DE69708029T2

DE69708029T2 - Drehzylinderanzeige

Info

Publication number: DE69708029T2
Application number: DE69708029T
Authority: DE
Inventors: M. Crowley; K. Sheridon
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 1996-06-27
Filing date: 1997-06-25
Publication date: 2002-04-11
Anticipated expiration: 2017-06-26
Also published as: JPH11514104A; US6055091A; CA2229809A1; CN1196812A; CN1147830C; BR9702327A; EP0846314A1; CA2229809C; EP0846314B1; AU3387597A; DE69708029D1; WO1997050071A1; MX9801551A

Description

Hintergrund der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf visuelle Displays und insbesondere auf Torsionsball- Displays, wie beispielsweise Gyricon-Displays und ähnliche.
Gyricon-Displays, die auch unter anderen Namen bekannt sind, wie beispielsweise elektrische Torsionsball-Displays oder Drehball-Displays, wurden zuerst vor über 20 Jahren entwickelt. Siehe US-Patente 4,126,854 und 4,143,103.
US-A-4,143,103 beschreibt ein Verfahren zum Herstellen eines Displays, das kugelförmige (sphärische) Teilchen mit halbkugelförmigen Oberflächenüberzügen aus unterschiedlichen Zetapotentialen und unterschiedlichen optischen Charakteristiken umfaßt. Die kugelförmigen Teilchen sind in einem Substrat verteilt und durch Elektroden orientiert.
Ein Beispiel eines Gyricon-Displays 10 ist in der Seitenansicht in Fig. 1A (Stand der Technik) gezeigt. Zweifarbige (bichromatische) Kugeln 1 sind in einem Elektromer- Substrat 2 angeordnet, das durch ein dielektrisches Fluid aufgequollen ist, wodurch Kammern 3 hervorgerufen werden, in denen die Kugeln 1 sich frei drehen können. Die Kugeln 1 sind in Gegenwart des Fluids elektrisch bipolar und werden so bei Anlegung eines elektrischen Feldes, wie beispielsweise durch Matrix-adressierbare Elektroden 4a, 4b, einer Drehung ausgesetzt. Die Elektrode 4a, die der oberen Fläche 5 am nächsten gelegen ist, ist vorzugsweise transparent. Ein Beobachter bei 1 sieht ein Bild, das durch das schwarze und weiße Muster der Kugeln 1 gebildet wird, wenn diese gedreht werden, um ihre schwarzen oder weißen Flächen (Hemisphären) zu der oberen Fläche 5 des Substrats 2 freizulegen.
Ein einzelne der bichromatischen Kugeln 1, mit schwarzen und weißen Hemisphären 1a und 1b, ist in Fig. 1B (Stand der Technik) gezeigt.
Gyricon-Displays haben zahlreiche Vorteile gegenüber üblichen elektrisch adressierbaren visuellen Displays, wie beispielsweise LCD und CRT Displays. Insbesondere sind sie geeignet zum Betrachten in Umgebungslicht, sie behalten ein Bild beim Fehlen eines angelegten elektrischen Feldes unendlich bei und können mit leichtem Gewicht, flexibel, faltbar und mit vielen anderen vertrauten und nutzbaren Eigenschaften von üblichem Schreibpapier hergestellt werden. Somit sind sie wenigsten im Prinzip sowohl für Display-Anwendungen als auch für sogenannte elektrische Papier- oder interaktive Papieranwendungen geeignet, in denen sie als ein elektrisch adressierbarer, wiederverwendbarer (und somit umweltfreundlicher) Ersatz für übliches Papier dienen. Bezüglich weiterer Vorteile des Gyricons, siehe US-Patent 5,389,945, das durch diese Bezugnahme in der vorliegende Offenbarung beinhaltet ist.
Bekannte Gyricon-Displays verwenden kugelförmige Teilchen (z. B. bichromatische Kugeln) als ihre Display-Grundelemente. Es gibt gute Gründe zur Verwendung kugelförmiger Teilchen. Insbesondere:
- kugelförmige bichromatische Kugeln können durch eine Vielzahl von Techniken auf einfache Weise gefertigt werden. Siehe US-A-5,262,098 und US-A-5,344,594.
- Kugeln sind in drei Dimensionen symmetrisch. Dies bedeutet, daß die Herstellung einer Gyricon-Display-Bogen aus kugelförmigen Teilchen unkompliziert ist. Es ist lediglich notwendig, die Kugeln in einem Elastomer-Substrat zu verteilen, das dann mit einem dielektrischen Fluid aufgequollen wird, um kugelförmige Kammern um die Kugeln herum zu formen. Die sphärischen Kugeln können dann irgendwo in dem Substrat angeordnet werden, und mit jeder Orientierung in Bezug zueinander und in Bezug zu der Substratoberfläche. Es gibt keine Notwendigkeit, die Kugeln zueinander oder mit der Substratoberfläche auszurichten. Sobald sie sich ihrer Lage befindet, kann sich eine Kugel frei um jede Achse innerhalb ihrer Kammer drehen.
In der Tat scheint es keinen Grund zu geben, die Verwendung von irgendetwas anderem als sphärischen Teilchen als die Drehelemente von Gyricon-Displays zu betrachten.
Und so hat es niemand getan - bis jetzt.

Zusammenfassung der Erfindung

Die Erfindung stellt ein Gyricon-Display bereit, das zylindrische, anstatt sphärische, Drehelemente umfaßt. Die Elemente können bichromatische Zylinder sein, die vorzugsweise parallel zueinander ausgerichtet und eng aneinander in einer Monoschicht gepackt sind. Die Konfiguration einer dicht gepackten Monoschicht sorgt für exzellente Helligkeitscharakteristiken und relative Einfachheit der Herstellung im Vergleich zu bestimmten anderen Gyricon-Displays hoher Helligkeit. Die bichromatischen Zylinder können mittels Techniken gefertigt werden, die nachfolgend offenbart werden. Das Substrat, das die Zylinder enthält, kann mit den Quell-Elastomer-Techniken gefertigt werden, die von Gyricon-Displays mit sphärischen Teilchen bekannt sind, wobei ein einfacher Bewegungs-Prozeßschritt verwendet wird, um die Zylinder mit dem Bogen-bildenden Material auszurichten.
Weiterhin ist die Erfindung gut für die Bereitstellung eines Gyricon-Displays mit überlegenen Reflexionscharakteristiken geeignet, die in vorteilhafter Weise mit denjenigen von weißem Papier zu vergleichen sind. Ein Gyricon-Display wird mit einer dicht gepackten Monoschicht von Zylindern hergestellt, wobei die Zylinder, vorzugsweise in einer rechteckigen Packungsanordnung, so angeordnet werden, daß die Oberflächen von benachbarten Zylindern so nahe aneinander wie möglich angeordnet sind. Das Licht, das von dem erfindungsgemäßen Gyricon-Display reflektiert wird, wird im wesentlichen vollständig von der Monoschicht der Zylinder reflektiert, so daß keine untere Schichten erforderlich sind. Der flächenmäßige Überdeckungsanteil, der mit Zylindern erzielbar ist, ist größer als derjenige, der mit einer einzigen Monoschicht von Kugeln mit einem einheitlichen Durchmesser erzielbar ist.
In einem Aspekt der Erfindung wird ein Material bereitgestellt, das ein optisch durchlässiges Substrat und eine Vielzahl von anisotropen Teilchen mit einer drehbaren Anordnung umfaßt, wobei die Teilchen in dem Substrat angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Teilchen der Vielzahl von Teilchen im wesentlichen zylindrisch ist und aufweist:
eine longitudinale Achse, die im wesentlichen parallel zu dem Substrat ist;
eine Form, die im wesentlichen durch eine Rotation einer Linie, die wenigstens einen geraden Abschnitt besitzt, um die longitudinale Achse gebildet wird; und die drehbare Anordnung von jedem Teilchen eine Rotation um seine longitudinale Achse beinhaltet, wobei die drehbare Anordnung erzielbar ist, während das Teilchen so in dem Substrat angeordnet ist, das Teilchen, wenn es sich in der drehbaren Anordnung befindet, nicht an dem Substrat befestigt ist.
Gemäß einem anderen Aspekt schafft die Erfindung eine Einrichtung, enthaltend ein Element mit einer optisch durchlässigen Sichtfläche,
eine Vielzahl von optisch anisotropen Teilchen, die in bezug auf einen Beobachter, der für eine Beobachtung der Sichtfläche günstig angeordnet ist, hinter der Sichtfläche drehbar angeordnet sind, wobei wenigstens einige der Teilchen auf diese Weise von dem Beobachter durch die Sichtfläche hindurch betrachtet werden können, wobei jedes Teilchen eine Anisotropie besitzt, um ein elektrisches Dipolmoment zu liefern, wobei jedes elektrische Dipolmoment das Teilchen elektrisch ansprechend macht, so daß, wenn das Teilchen drehbar in einem elektrischen Feld angeordnet ist, während das elektrische Dipolmoment des Teilchens geliefert ist, das Teilchen die Tendenz besitzt, sich in eine Orientierung zu drehen, in der das elektrische Dipolmoment zu dem Feld ausgerichtet ist;
eine Einrichtung, um die Teilchen, in bezug auf die Sichtfläche, so in ihrer Lage angeordnet zu halten; und
eine Einrichtung zum Ermöglichen einer Drehung von wenigstens einem der so angeordneten Teilchen, indem selektiv ein elektrisches Feld an ein Teilchen angelegt wird, für das das elektrische Dipolmoment geliefert wird;
dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchen im wesentlichen zylindrisch sind.
Die Erfindung wird besser verständlich unter Bezugnahme auf die folgende Beschreibung und die beigefügten Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszahlen gleiche Elemente bezeichnen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1A ist ein Beispiel eines Gyricon-Displays gemäß dem Stand der Technik, das bichromatische Kugeln enthält;
Fig. 1B stellt eine sphärische bichromatische Kugel gemäß dem Stand der Technik dar;
Fig. 2 stellt einen bichromatischen Zylinder dar und zeigt insbesondere dessen Durchmesser und Höhe;
Fig. 3 stellt bichromatische Zylinder in Kammern in einem Elastomer-Substrat dar;
Fig. 4 stellt bichromatische Zylinder dar, die in einer idealen dicht gepackten Monoschicht angeordnet sind;
Fig. 5A-5B sind Seiten- bzw. Draufsichten eines Gyricon-Displays gemäß der vorliegenden Erfindung in einem Ausführungsbeispiel, bei dem bichromatische Zylinder mit einem Einheitsseitenverhältnis (1 : 1) in einer Monoschicht-Konfiguration angeordnet sind;
Fig. 6 ist eine Seitenansicht von einem Gyricon-Display gemäß der vorliegenden Erfindung in einem anderen Ausführungsbeispiel, wobei die bichromatischen Zylinder in einer Vielschicht-Konfiguration mit einer relativ großen Kammergröße angeordnet sind;
Fig. 7-8 stellen Draufsichten auf Gyricon-Displays gemäß der vorliegenden Erfindung in anderen Ausführungsbeispielen dar, in denen die Zylinder auf entsprechende Weise in ihrer Ausrichtung versetzt oder zufällig orientiert sind;
Fig. 9 stellt eine Draufsicht von einem Gyricon-Display gemäß der vorliegenden Erfindung in einem anderen Ausführungsbeispiel dar, in dem das Zylinder-Seitenverhältnis größer als 1 : 1 ist;
Fig. 10 stellt eine Seitenansicht von einem Schleuderscheibenmechanismus zur Herstellung von bichromatischen Kugeln gemäß dem Stand der Technik dar;
Fig. 11 stellt eine Draufsicht von einem Schleuderscheibenmechanismus zur Herstellung von bichromatischen Zylindern gemäß der Erfindung dar; und
Fig. 12 stellt ein anderes Ausführungsbeispiel des Gyricon-Displays gemäß der Erfindung dar, wobei es kein Elastomer- oder anderes kammerhaltiges Substrat gibt, um die Monoschicht von Zylindern in ihrer Lage zu halten.

Detaillierte Beschreibung

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind bichromatische Zylinder in einer dicht gepackten ebenen Monoschicht so nahe wie möglich aneinander angeordnet, um so die Ebene der Monoschicht zu überdecken. Die Vorteile von einem dicht gepackten Monoschicht-Display sind ausführlich in US-A-5,754,332 mit dem Titel "Monolayer Gyricon Displays" erläutert, wobei es hier ausreicht zu sagen, daß dicht gepackte Monoschicht-Displays überlegene Reflexions- und Helligkeitscharakteristiken im Vergleich zu konventionellen Gyricon-Displays aufweisen, und daß je mehr die Monoschichtebene von den Gyricon-Elementen überdeckt ist, desto besser das Reflexionsvermögen und desto heller das Display ist.
Um kurz aus US-A-5,754,332 zu zitieren "im 'weißen' Zustand reflektiert das erfindungsgemäße Display vollständig von der obersten Schicht der bichromatischen Kugeln und insbesondere von den weißen halbkugelförmigen oberen Flächen der obersten Kugelschicht. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das erfindungsgemäße Display aus einer einzigen dicht gepackten Monoschicht von bichromatischen Kugeln aufgebaut".
Idealerweise würde eine dicht gepackte Anordnung gemäß US-A-5,754,332 die Ebene mit der Monoschicht von Gyricon-Elementen vollständig überdecken. Jedoch basieren die in US-A-5,754,332 offenbarten Displays alle auf sphärischen Kugeln gemäß dem Stand der Technik. Da eine ebene Anordnung von Kugeln die Ebene nicht voll überdecken kann, sondern notwendigerweise Zwischenräume enthalten muß, ist das beste, was mit einer einzigen Ansammlung von sphärischen Elementen mit einheitlichem Durchmesser erzielt werden kann, eine flächenmäßige Überdeckung von etwa 90,7%, was mit einer hexagonalen Packungsgeometrie erhalten wird. Eine zweite Ansammlung von kleineren Kugeln kann hinzugefügt werden, um die Spalten etwas zu füllen, aber dies verkompliziert die Display-Herstellung und hat einen Kompromiß zwischen leichten Verlusten aufgrund von ungefüllten Zwischenräumen und leichten Verlusten aufgrund von Absorption durch die schwarzen Halbkugeln der kleineren Zwischenraumkugeln zur Folge.
Die vorliegende Erfindung schafft ein dicht gepacktes Monoschicht-Gyricon-Display, bei dem die flächenmäßige Überdeckung sich 100% nähern kann, ohne daß irgendwelche Zwischenraumteilchen not wendig sind. Dies geschieht durch Verwendung von zylindrischen anstatt sphärischen bichromatischen Elementen. Beispielsweise kann eine rechteckige ebene Monoschichtanordnung von Zylindern aufgebaut werden, die die Ebene vollständig oder nahezu vollständig überdeckt. Wenn die weißen Flächen der Zylinder gegenüber einem Beobachter frei liegen, kann wenig Licht, wenn überhaupt irgendein Licht, durch die Schicht hindurchgehen.
Fig. 2 stellt einen bichromatischen Zylinder 20 dar, der zur Verwendung als ein rotierendes Element des erfindungsgemäßen Gyricon-Displays geeignet ist. Der Zylinder 20 besitzt eine weiße Fläche 21 und eine schwarze Fläche 22. Der Zylinder 20 besitzt eine Höhe (oder Länge) h und besitzt einen Durchmesser d. Das Seitenverhältnis des Zylinders 20 ist hier als das Verhältnis h/d definiert. In Gegenwart eines dielektrischen Strömungsmittels (Fluid) ist der Zylinder 20 elektrisch bipolar, wobei das Dipolmoment vorzugsweise senkrecht zu der Ebene orientiert ist, die die weißen und schwarzen Abschnitte des Zylinders trennt und senkrecht durch die longitudinale Achse des Zylinders verläuft.
Fig. 3 stellt dar, wie bichromatische Zylinder in einem Elastomer-Substrat zur Verwendung in dem erfindungsgemäßen Display angeordnet sein können. Es ist ein Teil von einem Gyricon-Display 30 dargestellt. In dem Display 30 sind bichromatische Zylinder 31 in einem Elastomer-Substrat 32 angeordnet, das durch ein dielektrisches Fluid (nicht gezeigt) aufgequollen ist, wodurch Kammern 33 hervorgerufen werden, in denen sich die Zylinder 31 frei um ihre entsprechenden Längsachsen drehen können. Die Kammern 33 sind im Durchmesser vorzugsweise nicht viel größer als die Zylinder 31, so daß die Zylinder 31 an einer Rotation um ihre mittleren Achsen gehindert sind. Die Zylinder 31 sind elektrisch in der Gegenwart des dielektrischen Fluids bipolar und sind somit beim Anlegen eines elektrischen Feldes einer Rotation ausgesetzt. Wie dargestellt ist, können die Zylinder 31 gedreht werden, um ihre weißen oder schwarzen Flächen gegenüber einem Beobachter bei 1 freizulegen.
Fig. 4 stellt bichromatische Zylinder dar, die in einer dicht gepackten Monoschicht angeordnet sind. Ein Teil von einem Gyricon-Display 40 enthält Reihen von bichromatischen Zylindern 41a und 41b mit gleichförmigem Durchmesser. Die Zylinder 41a, 41b sind in einer Monoschicht zwischen den oberen und unteren Flächen 44a, 44b des Displays 40 angeordnet. Vorzugsweise gibt es exakt einen Zylinder zwischen jedem gegebenen Punkt auf der oberen Fläche 44a und dem entsprechenden Punkt direkt unter ihm auf der unteren Fläche 44b.
Die weißen Flächen der Zylinder 41a, 41b sind in Richtung auf die transparente Sichtfläche 44a gedreht gezeigt. In dieser Konfiguration wird Licht von einer Lichtquelle A, das auf die obere Fläche 44a auftrifft, durch die weißen Flächen der Zylinder 41a, 41b gestreut und wird reflektiert, um so für einen Beobachter bei 1 sichtbar zu sein. Somit erscheint das Display 40 für den Beobachter weiß.
Wie gezeigt ist, sind die Zylinder innerhalb der Monoschicht Ende-an-Ende ausgerichtet, wobei die kreisförmigen Enden der Zylinder 41a zu den kreisförmigen Enden der Zylinder 41b ausgerichtet sind, so daß die Längsachse von jedem Zylinder 41a kolinear mit der Längsachse von seinem entsprechenden benachbarten Zylinder 41b ist. Wie ferner dargestellt ist, sind die Zylinder Seite-an-Seite innerhalb der Monoschicht ausgerichtet, so daß die Umfangsflächen von benachbarten Zylindern 41a sich gegenseitig berühren, und die Umfangsflächen von benachbarten Zylindern 41b berühren einander gleichfalls. Somit bilden die Zylinder, Ende-an-Ende und Seite-an-Seite ausgerichtet, eine rechtwinklige Anordnung (Feld), deren Struktur von oben (beispielsweise durch einen Beobachter bei 1) durch die Fläche 44a hindurch betrachtet werden kann.
Vorzugsweise gibt es keine Spalten zwischen benachbarten Zylindern in der rechtwinkligen Anordnung. Das heißt, die Zylinder 41a, 41b berühren einander Ende-an-Ende und Seite-an-Seite oder kommen möglichst dicht zusammen, um sich gegenseitig zu berühren, wie es mit einer richtigen Zylinderdrehung vereinbar ist. Demzufolge gibt es vorzugsweise wenig oder gar keine Gelegenheit für auftreffendes Licht von der Quelle L, von den weißen Flächen der Zylinder nach unten zu den schwarzen Flächen gestreut zu werden, wo es absorbiert werden würde. In ähnlicher Weise gibt es nur wenig oder gar keine Möglichkeit für auftreffendes Licht, zwischen benachbarten Zylindern hindurchzutreten, wo es in oder unter der unteren Fläche 44b absorbiert werden würde.
Fig. 3-4 zeigen ihre entsprechenden Gyricon-Displays in vereinfachter Form, wobei Einzelheiten, die für die Erläuterung nicht sachdienlich sind, der Klarheit halber weggelassen sind. Fig. 5A und 5B liefern auf entsprechende Weise detailliertere Seiten- und Draufsichten von einem Gyricon-Display 50 gemäß der Erfindung in einem speziellen Ausführungsbeispiel.
In dem Display 50 sind bichromatische Zylinder 51 mit einem Einheits-(d. h. 1 : 1)- Seitenverhältnis in einer Monoschichtanordnung angeordnet, die eine rechtwinklige Packungsgeometrie besitzt. Vorzugsweise sind die bichromatischen Zylinder 51 in der Monoschicht möglichst dicht aneinander angeordnet. Die Zylinder 51 sind in dem Elastomer-Substrat 52 angeordnet, das durch ein (nicht dargestelltes) dielektrisches Fluid aufgequollen ist und Kammern 53 bildet, in denen die Zylinder 51 sich frei drehen können. Die Kammern 53 sind in bezug auf die Zylinder 51 möglichst klein gemacht, so daß die Zylinder die Kammern nahezu füllen. Weiterhin sind die Kammern 53 möglichst dicht aneinander angeordnet, so daß die Kammerwände so dünn wie möglich sind. Vorzugsweise haben die Zylinder 51 einen gleichförmigen Durchmesser und sind in einem gleichförmigen Abstand von der oberen Fläche 55 angeordnet. Es wird deutlich, daß die Anordnung der Zylinder 51 und Kammern 53 in dem Display 50 sowohl den Mitte-zu- Mitte-Abstand als auch den Oberfläche-zu-Oberfläche-Abstand zwischen benachbarten bichromatischen Zylindern möglichst klein macht.
Die Zylinder 51 sind in Gegenwart des dielektrischen Fluids elektrisch bipolar und werden beim Anlegen eines elektrischen Feldes einer Rotation ausgesetzt, beispielsweise durch Matrix-adressierbare Elektroden 54a, 54b. Die sich am dichtesten an der oberen Fläche 55 befindliche Elektrode 54a ist vorzugsweise transparent. Ein Beobachter bei 1 sieht ein Bild, das durch das schwarze und weiße Muster der Zylinder 51 gebildet wird, die gedreht sind, um ihre schwarzen oder weißen Flächen zur oberen Fläche 55 des Substrats 52 freizulegen. Beispielsweise sieht der Beobachter die weißen Flächen von Zylindern, wie beispielsweise den Zylindern 51a, und die schwarzen Flächen von Zylindern, wie beispielsweise den Zylindern 51b.
Die Seitenansicht gemäß Fig. 5A zeigt den Monoschichtaufbau des Displays 50. Die Draufsicht gemäß Fig. 5B stellt die rechtwinklige Packungsgeometrie der Zylinder 51 in der Monoschicht dar. Die Zylinder 51 erscheinen als Quadrate, die durch die transparente obere Fläche 55 sichtbar sind. Die Mitten der Zylinder 51 bilden ein quadratisches Muster, wie es als Beispiel durch das Quadrat S gezeigt ist.
Die projizierten Flächen der Zylinder 51 in der Ebene der Oberfläche 55 überdecken vorzugsweise so viel wie möglich von der Gesamtfläche der Ebene der Oberfläche 55. Zu diesem Zweck sind die Kammern 53 vorzugsweise so klein wie möglich gemacht, idealerweise nicht größer als die Zylinder selbst (oder so nahe an diesem Ideal wie es bei einer richtigen Zylinderdrehung sachdienlich ist). Je größer das Verhältnis zwischen der Summe der projizierten Flächen der Zylinder in der Ebene der Sichtfläche 55 und der Gesamtfläche der Sichtfläche 55 ist, desto größer ist das Reflexionsvermögen des Displays und desto heller ist das Display. Es wird deutlich, daß, während die maximale Flächenüberdeckung, die mit sphärischen bichromatischen Kugeln (mit einem einzigen gleichförmigen Durchmesser, ohne kleinere Zwischenkugeln) möglich ist, etwa 90,7% beträgt, das Maximum für bichromatische Zylinder 100% beträgt. Somit kann ein Gyricon-Display, das aus einer dicht gepackten Monoschicht von Zylindern gemäß der Erfindung hergestellt ist, heller gemacht werden als ein Gyricon-Display, das aus einer dicht gepackten Monoschicht von sphärischen Kugeln hergestellt ist.
Fig. 6 zeigt eine Seitenansicht von einem Gyricon-Display 60 gemäß der Erfindung in einem anderen Ausführungsbeispiel. In dem Display 60 sind bichromatische Zylinder 61 in einer oberen Schicht 67 und zusätzlichen unteren Schichten (hier dargestellt durch eine zweite Schicht 68). Ein Elastomer-Substrat 62 ist durch ein (nicht dargestelltes) dielektrisches Fluid gequollen, das Kammern 63 bildet, in denen die Zylinder 61 frei drehen können. Die Zylinder 61 sind in Gegenwart des dielektrischen Fluids elektrisch bipolar und werden beim Anlegen eines elektrischen Feldes, beispielsweise durch Matrixadressierbare Elektroden 64a, 64b, einer Drehung ausgesetzt. Die Elektrode 64a, die sich am nähesten an der oberen Fläche 65 befindet, ist vorzugsweise transparent. Ein Beobachter bei 1 sieht ein Bild, das durch das schwarze und weiße Muster der Zylinder 61 gebildet ist, wenn diese gedreht werden, um ihre schwarzen oder weißen Flächen gegenüber der oberen Fläche 65 des Substrates 62 freizulegen.
Um die Helligkeit des Displays 60 zu verbessern, so daß es mit der Helligkeit des Displays 50 (Fig. 5A-5B) vergleichbar ist, kann die obere Schicht 67 mit einer dichten Packung versehen werden, wobei die Packungsgeometrie und Reflexions- Eigenschaften ähnlich denjenigen der dicht gepackten Monoschicht der Zylinder 51 in dem Display 50 sind. In diesem Fall werden die Kammern 63 in bezug auf die Zylinder 61 so klein wie möglich gemacht und insbesondere in bezug auf Zylinder in der oberen Schicht 67, so daß diese Zylinder die Kammern nahezu ausfüllen. Weiterhin werden die Kammern 63 so nahe wie möglich aneinander angeordnet, so daß die Kammerwände möglichst dünn sind. Vorzugsweise haben die Zylinder in der oberen Schicht 67 einen gleichförmigen Durchmesser und sind in einem gleichförmigen Abstand von der oberen Fläche 65 angeordnet. Es wird deutlich, daß, wenn die obere Schicht 67 dicht gepackt ist, nahezu das gesamte Licht, das von dem Display 60 reflektiert wird, um so für einen Beobachter bei 1 sichtbar zu sein, von den weißen Flächen der Zylinder in der oberen Schicht 67 reflektiert wird. Wenigstens für die obere Schicht 67 minimiert die Anordnung der Zylinder 61 und der Kammern 63 im Display 60 sowohl den Mitte-zu-Mitte-Abstand als auch den Oberfläche-zu-Oberfläche-Abstand zwischen benachbarten bichromatischen Zylindern. Die Zylinder in den unteren Schichten (wie beispielsweise der Schicht 68) können ebenfalls dicht gepackt sein, um die gesamte Displaydicke zu verringern.
Im allgemeinen ist ein Monoschicht-Display, wie beispielsweise das Display 50 gemäß den Fig. 5A-5B, einem dickeren Display, wie beispielsweise dem Display 60 in Fig. 6 vorzuzuziehen. Der Grund hierfür ist, daß ein dünneres Display mit einer kleineren Treiberspannung arbeiten kann, was begleitende Vorteile bietet, wie beispielsweise einen niedrigeren Energieverbrauch, verbesserte Benutzersicherheit und die Möglichkeit von weniger teurer Treiberelektronik. Ferner kann ein dünneres Display aufgrund der verkleinerten Randfelder zwischen benachbarten schwarzen und weißen Pixeln eine bessere Auflösung bieten als ein dickeres. Ein dickeres Display bietet Randfeldern ein größeres Volumen, in denen sie sich entwickeln können, und bichromatische Zylinder, die in den Randfeldern eingeschlossen sind werden, werden teilweise, aber nicht vollständig, gedreht, so daß sie dem Benutzer eine Mischung von schwarz und weiß bieten. Infolgedessen erscheint das Display in den Randfeldbereichen grau. Das dünne Display besitzt minimale Randfelder und bildet somit eine scharfe Abtrennung zwischen benachbarten schwarzen und weißen Pixeln (eine detailliertere Erläuterung von Randfeldern in dicken und dünnen Gyricon-Displays und die Wirkungen dieser Felder auf die Display-Auflösung ist in US-A-5,754,332 unter bezug auf Fig. 14 und den zugehörigen Text darin angegeben).
Obwohl es bevorzugt ist, die Zylinder Ende-an-Ende und Seite-an-Seite in der Monoschicht (oder Deckschicht) des Displays auszurichten, um so eine rechtwinklige Anordnung zu formen, können in anderen Ausführungsbeispielen andere Anordnungen von Zylindern innerhalb der Schicht verwendet werden. Einige Beispiele sind in den Fig. 7-8 zu sehen.
Fig. 7 stellt eine Draufsicht von einem Gyricon-Display 70 gemäß der vorliegenden Erfindung in einem anderen Ausführungsbeispiel dar, bei dem benachbarte Reihen a, b von Zylindern 71 in Bezug zueinander versetzt sind. Das heißt, die Zylinder in den Reihen a sind Ende-an-Ende zueinander ausgerichtet, wie auch die Zylinder in abwechselnden Reihen b, aber die Zylinder in den Reihen a sind nicht Seite-an-Seite zu denjenigen in den Reihen b ausgerichtet. Die Anordnung gemäß Fig. 7 überdeckt die Ebene so vollständig wie die Anordnung gemäß Fig. 5b; jedoch kann die Anordnung gemäß Fig. 5b bevorzugt sein, weil diese Anordnung ein gut definiertes rechtwinkliges Feld von Pixeln für Pixel erzeugt, die so klein wie ein einzelner Zylinder sind.
Fig. 8 stellt eine Draufsicht von einem Gyricon-Display 80 gemäß der vorliegenden Erfindung in einem anderen Ausführungsbeispiel dar, in dem die Zylinder 81 in zufälligen Orientierungen in Bezug zueinander stehen. Das heißt, die Längsachsen der Zylinder 81 sind nicht parallel zueinander. Diese Anordnung von Zylindern überdeckt die Ebene weniger vollständig als die in den Fig. 5b und Fig. 7 gezeigten Anordnungen und ist somit weniger bevorzugt vom Standpunkt einer Maximierung des Reflexionsvermögens des Displays.
Fig. 9 stellt eine Draufsicht von einem Gyricon-Display 90 gemäß der vorliegenden Erfindung in einem anderen Ausführungsbeispiel dar, in dem das Seitenverhältnis der Zylinder 91 größer als 1 : 1 ist. Dieses andere Ausführungsbeispiel überdeckt die Ebene in vergleichbarer Weise wie die Anordnungen gemäß Fig. 5b und Fig. 7. Es kann beispielsweise in Situationen nützlich sein, wo unterschiedliche Display-Auflösungen in den x/y-Abmessungen gewünscht werden (z. B. ein Display mit einer Auflösung von 1200 · 300 Dots pro Zoll).

Zylinderherstellungstechniken

Fig. 10 (Stand der Technik) stellt eine Seitenansicht eines Schleuderscheibenmechanismus 100 zur Herstellung von bichromatischen sphärischen Kugeln dar. Der Mechanismus 100 ist äquivalent der "Schleuderscheibenkonfiguration 50", die in US-A- 5262098, siehe Fig. 4 darin und die zugehörige Beschreibung in Spalte 4, Zeile 25, bis Spalte 5, Zeile 7, offenbart ist.
Nach dem Stand der Technik wurde der Schleuderscheibenmechanismus in Verbindung mit eine kleine Viskosität aufweisenden, härtbaren Flüssigkeiten verwendet. Eine kleine Viskosität wurde für erforderlich gehalten, um die Bildung von bichromatischen Kugeln guter Qualität zu gewährleisten; wenn die Viskosität zu hoch wäre, würden die von der Scheibe wegströmenden Bänder an Ort und Stelle erstarren, anstatt zu Kugeln zerstückelt zu werden, wie es gewünscht wird. Wie beispielsweise in US-A-5262098 (Spalte 5, Zeile 64, bis Spalte 6, Zeile 2) angegeben ist "werden die schwarzen und weißen pigmentierten Flüssigkeiten ... in einem erhitzten, geschmolzenen Zustand geliefert ... so daß sie frei fließen und nicht vorzeitig härten, d. h. lange genug, um die Erstarrung der Bänder zu verhindern."
Gemäß der Erfindung wird der Schleuderscheibenmechanismus in Verbindung mit härtbaren Flüssigkeiten hoher Viskosität verwendet. Diese Flüssigkeiten "erstarren" (härten) in der Tat an Ort und Stelle, wobei genau dieses Ergebnis beim Stand der Technik nicht gewünscht wird. Gemäß der Erfindung jedoch können die erstarrten Bänder, die zur Herstellung von bichromatischen Kugeln als unerwünscht betrachtet werden, benutzt werden, um bichromatische Zylinder zu fertigen. Fig. 11 stellt dies dar. Eine Schleuderscheibe 110, die hier in einer Draufsicht gezeigt ist, wird nach der Technik gemäß US-A-5262098 verwendet, um bichromatische Bänder zu formen, aber mit härtbaren weißen und schwarzen Flüssigkeiten hoher Viskosität, die anstelle der eine kleine Viskosität aufweisenden Flüssigkeiten gemäß dem Stand der Technik verwendet werden.
Die entstehenden Bänder 115 härten zu feinen bichromatischen Fäden (grob analog zu dem Weg, in dem geschmolzener Zucker zu Fäden härtet, wenn sie in einer Zuckerwattemaschine gesponnen werden). Die Fäden können gekämmt oder auf andere Weise ausgerichtet und dann in gleiche Längen geschnitten werden, wie beispielsweise mit einem Wolframkarbidmesser oder einem Laser, um die gewünschten bichromatischen Zylinder zu erzeugen. Eine Ende-an-Ende- und Seite-an-Seite-Ausrichtung der geschnittenen Zylinder kann durch präzise Ausrichtung der Fadenenden auf der Arbeitsfläche erreicht werden, wo das Schneiden stattfindet; wenn die Zylinder beispielsweise ein Seitenverhältnis 1 : 1 und einen Durchmesser von 100 um haben sollen, dann können die Fadenenden innerhalb einer Toleranz in der Größenordnung von 5 bis 10 um zueinander ausgerichtet werden.
Es können auch andere Techniken verwendet werden, um die bichromatischen Zylinder zu erzeugen. Beispielsweise kann auch, wenn auch vielleicht mit einer gewissen Schwierigkeit, ein Spritzgußverfahren verwendet werden. Als ein anderes Beispiel kann die bichromatische Strahltechnik verwendet werden, die in US-A-5344594 offenbart ist, wobei wiederum härtbare Flüssigkeiten hoher Viskosität die üblichen Flüssigkeiten niedriger Viskosität ersetzen.

Kammerloses Zylinder-Display

In einem Gyricon-Display, das mit gequollenem Elastomer hergestellt wird, ist jeder bichromatische Zylinder in einer Kammer angeordnet. Um die möglichst dichte Packung der bichromatischen Zylinder in einem derartigen Display zu erzielen, werden die Kammern vorzugsweise möglichst klein und so dicht aneinander wie möglich hergestellt.
Um eine noch höhere Packungsdichte zu erzielen, kann ein Gyricon-Display ohne Elastomer und ohne Kammern aufgebaut werden. In einem derartigen Display werden die bichromatischen Zylinder direkt in dem dielektrischen Fluid angeordnet. Die Zylinder und das dielektrische Fluid werden dann sandwichartig zwischen zwei Halteteilen (z. B. zwischen den adressierenden Elektroden) angeordnet. Es gibt kein Elastomer-Substrat. In diesem Fall kann die Packungsgeometrie sich der idealen dicht gepackten Monoschicht- Geometrie, die in Fig. 4 gezeigt ist, dicht annähern oder sogar erreichen.
Fig. 12 stellt eine Seitenansicht von einem kammerlosen Gyricon-Display dar. In diesem Display 1200 ist eine Monoschicht von bichromatischen Zylindern 1201 mit einem gleichförmigen Durchmesser in einem dielektrischen Fluid 1209 zwischen Matrixadressierbaren Elektroden 1204a, 1204b angeordnet. Vorzugsweise sind die Zylinder 1201 mit einem Einheits-Seitenverhältnis in einem rechtwinkligen Feld angeordnet, Ende-an-Ende und Seite-an-Seite innerhalb der Monoschicht ausgerichtet und so dicht wie möglich zueinander gepackt, wie es für eine richtige Zylinderdrehung sachdienlich ist. Die Zylinder 1201 sind in Gegenwart eines dielektrischen Fluids 1209 elektrisch bipolar und werden so beim Anlegen eines elektrischen Feldes, beispielsweise durch Elektroden 1204a, 1204b, einer Drehung ausgesetzt. Die Elektrode 1204a, die der oberen Fläche 1205 am nähesten gelegen ist, ist vorzugsweise transparent. Ein Beobachter bei 1 sieht ein Bild, das durch das schwarze und weiße Muster der Zylinder 1201 gebildet wird, wenn sie gedreht werden, um ihre schwarzen oder weißen Flächen gegenüber der oberen Fläche 1205 des Displays 1200 auszusetzen.
Die Elektroden 1204a, 1204b dienen sowohl dazu, die Zylinder 1201 zu adressieren, als auch die Zylinder 1201 und das Fluid 1209 in ihrer Lage zu halten. Vorzugsweise ist der Abstand zwischen den Elektroden 1204a, 1204b so nahe an dem Durchmesser der Zylinder 1201, wie es in Übereinstimmung mit einer richtigen Zylinderdrehung möglich ist. Die Zylinder 1201 und das Fluid 1209 können in dem Display 1200 gekapselt sein, beispielsweise durch Dichtungen an jedem Ende des (nicht dargestellten) Displays. Die enge Packung der Zylinder 1201 in der Monoschicht zusammen mit dem engen Abstand der Elektroden 1204a, 1204b gewährleistet, daß die Zylinder 1201 sich nicht setzen, wandern oder auf andere Weise aus ihren entsprechenden Positionen in der Monoschicht entkommen.

Schlussfolgerung

Es ist ein neues Gyricon-Display auf der Basis von zylindrischen Elementen anstelle von sphärischen Elementen beschrieben worden. Dieses neue Display ermöglicht eine eng gepackte Monoschicht, die für eine Flächenüberdeckung von nahezu 100% sorgt. Ein derartiges Display liefert ein überlegenes Reflexionsvermögen und Helligkeit und erfordert keine Zwischenraumteilchen.
Die vorstehend beschriebenen speziellen Ausführungsbeispiele stellen gerade einige der Möglichkeiten zur praktischen Ausführung der vorliegenden Erfindung dar. Beispielsweise:
- Die elektrische Anisotropie eines Gyricon-Zylinders muß nicht auf einem Zetapotential basieren. Es ist ausreichend, daß es ein elektrisches Dipolmoment gibt, das dem Zylinder zugeordnet ist, wobei das Dipolmoment in bezug auf die lange Achse des Zylinders in einer derartigen Weise orientiert ist, daß es eine brauchbare Rotation des Zylinders in Gegenwart eines angelegten externen elektrischen Feldes ermöglicht. (Üblicherweise ist das Dipolmoment entlang einer Mittelachse des Zylinders orientiert.) Weiterhin sei darauf hingewiesen, daß ein Gyricon-Zylinder ein elektrisches Monopolmoment zusätzlich zu seinem elektrischen Dipolmoment haben kann, beispielsweise, wenn das Dipolmoment aus einer Trennung von zwei positiven Ladungen unterschiedlicher Größen entsteht, wobei die entstehende Ladungsverteilung äquivalent zu einem positiven elektrischen Monopol ist, das einem elektrischen Dipol überlagert ist.
- Die optische Anisotropie eines Gyricon-Zylinders muß nicht auf schwarz und weiß basieren. Beispielsweise können bichromatische Zylinder, die Halbkugeln mit zwei unterschiedlichen Farben haben, z. B. rot und blau, verwendet werden. Als ein anderes Beispiel könnten für einige Anwendungen Zylinder verwendet werden, die in der einen Hemisphäre schwarz und in der anderen verspiegelt sind. Allgemein können verschiedene optische Eigenschaften geändert werden, wenn einem Beobachter unterschiedliche Aspekte von einem Gyricon-Zylinder präsentiert werden, einschließlich (aber nicht beschränkt auf) Lichtstreuung und Lichtreflexion in dem einen oder mehreren Bereichen des Spektrums. Somit können die Gyricon-Zylinder verwendet werden, um Licht in einer breiten Vielfalt von Arten abzustimmen bzw. zu modulieren.
- Das einfallende Licht, das auf ein Gyricon-Display auftrifft, muß nicht auf sichtbares Licht beschränkt sein. Bei geeigneten Materialien für die Gyricon-Zylinder kann das einfallende "Licht" beispielsweise Infrarot-Licht oder Ultraviolett-Licht sein, und dieses Licht kann durch das Gyricon-Display abgestimmt werden.
- Bei mehreren Gelegenheiten bezieht sich die vorstehende Beschreibung auf eine ebene Monoschicht von bichromatischen Zylindern. Für den Fachmann auf diesem Gebiet ist jedoch klar, daß ein Gyricon-Display (oder ein Bogen von bichromatischen Zylindern zur Verwendung in einem derartigen Display), das aus einem flexiblen Material hergestellt ist, temporär oder permanent deformiert werden kann (beispielsweise gebogen, gefaltet oder gerollt), so daß es nicht überall strikt eben ist. In derartigen Fällen kann die Ebene einer Monoschicht beispielsweise in einer örtlich ebenen Nachbarschaft definiert sein, die den oder die interessieren Gyricon-Zylinder enthält. Weiterhin wird deutlich geworden sein, daß in der Praxis die Monoschicht etwas von dem abweichen kann, was beschrieben worden ist, beispielsweise aufgrund von Herstellungstoleranzen oder leichten Unvollkommenheiten von bestimmten Gyricon-Bögen.

Claims

1. Material (30), umfaßend ein optisch durchlässiges Substrat (32); und eine Vielzahl von anisotropen Teilchen (20) mit einer drehbaren Anordnung, wobei die Teilchen (20) in dem Substrat (32) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Teilchen (20) aus der Vielzahl von Teilchen im wesentlichen zylindrisch ist und aufweist:

eine longitudinale Achse, die im wesentlichen parallel zu dem Substrat (32) ist,

eine Form, die im wesentlichen durch eine Rotation einer Linie, die wenigstens einen geraden Abschnitt besitzt, um die longitudinale Achse herum gebildet ist, und

wobei die drehbare Anordnung von jedem Teilchen (20) eine Drehung um seine longitudinale Achse herum beinhaltet, wobei die drehbare Anordnung erzielbar ist, während das Teilchen (20) so in dem Substrat (32) angeordnet ist, das Teilchen (20), wenn es sich in der drehbaren Anordnung befindet, nicht an dem Substrat (32) befestigt ist.

2. Material (30) nach Anspruch 1, wobei die longitudinalen Achsen der Teilchen (20) so eingerichtet sind, daß sie entweder im wesentlichen parallel oder im wesentlichen senkrecht zueinander sind.

3. Material (30) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die longitudinalen Achsen der Teilchen (20) so eingerichtet sind, daß sie im wesentlichen parallel zueinander sind.

4. Material (30) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei jedes Teilchen (20) eine Vielzahl von Teilbereichen besitzt, die bewirken, daß das Teilchen (20) optisch anisotrop ist, wobei die Bereiche einen ersten Teilbereich (21), der eine erste optische Abstimmungscharakteristik besitzt, und einen zweiten Teilbereich (22), der eine zweite optische Abstimmungscharakteristik besitzt, aufweisen.

5. Material (30) nach Anspruch 4, wobei der erste Teilbereich (21) von jedem Teilchen (20) optisch reflektierend ist und der zweite Teilbereich (22) von jedem Teilchen (20) optisch absorbierend ist.

6. Material (30) nach Anspruch 4 oder 5, wobei:

die ersten (21) und zweiten (22) Teilbereiche von jedem Teilchen (20) im wesentlichen halbzylindrische Bereiche sind, die durch eine im wesentlichen ebene Grenzfläche dazwischen verbunden sind, wobei die im wesentlichen ebene Grenzfläche im wesentlichen die longitudinale Achse von dem Teilchen (20) enthält, und

die drehbaren Anordnung, die für jedes Teilchen (20) erzielbar ist, eine drehbare Anordnung ist, die eine Drehung um die longitudinale Achse von dem Teilchen (20) ermöglicht.

7. Material (30) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei:

das Substrat (32) eine Oberfläche (65) besitzt,

die Vielzahl von Teilchen (20) einen Satz (67) von Teilchen (20) umfaßt, der der Substratoberfläche (65) am nähesten gelegen ist, wobei die Teilchen (20) von dem Satz (67) im wesentlichen eine einzige Schicht bilden, wobei die Teilchen (20) mit ihren longitudinalen Achsen im wesentlichen parallel zu der Schicht angeordnet sind,

jedes Teilchen (20) in der Schicht einen Mittelpunkt besitzt, wobei im wesentlichen kein Teilchen (20) in der Schicht vollständig hinter dem Mittelpunkt von einem nächstgelegenen, benachbarten Teilchen in der Schicht in bezug auf die Substratoberfläche (65) angeordnet ist,

wobei jedes Teilchen (20) in der Schicht eine projizierte Fläche in bezug auf die Substratoberfläche (65) besitzt, wobei die Teilchen (20) von dem Satz genügend dicht gepackt sind in Bezug zueinander in der Schicht, damit die Vereinigung von ihren projizierten Flächen größer ist als zwei Drittel von der Fläche der Substratoberfläche (65).

8. Material (30) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Teilchen (20) in einer Monoschicht angeordnet sind.

9. Material (30) nach Anspruch 8, wobei die Vielzahl von Teilchen (20) in einer dicht gepackten Monoschicht angeordnet sind, wobei die Teilchen (20) mit ihren longitudinalen Achsen im wesentlichen parallel zu der Monoschicht und im wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind.

10. Material (30) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei:

das Substrat (32) eine Oberfläche (44) besitzt,

jedes Teilchen (20) eine projizierte Fläche in bezug auf die Substratoberfläche (44a) besitzt und

die Teilchen (20) genügend dicht gepackt sind, damit die Summe von ihren projizierten Flächen größer ist als zwei Drittel der Fläche von der Substratoberfläche (44a).

11. Material (30) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei jedes Teilchen (20) eine Anisotropie zur Ausbildung eines elektrischen Dipolmomentes besitzt, wobei das elektrische Dipolmoment das Teilchen (20) elektrisch ansprechend macht, so daß, wenn das Teilchen (20) in einem elektrischen Feld drehbar angeordnet ist, während das elektrische Dipolmoment ausgebildet ist, das Teilchen (20) die Tendenz besitzt, in eine Orientierung zu drehen, in der das elektrische Dipolmoment mit dem elektrischen Feld ausgerichtet ist.

12. Material (30) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Teilchen (20) in einer dicht gepackten Anordnung angeordnet sind.

13. Material (30) nach Anspruch 12, wobei die Teilchen (20) genügend dicht gepackt sind, damit jedes Teilchen (20) so dicht wie möglich kommt, um die nächstgelegenen benachbarten Teilchen (20) des Teilchens zu berühren.

14. Material (30) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei jedes der Teilchen (20) im wesentlichen zylindrisch ist.

15. Material (30) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei:

das Substrat (32) eine Oberfläche besitzt,

eine Schicht von Teilchen aus denjenigen Teilchen (20) gebildet ist, die unter allen Teilchen (20) der Vielzahl der Substratoberfläche (44a, 65) am nähesten gelegen sind,

jedes Teilchen (20) in der Schicht einen Mittelpunkt besitzt, im wesentlichen kein Teilchen (20) in der Schicht vollständig hinter dem Mittelpunkt von jedem nächstgelegenen benachbarten Teilchen (20) in der Schicht in bezug auf die Substratoberfläche (44a, 65) angeordnet ist, und

jedes Teilchen (20) in der Schicht eine projizierte Fläche in bezug auf die Substratoberfläche (44a, 65) besitzt, wobei die Teilchen (20) der Schicht in Bezug zueinander in der Schicht genügend dicht gepackt sind, damit die Vereinigung ihrer projizierten Flächen größer als zwei Drittel von der Fläche der Substratoberfläche (44a, 65) ist.

16. Material (30) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei:

jedes Teilchen (20) erste und zweite Enden besitzt und

eine Schicht von Teilchen (20) aus denjenigen Teilchen (20) gebildet ist, die unter allen Teilchen (20) der Vielzahl der Substratoberfläche (44a, 65) am nähesten angeordnet ist, wobei die Teilchen (20) der Schicht in einer rechtwinklig gepackten Anordnung von Teilchen (20) angeordnet sind,

die ersten Enden von benachbarten Teilchen (20) der Anordnung zueinander im wesentlichen ausgerichtet sind,

die zweiten Enden von benachbarten Teilchen (20) der Anordnung zueinander im wesentlichen ausgerichtet sind.

17. Material (30) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Substrat (32) ein Elastomer umfaßt, das durch Aufbringung eines Fluids darauf expandiert werden kann, um so die Teilchen (20) darin drehbar zu machen.

18. Material (30) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei:

das Substrat (32) eine Oberfläche (44a, 65) besitzt und

eine Vielzahl von Teilchen (20) in dem Substrat (32) im wesentlichen in einer einzigen Schicht angeordnet ist, wobei die Teilchen (20) eine im wesentlichen gleichförmige Größe haben, charakterisiert durch eine lineare Abmessung d, wobei jedes Teilchen (20) einen Mittelpunkt besitzt, jedes Paar von nächstgelegenen benachbarten Teilchen (20) in der Schicht durch einen mittleren Abstand D dazwischen charakterisiert ist, wobei der Abstand D zwischen Mittelpunkten von Teilchen gemessen ist,

wobei die Teilchen (20) genügend dicht gepackt sind in Bezug zueinander in der Schicht, so daß das Verhältnis der Vereinigung der projizierten Flächen der Teilchen (20) zu der Fläche der Substratoberfläche (44a, 65) größer ist als der flächenmäßige Überdeckungsanteil, der erhalten werden würde aus einer vergleichbar angeordneten Schicht von Kugeln mit einem Durchmesser d, die in einer hexagonalen Packungsanordnung mit einem durchschnittlichen Abstand D dazwischen angeordnet sind, wie er zwischen Kugelmittelpunkten gemessen wird.

19. Material (30) nach Anspruch 18, wobei das Verhältnis D/d so nahe wie praktikabel an 1,0 ausgeführt ist,

wobei das Verhältnis der Vereinigung der projizierten Flächen der Teilchen (20) zu der Fläche der Substratoberfläche (44a, 65) größer ist als das theoretisch mögliche Maximum des flächenmäßigen Überdeckungsanteils für eine maximal dicht gepackte hexagonale Packungsgeometrie von einer Schicht von Kugeln mit dem Durchmesser d, wobei der theoretisch mögliche maximale flächenmäßige Überdeckungsanteil etwa gleich 90,7% ist.

20. Vorrichtung umfaßend:

ein Stück des Materials (30) nach einem der vorstehenden Ansprüche und

eine Einrichtung zum Ermöglichen einer Drehung von wenigstens einem Teilchen (20), das in dem Substrat (32) von dem Stück des Materials (30) drehbar angeordnet ist.

21. Vorrichtung umfaßend:

ein Stück des Materials (30) nach einem der Ansprüche 1 bis 19 und

eine Einrichtung (54a, 54b) zum Erzeugen eines elektrischen Feldes, um eine Drehung von wenigstens einem Teilchen (20) zu Ermöglichen, das in dem Substrat (32) von dem Stück des Materials (30) drehbar angeordnet ist.

22. Vorrichtung umfaßend ein Teil, das eine optisch durchlässige Sichtfläche (44a) aufweist,

eine Vielzahl von optisch anisotropen Teilchen (20), die hinter der Sichtebene (44a) drehbar angeordnet sind in bezug auf einen Beobachter (1), der günstig angeordnet ist, um die Sichtfläche (44a) zu betrachten, wobei wenigstens einige der Teilchen (20) auf diese Weise von dem Beobachter (1) durch die Sichtfläche (44a) hindurch betrachtet werden können,

wobei jedes Teilchen (20) eine Anisotropie zur Lieferung eines elektrischen Dipolmomentes besitzt, wobei das elektrische Dipolmoment das Teilchen (20) elektrisch so ansprechen lässt, daß, wenn das Teilchen (20) in einem elektrischen Feld drehbar angeordnet ist, während das elektrische Dipolmoment des Teilchens (20) ausgebildet ist, das Teilchen (20) die Tendenz besitzt, sich in eine Orientierung zu drehen, in der das elektrische Dipolmoment mit dem Feld ausgerichtet ist,

eine Einrichtung, um die Teilchen (20), in bezug auf die Sichtfläche, so angeordnet in ihrer Lage zu halten, und

eine Einrichtung (54a, 54b) zum Ermöglichen einer Drehung von wenigstens einem der so angeordneten Teilchen (20), indem selektiv ein elektrisches Feld an ein Teilchen (20) angelegt wird, für das das elektrische Dipolmoment geliefert ist,

dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchen im wesentlichen zylindrisch sind.

23. Vorrichtung nach Anspruch 22, wobei die Einrichtung, um die Teilchen (20) in ihrer Lage zu halten, ein Substrat (32) umfaßt, in dem die Teilchen (20) drehbar angeordnet sind.