カラー画像パネル、これを利用したカラー画像表示装置及び表示方法
【課題】大幅に向上した自然色及び印刷物に近い明度、明暗比及び色表現力をいずれも具現できるカラー画像パネル、これを利用したカラー画像表示装置及び表示方法を提供する。
【解決手段】本発明に係るカラー画像パネルは、選択されたカラーの波長帯域の光を反射し、選択されたカラーの波長帯域以外の波長帯域の光は、実質的に透過するように、光バンドギャップが刺激によって調節される可変光結晶フィルタ２０と、可変光結晶フィルタ２０から反射されるカラー光に白色光を付加して、可変光結晶フィルタ２０の可変光結晶２１で表示されたカラーの彩度及び明度を調節する白色表示ユニットと、を備え、可変光結晶フィルタ２０と白色表示ユニットとは、カラー画像を表示するカラーピクセルの各カラーピクセルに対応する領域に一対一で設けられる。
【解決手段】本発明に係るカラー画像パネルは、選択されたカラーの波長帯域の光を反射し、選択されたカラーの波長帯域以外の波長帯域の光は、実質的に透過するように、光バンドギャップが刺激によって調節される可変光結晶フィルタ２０と、可変光結晶フィルタ２０から反射されるカラー光に白色光を付加して、可変光結晶フィルタ２０の可変光結晶２１で表示されたカラーの彩度及び明度を調節する白色表示ユニットと、を備え、可変光結晶フィルタ２０と白色表示ユニットとは、カラー画像を表示するカラーピクセルの各カラーピクセルに対応する領域に一対一で設けられる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カラー画像パネル、これを利用したカラー画像表示装置及び表示方法に係り、さらに詳細には、可変光結晶を利用した反射型カラー画像パネル、これを利用したカラー画像表示装置及び表示方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
カラー画像表示装置は、一般的に、階調を表示する画像パネルと、カラーを付与するカラーフィルタを備えているカラー画像パネルとを備えてカラー画像を表示する装置である。
【０００３】
従来のカラー画像パネルは、画像を構成するピクセルのそれぞれに対して固定された３色毎の面積に分割されて、光を通過または反射させる方式のカラーフィルタを採用していた。このように、面積分割方式のカラーフィルタにおいて、原色（ｐｒｉｍａｒｙ ｃｏｌｏｒ）またはそれに近い色を表示する場合、残りの色領域を通過する光は、完全に遮断されて、それによる色損失が大きい。
【０００４】
また、従来のカラー画像パネルに一般的に使われる吸収型カラーフィルタは、所望の色領域の光のみを通過させ、残りの色領域の光は吸収する。したがって、従来のカラー画像パネルの場合、吸収型カラーフィルタを通過しながら発生する光損失が大きい。また、吸収型カラーフィルタを反射型カラー画像パネルに使用する場合、反射方式の特性上、カラーフィルタを２回経由しなくてはならないので、カラーフィルタでの損失が二重発生して、明るい色の表現がさらに難しくなる。
【０００５】
これに対し、吸収型カラーフィルタに対する代案として、光バンドギャップに当たる色領域の光は完全に反射し、残りの色領域の光は通過させる性質を有する光結晶を活用したカラーフィルタに関する研究がなされている。しかし、提案されている光結晶を活用したカラーフィルタは、依然として人間の認知可能な色座標空間上のすべての色を表示するために３原色表示原理を使用しているので、面積分割による問題点は、依然として解決されていない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、従来のカラーフィルタから発生する上記問題を解決できる、すなわち大幅に向上した自然色及び印刷物に近い明度、明暗比及び色表現力をいずれも具現できるカラー画像パネル、これを利用したカラー画像表示装置及び表示方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を達成するために、本発明の一側面によるカラー画像パネルは、選択されたカラーの波長帯域の光を反射し、選択されたカラーの波長帯域以外の波長帯域の光は実質的に透過するように、光バンドギャップが刺激によって調節される可変光結晶フィルタと、可変光結晶フィルタから反射されるカラー光に白色光を付加して、可変光結晶フィルタの可変光結晶により表示されたカラーの彩度及び明度を調節する白色表示ユニットと、を備え、可変光結晶フィルタと白色表示ユニットとは、カラー画像を表示するカラーピクセルの各カラーピクセルに対応する領域に一対一で設けられる。
【０００８】
白色表示ユニットは、可変光結晶フィルタの前面に配されて、外部から可変光結晶フィルタに入射される外光の量を可変的に調節する第１シャッターと、可変光結晶フィルタの背面に配されて、カラー表示ユニットを通過した光の量を可変的に調節する第２シャッターと、第２シャッターを通過した光を再び第２シャッターに反射させる反射板と、を備えうる。
【０００９】
可変光結晶フィルタは、電気的または機械的な刺激によって光結晶の形態、体積及び有効屈折率のうち少なくともいずれか一つが変化して、光バンドギャップが変化する可変光結晶でありうる。例えば、可変光結晶フィルタは、帯電されたコロイド粒子が溶媒内に分散された光結晶層と光結晶層に電圧を印加する電極とを備えうる。
【００１０】
反射板は、白色反射板でありうる。
【００１１】
前記課題を達成するために、本発明の他の側面によるカラー画像表示装置は、カラー画像パネルと、カラー画像パネルを制御する制御部と、を備え、カラー画像パネルは、選択されたカラーの波長帯域の光を反射し、選択されたカラーの波長帯域以外の波長帯域の光は実質的に透過するように、光バンドギャップが刺激によって調節される可変光結晶フィルタと、可変光結晶フィルタから反射されるカラー光に白色光を付加して、可変光結晶フィルタの可変光結晶により表示されたカラーの彩度及び明度を調節する白色表示ユニットと、を備え、可変光結晶フィルタ及び白色表示ユニットは、カラー画像を表示するカラーピクセルの各カラーピクセルに対応する領域に一対一で設けられる。
【００１２】
前記課題を達成するために、本発明のさらに他の側面によるカラー画像表示方法は、選択されたカラーの波長帯域の光を反射し、選択されたカラーの波長帯域以外の波長帯域の光は実質的に透過するように、光バンドギャップが刺激によって調節される可変光結晶フィルタと、可変光結晶フィルタから反射されるカラー光に白色光を付加して、可変光結晶フィルタの可変光結晶により表示されたカラーの彩度及び明度を調節する白色表示ユニットと、を備え、可変光結晶フィルタ及び白色表示ユニットは、カラー画像を表示するカラーピクセルの各カラーピクセルに対応する領域に一対一で設けられたカラー画像パネルを利用してカラー画像を表示する方法であって、可変光結晶フィルタを制御してカラー画像を形成するピクセルのカラーを調節するステップと、白色表示ユニットを制御してカラー画像を形成するピクセルの彩度及び明度を調節するステップと、を含む。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、既存のカラーフィルタでは表現できない明るく光る色を表現できる吸収型カラーフィルタにおいて、光損失が二重発生する問題点を解決できるだけではなく、従来の面積分割を利用してカラー表示方式における光損失の問題を解決できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態によるカラー画像表示装置の概略的な構成を示す図面である。
【図２】図１のカラー画像表示装置に採用される可変光結晶フィルタの一例を示す図面である。
【図３】図２の可変光結晶フィルタの動作を説明する図面である。
【図４】図２の可変光結晶フィルタから反射される光の色相が印加電圧によって可変される様子を示す図面である。
【図５】図２の可変光結晶フィルタから反射される光の色相を色座標空間で示す図面である。
【図６】図１のカラー画像表示装置で表示される色の合成を説明する図面である。
【図７】比較例のカラー画像表示装置における色合成の原理を例示的に示す図面である。
【図８】図１のカラー画像表示装置における色合成の原理を示す図面である。
【図９】図１のカラー画像表示装置における明度特性を示す図面である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、添付した図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。図面で同じ参照符号は、同じ構成要素を表し、各構成要素のサイズや厚さは、説明の明瞭性のために誇張されている場合がある。
【００１６】
図１は、本発明の一実施形態によるカラー画像表示装置の概略的な構成を示す。
【００１７】
図１を参照すれば、本実施形態のカラー画像表示装置は、カラー画像パネル１００と、該カラー画像パネル１００を制御する制御部２００と、を備える。カラー画像パネル１００は、第１光シャッター１０、可変光結晶フィルタ２０、第２光シャッター３０及び反射板４０を備える。図１では、カラー画像パネル１００は、明確性のために、一ピクセルに対応する領域の第１光シャッター１０、可変光結晶フィルタ２０及び第２光シャッター３０のみを示す。
【００１８】
第１光シャッター１０は、入射される外光Ｌｉの透過率を０から１まで可変的に変化させて、光量を可変的に調節する素子である。第２光シャッター３０は、可変光結晶フィルタ２０の背面に配されて、可変光結晶フィルタ２０を通過した光Ｌ２（図３）の量を可変的に調節する素子である。このような第１及び第２光シャッター１０，３０は、公知の光シャッターが採用される。一例として、第１及び第２光シャッター１０，３０は、高分子分散型液晶１１，３１と、高分子分散型液晶１１，３１に電圧を印加する電極１３，３３とからなる高分子分散型液晶パネルでありうる。
【００１９】
反射板４０は、第２シャッター３０を通過した光を再び第２シャッター３０に反射させる。このような反射板４０は、可視光線スペクトルの光をいずれも反射できる白色反射板でありうる。もちろん、場合によっては、反射板４０は、特定色相だけ反射する反射板でもありうる。
【００２０】
可変光結晶フィルタ２０は、外光Ｌｉから反射される光のカラーをリアルタイムで変調する可変カラーフィルタである。可変光結晶フィルタ２０は、制御部２００により制御される電気的または機械的な刺激によって、光結晶の形態、体積及び有効屈折率のうち少なくともいずれか一つが変化して、反射する光の波長帯域幅に対応する光バンドギャップを調節する可変光結晶素子でありうる。可変光結晶フィルタ２０で独立して制御される基本単位は、カラー画像を表示するカラーピクセルに一対一で対応する。
【００２１】
このような可変光結晶フィルタ２０の一例が図２に示される。図２を参照すれば、可変光結晶フィルタ２０は、電気的な刺激によって光バンドギャップが調節可能な可変光結晶層２１と、可変光結晶層２１に電圧Ｖを印加する電極２２，２３とを備えうる。可変光結晶層２１は、帯電されたコロイド粒子２１１と、これらのコロイド粒子２１１が分散されている媒質２１２と、を含みうる。コロイド粒子２１１は、動電気的な現象によって規則的に分散されて光結晶構造を有する。可変光結晶層２１の光バンドギャップは、反射する波長帯域を決定し、このような光バンドギャップは、コロイド粒子２１１のサイズ及びコロイド粒子２１１間の間隔に依存する。したがって、反射しようとする波長帯域によって、コロイド粒子２１１のサイズは、適切に選択される。例えば、コロイド粒子２１１は、数十ｎｍ〜数百ｎｍのサイズを有し、特に可視光線帯域のカラーを表示するために、約３００ｎｍのサイズを有しうる。
【００２２】
他の例として、可変光結晶フィルタ２０は、電圧によって誘導される可逆酸化−還元反応による電解質の浸透（Ｉｎｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ）によって膨張／脱膨張（ｓｗｅｌｌ/ｄｅｓｗｅｌｌ）する周辺環境内に、高屈折率誘電体のナノ粒子が結晶形態に分布された光結晶でありうる。それ以外に、可変光結晶フィルタ２０は、物理的圧縮／ストレッチングによって格子間隔が調節されるポリマーマトリックスに光結晶がカプセル化された結晶体であるか、または温度、湿度、化学的な刺激、生物学的な刺激によって膨張／脱膨張するポリマーマトリックスに光結晶がカプセル化された結晶体でありうる。
【００２３】
前記のような第１光シャッター１０、可変光結晶フィルタ２０及び第２光シャッター３０は、カラー画像を形成するカラーピクセルのうちいずれか一つのカラーピクセルを表示するセル（ｃｅｌｌ）と解される。すなわち、第１光シャッター１０、可変光結晶フィルタ２０及び第２光シャッター３０は、制御部２００によって独立して制御される一つのセルであり、これらのセルが２次元行列に配列されてカラー画像を表示すると解される。なお、第１光シャッター１０、可変光結晶フィルタ２０、及び第２光シャッター３０の電極１２，１３，２２，２３，３２，３３の一部は、共通して使われることもある。また、後述するように、可変光結晶フィルタ２０は、カラーピクセルの色相を表示し、第１光シャッター１０、第２光シャッター３０及び反射板４０は、カラーピクセルの彩度及び明度を表示する白色表示ユニットと解される。
【００２４】
次いで、図２及び図３を参照して、可変光結晶フィルタ２０の動作原理について説明する。
【００２５】
コロイド粒子２１１は、静電気的な反発力によって媒質２１２内に分散される。一方、電極２２，２３に電圧Ｖが印加されれば、媒質２１２内には電界Ｅが形成され、電気的な二重層を有するコロイド粒子２１１は、媒質２１２内で一方向に移動して静電気的な反発力と平行しつつ、規則的に分散されて、一定の格子間隔Ｄで配列された格子構造を形成する。
【００２６】
このような可変光結晶層２１の格子構造は、周期的な屈折率分布によって、特定波長の光を遮断または通過させうる光バンドギャップを有する。ブラッグ法則（Ｂｒａｇｇ’ｓ Ｌａｗ）によれば、下記の数式１で与えられる所定波長λの光は、可変光結晶層２１を通過できずに反射される。
【００２７】
【数１】
【００２８】
ここで、λは回折または反射される光の波長、ｎは可変光結晶層２１の有効屈折率、Ｄは可変光結晶層２１の格子間隔、ｍは整数、θは光の入射角をそれぞれ表す。
【００２９】
電極２２，２３に印加される電圧Ｖの大きさを変えれば、静電気的な反発力との均衡状態が変動して、コロイド粒子２１１の格子間隔Ｄは変化する。したがって、電極２２，２３に印加される電圧Ｖを調節することによって、反射される光Ｌ１の波長λを調節できる。
【００３０】
図４は、可変光結晶層２１から反射される光Ｌ１の波長帯域のピーク位置が印加電圧によって可変される一例を示す。図４を参照すれば、印加電圧Ｖが大きくなるにつれて、可変光結晶層２１から反射される光Ｌ１の波長帯域が次第に短い方向に移動して、印加電圧Ｖの範囲にわたって可視光線帯域の波長を万遍なく含むことが分かる。
【００３１】
図５は、図２に図示された可変光結晶フィルタから反射された光の色相が、色座標空間に表現された場合を示している。印加電圧Ｖによって可変される反射光Ｌ１の色相は、図５に示したように、色座標空間に中心点Ａを中心にその周りの少なくとも一部分を含む色表現曲線を形成する点Ｂで表示される。印加電圧Ｖが連続的に変われば、反射光Ｌ１の色相は、色座標空間で連続的に移動する。図５において、色座標空間の中心に位置した中心点Ａは、白色を表す。図５に示された色表現曲線は、一例であって、可変光結晶層２１のコロイド粒子２１１のサイズや格子間隔Ｄの素子特性によって変わり、本実施形態を限定するものではない。
【００３２】
次いで、図１ないし図６を参照して、本実施形態のカラー画像表示装置の動作を説明する。
【００３３】
第１光シャッター１０は、外部から入射される外光Ｌｉの通過量を調節する。可変光結晶フィルタ２０は、第１光シャッター１０を通過した外光Ｌｉから選択された波長帯域の第１光Ｌ１を選択的に反射させ、残りの波長帯域の第２光Ｌ２を通過させる。可変光結晶フィルタ２０から反射された第１光Ｌ１は、第１光シャッター１０を再通過して外部に放出される。可変光結晶フィルタ２０を通過した第２光Ｌ２は、第２光シャッター３０を経て反射板４０から反射され、再び第２光シャッター３０、可変光結晶フィルタ２０及び第１光シャッター１０を順次に再通過する。このように、カラー画像パネル１００に入射された光Ｌｉは、２つの経路を介して第１光Ｌ１及び第２光Ｌ２として進み、再びカラー画像パネル１００の外部に放出される。
【００３４】
図６に示されるように、カラー画像パネル１００の外部に放出される第１光Ｌ１は、第１光シャッター１０を往復しつつ調節された光量Ｉ１を有し、カラー画像パネル１００の外部に放出される第２光Ｌ２は、第１及び第２光シャッター１０，３０をいずれも往復しつつ調節された光量Ｉ２を有する。第１及び第２光シャッター１０，３０は、独立して制御されるので、第１光Ｌ１の光量Ｉ１及び第２光Ｌ２の光量Ｉ２も、独立して調節される。
【００３５】
第１光Ｌ１の波長帯域と第２光Ｌ２の波長帯域とを合わせれば、可視光線帯域をいずれも含む。したがって、第１光Ｌ１と第２光Ｌ２とを合成すれば、可視光線波長全域に対して光量Ｉ２の白色光になる。一方、第１光Ｌ１の波長帯域に当たるカラーの光がさらに光量Ｉ３になる。すなわち、カラー画像パネル１００は、光量Ｉ３のカラー光と光量Ｉ２の白色光とが合成された光を表示する。光量Ｉ３は、光量Ｉ１と光量Ｉ２との差に相当する。第２光Ｌ２は、第１光Ｌ１に比べて、第２光シャッター３０をさらに経るので、第２光Ｌ２の光量Ｉ２は、第１光Ｌ１の光量Ｉ１と同じであるか、または小さくなり、したがって、光量Ｉ３は、０と同等か、または正の値を有する。
【００３６】
図５を参照すれば、光量Ｉ３のカラー光は、色表現曲線上にある点Ｂに相当し、光量Ｉ２の白色光は、中心点Ａに相当する。したがって、カラー画像パネル１００で表現されるカラーは、中心点Ａと色表現曲線上の点Ｂとをつなぐ線分のうちいずれか一つの点に相当する。すなわち、白色を表す点Ａと色表現曲線上の点Ｂとをつなぐ線分上の任意の点に相当する色相の彩度は、点Ａに相当する白色と点Ｂに相当する色相との混合で表示される。したがって、カラー画像表示装置に表示されるカラーは、可変光結晶フィルタ２０によって決定され、表示されるカラーの彩度は、光量Ｉ１と光量Ｉ３との混合比によって決定される。一方、表示されるカラーの明度は、光量Ｉ２の白色光によって主に決定される。
【００３７】
白色は、第１及び第２光シャッター１０，３０と可変光結晶フィルタ２０とをいずれも透明にすることによって表示される。可変光結晶フィルタ２０は、反射帯域を可視光線帯域の外側（例えば、赤外線帯域や紫外線帯域）に移動させることによって、可視光線帯域に対して透明にできる。一方、黒色は、第１光シャッター１０が光を完全に遮断することによって表示される。または、黒色は、第１光シャッター１０と可変光結晶フィルタ２０とを透明にしつつ、第２光シャッター１０が光を完全に遮断することによって表示されもする。白色と黒色との中間に位置する灰色は、可変光結晶フィルタ２０を透明にする一方、第１及び／または第２光シャッター１０，３０の光透過率を調節することによって表示される。
【００３８】
制御部２００は、入力されるカラー画像の各カラーピクセルに対して、色相情報に基づいて可変光結晶フィルタ２０を制御し、明度情報に基づいて第１及び第２光シャッター１０，３０を制御することによって、カラー画像パネル１００がカラーピクセルのカラー及び明度を表現可能にする。
【００３９】
図７は、比較例としての反射型カラー画像表示装置における一つのピクセルに対するカラーフィルタを示したものであって、色合成の原理を例示的に示す。図８は、本実施形態のカラー画像表示装置で一つのピクセルに対する可変光結晶フィルタを示したものであって、色合成の原理を示す。
【００４０】
図７を参照すれば、吸収式カラーフィルタを採用する一般的な反射型カラー画像表示装置の場合、吸収式カラーフィルタは、一つのピクセルごとに赤色領域Ｒ、緑色領域Ｇ及び青色領域Ｂに面積分割された構造を有する。これにより、外光Ｌｉは、赤色領域Ｒ、緑色領域Ｇ及び青色領域Ｂの各領域を通過して合成された光Ｌ’により１ピクセルのカラーを表示する。したがって、原色またはそれに近い色（例えば、赤色、緑色または青色）を表示する場合、残りの色領域を通過する光は、完全に遮断されて、それによる色損失が大きい。また、このような従来の吸収式カラーフィルタを反射型カラー画像表示装置に使用する場合、通過する光Ｌ’がカラーフィルタを往復することにより、カラーフィルタによる光の損失率は自乗され、明るい色を表すのに限界がある。
【００４１】
一方、図８を参照すれば、本実施形態は、一つの可変光結晶フィルタ２０から反射されるカラー光Ｌ１で、面積分割せずに１ピクセルのカラーを表示するので、従来の面積分割方式のカラー表示から発生する光損失問題が解決できる。さらに、可変光結晶フィルタ２０を通過した光Ｌ２は、再反射されてカラー光Ｌ１に付加されるので、従来のカラーフィルタ方式では表現し難い、明るく光る色を表現できる。
【００４２】
図９は、本実施形態のカラー画像表示装置における明度特性を概略的に要約して示したグラフである。図９に示したように、従来の３色分割方式に比べて、本実施形態の可変光結晶カラーフィルタを利用した１ピクセル可変方式は、可変光結晶フィルタ２０を通過した光Ｌ２まで利用することによって、理論的限界値まで明度を確保できる。
【００４３】
以上のように、本実施形態のカラー画像表示装置は、既存の面積分割方式で不可能な完壁に近い明るい白色から完壁な黒色まで表現可能であるので、従来の面積分割方式に比べて、大幅に向上した自然色及び印刷物に近い明度、明暗比及び色表現力をいずれも具現できる。
【００４４】
また、面積分割方式で混合色を表現するためには、原色の組合せのためのアルゴリズムが必要である一方、本実施形態のカラー画像表示装置は、混合色を純色と白色との混合で表現するので、このためのアルゴリズムが相当に簡単になる。
【００４５】
前記のようなカラー画像表示装置は、外光を利用するカラー画像を表示するので、野外環境で使われるｅ−ブックや車両用ナビゲーションのようなディスプレイ装置や、室内及び室外広告看板のような低電力使用の常時使用ディスプレイ装置に好適に使われうる。
【００４６】
前述した本発明のカラー画像表示装置及びその表示方法は、理解を助けるために、図面に示された実施形態を参照して説明したが、これは、例示的なものに過ぎず、当業者ならば、これから多様な変形及び均等な他の実施形態が可能であるということが分かるであろう。したがって、本発明の真の保護範囲は、特許請求の範囲によって決定されねばならない。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明は、表示装置関連の技術分野に好適に適用可能である。
【符号の説明】
【００４８】
１０ 第１光シャッター、
１１，３１ 高分子分散型液晶、
１２，１３，２２，２３，３２，３３ 電極、
２０ 可変光結晶フィルタ、
２１ 可変光結晶層、
３０ 第２光シャッター、
４０ 反射板、
１００ カラー画像パネル、
２００ 制御部、
２１１ コロイド粒子、
２１２ 媒質、
Ｄ 格子間隔、
Ｌｉ 外光、
Ｖ 電圧。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カラー画像パネル、これを利用したカラー画像表示装置及び表示方法に係り、さらに詳細には、可変光結晶を利用した反射型カラー画像パネル、これを利用したカラー画像表示装置及び表示方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
カラー画像表示装置は、一般的に、階調を表示する画像パネルと、カラーを付与するカラーフィルタを備えているカラー画像パネルとを備えてカラー画像を表示する装置である。
【０００３】
従来のカラー画像パネルは、画像を構成するピクセルのそれぞれに対して固定された３色毎の面積に分割されて、光を通過または反射させる方式のカラーフィルタを採用していた。このように、面積分割方式のカラーフィルタにおいて、原色（ｐｒｉｍａｒｙ ｃｏｌｏｒ）またはそれに近い色を表示する場合、残りの色領域を通過する光は、完全に遮断されて、それによる色損失が大きい。
【０００４】
また、従来のカラー画像パネルに一般的に使われる吸収型カラーフィルタは、所望の色領域の光のみを通過させ、残りの色領域の光は吸収する。したがって、従来のカラー画像パネルの場合、吸収型カラーフィルタを通過しながら発生する光損失が大きい。また、吸収型カラーフィルタを反射型カラー画像パネルに使用する場合、反射方式の特性上、カラーフィルタを２回経由しなくてはならないので、カラーフィルタでの損失が二重発生して、明るい色の表現がさらに難しくなる。
【０００５】
これに対し、吸収型カラーフィルタに対する代案として、光バンドギャップに当たる色領域の光は完全に反射し、残りの色領域の光は通過させる性質を有する光結晶を活用したカラーフィルタに関する研究がなされている。しかし、提案されている光結晶を活用したカラーフィルタは、依然として人間の認知可能な色座標空間上のすべての色を表示するために３原色表示原理を使用しているので、面積分割による問題点は、依然として解決されていない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、従来のカラーフィルタから発生する上記問題を解決できる、すなわち大幅に向上した自然色及び印刷物に近い明度、明暗比及び色表現力をいずれも具現できるカラー画像パネル、これを利用したカラー画像表示装置及び表示方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を達成するために、本発明の一側面によるカラー画像パネルは、選択されたカラーの波長帯域の光を反射し、選択されたカラーの波長帯域以外の波長帯域の光は実質的に透過するように、光バンドギャップが刺激によって調節される可変光結晶フィルタと、可変光結晶フィルタから反射されるカラー光に白色光を付加して、可変光結晶フィルタの可変光結晶により表示されたカラーの彩度及び明度を調節する白色表示ユニットと、を備え、可変光結晶フィルタと白色表示ユニットとは、カラー画像を表示するカラーピクセルの各カラーピクセルに対応する領域に一対一で設けられる。
【０００８】
白色表示ユニットは、可変光結晶フィルタの前面に配されて、外部から可変光結晶フィルタに入射される外光の量を可変的に調節する第１シャッターと、可変光結晶フィルタの背面に配されて、カラー表示ユニットを通過した光の量を可変的に調節する第２シャッターと、第２シャッターを通過した光を再び第２シャッターに反射させる反射板と、を備えうる。
【０００９】
可変光結晶フィルタは、電気的または機械的な刺激によって光結晶の形態、体積及び有効屈折率のうち少なくともいずれか一つが変化して、光バンドギャップが変化する可変光結晶でありうる。例えば、可変光結晶フィルタは、帯電されたコロイド粒子が溶媒内に分散された光結晶層と光結晶層に電圧を印加する電極とを備えうる。
【００１０】
反射板は、白色反射板でありうる。
【００１１】
前記課題を達成するために、本発明の他の側面によるカラー画像表示装置は、カラー画像パネルと、カラー画像パネルを制御する制御部と、を備え、カラー画像パネルは、選択されたカラーの波長帯域の光を反射し、選択されたカラーの波長帯域以外の波長帯域の光は実質的に透過するように、光バンドギャップが刺激によって調節される可変光結晶フィルタと、可変光結晶フィルタから反射されるカラー光に白色光を付加して、可変光結晶フィルタの可変光結晶により表示されたカラーの彩度及び明度を調節する白色表示ユニットと、を備え、可変光結晶フィルタ及び白色表示ユニットは、カラー画像を表示するカラーピクセルの各カラーピクセルに対応する領域に一対一で設けられる。
【００１２】
前記課題を達成するために、本発明のさらに他の側面によるカラー画像表示方法は、選択されたカラーの波長帯域の光を反射し、選択されたカラーの波長帯域以外の波長帯域の光は実質的に透過するように、光バンドギャップが刺激によって調節される可変光結晶フィルタと、可変光結晶フィルタから反射されるカラー光に白色光を付加して、可変光結晶フィルタの可変光結晶により表示されたカラーの彩度及び明度を調節する白色表示ユニットと、を備え、可変光結晶フィルタ及び白色表示ユニットは、カラー画像を表示するカラーピクセルの各カラーピクセルに対応する領域に一対一で設けられたカラー画像パネルを利用してカラー画像を表示する方法であって、可変光結晶フィルタを制御してカラー画像を形成するピクセルのカラーを調節するステップと、白色表示ユニットを制御してカラー画像を形成するピクセルの彩度及び明度を調節するステップと、を含む。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、既存のカラーフィルタでは表現できない明るく光る色を表現できる吸収型カラーフィルタにおいて、光損失が二重発生する問題点を解決できるだけではなく、従来の面積分割を利用してカラー表示方式における光損失の問題を解決できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態によるカラー画像表示装置の概略的な構成を示す図面である。
【図２】図１のカラー画像表示装置に採用される可変光結晶フィルタの一例を示す図面である。
【図３】図２の可変光結晶フィルタの動作を説明する図面である。
【図４】図２の可変光結晶フィルタから反射される光の色相が印加電圧によって可変される様子を示す図面である。
【図５】図２の可変光結晶フィルタから反射される光の色相を色座標空間で示す図面である。
【図６】図１のカラー画像表示装置で表示される色の合成を説明する図面である。
【図７】比較例のカラー画像表示装置における色合成の原理を例示的に示す図面である。
【図８】図１のカラー画像表示装置における色合成の原理を示す図面である。
【図９】図１のカラー画像表示装置における明度特性を示す図面である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、添付した図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。図面で同じ参照符号は、同じ構成要素を表し、各構成要素のサイズや厚さは、説明の明瞭性のために誇張されている場合がある。
【００１６】
図１は、本発明の一実施形態によるカラー画像表示装置の概略的な構成を示す。
【００１７】
図１を参照すれば、本実施形態のカラー画像表示装置は、カラー画像パネル１００と、該カラー画像パネル１００を制御する制御部２００と、を備える。カラー画像パネル１００は、第１光シャッター１０、可変光結晶フィルタ２０、第２光シャッター３０及び反射板４０を備える。図１では、カラー画像パネル１００は、明確性のために、一ピクセルに対応する領域の第１光シャッター１０、可変光結晶フィルタ２０及び第２光シャッター３０のみを示す。
【００１８】
第１光シャッター１０は、入射される外光Ｌｉの透過率を０から１まで可変的に変化させて、光量を可変的に調節する素子である。第２光シャッター３０は、可変光結晶フィルタ２０の背面に配されて、可変光結晶フィルタ２０を通過した光Ｌ２（図３）の量を可変的に調節する素子である。このような第１及び第２光シャッター１０，３０は、公知の光シャッターが採用される。一例として、第１及び第２光シャッター１０，３０は、高分子分散型液晶１１，３１と、高分子分散型液晶１１，３１に電圧を印加する電極１３，３３とからなる高分子分散型液晶パネルでありうる。
【００１９】
反射板４０は、第２シャッター３０を通過した光を再び第２シャッター３０に反射させる。このような反射板４０は、可視光線スペクトルの光をいずれも反射できる白色反射板でありうる。もちろん、場合によっては、反射板４０は、特定色相だけ反射する反射板でもありうる。
【００２０】
可変光結晶フィルタ２０は、外光Ｌｉから反射される光のカラーをリアルタイムで変調する可変カラーフィルタである。可変光結晶フィルタ２０は、制御部２００により制御される電気的または機械的な刺激によって、光結晶の形態、体積及び有効屈折率のうち少なくともいずれか一つが変化して、反射する光の波長帯域幅に対応する光バンドギャップを調節する可変光結晶素子でありうる。可変光結晶フィルタ２０で独立して制御される基本単位は、カラー画像を表示するカラーピクセルに一対一で対応する。
【００２１】
このような可変光結晶フィルタ２０の一例が図２に示される。図２を参照すれば、可変光結晶フィルタ２０は、電気的な刺激によって光バンドギャップが調節可能な可変光結晶層２１と、可変光結晶層２１に電圧Ｖを印加する電極２２，２３とを備えうる。可変光結晶層２１は、帯電されたコロイド粒子２１１と、これらのコロイド粒子２１１が分散されている媒質２１２と、を含みうる。コロイド粒子２１１は、動電気的な現象によって規則的に分散されて光結晶構造を有する。可変光結晶層２１の光バンドギャップは、反射する波長帯域を決定し、このような光バンドギャップは、コロイド粒子２１１のサイズ及びコロイド粒子２１１間の間隔に依存する。したがって、反射しようとする波長帯域によって、コロイド粒子２１１のサイズは、適切に選択される。例えば、コロイド粒子２１１は、数十ｎｍ〜数百ｎｍのサイズを有し、特に可視光線帯域のカラーを表示するために、約３００ｎｍのサイズを有しうる。
【００２２】
他の例として、可変光結晶フィルタ２０は、電圧によって誘導される可逆酸化−還元反応による電解質の浸透（Ｉｎｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ）によって膨張／脱膨張（ｓｗｅｌｌ/ｄｅｓｗｅｌｌ）する周辺環境内に、高屈折率誘電体のナノ粒子が結晶形態に分布された光結晶でありうる。それ以外に、可変光結晶フィルタ２０は、物理的圧縮／ストレッチングによって格子間隔が調節されるポリマーマトリックスに光結晶がカプセル化された結晶体であるか、または温度、湿度、化学的な刺激、生物学的な刺激によって膨張／脱膨張するポリマーマトリックスに光結晶がカプセル化された結晶体でありうる。
【００２３】
前記のような第１光シャッター１０、可変光結晶フィルタ２０及び第２光シャッター３０は、カラー画像を形成するカラーピクセルのうちいずれか一つのカラーピクセルを表示するセル（ｃｅｌｌ）と解される。すなわち、第１光シャッター１０、可変光結晶フィルタ２０及び第２光シャッター３０は、制御部２００によって独立して制御される一つのセルであり、これらのセルが２次元行列に配列されてカラー画像を表示すると解される。なお、第１光シャッター１０、可変光結晶フィルタ２０、及び第２光シャッター３０の電極１２，１３，２２，２３，３２，３３の一部は、共通して使われることもある。また、後述するように、可変光結晶フィルタ２０は、カラーピクセルの色相を表示し、第１光シャッター１０、第２光シャッター３０及び反射板４０は、カラーピクセルの彩度及び明度を表示する白色表示ユニットと解される。
【００２４】
次いで、図２及び図３を参照して、可変光結晶フィルタ２０の動作原理について説明する。
【００２５】
コロイド粒子２１１は、静電気的な反発力によって媒質２１２内に分散される。一方、電極２２，２３に電圧Ｖが印加されれば、媒質２１２内には電界Ｅが形成され、電気的な二重層を有するコロイド粒子２１１は、媒質２１２内で一方向に移動して静電気的な反発力と平行しつつ、規則的に分散されて、一定の格子間隔Ｄで配列された格子構造を形成する。
【００２６】
このような可変光結晶層２１の格子構造は、周期的な屈折率分布によって、特定波長の光を遮断または通過させうる光バンドギャップを有する。ブラッグ法則（Ｂｒａｇｇ’ｓ Ｌａｗ）によれば、下記の数式１で与えられる所定波長λの光は、可変光結晶層２１を通過できずに反射される。
【００２７】
【数１】
【００２８】
ここで、λは回折または反射される光の波長、ｎは可変光結晶層２１の有効屈折率、Ｄは可変光結晶層２１の格子間隔、ｍは整数、θは光の入射角をそれぞれ表す。
【００２９】
電極２２，２３に印加される電圧Ｖの大きさを変えれば、静電気的な反発力との均衡状態が変動して、コロイド粒子２１１の格子間隔Ｄは変化する。したがって、電極２２，２３に印加される電圧Ｖを調節することによって、反射される光Ｌ１の波長λを調節できる。
【００３０】
図４は、可変光結晶層２１から反射される光Ｌ１の波長帯域のピーク位置が印加電圧によって可変される一例を示す。図４を参照すれば、印加電圧Ｖが大きくなるにつれて、可変光結晶層２１から反射される光Ｌ１の波長帯域が次第に短い方向に移動して、印加電圧Ｖの範囲にわたって可視光線帯域の波長を万遍なく含むことが分かる。
【００３１】
図５は、図２に図示された可変光結晶フィルタから反射された光の色相が、色座標空間に表現された場合を示している。印加電圧Ｖによって可変される反射光Ｌ１の色相は、図５に示したように、色座標空間に中心点Ａを中心にその周りの少なくとも一部分を含む色表現曲線を形成する点Ｂで表示される。印加電圧Ｖが連続的に変われば、反射光Ｌ１の色相は、色座標空間で連続的に移動する。図５において、色座標空間の中心に位置した中心点Ａは、白色を表す。図５に示された色表現曲線は、一例であって、可変光結晶層２１のコロイド粒子２１１のサイズや格子間隔Ｄの素子特性によって変わり、本実施形態を限定するものではない。
【００３２】
次いで、図１ないし図６を参照して、本実施形態のカラー画像表示装置の動作を説明する。
【００３３】
第１光シャッター１０は、外部から入射される外光Ｌｉの通過量を調節する。可変光結晶フィルタ２０は、第１光シャッター１０を通過した外光Ｌｉから選択された波長帯域の第１光Ｌ１を選択的に反射させ、残りの波長帯域の第２光Ｌ２を通過させる。可変光結晶フィルタ２０から反射された第１光Ｌ１は、第１光シャッター１０を再通過して外部に放出される。可変光結晶フィルタ２０を通過した第２光Ｌ２は、第２光シャッター３０を経て反射板４０から反射され、再び第２光シャッター３０、可変光結晶フィルタ２０及び第１光シャッター１０を順次に再通過する。このように、カラー画像パネル１００に入射された光Ｌｉは、２つの経路を介して第１光Ｌ１及び第２光Ｌ２として進み、再びカラー画像パネル１００の外部に放出される。
【００３４】
図６に示されるように、カラー画像パネル１００の外部に放出される第１光Ｌ１は、第１光シャッター１０を往復しつつ調節された光量Ｉ１を有し、カラー画像パネル１００の外部に放出される第２光Ｌ２は、第１及び第２光シャッター１０，３０をいずれも往復しつつ調節された光量Ｉ２を有する。第１及び第２光シャッター１０，３０は、独立して制御されるので、第１光Ｌ１の光量Ｉ１及び第２光Ｌ２の光量Ｉ２も、独立して調節される。
【００３５】
第１光Ｌ１の波長帯域と第２光Ｌ２の波長帯域とを合わせれば、可視光線帯域をいずれも含む。したがって、第１光Ｌ１と第２光Ｌ２とを合成すれば、可視光線波長全域に対して光量Ｉ２の白色光になる。一方、第１光Ｌ１の波長帯域に当たるカラーの光がさらに光量Ｉ３になる。すなわち、カラー画像パネル１００は、光量Ｉ３のカラー光と光量Ｉ２の白色光とが合成された光を表示する。光量Ｉ３は、光量Ｉ１と光量Ｉ２との差に相当する。第２光Ｌ２は、第１光Ｌ１に比べて、第２光シャッター３０をさらに経るので、第２光Ｌ２の光量Ｉ２は、第１光Ｌ１の光量Ｉ１と同じであるか、または小さくなり、したがって、光量Ｉ３は、０と同等か、または正の値を有する。
【００３６】
図５を参照すれば、光量Ｉ３のカラー光は、色表現曲線上にある点Ｂに相当し、光量Ｉ２の白色光は、中心点Ａに相当する。したがって、カラー画像パネル１００で表現されるカラーは、中心点Ａと色表現曲線上の点Ｂとをつなぐ線分のうちいずれか一つの点に相当する。すなわち、白色を表す点Ａと色表現曲線上の点Ｂとをつなぐ線分上の任意の点に相当する色相の彩度は、点Ａに相当する白色と点Ｂに相当する色相との混合で表示される。したがって、カラー画像表示装置に表示されるカラーは、可変光結晶フィルタ２０によって決定され、表示されるカラーの彩度は、光量Ｉ１と光量Ｉ３との混合比によって決定される。一方、表示されるカラーの明度は、光量Ｉ２の白色光によって主に決定される。
【００３７】
白色は、第１及び第２光シャッター１０，３０と可変光結晶フィルタ２０とをいずれも透明にすることによって表示される。可変光結晶フィルタ２０は、反射帯域を可視光線帯域の外側（例えば、赤外線帯域や紫外線帯域）に移動させることによって、可視光線帯域に対して透明にできる。一方、黒色は、第１光シャッター１０が光を完全に遮断することによって表示される。または、黒色は、第１光シャッター１０と可変光結晶フィルタ２０とを透明にしつつ、第２光シャッター１０が光を完全に遮断することによって表示されもする。白色と黒色との中間に位置する灰色は、可変光結晶フィルタ２０を透明にする一方、第１及び／または第２光シャッター１０，３０の光透過率を調節することによって表示される。
【００３８】
制御部２００は、入力されるカラー画像の各カラーピクセルに対して、色相情報に基づいて可変光結晶フィルタ２０を制御し、明度情報に基づいて第１及び第２光シャッター１０，３０を制御することによって、カラー画像パネル１００がカラーピクセルのカラー及び明度を表現可能にする。
【００３９】
図７は、比較例としての反射型カラー画像表示装置における一つのピクセルに対するカラーフィルタを示したものであって、色合成の原理を例示的に示す。図８は、本実施形態のカラー画像表示装置で一つのピクセルに対する可変光結晶フィルタを示したものであって、色合成の原理を示す。
【００４０】
図７を参照すれば、吸収式カラーフィルタを採用する一般的な反射型カラー画像表示装置の場合、吸収式カラーフィルタは、一つのピクセルごとに赤色領域Ｒ、緑色領域Ｇ及び青色領域Ｂに面積分割された構造を有する。これにより、外光Ｌｉは、赤色領域Ｒ、緑色領域Ｇ及び青色領域Ｂの各領域を通過して合成された光Ｌ’により１ピクセルのカラーを表示する。したがって、原色またはそれに近い色（例えば、赤色、緑色または青色）を表示する場合、残りの色領域を通過する光は、完全に遮断されて、それによる色損失が大きい。また、このような従来の吸収式カラーフィルタを反射型カラー画像表示装置に使用する場合、通過する光Ｌ’がカラーフィルタを往復することにより、カラーフィルタによる光の損失率は自乗され、明るい色を表すのに限界がある。
【００４１】
一方、図８を参照すれば、本実施形態は、一つの可変光結晶フィルタ２０から反射されるカラー光Ｌ１で、面積分割せずに１ピクセルのカラーを表示するので、従来の面積分割方式のカラー表示から発生する光損失問題が解決できる。さらに、可変光結晶フィルタ２０を通過した光Ｌ２は、再反射されてカラー光Ｌ１に付加されるので、従来のカラーフィルタ方式では表現し難い、明るく光る色を表現できる。
【００４２】
図９は、本実施形態のカラー画像表示装置における明度特性を概略的に要約して示したグラフである。図９に示したように、従来の３色分割方式に比べて、本実施形態の可変光結晶カラーフィルタを利用した１ピクセル可変方式は、可変光結晶フィルタ２０を通過した光Ｌ２まで利用することによって、理論的限界値まで明度を確保できる。
【００４３】
以上のように、本実施形態のカラー画像表示装置は、既存の面積分割方式で不可能な完壁に近い明るい白色から完壁な黒色まで表現可能であるので、従来の面積分割方式に比べて、大幅に向上した自然色及び印刷物に近い明度、明暗比及び色表現力をいずれも具現できる。
【００４４】
また、面積分割方式で混合色を表現するためには、原色の組合せのためのアルゴリズムが必要である一方、本実施形態のカラー画像表示装置は、混合色を純色と白色との混合で表現するので、このためのアルゴリズムが相当に簡単になる。
【００４５】
前記のようなカラー画像表示装置は、外光を利用するカラー画像を表示するので、野外環境で使われるｅ−ブックや車両用ナビゲーションのようなディスプレイ装置や、室内及び室外広告看板のような低電力使用の常時使用ディスプレイ装置に好適に使われうる。
【００４６】
前述した本発明のカラー画像表示装置及びその表示方法は、理解を助けるために、図面に示された実施形態を参照して説明したが、これは、例示的なものに過ぎず、当業者ならば、これから多様な変形及び均等な他の実施形態が可能であるということが分かるであろう。したがって、本発明の真の保護範囲は、特許請求の範囲によって決定されねばならない。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明は、表示装置関連の技術分野に好適に適用可能である。
【符号の説明】
【００４８】
１０ 第１光シャッター、
１１，３１ 高分子分散型液晶、
１２，１３，２２，２３，３２，３３ 電極、
２０ 可変光結晶フィルタ、
２１ 可変光結晶層、
３０ 第２光シャッター、
４０ 反射板、
１００ カラー画像パネル、
２００ 制御部、
２１１ コロイド粒子、
２１２ 媒質、
Ｄ 格子間隔、
Ｌｉ 外光、
Ｖ 電圧。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
選択されたカラーの波長帯域の光を反射し、前記選択されたカラーの波長帯域以外の波長帯域の光は実質的に透過するように、光バンドギャップが刺激によって調節される可変光結晶フィルタと、
前記可変光結晶フィルタから反射されるカラー光に白色光を付加して、前記可変光結晶フィルタの可変光結晶により表示されたカラーの彩度及び明度を調節する白色表示ユニットと、を備え、
前記可変光結晶フィルタと前記白色表示ユニットとは、カラー画像を表示するカラーピクセルの各カラーピクセルに対応する領域に一対一で設けられたことを特徴とするカラー画像パネル。
【請求項２】
前記白色表示ユニットは、
前記可変光結晶フィルタの前面に配されて、外部から前記可変光結晶フィルタに入射される外光の量を可変的に調節する第１シャッターと、
前記可変光結晶フィルタの背面に配されて、前記カラー表示ユニットを通過した光の量を可変的に調節する第２シャッターと、
前記第２シャッターを通過した光を再び前記第２シャッターに反射させる反射板と、を備えることを特徴とする請求項１に記載のカラー画像パネル。
【請求項３】
前記反射板は、白色反射板であることを特徴とする請求項２に記載のカラー画像パネル。
【請求項４】
前記可変光結晶フィルタは、電気的または機械的な刺激によって光結晶の形態、体積及び有効屈折率のうち少なくともいずれか一つが変化して、光バンドギャップが変化する可変光結晶であることを特徴とする、請求項１ないし請求項３のうちいずれか１項に記載のカラー画像パネル。
【請求項５】
前記可変光結晶フィルタは、帯電されたコロイド粒子が溶媒内に分散された光結晶層と、前記光結晶層に電圧を印加する電極と、を含む可変光結晶であることを特徴とする請求項１ないし請求項４のうちいずれか１項に記載のカラー画像パネル。
【請求項６】
選択されたカラーの波長帯域の光を反射し、前記選択されたカラーの波長帯域以外の波長帯域の光は実質的に透過するように、光バンドギャップが刺激によって調節される可変光結晶フィルタと、前記可変光結晶フィルタから反射されるカラー光に白色光を付加して、前記可変光結晶フィルタの可変光結晶により表示されたカラーの彩度及び明度を調節する白色表示ユニットと、を備え、前記可変光結晶フィルタと前記白色表示ユニットとは、カラー画像を表示するカラーピクセルの各カラーピクセルに対応する領域に一対一で設けられたカラー画像パネル；
前記カラー画像パネルを制御する制御部；を備えることを特徴とするカラー画像表示装置。
【請求項７】
前記白色表示ユニットは、
前記可変光結晶フィルタの前面に配されて、外部から前記可変光結晶フィルタに入射される外光の量を可変的に調節する第１シャッターと、
前記可変光結晶フィルタの背面に配されて、前記カラー表示ユニットを通過した光の量を可変的に調節する第２シャッターと、
前記第２シャッターを通過した光を再び前記第２シャッターに反射させる反射板と、を備えることを特徴とする請求項６に記載のカラー画像表示装置。
【請求項８】
前記可変光結晶フィルタは、電気的または機械的な刺激によって光結晶の形態、体積及び有効屈折率のうち少なくともいずれか一つが変化して、光バンドギャップが変化する可変光結晶であることを特徴とする請求項６または請求項７に記載のカラー画像表示装置。
【請求項９】
前記可変光結晶フィルタは、帯電されたコロイド粒子が溶媒内に分散された光結晶層と前記光結晶層に電圧を印加する電極とを含む可変光結晶であることを特徴とする請求項８に記載のカラー画像表示装置。
【請求項１０】
前記反射板は、白色反射板であることを特徴とする請求項７ないし請求項９のうちいずれか１項に記載のカラー画像表示装置。
【請求項１１】
選択されたカラーの波長帯域の光を反射し、前記選択されたカラーの波長帯域以外の波長帯域の光は、実質的に透過するように、光バンドギャップが刺激によって調節される可変光結晶フィルタと、前記可変光結晶フィルタから反射されるカラー光に白色光を付加して、前記可変光結晶フィルタの可変光結晶により表示されたカラーの彩度及び明度を調節する白色表示ユニットと、を備え、前記可変光結晶フィルタと前記白色表示ユニットとは、カラー画像を表示するカラーピクセルの各カラーピクセルに対応する領域に一対一で設けられたカラー画像パネルを利用してカラー画像を表示する方法であって、
前記可変光結晶フィルタを制御してカラー画像を形成するピクセルのカラーを調節するステップと、
前記白色表示ユニットを制御してカラー画像を形成するピクセルの彩度及び明度を調節するステップと、を含むカラー画像表示方法。
【請求項１２】
前記白色表示ユニットは、前記可変光結晶フィルタの前面に配される第１シャッターと、前記可変光結晶フィルタの背面に配される第２シャッターと、前記第２シャッターを通過した光を再び前記第２シャッターに反射させる反射板と、を備え、
前記第１シャッターを制御して外部から前記可変光結晶フィルタに入射された外光の量を可変的に調節するステップと、
前記第２シャッターを制御して前記カラー表示ユニットを通過した光の量を可変的に調節するステップと、
前記反射板を利用して前記第２シャッターを通過した光を再び前記第２シャッターに反射させるステップと、を含むことを特徴とする請求項１１に記載のカラー画像表示方法。
【請求項１３】
前記反射板は、白色反射板であることを特徴とする請求項１２に記載のカラー画像表示方法。
【請求項１４】
前記可変光結晶フィルタは、電気的または機械的な刺激によって光結晶の形態、体積及び有効屈折率のうち少なくともいずれか一つが変化して、光バンドギャップが変化する可変光結晶であることを特徴とする、請求項１１ないし請求項１３のうちいずれか１項に記載のカラー画像表示方法。
【請求項１５】
前記可変光結晶フィルタは、帯電されたコロイド粒子が溶媒内に分散された光結晶層と前記光結晶層に電圧を印加する電極とを含む可変光結晶であることを特徴とする請求項１４に記載のカラー画像表示方法。
【請求項１】
選択されたカラーの波長帯域の光を反射し、前記選択されたカラーの波長帯域以外の波長帯域の光は実質的に透過するように、光バンドギャップが刺激によって調節される可変光結晶フィルタと、
前記可変光結晶フィルタから反射されるカラー光に白色光を付加して、前記可変光結晶フィルタの可変光結晶により表示されたカラーの彩度及び明度を調節する白色表示ユニットと、を備え、
前記可変光結晶フィルタと前記白色表示ユニットとは、カラー画像を表示するカラーピクセルの各カラーピクセルに対応する領域に一対一で設けられたことを特徴とするカラー画像パネル。
【請求項２】
前記白色表示ユニットは、
前記可変光結晶フィルタの前面に配されて、外部から前記可変光結晶フィルタに入射される外光の量を可変的に調節する第１シャッターと、
前記可変光結晶フィルタの背面に配されて、前記カラー表示ユニットを通過した光の量を可変的に調節する第２シャッターと、
前記第２シャッターを通過した光を再び前記第２シャッターに反射させる反射板と、を備えることを特徴とする請求項１に記載のカラー画像パネル。
【請求項３】
前記反射板は、白色反射板であることを特徴とする請求項２に記載のカラー画像パネル。
【請求項４】
前記可変光結晶フィルタは、電気的または機械的な刺激によって光結晶の形態、体積及び有効屈折率のうち少なくともいずれか一つが変化して、光バンドギャップが変化する可変光結晶であることを特徴とする、請求項１ないし請求項３のうちいずれか１項に記載のカラー画像パネル。
【請求項５】
前記可変光結晶フィルタは、帯電されたコロイド粒子が溶媒内に分散された光結晶層と、前記光結晶層に電圧を印加する電極と、を含む可変光結晶であることを特徴とする請求項１ないし請求項４のうちいずれか１項に記載のカラー画像パネル。
【請求項６】
選択されたカラーの波長帯域の光を反射し、前記選択されたカラーの波長帯域以外の波長帯域の光は実質的に透過するように、光バンドギャップが刺激によって調節される可変光結晶フィルタと、前記可変光結晶フィルタから反射されるカラー光に白色光を付加して、前記可変光結晶フィルタの可変光結晶により表示されたカラーの彩度及び明度を調節する白色表示ユニットと、を備え、前記可変光結晶フィルタと前記白色表示ユニットとは、カラー画像を表示するカラーピクセルの各カラーピクセルに対応する領域に一対一で設けられたカラー画像パネル；
前記カラー画像パネルを制御する制御部；を備えることを特徴とするカラー画像表示装置。
【請求項７】
前記白色表示ユニットは、
前記可変光結晶フィルタの前面に配されて、外部から前記可変光結晶フィルタに入射される外光の量を可変的に調節する第１シャッターと、
前記可変光結晶フィルタの背面に配されて、前記カラー表示ユニットを通過した光の量を可変的に調節する第２シャッターと、
前記第２シャッターを通過した光を再び前記第２シャッターに反射させる反射板と、を備えることを特徴とする請求項６に記載のカラー画像表示装置。
【請求項８】
前記可変光結晶フィルタは、電気的または機械的な刺激によって光結晶の形態、体積及び有効屈折率のうち少なくともいずれか一つが変化して、光バンドギャップが変化する可変光結晶であることを特徴とする請求項６または請求項７に記載のカラー画像表示装置。
【請求項９】
前記可変光結晶フィルタは、帯電されたコロイド粒子が溶媒内に分散された光結晶層と前記光結晶層に電圧を印加する電極とを含む可変光結晶であることを特徴とする請求項８に記載のカラー画像表示装置。
【請求項１０】
前記反射板は、白色反射板であることを特徴とする請求項７ないし請求項９のうちいずれか１項に記載のカラー画像表示装置。
【請求項１１】
選択されたカラーの波長帯域の光を反射し、前記選択されたカラーの波長帯域以外の波長帯域の光は、実質的に透過するように、光バンドギャップが刺激によって調節される可変光結晶フィルタと、前記可変光結晶フィルタから反射されるカラー光に白色光を付加して、前記可変光結晶フィルタの可変光結晶により表示されたカラーの彩度及び明度を調節する白色表示ユニットと、を備え、前記可変光結晶フィルタと前記白色表示ユニットとは、カラー画像を表示するカラーピクセルの各カラーピクセルに対応する領域に一対一で設けられたカラー画像パネルを利用してカラー画像を表示する方法であって、
前記可変光結晶フィルタを制御してカラー画像を形成するピクセルのカラーを調節するステップと、
前記白色表示ユニットを制御してカラー画像を形成するピクセルの彩度及び明度を調節するステップと、を含むカラー画像表示方法。
【請求項１２】
前記白色表示ユニットは、前記可変光結晶フィルタの前面に配される第１シャッターと、前記可変光結晶フィルタの背面に配される第２シャッターと、前記第２シャッターを通過した光を再び前記第２シャッターに反射させる反射板と、を備え、
前記第１シャッターを制御して外部から前記可変光結晶フィルタに入射された外光の量を可変的に調節するステップと、
前記第２シャッターを制御して前記カラー表示ユニットを通過した光の量を可変的に調節するステップと、
前記反射板を利用して前記第２シャッターを通過した光を再び前記第２シャッターに反射させるステップと、を含むことを特徴とする請求項１１に記載のカラー画像表示方法。
【請求項１３】
前記反射板は、白色反射板であることを特徴とする請求項１２に記載のカラー画像表示方法。
【請求項１４】
前記可変光結晶フィルタは、電気的または機械的な刺激によって光結晶の形態、体積及び有効屈折率のうち少なくともいずれか一つが変化して、光バンドギャップが変化する可変光結晶であることを特徴とする、請求項１１ないし請求項１３のうちいずれか１項に記載のカラー画像表示方法。
【請求項１５】
前記可変光結晶フィルタは、帯電されたコロイド粒子が溶媒内に分散された光結晶層と前記光結晶層に電圧を印加する電極とを含む可変光結晶であることを特徴とする請求項１４に記載のカラー画像表示方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１３−４５１１３（Ｐ２０１３−４５１１３Ａ）
【公開日】平成２５年３月４日（２０１３．３．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１８３４３２（Ｐ２０１２−１８３４３２）
【出願日】平成２４年８月２２日（２０１２．８．２２）
【出願人】（３９００１９８３９）三星電子株式会社 (8,520)
【氏名又は名称原語表記】Ｓａｍｓｕｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．
【住所又は居所原語表記】１２９，Ｓａｍｓｕｎｇ−ｒｏ，Ｙｅｏｎｇｔｏｎｇ−ｇｕ，Ｓｕｗｏｎ−ｓｉ，Ｇｙｅｏｎｇｇｉ−ｄｏ，Ｒｅｐｕｂｌｉｃ ｏｆ Ｋｏｒｅａ
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月４日（２０１３．３．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年８月２２日（２０１２．８．２２）
【出願人】（３９００１９８３９）三星電子株式会社 (8,520)
【氏名又は名称原語表記】Ｓａｍｓｕｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．
【住所又は居所原語表記】１２９，Ｓａｍｓｕｎｇ−ｒｏ，Ｙｅｏｎｇｔｏｎｇ−ｇｕ，Ｓｕｗｏｎ−ｓｉ，Ｇｙｅｏｎｇｇｉ−ｄｏ，Ｒｅｐｕｂｌｉｃ ｏｆ Ｋｏｒｅａ
【Ｆターム（参考）】
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