特表 2024-538130 反射型ディスプレイデバイスおよび構成要素

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-10-18

(54)【発明の名称】反射型ディスプレイデバイスおよび構成要素

(51)【国際特許分類】

   G09F 9/30 20060101AFI20241010BHJP

【ＦＩ】

G09F9/30 379

G09F9/30 349D

G09F9/30 349Z

G09F9/30 349A

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024522508

(86)(22)【出願日】2022-10-10

(85)【翻訳文提出日】2024-06-11

(86)【国際出願番号】 US2022046194

(87)【国際公開番号】W WO2023064222

(87)【国際公開日】2023-04-20

(31)【優先権主張番号】63/256,448

(32)【優先日】2021-10-15

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】17/577,652

(32)【優先日】2022-01-18

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】17/751,240

(32)【優先日】2022-05-23

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】390040660

【氏名又は名称】アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド

【氏名又は名称原語表記】ＡＰＰＬＩＥＤ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ，ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥＤ

【住所又は居所原語表記】３０５０ Ｂｏｗｅｒｓ Ａｖｅｎｕｅ Ｓａｎｔａ Ｃｌａｒａ ＣＡ ９５０５４ Ｕ．Ｓ．Ａ．

(74)【代理人】

【識別番号】100103610

【弁理士】

【氏名又は名称】▲吉▼田 和彦

(74)【代理人】

【識別番号】100109070

【弁理士】

【氏名又は名称】須田 洋之

(74)【代理人】

【識別番号】100119013

【弁理士】

【氏名又は名称】山崎 一夫

(74)【代理人】

【識別番号】100067013

【弁理士】

【氏名又は名称】大塚 文昭

(74)【代理人】

【識別番号】100120525

【弁理士】

【氏名又は名称】近藤 直樹

(74)【代理人】

【識別番号】100139712

【弁理士】

【氏名又は名称】那須 威夫

(74)【代理人】

【識別番号】100141553

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 信彦

(74)【代理人】

【識別番号】100228337

【弁理士】

【氏名又は名称】大橋 綾

(72)【発明者】

【氏名】ノードセル ロバート アンソニー

(72)【発明者】

【氏名】チャダ アーヴィンダー エム

【テーマコード（参考）】

5C094

【Ｆターム（参考）】

5C094AA07

5C094AA22

5C094BA51

5C094ED03

5C094ED11

5C094ED20

5C094JA11

5C094JA20

(57)【要約】

例示的な反射型ディスプレイ構成要素が説明される。これらの反射型ディスプレイ構成要素は、各々が、ある色の光を放出するように構成された複数のナノ粒子を含む、第１および第２の量子ドット井戸を有するマイクロ井戸層を含むことができる。マイクロ井戸層は、第３の井戸をさらに有する。反射型ディスプレイ構成要素は、マイクロ井戸層の上に位置づけられたエレクトロウェッティング層をさらに含み、エレクトロウェッティング層は、マイクロ井戸層内の第１および第２の量子ドット井戸ならびに第３の井戸から放出される光の強度を独立して調節するように動作可能である。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

反射型ディスプレイ構成要素であって、
第１および第２の量子ドット井戸を含むマイクロ井戸層であり、各量子ドット井戸が、
前記量子ドット井戸の内壁をライニングする反射層、および
ある色の光を放出するように構成された複数のナノ粒子
を含み、
前記マイクロ井戸層が、前記反射層を含む第３の井戸をさらに含む、マイクロ井戸層と、
前記マイクロ井戸層の上に位置づけられたエレクトロウェッティング層であり、前記エレクトロウェッティング層が、前記マイクロ井戸層内の前記第１および第２の量子ドット井戸ならびに前記第３の井戸から放出される光の強度を独立して調節するように動作可能である、エレクトロウェッティング層と、
前記エレクトロウェッティング層の上または下に位置づけられた導光体層であり、前記導光体層が、前記反射型ディスプレイ構成要素に投射された光を前記第１および第２の量子ドット井戸ならびに前記第３の井戸に分散させるように動作可能である、導光体層と
を含む、反射型ディスプレイ構成要素。

【請求項2】

前記第１の量子ドット井戸内の前記複数のナノ粒子が、赤色光を放出するように動作可能であり、前記第２の量子ドット井戸内の前記複数のナノ粒子が、緑色光を放出するように動作可能である、請求項１に記載の反射型ディスプレイ構成要素。

【請求項3】

前記反射型ディスプレイ構成要素が、青色光を前記第３の井戸に出入りさせるように動作可能である、前記第３の井戸の上に位置づけられた青色カラーフィルタをさらに含む、請求項１に記載の反射型ディスプレイ構成要素。

【請求項4】

前記反射型ディスプレイ構成要素が、緑色光を前記第２の量子ドット井戸に出入りさせるように動作可能である、前記第２の量子ドット井戸の上に位置づけられた緑色カラーフィルタをさらに含み、前記緑色カラーフィルタが、前記緑色光よりも長い波長を有する光を吸収するように動作可能である、請求項３に記載の反射型ディスプレイ構成要素。

【請求項5】

前記エレクトロウェッティング層が、前記第１および第２の量子ドット井戸ならびに前記第３の井戸の上に位置合せされた第１、第２、および第３のエレクトロウェッティング区画を含み、前記第１、第２、および第３のエレクトロウェッティング区画が、各々、エレクトロウェッティング基板表面に接触する不透明液体を含み、前記エレクトロウェッティング基板表面上の前記不透明液体の表面被覆率が、前記エレクトロウェッティング基板表面に印加される電界に応じて調節可能である、請求項１に記載の反射型ディスプレイ構成要素。

【請求項6】

前記第１、第２、および第３のエレクトロウェッティング区画が、前記第１および第２の量子ドット井戸ならび前記第３の井戸から放出される、前記エレクトロウェッティング層を通る光の透過率を１０％未満または約１０％に調節するように独立して動作可能である、請求項５に記載の反射型ディスプレイ構成要素。

【請求項7】

前記第１、第２、および第３のエレクトロウェッティング区画がまた、前記第１および第２の量子ドット井戸ならびに前記第３の井戸から放出される、前記エレクトロウェッティング層を通る光の前記透過率を６０％超または約６０％に調節するように独立して動作可能である、請求項６に記載の反射型ディスプレイ構成要素。

【請求項8】

各々が、ある色の光を放出するように構成された複数のナノ粒子を含む、第１および第２の量子ドット井戸を含むマイクロ井戸層であり、前記マイクロ井戸層が、第３の井戸をさらに含む、マイクロ井戸層と、
前記マイクロ井戸層の上に位置づけられた不透明液体層であり、前記不透明液体層が、前記マイクロ井戸層内の前記第１および第２の量子ドット井戸ならびに前記第３の井戸から放出される光の強度を独立して調節するように動作可能である、不透明液体層と
を含む反射型ディスプレイ構成要素。

【請求項9】

前記第１および第２の量子ドット井戸ならびに前記第３の井戸が、前記井戸の各々の内壁をライニングする反射層を含む、請求項８に記載の反射型ディスプレイ構成要素。

【請求項10】

前記反射型ディスプレイ構成要素が、前記不透明液体層の上または下に位置づけられた導光体層をさらに含み、前記導光体層が、前記反射型ディスプレイ構成要素に投射された光を前記第１および第２の量子ドット井戸ならびに前記第３の井戸に分散させるように動作可能である、請求項８に記載の反射型ディスプレイ構成要素。

【請求項11】

前記第１の量子ドット井戸内の前記複数のナノ粒子が、赤色光を放出するように動作可能であり、前記第２の量子ドット井戸内の前記複数のナノ粒子が、緑色光を放出するように動作可能である、請求項８に記載の反射型ディスプレイ構成要素。

【請求項12】

前記第３の井戸が、青色光を放出するように動作可能な複数のナノ粒子を含む、請求項８に記載の反射型ディスプレイ構成要素。

【請求項13】

前記反射型ディスプレイ構成要素が、青色光を前記第３の井戸に出入りさせるように動作可能である、前記第３の井戸の上に位置づけられた青色カラーフィルタをさらに含む、請求項８に記載の反射型ディスプレイ構成要素。

【請求項14】

反射型ディスプレイ構成要素を光源からの第１の光にさらすことと、
前記反射型ディスプレイ構成要素のマイクロ井戸層における量子ドット井戸内のナノ粒子を前記第１の光の一部で励起することであり、前記第１の光の前記一部が、前記光源と前記マイクロ井戸層との間に位置づけられた不透明液体層を通過している、励起することと、
画像の一部を表示するために、前記量子ドット井戸内の前記ナノ粒子によって放出される第２の光を、前記反射型ディスプレイ構成要素の外部の場所に反射させることであり、前記第２の光が前記不透明液体層を通過し、前記画像が、２５００ｎｉｔ超または約２５００ｎｉｔの輝度によって特徴づけられる、反射させることと
を含む画像表示方法。

【請求項15】

前記第１の光が白色光であり、前記第２の光が赤色光または緑色光である、請求項１４に記載の画像表示方法。

【請求項16】

前記不透明液体層が、前記量子ドット井戸の上に位置合せされたエレクトロウェッティング区画を含み、前記エレクトロウェッティング区画が、エレクトロウェッティング基板表面に接触する不透明液体を含み、さらに、前記エレクトロウェッティング基板表面上の前記不透明液体の表面被覆率が、前記エレクトロウェッティング基板表面に印加される電界に応じて調節されるように動作可能である、請求項１４に記載の画像表示方法。

【請求項17】

前記エレクトロウェッティング区画が、前記エレクトロウェッティング区画を通過する前記第１の光および前記第２の光の透過率レベルを２０ミリ秒未満または約２０ミリ秒で変化させるように動作可能である、請求項１６に記載の画像表示方法。

【請求項18】

前記エレクトロウェッティング区画が、前記エレクトロウェッティング区画を通過する前記第１の光および前記第２の光の透過率レベルを５０％超または約５０％変化させるように動作可能である、請求項１６に記載の画像表示方法。

【請求項19】

前記反射型ディスプレイ構成要素が、前記第１の光の１０％超または約１０％を、前記反射型ディスプレイ構成要素によって表示される前記画像に変換する、請求項１４に記載の画像表示方法。

【請求項20】

前記方法が、前記量子ドット井戸内の前記ナノ粒子を、導光体層に結合された第２の光源からの第２の光で励起することであり、前記導光体層が、前記不透明液体層の上または下に位置づけられる、励起することをさらに含む、請求項１４に記載の画像表示方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

［関連出願の相互参照］
本出願は、２０２２年５月２３日に出願された米国非仮特許出願第１７／７５１，２４０号の継続出願であり、その出願は、２０２２年１月１８日に出願された米国非仮特許出願第１７／５７７，６５２号の継続出願であり、その出願は、２０２１年１０月１５日に出願された米国仮特許出願第６３／２５６，４４８号の利益および優先権を主張し、それらの出願は、その全体があらゆる目的のために参照により本明細書に組み込まれる。

【0002】

本技術は、反射型ディスプレイデバイスおよび構成要素に関する。より具体的には、本技術は、画像を表示するための量子ドットとエレクトロウェッティング技術の組合せを含む反射型ディスプレイデバイスおよび構成要素に関する。

【背景技術】

【0003】

ディスプレイデバイスおよび構成要素は、画像を表示するために使用される。これらの画像は、数ある種類の画像の中で特に、テキスト、ピクチャ、ビデオ、およびステータスインジケータを含む。いくつかの場合には、ディスプレイデバイスは、数ある専用ディスプレイデバイスの中で特に、テレビジョン、モニタ、または電子掲示板のような画像表示専用のスタンドアロンデバイスである。付加的な場合には、ディスプレイデバイスまたは構成要素は、ディスプレイを組み込んだ数あるデバイスの中で特に、電話、コンピュータ、ツール、器具、機器、または車両などの別のデバイスに組み込まれる。

【0004】

ディスプレイデバイスまたは構成要素の性能は、数ある性能特性の中で特に、電力消費、輝度、色出力、およびレンダリング時間を含む多くの特性に基づいて判断することができる。ディスプレイデバイスの性能特性の改善にはしばしばトレードオフがある。例えば、表示画像の輝度の増加はディスプレイデバイスによる電力消費の増加という犠牲を伴うことが多い。さらに、拡大した色域の形態での色出力の改善はディスプレイデバイスの輝度の低下という犠牲を伴うことが多い。したがって、１つまたは複数の他の性能特性を著しく低下させることなく、デバイスまたは構成要素の１つまたは複数の性能特性を向上させるディスプレイデバイスおよび構成要素の改良設計の必要性がある。

【発明の概要】

【0005】

本技術の実施形態は、マイクロ井戸層を含む反射型ディスプレイ構成要素を含む。マイクロ井戸層は、各々が、量子ドット井戸の内壁をライニングする反射層と、ある色の光を放出するように構成された複数のナノ粒子とを含む第１および第２の量子ドット井戸を含む。マイクロ井戸層は、反射層を含む第３の井戸をさらに含む。反射型ディスプレイ構成要素は、マイクロ井戸層の上に位置づけられたエレクトロウェッティング層をさらに含む。エレクトロウェッティング層は、マイクロ井戸層内の第１および第２の量子ドット井戸ならびに第３の井戸から放出される光の強度を独立して調節するように動作可能である。反射型ディスプレイ構成要素は、エレクトロウェッティング層の上または下に位置づけられる導光体層をさらに含む。導光体層は、反射型ディスプレイ構成要素に投射された光を、第１および第２の量子ドット井戸ならびに第３の井戸に分散させるように動作可能である。

【0006】

追加の実施形態では、第１の量子ドット井戸内の複数のナノ粒子は、赤色光を放出するように動作可能であり、第２の量子ドット井戸内の複数のナノ粒子は、緑色光を放出するように動作可能である。さらなる実施形態では、反射型ディスプレイ構成要素は、青色光を第３の井戸に出入りさせるように動作可能である、第３の井戸の上に位置づけられた青色カラーフィルタをさらに含む。なおもさらなる実施形態では、反射型ディスプレイ構成要素は、緑色光を第２の量子ドット井戸に出入りさせるように動作可能である、第２の量子ドット井戸の上に位置づけられた緑色カラーフィルタをさらに含み、緑色カラーフィルタは、緑色光よりも長い波長を有する光を吸収するように動作可能である。さらに追加の実施形態では、エレクトロウェッティング層は、第１および第２の量子ドット井戸ならびに第３の井戸の上に位置合せされた第１、第２、および第３のエレクトロウェッティング区画を含み、第１、第２、および第３のエレクトロウェッティング区画が、各々、エレクトロウェッティング基板表面に接触する不透明液体を含み、エレクトロウェッティング基板表面上の不透明液体の表面被覆率は、エレクトロウェッティング基板表面に印加される電界に応じて調節可能である。より多くの実施形態において、第１、第２、および第３のエレクトロウェッティング区画はまた、第１および第２の量子ドット井戸ならびに第３の井戸から放出される、エレクトロウェッティング層を通る光の透過率を６０％超または約６０％に調節するように独立して動作可能である。なおもより多くの実施形態では、エレクトロウェッティング基板の表面上の不透明液体は、エレクトロウェッティング基板表面に印加される電界に２０ミリ秒未満または約２０ミリ秒で完全に応答する。

【0007】

本技術の実施形態は、量子ドット井戸の内壁をライニングする反射層と、赤色光を放出するように構成されたナノ粒子の第１のセットとを含む少なくとも１つの赤色量子ドット井戸を含むマイクロ井戸層を含む反射型ディスプレイ構成要素をさらに含む。マイクロ井戸層は、井戸の内壁をライニングする反射層と、緑色光を放出するように構成されたナノ粒子の第２のセットとを含む少なくとも１つの緑色量子ドット井戸と、緑色井戸の上部部分に位置づけられた緑色カラーフィルタであり、緑色カラーフィルタが、緑色光を緑色量子ドット井戸に出入りさせるように動作可能であり、緑色カラーフィルタが、緑色光よりも長い波長を有する光を吸収するように動作可能である、緑色カラーフィルタとをさらに含む。マイクロ井戸層は、井戸の内壁をライニングする反射層を含む少なくとも１つの青色井戸と、青色井戸の上部部分に位置づけられ、青色光を青色井戸に出入りさせるように動作可能な青色カラーフィルタとをなおもさらに含む。反射型ディスプレイ構成要素は、マイクロ井戸層の上に位置づけられたエレクトロウェッティング層をさらに含む。エレクトロウェッティング層は、マイクロ井戸層内の赤色および緑色量子ドット井戸の各々と、青色井戸の各々とから放出される光の強度を独立して調節するように動作可能である。

【0008】

追加の実施形態では、反射型ディスプレイ構成要素は、エレクトロウェッティング層の上または下に位置づけられる第１の導光体層をさらに含み、導光体層は、マイクロ井戸層内の赤色および緑色量子ドット井戸ならびに青色井戸に白色光を分散させるように動作可能である。さらなる実施形態では、反射型ディスプレイ構成要素は、第１の導光体層に接触する第２の導光体層をさらに含み、第２の導光体層は、反射型ディスプレイ構成要素によって表示される画像の色温度を６５００Ｋ超または約６５００Ｋに上昇させるように動作可能である。なおもさらなる実施形態では、エレクトロウェッティング層は、それぞれ、赤色および緑色量子ドット井戸ならびに青色井戸の上に位置合せされた第１、第２、および第３のエレクトロウェッティング区画をさらに含む。第１、第２、および第３のエレクトロウェッティング区画は、各々、エレクトロウェッティング基板表面に接触する不透明液体を含み、エレクトロウェッティング基板表面上の不透明液体の表面被覆率は、エレクトロウェッティング基板表面に印加される電界に応じて調節可能である。さらに追加の実施形態では、第１、第２、および第３のエレクトロウェッティング区画の各々は、エレクトロウェッティング区画を通過する光の透過率レベルを５０％超または約５０％変化させるように動作可能である。より多くの実施形態において、青色井戸は、青色光を放出するように構成されたナノ粒子の第３のセットをさらに含むことができる。

【0009】

本技術の実施形態は、画像表示方法をさらに含む。この方法は、反射型ディスプレイ構成要素を光源からの第１の光にさらすことと、反射型ディスプレイ構成要素のマイクロ井戸層における量子ドット井戸内のナノ粒子を第１の光の一部で励起することであり、第１の光の一部が、光源とマイクロ井戸層との間に位置づけられたエレクトロウェッティング層を通過している、励起することとを含む。この方法は、画像の一部を表示するために、量子ドット井戸内のナノ粒子によって放出された第２の光を、反射型ディスプレイ構成要素の外部の場所に反射させることであり、第２の光が、エレクトロウェッティング層を通過する、反射させることをさらに含む、画像は、２５００ｎｉｔ超または約２５００ｎｉｔの輝度によって特徴づけることができる。

【0010】

追加の実施形態では、第１の光は白色光であり、第２の光は赤色光または緑色光である。さらなる実施形態では、エレクトロウェッティング層は、量子ドット井戸の上に位置合せされたエレクトロウェッティング区画を含む。エレクトロウェッティング区画は、エレクトロウェッティング基板表面に接触する不透明液体を含み、エレクトロウェッティング基板表面上の不透明液体の表面被覆率は、エレクトロウェッティング基板表面に印加される電界に応じて調節されるように動作可能である。なおもさらなる実施形態では、エレクトロウェッティング区画は、エレクトロウェッティング区画を通過する第１の光および第２の光の透過率レベルを２０ミリ秒未満または約２０ミリ秒で変化させるように動作可能である。さらに追加の実施形態では、エレクトロウェッティング区画は、エレクトロウェッティング区画を通過する第１の光および第２の光の透過率レベルを５０％超または約５０％変化させるように動作可能である。より多くの実施形態において、反射型ディスプレイ構成要素は、第１の光の１０％超または約１０％を、反射型ディスプレイ構成要素によって表示される画像に変換する。なおもより多くの実施形態では、この方法は、量子ドット井戸内のナノ粒子を、導光体層に結合された第２の光源からの第２の光で励起することであり、導光体層が、エレクトロウェッティング層の上または下に位置づけられる、励起することをさらに含む。

【0011】

本技術の実施形態は、従来の液晶ディスプレイ技術を使用する反射型ディスプレイデバイスよりも高い光変換効率で画像を表示することができる反射型ディスプレイ構成要素およびデバイスを提供する。より高い光変換効率は、同じ強度の反射光からの著しく明るい画像の表示を可能にする。本技術はまた、表示構成要素内のピクセルから透過される光の強度を変化させるための応答時間がより速い反射型ディスプレイ構成要素を提供することができる。より速い応答時間（例えば、５ミリ秒未満または約５ミリ秒）は、従来の液晶ディスプレイ技術を使用する反射型ディスプレイで見られるよりも鮮明なビデオ画像の表示を可能にする。これらおよび他の実施形態は、それらの利点および特徴の多くとともに、以下の説明および添付図と併せてより詳細に説明される。

【0012】

開示される実施形態の性質および利点のさらなる理解は、本明細書の残りの部分および図面を参照することによって達成することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本技術のいくつかの実施形態による反射型ディスプレイ構成要素の簡略図である。

【図2】本技術のいくつかの実施形態による反射型ディスプレイ構成要素の別の実施形態を示す図である。

【図3A】本技術の実施形態による様々な開状態および閉状態における反射型デバイス構成要素のエレクトロウェッティング層の実施形態を示す図である。

【図3B】本技術の実施形態による様々な開状態および閉状態における反射型デバイス構成要素のエレクトロウェッティング層の実施形態を示す図である。

【図3C】本技術の実施形態による様々な開状態および閉状態における反射型デバイス構成要素のエレクトロウェッティング層の実施形態を示す図である。

【図4】本技術のいくつかの実施形態による画像を表示する方法における選択された動作の流れ図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

図のうちのいくつかは、概略図として含まれる。図は、例示の目的のためのものであり、縮尺通りであると具体的に述べられない限り、縮尺通りであると見なされるべきではないことを理解されたい。加えて、概略図として、図は、理解を助けるために提供され、写実的な表現と比較して、すべての態様または情報を含むわけではなく、例示の目的のために誇張された材料を含むことがある。

【0015】

図において、同様の構成要素および／または特徴は、同じ数字参照ラベルを有し得る。さらに、同じタイプの様々な構成要素は、同様の構成要素および／または特徴を区別する文字を参照ラベルの後に続けることによって区別することができる。第１の数字参照ラベルのみが本明細書において使用される場合、説明は、文字の添え字にかかわりなく、同じ第１の数字参照ラベルを有する同様の構成要素および／または特徴の任意のものに適用可能である。

【0016】

反射型ディスプレイは、画像を表示するのに太陽光などの外部光源に依拠する。反射型ディスプレイは、明るい光の中で見たり読んだりすることが容易であり、それは、数ある用途の中で特に、屋外ディスプレイ、電子掲示板、および電子書籍リーダに人気があることを説明するのに役立つ。反射型ディスプレイはまた、画像を作るために使用される光の大部分が外部光源に由来するので低電力消費によって特徴づけられる。多くの表示用途では、反射型ディスプレイは、画像を表示するために光源に電力を供給する同等の透過型ディスプレイよりも数倍エネルギー効率が高い。

【0017】

残念なことに、反射型ディスプレイの有利な特徴に、しばしば、それの欠点が影を落とす。多くの場合、反射型ディスプレイは、画像を集合的に形成するディスプレイの個々のピクセルをオンオフすることを液晶に依拠する。液晶は、外部から印加される電界に応じて結晶の配向を変化させることによって光の通過を制御する。電界が結晶を１つの方向に整列させると、結晶に対して特定の配向を有する偏光は、結晶によって吸収されて、暗いピクセルを作り出す。電界（またはその不在）が結晶を第２の方向（例えば、第１の方向に対して直交する）に整列させると、偏光は液晶を透過して、照明されたピクセルを作り出す。この液晶ディスプレイ技術のより最近の変形は、液晶の一部またはすべてを偏光染料（例えば、二色性染料）と置き換えて、偏光を印加電界における染料の配向に応じて吸収または透過する。

【0018】

さらに、反射型ディスプレイを照らす外部光源は偏光されていないことが多い。この光の大部分は、ディスプレイの液晶（または偏光染料）層を透過することができる適切な偏光を有していないので、表示画像に変換されない。明るい光の中では、これは、ごくわずかの光でさえ、生成された画像を難なく見るのに十分であるので、問題ではない。しかしながら、薄暗い光、またはさらに家庭およびオフィスで見られる典型的な光レベルでは、液晶を使用した反射型ディスプレイに特徴的な低い変換レベルのため、生成された画像があまりにもぼんやりしていて見ることができない。

【0019】

ぼんやりした画像を生成するという従来の反射型ディスプレイが有している問題は、ディスプレイが高いコントラストまたは拡大した色域をもつ画像を生成しようとする場合、さらに悪化する。画像品質のこれらの特徴は、両方とも、画像輝度とトレードオフであり、反射型液晶ディスプレイでは、コントラストが高いほど、または色域が広いほど、画像輝度が低くなる。

【0020】

反射型液晶ディスプレイの別の欠点は、動画を表示するときの液晶の応答時間が遅いことである。多くの場合、２０ミリ秒を超える遅い応答時間は、高速で変化する画像に目に見えて分かるぼけを作り出し、画像品質を低下させる。応答時間は、画像内の明るいピクセルと暗いピクセルとの間の画像コントラストを向上させようとすると、さらに遅くなる。コントラストの程度は、液晶がオン状態およびオフ状態にあるときに液晶を通過する光の透過率の変化の大きさに部分的に依存する。この変化の大きさは、スイングと呼ばれ、ほとんどの従来の液晶ディスプレイでは、５０％未満である。完全「オフ」配向では、液晶の光透過率は２％未満または約２％であり、一方、完全「オン」配向では、液晶の光透過率は、５０％未満または約５０％である。液晶層のスイングを増加させるには、通常、周囲の液体媒体内の結晶または偏光染料の密度を増加させることが必要とされる。しかしながら、結晶および染料の密度を増加させると、完全オン状態と完全オフ状態との間の応答時間が遅くなる。したがって、反射型液晶ディスプレイの画像コントラストを増加させると、応答時間がさらに遅くなり、表示される動画の品質がさらに劣化する可能性がある。

【0021】

本技術の実施形態は、液晶および偏光染料をエレクトロウェッティング層に置き換えることによって、反射型液晶ディスプレイのこれらの欠点および他の欠点に対処する。実施形態において、エレクトロウェッティング層は、複数のエレクトロウェッティング区画を含み、その各々は、エレクトロウェッティング基板表面にわたって調節可能な被覆率を有する不透明液体を含む。実施形態において、不透明液体は、完全オフ状態では区画の基板表面の約１００％を覆い、それにより、区画を通る光の透過率は、１０％未満または約１０％、５％未満または約５％、２％未満または約２％、あるいはそれ以下になる。追加の実施形態では、区画の基板表面に印加される静電界は、表面上の不透明液体の被覆率を調節する。さらなる実施形態では、印加される静電界は、区画が完全オン状態にあるときの区画の基板表面の区画上の不透明液体の被覆率を１０％未満または約１０％に調節することができる。実施形態において、完全オン状態での区画を通る光の透過率は、５０％超または約５０％、６０％超または約６０％、７０％超または約７０％、あるいはそれ以上である。したがって、本技術の実施形態によるエレクトロウェッティング層を使用する反射型ディスプレイの光透過率のスイングは、５０％超または約５０％、６０％超または約６０％、７０％超または約７０％、あるいはそれ以上であり得る。

【0022】

本技術の実施形態は、絶対値で、従来の反射型液晶ディスプレイで観察されるスイングよりも平均１０％、２０％、またはそれ以上大きい光透過率のスイングによって特徴づけることができる。本技術の追加の実施形態では、反射型ディスプレイのスイングを増加させても、スイッチング応答時間は犠牲にならない。実施形態において、エレクトロウェッティング区画内の不透明液体は、５ミリ秒未満または約５ミリ秒で完全オフ状態から完全オン状態になることができる。本技術の実施形態による反射型ディスプレイでは、高コントラストが高速応答時間と組み合わされる。

【0023】

エレクトロウェッティング層を含む本反射型ディスプレイおよびディスプレイ構成要素の実施形態は、偏光の透過率が非偏光の透過率より有利に働くことはない。これは、本反射型ディスプレイおよびディスプレイ構成要素を量子ドット技術に十分に適したものにする。量子ドットは、偏光によって励起される場合であっても、すべての方向に非偏光を放出する。エレクトロウェッティング層は、狭い偏光方向から外れている量子ドットによって放出される光を遮断せず、それにより、量子ドットにより放出される光のより多くの割合が、エレクトロウェッティング層を透過することができる。対照的に、量子ドットによって放出された非偏光のごく一部が、液晶層を透過する。光の大部分は、結晶の偏光方向に整列される光の狭い帯域から外れるので、液晶によって遮断される。本反射型ディスプレイは、透過する量子ドット光の割合が大きいので、反射型液晶ディスプレイよりも光源光を画像に変換する割合が大きくなり得る。実施形態において、エレクトロウェッティング層を含む本反射型ディスプレイは、１０％超または約１０％、１０％超または約１０％、２０％超または約２０％、３０％超または約３０％、４０％超または約４０％、５０％超または約５０％、あるいはそれ以上の光源光変換効率によって特徴づけることができる。

【0024】

図１は、本技術のいくつかの実施形態による反射型ディスプレイデバイス構成要素１００の一部を簡略図として示す。実施形態において、デバイス構成要素１００は、基板支持層１０２を含むことができ、基板支持層１０２は、基板支持層上に位置づけられる追加のデバイス層を支持する。追加の実施形態では、基板支持層１０２は、平面層であってもよく、または湾曲層であってもよい。さらなる実施形態では、基板支持層１０２は、数ある材料の中で特に、半導体、有機ポリマー、無機セラミック、または金属から製作される剛性層とすることができる。

【0025】

追加の実施形態では、反射層１１０を基板支持層１０２上に位置づけることができる。さらなる実施形態では、反射層は、複数の量子ドット井戸と、発光ナノ結晶などの量子ドット材料を含まない井戸との両方を含むマイクロ井戸層とすることができる。なおもさらなる実施形態では、井戸の各々は、量子ドット材料で満たされているか否かにかかわらず、井戸の内部表面に形成された反射ライナを含むことができる。より多くの実施形態において、井戸の一部は、井戸の少なくとも一部を充填する量子ドット材料をさらに含む量子ドット井戸である。なおもより多くの実施形態では、井戸のすべてが、量子ドット材料を含む量子ドット井戸である。実施形態において、反射ライナは、数ある金属の中で特に、アルミニウム、銀、およびスズなどの１つまたは複数の反射金属から製作することができる。追加の実施形態では、反射ライナは、数ある誘電体材料の中で特に、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸化ストロンチウム、酸化チタンなどの誘電体材料から製作することができる。なおもさらなる実施形態では、反射ライナ層は、酸化ケイ素層と窒化ケイ素層の交互スタックで製作することができる。より多くの実施形態において、反射ライナ層は、ブラッグリフレクタまたはスペクトラロンとして特徴づけることができる。さらに追加の実施形態では、反射ライナは、５μｍ未満または約５μｍ、４μｍ未満または約４μｍ、３μｍ未満または約３μｍ、２μｍ未満または約２μｍ、１μｍ未満または約１μｍ、０．７５μｍ未満または約０．７５μｍ、０．５μｍ未満または約０．５μｍ、０．２５μｍ未満または約０．２５μｍ、あるいはそれ以下の厚さによって特徴づけることができる。

【0026】

さらなる実施形態では、量子ドット井戸であるマイクロ井戸層内の井戸は、より大きいエネルギー波長の光を吸収して励起状態を形成し、それが基底状態に戻る間に第２のより小さいエネルギー波長の光を放出するように動作可能であるナノ粒子などの量子ドット材料を含むことができる。実施形態において、可視スペクトルの色の発光によって特徴づけられる複数のナノ粒子は、マイクロ井戸層内の量子ドット井戸に保持され得る。追加の実施形態では、赤色発光によって特徴づけられる第１の複数のナノ粒子は、量子ドット井戸の第１のセットに保持され得、緑色発光によって特徴づけられる第２の複数のナノ粒子は、量子ドット井戸の第２のセットに保持され得る。なおもさらなる実施形態では、マイクロ井戸層は、オプションとして、量子ドット井戸の第３のセットに保持され得る、青色発光によって特徴づけられる第３の複数のナノ粒子を含むことができる。他の実施形態では、マイクロ井戸層は、青色発光によって特徴づけられる第３の複数のナノ粒子を含む量子ドット井戸の第３のセットがない場合がある。これらの実施形態のうちの少なくともいくつかでは、マイクロ井戸層は、量子ドット材料がない井戸の第３のセットを含む。これらの実施形態では、井戸の第３のセットは、青色光を井戸に出入りさせるように動作可能な青色カラーフィルタを含むことができる。

【0027】

実施形態において、反射型ディスプレイデバイス構成要素１００の外部の光源からの光は、量子ドット井戸内のナノ粒子によって吸収され得、励起されたナノ粒子は、量子ドット井戸に応じて、赤色または緑色（実施形態によっては青色）の光を放出する。ナノ粒子によって放出される光の一部は、量子ドット井戸を直接出る方向のものである。放出される光の別の一部は、井戸の内面上の反射ライナ層によって量子ドット井戸から反射される。

【0028】

追加の実施形態では、ナノ粒子は、ナノ粒子に可視光を放出させる平均粒度によって特徴づけることができる。さらにさらなる実施形態では、ナノ粒子は、５０ｎｍ未満または約５０ｎｍ、２５ｎｍ未満または約２５ｎｍ、１０ｎｍ未満または約１０ｎｍ、９ｎｍ未満または約９ｎｍ、８ｎｍ未満または約８ｎｍ、７ｎｍ未満または約７ｎｍ、６ｎｍ未満または約６ｎｍ、５ｎｍ未満または約５ｎｍ、４ｎｍ未満または約４ｎｍ、３ｎｍ未満または約３ｎｍ、２ｎｍ未満または約２ｎｍ、１ｎｍ未満または約１ｎｍ、あるいはそれ以下の平均粒子サイズによって特徴づけることができる。より多くの実施形態において、励起されたナノ粒子は、数ある色の光の中で特に、赤色光、緑色光、または青色光の放出によって特徴づけることができる。さらなる実施形態では、ナノ粒子は、数ある無機材料の中で特に、硫化鉛、セレン化鉛、セレン化カドミウム、硫化カドミウム、テルル化カドミウム、インジウムヒ素、燐化インジウム、追加の蛍光体、およびシリコンゲルマニウムなどの無機材料から製作することができる。

【0029】

さらなる実施形態では、反射型ディスプレイデバイス構成要素１００は、反射層１１０の一部の上に形成されたカラーフィルタ１２０を含むことができる。実施形態において、カラーフィルタ１２０は、反射層１１０から放出される異なる色の光の強度の差を補償する。追加の実施形態では、カラーフィルタは、青色光および緑色光を放出する井戸の上に位置合せされる。さらなる実施形態では、赤色光を放出するように動作可能な量子ドット井戸は、カラーフィルタを含まないこともある。なおもさらなる実施形態では、カラーフィルタ１２０は、青色光を投射する井戸のセットの上に位置合せされた１つまたは複数の青色カラーフィルタを含むことができる。追加の実施形態では、青色カラーフィルタは、青色光よりも長い波長（例えば、４５０ｎｍ超または約４５０ｎｍの波長）を有する光を吸収するように動作可能であり得る。より多くの実施形態において、カラーフィルタ１２０は、緑色光を放出する量子ドット井戸のセットの上に位置合せされた１つまたは複数の緑色カラーフィルタを含むことができる。さらにより多くの実施形態では、緑色カラーフィルタは、緑色光よりも長い波長（例えば、５３０ｎｍ超または約５３０ｎｍの波長）を有する光を吸収するように動作可能であり得る。

【0030】

追加の実施形態では、反射型ディスプレイデバイス構成要素１００は、反射層１１０の上に置かれたエレクトロウェッティング層１３０をさらに含むことができる。実施形態において、エレクトロウェッティング層は、反射層１１０内の量子ドット井戸の各々内のナノ結晶によって吸収され、ナノ結晶から投射される光の強度を独立して調節するように動作可能である。エレクトロウェッティング層はまた、量子ドット材料を含まない井戸を透過し、井戸から反射される光の強度を独立して調節するように動作可能である。追加の実施形態では、透過光へのこれらの調節は、エレクトロウェッティング層１３０を通して、反射層１１０内の各井戸におよび各井戸から透過される光の量を独立して調節することによって行うことができる。さらなる実施形態では、これらの独立した調節は、反射層１１０内の複数の井戸の上にエレクトロウェッティング層１３０の複数のエレクトロウェッティング区画を位置合せさせることによって行うことができる。より多くの実施形態において、各エレクトロウェッティング区画は、エレクトロウェッティング基板の表面に接触する不透明液体を含む。エレクトロウェッティング区画を透過する光の量は、エレクトロウェッティング基板表面にわたる不透明液体の被覆範囲に依存する。実施形態において、エレクトロウェッティング基板表面上の不透明液体の被覆率は、エレクトロウェッティング基板表面に電界を印加することによって調節することができる。

【0031】

追加の実施形態では、電界がエレクトロウェッティング基板表面に印加されないとき、不透明液体は、表面の１００％を覆うことができる。不透明液体による１００％の被覆率は、１０％未満または約１０％、５％未満または約５％、２％未満または約２％、１％未満または約１％、あるいはそれ以下のエレクトロウェッティング層１３０のエレクトロウェッティング区画を通る透過率レベルを作り出す。なおも追加の実施形態では、強い電界がエレクトロウェッティング基板表面に印加されると、不透明液体は数珠つなぎになり、表面の９９％未満または約９９％、表面の９０％未満または約９０％、表面の８０％未満または約８０％、表面の７０％未満または約７０％、表面の６０％未満または約６０％、表面の５０％、表面の４０％未満または約４０％、表面の３０％未満または約３０％、表面の２０％未満または約２０％、表面の１０％未満または約１０％、表面の５％未満または約５％、あるいはそれ以下を覆うことができる。この結果、エレクトロウェッティング層１３０のエレクトロウェッティング区画を通る光の透過率は、５０％超または約５０％、６０％超または約６０％、７０％超または約７０％、８０％超または約８０％、９０％超または約９０％、あるいはそれ以上になる。さらにより多くの実施形態では、エレクトロウェッティング基板表面に印加される調節可能な強度の電界により、不透明液体は、１００％の被覆率と、５％未満または約５％の被覆率との間の中間的な範囲で不透明液体が表面を覆う程度まで数珠状になる。さらなる実施形態では、不透明液体によって覆われていないエレクトロウェッティング基板表面の面積の割合は、エレクトロウェッティング層１３０のそのエレクトロウェッティング区画を通る光の透過率に正比例する。

【0032】

さらなる実施形態では、反射型ディスプレイデバイス構成要素１００は、エレクトロウェッティング層１３０の上または下に位置づけられる導光体層１４０をさらに含むことができる。実施形態において、導光体層１４０は、外部光源から放出された白色光を反射層１１０の区域にわたってディスプレイデバイス構成要素１００上に分散させるように動作可能であり得る。追加の実施形態では、導光体層１４０は、反射層１１０から投射された青色光を分散させるように動作可能であり得る。実施形態において、青色導光体層は、ディスプレイデバイス構成要素によって表示される画像の色温度を増加させるように動作可能であり得る。実施形態において、青色導光体は、色温度を、６５００Ｋ超または約６５００Ｋ、６６００Ｋ超または約６６００Ｋ、６７００Ｋ超または約６７００Ｋ、６８００Ｋ超または約６８００Ｋ、６９００Ｋ超または約６９００Ｋ、７０００Ｋ超または約７０００Ｋ、あるいはそれ以上まで増加させることができる。さらにより多くの実施形態では、導光体層１４０は、異なる波長範囲の光を分散させるように動作可能な２つ以上の導光体層を含むことができる。実施形態において、これらの多層導光体層１４０は、白色光を分散させるように動作可能な第１の導光体層と、青色光を分散させるように動作可能な第２の導光体層とを含むことができる。第１の導光体層は、電磁スペクトルの可視部分（例えば、約４００ｎｍ～約７００ｎｍ）の広い範囲の波長を有する光を分散させるように動作可能であり得る。第２の導光体層は、青色（例えば、約３８０ｎｍ～約５００ｎｍ）を有する光を分散させるように動作可能であり得る。

【0033】

追加の実施形態では、内部光源（図示せず）が、ディスプレイデバイス構成要素１００によって表示される画像を照明するのに役立つように導光体層１４０に結合されてもよい。実施形態において、内部光源は、白色光の単一構成要素光源を含むことができる。さらなる実施形態では、内部光源は、赤色、緑色、および青色発光ダイオードなどの多構成要素光源を含むことができる。なおもさらなる実施形態では、導光体層１４０は、広域スペクトル白色光源と狭域スペクトル色光源（例えば、青色光源）の両方からの光を分散させるように動作可能であり得る。さらに追加の実施形態では、導光体層１４０は、白色光を分散させるように動作可能な少なくとも第１の導光体層と、着色光（例えば、青色光）を分散させるように動作可能な第２の導光体層とを含む多層導光体とすることができる。なおもさらなる実施形態では、独立した内部光源が、多層導光体の各導光体層に結合されてもよい。

【0034】

より多くの実施形態において、反射型ディスプレイデバイス構成要素１００は、エレクトロウェッティング層１３０の上に、そして存在する場合には導光体層１４０の上に位置づけられたカバー層１５０を含むことができる。カバー層１５０は、反射型ディスプレイデバイス構成要素１００の下層を環境汚染物質から保護する。実施形態において、カバー層１５０は、数ある種類の光学的に透明な材料の中で特に、ガラスまたは半透明ポリマーで製作された光学的に透明な層とすることができる。

【0035】

実施形態において、反射型ディスプレイデバイス構成要素１００の外部の光源（図示せず）からの光１６０を構成要素に導くことができる。追加の実施形態では、外部光源は、自然光（例えば、太陽光）であってもよく、または１つまたは複数のタイプの白熱光源、蛍光光源、またはＬＥＤ光源からの光などの製造された光であってもよい。より多くの実施形態において、外部光源は、１００ｌｕｘ超または約１００ｌｕｘ（薄暗い室内灯）、５００ｌｕｘ超または約５００ｌｕｘ（オフィス照明）、１０００ｌｕｘ超または約１０００ｌｕｘ（高輝度照明）、２５００ｌｕｘ超または約２５００ｌｕｘ、５０００ｌｕｘ超または約５０００ｌｕｘ、１００００ｌｕｘ超または約１００００ｌｕｘ（明るい夏の日の屋外の日影）、５００００ｌｕｘ超または約５００００ｌｕｘ、１０００００ｌｕｘ超または約１０００００ｌｕｘ（ピーク太陽照度）、あるいはそれ以上の輝度によって特徴づけることができる。

【0036】

さらなる実施形態では、光１６０の一部は、数ある層の中で特に、導光体層１４０、エレクトロウェッティング層１３０、およびカラーフィルタ層１２０を含む、反射型デバイス構成要素１００の層を通過する。追加の実施形態では、導光体層１４０に達する光１６０の一部は、反射層１１０を含む１つまたは複数の下層の広い区域に達するように再分散され得る。光源から直接および導光体層１４０から反射層１１０に達する光１６０の少なくとも一部は、反射層１１０におけるマイクロ井戸層の量子ドット井戸内のナノ結晶によって吸収され得る。光１６０の吸収された部分は、ナノ結晶を励起し、ナノ結晶のサイズなどのナノ結晶の特性に依存する特定の色の光をナノ結晶に放出させることができる。量子ドット井戸内の励起されたナノ結晶からの放出光を含む光１６２は、反射型ディスプレイデバイス構成要素１００から戻されて、表示画像を形成する。実施形態において、ディスプレイデバイス構成要素１００から投射される光１６２は、１００ｎｉｔ超または約１００ｎｉｔ、２５０ｎｉｔ超または約２５０ｎｉｔ、５００ｎｉｔ超または約５００ｎｉｔ、７５０ｎｉｔ超または約７５０ｎｉｔ、１０００ｎｉｔ超または約１０００ｎｉｔ、２５００ｎｉｔ超または約２５００ｎｉｔ、あるいはそれ以上の輝度によって特徴づけることができる。

【0037】

さらなる実施形態では、表示画像を形成する光１６２に変換される光１６０の量は、５％超または約５％、１０％超または約１０％、２０％超または約２０％、３０％超または約３０％、４０％超または約４０％、５０％超または約５０％、あるいはそれ以上であり得る。これは、典型的には１０％未満、５％未満、１％未満、またはそれ以下の変換効率を有する反射型液晶ディスプレイの変換効率よりも著しく高い変換効率である。加えて、反射層１１０は、非偏光を生成および反射することができ、エレクトロウェッティング層１３０は非偏光を通過させることができるので、反射型デバイス構成要素１００から表示画像を生成するために使用される光１６２は、非偏光であり得る。これは、表示画像を歪ませるまたは暗くすることなしに、観察者と反射型デバイス構成要素１００との間の視野角を著しく増加させることができる。

【0038】

図２を参照すると、本技術の実施形態による反射型ディスプレイデバイス構成要素２００の一部の追加の実施形態が示される。実施形態において、反射型ディスプレイデバイス構成要素２００は、基板支持層２０２を含み、それは、基板支持層上に位置づけられる追加のデバイス層を支持することができる。さらなる実施形態では、反射層２１０を基板支持層２０２上に位置づけることができる。実施形態において、反射層２１０は、マイクロ井戸層の基板２１３に形成された複数の井戸を含むマイクロ井戸層を含むことができる。追加の実施形態では、マイクロ井戸層基板２１３は、可視光に対して不透明な有機材料または無機材料とすることができる。より多くの実施形態において、複数の井戸は、マイクロ井戸層基板２１３内に陥凹された底面および１つまたは複数の側壁面を含むことができる１つまたは複数の内面により形成され得る。各井戸の内面は、井戸からの光を反射型ディスプレイデバイス構成要素２００を通して反射して反射型ディスプレイデバイス構成要素から画像を投射するように動作可能な反射ライナ層２１１でライニングすることができる。実施形態において、反射ライナ層２１１は、数ある金属の中で特に、アルミニウム、銀、およびスズなどの１つまたは複数の反射金属から製作することができる。追加の実施形態では、反射ライナは、数ある誘電体材料の中で特に、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸化ストロンチウム、酸化チタンなどの誘電体材料から製作することができる。なおもさらなる実施形態では、反射ライナ層は、酸化ケイ素層と窒化ケイ素層の交互スタックで製作することができる。より多くの実施形態において、反射ライナ層は、ブラッグリフレクタまたはスペクトラロンとして特徴づけることができる。追加の実施形態では、反射ライナ層２１１は、５μｍ未満または約５μｍ、４μｍ未満または約４μｍ、３μｍ未満または約３μｍ、２μｍ未満または約２μｍ、１μｍ未満または約１μｍ、０．７５μｍ未満または約０．７５μｍ、０．５μｍ未満または約０．５μｍ、０．２５μｍ未満または約０．２５μｍ、あるいはそれ以下の厚さによって特徴づけることができる。

【0039】

実施形態において、反射層２１０内の井戸２１５ａ～２１５ｃの少なくとも一部は、異なる色の光を放出するように動作可能な複数のナノ結晶で充填され得る量子ドット井戸とすることができる。いくつかの実施形態では、第１の井戸２１５ａには、量子ドット材料がないことがある。追加の実施形態では、第１の井戸２１５ａは、青色光（例えば、３８０ｎｍ～５００ｎｍの波長の範囲の光）を放出するように動作可能な複数の第１のナノ結晶２１５ａで充填され得る。より多くの実施形態において、第２の井戸２１５ｂは、緑色光（例えば、５３０ｎｍ～５５０ｎｍに波長の範囲の光）を放出するように動作可能な複数の第２のナノ結晶で充填された量子ドット井戸とすることができる。なおもより多くの実施形態では、第３の井戸２１５ｃは、赤色光（例えば、６５０ｎｍ～７２０ｎｍに波長の範囲の光）を放出するように動作可能な複数の第３のナノ結晶で充填された量子ドット井戸とすることができる。なおもさらなる実施形態では、第１、第２、および第３の井戸２１５ａ～２１５ｃは、赤色、緑色、青色（ＲＧＢ）ピクセルのサブピクセルであってもよい。さらにさらなる実施形態では、第１、第２、および第３の井戸は、反射型ディスプレイデバイス構成要素２００の反射層２１０全体のサブピクセルおよびピクセルを構成するように複数回繰り返されてもよい。

【0040】

追加の実施形態では、反射型ディスプレイデバイス構成要素２００は、反射層２１０内の井戸の一部の上に形成されたカラーフィルタ２２０ａ～２２０ｂを含むことができる。実施形態では、カラーフィルタ２２０ａは、第１の井戸２１５ａの上に位置合せされた青色カラーフィルタを含む。青色カラーフィルタ２２０ａは、第１の井戸２１５ａにおよび第１の井戸２１５ａから透過させるように動作可能であり、青色光よりも長い波長を有する光を吸収するように動作可能であり得る。追加の実施形態では、カラーフィルタ２２０ｂは、緑色光を放出するように動作可能なナノ結晶で充填された第２の井戸２１５ｂの上に位置合せされた緑色カラーフィルタとすることができる。緑色カラーフィルタは、緑色光よりも長い波長を有する光を吸収するように動作可能であり得る。図２に示された実施形態では、赤色光を放出するように動作可能なナノ結晶で充填された第３の井戸２１５ｃの上にはカラーフィルタは置かれない。図示の実施形態において、カラーフィルタ２２０ａ～２２０ｂは、反射層２１０の井戸２１５ａ～２１５ｃから投射される赤色光を基準として青色光および緑色光の強度を低下させる。

【0041】

さらなる実施形態では、反射型ディスプレイデバイス構成要素２００は、反射層２１０の上に、そして存在する場合にはカラーフィルタ２２０ａ～２２０ｂの上に位置づけられたエレクトロウェッティング層２３０をさらに含むことができる。実施形態において、エレクトロウェッティング層２３０は、一群のエレクトロウェッティング液体が支持されるエレクトロウェッティング基板表面を形成するエレクトロウェッティング基板層２３２を含むことができる。追加の実施形態では、エレクトロウェッティング液体は、不透明液体２３４と半透明液体２３６とを含むことができる。さらなる実施形態では、少なくとも不透明液体２３４は、反射層２１０内の井戸２１５ａ～２１５ｃの周縁と位置合せされ得る複数の仕切り２３５によってエレクトロウェッティング区画に分離され得る。仕切り２３５は、１つのエレクトロウェッティング区画の不透明液体２３４が、隣接するエレクトロウェッティング区画に流れ込むのを防止するために十分に高い。

【0042】

実施形態において、エレクトロウェッティング基板層２３２の表面上の不透明液体２３４の被覆率は、エレクトロウェッティング区画の底部部分を形成する基板層の部分に印加される電界の強度に応じて調節可能であり得る。実施形態において、印加電界が弱いほど、不透明液体２３４はエレクトロウェッティング基板層２３２の表面を多く濡らす。さらなる実施形態では、不透明液体２３４がエレクトロウェッティング基板層２３２の表面の１００％を濡らす場合、エレクトロウェッティング区画を透過する光はほとんどない（例えば、エレクトロウェッティング区画に投射される光の１０％未満または約１０％、５％未満または約５％、２％未満または約２％、またはそれ以下）。なおもさらなる実施形態では、不透明液体がエレクトロウェッティング基板層２３２の表面の１０％未満または約１０％を濡らす場合、エレクトロウェッティング層２３０に達する光の５０％超、６０％超、７０％超、８０％超、９０％超、またはそれ以上が、層を通過することができる。

【0043】

より多くの実施形態において、エレクトロウェッティング層２３０内のエレクトロウェッティング液体は、異なる偏光度の少なくとも２つの液体を含むことができる。実施形態において、不透明液体２３４は非極性液体とすることができ、一方、半透明液体２３６は極性液体とすることができる。エレクトロウェッティング液体の極性の差により、エレクトロウェッティング基板層２３２の表面上の不透明液体２３４の濡れの程度が助長される。追加の実施形態では、不透明液体２３４は、数ある非極性液体の中で特に、非極性オイルと可視光を吸収する１つまたは複数の染料とを含むことができる。さらなる実施形態では、半透明液体２３６は、数ある極性液体の中で特に、水と短鎖アルコールとを含むことができる、さらにより多くの実施形態では、エレクトロウェッティング基板層２３２の表面は、数ある材料の中で特に、半透明有機ポリマー（例えば、半透明フルオロポリマー）などの半透明非極性材料から製作することができる。なおもより多くの実施形態では、エレクトロウェッティング基板層２３２の大部分は、材料の中で、インジウムスズ酸化物およびインジウム亜鉛酸化物、アルミニウム亜鉛酸化物などの半透明の導電性材料から製作することができる。

【0044】

追加の実施形態では、反射型ディスプレイデバイス構成要素２００は、エレクトロウェッティング層２３０の上または下に位置づけられる導光体層２４０をさらに含むことができる。図２に示された例では、導光体層２４０は、エレクトロウェッティング層２３０の上に位置づけられる。実施形態において、導光体層２４０は、反射層２１０のより広い区域、および反射型ディスプレイデバイス構成要素２００によって投射される画像のより広い区域にわたって、青色光を分散させるように動作可能な第１の導光体層を含む。さらなる実施形態では、導光体層２４０は、外部光源からの白色光を、反射層２１０を含む構成要素２００の層のより広い区域にわたって分散させるように動作可能な第２の導光体層をさらに含む。

【0045】

なおもさらなる実施形態では、反射型ディスプレイデバイス構成要素２００は、導光体層２４０の上に位置づけられたカバー層２５０を含むことができる。カバー層２５０は、反射型ディスプレイデバイス構成要素２００の下層を環境汚染物質から保護する。実施形態において、カバー層２５０は、数ある種類の光学的に透明な材料の中で特に、ガラスまたは半透明ポリマーで製作された光学的に透明な層とすることができる。

【0046】

図３Ａ～図３Ｃは、エレクトロウェッティング基板層３３２の表面を様々な範囲まで覆う不透明液体３３４を含む単一のエレクトロウェッティング区画３００の一実施形態を示す。図３Ａは、不透明液体３３４がエレクトロウェッティング基板層３３２の表面の区域の１００％を覆い、半透明液体３３６が少しも表面と接触しないことを示す。この状態では、エレクトロウェッティング区画３００に達する光は、区画をほとんど透過することができず、区画は、完全オフであるとして特徴づけることができる。図３Ｂは、エレクトロウェッティング基板層３３２の区域の約５０％を覆う不透明液体３３４を示す。この状態では、エレクトロウェッティング区画３００に達する光の約５０％が、区画を透過することができ、区画は、完全オフと完全オンとの間の中間状態にあるとして特徴づけることができる。図３Ｃは、エレクトロウェッティング基板層３３２の区域の１０％未満を覆う不透明液体３３４を示す。この状態では、エレクトロウェッティング区画３００に達する光の５０％超、６０％超、７０％超、８０％超、９０％超、またはそれ以上が、区画を透過することができ、区画は、完全オンであるとして特徴づけることができる。

【0047】

実施形態において、不透明液体３３４が、エレクトロウェッティング基板層３３２の表面の１００％を覆う完全オフ状態からその面積の１０％未満を覆う完全オン状態までの間で調節されるのに要する時間は、２０ミリ秒未満または約２０ミリ秒、１５ミリ秒未満または約１５ミリ秒、１０ミリ秒未満または約１０ミリ秒、５ミリ秒未満または約５ミリ秒、４ミリ秒未満または約４ミリ秒、３ミリ秒未満または約３ミリ秒、２ミリ秒未満または約２ミリ秒、１ミリ秒未満または約１ミリ秒、あるいはそれ以下であり得る。

【0048】

図１～図３に示された上述の反射型ディスプレイデバイスおよび構成要素の実施形態は、本方法の実施形態に従って画像を表示するために使用することができる。図４は、本技術のいくつかの実施形態による画像を表示する方法４００における例示的な動作を示す。方法４００は、記載の動作の前に実行され得る数ある動作の中で特に、デバイスを作動させることと、表示される画像の特性を調節することとを含む、この方法の開始の前の１つまたは複数の動作を含むことができる。この方法は、いくつかのオプションの動作をさらに含むことができ、それは、本技術による方法のいくつかの実施形態と具体的に関連する場合もあり、関連しない場合もある。例えば、動作の多くは、実行されるプロセスのより広い範囲を提供するために説明されているが、この技術にとって不可欠ではなく、または以下でさらに論じられるように代替方法によって実行されてもよい。図は、部分的な概略図のみを示し、システムおよび方法は、様々な特性および態様を有する任意の数の追加の構成要素および動作を含んでもよいことを理解されたい。

【0049】

次に図４を参照すると、方法４００は、動作４０５において、反射型ディスプレイデバイスを光源にさらすことを含むことができる。反射型ディスプレイデバイスは、図１～図３に示されたデバイス構成要素など、本技術の一実施形態によるデバイスまたはデバイス構成要素とすることができる。実施形態では、光源は、外部光源とすることができる。さらなる実施形態では、外部光源は、太陽光などの自然光源であってもよく、または数ある製造された光源の中で特に、１つまたは複数の白熱光源、蛍光光源、もしくはＬＥＤ光源からの光源などの製造された光源であってもよい。なおもさらなる実施形態では、光源は、反射型ディスプレイデバイスまたはデバイス構成要素に統合された内部光源であってもよい。実施形態において、内部光源は、反射型ディスプレイデバイスのエレクトロウェッティング層および反射層の上に位置づけられたＬＥＤ光源を含むことができる。さらなる実施形態では、内部光源は、内部光源から放出される光を、エレクトロウェッティング層および反射層のより大きい区域にわたって分散させる導光体層に結合されてもよい。

【0050】

内部光源は、反射型ディスプレイデバイスからの投射画像に追加の光を供給することができる。実施形態において、内部光源からの光の一部は、井戸に透過され、井戸は、反射層から投射される着色光を反射および／または放出することができる。さらなる実施形態では、内部光源からの光の一部は、反射層によって直接反射されて、反射型ディスプレイデバイスからの表示画像の一部を形成することができる。対照的に、従来の透過型ディスプレイデバイスは、反射なしに表示画像に直接投射される着色光を生成するために、マイクロ井戸層内の量子ドット材料を励起するのに内部光源を使用する。

【0051】

実施形態において、方法４００は、動作４１０において、導光体層を通して光を分散させることをさらに含むことができる。上記のように、実施形態において、導光体層に供給される光は、外部光源または内部光源から供給され得る。さらなる実施形態では、光は、可視スペクトル（例えば、約４００ｎｍ～約７００ｎｍ）にわたって分布する波長を有する白色光とすることができる。導光体層を通して分散される光は、エレクトロウェッティング層と反射層とを含む、反射型ディスプレイデバイスまたはデバイス構成要素の下層にわたって分散され得る。実施形態において、導光体層は、外部光源または内部光源から放出される光を、反射型ディスプレイデバイスまたはデバイス構成要素の下層にわたってより均等に分散させ、その結果、反射型ディスプレイデバイスまたはデバイス構成要素は、画像にわたってより均一な輝度で画像を表示することができる。

【0052】

実施形態において、方法４００は、動作４１５において、エレクトロウェッティング層を通して光を透過させることをなおもさらに含むことができる。実施形態において、透過光は、動作４０５において反射型ディスプレイデバイスまたはデバイス構成要素がさらされた光源光の一部であり得る。追加の実施形態では、透過光は、エレクトロウェッティング層の下に位置づけられた反射層から放出される光の一部であり得る。さらなる実施形態では、エレクトロウェッティング層は、表示画像を形成するのに役立つように、層の区域にわたる様々な点で層を透過する光の量を制御することができる。上記のように、エレクトロウェッティング層の各点を通る光の透過率は、エレクトロウェッティング層に供給される光のほぼ０％の透過率から９０％超または約９０％の透過率までスイングする可能性がある。さらに、上記のように、エレクトロウェッティング層は、各点における光の透過率レベルを完全に透過（例えば、完全オン）から完全に不透明（例えば、完全オフ）まで、２０ミリ秒未満または約２０ミリ秒、１５ミリ秒未満または約１５ミリ秒、１０ミリ秒未満または約１０ミリ秒、５ミリ秒未満または約５ミリ秒、４ミリ秒未満または約４ミリ秒、３ミリ秒未満または約３ミリ秒、２ミリ秒未満または約２ミリ秒、１ミリ秒未満または約１ミリ秒、あるいはそれ以下で、変化させることができる。

【0053】

実施形態において、方法４００は、動作４２０において、量子ドット井戸から光を生成することをその上さらに含むことができる。実施形態において、量子ドット井戸は、井戸の少なくとも一部を充填するナノ結晶が光を吸収し励起状態になることによって光を生成する。励起したナノ結晶は、非励起状態に戻るときに所定の色の光を放出する。実施形態において、ナノ結晶によって放出される着色光は、１００ｎｍ未満または約１００ｎｍ、７５ｎｍ未満または約７５ｎｍ、５０ｎｍ未満または約５０ｎｍ、４０ｎｍ未満または約４０ｎｍ、３０ｎｍ未満または約３０ｎｍ、２０ｎｍ未満または約２０ｎｍ、１０ｎｍ未満または約１０ｎｍ、あるいはそれ以下の半値全幅（ＦＷＭＨ）波長範囲によって特徴づけることができる。さらなる実施形態では、ナノ結晶によって放出される着色光は、非偏光であり得る。なおもさらなる実施形態では、ナノ結晶によって放出される光の一部は、量子ドット井戸を含む反射層の上に位置づけられたディスプレイの層上に直接投射され得る。光の追加部分は、量子ドット井戸の反射ライナ層で反射され、その後、量子ドット井戸を含む反射層の上に位置づけられた層上に投射され得る。

【0054】

実施形態において、方法４００は、動作４２５において、量子ドット井戸を含む反射井戸から放出される光をフィルタリングすることをさらに含むことができる。さらなる実施形態では、井戸のサブセットから反射および放出される青色光および緑色光をフィルタリングして、表示画像の青色光および緑色光の強度を赤色光を基準として低下させることができる。これらの実施形態では、青色カラーフィルタの第１のセットは、青色光の波長未満またはほぼ青色光の波長（例えば、５００ｎｍ未満または約５００ｎｍ、４７５ｎｍ未満または約４７５ｎｍ、４５０ｎｍ未満または約４５０ｎｍ、４２５ｎｍ未満または約４２５ｎｍ、４００ｎｍ未満または約４００ｎｍ、あるいはそれ以下）の光の放出を低減させるために、青色光を反射するように動作可能な井戸のサブセット上に位置づけられ得る。追加の実施形態では、緑色カラーフィルタの第２のセットは、緑色光の波長未満またはほぼ緑色光の波長（例えば、５５０ｎｍ未満または約５５０ｎｍ）の放出を低減させるために、緑色光を放出するように動作可能な量子ドット井戸のサブセット上に位置づけられ得る。

【0055】

実施形態において、方法４００は、さらに加えて、動作４３０において、反射光および生成光から画像を形成することを含むことができる。実施形態において、反射型ディスプレイデバイスまたはデバイス構成要素の光によって形成される画像は、１００ｎｉｔ超または約１００ｎｉｔ、２５０ｎｉｔ超または約２５０ｎｉｔ、５００ｎｉｔ超または約５００ｎｉｔ、７５０ｎｉｔ超または約７５０ｎｉｔ、１０００ｎｉｔ超または約１０００ｎｉｔ、２５００ｎｉｔ超または約２５００ｎｉｔ、あるいはそれ以上の輝度によって特徴づけることができる。

【0056】

本技術の実施形態は、従来のＬＣＤ技術を使用する反射型ディスプレイと比較して、向上した輝度および応答時間をもつ画像の反射型ディスプレイを可能にする。この実施形態は、エレクトロウェッティング層と、量子ドット技術を組み込んだ反射層とを含む、反射型ディスプレイデバイスおよびデバイス構成要素を含む。これらの層と、導光体層およびカラーフィルタ層を含む追加の層との組合せは、従来のＬＥＤ技術で見られるよりも広い色域、高いコントラスト比、および鮮明なビデオを有する画像の表示を可能にする。本技術によるディスプレイデバイスおよびデバイス構成要素はまた、発光ダイオード（ＬＥＤ）および他の高エネルギー消費光源のためにかなり多くの電力を必要とする透過型ディスプレイデバイスと比較して、反射型ディスプレイデバイスの低電力消費による利点がある。

【0057】

前の記述では、説明の目的で、本技術の様々な実施形態の理解を提供するために非常に多くの詳細が記載された。しかしながら、特定の実施形態はこれらの詳細の一部がなくてもまたは追加の詳細があっても実践され得ることが当業者には明らかであろう。例えば、記載のウェッティング技法から利益を得ることができる他の基板が、さらに、本技術とともに使用されてもよい。

【0058】

いくつかの実施形態を開示したが、当業者ならば、様々な変形、代替構成、および均等物が、実施形態の趣旨から逸脱することなく使用されてもよいことを認識するであろう。加えて、いくつかのよく知られているプロセスおよび要素は、本技術を不必要に曖昧にすることを避けるために説明されていない。したがって、上述の説明は、技術の範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。

【0059】

ある範囲の値が提供される場合、その範囲の上限と下限との間の各介在値もまた、文脈が明確にそうでないと指示しない限り、下限の単位の最小の分数まで、具体的に開示されていると理解される。明記された範囲内の任意の明記された値または明記されていない介在値と、その明記された範囲内の任意の他の明記された値または介在値との間の任意のより狭い範囲も包含される。それらのより小さい範囲の上限および下限は、独立して、その範囲に含まれてもよくまたは除外されてもよく、そのより小さい範囲に、限界のいずれかが含まれるか、または限界のどちらも含まれないか、または限界の両方が含まれる場合の各範囲はまた、明記された範囲における任意の具体的に除外される限界を条件として、本技術内に包含される。明記された範囲が限界の一方または両方を含む場合、それらの含まれる限界のいずれかまたは両方を除外した範囲も含まれる。多数の値がリストに用意されている場合、それらの値のいずれかを包含するかまたはそれに基づく任意の範囲が、同様に具体的に開示される。

【0060】

本明細書および添付の特許請求の範囲において使用される単数形「ａ」、「ａｎ」、および「ｔｈｅ」は、文脈が明確にそうでないと指示しない限り、複数への参照を含む。したがって、例えば、「ナノ結晶」への言及は、複数のそのようなナノ結晶を含み、「期間」への言及は、当業者に知られている１つまたは複数の期間およびその均等物への言及を含む。

【0061】

さらに、「備える、含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅ（ｓ））」、「備えている、含んでいる（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含有する（ｃｏｎｔａｉｎ（ｓ））」、「含有している（ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅ（ｓ））」、および「含んでいる（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」という単語は、本明細書および後述の特許請求の範囲で使用される場合、明記された特徴、整数、構成要素、または動作の存在を指定するように意図されるが、１つまたは複数の他の特徴、整数、構成要素、動作、行為、またはグループの存在または追加を排除しない。加えて、「の上に（ａｂｏｖｅ）」、「の下に（ｂｅｌｏｗ）」、「の上に（ｏｖｅｒ）」、「の下に（ｕｎｄｅｒ）」、「の前方に（ｉｎ ｆｒｏｎｔ ｏｆ）」、「の後方に（ｂｅｈｉｎｄ）」、などの単語は、要素の相対的な位置づけを示しており、要素の絶対的な位置づけを示していない。

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図3C】

【図4】

【国際調査報告】