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Dokumentenidentifikation DE60217738T2 15.11.2007
EP-Veröffentlichungsnummer 0001223568
Titel Streufeldfilter für angesteuerte Anzeigen
Anmelder Xerox Corp., Rochester, N.Y., US
Erfinder Sheridon, Nicholas K., Los Altos, California 94022, US
Vertreter Grünecker, Kinkeldey, Stockmair & Schwanhäusser, 80538 München
DE-Aktenzeichen 60217738
Vertragsstaaten DE, FR, GB
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 08.01.2002
EP-Aktenzeichen 022501159
EP-Offenlegungsdatum 17.07.2002
EP date of grant 24.01.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 15.11.2007
IPC-Hauptklasse G09F 9/37(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, EP

Beschreibung[de]

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.

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.

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 gegenüberliegenden Oberflächen des drehbaren Elements um eine Drehachse aufgetragen werden, ein elektrischer Dipol auf einem drehbaren Element in einer dielektrischen Flüssigkeit gebildet werden.

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.

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.

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.

35 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.

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.

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.

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.

Des Weiteren sollte ein Kenner der Technik erkennen, dass der feldfreie Satz und der erste Seitensatz, die oben in 46 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.

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.

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.

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.

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.

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, S 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 S der Adressierspannung reagieren. Dies wird als ein Schwellenempfindlichkeits-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.

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.

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.

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.

710 stellen einen Beispielsatz nach dem Stand der Technik zum Adressieren einer adressierbaren Anzeige dar. In 710 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.

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 Vektorfeld 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.

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.

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 bezieht, können im Allgemeinen Anzeigen, die auf elektrophoretischen Effekten beruhen, ebenfalls unerwünschte Seiten als Folge von Randfeldern aufweisen.

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.

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.

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 prismenförmig 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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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:

1 stellt Drehelement-Blattmaterial nach dem Stand der Technik dar;

2 stellt einen Querschnitt eines drehbaren Elements nach dem Stand der Technik dar;

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;

4 stellt einen Satz drehbarer Elemente nach dem Stand der Technik in Anwesenheit eines adressierenden Vektorfeldes mit Nullamplitude dar;

5 stellt einen Satz drehbarer Elemente nach dem Stand der Technik in Anwesenheit eines adressierenden Vektorfeldes mit einer Größe nicht Null dar;

6 stellt eine alternative Ansicht des Satzes drehbarer Element von 5 dar;

7 stellt einen Stift zum Adressieren von Drehelement-Blattmaterial nach dem Stand der Technik dar;

8 stellt den Effekt des Schluss-Randfeldes von 7 dar;

9 stellt eine Ansicht des Satzes von 8 aus einem Blickwinkel von oben dar;

10 stellt eine makroskopische Ansicht des Effekts des Schluss-Randfeldes von 8 und 9 dar;

11 ist ein Beispielgraph der Anzahl der drehbaren Elemente, die eine Änderung in der Ausrichtung als eine Funktion des angewandten Vektorfeldes erleben;

12 stellt ein drehbares Element nach dem Stand der Technik mit einer mehrwertigen Seite und mit Halteteilen dar;

13 stellt Drehelement-Blattmaterial einschließlich des drehbaren Elements von 12 und einschließlich Blatt-Halteteilen dar;

14 stellt Drehelement-Blattmaterial nach der vorliegenden Erfindung in Anwesenheit eines Stiftes zum Adressieren dar;

15 stellt die gesättigte Seite dar, die durch das Drehelement-Blattmaterial nach der vorliegenden Erfindung erzeugt wird;

16 stellt eine Ansicht des Satzes von 15 aus einem Blickwinkel von oben dar; und

17 stellt eine makroskopische Ansicht der gesättigten Seite dar, die durch das Drehelement-Blattmaterial nach der vorliegenden Erfindung erzeugt wird.

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.

Definitionen

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Ein mit der vorliegenden Erfindung vereinbares Anzeigemedium wird in 1417 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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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 1417 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.


Anspruch[de]
Anzeigesatz, der umfasst:

ein adressierbares Anzeigemedium (400), 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 (420) und eine zweite Blattelektrode (430), 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.
Anzeigesatz nach Anspruch 1, der des Weiteren umfasst:

einen Erdungsbogen (265);

wobei der Erdungsbogen (265) so mit dem Adressor aufgebaut ist, dass das adressierende Vektorfeld in der ersten Richtung mit der Adressierungsgröße für den Abschnitt des Anzeigemediums zur Verfügung gestellt wird; und

wobei die zweite Blattelektrode sich zwischen dem Erdungsbogen und dem Anzeigemedium befindet.
Anzeigesatz nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei das Anzeigemedium umfasst:

eine Vielzahl von drehbaren Elementen, die in einem Substrat angeordnet und in Kontakt mit einem Steuerfluid sind, und worin das Substrat sich zwischen der ersten Blattelektrode (420) und der zweiten Blattelektrode (430) befindet;

worin zumindest eines der Vielzahl von drehbaren Elementen so aufgebaut ist, dass es eine erste Seite in einer ersten Ausrichtung und eine zweite Seite in einer zweiten Ausrichtung darbietet;

worin das drehbare Element in Kontakt mit dem Steuerfluid des Weiteren so aufgebaut ist, dass es einen Adressierungs-Dipol aufweist, der so aufgebaut ist, dass er auf ein äußeres Vektorfeld reagiert;

wobei der Adressierungs-Dipol so aufgebaut ist, dass das drehbare Element unter dem Einfluss des äußeren Vektorfeldes in der ersten Richtung eine erste Seite aufweist; und

wobei das drehbare Element, das Steuerfluid und das Substrat so aufgebaut sind, dass sie eine Austrittsarbeit aufweisen, die der Energie gleichkommt, die erforderlich ist, um das drehbare Element zu drehen und aus einer Ruhe-Ausrichtung und -position zu bewegen; und

wobei eine Energiekopplung zwischen dem ersten Vektorfeld und dem Adressierungs-Dipol geringer als die Austrittsarbeit und größer als Null ist.
Satz nach Anspruch 3, worin der Adressor einen Stift (200) umfasst, der so aufgebaut ist, dass er das äußere Vektorfeld in der ersten Richtung für einen Abschnitt des Drehelement-Blattmaterials zur Verfügung stellt, und wobei eine Energiekopplung zwischen dem äußeren Vektorfeld und dem Adressierungs-Dipol größer ist als die Austrittsarbeit oder ihr gleichkommt. Verfahren zur Adressierung eines Anzeigemediums (400), das umfasst:

die Bereitstellung eines adressierbaren Anzeigemediums, das so aufgebaut ist, dass es eine erste Seite unter dem Einfluss eines adressierenden Vektorfeldes 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 (420) und einer zweiten Blattelektrode (430), die so aufgebaut sind, dass 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.
Verfahren zur Adressierung eines Anzeigemediums nach Anspruch 5, das des Weiteren umfasst:

die Bereitstellung eines Erdungsbogens (265);

wobei der Erdungsbogen so mit dem Adressor aufgebaut ist, dass das adressierende Vektorfeld in der ersten Richtung mit der Adressierungsgröße für den im Wesentlichen örtlich begrenzten Bereich der Breite w des Anzeigemediums zur Verfügung gestellt wird; und

wobei die zweite Blattelektrode sich zwischen dem Erdungsbogen und dem Anzeigemedium befindet.
Verfahren nach Anspruch 5 oder Anspruch 6 zur Adressierung eines Anzeigemediums in Form von Drehelement-Blattmaterial, wobei das Verfahren des Weiteren umfasst:

die Bereitstellung des Adressors in Form eines Stiftes (200);

wobei das Drehelement-Blattmaterial umfasst:

eine Vielzahl von drehbaren Elementen, die in einem Substrat angeordnet und in Kontakt mit einem Steuerfluid sind;

wobei das Substrat sich zwischen der ersten Blattelektrode und der zweiten Blattelektrode befindet;

wobei die erste Blattelektrode sich zwischen dem Stift und dem Substrat befindet;

wobei zumindest eines der Vielzahl von drehbaren Elementen, die in Kontakt mit dem Steuerfluid sind, des Weiteren so aufgebaut ist, dass es einen Adressierungs-Dipol aufweist, der so aufgebaut ist, dass er auf ein adressierendes Vektorfeld reagiert;

wobei der Adressierungs-Dipol so aufgebaut ist, dass das drehbare Element unter dem Einfluss des adressierenden Vektorfeldes in der ersten Richtung mit der Adressierungsgröße eine erste Seite aufweist; und

wobei das drehbare Element, das Steuerfluid und das Substrat so aufgebaut sind, dass sie eine Austrittsarbeit aufweisen, die der Energie gleichkommt, die erforderlich ist, um das drehbare Element zu drehen und aus einer Ruhe-Ausrichtung und -position zu bewegen;

wobei eine Energiekopplung zwischen dem ersten Vektorfeld und dem Adressierungs-Dipol geringer als die Austrittsarbeit und größer als Null ist; und

das Bewegen des Stiftes mit einer Geschwindigkeit bewegt wird, die im Wesentlichen 1/(wRC) gleichkommt, so dass das adressierende Vektorfeld sich mit dem drehbaren Element koppelt.
Satz oder Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die erste Blattelektrode eine Beschichtung aufweist, deren Dicke vorzugsweise im Wesentlichen 100 Angström gleichkommt.






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