は、限定を伴うことなしに、埋め込まれた反射要素又はエアポケットであってもよく、この場合に、反射は、光ガイドのポリマー材料とエアポケットとの間の境界面における屈折率値の不整合によって生成される。更には、光の均一な抽出を生成するように、抽出器要素のサイズ及び場所が変化してもよい。光ガイドシステムを有する本明細書におけるすべての図面において、図示の光ガイドシステムは、概念的な目的のための例示に過ぎない。

【0019】

点線１２６の左側において、ディスプレイ１００は、白色状態又は半再帰反射状態におけるディスプレイの一部分（又は、１つのピクセル）を示している。この状態において、粒子１１６は、ＴＩＲがシート１０２において発生しうるように、印加電圧の影響下においてリア電極１１０まで移動している。ＴＩＲの効果は、シート１０２に対して垂直方向においてフロント光源によって放出される指向性を有する光線１２８及び１３２によって示されている。これらの光線は、３０°の半角錐体を中心としてセンタリングされた状態において、それぞれ光線１３０及び１３４によって示されているように、ランバート方式の代わりに、半再帰反射方式で観察者１２４に向かって戻るように全内部反射されている。

【0020】

点線１２６の右側は、減衰したＴＩＲの暗い状態におけるディスプレイ１００の一部分（又は、ピクセル）を示している。この状態において、電気泳動によって移動可能な粒子１１６は、ＴＩＲが減衰するように、図２の左側における印加電圧との比較において反対極性を有する印加電圧の影響下において、透明なフロント電極１０６の表面の近傍に移動している。これは、例えば、光吸収性を有する粒子１１６によって吸収される指向性を有するように放出された光線１３６及び１３８によって示されている。

【0021】

図３は、図２のディスプレイ１００の光ガイド１２０内の抽出器要素１２２の拡大図である。具体的には、図３は、光源１１８と、光ガイド１２０と、抽出器要素１２２とを示している。抽出器要素は、制御可能な方法で前記ガイドから光を抽出するための光ガイド内の構造である。光ガイドから光を抽出するための多くの方法が存在している。図３における描画は、概念を示すものに過ぎない。

【0022】

又、図３は、半再帰反射表面に対して垂直の方向において個々の複数の反射された光線１５２内に反射及びリダイレクトされる光源１１８からの複数の光線１５０をも示している。光線は、半再帰反射シートに向かって非ランバートの狭い角度範囲内において垂直方向において放出及びリダイレクトされる。

【0023】

図４は、本開示の別の実施形態による例示用のディスプレイを示している。

【0024】

具体的には、図４は、指向性を有するフロントライトと、横断壁とを装備した減衰可能ＴＩＲディスプレイの一部分を示している。図４のディスプレイ２００は、半球ビード２０４の形状において複数の凸形突出部を有する観察者２１８に対向する半再帰反射外側シート２０２と、半球ビードを有する表面の表面上の透明なフロント電極２０６と、ＴＦＴ又はパターン化電極アレイにおいてリア電極として機能する上部導電性層２１０を有するリア支持部２０８と、光学的に透明な不活性な低屈折率の媒質２１４とを含む。媒質２１４は、フロント透明電極２０６とリア電極２１０との間において形成された空洞を充填している。媒質２１４は、懸濁した光吸収性を有する電気泳動によって移動可能な粒子２１６を収容している。

【0025】

電圧源２１２が、フロント電極２０６とリア電極２１０を接続している。フロント光源２２０は、ディスプレイ２００の表面を照明する。光ガイド２２２及び抽出器要素２２４は、光を垂直方向において半再帰反射シート２０２に向かってリダイレクトする。

【0026】

ディスプレイ２００は、移動可能な粒子２１６を収容するための井戸又はコンパートメントを形成する壁２２６を更に有する。壁又は横断壁２２６は、井戸又はコンパートメントを様々な形状において生成するように構成されてもよい。例えば、井戸は、正方形、三角形、五角形、六角形、又はこれらの組合せであってもよい。壁２２６は、ポリマー材料を含んでもよく、且つ、フォトリソグラフィ、エンボス加工、又は成形などのような技法により、パターン化されてもよい。壁２２６は、時間に伴って不良な表示性能をもたらしうる粒子２１６の沈殿及び移動を防止するべく、電気泳動によって移動可能な粒子２１６の閉じ込めを支援する。

【0027】

図４において更に示されているように、単一の又は複数のピクセルが、横断壁２２６によって形成された井戸又はコンパートメント内においてスイッチングされてもよい。例えば、光線２２８及び２３０は、フロント光源により、垂直方向において、狭い角度範囲において（即ち、非ランバート）、半再帰反射シート２０２に向かって指向性を有するように放出されてもよい。これらの光線は、ＴＩＲを経験してもよく、且つ、それぞれ反射光線２３２及び２３４として、観察者２１８に向かって戻るように反射されてもよい。反射は、明るい状態又は反射状態を生成するべく、指向性を有するフロントライトの光出力の非ランバート特性を実質的に保持している。これは、粒子２１６が移動すると共にリア電極表面の２１０において集合するように電圧が印加された際に、可能となる。

【0028】

或いは、この代わりに、光線２３６及び２３８が、単一の又は複数のピクセルにおいて粒子２１６により吸収又は散乱されるように、印加電圧の極性が反転されてもよく、且つ、粒子２１６がリア電極２１０から透明なフロント電極表面２０６に向かって移動してもよい。ピクセルは、暗い状態を生成するべく、横断壁２２６によって生成されたコンパートメント又は井戸内において配置されてもよい。

【0029】

図５は、穿孔シートを有する本開示の別の実施形態を示している。この場合には、光が半再帰反射フロントシートにおいて反射される代わりに（例えば、図２及び図４）、光は、穿孔シート又は薄膜上の半鏡面又は半再帰反射表面において反射されている。ディスプレイ３００は、透明な外側シート３０２を含む。シート３０２は任意選択であってもよく、且つ、光ガイド３３０が唯一の外側シートとして使用されてもよい。又、ディスプレイ３３０は、ＴＦＴ又はパターン化アレイを含みうるリア電極３０６として機能する上部導電層を有するリア支持部３０４をも含む。

【0030】

外側シート３０２とリア電極３０６との間に形成された空洞内には、薄い、穿孔された連続的な（点線３１０によって表された）シート又は薄膜３０８が配設されている。シート３０８は、少なくとも約１０ミクロンの厚さを有するポリカーボネート、ポリエステル、ポリイミド、又はなんらかのその他のポリマー材料などトラックエッチングされたポリマー材料又はガラスから形成されてもよい。薄膜３０８の穿孔された特性により、光吸収性を有する電気泳動によって移動可能な粒子３１２は、穿孔３１４を通過することができる。シート３０８内の穿孔の平均直径は、粒子３１２の平均直径を上回っていてもよい（例えば、約１０倍大きい）。シート３０８内の穿孔は、シート３０８の穿孔３１４を通じた粒子３１２の実質的に妨げのない通過を許容するべく、メンブレン３０８の合計表面積の十分に大きい割合（例えば、少なくとも１０％）を構成していてもよい。

【0031】

図５のディスプレイ３００は、穿孔された連続的な（点線３１０によって表された）薄膜又はシート３０８上においてフロント電極として機能する更なる第１の穿孔され且つ連続的な（点線３１８によって表された）導電層３１６を更に示している。薄膜又はシートは、メンブレンを定義してもよい。又、穿孔は、孔又はアパーチャを定義してもよい。層３１６は、インジウムすず酸化物（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ：ＩＴＯ）、又はＢａｙｔｒｏｎ（登録商標）、又はポリマーマトリックス中において分散した導電性ナノ粒子、或いはこれらの組合せなどの透明な導電性材料を含んでもよい。一実施形態において、層３１６は、反射率を改善するべく、アルミニウム、銀、金、アルミニウムで被覆されたＭｙｌａｒ（登録商標）柔軟薄膜、或いはその他の導電性材料などの薄い、光反射性を有する金属層を含む。反射層３１６は、従来の蒸着技法を使用し、反射（例えば、アルミニウム、銀、金）金属薄膜を有する被覆表面３０８によって組み立てられてもよい。

【0032】

第２の穿孔され且つ連続的な（点線３２２によって表された）層３２０が、層３１６の上部において形成されてもよい。第２層３２０は、半再帰反射被覆３２０を含んでもよい。半再帰反射被覆３２０は、反射性を有するフロント電極３１６などの反射性基材内において、或いは透明マトリックス内において埋め込まれると共に、反射性を有するフロント電極３１６によって裏打ちされたコーナーキューブ又は部分的なコーナーキューブ反射器又はガラスビードを有してもよい。

【0033】

一実施形態において、半再帰反射被覆３２０からの拡散反射率のレベルは、ピクセル又はサブピクセルクロストークを生成するように、あまり高くはない。例えば、光が１つのサブピクセルを通じて進入した場合に、光は、光が同一のサブピクセルを通じて離脱するように、半再帰反射性被覆３２０によって反射されることを要し、さもなければ、コントラスト及び／又は色飽和が低減されることになる。穿孔シートの穿孔と共にフロント透明シート３０２及びリア電極３０６によって形成された空洞は、粒子３１２がその内部において懸濁状態にある光学的に透明であると共に不活性な媒質３２４によって充填されている。

【0034】

電圧源３２６が、穿孔された薄膜３０８上の導電性を有する第１層３１６とリア電極３０６との間においてバイアスを印加してもよい。反射性を有する金属穿孔層又は薄膜が２つの電極表面（即ち、上部及び下部電極）の間に介在している従来のディスプレイアーキテクチャにおいて、金属薄膜は、制御されていない等電位表面であり、且つ、上部及び下部電極内の電圧の間の任意の値の電圧をとりうる。正確な電圧は、セル全体にわたる電荷分布によって左右される。接続されていない電極上において可変電圧を有するということは、セルの性能が可変動作速度及びヒステリシスを有することになることを意味している。実験データは、このようなアーキテクチャが装置を動作不能にすることを示している。従来のアーキテクチャの欠点に対する１つの解決策は、前記反射性を有する穿孔金属層が、開示されている実施形態において記述されているように、フロント電極層になるように、反射性を有する穿孔金属層をリア電極に対して電気的に接続するというものである。

【0035】

ディスプレイ３００は、指向性を有するフロント光源３２８と、透明な光ガイド３３０と、光抽出器要素３３２とを更に有する。光抽出器要素３３２は、放出された光を、光源３２８から垂直の方向に狭い角度範囲において、穿孔薄膜表面上の反射層３２０に向かってリダイレクトしている。

【0036】

明るい状態において、光は、狭い角度範囲において、観察者３３４にまで戻るように反射される。これが、点線３３６の左手側において描かれている。この場合には、電気泳動によって移動可能な粒子３１２が、穿孔シート（並びに、導電性且つ反射性を有する層）の穿孔３１４を通じて、リア電極３０６に向かって移動し、これにより、粒子がその表面において集合するように、正しい極性の電圧バイアスが印加されている。粒子３１２が穿孔シート３０８の背後に位置している際には、明るい状態が生成される。光ガイド３３０から垂直な方向において放出された光線３３８は、反射光（反射光線３４０によって表されている）が光出力の非ランバート特性を保持し、これにより、観察者３３４に戻るように誘導されない光の量が極小化されるように、観察者３３４に向かって戻るように半再帰反射表面３２０において反射される。

【0037】

点線３３６の右手側において、図５は、粒子３１２が、反対極性の電圧バイアスの影響下において穿孔３１４を通じて移動するような暗い状態を示している。この状態において、粒子３１２は、光ガイド３３０から放出された光線を吸収するように、半再帰反射性層３２０の表面において集合している。これは、粒子３１２によって吸収される光線３４２により表されている。

【0038】

ディスプレイ３００は、図４に示されているように、１つ又は複数の壁を更に有してもよい。それぞれの井戸は、ディスプレイ３００内において電気泳動によって移動可能な粒子３１２を閉じ込めるためのコンパートメントを生成してもよい。壁又は横断壁は、井戸又はコンパートメントを上述の形状のいずれかにおいて生成するように設計されてもよい。壁は、ポリマー材料から形成されてもよく、且つ、従来のフォトリソグラフィ、エンボス加工、又は成形などの技法によってパターン化されてもよい。壁は、粒子３１２の閉じ込めを支援し、且つ、時間に伴って不良な表示性能をもたらす粒子３１２の沈殿及び移動を防止する。

【0039】

図６のディスプレイ４００において、指向性を有するフロントライトを有する反射ディスプレイの別の実施形態が示されている。ディスプレイ４００は、任意選択の透明なフロントシート４０２と、リア支持部４０４と、ＴＦＴ又はパターン化アレイの形態のリア電極４０６と、穿孔された連続的な（点線４１０によって表された）シート又は薄膜４０８と、光学的に透明な不活性媒質４１４中において懸濁した電気泳動によって移動可能な粒子４１２とを含む。

【0040】

反射性を有する導電層がフロント電極として機能するべく透明な外側シート４０２に対向するように、更なる鏡面反射性を有する導電性の穿孔された（連続的な層を意味するべく点線４１８によって表された）層４１６が、穿孔シートの上部において追加されている。反射層４１６は、アルミニウム、銀、金、アルミニウムによって被覆されたＭｙｌａｒ（登録商標）柔軟薄膜、又はその他の類似の材料などの薄い光反射性を有する金属層を定義してもよい。反射層４１６は、標準的な蒸着技法を使用し、反射性を有する（例えば、アルミニウム、銀、金の）金属薄膜を有する被覆表面４０８によって組み立てられてもよい。ディスプレイ４００は、電気泳動によって移動可能な粒子４１２を移動させるべく、フロント電極とリア電極に跨って電圧バイアスを印加するための電圧源４２０を更に有する。又、図６の例示用の実施形態は、光源４２２と、光抽出器要素４２６を装備した透明な光ガイド４２４とを有する指向性を有するフロントライトシステムをも含む。光ガイド表面の上部には、且つ、光ガイド４２４と観察者４２８との間には、光拡散層４３０が配設されている。光拡散層４３０の構造の材料としては、磨り潰された、灰色の目を有する（ｇｒｅｙ−ｅｙｅｄ）、又はオパールガラスの拡散器及びＴｅｆｌｏｎ（登録商標）又はその他の従来のポリマー拡散器などのいくつかの可能性が存在している。

【0041】

ディスプレイ４００の実施形態は、例えば、以下の方法で動作する。点線４３２の左側において、電気泳動によって移動可能な粒子は、印加電圧の下において穿孔４３４を通じてリア電極表面４０６まで移動している。垂直方向においてフロント光ガイド４２４から指向性を有するように放出された光線４３６は、反射光が、フロント光ガイド４２４からの光出力の非ランバート特性を実質的に維持及び保持するように、反射光線４３８によって示されているように、穿孔シート又は薄膜４０８の上部の反射性且つ導電性を有する層４１６により鏡面反射方式で反射される。

【0042】

光線が、観察者４２８に戻るように、透明な光ガイド４２４を通じてディスプレイを離脱するのに伴って、光線４３８は、ディスプレイの明るい状態が紙のように見えるように光をソフト化又は白色化するべく、外側透明光拡散器シート４３０を通過する。ソフト化の程度は、光拡散器層の特性及び用途の要件によって制御することができる。

【0043】

点線４３２の右側において、移動可能な粒子４１２は、フロント光源によって放出された指向性を有する光線がそれによって吸収されるように、穿孔４３４を通じて反射電極４１６の上部表面まで移動している。この結果、暗い状態が生成され、これは、電気泳動によって移動可能な粒子４１２によって吸収されるフロント光源によって放出された光線４４０により示されている。

【0044】

ディスプレイ４００は、図４のディスプレイ２００において示されているように、壁を更に有してもよい。壁は、電気泳動によって移動可能な粒子４１２を閉じ込める井戸又はコンパートメントを生成する。壁は、不良な表示性能をもたらす粒子４１２の沈殿及び移動を防止するべく、移動可能な粒子４１２の閉じ込めを支援する。

【0045】

図７は、反射層を有する穿孔シートを有する本開示の例示用の一実施形態を示している。図７のディスプレイ５００は、構造において、図６のディスプレイ４００と類似している。ディスプレイ５００は、任意選択の透明な外側シート５０２と、リア支持部５０４と、ＴＦＴ又はパターン化アレイであってもよいリア電極５０６と、穿孔、孔、又はアパーチャ５１２を有する穿孔され且つ連続的な（点線５１０によって表された）シート又は薄膜５０８と、透明な外側シート５０２（光ガイドが透明な外側シートとして使用されてもよいことから、このシートは、任意選択であってもよい）とリア電極５０６との間において形成された空洞を充填すると共に穿孔５１２内において収容された光学的に透明且つ不活性な媒質５１４とを含む。

【0046】

又、ディスプレイ５００は、フロント光源５１６と、光抽出器要素５２０のアレイを装備した透明な光ガイド５１８と、透明な光ガイド５１８の上部に配置されると共に観察者５２４と対向している透明な光拡散器シート５２２と、をも含む。ディスプレイ５００は、穿孔シート５０８上において、第１の穿孔された連続的な（点線５２８によって表された）反射層５２６を更に有する。穿孔された反射層５２６の上部には、第２の透明な導電性の穿孔され且つ連続的な（点線５３２によって表された）層５３０が存在している。この層５３０は、フロント電極として機能し、且つ、ＩＴＯ、又はＢａｙｔｒｏｎ（登録商標）、又はポリマーマトリックス中において分散したナノ金属ワイヤなどのナノ粒子、或いはこれらの組合せから構築されてもよい。ディスプレイ５００は、電気泳動によって移動可能な粒子５１７を移動させるためのバイアスを印加するための電圧源５３４を更に有する。

【0047】

例示用の一実施形態において、ディスプレイ５００は、以下の方法で動作している。点線５３６の左手側において、粒子５１７は、印加された電圧バイアスの下において、穿孔５１２を通じてリア電極表面５０６まで移動している。光線５３８によって示されている光線が、光ガイド５１８により、垂直方向に指向性を有するように放出される。この光線は、フロント電極として機能する透明導電性層５３０を通過する。光線は、反射光線５４０によって示されているように、反射光がフロント光源からの光出力の非ランバート特性を実質的に維持及び保持するように、穿孔シート又は薄膜５０８の上部の反射層５２６により鏡面反射方式で反射される。反射光線５４０が、透明な光ガイド５１８を通じて、観察者５２４まで戻るように、ディスプレイ５００を離脱するのに伴って、光線は、ディスプレイの明るい状態が紙のように見えるように光をソフト化又は白色化するべく、外側透明光拡散器シート５２２を通過する（これは、ディスプレイの任意選択の特徴であってもよい）。ソフト化の程度は、光拡散器層５２２の特性及び表示要件によって制御してもよい。

【0048】

点線５２４の右側において、電気泳動によって移動可能な粒子５１７は、光ガイドによって放出された指向性を有する光線が粒子によって吸収されるように、穿孔５１２を通じて透明なフロント電極５３０の上部表面まで移動している。この結果、光ガイドによって放出されると共に粒子５１７によって吸収される光線５４２によって示されているように、暗い状態が生成される。

【0049】

図示されてはいないが、ディスプレイ５００は、図４に関連して説明したように、壁を更に有してもよい。壁（図示されてはいない）は、ディスプレイ内において移動可能な粒子５１７を閉じ込めるための井戸又はコンパートメントを生成する。壁は、不良な表示性能をもたらす粒子５１７の沈殿及び移動を防止するべく、移動可能な粒子５１７の閉じ込めを支援する。

【0050】

開示されている実施形態は、ディスプレイを有する電子ブックリーダー、携帯型コンピュータ、タブレットコンピュータ、携帯電話、スマートカード、サイン、腕時計、装用可能な装置、棚ラベル、フラッシュドライブ、及び屋外看板、或いは屋外サインなどの用途において使用されてもよい。

【0051】

以上、本開示の原理について、本明細書において示されている例示用の実施形態に関連して説明したが、本開示の原理は、これらに限定されるものではなく、且つ、これらのあらゆる変更形態、変化形態、又は変形形態も含む。

【図1A】

【図1B】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】