JP4986850B2 - 表面力駆動浮遊粒子デバイス - Google Patents
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Description
【技術分野】
【０００１】
本発明は、広くは、流体ホスト媒体(fluid host medium)内に配設される電気光学感受性フレーク(electro-optically sensitive flakes)を用いる光学装置（例えば反射型ディスプレイ）に関する。本発明は、とりわけ、種々の光学的状態（例えば、様々な程度の光反射状態、光吸収状態、蛍光(light fluorescing)状態及び／又は光透過状態）間の斯かる光学装置の切り換えを制御することに関する。
【背景技術】
【０００２】
図１Ａ及び図１Ｂは、一対のガラス基板２１及び一対の電極２２により従来どおり規定されるセルを持つ既知の光学装置２０を図示している。セル内には、電気光学感受性フレーク２４が浮遊している流体ホスト媒体２３がある。図１Ａに図示されるようにセルに印加される電界がない場合、フレーク２４は流体ホスト媒体２３内でランダムに浮遊し、光学装置２０は本質的に光を反射、吸収又は蛍光を発するのに適した光学的状態で動作する。図１Ｂに図示されるように垂直に延びる電界Ｕがセルに印加される場合、フレーク２４は印加された電界Ｕの該垂直方向に流体ホスト媒体内で一軸整列し、光学装置２０は本質的に光を透過するのに適した光学的状態で動作する。
【０００３】
光学装置２０は、電界がない場合基板２１及び電極２２に平行にフレーク２４を配向する能力を備えていない。その結果、図１Ａに図示されるような光反射／吸収／蛍光状態と図１Ｂに図示されるような光透過状態との間の素早い切り換えが、これら２つの状態間の光学装置２０の素早い切り換えを必要とする動作条件下（例えば、ライトディスプレイ(light display)）では困難である。それ故、照明産業は、流体ホスト媒体内に配設される電気光学感受性フレークを用いる光学装置に関する既存の技術を改善することに絶えず努めている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このため、本発明は、流体ホスト媒体内でフレークの所望の配向を引き起こす、流体ホスト媒体及び電気光学感受性フレークの新規且つ独特な構造的構成を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の第１の態様は、極性液体及び無極性液体を含む流体ホスト媒体を用いる光学装置である。光学装置はさらに、複数の光学的状態（例えば、様々な程度の光反射状態、光吸収状態、蛍光状態及び／又は光透過状態）間の当該光学装置の切り換えを促進するために流体ホスト媒体内に配設される１つ以上の電気光学感受性フレークを用いる。
【０００６】
本発明の第２の態様は、流体ホスト媒体及び該流体ホスト媒体内に配設される１つ以上の電気光学感受性フレークを用いる光学装置である。各フレークは、複数の光学的状態間の当該光学装置の切り換えを促進するために親水性表面及び疎水性表面を持つ。
【０００７】
本発明の上述した態様、他の態様、特徴及び利点は、添付の図面と共に読まれる、目下好ましい実施例の以下の詳細な説明からさらに明らかになるであろう。詳細な説明及び図面は、本発明を単に例示しているに過ぎず、添付の請求の範囲により規定される本発明及びその均等物の範囲を制限するものではない。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
図１Ａ乃至図１３Ｃに図示される図面は、縮尺どおりに描写することは意図せず、本発明の様々な原理の理解を助けることを意図したものである。当業者は、実際には、本発明による光学装置のセル、流体ホスト媒体、電気光学感受性フレーク及びその他の構成要素の実際の形状、大きさ及び材料構成が、当該光学装置の対象とする商業的な応用に依存することが分かるであろう。ゆえに、本発明の発明者は、本発明による光学装置の各構成要素の形状、大きさ及び材料構成について制約を課さず、本発明による光学装置の各構成要素の"最良の"形状、"最良の"大きさ及び"最良の"材料構成を主張しない。
【０００９】
本発明の第１の発明原理は、例えば水である極性液体及び例えばヘプタン(heptane)である無極性液体を含むように流体ホスト媒体を構造的に構成することにある。流体ホスト媒体内で電気光学感受性フレークの所望の配向を引き起こすため、本発明は、極性液体と無極性液体のインタフェーシング(interfacing)を利用する。例えば、図２Ａは、極性液体３１及び無極性液体３２の対向する界面を持つ典型的な流体ホスト媒体３０を図示し、図２Ｂは、極性液体３１内で無極性液体３２の液滴を取り囲む界面を持つ流体ホスト媒体３０を図示する。
【００１０】
実際には、流体ホスト媒体を密閉するセルの構造的構成、並びに極性液体及び無極性液体の材料組成は、本発明の商業的な実施に依存し、それゆえ制限はない。
【００１１】
本発明の第２の発明原理は、１つ以上の疎水性表面及び／又は１つ以上の親水性表面を持つ材料組成で電気光学感受性フレーク各々を構造的に構成することにある。各フレークは、有機物、無機物又はそれらの任意の組み合わせからなる。各フレークは、もともと疎水性表面及び／又は親水性表面を持ってもよく、または疎水性表面及び／又は親水性表面を持つように処理されてもよい。さらに、フレークは、光を反射、吸収及び／又は蛍光を発してもよい。図３Ａは、親水性表面４４及び疎水性表面４５を持つコア４３を持つ典型的なフレーク４０を図示し、図３Ｂは、疎水性表面４４を持つ典型的なフレーク４１を図示し、図３Ｃは、親水性表面４５を持つ典型的なフレーク４２を図示する。
【００１２】
実際には、各フレークの構造的構成及び材料組成は、本発明の商業的な実施に依存し、それゆえ制限はない。フレーク４０の一実施例（図３Ａ）においては、２．５μｍのＰＥＴフィルムが用いられ、５０ｎｍの金(Au)層がその頂部に蒸着された。その後、この材料のフレークは、親水性のＰＥＧチオール(PEG-thiol)を含むエタノール溶液に２分間浸漬され、その結果、金表面に親水性の自己組織化単分子膜が生じる。ＰＥＴの表面の一方は何も覆われず、それ故、疎水性である。一方、他方の表面は、金とＰＥＧチオールで覆われ、親水性である。このようにして、疎水性表面及び親水性表面を持つフレークが作られる。フレークの適切な物質構成を検証するため、フレークが、ヘプタン（すなわち、無極性液体）及び水（すなわち、極性液体）を含むビン内に浸漬された。フレークは直ちにヘプタン及び水の界面に移動し、親水性層は水とインタフェースし(interface)、疎水性層はヘプタンとインタフェースした。
【００１３】
本発明の第３の発明原理は、極性液体に対するフレークの親水性層のインタフェーシング、無極性液体に対するフレークの疎水性層のインタフェーシング、無極性液体に対するフレークの親水性層の反発相互作用及び／又は極性液体に対するフレークの疎水性層の反発相互作用を利用することにより流体ホスト媒体内で電気光学感受性フレークの所望の配向を引き起こすことにある。第１の実施例においては、フレークが極性液体及び無極性液体の界面に沿って浮遊し、各フレークは、流体ホスト媒体に印加される電界の方向にその長軸を配向する。これは、図４Ａ乃至図６と関連してさらに述べられる。第２の実施例においては、各フレークの構造が、流体ホスト媒体へのＤＣ電界の印加を伴うエレクトロウェッティングに応じた極性液体及び無極性液体の相対運動に基づいて変えられる。これは、図７Ａ乃至図８Ｂと関連してさらに述べられる。第３の実施例においては、フレークが極性液体及び無極性液体の界面に沿って浮遊し、各フレークは、流体ホスト媒体へのＤＣ電界の印加を伴うエレクトロウェッティングに応じた極性液体及び無極性液体の相対運動に基づいて各々を配向する。これは、図９Ａ乃至図１３Ｃと関連してさらに述べられる。
【００１４】
図４Ａ乃至図１３Ｃの以下の記載は、本発明の上述した発明原理の１つ以上を取り入れた本発明の典型的な実施例を提供する。
【００１５】
図４Ａ乃至図４Ｃは、一対のガラス基板５１、一対の電極５２（すなわち、インジウム錫酸化物(ITO)等の透明導電層）、親水性層５３及び疎水性層５４により規定されるセルを持つ光学装置５０を図示している。セル内で、流体ホスト媒体３０（図２Ａ）が、親水性層５３とインタフェースする極性液体３１及び疎水性層５４とインタフェースする無極性液体３２を含む。極性液体３１と無極性液体３２のインタフェーシングが、界面の明瞭な図示を助けるために破線として示されている。３つのフレーク４０（図３Ａ）が流体ホスト媒体３０内で浮遊し、各フレークは、極性液体３１とインタフェースする親水性層４４及び無極性液体３２とインタフェースする疎水性層４５を持つ。コア４３は、層４４及び４５に基づくフレーク４０の浮遊を強調するため示されていない。
【００１６】
図４Ａに図示されるようにセルに印加される電界がない場合、フレーク４０は層５１乃至５４に平行であり、光学装置５０はフレーク４０の表面処理に応じて本質的に光を反射、吸収又は蛍光を発するのに適した光学的状態で動作する。その後、図４Ｂ及び図４Ｃに図示されるように垂直に延びる電界Ｕがセルに印加される場合、フレーク４０は、層５１乃至５４に平行な状態から印加された電界Ｕの該垂直方向に流体ホスト媒体内で一軸整列する状態に素早く移行し、光学装置５０は本質的に光を透過するのに適した光学的状態で動作する。セルへの電界Ｕの印加を止めると、フレーク４０は、印加された電界Ｕの該垂直方向に流体ホスト媒体内で一軸整列した状態から再び層５１乃至５４に平行な状態に素早く移行することができ、光学装置５０は再び光反射／吸収／蛍光状態で動作する。
【００１７】
図５は、一対のガラス基板６１、一対の電極６２、オプションの親水性層６３、オプションの疎水性層６４、親水性層６５及び６６並びに疎水性層６７及び６８により規定されるセルを持つ光学装置６０を図示している。セル内で、流体ホスト媒体３０（図２Ａ）が、親水性層６３、６５及び６６とインタフェースする極性液体３１並びに疎水性層６４、６７及び６８とインタフェースする無極性液体３２を含む。極性液体３１と無極性液体３２のインタフェーシングが、界面の明瞭な図示を助けるために破線として示されている。３つのフレーク４０（図３Ａ）が流体ホスト媒体３０内で浮遊し、各フレークは、極性液体３１とインタフェースする親水性層４１及び無極性液体３２とインタフェースする疎水性層４２を持つ。コア４３は、層４４及び４５に基づくフレーク４０の浮遊を強調するため示されていない。
【００１８】
光学装置６０は、フレーク４０の表面処理に応じて本質的に光を反射、吸収又は蛍光を発するのに適した光学的状態で示されていて、該光学装置６０は、電極６２間に電界を印加すると本質的に光を透過するのに適した光学的状態に素早く切り換えられ得る。当業者は、フレーク４０が、電極６２間に電界がない場合セル表面に対してある角度をなして傾けられ、電極６２間に電界を印加した際電界の方向へのフレーク４０の長軸の配向を促進することが分かるであろう。
【００１９】
図６は、一対のガラス基板７１、一対の透明構造７２、一対の電極７３、親水性層７４及び疎水性層７５により規定されるセルを持つ光学装置７０を図示している。セル内で、流体ホスト媒体３０（図２Ａ）が、親水性層７４とインタフェースする極性液体３１及び疎水性層７５とインタフェースする無極性液体３２を含む。極性液体３１と無極性液体３２のインタフェーシングが、界面の明瞭な図示を助けるために破線として示されている。３つのフレーク４０（図３Ａ）が流体ホスト媒体３０内で浮遊し、各フレークは、極性液体３１とインタフェースする親水性層４１及び無極性液体３２とインタフェースする疎水性層４２を持つ。コア４３は、層４４及び４５に基づくフレーク４０の浮遊を強調するため示されていない。
【００２０】
光学装置７０は、フレーク４０の表面処理に応じて本質的に光を反射、吸収又は蛍光を発するのに適した光学的状態で示されていて、該光学装置７０は、両方向の破線矢印により示されるようにセルの垂直方向に対して傾けられた方向に電界を向けるために直角三角形構造を持つ電極７３間に電界を印加すると本質的に光を透過するのに適した光学的状態に素早く切り換えられ得る。当業者は、電極７３の直角三角形構造が、電極７３間に電界を印加した際電界の方向へのフレーク４０の長軸の配向を促進することが分かるであろう。
【００２１】
図７Ａ及び図７Ｂは、一対のガラス基板８１、一対の電極８２、親水性層８３及び疎水性層８４により規定されるセルを持つ光学装置８０を図示している。セル内で、流体ホスト媒体３０（図２Ａ）が、極性液体３１の下に無極性液体３２を含む。また、部分的にセルに結合された親水性表面４４を持つフレーク４１（図３Ｂ）が流体ホスト媒体３０内に配設されている。
【００２２】
図７Ａに図示されるように下部電極８２に印加される電位がない場合、フレーク４１はＵ字構造を維持し、光学装置８０は本質的に光を透過するのに適した光学的状態に切り換えられる。その後、図７Ｂに図示されるように電位Ｖが下部電極８２に印加される場合、極性液体３１は、無極性液体３２を脇へ押しやるように疎水性層８４上に広がり、フレーク４１はＵ字構造からＴ字構造に素早く移行することができる。その結果、光学装置８０は、表面４４の表面処理に応じて本質的に光を反射、吸収又は蛍光を発するのに適した光学的状態で動作する。下部電極８２への電位Ｖの印加を止めると、無極性液体３２は層を再び形成し、フレーク４１はＴ字構造からＵ字構造に素早く移行することができる。その結果、光学装置８０は、光反射／吸収／蛍光状態から光透過状態に切り換わる。
【００２３】
図８Ａ及び図８Ｂは、一対のガラス基板９１、一対の電極９２、親水性層９３及び疎水性層９４により規定されるセルを持つ光学装置９０を図示している。セル内で、流体ホスト媒体３０（図２Ａ）が、極性液体３１の下に無極性液体３２を含む。また、部分的にセルに結合された親水性表面４１を持つフレーク４１（図３Ｂ）が流体ホスト媒体３０内に配設されている。
【００２４】
図８Ａに図示されるように下部電極９２に印加される電位がない場合、フレーク４１の腕は流体ホスト媒体３０内で垂直に延び、光学装置９０は本質的に光を透過するのに適した光学的状態で動作する。その後、図８Ｂに図示されるように電位Ｖが下部電極９２に印加される場合、極性液体３１は、無極性液体３２を脇へ押しやるように疎水性層９４上に広がり、フレーク４１の腕は流体ホスト媒体３０内で垂直に延びた状態から極性液体３１内で水平に延びた状態に素早く移行することができる。その結果、光学装置９０は、表面４４の表面処理に応じて本質的に光を反射、吸収又は蛍光を発するのに適した光学的状態で動作する。下部電極９２への電位Ｖの印加を止めると、無極性液体３２は層を再び形成し、フレーク４１は極性液体３１内で水平に延びた状態から流体ホスト媒体３０内で垂直に延びた状態に素早く移行することができる。その結果、光学装置９０は、光反射／吸収／蛍光状態から光透過状態に切り換わる。
【００２５】
図９Ａ及び図９Ｂは、一対のガラス基板１０１、一対の電極１０２及び一対の疎水性層１０３により規定されるセルを持つ光学装置１００を図示している。セル内で、流体ホスト媒体３０（図２Ａ）が、下部基板１０１及び疎水性層１０３とインタフェースする極性液体３１及び上部基板１０１及び疎水性層１０３とインタフェースする無極性液体３２を含む。極性液体３１と無極性液体３２のインタフェーシングが、界面の明瞭な図示を助けるために破線として示されている。９つのフレーク４０（図３Ａ）が流体ホスト媒体３０内で浮遊し、各フレークは、極性液体３１とインタフェースする親水性層４１（図示せず）及び無極性液体３２とインタフェースする疎水性層４２（図示せず）を持つ。図９Ａにおいて、光学装置１００は、凹面鏡として本質的に光を反射するのに適した光学的状態で示されている。図９Ｂにおいて、光学装置１００は、凸面鏡として本質的に光を反射するのに適した光学的状態で示されている。斯くして、光学装置１００は、図９Ａ及び図９Ｂに図示されるように電極１０２への電圧の選択的印加に基づいて凹面反射鏡又は凸面反射鏡として選択的に動作され得る。
【００２６】
図１０Ａ及び図１０Ｂは、一対のガラス基板１１１、一対の電極１１２、親水性層１１３及び疎水性層１１４により規定されるセルを持つ光学装置１１０を図示している。セル内で、流体ホスト媒体３０（図２Ａ）が、極性液体３１及び無極性液体３２を含む。７つのフレーク４０（図３Ａ）が流体ホスト媒体３０内で浮遊し、各フレークは、極性液体３１とインタフェースする親水性層４１（図示せず）及び無極性液体３２とインタフェースする疎水性層４２（図示せず）を持つ。
【００２７】
図１０Ａに図示されるように電極１１２に印加される電位がない場合、無極性液体３２は疎水性層１１４上に広がり、フレーク４０は極性液体３１及び無極性液体３２の界面上に分散される。その結果、光学装置１１０は、フレーク４０の表面処理に応じて本質的に光を反射、吸収又は蛍光を発するのに適した光学的状態に切り換わる。図１０Ｂに図示されるように電位Ｖが電極１１２に印加される場合、フレーク４０は無極性液体３２の液滴を取り囲み、光学装置１１０は本質的に光を透過するのに適した光学的状態で動作する。電極１１２への電位Ｖの印加を止めると、無極性液体３２は再び疎水性層１１３上に広がり、フレーク４０は極性液体３１及び無極性液体３２の界面上に分散される。その結果、光学装置１１０は、透過状態から反射／吸収／蛍光状態に切り換わる。
【００２８】
図１１Ａ乃至図１１Ｄは、一対のガラス基板１２１、３つの電極１２２、１２３及び１２４並びに一対の疎水性層１２５により規定されるセルを持つ光学装置１２０を図示している。セル内で、流体ホスト媒体３０（図２Ａ）が、極性液体３１及び無極性液体３２を含む。流体ホスト媒体３０内に電極１２４が配設されている。複数のフレーク４０（図３Ａ）が流体ホスト媒体３０内で浮遊し、各フレークは、極性液体３１とインタフェースする親水性層４１（図示せず）及び無極性液体３２とインタフェースする疎水性層４２（図示せず）を持つ。
【００２９】
図１１Ａに図示されるように電極１２２及び１２４間並びに電極１２３及び１２４間に印加される電位がない場合、無極性液体３２は両疎水性層１２５上に広がり、フレーク４０は極性液体３１及び無極性液体３２の界面上に分散される。その結果、光学装置１２０は、フレーク４０の表面処理に応じて本質的に光を反射、吸収又は蛍光を発するのに適した光学的状態に切り換わる。図１１Ｂに図示されるように電位Ｖが電極１２２及び１２４間並びに電極１２３及び１２４間に印加される場合、フレーク４０は無極性液体３２の液滴を取り囲み、光学装置１２０は本質的に光を透過するのに適した光学的状態で動作する。
【００３０】
図１１Ｃに図示されるように電位Ｖが電極１２３及び１２４間にのみ印加される場合、無極性液体３２は上部疎水性層１２５上に広がり、フレーク４０は極性液体３１及び無極性液体３２の界面上に分散される。その結果、光学装置１２０は、フレーク４０の表面処理に応じて本質的に光を反射、吸収又は蛍光を発するのに適した光学的状態に切り換わる。図１１Ｄに図示されるように電位Ｖが電極１２２及び１２４間にのみ印加される場合、無極性液体３２は下部疎水性層１２５上に広がり、フレーク４０は極性液体３１及び無極性液体３２の界面上に分散される。その結果、光学装置１２０は、フレーク４０の表面処理に応じて本質的に光を反射、吸収又は蛍光を発するのに適した光学的状態に切り換わる。
【００３１】
一実施例においては、フレーク４０の親水性層４１が、光学装置１２０を見下ろす観察者から見て光を鏡面反射するように処理され、フレーク４０の疎水性層４２が、光学装置１２０を見下ろす観察者から見て光を拡散反射するように処理される。斯くして、光学装置１２０は、図１１Ｃに図示されるように電位Ｖが電極１２３及び１２４間に印加される場合拡散反射鏡として動作し、図１１Ｄに図示されるように電位Ｖが電極１２２及び１２４間に印加される場合鏡面反射鏡として動作する。
【００３２】
図１２Ａ乃至図１２Ｄは、一対のガラス基板１３１、４つの電極１３２−１３５、一対の疎水性層１３６及び反射カラーフィルタ１３７（例えば、緑色）により規定されるセルを持つ光学装置１３０を図示している。セル内で、流体ホスト媒体３０（図２Ａ）が、極性液体３１及び無極性液体３２を含む。極性液体３１と無極性液体３２のインタフェーシングが、界面の明瞭な図示を助けるために破線として示されている。流体ホスト媒体３０内に一対の電極１３８及び１３９が配設されている。複数のフレーク４０（図３Ａ）が流体ホスト媒体３０内で浮遊し、各フレークは、極性液体３１とインタフェースする親水性層４１及び無極性液体３２とインタフェースする疎水性層４２を持つ。さらに、各親水性層４１は、ある色（例えば、青色）を反射するように処理されていて、各疎水性層４２は、異なる色（例えば、赤色）を反射するように処理されている。
【００３３】
図１２Ａに図示されるように電位Ｖが電極１３４及び１３８間並びに電極１３５及び１３９間に印加される場合、無極性液体３２は上部疎水性層１３６に重畳し、フレーク４０から反射する青色光が光学装置１３０上方の観察者から見える。図１２Ｂに図示されるように電位Ｖが電極１３２及び１３８間並びに電極１３３及び１３９間に印加される場合、無極性液体３２は下部疎水性層１３６に重畳し、フレーク４０から反射する赤色光が光学装置１３０上方の観察者から見える。
【００３４】
図１２Ｃに図示されるように電位Ｖが電極１３２及び１３８間並びに電極１３４及び１３８間に印加される場合、極性液体３１は電極１３８及び疎水性層１３６とインタフェースし、無極性液体３２は電極１３９及び疎水性層１３６とインタフェースし、反射カラーフィルタ１３７から反射する緑色光が光学装置１３０上方の観察者から見える。図１２Ｄに図示されるように電極１３２−１３５、１３８及び１３９間に印加される電位がない場合、無極性液体３２は両疎水性層１３６上に広がり、フレーク４０は両側で極性液体３１及び無極性液体３２の界面上に分散される。その結果、光学装置１３０は、青色光及び赤色光の両方を反射するのに適した光学的状態に切り換わる。
【００３５】
図１３Ａ及び図１３Ｂは、一対のガラス基板１４１、４つの電極１４２−１４５、一対の疎水性層１４６及びカラーフィルタ１４７（例えば、緑色）により規定されるセルを持つ光学装置１４０を図示している。セル内で、流体ホスト媒体３０（図２Ａ）が、極性液体３１及び無極性液体３２を含む。極性液体３１と無極性液体３２のインタフェーシングが、界面の明瞭な図示を助けるために破線として示されている。流体ホスト媒体３０内に一対の電極１４８及び１４９が配設されている。複数のフレーク４０（図３Ａ）が流体ホスト媒体３０内で浮遊し、各フレークは、極性液体３１とインタフェースする親水性層４１及び無極性液体３２とインタフェースする疎水性層４２を持つ。さらに、各フレーク４０は、光を反射又は吸収することができる。
【００３６】
図１３Ａに図示されるように電極１４２−１４５、１４８及び１４９間に印加される電位がない場合、無極性液体３２は両疎水性層１４６上に広がり、フレーク４０は両側で極性液体３１及び無極性液体３２の界面上に分散される。その結果、光学装置１４０は、光を反射するのに適した又は当該光学装置１４０を介した上方への光の透過を防止するのに適した光学的状態に切り換わる。図１３Ｂに図示されるように電位Ｖが電極１４２及び１４８間並びに電極１４４及び１４８間に印加される場合、極性液体３１は電極１４８及び疎水性層１４６とインタフェースし、無極性液体３２は電極１４９及び疎水性層１４６とインタフェースし、光学装置１４０を介して上方に透過する光が該光学装置１４０上方の観察者から緑色光として見える。
【００３７】
ここに開示されている本発明の実施例は現在好ましいと考えられているが、種々の変更及び修正を本発明の精神及び範囲から逸脱することなく行なうことができる。本発明の範囲は添付の請求の範囲に示され、均等の意味及び範囲内に収まる全ての変更は該請求の範囲内に含まれることが意図されている。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１Ａ】図１Ａは、当該技術分野で知られている電気光学感受性フレークを用いる光学装置を図示する。
【図１Ｂ】図１Ｂは、当該技術分野で知られている電気光学感受性フレークを用いる光学装置を図示する。
【図２Ａ】図２Ａは、本発明による流体ホスト媒体の典型的な実施例を図示する。
【図２Ｂ】図２Ｂは、本発明による流体ホスト媒体の典型的な実施例を図示する。
【図３Ａ】図３Ａは、本発明による電気光学感受性フレークの典型的な実施例を図示する。
【図３Ｂ】図３Ｂは、本発明による電気光学感受性フレークの典型的な実施例を図示する。
【図３Ｃ】図３Ｃは、本発明による電気光学感受性フレークの典型的な実施例を図示する。
【図４Ａ】図４Ａは、本発明による光学装置の第１実施例を図示する。
【図４Ｂ】図４Ｂは、本発明による光学装置の第１実施例を図示する。
【図４Ｃ】図４Ｃは、本発明による光学装置の第１実施例を図示する。
【図５】図５は、本発明による光学装置の第２実施例を図示する。
【図６】図６は、本発明による光学装置の第３実施例を図示する。
【図７Ａ】図７Ａは、本発明による光学装置の第４実施例を図示する。
【図７Ｂ】図７Ｂは、本発明による光学装置の第４実施例を図示する。
【図８Ａ】図８Ａは、本発明による光学装置の第５実施例を図示する。
【図８Ｂ】図８Ｂは、本発明による光学装置の第５実施例を図示する。
【図９Ａ】図９Ａは、本発明による光学装置の第６実施例を図示する。
【図９Ｂ】図９Ｂは、本発明による光学装置の第６実施例を図示する。
【図１０Ａ】図１０Ａは、本発明による光学装置の第７実施例を図示する。
【図１０Ｂ】図１０Ｂは、本発明による光学装置の第７実施例を図示する。
【図１１Ａ】図１１Ａは、本発明による光学装置の第８実施例を図示する。
【図１１Ｂ】図１１Ｂは、本発明による光学装置の第８実施例を図示する。
【図１１Ｃ】図１１Ｃは、本発明による光学装置の第８実施例を図示する。
【図１１Ｄ】図１１Ｄは、本発明による光学装置の第８実施例を図示する。
【図１２Ａ】図１２Ａは、本発明による光学装置の第９実施例を図示する。
【図１２Ｂ】図１２Ｂは、本発明による光学装置の第９実施例を図示する。
【図１２Ｃ】図１２Ｃは、本発明による光学装置の第９実施例を図示する。
【図１２Ｄ】図１２Ｄは、本発明による光学装置の第９実施例を図示する。
【図１３Ａ】図１３Ａは、本発明による光学装置の第１０実施例を図示する。
【図１３Ｂ】図１３Ｂは、本発明による光学装置の第１０実施例を図示する。
【０００１】
本発明は、広くは、流体ホスト媒体(fluid host medium)内に配設される電気光学感受性フレーク(electro-optically sensitive flakes)を用いる光学装置（例えば反射型ディスプレイ）に関する。本発明は、とりわけ、種々の光学的状態（例えば、様々な程度の光反射状態、光吸収状態、蛍光(light fluorescing)状態及び／又は光透過状態）間の斯かる光学装置の切り換えを制御することに関する。
【背景技術】
【０００２】
図１Ａ及び図１Ｂは、一対のガラス基板２１及び一対の電極２２により従来どおり規定されるセルを持つ既知の光学装置２０を図示している。セル内には、電気光学感受性フレーク２４が浮遊している流体ホスト媒体２３がある。図１Ａに図示されるようにセルに印加される電界がない場合、フレーク２４は流体ホスト媒体２３内でランダムに浮遊し、光学装置２０は本質的に光を反射、吸収又は蛍光を発するのに適した光学的状態で動作する。図１Ｂに図示されるように垂直に延びる電界Ｕがセルに印加される場合、フレーク２４は印加された電界Ｕの該垂直方向に流体ホスト媒体内で一軸整列し、光学装置２０は本質的に光を透過するのに適した光学的状態で動作する。
【０００３】
光学装置２０は、電界がない場合基板２１及び電極２２に平行にフレーク２４を配向する能力を備えていない。その結果、図１Ａに図示されるような光反射／吸収／蛍光状態と図１Ｂに図示されるような光透過状態との間の素早い切り換えが、これら２つの状態間の光学装置２０の素早い切り換えを必要とする動作条件下（例えば、ライトディスプレイ(light display)）では困難である。それ故、照明産業は、流体ホスト媒体内に配設される電気光学感受性フレークを用いる光学装置に関する既存の技術を改善することに絶えず努めている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このため、本発明は、流体ホスト媒体内でフレークの所望の配向を引き起こす、流体ホスト媒体及び電気光学感受性フレークの新規且つ独特な構造的構成を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の第１の態様は、極性液体及び無極性液体を含む流体ホスト媒体を用いる光学装置である。光学装置はさらに、複数の光学的状態（例えば、様々な程度の光反射状態、光吸収状態、蛍光状態及び／又は光透過状態）間の当該光学装置の切り換えを促進するために流体ホスト媒体内に配設される１つ以上の電気光学感受性フレークを用いる。
【０００６】
本発明の第２の態様は、流体ホスト媒体及び該流体ホスト媒体内に配設される１つ以上の電気光学感受性フレークを用いる光学装置である。各フレークは、複数の光学的状態間の当該光学装置の切り換えを促進するために親水性表面及び疎水性表面を持つ。
【０００７】
本発明の上述した態様、他の態様、特徴及び利点は、添付の図面と共に読まれる、目下好ましい実施例の以下の詳細な説明からさらに明らかになるであろう。詳細な説明及び図面は、本発明を単に例示しているに過ぎず、添付の請求の範囲により規定される本発明及びその均等物の範囲を制限するものではない。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
図１Ａ乃至図１３Ｃに図示される図面は、縮尺どおりに描写することは意図せず、本発明の様々な原理の理解を助けることを意図したものである。当業者は、実際には、本発明による光学装置のセル、流体ホスト媒体、電気光学感受性フレーク及びその他の構成要素の実際の形状、大きさ及び材料構成が、当該光学装置の対象とする商業的な応用に依存することが分かるであろう。ゆえに、本発明の発明者は、本発明による光学装置の各構成要素の形状、大きさ及び材料構成について制約を課さず、本発明による光学装置の各構成要素の"最良の"形状、"最良の"大きさ及び"最良の"材料構成を主張しない。
【０００９】
本発明の第１の発明原理は、例えば水である極性液体及び例えばヘプタン(heptane)である無極性液体を含むように流体ホスト媒体を構造的に構成することにある。流体ホスト媒体内で電気光学感受性フレークの所望の配向を引き起こすため、本発明は、極性液体と無極性液体のインタフェーシング(interfacing)を利用する。例えば、図２Ａは、極性液体３１及び無極性液体３２の対向する界面を持つ典型的な流体ホスト媒体３０を図示し、図２Ｂは、極性液体３１内で無極性液体３２の液滴を取り囲む界面を持つ流体ホスト媒体３０を図示する。
【００１０】
実際には、流体ホスト媒体を密閉するセルの構造的構成、並びに極性液体及び無極性液体の材料組成は、本発明の商業的な実施に依存し、それゆえ制限はない。
【００１１】
本発明の第２の発明原理は、１つ以上の疎水性表面及び／又は１つ以上の親水性表面を持つ材料組成で電気光学感受性フレーク各々を構造的に構成することにある。各フレークは、有機物、無機物又はそれらの任意の組み合わせからなる。各フレークは、もともと疎水性表面及び／又は親水性表面を持ってもよく、または疎水性表面及び／又は親水性表面を持つように処理されてもよい。さらに、フレークは、光を反射、吸収及び／又は蛍光を発してもよい。図３Ａは、親水性表面４４及び疎水性表面４５を持つコア４３を持つ典型的なフレーク４０を図示し、図３Ｂは、疎水性表面４４を持つ典型的なフレーク４１を図示し、図３Ｃは、親水性表面４５を持つ典型的なフレーク４２を図示する。
【００１２】
実際には、各フレークの構造的構成及び材料組成は、本発明の商業的な実施に依存し、それゆえ制限はない。フレーク４０の一実施例（図３Ａ）においては、２．５μｍのＰＥＴフィルムが用いられ、５０ｎｍの金(Au)層がその頂部に蒸着された。その後、この材料のフレークは、親水性のＰＥＧチオール(PEG-thiol)を含むエタノール溶液に２分間浸漬され、その結果、金表面に親水性の自己組織化単分子膜が生じる。ＰＥＴの表面の一方は何も覆われず、それ故、疎水性である。一方、他方の表面は、金とＰＥＧチオールで覆われ、親水性である。このようにして、疎水性表面及び親水性表面を持つフレークが作られる。フレークの適切な物質構成を検証するため、フレークが、ヘプタン（すなわち、無極性液体）及び水（すなわち、極性液体）を含むビン内に浸漬された。フレークは直ちにヘプタン及び水の界面に移動し、親水性層は水とインタフェースし(interface)、疎水性層はヘプタンとインタフェースした。
【００１３】
本発明の第３の発明原理は、極性液体に対するフレークの親水性層のインタフェーシング、無極性液体に対するフレークの疎水性層のインタフェーシング、無極性液体に対するフレークの親水性層の反発相互作用及び／又は極性液体に対するフレークの疎水性層の反発相互作用を利用することにより流体ホスト媒体内で電気光学感受性フレークの所望の配向を引き起こすことにある。第１の実施例においては、フレークが極性液体及び無極性液体の界面に沿って浮遊し、各フレークは、流体ホスト媒体に印加される電界の方向にその長軸を配向する。これは、図４Ａ乃至図６と関連してさらに述べられる。第２の実施例においては、各フレークの構造が、流体ホスト媒体へのＤＣ電界の印加を伴うエレクトロウェッティングに応じた極性液体及び無極性液体の相対運動に基づいて変えられる。これは、図７Ａ乃至図８Ｂと関連してさらに述べられる。第３の実施例においては、フレークが極性液体及び無極性液体の界面に沿って浮遊し、各フレークは、流体ホスト媒体へのＤＣ電界の印加を伴うエレクトロウェッティングに応じた極性液体及び無極性液体の相対運動に基づいて各々を配向する。これは、図９Ａ乃至図１３Ｃと関連してさらに述べられる。
【００１４】
図４Ａ乃至図１３Ｃの以下の記載は、本発明の上述した発明原理の１つ以上を取り入れた本発明の典型的な実施例を提供する。
【００１５】
図４Ａ乃至図４Ｃは、一対のガラス基板５１、一対の電極５２（すなわち、インジウム錫酸化物(ITO)等の透明導電層）、親水性層５３及び疎水性層５４により規定されるセルを持つ光学装置５０を図示している。セル内で、流体ホスト媒体３０（図２Ａ）が、親水性層５３とインタフェースする極性液体３１及び疎水性層５４とインタフェースする無極性液体３２を含む。極性液体３１と無極性液体３２のインタフェーシングが、界面の明瞭な図示を助けるために破線として示されている。３つのフレーク４０（図３Ａ）が流体ホスト媒体３０内で浮遊し、各フレークは、極性液体３１とインタフェースする親水性層４４及び無極性液体３２とインタフェースする疎水性層４５を持つ。コア４３は、層４４及び４５に基づくフレーク４０の浮遊を強調するため示されていない。
【００１６】
図４Ａに図示されるようにセルに印加される電界がない場合、フレーク４０は層５１乃至５４に平行であり、光学装置５０はフレーク４０の表面処理に応じて本質的に光を反射、吸収又は蛍光を発するのに適した光学的状態で動作する。その後、図４Ｂ及び図４Ｃに図示されるように垂直に延びる電界Ｕがセルに印加される場合、フレーク４０は、層５１乃至５４に平行な状態から印加された電界Ｕの該垂直方向に流体ホスト媒体内で一軸整列する状態に素早く移行し、光学装置５０は本質的に光を透過するのに適した光学的状態で動作する。セルへの電界Ｕの印加を止めると、フレーク４０は、印加された電界Ｕの該垂直方向に流体ホスト媒体内で一軸整列した状態から再び層５１乃至５４に平行な状態に素早く移行することができ、光学装置５０は再び光反射／吸収／蛍光状態で動作する。
【００１７】
図５は、一対のガラス基板６１、一対の電極６２、オプションの親水性層６３、オプションの疎水性層６４、親水性層６５及び６６並びに疎水性層６７及び６８により規定されるセルを持つ光学装置６０を図示している。セル内で、流体ホスト媒体３０（図２Ａ）が、親水性層６３、６５及び６６とインタフェースする極性液体３１並びに疎水性層６４、６７及び６８とインタフェースする無極性液体３２を含む。極性液体３１と無極性液体３２のインタフェーシングが、界面の明瞭な図示を助けるために破線として示されている。３つのフレーク４０（図３Ａ）が流体ホスト媒体３０内で浮遊し、各フレークは、極性液体３１とインタフェースする親水性層４１及び無極性液体３２とインタフェースする疎水性層４２を持つ。コア４３は、層４４及び４５に基づくフレーク４０の浮遊を強調するため示されていない。
【００１８】
光学装置６０は、フレーク４０の表面処理に応じて本質的に光を反射、吸収又は蛍光を発するのに適した光学的状態で示されていて、該光学装置６０は、電極６２間に電界を印加すると本質的に光を透過するのに適した光学的状態に素早く切り換えられ得る。当業者は、フレーク４０が、電極６２間に電界がない場合セル表面に対してある角度をなして傾けられ、電極６２間に電界を印加した際電界の方向へのフレーク４０の長軸の配向を促進することが分かるであろう。
【００１９】
図６は、一対のガラス基板７１、一対の透明構造７２、一対の電極７３、親水性層７４及び疎水性層７５により規定されるセルを持つ光学装置７０を図示している。セル内で、流体ホスト媒体３０（図２Ａ）が、親水性層７４とインタフェースする極性液体３１及び疎水性層７５とインタフェースする無極性液体３２を含む。極性液体３１と無極性液体３２のインタフェーシングが、界面の明瞭な図示を助けるために破線として示されている。３つのフレーク４０（図３Ａ）が流体ホスト媒体３０内で浮遊し、各フレークは、極性液体３１とインタフェースする親水性層４１及び無極性液体３２とインタフェースする疎水性層４２を持つ。コア４３は、層４４及び４５に基づくフレーク４０の浮遊を強調するため示されていない。
【００２０】
光学装置７０は、フレーク４０の表面処理に応じて本質的に光を反射、吸収又は蛍光を発するのに適した光学的状態で示されていて、該光学装置７０は、両方向の破線矢印により示されるようにセルの垂直方向に対して傾けられた方向に電界を向けるために直角三角形構造を持つ電極７３間に電界を印加すると本質的に光を透過するのに適した光学的状態に素早く切り換えられ得る。当業者は、電極７３の直角三角形構造が、電極７３間に電界を印加した際電界の方向へのフレーク４０の長軸の配向を促進することが分かるであろう。
【００２１】
図７Ａ及び図７Ｂは、一対のガラス基板８１、一対の電極８２、親水性層８３及び疎水性層８４により規定されるセルを持つ光学装置８０を図示している。セル内で、流体ホスト媒体３０（図２Ａ）が、極性液体３１の下に無極性液体３２を含む。また、部分的にセルに結合された親水性表面４４を持つフレーク４１（図３Ｂ）が流体ホスト媒体３０内に配設されている。
【００２２】
図７Ａに図示されるように下部電極８２に印加される電位がない場合、フレーク４１はＵ字構造を維持し、光学装置８０は本質的に光を透過するのに適した光学的状態に切り換えられる。その後、図７Ｂに図示されるように電位Ｖが下部電極８２に印加される場合、極性液体３１は、無極性液体３２を脇へ押しやるように疎水性層８４上に広がり、フレーク４１はＵ字構造からＴ字構造に素早く移行することができる。その結果、光学装置８０は、表面４４の表面処理に応じて本質的に光を反射、吸収又は蛍光を発するのに適した光学的状態で動作する。下部電極８２への電位Ｖの印加を止めると、無極性液体３２は層を再び形成し、フレーク４１はＴ字構造からＵ字構造に素早く移行することができる。その結果、光学装置８０は、光反射／吸収／蛍光状態から光透過状態に切り換わる。
【００２３】
図８Ａ及び図８Ｂは、一対のガラス基板９１、一対の電極９２、親水性層９３及び疎水性層９４により規定されるセルを持つ光学装置９０を図示している。セル内で、流体ホスト媒体３０（図２Ａ）が、極性液体３１の下に無極性液体３２を含む。また、部分的にセルに結合された親水性表面４１を持つフレーク４１（図３Ｂ）が流体ホスト媒体３０内に配設されている。
【００２４】
図８Ａに図示されるように下部電極９２に印加される電位がない場合、フレーク４１の腕は流体ホスト媒体３０内で垂直に延び、光学装置９０は本質的に光を透過するのに適した光学的状態で動作する。その後、図８Ｂに図示されるように電位Ｖが下部電極９２に印加される場合、極性液体３１は、無極性液体３２を脇へ押しやるように疎水性層９４上に広がり、フレーク４１の腕は流体ホスト媒体３０内で垂直に延びた状態から極性液体３１内で水平に延びた状態に素早く移行することができる。その結果、光学装置９０は、表面４４の表面処理に応じて本質的に光を反射、吸収又は蛍光を発するのに適した光学的状態で動作する。下部電極９２への電位Ｖの印加を止めると、無極性液体３２は層を再び形成し、フレーク４１は極性液体３１内で水平に延びた状態から流体ホスト媒体３０内で垂直に延びた状態に素早く移行することができる。その結果、光学装置９０は、光反射／吸収／蛍光状態から光透過状態に切り換わる。
【００２５】
図９Ａ及び図９Ｂは、一対のガラス基板１０１、一対の電極１０２及び一対の疎水性層１０３により規定されるセルを持つ光学装置１００を図示している。セル内で、流体ホスト媒体３０（図２Ａ）が、下部基板１０１及び疎水性層１０３とインタフェースする極性液体３１及び上部基板１０１及び疎水性層１０３とインタフェースする無極性液体３２を含む。極性液体３１と無極性液体３２のインタフェーシングが、界面の明瞭な図示を助けるために破線として示されている。９つのフレーク４０（図３Ａ）が流体ホスト媒体３０内で浮遊し、各フレークは、極性液体３１とインタフェースする親水性層４１（図示せず）及び無極性液体３２とインタフェースする疎水性層４２（図示せず）を持つ。図９Ａにおいて、光学装置１００は、凹面鏡として本質的に光を反射するのに適した光学的状態で示されている。図９Ｂにおいて、光学装置１００は、凸面鏡として本質的に光を反射するのに適した光学的状態で示されている。斯くして、光学装置１００は、図９Ａ及び図９Ｂに図示されるように電極１０２への電圧の選択的印加に基づいて凹面反射鏡又は凸面反射鏡として選択的に動作され得る。
【００２６】
図１０Ａ及び図１０Ｂは、一対のガラス基板１１１、一対の電極１１２、親水性層１１３及び疎水性層１１４により規定されるセルを持つ光学装置１１０を図示している。セル内で、流体ホスト媒体３０（図２Ａ）が、極性液体３１及び無極性液体３２を含む。７つのフレーク４０（図３Ａ）が流体ホスト媒体３０内で浮遊し、各フレークは、極性液体３１とインタフェースする親水性層４１（図示せず）及び無極性液体３２とインタフェースする疎水性層４２（図示せず）を持つ。
【００２７】
図１０Ａに図示されるように電極１１２に印加される電位がない場合、無極性液体３２は疎水性層１１４上に広がり、フレーク４０は極性液体３１及び無極性液体３２の界面上に分散される。その結果、光学装置１１０は、フレーク４０の表面処理に応じて本質的に光を反射、吸収又は蛍光を発するのに適した光学的状態に切り換わる。図１０Ｂに図示されるように電位Ｖが電極１１２に印加される場合、フレーク４０は無極性液体３２の液滴を取り囲み、光学装置１１０は本質的に光を透過するのに適した光学的状態で動作する。電極１１２への電位Ｖの印加を止めると、無極性液体３２は再び疎水性層１１３上に広がり、フレーク４０は極性液体３１及び無極性液体３２の界面上に分散される。その結果、光学装置１１０は、透過状態から反射／吸収／蛍光状態に切り換わる。
【００２８】
図１１Ａ乃至図１１Ｄは、一対のガラス基板１２１、３つの電極１２２、１２３及び１２４並びに一対の疎水性層１２５により規定されるセルを持つ光学装置１２０を図示している。セル内で、流体ホスト媒体３０（図２Ａ）が、極性液体３１及び無極性液体３２を含む。流体ホスト媒体３０内に電極１２４が配設されている。複数のフレーク４０（図３Ａ）が流体ホスト媒体３０内で浮遊し、各フレークは、極性液体３１とインタフェースする親水性層４１（図示せず）及び無極性液体３２とインタフェースする疎水性層４２（図示せず）を持つ。
【００２９】
図１１Ａに図示されるように電極１２２及び１２４間並びに電極１２３及び１２４間に印加される電位がない場合、無極性液体３２は両疎水性層１２５上に広がり、フレーク４０は極性液体３１及び無極性液体３２の界面上に分散される。その結果、光学装置１２０は、フレーク４０の表面処理に応じて本質的に光を反射、吸収又は蛍光を発するのに適した光学的状態に切り換わる。図１１Ｂに図示されるように電位Ｖが電極１２２及び１２４間並びに電極１２３及び１２４間に印加される場合、フレーク４０は無極性液体３２の液滴を取り囲み、光学装置１２０は本質的に光を透過するのに適した光学的状態で動作する。
【００３０】
図１１Ｃに図示されるように電位Ｖが電極１２３及び１２４間にのみ印加される場合、無極性液体３２は上部疎水性層１２５上に広がり、フレーク４０は極性液体３１及び無極性液体３２の界面上に分散される。その結果、光学装置１２０は、フレーク４０の表面処理に応じて本質的に光を反射、吸収又は蛍光を発するのに適した光学的状態に切り換わる。図１１Ｄに図示されるように電位Ｖが電極１２２及び１２４間にのみ印加される場合、無極性液体３２は下部疎水性層１２５上に広がり、フレーク４０は極性液体３１及び無極性液体３２の界面上に分散される。その結果、光学装置１２０は、フレーク４０の表面処理に応じて本質的に光を反射、吸収又は蛍光を発するのに適した光学的状態に切り換わる。
【００３１】
一実施例においては、フレーク４０の親水性層４１が、光学装置１２０を見下ろす観察者から見て光を鏡面反射するように処理され、フレーク４０の疎水性層４２が、光学装置１２０を見下ろす観察者から見て光を拡散反射するように処理される。斯くして、光学装置１２０は、図１１Ｃに図示されるように電位Ｖが電極１２３及び１２４間に印加される場合拡散反射鏡として動作し、図１１Ｄに図示されるように電位Ｖが電極１２２及び１２４間に印加される場合鏡面反射鏡として動作する。
【００３２】
図１２Ａ乃至図１２Ｄは、一対のガラス基板１３１、４つの電極１３２−１３５、一対の疎水性層１３６及び反射カラーフィルタ１３７（例えば、緑色）により規定されるセルを持つ光学装置１３０を図示している。セル内で、流体ホスト媒体３０（図２Ａ）が、極性液体３１及び無極性液体３２を含む。極性液体３１と無極性液体３２のインタフェーシングが、界面の明瞭な図示を助けるために破線として示されている。流体ホスト媒体３０内に一対の電極１３８及び１３９が配設されている。複数のフレーク４０（図３Ａ）が流体ホスト媒体３０内で浮遊し、各フレークは、極性液体３１とインタフェースする親水性層４１及び無極性液体３２とインタフェースする疎水性層４２を持つ。さらに、各親水性層４１は、ある色（例えば、青色）を反射するように処理されていて、各疎水性層４２は、異なる色（例えば、赤色）を反射するように処理されている。
【００３３】
図１２Ａに図示されるように電位Ｖが電極１３４及び１３８間並びに電極１３５及び１３９間に印加される場合、無極性液体３２は上部疎水性層１３６に重畳し、フレーク４０から反射する青色光が光学装置１３０上方の観察者から見える。図１２Ｂに図示されるように電位Ｖが電極１３２及び１３８間並びに電極１３３及び１３９間に印加される場合、無極性液体３２は下部疎水性層１３６に重畳し、フレーク４０から反射する赤色光が光学装置１３０上方の観察者から見える。
【００３４】
図１２Ｃに図示されるように電位Ｖが電極１３２及び１３８間並びに電極１３４及び１３８間に印加される場合、極性液体３１は電極１３８及び疎水性層１３６とインタフェースし、無極性液体３２は電極１３９及び疎水性層１３６とインタフェースし、反射カラーフィルタ１３７から反射する緑色光が光学装置１３０上方の観察者から見える。図１２Ｄに図示されるように電極１３２−１３５、１３８及び１３９間に印加される電位がない場合、無極性液体３２は両疎水性層１３６上に広がり、フレーク４０は両側で極性液体３１及び無極性液体３２の界面上に分散される。その結果、光学装置１３０は、青色光及び赤色光の両方を反射するのに適した光学的状態に切り換わる。
【００３５】
図１３Ａ及び図１３Ｂは、一対のガラス基板１４１、４つの電極１４２−１４５、一対の疎水性層１４６及びカラーフィルタ１４７（例えば、緑色）により規定されるセルを持つ光学装置１４０を図示している。セル内で、流体ホスト媒体３０（図２Ａ）が、極性液体３１及び無極性液体３２を含む。極性液体３１と無極性液体３２のインタフェーシングが、界面の明瞭な図示を助けるために破線として示されている。流体ホスト媒体３０内に一対の電極１４８及び１４９が配設されている。複数のフレーク４０（図３Ａ）が流体ホスト媒体３０内で浮遊し、各フレークは、極性液体３１とインタフェースする親水性層４１及び無極性液体３２とインタフェースする疎水性層４２を持つ。さらに、各フレーク４０は、光を反射又は吸収することができる。
【００３６】
図１３Ａに図示されるように電極１４２−１４５、１４８及び１４９間に印加される電位がない場合、無極性液体３２は両疎水性層１４６上に広がり、フレーク４０は両側で極性液体３１及び無極性液体３２の界面上に分散される。その結果、光学装置１４０は、光を反射するのに適した又は当該光学装置１４０を介した上方への光の透過を防止するのに適した光学的状態に切り換わる。図１３Ｂに図示されるように電位Ｖが電極１４２及び１４８間並びに電極１４４及び１４８間に印加される場合、極性液体３１は電極１４８及び疎水性層１４６とインタフェースし、無極性液体３２は電極１４９及び疎水性層１４６とインタフェースし、光学装置１４０を介して上方に透過する光が該光学装置１４０上方の観察者から緑色光として見える。
【００３７】
ここに開示されている本発明の実施例は現在好ましいと考えられているが、種々の変更及び修正を本発明の精神及び範囲から逸脱することなく行なうことができる。本発明の範囲は添付の請求の範囲に示され、均等の意味及び範囲内に収まる全ての変更は該請求の範囲内に含まれることが意図されている。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１Ａ】図１Ａは、当該技術分野で知られている電気光学感受性フレークを用いる光学装置を図示する。
【図１Ｂ】図１Ｂは、当該技術分野で知られている電気光学感受性フレークを用いる光学装置を図示する。
【図２Ａ】図２Ａは、本発明による流体ホスト媒体の典型的な実施例を図示する。
【図２Ｂ】図２Ｂは、本発明による流体ホスト媒体の典型的な実施例を図示する。
【図３Ａ】図３Ａは、本発明による電気光学感受性フレークの典型的な実施例を図示する。
【図３Ｂ】図３Ｂは、本発明による電気光学感受性フレークの典型的な実施例を図示する。
【図３Ｃ】図３Ｃは、本発明による電気光学感受性フレークの典型的な実施例を図示する。
【図４Ａ】図４Ａは、本発明による光学装置の第１実施例を図示する。
【図４Ｂ】図４Ｂは、本発明による光学装置の第１実施例を図示する。
【図４Ｃ】図４Ｃは、本発明による光学装置の第１実施例を図示する。
【図５】図５は、本発明による光学装置の第２実施例を図示する。
【図６】図６は、本発明による光学装置の第３実施例を図示する。
【図７Ａ】図７Ａは、本発明による光学装置の第４実施例を図示する。
【図７Ｂ】図７Ｂは、本発明による光学装置の第４実施例を図示する。
【図８Ａ】図８Ａは、本発明による光学装置の第５実施例を図示する。
【図８Ｂ】図８Ｂは、本発明による光学装置の第５実施例を図示する。
【図９Ａ】図９Ａは、本発明による光学装置の第６実施例を図示する。
【図９Ｂ】図９Ｂは、本発明による光学装置の第６実施例を図示する。
【図１０Ａ】図１０Ａは、本発明による光学装置の第７実施例を図示する。
【図１０Ｂ】図１０Ｂは、本発明による光学装置の第７実施例を図示する。
【図１１Ａ】図１１Ａは、本発明による光学装置の第８実施例を図示する。
【図１１Ｂ】図１１Ｂは、本発明による光学装置の第８実施例を図示する。
【図１１Ｃ】図１１Ｃは、本発明による光学装置の第８実施例を図示する。
【図１１Ｄ】図１１Ｄは、本発明による光学装置の第８実施例を図示する。
【図１２Ａ】図１２Ａは、本発明による光学装置の第９実施例を図示する。
【図１２Ｂ】図１２Ｂは、本発明による光学装置の第９実施例を図示する。
【図１２Ｃ】図１２Ｃは、本発明による光学装置の第９実施例を図示する。
【図１２Ｄ】図１２Ｄは、本発明による光学装置の第９実施例を図示する。
【図１３Ａ】図１３Ａは、本発明による光学装置の第１０実施例を図示する。
【図１３Ｂ】図１３Ｂは、本発明による光学装置の第１０実施例を図示する。
Claims (9)
- 光学装置であって、
極性液体及び無極性液体を含む流体ホスト媒体、並びに
光反射状態、光吸収状態、蛍光状態及び光透過状態の少なくとも１つを含む複数の光学的状態間の当該光学装置の切り換えを促進するために前記流体ホスト媒体内に配設される少なくとも１つの電気光学感受性フレークを有し、
前記電気光学感受性フレークが各々、前記極性液体とインタフェースする親水性層及び前記無極性液体とインタフェースする疎水性層を含み、
前記電気光学感受性フレークが各々、前記流体ホスト媒体へのＤＣ電界の印加を伴うエレクトロウェッティングに応じた前記極性液体及び前記無極性液体の相対運動に基づいて各々を配向する、
ことを特徴とする光学装置。 - 当該光学装置はさらに、前記流体ホスト媒体を密閉するセルを有し、
前記セルは、前記極性液体とインタフェースする少なくとも１つの親水性層及び前記無極性液体とインタフェースする少なくとも１つの疎水性層を含むことを特徴とする請求項１に記載の光学装置。 - 当該光学装置はさらに、前記流体ホスト媒体を密閉するセルを有し、
前記セルは、前記極性液体及び前記無極性液体の少なくとも一方とインタフェースする少なくとも１つの親水性層を含むことを特徴とする請求項１に記載の光学装置。 - 当該光学装置はさらに、前記流体ホスト媒体を密閉するセルを有し、
前記セルは、前記極性液体及び前記無極性液体の少なくとも一方とインタフェースする少なくとも１つの疎水性層を含むことを特徴とする請求項１に記載の光学装置。 - 当該光学装置はさらに、前記流体ホスト媒体を密閉するセルを有し、
前記セルは、前記極性液体及び前記無極性液体の少なくとも一方とインタフェースする少なくとも１つの透明導電層を含むことを特徴とする請求項１に記載の光学装置。 - 当該光学装置はさらに、前記流体ホスト媒体を密閉するセルを有し、
前記電気光学感受性フレークが前記セルに部分的に結合されていることを特徴とする請求項１に記載の光学装置。 - 前記親水性層は第１の色を反射し、前記疎水性層は第２の色を反射することを特徴とする請求項１に記載の光学装置。
- 当該光学装置はさらに、前記流体ホスト媒体を密閉するセルを有し、
前記セルは、カラーフィルタ層を含むことを特徴とする請求項１に記載の光学装置。 - 前記電気光学感受性フレークが各々、前記流体ホスト媒体への電界の印加がない場合前記流体ホスト媒体内で第１の所定の配向を持ち、
前記電気光学感受性フレークが各々、前記流体ホスト媒体への電界の印加に応じて前記流体ホスト媒体内で第２の所定の配向を持つことを特徴とする、請求項１に記載の光学装置。
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