JP2000122578A

JP2000122578A - ジャイリコンシ―ト

Info

Publication number: JP2000122578A
Application number: JP11286298A
Authority: JP
Inventors: Alexander E Silverman; イー．シルバーマンアレクサンダー
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 1998-10-16
Filing date: 1999-10-07
Publication date: 2000-04-28
Also published as: CA2281437A1; CA2281437C; EP0994456B1; EP0994456A3; DE69905536T2; US6122094A; EP0994456A2; DE69905536D1; US6038059A

Abstract

(57)【要約】【課題】製造が容易なジャイリコンシートの提供。【解決手段】本発明のジャイリコンシートは、観察者
に中心セグメント１２を向けることによって１つの成分
色を見せ、観察者に中心セグメント１２のエッジを向け
ることによって実質的に透明に見せる回転素子１０を有
する。これらの回転素子１０は、各成分色ごとの複数の
層、又は単一の層に、均一且つランダムに分布してお
り、ピクセル又はピクセルを形成するサブピクセルは、
回転素子１０をアドレスするアドレス電極のグリッドが
たまたま存在する位置に形成される。このため、回転素
子１０の正確な配置やジャイリコン層の正確な位置合わ
せを必要とせず、ジャイリコンシートとアドレス装置と
の位置合わせも必要としない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一般的には電気ペ
ーパー及びジャイリコン(gyricon)ディスプレイに関
し、より詳細には、加法混色を与えるための個々の色素
子が、互いに対する又はアドレスシステムに対する位置
合わせを必要としない、加法混色ジャイリコンディスプ
レイに関する。

【０００２】

【従来の技術】加法混色ディスプレイシステムは公知で
あり、多くの例が存在する。例えば、テレビジョン及び
ＣＲＴディスプレイは、典型的に加法混色システムを用
いている。種々の加法混色ディスプレイに共通するの
は、ほぼフルカラーの範囲(gamut)を与えるために、そ
れらが全て、レッド、ブルー、及びグリーンの少なくと
も３つの素子を用いることである。白は、レッド、ブル
ー、及びグリーンの加法混色によって備えられてもよ
く、黒は、黒い背景マトリックスを含むことによって、
又は他の手段によって備えられてもよい。

【０００３】レッド、ブルー、及びグリーンの素子には
多くの異なる配列が存在する。素子のある最小限の組み
合わせが１つのピクセルを形成し、個々の色素子のそれ
ぞれが１つのサブピクセルを形成する。全ての場合にお
いて、サブピクセルはそれぞれ、所望の色を生成するた
めに必要に応じてオン又はオフできるように、個別にア
ドレス可能でなければならない。

【０００４】ジャイリコン技術が最初に開発されたのは
20年以上前である。ジャイリコンディスプレイは、ＬＣ
Ｄディスプレイ及びＣＲＴディスプレイのような、従来
の、電気的にアドレス可能な視覚的ディスプレイと比べ
て、多くの長所を有する。詳細には、ジャイリコンディ
スプレイは周囲の光で見るのに適しており、電界を与え
られていなくても無限に画像を保持するとともに、軽量
で、柔軟で、折りたたむことができ、他にも通常の筆記
用紙の多くの親しみやすく便利な特徴を持たせることが
できる。従って、ジャイリコンディスプレイは、少なく
とも原理的には、ディスプレイとしての使用法にも、い
わゆる電気ペーパー又はインタラクティブペーパーとし
ての使用法にも適しており、電気的にアドレス可能で、
再使用可能な（従って環境に優しい）、普通紙に代わる
物として働く。

【０００５】シェリドン(Sheridon)による“ツイスティ
ングボールディスプレイの製造方法(Method of Making
a Twisting Ball Display)”という名称の1979年5月6日
発行の米国特許第4,143,103号は、ジャイリコン技術を
用いた、黒と白とを表示できる表面の作り方の詳細を述
べている。より最近では、マッキンレーら(Mackinlayet
al.)による“加法混色トリステート光弁ツイスティン
グボールディスプレイ(Additive Color Tristate Light
Valve Twisting Ball Display)”という名称の1998年4
月7日発行の米国特許第5,737,115号、及びシェリドンに
よる“ツイスティングボールディスプレイ用の多色に分
割されたボール(Polychromal Segmented Balls for a T
wisting Ball Display)”という名称の1998年2月10日発
行の米国特許第5,717,514号が、カラーのバージョン、
特にジャイリコンディスプレイの加法混色バージョンの
詳細を述べている。

【０００６】加法混色ジャイリコンには、２通りの一般
的な形態がある。１つは、バイステート又はトリステー
ト光弁を用いる加法混色ジャイリコンである。これは、
球体自体はクロマティックに着色されたセグメントを持
たないが、フルカラーのレッド−グリーン−ブルー（Ｒ
ＧＢ）表示を提供するために使用できるジャイリコンで
ある。そのようなディスプレイに対する２つのアプロー
チが述べられている。どちらのアプローチでも、ジャイ
リコンシート内の球体は光弁として働き、色のドットを
観察者に見せたり観察者から隠したりするために使用で
きる。球体は、連続した角度範囲で回転させることがで
きるので、連続した色の飽和度（彩度）の範囲を可能に
する。個々のドットはレッド、グリーン、又はブルーで
あってよく、例えばアクティブ光源、バックライト式着
色フィルタ又は透明フィルム、又はジャイリコンシート
に取付けられて周囲の光に照らされる反射性の色のつい
た裏打ちを用いて形成できる。従って、ジャイリコン
は、バックライトモード又は投影モード又は周囲の光で
の使用に応用できる。

【０００７】このジャイリコンを構成するには、球体と
着色ドット、及び球体をアドレスするための機構との、
正確な配置及び位置合わせが必要である。着色ドット、
光弁素子、及びアドレス機構の間の厳密な位置合わせ公
差が維持されなければ、このシステムは不正確に機能し
て、誤った着色ドットが見せられたり隠されたりするこ
とになる。

【０００８】加法混色ジャイリコンの第２のクラスは、
個々の素子が透明の外側セグメントと着色された薄い中
心セグメントとを有する球状の回転可能素子を用いる、
フルカラー加法混色ジャイリコンである。一個の球状回
転可能素子の着色された中心セグメントは、レッド、グ
リーン、又はブルーのいずれかに着色できる。球体が、
その中心セグメントが観察者に対してエッジを見せるよ
うに配置されると、球体は本質的に透明に見えることに
なる。次に、球体が90度回転されると、着色された中心
セグメントは視界をその色で本質的に埋める。

【０００９】このクラスのジャイリコンを構成するに
は、１組がレッドの中心セグメントを有し、１組がブル
ーの中心セグメントを有し、１組がグリーンの中心セグ
メントを有する３組の球体が、ジャイリコンシート内で
正確に配置される必要がある。更に、これらの球体は、
次にアドレス用の電子装置と正確に位置合わせされなけ
ればならない。ここでも、着色された素子とアドレス機
構との間の厳密な位置合わせ公差が維持されなければ、
システムは不正確に機能して、誤った色が与えられるこ
とになる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】個々の素子の正確な配
置及び素子とアドレス機構との厳密な位置合わせの必要
性は、加法混色ジャイリコンの製造のコスト及び複雑さ
の一因である。個々の素子の正確な配置も素子とアドレ
ス機構との厳密な位置合わせ公差も必要ない加法混色ジ
ャイリコンが製造できるとしたら、大変望ましいことで
あろう。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、ジャイリコン
色素子の正確な配置もこれらの素子とアドレス機構との
厳密な位置合わせも必要なく容易に製造できる、加法混
色ジャイリコンを提供する。

【００１２】１つの基体と、一方の面が目視面である２
つの反対向きの面とを有するジャイリコンシートが述べ
られる。回転する光学的に異方性の光変調素子の集合
が、単一の層として、基体内に含まれている。各素子
は、目視面を観察するために好ましく配置された観察者
に対して、２通りの観察可能な外観を生じることができ
る。１つの外観は光学的に実質的に透明であり、もう１
つの外観は１つの成分色と関連している。素子は、少な
くとも幾つかの素子が第１の成分色と関連し、少なくと
も幾つかの素子が第１の成分色とは異なる第2の成分色
と関連し、少なくとも幾つかの素子が第１の成分色とも
第2の成分色とも異なる第３の成分色と関連するよう
に、分かれている。各成分色と関連する素子は、目視面
に関して均一且つランダムに分配されている。

【００１３】

【発明の実施の形態】フルカラーのレッド-グリーン-ブ
ルー（ＲＧＢ）加法混色画像を提供するために、傾斜電
界(canted-field)電極構成を有するジャイリコンを用い
ることができる。このシステムは、透過性のバックライ
ト式シートか、又は反射式シートのいずれにも用いるこ
とができる。

【００１４】図１に示されている球体１０のような、３
分割球体を、加法混色ＲＧＢジャイリコンに用いること
ができる。中心セグメント１２は、シートがバックライ
トモード又は反射モードのいずれで動作するかによって
光透過性又は不透明である、レッド、グリーン、又はブ
ルーのいずれかとして作られている。外側セグメント１
４及び１６は透明に作られている。ジャイリコンシート
は、互いに重なった３つの層を含む。１つの層は“レッ
ド”の球体（即ち、中心セグメントがレッドであり、外
側セグメントが透明な球体）を含み、１つは“グリー
ン”の球体を含み、１つは“ブルー”の球体を含む。所
与の層内で、１つ以上の球体のグループが、加法混色の
成分色を与える働きをする。好ましくは、互いに近接し
て配置された多数の球体（例えば９個以上）が、各サブ
ピクセル内の各成分色のために用いられる。１つのサブ
ピクセルは、各３つの層からの１つの領域が互いに重な
った３つの色領域の１つのカラムでできている。

【００１５】図２は、ＲＧＢジャイリコンのエラストマ
ーシート２０の一部の側面図であり、観察者はＩの位置
にいる。議論を容易にするために、本発明の単純化した
例を示している。シート２０は３つの層２２、２４、２
６を有する。層２２内の球体は、球体２８、３０、及び
３２を含み、それらは個々に、ブルーのような第１の色
の中心セグメント３４、３６、３８を有する。例えば、
球体２８はブルーの中心セグメント３４を有する。層２
４内の球体は、球体４０、４２、及び４４を含み、それ
らはグリーンのような第２の色の中心セグメント４６、
４８、５０を有する。例えば、球体４０はグリーンの中
心セグメント４６を有する。層２６内の球体は、球体５
２、５４、及び５６を含み、それらはレッドのような第
３の色の中心セグメント５８、６０、６２を有する。例
えば、球体５２はレッドの中心セグメント５８を有す
る。１つのサブピクセルの個々の層は個別にアドレス可
能であるので、この単純化した事例では、個々の球体２
８、３０、３２、４０、４２、４４、５２、５４、及び
５６が、当該技術で公知のように個別にアドレス可能に
できている。これらの球体の配向は、個々に矢印ａ、
ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈ、及びｉで示されている。

【００１６】重なった１つ以上の色領域の組み合わせに
よって１つのカラムが形成される。従って、例えば、シ
ート２０の同じ長方形の柱状部に存在する球体２８、４
０、及び５２が、カラム６４を形成する。同様に、シー
ト２０の同じ長方形の柱状部に存在する球体３０、４
２、及び５４が、カラム６６を形成し、シート２０の同
じ長方形の柱状部に存在する球体３２、４４、及び５６
が、カラム６８を形成する。

【００１７】図３は、図２に示されているエラストマー
シート２０及び３つのカラム６４、６６、６８をＩの位
置にいる観察者から見た上面図を示している。Ｉにいる
観察者には、各カラム内の１つの球体の中心部が見え
る。これは、球体２８、４２、及び５６が全て、それら
の中心セグメント３４、４８、６２がＩにいる観察者に
面し、レッド、グリーン、及びブルー成分のそれぞれに
ついて色の全飽和を得るように配向されているからであ
る。球体３０、３２、４０、４４、５２、及び５４は全
て、それらの中心セグメントがＩにいる観察者に対して
エッジを向けるように配向されているので、これらの球
体は全て、実質的に透明に見える。従って、カラム６４
は実質的にブルーに見え、カラム６６は実質的にグリー
ンに見え、カラム６８は実質的にレッドに見える。

【００１８】ピクセル７０は、図３に示されているカラ
ム６４、６６、及び６８のような、少なくとも３つの隣
接するカラムで形成されている。これは、ＲＧＢシステ
ムにおける混色方法による。レッド、ブルー、又はグリ
ーン以外の色は、加法混色系においては、所与のピクセ
ル内の隣接するレッド、ブルー、及びグリーン成分の相
対濃度による“混色”である。例えば、図３のピクセル
７０のような1/3がブルー、1/3がグリーン、及び1/3が
レッドを示すピクセルは、目には白として知覚される。
カラム内では１度に１つの色だけが見える。従って、適
正な混色を可能にするように全成分色を提供するために
は、１つのピクセルは各成分色について少なくとも１つ
のカラムを含まなければならない。実際には、ＲＧＢジ
ャイリコンは、この例に示されるような、単純化され
た、１成分色につき１カラムではなく、各ピクセル内の
各成分色について多くのカラムを有することが多い。し
かし、本明細書に示されている１色につき１カラムの配
列も可能であり、議論のための容易に理解される例を提
供する。

【００１９】図４は、シート８０内のピクセル８２の上
面図を示しており、各カラムが、各色成分の層内にラン
ダムに分配された複数の球体から成るサブピクセル８
４、８６、８８を形成する。図３と比較しやすいよう
に、球体は、サブピクセル８４が観察者にブルーに見
え、サブピクセル８６及び８８がそれぞれグリーン及び
レッドに見えるように配列されている。サブピクセル８
４は、ブルーの中心セグメント９２が観察者に面するよ
うに配向された球体９０を見せており、他の色の球体
は、その中心セグメントが観察者にエッジを向けるよう
に配向され、サブピクセル８４が実質的にブルーに見え
るようにしている。サブピクセル８６は、グリーンの中
心セグメント９６が観察者に面するように配向された球
体９４を見せており、他の色の球体は、その中心セグメ
ントが観察者にエッジを向けるように配向され、サブピ
クセル８６が実質的にグリーンに見えるようにしてい
る。サブピクセル８８は、レッドの中心セグメント１０
０が観察者に面するように配向された球体９８を見せて
おり、他の色の球体は、その中心セグメントが観察者に
エッジを向けるように配向され、サブピクセル８８が実
質的にレッドに見えるようにしている。

【００２０】図５は、シート８０内のピクセル８２の斜
視図であり、個々のカラムがどのようにピクセル８２の
サブピクセル８４、８６、８８を形成するかを示してい
る。シート８０は、本明細書には各層内にランダムに分
配されて示されている複数の球体９０、９４、及び９８
を有する３つの層１０２、１０４、１０６を有すること
に注目されたい。他の充填配列の詳細は後で述べる。

【００２１】シート８０は、互いに重ねて設けられた３
つの別個のエラストマーシート（球体の各色について１
つ）か、又は異なる色の球体の連続する層が設けられた
単一のシートのどちらで作られてもよい。各サブピクセ
ル８４、８６、及び８８は、多数の球体９０、９４、及
び９８でできており、本発明に従って、１つのシート又
は層の球体は、他のどのシート又は層の球体とも位置合
わせされる必要がない。しかしながら、各ピクセルが少
数の球体、例えば、図２に示されるように、１サブピク
セルごとに各色の１つの球体だけを含むようにシートが
構成されている場合は、異なる層の球体は、好ましく
は、適正な加法混色を容易にするように位置合わせされ
るべきであることに注意されたい。

【００２２】好ましくは、シート８０の３つの層１０
２、１０４、及び１０６は個々に、他の２つの層とは別
個にアドレスできる。これを成就する１つの方法は、当
該技術で公知のように、各ジャイリコン層に対して別個
のアドレス電極を備えることである。

【００２３】しかしながら、層ごとに別個の電極を有す
るシート８０は、製造が厄介且つ高価になり得る。ま
た、電極及び導電性シールドの層が多いと、シート８０
を通過する光の量を減少させるかもしれないので、画像
が明るさを失う。従って、ある環境では、これも当該技
術で公知のように、シート８０の全ての層を単一の電極
アセンブリでアドレスすることが好ましいこともある。

【００２４】シート８０は、シート８０に対するアドレ
ス電極の、又はシートの層の相互の、精密な位置合わせ
を全く必要とせずに構成できる。ピクセル８２のような
ピクセル及びサブピクセル８４、８６、及び８８のよう
なサブピクセルは、図６から８に示されるように、たま
たま電極が存在する場所ならどこでも形成されることに
なる。

【００２５】図６は、図５に示されている３層シート８
０としてアセンブルされた３つの個別の単層１０２、１
０４、及び１０６を示している。各個別の層１０２、１
０４、及び１０６は、それぞれ、球体９０、９４、及び
９８のランダム配置で示されているが、各層は、図８か
ら１５に関して以下に述べるような、任意の公知の構造
又は技術を用いて製造できるとともに、各層は他の層と
は個別に製造できる。更に、３つの層１０２、１０４、
及び１０６は、互いに関して任意の配向でアセンブルさ
れてよい。層１０２、１０４、及び１０６は、互いに関
して回転及び/又は平行移動されてもよく、いずれにし
ても位置合わせされる必要はない。

【００２６】一旦、個々の層が構成されると、それらの
層は相互の位置決め又は位置合わせの必要なく組み合わ
せることができる。例えば、個々の層は、適切な透明接
着剤を用いて互いに接着されてもよい。代わりに、前に
作られた層の上に次の層が作られてもよい。アドレス電
極が追加される際に、１組より多くの組が用いられる場
合には、それらは互いに位置合わせされなければならな
いが、どのシートとも位置合わせされる必要はない。こ
のことは、前面電極グリッド１２０及び背面電極１１０
を有するシート８０を示す図７から８に示されている。

【００２７】図７では、前面電極グリッド１２０が、シ
ート８０のエッジと平行なマトリックスで並んでいる。
水平マトリックスの横列Ａと、シート８０の一番左側の
エッジＢとの間の角度αは、90度である。しかしなが
ら、図８では、前面電極グリッド１２０は、シート８０
のエッジとは並んでいない。従って、角度αはもはや90
度ではなく、ある任意の角度である。別の言い方をすれ
ば、図８では、前面電極グリッド１２０によって形成さ
れるアドレスマトリックスの横列及び縦列は、シート８
０のエッジに対して斜めになっている。シート８０は、
前面電極グリッド１２０に対して、図７又は図８のどち
らに示されているようにも配置でき、それでも尚、完全
に良好に働く。この特徴は、ジャイリコンシートを除去
可能ディスプレイとして用いる装置と関係して、特に有
用である。なぜなら、ジャイリコンシートのそのような
装置への挿入及び装置からの除去を容易にするからであ
る。特に、たとえジャイリコンシートが装置に対して幾
分斜めになっているか、又は位置がずれていても、装置
は尚、適切に機能できる。

【００２８】これは、既知の加法混色ジャイリコンに対
する、本発明の加法混色ジャイリコンの長所である。既
知の加法混色ジャイリコンでは、１つの加えられた電界
が適切な色の１つのサブピクセルだけをアドレスするこ
とを確実にするために、各サブピクセルは、アドレス電
極１１０及び１２０のサブピクセルアレイ素子に対して
適正に位置合わせされなければならない。アドレス電極
１１０及び１２０のアレイ素子とジャイリコンシートの
アレイ素子との間の位置ずれは、電極の１つのアレイ素
子でシートの複数のサブピクセルの部分をアドレスさせ
るかもしれず、生成された画像において、グリーンの代
わりにレッドのサブピクセル、及びレッドの代わりにブ
ルーが置き換わるような、色のエラーを生じるかもしれ
ない。それに比べて、本発明の加法混色ジャイリコンで
は、これらの問題は生じない。アドレス電極１１０及び
１２０は、相互に位置合わせされるだけでよく、ジャイ
リコンシート８０に対してはどこに配置されてもよい。
多重電極アセンブリが用いられる場合（図示せず）は、
異なる層のための電極が互いに位置合わせされなければ
ならないが、しかしここでも、エラストマーの層を電極
と位置合わせする、又はエラストマーの層を互いに位置
合わせする必要はない。

【００２９】図９では、図６から８に示されているよう
なシート８０での、単純なマトリックス電極アドレス配
列のより詳細な斜視図を示すことによって、このコンセ
プトが更に説明されている。マトリックス電極は、背面
電極１１０（Ｉにいる観察者から最も離れた電極）と前
面電極グリッド１２０（Ｉにいる観察者に最も近い電
極）用の２組の平行な電極とを含む。平行な電極の第１
の組は、ストリップ電極１１２によって表されている。
平行な電極の第２の組は、ストリップ電極１１２を横断
するストリップ電極１１４、１１６、１１８によって表
されている。図９に示されるように、ストリップ電極１
１２がストリップ電極１１４と交差する場所にサブピク
セル８４が生成され、ストリップ電極１１２がストリッ
プ電極１１６と交差する場所にサブピクセル８６が生成
され、ストリップ電極１１２がストリップ電極１１８と
交差する場所にサブピクセル８８が生成される。用いら
れるアドレス方法のタイプ及びシート８０の配置は重要
ではなく、サブピクセルは、ただ電極の配置によって生
成される。唯一の制限ファクターは、サブピクセルを、
シート８０の個別にアドレス可能な最小の部分より小さ
くできないことである。シートの個別にアドレス可能な
最小の部分は、図２に示されるように、各層の少なくと
も１つの回転可能素子を含むカラムである（但し、必ず
しも図２のように位置が揃ってはいない）。

【００３０】既知の加法混色ジャイリコンとは対照的
に、図２、５、及び９の構成のように、サブピクセル
は、加法混色ジャイリコンの特定の色の専用である必要
はない。むしろ、各サブピクセルのフィールド全体は、
互いに重なった全ての成分色で埋められているので、個
々のサブピクセルが、レッド、グリーン、及びブルーの
どれでも１つの成分色を提供する能力を有する。従っ
て、本発明の加法混色ジャイリコンは、所与のピクセル
からの特定の成分色が所望されるときに、従来のシステ
ムのようにその成分色のサブピクセルだけを用いるので
はなく、ピクセル全体がその成分色になるように選択で
きるので、成分色（レッド、ブルー、又はグリーン）の
より良い彩度を有する、より広い範囲の色を提供するこ
とができる。混色のための付加的な選択ができるので、
色の範囲を更に広げられる。例えば、２つのサブピクセ
ルがレッドのような１つの色になるように選択され、３
つめのピクセルがブルーのような別の色になるように選
択されてもよい。従来のシステムでは、各サブピクセル
はその専用の色しか表示できないので、混色のためのそ
のような選択はできない。その結果、本発明の加法混色
ジャイリコンは、従来の加法混色ジャイリコン又は別の
加法混色ディスプレイよりも多用途である。本発明の加
法混色ジャイリコンは、サブピクセルを、レッド、ブル
ー、又はグリーンの特定の色の専用として、従来のよう
に用いることもできる。しかしながら、その必要はな
く、１つの色の専用ではなく成分色の任意の１つを表示
できるサブピクセルを用いることによって使用可能な拡
張された色の範囲を利用するアドレス配列を用いること
ができる。

【００３１】加法混色ジャイリコンにおける彩度の最高
レベルと全体的な画質とを確実にするために、各ピクセ
ルの各成分色の層は、球体ができるだけ完全に観察者の
視界を埋めるように見せるべきである。当該技術では、
高い領域カバー率を得るための幾つかの方法が知られて
いる。それらのうち任意の充填構造を、本発明のジャイ
リコンの層、例えば図２に示されている実施の形態の層
２２、２４、２６に用いることができる。

【００３２】図１０は、“単層ジャイリコンディスプレ
イ(Monolayer Gyricon Display)”という名称の米国特
許第5,754,332号で述べられている、ジャイリコンシー
ト１５０の一部の、球体１５２の単一密集単層の上面図
である。実現可能な限り小さいが球体１５２の回転を許
すとともにできるだけ密集されているキャビティ１５４
内に、球体１５２が示されている。用いられている密集
配列は、図面では六角形Ｈで示されている稠密六方配列
であり、球体１５２間に隙間１５６を残している。

【００３３】図１１は、“単層ジャイリコンディスプレ
イ(Monolayer Gyricon Display)”という名称の米国特
許第5,754,332号で述べられている、ジャイリコンシー
ト１６０の一部の、球体１６２の単一密集単層の第２の
実施の形態の上面図である。実現可能な限り小さいが球
体１６２の回転を許すとともにできるだけ密集されてい
るキャビティ１６４内に、球体１６２が示されている。
用いられている密集配列は、図面では正方形Ｓで示され
ている正方形充填配列であり、球体１６２間に隙間１６
６を残している。

【００３４】図１２は、“単層ジャイリコンディスプレ
イ(Monolayer Gyricon Display)”という名称の米国特
許第5,754,332号で述べられている、ジャイリコンシー
ト１７０の一部の、球体１７２の単一密集単層の第３の
実施の形態の上面図である。実現可能な限り小さいが球
体１７２の回転を許すとともにできるだけ密集されてい
るキャビティ１７４内に、球体１７２が示されている。
用いられている密集配列は、図面では菱形Ｒで示されて
いる菱形充填配列であり、球体１７２間に隙間１７６を
残している。

【００３５】最密充填配列は、ジャイリコン素子の単層
で平面全体を覆うことが理想的である。しかしながら、
球体の平面アレイであるが故に、平面を完全に覆うこと
はできず、隙間を含まざるを得ない。均一な直径の球体
素子の単一集団が達成できる領域カバー率は、最も良く
て、図１０に示されている稠密六方幾何形状を用いて得
られる約90.7パーセントである。図１３から１５に幾ら
か示されているとともに、“隙間を詰めた粒子アレイを
有するジャイリコンディスプレイ(Gyricon Display wit
h Interstitially Packed Particle Arrays)”という名
称の米国特許出願番号第08/716,675号でより詳細に述べ
られているように、より小さいボールの第２集団を追加
して隙間を埋めることができる。ここでも、個々の層及
び本発明の加法混色ジャイリコン全体としての彩度を改
善するために、図２に示されている層２２、２４、２６
のような個々の層に、これらのうち任意の充填構造を用
いることができる。

【００３６】図１３から１５は全て、図１０に示されて
いる稠密六方構造の変更例である。球体１５２は六角形
に密集されており、それらの間に間隙球体１５８が詰め
られている。図１３では、間隙球体１５８は十分に大き
く、球体１５２より僅かに上方の平面に位置する。図１
４では、間隙球体１５８'は（図１３よりも）僅かに小
さくできている。図１５では、間隙球体１５８”はもっ
と小さく、完全に球体１５２の間にある。しかしなが
ら、これはディスプレイの製造を複雑にするとともに、
埋まっていない隙間による光の損失と、より小さい間隙
球体の中心セグメントの下側に吸収されることによる光
の損失との間でトレードオフを生じる結果となる。

【００３７】領域カバー率を改善するためのジャイリコ
ン構造の別の変更例は、ここまで述べた球状回転可能素
子に代わる、シリンダー状回転可能素子の使用である。

【００３８】図１６は、図２の実施の形態であり、同一
要素には同一参照番号が与えられているが、但し、球状
回転可能素子がシリンダー状回転可能素子に置き換えら
れている。即ち、図１６は、ＲＧＢジャイリコンのエラ
ストマーシート２０の一部の側面図であり、観察者はＩ
の位置にいる。シート２０は３つの層２２、２４、２６
を有する。層２２内のシリンダーは、シリンダー１８
０、１８２、及び１８４を含み、それらは、ブルーのよ
うな第１の色の中心セグメント２００、２０２、２０４
を有する。例えば、シリンダー１８０はブルーの中心セ
グメント２００を有する。層２４内のシリンダーは、シ
リンダー１８６、１８８、及び１９０を含み、それら
は、グリーンのような第２の色の中心セグメント２０
６、２０８、２１０を有する。例えば、シリンダー１８
８はグリーンの中心セグメント２０８を有する。層２６
内のシリンダーは、シリンダー１９２、１９４、及び１
９６を含み、それらは、レッドのような第３の色の中心
セグメント２１２、２１４、２１６を有する。例えば、
シリンダー１９６はレッドの中心セグメント２１６を有
する。これらのシリンダーの配向は、個々に矢印ａ、
ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈ、及びｉで示されている。

【００３９】前述のように、重なった１つ以上の色領域
の組み合わせによって１つのカラムが形成される。従っ
て、例えば、シート２０の同じ長方形の柱状部に存在す
るシリンダー１８０、１８６、及び１９２は、カラム６
４を形成する。同様に、シート２０の同じ長方形の柱状
部に存在するシリンダー１８２、１８８、及び１９４
は、カラム６６を形成し、シート２０の同じ長方形の柱
状部に存在するシリンダー１８４、１９０、及び１９６
は、カラム６８を形成する。

【００４０】図１７は、図１６に示されているエラスト
マーシート２０及び３つのカラム６４、６６、６８をＩ
の位置にいる観察者から見た上面図を示している。Ｉに
いる観察者には、各カラム内の１つのシリンダーの中心
部が見える。これは、シリンダー１８０、１８８、及び
１９６が全て、それらの中心セグメント２００、２０
８、２１６がＩにいる観察者に面し、レッド、グリー
ン、及びブルー成分のそれぞれについて色の全飽和を得
るように配向されているからである。シリンダー１８
２、１８４、１８６、１９０、１９２、１９４は全て、
それらの中心セグメントがＩにいる観察者に対してエッ
ジを向けるように配向されているので、これらのシリン
ダーは全て、実質的に透明に見える。従ってカラム６４
は実質的にブルーに見え、カラム６６は実質的にグリー
ンに見え、カラム６８は実質的にレッドに見える。

【００４１】ピクセル７０は、図１７に示されているよ
うに、カラム６４、６６、及び６８のような、少なくと
も３つの隣接するカラムで形成されている。

【００４２】前述のＲＧＢジャイリコンの例は、従来の
ＲＧＢジャイリコンの改良であり、より大きな範囲の色
を表示できるが、まだ幾分色の範囲が限られている。特
に、黒は得られず、白は、３つの色全てを、つまり、レ
ッド、グリーン、及びブルー成分を同時に表示すること
によってのみ得られる。黒を得られるようにするため
に、及び/又は白を改良するために、図１８から２１に
示されるように、上述の本発明のＲＧＢジャイリコンの
幾つかの変更例を用いることができる。当業者には明ら
かとなるように、これらの変更例は、反射モードで用い
るのに、即ち、周囲の光で見るための本発明のジャイリ
コンに、適している。図１９及び２１の場合には、アク
ティブバックライトと周囲の光との組み合わせを用いる
こともできる。

【００４３】これらの変更例の全てについて、シート
は、前述のように、別個に製造でき、１サブピクセルに
つき少なくとも1つの素子という制約が満たされている
限りは、アドレス電極との位置合わせも相互の位置合わ
せも必要としない。しかしながら、理解しやすいよう
に、図１８から２１では、シートは、図２と同様に、カ
ラムごとに、単一の素子と位置を揃えて示されている。

【００４４】図１８は、図２の基本的なＲＧＢジャイリ
コンに、不透明の裏打ちシート２２０を追加して示して
いる。不透明の裏打ちシート２２０は、黒、白、又は実
際には背景色として望まれる任意の色であってよい。実
際、裏打ちシート２２０は色のパターンを有してもよ
く、地図のようなグラフィック又は画像を有することさ
え可能である。不透明の裏打ちシート２２０は、例えば
カラム６６に示されている球体３０、４２、５４のよう
な、所与のサブピクセル内の全ての球体が、中心セグメ
ントがＩにいる観察者に対してエッジを向けて配向され
るように回転されると、見えるようになる。また、ＲＧ
Ｂ球体の中心セグメントが不透明ではなく透過性であ
り、不透明な裏打ちシート２２０が白か又は光をよく反
射する色（即ち黒ではない）の１つである場合は、ＲＧ
Ｂ層によって与えられる透過色のオーバーレイを通し
て、裏打ちシート２２０が見えることになる。

【００４５】図１８のアプローチは簡単なものである
が、追加色を１色しか（又は、良くても、固定された背
景図しか）追加できないという短所を有する。また、裏
打ちシート２２０のジャイリコンシート２０への適用に
関連する耐久性の問題もあるかもしれない。

【００４６】より多くの直接表示可能色をジャイリコン
シートに追加するための別のアプローチは、ジャイリコ
ンシートに１つ以上の層を追加することである。図１９
は図２の基本的なＲＧＢジャイリコンに、更に２つの層
を追加して示している。この場合は、白と黒を供給する
ための層２４１及び２４２が追加されている。層２４１
は、不透明な中心セグメント２４４、２４６、２４８が
白である球体２４３、２４５、２４７を含む。層２４２
は、不透明な中心セグメント２５１、２５５、２５９が
黒である球体２４９、２５３、２５７を含む。このと
き、サブピクセル６４、６６、６８は、レッド、グリー
ン、及びブルーのそれぞれの色に１つずつ、並びに黒及
び白のそれぞれの色に１つずつの、５つの球体の組で構
成されている。動作において、これらの追加された球体
層は、上述のＲＧＢ球体層と同じように働く。また、追
加層は黒及び白に限定される必要はなく、会社のロゴ等
のための特別色を含む、ユーザに所望される任意の色で
あってよい。ＲＧＢ層内の球体の中心セグメントは不透
明でも透過性でもよい。後者の場合は、ＲＧＢ層によっ
て与えられるＲＧＢ画像は、ジャイリコンが周囲の光で
見られる場合には、追加層によって与えられる白黒画像
上のオーバーレイとして見える。又は、ジャイリコンが
背面から照らされており、白及び黒の球体が、中心セグ
メントがＩにいる観察者にエッジを向けるように回転さ
れている場合には、透過画像として見える。

【００４７】この、図１９の実施の形態は、着色裏打ち
シートを用いるよりも高い色の自由度を提供する長所を
有する。しかしながら、この追加層は、ジャイリコンシ
ート２０に、及び潜在的にはアドレス機構にも複雑さを
加え、これは、ある使用法では望まれないかもしれな
い。また、より厚いシートを光が通過しなければならな
いので、この追加層はディスプレイの明るさを減少させ
るかもしれない。

【００４８】図２０には第３のアプローチが示されてお
り、図２のＲＧＢシートに、２色球体２２４、２２６、
２２８の追加層２２２が追加されている。球体２２４、
２２６、２２８はそれぞれ、半球状に着色された２つの
色を有する。この場合には、例えば球体２２４は、一方
の半球２３２を白で、及び他方の半球２３０を黒で着色
されて、示されている。ここでは、各サブピクセル６
４、６６、６８は、異なる色（不透明又は白黒背景画像
上のＲＧＢオーバーレイのように透過性のいずれでもよ
い）の中心部を有する３つの球体と、１つの不透明の二
色球体から成る。不透明な二色球体は、その上の、カラ
ム６６内に示されている球体３０、４２、５４によって
示されるような３つの球体が、中心部がＩにいる観察者
にエッジを向けるように回転されているときには、Ｉに
いる観察者から見える。不透明な二色球体は、３つの球
体２２４、２２６、２２８によって示される３つの向き
で見られることができる。観察者に黒２３０の半球を向
けている不透明な二色球体２２４が見られるときには、
黒が示される。不透明な二色球体２２６は反対向きで示
されており、白２３４の半球が見られている。しかしな
がら、不透明な二色球体２２８は、黒２４０及び白２３
８の半球の継ぎ目が観察者に向くように配向されてい
る。この場合には、サブピクセル６８はグレーに見える
ことになる。これは、ジャイリコンシート２０により良
いグレースケール解像度を備える上で、有用となり得
る。個別のサブピクセルを個々に完全な黒、完全な白、
又はグレーを表示するように選択することによって、電
極又はドライバ回路の複雑さを、既に他の層のために必
要とされている複雑さを越えて大きく増すことなく、グ
レースケールの混合が達成できる。勿論、黒及び白の状
態だけが必要な場合には黒及び白の状態だけを与えるよ
うに、回転及び選択回路を単純化できる。

【００４９】図２１には第４のアプローチが示されてお
り、図２のＲＧＢシートに二色球体２５０、２５２、２
５４の追加層２２２が追加されている。このアプローチ
は、各球体２５０、２５２、２５４が、それぞれ異なる
色で着色されている２つの隣接する薄い中心ディスクを
有する点で、図２０に示されているものと異なる。例え
ば、球体２５０は、それぞれ白と黒である中心ディスク
２５６と２５８とを有し、球体２５２は、それぞれ黒と
白である中心ディスク２６０と２６２とを有し、球体２
５４は、それぞれ黒と白である中心ディスク２６４と２
６６とを有する。ここでは、各サブピクセル６４、６
６、及び６８は、異なる色の（不透明又は透過性の）中
心部を有する３つの球体、及び、不透明の二色の中心
部、即ち２つの色で構成された中心部を有する１つの球
体から成る。二色球体は、その上の、カラム６６内に示
されている球体３０、４２、５４によって示されるよう
な３つの球体が、中心部がＩにいる観察者にエッジを向
けるように回転されているときに、Ｉにいる観察者から
見える。球体２５０、２５２、２５４は、図２１で示さ
れる３つの向きで見られることができる。観察者に白い
中心ディスク２５６を向けている球体２５０が見られる
ときには、白が示される。球体２５２は反対向きで示さ
れており、黒い中心ディスク２６０が見られている。し
かしながら、球体２５４は、黒い中心ディスク２６４と
白い中心ディスク２６６とが観察者にエッジを向けるよ
うに配向されている。この場合には、球体２５４は、丁
度球体４０のように、実質的に透明に見えることにな
る。図１９のジャイリコンのように、図２１のＲＧＢ層
の球体の中心セグメントは、不透明又は透過性であって
よく、後者はオーバーレイ及びバックライト式の使用法
に有用である。

【００５０】図２１に示されている実施の形態の長所
は、周囲の光での使用において（先に図１８に示された
ような）不透明の裏打ち材料と組み合わせることによっ
て、ジャイリコンシートに１つの層を増やすだけで３つ
の追加色を追加できることである。しかしながら、他の
実施の形態と比べると、２つの中心セグメントを含む球
体の製造は、より複雑になり得る。

【００５１】図２２を参照して以下に述べるように、本
発明で、２つの非常に薄い隣接する中心セグメントを有
する球体の使用を拡張することができ、必要な層の数を
全体的に削減することにつながる。球体の構造はより複
雑になるかもしれないが、ジャイリコンを構成するのに
必要なシート層の数を全体的に削減すると、より少ない
層を光が通過するので、明るさの増加のような、有益な
効果が期待できる。

【００５２】図２２は、ＲＧＢジャイリコンのエラスト
マーシート２７０の一部の側面図であり、観察者はＩの
位置にいる。シート２７０は３つの層２７２、２７４、
２７６を有する。図２２のシート２７０は、図２に示さ
れているシート２０に大変似ているが、重要な違いを有
している。即ち、シートの２つの層（ここでは層２７２
及び２７６）が、個々に２つの薄い中心セグメントを有
する球体でできている。しかしながら、シート製造技
術、アドレス方法、ジャイリコンの動作、球体の位置合
わせ又は位置合わせの欠如、拡大された色の範囲、及び
良好な領域カバー率の達成（球体をシリンダーに置き換
えることを含む）を含む全ての上述されたコンセプト
は、図２に示されている実施の形態と同様に、この実施
の形態に全て直接適用可能である。層２７２の球体は球
体２８４、２８６、及び２８８を含み、それらは、レッ
ド及びグリーンの２つの薄い中心セグメント２９０及び
２９２を有する球体２８４に例示されるように、個々に
２つの中心セグメントを有する。層２７４の球体は球体
２９４、２９６、及び２９８を含み、それらは、ブルー
の中心セグメント３００を有する球体２９６に例示され
るように、個々に１つの中心セグメントを有する。層２
７６の球体は球体３０４、３０６、及び３０８を含み、
それらは、黒及び白の２つの薄い中心セグメント３１０
及び３１２を有する球体３０８に例示されるように、個
々に２つの中心セグメントを有する。

【００５３】重なった１つ以上の色領域の組み合わせに
よって１つのカラムが形成される。従って、例えば、シ
ート２７０の同じ長方形の柱状部に存在する球体２８
４、２９４、及び３０４が、カラム２７８を形成する。
同様に、シート２７０の同じ長方形の柱状部に存在する
球体２８６、２９６、及び３０６が、カラム２８０を形
成し、シート２７０の同じ長方形の柱状部に存在する球
体２８８、２９８、及び３０８が、カラム２８２を形成
する。

【００５４】ここでも、１つのピクセルは、カラム２７
８、２８０、及び２８２のような、少なくとも３つの隣
接するカラムで形成されている。これは、ＲＧＢシステ
ムにおける混色方法による。レッド、ブルー、又はグリ
ーン以外の色は、加法混色系においては、所与のピクセ
ル内の隣接するレッド、ブルー、及びグリーン成分の相
対濃度による“混色”である。例えば、1/3がブルー、1
/3がグリーン、及び1/3がレッドを示すピクセルは、目
には白として知覚される。カラム内では１度に１つの色
だけが見える。従って、適正な混色を可能にするように
全成分色を提供するためには、１つのピクセルは各成分
色について少なくとも１つのカラムを含まなければなら
ない。実際には、ＲＧＢジャイリコンは、各ピクセル内
の各成分色について多くのカラムを有することが多い。
しかし、本明細書に示されている１色につき１カラムの
配列も可能であり、議論のための容易に理解される例を
提供する。

【００５５】この単純化された実施の形態では、各カラ
ム２７８、２８０、及び２８２が個々に１つのサブピク
セルを形成しており、薄い中央セグメントの一方がＩに
いる観察者に向けて配向されるように球体が回転される
と、１つのカラムに１つの色が見える。例えば、カラム
２７８では、球体２８４は、レッドの中心セグメント２
９０がＩにいる観察者に向くように回転され、一方、球
体２９４及び３０４は、それぞれの中心セグメントが、
Ｉにいる観察者にエッジを向けるように配向される。Ｉ
にいる観察者は、カラム２７８内ではレッドを見ること
になる。カラム２８０では、球体２９６は、ブルーの中
心ディスク３００がＩにいる観察者に向くように配向さ
れ、一方、球体２８６及び３０６は、それぞれの中心セ
グメントが、Ｉにいる観察者にエッジを向けるように配
向される。Ｉにいる観察者は、カラム２８０内ではブル
ーを見て、球体２８６は実質的に透明に見える。カラム
２８２では、球体３０８は、黒の中心ディスク３１０が
Ｉにいる観察者に向くように配向され、一方、球体２８
８及び２９８は、それぞれの中心セグメントが、Ｉにい
る観察者にエッジを向けるように配向される。Ｉにいる
観察者は、カラム２８２内では黒を見て、球体２８８及
び２９８は実質的に透明に見える。３つのカラム２７
８、２８０、２８２で構成されるピクセルは、Ｉにいる
観察者によって、1/3がレッド、1/3がブルー、及び1/3
が黒として見られ、暗いマゼンタに見えるであろう。

【００５６】容易に認識できるように、単純に、適切な
球体の中心ディスクをＩにいる観察者に向けて配向し、
残りの球体の中心ディスクがＩにいる観察者にエッジを
向けるように配向することによって、１つのピクセル
を、レッド、グリーン、ブルー、黒又は白の任意の組み
合わせを示すように選択することができる。球体の製造
を更に複雑にするという犠牲において、３層だけ用いて
いるのにも関わらず、図２に関して述べられたフルカラ
ー範囲に加えて黒及び白を有する、加法混色ジャイリコ
ンが述べられてきた。単一の中心セグメントを用いる層
２７４が、２つの中心セグメントを用いる層と置き換え
られた場合には、ジャイリコンに余計な“層”のコスト
をかけずに、１つの追加色を追加することもできる。追
加色についての選択肢は、ハイライト及びロゴ等に用い
られる特別色を含んでもよい。図２２に示されているレ
ッド、グリーン、及びブルーを与えるための層２７２及
び２７４だけを用いて、層２７６を省略することによ
り、２つの層でフルカラー加法混色ジャイリコンを構成
してもよい。代わりに、レッド及びグリーンを与える層
２７２を用いるとともに、ブルー及び黒を与えるため
の、２つの薄い中心セグメントを有する層２７２又は２
７６のように構成される第２の層を用いることにより、
２層加法混色ジャイリコンに黒を備えることができる。

【００５７】より製造が容易な加法混色ジャイリコンを
提供するために、各層が１つのタイプの回転可能球体を
含み、それらの層が互いに重ねられた、複数のジャイリ
コン層を用いる幾つかの実施の形態が述べられてきた。
個々の層は他の層とは別個に製造でき、幾つかの変更例
の球体又はシリンダーを含む幾つかのタイプの回転可能
素子のうちの１つを含んでよい。複数の層は、各層のた
めのアドレス装置を用いて個別にアドレスされてもよ
く、又は、全ての層のための単一のアドレス装置を用い
て逐次的にアドレスされてもよい。本発明の加法混色ジ
ャイリコンが複数の別個のシートを用いて構成される場
合には、それらのシートは相互の位置合わせもアドレス
装置との位置合わせも必要ない。

【００５８】回転可能素子の正確な配置の必要性も、異
なる層を注意深く位置合わせする必要もない加法混色ジ
ャイリコンを構成できることは有益であるにもかかわら
ず、これらの実施の形態は、それぞれが、１層より多く
の層を必要とする。用いられる追加層のそれぞれが、例
えば明るさのような、ジャイリコンのある望ましい特性
を低下させる。従って、回転可能素子の正確な配置を必
要とせず、それにも関わらず、回転可能素子の単一のシ
ート又は層を用いて作ることができる、フルカラージャ
イリコンの作製手段を見つけることが望ましいであろ
う。

【００５９】図２３は、Ｉにいる観察者から見える回転
可能球体３２２、３２６、３３０、３３４、３３８、３
４２、３４６、３５０のランダム混合を含むジャイリコ
ンシート３２０の側面図である。個々の球体３２２、３
２６、３３０、３３４、３３８、３４２、３４６、３５
０は、図１に関して本明細書に上述された一般的なタイ
プである。しかしながら、上述の実施の形態とは異な
り、球体３２２、３２６、３３０、３３４、３３８、３
４２、３４６、３５０の中心ディスクは、１つの層に含
まれているにも関わらず全てが同じ色というわけではな
い。例えば、球体３３４、３４６、及び３５０のそれぞ
れの中心ディスク３３６、３４８、及び３５２は全てグ
リーンであってもよく、球体３２２、３３０、及び３４
２のそれぞれの中心ディスク３２４、３３２、及び３４
４は全てレッドであってもよく、球体３２６及び３３８
のそれぞれの中心ディスク３２８及び３４０は全てブル
ーであってもよい。

【００６０】図２４は、同じ球体３２２、３２６、３３
０、３３４、３３８、３４２、３５０を用いている、シ
ート３２０内のピクセル３５４を、Ｉにいる観察者から
見た上面図である。球体３３４、３４６、及び３５０の
それぞれの中心ディスク３３６、３４８、及び３５２
は、Ｉにいる観察者に面して配向されているので、それ
らの球体はグリーンに見える。球体３２２、３３０、及
び３４２のそれぞれの中心ディスク３２４、３３２、及
び３４４、並びに球体３２６及び３３８のそれぞれの中
心ディスク３２８及び３４０は、Ｉにいる観察者にエッ
ジを向けて配向されているので、実質的に透明に見え
る。ピクセル３５４は実質的にグリーンに見える。

【００６１】例えば黒又は白の、追加色の追加が望まれ
る場合は、例えば、球体の４つの集団が存在し、第４の
集団が不透明の黒の中心ディスクを有するように、追加
の回転可能素子を追加することができる。更に、裏打ち
シート又は追加色を含む層の追加のような、層状デバイ
スに関して本明細書に上述された技術を、この確率的デ
バイスの色の表示可能範囲を拡張するためにも適用する
ことができる。

【００６２】図２５は、特性スケール領域Ａ_cを有する
シート３６０の斜視図である。Ａ_cに含まれるより小さ
い領域ａ₁、ａ₂、及びａ₃も示されている。確率的加法
混色ジャイリコンシート３６０の特性スケール領域Ａ_c
は、距離ｄからシート表面３６２を目視するために好ま
しく配置されているＩにいる観察者が、少なくとも特性
スケール領域Ａ_cと同じくらい大きな領域を眺めたとき
には、回転可能素子の色の分布がその面に関して実質的
に均一に見え、スケール領域Ａ_cより小さな領域を眺め
たときには、回転可能素子の色の分布のばらつきがはっ
きりし始め、問題の目視領域が小さくなればなるほど、
ますますそのようになる傾向があるような、十分なサイ
ズ（即ち十分な領域範囲）を有する領域として定められ
る。別の言い方をすれば、特性スケール領域Ａ_cは、ジ
ャイリコンシート３６０を、３つのソリッドカラー（例
えばレッド、グリーン、ブルー）を全て表示し、それが
Ｉにいる観察者に実質的に均一に見えるように使用可能
な最小限の領域である。この特性スケールにわたる色の
分布の確率的偏差は、観察者に気づかれない（又は少な
くとも邪魔にならない）傾向があるので、３つの実質的
なソリッドカラーの全てが表示されてよい。これは、全
３タイプの素子がほぼ同数で存在していることによる。
特性スケール領域内に存在する各タイプの素子の実際の
数に小さなばらつきがあっても、許容可能な視覚的出力
を生成する。しかしながら、色の分布のばらつきは、ス
ケールが小さいほど知覚し易い。それは、その領域が含
む１つのタイプの素子が非常に少ないか、又は皆無かも
しれないからである。距離ｄは、ジャイリコンシート３
６０に期待される又は意図される特定の使用法の、典型
的な目視距離である。例えば、シート３６０が新聞に用
いられる場合は、ｄは6から12インチ程度であろうし、
シート３６０が看板に用いられる場合は、ｄは数ヤード
程度になろう。

【００６３】図２５からわかるように、特性スケール領
域Ａ_cを有するシート３６０の領域は、表面３６２に関
してほぼ均一且つランダムに分散された回転可能素子の
組合せを含む。図示されている例では、４つのレッドの
回転可能素子３６４、３６６、３６８、３７０、４つの
ブルーの素子３７２、３７４、３７６、３７８、及び４
つのグリーンの素子３８０、３８２、３８４、３８６が
存在する。特性スケール領域Ａ_cにわたる分布は、シー
ト３６０の他の場所の類似の領域Ａ_cにわたる分布、及
びシート３６０の残りの部分全体にわたる分布と実質的
に類似している。しかしながら、特性スケール領域Ａ_c
内に含まれて示されているより小さい領域ａ₁、ａ₂、ａ
₃を見ると、回転可能素子の分布は、ａ₁、ａ₂、ａ₃のど
の領域においても、特性スケール領域Ａ_cにおける分布
と異なっているだけではなく、それぞれの他のより小さ
い領域ａ₁、ａ₂、ａ₃における分布とも異なっているこ
とがわかる。つまり、特性スケール領域Ａ_cよりも小さ
い領域ａ₁、ａ₂、ａ₃における分布は、各タイプの素子
を同じような数では含んでおらず、各素子の少なくとも
１つを含んでいるわけでもない。特性スケール領域Ａ_c
のサイズは、目視距離、観察者の視力、色のひずみの許
容量、及び回転可能素子のサイズ及び密度を含む種々の
ファクターに依存する。

【００６４】特性スケール領域Ａ_cは、アドレスされる
サブピクセル（又はサブピクセルが用いられない場合は
ピクセル−後述参照）の、出力の許容可能な視覚的品質
を維持する最小限のサイズを決定するので、重要であ
る。サブピクセルが特性スケール領域Ａ_cよりも小さく
されると、サブピクセル内に含まれる回転可能素子の非
均一性によって、色のひずみが生じる。例えば、レッド
になるように選択されたサブピクセルが、十分なレッド
素子を欠いているので、レッドに見えない。表示の均一
な外観を確実にするために、サブピクセル領域は少なく
とも特性スケール領域Ａ_cと同じ大きさであることが望
ましく、可能な限り、特性スケール領域Ａ_cよりもずっ
と大きいことが望ましい。

【００６５】確率的加法混色ジャイリコンにおける混色
は、本明細書に上述した同じ方法で生じる。例えば、全
ての球体の中心ディスクがＩにいる観察者に向けられる
と、ピクセルはほぼ1/3がグリーン、1/3がレッド、及び
1/3がブルーとなり、実質的に白く見える。ピクセル３
５４をアドレスするには、本明細書に参照として援用す
る、シェリドンによる1998年4月14日発行の“ツイステ
ィングボールディスプレイの多重閾値アドレス法(Multi
threshold Addressing of a Twisting Ball Display)”
という名称の米国特許第5,739,801号に十分に記載され
ている、マルチパス多重閾値アドレス技術を用いなけれ
ばならない。要約すれば、球体の各タイプ、例えば、グ
リーンの中心ディスク３３６、３４８、及び３５２を有
する全ての球体３３６、３４６、及び３５０を、特定の
閾値電圧を用いてアドレスすることができる。各タイプ
の球体はそれぞれ他のタイプの球体とは異なる閾値電圧
を必要とする。あるタイプの球体の閾値電圧より高い電
圧が印加されると、そのタイプの球体がアドレスされ
る。しかしながら、これは、閾値電圧が最も高いタイプ
の球体は、他のタイプの球体もアドレスしなければアド
レスできないことを意味する。従って、複数のアドレス
パスを用いて、閾値電圧が最も高い球体を最初にアドレ
スし、閾値電圧が最も低い球体を最後にアドレスしなけ
ればならない。

【００６６】確率的加法混色ジャイリコンは、従来のサ
ブピクセルアドレス方法でアドレスでき、ここでも、ア
ドレス電極グリッドとジャイリコンシートとの位置合わ
せは必要ない。サブピクセルは、個々の電極グリッドの
ユニットがたまたま存在する場所ならどこでも形成され
る。更に、個々のサブピクセルが全成分色を生成できる
ので、本明細書に上述した、強化された色の範囲のため
の別のアドレス配列を、ここでも用いることができる。

【００６７】更に、確率的加法混色ジャイリコンでは、
サブピクセルを全てなくし、単純にピクセルを最小アド
レス可能ユニットとして備えることさえ可能である。そ
のようなピクセルは、ピクセル領域が特性スケール領域
Ａ_cよりも大きいか又は等しい限り、個々に、色の範囲
内の全ての色を与える能力がある。しかしながら、表示
の均一な外観を確実にするために、ピクセル領域は特性
スケール領域Ａ_cよりもずっと大きいことが望ましい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のジャイリコンにおいて回転可能素子と
して用いるための３分割球状ボールの側面図である。

【図２】本発明のジャイリコンシートの側面図である。

【図３】図２に示されているジャイリコンシートの上面
図である。

【図４】本発明の別の実施の形態のジャイリコンシート
の上面図である。

【図５】図４に示されているジャイリコンシートの斜視
図である。

【図６】本発明のジャイリコンシートの構成における第
１ステップの側面図である。

【図７】本発明のジャイリコンシートの構成における第
２ステップの斜視図である。

【図８】本発明のジャイリコンシートの構成における第
２ステップの別の実施の形態の斜視図である。

【図９】本発明のジャイリコンシートの単一ピクセルの
斜視図である。

【図１０】ジャイリコンシートのための六角形状の配列
の上面図である。

【図１１】ジャイリコンシートのための正方形充填配列
の上面図である。

【図１２】ジャイリコンシートのための菱形充填配列の
上面図である。

【図１３】ジャイリコンシートのための第１の充填配列
の上面図である。

【図１４】ジャイリコンシートのための第２の充填配列
の上面図である。

【図１５】ジャイリコンシートのための第３の充填配列
の上面図である。

【図１６】シリンダー状の素子を用いた本発明のジャイ
リコンシートの側面図である。

【図１７】図１６に示されているジャイリコンシートの
上面図である。

【図１８】本発明のジャイリコンシートの第１の代替の
実施の形態の側面図である。

【図１９】本発明のジャイリコンシートの第２の代替の
実施の形態の側面図である。

【図２０】本発明のジャイリコンシートの第３の代替の
実施の形態の側面図である。

【図２１】本発明のジャイリコンシートの第４の代替の
実施の形態の側面図である。

【図２２】本発明のジャイリコンシートの第５の代替の
実施の形態の側面図である。

【図２３】本発明の確率的ジャイリコンシートの側面図
である。

【図２４】図２３のジャイリコンシートの上面図であ
る。

【図２５】本発明の確率的ジャイリコンシートの斜視図
である。

【符号の説明】

１０球体１２中心セグメント１４外側セグメント１６外側セグメント２０エラストマーシート

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ジャイリコンシートであって、 a）一方の面が目視面である２つの反対向きの面を有す
る基体と、 b）回転可能にできる光学的に異方性の光変調素子の集
合であって、前記目視面を観察するために好ましく配置された観察者
に対して、前記各素子が、１つの外観は実質的に光学的
に透明であり、もう１つの外観は１つの成分色に関連す
る２つの観察可能な外観を生成することができ、少なくとも幾つかの前記素子が第１の成分色と関連し、
少なくとも幾つかの前記素子が第１の成分色とは異なる
第２の成分色と関連し、少なくとも幾つかの前記素子が
第１及び第２の成分色の両方と異なる第３の成分色と関
連し、それぞれの成分色と関連する幾つかの前記素子が、少な
くとも目視面の一部に関して、実質的に単一の層に均一
且つランダムに分配される、前記光学的に異方性の光変調素子の集合と、を有する、ジャイリコンシート。
【請求項２】前記第１、第２、及び第３の成分色と関
連する少なくとも１部の前記素子が、前記目視面を観察
するために好ましく配置された観察者によって同時に観
察されるように成分色と関連する外観を表示するように
配列されたときに、観察者にほぼ白く見えるように、前
記第１、第２、及び第３の成分色が選択される、請求項１に記載のジャイリコンシート。
【請求項３】前記目視面が、該目視面に関する領域サ
イズを有する少なくとも１つの領域に分割でき、該領域
が、各成分色に関連する少なくとも１つの前記素子を含
むとともに、各成分色に関連するほぼ同数の前記素子を
含む、請求項１に記載のジャイリコンシート。