JP4175689B2 - 回転シリンダディスプレイ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は視覚的表示装置に関し、更に詳しくはジリコン(gyricon)ディスプレイ等の回転ボールディスプレイに関する。
【０００２】
ジリコンディスプレイは、電気回転ボールディスプレイまたは回転ボールディスプレイ等の別の名称によっても公知であって、最初に開発されたのは20年以上前のことである。
【０００３】
【従来の技術】
ジリコンディスプレイ１０の例を図１（Ａ）（先行技術)において側面図で示す。二色ボール１は、ボール１が中で自由に回転するキャビティ３を形成する誘電性流体により膨満状態に満たされているエラストマ基板２に配置される。このボール１はこの流体の存在下で電気的に双極性なので、マトリックスアドレス可能電極４ａ、４ｂにより電場をかけると回転する。上面５に近接する電極４ａは、好ましくは透明である。Ｉにいる観察者は、回転するにつれて基板２の上面５に黒色面または白色面（半球）を見せるボール１の白黒パターンにより形成される画像を見る。
【０００４】
黒および白の半球１ａおよび１ｂを有する二色ボール１の一個を図１（Ｂ）（先行技術）で示す。
【０００５】
ジリコンディスプレイは、ＬＣＤディスプレイおよびＣＲＴディスプレイ等の従来の電気的なアドレス可能視覚的表示装置に対して多くの利点を有する。特に、周辺光がある中で見るのに好適であり、電場をかけずに無期限に画像を保持すると共に、軽量、柔軟、折畳可能にすることができ、その他の多くの通常且つ有用な普通筆記用紙特性を有している。従って、少なくとも原理的には、ディスプレイ用途に適すると共に、普通紙に対する電気的アドレス可能且つ再使用可能（および従って環境に優しい）な代替品として使用されるいわゆる電気ペーパ用途または対話ペーパ用途に適する。
【０００６】
公知のジリコンディスプレイは、その基本ディスプレイ要素として球形粒子（例えば、二色ボール）を用いている。球形粒子を用いるには相応な理由がある。特に、以下の理由である。
【０００７】
・球形二色ボールは、多くの手法により容易に製造できる。
【０００８】
・球は三次元対称である。これは、ジリコンディスプレイシートを球形粒子から製作することが簡単であることを意味する。エラストマ基板全体にわたりボールを分散させ、その基板を次に誘電性流体で膨張させてボールのまわりに球形キャビティを形成させるだけでよい。球形ボールは、基板内のどこでも、相互に対して且つ基板面に対してどの方向でも配置することができる。相互または基板面に対し整列させる必要はない。一旦配置されれば、ボールはそのキャビティ内でどの軸のまわりでも自由に回転する。
【０００９】
「白」状態において、ジリコンディスプレイは、二色ボールの最上層から、更に詳しくはボール最上層の半球形の白い上面からほとんど完全に反射する。好ましい実施の形態において、本発明によるディスプレイは、一層の二色ボール密充填単一層により構成される。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
理想的には、密充填配置はジリコン要素の単一層により平面を完全に覆う。しかし、球の平面配列が平面を十分に覆うことができずに隙間を必ず含むに相違ないので、均一直径の球形要素の単一群で実現できる最密充填は、六方充填配列により得られる約90.7％の面被覆率である。第二群の小さ目のボールを追加して多少とも隙間を充填することができるが、ディスプレイの製作が複雑になると共に、未充填の隙間に起因する光損失と小さ目の隙間ボールの黒い半球による吸収に起因する光損失との間のトレードオフが生じる。
【００１１】
従って、隙間粒子を一切必要とせず、90.7％超過または100％近傍の面被覆率の密充填単一層ジリコンディスプレイを提供することが望ましい。これは球形要素でなくシリンダ要素を用いることにより実現できる。例えば、平面を完全にまたはほとんど完全に覆う矩形平面のシリンダ単一層配列を構成することができる。観察者が見るシリンダの白い面において、ほとんどの光は層を通過できない。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、基板と、基板中に回転可能に配置された複数の実質的にシリンダ形且つ光学異方性の粒子と、少なくとも１つの粒子の回転を助長するために電場を生じさせる手段と、を備える回転シリンダディスプレイであって、粒子は、２つのシリンダセグメントと、その間に挿入された複数のシリンダスライスと、を含み、各シリンダセグメントは、透明材料で形成され、各シリンダスライスは、少なくとも１つが着色された材料で形成され、各シリンダセグメントは実質的平面のインターフェースにより複数のシリンダスライスの１つに接すると共に、各シリンダスライスは実質的平面のインターフェースにより少なくとも１つの他のシリンダスライスに接していることと、実質的平面の全インターフェースは、粒子の縦軸に実質的に平行であることと、粒子は異方性を有して電気的な双極子モーメントを備え、この電気的双極子モーメントは、粒子を電気的に応答可能にして、電気的双極子モーメントを備えると共に粒子が回転可能に基板と接しないで電場中に配置され、電気的双極子モーメントが電場と整列する向きに粒子を回転する傾向にすることと、粒子ごとに達成可能な回転可能配置が、粒子縦軸のまわりの回転を助長する回転可能配置であることとを特徴とする。本発明は、球形回転要素でなくシリンダ形回転要素を有するジリコンディスプレイを提供する。この要素は、好ましくは単一層中において相互に平行に整列され、互いに密に充填された二色または多色のシリンダであり得る。密充填単一層構成は、他の一定の高輝度ジリコンディスプレイに匹敵する優れた輝度特性および製造の比較的容易性を備えている。このシリンダは開示する手法により製作することができる。シリンダを含んでいる基板は、単純な攪拌工程段階を用いてシート材料内にシリンダを整列させながら、球形粒子によるジリコンディスプレイから公知の膨張エラストマ手法を用いて製作することができる。
【００１３】
更に、本発明は、白色紙に比べても勝るとも劣らない優れた反射特性を有するジリコンディスプレイを提供するのに好適である。ジリコンディスプレイは、密充填シリンダ単一層で製造され、ここでシリンダは好ましくは矩形充填配置にて配列されて、隣接シリンダの面を可能な限り近づける。本発明によるジリコンディスプレイから反射される光は、シリンダ単一層から実質的に完全に反射されるので下部層は不要である。シリンダにより実現可能な面被覆率は、一層の均一直径の球単一層により実現可能なものより大きい。
【００１４】
本発明は、２つのシリンダセグメントと、その間に挿入された複数のシリンダスライスと、を含む実質的にシリンダ形且つ光学異方性のディスプレイ粒子であって、各シリンダセグメントは、透明材料で形成され、各シリンダスライスは、少なくとも１つが着色された材料で形成され、各シリンダセグメントは実質的平面のインターフェースにより複数のシリンダスライスの１つに接すると共に、各シリンダスライスは実質的平面のインターフェースにより少なくとも１つの他のシリンダスライスに接していることと、実質的平面の全インターフェースは、粒子の縦軸に実質的に平行であることと、粒子は異方性を有して電気的な双極子モーメントを備え、この電気的双極子モーメントは、粒子を電気的に応答可能にして、電気的双極子モーメントを備えると共に粒子が回転可能に基板と接しないで電場中に配置され、電気的双極子モーメントが電場と整列する向きに粒子を回転する傾向にすることと、粒子ごとに達成可能な回転可能配置が粒子縦軸のまわりの回転を助長する回転可能配置であることとを特徴とする。１つの側面において、本発明は基板およびその基板中に配置された複数の非球形（例えば、実質的にシリンダ形）且つ光学異方性の粒子からなる材料を提供する。各粒子の回転可能な配置は、粒子が基板中でこのように配置されると共に達成可能である。例えば、粒子は基板中で元来から回転可能であり得るし、または基板上で行う非破壊操作により基板中で回転可能にし得る。特に、基板は、流体導入により膨張して基板中で粒子を回転可能にするエラストマから製造し得る。粒子は回転可能な配置にある時、基板に接していない。ディスプレイ装置は、一つの材料の基板に回転可能に配置された少なくとも一個の粒子の回転を助長する手段（電極アセンブリ等）と組合わせたその一つの材料から構成し得る。
【００１５】
別の側面において、本発明は、表面を有する基板および実質的に単一層にて基板中に配置された複数の非球形且つ光学異方性の粒子からなる材料を提供する。この粒子（例えば、シリンダ形）は、直線寸法d（例えば、直径）により特徴付けられる実質的に均一な大きさである。各粒子は中心点を有しており、層中の最寄り粒子の各対は、その間の平均距離Ｄにより特徴付けられ、この距離Ｄは粒子の中心点間で測定される。各粒子の回転可能な配置は、粒子が基板中でこのように配置されると共に達成可能である。粒子は回転可能な配置にある時、基板に接していない。粒子は層において相互に十分に密に充填され、このため基板表面の面積に対する総粒子投影面積の比は、球中心間で測定した時に平均距離Ｄを有する六方充填配置において配置された直径ｄの球の同等に位置している層から実現可能な面被覆率を超える。比Ｄ／ｄを実現可能な限り1.0に接近させれば、基板表面の面積に対する総粒子投影面積の比は、直径ｄの球の層の最密充填された六方充填配置に対する90.7％にほぼ等しい理論的に可能な最大面被覆率を超すようにすることができる。
【００１６】
本発明の好ましい実施の形態において、二色シリンダは、相互に可能な限り接近した密充填平面単一層において配列されて、その単一層の平面を覆う。密充填単一層ディスプレイは、従来のジリコンディスプレイに匹敵する優れた反射度および輝度特性を示し、ジリコン要素によって覆われる単一層平面が増えるほど、ディスプレイの反射度および輝度は向上する。
【００１７】
「白」状態において、本発明によるディスプレイは、二色ボールの最上層から、更に詳しくはボール最上層の半球形の白い上面から完全に反射する。好ましい実施の形態において、本発明によるディスプレイは、一層の二色ボール密充填単一層により構成される。
【００１８】
理想的には、密充填配置はジリコン要素の単一層により平面を完全に覆う。しかし、先行技術によるディスプレイはすべて球形ボールに基づいている。球の平面配列が平面を十分に覆うことができずに隙間を必ず含むに相違ないので、均一直径の球形要素の単一群で実現できる最密充填は、六方充填配列により得られる約90.7％の面被覆率である。第二群の小さ目のボールを追加して多少とも隙間を充填することができるが、ディスプレイの製作が複雑になると共に、未充填の隙間に起因する光損失と小さ目の隙間ボールの黒い半球による吸収に起因する光損失との間の交換が生じる。
【００１９】
本発明は、隙間粒子を一切必要とせず、面被覆率が100％に接近可能な密充填単一層ジリコンディスプレイを提供するものであり、球形二色要素でなくシリンダ要素を用いることにより実現している。例えば、平面を完全にまたはほとんど完全に覆う矩形平面のシリンダ単一層配列を構成することができる。観察者が見るシリンダの白い面において、ほとんどの光は層を通過できない。
【００２０】
図２は、本発明によるジリコンディスプレイの回転要素としての使用に適する二色シリンダ２０を図説している。シリンダ２０は、白色面２１と黒色面２２を有している。シリンダ２０は、高さ（または長さ）ｈで直径ｄである。シリンダ２０のアスペクト比は、ここでは比ｈ／ｄと定義する。誘電性流体の存在下で、シリンダ２０は、双極子モーメントが好ましくはシリンダの白部分と黒部分を分離すると共に、シリンダの縦軸を垂直に通過する平面に垂直に向いた状態で電気的に双極性である。
【００２１】
【発明の実施の形態】
実施の形態１
図３は、本発明によるディスプレイ用のエラストマ基板中で二色シリンダをどのように配置できるかを図説している。ジリコンディスプレイ３０を部分的に示している。ディスプレイ３０において、二色シリンダ３１は、キャビティ３３を形成する誘電性流体（図示していない）により膨張しているエラストマ基板中に配置されている。キャビティ３３中で、シリンダ３１はそのそれぞれの縦軸のまわりで自由に回転する。キャビティ３３は、シリンダ３１より大きすぎないことが好ましく、こうしてシリンダ３１は、その中間軸のまわりでの回転が制約される。シリンダ３１は、誘電性流体の存在下で電気的に双極性であるので、電場をかけると回転する。図示したように、シリンダ３１は回転することができ、Ｉにいる観察者にその白色面または黒色面いずれかを見せる。
【００２２】
実施の形態２
図４は、密充填単一層中に配列された二色シリンダを図説している。部分的に示したジリコンディスプレイ４０は、均一直径の二色シリンダ４１ａおよび４１ｂの列を備えている。シリンダ４１ａ、４１ｂは、ディスプレイ４０の上面４４ａと下面４４ｂ間の単一層中に配置されている。好ましくは、上面４４ａ上のどの点においてもその点の直下にある下面４４ｂ上の対応する点との間に厳密に１つのシリンダが存在する。
【００２３】
シリンダ４１ａ、４１ｂの白色面が透明観察面４４ａに向いた回転状態で示している。この構成において、光源Ｌから上面４４ａ上に入射する光は、シリンダ４１ａ、４１ｂの白色面により散乱されると共に、反射されてＩにいる観察者が目視可能になる。ディスプレイ４０はこうして観察者に白く見える。
【００２４】
図示したように、シリンダは単一層内において端面−端面で整列されており、シリンダ４１ａの環状端面がシリンダ４１ｂの環状端面に整列されて、各シリンダ４１ａの縦軸はそれぞれの隣接するシリンダ４１ｂの縦軸と同一線をなしている。図示したように、更に、シリンダは単一層内において側面−側面で整列されており、隣接するシリンダ４１ａの円周が相互に接していると共に隣接するシリンダ４１ｂの円周が同様に相互に接している。こうして端面−端面および側面−側面で整列されて、シリンダは矩形配列を形成し、その構造は面４４ａを介して上から（Ｉにいる観察者により）観察可能である。
【００２５】
好ましくは、矩形配列において隣接するシリンダ間に隙間が存在しない。すなわち、シリンダ４１ａ、４１ｂは端面−端面および側面−側面で相互に接するかまたはシリンダの固有の回転と一致させて相互に可能な限り近接して接する。かくして、光源Ｌからの入射光がシリンダの白色面から散乱され下の黒色面に到って吸収される機会がほとんどまたは全くないのが好ましい。同様に、入射光が隣接するシリンダ間を通過して下面４４ｂ中またはその下で吸収される機会がほとんどまたは全くないのが好ましい。
【００２６】
図３〜４は、単純化した形でそれぞれのジリコンディスプレイを描写しており、議論に無関係な詳細を分かり易くするために省略している。図５（Ａ）および図５（Ｂ）は、特定の実施形態における本発明のジリコンディスプレイ５０を詳しくした側面図および平面図をそれぞれ示している。
【００２７】
実施の形態３
ディスプレイ５０において、単位（すなわち、１：１）アスペクト比の二色シリンダ５１が矩形充填配置を有する単一層配列において配列されている。好ましくは、二色シリンダ５１は、単一層中において可能な限り相互に近接して配置される。シリンダ５１は、それが中で自由に回転するキャビティ５３を形成する誘電性流体（図示していない)により膨張しているエラストマ基板５２中に配置される。キャビティ５３はシリンダ５１に対して可能な限り小さくして、シリンダがキャビティをほとんど埋め尽くすようにする。また、キャビティ５３は、可能な限り相互に近接して配置して、キャビティ壁が可能な限り薄くなるようにする。好ましくは、シリンダ５１は均一直径であると共に、上面５５から一様な距離に位置する。ディスプレイ５０におけるシリンダ５１およびキャビティ５３の配置が隣接する二色シリンダ間における中心−中心間隔および表面−表面間隔双方を最小化することが理解されるであろう。
【００２８】
シリンダ５１は誘電性流体の存在下で電気的に双極性であるので、マトリックスアドレス可能電極５４ａ、５４ｂにより電場をかけると回転する。上面５５に近接する電極５４ａは、好ましくは透明である。Ｉにいる観察者は、回転するにつれて基板５２の上面５５に黒色面または白色面を見せるシリンダ５１の白黒パターンにより形成される画像を見る。例えば、観察者はシリンダ５１ａのようなシリンダの白色面およびシリンダ５１ｂのようなシリンダの黒色面を見る。
【００２９】
図５（Ａ）の側面図は、ディスプレイ５０の単一層構造を示している。図５（Ｂ）の平面図は、単一層中におけるシリンダ５１の矩形充填配置を図説している。シリンダ５１は透明な上面５５を介して目視可能な正方形に見える。シリンダ５１の各中心は、正方形Ｓの例により示した通り正方形パターンを形成する。
【００３０】
表面５５の平面におけるシリンダ５１の投影面積は、好ましくは可能な限り表面５５の平面全面積の多くを覆っている。この目的のため、キャビティ５３は、好ましくは可能な限り小さく、理想的にはシリンダ自体と同じ大きさとする（またはシリンダの固有の回転と一致させて可能な限りこの理想に近づけた大きさ）。観察面５５の平面におけるシリンダの投影面積の合計と観察面５５の総面積との比が大きければ大きいほど、ディスプレイの反射度および輝度は向上する。（小さ目の隙間ボールを用いない単一均一直径の）球形二色ボールにより理論的に可能な最大面被覆率が約90.7％であるのに対して、二色シリンダに関する最大値は100％であることは理解されるであろう。従って、本発明による密充填シリンダ単一層から作られたジリコンディスプレイは、密充填球形ボール単一層から作られたジリコンディスプレイより輝度を大きくすることができる。
【００３１】
実施の形態４
図６は、変形例の実施態様における本発明のジリコンディスプレイ６０の側面図を示している。ディスプレイ６０において、二色シリンダ６１は、上部層６７および追加の下部層（ここでは第２層６８により表されている）の中にある。エラストマ基板６２は、シリンダ６１が中で自由に回転するキャビティ６３を形成する誘電性流体（図示していない）により膨張されている。シリンダ６１は誘電性流体の存在下で電気的に双極性なので、マトリックスアドレス可能電極６４ａ、６４ｂにより電場をかけると回転する。上面６５に近接する電極６４ａは、好ましくは透明である。Ｉにいる観察者は、回転するにつれて基板６２の上面６５に黒色面または白色面を見せるシリンダ６１の白黒パターンにより形成される画像を見る。
【００３２】
ディスプレイ６０の輝度を改善して、（図５（Ａ）〜５（Ｂ）の）ディスプレイ５０の輝度に匹敵させるために、上部層６７は、充填配置および反射特性をディスプレイ５０におけるシリンダ５１の密充填単一層のそれらと同等にした状態で密充填にすることができる。この場合、キャビティ６３はシリンダ６１に対して且つ特に上部層６７中のシリンダに対して可能な限り小さくして、これらのシリンダがキャビティをほとんど埋め尽くすようにする。また、キャビティ６３を相互に可能な限り近接して配置し、キャビティ壁を可能な限り薄くする。好ましくは、上部層６７中のシリンダは均一直径であると共に、上面６５から一様な距離に位置させる。上部層６７が密充填であれば、ディスプレイ６０から反射してＩにいる観察者を観察可能にするほとんど全ての光は、上部層６７中のシリンダの白色面から反射されることは理解されるであろう。少なくとも上部層６７において、ディスプレイ６０におけるシリンダ６１およびキャビティ６３の配置は、隣接する二色シリンダ間における中心−中心間隔および表面−表面間隔双方を最小化する。下部層（層６８のような）中のシリンダも密充填とし、全体的なディスプレイ厚みを薄くすることができる。
【００３３】
一般に、図５（Ａ）〜５（Ｂ）のディスプレイ５０のような単一層ディスプレイは、図６のディスプレイ６０のような厚いディスプレイより好ましい。薄いディスプレイは駆動電圧を下げて動作可能なので、電力消費の減少、使用者安全の改善および安価な駆動電子機器回路の可能性等の付随する利点を与えるからである。更に、薄いディスプレイは、隣接する黒と白の画素間のフリンジング場を減少させるために、厚いものより解像度を向上させることができる。厚いディスプレイは、フリンジング(fringing)場においてその中で発生するボリュームを大きくすると共に、このフリンジング場で捕らえられた二色シリンダは部分的に回転するが完全には回転ぜず、このため観察者に白黒のミックスを見せる。その結果、ディスプレイはフリンジング場領域においてグレーに見える。薄いディスプレイはフリンジング場が最小なので、隣接する黒と白の画素間でシャープな分画を与える（厚いジリコンディスプレイおよび薄いジリコンディスプレイにおけるフリンジング場の更に詳しい考察およびディスプレイ解像度に及ぼすこれらのフリンジング場の影響は、図１４に関する米国特許第08/713,935号およびその中の添付文書で示されている）。
【００３４】
ディスプレイの単一層（または上部層）内でディスプレイを端面−端面および側面−側面で整列させて、矩形配列を形成するのが好ましい一方で、変形例の実施形態において、層内でその他のシリンダ配置を用いることができる。一部の例を図７〜８で示す。
【００３５】
実施の形態５
図７は、変形例の実施形態における本発明のジリコンディスプレイ７０の平面図を図説するが、この中でシリンダ７１の隣接する列ａ、ｂは相互に対してずれている。すなわち、列ａのシリンダは、別の列ｂのシリンダと同様に端面−端面で相互に整列されているが、列ａのシリンダは、列ｂのシリンダと側面−側面で整列されていない。図７の配置は、図５（Ｂ）の配置と同様に完全に平面を覆っている。しかし、図５（Ｂ）の配置を選択すべきであり得る。図５（Ｂ）の配置が単一シリンダと同程度に小さい画素において輪郭の明確な画素の矩形配列を生じるからである。
【００３６】
実施の形態６
図８は、変形例の実施形態における本発明のジリコンディスプレイ８０の平面図を図説するが、この中でシリンダ８１は相互に対して任意に配向している。すなわち、シリンダ８１の縦軸は相互に平行ではない。このシリンダの配置は、図５ｂおよび図７で示した配置より平面を十分完全には覆っていないので、ディスプレイ反射度の最大化の観点からは劣る。
【００３７】
実施の形態７
図９は、変形例の実施形態における本発明のジリコンディスプレイ９０の平面図を図説しており、ここにおいてシリンダ９１のアスペクト比は１：１より大きい。この変形例の実施形態は、図５（Ｂ）および図７の配置と同等に平面を覆い、例えば、様々なディスプレイ解像度がｘ次元およびｙ次元で必要な場合に有用であり得る（例えば、1200×300ドットパーインチの解像度を有するディスプレイ）。
【００３８】
この時点までは、球の代わりにシリンダを利用するジリコンディスプレイの議論は、二色球を元来利用する用途および二色シリンダを用いることにより輝度の増大を実現する方法に集中してきた。
【００３９】
多色ボールを多色シリンダに置換えたならば、対応する望ましい改善されたディスプレイ品質は、多色ボールを利用するジリコンディスプレイの実施形態に代わって達成することができる。
【００４０】
例えば、図１３（Ａ）で示した多色ボール２００を使用するハイライトカラージリコンディスプレイが記載されている。多色ボール２００は５つの部分を有する。２つの端部セグメント２０２、２０４はクリア材料から製造されるが、残りのセグメント２０６、２０８、２１０は不透明材料から製造される。幅広い中央セグメント２０８は白にしてもよいが、スライス２０６は黒に着色され、スライス２１０は、ハイライトカラーとして例えば、赤等その他所望のいずれのカラーも選ばれる。多色ボール２００は、回転させてセグメント２０６から黒、セグメント２０８から白またはセグメント２１０からハイライトカラーいずれかを表示させてもよい。
【００４１】
実施の形態８
シリンダを用いるハイライトカラーディスプレイは、先に記載した手法を用いておよび図１３（Ｂ）で示した複数のシリンダを用いて組立てることができる。図１３（Ｂ）は、２つのシリンダセグメント２１４、２１８および中央シリンダスライス２１６の３つの部分を有するシリンダ２１２を示している。シリンダセグメントは、シリンダ表面の範囲が平面により定められる時に囲まれるシリンダの当該部分と定義される。シリンダスライスは、シリンダを２つの実質的に平行な平面により切断する時に囲まれるシリンダの当該部分と定義される。シリンダセグメント２１４が黒にされ、シリンダスライス２１６が白にされると共に、シリンダセグメント２１８がハイライトカラーとしてその他いずれかのカラー、例えば赤にされるならば、その結果できるジリコンディスプレイは、球より優れていてシリンダにより実現可能な面被覆率のおかげでディスプレイ品質が対応して向上すること以外は、図１３（Ａ）で示した球と全く同様に作動する。
【００４２】
その結果できる製品は、各図で示したシリンダ要素５１、６１、７１、８１、９１または１２０１をシリンダ２２０に置換えた図５〜９のいずれかまたは図１２において構成される。その結果できるシートは、図１３（Ａ）で示した多色ボールを用いて構成したジリコンシートを過去に使用したいずれの用途でも使用することができる。
【００４３】
実施の形態９
シリンダを用いる変形例によるハイライトカラーディスプレイは、先に記載した手法を用いておよび図１３（Ｃ）で示した複数のシリンダを用いて組立てることができる。シリンダ２２０（図１３（Ｃ））は、ジリコンシステムにおいて使用される時、シリンダ２１２（図１３（Ｂ））よりディスプレイ品質を向上させる筈なので、この種のジリコンシステム用の好ましいシリンダである。図１３（Ｃ）は、２つのシリンダセグメント２２２、２３０および３つのシリンダスライス２２４、２２６、２２８の５つの部分を有するシリンダ２２０を示している。シリンダセグメント２２２および２３０双方がクリアにされ、シリンダスライス２２６が白にされ、シリンダスライス２２４が黒にされると共に、シリンダスライス２２８がハイライトカラーとしてその他いずれかのカラー、例えば赤にされるならば、その結果できるジリコンディスプレイは、球より優れていてシリンダにより実現可能な面被覆率のおかげでディスプレイ品質が対応して向上すること以外は、図１３（Ａ）で示した球と全く同様に作動する。
【００４４】
その結果できる製品は、各図で示したシリンダ要素５１、６１、７１、８１、９１または１２０１をシリンダ２２０に置換えた図５〜９のいずれかまたは図１２において構成される。その結果できるシートは、図１３（Ａ）で示した多色ボールを用いて構成したジリコンシートを過去に使用したいずれの用途でも使用することができる。
【００４５】
図１３（Ａ）で示した多色ボール２００を使用するオーバーレイ透明ジリコンディスプレイが記載されている。再び、多色ボール２００は５つの部分を有する。しかし、２つの端部セグメント２０２、２０４および中央セグメント２０８双方はクリア材料から製造されるが、残りのセグメント２０６、２１０は不透明材料から製造される。セグメント２０６および２１０は、所望するいずれのカラーも選んでよい。例えば、一方のセグメントはハイライトカラーとして赤とし他方は黒として、アンダーラインカラーを提供してもよく、または一方のセグメントはハイライトカラーとして赤としてもよく、他方は第二ハイライトカラーとして黄色としてもよい。多色ボール２００は、回転させて中央セグメント２０８から透明とするか、もしくはセグメント２０６またはセグメント２１０からのいずれか二色を表示させてもよい。
【００４６】
シリンダを用いるオーバーレイ透明ディスプレイは、先に記載した手法を用いておよび図１３（Ｂ）で示した複数のシリンダを用いて組立てることができる。図１３（Ｂ）は、２つのシリンダセグメント２１４、２１８および中央シリンダスライス２１６の３つの部分を有するシリンダ２１２を示している。シリンダセグメント２１４が１つの不透明色にされ、シリンダスライス２１６がクリアにされると共に、シリンダセグメント２１８がハイライトカラーとしてその他のいずれかのカラー、例えば赤にされるならば、その結果できるジリコンディスプレイは、球より優れていてシリンダにより実現可能な面被覆率のおかげでディスプレイ品質が対応して向上すること以外は、図１３（Ａ）で示した球と全く同様に作動する。
【００４７】
その結果できる製品は、各図で示したシリンダ要素５１、６１、７１、８１、９１または１２０１をシリンダ２１２に置換えた図５〜９のいずれかまたは図１２において構成される。その結果できるシートは、図１３（Ａ）で示した多色ボールを用いて構成したジリコンシートを過去に使用したいずれの用途でも使用することができる。
【００４８】
シリンダを用いる変形例におけるオーバーレイ透明ディスプレイは、先に記載した手法を用いておよび図１３（Ｃ）で示した複数のシリンダを用いて組立てることができる。シリンダ２２０（図１３（Ｃ））は、ジリコンシステムにおいて使用される時、シリンダ２１２（図１３（Ｂ））よりディスプレイ品質を向上させる筈なので、この種のジリコンシステム用の好ましいシリンダである。図１３（Ｃ）は、２つのシリンダセグメント２２２、２３０および３つのシリンダスライス２２４、２２６、２２８の５つの部分を有するシリンダ２２０を示している。シリンダセグメント２２２、２３０およびシリンダスライス２２６双方がクリアにされ、シリンダスライス２２４がどれか１つのカラーにされると共に、シリンダスライス２２８がハイライトカラーとしてその他いずれかのカラー、例えば赤にされるならば、その結果できるジリコンディスプレイは、球より優れていてシリンダにより実現可能な面被覆率のおかげでディスプレイ品質が対応して向上すること以外は、図１３（Ａ）で示した球と全く同様に作動する。
【００４９】
その結果できる製品は、各図で示されたシリンダ要素５１、６１、７１、８１、９１または１２０１をシリンダ２２０に置換えた図５〜９のいずれかまたは図１２において構成される。その結果できるシートは、図１３（Ａ）で示した多色ボールを用いて構成したジリコンシートを過去に使用したいずれの用途でも使用することができる。
【００５０】
図１４（Ａ）で示した多色ボール２２２を使用する擬４色ジリコンが記載されている。多色ボール２２２は７つのセグメント２２４、２２６、２２８、２３０、２３２、２３４、２３６を有する。２つの端部セグメント２２４、２３６および中央セグメント２３０双方はクリア材料から製造されるが、残りのセグメント２２６、２２８、２３２、２３４は不透明材料から製造される。セグメント２２６、２２８、２３２、２３４は、所望するカラーのいずれの組合せも選んでよい。例えば、セグメント２３２が黄色で、セグメント２３４が青である一方で、セグメント２２６赤であってもよく、セグメント２２８は緑であってもよい。多色ボール２２２は、回転させて中央セグメント２３０から透明とするか、もしくはセグメント２２６またはセグメント２３４から二色のいずれかを表示させてもよい。更に、傾斜フィールド電極構成を用いると共に、多色ボール２２２は、その透明状態と不透明状態との間の中間位置まで回転して、少しのセグメント２３２を有する部分的なセグメント２２６または少しのセグメント２２８を有する部分的なセグメント２３４のいずれか二色を部分的に表示してもよい。最後に、多色ボールが回転して透明セグメント２３０を表示する時に目視可能な白のようなバックグラウンドカラーを選んでもよい。
【００５１】
実施の形態１０
シリンダを用いる擬四色ジリコンは、先に記載した手法を用いておよび図１４（Ｂ）で示した複数のシリンダを用いて組立てることができる。図１４（Ｂ）は、２つのシリンダセグメント２４０、２５２および５つのシリンダスライス２４２、２４４、２４６、２４８、２５０の７つの部分を有するシリンダ２３８を示している。シリンダセグメント２４０、２５２および中央シリンダスライス２４６双方がクリア材料から製造されると共に、残りのシリンダスライス２４２、２４４、２４８、２５０が選択された不透明カラーから製造されるならば、その結果できるジリコンディスプレイは、球より優れていてシリンダにより実現可能な面被覆率のおかげでディスプレイ品質が対応して向上すること以外は、図１４（Ａ）で示した球と全く同様に作動する。
【００５２】
その結果できる製品は、各図で示したシリンダ要素５１、６１、７１、８１、９１または１２０１をシリンダ２３８に置換えた図５〜９のいずれかまたは図１２において構成される。その結果できるシートは、図１４（Ａ）で示した多色ボールを用いて構成したジリコンシートを過去に使用したいずれの用途でも使用することができる。
【００５３】
図１５（Ａ）で示した多色ボール２５４を使用する加法フルカラーＲＧＢジリコンが記載されている。多色ボール２５４は３つのセグメント２５６、２５８、２６０を有する。２つの端部セグメント２５６、２６０双方はクリア材料から製造されるが、残りの細い中央セグメント２５８はクリアカラー材料または不透明カラー材料いずれかから製造される。セグメント２５８は赤、青または緑いずれかである。多色ボール２５４は回転して、中央セグメント２５８の細い辺だけを表示しながら実質的に透明であってもよいし、または回転してセグメント２５８の完全飽和不透明色を表示してもよいし、もしくは傾斜フィールド電極構成を用いて中間値で回転してセグメント２５８の部分的飽和色を表示してもよい。加法フルカラーＲＧＢジリコンの画素は、赤、青および緑の各三色の中央セグメント２５８を有する少なくとも１つの多色ボール２５４から構成される。すなわち、一画素を作るのに必要な多色ボール２５４の最少数は３であり、ここで１つのボールは赤い中央セグメントを有し、１つのボールは緑の中央セグメントを有し、１つのボールは青の中央セグメントを有している。ただし、実際には、一画素は３つを超えるボールを含んでいる。
【００５４】
実施の形態１１
シリンダを用いる加法フルカラーＲＧＢジリコンは、先に記載した手法を用いておよび図１５（Ｂ）で示した複数のシリンダを用いて組立てることができる。図１５（Ｂ）は、２つのシリンダセグメント２６４、２６８および１つのシリンダスライス２６６の３つの部分を有するシリンダ２６２を示している。シリンダセグメント２６４、２６８双方がクリア材料から製造されると共に、残りのシリンダスライス２６６がクリアカラーまたは不透明カラーから製造されるならば、その結果できるジリコンディスプレイは、球より優れていてシリンダにより実現可能な面被覆率のおかげでディスプレイ品質が対応して向上すること以外は、図１５（Ａ）で示した球と全く同様に作動する。
【００５５】
その結果できる製品は、各図で示したシリンダ要素５１、６１、７１、８１、９１または１２０１をシリンダ２６２に置換えた図５〜９のいずれかまたは図１２において構成される。その結果できるシートは、図１５（Ａ）で示した多色ボール２６２を用いて構成したジリコンシートを過去に使用したいずれの用途でも使用することができる。
【００５６】
図１５（Ａ）で示した多色ボール２５４も使用する多層減法ＣＭＹまたはＣＭＹＫカラージリコンが記載されている。再び、２つの端部セグメント２５６、２６０双方はクリア材料から製造されるが、残りの細い中央セグメント２５８はクリアカラー材料から製造される。セグメント２５８はシアン、マゼンタ、イエローまたはブラックいずれかである。多色ボール２５４は回転して、中央セグメント２５８の細い辺だけを表示しながら実質的に透明であってもよいし、または回転してセグメント５８の完全飽和色を表示してもよいし、もしくは傾斜フィールド電極構成を用いて中間値で回転してセグメント２５８の部分的飽和色を表示してもよい。減法（色）フルカラーＣＭＹジリコンの画素は、シアン、マゼンタ、イエロー各三色の中央セグメント２５８を有する少なくとも１つの多色ボールから構成される。減法フルカラーＣＭＹＫジリコンの画素は、シアン、マゼンタ、イエロー各三色プラスブラックの中央セグメント２５８を有する少なくとも１つの多色ボール２５４から構成される。しかし、前記のＲＧＢジリコンと異なって、単色の多色ボールは相互に重ねられた別々の層中に存在する。すなわち、一層はセグメント２５８が透明マゼンタ色の多色ボール２５４を含んでおり、他の層はセグメント２５８が透明シアン色の多色ボール２５４を含んでおり、第三層はセグメント２５８が透明イエロー色の多色ボール２５４を含んでおり、且つ場合により第四層において、セグメント２５８がブラックの多色ボール２５４が存在している。透明セグメント２５８はカラーフィルタの機能を果たす。多色球に関する当該技術分野で周知の通り、この三層は一枚のシート内に含まれてもよいし、または各層は別々のシート中に存在してもよい。各層は他の層と独立に回転させてもよい。すなわち、異なったカラーセグメント２５８を有する多色ボール２５４に影響を及ぼさずに同一カラーセグメント２５８を有する多色ボール２５４だけを回転させることが可能である。層の独立の回転は、専用アドレス指定電極機構を有する他の層から独立に各層を設けることにより、または異なった回転限界を有する要素を層ごとに用いることにより、また一層中にすべての要素を設けることにより、また単一アドレス指定電極機構を使用することにより達成してもよい。
【００５７】
シリンダを用いる減法フルカラーＣＭＹまたはＣＭＹＫジリコンは、先に記載した手法を用いておよび図１５（Ｂ）で示した複数のシリンダを用いて組立てることができる。図１５（Ｂ）は、２つのシリンダセグメント２６４、２６８および１つのシリンダスライス２６６の３つの部分を有するシリンダ２６２を示している。シリンダセグメント２６４、２６８双方がクリア材料から製造されると共に、残りのシリンダスライス２６６がクリアカラーから製造されるならば、その結果できるジリコンディスプレイは、球より優れていてシリンダにより実現可能な面被覆率のおかげでディスプレイ品質が対応して向上すること以外は、図１５（Ａ）で示した球と全く同様に作動する。
【００５８】
その結果できる製品は、各図で示したシリンダ要素５１、６１、７１、８１、９１または１２０１をシリンダ２６２に置換えた図５〜９のいずれかまたは図１２において各層が示さたように構成される。その結果できるシートは、図１５（Ａ）で示した多色ボール２６２を用いて構成したジリコンシートを過去に使用したいずれの用途でも使用することができる。
【００５９】
ライトバルブとして多色ボールを用いる加法（色）フルカラーＲＧＢジリコンが記載されている。
【００６０】
第一のアプローチにおいて、図１５（Ａ）で示した多色ボール２５４が用いられる。２つの端部セグメント２５６、２６０双方はクリア材料から製造されるが、残りの中央セグメント２５８は不透明カラー材料から製造される。多色ボール２５４は回転して、中央セグメント２５８の細い辺だけを表示しながら実質的に透明であってもよいし、または回転してセグメント２５８の全部を表示しながら完全に不透明であってもよいし、もしくは傾斜フィールド電極構成を用いて中間値で回転してセグメント２５８の一部を表示しながら部分的に不透明であってもよい。各多色ボール２５４はバルブとして使用され、多色ボール２５４の向きに応じて多色ボール２５４の後ろに位置するカラードットを見せるか、または隠すか、もしくは部分的に隠す。最小限のセットにおいて、カラードットは最少で三色（赤、青および緑）であり、画素は各カラーの少なくとも１つのドットおよびその関連多色ボール２５４を含んでライトバルブとして機能する。
【００６１】
ライトバルブとしてシリンダを用いる加法フルカラーＲＧＢジリコンは、先に記載した手法を用いておよび図１５（Ｂ）で示した複数のシリンダを用いて組立てることができる。図１５（Ｂ）は、２つのシリンダセグメント２６４、２６８および１つのシリンダスライス２６６の３つの部分を有するシリンダ２６２を示している。シリンダセグメント２６４、２６８双方がクリア材料から製造されると共に、残りのシリンダスライス２６６が不透明材料から製造されるならば、その結果できるジリコンディスプレイは、球より優れていてシリンダにより実現可能な面被覆率のおかげでディスプレイ品質が対応して向上すること以外は、図１５（Ａ）で示した球と全く同様に作動する。シリンダにより実現可能な優れた面被覆率のおかげで、ライトバルブにより隠そうとするカラードットは、円（球により投影される形状）でなくシリンダの投影により描写される形状に置換えることができる。その形状は、用いる特定のシリンダの形状に応じて異なり、正方形または矩形のいずれかであり得る。
【００６２】
その結果できる製品は、各図で示したシリンダ要素５１、６１、７１、８１、９１または１２０１をシリンダ２６２に置換えた図５〜９のいずれかまたは図１２において構成される。その結果できるシートは、図１５（Ａ）で示した多色ボール２６２を用いて構成したジリコンシートを過去に使用したいずれの用途でも使用することができる。
【００６３】
第二のアプローチにおいて、図１６（Ａ）で示した多色ボール２７０が用いられる。２つの端部セグメント２７２、２７８双方はクリア材料から製造されるが、２つの中央セグメント２７４、２７６は不透明カラー材料から製造される。１つの中央セグメント２７４は黒に着色されるが、別の中央セグメント２７６は白に着色される。多色ボール２７０は回転して、中央セグメント２７４、２７６双方の細い辺だけを表示しながら実質的に透明であってもよいし、またはセグメント２７４の全部を表示しながら白あってもよいし、セグメント２７６の全部を表示しながら黒であってもよいし、もしくは傾斜フィールド電極構成を用いて中間値で回転してセグメント２７４、２７６いずれかの一部を表示しながら部分的に不透明であってもよい。各多色ボール２７０はバルブとして使用され、多色ボール２７０の向きに応じて多色ボール２７０の後ろに位置するカラードットを見せるか、または隠すか、もしくは部分的に隠す。最小限のセットにおいて、カラードットは最少で三色（赤、青および緑）であり、画素は各カラーの少なくとも１つのドットおよびその関連多色ボール２７０を含んでライトバルブとして機能する。
【００６４】
実施の形態１２
ライトバルブとしてシリンダを用いる加法フルカラーＲＧＢジリコンは、先に記載した手法を用いておよび図１６（Ｂ）で示した複数のシリンダを用いて組立てることができる。図１６（Ｂ）は、２つのシリンダセグメント２８２、２８８および２つのシリンダスライス２８４、２８６の３つの部分を有するシリンダ２８０を示している。シリンダセグメント２８２、２８８双方がクリア材料から製造されると共に、２つのシリンダスライス２８４、２８６が不透明黒色材料および不透明白色材料からそれぞれ製造されるならば、その結果できるジリコンディスプレイは、球より優れていてシリンダにより実現可能な面被覆率のおかげでディスプレイ品質が対応して向上すること以外は、図１６（Ａ）で示した球と全く同様に作動する。シリンダにより実現可能な優れた面被覆率のおかげで、ライトバルブにより隠そうとするカラードットは、円（球により投影される形状）でなくシリンダの投影により描写される形状に置換えることができる。その形状は、用いる特定のシリンダの形状に応じて異なり、正方形または矩形のいずれかであり得る。
【００６５】
その結果できる製品は、各図で示したシリンダ要素５１、６１、７１、８１、９１または１２０１をシリンダ２８０に置換えた図５〜９のいずれかまたは図１２において構成される。その結果できるシートは、図１５（Ａ）で示した多色ボール２７０を用いて構成したジリコンシートを過去に使用したいずれの用途でも使用することができる。
【００６６】
図１０（先行技術）は、二色球形ボールの製作に関する回転ディスク機構１００の側面図を図説している。機構１００は、先の参考文献により含まれている098号特許で開示された「回転ディスク構成５０」の均等物である。その中の図４および第４欄第２５行から第5欄第7行における附属説明を参照すること。
【００６７】
先行技術において、回転ディスク機構は、低粘度且つ硬化可能液体と組合わせて用いられた。優れた品質の二色球の形成を確保するため低粘度は必要と考えられた。粘度が高すぎると、ディスクを飛出すリガメントは望み通り分裂してボールになるよりもその場で凝固する。例えば、098号特許（第5欄第64行から第6欄第2行）において記載されている通り、「黒色および白色着色液は、加熱且つ溶融状態で送出されて、自由に流れ且つ硬化が早すぎることはない。すなわち、十分長いためにリガメントを凝固させない。」
本発明によれば、回転ディスク機構を高粘度且つ硬化可能液体と組合わせて用いる。これらの液体はまさしくその場で「凝固」（硬化）し、まさにその結果は先行技術において望まれなかったものである。しかし、本発明によれば、二色球の作製に望ましくないと考えられる凝固リガメントを用いて二色シリンダを作製することができる。図１１はこれを図説している。平面図でここに示した回転ディスク１１０は、098号特許の手法により用いて二色リガメントを形成するが、先行技術の低粘度液体の代わりに高粘度且つ硬化可能な白色および黒色液を用いる。その結果生じるリガメント１１５は、硬化して二色フィラメントになる（綿菓子機中で回転させる時に溶融砂糖が硬化してフィラメントになるやり方と大雑把には似ている）。このフィラメントは、くしですくかまたは他の方法で整列させることができ、その後にタングステンカーバイドナイフまたはレーザを用いて同一長さに切断して所望の二色シリンダを作製する。切断されたシリンダの端面−端面および側面−側面整列は、切断を行う作業面上にフィラメント両端を厳密に整列させることにより実現できる。例えば、シリンダがアスペクト比１:1、直径１００ミクロンをもつものとすれば、フィラメント両端は、およそ5から10ミクロンの公差内で相互に整列させることができる。
【００６８】
二色球を作製するために使用する方法の変形例を用いて二色シリンダを作製することができるのと全く同様に、多色球を作製するために使用する方法の変形例を単にそう用いて多色シリンダを作製することができる。回転ディスク手法の変形例を用いて多色ボールを作製することができる。この変形例は単一回転ディスクの代わりに回転マルチディスクアセンブリを用いる。実施例を図１７（Ａ）で図説する。アセンブリ１７００は、シャフト１７１５のまわりを等速で回転する３つのディスク１７１０、１７１１、１７１２を有している。凹状または「皿形状の」外側ディスク１７１０、１７１２は、それぞれの表面において平らな内側ディスク１７１１に向かって湾曲または傾斜している。その他の形状が可能であり、例えば、当該技術分野において技量を有する者が理解できる流体力学モデルにより特定の実施形態に対する厳密な形状を決定することができる。
【００６９】
図１７（Ａ）の三ディスクアセンブリを用いて、以下に論じる一定の有用な特性を有する多色ボールおよびシリンダを作製することができる。しかし、ディスクの数と構成を製作対象のボールの種類に応じて変更して、様々なディスク数を有するその他のアセンブリも本発明において使用することができることは理解されるであろう。
【００７０】
異なる着色を行った低粘度且つ硬化可能なプラスチック液を図１７（Ａ）の３つの各ディスク１７１０、１７１１、１７１２の各辺に導入すれば、分裂して多色ボールを形成する多色リガメントを生じる着色液のフローパターンをディスクの端部において得ることができる。図１７（Ｂ）は、図１７（Ａ）の三ディスクアセンブリの端部における着色プラスチック液のフローの例の拡大断面図を図説している。第一および第二液１７２１、１７２２は、下方傾斜端部をこの図で見ることができるディスク１７１０の反対辺から流れてくる。第三および第四液１７２３、１７２４はディスク１７１１の反対辺から流れてきて、第五および第六液１７２５、１７２６はディスク１７１２の反対辺から流れてくる。統合フローは、分裂して図１７（Ｃ）（側面図）および図１７（Ｄ）（平面図）で図説したボール１７４０のような多層ボールになるリガメント１７３０を生じさせる。
【００７１】
ボール１７４０は、それを製作するために使用するプラスチック液の６つの流れに対応する６つのセグメントを有している。セグメント１７４１と１７４２は平面インターフェース１７４３で接している。セグメント１７４４と１７４５は平面インターフェース１７４６で接している。また、セグメント１７４７と１７４８は平面インターフェース１７４９で接している。種々のプラスチック液１７２１、１７２２、１７２３、１７２４、１７２５、１７２６中で様々な着色剤を用いれば、ボール１７４０は多色になる。一般に、図１７（Ａ）で示したような三ディスクアセンブリは、最大で６つの様々な色の６つのセグメントを有するジリコンボールを製作することができる。
【００７２】
更に一般的には、Ｎ個のディスクを有するマルチディスクアセンブリを使用して、任意のカラーコンビネーションで最大２Ｎセグメントを有するジリコンボールを製作することができる。単独または組合せにおいて、黒、白または他の色の着色剤もしくは染料を使用することができ、このためセグメントは所望する実質的にいずれの色またはシェードにおいても作ることができる。無着色且つ無染料のプラスチック液を用いることによりセグメントをクリアにすることができる。セグメントを作るために使用する種々のプラスチック液の流速を調節することにより様々な幅を有する様々なセグメントを作ることができる。流速を上げればセグメントの幅が広くなり、流速を下げれば幅が狭くなる。２つ以上の隣接するセグメントを同一色にすることができ、このためそれらのセグメントは効果的に合体して幅が広がった単一セグメントを形成する。
【００７３】
先に記載し且つ図１１で示した通り、低粘度且つ硬化可能な液と組合わせて回転ディスク機構を用いれば、これらの液は、その場でまさに「凝固」（硬化）して、多色シリンダを製作するために使用できるリガメントを形成する。図１８は、マルチディスクシステムの場合に関するこのことを図説している。098号特許の手法によるが先行技術の低粘度液の代わりに高粘度且つ硬化可能な液を用い、平面図でここに示した回転ディスクアセンブリ１８０を使用して二性リガメントを形成する場合、生じたリガメント１８５は硬化して細い二色フィラメントになる（綿菓子機中で回転させる時に溶融砂糖が硬化してフィラメントになるやり方と大雑把には似ている）。このフィラメントは、くしですくかまたは他の方法で整列させることができ、その後にタングステンカーバイドナイフまたはレーザを用いて同一長さに切断して所望の二色シリンダを作製する。切断されたシリンダの端面−端面および側面−側面整列は、切断を行う作業面上にフィラメント両端を厳密に整列させることにより実現できる。例えば、シリンダがアスペクト比１:1、直径１００ミクロンをもつものとすれば、フィラメント両端は、およそ5から10ミクロンの公差内で相互に整列させることができる。
【００７４】
実施例を介して記載したいずれのジリコンシリンダセグメントも、黒、白、クリア（すなわち、本質的に透明且つ色度なし、水または普通の窓ガラスのような）、透明色（一定の加法カラー用途に関する例えば、透明レッド、ブルーまたはグリーン、一定の減法カラー用途に関する透明シアン、マゼンタまたはイエロー）、あらゆる色相、飽和および輝度の不透明色、不透明または半透明を問わずグレーのいずれのシェード等々でもあり得る。記載したいずれのジリコンシリンダセグメントもその他の光学特性、偏光、複屈折、位相遅れ、光吸収、光散乱および光反射を有し得る。参照しやすくするため、「無彩色」を以下で用いて本質的に色度のないカラー、すなわち、ブラック、ホワイト、グレーおよびクリアを指し、また「有彩色」を以下で用いてレッド、オレンジ、イエロー、グリーン、ブルー、インジゴ、バイオレット、シアン、マゼンタ、ピンク、ブラウン、ベージュ等を含めた他のカラーを指す。
【００７５】
変形例による手法を使用して二色シリンダを製作することもできる。例えば、おそらく多少不便を伴うが射出成型を使用できる。その他の例として、594号特許で開示された二色ジェット手法を使用できる。ここでも再び、通常の低粘度液に代えて高粘度且つ硬化可能液を用いる。
【００７６】
膨張したエラストマを用いて製作するジリコンディスプレイにおいて、各二色シリンダはキャビティ中に配置される。こうしたディスプレイにおいて二色シリンダの可能な最密充填を達成するため、キャビティは好ましくは可能な限り小さく且つ互いに密にされる。
【００７７】
更に大きな充填濃度を達成するため、ジリコンディスプレイをエラストマもキャビティも用いずに構成することができる。こうしたディスプレイにおいて、二色シリンダは誘電性流体中に直接入れられる。シリンダと誘電性液体はその後２つの保持部材間に挟まれる（例えば、アドレス指定電極間）。エラストマ基板は存在しない。この場合、充填配置を密に接近できるか、または図４で示した理想的な密充填単一層配置さえも達成できる。
【００７８】
実施の形態１３
図１２は、無キャビティジリコンディスプレイの側面図を図説している。ディスプレイ１２００において、均一直径の二色シリンダ１２０１の単一層は、マトリックスアドレス可能電極１２０４ａ、１２０４ｂ間の誘電性流体１２０９中に配置させる。好ましくは、単一層内で端面−端面且つ側面−側面で整列し且つ固有のシリンダ回転と一致させて可能な限り互いに密に充填して、単位アスペクト比のシリンダ１２０１を矩形配列で配置させる。シリンダ１２０１は誘電性流体１２０９の存在下で電気的に双極性なので、電極１２０４ａ、１２０４ｂにより電場をかけると回転する。上面１２０５に近接する電極１２０４ａは好ましくは透明である。Ｉにいる観察者は、回転するにつれてディスプレイ１２００の上面１２０５に黒色面または白色面を見せるシリンダ１２０１の白黒パターンにより形成される画像を見る。
【００７９】
電極１２０４ａ、１２０４ｂは、シリンダ１２０１にアドレスし且つシリンダ１２０１および流体１２０９をその場に保持するように作動する。好ましくは、電極１２０４ａ、１２０４ｂ間の間隔は、固有のシリンダ回転と一致させて可能な限りシリンダ１２０１の直径に近づける。シリンダ１２０１および流体１２０９は、例えば、ディスプレイのどちらか一端（図示していない）でシールによりディスプレイ１２００中に密封することができる。単一層中のシリンダ１２０１の密充填は、電極１２０４ａ、１２０４ｂの密な間隔と共に、静止したり、広がったりまたはその他の方法でシリンダ１２０１が単一層中のそのそれぞれの位置から飛出したりしないことを確実にする。
【００８０】
無キャビティシリンダディスプレイが図１２で示した二色シリンダ１２０１に限定されず、実際にはここで説明したいずれのシリンダも使用して無キャビティシリンダディスプレイを構成してもよいことを指摘しておきたい。
【００８１】
球要素の代わりにシリンダ要素に基づく新たなジリコンディスプレイを説明してきた。この新ディスプレイは、ほぼ100％の面被覆率を備える密充填単一層を可能にする。こうしたディスプレイは、優れた反射度および輝度を提供すると共に隙間粒子を必要としない。
【００８２】
先に説明した特定の実施形態は、本発明の実施に関するほんの一部の可能性を表現したものにすぎない。その他の多くの実施形態が本発明の精神の範囲内で可能である。例えば、
・ジリコンディスプレイの電気異方性は、ゼータ電位に基づく必要はない。シリンダに関連する電気的な双極子モーメントが存在しその双極子モーメントが、加えられた外部電場の存在下でシリンダの有用な回転を助長するようにシリンダの長軸に対して配向することで十分である（代表的には、双極子モーメントは、シリンダの中間軸に沿って配向される）。更に、例えば、双極子モーメントが異なった大きさの２つの正電荷の分離から生じ、その結果生じる電荷分布が電気的ダイポールで重ねられた正の電気的なモノポールと同等である時、ジリコンシリンダが電気的な双極子モーメントに加えて電気的なモノポールモーメントを持つことができることを指摘しておきたい。
【００８３】
・ジリコンディスプレイの光学異方性は、ブラックおよびホワイトに基づく必要はない。
【００８４】
例えば、２つの異なったカラー、例えば、レッドとブルーの半球を有する二色シリンダを使用することができる。その他の例として、一方の半球においてブラックであると共に他方の半球において反射されるシリンダを用途によって使用できる。一般に、スペクトルの１つ以上の領域における光散乱および光反射を含め（これらに限定されないが）、ジリコンシリンダの様々な側面を観察者が見る時、種々の光学特性は変わり得る。従って、ジリコンシリンダを使用して非常に多様な方法で光を変調することができる。
【００８５】
・ジリコンディスプレイに衝突する入射光は可視光に限定する必要はない。ジリコンシリンダに関して適切な材料を前提とすると、入射「光」は、例えば、赤外光または紫外光であり得るし、こうした光をジリコンディスプレイにより変調することができる。
【００８６】
・幾つかの機会において先に記載した説明は、二色シリンダの平面単一層について述べている。しかし、当該技術分野において技量を有する者は、柔軟材料で製作されたジリコンディスプレイ（またはこうしたディスプレイ用の二色シリンダのシート）が一時的または永久的に変形して、全体として厳密には平面でないことがあり得ることを理解するであろう。こうした場合、単一層の平面は、例えば、特定のジリコンシリンダまたは関心のあるシリンダを含んだ局所的に平面の区域に限定され得る。また、実際問題として、単一層は、例えば、特定のジリコンシートの製造公差またはわずかな欠点に起因して、説明してきたものとは多少異なり得ることは更に理解されるであろう。
【００８７】
従って、本発明の範囲は、前述の明細に限定されるものではなくて、それよりも均等物の全範囲と共に添付した請求の範囲により付与されるものである。
【００８８】
【発明の効果】
本発明による新ディスプレイは、ほぼ100％の面被覆率を備える密充填単一層を可能にする。こうしたディスプレイは、優れた反射度および輝度を提供すると共に隙間粒子を必要としない。
【図面の簡単な説明】
【図１】 （Ａ）は二色ボールを組込んだ先行技術のジリコンディスプレイの例、（Ｂ）は先行技術の球形二色ボールを示す説明図である。
【図２】 二色シリンダの特にその直径および高さを示す斜視図である。
【図３】 エラストマ基板におけるキャビティ中の二色シリンダを示す斜視図である。
【図４】 理想的な密充填単一層中に配列された二色シリンダを示す斜視図である。
【図５】 （Ａ）は単位（１：１）アスペクト比の二色シリンダを単一層構成中に配列している実施の形態における本発明のジリコンディスプレイの側面図、（Ｂ）は単位（１：１）アスペクト比の二色シリンダを単一層構成中に配列している実施の形態における本発明のジリコンディスプレイの平面図である。
【図６】 二色シリンダを比較的大きなキャビティサイズを有する多層構成中に配列している変形例の実施形態における本発明のジリコンディスプレイの側面図である。
【図７】 シリンダをその配列の中でずらして配向させている変形例の実施形態における本発明のジリコンディスプレイの平面図である。
【図８】 シリンダをその配列の中で任意に配向させている変形例の実施形態における本発明のジリコンディスプレイの平面図である。
【図９】 シリンダのアスペクト比が１：１より大きい変形例の実施形態における本発明のジリコンディスプレイの平面図である。
【図１０】 先行技術における二色ボールの製作に関する回転ディスク機構の側面図である。
【図１１】 本発明の二色シリンダの製作に関する回転ディスク機構の平面図である。
【図１２】 シリンダ単一層を保持するためのエラストマもキャビティを備えた他の基板もない本発明のジリコンディスプレイの変形例における実施形態を示す説明図である。
【図１３】 （Ａ）は３つのディスプレイ状態を有する多色球、（Ｂ）は３つのディスプレイ状態を有する多色シリンダ、（Ｃ）は３つのディスプレイ状態を有する多色シリンダの変形例における実施形態を示す説明図である。
【図１４】 （Ａ）は擬４色ジリコン用の多色球、（Ｂ）は擬４色ジリコン用の多色シリンダを示す説明図である。
【図１５】 （Ａ）はフルカラージリコン用またはライトバルブとしての球、（Ｂ）はフルカラージリコン用またはライトバルブとしてのシリンダを示す説明図である。
【図１６】 （Ａ）はライトバルブとしてのジリコン素子用の変形例における球、（Ｂ）はライトバルブとしてのジリコン素子用の変形例におけるシリンダを示す説明図である。
【図１７】 （Ａ）は多色ジリコンボールの製作用のマルチディスクアセンブリ、（Ｂ）は（Ａ）で示したマルチディスクアセンブリの部分、（Ｃ）は（Ａ）〜（Ｂ）で示したディスクアセンブリを用いて製造された多色ジリコンボールの側面図、（Ｄ）は（Ａ）〜（Ｂ）で示したディスクアセンブリを用いて製造された多色ジリコンボールの平面図である。
【図１８】 本発明の多色シリンダ製作用の回転ディスク機構の平面図である。
【符号の説明】
１ 二色ボール、１ａ 白半球形、１ｂ 黒半球形、２，５２，６２ 基板、３，５３，６３ キャビティ、４ａ マトリックスアドレス可能電極、４ｂ マトリックスアドレス可能電極、１０，５０，６０，７０，８０，９０ ジリコンディスプレイ、２０，５１，６１ 二色シリンダ、２１ 二色シリンダの黒色面、２２ 二色シリンダの白色面、３０ ジリコンディスプレイ、３１ 二色シリンダ、３３ キャビティ、４０ ジリコンディスプレイ、Ｉ 観察者。

Claims (2)

1. 基板と、
   基板中に回転可能に配置された複数の実質的にシリンダ形且つ光学異方性の粒子と、
   少なくとも１つの粒子の回転を助長するために電場を生じさせる手段と、
   を備える回転シリンダディスプレイであって、
   粒子は、２つのシリンダセグメントと、その間に挿入された複数のシリンダスライスと、を含み、
   各シリンダセグメントは、透明材料で形成され、
   各シリンダスライスは、少なくとも１つが着色された材料で形成され、
   各シリンダセグメントは実質的平面のインターフェースにより複数のシリンダスライスの１つに接すると共に、各シリンダスライスは実質的平面のインターフェースにより少なくとも１つの他のシリンダスライスに接していることと、
   実質的平面の全インターフェースは、粒子の縦軸に実質的に平行であることと、
   粒子は異方性を有して電気的な双極子モーメントを備え、この電気的双極子モーメントは、粒子を電気的に応答可能にして、電気的双極子モーメントを備えると共に粒子が回転可能に基板と接しないで電場中に配置され、電気的双極子モーメントが電場と整列する向きに粒子を回転する傾向にすることと、
   粒子ごとに達成可能な回転可能配置が、粒子縦軸のまわりの回転を助長する回転可能配置であることとを特徴とする回転シリンダディスプレイ。
2. ２つのシリンダセグメントと、その間に挿入された複数のシリンダスライスと、を含む実質的にシリンダ形且つ光学異方性のディスプレイ粒子であって、
   各シリンダセグメントは、透明材料で形成され、
   各シリンダスライスは、少なくとも１つが着色された材料で形成され、
   各シリンダセグメントは実質的平面のインターフェースにより複数のシリンダスライスの１つに接すると共に、各シリンダスライスは実質的平面のインターフェースにより少なくとも１つの他のシリンダスライスに接していることと、
   実質的平面の全インターフェースは、粒子の縦軸に実質的に平行であることと、
   粒子は異方性を有して電気的な双極子モーメントを備え、この電気的双極子モーメントは、粒子を電気的に応答可能にして、電気的双極子モーメントを備えると共に粒子が回転可能に基板と接しないで電場中に配置され、電気的双極子モーメントが電場と整列する向きに粒子を回転する傾向にすることと、
   粒子ごとに達成可能な回転可能配置が粒子縦軸のまわりの回転を助長する回転可能配置であることとを特徴とする実質的にシリンダ形且つ光学異方性の粒子からなるディスプレイ粒子。

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