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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein System für adressierbare
Anzeigen, das den Randeffekt eines adressierenden Vektorfeldes verringert.
Im Besonderen bezieht sich die vorliegende Erfindung auf den Einsatz
von Blattelektroden, die in ein Drehelement-Blattmaterial eingebaut
sind, das mit einem Stift adressiert wird, um eine gesättigte Seite
zu erzeugen.
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Drehelement-Blattmaterial
ist in den US-Patenten 4.126.854 und 4.143.103 offen gelegt worden und
umfasst im Allgemeinen ein Substrat, ein Steuerfluid und eine Klasse
von drehbaren Elementen. Wie weiter unten erörtert werden wird, hat Drehelement-Blattmaterial einen
Einsatz als „wiederverwendbares
Elektropapier" gefunden. 1 stellt
einen vergrößerten Abschnitt
von Drehelement-Blattmaterial 50 einschließlich eines
drehbaren Elements 10, eines Steuerfluids 20,
eines Hohlraums 30 und eines Substrats 40 dar.
Ein Betrachter 60 wird ebenfalls dargestellt. Obwohl 1 ein
kugelförmiges drehbares
Element und einen kugelförmigen
Hohlraum darstellt, werden auch viele andere Formen funktionieren
und sind mit der vorliegenden Erfindung vereinbar. Wie in US-A-5.389.945
offen gelegt, kann die Dicke des Substrats 40 in der Größenordnung
von hunderten Mikrometern betragen, und die Größe des drehbaren Elements 10 und
des Hohlraums 30 kann in der Größenordnung von 10 bis 100 Mikrometern
betragen.
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In 1 ist
das Substrat 40 ein Elastomermaterial wie Silikonkautschuk,
das sowohl das Steuerfluid 20 und die Klasse von drehbaren
Elementen in einem Hohlraum oder in Hohlräumen aufnimmt, die überall in
dem Substrat 40 angeordnet sind. Der Hohlraum enthält bzw.
die Hohlräume
enthalten sowohl das Steuerfluid 20 und die Klasse von
drehbaren Elementen in der Weise, dass das drehbare Element 10 in
Kontakt mit dem Steuerfluid 20 ist und mindestens ein Translationsfreiheitsgrad
des drehbaren Elements 10 eingeschränkt ist. Der Kontakt zwischen
dem Steuerfluid 20 und dem drehbaren Element 10 unterbricht
eine Symmetrie des drehbaren Elements 10 und ermöglicht die
Adressierung des drehbaren Elements 10. Der Zustand der
unterbrochenen Symmetrie des drehbaren Elements 10, oder die
Adressierungspolarität,
kann die Bildung eines elektrischen Dipols um eine Drehachse bedeuten. Zum
Beispiel ist allgemein bekannt, dass kleine Teilchen in einer dielektrischen
Flüssigkeit
eine elektrische Ladung erlangen, die mit dem Zetapotential der Oberflächenbeschichtung
in Verbindung steht. Dementsprechend kann durch die angemessene
Wahl von Beschichtungen, die auf gegenüberlie genden Oberflächen des
drehbaren Elements um eine Drehachse aufgetragen werden, ein elektrischer
Dipol auf einem drehbaren Element in einer dielektrischen Flüssigkeit
gebildet werden.
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Der
Einsatz von Drehelement-Blattmaterial als „wiederverwendbares Elektropapier" ist auf die Tatsache
zurückzuführen, dass
den drehbaren Elementen üblicherweise
eine zweite unterbrochene Symmetrie gegeben wird, eine mehrwertige
Seite, die mit der oben erörterten
Adressierungspolarität
in Beziehung steht. Das heißt,
die oben erwähnten
Beschichtungen können
so gewählt
werden, dass sie zum Beispiel in unterscheidbarer Weise auf einfallende
elektromagnetische Energie reagieren, wie in 2 dargestellt.
Dementsprechend kann ein angewandtes Vektorfeld die Seite des drehbaren
Elements 10 zu dem vorteilhaft positionierten Betrachter 60 steuern.
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Zum
Beispiel kann, wie in US-A-4.126.854 offen gelegt, das drehbare
Element 10 einen üblicherweise
kugelförmigen,
schwarzen Polyethylenkörper
umfassen, dessen eine Halbkugel mit Titanoxid besprüht ist,
wobei das Titanoxid eine helle Seite in einer Ausrichtung erzeugt.
Ein solches drehbares Element in einer durchsichtigen dielektrischen
Flüssigkeit
wird die gewünschte
Adressierungspolarität wie
auch die gewünschte
Seite aufweisen.
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Eine
mehrwertige Seite in ihrer einfachsten Form ist eine zweiwertige
Seite. Wenn die Seite die Farbreaktion auf sichtbares Licht bedeutet,
kann ein drehbares Element mit einer zweiwertigen Seite als ein
zweifarbiges drehbares Element bezeichnet werden. Ein solches drehbares
Element kann durch die Verbindung von zwei Schichten eines Materials,
wie in den US-Patenten Nr. 5.262.098 und 6.147.791 beschrieben,
hergestellt werden.
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3–5 stellen
ein drehbares Element 10 mit einer zweiwertigen Seite und
ein Beispielsystem dar, das solche drehbaren Elemente nach dem Stand
der Technik einsetzt. In 3 besteht das drehbare Element 10 aus
einer ersten Schicht 70 und einer zweiten Schicht 80 und
ist, wiederum als Beispiel, ein im Allgemeinen kugelförmiger Körper. Die Oberfläche der
ersten Schicht 70 weist eine erste Beschichtung 75 mit
einem ersten Zetapotential auf, und die Oberfläche der zweiten Schicht 80 weist
eine zweite Beschichtung 85 mit einem zweiten Zetapotential
auf. Die erste Beschichtung 75 und die zweite Beschichtung 85 werden
so gewählt,
dass, wenn sie in Kontakt mit einer dielektrischen Flüssigkeit
(nicht abgebildet) sind, die erste Beschichtung 75 eine
negative elektrische Nettoladung mit Bezug auf die zweite Beschichtung 85 aufweist.
Dies wird in 3 jeweils durch die Symbole „=" bzw. „+" dargestellt. Ferner
ist die Kombination der ersten Beschichtung 75 und der
Oberfläche
der ersten Schicht 70 weiß und die Kombination der zweiten
Beschichtung 85 und der Oberfläche der zweiten Schicht 80 nicht weiß, wie in 3 durch
Schraffur dargestellt. Ein Kenner der Technik sollte erkennen, dass
das Material, das mit der ersten Schicht 70 und mit der
ersten Beschichtung 75 verknüpft ist, gleich sein kann. Ebenso
kann das Material, das mit der zweiten Schicht 80 und mit
der zweiten Beschichtung 85 verknüpft ist, gleich sein.
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4 stellt
einen feldfreien Satz 110 dar. Der feldfreie Satz 110 ist
eine Teilmenge von willkürlich ausgerichteten
drehbaren Elementen in der Umgebung des Vektorfeldes 100,
wenn das Vektorfeld 100 eine Größe von Null aufweist. Das Vektorfeld 100 ist ein
elektrisches Feld. Der feldfreie Satz 110 enthält dementsprechend
drehbare Elemente mit im Hinblick auf einander beliebiger Ausrichtung.
Daher nimmt der Betrachter 60 im Fall des feldfreien Satzes 110 Ansichten
der Kombination aus der zweiten Beschichtung 85 und der
Oberfläche
der zweiten Schicht 80 bzw. aus der ersten Beschichtung 75 und der
Oberfläche
der ersten Schicht 70 (wie in 3 dargestellt)
in einer ungeordneten Folge wahr. Die Unterschicht 55 bildet
den Hintergrund der resultierenden Ansicht. Die Unterschicht 55 kann
aus einem beliebigen Materialtyp bestehen, einschließlich anderer
drehbarer Elemente, aber nicht beschränkt auf andere drehbare Elemente,
oder aus einen Material, dass dem Betrachter 60 eine vorgegebene
Seite darbietet.
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5 und 6 stellen
den ersten Seitensatz 120 dar. Der erste Seitensatz 120 ist
eine Teilmenge von drehbaren Elementen in der Umgebung des Vektorfeldes 100,
wenn die Größe des Vektorfeldes 100 nicht
Null beträgt
und die Ausrichtung aufweist, die durch den Pfeil 105 angegeben
wird. In dem ersten Seitensatz 120 richten sich aufgrund
des elektrostatischen Dipols, der auf jedem drehbaren Element 10 vorhanden
ist, alle drehbaren Elemente mit Bezug auf den Pfeil 105 aus.
Im Gegensatz zu dem feldfreien Satz 110 nimmt der Betrachter 60 im Fall
des ersten Seitensatzes 120 eine Ansicht eines Satzes von
drehbaren Elementen, die mit der nicht-weißen Seite nach oben angeordnet
sind (die Kombination aus der zweiten Beschichtung 85 und der
Oberfläche
der zweiten Schicht 80, wie in 3 dargestellt)
wahr. Wiederum bildet die Unterschicht 55 den Hintergrund
der resultierenden Ansicht. In 5 und 6 richtet
sich das drehbare Element 10 aufgrund der elektrischen
Ladung, die als Folge der ersten Beschichtung 75 und der
zweiten Beschichtung 85 vorhanden ist, unter dem Einfluss
des angewandten Vektorfeldes 100 mit Bezug auf das Vektorfeld 100 aus. 5 stellt
eine Seitenansicht dar, die die relativen Positionen des Betrachters 60, dem
ersten Seitensatz 120 und der Unterschicht 55 angeben. 6 stellt
eine alternative Ansicht des ersten Seitensatzes 120 aus
einem Blickwinkel von oben dar. In 6 gibt das
Symbol ⊙ einen
Pfeil an, der aus der Ebene der Zeichnung gerichtet ist.
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Ein
Kenner der Technik sollte erkennen, dass der erste Seitensatz 120 teilweise
aufgrund der Energie, die mit der Anziehung zwischen dem drehbaren Element 10 und
der Substratstruktur als, zum Beispiel, Hohlraumwände (nicht
abgebildet) verknüpft ist,
seine Seite behalten wird, nachdem das Vektorfeld 100 entfernt
worden ist. Diese Energie trägt
zum Teil zu den Schalteigenschaften und der Speicherfähigkeit
des Drehelement-Blattmaterials 50,
wie in US-A-4.126.854 offen gelegt, bei.
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Des
Weiteren sollte ein Kenner der Technik erkennen, dass der feldfreie
Satz und der erste Seitensatz, die oben in 4–6 erörtert werden,
die Elemente eines Bildpunktes bilden können, wobei das Vektorfeld 100 unter
Verwendung eines Adressierungsschemas, wie zum Beispiel in US-A-5.717.515
erörtert,
Bildpunkt für
Bildpunkt beeinflusst werden kann.
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Zum
Beispiel beschreiben die US-Patente Nummer 4.126.854 und 4.143.103
ein Drehelement-Blattmaterial, das zweifarbige drehbare Elemente
umfasst, die in flüssigkeitsgefüllten Hohlräumen enthalten
sind und die in ein Elastomermedium eingebettet sind. Ein Abschnitt
der zweifarbigen drehbaren Elemente weist eine größere elektrische Ladung
in Kontakt mit der Flüssigkeit
und in Anwesenheit des elektrischen Feldes auf als der andere Abschnitt.
Dementsprechend wird sich bei einer vorgegebenen Polarität eines
angelegten elektrischen Feldes ein Abschnitt zum Betrachter der
Anzeige drehen und für
ihn sichtbar sein. Das Anwenden der entgegengesetzten Polarität des elektrischen
Feldes wird das drehbare Element veranlassen, den anderen Abschnitt
zum Betrachter zu drehen und für
ihn sichtbar zu machen.
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US-Patent
Nummer 4.143.103 beschreibt die Reaktion des zweifarbigen drehbaren
Elements auf das angelegte elektrische Feld als eine Schwellenempfindlichkeit.
Das heißt,
wenn das äußere Feld vergrößert wird,
verbleibt das zweifarbige drehbare Element unbeweglich an seiner
Position, bis eine Schwellenspannung erreicht ist, zu welchem Zeitpunkt
das drehbare Element sich aus seiner anfänglichen Position zu drehen
beginnt. Das Ausmaß der Drehung
nimmt mit einem zunehmenden elektrischen Feld zu, bis eine Drehung
um 180 Grad erreicht werden kann. Der Wert des äußeren Feldes, das eine Drehung
um 180 Grad verursacht, wird die vollständige Adressierspannung genannt.
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Das
Reaktionsmuster des zweifarbigen drehbaren Elements auf ein äußeres elektrisches Feld
bestimmt die Adressierungsart, die eingesetzt werden kann, um Bilder
auf dem Drehelement-Blattmaterial zu erzeugen. Es sind in der Technik
drei Arten von Adressierungsschemata für Anzeigen bekannt. Die erste
unter ihnen ist die aktive Matrixadressierung, die die geringsten
Anforderungen an die Eigenschaften der Anzeige stellt.
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Bei
der aktiven Matrixadressierung wird für jeden Bildpunkt der Anzeige
eine eigene Adressierelektrode zur Verfügung gestellt, und jede dieser
Elektroden wird fortlaufend mit einer Adressierspannung versorgt.
Der vollständige
Spannungssatz kann für jeden
Adressierungsrahmen geändert
werden. Während
diese Adressierungsart die geringsten Anforderungen an die Eigenschaften
des Anzeigemediums stellt, ist die aktive Matrix-Adressierung die teuerste, komplizierteste
und am wenigsten energieeffiziente Adressierungsart.
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Die
zweite Art eines Adressierungsschemas ist die passive Matrix-Adressierung.
Die passive Matrix-Adressierung setzt zwei Elektrodensätze ein,
einen auf jeder Seite des Anzeigemediums. Üblicherweise besteht einer
von ihnen aus horizontalen leitfähigen
Linien, und der andere besteht aus vertikalen leitfähigen Linien.
Die leitfähigen
Linien an der Vorderfläche
der Anzeige oder dem Anzeigefenster weisen notwendigerweise eine
durchsichtige Seite auf. Um das Anzeigemedium zu adressieren, wird
eine Spannung an eine horizontale leitfähige Linie angelegt, und eine
Spannung wird an eine vertikale leitfähige Linie angelegt. Der am
Schnittpunkt dieser beiden Linien befindliche Abschnitt des Mediums
erfährt eine
Spannung, die der Summe dieser beiden Spannungen gleichkommt. Wenn
die Spannungen gleich sind, was sie gewöhnlich sind, erfahren die Abschnitte
des Mediums, die sich an jede dieser Linien angrenzend, aber nicht
an dem Schnittpunkt dieser Linien befinden, ½ der Spannung, die von dem
Abschnitt des Mediums an dem Schnittpunkt der Linien erfahren wird.
Passive Adressierung ist weniger kompliziert und energieeffizienter,
weil die Bildpunkte des Anzeigemediums nur so lange adressiert werden, wie
es erforderlich ist, um ihre optischen Zustände zu ändern. Die Anforderungen an
ein Medium, das durch eine passive Matrixanzeige adressiert werden kann,
sind jedoch bedeutend höher
als im Fall der aktiven Matrix-Adressierung. Das Medium muss vollständig auf
die vollständige
Adressierspannung reagieren, es darf aber nicht auf ½ der Adressierspannung
reagieren. Dies wird als ein Schwellenempfindlich keits-Verhalten
bezeichnet. Das Medium muss außerdem
in jedwedem optischen Zustand bleiben, in den es durch die Adressierelektroden
geschaltet worden ist, ohne das fortlaufende Anlegen von Spannung – das heißt, es sollte
das Bild ohne Leistung speichern. Passive Adressierung ist das am
meisten eingesetzte Verfahren zur Adressierung von Anzeigen und
weist die geringsten Kosten auf.
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Die
dritte Adressierungsart besteht aus einer zeilenförmigen Anordnung
von Adressierelektroden in Form einer Schiene, die über die
Oberfläche
des Blattmaterials bewegt werden kann. Bei dieser Form der Adressierung
wird das Blattmaterial über
einer Erdungselektrode positioniert oder enthält eine Erdungselektrode und
wird vor möglicher
mechanischer Beschädigung
durch die bewegliche Schiene durch Positionieren eines dünnen Fensters
zwischen der Schiene und dem Drehelement-Blattmaterial geschützt. Wenn
die Schiene über
das Blattmaterial bewegt wird, legt sie über kurze Zeiträume Spannungen an
bestimmte Bildpunkte des Blattmaterials an und erzeugt jedes Mal,
wenn die Schiene die Oberfläche abtastet,
ein vollständiges
Bild. Bei einer Variante dieses Verfahrens bringt die Adressierungsschiene bildbezogene
Ladung auf der Oberfläche
des Fensters auf.
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Die
Anforderungen, die durch diese Form der Adressierung an das Blattmaterial
gestellt werden, hängen
dann davon ab, welche Art von Adressierungsschiene eingesetzt wird.
Wenn die Adressierungsschiene das Blattmaterial einfach Spannungen aussetzt,
wenn sie über
die Oberfläche
fährt,
dann ist es erforderlich, dass das Drehelement-Blattmaterial ein Schwellenverhalten
aufweist. Dementsprechend muss der Bereich des Blattmaterials direkt
unter der Adressierungschienen-Elektrode einen Seitenwechsel durchmachen,
wenn er der vollständigen
Adressierspannung ausgesetzt ist; aber wenn sich die Schiene zu
der nächsten
Bildpunktreihe bewegt, darf derselbe Bereich des Blattmaterials
nicht auf die verringerte Spannung reagieren, die das Blattmaterial durch
die sich bewegende Adressierungsschiene erfährt. Wie bei der passiven Adressierung
erfordert dies, dass das Blattmaterial eine exakte Schwellenempfindlichkeit
aufweist. Diese Adressierungsschiene erfordert außerdem,
dass der Seitenwechsel in der Zeit, in der sich die Adressierungsschienen-Elektroden über ihre
Umgebung bewegen, vollständig vollzogen
wird, was gewöhnlich
die Adressierungsgeschwindigkeit des Anzeigerahmens begrenzt. US-Patent
Nr. 6.222.513 beschreibt eine Anordnung von Adressierungselektroden,
die die Anforderungen an die Schaltgeschwindigkeit des Mediums aufgrund dieses
Effektes erheblich verringert.
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In
US-Patent Nr. 6.222.513 bringt die Adressierungsschiene bildbezogene
Ladung auf oder nahe der Oberfläche
des Blattmaterials auf. Das Adressierungsverfahren durch Aufbringen
von Ladung verringert die Anforderungen an das Blattmaterial. Die
Geschwindigkeit der Adressierungsschiene über der Oberfläche wird
nur durch die Geschwindigkeit begrenzt, mit der sie bildbezogene
Ladung aufbringen kann, weil das Blattmaterial mit seiner eigenen
Geschwindigkeit auf die Spannung reagieren kann, die mit dem Muster
der aufgebrachten Ladung verknüpft ist.
Das Schwellenempfindlichkeits-Verhalten
ist nicht so wichtig; die Fähigkeit
zum Speichern des Bildes ist jedoch wichtig, weil erwartet werden
kann, dass die bildbezogene Ladung, die auf das Blattmaterial aufgebracht
wird, innerhalb kurzer Zeit auslaufen wird. Adressierungsschienen,
die in der Lage sind, bildbezogene Ladung auf oder nahe dem Blattmaterial
aufzubringen, neigen dazu, dick und teurer zu sein als Schienen,
die bildbezogene Spannungen einfach direkt anlegen.
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7–10 stellen
einen Beispielsatz nach dem Stand der Technik zum Adressieren einer adressierbaren
Anzeige dar. In 7–10 stellt die
beispielhafte adressierbare Anzeige ein Drehelement-Blattmaterial
dar; ein Kenner der Technik sollte jedoch erkennen, dass etliche
adressierbare Anzeigen ähnliche
Wirkungen aufweisen werden, wie die offen gelegten, wie zum Beispiel
Anzeigen, die im Allgemeinen auf Elektrophorese beruhen. 7 stellt die
Unterschicht 260 als einen beispielhaften Erdungsbogen
dar. Ein Kenner der Technik sollte erkennen, dass, obwohl die Unterschicht 260 in 7 und 8 als
geerdet dargestellt wird, es für
die Unterschicht 260 ausreicht, einfach ein anderes Potential
aufzuweisen als der Stift 200. Dies wird in 7 und 8 dargestellt,
indem der Stift 200 als mit der geerdeten Spannungsquelle 240 verbunden
abgebildet wird. Die Potentialdifferenz zwischen dem Stift 200 und
der Unterschicht 260 in 7 und 8,
mit einer angemessenen Auswahl bezüglich des Materials für das Distalende
des Stiftes 200, kann in der Erzeugung eines Vektorfeldes
in dem Bereich zwischen dem Distalende des Stiftes 200 und
der Unterschicht 260 bestehen. Dies wird in 7 und 8 durch gestrichelte
Linien dargestellt, die in dem Zwischenraum zwischen dem Stift 200 und
der Unterschicht 260 bestehen. 7 und 8 stellen
außerdem den
Stift 200 dar, wie er sich in Richtung des Pfeils 250 bewegt.
Dementsprechend wird es zwei Bereiche von Randfeldern geben, die
mit dem Vektorfeld zwischen dem Stift 200 und der Unterschicht 260 verknüpft sind.
Diese werden als Anfangs-Randfeld 275 und als Schluss-Randfeld 285 angegeben.
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Wie
zuvor beschrieben, werden sich drehbare Elemente 10 im
Pfad des Stiftes 200 in Reaktion auf das zwischen dem Stift 200 und
der Unterschicht 260 eingebrachte Vektor feld ausrichten.
In 7 wird dies durch Angeben der drehbaren Elemente rechts
von dem Stift 200 mit einer Ausrichtung der weißen Seite
zum Betrachter 60 veranschaulicht, und durch Angeben der
drehbaren Elemente unter dem Stift 200 und unter dem Einfluss
des Vektorfeldes mit ihrer nicht-weißen Seite zu dem Stift 200 ausgerichtet
veranschaulicht.
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Ein
Kenner der Technik sollte erkennen, dass die Austrittsarbeit, die
erforderlich ist, um die Ausrichtung und die Position von drehbaren
Elementen aus einer feststehenden Position und Ausrichtung zu ändern, größer ist,
als die Austrittsarbeit, die erforderlich ist, um die Ausrichtung
und die Position von drehbaren Elementen zu ändern, die bereits in Bewegung sind.
Eine solche Wirkung ist die Folge einer Vielzahl von Faktoren, einschließlich solcher
Prozesse, die üblicherweise
so verstanden werden, dass sie die Differenz zwischen Haftreibung
und Gleitreibung erzeugen, und die außerdem als eine Folge von Hydrodynamik
verknüpft
mit der Bewegung des Steuerfluids (nicht abgebildet) in Reaktion
auf die Bewegung des drehbaren Elements verstanden werden. In ähnlicher
Weise sollte ein Kenner der Technik erkennen, dass herkömmlichen
Anzeigen, die auf elektrophoretischen Effekten beruhen, eine ähnliche
Wirkung aufweisen werden. Dementsprechend unterscheidet sich die
Reaktion von drehbaren Elementen auf das Anfangs-Randfeld 275 von
der Reaktion von drehbaren Elementen auf das Schluss-Randfeld 285.
Insbesondere wird, während
die drehbaren Elements unmittelbar unter dem Stift 200 in 7 und 8 dazu neigen
werden, sich so auszurichten, dass die nichtweiße Seite zu dem Betrachter 60 gerichtet
ist, eine solche Bewegung dazu neigen, die drehbaren Elemente für weitere
Bewegung unter dem Einfluss niedriger Feldstärke freizugeben, bis sie schließlich in
einer stabilen Position und Ausrichtung zur Ruhe kommen. Dementsprechend,
und wie in 8 dargestellt, fahren die nicht-weißen Seiten
der drehbaren Elemente fort, sich unter dem Einfluss des Schluss-Randfeldes 285 auszurichten.
Aus der Perspektive des Betrachters 60, wird die durch
die drehbaren Elemente erzeugte Seite eine ungefähr 50% weiße Seite und 50% nicht-weiße Seite
sein. Dies wird in 9 aus einem Blickwinkel von
oben dargestellt.
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Dementsprechend,
und aus einer makroskopischen Perspektive, wird der Stift 200,
der eingesetzt wird, um das Drehelement-Blattmaterial 50 zu adressieren,
eher eine ungesättigte
Linie 290 als eine Linie mit gesättigter Seite erzeugen. Eine
solche makroskopische Perspektive ist in 10 dargestellt. Obwohl
die Wirkung, die hier offen gelegt wird, sich auf eine gesättigte Seite
bei der Adressierung von Drehelement-Blattmaterial be zieht, können im
Allgemeinen Anzeigen, die auf elektrophoretischen Effekten beruhen,
ebenfalls unerwünschte
Seiten als Folge von Randfeldern aufweisen.
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Wie
oben erörtert,
besteht eine nützliche
Eigenschaft von Drehelement-Blattmaterial in der Fähigkeit,
eine vorgegebene Seite aufrecht zu erhalten, nachdem das angewandte
Vektorfeld 100 zur Adressierung entfernt worden ist. Diese
Fähigkeit
trägt teilweise
zu den Schalteigenschaften und der Speicherfähigkeit des Drehelement-Blattmaterials 50 bei,
wie US-A-4.126.854 offen gelegt. Dies wird als Seitenstabilität bezeichnet
werden. Der Mechanismus für
Seitenstabilität
in den obigen Ausführungsformen
ist im Allgemeinen die Energie, die mit der Anziehung zwischen den
drehbaren Elementen und der Einschlussstruktur verknüpft ist,
oder die „Austrittsarbeit". Viele Faktoren
beeinflussen die Größe der Energie,
die mit der Austrittsarbeit verknüpft ist, einschließlich, aber nicht
beschränkt
auf: die Oberflächenspannung
des Steuerfluids in Kontakt mit drehbaren Elementen; das relative
spezifische Gewicht der drehbaren Elemente zu dem Steuerfluid; die
Größe von Ladung
auf drehbaren Elementen in Kontakt mit einer Einschlussstruktur;
die relative elektronische Dielektrizitätskonstante des Steuerfluids
und der Einschlussstruktur; die „Klebrigkeit" der Einschlussstruktur;
und andere Felder, die vorhanden sein können. Das angewandte Vektorfeld
zur Adressierung muss stark genug sein, um die Austrittsarbeit zu überwinden,
um eine Veränderung
der Ausrichtung zu verursachen; ferner muss die Austrittsarbeit
stark genug sein, um diese Seite in Abwesenheit eines angewandten
Vektorfeldes zur Adressierung aufrechtzuerhalten.
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11 stellt
ein Beispielschaubild von der Zahl 180, N, von drehbaren
Elementen dar, die die Ausrichtung als eine Funktion des angewandten
Vektorfeldes 102, V, des Standes der Technik ändern. Die
Austrittsarbeit 184, VW, entspricht
dem Wert des angewandten Vektorfeldes 102, wenn die Zahl 180 von
drehbaren Elementen, die die Ausrichtung ändern, den Sättigungsgrad 186,
NS, erreicht hat, was der Änderung
der Ausrichtung aller drehbaren Elemente 10 entspricht.
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Ein
Verfahren zur Herstellung von Drehelement-Blattmaterial, dass durch
Adressieren mit einem Stift eine gesättigte Seite erzeugt, ist in US-A-6.147.791
offen gelegt worden. Ein drehbares Element, das mit der in US-Patent
Nr. 6.147.791 offen gelegten Erfindung vereinbar ist, ist in 12 dargestellt.
Das drehbare Element in 12 ist
ein mehrseitiges drehbares Element und kann im Allgemeinen hergestellt
werden, wie in US-A-5.894.367 offen
gelegt. Das drehbare Element 10 in 12 besteht
aus einem Kern 140 innerhalb einer Umhüllung 137 mit durchsichtiger
Seite. Der Kern 140 in 12 ist
pris menförmig
und ist als viereckige Säule
dargestellt. So, wie der Begriff „prismenförmig" hier verwendet wird, bezieht er sich
auf ein Polyeder, dessen Enden im Wesentlichen die gleiche Größe und Form aufweisen
und die im Wesentlichen parallel sind und dessen übrige Seiten
alle im Wesentlichen Parallelogramme sind. Abhängig von der Ausrichtung des drehbaren
Elements 10 um eine Drehachse durch Kern 140 kann
das drehbare Element 10 dem vorteilhaft positionierten
Betrachter zuerst die Oberfläche 142 der
ersten Seite, die Oberfläche 144 der
zweiten Seite, die Oberfläche
der dritten Seite oder die Oberfläche der vierten Seite darbieten.
In 12 sind die Oberfläche 142 der ersten
Seite und die Oberfläche 144 der
zweiten Seite aus einer Sicht auf eine Halbkugel des drehbaren Elements 10 dargestellt.
Wie zuvor beschrieben, weist die Oberfläche der Umhüllung 137 mit durchsichtiger
Seite oberhalb der Oberfläche 142 der
ersten Seite eine erste Beschichtung 130 mit einem ersten
Zetapotential auf, um das drehbare Element 10 zu adressieren,
und die Oberfläche der
Umhüllung 137 mit
durchsichtiger Seite oberhalb der Oberfläche der dritten Seite weist
eine zweite Beschichtung 135 mit einem zweiten Zetapotential
auf, so dass die erste Beschichtung 130 im Hinblick auf die
zweite Beschichtung 135 eine negative Nettoladung, „–", aufweist, wenn
das drehbare Element 10 in Kontakt mit einer dielektrischen
Flüssigkeit
(nicht abgebildet) ist.
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Um
eine gesättigte
Seite zu erzeugen, umfasst das drehbare Element in 12 und 13 jedoch
außerdem
drehbare Halteteile 170, die sich vorzugsweise am Scheitelpunkt
zwischen den Seiten-Oberflächen
befinden. 12 und 13 stellen ein
drehbares Element mit vier Seiten und vier Element-Halteteile 170 dar.
Die Halteteile 170 reichen vorzugsweise entlang der gesamten
Achse des drehbaren Elements 10. Die in den drehbaren Elementen enthaltenen
drehbaren Halteteile 170 bestehen aus einem hartmagnetischen
Werkstoff, wie in US-A-6.147.791 offen gelegt. „Hart"-magnetische Werkstoffe sind Werkstoffe,
die in Abwesenheit eines äußeren Feldes
eine gewisse Remanenz aufweisen, wie zum Beispiel ferromagnetischer
Werkstoff. Ein Drehelement-Blattmaterial, das eine gesättigte Seite fördert und
das drehbare Element von 12 enthält, ist
in 13 dargestellt. 13 stellt
das Drehelement-Blattmaterial 50 dar, das das drehbare
Element 10 von 12 enthält, und
umfasst die Blatthalteteile 172. Die Blatthalteteile 172 bestehen
vorzugsweise aus weichmagnetischem Werkstoff oder aus einem Werkstoff,
der in Abwesenheit eines äußeren Feldes
keine erhebliche Menge an Magnetisierung aufweist, wie zum Beispiel
paramagnetischer Werkstoff oder superparamagnetischer Werkstoff.
Wie in 13 dargestellt, wird das Magnetfeld,
das zwischen den Element-Halteteilen 170 und
den Blatt-Halteteilen 172 vorhanden ist, ein Drehmoment um
die Drehachse des drehbaren Elements für jede Ausrichtung auslösen, die
nicht die Entfernung zwischen dem Element-Halteteil 170 und
dem Blatt-Halteteil 172 verringert.
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Ein
Kenner der Technik sollte außerdem
erkennen, dass die Element-Halteteile 170 und die Blatt-Halteteile 172 zu
der Energie der „Austrittsarbeit" beitragen werden,
die mit der Anziehung zwischen dem drehbaren Element 10 und
der Substratstruktur verknüpft
ist, zum Beispiel als Hohlraumwände
(nicht abgebildet), und dass dies zur Seiten-Stabilität beitrug.
Diese Energie wird wiederum zum Teil zu den Schalteigenschaften
und der Speicherfähigkeit
des Drehelement-Blattmaterials 50 beitragen, wie in US-A-4.126.854
offen gelegt. Ein solches System wird das Erzeugen einer dem Betrachter 60 dargebotenen
gesättigten
Seite unterstützen, erfordert
aber genaue Herstellungsverfahren.
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GB-A-1.578.460
legt eine Vorrichtung zur Bereitstellung einer Anzeige offen, die
einen Körper umfasst,
der zumindest im Wesentlichen lichtdurchsichtig ist und der wenigstens
einen Hohlraum aufweist; die eine dielektrische Flüssigkeit
in diesem zumindest einem Hohlraum umfasst; die zumindest ein Teilchen
in der dielektrischen Flüssigkeit
in diesem zumindest einem Hohlraum umfasst, wobei dieses zumindest
eine Teilchen optisch anisotrop ist und in dieser Flüssigkeit
elektrisch anisotrop oder magnetisch anisotrop ist; und die eine
Einrichtung zum jeweiligen Anlegen zumindest eines elektrischen
Feldes oder zumindest eines magnetischen Feldes an das zumindest
eine Teilchen umfasst, so dass dieses zumindest eine Teilchen sich
gemäß der elektrischen Anisotropie
drehen wird oder so dass dieses zumindest eine Teilchen sich gemäß der magnetischen
Anisotropie drehen wird und dadurch eine Anzeige gemäß der optischen
Anisotropie erzeugen wird.
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US-A-5.956.005
legt einen elektrokapillaren Anzeigebogen offen, der drei parallele
durchsichtige Bögen
aufweist, wobei der mittlere Bogen eine Vielzahl von Behältern aufweist,
die mit einer Farb- oder Pigmenttinte gefüllt sind. Jeder Behälter weist
eine einzeln adressierbare Spannungsquelle auf, die, wenn sie aktiviert
wird, ein elektrisches Feld erzeugt, um zu veranlassen, dass Tinte
aus dem entsprechenden Behälter
in einen Zwischenraum zwischen dem mittleren Bogen und einem der
beiden anderen Bögen
fließt,
um einen Bildpunkt zu erzeugen.
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US-A-5.392.151
legt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Steuern von Licht offen,
wobei denen Licht auf eine Vielzahl von Modulatoren gelenkt wird,
von denen jeder einen drehbar montierten Spiegel umfasst.
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Dementsprechend
ist es wünschenswert, Drehelement-Blattmaterial
herzustellen, das eine gesättigte
Seite aufweisen wird, aber keine genauen Herstellungsverfahren erfordern
wird, wie zum Beispiel das Einbringen von drehbaren Halteteilen
und Blatt-Halteteilen.
Ferner ist es im Allgemeinen wünschenswert,
den Randfeldeffekt in adressierbaren Anzeigen zu verringern.
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Nach
einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Anzeigesatz:
ein
adressierbares Anzeigemedium, das so aufgebaut ist, dass es unter
dem Einfluss eines adressierenden Vektorfeldes in einer ersten Richtung
mit einer Adressierungsgröße eine
erste Seite aufweist; und
einen Adressor;
wobei der Adressor
so aufgebaut ist, dass er das adressierende Vektorfeld in der ersten
Richtung mit der Adressierungsgröße für einen
Abschnitt des Anzeigemediums zur Verfügung stellt; und
einen
Filter, der umfasst:
eine erste Blattelektrode und eine zweite
Blattelektrode, die so aufgebaut sind, dass sie ein erstes Vektorfeld
in der ersten Richtung mit einer ersten Größe aufweisen;
wobei die
erste Größe kleiner
ist als die Adressierungsgröße;
wobei
sich das Anzeigemedium zwischen der ersten Blattelektrode und der
zweiten Blattelektrode befindet; und
wobei die erste Blattelektrode
sich zwischen dem Adressor und dem Anzeigemedium befindet.
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Nach
einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren
zum Adressieren eines Anzeigemediums:
die Bereitstellung eines
adressierbaren Anzeigemediums, das so aufgebaut ist, dass es eine
erste Seite unter dem Einfluss eines adressierenden Vektorfelds in
einer ersten Richtung mit einer Adressierungsgröße aufweist; und
die Bereitstellung
eines Adressors;
wobei der Adressor so aufgebaut ist, dass
er das adressierende Vektorfeld in der ersten Richtung mit der Adressierungsgröße für einen
im Wesentlichen örtlich
begrenzten Bereich einer Breite w des Anzeigemediums zur Verfügung stellt;
und
die Bereitstellung einer ersten Blattelektrode und einer
zweiten Blattelektrode, die so aufgebaut sind, das sie ein erstes
Vektorfeld in der ersten Richtung mit einer ersten Größe aufweisen;
wobei
die erste Blattelektrode einen spezifischen Widerstand aufweist,
der R Ohm/Quadrat gleichkommt; und
wobei die erste Größe kleiner
ist als die Adressierungsgröße;
wobei
das Anzeigemedium sich zwischen der ersten Blattelektrode und der
zweiten Blattelektrode befindet;
wobei die erste Blattelektrode,
die zweite Blattelektrode und das Anzeigemedium zusammen eine Kapazität pro Flächeneinheit
aufweisen, die C gleichkommt; und
wobei die erste Blattelektrode
sich zwischen dem Adressor und dem Anzeigemedium befindet; und
die
Bereitstellung des adressierenden Vektorfeldes für den im Wesentlichen örtlich begrenzten
Bereich der Breite w, der sich mit einer Geschwindigkeit bewegt,
die im Wesentlichen 1/(wRC) gleichkommt.
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Die
beigefügten
Zeichnungen, die in diese Patentschrift einbezogen sind und einen
Teil von ihr bilden, veranschaulichen eine Ausführung der Erfindung und dienen,
zusammen mit der Beschreibung, zur Erläuterung der Vorteile und Prinzipien
der Erfindung. Für
die Zeichnungen gilt:
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1 stellt
Drehelement-Blattmaterial nach dem Stand der Technik dar;
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2 stellt
einen Querschnitt eines drehbaren Elements nach dem Stand der Technik
dar;
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3 stellt
ein drehbares Element nach dem Stand der Technik mit der Adressierungspolarität dar, wenn
es sich in Kontakt mit einer dielektrischen Flüssigkeit und unter dem Einfluss
eines Adressierungsfeldes befindet, dar;
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4 stellt
einen Satz drehbarer Elemente nach dem Stand der Technik in Anwesenheit
eines adressierenden Vektorfeldes mit Nullamplitude dar;
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5 stellt
einen Satz drehbarer Elemente nach dem Stand der Technik in Anwesenheit
eines adressierenden Vektorfeldes mit einer Größe nicht Null dar;
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6 stellt
eine alternative Ansicht des Satzes drehbarer Element von 5 dar;
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7 stellt
einen Stift zum Adressieren von Drehelement-Blattmaterial nach dem
Stand der Technik dar;
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8 stellt
den Effekt des Schluss-Randfeldes von 7 dar;
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9 stellt
eine Ansicht des Satzes von 8 aus einem
Blickwinkel von oben dar;
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10 stellt
eine makroskopische Ansicht des Effekts des Schluss-Randfeldes von 8 und 9 dar;
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11 ist
ein Beispielgraph der Anzahl der drehbaren Elemente, die eine Änderung
in der Ausrichtung als eine Funktion des angewandten Vektorfeldes
erleben;
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12 stellt
ein drehbares Element nach dem Stand der Technik mit einer mehrwertigen
Seite und mit Halteteilen dar;
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13 stellt
Drehelement-Blattmaterial einschließlich des drehbaren Elements
von 12 und einschließlich Blatt-Halteteilen dar;
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14 stellt
Drehelement-Blattmaterial nach der vorliegenden Erfindung in Anwesenheit
eines Stiftes zum Adressieren dar;
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15 stellt
die gesättigte
Seite dar, die durch das Drehelement-Blattmaterial nach der vorliegenden
Erfindung erzeugt wird;
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16 stellt
eine Ansicht des Satzes von 15 aus
einem Blickwinkel von oben dar; und
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17 stellt
eine makroskopische Ansicht der gesättigten Seite dar, die durch
das Drehelement-Blattmaterial nach der vorliegenden Erfindung erzeugt
wird.
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Es
wird nun ausführlich
auf eine Ausführung Bezug
genommen, die mit der vorliegenden Erfindung, wie sie in den beigefügten Zeichnungen
veranschaulicht wird, vereinbar ist. Wann immer es möglich ist,
wird dasselbe Bezugszeichen in allen Zeichnungen verwendet und wird
sich die folgende Beschreibung auf die gleichen oder ähnliche
Teile beziehen.
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Definitionen
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Der
Begriff "Seite" bezieht sich, wie
er hier verwendet wird, auf eine gewöhnliche Reaktion auf einfallende
elektromagnetische Energie von Interesse. Wenn zum Beispiel die
einfallende elektromagnetische Energie von Interesse im sichtbaren
Spektrum liegt, dann kann eine erste Seite einem schwarzen Erscheinungsbild
entsprechen, und eine zweite Seite kann einem weißen Erscheinungsbild
entsprechen. Wenn die einfallende elektromagnetische Energie von
Interesse im Röntgenbereich
liegt, dann kann eine erste Seite der Übertragung von Röntgenenergie
entsprechen, während
eine zweite Seite der Absorption von Röntgenenergie entsprechen kann.
Ferner kann die „gewöhnliche
Reaktion" jede der
Erscheinungen Absorption, Reflexion, Polarisation, Übertragung,
Fluoreszenz und jede Kombination daraus umfassen.
-
Der
Begriff "Betrachter" bezieht sich, wie
er hier verwendet wird, auf einen menschlichen Betrachter oder auf
einen menschlichen Betrachter zusammen mit einer Vorrichtung, die
empfindlich auf die elektromagnetische Energie von Interesse reagiert.
Wenn die elektromagnetische Energie von Interesse im sichtbaren
Spektrum liegt, dann kann sich der Begriff „Betrachter" auf einen menschlichen
Betrachter beziehen. Wenn die elektromagnetische Energie von Interesse
außerhalb
des sichtbaren Spektrums liegt, dann bezieht sich der Begriff „Betrachter" auf eine Vorrichtung,
die empfindlich auf die elektromagnetische Energie reagiert und
fähig ist,
die Seiten von Interesse in für
den Menschen wahrnehmbare Form zu zerlegen.
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Der
Begriff "Durchmesser" bezieht sich, wie er
hier verwendet wird, auf die Größenordnung
der Abmessung, die jeder Höhe,
Breite und Tiefe jeder Mikroverkapselungsstruktur oder Seitenelementen entspricht.
Die Verwendung des Begriffs "Durchmesser" bedeutet nicht,
dass nur Kreis-, Kugel- oder Zylindergeometrie zur Diskussion stehen.
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Der
Begriff "Vektorfeld" bezieht sich, wie
er hier verwendet wird, auf ein Feld, dessen Amplitude im Raum fähig ist,
eine Größe und eine
Richtung aufzuweisen. Vektorfelder von Interesse nach der vorliegenden
Erfindung umfassen elektrische Felder, Magnetfelder oder elektromagnetische
Felder.
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Der
Begriff "Austrittsarbeit" bezieht sich, wie er
hier verwendet wird, auf die Energiemenge, die erforderlich ist,
um die Anziehung zwischen einem Seitenelement und der Mikroverkapselungsstruktur
zu überwinden,
um Verschiebung zu ermöglichen.
Wie oben erwähnt,
beeinflussen viele Faktoren die Größe der Energie, die mit der
Austrittsarbeit verknüpft
ist, einschließlich,
aber nicht beschränkt
auf: die Oberflächenspannung
des ersten Seitenmediums in Kontakt mit dem zweiten Seitenelement;
das relative spezifische Gewicht des ersten Seitenmediums zum zweiten
Seitenelement; die Größe der Ladung
auf dem zweiten Seitenelement; die relative elektronische Dielektrizitätskonstante
des ersten Seitenmediums und der Mikroverkapselungsstruktur; die „Klebrigkeit" der Mikroverkapselungsstruktur;
und andere Remanenzfelder, die vorhanden sein können.
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Der
Begriff "prismenförmig" bezieht sich, wie er
hier verwendet wird, auf ein Polyeder, dessen Enden im Wesentlichen
die gleiche Größe und Form aufweisen
und im Wesentlichen parallel sind und dessen übrige Seiten alle im Wesentlichen
Parallelogramme sind.
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Der
Begriff "Anzeigemedium" bezieht sich, wie
er hier verwendet wird, auf jedes Material, das unter dem Einfluss
eines äußeren Vektorfeldes
wenigstens zwei verschiedene Seiten aufweist, wobei die gezeigte
Seite eine Funktion der Größe und Richtung
des äußeren Vektorfeldes
ist.
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Die
Begriffe „Adressor" und "Erdungsbogen" beziehen sich, wie
sie hier verwendet werden, auf eine Vorrichtung, die so aufgebaut
ist, dass sie ein Vektorfeld mit einer Größe und einer Richtung an einem
Abschnitt eines Bereiches bei dem Erdungsbogen zur Verfügung stellt.
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Ein
mit der vorliegenden Erfindung vereinbares Anzeigemedium wird in 14–17 dargestellt.
Im Besonderen wird das Drehelement-Blattmaterial 400 dargestellt.
Ein Kenner der Technik sollte erkennen, dass die hier beschriebenen
Randfeld-Filterungseffekte nicht auf das Drehelement-Blattmaterial 400 beschränkt sind.
Tatsächlich
können
die hier beschriebenen Randfeld-Filterungseffekte bei jedem elektroempfindlichen
oder elektrooptischen Blattmaterial, das durch einen Stift oder
eine Stift-Anordnung adressiert wird, eingesetzt werden. Dementsprechend
wird Blattmaterial, das in einer farbigen Flüssigkeit dispergierte elektrophoretische
Teilchen umfasst, wie von Ota und anderen beschrieben, wie in I. Ota,
et al., IEEE Conference on Display Devices, 72 CH 0707-0-ED 1972,
S. 46, oder das in einer farbigen Flüssigkeit dispergierte, mikroverkapselte
elektrophoretische Teilchen umfasst, wie von Comiskey et al. (1997)
in „Electrophoretic
Ink: A printable Display Material", SID 97 Digest, S. 75-76, beschrieben, ebenfalls
auf die gleiche Weise profitieren wie ein Blattmaterial, das drehbare
Element umfasst. Ebenso werden diese Vorteile Flüssigkristall-Blattmaterialien
zugute kommen.
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14 stellt
das Drehelement-Blattmaterial 400 mit einer Vielzahl von
drehbaren Elementen 10 dar, die in einem Substrat (nicht
abgebildet) dispergiert und in Kontakt mit einem Steuerfluid (ebenfalls nicht
abgebildet) sind. Ferner umfasst das Drehelement-Blattmaterial 400 einen Erdungsbogen 265,
der auf einer Vektorfeld-Potentialgröße gehalten wird, die sich
von der des Distalendes des Stiftes 200 unterscheidet.
Dies wird in 14 und 15 durch
die Darstellung des Erdungsbogens 265 als geerdet und die
Darstellung des Stiftes 200 als mit einer ebenfalls geerdeten
Spannungsquelle 240 verbunden veranschaulicht.
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Ferner
wird, wie zuvor, der Stift 200, der sich in die Richtung
des Pfeils 250 bewegt und dem Drehelement-Blattmaterial 400 nächstgelegen
ist, ein ihm zugehöriges
Anfangs-Randfeld 275 und
ein Schluss-Randfeld 285 aufweisen.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
umfasst ein Filter, der mit der vorliegenden Erfindung vereinbar
ist, eine erste Blattelektrode 420 und eine zweite Blattelektrode 430.
Die erste Blattelektrode 420 und die zweite Blattelektrode 430 sind
so aufgebaut, dass sie ein erstes Vektorfeld zwischen ihnen aufweisen.
Dies wird in 14 und 15 durch
die Darstellung einer Spannungsquelle zwischen den beiden Bögen veranschaulicht.
Die Größe des Feldes
zwischen der ersten Blattelektrode 420 und der zweiten
Blattelektrode 430 befindet sich in einer ersten Größe, so dass
die Energiekopplung zwischen dem ersten Vektorfeld und dem Adressierungs-Dipol des
drehbaren Elements geringer ist, als die Austrittsarbeit, die mit
der Änderung
der Position und der Ausrichtung des drehbaren Elements verknüpft ist. Dementsprechend
wird die Anwesenheit der ersten Blattelektrode 420 und
der zweiten Blattelektrode 430 eine statische Seite, die
in Abwesenheit der ersten Blattelektrode und der zweiten Blattelektrode
betrachtet wird, nicht ändern.
Wiederum sollte ein Kenner der Technik erkennen, dass dies ebenso
für jedes adressierbare
Anzeigemedium, wie zum Beispiel für eines auf Basis von elektrophoretischen
Effekten, gelten kann.
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Ein
Kenner der Technik sollte erkennen, dass ein idealer Leiter, der
zwischen dem Stift 200 und dem drehbaren Element 10 positioniert
wird, wobei sich das drehbare Element 10 zwischen dem Stift 200 und
dem Erdungsbogen 265 befindet, das drehbare Element 10 gegenüber dem
Einfluss des Vektorfeldes, das zwischen dem Stift 200 und
dem Erdungsbogen 265 erzeugt worden ist, abschirmen wird.
Dementsprechend hätte
der Stift 200, wenn die erste Blattelektrode 420 ein
idealer Leiter wäre,
keinen Einfluss auf das Anzeigemedium, wie zum Beispiel das Drehelement-Blattmaterial
in 14.
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Ein
Kenner der Technik sollte jedoch des Weiteren erkennen, dass es,
wenn die erste Blattelektrode kein idealer Leiter ist, dem zwischen
dem Stift 200 und dem Erdungsbogen 265 erzeugten
Vektorfeld möglich
ist, das Anzeigemedium zu beeinflussen. Insbesondere werden, wenn
die erste Blattelektrode einen spezifischen Widerstand aufweist,
der R Ohm/Quadrat gleichkommt, und eine Kapazität aufweist, die C Farad pro
Flächeneinheit
gleichkommt, und der Stift 200 eine Breite w (16)
aufweist und sich mit einer Geschwindigkeit bewegt, die im Wesentlichen
v = 1/(RCw) gleichkommt, die beweglichen Ladungen innerhalb der
ersten Blattelektrode nicht über
ausreichend Zeit verfügen,
sich so anzuordnen, dass sie die drehbaren Elemente 10 von
dem durch das Vektorfeld zwischen dem Stift 200 und dem
Erdungsbogen 265 erzeugten Feld vollständig abschirmen. Dementsprechend
wird ein Abschnitt des Vektorfeldes zwischen dem Stift 200 und
dem Erdungsbogen 265 in die erste Blattelektrode 420 eindringen
und die Ausrichtung und die Position des drehbaren Elements 10 beeinflussen.
Ein Kenner der Technik kann verstehen, dass der Abschnitt, der bis zu
dem Anzeigemedium eindringt, die Vorderkante 275 sowie
einen Abschnitt des Vektorfeldes unmittelbar unterhalb des Stiftes 200 darstellt.
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Des
Weiteren sollte ein Kenner der Technik noch erkennen, dass aufgrund
der ausgebreiteten Beschaffenheit des Vektorfeldes zwischen dem
Stift 200 und dem Erdungsbogen 265 ein abgeschirmter Abschnitt
des Feldes existieren wird. Insbesondere wird das Schuss-Randfeld 285 durch
die erste Blattelektrode 420 abgeschirmt. Dementsprechend
wird die Vielzahl der drehbaren Elemente im Pfad des Stiftes 200 eine
genaue Abschaltung in dem Vektorfeld erfahren, das eingebracht wird,
wenn sich der Stift 200 vorbeibewegt. Es ist diese genaue
Abschaltung, die die Vielzahl der drehbaren Elemente darin hindern
wird, sich weiterhin nach dem Randfeld des Stiftes 200 auszurichten.
Als Folge werden die drehbaren Elemente, die auf diese Weise adressiert
worden sind, eine gesättigte
Seite in Richtung des Betrachters 60 erzeugen. Eine makroskopische
Perspektive der gesättigten
Seite 490 ist in 17 dargestellt.
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Ein
Kenner der Technik kann außerdem
das Ergebnis verstehen, das durch das Drehelement-Blattmaterial 400 erzeugt
wird, indem er die Wahl der Größe des ersten
Vektorfeldes zwischen der ersten Blattelektrode 420 und
der zweiten Blattelektrode 430 versteht. Wie zuvor dargelegt,
wird die Größe des ersten
Vektorfeldes so gewählt,
dass die Energiekopplung zwischen dem ersten Vektorfeld und dem
Adressierungs-Dipol des drehbaren Elements geringer ist, als die
Austrittsarbeit, die mit der Änderung
der Position und der Ausrichtung des drehbaren Elements verknüpft ist.
Nachdem jedoch der Stift 200 genügend Energie eingebracht hat,
um die Position und die Ausrichtung des drehbaren Element 10 aus
einer statischen Position und Ausrichtung zu ändern, wird die Energiekopplung
zwischen dem ersten Vektorfeld und dem Adressierungs-Dipol des drehbaren
Elements ausreichen, um die Ausrichtung des drehbaren Elements 10 zu
beeinflussen, bis das drehbare Element 10 wieder zur Ruhe
kommt. Dementsprechend wird das Drehelement-Blattmaterial 400 eine
gesättigte
Seite erzeugen, wenn es durch den Stift 200 adressiert
wird.
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Die
zweite Blattelektrode 430 ist vorzugsweise ein guter Leiter.
Dementsprechend wird ein Kenner der Technik erkennen, dass ein Erdungsbogen 265 nicht
erforderlich ist, da die zweite Blattelektrode 430 dann
den Erdungsbogen 265 von jedem Feld abschirmen würde, das
oberhalb der zweiten Blattelektrode 265 entstanden ist.
Ferner kann die zweite Blattelektrode 430 ein Nichtleiter
sein, wenn sich der Erdungsbogen 265 an sie angrenzend
befindet. Dementsprechend stellt die Anwesenheit des Erdungsbogens 265 den
allgemeinsten Fall dar. Ferner sollte ein Kenner der Technik noch
erkennen, dass der Filter auch noch funktionieren wird, wenn der
Erdungsbogen 265 abwesend ist und die zweite Blattelektrode 430 einen
spezifischen Widerstand aufweist, der ungefähr dem der ersten Blattelektrode 420 gleichkommt.
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Ein
Kenner der Technik sollte erkennen, dass der spezifische Widerstand
der ersten Blattelektrode 420 in der Größenordnung von 1013 Ohm/Quadrat betragen
wird, wobei der Stift 200 ungefähr 1 mm breit mit einer Geschwindigkeit
von 10 cm/Sek ist, und wobei die Kapazität des Anzeigemediums ungefähr 5 Picofarad/(cm2) (Beispielkapazität des Drehelement-Blattmaterials)
beträgt.
Dementsprechend besteht die erste Blattelektrode 420 vorzugsweise aus
auf Glas oder Kunststoff aufgesprühtem Indiumzinnoxid. Des Weiteren
gibt es noch etliche andere Wahlmöglichkeiten für eine Hochwiderstandsbeschichtung
von leitfähigen
Schichten auf Glas und Kunststoff. Vorzugsweise besteht eine solche
Beschichtung aus Platin, Gold oder ihren Legierungen, da diese Materialien
die Eigenschaft haben, dass sie leitfähige Beschichtungen in allen
Dicken des aufgetragenen Materials zur Verfügung stellen. Demgegenüber stellen
viele andere Materialien, wie zum Beispiel Aluminium, leitfähige Schichten
erst zur Verfügung,
nachdem eine gewisse Dicke erreicht ist, und danach nimmt die Leitfähigkeit
mit dem Auftragen weiteren Materials sehr schnell zu, wodurch es schwierig
wird, eine gleichmäßige Leitfähigkeit
zu erhalten. Insbesondere sind selbst sehr dünne Schichten von Platin, Gold
oder Platinlegierungen und Goldlegierungen auf Glas oder Kunststoff
leitfähig,
und die Leitfähigkeit
nimmt mit zunehmender Dicke des aufgetragenen Materials gleichmäßig zu.
Ferner sind solche Materialien außerdem noch bei Dicken von 100
Angström,
was eine wünschenswerte
Dicke ist, durchsichtig. Ein Kenner der Technik sollte jedoch erkennen,
dass es eine Bandbreite an Dicken geben kann, die mit der vorliegenden
Erfindung vereinbar sind, da die Leitfähigkeit einer vorgegebenen
Blattelektrode höchst
abhängig
von den Beschichtungsbedingungen sein wird.
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Wie
zuvor dargelegt, sollte es für
den Kenner der Technik offensichtlich sein, dass die hier beschriebenen
Randfeld-Filterungseffekte nicht auf Drehelement-Blattmaterial beschränkt sind.
Tatsächlich
wird jedes elektroempfindliche oder elektrooptische Blattmaterial,
das durch einen Stift oder durch eine Stift-Anordnung adressiert
wird, die in 17 dargestellte gesättigte Seite
erfahren.
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Verfahren
und Vorrichtungen, die mit der vorliegenden Erfindung vereinbar
sind, können
eingesetzt werden, um ein Anzeigemedium zu adressieren, um eine
gesättigte
Seite zu erzeugen. Die obige Beschreibung einer Ausführung der
Erfindung mit Drehelement-Blattmaterial
ist zum Zwecke der Veranschaulichung und Beschreibung vorgelegt
worden. Sie ist nicht erschöpfend
und beschränkt
die Erfindung nicht auf exakt die offen gelegte Form. Abwandlungen
und Varianten sind angesichts der obigen Lehre möglich oder können durch
Anwenden der Erfindung erlangt werden. Zum Beispiel setzten einige der
Beispiele das Spektrum ein, dass mit sichtbarem Licht als der elektromagnetischen
Energie von Interesse verknüpft
ist. Der Einsatz von jeder elektromagnetischen Energie, einschließlich Infrarot,
Ultraviolett und Röntgenstrahlen,
als der elektromagnetischen Energie von Interesse ist mit der vorliegenden
Erfindung vereinbar. Des Weiteren steilen 14–17 drehbare
Elemente dar, die im Allgemeinen kugelförmig sind. Die drehbaren Elemente
können
jedoch in unzähligen
Formen hergestellt werden. Allgemeiner gesprochen, können die
hier beschriebenen Randfeld-Filterungseffekte mit jedem elektroempfindlichen oder
elektrooptischen Material eingesetzt werden, das durch einen Stift
oder eine Stift-Anordnung adressiert wird. Dementsprechend wird
ein Blattmaterial, das in farbiger Flüssigkeit dispergierte elektrophoretische
Teilchen umfasst, wie von Ota und anderen beschrieben, wie in I.
Ota, et al., IEEE Conference on Display Devices, 72 CH 0707-0-ED
1972, S. 46, oder das in einer farbigen Flüssigkeit dispergierte, mikroverkapselte
elektrophoretische Teilchen umfasst, wie von Comiskey et al. (1997)
in „Eletrophoretic
Ink: A printable Display Material", SID 97 Digest, S. 75-76, beschrieben,
ebenfalls auf die gleiche Weise profitieren, wie ein Blattmaterial,
das drehbare Elemente umfasst. Ebenso werden diese Vorteile Flüssigkristall-Blattmaterialien
zugute kommen.