CN107231812A - 用于电光显示器的电磁书写装置 - Google Patents

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Abstract

基于粒子的电光显示器被描述为是电和磁可控的。提供了全局和局部寻址。全局寻址可由显示器的一个或多个电极提供，并且可被电激活。局部寻址可由书写工具提供，特别是能够产生旋转电场的书写工具。

Description

用于电光显示器的电磁书写装置
本申请要求2015年2月17日提交的美国临时申请No.62/117,349的权益。该美国临时申请和下文提到的所有其他美国专利以及公开和待审的申请的全部内容通过引用整体并入本文。
技术领域
本文所述的技术涉及可书写和可擦除的磁响应电光显示器，及相关装置和方法。
背景技术
一些电光显示器能够利用触笔来寻址。对于这种电光显示器来说，电光显示器本身能够检测触笔的位置。当用户使用触笔划过电光显示器的表面时，电光显示器基于电光显示器所检测到的触笔的位置来激活与触笔划过的像素相对应的像素。
发明内容
本申请的多个方面提供一种既可全局寻址又可局部寻址的电光显示器。电光显示器可以是基于粒子的，例如电泳显示器。电光显示器可以包括被配置用于在电光层上施加电场以执行全局寻址的电极。书写工具可以被配置用于产生时变的磁场，当电光显示器的一个或多个粒子类型是磁响应的时，该磁场可允许电光显示器的局部寻址。在一些实施例中，电光显示器是大面积显示器，例如具有大于40英寸、大于50英寸、大于70英寸或者其它合适尺寸的对角线尺寸。
本申请的多个方面涉及一种用于电光显示器的局部寻址的书写工具。该书写工具可被配置用于产生旋转磁场，在至少一些实施例中，该磁场可具有与其相关联的梯度。该旋转磁场可被施加于基于粒子的电光显示器，以便局部地改变显示器的光学状态。
根据本申请的一个方面，提供一种装置，该装置包括：具有第一末端和第二末端并且尺寸被设置为手持式的细长管状构件。该装置还包括被配置为从细长管状构件的第一末端产生旋转磁场的电磁体。该装置可与基于粒子的显示器结合使用以提供局部寻址功能。该电光显示器可包含电和磁响应的粒子。
附图说明
将参考以下附图对本申请的各个方面和实施例进行说明。应当理解的是，附图不一定是按比例绘制的。出现在多个附图中的项在其出现的所有附图中采用相同的附图标记表示。
图1示出了根据本申请的非限制性实施例的电光显示器和书写工具。
图2A示出了根据本申请的非限制性实施例的被配置为产生磁场的书写工具。
图2B示出了根据本申请的非限制性实施例的被配置为产生旋转磁场的书写工具。
图2C示出了可用于如图2B所示类型的书写工具的电流曲线图。
图3A-图3J为示出根据非限制性实施例的由来自图2B所示类型的书写工具的旋转磁场产生的粒子的磁流体动力学(MHD)流动的一系列图像。
图4A示出了根据本申请的非限制性实施例的与电光显示器相关联的磁打印头。
图4B示出了如图4A所示的磁打印头的操作的详细表示。
图5示出了根据本申请的非限制性实施例的其中磁打印头和导电棒组合操作以局部寻址电光显示器的系统。
图6示出了根据本申请的非限制性实施例的可用于构成磁打印头阵列的电磁书写工具的集合。
图7示出了根据本申请的非限制性实施例的被配置用于在所选择颜色部分上局部寻址电光显示器的书写工具。
图8A和图8B示出了使用电和磁寻址的结合产生电光显示器的灰色状态的示例。
图9A示出了响应于被旋转磁场寻址的电光显示器的图示。
图9B示出了响应于被振荡磁场寻址的电光显示器的图示。
具体实施方式
本申请的多个方面涉及电和磁可寻址的，以及在至少一些实施例中被配置为提供全局的和局部寻址能力的，基于粒子的电光显示器。全局寻址状态可以是电可控的。局部寻址能力可由产生旋转和/或振荡或静态(DC)磁场的书写工具来提供。
作为应用于材料或者显示器的术语“电光”，在本文使用的是其在成像领域中的常规含义，指的是具有第一和第二显示状态的材料，该第一和第二显示状态的至少一个光学性质不同，通过向所述材料施加电场使该材料从其第一显示状态改变到第二显示状态。尽管光学性质通常是人眼可感知的颜色，但其可以是其他光学性质，诸如光透射、反射、发光，或者对于用于机器阅读的显示器，在可见范围外的电磁波长反射的改变的意义上的伪色彩。
术语“灰色状态”在本文使用的是其在成像领域中的常规含义，指的是介于像素的两个极端光学状态之间的一种状态，但并不一定意味着处于这两个极端状态之间的黑白过渡。例如，下文中所涉及的E Ink公司的几个专利和公开申请描述了这样的电泳显示器，其中，该极端状态为白色和深蓝色，使得中间的“灰色状态”实际上为淡蓝色。实际上，如已经提到的，光学状态的改变可以根本不是颜色改变。下文可使用术语“黑色”和“白色”来指代显示器的两个极端光学状态，并且应当被理解为通常包括并非严格的黑色和白色的极端光学状态，例如上面提到的白色和深蓝色状态。下文可使用术语“单色的”来表示仅将像素驱动至其两个极端光学状态，而没有中间灰色状态的驱动方案。
术语“双稳态的”和“双稳定性”在本文使用的是其在本领域中的常规含义，指的是包括具有第一和第二显示状态的显示元件的显示器，所述第一和第二显示状态的至少一个光学性质不同，从而在利用具有有限持续时间的寻址脉冲驱动任何给定元件以呈现其第一或第二显示状态之后，在该寻址脉冲终止后，该状态将持续的时间是改变该显示元件的状态所需的寻址脉冲的最小持续时间的至少几倍(例如至少4倍)。美国专利No.7,170,670表明，能够显示灰度的一些基于粒子的电泳显示器不仅可以稳定于其极端的黑色和白色状态，还可以稳定于其中间的灰色状态，一些其它类型的电光显示器也是如此。这种类型的显示器被恰当地称为是“多稳态的”而非双稳态的，但是为了方便，在本文可使用术语“双稳态的”以同时涵盖双稳态的和多稳态的显示器。
术语“脉冲”在本文使用的是其常规含义,即电压关于时间的积分。然而，一些双稳态电光介质用作电荷转换器，并且对于这种介质，可以使用脉冲的一种替代定义，即电流关于时间的积分(其等于施加的总电荷)。根据介质是用作电压-时间脉冲转换器还是用作电荷脉冲转换器，应当使用合适的脉冲定义。
已知几种类型的电光显示器。一种类型的电光显示器是旋转双色元件型，例如在美国专利Nos.5,808,783、5,777,782、5,760,761、6,054,071、6,055,091、6,097,531、6,128,124、6,137,467以及6,147,791中所描述的(虽然该类型的显示器通常被称为“旋转双色球”显示器，但是术语“旋转双色元件”是更精确的，因为在上述一些专利中，旋转元件不是球形的)。这种显示器使用大量的小主体(通常为球形或圆柱形)，小主体具有光学性质不同的两个或更多个部分和内部偶极子。这些主体悬浮在基体中的液体填充的液泡内，液泡填充有液体以使得主体自由旋转。通过给显示器施加电场使得主体旋转至不同的位置并且改变通过观察表面看到的主体的部分，显示器的外观发生变化。这种类型的电光介质通常是双稳的。
另一种类型的电光显示器使用电致色变介质，例如以纳米色变膜形式的电致色变介质，其包括至少部分地由半导体金属氧化物形成的电极和附接至电极的能够可逆色变的多个染料分子；参见，例如O'Regan,B.等人的Nature 1991,353,737和Wood,D.的Information Display,18(3),24(2002年3月)，再参见Bach,U.等人的Adv.Mater.,2002,14(11),845。这种类型的纳米色变膜例如在美国专利Nos.6,301,038、6,870,657和6,950,220中也进行了描述。这种类型的介质通常也是双稳的。
又一类型的电光显示器是由Philips开发并且由Hayes，R.A.等人在Nature，425，383-385(2003)中发表的“基于电润湿性的视频高速电子纸”(“Video-Speed ElectronicPaper Based on Electro wetting”)中描述的电润湿显示器。美国专利No.7,420,549表明这种电润湿显示器可以是双稳的。
作为多年的密集研究和开发的重点的一种类型的电光显示器是基于粒子的电泳显示器，其中，多个带电粒子在电场的影响下移动穿过流体。电泳显示器相比液晶显示器具有如下属性：良好的亮度和对比度、宽视角、状态双稳定性、和低功率损耗。然而，这些显示器的长期图像质量的问题阻碍了它们的广泛应用。例如，构成电泳显示器的粒子易于沉积，导致这些显示器的使用寿命不足。
如上所述，电泳介质需要流体的存在。在多数现有技术的电泳介质中，该流体是液体，但是电泳介质可以用气态流体制造；参见，例如Kitamura，T.等人的“电子纸显示器的电子墨粉运动”(“Electrical toner movement for electronic paper-like display”)，IDW Japan，2001，Paper HCSl-1和Yamaguchi，Y.等人的“采用摩擦起电带电的绝缘粒子的色粉显示器”(“Toner display using insulative particles chargedtriboelectrically”)，IDW Japan，2001，Paper AMD4-4。再参见美国专利Nos.7,321,459和7,236,291。当这种基于气体的电泳介质在允许沉积的方向上使用(例如当介质在垂直平面内布置的招牌中)时，该介质由于粒子沉积似乎容易受到与基于液体的电泳介质相同类型问题的影响。实际上，相比基于液体的电泳介质，在基于气体的电泳介质中的粒子沉积好像是更为严重的问题，因为气态悬浮流体相比液态悬浮流体的较低的粘度允许电泳粒子更迅速的沉积。
在转让给麻省理工学院(MIT)和E Ink公司或以MIT和E Ink公司的名义的大量专利和申请描述了封装的电泳介质和其他电光介质中使用的多种技术。这种封装的介质包括许多小囊体，每一个小囊体本身包括内部相以及包围内部相的囊壁，其中所述内部相含有在流体介质中的可电泳移动的粒子。典型地，这些囊体本身保持在聚合粘合剂中以形成位于两个电极之间的连贯层。这些技术在包括如下的专利和申请中描述：
(a)电泳粒子、流体和流体添加剂，例如参见美国专利Nos.7,002,728和7,679,814；
(b)囊体、粘合剂和封装过程，例如参见美国专利Nos.6,922,276和7,411,719；
(c)包含电光材料的薄膜和子组件，例如参见美国专利Nos.6,982,178和7,839,564；
(d)用于显示器的背板、粘结剂层和其他辅助层以及方法，例如参见美国专利Nos.7,116,318和7,535,624；
(e)颜色形成和颜色调节，例如参见美国专利Nos.7,075,502；以及美国专利申请公开Nos.2007/0109219；
(f)用于驱动显示器的方法，例如参见美国专利Nos.7,012,600和7,453,445；
(g)显示器的应用，例如参见美国专利Nos.7,312,784；以及美国专利申请公开Nos.2006/0279527；以及
(h)非电泳显示器，如美国专利Nos.6,241,921、6,950,220、7,420,549；以及美国专利申请公开No.2009/0046082所描述的。
许多前述专利和申请认识到在封装的电泳介质中包围离散的微囊体的壁可以被连续相替代，从而产生所谓的聚合物分散型的电泳显示器，其中电泳介质包括多个离散的电泳流体的微滴和连续相的聚合物材料，并且认识到这种聚合物分散型的电泳显示器中的离散的电泳流体的微滴可以被认为是囊体或微囊体，即使没有离散的囊体膜与每个单独的微滴相关。例如参见前述美国专利No.6,866,760。因此，为了本申请，这种聚合物分散型电泳介质被认为是封装的电泳介质的子类。
一种相关类型的电泳显示器是所谓的“微单元电泳显示器”。在微单元电泳显示器中，带电粒子和流体不被封装在微囊体内，而是保持在形成于载体介质(通常是聚合物薄膜)内的多个空腔内；参见，例如都被转让给Sipix Imaging股份有限公司的美国专利Nos.6,672,921和6,788,449。
虽然电泳介质通常是不透明的(因为，例如在很多电泳介质中，粒子基本上阻挡可见光透射通过显示器)并且工作在反射模式下，但许多电泳显示器可以被制成在所谓的“快门模式”下工作，在该模式下一种显示状态实质上是不透明的而一种显示状态是透光的。例如参见美国专利No.5,872,552、6,130,774、6,144,361、6,172,798、6,271,823、6,225,971和6,184,856。介电泳显示器类似于电泳显示器，但是其依赖于电场强度的变化，介电泳显示器能够在类似的模式下工作；参见美国专利No.4,418,346。其他类型的电光显示器也能够在“快门模式”下工作。工作在快门模式下的电光介质对于用于全彩色显示器的多层结构是有用的；在这种结构中，靠近显示器的观察表面的至少一层在快门模式下工作以暴露或隐藏更远离观察表面的第二层。其它类型的电光介质也可以用于本发明的显示器。
封装的电泳显示器通常不受传统电泳装置的聚集和沉积故障模式的困扰并提供更多的有益效果，例如在多种柔性和刚性基片上印刷或涂布显示器的能力。(使用词“印刷”意于包括印刷和涂布的所有形式，包括，但不限于：诸如修补模具涂布、槽或挤压涂布、滑动或层叠涂布、幕式涂布的预先计量式涂布，诸如罗拉刮刀涂布、正向和反向辊式涂布的辊式涂布，凹面涂布，浸渍涂布，喷雾涂布，弯月面涂布，旋转涂布，刷涂，气刀涂布，丝网印刷工艺，静电印刷工艺，热印刷工艺，喷墨印刷工艺，电泳沉积(参见美国专利No.7,339,715)，以及其他类似技术)。因此，所产生的显示器可以是柔性的。另外，因为显示器介质可以被印刷(使用多种方法)，所以显示器本身可以被廉价地制作。
其他类型的电光材料也可以用于本发明。
电泳显示器通常包括一个电泳材料的层和布置在电泳材料的相对的两侧上的至少两个其他层，这两个层中的一个是电极层。在多数这种显示器中，两个层都是电极层，并且一个或两个电极层被图案化以限定显示器的像素。例如，一个电极层可以被图案化成长的行电极而另一个被图案化成与行电极垂直的长的列电极，像素被行电极和列电极的交叉点限定。可替代地，或者更常见地，一个电极层具有单个连续电极的形式而另一个电极层被图案化成像素电极的矩阵，每个像素电极限定显示器的一个像素。在适合于使用与显示器分离的触笔、打印头或类似的可移动电极的另一种类型的电泳显示器中，仅靠近电泳层的层中的一个包括电极，在电泳层的相对侧上的层通常是用于防止可移动电极损坏电泳层的保护层。
在又一个实施例中，例如美国专利No.6,704,133中所述，电泳显示器可以由两个连续电极以及介于电极之间的电泳层和光导层组成。因为光导材料随光子的吸收而改变电阻，入射光可用于改变电泳介质的状态。这种装置在图1中示出。如美国专利No.6,704,133中描述的，图1中的装置在由位于显示器的观察表面的相对侧的发射源驱动时效果最好，例如液晶显示器(LCD)。在一些实施例中，美国专利No.6,704,133的装置包括在前电极和光导材料之间的特殊的阻挡层，用于减少由来自于显示器前方的泄露通过反射电光介质的入射光所导致的“暗电流”。
前述美国专利No.6,982,178描述了一种组装固体电光显示器(包括封装的电泳显示器)的方法，该方法非常适合于批量生产。实质上，该专利描述了所谓的“前平面层压”(“FPL”)，其依次包括光透射导电层、与导电层电接触的固体电光介质层、粘结层和释放片。通常，光透射导电层将被承载在光透射基片上，该基片优选是柔性的，因为基片可以被手动地缠绕在(比方说)直径为10英寸(254mm)的圆筒上而不会永久变形。在本专利和本文中使用的术语“光透射”指的是这样指定的层传输足够的光以使观察者能够透视该层观察电光介质的显示状态的变化，这通常通过导电层和相邻基片(如果存在的话)来观察；在电光介质显示非可见波长的反射率变化的情况下，术语“光透射”当然应被解释为指相关不可见波长的透射。基片通常是聚合物膜，并且通常具有在约1至约25密耳(25至634μm)，优选约2至约10密耳(51至254μm)范围内的厚度。导电层合宜地是例如铝或ITO的薄金属或金属氧化物层，或者可以是导电聚合物。涂覆有铝或ITO的聚(对苯二甲酸乙二酯)(PET)膜是商业可获得的，例如来自E.I.du Pont de Nemours&Company，Wilmington DE的“镀铝Mylar”(“Mylar”是注册商标)，并且这种商业材料可以在前平面层压中产生好的效果。
许多类型的电光介质基本上都是单色的，就此意义上来说，任意给定的介质都具有两种极端光学状态和介于两种极端光学状态之间的灰度范围。然而，当前对全彩色显示器，尤其是小型、便携式显示器，的需求量增加；例如，当前，大多数移动电话上的显示器都是全彩色的。为了使用单色介质提供全彩色显示器，需要在能够通过颜色滤波器阵列进行观察的显示器上设置颜色滤波器阵列，或者设置能够邻近彼此显示不同颜色的不同电光介质的区域。
在光学叠片中，颜色滤波器阵列(CFA)相对于电光介质的位置可以千变万化，但是必须考虑到所使用的电光介质的类型，以及在某些情况下，考虑光学叠片的其它层的性质。使用CFA的彩色显示器大致可分为两类，即前置CFA显示器(其中，CFA位于电光介质和观察者观察显示器所通过的观察表面之间)和后置CFA显示器(其中，CFA位于与电光介质的与观察表面相对的侧面上)。如果所使用的电光介质是透射的(即，通常来自于背光源的光穿过电光介质然后从观察表面射出，电光介质作为控制穿过每个像素的光量的光阀)，该CFA可以占据光学叠片的任意位置，因为不论该CFA的位置如何，光都会穿过该CFA和电光介质。因此，前置和后置CFA均可与透射电光介质一起使用，虽然前者可能更加常见。
在某些情况下，电光显示器被构造为CFA在电光介质下方。在后置CFA电光显示器中，CFA可被布置在电光层和后电极之间，或者可被布置在后电极的与电光层相对的侧面上，但是前者一般是优选的，因为其可减小电光层和CFA之间的距离(因此减少两层之间的视差和由以与标准角度偏差较大的角度离开显示器的光所引起的可能的颜色失真)并且因为其简化了显示器的构造；由于颜色的生成需要来自CFA或布置在CFA之后的层的光反射，方便的是使用光透射CFA并且依靠反射后电极来实现必要的光反射，而非必须提供光透射后电极以使得光到达布置在后电极之后的CFA，然后使CFA本身反射光或在CFA之后提供一个单独的反射器。美国专利公开2014/0362131描述了一个后置CFA电光显示器，其中，电光介质能够具有两种不透明状态和一种光透射状态。可以通过将荧光或磷光材料结合至后置颜色滤波器阵列来改善所产生的显示器的色彩饱和度。
本申请的多个方面涉及基于粒子的电光显示器，该电光显示器是电和磁可寻址的，并且在至少一些实施例中被配置为提供全局或局部寻址能力。全局寻址能力可被用于产生纯色状态，例如白色或黑色，因此被认为是“擦除”状态。全局寻址状态可以是电可控的。例如，显示器可以包括位于显示器的基于粒子的墨水层的相对侧上的电极，并且该电极可被操作产生适当的电场以便将墨水设置成均匀的颜色状态。局部寻址能力可由产生旋转和/或振荡或静态(DC)磁场的书写工具来提供。本文所用的术语“书写工具”包括触笔。
基于粒子的电光显示器可包含一种或多种颜料类型。在单颜料显示器中，该颜料既是电可控的，也是磁可控的。在多颜料显示器中，至少一种颜料类型可以既是电可控的，也是磁可控的。多颜料显示器的示例是包含有白色颜料粒子和黑色颜料粒子的显示器。例如，黑色颜料粒子可以既是电可控的，也是磁可控的。市售磁性粒子，例如Bayferrox 8600,8610；Northern Pigments 604,608；Magnox 104,TMB-100；Columbian Mapico Black；Pfizer CX6368，和CB5600等，可以单独使用或者与其它已知的颜料组合使用以生成既电可控的又磁可控的颜料。
本申请的另一方面涉及使用书写工具以多种颜色对基于粒子的电光显示器的局部寻址。书写工具可以是上述类型，但是还可以另外包括检测器，在本文也可称为传感器。显示器可包括至少两种颜色的颜色滤波器。书写工具的用户可选择与颜色滤波器的颜色之一相对应的期望颜色来书写。书写工具的检测器可检测该书写工具何时接近显示器的具有选中颜色的颜色滤波器的部分。书写工具可以在那个时刻被激活，否则不被激活。以这种方式，显示器可以以一种期望颜色，或者多于一种期望颜色来书写。
本申请的另一个方面提供一种用于电光显示器的局部寻址的磁打印头。该磁打印头可具有与上述书写工具相似的结构和操作。
本申请的另一个方面结合了书写工具和有源矩阵电光显示器。该显示器可以感测书写工具已经用于在其上书写的部分。然后，有源矩阵可以寻址显示器的那些部分以便将那些部分驱动至期望的显示状态。以此种方式，可以使用有源矩阵来加强书写工具的书写。该有源矩阵可以是任意合适的有源矩阵。在一些实施例中可以使用薄膜晶体管(TFT)背板。
以下将进一步描述上述方面和实施例以及另外的方面和实施例。这些方面和/或实施例可以单独使用、一起使用、或以任意两种或多种的组合的方式使用，因为本申请不限于此。
图1示出了根据一些实施例的包括电光显示器和书写工具的系统100。即，系统100可以包括显示器10和移动书写工具20。如图所示，显示器10可为基于粒子的显示器，并且书写工具20可被配置为产生振荡或旋转极或静态(DC)磁场，以下将进一步描述。
在一些实施例中，显示器10可包括壳体12、后电极14、电光层13和前电极18。前电极18可表示显示器10的观察侧以及书写侧。
电光层13可包含两种相：非连续相17和连续相16。非连续相17可具有大量微囊体，该微囊体具有悬浮在流体中的一种或多种类型的颜料粒子(图1中未示出)，如图所示，该微囊体可以被封闭在微囊体壁19内。连续相16可称为粘合剂，并且围绕连续相。颜料粒子可被电场控制(在电场的作用下位移)，从而使显示器10成为电泳显示器。下面将进一步描述，微囊体包含至少一种对电场和磁场均有响应的颜料粒子。
在一些实施例中，电光层13可以是悬浮粒子显示介质。悬浮粒子显示介质包括在AC电场的作用下聚集或团簇的粒子。当施加磁场时，粒子也可以聚集或团簇成针状或柱状。对显示器施加DC电场可以使粒子朝向电极之一迁移。这将使显示器进入不透明状态。
在一些实施例中，壳体12可由能够支持电光层13、后电极14、前电极18、和/或任意必备电子器件的塑料容器制成。可替代地，壳体12可由任意其它材料制成。壳体12可以具有从小(例如应用于玩具)到大(例如应用于展示显示器)的任意尺寸。
在一些实施例中，显示器10包括其它部件，为便于说明，这些部件在图1中省略。例如，显示器10可以包括在前电极18之上的保护层。在一些实施例中，显示器10具有中间介电层。介电层可以置于前电极18和显示介质13之间、合并至前电极18、或者合并至粘合剂材料。介电层可以存储电荷足够长的时间以寻址显示介质，而不会使电荷流失。介电层可允许所施加的电压经过该层并到达显示介质。以这种方式，可以提高移动书写工具的书写速度，因为书写工具无需被定位在显示介质之上长达寻址显示介质所必需的持续时间。在一些实施例中，介电层由交联聚合层制成。在一些实施例中，介电层由例如如下构成的薄膜制成：与粘合剂或粘结剂等分层的聚邻苯二甲酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚砜、聚苯醚、离子交联聚合物、聚碳酸酯、尼龙或者氟树脂。
在一些实施例中，移动书写工具20可以机械地耦合至显示器10。例如，移动书写工具20可以通过被配置为在书写工具20和显示器10之间传递电信号的一个或多个导线耦合至显示器10。在一些实施例中，显示器10可以为移动书写工具20提供电源。在一些实施例中，移动书写工具20可以是无线的(至少意味着书写工具20可以不通过任何导线机械地耦合至显示器10)。在一些实施例中，移动书写工具20可包含其自身的电源。
书写工具20可以被配置为产生磁场。例如，书写工具20可以包括被配置为产生振荡或旋转磁场的一个或多个电磁体或永磁体。该磁场可用于局部寻址显示介质13的磁响应颜料粒子。图2A示出了该书写工具的非限制性示例。
图2A示出了根据本申请实施例的书写工具的非限制性示例。该书写工具200代表书写工具20的一种实施方式。联系上下文，图2A还示出了显示器10的简化表示。
书写工具200包括缠绕有线圈204的管状铁氧体磁芯202。可提供的任何合适数量N的绕组。棒206可插入通过管状铁氧体磁芯202。棒206可以由金属制成。提供电流源208，线圈204连接至该电流源208的两端。可施加直流电(DC)以产生静态磁场，或者可施加交流电(AC)以产生振荡磁场。可选择或调节电流的频率和振幅以便提供来自电光显示器的期望的响应。
可选地，可提供开关210，其允许控制从电流源208到线圈204的电流供应。此外，可选地提供弹簧212。弹簧212可耦合至棒206，从而使得当弹簧被压缩时(通过用户将书写工具压靠在电光显示器的观察表面上)，电磁体将会更加靠近电光显示器的书写表面。以这种方式，可以改变电光显示器的寻址，例如在线宽方面。
图2B示出了被配置为提供旋转磁场的书写工具的示例。书写工具220代表用于实现图1的书写工具20的书写工具200的替代。
书写工具220是五个书写工具200的组合，五个书写工具200组合成五边形几何结构(例如，五角形的轮廓)。也就是说，书写工具220包括五个电磁体222。每个电磁体222可与图2A所示的电磁体基本相同，因此可包括，例如，铁氧体磁芯和线圈。然而，电磁体222不必都包括书写工具200的每个部件。例如，在一些实施例中，电磁体222并非分别包括开关，并且可能不分别包括不同的电流源。相反，某些部件，例如开关和电流源，可以共享。
书写工具220还包括外部壳224。外部壳224可有助于支持书写工具220，可使电磁体222相对于彼此保持在期望位置，或者可履行任意其它期望的功能。
由书写工具220产生的磁场可取决于供给每个电磁体的电流性质。根据非限制性实施例，电磁体222的电流具有共同的振幅，但是通过每个电磁体的电流与通过该电磁体之前的相邻电磁体222的电流相比均延迟72度。图2C示出了这种操作。
图2C示出的五个示例性曲线表示供应至书写工具220的相应电磁线圈的五个电流信号的示例。y轴的单位是任意的，因为曲线在y轴上彼此偏移(即，延迟)以便于观察。x轴的单位是时间。能够看出，提供给线圈(线圈1-线圈5)的信号相对于彼此是延迟的。在该实施例中偏移量被选择为为五个电磁体提供360度的总延迟，因此相当于在相邻的电磁体之间的72度的延迟。
在图2C的方案中，由图2B的书写工具220产生的磁场将是旋转磁场。在图1所示的类似系统的背景下考虑图2B的书写工具220，显示器10的粒子所经历的磁场将是旋转磁场。书写工具的末端和显示器的粒子之间可有一定距离，至少表示前电极18的厚度、在显示介质13和书写工具之间的显示器10的任何附加层、以及书写工具与显示器之间任何可能的间隙(例如，如果用户没有将书写工具与显示器的表面直接接触)。边缘场是由触笔产生的位于期望被用户寻址的区域之外的磁场。可使用围绕触笔尖端布置的屏蔽材料来最小化来自于触笔的任何不期望的边缘场。屏蔽材料的精确尺寸和形状可通过对特定触笔所产生的磁场进行分析来确定。这些分析可借由标准有限元建模软件包(COMSOLFLEXPDE,MOOSE,等等)来执行。屏蔽材料可以是可利用楞次定律效应来产生涡流以消除触笔线圈的边缘磁场的高磁导率金属(例如，Magnetic Shield Corporation,Bensenville,IL)或铜制外壳。
在一些实施例中，由本文所述类型的书写工具所产生的旋转磁场可引起显示介质13中的磁流体动力(MHD)流动。图3A示出了包括单一吸收颜料的显示器。该显示器能够被电寻址到所有颜料都是均匀分散的状态。当施加旋转磁场时，颜料(也是磁活性的)开始成链和聚集(见图3B)。如果该场被保持更长的时间，在聚集运动下显示器将会出现环形旋转图案(图3C-E)。这最有可能归因于由封装室范围内的旋转聚集群产生的MHD流动。随着旋转场的持续施加，流动中心处的聚集群变地较暗(图3F-J)并且其周围区域的颜料粒子减少。以此方式使用MHD流动，我们可以控制颜料粒子在显示介质13中的聚集。如此形成的聚集群在捕获进入显示器的光时将具有不同水平的效率，并且因此可用于控制显示介质13的透光度。MHD流动可引起显示介质13中的颜料粒子的任何聚集群的解散，并且因此可用于控制显示介质13的光学透明度。将深颜色的颜料粒子聚集在一起，比起将深颜色的颜料粒子均匀分散来说，可允许更多的光通过显示介质13。因此，通过产生MHD流动来解散粒子聚类群，并因此更均匀地分布显示介质的粒子，就可实现期望的光学透明度(例如，不透明)。示例在图3A-3J的图像系列中示出。
在所使用的书写工具被配置为产生旋转磁场的那些实施例中，期望电光显示器的粒子属于响应于旋转磁场的类型，例如给出图3A-3J所示的行为。事实上，可用于电光显示器的至少一些类型的颜料粒子在存在旋转磁场时可能会旋转。一般来说，优选的磁粒子需满足：磁化率在50-100之间、矫顽力在40-120奥斯特(Oe)之间、饱和磁化强度在20-120emu/g之间、以及剩磁在7-20emu/g之间。此外，粒子具有100-1000纳米(nm)之间的直径是有利的。作为一个具体但非限制性的示例，在一些实施例中，电光显示器的颜料可以是如下的形式：磁铁矿(氧化铁，例如Bayferrox318M)、氧化钕(例如Sigma Aldrich 634611Neodynmium(III)Oxide)、铁和铜氧化物(例如Sigma Aldrich Copper Ferrite)、或者铁钴或铁镍合金(例如Sigma Aldrich Iron-Nickel Alloy Powder and American Elements Iron-CobaltAlloy Nanopowder)
由书写工具产生的磁场的强度也可以处于被选择为提供电光显示器的有益操作的水平。例如，由书写工具产生的磁场可以是至少1毫特斯拉(mT)。实际上，在某些情况下，在墨水中产生超过1T的磁场可能在经济上和技术上都无法实现。因此，在一些实施例中，施加的磁场可以在1mT至1T之间。
除了相位之外，可以控制用于驱动书写工具的线圈的信号的其它特征来提供期望的操作。例如，再考虑图2A中的书写工具200，驱动信号的振幅越大，显示介质13对驱动做出反应越快。因此，如果期望显示介质13的快速切换响应，使用更高的驱动电压是合适的。对于给定驱动振幅，可以改变驱动信号的频率来提供期望的响应时间。申请人意识到，增加的频率会使显示器的切换速度的仅提高至一个点，在该点之后，再增加驱动信号的频率会使显示器的切换速度降低。作为非限制性示例，申请人发现，大约为25Hz的驱动信号频率引起特定显示器最快切换速度。然而，应当理解，产生显示器状态的最快切换的精确频率取决于例如磁场强度的参数、以及显示器的性能。此外，如果使用交流(AC)脉冲驱动书写工具的一个(或多个)线圈，脉冲宽度可影响显示介质的响应。可通过调节书写工具驱动信号的驱动频率、驱动振幅、和脉冲宽度等因素的多种组合来为特定应用提供期望的行为。
在一些实施例中，本文所述的书写工具可以被配置为手持式的。例如，如图2B所示，书写工具可包括被配置为供用户手持的细长管状构件。该管状构件可以被适当地设置尺寸以支持电磁体，同时该尺寸也适合于用户的手。例如，该管状构件可以具有小于5cm、小于4cm、小于3cm的直径，或任意其它合适的直径，并且可以具有小于10cm、小于8cm、小于5cm、或在3-10cm之间的长度，或任意其它合适的长度。书写工具的重量不宜过大，以免给操作带来困难。
本申请的多个方面涉及磁打印头。尽管图1、2A和2B重点在于提供可手持的书写工具，但是应当理解，同样的操作方式可以用于布置在显示器介质13之上或之下的磁打印头的形式中。示例在图4A中示出。
如所示的，装置400包括与电光显示器相邻布置的磁打印头402。在该示例中，磁打印头402位于电光显示器的下方，但可能有其它替代配置，例如将该磁打印头402布置在电光显示器的上方。磁打印头包括磁芯404和线圈(或绕组)406，磁芯404例如铁氧体磁芯或镍铁合金磁芯。磁芯被配置为使得由磁打印头产生的磁场408具有进入到电光显示器的显示介质412中的边缘。这可利用所示的表示磁场408的磁场线来证明。
电光显示器包括靠近磁打印头402的第一电极410、具有白色颜料粒子414和黑色颜料粒子416的显示介质412、介电层418，和远离磁打印头的第二电极420。为了便于说明，白色颜料粒子414和黑色颜料粒子416在图4A中被示出为粒子聚集群，而不是单独的粒子。如下所述的图4B示出了单独的粒子。
在图4A所示的示例中，假设黑色颜料粒子416除了是电响应的，还是磁响应的。因此，通过以所示的方式使用磁打印头402来施加磁场，黑色颜料粒子416可被拉向磁打印头402，因此被布置在白色颜料粒子414和第一电极410之间。这与电光显示器的不经受磁打印头402的磁场的区域形成对比，在该区域，白色颜料粒子414可被布置在黑色颜料粒子416和第一电极410之间。因此，从第二电极420侧观察电光显示器的用户可以在受磁打印头402的磁场408影响的区域看到白色，而在其它区域看到黑色。因此，应当理解，装置400提供了在电光显示器上的局部书写功能。此外，第一和第二电极410和420提供了全局寻址电光显示器的功能，这意味着装置400可被全局和局部寻址。
磁打印头402可以以任何合适的方式相对于电光显示器被移动，例如使用机械和/或电驱动结构来平移打印头。另外，虽然图4A示出了单个磁打印头402，本申请的涉及磁打印头的使用的各方面不限于仅具有单个磁打印头。更确切地说，可提供任何合适数量的磁打印头。所选择的数量可至少部分基于显示器的尺寸，例如，越大的显示器所用的磁打印头越多。
图4B提供了装置400的某些部件的更详细的视图。在该图中，白色颜料粒子414和黑色颜料粒子416被单独地示出。磁打印头402以简化的形式示出，以便体现磁极的相对定位是如何产生梯度磁场的。如所示的，黑色颜料粒子416被磁打印头402的磁场所吸引，因此被拉近磁打印头。在所述的示例中，黑色颜料粒子416形成粒子链，例如粒子链422。例如以前面针对书写工具所述的方式旋转磁打印头402产生的磁场可将该链分解。因此，可通过控制磁打印头402的磁场来控制电光显示器的光学状态。
磁打印头也可以与滚轴结合使用以提供高速、高分辨率的打印。一般来说，布置在电光显示器的磁打印头402(或替代实施例中的书写工具)相对侧的任何材料的性质均可影响磁打印头的局部寻址。例如，诸如钢的导磁材料将会经历与磁感应头402(或在使用触笔的实施例中的触笔)的磁场对齐的感应磁场。感应磁场将减小由显示介质经历的梯度。相比之下，将高导电材料置于可能由附近的磁打印头(或在使用触笔时的触笔)产生的变化的磁场中将会削弱显示介质所经历的磁场，并且可能增加磁场梯度。申请人意识到将高导电材料与高导磁材料组合可以提供实现高分辨率寻址的能力。图5示出了一个示例。
图5的装置500包括被定位成使显示介质412位于棒502和磁打印头402之间的棒502(或滚轴)。棒基本上可由高导电材料(例如铜)制成，并且可包括由高导磁材料(例如钢)制成的部分504。在所示的示例中，部分504可对应于电光显示器的像素，并且可被定位成使棒502完成每一行像素的旋转。部分504的形状可被适当地设置为与像素对应，例如为正方形。通过在适当的时间打开和关闭磁打印头402的磁场，可以适当地寻址与部分504对应的像素。因此，可以通过设置部分504的尺寸来控制寻址的分辨率，从而实现高分辨率的局部寻址。
本文所述的磁打印头可包括一个或多个电磁体，例如图4A或图2A所示的类型。打印头可以具有电磁体的行或矩阵。在这种实施例中，电磁体中的一个或多个，以及在某些情况下的每一个，都可以具有沿显示介质移动的聚焦元件(例如聚焦针)。有利的是，使电磁体交错以避免物理干扰。图6示出了非限制性示例。
装置600包括六个前面结合图2A所述类型的书写工具200的集合。这六个书写工具被定位为避免物理干扰。也就是说，它们是交错的。如所示的，定位允许书写工具200在显示器10上形成了行图案602。因此，可以看出书写工具的何种合适的布置可以形成磁打印头的基础。
根据本申请的一个方面，电光显示器和书写工具组合操作以提供显示器的全局和局部寻址，局部寻址包括以不同颜色书写的能力。根据一个这样的实施例，电光显示器可包括布置在显示器的显示表面上的颜色滤波器。书写工具可以检测其何时位于期望颜色的滤波器上之上并仅在这种情况下局部寻址显示器。结合图7描述了一个示例。
系统700包括电光显示器10和书写工具704。本实施例中的电光显示器10包括三种不同颜色的颜色滤波器702a、702b和702c。可提供其它数量的颜色(例如，两种或更多种颜色滤波器类型)。颜色滤波器702a-702c的尺寸和位置可以被设置为对应于电光显示器10的期望颜色的像素图案。例如采用红色、绿色和蓝色滤波器实现拜耳(Bayer)图案。
书写工具704与图2A中的书写工具200或图2B中的书写工具220相似，但是可另外包括产生光708并且具有电源707的光源706。光源706可以是发光二极管(LED)或其它合适的光源。此外，书写工具704包括光电检测器710，其可以是光电二极管或其它合适类型的光电检测器。光电检测器710耦合到开关电路711和电源712。
在操作时，光源706产生光708。光708从颜色滤波器702a-702c反射，并由光电检测器710检测。如果检测到的光是特定的颜色，线圈204可以被激活以利用书写工具704提供局部寻址。以此方式，书写工具704可用于仅在期望颜色的像素之上局部寻址电光显示器，从而有效地允许以那种颜色局部寻址。
作为具体示例，假设颜色滤波器702a是绿色滤波器，颜色滤波器702b是蓝色滤波器，颜色滤波器702c是红色滤波器。用户可能希望在电光显示器上以绿颜色书写。用户可通过书写工具上的选择按钮714来选择颜色(例如，绿色)。选择按钮714可替代地是开关、滑块或其它适合的选择机构，并且可为每种可选颜色均提供一个按钮，或者可以使用共享按钮。
随着用户将书写工具在显示器10上移动，当光电检测器706检测到绿色光时，开关711将会闭合，这意味着书写工具靠近显示器10上被绿颜色滤波器702a所覆盖的部分。相应地，线圈204将被激活，因此，书写工具将局部寻址显示器10上被颜色滤波器702a所覆盖的区域。当书写工具704靠近显示器10上被颜色滤波器702b和702c所覆盖的区域定位时，开关711将会断开并且线圈204会去激活。因此，书写工具将不再寻址显示器10上的那些区域。以此方式，可使用书写工具以多种颜色对显示器10进行有效的局部寻址。
如上所述，本申请的实施例采用了具有电响应和磁响应粒子的电光层。可以通过电场和磁场的适当组合来提供对包括这种墨水的电光显示器的显示状态的控制。如上所述，电场可由中间夹有电光层的电极来提供。作为示例，磁场可由书写工具或磁打印头来提供。现在描述的是可由电驱动和磁驱动的组合来实现的各种类型的控制。
表1示出了用于操作具有电和磁响应的单一颜料的电光显示器的不同方案。在表中，“EM”表示电磁体，“PM”表示永磁体。
表1：用于操作具有电和磁响应的单一颜料的电光显示器的不同方案
功能 单颜料墨水 单颜料墨水
在黑色上书写白色 在白色上书写黑色
全局寻址 高压DC脉冲或高压AC快门闭合波形 高压AC快门断开波形
局部书写 永磁体(PM/EM)/电磁体 旋转场触笔(PM/EM)
局部擦除 旋转场触笔(PM/EM) 永磁体(PM/EM)/电磁体
前光源 是 是
如上例如结合图1所述的，墨水可被封装和涂覆在透明电极之间。单颜料墨水可经由快门模式操作被电寻址。也就是说，可以使用相应的脉冲或波形来执行“快门闭合”(其中，墨水是基本上不透明的)，和“快门断开”(其中，墨水是基本上透明的)操作。例如，可使用高压直流(DC)脉冲(SHUTTER CLOSE(快门闭合))将颜料拉至显示器的前方或后方以产生快门闭合状态。可替代地，可以使用中频高压交流(AC)脉冲，其可以在隔室中产生高阶电渗流，从而将颜料均匀地分散。
高压高频AC脉冲可能使颜料快门成团簇，因此可用于产生快门断开状态。这种电驱动快门使得整个装置成为对光透明的。如果反射层置于墨水的一侧，则快门的墨水看起来像处于其白色状态。反射层可以是朗伯型的、镜面型的或波长依赖的，并且其可借由背光源照射或者借由前光源层照射。
针对局部寻址，可使用合适的触笔，例如本文所述的书写工具之一(例如，参见图2A和2B)。在一些实施例中，触笔可包括永磁体。永磁体可用于产生静磁场，或可以被合适地安装以使其振动或旋转，从而产生振荡或旋转磁场。
现在结合表1(表1，左列)描述具体示例。在该示例中，电光显示器包括邻近白色反射器布置的单一(黑色)颜料。为了在黑暗状态上书写和擦除，应用SHUTTER CLOSE脉冲将整个显示器切换至其黑暗状态。然后，为了局部书写，在我们期望寻址的区域应用空间固定的偶极触笔。磁场将使颜料成链和快门。这将允许用户看到墨水之下的白色层并且书写局部白色状态。通过控制场的大小或场施加至墨水的时间，我们可以部分地快门显示器中的墨水并且书写灰色状态。
为执行局部擦除，可使用包括旋转永磁体或电磁线圈阵列的空间旋转偶极触笔，在电磁线圈阵列中，每个线圈被驱动为与其最近邻具有有目的选择的相位关系。这种类型的触笔产生旋转磁场和梯度，其继而产生在封装墨水内的流动。该流动的效果是分解所有成链的颜料团簇，并且在封装相中重新分布颜料。这个状态是光学黑暗的。
为了全局擦除(或书写)显示器，可应用SHUTTER CLOSE脉冲使整个显示器切换至其黑暗状态。
作为另一个示例，可在断开(白色)状态书写或擦除(表1，右列)文本。
可以应用SHUTTER OPEN脉冲将整个显示器切换至其白色状态。使用包括旋转永磁体或电磁线圈阵列的空间旋转偶极触笔可以实现局部书写，在电磁线圈阵列中，每个线圈被驱动为与其最近邻(例如书写工具220)具有有目的选择的相位关系。这种状态是光学黑暗的。通过控制场的大小或场施加至墨水的时间，我们可以部分地快门显示器中的墨水并且书写灰色状态。
为了局部擦除，可以在我们期望寻址的区域应用产生恒定磁场的空间固定的偶极触笔。磁场将使颜料的成链和快门。这将允许用户看到墨水之下的白色层并且书写局部白色状态。
为了全局擦除或书写，可以应用SHUTTER OPEN脉冲将整个显示器切换至其白色状态。可通过保护墨水不受任何来自磁触笔的边缘B场的不良影响来提高书写分辨率。减小基于永磁体或DC电磁体的触笔的边缘场的影响的方式包括使用高导磁材料(如，)进行屏蔽。
表2示出了操作具有多种颜料的电光显示器的方案，多种颜料中至少之一是电和磁响应的。另一种颜料可以是电响应的。此外，在这些方案下，假设电光显示器包括作为电极的有源矩阵层，并且另一电极是透明的。
表2：操作具有多种颜料的电光显示器的方案，多种颜料中至少之一是电和磁响应的
功能 多颜料墨水+有源矩阵层 多颜料墨水+有源矩阵层
在黑色上书写灰色 在白色上书写灰色
全局寻址 高压DC脉冲 高压DC脉冲
局部书写 永磁体(PM/EM)/电磁体 旋转场触笔(PM/EM)
局部擦除 基于有源矩阵的擦除 基于有源矩阵的擦除
可借由RAIL STATE脉冲对多颜料墨水进行电寻址，RAIL STATE脉冲是一种可将反射型颜料拉向显示器的前方(或后方)的高压DC脉冲。因此，整个装置可处于光学反射(或彩色)状态。前光源可以与该显示器一起使用以能够在弱光条件下操作。
我们使用包括单个或大量永磁体或电磁体的触笔。永磁体(相对于墨水)的位置能够被电控制。电磁体中的电流能够被电控制。一系列具体选择的电压脉冲(触笔波形)可用于产生墨水中的期望水平的光学变化。永磁体和线圈的组件可以利用高导磁或高导电材料来屏蔽以实现期望水平的分辨率。可将上述颜色滤波器阵列和基准系统与所提议的显示器配合使用以能够实现颜色书写。
现在描述用于在黑暗状态上书写和擦除文本的装置的操作(表2，左列)。可以使用高压轨道脉冲将整个显示器切换至其黑暗状态。为了对墨水进行局部书写，可以在我们期望寻址的区域应用空间固定的偶极触笔。磁场将使颜料成链和快门。这将允许用户看到墨水之下的白色颜料层并且书写局部灰色状态。通过控制场的大小或场施加至墨水的时间，我们可以部分地快门显示器中的墨水并且书写不同的灰色状态。时变的磁场能够产生双稳态。
为了局部擦除上面书写的状态，可以使用有源矩阵方案将显示器局部地电驱动至其黑暗状态。为了全局擦除触笔在显示器上书写的任何信息，可以使用高压轨道脉冲将整个显示器切换至其黑暗状态。
现在描述在白色状态上书写和擦除文本的示例(表2，右列)。
可以使用高压轨道脉冲将整个显示器切换至其黑暗状态。为了局部书写，可使用包括旋转永磁体或电磁线圈阵列的空间旋转偶极触笔，在电磁线圈阵列中，每个线圈被驱动为与其最近邻具有有目的选择的相位关系。通过控制场的大小或场施加至墨水的时间，我们可以部分地快门显示器中的墨水并且书写多种灰色状态。
为了局部擦除上面书写的状态，可以使用有源矩阵方案将显示器局部地电驱动至其白色状态。为了全局擦除触笔在显示器上书写的任何信息，可以使用高压轨道脉冲将整个显示器切换至其白色状态。
表3示出了根据本申请实施例的电光显示器的另外的操作方案。在这些方案中，假设电光显示器包括单一颜料，并且具有有源矩阵寻址。在这些方案中，电光显示器可包括前光源。
表3：具有单一颜料且使用有源矩阵寻址的电光显示器的操作方案。
功能 单颜料墨水+有源矩阵寻址层 单颜料墨水+有源矩阵寻址层
在黑色上书写白色 在白色上书写黑色
全局寻址 高压DC脉冲或高压AC快门闭合波形 高压AC快门断开波形
局部书写 永磁体(PM/EM)/电磁体 旋转场触笔(PM/EM)
局部擦除 基于有源矩阵寻址的擦除 基于有源矩阵寻址的擦除
前光源 是 是
如上所述，可以通过改变施加的磁场或梯度(来自于书写工具或磁打印头)以及同时施加的电场来控制期望水平的寻址。这可以在静态的或时变的基础上进行。在某些情况下，电场和磁场中的时变将是同步的，然而，具有此种异相同步例如以适应颜料与内部相之间的牵引可能是有利的。这种匹配可通过在改变前电极上的电压时控制磁触笔的几何结构和/或磁场来实现。
为了说明一些此类实施例，假设电光显示器具有在封装分散体中的磁性黑色颜料和非磁性白色颜料。磁性颜料也是电响应的，并且能够使用高压电脉冲将显示器驱动至白色或黑暗状态。
如图8A所示，在其中显示器被电压脉冲全局寻址并且被设置为白色状态的情况下，可以利用包括小旋转极电磁线圈阵列(例如，图2B的书写工具)的触笔802实现局部寻址。在图8A和8B中，802表示图2B中的所有线圈由不同的DC电驱动来驱动的触笔220，或者在粒子位置处产生相同的磁场模式的一个或多个永磁体的配置。如果施加磁场，则墨水的光学状态改变，导致在被寻址的线圈下的区域变成灰色调。这是因为磁性黑色颜料416成链，并且那些链中的一些被拉进白色包，如图8A和8B所示。
在恒定频率，改变振幅产生光学状态发生改变的速率的单调变化。例如，增加所施加的电流(即提高由线圈产生的场)使切换速度提高。
在至少一些方案中，与具有AC电流的单线圈触笔(例如图2A中的书写工具200)相比，来自书写工具(例如图2B中的的书写工具220)的旋转磁场在产生光学变化方面是优越的。如图9A和9B所示，可以使用能够使显示器中所有颜料混合并最终将其驱动至黑暗状态的的电压脉冲重置显示器。(这示出图中的黑色条状结构。)一旦进入黑暗状态，使用旋转场触笔(图9A)或简单的电磁体触笔(9B)来施加不同强度水平的磁场。在施加磁场时，显示器的光学状态变得更亮(增强的L*)。在图9A中，利用五极触笔施加在每次重置后增加强度的旋转磁场。如图9A所示，显示器几乎一直可被驱动至显示器的白色轨道状态。在图9B中重复了上述测量，但是使用单个线圈来产生在每次重置后施加的简单的AC磁场。针对图9A和9B，线圈中的电流量随时间而增加，同时电场被快速接通和切断然后处于0V。通过比较图9A和图9B可知，与简单的单线圈触笔相比，在五极旋转触笔中，相同的电流量导致向更亮的白色状态的过渡。旋转磁场(图9A)的增强的性能可能是因为旋转磁场在封装的墨水中感应的流动场的类涡流特性，其有助于颜料更快速地穿过内部相。
因此，从前述讨论中应当理解，相比仅实施一种类型的驱动，利用电光显示器的磁和电驱动的适当组合允许更好的对比度和轨道状态行为。
如上所述，在一些实施例中，与书写工具(或打印头)组合使用的电光显示器可提供有源矩阵以辅助书写工具的局部寻址。电光显示器可包括有源矩阵背板，允许逐个像素地电驱动电光显示器。用户可采用上述任意的方式使用书写工具来局部寻址电光显示器。如所述的，在一些实施例中，利用书写工具(或打印头)的局部寻址可导致灰色状态，而不是期望的轨道状态(白色或黑色)。在一些实施例中，电光显示器可跟踪书写工具的定位，从而确定电光显示器的哪些像素已被书写工具寻址。然后，电光显示器可利用有源矩阵提供的控制，将那些被书写工具所寻址的像素电驱动至轨道状态。以此方式可加强书写工具的局部寻址。
本申请的多个方面可提供下列一种或多种有益效果。应当理解，并非所有方面都必须提供下列每一个有益效果，并且还可以提供未列出的有益效果。本申请的一些方面为显示器提供了全局和局部寻址能力。显示器可以被全局寻址以执行擦除功能，并且可以利用手持式书写工具或磁书写头来局部寻址。某些实施例提供多种颜色的局部寻址。本文所述的显示器可被制造成任意尺寸，并且在至少一些实施例中可以是大型显示器，例如对角线大于30英寸。
已经这样描述了本申请的技术的几个方面和实施例，应该理解的是，本领域的普通技术人员将容易地进行各种改变、修改和改进。这些改变、修改和改进旨在包含在本申请所描述的技术的精神和范围内。例如，本领域普通技术人员将容易地预想各种其他部件和/或结构用于执行所述功能和/或获得所述结果和/或本文所描述的一种或多种有益效果，并且这种变形和/或修改的每一个被认为在本文所描述的实施例的范围内。本领域技术人员将意识到或者仅通过常规实验能够确定本文所描述的具体实施例的等同物。因此，应该理解的是，仅通过示例的方式呈现了前述实施例，并且在所附权利要求及其等同物的范围内，可以实践除了具体描述之外的本发明的实施例。另外，如果本文所描述的特征、系统、制品、材料、工具和/或方法不是互相抵触的，那么这些特征、系统、制品、材料、工具和/或方法的两种或更多种的任意组合也在本公开的范围内。

Claims (17)

1.一种用于寻址电光显示器的装置，包括：
细长管状构件，其具有第一末端和第二末端，所述细长管状构件的尺寸被设置为手持式，并且被配置为允许用户寻址电光显示器；
电磁体，其被配置为从所述细长管状构件的第一末端产生旋转磁场。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述电磁体包括三个磁芯。
3.根据权利要求2所述的装置，其中，多个磁芯被配置为大致限定封闭的轮廓。
4.根据权利要求2所述的装置，其中，所述电磁体包括五个磁芯。
5.根据权利要求2所述的装置，还包括围绕所述磁芯的每一个布置的线圈。
6.根据权利要求5所述的装置，其中，每个线圈接收时变电信号。
7.根据权利要求6所述的装置，其中，使用具有不同相移的电信号的组合产生所述旋转磁场。
8.根据权利要求1所述的装置，其中，所述细长管状构件的直径小于约3cm。
9.根据权利要求1所述的装置，还包括靠近所述细长管状构件的第一末端布置的屏蔽材料。
10.根据权利要求9所述的装置，其中，所述屏蔽材料是高磁导率的金属或铜。
11.一种系统，包括：
根据权利要求1所述的装置；以及
包含电光粒子的电光显示器，所述电光粒子被配置为响应于旋转磁场的施加来改变可视状态。
12.根据权利要求11所述的系统，其中，所述电光显示器是包含电泳粒子的电泳显示器。
13.根据权利要求12所述的系统，其中，所述电光显示器包括第一透明电极。
14.根据权利要求13所述的系统，其中，所述电光显示器还包括第二透明电极、第一不透明电极或晶体管的有源矩阵。
15.一种系统，包括：
根据权利要求7所述的装置；以及
包含电泳粒子的电泳显示器，所述电泳粒子被配置为响应于旋转磁场的施加来改变状态。
16.一种寻址电光介质的方法，包括：
给所述电光介质施加不足以使所述电光介质在第一和第二光学状态之间切换的电压；以及
除了所述电压之外，给所述电光介质施加磁场，以使得组合的电场和磁场足以使所述电光介质在第一和第二光学状态之间切换。
17.根据权利要求17所述的方法，其中，所述磁场是旋转磁场。
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