(57)【要約】  電気光学的懸濁粒子セルは懸濁用媒体として機能する液体を有する。非等長性形状である、第1粒子(3)及び第2粒子(4)は液体中に分散し、各異なる光学特性を有する。駆動装置は電極間で結合し、セル中に電場を発生させる。第1粒子(3)及び第2粒子(4)は、少なくとも1つ他に異なる特性を有することで、電場強度又は電場(E)が印加される時間に依存する第1粒子(3)及び第2粒子(4)の異なる回転量を得る。
2008509444.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気光学的懸濁粒子セルであって：
懸濁媒体として機能する液体；
共に非等長性形状であって、前記液体中に分散し、かつ各異なる光学特性を有する第1粒子及び第2粒子；
電極；及び、
該電極間に結合され、当該セル中に電場を発生させる駆動装置；
を有し、
前記第1粒子及び前記第2粒子が少なくとも1つのさらに異なる特性を有し、前記電場の強度の関数として、又は前記電場の印加時間の関数として、前記第1粒子及び前記第2粒子の回転量が異なる、電気光学的懸濁粒子セル。
【請求項２】
前記のさらに異なる特性が、大きさ、質量又は分極率である、請求項1に記載の電気光学的懸濁粒子セル。
【請求項３】
前記電場が静電場である、請求項1に記載の電気光学的懸濁粒子セル。
【請求項４】
前記電場が均一場である、請求項1に記載の電気光学的懸濁粒子セル。
【請求項５】
少なくとも3つの異なる電圧レベルを前記電極に供することでそれぞれ第1静電場、第2静電場及び第3静電場が得られるように前記駆動装置が備えられ、かつ、
前記第1粒子及び前記第2粒子が、前記第1静電場、前記第2静電場及び前記第3静電場に依存した3種類の光学状態を得るように選択される：
(i)第1光学状態では、前記第1粒子及び前記第2粒子ともに前記第1電場に対して配向していない、
(ii)第2光学状態では、前記第1粒子又は前記第2粒子のいずれかのみが前記第2電場に対して配向する、及び、
(iii)第3光学状態では、前記第1粒子及び前記第2粒子ともに前記第3電場に対して配向する、
請求項1に記載の電気光学的懸濁粒子セル。
【請求項６】
前記電場が第1配向を有する、請求項1に記載の電気光学的懸濁粒子セルであって、
前記第1配向とは異なる第2配向を有するさらに別な電場を発生させるように備えられている別な電極をさらに有する、電気光学的懸濁粒子セル。
【請求項７】
前記第1配向及び前記第2配向が互いに垂直である、請求項6に記載の電気光学的懸濁粒子セル。
【請求項８】
第1支持体及び第2支持体をさらに有する電気光学的懸濁粒子セルであって、
前記第1支持体及び前記第2支持体のうちの少なくとも1つが光放射に対して透明で、
前記液体は前記支持体間に存在し、
前記電極は、前記第1支持体上に、相互に置き換えられる複数の第1電極及び前記第2支持体上に、相互に置き換えられる複数の第2電極を有する、
請求項1に記載の電気光学的懸濁粒子セル。
【請求項９】
前記第1粒子又は前記第2粒子が様々な色を有する光と、反射又は吸収のいずれかによって相互作用する、請求項1から8までのいずれか1つに記載の電気光学的懸濁粒子セル。
【請求項１０】
前記第1粒子は第1色を有する光に対して反射性で、かつ、
前記第2粒子は前記第1色とは異なる第2色を有する光を部分的又は完全に吸収する、
請求項1から8までのいずれか1つに記載の電気光学的懸濁粒子セル。
【請求項１１】
請求項1に記載の電気光学的懸濁粒子セルを複数有する電気光学的懸濁粒子素子。
【請求項１２】
請求項1に記載の電気光学的懸濁粒子セル、又は請求項11に記載の電気光学的懸濁粒子素子を有する光バルブ。
【請求項１３】
マトリックスディスプレイ素子、及び請求項12に記載の光バルブを有するマトリックスディスプレイ。
【請求項１４】
懸濁媒体として機能する液体；
共に非等長性形状であって、前記液体中に分散し、かつ各異なる光学特性を有する第1粒子及び第2粒子；
電極；及び、
当該電極間で結合することで前記セル中に電場を発生させる駆動装置；
を有し、
前記電場の強度又は前記電場の印加時間の変化に対して、前記第1粒子及び前記第2粒子の回転量が各異なるように、前記第1粒子及び前記第2粒子が少なくとも1つのさらに異なる特性を有する、電気光学的懸濁粒子セルの動作方法。
【請求項１５】
少なくとも3つの異なる電圧レベルを前記電極に供することで第1静電場、第2静電場及び第3静電場が得られるように備えられ、かつ、
前記第1粒子及び前記第2粒子が、前記第1静電場、前記第2静電場及び前記第3静電場に依存した3種類の光学状態を得るように選択される：
(i)第1光学状態では、前記第1粒子及び前記第2粒子ともに前記第1電場に対して配向していない、
(ii)第2光学状態では、前記第1粒子又は前記第2粒子のいずれかのみが前記第2電場に対して配向する、及び、
(iii)第3光学状態では、前記第1粒子及び前記第2粒子ともに前記第3電場に対して配向する、
請求項5に記載の電気光学的懸濁粒子セルの駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気光学的懸濁粒子セル、その電気光学的懸濁粒子セルを複数有する電気光学的懸濁粒子素子、その電気光学的懸濁粒子セル又は素子を有する光バルブ、その光バルブを有するマトリックスディスプレイ、及び電気光学的懸濁粒子セルの動作方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献1は、光バルブのような電気光学素子について開示している。特許文献1で開示されている電気光学素子は、対向するセル壁で構成されるセル、及びセル壁間の液体懸濁用媒体中に懸濁する、大きさの異なる粒子を含む懸濁物を有する光変調器ユニットを有する。セルは、懸濁物に電場を印加するためにセル壁に付随する対向電極を有する。電場が印加されていないときには、液体光バルブ懸濁物中の粒子は、ランダムなブラウン運動を示すので、セルを通り抜ける光ビームは、粒子の性質及び濃度、並びに光のエネルギーに依存して、反射、透過又は吸収される。光バルブ内の液体光バルブ懸濁物に電場を印加するとき、粒子は配向し、セルの光学状態が変化する。
【０００３】
通過する光の量を制御する、そのような光バルブは、アルファベットと数字の表示装置、テレビ用ディスプレイ、窓、ミラー、眼鏡等を含む多くの用途での利用が提案されてきた。液体光バルブ懸濁物という語は、複数の小さな、非等長性形状の粒子が分散する液体懸濁用媒体を意味する。非等長性形状であることで、電磁場中での配向が促進されるために、セルの光学状態が変化する。
【特許文献１】米国特許公開第5650872号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この既知の電気光学光バルブの問題点は、限られた数の決定論的光学状態しか可能でないことである。
【０００５】
本発明の目的は、決定論的光学状態を増加させた電気光学的懸濁粒子素子の提供である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第1態様は、請求項1に記載の電気光学的懸濁粒子セルを供する。本発明の第2態様は、請求項11に記載の電気光学的懸濁粒子素子を供する。本発明の第3態様は、請求項12に記載の光バルブを供する。本発明の第4態様は、請求項13に記載の光バルブを有するマトリックスディスプレイを供する。本発明の第5態様は、請求項14に記載の電気光学的懸濁粒子セルの動作方法を供する。本発明の第6態様は、請求項15に記載の電気光学的懸濁粒子セルの駆動装置を供する。有利な実施例は従属請求項で定義される。
【０００７】
本発明の第1態様に従った電気光学的懸濁粒子セルは、懸濁用媒体として機能する液体を有する。第1液体及び第2液体は両方とも非等長性形状で、両方とも媒体を懸濁する液体中に分散している。電極がセルに付随し、駆動装置が電極間で結合することで、セル中に電場を発生させる。電場が十分に高い強度を有する又は、十分に長い時間印加される場合、第1粒子及び第2粒子の両方又はいずれか一は回転する。第1粒子及び第2粒子は、各異なる光学特性を有する。よって、異なる型の粒子の回転量が異なることで、セルの光学状態の違いが生じる。回転量、究極的には第1粒子及び第2粒子の電場に対する配向は、各異なる電場強度又は、特定の電場強度が印加されている状態での各異なる印加時間で生じる。電場の影響は各粒子によって異なる。その理由は、粒子は各異なる特性を有するからである。
【０００８】
よって、駆動装置が電極へ各異なる電圧を供給することでセル中に各異なる電場強度を発生させる、又は駆動装置が各異なる時間周期において同一電圧を供給することで各異なるセルの光学特性を得る。上記の組み合わせももちろん可能である。各異なる第1粒子及び第2粒子が各異なる電場強度又は、同一電場が印加されている状態での各異なる印加時間で配向するため、各異なる決定論的光学状態が可能である。たとえば、これらの決定論的光学状態は少なくとも、第1粒子及び第2粒子の両方とも配向していない状態、第1粒子及び第2粒子のうちの少なくとも一が配向している又は、一方が配向している状態並びに、第1粒子及び第2粒子の両方が配向している状態を有する。第1粒子と第2粒子との光学効果が異なるため、少なくとも3つの異なる決定論的光学効果を達成することができる。その結果、単一光学効果を有する単一粒子よりも多くの光学状態が可能となる。光学効果は、スペクトルの一部の反射又は吸収、又は偏光であって良い。異なる反射又は吸収は、光の色の違いとして知覚される。光学効果は決定論的と見なされる。その理由は、各異なる粒子が回転を開始する各異なる閾値に対して、特定の電場強度を印加することによってその光学効果は再現可能だからである。あるいはその代わりに、各異なる時間周期で特定電場強度を印加することで、各異なる所定角度で両粒子のうちの1つのみを回転させる又は、各異なる角度で両方の粒子を回転させる。これらの異なる角度は、電場が印加される時間周期によって異なる。決定論的光学効果は、セルが1つ決定論的光学状態から別な決定論的光学状態へ変化するときに生じる暫定的中間状態とは区別されなければならない。しかし、セルの双安定的性質のため、2つの異なる粒子が特定の電場強度において異なる速度で回転する場合、安定な“中間的”光学状態を作ることが可能であることに留意しなくてはならない。決定論的光学状態はまた、配向した光学状態とも見なされる。その理由は、決定論的光学状態は、粒子が電場の存在によって配向しているときに生じるからである。
【０００９】
請求項2に記載の実施例では、電場の影響は各粒子によって異なる。その理由は、粒子は各異なる質量、大きさ又は分極率を有するからである。重い粒子は配向するのに時間がかかる傾向にある。その理由は、重い粒子は回転するのが遅いからである。大きい粒子は比較的長い双極子を誘起することができるだろうし、特定の電場強度によって引き起こされるモーメントは比較的大きく、かつ大きな粒子は比較的速く回転する。粒子の分極率が大きい場合、つまり大きな双極子が誘起される又は、双極子が比較的速く誘起される場合、回転力が大きいので、これらの粒子は比較的速く回転する。
【００１０】
請求項3に記載の実施例では、電場は静電場である。静電場は容量性及び他の寄生効果による損失を最小にする。
【００１１】
請求項4に記載の実施例では、電場は均一な場である。そのような均一な場では、補償されるべき粒子に並進力が生じない。
【００１２】
請求項5に記載の実施例では、第1粒子は第2粒子よりも低い電圧で配向するので、セルには3つの可能な決定論的状態が存在する。第1状態では、比較的低い電場強度で、第1粒子及び第2粒子は両方とも配向していない。配向していないとは、熱運動又は所謂ブラウン運動によって粒子が無秩序状態にあることを意味する。第3状態では、中程度の電場強度で、第1粒子のみが配向し、第2粒子は配向しない。
【００１３】
このことは次のような例によって説明される。第1粒子が青色光を反射し、第2粒子が赤色光を反射すると仮定し、粒子が配向する場合には光の入射方向に配向すると仮定し、かつ色フィルタが存在しない又は懸濁用媒体が存在すると仮定する。この例では、第1状態では、セルによって反射される光はマゼンタ（赤/青）色で、第2状態では、反射される光は赤で、第3状態では、光は反射されない。
【００１４】
請求項6に記載の実施例では、セルは、電圧が供給されるときに、第1に言及した電場の第1配向とは異なる第2配向を有する別な電場を発生させる電極をさらに有する。これは、粒子が2つの異なる配向状態の間を迅速に変化できるという利点を有する。ブラウン運動が粒子の配向を無秩序状態へ変化させることで、配向状態とは異なる別な状態を得るまで待つ必要はない。2つの配向状態での間の差が最大に到達するため、請求項4に記載の実施例で定義されているように、第1配向及び第2配向は相互に垂直である。特許出願である英国出願0322230.4として出願された、整理番号PHGB030161GBPで参照される出願人による未公開特許出願はそのようなセルの構成及びそのセルの駆動方法について開示している。
【００１５】
請求項8に記載の実施例では、液体の対向する側に電極が存在し、各々は複数の副電極に分割されている。電極のそのような幾何学的構造では、第1支持体及び第2支持体に対して平行、垂直又は傾いた電場を発生させることが可能である。英国出願0400289.5として出願された、整理番号PHGB040008GBPで参照される出願人による特許出願は、電極のそのような幾何学的構造、及び発生した電場が取り得る配向について開示している。電極のこの幾何学的構造は、粒子が配向するセルにおいてさらに別な光学状態の実現が可能であるという利点を有する。
【００１６】
請求項9に記載の実施例では、第1粒子及び第2粒子は各異なる色を有する。各異なる色とは、観察者によって知覚される異なる色を意味する。これは、1つの色のスペクトルが他の色のスペクトルをカバーすることを意味するだろう。たとえば、第1粒子が白色光を反射可能な一方で、第2粒子は赤色のみ反射する。各異なる色というのはまた、全く重ならないスペクトルであっても、又は部分的に重なるスペクトルであっても良い。スペクトルとは、光の波長範囲を意味する。
【００１７】
請求項10に記載の実施例では、第1粒子は第1色を有する光を反射し、第2粒子は第1色とは異なる第2色の光を吸収する。吸収量は完全である必要はない。たとえば、第1粒子が白色光を反射し、第2粒子が赤色光を吸収する場合、セルに白色光の入射を開始すると、第1粒子が配向して入射光を反射する場合には、反射光はシアンである。好適には第2色は第1色のスペクトル範囲内にあるべきである。
【００１８】
本発明のこれら及び他の態様は、以降で説明する実施例を参照することによって明らかとなる。
【実施例】
【００１９】
図1A及び図1Bは、単一の粒子型を有する、従来技術の電気光学的懸濁粒子セルの概略図を図示している。図1A及び図1Bの両方において、セル1は、粒子3が液体2中で懸濁されている体積6を有する。体積6は、電極E1と電極E2との間に備えられている。駆動装置5は、電極E1と電極E2との間に電圧Vを供給する電源50を有する。電源50は、同一の電位を電極E1と電極E2の両方に供給する(V=0[V])。体積6中には電場は存在せず、粒子はブラウン運動によって無秩序状態になる。図1Bでは、電源50は0ではない電圧Vを電極E1及び電極E2に供給し、体積6中で電場Eを得る。この電場Eは非等長性形状の粒子3に双極子を誘起することで、粒子3にトルクを作用させる。このトルクが十分大きく、かつブラウン運動を凌駕する場合、図1Bで図示されているように、粒子は電場Eに対して配向する。
【００２０】
図1Aに図示されているセル1の光学状態と図1Bに図示されているセル1の光学状態とは異なる。その理由は、図1Aでは粒子3は無秩序状態で、図1Bでは粒子3は配向状態だからである。たとえば図1に図示されているように、粒子3が反射性つまり、粒子3が無秩序状態にある場合には、入射光ビームILは散乱され、複数の出力光ビームOLとなり、配向状態では、入射光ビームILはセル1を実質的に通過できるので透明となる。
【００２１】
図2は、配向が印加された電場Eの強度に依存する、2つの異なる型の粒子3及び粒子4を有するセルの透過率を図示している。粒子3及び粒子4に印加される電場Eの強度は、電極E1と電極E2との間の電圧Vによって決定される。電圧Vは横軸で表され、セル1の透過率Trは縦軸で表される。閾値電圧Th1未満のとき、たとえば電圧V0では、ブラウン運動が比較的弱い電場Eによって発生する、粒子3及び粒子4へ作用するトルクを凌駕するので、粒子3及び粒子4ともに電場に対して配向しない。V0より大きな電圧でも粒子3及び粒子4が配向しないことが図2に図示されている。閾値電圧Th2を超えたとき、たとえば電圧V2では、比較的強い電場Eによって発生する、粒子3及び粒子4へ作用するトルクがブラウン運動を凌駕するので、粒子3及び粒子4ともに電場に対して配向する。閾値電圧Th1と閾値電圧Th2との間にあるとき、たとえば電圧V1では、粒子3及び粒子4のうちの一が電場に対して配向する一方で、もう一方の粒子は配向しない。図2で図示された例では、粒子3が配向する一方で粒子4は（実質的に）ランダムな配向を有する。よって、3つの異なる電圧V0、V1及びV2をセルへ印加することによって、有するセル1における3つの異なる光学状態である、透過率Tr1、Tr2及びTr3を得ることが可能である。
【００２２】
たとえば、粒子3が青色光を反射し、かつ粒子4が赤色光を反射する場合、セル1は、電圧V0が供給される場合には青色と赤色の両方を反射し、電圧V1が供給される場合には赤色のみを反射し、かつ電圧V2が供給される場合には光を反射しない。セル1を透過する光を考慮し、かつ粒子3及び粒子4が青色光及び赤色光を吸収する場合、透過光は、電圧V0が供給される場合には緑色を有し、電圧V1が供給される場合にはシアンを有し、かつ電圧V2が供給される場合には白色を有する。当然のことだが、粒子3及び粒子4はスペクトルの他の部分を反射又は吸収して良い。あるいはその代わりに、粒子3及び粒子4のうちの一がスペクトルの一部を反射する一方で、もう一方の粒子がスペクトルの一部を吸収しても良い。
【００２３】
任意で、セルはカラーフィルタをさらに有して良い。カラーフィルタは、カラーフィルタ素子、有色液体又は有色反射体の形式であって良い。
【００２４】
図3A-図3Gは、セル中にある2つの異なる型の粒子における様々な配向状態を図示している。ここでセル1は、2つの電極からなる2つの群を有する。電極E1及び電極E2からなる第1群は、図示された例では垂直方向である第1配向を有する電場Eを発生させる。電極E3及び電極E4からなる第2群は、第1方向に対して垂直である第2配向を有する電場E’を発生させる。あるいはその代わりに、電場E及び電場E’の配向は、90°以外の角度を有して良い。繰り返しになるが図3A-図3Gの全てにおいては、セル1は、溶液2中で懸濁する2つの異なる粒子3及び4を有するセル体積6を有する。粒子3及び粒子4は、各異なる光学特性を有し、かつ少なくとも1つ他の特性が異なる。他の特性は、粒子3及び粒子4が、印加される電場E及びE’に対して各異なる振る舞いを示すように選択される。
【００２５】
たとえば図3A-図3Gに図示されているように、長く伸びた粒子3及び4は、各異なる長さを有する。同一電場E及びE’は、各異なる粒子3及び粒子4に各異なるトルクを発生させる。その理由は、粒子3で誘起される正電荷と負電荷との間の距離と粒子4中で誘起される正電荷と負電荷との間の距離とは異なるからである。その結果、同一電場E及びE’による粒子の回転量及び配向は、印加される電場E及びE’の強度に依存して異なるだろう。
【００２６】
その代わりに、又はそれに加えて、粒子3及び粒子4は各異なる質量及び/又は、各異なる分極率を有して良い。所与の電場強度において、重い粒子はよりゆっくりと回転する。同一電場強度では、大きなトルクは強い分極率を有する粒子に影響を及ぼす。
【００２７】
あるいはその代わりに、各異なる電場強度を有する粒子3及び粒子4の各異なる配向を制御する代わりに、特定の電場強度が印加されている間に粒子の回転量を制御することが可能である。たとえば、同一電場強度では、大きな粒子は大きな角度で回転することが可能である。
【００２８】
図3Aでは、光ビームをセル1へ入射させる光源Lが図示されている。電極E1と電極E2との間、及び電極E3と電極E4との間には電圧差が存在せず、粒子3及び粒子4はブラウン運動によりランダム配向を有する。入射光ビームは、粒子3及び粒子4が反射性の場合に最大に散乱され、粒子が吸収性の場合に吸収される。
【００２９】
図3Bから図3Gでは、光源に駆動装置5が付加されている。ただしこれらの図中において光源は図示されていない。駆動装置5は、電極E1と電極E2との間に電圧Vを供給する電源50、及び電極E3と電極E4との間に電圧V’を供給する電源51を有する。
【００３０】
図3Bでは、電圧V’は閾値電圧Th1より低い値に選択され、電圧Vは閾値電圧Th1より大きいが、閾値電圧Th2より小さい値に選択されるので、粒子3は電場E（よって垂直方向）に対して配向する一方で、粒子4は依然としてランダム配向を有している。
【００３１】
図3Cでは、電圧V’は閾値電圧Th1より低い値に選択され、電圧Vは閾値電圧Th2より大きな値に選択される。そのとき粒子3及び粒子4はともに電場Eの方向に配向する。
【００３２】
図3Dでは、図3Cで図示されているセル1の状態から始まって、電圧Vは閾値電圧Th1より低い値に選択され、電圧V’は閾値電圧Th1より大きいが、閾値電圧Th2より小さい値に選択されるので、粒子3は電場E’に対して配向する（よって水平方向に延在する）。粒子4は依然として垂直方向において本来の配向を維持している。その理由は、電圧Vが粒子4の回転位置を変化させるには小さ過ぎるためである。
【００３３】
図3Eでは、図3Aで図示されている非配向状態から始まって、電圧Vは閾値電圧Th1より低い値に選択され、電圧V’は閾値電圧Th1より大きいが、閾値電圧Th2より小さい値に選択されるので、粒子3は電場E’に対して配向する（よって水平方向に延在する）一方で、粒子4は依然としてランダム配向を有している。
【００３４】
図3Fでは、電圧Vは依然として閾値電圧Th1より低い値に選択され、電圧V’は閾値電圧Th2より大きな値に選択される。そのとき粒子3及び粒子4はともに電場E’の方向に配向する。
【００３５】
図3Gでは、図3Fで図示されているセル1の状態から始まって、電圧V’を閾値電圧Th1より低い値に変化させ、電圧Vを閾値電圧Th1より大きいが、閾値電圧Th2より小さい値に変化させるので、粒子3は電場Eに対して配向する（よって垂直方向に延在する）。粒子4は依然として（少なくともある程度の時間）垂直方向において本来の配向を維持している。その理由は、電圧V’が粒子4の回転位置を変化させるには小さ過ぎるためである。
【００３６】
図3Aから図3Gは、粒子3及び粒子4の配向における七の異なる組み合わせを図示、つまりセル1における七の異なる光学状態を図示している。たとえば、粒子3が青色光を反射し、かつ粒子4が赤色光を反射する場合、図3Cは、セル1における最も透明な状態（入射光の主要部は透過する）を図示し、図3Fは、セル1における最も反射する状態（赤色光及び青色光は反射され、緑色光は透過又は吸収される）を図示している。図3の他の状態は中間的光学状態を図示している。
【００３７】
他の例では、粒子3は青色光を吸収し、粒子4は赤色光を吸収する。セル1に入射する光が白色の場合、セル1を通過した後の光の色はセルの光学状態に依存する。図3Cで図示されている状態では、白色光はセル1をそのまま変化しない。図3Fで図示されている状態では、赤色光及び青色光の大部分が遮断され、緑色光のみがそのまま変化しない。図3Dで図示されている状態では、青色光の大部分が吸収される一方で、赤色光及び緑色光は通過することができる。図3Gで図示されている状態では、赤色光の大部分が吸収され、青色光及び緑色光は通過する。
【００３８】
よって、セル1から出る光の色は、異なる電圧V,V’、又は異なる順序で電圧V及び電圧V’をセル1の電極E1、電極E2、電極E3及び電極E4に供給することで制御することが可能である。フルカラーディスプレイシステムにおいて、そのようなセルを有利に使用することが可能である。セル1の光学状態の変化が、比較的低速でのみ実現可能な構成では、そのようなフルカラーディスプレイは、たとえば有色アイコン、有色掲示板及び有色ミラーのような応用にとっては興味深いだろう。
【００３９】
ただの例だが、粒子3及び粒子4として利用可能な、ジメチルフタレート中の二種類のマイカは、0.6V/μm＠600Hzでの切り換えが好ましいマイカ111、及び1.3V/μm＠1kHzでの切り換えが好ましいマイカ205である。2種類のマイカを混合させた後、混合物全体に0.6V/μmの電場を印加することによって、マイカ111のみが印加電場に応答する一方で、1.3V/μmの電場を印加した後は、両マイカが電場に応答するのを観察するだろう。
【００４０】
【表１】
2008509444.tif 000003
図4A-図4Cは、三以上の粒子の配向方向が可能であるセル構築を図示している。図4A-図4Cの全てでは、電気光学的懸濁粒子セル1が支持体10及び支持体11を有し、そのうちの少なくとも1つは光放射に対して透明である。液体2はこれらの支持体10及び11の間に存在する。電極E1は複数の電極E1aから電極E1dに分割される。これらの分割された電極は支持体10上で、相互に置き換えられる。電極E2は複数の電極E2aから電極E2dに分割される。これらの分割された電極は支持体11上で、相互に置き換えられる。電極E1aから電極E1dはそれぞれ、電極E2aから電極E2dと対向するように配向する。
【００４１】
さらに、すべての隣接電極はギャップ13によって隔てられることで電極間の絶縁が可能となっている。支持体10及び支持体11は一般的に、絶縁性透明材料で構成される。図4A-図4Cの電極の各異なる影は、各異なる電位を示している。白色は正に帯電した電位に、灰色は負に帯電した電位に、及び黒色は中性状態に対応する。支持体10と支持体11との間の空間は、懸濁用媒体2を有する中間層、及び2層の外部保護層14を有する。懸濁用媒体2は保護層14よりも高い誘電率を有する。保護層14の目的は、セルの粒子懸濁用媒体2における電場の不均一性を減少させることである。
【００４２】
一例としては、粒子懸濁用媒体2は、絶縁流体中に懸濁する、複数の非等長性で、かつ反射性粒子3を有する。流体の粘性は、粒子のブラウン運動は許容するが沈殿を防止するように選択される。
【００４３】
さらに図4A-図4Cのすべてはその右側において、どのように懸濁粒子3がセル1中で配向するのかを概略的に図示している。粒子3は等電位線15と垂直に配向する。
【００４４】
図4Aは、どのようにして支持体10及び支持体11に垂直な電場Eを実現するのかを図示している。同一の負電圧が電極E1aから電極E1dのすべてに印加され、かつ同一の正電圧が電極E2aから電極E2dのすべてに印加される。粒子3は支持体10及び支持体11に垂直な方向に延在して配向することで、光透過性セル1が実現する。
【００４５】
図4Bは、どのようにして、支持体10及び支持体11に対して平行となる電場Eを発生させることで、粒子が支持体10及び支持体11に対して平行に延在して配向し、非透過性セル1が実現するのかを図示している。電極E1a及び電極E2aは負の電位、電極E1b及び電極E2bは正の電位を有し、かつ他の電極は中性である。この結果、等電位線15は支持体10及び支持体11にほぼ平行となるので、電場Eは支持体10及び支持体11にほぼ平行となる。電気力線の勾配及びその方向での不均一性が、保護層14内において大規模に発生する。図4Bから、2つの電極の幅に対応する、電気光学的媒体の一部で電場Eが延在することは明らかである。その結果、透過状態と反射状態との間を切り換えるのに四の電極が必要となる。
【００４６】
図4Cは、粒子3が支持体10及び支持体11に対して傾いて配向する偏向セルを作製する正電極及び負電極の配置を図示している。電極E1a、電極E2a及び電極E2bが負の電位を有する一方で、電極E1b、電極E1c及び電極E2cは正の電位を有する。電極E1d及び電極E2dは中性電位を有して良い。この結果、支持体10及び支持体11に対して傾いた等電位線15が発生する。粒子3は等電位線15に垂直に配向することで、セル1は入射光の一部を偏向し、かつ別な一部を透過する。
【００４７】
支持体10及び支持体11に対して傾いて配向する粒子3を得るこの方法は、懸濁用媒体2が2つの異なる型の粒子3及び4を有する場合にも使用可能である。適切な電圧を印加することによって、粒子3及び粒子4のいずれか1つのみ又は両方を傾けることが可能である。
【００４８】
図5は、第1型の粒子がスペクトルの一部を吸収し、かつ第2型の粒子がスペクトルの別な一部を吸収するセルを図示している。概略的に図示されたセルは2つの群を有し、各群は対向する電極からなる。電極E1及び電極E2は垂直方向に電場Eを発生させ、電極E3及び電極E4は水平方向に電場E’を発生させる。たとえ電極E1から電極E4が単一電極として図示されているとしても、これらの電極は、図4で図示されているように実際に複数の電極を有して良い。図4を参照すれば明らかであるように、そのような複数電極構造によって、電場E及び電場E’の両方に対して0ではない角度を有する磁場E’’を発生させることがさらに可能となる。
【００４９】
セル1は、比較的大きな反射粒子3、及び比較的小さな吸収粒子4をさらに有する。図示されたセル1の光学状態では、粒子4は入射光ビームIBに対して垂直に配向し、粒子3は電極E1から電極E4に対して傾いた配向を有する。たとえば粒子3が白色光を反射し、かつ粒子4が赤色光を吸収する場合、セル1は青色光と緑色光を含む出力光を偏向する。
【００５０】
図6は、マトリックスディスプレイとして検討されている、光バルブを形成するセルのマトリックスを図示している。図6は、マトリックスディスプレイの画素をカバーするセル1のマトリックスの上面図を概略的に図示している。マトリックスディスプレイ及びその画素は図示されていない。その理由は、これらはセル1のマトリックスによってカバーされているからである。電極E1及び電極E2は各異なる方向に延在する。セル1は、電極E1と電極E2との交差点に関連づけられる。電極E1と電極E2との間の電圧は、入力データIDを受信する駆動装置5によって供給される。
【００５１】
あるいはその代わりに（図示されていないが）、セルは図3及び図5に図示されているように四の電極E1からE4を有して良い。これら四の電極は複数の電極に分割されることで、図4で図示されているように、粒子の傾いた配向を得ることが可能となる。
【００５２】
任意で、セルは、たとえばアクティブマトリックス素子を作製するTFT、ダイオード又はMIMのような切り換え素子を介してアドレス指定されて良い。
【００５３】
上述の実施例は本発明を限定するというよりは、むしろ本発明を図示するもので、当業者は、特許請求の範囲における請求項で定義される本発明の技術的範囲から離れることなく、本発明に関する多くの代替的実施例を設計することが可能であることに留意すべきである。本発明は、複数の明確に異なる素子を有するハードウエアの手段、及び適切にプログラミングされたコンピュータの手段によって実装することが可能である。複数の手段が列挙されている装置に関する請求項では、これらの手段のうちの複数が、ハードウエアにおける一及び同一の項目によって実施することが可能である。ある方法が、相互に異なる従属請求項において再掲されているという事実だけでは、これらの方法の組み合わせが利点を有しないということを示唆しない。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】A及びBは、従来技術に基づく、単一の粒子型を有する電気光学的懸濁粒子セルの概略図を図示している。
【図２】配向が印加された電場強度に依存する、2つの異なる型の粒子を有するセルの透過率を図示している。
【図３】A乃至Gは、セル中における2つの異なる型の粒子の様々な配向状態を図示している。
【図４】A乃至Cは、3方向以上の粒子の配向方向が可能なセル構成を図示している。
【図５】第1型の粒子がスペクトルの一部を吸収し、第2型の粒子がスペクトルの他の一部を反射することを特徴とするセルを図示している。
【図６】マトリックスディスプレイに組み込まれる光バルブを形成するセルのマトリックスを図示している。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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