CN100418001C - 磁泳动和反转显示面板以及磁泳动和反转显示方法 - Google Patents
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Abstract
在使用磁体改变显示的磁性显示面板中,获得多色显示面板,所述显示面板可以磁性地显示除背景之外的两种颜色,具体地,所述显示面板可以磁性地显示三种颜色。所述磁泳动和反转显示面板包括,通过在包括着色剂的分散介质中分散具有不同颜色的磁极的微磁体获得的至少一种分散液。在通过选择特定的磁极在将形成书写的区域中获得表示两种显示颜色的书写,导致在所述分散液中所述微磁体从前表面侧泳动或泳动/反转,以及显示所述微磁体的特定表面的色调之后,通过使相反磁极的磁场从同一表面侧作用于所述微磁体,其中所述微磁体在显示特定表面的色调的位置构成所述书写,可以改变所述书写的色调,而不改变所述书写的状态。
Description
技术领域
本发明涉及一种磁泳动和反转显示面板以及磁泳动和反转显示方法,更具体涉及一种磁泳动和反转显示面板以及磁泳动和反转显示方法,其中使用磁体促使微磁体泳动或泳动及反转,从而形成显示,以及通过使用用于擦除的磁体从后表面吸引该微磁体,擦除该显示。本发明还涉及一种磁泳动和反转显示面板以及磁泳动和反转显示方法,其中通过使用另一磁极的磁体从已形成显示的同一表面微磁体重反转,改变已使用磁体形成显示的微磁体的显示颜色,以及通过使用用于擦除的磁体从后表面吸引该微磁体,擦除该显示。
背景技术
过去众所周知,使用磁性显示面板的磁显示系统可以使用磁力提供显示,以及如日本专利公开号62-53359B所引用的通过磁性颗粒的泳动显示的磁泳动显示面板以及如日本专利公开号59-32796B所引用的通过使磁性颗粒反转显示的磁反转显示面板已被提出作为相关的磁显示系统。
如图6所示,前述的磁泳动显示面板,称作泳动型,是通过以下方式获得磁显示的显示方法:在书写(writing)之前,通过在后表面板(11)侧的全部表面上滑动用于擦除的磁体(4),将磁性面板中的磁性颗粒(13)吸引到磁泳动显示面板的后表面板(11)侧,以便前表面板(10)侧成为均匀的表面;以及在前表面板(10)侧上扫描用于书写的磁体(5),以便将磁性颗粒(13)部分地吸引到表面板(10)侧。当擦除这种磁显示时,用于擦除的磁体(4)在磁泳动显示器的后表面板(11)侧上滑动,前表面板(10)侧上的磁性颗粒(13)被吸引到后表面板(11)侧,以及在磁泳动显示片的前表面板(10)侧上书写的磁显示被擦除。但是,因为在这种显示和擦除方法中,从后表面板(11)侧执行擦除,仅仅擦除在磁泳动显示面板上书写的磁显示的希望部分是困难的,因此它是不方便的且受使用限制。而且,因为使用单色(黑色)粗糙的球形颗粒,所以仅仅可以获得单色的磁显示,单色(黑色)粗糙的球形颗粒是典型的磁体颗粒。
一方面,如图7所示,前述的磁反转显示面板,称作反转型,是其中通过以下方式获得磁显示的显示装置:在书写之前,使用具有特定磁极的、用于擦除的磁体,从磁反转显示面板的前表面板(10)侧使该磁性面板中的微磁体(2)的相同磁极面对该面板的前表面板(10)侧,以便使前表面板(10)侧的表面是均匀的;以及使用具有相反磁极的、用于书写的磁体(5)使同一前表面板(10)侧上的微磁体部分地反转以及基于使用的用于书写的磁体(5)的磁极,使得微磁体(2)的相反磁极的颜色被显示。当擦除这种磁显示时,从同一前表面板(10)侧执行该擦除,因此,因为可以仅仅擦除希望的部分,所以可以扩大使用范围,以及这种磁显示可以被用于不允许在后表面板(11)侧上滑动磁体的应用等。但是,该磁反转显示面板上书写的磁显示受微磁体(2)的两种色调支配,这两种色调在前和后上分为两种颜色。而且,有必要使用透明液体作为分散介质,以便精确地实现微磁体(2)的前和后色调。具体地,该磁显示仅仅可以获得两种颜色显示,即,书写之前的均匀态的色调,以及由用于书写的磁体给出的色调,这些是微磁体(2)的前和后色调。
发明内容
因此,本发明的一个目的是提供一种磁泳动和反转显示面板以及其磁泳动和反转显示方法,可以显示除背景之外的两种颜色,具体地,可以通过以下方式磁性地显示三种颜色,通过使微磁体泳动或泳动及反转,使用磁体形成显示,通过使用磁体使该微磁体从同一侧重新反转,改变显示颜色,以及然后通过使用用于擦除的磁体从后表面吸引该微磁体,擦除该显示。
本发明通过下列发明解决了前述问题。
具体地,本发明涉及:
1.一种磁泳动和反转显示面板,包括,通过在包括着色剂的分散介质中分散微磁体获得的具有屈服值的至少一种分散液,所述微磁体具有分别着色成不同颜色进行颜色区分的N极和S极,并且进行颜色区分的两磁极的颜色均不同于分散介质,以及保持所述分散液的支撑件,其中各所述微磁体分别包括具有矫顽力大于等于65.0kA/m且小于等于350kA/m的高矫顽力材料构成的第一磁性材料,和矫顽力小于65.0kA/m的低矫顽力材料构成的第二磁性材料的不同矫顽力的两种或多种磁性材料。
2.根据权利要求1的磁泳动和反转显示面板,其中所述第一磁性材料的矫顽力是所述第二磁性材料的矫顽力的两倍或更多倍。
3.根据权利要求1的磁泳动和反转显示面板,其中所述第一磁性材料是六边形磁铁铅矿型铁氧体,以及所述第二磁性材料是选自磁铁矿、磁赤铁矿、钴沉积的磁铁矿以及钴沉积的磁赤铁矿中的至少一种磁性材料。
4.根据权利要求1的磁泳动和反转显示面板,其中所述微磁体的矫顽力大于等于4.0kA/m且小于等于310kA/m。
5.根据权利要求1的磁泳动和反转显示面板,其中所述微磁体的每单位质量的剩余磁化强度是3至16A·m2/kg,以及所述微磁体的每单位质量的饱和磁化强度是5至40A·m2/kg。
6.根据权利要求1的磁泳动和反转显示面板,其中所述分散液的屈服值是0.15至7.5N/m2。
7.根据权利要求1的磁泳动和反转显示面板,其中在所述分散介质和/或微磁体中包括荧光着色剂。
8.根据权利要求1的磁泳动和反转显示面板,其中在所述分散液中包括抗静电剂。
9.一种磁泳动和反转显示面板,包括,通过在包括着色剂的分散介质中分散微磁体获得的具有屈服值的至少一种分散液,所述微磁体具有分别着色成不同颜色进行颜色区分的N极和S极,并且进行颜色区分的两磁极的颜色均不同于分散介质,矫顽力大于等于4.0kA/m且小于等于310kA/m,并且每单位质量的剩余磁化强度是3至16A·m2/kg,饱和磁化强度是5至40A·m2/kg,以及保持所述分散液的支撑件,其中通过选择外部磁场的磁极,可以获得选择性地表示两种显示颜色之一的书写,其中在将形成书写的区域选择所述外部磁场的特定磁极,以及从前表面侧施加所述外部磁场以作用于所述区域,用于促使所述分散液中的所述微磁体的泳动或泳动和反转,由此显示特定表面的色调,所述特定表面是与所述外部磁场的所选磁极相反的所述微磁体的磁极的表面。
10.一种磁泳动和反转显示面板,包括,通过在包括着色剂的分散介质中分散微磁体获得的具有屈服值的至少一种分散液,所述微磁体具有分别着色成不同颜色进行颜色区分的N极和S极,并且进行颜色区分的两磁极的颜色均不同于分散介质,以及保持所述分散液的支撑件,其中通过选择外部磁场的磁极,可以获得选择性地表示与由所述分散介质中的着色剂所显示的作为分散介质的色调的第1色调不同的两种显示颜色之一的书写,并且通过后表面擦除作用磁体的作用,可以擦除该书写,可逆的返回第1色调,其中在将微小磁体吸引到后表面侧显示第1色调的面板表面的将形成书写的区域选择所述外部磁场的书写用磁体的特定磁极,以及从前表面侧施加所述外部磁场以作用于所述区域,用于促使所述分散液中所述微磁体的泳动或泳动和反转,由此显示与所述外部磁场的所选磁极相反的所述微磁体的磁极的表面的第2色调的书写,进一步通过反转用磁体通过从同一面作用与所述书写用外部磁体的磁极相反的磁场将所述第2色调的书写部的微小磁体的一部分反转显示第3色调。
11.一种磁泳动和反转显示方法,其中使用根据权利要求1至10的任何一项的磁泳动和反转显示面板,所述方法包括以下步骤:
通过促使用于书写的外部磁体作用于所述微磁体以导致所述微磁体的泳动及反转,形成书写,由此使得所述微磁体的特定表面的色调被显示;以及然后
在不使未形成所述书写的其它微磁体泳动的范围内,通过促使其磁极与用于所述书写的所述外部磁体的磁极相反的磁场从同一表面侧作用,使形成所述书写的所述微磁体反转,从而改变所述书写的色调。
附图说明
图1是表示显示第一色调时的(a)图形示图和(b)显示实例的示图;
图2是表示显示第二色调时的(a)图形示图和(b)显示实例的示图;
图3是表示显示第三色调时的(a)图形示图和(b)显示实例的示图;
图4是表示本发明的磁泳动和反转显示面板的显示机理的图形示图;
图5是表示本发明的磁泳动和反转显示面板的微磁体行为机理的图形示图;
图6是表示常规磁泳动型显示面板的显示机理的图形示图;以及
图7是表示常规磁反转型显示面板的显示机理的图形示图。
具体实施方式
本发明的磁泳动和反转显示面板包括,通过在包括着色剂的分散介质中分散具有不同颜色磁极的微磁体获得的具有屈服值的至少一种分散液(3),以及在其中保持前述分散液的支撑件。通过这种结构获得三色磁显示。具体地,如图4所示,如果使用用于擦除的磁体(4),微磁体(2)被吸引到后表面板(11)侧,那么除微磁体(2)外的分散液(3)的组分被着色,以及前述的微磁体(2)被隐藏,因此当从前表面板(10)侧观察时,获得第一颜色,作为分散介质的色调的均匀显示[图4(a)]。通过选择用于书写的磁体(5)的特定磁极并使用对将被执行书写的区域的外部磁场的作用,使前述分散液(3)中的微磁体(2)泳动或泳动及反转,获得第二色调,由此显示前述微磁体(2)的特定表面(例如,N磁极表面)的色调(2)[图4(b)]。此外,在基于前述磁显示获得书写之后,通过促使基于反转磁体(6)的相反磁极性的磁场作用于前述的书写,促使形成书写的微磁体(2)的任意部分反转,获得第三色调,其中在不引起未形成书写的其它微磁体(2)泳动的范围内显示特定表面的色调,从而在不改变书写的格式的条件下,改变书写的任意部分的色调[图4(c)]。不言而喻,如果获得第二和第三色调时外部磁场的磁极被反转,那么该书写颜色可以被反转显示。
当形成以上多色显示时,通过巧妙地控制促使泳动或泳动及反转时使用的外部磁场,亦即,通过控制用于书写的磁体(5)等和用于显示颜色反转的反转磁体(6)的磁特性,可以控制基于泳动和反转的多色显示。具体地,为了使微磁体(2)泳动,微磁体(2)必须克服与面板支撑件的单元的高度的量相应的液体中的阻力而被吸引,其中在作为本发明的磁泳动和反转显示面板的实例被引用的图5中,分散液被隔板(12)密封。尤其是,如果克服重力进行,那么还要加上相应的量的阻力。因此,书写时,选择较强的外部磁体。此时通过选择的磁极是N极或S极,决定该磁显示的颜色。这是因为微磁体(2)具有不同颜色的不同前和后磁极。关于该显示时微磁体(2)的工作状态,当与用于书写的磁体(5)的关系为异极面对该面板显示表面时,微磁体(2)照原样泳动,并在该表面上呈现显示颜色;以及当同极面对时,微磁体(2)泳动同时反转,并呈现相反色调的显示(图5)。
而且,在本发明中,通过将基于反转磁体(6)的相反磁极性的磁场作用施加到书写,该书写显示为引起特定表面的前述色调的显示,通过使形成书写的微磁体(2)的任意部分反转,在不改变该书写形状的条件下,可以改变书写的任意部分的色调。此时,为了反转和改变仅仅已被显示的书写的任意部分的微磁体(2)的颜色,有必要如此进行控制,以便在不使未形成书写的其它微磁体(2)通过受到的磁场泳动的范围内,仅仅使显示的书写的任意部分的微磁体(2)反转。具体地,这通过如此控制来实现:当受到较弱的磁场的作用时,在其它微磁体(2)不泳动的范围内,仅仅反转的书写被显示,亦即,仅仅泳动到显示表面侧的微磁体(2)被反转。
因此,当以此方式用来通过选择任意的色调获得任意的书写时,可以获得多色显示,其中仅仅获得的书写的任意部分的色调被改变。
只要可以提供将微磁体(2)从显示表面侧吸引到后表面侧的磁力,那么在本发明的面板中可以使用用于擦除的任何磁体(4),且不特别限制磁极性。这是因为,当从显示侧观察时,被吸引到后表面侧的微磁体(2)被除该微磁体(2)之外的分散液的组分隐藏,并且无论哪个表面面对显示表面侧,不会引起特别的问题。
简言之,构成磁体等的磁性材料根据其矫顽力的强度,通常被分为硬磁性材料、半硬磁性材料以及软磁性材料。磁性材料的矫顽力被描述为具有0.001kA/m至1000kA/m的宽范围。其中,软磁材料表示具有小于等于0.01kA/m的极小矫顽力的物质,并用于硬磁盘磁记录头和供电装置例如变压器的磁芯。一方面,硬磁性材料表示具有大矫顽力的物质,在磁滞曲线中具有大的凸出,并用作所谓的永磁体。硬和软磁性材料之间的物质称作半硬磁性材料,通常具有10至100kA/m附近的中间矫顽力值,并用于磁记录材料,例如用于硬磁盘记录的磁盘和磁带。
永磁体通常用作在磁性显示面板中提供外部磁场的磁体,以及在以上磁性材料当中,使用具有大矫顽力的所谓硬磁性材料。关于表面磁通密度,使用具有约40至350mT磁力的物质;在泳动型磁性面板中,使用具有约40至70mT的材料作为用于擦除的磁体,以及使用具有约100至350mT磁力的材料作为书写磁体。而且,在反转型磁性面板中,使用具有约60至90mT的材料作为用于擦除的磁体,以及使用具有约80至110mT磁力的材料作为书写磁体。这里,很明显,与泳动型磁性面板中使用的磁体相比,在反转型磁性面板中使用较弱的磁体。这是因为实现显示的元件是微小磁体并且有必要在不破坏微磁体的磁极的范围内进行选择。此外,用于擦除的磁体的表面磁通密度低于用于书写的磁体的表面磁通密度的原因是,由于用于书写的磁体有必要通过一次磁场的作用可靠地对磁性颗粒或微磁体提供磁场,因此当书写时选择具有集中的磁通量的较强材料。相反,对于希望的用于擦除的磁体,同时擦除所有未必是优先的,并且为了允许用于擦除的磁场在较宽范围内作用和为了进一步保护微磁体,可以使用较弱的用于擦除的磁体。具体地,从保护微磁体的观点,在设计微磁体的磁特性中重要的是,关注用于书写的磁体,而不是用于擦除的磁体的表面磁通密度等磁特性。
这里,基于上述磁性材料的表面磁通密度分别对应于以下磁性材料的矫顽力。具体地,这也可以被称作微磁体的耐久强度。上述的表面磁通密度通常等效于约32至278kA/m的矫顽力;在泳动型磁性面板中,用于擦除的磁体约为32至56kA/m以及用于书写的磁体约为80至278kA/m;以及在反转型磁性面板中,用于擦除的磁体约为48至72kA/m以及用于书写的磁体约为64至87kA/m。因此,当使用本发明的泳动和反转型磁性面板时,实现显示的元件是微磁体,这与常规反转型磁性面板中相同,因为有必要在不破坏微磁体的磁极的范围内进行选择,因此选择约80至110mT的较弱磁体作为用于书写的磁体。
一方面,通过使两个磁极,分别是N极和S极的颜色不同,将本发明中使用的微磁体的颜色分开。如上所述,通过外部磁场的作用使这些微磁体泳动和反转,形成显示。例如,如果微磁体聚集在后表面侧上,则显示表面是有色的分散介质等的色调,当用于书写的磁体的S极横穿面板的显示表面滑动时,微磁体从后表面侧泳动到前表面侧,N极表面来到面板前表面,显示N极表面的颜色。当用具有弱磁力的另一磁体的N极扫描该表面时,仅仅泳动到前表面侧的微磁体被反转,微磁体的S极表面出现,因此显示颜色可以被改变,同时保持显示的形状不变。接下来,如果用于擦除的较强磁体从后表面侧穿过,那么微磁体泳动到后表面侧,则该显示被擦除。
具体地,在本发明中,可以通过选择用于书写的磁体的磁极,从用于书写的两种颜色可选地选择,以及通过选择用于反转的磁体的磁极,可以将其颜色选自这两种颜色的书写部分反转为另一颜色。
基于两种颜色可以被选择性地用于如上所述的书写,以及颜色为选自这两种颜色的书写部分可以被反转为另一颜色的发现,进行本发明,以及这通过结合具有对应于各自极性的两种颜色的端面的微磁体来获得,用于书写的外部磁体和用于擦除的外部磁体较强,而用于反转的外部磁体具有弱的磁力。
此外,尽管有必要具有较强的外部磁体,以进行令人满意的书写,即,泳动显示,以进行令人满意的反转,优选满足与选择如上所述的较弱磁体的相反条件,以便除了被反转的部分微磁体之外没有微磁体泳动,以及以便不破坏微磁体的磁极。但是,当如在本发明中在同一面板中进行泳动和反转两种作用时,存在如果优先进行令人满意的泳动显示并选择强的外部磁体,那么存在破坏微磁体的磁极的风险,以及在此情况下,令人满意的反转显示似乎是困难的。另一方面,如果优先保持反转显示性能和选择弱的外部磁体,那么出现当进行泳动显示和擦除时,施加的磁力很弱的缺点,以及泳动本身变得困难。如果与常规反转型磁性面板一样微磁体设置在前侧上,尽管令人满意的反转显示是可能的,但是存在当进行泳动显示和擦除时提供的磁力很弱的缺点,以及必须严格控制分散液的物理特性。结果,产生工艺控制的问题、对使用环境的限制的问题、导致泳动本身的问题。具体地,根据外部磁场的选择,产生泳动/反转显示的困难,造成不能实现令人满意的重书写的问题。因此,本发明的磁泳动和反转显示面板通过在特定条件下使用微磁体解决了这些问题,该特定的条件应该能扩大外部磁体的选择范围,以及通过外部磁体的较自由选择能进行令人满意的泳动/反转显示。
能够控制如前所述的微磁体的泳动和反转位置很重要。具体地,优选具有可容易地控制的磁特性的材料。过去,仅仅考虑用于反转型磁性显示面板的微磁体的反转性能已足够,因此,使用的材料来自单一类的磁性材料或是具有极其类似的磁特性的材料,唯一的差异是基于处理精度的制造容差的程度,并且在有助于泳动的磁特性和有助于反转的磁特性之间未提供令人满意的均衡。
因此,本发明中使用的微磁体涉及权利要求1至11,包括具有两种以上不同种类的矫顽力的磁性材料。由此可以扩大磁特性的范围,例如微磁体的表观(apparent)矫顽力等,以及可以获得满足有助于泳动特性和有助于反转特性两方面的微磁体。
而且,该微磁体包括两种或更多种磁性材料,包括至少第一磁性材料和第二磁性材料,第一磁性材料包括高矫顽力材料,第二磁性材料包括低矫顽力材料。本发明可以具有先前描述的磁特性的明显地增宽的范围,以及通过制成具有不同磁特性的材料,即,如上所述的高矫顽力材料和低矫顽力材料的混合物,可以获得令人满意的泳动和反转特性。
这里,高矫顽力材料表示具有较高矫顽力并且主要包括硬磁性材料以及还包括某些半硬磁性材料的磁性材料,并且这些材料是难以使用外部磁场磁化的磁性材料。当形成微磁体的反转显示时,高矫顽力材料有助于显现良好的反转性能。例如,可以引用例如钡铁氧体、锶铁氧体等六边形晶体磁铁铅矿型铁氧体;例如钐钴、铈钴、钇钴、镨钴等稀土钴;钕合金,钐-铁-氮合金以及钕类纳米晶体弹性磁性颗粒等。
一方面,低矫顽力材料表示具有较小矫顽力的材料,亦即,软磁性材料和半硬磁性材料当中具有中间矫顽力或低于中间矫顽力的材料,并且这些材料是较易于受外部磁场影响的磁性材料。当形成微磁体的泳动显示时,低矫顽力材料有助于显现良好的泳动性能。例如,可以引用磁铁矿、磁赤铁矿、钴沉积的磁铁矿、和钴沉积的磁赤铁矿、锰锌铁氧体、镍锌铁氧体、铅铁氧体、稀土铁氧体和二氧化铬。
在本发明中,微磁体可以具有明显地增宽的微磁体的磁特性范围,以及通过制成具有不同磁特性的材料的混合物,可以获得优良的泳动和反转特性。
尽管当仅仅使用高矫顽力材料时,显示性能,例如当允许外部磁场的作用时的泳动和反转特性,常常被满足,但是微磁体受到它们的磁力和来自例如书写笔的外部磁体的磁场影响,并在面板前表面侧上聚集成堆而不是平行排列。结果,产生不能获得覆盖面板前表面的平行排列和在没有与显示面相关的微磁体的位置产生间隙的问题,因此很难获得完全显示和对比度。存在一旦微磁体聚集,则很难打破该聚集的极其重要的问题。而且,通过增加微磁体的混合比来提高微磁体的丰度比易于产生基于互相干涉重合部分产生不令人满意的反转,因此通过微磁体混合比率进行控制受到限制。而且,当使用仅仅高矫顽力材料时的一般问题是基于这些材料的特性剩余磁化将增加的趋势。关于反转性能,存在对于微磁体位置控制变得过于敏感的趋势,其中当施加外部磁场的作用时的相互磁力变得大于需要,以及使在不希望作用的部分的微磁体反转。尽管为了避免该情况,有例如提高分散液的屈服值和粘度的对策,但是存在由这样的有害效应引起的恶化微磁体响应的缺点,即基于随时间改变的屈服值和粘度逐渐增加,以及物理特性范围的扩大根据环境温度而改变。此外,如果使外部磁场更强,以便避免该情况,则产生其中仅仅希望部分的书写和重反转显示变得更困难的其它问题,造成产生累积问题的风险。
此外,也可以使用混合的多种类型的磁性材料,具体地,高矫顽力材料和低矫顽力材料,作为颗粒状的磁性材料。这种实例包括通过混合多种类型的非常精细的磁性材料,例如纳米磁性颗粒,然后使它们与粘合剂聚结而获得的磁性材料。
如果仅仅使用低矫顽力材料,存在这样的风险,根据环境,所选的外部磁体的表面磁通密度可能超过微磁体的矫顽力,并破坏微磁体的磁极,在反转特性中产生致命的问题。
因此,在本发明中,具有不同磁特性的材料被混合,用于微磁体,但是如果高矫顽力材料的矫顽力是低矫顽力材料的矫顽力的两倍或更多倍,那么获得更好的效果。此外,只要对泳动和反转特性的性能几乎没有坏影响的风险,以及不引起问题,可以适当地混合可以潜在地用作磁性材料的其它材料。这种磁性材料包括磁性金属氧化物,例如黑磁铁矿、铁丹着色的或微红的磁赤铁矿、绿色的氧化铬、黄色的锂铁氧体等;材料可以被混合,用于为微磁体着色。
如先前所述,如果第一磁性材料的矫顽力大于等于65.0kA/m(817Oe)且小于等于600kA/m(7560Oe),优选地,大于等于65.0kA/m(817Oe)且小于等于350kA/m(4402Oe);以及第二磁性材料的矫顽力小于65.0kA/m(8i7Oe),那么微磁体中的两种磁性材料更有效。
如果第一磁性材料具有小于该范围的矫顽力,那么当单独使用低矫顽力材料时,如上所述,微磁体的反转特性不充分;微磁体的磁极表面没有在面板显示表面侧上形成均匀的平行排列,因此存在显示不清楚或不可能形成显示的趋势。
如果第一磁性材料的矫顽力很大,那么微磁体变得磁稳定以及同时存在剩余磁化强度变大的一般趋势,改善其反转性能并且使得利用较少量较容易获得与反转特性有关的效果。然而,如果超过前述的范围,存在混合设计变得微妙的限制。具体地,因为磁特性易于取决于混合均衡中的微扰,如果混合量超过设计的混合量,那么微磁体本身的表面磁通量密度易于变大,导致微磁体的聚集;以及如果混合太少,因为当第一磁性材料的矫顽力小于上述范围时易于发生与反转特性相关的相同问题,制造和设计出现复杂方面。
而且,如果第二磁性材料具有超过上述范围的矫顽力,那么当单独使用高矫顽力材料时,微磁体本身的表面磁通密度变得太大,易于发生微磁体的聚集,以及如果为了满足反转性能减小磁性材料的混合量,那么结果是泳动特性易于变得不足。
因此,如果第一磁性材料或第二磁性材料脱离前述范围,易于出现协调微磁体的泳动性能和反转性能的困难。
这里,第一磁性材料和第二磁性材料的矫顽力之间的边界被设为65.0kA/m(817Oe),因为试验性地获得了在该阈值点在用于显示性能的反转特性和泳动特性之间获得最佳特性均衡,有时选择具有约110mT的表面磁通密度的高磁力磁体以用于书写,作为外部磁场,亦即,该磁体作为用于书写的磁体,通常用于如上所述的反转型磁性面板。具有约110mT的表面磁通密度的磁性材料等效于具有87kA/m的矫顽力的磁性材料。但是,因为磁力减小与距离成反比,根据表面面板、分散液、微磁体上的表面涂层以及粘合剂组分等的影响,可以引用65.0kA/m(817Oe)作为令人满意的阈值点。大于等于0.5kA/m(6.3Oe)以且小于65.0kA/m(817Oe)的半硬磁性材料优选作为第二磁性材料。软磁性材料理论上是小于等于约0.001kA/m,包括0kA/m(0Oe)的材料,以及在本发明中可以用作呈现有效磁特性的磁性材料。然而,存在这样的问题,具有非常低的矫顽力的半硬磁性材料和软磁性材料通常难以被处理为精细颗粒。因为微磁体由如上所述的混合材料构成,优选将磁性材料制成精细颗粒以及对颗粒施加涂层等。但是,就特性而言,很难将这些材料处理为精细颗粒,因此磁性材料具有较大的尺寸。这带来与反转和泳动特性相关的问题的风险。
自然地,当构成微磁体的磁性材料是如上所述的材料时,可以获得良好的结果。此外,当获得的微磁体本身具有大于等于4.0kA/m(50.3Oe)且小于等于600kA/m(7560Oe)的矫顽力,优选大于等于4.0kA/m(50.3Oe)且小于等于310kA/m(3900Oe),以及更优选大于等于12.0kA/m(150.9Oe)且小于等于80kA/m(1006Oe)时,可以获得更希望的结果。
当不足上述范围时,与如上所述的单独使用低矫顽力材料时一样,微磁体的反转特性易于不充分;微磁体的磁极表面在面板显示表面侧上未形成均匀的平行排列,因此存在该显示不清楚或不可能形成显示的趋势。如果当选择外部磁体时使用强磁体,那么微磁体的磁极易于被破坏。
如果相反地,超过上述范围,结果微磁体本身的表面磁通密度变得太大,发生微磁体的聚集。此外,微磁体对于外部磁场的影响过于敏感,进一步发生聚集,由此导致以上所述的问题。
而且,微磁体优选包括以下每单位质量的磁特性a)和b)。
a)剩余磁化强度:1至35A·m2/kg(1至35emu/g)
b)饱和磁化强度:1至100A·m2/kg(1至100emu/g)
剩余磁化强度大大地有助于微磁体的反转特性,以及用于微磁体相对于外部磁场尽可能快速地改变方向是必需的。如果不足上述范围,那么微磁体易于不反转,以及如果超过该范围,那么微磁体易于聚集。
饱和磁化强度主要有助于微磁体泳动特性,用于产生磁敏感,通过该磁敏感微磁体稳固地被外部磁场磁性地吸引。如果不足上述范围,那么微磁体易于不反转,以及如果超过该范围,那么微磁体易于聚集。
更优选磁特性如下。
a′)剩余磁化强度:3至16A·m2/kg(3至16emu/g)
b′)饱和磁化强度:5至40A·m2/kg(5至40emu/g)
只要本发明中使用的微磁体的S极和N极的表面具有不同的颜色着色,其形状不被特别限制。但是,考虑到用所谓的磁记录笔书写时的显示形成特性以及形成的显示的锐度,具有不同颜色的磁极的微磁体优选是通过切割或粉碎层叠材料制备的微磁体,在该层叠材料中,由分散在特定颜色的合成树脂和/或合成橡胶组分中的磁性材料构成的层的一侧用另一颜色的有色组分涂敷。或者,优选实例是,通过在着色的金属气相沉积层上形成磁性材料分散层并切割所得的层叠材料制备的微磁体;通过切割或粉碎层状磁性材料制备的微磁体,其中由分散在特定颜色的合成树脂和/或合成橡胶组分中的磁性颗粒构成的层的一侧用另一颜色的有色薄片层叠。
其中分散微磁体的分散液优选包括着色剂,分散液被着色,并具有特定的屈服值。被着色的原因在于,为了如上所述当微磁体泳动到后表面侧时擦除显示,亦即,为了隐藏从前表面侧分离并泳动到后表面侧的微磁体的颜色,以及为了可靠地进行泳动显示和擦除。而且,此时,也可以通过完全隐藏,隐藏微磁体的颜色,以及通过使用互补色的色调,也可以基本上擦除微磁体的显示颜色。各种类型的颜料和染料等,可以被适当地选作着色剂。屈服值用于微磁体以被适当地分散在分散液中,并且是为防止沉淀所必需的。具体地,分散液优选具有约0.15至7.5N/m2的屈服值,更优选具有0.3至5.0N/m2的屈服值。常规方法可以适当地用来获得这些物理值,以及通过适当地混合分散介质、增稠剂、着色剂和抗静电剂等,可以获得分散液。当使磁场作用于显示面板时,粘度必须允许仅仅希望部分泳动或反转,以及优选具有约3至350mPa·s的粘度的分散液。
保持前述分散液的支撑件不被特别限制,并且可以适当地使用围绕设置的两个衬底形成密封以提供间隙的支撑件、在该两个衬底之间设置大致六边形蜂巢单元的支撑件,以及在衬底上设置小盒(capsule)的支撑件等。
下面将说明实施本发明的磁泳动和反转显示面板的实例,以及将使用附图更具体地解释本发明。
[实例]
实例1
通过使用以下步骤涂敷和干燥磁性墨水,获得蓝色的磁片,通过在厚度为25.0μm的聚对苯二甲酸乙二醇酯(在下文称作“PET”)膜上,其中在甲乙酮(在下文称作“MEK”)中分散和溶解表1中列出的各组分,制备该磁性墨水。此时蓝色磁性墨水层的厚度是25.5μm以及涂敷的质量是51.3g/m2。
步骤1
以表1中的混合比,在MEK中溶解树脂组分,并添加具有不同磁特性的两种磁性材料,然后使用磨碎粉碎机(attritor mill)分散一个小时。
步骤2
通过在MEK中分散蓝色颜料制备的颜料分散物质按表1中的混合比被添加到该分散液中,并且被混合和搅拌。从而,获得呈现蓝色的磁性墨水。(固体部分60质量%)
步骤3
使用线锭涂敷并干燥磁性墨水,从而获得如上所述的蓝色磁片。
接下来,在上述步骤之后,在该磁片的蓝色磁层上涂敷并干燥以下组分的白色墨水,从而在该蓝色磁层上层叠白色墨水层。
该白色墨水层的厚度是8.0μm,以及涂敷质量是16.0g/m2。
白色颜料分散体:60.0质量部分(氧化钛颜料MEK分散体:固体部分66.0%)
树脂:31.8质量部分(环氧树脂MEK溶液:固体部分60.0%)
溶剂:8.2质量部分(MEK)
接下来,在上述步骤之后,在磁片的白色墨水层上涂敷并干燥以下组分的粉红色墨水,从而在该白色层上层叠粉红色墨水层。
该粉红色墨水层的厚度是8.0μm,以及涂敷质量是9.6g/m2。
粉红色颜料分散体:75.0质量部分(粉红色颜料MEK分散体:固体部分30.0%)
树脂:25.0质量部分(环氧树脂MEK溶剂溶液:固体部分60.0%)
通过以此方式涂敷获得的3层形成具有41.5μm的组合厚度、76.9g/m2的涂敷质量的涂敷薄片。
接着,在基膜上磁化该涂敷层以使蓝色面对N极和粉红色面对S极之后,将该涂敷层以薄叶片的形式从基膜剥除,以及在使用铣磨(cutter mill)粉碎机精细地粉碎之后,对其筛选以获得涂有蓝色/粉红色磁极且具有63至180μm的颗粒尺寸的微磁体。这里,在表1中示出了微磁体的磁特性。
测量磁特性的方法
通过振动样品磁力仪(Toei Kogyo Co.Ltd.制造的型号VSM-P7-15)进行本发明中的微磁体的矫顽力、剩余磁化强度和饱和磁化强度的测量,以及其方法如下。具体地,在包括以下盖(A)和主体(B)的测量箱中紧密地装填微磁体,以及当对该测量箱施加684.4kA/m的磁力仪磁场时,在X-Y记录仪上记录磁滞曲线。矫顽力、剩余磁化强度和饱和磁化强度由该磁滞曲线推出。对于剩余磁化强度和饱和磁化强度,通过将由磁滞曲线获得的上述值除以测量箱中装填的微磁体的质量,确定单位质量的剩余磁化强度和饱和磁化强度(A·m2/kg)。
(A)丙烯酸树脂盖,包括具有1mm厚度和7.0mm直径的圆盘,以及从该圆盘表面的一侧突出的具有0.5mm高度和6mm直径的突出。
(B)丙烯酸树脂圆柱箱主体,具有底部,该底部具有6.0mm的内径、具有2.5mm深的孔的7.0mm的外形,以及4.0mm的高度。
一方面,制备增稠剂膏,其中在20℃下将增稠剂添加到具有3.2mPa·S的粘度的异链烷烃,作为分散介质,对其进行加热、溶解然后冷却。接下来,将增稠剂膏、着色剂和抗静电剂添加到异链烷烃并进行搅动,从而获得具有以下混合比的塑料分散溶液。
增稠剂:1.3质量部分[双-12-羟基硬脂酸亚乙基酯酰胺(商品名:由ItoOil Chemicals Co.,Ltd制造的ITOHWAX J-530)]
着色剂:1.4质量部分(氧化钛)
抗静电剂:0.1质量部分
分散介质:余下部分(商品名:由Esso Chemical Co.,Ltd制造的ISOPAR M)
接下来,以10.7质量部分的微磁体对89.3质量部分的分散溶液的比例,将用蓝色/粉红色的两种颜色着色的上述薄片状微磁体与塑料分散溶液混合;搅拌所得的混合物,从而获得具有表1所列出的各屈服值的塑料分散液,其中微磁体均匀地分散在分散液中。
为了测量屈服值,在常规方式中使用Brookfield型粘度计(由TokyoKeiki Co.,Ltd制造的型号BL),以及通过在分散液中以低速(0.3rpm)旋转转子时,读取转子的转矩角进行测量。使用上述型号BL的粘度计所带有的2号转子。
接着,该分散液被填充到具有这样的单元的氯乙烯树脂的蜂巢多单元结构的单元中,该单元各具有其单元尺寸为3.5mm和高度为1.0mm的正六边形形状,以及使用粘合剂固定到0.25mm厚的氯乙烯树脂膜的一侧。之后,使用粘合剂用0.08mm厚的氯乙烯树脂膜覆盖多单元结构的开口表面。从而,获得其中分散液密封在单元中的显示面板。
实例3、11至12、15、24(蓝色/粉红色)。
除了使用表1至4描述的第一磁性层中的组分外,以与实例1相同的方式制造微磁体。而且,除了适当地混合如表1至4的增稠剂之外,在以与实例1相同的方式制成各分散液之后,制备和评价面板。
实例2、4至10、13至14、16至23、25至33;比较实例1至8(金色/黑色)
除了采用表1中描述的第一磁性层外,以与实例1相同的方式制造微磁体,在用脱模剂(releasing agent)处理的25.0μm厚的PET膜上设置黄色着色层和铝气相沉积层的结合,其中在铝气相沉积层上涂敷第一磁性层以及不施加白色墨水和粉红色墨水层。而且,除了适当地混合如表1至5中的增稠剂外,以与实例1相同的方式制备分散液之后,制备和评价面板。
(注)
BaO·6Fe2O3:钡铁氧体
SrO·6Fe2O3:锶铁氧体
NixZn1-xFe2O4(0<x≤1):镍锌铁氧体
Fe3O4:磁铁矿
Co-γ-Fe2O3:钴沉积的磁赤铁矿
Co-Fe3O4:钴沉积的磁铁矿
通过使用用于擦除的磁体(4)从面板(1)的后表面将微磁体(2)吸引到后表面侧,进行用于书写的准备,如图1所示。此时,除微磁体外的分散液组分被着色,而微磁体(2)被隐藏,因此在显示器(7)上获得均匀的分散介质色调(第一色调)。
接下来,如图2所示,使用于书写的较强磁体(5)的S极从面板(1)前表面移动横穿在希望书写的部分上的显示表面。当微磁体(2)从后表面侧泳动到显示面侧(它们的一些被反转)时,微磁体(2)的N极表面排列在面板的显示表面侧上,从而获得具有N极表面的色调的书写(8)(第二色调)。
进一步,如图3所示,当用用于反转的、具有弱磁力的另一磁体(6)的N极扫描该表面时,仅仅使已泳动到显示面侧的微磁体(2-A)被反转,而不吸引没有泳动到显示表面侧的微磁体(2-B),那么基于由泳动的相关微磁体(2-A)构成的S极表面显示该书写(9),从而可以改变显示颜色,同时保持显示形状不变(第三色调)。
最后,从后表面侧扫描用于擦除的较强磁体(4),以及通过使微磁体(2)泳动到后表面侧擦除该显示(第一色调)。
在表1至5中示出了对实例以及比较实例中所示的磁泳动和反转显示面板的评价。
<面板评价方法>
评价测试项目是:1.泳动特性,2.反转特性(聚集特性),3.印字质量,以及4.综合评价。
首先,在使用用于擦除的磁体(表面磁通密度65mT)将微磁体从磁泳动和反转显示面板的后表面完全吸引到后表面侧之后,使用磁性笔在显示面上形成显示,从而目视评价显示。
用于书写的磁性笔适当地选自这样四种笔,并加以使用,这四种笔根据微磁体中的磁性材料的矫顽力,具有65、200、270或400mT的表面磁通密度,对书写特性提供尽可能多的优先,而不破坏微磁体的磁极。
泳动特性
○:微磁体泳动到前表面侧,但是一些微磁体保留在后表面侧上。
△:微磁体难以泳动到前表面侧,以及一些保留在后表面侧上。
×:微磁体不泳动到前表面侧,或仅仅非常少的微磁体泳动。
反转特性(聚集特性)
○:观察到微磁体的轻微聚集,但是微磁体被反转。
△:尽管观察到微磁体的轻微聚集,但是几乎所有的微磁体被反转。
×:微磁体没有反转,或仅仅非常少的微磁体被反转。
印字质量
○:形成显示,具有令人满意的对比度。
△:观察到微磁体的沉淀或差的泳动特性,尽管可以形成显示,但是部分不清楚。
×:对比度差和显示不清楚,或未形成显示。
综合评价
○:令人满意和实用的面板
△:有些问题,但是实用的面板
×:性能差,不实用
在表中示出了对实例的评价,下面将对其进行详细说明。
尽管实例1至33存在性能差异,但是它们总体是令人满意的。
特定的实例1至5、9至10和15的所有评价项目均衡,非常令人满意。如以实例5和10为例证:即使当改变屈服值时,也很难产生性能差异;分散液的物理特性设计中的自由度增加;由随时间和环境温度变化的各条件导致的性能劣化很少;以及外部磁体等的选择范围增宽。
尽管显示出略微有聚集的倾向,但是实例8、13、18和20总体上是令人满意的。
就实例6、11、12、24和27而言,尽管剩余磁化强度略低,因此显示出产生未反转微磁体的倾向,但是它们总体上表现出令人满意的结果。
尽管其剩余磁化强度更低,因此显示出与实例6相比产生未反转微磁体的倾向稍微大些,但是实例7总体上表现出令人满意的结果。
实例13中显示出有聚集的倾向,因此通过控制屈服值使实例14成为更优选的形式。
尽管实例16中的饱和磁化强度很低,以及造成泳动特性略微困难,但是实例16总体上表现出令人满意的结果,以及当在实例17中降低屈服值时,可以进行更好的控制。而且,尽管实例16中的剩余磁化强度略低,因此显示出产生未反转微磁体的倾向,但是该实例总体上表现出令人满意的结果。
实例19显示出有聚集的轻微倾向,以及尽管该聚集可以通过提高屈服值来控制,但是产生如下限制:屈服值必须被设置为很高,产生对随时间变化和环境温度的依赖性;以及外部磁体必须被增强。
实例21具有令人满意的泳动性能,但是反转性能困难,因此处于可用边界线水平。
实例22显示出有聚集的轻微倾向,但是在可用边界线水平,因为微磁体可以泳动。而且,尽管在实例23中因为有聚集的轻微倾向而将屈服值增大,剩余磁化强度和饱和磁化强度值被降低,以及泳动特性受影响。因此,实例22被发现处于可以通过屈服值进行控制的边界线水平。
因为实例25的剩余磁化强度和饱和磁化强度都很低,因此微磁体的泳动困难,以及显示出有产生未反转微磁体的倾向。在实例26中,尽管尝试控制屈服值,但是实例26同样处于可用的边界线水平。
实例28和31至33的显示面板具有良好的泳动特性,但是反转特性略差,存在许多限制,例如需要选择较弱的外部磁体,以便微磁体的磁极不会被破坏。外部磁体的选择可最终影响泳动和反转性能。而且,实例29和30具有泳动特性的问题,以及因为有产生聚集的倾向,对于适合的外部磁体和分散液特性的调整存在许多限制。对实例28至33给出△的综合评价,因此稍微次于其它实例的结果。
比较实例1至8的微磁体都使用单一类的磁性材料,对于微磁体的磁特性的控制存在限制,因此不能获得令人满意的性能。
比较实例1和2的微磁体泳动困难很大,以及仅仅当使用强磁体时泳动,但是此时微磁体聚集,以及几乎没有对比度。比较实例3和4表现出比比较实例1和2稍好的结果,但是仍然表现出差的泳动特性,以及当使用强磁体时破坏微磁体的磁极。
比较实例5和6表现出良好的泳动特性,但是它们表现出差的反转特性。此外,当使用稍强的磁体时,与上述实例一样,微磁体的磁极被破坏。在比较实例7和8中,不能说微磁体将完全反转,以及因为它也难以产生反转以提供用于泳动的动量,因此也存在对泳动特性的影响,以及即使当外部磁体不使用强磁体时,微磁体的磁极被破坏。
通过分别控制比较实例1、3、5和7中的屈服值实施比较实例2、4、6和8,但是不能达到可用的水平。
工业适用性
上述磁泳动和反转显示面板以及利用该磁泳动和反转显示面板的磁泳动和反转显示方法是这样一种突破,其允许在背景色上显示两种颜色,该两种颜色是微磁体的前和后色调,以及与分散液组分,例如除微磁体外的分散介质的色调结合,可以呈现三种颜色。而且,通过选择性地选择书写的任意部分,该磁显示提供能够改变颜色的优越效果。具体地,存在不能通过黑板或白板获得的优越效果,其中可以改变和显示已经书写的字符要点的颜色,可以容易地改变仅仅希望突出显示的位置,例如广告显示的颜色,以及如果这些变得不必要,那么可以容易地恢复初始状态。通过使用该面板代替在学校等的黑板或白板,提供更好的效果。
Claims (11)
1. 一种磁泳动和反转显示面板,包括,通过在包括着色剂的分散介质中分散微磁体获得的具有屈服值的至少一种分散液,所述微磁体具有分别着色成不同颜色进行颜色区分的N极和S极,并且进行颜色区分的两磁极的颜色均不同于分散介质,以及保持所述分散液的支撑件,其中各所述微磁体分别包括具有矫顽力大于等于65.0kA/m且小于等于350kA/m的高矫顽力材料构成的第一磁性材料,和矫顽力小于65.0kA/m的低矫顽力材料构成的第二磁性材料的不同矫顽力的两种或多种磁性材料。
2. 根据权利要求1的磁泳动和反转显示面板,其中所述第一磁性材料的矫顽力是所述第二磁性材料的矫顽力的两倍或更多倍。
3. 根据权利要求1的磁泳动和反转显示面板,其中所述第一磁性材料是六边形磁铁铅矿型铁氧体,以及所述第二磁性材料是选自磁铁矿、磁赤铁矿、钴沉积的磁铁矿以及钴沉积的磁赤铁矿中的至少一种磁性材料。
4. 根据权利要求1的磁泳动和反转显示面板,其中所述微磁体的矫顽力大于等于4.0kA/m且小于等于310kA/m。
5. 根据权利要求1的磁泳动和反转显示面板,其中所述微磁体的每单位质量的剩余磁化强度是3至16A·m2/kg,以及所述微磁体的每单位质量的饱和磁化强度是5至40A·m2/kg。
6. 根据权利要求1的磁泳动和反转显示面板,其中所述分散液的屈服值是0.15至7.5N/m2。
7. 根据权利要求1的磁泳动和反转显示面板,其中在所述分散介质和/或微磁体中包括荧光着色剂。
8. 根据权利要求1的磁泳动和反转显示面板,其中在所述分散液中包括抗静电剂。
9. 一种磁泳动和反转显示面板,包括,通过在包括着色剂的分散介质中分散微磁体获得的具有屈服值的至少一种分散液,所述微磁体具有分别着色成不同颜色进行颜色区分的N极和S极,并且进行颜色区分的两磁极的颜色均不同于分散介质,矫顽力大于等于4.0kA/m且小于等于310kA/m,并且每单位质量的剩余磁化强度是3至16A·m2/kg,饱和磁化强度是5至40A·m2/kg,以及保持所述分散液的支撑件,其中通过选择外部磁场的磁极,可以获得选择性地表示两种显示颜色之一的书写,其中在将形成书写的区域选择所述外部磁场的特定磁极,以及从前表面侧施加所述外部磁场以作用于所述区域,用于促使所述分散液中的所述微磁体的泳动或泳动和反转,由此显示特定表面的色调,所述特定表面是与所述外部磁场的所选磁极相反的所述微磁体的磁极的表面。
10. 一种磁泳动和反转显示面板,包括,通过在包括着色剂的分散介质中分散微磁体获得的具有屈服值的至少一种分散液,所述微磁体具有分别着色成不同颜色进行颜色区分的N极和S极,并且进行颜色区分的两磁极的颜色均不同于分散介质,以及保持所述分散液的支撑件,其中通过选择外部磁场的磁极,可以获得选择性地表示与由所述分散介质中的着色剂所显示的作为分散介质的色调的第1色调不同的两种显示颜色之一的书写,并且通过后表面擦除作用磁体的作用,可以擦除该书写,可逆的返回第1色调,其中在将微小磁体吸引到后表面侧显示第1色调的面板表面的将形成书写的区域选择所述外部磁场的书写用磁体的特定磁极,以及从前表面侧施加所述外部磁场以作用于所述区域,用于促使所述分散液中所述微磁体的泳动或泳动和反转,由此显示与所述外部磁场的所选磁极相反的所述微磁体的磁极的表面的第2色调的书写,进一步通过反转用磁体通过从同一面作用与所述书写用外部磁体的磁极相反的磁场将所述第2色调的书写部的微小磁体的一部分反转显示第3色调。
11. 一种磁泳动和反转显示方法,其中使用根据权利要求1至10的任何一项的磁泳动和反转显示面板,所述方法包括以下步骤:
通过促使用于书写的外部磁体作用于所述微磁体以导致所述微磁体的泳动或泳动及反转,形成书写,由此使得所述微磁体的特定表面的色调被显示;以及然后
在不使未形成所述书写的其它微磁体泳动的范围内,通过促使其磁极与用于所述书写的所述外部磁体的磁极相反的磁场从同一表面侧作用,使形成所述书写的所述微磁体反转,从而改变所述书写的色调。
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磁翻转显示系统. 李树华,程晓东.内蒙古大学学报(自然科学版),第26卷第3期. 1995 |
磁翻转显示系统. 李树华,程晓东.内蒙古大学学报(自然科学版),第26卷第3期. 1995 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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CN1864097A (zh) | 2006-11-15 |
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