(57)【要約】光を変調する光変調器は光変調素子を有する。光変調素子は、粒子(6)及び、粒子(6)の位置に依存する光学的状態を有する媒質並びに、複数存在する位置のうちの一へ粒子(6)を移動させることで光を変調させることが可能なように備えられている粒子制御装置(10,11,100)を有する。光変調器が比較的移動の容易な粒子(6)を有するため、粒子(6)は、キャリア粒子(81)及び光学的粒子(86)を有し、光学的粒子(86)はキャリア粒子(81)に付随し、その位置はキャリア粒子(81)の位置に依存する。
2008506149.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を変調させる光変調器であって：
前記粒子を有する媒体、及び前記粒子の位置に依存する光学状態を有する光変調素子；並びに、
複数の位置のうちの一へ前記粒子を移動させることによって光の変調を可能にするように備えられている粒子制御装置；
を有し、
前記粒子は：
動作時における前記粒子の移動能力に寄与し、前記光学状態には実質的に影響しないキャリア成分；及び、
光学成分；
を有し、
前記光学成分は：
前記光学状態に寄与する光学特性を有し、
前記キャリア成分に付随し、及び、
前記のキャリア成分の位置に依存する位置を有する、
ことを特徴とする光変調器。
【請求項２】
前記キャリア成分が正味の電荷を有することを特徴とする、請求項1に記載の光変調器。
【請求項３】
前記キャリア成分が正味の磁気モーメントを有することを特徴とする、請求項1に記載の光変調器。
【請求項４】
前記媒体が流体を有し、及び、
前記キャリア成分の屈折率が前記流体の屈折率と実質的に等しいことで前記光学状態には実質的に影響しない、
ことを特徴とする、請求項1に記載の光変調器。
【請求項５】
前記媒体が流体を有し、及び、
前記キャリア成分が多孔性で、孔内部に前記流体の一部を含むことで前記光学状態には実質的に影響しない、
ことを特徴とする、請求項1に記載の光変調器。
【請求項６】
前記キャリア成分がキャリア粒子を有することを特徴とする、請求項1に記載の光変調器。
【請求項７】
前記キャリア成分が流体で満たされたカプセルを有することを特徴とする、請求項1に記載の光変調器。
【請求項８】
前記光学成分が前記移動能力に実質的に影響しないことを特徴とする、請求項1に記載の光変調器。
【請求項９】
前記光学成分が前記キャリア成分の外側表面の少なくとも一部を被覆する光学膜を有することを特徴とする、請求項1に記載の光変調器。
【請求項１０】
前記光学膜が前記キャリア成分の外側表面を完全に被覆することを特徴とする、請求項9に記載の光変調器。
【請求項１１】
前記光学成分が所定数の光学粒子を有し、当該所定数が少なくとも1であることを特徴とする、請求項1に記載の光変調器。
【請求項１２】
各光学粒子が500nm未満の直径を有することを特徴とする、請求項11に記載の光変調器。
【請求項１３】
前記光学粒子が前記キャリア成分の外側表面に付着していることを特徴とする、請求項11に記載の光変調器。
【請求項１４】
前記光学粒子が前記キャリア成分内に存在していることを特徴とする、請求項11に記載の光変調器。
【請求項１５】
光学粒子の前記所定数が少なくとも2で、及び、
前記光学粒子の一部が他の光学粒子とは異なる光学特性を有する、
ことを特徴とする、請求項11に記載の光変調器。
【請求項１６】
前記光学成分が染料を有することを特徴とする、請求項1に記載の光変調器。
【請求項１７】
前記染料が前記キャリア成分内において分子レベルで溶解していることを特徴とする、請求項16に記載の光変調器。
【請求項１８】
前記光変調器が光路を延長する成分を有することを特徴とする、請求項1に記載の光変調器。
【請求項１９】
請求項1に記載の光変調器を有する、画像を表示するディスプレイパネル。
【請求項２０】
請求項19に記載のディスプレイパネル；及び、
像情報を前記ディスプレイパネルへ提供する回路；
を有するディスプレイ素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光を変調する光変調器に関する。
【０００２】
本発明はまた、そのような光変調器を有する素子にも関する。
【背景技術】
【０００３】
光を変調する光変調器は特許文献1で開示されている。開示された光変調器は、有色画像を生成する電気泳動ディスプレイパネルである。パネルは、光スペクトル範囲では実質的に透明である電気泳動媒体、赤色光を吸収するシアン粒子、緑色光を吸収するマゼンタ粒子及び、青色光を吸収するイエロー粒子を有する。粒子が吸収しない波長に対して透明であるには、粒子中の光吸収層/構造の大きさは、粒子中の光の内部波長よりも十分小さくなくてはならない。それはつまり、粒子の屈折率によって光の波長が分散するということである。この目的のため、小さな、ナノメートルサイズの粒子を使用して良い。あるいはその代わりに、溶媒と整合した屈折率を有する、大きな、多孔性粒子を使用しても良い。光吸収は、粒子の外側又は/及び粒子の孔の内側を、光の内部波長よりも薄い染料でコーティングすることによって実現可能である。電場を発生させて画素の可視領域内/外にある粒子を移動させることによって、色吸収を思いのままに制御することが可能となり、画像の表示が可能となる。しかし粒子を移動させるのは難しい。
【特許文献１】国際公開第03/071348号パンフレット
【特許文献２】米国特許出願公開第2002/0180688号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、比較的容易に移動することが可能な粒子を有する、「背景技術」で述べた型の光変調の提供である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を実現するため、本発明は光を変調させる光変調器を供し、その光変調器は、光変調素子及び、光を変調するために粒子を複数存在する位置のうちの一へ移動させることを可能にするように備えられている粒子制御装置を有する。当該光変調素子は、粒子を有する媒体及び、粒子の位置に依存する光学状態を有する。当該粒子は、動作時における粒子の移動能力に寄与し、光学状態へは実質的に影響しないキャリア成分及び、光学成分を有する。当該光学成分は、光学状態に寄与する光学特性を有し、キャリア成分に付随し、及び、キャリア成分の位置に依存する位置を有する。
【発明の効果】
【０００６】
粒子がその移動能力に寄与するキャリア成分を有する結果、粒子の移動が比較的容易になる。さらにキャリア成分は光学状態に影響しないので、光学状態はキャリア成分に対しては実質的に独立で、光学成分の光学特性に依存する。その結果、粒子が比較的大きく移動する能力が粒子の光学特性に対して独立する。これは特許文献1で開示されているディスプレイパネルとは対照的である。このディスプレイパネルでは、粒子はその移動能力に寄与するキャリア成分を有しておらず、光学特性とは独立した、比較的大きく移動する能力を有する粒子が得られない。
【実施例】
【０００７】
キャリア成分が正味の電荷を有する場合又は、キャリア成分が正味の磁気モーメントを有する場合、キャリア成分の移動能力は、比較的容易に調節可能となる。さらにキャリア成分が正味の電荷を有する場合には、粒子制御装置は、駆動手段から電位を受け取る電極を有することが可能である。そのような型の粒子制御装置は比較的容易に製造できる。さらにキャリア成分が正味の磁気モーメントを有する場合、粒子制御装置は、たとえば製造の容易なソレノイドのような切り換え可能な磁石を有することが可能である。正味の電荷及び正味の磁気モーメントの両方を有するキャリア成分もまた可能である。印加電磁場の存在によって、キャリア成分が動作中に磁化する又は、電気的に分極することもまた可能である。後者の例には誘電泳動系がある。この系では、分極した粒子は、印加交流電場の影響を受けて変化する電場強度の方向に移動する。
【０００８】
媒体が粒子を有し、かつ光学状態に実質的に影響しないキャリア成分の屈折率が流体の屈折率と実質的に等しい場合、キャリア成分は比較的容易に製造できる。あるいはその代わりに、媒体が流体を有し、キャリア成分は多孔性で、孔内部に流体の一部を有することで光学状態に実質的に影響しない。キャリア成分として用いられる材料の数は比較的多い。その理由は、キャリア成分の屈折率と流体の屈折率との整合を必要としないからである。
【０００９】
ある実施例では、キャリア成分は、堅く、かつすぐに製造できるキャリア粒子を有する。あるいはその代わりに、キャリア成分は流体で満たされたカプセルを有する。流体は液体又は気体であって良い。カプセルの壁はポリマー、無機材料又は、リン脂質/サーファクタント（任意で架橋可能である）を有して良い。
【００１０】
ある実施例では、光学成分はたとえば表面上にないことで、実質的には移動能力に影響しない。
【００１１】
別な実施例では、光学成分は、キャリア成分の外部表面の少なくとも一部を被覆する光学膜を有する。そのような粒子は比較的容易に製造することができる。その実施例の変化型では、光学成分は、少なくとも一である所定の数の光学粒子を有する。広範囲の色を有するそのような光学粒子はすぐに得ることができる。各光学粒子の直径は500nm未満であることが好ましい。さらに光学粒子がキャリア成分の外部表面に付着する場合、単純に各異なる色の粒子を同種のキャリア粒子に付着されることが可能である。あるいはその代わりに、光学粒子はキャリア粒子中に存在する。その際、粒子はより強固である。光学粒子の所定の数が少なくとも二でかつ、光学粒子の一部の光学特性が他の光学粒子の光学特性と異なる場合、光学成分の光学特性を容易に調節することができる。その実施例の別な変化型では、光学成分は染料を有する。その染料はキャリア成分中を分子レベルで溶解しているのが好ましい。その染料が溶解している場合での利点は、キャリア粒子中全体にわたって均一にその染料が分布することである。色素粒子の場合では、そのような分布は先の粒子で実現するよりもより難しく、色素粒子はキャリア粒子製造中での凝集(aggregation)に対して安定でなくてはならないだろう。つまり製造が容易でなくてはならないということである。さらに染料分子は自動的に非散乱性となるが、色素粒子で非散乱性を実現するのは染料分子で実現するよりも難しい。従って、染料によって真に透明なキャリア粒子を実現するのがきわめて容易となる。さらに溶解した染料によって、各染料分子は光学活性となる。色素粒子の場合では、色素の表面のみが光学活性となる。従って染料の場合では、少ない材料の使用で所望の光学効果（良好な彩度）を実現するのが容易となる。
【００１２】
別な実施例では、光変調器は、たとえば光の前方散乱を導入することによって光路を延長する構成要素を有する。
【００１３】
別な実施例では、光変調器は、光学用途向けの外部又は内部光源からの光を変調する。光学用途とはたとえば、強度及び/又は、色及び/又は、方向の調節が可能な光出力を有する、部屋又は道路を明るく照らすための照明系である。
【００１４】
本発明の他の態様は、請求項1に記載されている光変調器を有する画像を表示するディスプレイパネルを提供する。ある実施例では画像を表示するため、光変調素子は画素を有し、粒子制御装置は、複数の位置をうちの一への粒子の移動を可能にするように備えられている。その実施例の変化型では、ディスプレイパネルはアクティブマトリックスディスプレイパネルである。
【００１５】
本発明の他の態様は、請求項19に記載のディスプレイパネルを有するディスプレイ素子及び、像情報をディスプレイパネルへ与える回路を提供する。
【００１６】
本発明の光変調器のこれら及び他の態様は図を参照しながら説明することで明らかとなる。
【００１７】
全ての図について、対応する部分は同一参照番号が付されている。
【００１８】
図1及び図2は、第1基板8、第2の透明対向基板9及び複数の画素2を有するディスプレイパネル1である光変調器1の例を図示している。画素2は2次元構造内で、実質的に直線に沿って配列されているのが好ましい。あるいはその代わりに画素2はたとえば、ハニカム構造のような他の配列をとることも可能である。アクティブマトリックスの実施例では、画素2は、切り換え電極、たとえば薄膜トランジスタ(TFTs)、ダイオード、MIM素子等をさらに有して良い。
【００１９】
透明媒体中に第1キャリア粒子6を有する電気泳動媒体5は、基板8と基板9との間に存在する。第2基板9に面する第1基板8の表面15は透明、反射性又は有色であって良い。
【００２０】
基板8は、パネル1が透過モードで使用されている場合には透明であって良い。
【００２１】
電気泳動媒体15は、それ自体特許文献2から既知である。
【００２２】
画素2は、粒子6の位置に依存する光学状態を有する。各粒子6は、キャリア成分80及び光学成分85を有する。キャリア成分80は、動作時において粒子6を移動させる能力に寄与し、光学状態には実質的に影響しない。光学成分85は、光学状態に寄与する光学特性を有し、キャリア成分80に付随し、かつキャリア成分80の位置に依存する位置を有する。光学成分85はたとえば、赤、緑、青、シアン、マゼンタ、イエロー、白又は黒のような有色であって良い。光学成分85は光を散乱するくらい十分に大きくても良いし、実質的に光を散乱しないように十分小さくても良い。
【００２３】
ある実施例では、粒子6のキャリア成分80はキャリア粒子81で、光学成分85は、キャリア粒子81の表面上に分配されている小さな吸収性ナノ粒子86である。これは図3で図示されている。
【００２４】
あるいはその代わりに、光学成分85は可視光の波長よりも薄い厚さの薄膜87である。たとえばキャリア粒子81は吸収する色の薄膜87でコーティングされている（図4A参照）。好適な選択肢は、キャリア粒子81内部に薄膜87を有することである（無色コア-有色膜-無色殻構造）（図4B参照）。この選択肢は色吸収から独立して帯電プロセスの制御を可能にする。
【００２５】
他の実施例では、粒子6の光学成分6は、キャリア粒子81の体積内に小さなナノ粒子86を有する。これは図5Aに図示されている。これは以下に示すように、溶融母体材料中にナノ粒子86を分配し、これを所望の大きさの液滴に分配し、それに続いて冷却及び固化することで実現可能である。この場合、たとえば後方散乱のような意図しない光学効果を防ぐために、ナノ粒子86は間隔をおいて分配されているのが好ましい。この実施例の究極的な例は図5Bに図示されているように、染料88をキャリア粒子81の母体マトリックス中に分子レベルで溶解させることで、本質的に透明だが、十分有色の粒子6となる例である。
【００２６】
他の実施例では、粒子6の光学成分85は、キャリア粒子81の表面上、及びキャリア粒子81の体積中の両方に分配されている小さな吸収性ナノ粒子86を有する。これは図6に図示されている。表面上のナノ粒子また、薄膜と組み合わせることも可能である。たとえばキャリア粒子の体積中の粒子が、表面上の粒子又は膜とは異なる光学特性を有する組み合わせのような他の組み合わせもまた可能である。
【００２７】
別な実施例では、キャリア粒子80は流体で満たされたカプセル82である。カプセル壁83は大抵の場合ポリマー、無機材料又は（架橋した）サーファクタント分子（単一又は二重層）で構成される。他の壁という選択肢もまた考えられる。
【００２８】
後で懸濁用に使用される同一の媒体（液体又は気体）84中でこれらのカプセル82を調製することによって、これらのカプセル82は、比重、誘電率及び屈折率に関して理想的な整合を示す（たとえば、カプセル82はアルカンで満たされ、同一アルカン中に分配される）。カプセル82が調製される流体84に染料88を付加することで、有色だが透明な構成要素の調製が可能である（図7A）。あるいはその代わりに、カプセル壁83に有色ナノ粒子86（図7B）若しくは染料88（図7C）を埋め込む又は、ナノ粒子86を、壁83の外部（図7D）又は、内部（図7E）に付着させる又は、これらの可能な方法を組み合わせた方法をとることも可能である。
【００２９】
有色光学成分85を有する粒子6について説明しているが、キャリア成分80の表面が、蛍光化合物（ナノ粒子86又は染料88）の（薄い）層又は、そのようなリン光体の小さなドットのいずれかでコーティングされることもまた可能である。このようにして、より広い表面領域の効率が向上するので、リン光体（この場合粒子）の効率を増大させることができる。
【００３０】
一般に、キャリア粒子6の場合では、キャリア成分80内部に有色成分85を有するのが好ましい。その理由は、このような状態にすることで、粒子6の表面の化学的性質を自由に選択することが可能となるからである。粒子6の表面の化学的性質は、電荷すなわち粒子6の電気泳動移動度に対して決定的な因子である。
【００３１】
空気中では、小さな光学粒子86は、たとえば10μmのような大きなキャリア粒子81の表面上で使用されることで、凝集からキャリア粒子81を安定化させることが可能である。このようにして自由に流れる粉剤をつくることが可能である。小さな光学粒子86が有色で、かつ大きなキャリア粒子81が透明の場合、空気中での考え方に基づくカラーディスプレイが可能である。懸濁媒体と良好な屈折率の整合を行うには、その媒体が気体の場合では、高多孔性キャリア粒子81又はカプセル82を使用することで実行可能である。
【００３２】
生分解性ポリマー又は脂質殻83を有する粒子6（この場合カプセル82）の調製において一般的な乳化手順は、オイルを密閉するのに使用される。オイル中では、染料88又はコロイド粒子86が分配されていて良い。単分散粒子（カプセル）6が望ましい場合、たとえばインクジェット法又は、境界を明確にする膜を介して濾過するような少しずつ滴下する方法が調製法として考えられる。
【００３３】
一般的には、たとえばポリ乳酸のようなポリマーを形成する殻の溶液はジクロロエタンのような溶媒中で作られる。この溶液へ、たとえばテトラデカン中のオイルブルーNのような、流体84中にある染料88の溶液を加える。少量のこの溶液が機械的に攪拌又は、乳化調製に一般的な他の方法を用いることで均一化された水性PVA溶液へ加えられる。
【００３４】
第1の言及された溶媒は水での溶解度が限られており、水相へ拡散して蒸発する。ポリマーを形成する殻がオイル単独では溶解せず、水相でも溶解しないため、オイル相84を密閉する殻83が形成される。粒子（カプセル）6が集められ、洗浄され、及び凍結乾燥されることで、かなり剛性の高い球のままで残っている揮発性溶媒を除去することが可能である。その剛性球は、さらなる散乱を抑制するために内部に存在オイルと同一のオイル中で再分配可能であることが好ましい。粒子（カプセル）6内部及び外部の流体相84の屈折率は、単一成分が添加された殻83の屈折率と整合させることが可能である。
【００３５】
説明してきた手順は全ての色について有効であるので、それぞれが吸収する色を除いて、同一の光学特性を有する粒子（カプセル）6が得られる。
【００３６】
単分散カプセル6が望ましい場合、流体84中の染料88とポリマーとは混合して、PVA溶液へインクジェット滴下することが可能となる。それはたとえば、インクジェットヘッドが溶液中に浸かっている場合に、必要に応じたインクジェット滴下を利用するような方法である。開始液体中でのポリマー及びオイルの濃度を選択することによって、大きさ及び殻の厚さを設定することが可能となり、より良好な合成粒子（カプセル）6の制御が実現する。
【００３７】
例として、10μmのPLA粒子の調製について説明する。ジクロロエタン中の1%のPLA（ポリDLラクチド、アルドリッヒ社）溶液がインクジェット滴下され、蛍光キュベット中でインクジェットヘッドを水性の1%PVA(15/79)溶液に侵浸後直ちに開始する。初期の液滴直径は、キュベットを介して観察すると約50μmで、この値は6.5*10-14m3の液滴体積に対応する。1500Hzで20分間インクジェット滴下した後、一連の手順が終了した。沈殿物は再分配され、ガラス試料へ移送され、及び1時間攪拌されることでジクロロエタンが除去される。粒子はフィルター処理(200nm)された脱イオン水によって3回洗浄された。試料は顕微鏡によって検査され、約10μmの直径を有する十分に分散した球状の粒子を示した。平均直径のサイズ分布が図8で与えられている。試料は48時間凍結乾燥され、-20℃で保存された。濾過された脱イオン水中で再分配され、乾燥され、及び3nmのPd/Pt層が堆積された後に撮られたSEM像は、10.2±0.3μmの粒径を示す。この値は、6.5*10-14m3の粒子体積に対応する。ジクロロエタンとPLAとの密度がほぼ等しいので、初期サイズと最終サイズとの体積比は、PLA粒子が低密度で調製されたことを示唆している。製造された粒子のSEM像は図9で与えられている。
【００３８】
別な例として、連続インクジェットによる18μmのPLA粒子の調製について説明する。ジクロロエタン中の1%PLA溶液は、50μmの細管を介して3m/sで排出され、14kHzのピエゾ周波数の影響を受けた。これによってジェットは直径約65μmの液滴になる。4時間の攪拌によってジクロロエタンは除去され、繰り返し洗浄によって過剰PVAは除去された。粒径分布は二の極大値を有する(bimodal)。少量の微粒子は四の沈殿工程によってほとんど除去された。狭い粒径分布を有する粒子が形成された。
【００３９】
別な例として、オイル及び染料で満たされたカプセルの調製について説明する。テトラデカン中のオイルブルーN溶液が作られ、それをジクロロエタン中の0.5%PLGA（ポリ乳酸とグリコール酸の共重合体）溶液と混合した。この溶液が1%PVA水溶液に加えられ、1時間攪拌された。さらに4時間ゆっくりと攪拌することで残ったジクロロエタンは除去され、3回の洗浄工程によって過剰PVAは除去された。染料含有カプセルが形成された。
【００４０】
図1及び図2のディスプレイパネルを参照すると、粒子6は画素2中の位置を占めることが可能である。画素2は観察者が観察する面91を有する。画素2の光学状態は画素2中の粒子6の位置に依存する。
【００４１】
透過モードでは、画素2の光学状態は、第1基板8の面92で画素2へ入射する可視スペクトルの一部によって決定される。その可視スペクトルは、第1基板8、媒体5及び第2基板9を介して進行する際での累積的な効果をくぐりぬけてきた。反射モードでは、画素2の光学状態は、第2基板9の面で画素2へ入射する可視スペクトルの一部によって決定される。その可視スペクトルは、第2基板9及び媒体5を介して進行し、それに続いて第1基板8の面15と相互作用し、さらにそれに続いて媒体5及び第2基板9を介して戻る方向に進行する際での累積的な効果をくぐり抜ける。
【００４２】
媒体5を透過する光の量及び色は粒子6の位置及び色によって制御される。画素へ入射する光の光路中に粒子が位置するとき、その粒子は光の選択された一部を吸収又は散乱し、残りの光は透過する。画素へ入射する光の光路から粒子が実質的に外れるとき、その光は画素を通過し、顕著な視覚的変化を起こさないだろう。観察者から見る光は従って、画素中での粒子6の分布に依存する。
【００４３】
画像を表示するため、駆動手段100からの電位を受け取る電極10及び電極11を有する粒子制御装置が、粒子6が複数の位置のうちの一へ移動できるように備えられている。この場合、電極10及び電極11の各々は、粒子6に面する実質的に平坦な面を有する。その結果、電極10と電極11との間に、実質的に均一な電場を発生させることが可能である。
【００４４】
ある例において、正に帯電した黒い粒子6について検討する。さらに、流体は透明である。図2の画素構成及び、光透過モードで使用されているディスプレイパネルについて検討する。画素2の光学状態は入射窓92で画素2へ入射する可視スペクトルの一部によって決定される。その可視スペクトルは、第1基板8、媒体5及び第2基板9を介して進行する際での累積的な効果をくぐり抜け、射出窓91で射出される。
【００４５】
黒い光学状態を得るため、電極10及び電極11から受け取られる電位を適切に変化させることによって、粒子6は画素2中では分配状態となる。画素2へ入射する光源からの白色光が黒い粒子6によって吸収されるので、画素2の光学状態は黒となる。
【００４６】
白い光学状態を得るため、電極10及び電極11から受け取られる電位を適切に変化させることによって、粒子6は画素2中では電極10又は電極11の表面近傍に集まった状態となる。粒子6の移動が射出窓91に平行な面内での成分を有し、粒子6は実質的に光路から外れた状態になる。従って光源からの白色光は画素2を介して透過し、画素2の光学状態は白となる。
【００４７】
電極10及び電極11から受け取られる電位を適切に変化させることによって、中間的な光学状態もまた可能である。ある例では、わずか小数の粒子6が画素2中で分配されることで、光源からの画素2へ入射する白色光を十分に吸収しないため、結果として黒と白との間の光学状態となる。受動的色変化成分を光学系（カラーフィルタ素子、有色液体、有色反射体など）に付加することによって、他の有色光学状態を実現することが可能である。
【００４８】
図10及び図11は、ディスプレイパネル1の別な実施例を図示している。電気泳動媒体5は透明流体中に、第1キャリア粒子6、第2キャリア粒子7、第3キャリア粒子60及び第4キャリア粒子70を有する。粒子6、粒子7、粒子60及び粒子70の各々は、キャリア成分80及び光学成分85を有する。光学成分85は、小さな吸収性ナノ粒子86である。正に帯電して磁性を有し、かつイエローを透過する第1粒子6、正に帯電した非磁性であって、かつシアンを透過する第2粒子7、負に帯電して磁性を有し、かつマゼンタを透過する第3粒子60、及び負に帯電した非磁性であって、かつ黒を透過する第4粒子70について検討する。さらに電極10、電極11及び電極15の各々は、粒子6、粒子7、粒子60、粒子70及び視野面91に面する実質的に平坦な面110、111及び115を有する。さらに、電極10の表面110、電極11の表面111、及び電極15の表面115は実質的に平坦な状態で存在する。電極10の表面110付近の領域はイエロー粒子6及びシアン粒子7用の第1容器を提供し、この領域は画素2の光学状態に実質的に影響しない。これは、電極10と観察者との間にある黒のマトリックス層513によって実現される。電極11の表面111付近の領域はマゼンタ粒子60及び黒粒子70用の第2容器を提供し、この領域は画素2の光学状態に実質的に影響しない。これもまた、電極11と観察者との間にある黒のマトリックス層513によって実現される。粒子6、粒子7、粒子60及び粒子70の位置並びに電極15の表面115は画素2の光学状態を決定する。電極15の表面が白の場合について検討する。三の電極10、11及び15の各々は、磁性シートに組み込まれる。組み込みの態様は、垂直方向に異方性を有しているのが好ましい（Co/Pt又はCo/Cr多層磁石は良好な電極材料である）。これは、磁性粒子を電極状に保持する外力を発生させる効果を有する。この実施例では、ディスプレイパネル1は、光反射モードで使用されている。
【００４９】
さらに、中央電極15と側部電極10、11のうちの一との間で電場が発生する場合では、±5[V]の電位で発生する電場は電極から非磁性粒子のみを変位させるのに十分で、±10[V]の電位で発生する電場は電極から非磁性粒子と磁性粒子の両方を変位させるのに十分、つまりこの電場は磁性粒子と磁性電極との間の磁気的引力を上回るのに十分な静電力を発生させるということがさらに推定される。
【００５０】
それぞれ異なる色を得る方法について検討する。新たな色を表示する前の第1作用は、画素2のリセットである。電極10、電極11及び電極15によって受け取られる電位を適切に変化させる、たとえば電極10を-10[V]に、電極11を10[V]に、及び電極15を0[V]に変化させることによって、イエロー粒子6及びシアン粒子7は第1容器へ向かい、マゼンタ粒子60及び黒粒子70は第2容器へ向かう。正に帯電した粒子6及び7が側部電極10へ向かって引きつけられる一方で、負に帯電した粒子60及び70は側部電極11へ向かって引きつけられる。これは磁性とは独立である。
【００５１】
非磁性粒子7及び70のうちの一に付随する色を得るのは最も単純である。それについてここで説明する。シアンの光学状態を得るためには、中央電極15の電位を-5[V]に切り換え、シアンを引きつけてしまう電極10を0[V]に設定する。それと同時に、対向する側部電極11（ここからは粒子は必要ない）は中央電極の電位である-5[V]に設定される。側部電極10と磁性粒子6及び側部電極11と磁性粒子60との間の磁気引力のため、電場はイエロー粒子6又はマゼンタ粒子60のいずれかを切り換えるには不十分である。
【００５２】
黒の光学状態を得るためには、中央電極15の電位は5[V]に切り換えられ、黒を引きつけてしまう電極11を0[V]に設定する。それと同時に、対向する側部電極10（ここからは粒子は必要ない）は中央電極の電位である5[V]に設定される。側部電極10と磁性粒子6及び側部電極11と磁性粒子60との間の磁気引力のため、電場はイエロー粒子6又はマゼンタ粒子60のいずれかを切り換えるには不十分である。
【００５３】
磁性粒子6及び60のうちの一に付随する色を得るためには、多少複雑な駆動機構が必要となる。イエローの光学状態を得るためには、中央電極15は-10[V]の電位を受け取る。イエロー粒子6の源となっている側部電極10は0[V]に保持され、もう一方の側部電極11は中央電極と同一の電位である-10[V]を有する。これにより、磁性イエロー粒子6と非磁性シアン粒子7の両方を中央電極15へ切り換えるのに十分な電場が発生する。この結果は、緑色を有する画素となる。次の手順では、電極10は-5[V]の電位を、電極11は0[V]の電位を、及び電極15は0[V]の電位を受け取る。これによって、非磁性シアン粒子7は側部電極10へ戻され、磁性イエロー粒子6は中央電極15上にそのまま残る。
【００５４】
マゼンタの光学状態を得るためには、中央電極15は10[V]の電位を受け取る。マゼンタ粒子60の源となっている側部電極11は0[V]に保持され、もう一方の側部電極10は中央電極と同一の電位である10[V]を有する。これにより、磁性マゼンタ粒子60と非磁性黒粒子70の両方を中央電極15へ切り換えるのに十分な電場が発生する。続いて電極10は0[V]の電位を、電極11は5[V]の電位を、及び電極15は0[V]の電位を受け取る。これによって、非磁性黒粒子70は側部電極11へ戻され、磁性マゼンタ粒子60は中央電極15上にそのまま残る。
【００５５】
さらに、イエロー粒子6及びシアン粒子7が中央電極15上に存在するときにのみ画素の光学状態は緑となる。シアン粒子7及びマゼンタ粒子60が中央電極15上に存在するときにのみ画素の光学状態は青となる。イエロー粒子6及びマゼンタ粒子60が中央電極15上に存在するときにのみ画素の光学状態は赤となる。粒子6、粒子7、粒子60及び粒子70が中央電極15上に存在しないときにのみ画素の光学状態は白となる。このようにして、磁気並べ替え機構を有する四粒子電気泳動画素2が考えられる。異なる強度レベルは、電極10、電極11及び電極15へ印加される電位の値を調節することによって得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】光変調器の実施例の前面を概略的に図示している。
【図２】図1のII-IIに沿った断面を概略的に図示している。
【図３】表面上に小さな吸収ナノ粒子を有するキャリア粒子を概略的に図示している。
【図４Ａ】表面上に薄い吸収膜を有するキャリア粒子を有する粒子を概略的に図示している。
【図４Ｂ】内部に薄い吸収膜を有するキャリア粒子を有する粒子を概略的に図示している。
【図５Ａ】体積内に小さな吸収性ナノ粒子を有するキャリア粒子を有する粒子を概略的に図示している。
【図５Ｂ】キャリア粒子及び、そのマトリックス中で溶解する染料分子を有する粒子を概略的に図示している。
【図６】表面上及び体積内部に小さな吸収性ナノ粒子を有するキャリア粒子を有する粒子を概略的に図示している。
【図７Ａ】ナノ粒子又は染料のキャリアとしての流体で満たされたカプセルを有する粒子の例を図示している。
【図７Ｂ】ナノ粒子又は染料のキャリアとしての流体で満たされたカプセルを有する粒子の例を図示している。
【図７Ｃ】ナノ粒子又は染料のキャリアとしての流体で満たされたカプセルを有する粒子の例を図示している。
【図７Ｄ】ナノ粒子又は染料のキャリアとしての流体で満たされたカプセルを有する粒子の例を図示している。
【図７Ｅ】ナノ粒子又は染料のキャリアとしての流体で満たされたカプセルを有する粒子の例を図示している。
【図８】インクジェット粒子のサイズ分布例を図示している。1μmクラスの粒子の割合が与えられている。
【図９】PLA粒子のSEM像の例を図示している。
【図１０】別な実施例の光変調器における図1のII-IIに沿った断面を概略的に図示している。
【図１１】図10のXI-XIに沿った断面を概略的に図示している。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図７Ｄ】
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【図７Ｅ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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