(57)【要約】  覆っている表面の視覚的外観を変更する外観変更装置２、６、９；１０；３０を製造する方法が、開示される。前記方法は、第１の側において、誘電層２１により覆われた第１の電極層１７を持つ第１の基板１１を設けるステップと、第１の基板１１の前記第１の側の反対側に第２の基板１２を設けるステップと、各セルにより占有される領域が第１の電極層１７の一部を含むような複数のセルを形成するように第１の基板１１と第２の基板１２との間にスペーサ構造１３を構成するステップと、少なくとも誘電層２１により第１の電極１７から離間された第２の電極１８を設けるステップと、セル１５、１６；３１の各々において、誘電層２１に凹部を形成するステップと、セル１５、１６；３１の各々において、分散された複数の粒子２０を持つ光学的に透明な流体１９を設けるステップとを有する。
2011524547.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
覆っている表面の視覚的外観を変更する外観変更装置を製造する方法において、
第１の側において、誘電層により覆われる第１の電極層を持つ第１の基板を設けるステップと、
前記第１の基板の前記第１の側の反対側に第２の基板を設けるステップと、
各セルにより示される領域が前記第１の電極層の一部を含むように複数のセルを形成するように前記第１の基板と前記第２の基板との間にスペーサ構造を構成するステップと、
少なくとも前記誘電層により前記第１の電極層から離間された第２の電極を設けるステップと、
前記セルの各々において、前記誘電層に凹部を形成するステップと、
前記セルの各々において、分散された複数の粒子を持つ光学的に透明な流体を供給するステップと、
を有する方法。
【請求項２】
前記スペーサ構造が、前記第１の基板の前記第１の側の上に設けられ、前記凹部を形成するステップが、前記誘電層の一部を局所的に除去するステップを有する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記誘電層に凹部を形成するステップが、
第１の材料除去ビームを、前記第１の材料除去ビームが前記セルの第１のセグメントの外側の前記誘電層に当たることを前記スペーサ構造が防ぐような方向に向けるステップと、
第２の材料除去ビームを、前記第１のセグメントとは異なり、前記誘電層の前記一部に対応する領域において前記第１のセグメントと重複する前記セルの第２のセグメントの外側の前記誘電層に前記第２の材料除去ビームが当たることを前記スペーサ構造が防ぐような方向に向けるステップと、
を有する、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記第２の電極が、前記第２の基板上に事前に形成され、前記第２の光学的に透明な基板を設けるステップが、
前記誘電層内の前記凹部に対して横方向にオフセットされるように前記第２の電極を整合するステップと、
前記第２の基板を前記第１の基板に付着するステップと、
を有する、請求項１ないし３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
外観変更装置において、前記外観変更装置が、前記外観変更装置により覆われる表面の外観を変更し、前記外観変更装置が、
誘電層により覆われた第１の電極層であって、第１の側に配置された前記第１の電極層を持つ第１の基板と、
前記第１の基板の前記第１の側の反対側に配置される第２の基板と、
前記第１の基板と前記第２の基板との間の空間が複数のセルに分割されるように前記第１の基板及び前記第２の基板を離間するスペーサ構造と、
各セルにおいて、分散された複数の粒子を持つ光学的に透明な流体であって、前記粒子が電場の印加により前記流体内を移動可能である前記流体と、
少なくとも前記誘電層により前記第１の電極層から離間されている第２の電極と、
を有し、
前記誘電層が、各セルにおいて、前記誘電層に形成された凹部を持ち、
前記セルの各々の中の粒子の分布が、前記電極間の電圧の印加により、第１の分散した状態から、前記粒子が前記誘電層の前記凹部及び前記第２の電極の少なくとも一方に隣接して集められる第２の状態に制御可能である、外観変更装置。
【請求項６】
前記第２の電極が、前記第１の基板の前記第１の側において前記誘電層の上に配置される、請求項５に記載の外観変更装置。
【請求項７】
前記スペーサ構造の少なくとも一部が、導電性であり、前記第２の電極を形成する、請求項５又は６に記載の外観変更装置。
【請求項８】
前記第２の電極が、前記第２の基板上に事前に形成される、請求項５に記載の外観変更装置。
【請求項９】
前記誘電層が、各セルにおいて、前記誘電層に形成された少なくとも２つの凹部を持つ、請求項５ないし８のいずれか一項に記載の外観変更装置。
【請求項１０】
複数のセルを有する外観変更装置を動作する方法において、各セルが、光学的に透明な流体内で分散された第１の極性を持つ複数の荷電粒子、並びに第１の電極と第２の電極との間の電圧の印加により前記粒子を第１の粒子集中サイト及び／又は第２の粒子集中サイトに集めるように前記粒子を横方向に移動させることを可能にする当該第１の電極及び当該第２の電極を有し、前記第２の粒子集中サイトが、前記第１の粒子集中サイトより大きな粒子集中面積を持ち、前記方法が、
前記第２の粒子集中サイトに前記粒子を集める電場をもたらす前記第１の電極と前記第２の電極との間の電圧を決定するステップと、
前記第２の粒子集中サイトに前記粒子を集めるように前記第１の電極と前記第２の電極との間に前記電圧を印加するステップと、
を有する方法。
【請求項１１】
各セルに対して、
前記セルが、第１の基板、第２の基板、及び前記第１の基板と前記第２の基板との間に挟まれたスペーサ構造により規定され、
前記第１の電極が、前記第１の基板上に形成された第１の電極層として設けられ、前記第１の粒子集中サイトが、前記誘電層に形成された凹部により規定され、
前記第２の電極が、少なくとも前記誘電層により前記第１の電極層から分離され、前記第２の粒子集中サイトが、前記第２の電極により決定される、
請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
複数のセルを有する外観変更装置を動作する方法において、各セルが、光学的に透明な流体内で分散された第１の色及び第１の極性を持つ荷電粒子の第１のセットと第２の色及び前記第１の極性とは反対の第２の極性を持つ荷電粒子の第２のセットとを含む複数の粒子、並びに第１の電極と第２の電極との間の電圧の印加により第１の粒子集中サイト及び／又は第２の粒子集中サイトに前記粒子を集めるように前記粒子を横に移動させることを可能にする当該第１の電極及び当該第２の電極を有し、
各セルは、前記第１の電極と前記第２の電極との間の所定の電圧の印加が、前記第１の粒子集中サイトに隣接した第１の電場及び前記第２の粒子集中サイトに隣接した第２の電場をもたらし、前記第１の電場が、前記第２の電場より高い電場強度を持ち、前記方法が、
前記第１の電場が、前記荷電粒子の第１のセットを前記第１の電極に集めるのに十分に強く、前記第２の電場が、前記粒子の第２のセットが実質的に分散された状態のままであるほど弱い結果となる前記第１の電極と前記第２の電極との間の電圧の極性及び大きさを決定するステップと、
前記第１の電極と前記第２の電極との間に前記決定された電圧を印加し、これにより前記セルを実質的に前記第２の色を持つ状態に制御するステップと、
を有する方法。
【請求項１３】
各セルに対して、
前記セルが、第１の基板、第２の基板、及び前記第１の基板と前記第２の基板との間に挟まれたスペーサ構造により規定され、
前記第１の電極が、前記第１の基板上に形成された第１の電極層として設けられ、前記第１の粒子集中サイトが、前記誘電層に形成された凹部により規定され、
前記第２の電極が、少なくとも前記誘電層により前記第１の電極層から分離され、前記第２の粒子集中サイトが、前記第２の電極により決定される、
請求項１２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外観変更装置（appearance-modifying device）を製造する方法に関する。本発明は、外観変更装置、及びこのような外観変更装置を動作する方法にも関する。
【背景技術】
【０００２】
多くの種類の製品に対して、製品のカスタマイズ可能な外観が、望ましいことがありうる。例えば、製品の現在の状態に関する情報をユーザに直感的及び魅力的な形で伝達するように、現在の状態に依存して製品の少なくとも一部の外観をカスタマイズすることができることは、魅力的でありうる。ユーザの個性又は雰囲気等を反映するように外観を変更することができることは、製品のユーザにとっても魅力的であると受け取られうる。
【０００３】
１つの周知の例によると、製品のこのようなカスタマイズ可能な外観は、携帯電話のような家庭用電化製品上の交換可能な"スキン"により実現される。この種の"スキン"は、典型的には、製品のユーザにより交換されることができるプラスチックシェルとして提供される。
【０００４】
製品の外観を変更するのに製品の表面を覆う外観変更装置の電気的に制御可能な光学特性を使用することも提案されている。
【０００５】
US2004/0189591は、プログラム可能な遠隔制御ユニットの制御ボタンを覆う電気泳動ディスプレイ装置の形式のこのような外観変更装置の一例を開示している。前記プログラム可能な遠隔制御ユニットを介して制御される部品に依存して、前記電気泳動ディスプレイ装置は、特定の制御されるべき部品に関する設定を表示するように調整される。
【０００６】
US2004/189491に開示された外観変更装置は、上部電極層と底部電極層との間に挟まれたマイクロカプセルの形式で与えられる。各マイクロカプセルは、透明な懸濁媒体中に懸濁された正荷電白色色素チップ及び負荷電黒色色素チップを含む。US2004/0189591の外観変更装置において適切な電場パターンを形成することにより、白黒画像が形成されることができ、したがって、それぞれにボタンに属する。
【０００７】
製品、より具体的にはプログラム可能な遠隔制御装置、の外観の変更を可能にするが、US2004/0189591に開示された外観変更装置は、全ての応用に適しているわけではない。特に、上に記載された種類の外観変更装置は、これにより覆われた表面自体が情報を伝達する場合に使用されることができる。例えば、前記表面の少なくとも一部は、時々しかアクティブではないが、前記製品のユーザにはっきりと見えなくてはならないディスプレイでありうる。更に、US2004/0189591の外観変更装置は、典型的には５ないし１５Ｖの比較的高い駆動電圧を必要とする。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来技術の上述の及び他の欠点を考慮して、本発明の全体的な目的は、改良された外観変更装置、このような外観変更装置を製造する方法、及び前記外観変更装置を動作する方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様によると、これら及び他の目的は、覆っている表面の視覚的外観を変更する外観変更装置を製造する方法により達成され、前記方法は、第１の側において誘電層により覆われた第１の電極層を持つ第１の基板を設けるステップと、前記第１の基板の前記第１の側の反対側に第２の基板を設けるステップと、各セルにより占有される領域が前記第１の電極層の一部を含むように複数のセルを形成するように前記第１の基板と前記第２の基板との間のスペーサ構造を構成するステップと、前記第１の電極層から少なくとも前記誘電層により離間された第２の電極を備え、前記セルの各々において前記誘電層に凹部（recess）を形成するステップと、前記セルの各々において、分散された複数の粒子を持つ光学的に透明な流体を供給するステップとを有する。
【００１０】
本発明の様々な態様による方法が、前記方法のステップを特定の順序で実行するように制限しないことに注意すべきである。更に、一部のステップは、ある時点において実行されることができ、他のステップは、他の時点に実行されてもよい。
【００１１】
本出願において、"流体"は、何かの力に応答して形状を変更し、これが含まれることができるチャンバの外形に適合する又は流れる傾向にある物質であると理解される。用語"流体"は、したがって、気体、液体、蒸気、及び流れることができる場合に固体及び流体の混合物を含む。
【００１２】
用語"粒子"は、固体粒子に限定されないが、液滴及び流体充填カプセルをも含む。
【００１３】
前記第１の及び第２の基板のいずれか又は両方は、典型的には、多かれ少なかれ可とう性を持つことができるシートとして提供されることができる。適切な基板材料は、例えば、ガラス、ポリカーボネート、ポリイミド等を含む。
【００１４】
更に、前記第１の及び第２の基板の少なくとも一方は、前記流体内で分散される場合に粒子の光学特性を観察者が見ることを可能にするように透明であるべきである。
【００１５】
"光学的に透明な"媒体により、本文中では、媒体に衝突する光（可視スペクトル内の電磁放射線）の少なくとも一部の通過を可能にする当該媒体を意味する。
【００１６】
本発明は、覆っている表面の視覚的外観を変更する外観変更装置が、電気泳動装置のいわゆる面内切り替えを使用して有利に達成されることができるという認識に基づく。
【００１７】
本発明者は、このような外観変更装置が、前記第１の電極を誘電層で覆い、次いで前記誘電層に凹部を形成することにより有利に製造されることができ、これが、前記第１の電極のパターニング及び整合の必要性を最小化することを更に認識している。
【００１８】
前記凹部は、前記第１の電極層が、露出している、又は少なくとも非常に薄い残りの誘電層によってのみ覆われるように設けられるべきであり、前記セルに関連した前記残りの層の厚さの条件は、以下の表現、
厚さ誘電開口／導電率誘電＜＜半径セル／導電率流体＜＜厚さ誘電／導電率誘電
により与えられる。
【００１９】
上の条件が満たされるように前記誘電層に凹部を設けることは、結果として、電圧が前記第１の電極と前記第２の電極との間に印加される場合に前記セル内の電場構成を生じ、これは、前記流体内で分散された粒子を（典型的には前記第１の電極層の一部を露出する）前記凹部により構成される第１の粒子集中サイト及び／又は前記第２の電極の構成により決定されるように構成される第２の粒子集中サイトに効率的に集める。このようにして、他の制御電極が、各セルの小部分に前記粒子を集めるのに必要とされず、これにより各セル内の制御可能な面積と前記セルの全体的な面積との間の比は最大化されることができる。加えて、より少数の層、したがってより少ない整合が従来技術と比較して必要とされるので、製造が単純化される。
【００２０】
前記誘電層に凹部を設けることにより、前記セル内の電場は、前記凹部の位置及び構成により並びに前記誘電層の電気特性（特に導電率）により制御されることができる。前記セル内の流体の導電率より低い導電率を持つ誘電層を選択することにより、前記電場は、適切な電圧が前記第１の電極と前記第２の電極との間に印加される場合に、効率的に前記粒子を（典型的には前記第１の電極の一部を露出する）前記凹部により構成される前記第１の粒子集中サイトに向けるように成形されることができる。
【００２１】
前記誘電層内の前記凹部の前記セル内の何れの位置が最も望ましいかは、前記外観変更装置の応用に依存する。一部の応用に対して、各セルにおいて中心に配置された凹部を持つことが有利であることができるのに対し、他の応用は、中心から外れた位置、又は中心に配置された凹部を持つ一部のセル及び中心から外れた凹部を持つ他のセルの混合から利益を得ることができる。
【００２２】
前記第１の電極及び前記誘電層は、透明であることができ、前記粒子が（前記電極の少なくとも１つに隣接した）前記粒子集中サイトの少なくとも１つに集められる状態において透明なセル特性を可能にする。透明状態は、例えば、前記外観変更装置により覆われた表面が情報を伝達する場合に有益であることができる。
【００２３】
このような透明特性を達成するために、前記第１の電極は、透明な導電性フィルムのような透明材料、例えばＩＴＯ又はＩＺＯ等からなることができ、前記誘電層は、酸化シリコン、窒化シリコン又は当技術分野において既知である他の適切な透明誘電体のような透明誘電材料からなることができる。
【００２４】
スペーサ構造は、周期的又は非周期的パターンとして提供されることができる。
【００２５】
モアレ効果を低減するために、更に、前記スペーサ構造は、有利には、非長方形であり、例えば六角形パターン又は非繰り返しペンローズタイルであることができ、前記流体を含むセルを形成する。
【００２６】
一実施例によると、前記第２の電極は、前記第１の基板の前記第１の側における前記誘電層上に設けられることができる。これにより、前記第２の基板は、本質的に整合なしで配置されることができる。
【００２７】
他の実施例によると、前記第２の電極は、前記スペーサ構造に含まれ、前記スペーサ構造と一緒に設けられることができる。前記スペーサ構造の少なくとも一部が、前記第２の電極を構成することができる。導電性スペーサ構造を設けることは、前記スペーサ構造及び前記第２の電極が同時に設けられるので、製造を容易化することができる。
【００２８】
他の実施例によると、前記第２の電極は、前記第２の基板上に事前に形成されることができ、前記第２の基板を設けるステップは、前記誘電層内の前記凹部に関して横方向にオフセットされるように前記第２の電極を整合するステップと、前記第２の基板を前記第１の基板に付着するステップとを有することができる。
【００２９】
典型的には、前記第１の及び第２の電極の両方が前記第１の基板上に配置される場合、又は導電性壁を設ける場合より正確な整合を必要とするが、前記第２の基板上の前記第２の電極の設備は、ピンホール又は前記誘電層内の他の欠陥の発生に対する外観変更装置の敏感さを低減するので、よりロバストな外観変更装置が達成されることができる。
【００３０】
この実施例において、前記スペーサ構造は、有利には、前記第２の基板上に事前に成形されることができ、これは、前記第２の基板を設ける場合に整合許容範囲を向上させると期待される。
【００３１】
更に、前記誘電層内に前記凹部を形成するステップは、有利には、第１の材料除去ビームを、前記第１の材料除去ビームが前記セルの第１のセグメントの外側の前記誘電層に当たることを前記スペーサ構造が防ぐような方向に向けるステップと、第２の材料除去ビームを、前記第１のセグメントとは異なり、前記誘電層の一部に対応する前記セルの領域において前記第１のセグメントと重複する前記セルの第２のセグメントの外側の前記誘電層に前記第２の材料除去ビームが当たることを前記スペーサ構造が防ぐような方向に向けるステップとを有しうる。
【００３２】
前記第１の及び第２の材料除去ビームは、例えば、ドライエッチングの場合に、前記誘電層の前記一部から材料を除去するように前記誘電材料に衝突する窒素又は塩素のプラズマのようなイオンのストリームであることができる。少なくとも２つの斜角からエッチングすることにより、前記スペーサ構造は、前記セル内で、前記第１のビームから前記誘電層の第１の部分を、及び前記第２のビームから前記誘電層の第２の部分を遮断するシャドウマスクとして機能する。したがって、前記第１の及び第２のセグメントが重複する前記セル内の前記誘電層の中心部分が前記誘電層の残りの部分より多く除去されることを制御することが可能である。これにより、前記第１の電極の制御可能な部分は、自己整合の手段により、前記スペーサ構造をシャドウマスクとして使用して露出されることができ、マスクの追加の整合ステップが必要とされない。これは、単純化され、コスト効率の高い製造プロセスを可能にする。
【００３３】
レーザ切断用のレーザビーム、水ジェット切断用の水ジェット、機械的切断用の粒子ビーム等のような、多くの他の種類の材料除去ビームが実行可能でありうることに注意すべきである。
【００３４】
前記第１の材料除去ビーム及び前記第２の材料除去ビームは、例えば２つの異なるソースから発生して、同時に、又は例えば回転エッチャを用いて、順次的に、前記誘電材料に当たることができる。
【００３５】
更に、前記誘電層内に前記凹部を形成するステップは、オープンリール式プロセスで実行されることができる。前記第１の基板及び前記スペーサ構造は、異なる時間における単一の材料除去ビームソースに対して異なる角度を形成してもよく、又は２以上の材料除去ビームソースは、前記第１の基板及び前記スペーサ構造に対して異なる角度を形成してもよい。
【００３６】
更に、各セルに対応する領域において、複数の凹部が、前記誘電層内に形成されることができる。
【００３７】
各セルにおいて、好ましくは前記第１の電極の対応する部分を露出するために前記誘電層に形成された開口である、複数の凹部を持つことは、前記第２の電極が前記第２の基板上に設けられる応用において特に有利である。分散された状態から、前記電極の少なくとも一方に隣接して集められる状態にする場合に前記粒子が横方向に移動することを保証するために、前記セル内の電場の横成分が必要とされる。したがって、前記第２の基板は、有利には、前記第１の基板上の粒子集中サイトと前記第２の基板上の粒子集中サイトとの間の重複が防止されるように構成されるべきである。粒子集中サイトは、適切な電圧が印加される場合に粒子が集まる場所として理解されるべきである。
【００３８】
このような重複を防ぐために、整合ステップが、典型的には必要とされる。前記第１の電極層を覆う前記誘電層において複数の開口を設けることにより、複数の粒子集中サイトが、前記第１の基板上に設けられる。これにより、整合許容範囲は、向上される。
【００３９】
本発明の第２の態様によると、上述の及び他の目的は、覆っている表面の視覚的外観を変更する外観変更装置により達成され、前記外観変更装置は、第１の側において、誘電層により覆われる第１の電極を持つ第１の基板と、前記第１の基板の前記第１の側の反対側に構成される第２の基板と、前記第１の基板と前記第２の基板との間の空間が複数のセルに分割されるように前記第１の基板及び前記第２の基板を離間させるスペーサ構造と、各セルにおいて、複数の粒子が分散される光学的に透明な流体であって、前記粒子が電場の印加により前記流体内を移動可能である、前記流体と、少なくとも前記誘電層により前記第１の電極層から離間された第２の電極とを有し、前記誘電層が、各セルにおいて、前記第１の電極層の対応する部分を露出するように形成された凹部を持ち、前記セルの各々の中の粒子の分布が、前記電極間の電圧の印加により、第１の分散された状態から、前記粒子が前記第２の電極及び前記誘電層内の前記凹部の少なくとも一方に隣接して集められる第２の状態まで制御可能である。
【００４０】
前記流体内で分散された前記粒子が、帯電していてもしていなくてもよいことに注意すべきである。非帯電粒子に対して、前記粒子は、誘電泳動により電場の印加に応答して移動させられることができ、これは、H.A. Pohlによる"Dielectrophoresis; the behavior of neutral matter in non-uniform electric fields", University Press, Cambridge, 1978に詳細に記載されている。
【００４１】
荷電粒子の場合、前記粒子の大多数は、有利には、反対に帯電した粒子のクラスタリングを防ぐように同じ符号の電荷をもつことができる。（前記流体の電気的中性は、反対の電荷のイオンの存在により保証される）。
【００４２】
しかしながら、正及び負荷電粒子の混合物として前記粒子を提供することも有利でありうる。前記粒子は、この場合、極性に依存して両方の電極に収集されることができる。
【００４３】
前記粒子は、更に、電場の不在時に本質的に一様に分散されることができる。電場が印加される場合、前記粒子は、再分配されることができる。前記粒子は、電場が取り除かれるまで移動するか、又は前記粒子自体の電荷（電気泳動の場合）若しくは双極子（誘電泳動の場合）により前記粒子に加えられる力と前記印加される電場との間に平衡点が存在する状態に入るかのいずれかである。電気泳動のより詳細な説明に対して、以下の文献、
"Principles of Colloid and Surface Chemistry", by P.C. Hiemenz and R. Rajagopalan, 3rd edition, Marcel Dekker Inc., New York, 1997, pp. 534-574
が参照される。
【００４４】
前記第１の電極及び前記第２の電極は、複数のセルを同時に制御するように構成されることができる。これにより、異なる状態間の外観変更装置の制御は、複数のセルを同時に切り換える単一の制御電圧を使用して容易に実行されることができる。更に、これにより制御されるべき他のセルに向かう途中でセル間の通過する他の電極を収容するのに必要とされた空間が節約されることができるので、粒子を空にすることができる前記外観変更装置の全領域の部分は、これにより達成されることができる。これは、前記外観変更装置自体により覆われる表面が情報を伝達する場合のような、前記外観変更装置が透明状態に制御可能であることが望ましい応用に対して特に有利である。これは、例えば、覆われる装置がディスプレイ装置等である場合でありうる。
【００４５】
本発明による外観変更装置の一実施例において、前記粒子は、負荷電粒子の第１のセット及び正荷電粒子の第２のセットを有することができる。
【００４６】
粒子の２つの異なって帯電したセットを用いて、特に、前記粒子の異なるセットが有利には異なる光学特性を持つので、より多くの状態が達成されることができる。粒子の１つのセットは、例えば、１つの色であってもよく、粒子の他のセットは、他の色であってもよい。
【００４７】
電場が印加されない場合、前記負及び正荷電粒子の両方が、前記セル全体にわたって分散することができ、光学的外観は、負及び正荷電粒子の両方の組み合わせからの結果である。
【００４８】
本発明の第３の態様によると、上述の及び他の目的は、複数のセルを有する外観変更装置を動作する方法により達成され、各セルは、光学的に透明な流体内で分散された第１の極性を持つ複数の荷電粒子と、第１の電極と第２の電極との間の電圧の印加により前記粒子を第１の及び／又は第２の粒子集中サイトに集めるように前記粒子を横方向に移動することを可能にする当該第１の電極及び当該第２の電極とを有し、前記第１の粒子集中サイトが、前記第２の粒子集中サイトより大きな粒子濃度を持ち、前記方法が、前記粒子を前記第１の粒子集中サイトに集める電場をもたらす前記第１の電極と前記第２の電極との間の電圧を決定するステップと、前記粒子を前記第１の粒子集中サイトに集めるように前記第１の電極と前記第２の電極との間に前記電圧を印加するステップとを有する。
【００４９】
"粒子集中サイト"は、前記第１の電極と前記第２の電極との間の電圧の印加に対して前記粒子が集まる前記セル内のサイトとして理解されるべきである。所定の極性（正又は負の電荷）を持つ粒子は、典型的には、前記電圧の極性（正又は負）に依存して前記第１の又は前記第２の粒子集中サイトに向かって移動する。前記第１の及び第２の粒子集中サイトの前記セル内の場所は、前記第１の電極と前記第２の電極との間の電圧の印加に起因する前記セル内の電場構成により決定される。この電場構成は、例えば、電極構成及び前記セル内の他の構造の構成等により決定されることができる。本発明の第２の態様による外観変更装置に対して、前記第１の粒子配置サイトの場所は、例えば、前記セル内の前記流体及び前記誘電層の電気的特性により主に決定される。
【００５０】
"粒子集中面積"は、粒子集中サイトに集められた粒子が分散されることができる面積として理解されるべきである。小さな粒子集中面積を持つ粒子集中サイトに対して、単位体積毎の粒子数に関して、粒子の高い物理的濃度が、所定数の粒子に対して得られることができる。大きな粒子集中面積を持つ粒子集中サイトに対して、同数の粒子は、粒子の大幅に低い物理的濃度に帰着しうる。
【００５１】
本発明者は、前記第１の粒子集中サイトと前記第２の粒子集中サイトとの間の粒子集中面積の非対称性が、前記粒子が分散されている状態と前記粒子が粒子集中サイトに集められている状態との間の速い切り換えを達成するのに使用されることができることを認識している。特に、本発明のこの態様は、前記粒子がより大きな粒子集中面積を持つ第２の粒子集中サイトに向かって駆動されるような電圧を決定及び印加することにより速い切り換えが達成されることができるという認識に基づく。
【００５２】
より大きな粒子集中面積のため、前記第２の粒子集中サイトに集められた荷電粒子は、より小さな前記第１の粒子集中サイトに集められた同数の粒子より前記第２の粒子集中サイトに隣接した電場に対して小さな（減少する）効果を持つ。
【００５３】
各セルは、有利には、第１の基板及び第２の基板並びに前記第１の基板と前記第２の基板との間に挟まれたスペーサ構造により規定されることができ、前記第１の電極は、前記第１の基板上に形成された第１の電極層として設けられ、前記第１の粒子集中サイトは、前記第１の電極層の一部を露出する前記誘電層に形成された開口により規定され、前記第２の電極は、少なくとも前記誘電層により前記第１の電極層から分離され、前記第２の粒子集中サイトが、前記第２の電極により決定される。
【００５４】
このようにして前記外観変更装置を構成することにより、それぞれの前記粒子集中サイトの粒子集中面積に対する所望の非対称な構成は、本発明の第１の態様による製造方法により、有利に達成されることができる。
【００５５】
本発明の第３の態様の他の変形例及び効果は、上に記載された第１の及び第２の態様のものと大部分は類似している。
【００５６】
本発明の第４の態様によると、上述の及び他の目的は、複数のセルを有する外観変更装置を動作する方法により達成され、各セルは、光学的に透明な流体において分散される第１の色及び第１の極性を持つ荷電粒子の第１のセット並びに第２の色及び前記第１の極性とは反対の第２の極性を持つ荷電粒子の第２のセットを含む複数の粒子と、第１の電極と第２の電極との間の電圧の印加により第１の及び／又は第２の粒子集中サイトに前記粒子を集めるように前記粒子を横に移動することを可能にする当該第１の及び第２の電極とを有し、前記セルは、所定の電圧の前記第１の電極と前記第２の電極との間での印加が、前記第１の粒子集中サイトに隣接した第１の電場及び前記第２の粒子集中サイトに隣接した第２の電場をもたらすように構成され、前記第１の電場が、前記第２の電場より高い電場強度を持ち、前記方法が、前記第１の電場が前記荷電粒子の第１のセットを前記第１の電極に集めるのに十分に強く、前記粒子の第２のセットが実質的に分散状態のままであるように前記第２の電場が弱い結果となるように前記第１の電極と前記第２の電極との間の電圧の極性及び大きさを決定するステップと、前記第１の電極と前記第２の電極との間に前記決定された電圧を印加し、これにより前記セルを実質的に前記第２の色を持つ状態に制御するステップとを有する。
【００５７】
本発明者は、セル構成の非対称性が、各セル内の電極の単一の対のみを使用して複数の色状態を達成するのに使用されることができることを認識している。一方の極性の粒子を前記第１の粒子集中サイトに向けて駆動することができるが、反対の極性の粒子を前記第２の粒子集中サイトに向けて駆動することが実質的にできない電場構成をもたらす前記第１の電極と前記第２の電極との間の電圧の特性（極性及び大きさ）を選択することにより、粒子の単一のセットが、前記第１の電極及び前記第２の電極のみを使用して選択的に制御されることができる。
【００５８】
この認識に基づいて、前記外観変更装置に含まれる前記セルは、４つの異なる状態、すなわち、全ての粒子が前記流体内で分散されている第１の状態、前記粒子の第１のセットが前記第１の粒子集中サイトに集められ、前記粒子の第２のセットが前記流体内で分散されている第２の状態、前記粒子の第２のセットが前記第１の粒子集中サイトに集められ、前記粒子の第１のセットが前記流体内で分散されている第３の状態、及び最後に、前記粒子の第１のセットが前記第１の粒子集中サイトに集められ、前記粒子の第２のセットが前記第２の粒子集中サイトに集められる、又はその逆である第４の状態に制御されることができる。
【００５９】
各セルは、有利には、第１の基板及び第２の基板並びに前記第１の基板と前記第２の基板との間に挟まれたスペーサ構造により規定されることができ、前記第１の電極は、前記第１の基板上に形成された第１の電極層として設けられ、前記第１の粒子集中サイトは、前記誘電層に形成された凹部により規定され、前記第２の電極は、少なくとも前記誘電層により前記第１の電極層から分離され、前記第２の粒子集中サイトが、前記第２の電極により決定される。
【００６０】
このようにして前記外観変更装置を構成することにより、所望の非対称な電場構成は、本発明の第１の態様による製造方法により、有利に達成されることができる。
【００６１】
本発明の第４の態様の他の変形例及び効果は、上に記載された第１、第２及び第３の態様のものと大部分は類似している。
【００６２】
本発明のこれら及び他の態様は、本発明の現在の好適な実施例を示す添付の図面を参照して、ここにより詳細に記載される。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１ａ】本発明による外観変更装置の実施例の様々な応用を概略的に示す。
【図１ｂ】本発明による外観変更装置の実施例の様々な応用を概略的に示す。
【図１ｃ】本発明による外観変更装置の実施例の様々な応用を概略的に示す。
【図１ｄ】本発明による外観変更装置の実施例の様々な応用を概略的に示す。
【図１ｅ】本発明による外観変更装置の実施例の様々な応用を概略的に示す。
【図１ｆ】本発明による外観変更装置の実施例の様々な応用を概略的に示す。
【図１ｇ】本発明による外観変更装置の実施例の様々な応用を概略的に示す。
【図２ａ】本発明の一実施例による典型的な外観変更装置の斜視図である。
【図２ｂ】本発明の一実施例による典型的な外観変更装置の斜視図である。
【図２ｃ】本発明の一実施例による典型的な外観変更装置の斜視図である。
【図３ａ】線Ａ−Ａに沿って取られた図２の外観変更装置の断面図であり、外観変更装置の構成を示す。
【図３ｂ】線Ａ−Ａに沿って取られた図２の外観変更装置の断面図であり、外観変更装置の構成を示す。
【図４ａ】線Ａ−Ａに沿って取られた図２の外観変更装置の断面図であり、外観変更装置の第１の典型的な構成を示す。
【図４ｂ】線Ａ−Ａに沿って取られた図２の外観変更装置の断面図であり、外観変更装置の第１の典型的な構成を示す。
【図５ａ】線Ａ−Ａに沿って取られた図２の外観変更装置の断面図であり、外観変更装置の第２の典型的な構成を示す。
【図５ｂ】線Ａ−Ａに沿って取られた図２の外観変更装置の断面図であり、外観変更装置の第２の典型的な構成を示す。
【図６】本発明の一実施例による外観変更装置を製造する第１の典型的な方法を概略的に示すフローチャートである。
【図７ａ】対応する方法ステップを受けた状態における図６の方法によって製造された外観変更装置を概略的に示す。
【図７ｂ】対応する方法ステップを受けた状態における図６の方法によって製造された外観変更装置を概略的に示す。
【図７ｃ】対応する方法ステップを受けた状態における図６の方法によって製造された外観変更装置を概略的に示す。
【図７ｄ】対応する方法ステップを受けた状態における図６の方法によって製造された外観変更装置を概略的に示す。
【図７ｅ】対応する方法ステップを受けた状態における図６の方法によって製造された外観変更装置を概略的に示す。
【図７ｆ】対応する方法ステップを受けた状態における図６の方法によって製造された外観変更装置を概略的に示す。
【図８ａ】図６に示される方法の誘電層の一部を除去するステップを概略的に示す。
【図８ｂ】図６に示される方法の誘電層の一部を除去するステップを概略的に示す。
【図８ｃ】図６に示される方法の誘電層の一部を除去するステップを概略的に示す。
【図９】本発明の一実施例による外観変更装置を製造する第２の典型的な方法を概略的に示すフローチャートである。
【図１０ａ】対応する方法ステップを受けた状態における図９の方法によって製造された外観変更装置を概略的に示す。
【図１０ｂ】対応する方法ステップを受けた状態における図９の方法によって製造された外観変更装置を概略的に示す。
【図１０ｃ】対応する方法ステップを受けた状態における図９の方法によって製造された外観変更装置を概略的に示す。
【図１０ｄ】対応する方法ステップを受けた状態における図９の方法によって製造された外観変更装置を概略的に示す。
【図１０ｅ】対応する方法ステップを受けた状態における図９の方法によって製造された外観変更装置を概略的に示す。
【図１０ｆ】対応する方法ステップを受けた状態における図９の方法によって製造された外観変更装置を概略的に示す。
【図１１】本発明の一実施例による外観変更装置のセル内の電場を示す概略的な断面図である。
【図１２ａ】本発明の一実施例による外観変更装置の状態間の速い切り換えを示す断面図である。
【図１２ｂ】本発明の一実施例による外観変更装置の状態間の速い切り換えを示す断面図である。
【図１２ｃ】本発明の一実施例による外観変更装置の状態間の速い切り換えを示す断面図である。
【図１３ａ】本発明の他の実施例による外観変更装置の異なる色状態を概略的に示す。
【図１３ｂ】本発明の他の実施例による外観変更装置の異なる色状態を概略的に示す。
【図１３ｃ】本発明の他の実施例による外観変更装置の異なる色状態を概略的に示す。
【発明を実施するための形態】
【００６４】
本発明は、主に、各セルの誘電層内の開口において露出される第１の電極と、前記セルを形成するスペーサ構造の一部である第２の電極とを持ち、前記セルが同時に制御される面内電気泳動外観変更装置を参照して以下に説明される。
【００６５】
これが、決して本発明の範囲を限定せず、各セルにおいて前記第１の電極を露出する複数の開口を持ち、前記第２の電極が各セルの個別の制御を可能にするスペーサ構造及び／又は複数の構造とは別に設けられるような、他の電極構成を持つ面内電気泳動外観変更装置に同等に応用可能であることに注意すべきである。
【００６６】
更に、本発明は、主に、透明な状態に制御可能な外観変更装置を参照して記載されるが、本発明の範囲は、例えば非透明な第１又は第２の基板を持つ外観変更装置のような、透明状態に制御可能ではない外観変更装置をも含み、これは、これ自体の色又は構造のような他の光学特性を持ちうる。
【００６７】
本発明による外観変更装置の様々な実施例に対する多数の応用が存在し、一部は、図１ａ−ｇに概略的に示されている。
【００６８】
図１ａ−ｃにおいて、フラットスクリーンテレビジョン装置１が、テレビジョン装置１の少なくともディスプレイ３を覆う外観変更装置２を備える。
【００６９】
図１ａは、外観変更装置２が透明な状態であり、ディスプレイ全体が画像コンテンツを表示するのに使用される通常のフルスクリーン動作中のテレビジョン装置１を示す。したがって、テレビジョン装置１のディスプレイ３全体が、観察者に見える。
【００７０】
図１ｂは、ディスプレイの一部が外観変更装置２により外観変更されているような部分的に透明な状態の外観変更装置２を持つワイドスクリーン動作中のテレビジョン装置１を示す。この例において、外観変更装置２は、ディスプレイ３を囲むフレーム４と実質的に同じ外観を持つようにディスプレイ３の画像コンテンツを表示するのに使用されない部分を変更している。
【００７１】
最後に、図１ｃは、外観変更装置２が、ディスプレイ３を囲むフレーム４と本質的に同じ外観を持つようにディスプレイ３全体を変更する状態である、オフにされた場合のテレビジョン装置１を示す。
【００７２】
湯沸かし器の形の他の応用が、図１ｄ−ｅに概略的に示される。外観変更装置６により湯沸かし器５を覆うことにより、前記湯沸かし器は、どの状態にあるかをユーザに視覚的に示すように作られることができる。例えば、外観変更装置６は、前記湯沸かし器内の水が冷たいことを示す第１の色、例えば青と、前記水（及びしたがって湯沸かし器６）が熱いことを示す第２の色、例えば赤との間で制御されることができる。代替的には、本発明の他の実施例によると、湯沸かし器６は、例えば湯沸かし器６の４つの異なる状態を示す透明状態及び３つの異なる色、例えば透明、青、赤及び水が沸騰する場合に最終的に黒の間で制御されることができる。
【００７３】
図１ｆ−ｇの音楽プレーヤの形式の他の応用において、音楽プレーヤ８は、ユーザが、彼女／彼のムード又は個人的嗜好によって前記音楽プレーヤの色のような外観を制御することを可能にするように外観変更装置９により覆われることができる。代替的には、本発明の他の実施例によると、音楽プレーヤ８は、４つのこと異なる色のような４つの異なる外観の間で制御可能である外観変更装置９により覆われることができる。
【００７４】
外観変更装置に対する多くの応用の一部をここに示したが、本発明による外観変更装置の典型的な実施例は、図２ａ−ｃを参照して下に記載される。
【００７５】
図２ａは、第１の透明基板１１及び第２の反対側に配置された透明基板１２を有する外観変更装置１０を概略的に示す。基板１１、１２は、第１の基板１１と第２の基板１２との間の空間が六角形パターンを形成する複数のセル１５、１６に分割されるようにスペーサ構造１３により離間される。（２つのセルのみが、図２ａにおいて参照番号により示されている）。
【００７６】
図２ｂを参照すると、各セル１５、１６は、光学的に透明な流体１９及び複数の粒子２０で満たされている（１つの代表粒子のみが、図２ｂにおいて示されている）。更に、セル１５、１６を制御するために、第１の電極層１７（図２ａ−ｃには示されない）が、第１の基板１１上に構成され、第２の電極層１８が、スペーサ構造１３に含まれる（図２ａ−ｃに示される典型的な実施例において、スペーサ構造１３は導電性である）。第１の電極層１７は、図２ｂ−ｃに示されるように、誘電層２１に形成された開口において露出されることを除き、誘電層により覆われる。それぞれのこのような開口は、適切な電圧が第１の電極１７と第２の電極１８との間に印加される場合に粒子２０が集まることができる第１の粒子集中サイト４５を構成する。
【００７７】
図２ｂにおいて、セル１５、１６は、セル１５、１６により覆われる表面の外観が粒子２０の光学特性により決定されるように粒子２０が流体１９において分散されている状態である。典型的には、粒子２０は、第１の電極１７と第２の電極１８との間に電圧差が無い場合に分散状態にある。
【００７８】
ここで図２ｃを参照すると、セル１５、１６内の粒子２０は、第１の電極１７と第２の電極１８との間の適切な電圧の印加により、第２の電極１８、すなわち前記セルの壁、により決定される第２の粒子集中サイト４６に集められている。セル１５、１６内の粒子２０の集中により、セル１５、１６は、外観変更装置１０の光学特性が前記粒子により決定されないが、第１の基板１１及び第２の基板１２、第１の電極層１７、誘電層２１及び／又は外観変更装置１０に含まれうる（但し図２ａ−ｃには含まれていない）カラーフィルタ等のような他の層により決定される状態に切り替えられる。ここに図示された典型的な場合に、セル１５、１６は、図２ｃにおいて、透明な状態であり、したがって、（光の一部を吸収及び／又は反射して、下層の表面の減少された輝度を引き起こすこと以外に）これにより覆われる表面の外観を変更しない。
【００７９】
図２ａ−ｃ内の外観変更装置１０は、様々な形で構成されることができ、その一部は、図３ａ−ｂないし５ａ−ｂを参照して以下に記載される。
【００８０】
図３ａ−ｂないし５ａ−ｂにおいて、線Ａ−Ａに沿った対応するセルは、同じ電極により制御され、図２ｂ−ｃのセルと同じ状態にあるので、図２ｂ−ｃと同じ参照番号が使用される。
【００８１】
線Ａ−Ａに沿って取られた図２ａの外観変更装置１０の概略的な断面図である図３ａにおいて、セル１５の第１の典型的な構成が、概略的に示される。
【００８２】
図３ａに見られるように、セル１５内の粒子２０は、流体１９内で分散した状態になるように制御される。図３ｂにおいて、セル１５内の粒子２０は、第２の電極１８に隣接して集められる状態になるように制御される。図３ａ−ｂの構成は、図２ａ−ｃに示される構成に対応する。
【００８３】
図４ａ−ｂにおいて、図３ａ−ｂと同じ状態が示される。セル１５の第２の典型的な構成を概略的に示す図４ａ−ｂにおいて、第２の電極１８が、セル１５の周辺に沿ってスペーサ構造１３により覆われることが見られる。この構成により、粒子２０は、図４ｂに示されるように、前記セル壁の前記第１の基板に近い部分の近くに集まることができる。
【００８４】
ここで図５ａ−ｂを参照すると、図３ａ−ｂと同じ状態が示されるが、第２の電極１７が第２の基板１２上に形成される第３の典型的な構成が概略的に示される。第２の電極１８は、スペーサ構造１３のパターンに実質的に対応するパターンを持ち、本質的にスペーサ構造１３と整合される。ここで、第２の電極１８は、前記壁により部分的にのみ遮蔽される。この構成により、粒子２０は、図５ｂに示されるように、前記セル壁の第２の基板１２に近い部分の近くに集まることができる。
【００８５】
本発明による外観変更装置及びこのような外観変更装置を製造する方法の一例は、ここで、このような方法を概略的に示すフローチャートである図６と、図６の対応する方法ステップの後の状態における前記外観変更装置を概略的に示す図７ａ−ｆとを参照して記載される。図６において、図２ｂ−ｃと同じ参照番号が使用される。
【００８６】
第１のステップ７０１において、第１の側において、誘電層２１により覆われた第１の電極層１７を持つ第１の基板１１が設けられる。
【００８７】
この後のステップ７０２において、導電性スペーサ材料１３が、誘電層２１上に設けられる。
【００８８】
次のステップ７０３において、スペーサ材料１３は、例えばエンボス加工により、前記第１の基板１１の前記第１の側の上に複数のセルを形成するように構築される。同時に、第２の電極１８が、スペーサ構造１３の形で設けられる。
【００８９】
前記スペーサ材料は、薄層を形成することができるオープンリール式コーティング技術のような、従来の製造技術を使用して設けられることができる。このような技術の例は、コーティング液体が重力により又は圧力下でスロットを通ってリザーバから押し出され、動いている基板に移動されるスロットダイ（slot die）、及び彫刻ローラが前記ローラの刻み込まれた点又は線を前記コーティング材料で充填するコーティング槽に突っ込み、この後に前記ローラ上の余剰コーティングがドクターブレードにより除去され、前記彫刻ローラ及び圧力ローラを通過する際に前記コーティングが前記基板上に堆積されるグラビア印刷コーティングを含む。前記スペーサ材料の構築が、例えば、典型的には前記材料に対する熱及び圧力の組み合わせで達成される、エンボス加工により実行されることができる。これは、通常は真鍮からなる金属ダイ、及び前記材料の繊維を組み合わせ、実際に絞るカウンタダイを使用することにより達成される。圧力及び熱の組み合わせは、前記構築のレベルを上げながら"アイロンをかける"。他の構築技術は、フォトリソグラフィ、微小成形又はレーザアブレーションであることができる。代替的には、前記スペーサ構造は、グラビア、フレキソ、オフセット、スクリーン又はインクジェット印刷のような、様々な印刷技術により直接的に設けられることができる。
【００９０】
この後に、ステップ７０４において、各セルにおいて中心に配置された誘電層２１の一部が、第１の電極１７の対応する部分を露出するように除去される。誘電層２１の除去は、当技術分野において既知の適切な方法を使用して実行されることができる。前記誘電層の前記一部を除去する好適な方法は、しかしながら、図８に関連して以下に記載される。
【００９１】
後に続くステップ７０５において、各セル１５、１６は、光学的に透明な流体１９内に懸濁された複数の粒子２０を含む流体粒子懸濁液を充填される。
【００９２】
最後のステップ７０６として、第２の光学的に透明な基板１２が、前記セルを閉じるように、第１の基板１１からスペーサ構造１３の反対側に配置される。
【００９３】
図８において、各セル１５−１６において誘電層２１の一部を除去する好適な方法のステップが、図示される。
【００９４】
図８ａに示されるように、第１の材料除去ビーム９１ａは、図８ａにおいて矢印により示される第１の方向において、セル１５、１６に向けられる。スペーサ構造１３は、第１の材料除去ビーム９１ａが前記誘電層の残りの部分に当たることを防ぐようにマスクとして機能するので、第１の材料除去ビーム９１ａは、前記セル内の誘電層２１の第１の部分９２ａに当たる。
【００９５】
この後に、図８ｂに示されるように、第２の材料除去ビーム９１ｂは、図８ｂにおいて矢印により示される第２の方向において、セル１５、１６に向けられる。スペーサ構造１３は、第２の材料除去ビーム９１ｂが前記誘電層の残りの部分に当たることを防ぐようにマスクとして機能するので、第２の材料除去ビーム９１ｂは、前記セル内の誘電層２１の第２の部分９２ｂに当たる。図８ａ−ｂにおいて、２つのビーム９１ａ−ｂは、順次的にセル１５、１６に当たることが示されるが、同時にセル１５、１６に当たることもできる。
【００９６】
このようにして、第１の材料除去ビーム９１ａ及び第２の材料除去ビーム９１ｂの両方が誘電層２１に当たる、換言すると部分９２ａ及び９２ｂが一致する前記誘電層の部分９２において、誘電層２１は、前記セルの残りの領域より多く除去され、第１の電極１７を露出する誘電層２１内の開口を作成する。
【００９７】
この結果は、図８に示され、ここで、誘電層２１内の開口４５が作成され、第１の電極１７を露出する。
【００９８】
有利には、誘電層２１の一部を除去する上述の方法は、ドライエッチングを使用して実行されることができ、この場合、材料除去ビーム９１ａ−ｂは、イオンビームである。代替的には、誘電層２１の前記部分は、レーザアブレーション又は同等のものを使用して除去されることができ、この場合、材料除去ビーム９１ａ−ｂは、レーザビームである。
【００９９】
本発明による外観変更装置１０及びこのような外観変更装置１０を製造する方法の他の例が、ここで、このような方法を概略的に示すフローチャートである図９及び図９の対応する方法ステップの後の状態における前記外観変更装置を概略的に示す図１０ａ−ｆを参照して記載される。
【０１００】
第１のステップ１００１において、第１の側において、誘電層２１により覆われた第１の電極１７を持つ第１の基板１１が設けられる。
【０１０１】
この後のステップ１００２において、スペーサ材料１３は、誘電層２１上に設けられる。
【０１０２】
次のステップ１００３において、前記スペーサ材料は、例えばエンボス加工により、第１の基板１１の前記第１の側上に複数のセル１５、１６を形成するように構築される。
【０１０３】
この後に、ステップ１００４において、セル１５、１６内の誘電層２１の複数の部分４１ａ−ｂ、４２ａ−ｂは、第１の電極１７の対応する部分を露出するように除去される。誘電層２１の除去は、例えば、レーザアブレーションにより実行されることができる。セル１５、１６毎に２つの部分４１ａ−ｂ、４２ａ−ｂのみが、図１０ｄ−ｆの断面図に示されるが、各セルが、第１の電極層１７の他の露出した部分を含んでもよいことに注意すべきである。
【０１０４】
後に続くステップ１００５において、セル１５、１６は、光学的に透明な流体１９内に懸濁された複数の粒子２０を含む流体粒子懸濁液を充填される。
【０１０５】
最後のステップ１００６として、第２の電極１８を形成された第２の光学的に透明な基板１２が、前記セルを閉じるように、第１の基板１１からスペーサ構造１３の反対側に配置される。
【０１０６】
図１０ｆに見られるように、第２の電極１８は、スペーサ構造１３と完全には整合されなくてもよい。第１の電極層１７を覆う誘電層２１に複数の開口を設けることにより、複数の粒子集中サイトが設けられる。これは、第１の基板１１上の粒子集中サイトと第２の基板１２上の粒子集中サイトとの間の重複を防ぐ。これにより、整合許容範囲が向上される。
【０１０７】
更に、外観変更装置１０の折り曲げ及び変形に対する許容範囲は、前記第２の基板上に前記第２の電極を設ける方策及び各セル内の前記誘電層に複数の開口を設ける方策の各々により向上されることができる。これは、外観変更装置１０の重要なフィーチャであり、前記装置は、有利には、前記装置又はこれにより覆われるべき対象の形状に適合することができるべきである。
【０１０８】
図１１において、第１の電極１７を露出する誘電層２１の１つの開口を持つセル内の電場が図示される。ここに図示された例において、第２の電極１８は、スペーサ構造１３に含まれる。図１１に見られるように、セル１５内の粒子２０の極性及び第１の電極１７と第２の電極１８との間に印加される電圧の極性に依存して、粒子２０は、誘電層２１内の前記開口における第１の粒子集中サイト４５及び／又は前記スペーサ構造１３により形成された前記セル壁における第２の粒子集中サイト４６に集まる。
【０１０９】
また、図１１から明らかなのは、第１の粒子集中サイト４５の粒子集中面積が、第２の粒子集中サイト４６の粒子集中面積より大幅に小さいことである。
【０１１０】
更に、図１１において前記電場を検討すると、当業者は、第１の電極１７と第２の電極１８との間の所定の電圧に対して、第１の粒子集中サイト４５に隣接した電場が、第２の粒子集中サイト４６に隣接した電場より大幅に強いことに気が付く。
【０１１１】
図１１におけるセル１５が、正しい縮尺で描かれておらず、説明目的で垂直関係が誇張されていることに注意すべきである。典型的な寸法及び電位は、図１１の表記を使用して、
ｗcell＝１５０μｍ
ｈcell＝１０μｍ
ｈdiel＝１００ｎｍ
ｗopening＝１０μｍ
Ｖfirst electrode＝０Ｖ
Ｖsecond electrode＝５Ｖ
である。
【０１１２】
以下、本発明の一実施例による外観変更装置のセル１５、１６の速い切り換えに対する方法が、２つの異なる外観変更状態の１つの典型的なセル１５を概略的に示す図１２ａ−ｃを参照して説明される。
【０１１３】
図１２ａ−ｃに示される例において、前記外観変更装置は、第２の電極１８が第２の基板１２上に形成される図５ａ−ｃに関連して上に記載されたものに対応する。ここに示される例において、粒子２０は負に帯電している。
【０１１４】
図１２ａに示される状態において、第１の電極１７と第２の電極１８との間に電圧が印加されておらず、したがって、セル１５内に電場が存在しない。したがって、粒子２０は、セル１５内で分散されており、前記外観変更装置の少なくともこの部分により覆われる表面の光学特性は、粒子２０の光学特性により決定される。
【０１１５】
図１２ａのセル１５をここに示された状態から前記外観変更装置により覆われた表面の光学特性がもはや粒子２０により決定されず、応用に依存して、前記表面自体の特性により又は第１の基板１１、第１の電極１７、誘電層２１及び／又はカラーフィルタ若しくはカラーリフレクタ（図１２ａ−ｂに図示されない）のようなセル１５内の他の構造の特性により決定される状態に切り換えることを望む場合、少なくとも以下のオプションが利用可能である。
１．粒子２０を第１の粒子集中サイト４５に集める、又は
２．粒子２０を第２の粒子集中サイト４６に集める。
【０１１６】
上の第１のオプションを概略的に説明する図１２ｂにおいて、負の電圧−Ｖが印加されている（第１の電極１７の電位が第２の電極１８の電位より高いことを意味する）。この負の電圧により、粒子２０を第１の粒子集中サイト４５に集める電場がセル１５内で形成される。第１の粒子集中サイト４５（セル１５の周辺全体に沿った第２の電極１８の周りの面積と比較した誘電層２１の開口）の大幅に小さい粒子集中面積のため、第１の粒子集中サイト４５における粒子２０の物理的集中は高くなり、負荷電粒子のクラスタリングを生じる。このクラスタは、第１の電極１７を遮蔽し、前記電場を中和し、移動速度ｖmig1により図１２ｂにおいて概略的に示される第１の粒子集中サイト４５に向かって移動する粒子２０の大幅に減少された速度を生じる。
【０１１７】
図１２ｂに示される状況は、ここで、図１２ｃに概略的に示される上のオプション２と比較される。
【０１１８】
図１２ｃに示されるセル１５において、正の電圧＋Ｖが代わりに印加されており（図１２ｂにおける−Ｖに対して同じ大きさであるが反対の極性）、これは、セル１５の周辺に沿った第２の粒子集中サイト４６に向かう負荷電粒子２０の移動を生じる。第２の粒子集中サイト４６のより大きな粒子集中面積により、第２の粒子集中サイト４６における粒子の物理的濃度は、図１２ｂの場合より大幅に低くなる。しばらくすると、これは、第２の粒子集中サイト４６に向かって移動する粒子２０の移動速度ｖmig2の大幅に小さい減少を生じる。
【０１１９】
当業者に明らかであるように、それぞれ第１の粒子集中サイト４５及び第２の粒子集中サイト４６に向かって移動する粒子２０の移動速度ｖmig1、ｖmig2は、一定ではないが、電場強度、粒子の電荷及び流体２９内の粒子２０の移動度のような因子により決定される。図１２ｂ−ｃに示される状況において、図１２ｂにおける第１の粒子集中サイト４５の近傍における電場は、最初は、図１２ｃにおける第２の粒子集中サイトの近傍における電場より高いので、前記移動速度は、最初は、（図１２ｂのように）粒子２０が第１の粒子集中サイト４５に向かって移動する場合、（図１２ｃのように）粒子２０が第２の粒子集中サイト４６に向かって移動する場合より高い。しかしながら、十分な数の粒子２０が、それぞれの粒子集中サイト４５、４６に集められる場合、図１２ｃの移動速度ｖmig2は、図１２ｂの移動速度ｖmig1より高くなる。
【０１２０】
図１２ａ−ｃに関連して上に記載された速い切り換えに対する方法に加えて、前記外観変更装置内のセル１５、１６の非対称な電極構成が、第１の電極１７及び第２の電極１８のみを使用して４つの異なる状態を達成するのに使用されることができる。
【０１２１】
これらの追加の状態を達成するために、図１１に関連して上に記載された非対称な電場構成は、複数の粒子２０が第１の極性及び第１の色を持つ荷電粒子の第１のセット２０ａ及び第２の反対の極性及び第２の色を持つ荷電粒子の第２のセット２０ｂを含む外観変更装置において使用されることができる。
【０１２２】
このようなマルチカラー外観変更装置３０の典型的な実施例は、セル３１の平面図及び断面図を示す図１３ａ−ｅを参照してここに記載される。図１３ａ−ｅにおける外観変更装置３０は、粒子２０が正荷電粒子２０ａ及び負荷電粒子２０ｂの混合物として提供され、正荷電粒子２０ａがシアンのような１つの色を持ち、負荷電粒子２０ｂがオレンジのような他の色を持つことを除き、図２ａ−ｃの外観変更装置と同様である。図２のものと同等の部分は、同じ番号により示される。
【０１２３】
混合色状態が、図１３ａに示される。第１の電極１７と第２の電極１８との間に電場が印加されていない場合、全ての粒子は、前記セル内で分散している。光学的外観は、ここで、２つの粒子２０ａ、２０ｂの組み合わせ、この例では、シアン及びオレンジの混合として緑色である。
【０１２４】
第１の色状態は、図１３ｂに示される。十分な正の電位差が、第１の電極１７と第２の電極１８との間に印加される場合、前記正荷電粒子は、第１の粒子集中サイト４５の近くのより強い電場（図１１も参照）に隣接して集まり、前記負荷電粒子は、第２の粒子集中サイト４６に引き付けられる。第２の粒子集中サイト４６（セル３１の周辺）における電場強度は、第１の電極粒子集中サイト４５（第１の電極１７を露出する誘電層２１の開口）より小さく、結果として、負荷電粒子２０ｂは、前記電場によりそれほど影響を受けず、前記セル内で分散したままである。したがって、負荷電粒子２０ｂは、外観変更装置３０の光学的外観に影響を与え、ここではオレンジ色である。
【０１２５】
第２の色状態は、図１３ｃに示される。十分な負の電位差が、第１の電極１７と第２の電極１８との間に印加される場合、負荷電粒子２０ｂは、第１の粒子集中サイト４５の近くのより強い電場により第１の粒子集中サイト４５に集まり、正荷電粒子２０ａは、第２の粒子集中サイト４６に引き付けられる。図１３ａに関連して上に記載されたように、第２の粒子集中サイト４６の近くの電場強度は、第１の粒子集中サイト４５より小さく、結果として、正荷電粒子２０ａは、それほど影響を受けず、前記セル内で分散したままである。したがって、正荷電粒子２０ａは、外観変更装置３０の光学的外観に影響を与え、ここではシアン色である。
【０１２６】
前記粒子が極性に依存して異なる電極に集まる状態に対する外観変更装置３０の制御は、図１３ｄ−ｅに示され、これは、前記粒子により決定されないが、むしろ外観変更装置３０の他の部分により決定される色状態をもたらす。特に、図１３ｄ−ｅに示される状態は、前記セル自体が透明な特性を持つ場合に透明な状態である。
【０１２７】
図１３ｄにおいて、前記透明な状態は、正荷電粒子２０ａが第１の粒子集中サイト４５に集まり、負荷電粒子２０ｂが第２の粒子集中サイト４６に集まるように十分に高い正の電位差が第１の電極１７と第２の電極１８との間に印加される場合に達成される。
【０１２８】
図１３ｅにおいて、前記透明な状態は、負荷電粒子２０ｂが第１の粒子集中サイト４５に集まり、正荷電粒子２０ａが第２の粒子集中サイト４６に集まるように十分に高い負の電位差が第１の電極１７と第２の電極１８との間に印加される場合に達成される。
【０１２９】
当業者は、本発明が決して前記好適な実施例に限定されないと認識する。例えば、ここに記載されたもの以外の多くの他の電極構成が実行可能であり、例えば前記電極又は他の制御手段が異なる基板上に設けられる。更に、前記スペーサ構造は、有利には、前記第２の基板上に事前に形成されることができる。
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図１ｃ】
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【図１ｄ】
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【図１ｅ】
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【図１ｆ】
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【図１ｇ】
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【図２ａ−２ｃ】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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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７ｆ】
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【図８ａ】
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【図８ｂ】
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【図８ｃ】
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【図９】
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【図１０ａ】
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【図１０ｂ】
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【図１０ｃ】
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【図１０ｄ】
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【図１０ｅ】
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【図１０ｆ】
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【図１１】
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【図１２ａ】
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【図１２ｂ】
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【図１２ｃ】
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【図１３ａ】
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【図１３ｂ】
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【図１３ｃ】
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【図１３ｄ】
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【図１３ｅ】
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【国際調査報告】
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