JP2000513116A

JP2000513116A - 可変反射率画像ディスプレイ装置

Info

Publication number: JP2000513116A
Application number: JP11501166A
Authority: JP
Inventors: エイ．ホワイトヘッド、ローン
Original assignee: ザユニバーシティオブブリティッシュコロンビア
Priority date: 1997-06-10
Filing date: 1998-05-08
Publication date: 2000-10-03
Also published as: DE69825894D1; US5959777A; EP0988573B1; AU7329098A; CA2292441C; CA2292441A1; DE69825894T2; CN1262742A; CN1173208C; EP0988573A1; KR20010013621A; WO1998057212A1; KR100324918B1

Abstract

(57)【要約】マルチピクセルディスプレイにおける適用に適合可能な可変反射ディスプレイ装置。各ピクセルは、入射光が全内反射される反射状態と全内反射が阻止される非反射状態とを備える少なくとも１つのエレメント（１０）を有する。このような全内反射の阻止は、同エレメントの表面に隣接する減衰波を干渉する（散乱させる及び／又は吸収する）ことによって成される。例えば、部材（１８）が同エレメントに隣接して配置され、第１及び第２の位置間にて変形される。第１の位置においては、減衰波に通常の挙動を許容すべく部材とエレメントとの間に間隙（２０）が確保される。第２の位置では、部材が減衰波と干渉しそれによって全内反射を阻止するように、部材はエレメントと光学的接触状態にある(原子接触状態にはない)。１つの実施形態では、各ピクセルはコーナーリフレクタ等の逆反射エレメント（１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ…）から成る集合体である。エラストマー材料（１８）は各集合体に隣接して配置される。間隙（２０）が集合体及びエラストマー材料の間に確保される際、集合体は全内反射を成し続ける。しかし、エラストマー材料が集合体と光学的に接触する場合は、減衰波は吸収又は散乱され、従って全内反射は阻止され、結果的に入射光の反射が阻止される。従って、コーナーリフレクタ集合体によって形成される「ピクセル」はエラストマー材料と光学的に接触するときは「オフ」であり、両者間に間隙が確保されるときは「オン」である。

Description

【発明の詳細な説明】可変反射率画像ディスプレイ装置技術分野選択されると共に任意のサイズを与えられた複数の「ピクセル」が、全内反射現象から生じる高反射率状態から、全内反射現象が阻止される低反射率状態に、制御可能に変換されるディスプレイ装置。背景コーナーリフレクタ（「コーナーキューブ」としても知られている）は、非常によく知られた反射装置である。図１に示すように、コーナーリフレクタに入射する光線は、直角を成して互いに対向すると共にコーナーを成す３つのファセット（facet）にて、３つの別個の反射のそれぞれにおいて全内反射される。このことの最終的な結果として、光はコーナーリフレクタから、入射光線の方向と対向する方向に逆反射される。それぞれが前述の全内反射現象を示す複数のコーナーリフレクタにおける小型の透明な集合体は、スリーエムダイヤモンドグレード^TM(３Ｍ Diamond Grade^TM) 反射シーティング（reflective sheeting）等の反射シーティング材によく見られる。１つ以上のコーナーリフレクタから成る１つのグループにおいて、全内反射現象をオン又はオフに切り換えることができる場合、そのグループは画像「ピクセル」として機能し得る。従って、テキスト又は画像を表示可能なディスプレイ装置を構成するために、このような複数のピクセルから成る１つのアレイを組み立てることが可能である。本発明ではこれを達成する。従来技術において、種々の反射画像ディスプレイ装置が開発されてきた。その例としては、計算器にてよく用いられているような、背景が照明されない（non-backlit）液晶ディスプレイ（「ＬＣＤ」）パネル、及びルート情報を表示すろためにバスにおいて用いられているタイプの「フリップ」サイン等がある。しかしながら、これらの装置には種々の不都合な点がある。例えば、ＬＣＤパネルは一般に、正面偏光子（front polarizer）が必要とされるために、５０％未満の最大反射率しか示さない。フリップサインは機械的に複雑であると共に、ピクセルを小型化するのが困難である。本発明では、このような不都合は生じない。発明の要約本発明は、マルチピクセル（multiple pixel）画像ディスプレイ装置を提供する。各ピクセルは、入射光が全内反射される反射状態を有すると共に、全内反射が阻止される非反射状態を有する少なくとも１つのエレメントを備える。このような阻止は、好ましくは、全内反射に関連する減哀波(evanescent wave )を変化させることによって達成される。例えば、ある部材をエレメントに隣接して配置し、第１の位置及び第２の位置の間で同部材を変形し得る。第１の位置では、光学文献に十分に記載されているように、減衰波が通常の全内反射特性を有し得るべく、部材とエレメントとの間に間隙が確保されている。第２の位置では、部材はエレメントに対して光学的に接触し（即ち、間隙の厚みは実質的に１光学波長未満である)、実質的に減衰波を干渉して、それにより全内反射を阻止する。好ましくは、第２の位置に配置されている際、部材はエレメントに対して原子接触（atomic contact）を成さない。このような接触が成された場合、これら２つを離間させるのに実質的な困難が生じる。従って、部材とエレメントとの間の離間距離は、実質的に１波長（約０．５ミクロン）未満であると共に、実質的に部材又はエレメントの原子間スペーシング（interatomic spacing）（約１０^-4 ミクロン）を上回らなければならない。１つの実施形態では、各ピクセルは、コーナーリフレクタ等の複数の逆反射エレメントから成る１つの集合体である。それぞれの集合体に隣接して、エラストマー材料が配置されている。集合体とエラストマー材料との間に間隙が確保される場合、その集合体は全内反射を生じさせ続ける。しかし、エラストマー材料が集合体と光学的に接触した場合は、減衰波は散乱及び／又は吸収されて、これにより全内反射は阻止される。更に、この結果、入射光の反射が阻止される。従って、コーナーリフレクタの集合体によって形成される「ピクセル」は、エラストマー材料と光学的に接触する際は「オフ」であり、これら２つの間に間隙が確保される際は「オン」である。本発明は、モノクロディスプレイ及びカラーディスプレイの両方の構成を簡単にする。カラーディスプレイでは、各画像ピクセルは例えば３つのファセットを有するコーナーリフレクタであり得る。カラー接触エレメントを、それらファセットのうちの対応する１つのファセットに対して、それぞれ、そのファセットにて減衰波を干渉しない第１の位置と干渉する第２との位置の間で変形することによって、反射光の分光分布を制御することが可能である。図面の簡単な説明図１は、従来技術のコーナーリフレクタ逆反射体の作用を示す図である。図２Ａは、全内反射現象によって高反射率を示すコーナーリフレクタ集合体を示す断面図である。図２Ｂは、全内反射現象阻止によって低反射率を示すコーナーリフレクタ集合体を示す断面図である。図３Ａは、コーナーリフレクタの１つのファセットから離間されると共に銀基板上に積層されたカラーダイ層を有する接触エレメントを示す、コーナーリフレクタの断面図である。図３Ｂは図３Ａに類似しているが、反射光の分光分布を制御するために、コーナーリフレクタの隣接するファセットと光学的に接触状態にある接触エレメントを示す。説明図２Ａ及び図２Ｂは、複数の逆反射エレメント即ちコーナーリフレクタから成る集合体１０を示す断面図である。各コーナーリフレクタ１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ等における２つのファセットのみが同断面図に示されているが、当該技術分野の従業者は、図１に示すように、各コーナーリフレクタには直角を成して互いに対向する３つのファセットが備えられていることを理解するであろう。コーナーリフレクタ集合体１０は、スリーエムダイヤモンドグレード^TM反射シートフィルム材に見られるような、１つのコーナーキューブフィルムシートであり得る。コーナーリフレクタ集合体１０の全内反射能力をオン又はオフに切り換えるための種々の方法が考えられる。これらの切り換え技術について説明する前に、まず背景における原則の何点かについて検討することが有用である。光は、異なる材料において異なる速度で進むことはよく知られている。速度の変化は屈折を生じさせる。２つの材料間における相対屈折率は、屈折光線の速度によって割り算された入射光線の速度として求められる。相対屈折率が１未満である場合、光は表面に向かって屈折される。例えば、ガラス塊から空中に向かって進む光である。特定の入射角「ｉ」においては、光がガラス塊の表面に沿って進む際、屈折角「ｒ」は９０度になる。臨界角度「ｉ」は、ｓｉｎｉ＝相対屈折率として算出することができる。「ｉ」を更に大きい値とした場合、全ての光はガラス塊の内部に逆反射され（reflected back）ガラス塊から外方に向かうことはない。このことを全内反射と呼ぶ。屈折は、光速度が変化した際にしか生じないことから、入射放射（incident radiation）が全内反射が生じる僅か前に生じ、その後「減衰波通過(evanescent wave penetration)」と呼ばれる界面の微細な（１ミクロン程度の）貫通が生じることは、驚きに値することではないと思われる。減衰波を干渉する（即ち散乱させる、及び／又は吸収する）ことによって、全内反射を阻止することができる。背景に関して集合体１０が「オン」又は「オフ」である場合について考察することもまた有用である。例えば、図２Ａでは、全内反射現象によって入射光線１４がコーナーリフレクタ１２Ｄにより逆反射されるように、集合体１０は「オン」の状態にある。従って、コーナーリフレクタ集合体１０は、後述するように、「オン」の状態にある時にはコーナーリフレクタが示す高反射率によって白色に見せることが可能な、単一のピクセルを構成する。図２Ｂでは、後述するように、全内反射現象の阻止によって入射光線１６がコーナーリフレクタ１２Ｄにより反射されないように、集合体１０は「オフ」の状態にある。集合体１０は「オフ」の状態にあるとき、オフ状態にあるコーナーリフレクタが示す低反射率によって容易に黒色に見せることが可能である。従って、それぞれ複数のコーナーリフレクタから成る別個の集合体を成す、これら複数の「ピクセル」から成るアレイは、テキスト又は画像を表示可能なモノクロディスプレイを形成すべく、組み立てられることが可能である。コーナーリフレクタ集合体１０が「オン」の状態で白色に見えるようにしたい場合、集合体１０は或る程度散乱性であるように構成されるか、もしくは、散乱カバーを集合体１０の上に配置しなければならない。「完全な」逆反射体を形成することは実際には不可能であるが、現在入手可能な材料（前述したスリーエムダイヤモンドグレード^TM反射シーティング等）は、非常に実質的な逆反射能力を備えている。従って、観察者から見て、これらの材料は、それほど明るい領域ではないことが多い、観察者の目に近い位置から生じた光のみを反射する傾向にある。この場合、逆反射体は実質的に白色には見えない。しかし、集合体１０が散乱性である場合、従来の白色材料と同様に、反射光は逆反射方向とは実質的に異なる方向に散乱される。このことによって、装置の性能に関して著しく妥協することなく、白色の外観を実現することができる。散乱の度合いが過度である場合は、このような散乱によって、光線の一部が、全内反射が生じないような角度をもって進む結果になり得る。このことは望ましくないが、この問題は、集合体１０の材料における散乱の度合い及び屈折率を慎重に選択することによって軽減することができる。コーナーリフレクタ集合体１０の全内反射能力をオン又はオフに切り換えるための１つの方法は、図２Ａ及び図２Ｂに示すように、コーナーレフレクタ集合体１０の後面に隣接してエラストマーフィルム材料シート１８を配置することである。図２Ａでは、コーナーリフレクタ集合体１０及びエラストマーシート１８から成る複数のシートフィルム材料における隣接する面の間に、小間隙２０が確保されている。間隙２０が存在することによって、エラストマーシート１８はコーナーリフレクタ集合体１０に対して何の作用ももたらさない。というのは、間隙２０の大きさは１ミクロンを大幅に上回るために減衰波を干渉しておらず、従って、コーナーリフレクタ集合体１０の全内反射能力を抑止していないからである。従って、コーナーリフレクタ集合体１０によって形成される「ピクセル」は、間隙２０が存在する時には「オン」である。しかしながら、図２Ｂでは、制御手段１９は、コーナーリフレクタ集合体１０及びエラストマーシート１８の隣接する面が互いに「光学的接触」状態にあるように、エラストマーシート１８を矢印２１の方向に動作させるべく操作されている。エラストマーシート１８とコーナーリフレクタ集合体１０との光学的接触によって、エラストマーシート１８はコーナーリフレクタ集合体１０に対して実質的に１ミクロン未満の離間距離をもって近づけられ、それによってコーナーリフレクタ集合体１０に隣接する減衰波を散乱させ、及び／又は吸収して、その結果、コーナーリフレクタ集合体１０の入射光線１６を全内反射させる能力を抑止している。従って、コーナーリフレクタ集合体１０及びエラストマーシート１８の隣接する面が互いに光学的接触状態にあり、その間に間隙が形成されていない場合は、コーナーリフレクタ集合体１０によって形成される「ピクセル」は「オフ」の状態にある。制御手段１９は、エラストマーシート１８及びコーナーリフレクタ集合体１０の間に間隙２０を形成するために、もしくは光学的接触状態を実現するために必要な小型移動装置を介して、エラストマーシート１８を動作させることが可能な広範囲の手段のうち、任意のものであり得る。例えば、制御手段１９は油圧式又は空気圧式アクチュエータ、又は電子式、静電式、磁性、強磁又は圧電トランスデューサ等であり得る。シート１８のエラストマー特性は重要である。シート１８を硬い非エラストマー材料で置き換えた場合、減衰波を干渉して全内反射を阻止するために、コーナーリフレクタ集合体１０及びシート１８の両方の面を互いに光学的に接触させるべく、これらの面を１波長の約１０分の１以内まで平坦状に形成しなければならない。このように面を平坦状に形成することは、不都合なことにコスト高を招く。このような平坦形状を備えた面を容易かつ安価に入手可能であったとしても、コーナーリフレクタ集合体１０とシート１８との間における微少な異物の存在によって、それらの面間の光学的接触を広範囲にわたって阻止する。その結果、このような広範囲にわたる面においては、全内反射が生じている状態に維持される。シート１８は、そのエラストマー特性によって、微小な異物は比較的微小な狭い範囲においてのみ光学的接触を阻止する状態で、コーナーリフレクタ集合体１０の隣接する部分の実質的全体において光学的接触を成すことが可能である。好ましくは、エラストマーシート１８は、前述したように、シート１８及びコーナーリフレクタ集合体１０の間の実質的原子接触を阻止しても２つの面の光学的接触を阻止することはない肉薄で比較的硬い（即ち、軟質エラストマー材料と比較して硬い）外表面コーティングを備える。このような原子接触が生じた場合、ピクセルを「オフ」から「オン」に切り換える必要があるときに、これら２つの面を離間させるのに実質的な力及び時間が必要になり得る。コーナーリフレクタ集合体１０との光学的接触を実現するのに必要なエラストマーシート１８における所望の変形を得るためには(特に、エラストマーシート１８の面が、コーナーリフレクタ集合体１０の隣接するコーナーリフレクタの外形を示す面に適合するように形成されていない場合)、一般に「シリコーンゲル」と呼ばれるような低係数エラストマー物質によってエラストマーシート１８を形成することが有利である。従って、２つの面間の離間距離は、これらの面の光学的接触を実現するために、実質的に１波長未満（約０．５ミクロン）でなければならず、更に、これら面の原子接触を阻止するために両材料の典型的な原子間スペーシング（約１０^-4ミクロン）よりも実質的に大きくなければならないことが理解されよう。また、マイクロミニチュアライゼーション（micro-miniaturization）技術を用いた場合、エラストマーシート１８を設ける必要はなく、任意の非エラストマー材料によって置き換えることが出来ることも理解されよう。具体的には、コーナーリフレクタ集合体１０に含まれる個々のコーナーリフレクタが十分に小さい場合、材料の広範囲にわたる面が平坦であることはそれほど重要ではなくなる。各「ピクセル」について、間隙２０がコーナーリフレクタ集合体１０とエラストマーシート１８との間に確保される第１の位置と、エラストマーシート１８がコーナーリフレクタ集合体１０と光学的接触状態にある第２の位置との間で、エラストマーシート１８を変形させるべく、電子制御された空圧アクチュエータ( 図示せず)を配置してもよい。図２Ａ及び図２Ｂに示すように、エラストマーシート１８の面は、コーナーリフレクタ集合体１０を成すシート材料の隣接するコーナーリフレクタ外形を示す面に適合するように形成されている。しかしながら、このように外形に対応して面を形成することは不可欠ではない。コーナーリフレクタ１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ等が十分に小さければ、コーナーリフレクタ集合体１０が「オフ」に切り換えられる必要がある場合、エラストマーシート１８がコーナーリフレクタ集合体１０と所望の光学的接触状態に移行するように、エラストマーシート１８は単に静電圧付与によって変形される。付与する静電圧をエラストマーシート１８及びコーナーリフレクタ集合体１０の光学的接触を実現するのに必要な圧力よりやや小さくすることによって、装置を「ホワイトボード」として機能させるべく適合することができる。具体的には、エラストマーシート１８及びコーナーリフレクタ集合体１０の光学的接触は、コーナーリフレクタ集合体１０の外面における所望のポイントに鉄筆等の「筆記具」を接触させることによって更に圧力が付与された領域のみに生じる。これにより、接触された（複数の）ピクセルはオフに切り換えられ、その外観は白色から黒色に変換される。「ホワイトボード」は、初期静電圧を付与するために用いられた電圧信号を除去することによって消すことができる。鉄筆によって接触された（複数の）ピクセルの位置は容易に感知可能であり、従って、更に、画像から電子形態に変換するためのデジタル変換器として装置を機能させることも可能である。前述したように、コーナーリフレクタ上の入射光線は、コーナーリフレクタを形成すると共に直角を成して互いに対向する３つのファセットにおいて、別個の３つの反射を生じさせることによって全内反射される。従って、集合体１０に含まれる各コーナーリフレクタにおいて、全内反射を阻止するための別個の３つの機会がある。各コーナーリフレクタの対向する３つのファセットのそれぞれにおいて光反射を別個に制御することによって、フルカラーディスプレイを構成することができる。例えば、単一のエラストマーシート１８を用いる代わりに、各コーナーリフレクタの互いに対向する３つのファセットのそれぞれに異なる接触エレメントを配備し、それらの接触エレメントはそれぞれ、銀基板上に積層された黄、マゼンダ、シアンのカラーダイ層から構成されるようにしてもよい。図３Ａは、コーナーリフレクタ２４の１つのファセット２９から間隙２６をもって離間された接触エレメント２８を伴う、単一のコーナーリフレクタ２４を断面図として示す。ファセット２９に隣接する接触エレメント２８の表面は、反射性銀基板３０上に積層された１つのカラーダイ層３２から成る。便宜上、１つの接触エレメントしか図示されていないが、実際には、コーナーリフレクタ２４の３つのファセットそれぞれに別個の接触エレメントが対応して配置されている。間隙２６が存在する状態で、コーナーリフレクタ２４は全内反射を示し、その結果、前述したように入射光線２２の逆反射が生じる。しかしながら、図３Ｂに示すように、接触エレメント２８をファセット２９と光学的に接触させることにより間隙２６が解消された場合、接触エレメント２８は前述したように減衰波を干渉する。このような場合、ダイ層３２は選択的に一定の波長を吸収し、吸収の度合いは接触エレメント２８とファセット２９との光学的接触の度合いによって異なる(複数の光学的接触サブポジションから成る選択された範囲内の任意の位置に、ファセット２９に隣接する接触エレメント２８を制御可能に配置することによって実現される)。従って、光がダイ層３２を通って反射性銀基板３０に進む際に、光は原色減色（primary color subtraction）される(即ち、例えば、黄色ダイ層は青色を吸収する)。従って、前述したように、フルカラーディスプレイを構成すべく、それぞれの接触エレメントを制御可能にサブポジショニングすることによって、反射光線３４の分光分布を制御することができる。更に、前述したカラーディスプレイは、従来技術のカラーディスプレイにおける非常に低い最大反射率とは対称的に、高い反射率を達成することができる。というのは、任意のコーナーリフレクタファセットが「オン」であるとき(即ち、そのコーナーリフレクタファセットと光学的接触状態にある接触エレメントが存在しないとき)、同ファセットは完全反射性であり、モノクロディスプレイについて前述した方法と同じ方法によって、容易に白色に見せることが可能である。 (対称的に、別個に着色された赤、緑、青のピクセルを備えた従来技術のカラーディスプレイは、ピクセルが無色である外観を結果的に呈するべくそのピクセルが活性化されていない時には、実質的に減少した反射率を示す。)本発明においては、一定のコーナーリフレクタにおける３つの全ファセットが「オン」であれば、そのコーナーリフレクタは白色を呈する。一定のコーナーリフレクタにおける３つのファセット全てではなく、そのうちの１つ又は２つのファセットが「オン」であれば、そのコーナーリフレクタはカラー外観を呈する。このとき、色は、接触エレメントとそれに対応する「オフ」状態のコーナーリフレクタファセットとの間の光学的接触の度合いによって異なる。また、各ピクセルを赤、青及び緑色のセグメントに分割するというより一般的な方法で、カラーディスプレイを構成することも可能である。各セグメントに対してそれぞれ選択的に適切な部材を光学的に接触させることによって、それぞれのセグメントを通して反射される光の分光分布を変更するのに十分な程度まで各セグメントにて減衰波を干渉することが可能であり、その結果、ピクセル全体に所望の色を付与することができる。しかしながら、このような「セグメント分割」方法によって、無色の状態で明白色の外観を生じさせることは不可能である。その他の、より精巧ではないカラー技術では、シート１０の材料に色「Ａ」を付与し、エラストマーバッキング１８には異なる色「Ｂ」を付与する。この場合、「オン」状態は色「Ａ」によって示され、「オフ」状態は色「Ａ」と減色的に組み合わされた色「Ｂ」によって示される。「Ａ」−「Ｂ」のカラーコンビネーションにおける有用な例としては、黄−黒、黄−赤、黄−緑、マジェンタ−黒、マジェンタ−赤、マジェンタ−青、シアン−黒、シアン−緑、シアン−青、白−黄、白−シアン、白−マジェンタ、白−赤、白−緑、白−青、及び白−黒が挙げられる。例えば、白−緑のコンビネーションは、一般に緑色の背景に白色文字を特徴とするハイウェイの標識に関して有益である(「オン」状態は背景又は前景のいずれかの色によって示される)。集合体１０全体が小型でなくてもよいことは留意に値する。例えば、ハイウェイサイン又はスポーツスタジアム型大型フォーマットディスプレイが所望される場合、コーナーリフレクタ集合体１０によって形成される単一の「ピクセル」は数平方インチ又はそれ以上の大きさであり得る。このことは、前述した接触エレメントの構成を簡単にするだけでなく、このようなピクセルの大型アレイから成る完成されたサインを制御するために要求される電気回路（circuitry）をも簡単にする。例えば、いくらかの従来の大型フォーマットディスプレイにおいては、各ピクセルは相対的に多数の光源によって形成されなければならず、これらの光源はそれぞれが別個の電源及び制御回路を必要とする。これと対称的に、本発明では、このように電源又は制御回路をピクセルサイズに応じて増加させることを必要としないディスプレイピクセルが組み込まれている。従って、本発明によって、大型で、単位面積当たりピクセルコストの低い、効率的な明度の高いディスプレイを構成することが容易になる。本発明は、前述したハイウェイサイン又はスポーツスタジアムにおける適用例以外にも、広告ディスプレイ、可変メッセージサイン、時計等の構成に容易に適合される。前述した開示内容を鑑みて、当該技術分野の従業者には明らかであるように、本発明の精神又は範囲から逸脱することなく本発明の実施において多くの改変又は変更を行うことが可能である。例えば、十分な反射が生じる限り、全内反射現象を示す種々の構造をコーナーリフレクタの代わりに用いることが可能である。その他の例としては、ハイウェイサイン等の本発明のいくつかの適用例において、前述した逆反射性は（即ち、車中の人物に見えるようにサインを照らすべく、車両のヘッドランプにより発せられる光を誘導的に反射させることを可能にするために）重要であるが、殆どのその他の適用例において反射作用は、コーナーリフレクタ集合体１０を成すシートの外面又は光学材料が或る程度散乱性である必要がある場合にのみ所望される。従って、本発明の範囲は、以下の請求項によって定義される内容に従って解釈される。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項【提出日】平成１１年７月５日（１９９９．７．５）【補正内容】請求の範囲１．入射光がエレメントの前面にて全内反射される反射状態と全内反射が阻止される吸収状態とを有する少なくとも１つのエレメント（１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，…）により形成される各ピクセルを備えたマルチピクセル画像ディスプレイ装置（１０）であって、同全内反射は同エレメントの後面に隣接する減衰波と、同エレメントを前記状態間で制御可能に切り換えるための切り換え手段（１９）とを特徴とし、同切り換え手段は、同後面に隣接して配置される部材（１８）を備えており、同部材は、同部材と同後面との間に間隙（２０）が確保される第１の位置と、同部材と同後面との間に０．５ミクロンより実質的に小さく１０^-4ミクロンより実質的に大きい離間距離が供与されるように同部材が同後面と光学的に接触した状態にある第２の位置との間で変形可能であり、同部材は同第１の位置では同減衰波を干渉せず、同部材は同第２の位置では同減衰波を干渉して同全内反射を阻止する前記画像ディスプレイ装置は、（ａ）前記第２の位置では同部材と同後面との間に実質的な原子接触が許容されないことと、（ｂ）前記各ピクセルは前記エレメントから成る集合体から成ることと、（ｃ）前記各エレメントは実質的に直角を成すように配置された互いに対向する３つのファセットを備える逆反射コーナーリフレクタであることと、を特徴とする画像ディスプレイ装置。２．請求項１に記載の画像ディスプレイ装置であって、前記逆反射エレメント集合体は散乱性である画像ディスプレイ装置。３．請求項１に記載の画像ディスプレイ装置であって、更に、前記各ピクセルに対して、前記逆反射エレメント集合体に隣接するエラストマー材料（１８）を備えており、同エラストマー材料は同逆反射エレメント集合体と同エラストマー材料との間に間隙（２０）が確保される第１の位置と、同エラストマー材料が同逆反射エレメント集合体と光学的接触状態にある第２の位置との間で変形可能である画像ディスプレイ装置。４．請求項３に記載の画像ディスプレイ装置であって、前記エラストマー材料は肉薄の比較的硬い外面コーティングを有する画像ディスプレイ装置。５．請求項１に記載の画像ディスプレイ装置であって、前記各ピクセルは少なくとも１つの３ファセットコーナーリフレクタ（２４）を備えており、同画像ディスプレイ装置は更に、３つのコーナーリフレクタファセット（２９）のそれぞれに対して異なるカラー反射接触エレメント（２８）を備えており、同接触エレメントのそれぞれは、各接触エレメントとこれに対応するコーナーリフレクタファセットとの間に間隙（２６）が確保される第１の位置と、同接触エレメントが同対応するコーナーリフレクタファセットと光学的接触状態にある第２の位置との間で変形可能である画像ディスプレイ装置。６．複数のピクセルが形成される画像ディスプレイ方法であって、各ピクセルは入射光が同ピクセルの前面にて全内反射される反射状態を備えており、同全内反射は、選択されたピクセルを反射状態から吸収状態に切り換えるべく同選択されたピクセルにて阻止され、同阻止は、同選択されたピクセルの後面に隣接して部材を配置することと、同部材と同後面との間に間隙が確保される第１の位置と、同部材と同後面との間に０．５ミクロンより実質的に小さく１０^-4ミクロンより実質的に大きい離間距離をもって同部材が同後面と光学的に接触した状態にある第２の位置との間で同部材を変形させることとを備えており、同部材は同第１の位置では減衰波を干渉せず、同部材は同第２の位置では同減衰波を干渉して同全内反射を阻止する前記画像ディスプレイ方法は、（ａ）同第２の位置では同部材と同後面との間に実質的な原子接触が許容されないことと、（ｂ）各画像ピクセルは３ファセットコーナーリフレクタを備えており、前記阻止は更に、同各ピクセルについて、対応する１つのファセットにて前記減衰波を干渉しない第１の位置及び干渉する第２の位置の間で、同対応する１つのファセットに対してカラー接触エレメントを変形させることと、を備える画像ディスプレイ方法。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＨＵ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ【要約の続き】マー材料が集合体と光学的に接触する場合は、減衰波は吸収又は散乱され、従って全内反射は阻止され、結果的に入射光の反射が阻止される。従って、コーナーリフレクタ集合体によって形成される「ピクセル」はエラストマー材料と光学的に接触するときは「オフ」であり、両者間に間隙が確保されるときは「オン」である。

Claims

【特許請求の範囲】１．入射光が全内反射される反射状態と同全内反射が阻止される非反射状態とを特徴とする画像ディスプレイ装置（１０）であって、これらの状態の間で制御可能に切り換えを行うための手段（１９）を備える画像ディスプレイ装置。２．入射光が全内反射される反射状態と同全内反射が阻止される非反射状態とを備えた少なくとも１つのエレメント（１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ…）を有する各ピクセルを特徴とするマルチピクセル画像ディスプレイ装置（１０）であって、同装置は更に、これらの状態の間で同エレメントを制御可能に切り換えるための手段（１９）を備えるマルチピクセル画像ディスプレイ装置。３．請求項２に記載の画像ディスプレイ装置であって、前記全内反射は更に、前記エレメントの表面に隣接する減衰波を特徴とし、前記阻止は更に同減衰波を干渉することを備える画像ディスプレイ装置。４．請求項２に記載の画像ディスプレイ装置であって、前記全内反射は更に、前記エレメントの表面に隣接する減衰波を特徴とし、前記切り換え手段は更に、同エレメントに隣接して配置される部材（１８）であって、同部材と同エレメントとの間に間隙（２０）が確保される第１の位置と同部材が同エレメントと光学的接触状態にある第２の位置との間で変形可能である部材（１８）を備えており、同部材は同第１の位置では前記減衰波を干渉せず、同部材は同第２の位置で同減衰波を干渉して、それにより前記全内反射を阻止している画像ディスプレイ装置。５．請求項４に記載の画像ディスプレイ装置であって、前記第２の位置では、前記部材と前記エレメントとの間にて実質的な原子接触は許容されない画像ディスプレイ装置。６．請求項４に記載の画像ディスプレイ装置であって、前記光学的接触は更に、前記部材と同エレメントとの間に、１波長より実質的に小さく、典型的な原子間スペーシングより実質的に大きく、かつ前記エレメントの原子間スペーシングより実質的に大きい離間距離を備えている画像ディスプレイ装置。７．請求項４に記載の画像ディスプレイ装置であって、前記光学的接触は更に、前記部材と前記エレメントとの間に、０．５ミクロンより実質的に小さく、１０^-4 ミクロンより実質的に大きい離間距離を備えている画像ディスプレイ装置。８．請求項２に記載の画像ディスプレイ装置であって、前記各エレメントは逆反射性であり、前記各ピクセルは更に同エレメントの集合体である画像ディスプレイ装置。９．請求項８に記載の画像ディスプレイ装置であって、前記逆反射エレメントはコーナーリフレクタである画像ディスプレイ装置。１０．請求項８に記載の画像ディスプレイ装置であって、前記逆反射エレメント集合体は散乱性である画像ディスプレイ装置。１１．請求項３に記載の画像ディスプレイ装置であって、更に、前記各ピクセルに対して、前記逆反射エレメント集合体に隣接するエラストマー材料（１８）を備えており、同エラストマー材料は同逆反射エレメント集合体と同エラストマー材料との間に間隙（２０）が確保される第１の位置と同エラストマー材料は同逆反射エレメント集合体と光学的接触状態にある第２の位置との間で変形可能である画像ディスプレイ装置。１２．請求項１１に記載の画像ディスプレイ装置であって、前記エラストマー材料は肉薄の比較的硬い外面コーティングを備えている画像ディスプレイ装置。１３．請求項２に記載の画像ディスプレイ装置であって、前記各ピクセルは少なくとも１つの３ファセットコーナーリフレクタ（２４）を備えており、同画像ディスプレイ装置は更に、３つのコーナーリフレクタファセット（２９）のそれぞれに対してカラー反射接触エレメント（２８）を備えており、同接触エレメントはそれぞれ、各接触エレメントとこれに対応するコーナーリフレクタファセットとの間に間隙（２６）が確保される第１の位置と、同接触エレメントがこれに対応するコーナーリフレクタファセットと光学的接触状態にある第２の位置との間で変形可能である画像ディスプレイ装置。１４．画像ディスプレイ方法であって、ａ．複数の画像ピクセルを形成するステップであって、各ピクセルは入射光が全内反射される反射状態を備えているステップと、ｂ．選択されたピクセルを同反射状態から非反射状態に切り換えるべく、同選択されたピクセルにて前記全内反射を阻止するステップと、を特徴とする画像ディスプレイ方法。１５．請求項１４に記載の画像ディスプレイ方法であって、前記全内反射は更に、前記各ピクセルの表面に隣接する減衰波を特徴とし、前記阻止ステップは更に前記選択されたピクセルにて同減衰波を干渉することを備える画像ディスプレイ方法。１６．請求項１４に記載の画像ディスプレイ方法であって、前記全内反射は更に前記各ピクセルの表面に隣接する減衰波を特徴とし、前記阻止ステップは更に、前記各ピクセルに対して同各ピクセルに隣接する部材を配置することと、同部材と同ピクセルとの間に間隙が確保される第１の位置と、同部材が同ピクセルと光学的接触状態にある第２の位置との間で同部材を変形することとを備えており、同部材は同第１の位置で前記減衰波を干渉せず、同部材は同第２の位置で同減衰波を干渉してそれによって前記全内反射を阻止する画像ディスプレイ方法。１７．請求項１６に記載の画像ディスプレイ方法であって、前記第２の位置では前記部材と前記ピクセルとの間に実質的な原子接触は許容されない画像ディスプレイ方法。１８．請求項１６に記載の画像ディスプレイ方法であって、前記部材を前記第２の位置に変形する前記ステップは更に、前記ピクセルから、１波長より実質的に小さく、典型的な原子間スペーシングより実質的に大きく、かつ同ピクセルの原子間スペーシングより実質的に大きい離間距離をもって、同部材を配置することを備えている画像ディスプレイ方法。１９．請求項１６に記載の画像ディスプレイ方法であって、前記部材を前記第２の位置に変形する前記ステップは更に、前記部材と前記ピクセルとの間に、０．５ミクロンより実質的に小さく、１０^-4ミクロンより実質的に大きい離間距離をもって、同部材を配置することを備えている画像ディスプレイ方法。２０．請求項１４に記載の画像ディスプレイ方法であって、前記全内反射は更に、前記各ピクセルの表面に隣接する減衰波を特徴とし、前記阻止ステップは更に、前記選択されたピクセルのそれぞれに対して、同選択されたピクセルにて同減衰波を干渉しない第１の位置及び干渉する第２の位置の聞でエラストマー材料を変形させることを備える画像ディスプレイ方法。２１．請求項１４に記載の画像ディスプレイ方法であって、前記画像ピクセルはそれぞれ３ファセットコーナーリフレクタを備え、前記阻止ステップは更に、前記各ピクセルについて、対応する１つのファセットにて前記減衰波を干渉しない第１の位置及び干渉する第２の位置の間で、同対応する１つのファセットに対してカラー接触エレメントを変形させることを備える画像ディスプレイ方法。２２．請求項１４に記載の画像ディスプレイ方法であって、前記画像ピクセルはそれぞれ、赤色セグメント、青色セグメント及び緑色セグメントを備えており、前記阻止ステップは更に、同各セグメントについて、対応する１つのセグメントにて前記減衰波を干渉しない第１の位置及び干渉する第２の位置の間で、同対応する１つのセグメントに対して接触エレメントを変形させることを備える画像ディスプレイ方法。