CN1153181C - 具有分段多色球的扭转球显示器 - Google Patents

Abstract

一种具有分段多色球的扭转球显示器和其制造方法。所述球可以具有一用来提供一电偶极矩的各向异性。电偶极矩可以使球作出电学响应：当球可旋转地设置在一不振荡电场内且球的电偶极矩被提供时，球将旋转，其取向使得电偶极矩与电场相对齐。每一球形球可具有多个可观察面。当球在一施加在所述球附近内的第一电场作用下，同时该球被可旋转地设置在基片内部并且球的电偶极矩被提供时，球旋转定向得相对于一观察者呈第一方向，可以观察到第一面。当球旋转定向于第二方向时，可以观察到一第二面。一电极组件也可以用于一具有多个电学和光学各向异性的球形球的光调制装置，所述各球形球设置在一基片内。

Description

具有分段多色球的扭转球显示器

本文参考了以下美国专利：美国专利第4,126,854号(Sheridon发明的“扭转球平面显示器”)；美国专利第4,143,103号(Sheridon发明的“制造一扭转球平面显示器的方法”)；美国专利第5,075,186号(Sheridon发明的“用于印刷的显象方式粘合层”)；美国专利5,262,098号(Crowly等人发明的“制造用于一扭转球显示器的两色球的方法和装置”)；美国专利第5,344,594(Sheridon发明的“制造用于一扭转球显示器所用的多色球的方法”)；以及美国专利第5,389,945号(Sheridon的“包括纸状数据寻址媒介的写入系统和其寻址装置”)。

技术领域

本发明涉及可寻址的、可重复使用的、纸状可视显示器，且涉及gyricon吉利康或扭转球显示器以及电纸。

背景技术

电纸是一个尝试，用来将纸张的所需性能与实时显示器媒介的所需性能结合在一起而产生能提供两个领域中最佳性能的物件。与普通纸张一样，电纸上最好可以书写和擦抹，可以在环境光线下阅读以及可以在没有电场或没有其它另外保持力的条件下保存其上的信息。也与普通纸张一样，电纸最好能制成轻质、柔韧和耐用的片状，而可折叠或绕一轴线卷成筒状并且可方便地放入一衬衣或外套口袋中，其后可以再恢复、再弄直并且可以阅读，而不会有任何信息损失。然而与普通纸张不同，最好可用电纸来显示全运动和其它实时成象以及静止图象和文本。因而，它可用于计算机系统的显示屏或电视。

吉利康(gyricon)，也称为扭转球显示器、旋转球显示器、颗粒显示器、双极颗粒光阀等，可提供一种制造一种电纸的技术。简单地说吉利康是由许多光学异向性球组成的一可寻址显示器，其各球可以有选择地扭转以向观看者呈现一所需表面。例如，一吉利康可以具有许多各自有两个相异半球的球，一个是黑的，另一个是白的，并且各半球具有相异的电性(例如，相对绝缘流体的Z电位)，这样球都是带电以及具有光学异向性。黑-白球都嵌在一层透光材料中，如一弹性材料层，它可含有许多球形腔并且一种透明的绝缘流体可透过、诸如一种增塑剂。充满流体的腔可容纳球，一个球一个腔，以防止球在该层中移动。一球可以有选择地在其各自的充液腔内扭转，例如藉由一电场的作用，以向观看该层表面的观看者呈现黑半球或白半球。因而，利用一电场可以在两个方向上寻址(例如藉由一矩阵寻址方式)，球的黑面和白面可以表现为一所显示图象的图象单元(例如象素或子象素)。

吉利康显示器可以制成为具有所需的纸张的许多性能，诸如柔韧和在没有能量条件下稳定保持所显示的图象，而这些性能在阴极射线管、液晶显示器或其它的传统显示器装置中是没有的。吉利康显示器也可制成为非纸状的，例如为用于平面显示器的刚性显示屏。吉利康在本文所参考的美国专利中有进一步的描述。

一般地，现有吉利康显示器可由双色球制成，它们都是一个半球是黑的，另一个半球是白的。还有其它种类的球，例如，美国专利第4,261,653(Goodrich发明)示出了一种多层球，虽然其至少部分地由玻璃制成，但其使用取决于包含高频电场的一寻址方式。

虽然吉利康代表着向电纸目标前进的一个重要台阶，但仍有很长一段路要走。例如，由黑-白球构成的吉利康不能提供多色图象。又如，所设计的一种可在周围反射光线下工作的吉利康不能提供投射或透射显示器。

发明内容

本发明提供了一种先进的吉利康技术，它可提供一种更广泛的显示器能力，同时保持了纸张的优点。

本发明提供了一种球体，包括基本上相互平行排列的多段，各段与至少另一段相邻但相邻段不超过两段，相邻段在平界面处相互连接，所述多段包括第一段具有第一厚度和第一光调制特性，第二段具有第二厚度和第二光调制特性，以及第三段具有不同于至少第一和第二厚度之一的厚度，以及具有与至少第一和第二光调制特性之一不同的光调制特性，所述球体具有异向性以提供一电偶极矩，所述电偶极矩使球体具有电响应，这样当所述球可转动地设置在非振荡电场中，且同时提供球的电偶极矩时，所述球将转到一个方向上，其时电偶极矩与电场对齐；所述第一光调制特性是：第一段具有第一颜色，所述第一颜色是彩色的；以及所述第二和第三光调制特性是：至少所述第二和第三段之一具有从彩色或非彩色颜色组中选择的第二颜色。

本发明还提供了一种材料包括：一具有一表面的基材；以及多个设置在所述基材中的球体，各球体具有多个相互连接的段，各段与至少另一段相邻，并且相邻段不超过两个，所述段包括第一段具有第一光调制特性，第二段具有第二光调制特性，以及第三段具有与至少第一和第二光调制特性之一不同的光调制特性，每个球体具有异向性以提供一电偶极矩，所述电偶极矩使球体具有电响应，这样当所述球可转动地设置在非振荡电场中，且同时提供球的电偶极矩时，所述球将转到一个方向上，其时电偶极矩与所述非振荡电场对齐，各球体具有多个可看到的方面，所述方面可以被处于适当位置上的观看者看到以观察基材表面，所述方面包括具有第一光调制特性的第一方面，在球可转动地设置于所述基材中，并在球的附近施加的第一电场的影响下，以及同时提供球的电偶极矩时，所述第一方面在所述球转动到相对观看者的第一方向上是可见的，所述第一施加电场具有垂直于接近球附近的表面的平面部分的一电场矢量，以及具有第二光调制特性的第二方面，在球可转动地设置于所述基材中，并在球的附近施加的第二电场的影响下，以及同时提供球的电偶极矩时，所述第二方面在所述球转动到相对观看者的第二方向上是可见的，所述第二所施加的电场具有一电场矢量，该矢量包括平行于接近球附近的表面的平面部分的一电场矢量分量。

本发明还提供了一种制造球体的方法，包括以下步骤：提供第一液流，包括以第一流速流动的第一可硬化液体，所述第一可硬化液体与第一光调制特性有关；提供第二液流，包括以第二流速流动的第二可硬化液体，所述第二可硬化液体与第二光调制特性有关；将第一和第二液流汇合成一组合液流，所述组合液流包括在一平界面处接合的第一和第二液流；由所述组合液流形成一条带；由所述带形成多个球体，各球体包括由第一液流形成的第一段和由第二液流形成的第二段，所述第一和第二段在一平界面处接合，第一和第二段各自具有一厚度，第一段的厚度由第一流速控制，第二段的厚度由第二流速控制，所述第一段具有所述第一光调制特性，所述第二段具有所述第二光调制特性；以及使所形成的球硬化，各硬化球具有一各向异性以提供一电偶极矩，所述电偶极矩提供硬化球的电响应，这样当硬化球可转动地置于一电场中、同时提供所述球的所述电偶极矩时，所述硬化球将转动到所述电偶极矩与所述电场对齐的方向上。

本发明还提供了一种球体，包括基本上相互平行排列的多段，各段与至少另一段相邻但相邻段不超过两段，恰好与另一段相邻的每一段为一外段，恰好与另两段相邻的每一段为一内段，相邻段相互在平界面处接合，各段具有一光调制特性，所述相邻段的光调制特性互相不同，所述多段包括一第一外段，一第二外段，以及一透明内段，所述球体具有异向性以提供一电偶极矩，所述电偶极矩使球体具有电响应，这样当所述球可转动地设置在非振荡电场中，且同时提供球的电偶极矩时，所述球将转到电偶极矩与电场对齐的一个方向上。

本发明还提供了一球体，包括一中心点和包括三个基本上相互平行排列的段，各段与至少另一段相邻但相邻段不超过两个，恰好与另一段相邻的每一段为一外段，恰好与另两段相邻的每一段是一内段，相邻段在平界面处与另一个接合，所述三段包括第一段，所述第一段是一包括中心点的内段，所述第一段具有第一光调制特性，所述第一光调制特性是使所述第一段具有色彩，第二段，所述第二段是与所述第一段相邻的一外段，所述第二段具有第二光调制特性，所述第二光调制特性是使所述第二段是透明的，以及第三段，所述第三段是与所述第一段相邻的并且相对于所述第一段与所述第二段相对的一外段，所述第三段具有所述第二光调制特性，所述球体具有一异向性以提供电偶极矩，所述电偶极矩产生球的电响应，这样当所述球可转动地设置于非振荡电场中、同时提供球的电偶极矩时，球将转动到电偶极矩与电场对齐的方向上。

本发明还提供了一种具有分段多色球的扭转显示器，包括多个彼此相互平行排列的段，每一段相邻于至少一个其它段但不超过两个其它段，正好与一个其它段邻近的每一个段为一外部段，正好与两个其它段邻近的每一段为一内部段，相邻的段在平面的界面内彼此相连，所述的各段包括一第一段，所述第一段是一具有第一光调制特性的内部段，所述第一光调制特性使第一段不透明，一第二段，所述第二段是一与所述第一段相邻的外部段，所述第二段具有一第二光调制特性，所述第二光调制特性是使第二段透明，一第三段，所述第三段是一具有一第三光调制特性的内部段，所述第三光调制特性使第三段不透明，以及一第四段，所述第四段是一与第三段相邻的外部段，所述第四段具有一使第四段透明的光调制特性，所述球具有一用来提供一电偶极矩的各向异性，所述电偶极矩可使球作出电学响应：当球被可旋转地设置在一不振荡的电场内同时该球的电偶极矩被提供时，所述球趋向于转动，而被取向使得电偶极矩与所述电场对齐。

附图说明

参照以下附图和所作的描述可较好地理解本发明。在这些图中，相同的标号表示相同的部分。

图1是制造双色吉利康球的现有技术；

图2A-2B是采用非均速液流所获得的双色吉利康球；

图2C-2D是带有颜料的塑性液体不同速度地施加于一个盘边缘的闭合横截面图；

图3A-3D示出了用于制造多色吉利康球的多盘装置；

图4A-4B分别是一多段的强光色吉利康球的侧视图俯视图；

图5是一例强光色吉利康显示器；

图6A是强光色吉利康显示器一部分的放大截面图；

图6B是用于在强光色吉利康显示器中产生一擦抹区的电极装置；

图6C是图6B中电极装置的矩形部分特写图；

图6D是图6B电极装置的端视图；

图6E是用于产生一强光色吉利康显示器的擦抹区的汇流条头；

图6F-6G示出了用于一强光色吉利康显示器的擦抹器；

图6H是具有开槽擦抹能量电极的吉利康显示器，以及与之一起使用的书写笔；

图6I是具有内置式擦抹器和书写电极的强光色吉利康显示器；

图7A是用于构成一叠层透光吉利康或吉利康为基础的建筑物显示屏的吉利康球；

图7B示出了一叠层透光吉利康的使用状态；

图7C-7D示出了一透光吉利康是如何用于投射模式的；

图7E示出了一吉利康在建筑物显示屏中的应用情况；

图8A-8C示出了可提供用于吉利康的倾斜区的电极构造；

图8D-8E都是一倾斜区在吉利康球上的作用的例子；

图8F示出了一电极结构，它是图8A-8C的倾斜区结构的变化形式；

图9A-9C是用于假四色吉利康的七段球的不同视图；

图9D是具有一层背衬材料的假四色吉利康；

图10A示出了在两侧都被透明外段包围的一带色彩内段所构成的三段吉利康球；

图10B示出了一用于全色RGB(红-绿-蓝)的吉利康的弹性层；

图10C示出了用于一全色RGB吉利康的子象素设置；

图11A示出了用于一全色CMY(青-绛红-黄)多层吉利康的一弹性层；

图11B示出了在图11A所示层中的一个象素；

图11C示出了用于CMY多层吉利康的一弹性层的截面；

图11D是图11C的层中的一象素的分解图；

图11E是每层具有单独寻址硬件的CMY吉利康的分解图；

图11F示出了具有用于所有层的单组寻址硬件的CMY吉利康；

图11G是一系列视图，其中寻址硬件的位置相对吉利康层变化；

图11H示出了CMY吉利康中的吉利康球的紧密装填；

图11J是(请注意没有图11I)一全色CMYK(青-绛红-黄-黑)多层吉利康；

图12A是用于一环境色RGB显示器的三段双态光阀吉利康球；

图12B-12D是用于显示或隐藏一底层色点的双态光阀吉利康球的视图；

图12E是用于环境色RGB显示器的一后四段三态光阀吉利康球。

图12F是一环境色RGB吉利康的分解图；

图12G-12H是局部隐藏一底层色点的三态光阀吉利康球；

图12I是双态和三态光阀吉利康的另一种照明方式；

图12J三态光阀吉利康的另一种两层实施例；

图13示意地示出了在一种普遍的三态光阀色彩显示器中的光调制；

图14A是一系列图，示出了在多阈值吉利康中的不同尺寸和阈值的吉利康球；

图14B-14D是不同的多阈值吉利康的电压特性曲线图；

图14E是一系列图，示出了在一多层倾斜区吉利康中寻址连续步骤；

图14F是一系列图，示出了在一多阈值单层吉利康中可提供的色彩饱和度；

图14G是一系列图，示出了在各层中具有多阈值色彩饱和度控制的多层吉利康中的寻址连续步骤；

图15A是用于吉利康球放置的非熔性静电印刷装置；

图15B是图15A装置中所用的调色剂-和-珠粉末混合物的显著放大图；

图15C是一种分配在已放有吉利康球的局部固化弹性体上的液态弹性体；以及

图15D是用于吉利康球放置的丝网印刷装置。

具体实施方式

多层多色吉利康结构

本发明以一些新方法并和其它新技术如倾斜区相结合使用多色吉利康球，为吉利康显示器提供许多新的可能性。

图1示出了现有技术中采用装置1制造双色球的技术。将加颜料的塑性液体21、22施加到一旋转盘10的相对侧11、12上，该盘可绕轴15匀速转动。离心力使液体21、22流向盘10的周边，它们在边缘处结合而形成可最后断裂成双色球40的双色带30。当液体21、22以等速流到盘10边缘上时，该技术制成具有有色相同半球的双色球。

图2A-2B示出了图1的旋转盘技术中的加颜料的液体流速不相等时所获得的球。在图2A中，球240具有在平界面243处连接的段241、242，在图2B中，球260具有在平界面263处连接的段261、262。这样在图2A和2B中，球都是由加颜料材料的不相同半球段制成的，并有一平界面。从下文中可见该平界面是重要的。图2C-2D示出了旋转盘边缘处的带是怎样可以产生图2A-2B所示球的。图2C-2D示出了加颜料的塑性液体221、222以不同速度施加于一旋转盘210边缘的特写截面图。在图2C中，以比白色液体222低的流速施加黑色液体221。所形成的带230包含一宽阔白色段231和一由平界面233分开的狭窄黑色段232。当断裂时，带230产生与图2A中所示球240相同的球。在图2D中，以比白色液体222快的流速施加黑色液体221。所产生的带250包含一狭窄白色段251和一由平界面253隔开的宽阔黑色段252。当断裂时，带250产生与图2B所示球260相同的球。再者，从下文中可见平界面是重要的。

图2A-2B的非均匀成段的球示出了由旋转盘形成的圆带，并且从这些带上可产生球，就象它们是由片坯所制成的，片坯的宽度取决于加颜料的液体的进给速率。

可采用变化的旋转盘技术制造多色球。该变化型式采用一旋转多盘装置代替单个旋转盘。在图3A中示出了这样一个例子。装置300具有三个绕轴315匀速的的盘310、311、312。拱形或“碟形”外盘310、312在其各自周边处向平内盘311弯曲或倾斜。其它几何形状也是可能的，并且用于一种具体实施例的确切形状例如可由流体动力学模型来决定，这对本技术领域中的普通技术人员是显而易见的。

图3A的三盘装置可用于生产具有某些有利性能的多色球，这将在下文中讨论。然而，可以认识到，具有不同数量盘的其它装置也可用于本发明，盘的数量和结构可以根据所要产生的球的种类而改变。

如果不同的加颜料的塑性液体都引到图3A中的三个盘310、311、312的各侧面上，可以获得在盘边缘的加颜料的液体的流动图案，从而形成可断裂而形成多色球的多色带。图3B示出了在图3A三盘装置边缘处的加颜料的液体流动的实例的特写横截面图。第一和第二股液体321、322流过盘310的相对侧，其下向倾斜的边缘在图中可见。第三和第四股液体323、324流过盘311的相对侧，第五和第六股液体325、326流过盘312的相对侧。所结合的液流可形成带330，其可断裂成诸如图3C(侧视图)和图3D(俯视图)中所示的球340的多层球。

球340具有对应于用于制造其的六股塑性液体的六段。段341和342在平界面343处连接；段344和345在平界面346连接；段347和348在平界面349连接。如果不同颜料可用于多个塑性液体321、322、323、324、325、326中，那么球340将是多色彩的。总的来说，一如图3A中所示的三盘装置可产生具有多达六种不同色彩的六段的吉利康球。

概括地说，一具有N个盘的多盘装置可用于生产具有以任意色彩结合的多达2N个段的吉利康球。可采用黑、白或其它颜色的颜料或染料，或是单色或是结合，这样可制成实际所需的任何色彩或色调的段。通过使用不加颜料、不染色的塑性液体可制成无色的段。通过调节用于制造段的多种塑性液体的流速可制成具有不同宽度的段，即根据先前结合图2A-2D所作的描述可知快流速对应于宽段，慢流速对应于窄段。两个或多个相邻段可制成为相同的色彩，这样它们可有效地合并而形成一个较宽阔段。

举例来说，任何给定的吉利康球段可以是：黑、白、无色(即，必须是透明和无色的，就象水或普通窗玻璃一样)；一种透明色(例如，透明红、蓝或绿，以用于某些加色应用；透明青色、绛红或黄色，以用于某些减色应用)；一种任何色调、饱和度和辉度的不透明色；任何灰色调，不管是不透明的还是半透明的；等等。为便于参考，下文中将用的“消色”指非彩色，即指黑、白、灰和无色，下文中将用的“彩色”指其它颜色，包括红、洋红、黄、绿、蓝、靛青、紫、青、洋红、淡红色、褐色、米色等。

强光色吉利康

图4A-4B示出了具有五段441、442、443、444、445的吉利康球440。图4A示出了球440的侧视图，图4B是俯视图。如图4A中所示的，中心段443相对其它段而言相当宽，段442和444相当窄。宽阔的中心段443可采用相同颜料(未示)的两个较小的相邻段构成。窄段442和444可采用低流速的其各自加颜料的塑性液体制成。

如果段441和445都制成透明的(例如，由具有光折射率与层材料和包围球440的绝缘液体的折射率很匹配的无色塑性液体制成)，段442制成深色的、例如是黑色，段444是制成为反衬色的、诸如红色或蓝色，宽阔中心段443制成为白色，形成适用于强光色的一吉利康球。一强光色显示器一般可提供加有另一种色彩的黑-白显示器，诸如红色、蓝色、黄色、绿色或为具体应用所选的“习惯色”(例如，用于公司标识的专门色彩)，其可施加于显示器的任何所选部分或多个部分以引起对该处文本或其它内容的注意。虽然在其它范围中强光色是已知的，例如在某些激光打印机和复印机中，在吉利康显示器中的强光色对于本发明来说是新的。

图4A-4B的球可用于构成一强光色吉利康显示器。例如，这些球可以是均匀地分散在由绝缘液体透过的一弹性层或其它基材中。各球在层中停留于其本身的充液腔中。显示器的每个象素可用一个或多个球；在本文中，为方便说明，假定每个象素一个球。球的黑色面可以转向观看者以提供一黑象素，并且红色或其它强光色面可转向观看者以提供一强光色象素。球可在这两个位置之间转动90度以提供一白象素。(当球转动成可提供一白象素时，黑段和强光色段的边缘可以与白色中心段一起被看到；然而，只要黑色和强光色边缘制得充分薄，就不会明显地影响象素的整个白色外观)。

图5示出了一强光色吉利康显示器的例子。所示的一部分强光色吉利康显示器500是放大的截面图，并且详细地示出了球540、550和560。球540具有五段541(透明)、542(强光色)、543(白色)，544(黑色)、545(透明)，并且方向为箭头a所指。球550具有五段，551(透明)、552(强光色)、553(白色)、554(黑色)、555(透明)，并且方向为箭头b所指。球560具有五段，561(透明)、562(强光色)、563(白色)、564(黑色)、565(透明)，并且方向为箭头c所指。I处的观看者可看见作为一强光色象素的球540、作为黑象素的球550以及作为白色象素的球560。

用于强光色吉利康显示器500的球可由制成为各段带有不同的Z电位，这样通过施加适当的电场，球可以定向为三个可能方向的任一个。例如，与强光色段接触的透明段可制成为具有与吉利康的工作流体(即透过嵌有球的透光材料层的绝缘液体)接触的最高正Z电位，与黑色段接触的透明段可制成为具有最高负Z电位。根据这种方案，在图5中，制成球540使其透明段541是球540的所有段中具有最高正Z电位的段，透明段545在球540的所有段中具有最高负Z电位。类似的，制成球550使其透明段551具有最高正Z电位，透明段555可以具有最高负Z电位，制成球560使其透明段561具有最高正Z电位，透明段565具有最高负Z电位。

因为吉利康球的各段都制成为不同Z电位，这些球可以是电异向性的。当在一个球附近施加一适当电场时，该球将转动，其转动方向和其最终方向基本上可由其电异向性决定。即使在所施加的电场消失之后，该球也将保持其方向。

不同塑性材料可以具有不同Z电位。一强光色吉利康球的两个透明段(例如，球540的段541和545)可以由具有两个不同Z电位的两种不同塑料制成。因而球和其多个段的Z电位特性可通过仔细地选择材料形成，以及通过选择用于非透明段的着色剂而形成。

一些适用于制造吉利康球段的塑性材料的例子有：聚乙烯、聚酯、卡纳巴(carnuba)蜡以及蓖麻蜡。(虽然这些蜡不是聚合的碳氢化合物，但严格地说，它们都是塑性材料)。其它材料、如环氧树脂也是合适的。相同或类似材料可用于透明和非透明球段，并在非透明段中加入合适的着色剂。对于透明段而言，最好选择具有与用于使弹性层膨胀的增塑液体的折射率很匹配的折射率的材料。

为了使单个强光色球定向为黑色或强光色朝面向观看者，如对于图5中的球550和540，可以垂直于嵌有球的材料层平面施加一合适的电场。为了使强光色球定向使其黑色和强光色段都垂直于观看者，并且显示其白色中心段，如对于图5中的球560，  可以平行于嵌有球的材料层平面或在该平面内施加一电场。可采用一矩阵寻址方案(例如由计算机或数字视频控制)使电场有选择地施加到将要寻址的单个球附近。

也可采用一电输入笔使球寻址，因而使一使用人直接在吉利康上书写。例如，一开始可向整张纸施加平行电场，使所有球定向为其白色中心段向使用人显露。这可有效地擦抹电纸，向使用者提供一张可以书写的空白纸。其后，使用者可以运用一具有正电位的输入笔并且使其移过纸面使输入笔附近的球重新定向，这样向使用者呈现其黑面。使用者可运用一具有负电位的输入笔并且使其移过纸面使输入笔笔端附近的球重新定向，使其强光色面朝向使用者。通过施加平行电场，使用者可擦抹纸张，这样纸可以再使用。

总的来说，一吉利康显示器可以制成各种尺寸和形状的，并且吉利康球、弹性层和增塑流体可以采用多种材料制成。图5的强光色显示器就是这方面的一个例子。例如，图5的强光色显示器可以制成的尺寸与普通纸张差不多，例如采用8.5×11英寸、厚20密耳(千分之一英寸)的SYLGARD 184弹性材料，带有ISOPARL增塑剂以及中心段50厚度为50微米、直径为100微米的强光色球制成，各球顶段可由卡纳巴(carnuba)蜡材料制成，底段由蓖麻蜡材料制成，三个内段由加有碳黑、二氧化钛和彩色染料或颜料的蓖麻蜡制成以分别提供黑色、白色和强光色的内段。

许多不同的染料和颜料都适用于作为着色剂以提供吉利康球和吉利康球的各段中的彩色和消色，这取决于应用情况和用于制成球的材料或各种材料。举例来说，如果球都是由蜡材料制成的，就可用以下染料，包括BAKER CHEMICAL Cresyl紫罗蓝色，BAKER CHEMICAL Rhodamine 6G，DUPONT Rhodamine BI，DUPONT SpiritBlue NS，DUPONT Victoria Blue B底料，ALLIED CHEMICALS Ioso1 Blue，EASTMANAcridine洋红，CALCO OIL蓝N，以及CALCO OIL黑；和一些可使用的颜料，包括DUPONT P900二氧化钛，FERRO 6331黑色颜料，CABOT MOGUL L碳黑，以及CABOT MONARCH 1000碳黑。

图6A-6G示出了可提供适用于擦抹一强光色吉利康显示器的平行电场的电极结构。图6A示出了一部分强光色吉利康显示器600的放大截面图。电极装置620、630位于嵌有球611的弹性层610的两侧面上。最靠近I处观看者的顶部电极装置620由电阻非常高的透光导体制成。在离开I处观看者的弹性层610的相对侧上的底部电极装置630也具有非常高的电阻。顶部和底部电极装置620、630各自分成矩形域；特别是，顶部电极装置620包括域621，底部电极装置630包括域631。矩形域由低电阻汇流条分开；具体地，汇流条622将顶部电极装置620的域621分开，汇流条632将底部电极装置630的域631分开。两个电极装置620、630可以连接到一电源(未示)上。

用于吉利康的寻址电极、诸如电极装置620、630可通过在一玻璃或塑料(例如，MYLAR)背衬或基材上沉积导电材料制成。通常，导电材料是氧化铟/锡(ITO)，它可通过溅射施加到玻璃上。也可采用氧化锡(NESA玻璃)涂层。采用这些材料所形成的电极都是透光的，所以可以很好地适用于使吉利康寻址，同时对其可见性干扰最小。

为了同由电流经过电极装置620、630所引起的电能损耗最小，较佳地采用具有高表面电阻率的电极。然而，如果电阻率值太高，转换速度就会变慢。电阻率值可以高达每平方近似10⁹欧姆(即每单位面积欧姆数)，这取决于显示器600所使用的具体情况或环境。

较佳地，顶部电极装置620制成为球611不与所施加的寻址电场电绝缘，如书写笔的电场。由于一电极可透过比电极的电容响应时间快的速度变化的电场，这种状态可以通过使域621由足够高电阻率的材料制成而实现。例如，一厚度为30密耳的弹性层30具有每平方厘米近似3微微法拉的电容量。如果层610由这样一种弹性层构成。顶部电极装置620的电阻率可以达到每平方近似10⁸欧姆，这样一使用者可用一输入笔在显示器600上书写，笔端以近似每秒100厘米的速度或更快的速度移过显示器表面。例如80伏的直流电压可用于此输入笔。

图6B是从顶部电极装置620上方所见的视图，示出了用于产生擦抹电场的顶部电极装置620的电压图；相同的图可用于底部电极装置630。横跨每个矩形域621的表面施加一电压V，这样在层610的区域中产生一基本上平行于层610表面的均匀电场E。因为弹性层610的电阻率高，就如矩形域621的电阻率一样，所以电能损耗小。所施加电压的极性在正极和负极之间从一个矩形域向下一个矩形域交替变化，如图所示的，因而可使电源所需的电压最小。汇流条622是低电阻率电极(例如，每平方100欧姆)，这可使电压在矩形域621高电阻率透光表面材料上均匀分布。

汇流条622可以通过任何适当的技术相互连接并连接到电源、例如，沿层610的一条或多条边缘进行电线连接、或者采用将汇流条头部以如图6E所示图案印制在玻璃或塑料背衬上来连接，其中头部687保持正电压，头部688保持负电压。相邻叉头687a和688a之间的电位差例如为电压V。因而在底部电极装置中的头部687、688以及其配对件可在横贯一重叠域689的层610平面中产生一交替的均匀电场。较佳地，重叠域689的长度和宽度分别超出层610的长度和宽度。

汇流条622例如可以是挥发金或者是铝电极，或者是丝网印刷的填银环氧树脂。如果电极620、630是由溅射在玻璃上的ITO制成，汇流条622也可以是ITO，是由包含利用屏蔽的单独操作而溅射在玻璃上的。通过在玻璃上使用ITO，电极和汇流条可制成为基本上透明的，从而可增加底层吉利康层的可见性。

图6C示出了一个矩形域621的一部分特写图。所讨论的该域621a是位于两个汇流条622之间的，即汇流条622a和622b。第一汇流条622a和第二汇流条622b之间的电压差为V。域621a的表面材料可在低电阻率汇流条622a和622b之间提供一高电阻率电连接。

图6D示出了电极装置620、630和其各自构成域621、631的端视图。(为简便起见，弹性层610和汇流条622在此图中都省略了)。如图所示，用于电极装置620、630的所施加的正、负电压交替图是相同的。这可保证电场均匀地平行于层中任一给定域中的层610的表面。

为能够擦抹，强光色吉利康显示器可配有一电源。例如，在图6A中，当一开关(未示)关闭时，擦抹电源可连接到顶部和底部电极装置620、630上，从而建立起平行于层610的电场。该电场可使球611的方向为其白色中心段面向I处的观看者，因而可擦抹吉利康显示器600。当擦抹显示器时所需的电源只是暂时的，所以实际能量需求相当节省，并且可使电源制得较小。例如，可采用每密耳大约5伏的电场使吉利康球再排齐，这样如果电极620、630的电阻率是每平方10⁸时并且假定球转动在近似3毫秒内完成，擦抹显示器600所需的能量例如可以是6毫瓦秒，可以很容易地由普通闪光灯电池供给。

当需要进行擦抹时，通过将两个电极暴露在显示器600边缘附近并且使这些电极碰到书写笔(假定具有其本身的电源)上的两个类似隔开的电极可以满足对擦抹能量的需求。这种情况示出在图6H中。一输入笔695具有略伸出相对书写端的另一端的电极696a、696b。这些电极是隔开的，从而它们与连接到显示器600上的类似隔开电极697a和697b对齐。为安全和方便起见，电极697a、697b可以设置在一凹槽698中，较佳地位于显示器600可见表面的一条边或一个角的附近。

图6A-6D示出的显示器600没有包括可用于书写显示器600(与擦抹相反)的电极装置。在显示器600上书写可以通过一输入笔或其它外部设备实现。换一种办法或其它办法是，书写电极可以与擦抹电极一起结合到显示器600中，如图6I的截面图所示。显示器600具有弹性层610，球611夹在顶部和底部擦抹电极装置620、630之间，如图6A-6D所示。另外，一上部寻址书写电极装置626位于顶部擦抹电极装置620上方，一下部寻址书写电极装置636位于底部擦抹电极装置630下方。书写电极装置626、636较佳地具有明显低于其配对擦抹电极的电阻率。例如，如果顶部和底部擦抹电极装置620、630具有每平方10⁸欧姆的电阻率，则上部和下部书写电极装置626、636可具有每平方10²欧姆的电阻。两个书写电极装置626、636和擦抹电极装置620、630可以制成为可矩阵-寻址的，以便书写和擦抹单个象素。

可以将擦抹电极装置制成在显示器600外部。例如，一擦抹电极可安装在一用于擦抹电纸的专门设备中。也可采用将一电场基本上施加在弹性层610平面中的任何外部设备。这种设备的一个例子是示出在图6F-6G中的电纸擦抹器。一使用者可以通过将擦抹器691握住靠在显示器的可见表面上，并且以图6F所示的箭头694方向来回运动擦拭691越过该显示器，可以擦抹一显示器，如显示器600。因而如同用一橡皮擦抹器擦抹一张普通的纸一样，或者象用一白板擦抹器擦清一块传统的白板一样，一显示器600的使用者可以擦抹器691擦抹掉一些或全部所显示的文本、图象或其它显示内容。

图6G中示出了擦抹器691的截面图。一阻力表面692受到V1和V2之间的电位差，因而产生一平行于表面692平面并在其中的电场E。一绝缘罩693包围阻力表面692，使擦抹器691的使用者可以握住该擦抹器并且可以为一用来在表面692两端产生电压V1和V2的电源和电路(未示出)提供包装。较佳地，阻力表面692中的电场可透过层610到达足够深度，并且充分地平行于层610平面以保证一清洁且彻底的擦抹。

重叠透明体

重叠透明体可将印刷、制图或其它可视信息放在一透明(例如，无色或浅色)背景上。它们可以放置在一个底层不透明面的顶部，诸如一张图、一印刷文本或者彩色背景上。在现有技术中，一般的重叠透明体由柔性透明塑料薄片制成，其上印有或掩模制有可视信息。这种塑料薄片都是不可重复使用的并且不能够提供实时显示。

可以构造一适合作为一重叠透明体的一吉利康显示器。该显示器可制成为具有可重复性、绕任一轴线的实际柔软性、适于实时显示性以及是吉利康-基底电纸的特性的等等性能；然而，该显示器当其是空白时表现为透明的而非不透明的。如果一扩散器、诸如一张普通白纸放在其后面，该显示器就可以在环境光线下使用。除了所用的球之外，该显示器的结构与图5的强光色显示器500类似，现在对其进行描述。

图7A示出了一种适用于构成一重叠透明吉利康显示器的球。球740是一五段球，有一宽阔的透明中心段743，两个窄的加颜料段742、744以及两个透明的外段741、745。透明段741、743和745可选择成具有与弹性层和透过该层的绝缘流体的折射率很匹配的折射率，这样当球透明中心段743面向观看者时该球表现为透明的(即，与图5中的球560方向差90度)。

球740制成为各段具有不同的Z电位，这样通过施加适当电场，它可定向为不同方向。具体地，段741可制成为球740中具有最高正Z电位的一段，段745可制成为球740中具有最高负Z电位的段。

通过将一电场平行于其中嵌有球的层平面或施加于其中，球可以定向为其透明面朝向观看者，因而可擦抹显示器。可采用与图6A-6G所示相同的电极结构进行擦抹。

为段742、744所选的颜料可取决于重叠透明体的应用情况。例如，如果重叠透明体将用于一底层黑-白文本文件的强光单元，则窄段742可制成不透明彩色的，诸如红色或黄色，并且其它窄段744可制成另一种不透彩色的，诸如蓝色或绿色。在另一个例子中，如果重叠透明体与一素白色或其它适当色彩的背景一起使用，诸如一灰色、米色或其它自然色的背景，窄段742可制成黑色的，其它窄段744可制成强光色。

球740可以用与制造图4A的五段式球440的类似方式制造。

图7B示意地示出了与一底层文件连用、诸如一纸文件连用的重叠透明吉利康。重叠透明体750置于文件751上方并且由来自光源752、诸如阳光或环境光照明。投射在透明体750上的光是调制的，并且穿过一些球的透明段并且由其它球的不透明段吸收或局部反射，因此各球的段是面向I处的观看者。穿过透明体750到达文件751的光可以在该处吸收(例如被黑色文本)或者反射(例如被白色背景)。由文件751反射的光然后可通过透明体750的透明部分返回以到达I处的观看者。

也可以一背照明方式使用重叠透明体，例如用一准直光源、诸如一投影机来制成一黑-白投影图象。在图7C中示意地示出了这种方式，以及图7D中示出了.个具体的例子(一投影仪759)。在这各个图中，光源753可提供一明亮的、较佳地由一聚光镜754所准直的白光，并且可由重叠透明体755调制，其后由一投影仪镜头756投影到一视屏757上，以形成由I处观看者可见的图象。如果重叠透明体755由如具有不透明背景和强光色段的球的许多球制成，它不是很适用于背照明，因为不透的背景和强光色不能够从投影在视屏757上的图象中相互分辨出来。尽管如此，在某些情况下这种使用方式也是有价值的，并且包含在本文中以使说明更全面。(能够产生彩色投影图象并且因而更适用于投射或其它背照明的方式的吉利康装置包括加色和减色吉利康，以下将结合图10A.10C和图11A-11C分别加以描述)。

建筑物显示屏

透射多色.球吉利康技术可应用于制造成本合理的、电驱动隐避的光控显示屏上，该显示屏可用于建筑物和室内设计应用中，例如，在电子窗帘、电子活动百叶窗或电子房间隔离屏幕。适用于一种建筑物显示屏的吉利康可以制成与图5所示强光色显示器500类似的结构，只是所用的球不同。这可以与图7A所示的五段式球740相同，具有一宽阔的透明中心段743、两个窄的加颜料或染料段742、744，以及两个透明外段741、745。当其透明中心段743面向观看者时，球表现为透明的。

通过将一电场施加到嵌有五段式球的层平面中或与之平行，球可以定向为将其透明面朝向观看者，因而该建筑物显示屏可以制成为透射入射光。类似地，一可采用一垂直于该层的电场来将五段式球的加颜料或加染料一面朝向观看者。该垂直场可制成为可寻址的，根据具体应用，例如在低分辨率时(例如，用于各矩形窗板或一电子活动百叶窗的叶片)，或者在高分辨率时(例如用于各个象素，每个象素采用一个或多个球)。

球段742、744所选择的颜料或染料可取决于建筑物显示屏的应用情况。例如，可采用吸光、反射光或散射光颜料，或者采用彩色颜料或染料。而且，一吉利康中的不同球可以是加有不同颜料或染料的，或者各种图案都是可能的，从而设计、图案、图片都可放于建筑物显示屏上。因而，可以建造吉利康建筑物显示屏，其几乎是全透明的或者可以吸收光、反射光，甚至可以触动按钮而响应于瞬时施加的低强度电源使其装饰发生变化。

透明中心段743可以是无色的，但也可以是例如浅色、半透明的或“烟灰色玻璃”。再者，制造透明中心段743材料的具体选择取决于屏幕所要使用情况，并且一吉利康中的不同球可以采用不同种类或不同色彩的透明段。

建筑物显示屏的一个应用实例是在“灵巧的(smart)”窗中。该窗玻璃可以建造成具有一透射的吉利康建筑物显示屏，例如窗玻璃用两层玻璃构成，并且一含有五段式球的弹性层夹于两层玻璃之间。各玻璃层有朝向弹性层的透明电极涂层、如IT0。该透明电极涂层可用于将电压作用于吉利康上。

图7E是这种窗的一个截面图。窗770包括窗框775和窗玻璃776。窗玻璃776具有外层玻璃771a、771b。外层771a具有一朝向窗玻璃776内部的透明电极涂层772a，外层771b具有也朝向窗玻璃776内部的透明电极涂层772b。在电极涂层772a、772b之间是一弹性层773，该弹性层由绝缘流体透过并且含有五段式球774。整个窗玻璃因而是一个吉利康。可采用电极施加电压V1、V2、V3、V4(本处所示是在窗玻璃776的角上，但更常见的是在窗玻璃776内的任何可寻址表面区域的角上)，采用参照图8A.8C在下文中描述的可变角或倾斜场技术，该电压可使五段式球转到任何所需的方向。

可以制造一吉利康建筑物显示屏以提供可调的、连续变化的光透射效果，其透射范围可从入射光的基本完全透射到入射光的基本完全阻挡。这种可调节性可以通过采用适用于使球局部转动的电极构造来获得，这样球可以定向在相对吉利康层表面的任何角度。

可变角(倾斜)电场

一般地说，可以产生一相对吉利康层表面成任意角度、并因而可提供连续变化的球方向的一种电极构造可用于多种吉利康装置中。例如，它可与具有透明中心段的强光色球一起使用以构建一灰度重叠透明体、或者与黑.白不透明双色球一起使用以构建一灰度环境光反射显示器。也可采用相同的构造以在一强光色吉利康显示器中同时提供寻址(垂直的)和擦抹(平行的)电场，特别是提供单独的可擦抹象素。(虽然电极构造的性能可以提供电场角度的连续范围，在此情况下却没有充分利用球的转动，但其性能使得利用单个电极结构就可同时产生平行和垂直电场却是有利的)。

图8A-8C示出了可提供一有源矩阵排列的电极结构，这样单个吉利康球或球组可以寻址并且可以转动到任何所需角度。电极构造可以产生一与任何球或球组(例如形成一个象素或子象素的一组球)附近的吉利康层表面成任意角的电场。在下文中，有时这种构造被称为倾斜场电极构造。

图8示出了具有一倾斜场电极构造的一吉利康800一部分的侧视图。电极装置820、830位于一弹性层810的两个侧面上，该弹性层中嵌有许多多色球811。最靠近I处观看者的顶部电极装置820是由一种具有非常高电阻率的透光导体制成的。在离开I处观看者的层810的另一侧上的底部电极装置830也具有非常高的电阻率并且根据应用情况也可以是透明的。各顶部和底部电极装置820、830被分成矩形域；尤其是，顶部电极装置820包括域821，底部电极装置830包括域831。矩形域都由高电阻率隔离件分开；尤其是，隔离件824将顶部电极装置820的域821隔开，隔离件834将底部电极装置830的域831隔开。两个电极装置820、830都可以连接到一电源(未示)上。隔离件824、834例如可用玻璃或其它基材制成。

在一些应用情况下，较佳地，顶部电极装置820制成为使多色球811不与外部所施加的寻址电场电绝缘、如一书写输入笔的电场。由于比电极的电容响应时间快的速度变化的电场是可以透过电极的，所以通过用足够高电阻率材料制造的域821可以满足这种情况。

单独可寻址汇流条822位于各个域821中，并且单独可寻址汇流条832位于域831中。顶部电极汇流条822都平行于其配对的底部电极汇流条832并且直接位于其上方。在各单独汇流条处的电压可以采用结合在吉利康800或单独加罩的有源矩阵寻址电子仪器设定。(例如，可以采用迫使有源矩阵寻址电子仪器和液晶显增器中的液晶显示层接触的类似方式，迫使有源矩阵寻址电子仪器与层810接触。)因而，各域821、831可以单独被寻址，并且例如可以响应于一象素.可寻址显示器的一个象素或子象素。

举例来说，汇流条822a和822b都位于顶部电极域821a的两侧上，汇流条832a和832b都位于底部电极域831a的两侧上。汇流条822a平行于汇流条832a并直接在其上方，汇流条822b平行于汇流条832b并直接在其上方。汇流条822a处的电压为V1，822b处为V2，832a处为V3，832b处为V4。如以下参照图8C所充分描述的，适当地使汇流条822a、822b、832a、832b寻址并且设定电压值V1、V2、V3、V4，可以在这些汇流条附近的层810中建立起电场，这样使汇流条822a、822b、832a、832b包围的层810的平行六面体形状的部分中多色球811可以作为一个单独显示单元被寻址。

图8B示出了从上方所见的顶部电极装置820的一部分。隔离件824使顶部电极装置820上形成十字形，并且成对汇流条822位于各域821的两侧。例如，域821a是由隔离件824a、824b、824c、824d限定的。汇流条822a、822b都位于域821a两侧，而在由隔离件824a、824b、824c、824d所建立的周边内。底部电极装置830的结构(在图8B中看不到)与顶部电极装置820类似；特别是，底部电极装置831a位于顶部电极装置821a下方，汇流条832a、832b都平行于汇流条822a、822b并且直接在其下方。

图8C示出了由倾斜.场电极构造所产生的三个电场实例(边际效应是可忽略不计的，所以在此未表示)。在A处的第一个实例中，电场线平行于电极820、830平面，因而平行于层810的表面(在图8C未示出)。在B处的第二个实例中，电场线垂直于电极平面820、830，因而垂直于层810的表面。在C处的第三个实例中，电场线与电极820、830平面成一角度θ，因而与层810表面也呈该角度。

在图8C中所示的不同电场可以通过在汇流条822、832上适当地设定电压而产生。例如，如果在图8A中，汇流条822a、822b、832a、832b处的电压V1、V2、V3、V4分别设定为V1＝V3，V2＝V4，那么与图8C中A处相同的电场线就产生在这些汇流条附近，即电场线平行于电极820、830平面。如果在图8A中，汇流条822a、822b、832a、832b处的电压V1、V2、V3、V4分别设定为V1＝V2，V3＝V4，那么就可在这些汇流条附近产生与图8C中B处相同的电场线，即电场线垂直于电极820、830的平面。如果在图8A中，汇流条822a、822b、832a、832b处的电压V1、V2、V3、V4分别设定为V1＞V3，V2＞V4，那么与图8C中C处相同的电场线就可产生在这些汇流条附近，即电场线与电极820、830平面成角度θ。角度θ的值由具体的电压值决定，并且可以通过调节这些电压而改变。因而，可以产生一连续的360度范围的电场方向。

可以认识到，一倾斜场应用于一吉利康球可以使该球转动，例如转过小于180的一个角度。在图8D中，在基材890中的一例吉利康球891在第一端892具有其最大正Z电位，在第二端893具有其最大负Z电位。因而球891具有偶极矩，本处由一矢量P表示。在现有技术的一吉利康中，当没有施加电场时，偶极矩P较佳地定向为平行或逆平行于构成其中嵌有球891的基材890表面895法线的矢量N。对球891施加一电场可使球891不管如何可转过180度，这样当电场撤消时，偶极矩矢量P将再次平行或逆平行于表面法线矢量N。同样地倾斜场也可实现此1 80度转动，但它们也可以使转动角度更大。根据本发明，方向为平行或逆平行于表面法线矢量N的倾斜场的应用可使球转过小于180度的一个角度，以与倾斜场对齐，并且当电场关闭后仍保持在那儿，直到另一个不同方向的电场施加于其上。例如，如图8D所示的，在时间t0时施加一具有电场矢量E的倾斜场将使球891转过α角度而与电场对齐；如图8E所示的在其后时间t₁时撤去该电场可使该球的偶极矩矢量P与表面法线矢量N保持角度α。概括地说，虽然在现有技术中，施加一电场可使一吉利康球的偶极矩矢量转过180度或完全不转，而本发明中，施加一倾斜场可使球的偶极矩矢量转过任何所需角度。

倾斜场电极构造的另一种方案示出在图8F的分解图中。一吉利康850具有带吉利康球861的弹性层853。层853由两个高电阻率抹电极852、854所包围，这些电极可以以与前面照图6A.6D所述的类似方式产生在层853平面中的或与其平行的电场。一低电阻接平面电极851放置于离开层853的擦抹电极854另一侧上。一矩阵寻址电极装置855设置于离开层853的擦抹电极852另一侧上。薄绝缘隔离层856a、856b分别将擦抹电极852与接地平面851、擦抹电极854与寻址电极装置855隔开。层856a、856b例如可以是一沉积聚合物或一塑料层。包围电极构造的是两个基层870a、870b。吉利康850的至少一面是透光的。例如，当I处的观看者要看吉利康850时，那么基层870b、寻址电极装置855、绝缘隔离件856b和擦抹电极854较佳的应当全是透明的。在一些应用情况下，如前面参照图7E所述的“灵巧的”窗和其它建筑物显示屏应用情况下，最好吉利康层853外侧的所有构件(即电极851、852、854、855，两个绝缘隔离件856a、856b，以及两个基层870a、870b)都制成透明的。

由擦抹电极852、854所提供的电压V1、V2、V3、V4对于一个平面内的擦抹电场应当设定为V1＝V3、V2＝V4，当施加到球861上时可使球861与层853平面中它们的电偶极矩对齐。另外，如果V1、V2、V3、V4选择其它值时，通过其球861可以定向为其偶极矩与层853平面成一任意角而产生一倾斜场。

图8F的电极构造仅提供了一有限的倾斜场容量。这是因为擦抹电极852、854没有提供象素或其它寻址图象元件，而只作用于所有球861上。具有可寻址元件的寻址电极装置855与接地平面851连接仅可产生垂直于层853平面的电场，而不能产生倾斜场。因而图8F电极构造不易于用于例如希望在每个象素或每个子象素基底上具有不同倾斜场角度的显示器中。即使如此，该构造在某些情况下是有用的，例如在一低成本、低分辨率的应用情况下是有用的，其中，需要使吉利康球861的第一子集定向为其电偶极矩相对层853平面朝上，第二子集定向为其偶极矩相对层853平面朝下，第三子集定向为其偶极矩相对层853平面成一选择的倾角，所选角度与择于第三子集中的所有球相同。该构造与一些多阈值吉利康连用时也是有用的，这将在下文中结合图14A-14G讨论。

假四色吉利康

具有一倾斜场电极构造的吉利康可用于提供具有四色加白色(或者是另一种适当的背景色)的显示器。适用于这种显示器的多色球可制成为七段，包括一透明中心段、透明第一和第二外段、以及四个有色的内段，在中心段每侧各有两个。以下参照图9A.9D描述球和显示器。

图9A示出了一七段式多色球940的侧视图。宽阔的中心段944和端部段941、947都是透明的(例如，是无色的)的。四个窄段942、943、945、956各自可以是不同色彩的；例如，段942可以是红色的，段943可以是绿色的，段945可以是黄色或黑色的，段946可以是蓝色的。还可以是许多其它色彩的组合。例如，可以采用非彩色和彩色组合；两段可以制成相同色彩(例如，段943和945可以都是绿的，或者段942和946可以都是红的)；等等。可采用上述的制造技术来制造球940；尤其是，宽阔的中心段944可以由有效地合并成宽阔中心段的相同材料的两个较窄透明段组成。

球940制成为具有不同Z电位的段，这样通过施加适当的电场，它可以定向成不同方向。特别是，段941可以制成为在球940的所有段中具有最高正Z电位，段945可以制成为在球940的所有段中具有最高负Z电位。

如果球940转动成段946面向观看者，则观看者可以看到段946的色彩，例如蓝色。这示出在图9B中。类似地，如果球940转动为段942面向观看者，则观看者可以看到段942的色彩，例如红色。如果球940转动到这两者之间的一个方向上，例如，采用倾斜场电极构造以产生一如结合图9C所述的成角度电场，观看者可以看见两种色彩的组合。这可以是段942、945(例如红色或黄色)的色彩，或者如图9C所示，可以是段943和946的色彩(例如为绿色和蓝色)。

最后，通过采用一位于球下方的白色背景并且将球转动到90度位置上使宽阔中心段944面向观看者，可以获得白色。通过将一不透明的白色背衬粘结到离开观看者那侧的弹性层上可以形成背景。图9D中示出了这样一个实例，该图中示出了包括弹性层910、七段式球911以及粘到弹性层910上的一层背衬材料912的一部分吉利康900的侧视图。另外，背衬也可以省略或者可以用透明材料制成，这样吉利康层可以用作一重叠透明体，例如，叠置在一文本文件或其它不透明或反射的背景上。

采用这种结构，所形成的显示器可为段942、946的色彩提供良好的色彩饱和度，使段943和945的色彩具有较小的色彩饱和度。因而，它可以显示由双色显示器所不能获得的那部分色彩范围。

全色(RGB)加色吉利康

可以采用具有一倾斜场电极构造的吉利康来提供一全色的、红-绿-蓝(RGB)加色图象。图10A示出了适用于这种显示器的三段式吉利康球。球1040具有两个宽阔透明(例如无色的)外段1041、1043，以及一个窄的中心段1042。对于一RGB显示器而言，中心段1042是加颜料或染成红色、蓝色或绿色。球1040制成为具有不同Z电位的段，从而通过施加适当的电场，它可定向到不同方向。特别是，段1041可制成为在球1040的三段中具有最高正Z电位，段1043可以在三段中具有最高负Z电位。

为了制造一全色RGB显示器，一吉利康层可以由如球1040的许多球构成。对于一个象素.可寻址RGB显示器而言，各象素可以包括一个红色子象素，一个绿色子象素，以及一个蓝色子象素，并且各个子象素包含一个或多个其各自色彩的球。较佳地，一子象素包含大量的相互靠近的球(例如，九个或更多)。可提供一倾斜场电极构造，这样各象素或子象素可以单独寻址，并且该象素或子象素中的球或多个球可以相对层表面成任何角度。

图10B示出了一RGB吉利康的一个弹性层1010一部分的侧视图。层1010包含多个球，诸如球1040、1050和1060，其各球具有两个宽阔透明外段和一个窄的有色彩中心段。球1040定向在箭头a所指的方向上，并且I处的观看者可见其窄中心段1042立放着。在此方向上，该方向通过在球1040附近施加一平行于层1010表面的电场来实现，球1040对I处观看者呈现为基本上透明的。具有透明外段1051、1053和中心段1052的球1050定向在箭头b所指方向上。在此方向上，该方向可以通过在球1050附近施加一垂直于层1010表面的电场来实现，中心段1052是面向上，这样球1050对I处的观看者呈现为全饱和色彩。具有透明外段1061、1063和中心段1062的球1060定向为箭头c所指方向。在此方向上，该方向可以通过在球1060附近施加在平行和垂直于层1010表面之间的一中间角度的电场来实现，可见中心段1062成一角度，这样球1060对I处的观看者呈现为部分饱和色彩。

例如，如果中心段1042、1052和1062分别是红色、绿色和蓝色，那么在图10B中标识为1010a的那部分层1010可起到一个象素作用，该象素带有各种色彩的一个球；各球1040、1050、1060可提供这种象素的子象素。(实际上，如上所述，一RGB吉利康可以每个子象素具有多个球。尽管如此，本处所示每个子象素一个球的结构也是可能的，并且为说明和讨论起见提供了一便于理解的例子)。

在一RGB吉利康中所用的球、诸如球1040、1050、1060的有色中心段可以是反光的(例如是不透色的)或者是透光的(例如是透明色的)。如果中心段都是反光的，那么RGB吉利康提供一在环境光线下可见的反光显示器。例如，以与上面结合图7B中透明体750所叙述的类似方式，一具有透明弹性层和具有反光中心段的球的RGB吉利康可用作一重叠透明体。如果中心段都是透光的，并且如果其它部他也是适当透明的，该吉利康提供了一通过背面照明或与一投影机、诸如一投影仪连用、或者放在一层普通白纸或其它扩散器上就可见的透光显示器。

例如，一具有一透光弹性层和具有透光中心段的球的RGB吉利康可以以与前面对图7C.7D中的透明体755所述的类似方式用于在一投影仪中。然而，尽管由先前所述的强光色吉利康所产生的投影图象是一黑-白图象，这里，投影在屏幕757上的图象呈现为全色。这是因为吉利康的多个球的中心有色段都是透光的，而不是不透光的。

在另一例子中，可以用一种与上述图7B中的前述透明体750相类似的方式来使用一具有一透明弹性体层和带有各透光中心段的各球的RGB吉利康。但是，鉴于在前述强光彩色吉利康内各球的黑色和强光着色段吸收或反射了入射光，因此，在本例子中，在所述RGB吉利康内部的各球的着色段起滤色器的作用。穿过各球的各着色段的白色光可以被一位于底层的白色纸张(诸如文件751)反射，并随后穿过所述吉利康而返回到I处的观察者，在I处，它将根据具体情况而呈现出红色、绿色、或蓝色。此外，这是因为吉利康的各球的中心着色段是可透光的，而不是不透光的。

在又一例子中，在一些情况中提供一可被透射光或环境光阅读的显示器是有利的。这可以通过以下方法来做到：使一RGB吉利康具有一透明弹性体层和带有各透光中心段的若干球；再通过采用一种与上述图7B中前述透明体750相类似方式的覆盖设置，只是底层的文件751被一在反射光下呈白色但仍能适当透射背光的特殊表面所代替。用于这样一种表面的一种适当材料是所谓的乳白玻璃(可以从EDMUND SCIENTIFIC CO.买到；据说是“与毛玻璃相类似，但一表面被一奶白色的‘乳白’覆层而均匀地漫射光，”Edmund Scientific Co.目录#14N1，第47页)。采用这种设置，所述显示器在反射的环境光和透射的背光(例如，图7D中所示的投射光)的作用下，看上去是白色的，并且各球被取向得使它们各中心段垂直于所述吉利康的平面，从而可以将所述乳白玻璃展现给观察者。当各球被取向得使它们的中心段平行于所述吉利康的平面时，所述显示器在反射光和投射光的作用下，将呈现出各着色中心段的颜色。

可透光的RGB吉利康本身是不能提供黑色的。因此，在前述的两个例子中，即：其中可透光的RGB吉利康是与一白色纸张或乳白玻璃一起使用的，有效色域是从全饱和色到白色，但不包括黑色。但是，如果底层的文件751是一黑色和白色的文件，诸如一在白色纸张上具有黑色印刷文本的普通页，那么，这种文件的黑色可以通过透明体750而看到。因此，对于RGB吉利康透明体来说较适宜的一种应用是：作为一用于黑白文件的“电加亮器(electric highlighter)”覆盖层，一加亮记号笔的电纸模拟。对于这种应用来说，RGB彩色能力只是一种可能性，并且其它一些除了或代替红色、绿色和蓝色的颜色可以用于组成所述吉利康的各球的中心段。例如，一电子加亮器吉利康可以由三段式的吉利康球制成，所述吉利康球的中心段具有一种透明的黄色或粉红色，与传统的加亮笔的颜色相同。(如果电加亮器将被用来只提供一种单一的加亮颜色，那么所述吉利康内的所有球可以具有相同的中心段颜色，因此，对于吉利康的制造来说，就不需要下文中将描述的球放置技术了。)

为了能彼此相互单独地控制一RGB吉利康的红色、绿色和蓝色，需要能够转动一种颜色的球不影响其它两种颜色的球。它可以这样来实现：例如，如图10C所示的那样，将一种颜色的球一起定位在各子象素内。图中示出了弹性体片1010的、一放大部分的俯视图。象素1070包括红色子象素1071、绿色子象素1072、蓝色子象素1073。每一子象素含有仅具有各自颜色的吉利康球1074、1075、1076；例如，在红色子象素1071内的所有吉利康球1074都是红色的。在每一象素内部的各子象素的设置情况可以在不同的实施例中有所变化；例如，如图10C所示的那样，可以将各子象素设置成作为一等边三角形的三个顶点。

下面将结合图15A-15D、对各吉利康球设置在一弹性体片内部各特定位置的技术进行描述。特别是，这些技术可以用来将红色、绿色和蓝色的吉利康球定位在子象素的任一所需图形内。

多层减色吉利康

一种具有一斜场电极结构的吉利康也可以用来提供一全色的、青-洋红-黄(CMY)的减色图象。在减色成像中，通常可以藉助透明滤色器或染料将不需要的颜色成份从入射光中滤掉。这里，所述吉利康球，特别是它们的中心段起着滤色器的作用。

图10A中示出的一象球1040那样的三段式球可以用于一减色CMY吉利康，中心段1042被上色或染成一种可透光的青色、洋红色或黄色。所述吉利康片具有三层，一层在另一层之上。其中一层含有青色的球(也就是那些中心段是青色的球)；一层含有洋红色的球；另一层含有黄色的球。在一给定层的内部，一球或多个球组成的一组球可以提供用于减色的颜色成份。较佳的是，位于彼此附近的大量球(例如，九个或更多个)可以用于每一象素内的每一成份颜色。一象素是由一列三色区域组成的，所述的三色区域是一个在另一个之上，其中一区域来自于所述三层中的每一层。

图11A示出了一由CMY吉利康制成的弹性体片1110的某一部分的侧视图。弹性体片1110具有三层1116、1117、1118。在层1116内、包括球1140a、1140b和1140c在内的各球均具有着第一颜色诸如为黄色的中心段；例如，球1140a具有黄色的中心段1142a。在层1117内、包括球1150a、1150b和1150c在内的各球均具有着第二颜色诸如为洋红色的中心段；例如球1150a具有洋红色的中心段1152a。在层1118内、包括球1160a、1160b和1160c在内的各球均具有着第三颜色诸如为青色的中心段；例如，球1160a具有青色的中心段1162a。每一球1140a、1140b、1140c、1150a、1150b、1150c、1160a、1160b和1160c都可以被制造得可以单独寻址。这些球的取向分别由箭头a、b、c、d、e、f、g、h和j示出。

一象素是由一个或多个色域相组合形成的，所述的色域叠加起来可以被在I处的观察者看到。这样，例如，在以1110a示出的、弹性体片1110的矩形柱状部分内的球1140a、1150a和1160a可以一起形成一象素。同样，在以1110b示出的、弹性体片1110的矩形柱状部分内的球1140b、1150b和1160b可以一起形成另一象素，在以1110c示出的、弹性体片1110的矩形柱状部分内的球1140c、1150c和1160c可以一起形成又一象素。(实际上，如上所述，对于每一象素内的每一成份颜色来说，一CMY吉利康可能具有很多的球。然而，本文所示的每种颜色一个球的设置情况也是可能的，并且为了说明和论述的目的，提供的是一易于理解的例子。)

球1140a、1150a和1160a被取向得使它们的中心段1142a、1152a和1162a面向着I处的观察者，从而使全色饱和度可以获得青色、洋红色和黄色的成份。因此，在1110a处的象素呈黑色。球1140c、1150c和1160c都取向得使它们的中心段相对于I处的观察者来说是直立的，从而使所有的这些球看起来基本上都是透明的。因此，在1110c处的象素看起来基本上是透明的。球1140b被取向得使它的中心段面向着I处的观察者；球1150b被取向得使它的中心段相对于I处的观察者呈第一角度；球1160b被取向得使它的中心段相对于I处的观察者呈第二角度。因此，在1110b处，象素的黄色成份看起来是完全饱和的，洋红色成份是不太饱和的，而青色成份更是不太饱和的。

图11B是从1110b的象素上方观察到的视图。球1140b的中心段可看作一圆圈A。球1150b的中心段可看作一叠加在圆圈A上的第一椭圆B。球1160b的中心段可看作一叠加在第一椭圆B上的第二、较窄的椭圆C。因此，在较窄的椭圆C内，所有的三个颜色成份(黄色、洋红色和青色)是重叠的。

一CMY吉利康可以由三个单独的弹性体片(对于球的每一种颜色有一层)制成，所述的三个弹性体片是一个设置在另一个之上；或者可以由一个弹性体片制成，其中设置有具有不同颜色球的连续层。在任何一种情况中，在每一象素内的每一颜色成份区域最好是由大量的球组成，因此，一层中的球不必与其它片或层的那些球相互对齐。这在图11C所示的剖视图中有所显示，该图示出了用于一CMY吉利康的弹性体片1170的一部分。弹性体片1170具有一由青色的各球1174(即，球1174具有青色的中心段)组成的层1171，一由洋红色的各球1175组成的层1172，以及一由黄色的各球1176组成的层1173。在I处的观察者可以看到的象素1177包括弹性体片1170的柱形部分。图11D示出了与弹性体片1170的剩余部分相分离的象素1177的分解图。(如果一CMY吉利康被构造得使每一象素仅包含每一颜色的一个球，如图11A-图11B所示的那样，在不同层内的各球都应该对齐，以便于进行适当的减色。)

三层式CMY吉利康的每一层最好可以单独于其它两层进行寻址。做到这一点的一种方法是：提供一用于每一吉利康层的单独寻址电极，如图11E的分解图所示。吉利康1180具有一由青色的各球组成的层1181、一由洋红色的各球组成的层1182，以及一由黄色的各球组成的层1183。在每一层的每一边上，设置有一象素阵列形式的透明寻址电极，因此可以将一不同的倾斜场施加在每一球层的每一象素位置。电极1184a、1184b设置在青色层1181的两面上。电极1185a、1185b设置在洋红色层1182的两面上。电极1186a、1186b设置在黄色层1183的两面上。连续层的各电极藉助设置在某一层和下一层电极之间的透明导体1187a、1187b和1187c而相互屏蔽。

要制造如图11E所示的、一每层均具有单独电极的CMY吉利康可能是比较麻烦和昂贵的。而且，许多的电极层和导电的屏蔽层会削减掉穿过所述吉利康的光的数量，从而使所述吉利康图象没有其它情况来得亮。因此，在一些情况中，最好是能利用一个电极组件来对一CMY吉利康的所有层进行寻址。例如，在图11F中，吉利康1137的弹性体片1188是三层式的弹性体片，与图11C所示的弹性体片1170的结构相类似。电极1189a、1189b设置在弹性体片1188的两面上。希望能使用电极1189a、1189b而使弹性体片1188的任一层或所有的三个层内的球旋转。

如果所述吉利康的不同层内的各球具有不同的旋转阈值，那么，一组电极(如图11F中所示的)就足以控制整个CMY吉利康。例如，在图11A中，如果顶层1116内的各球仅在施加一强电场E1时才开始旋转，中间层1117内的各球在施加一中等强度的电场E2时开始旋转，底层1118内的各球在施加一弱电场E3时开始旋转，那么，只要采用一组电极就可以对一象素内的所有三种颜色的球进行寻址(例如，对1110a处的象素的所有球1140a、1150a、1160a进行寻址)。在另一例子中，如果在图11C中，顶层1171内的各球仅在施加一强电场E1时才开始旋转，中间层1172内的各球在施加一中等强度的电场E2时开始旋转，底层1173内的各球在施加一弱电场E3时开始旋转，那么，只要采用一组电极就可以对象素1177的所有三种颜色成份进行寻址。在两个例子中，强电场E1的施加将使得所有三层内的球旋转。中等电场E2的施加将只能使那些位于中间层和底层内的球旋转。弱电场E3的施加将只能使那些位于底层内的球旋转。因此，通过连续地施加强电场、中等电场和弱电场，可以使所有三层内的球按要求旋转。下面将结合图14A-14G，对这种多次通过、多阈值寻址技术进行进一步描述。

一象素-可寻址的减色吉利康显示器可以被构造得不必使各寻址电极相对于所述吉利康片精确对齐。相反，各象素可以形成在各电极所在的任何位置。这是减色吉利康优于前文结合图10A-10C所描述的加色吉利康的一个优点。在图10C所示的RGB吉利康子象素设置情况中，例如，每一子象素1071、1072、1073必须与各寻址电极的子象素阵列单元适当对齐，以保证所施加的电场能使一个并且仅是一个适当颜色的子象素被寻址。寻址电极的各阵列单元和吉利康片的各阵列单元之间的不对齐重合将使得所述吉利康片的多个子象素的多个部分被所述电极的一个阵列单元所寻址，并且可以使所得图象产生颜色误差，诸如红色子象素代替了绿色，蓝色子象素代替了红色。采用图11A-图11D的减色吉利康，用图11F所示的一个电极组件进行寻址是不会出现这些问题的。相反，寻址电极1189a、1189b只需要相互对齐，并且可以相对于吉利康片1188放置在任何地方。如果如图11E那样采用一多电极组件，不同层的电极必须相互对齐，但不必使各弹性体层与各电极对齐，或者是使各层彼此相互对齐。例如，不需要使青色层1181与其电极1184a、1184b对齐，或者是使青色层1181与洋红色层1182或者黄色层1183对齐。

图11G所示的两视图进一步说明了这些概念。在图11G的第一视图中，象素阵列寻址电极1191a、1191b放置在一矩形多层吉利康片1190的每一侧面上，其方向是平行于片1190的矩形边界。诸如象素1192之类的各象素形成在片1190的矩形柱状区域内。象素1192和其它象素相对于矩形片1190的各边界的位置不是预先确定的。相反，电极1191a、1191b相对于片1190的位置确定了各象素行将所在的地方。如果各电极放置得相对于该片有所不同，那么，各象素将会终止在该片的某个地方。例如，图11G的第二视图示出了如果寻址电极1191a、1191b与片1190脱离接触并随后被放置得使它们与片1190的长方形边界成一角度β时所发生的情况。所述象素阵列此时相对于所述长方形是歪斜的。例如，与图11G的第一视图所示的象素1192相配的是图11G的第二视图的象素1192，。

与加色吉利康相反，在减色吉利康内没有任何具有不同颜色的子象素。相反，每一象素的整个邻域都被所有的成份颜色所填满，彼此相互重叠。这可以提高最终所得的彩色图象的浓度和准确率，它要比用加色技术所获得的来得好。

为了保证在减色吉利康内的颜色饱和度和整体图象质量都达最高水平，每一象素的每一成份颜色层应能将一完整的球填充物呈现给观察者。例如，在每一颜色层内部，可以有两层或更多层的球，它们如图11H所示的那样相互堆叠。吉利康片1133包括含有三段式球的层1134、1135、1136，所述的三段式球分别具有青色、洋红色和黄色的中心段。层1134内的各球本身是设置在三层紧密叠置的层1134a、1134b和1134c内。层1135内的各球是设置在三层紧密叠置的层1135a、1135b和1135c内。层1136内的各球是设置在三层紧密叠置的层1136a、1136b和1136c内。因此，当各球适当旋转时，只有很少或没有任何光线可以通过吉利康片1133，并且没有颜色被过滤掉。为了将光的散射减至最低限度，并且为了获得最高的光效率，最好是使各球具有与所述弹性体和充满所述弹性体的绝缘流体相同的折射率。

CMY减色吉利康内所使用的各球的青色、洋红色和黄色中心段的颜色通常都是透明的颜色，而不是不透明的颜色。因此，CMY吉利康可以与一诸如幻灯机之类的背光照明源一起使用，或者在环境光下与一反射背衬(例如，一普通的白色纸张或者其它漫射体)一起使用。通常，由于所述吉利康起着将入射光过滤出来的作用以产生所述图象的各种颜色。因此，明亮的入射光是最佳的。由于适用于具有透明中心段的各球的RGB吉利康，因此，各使用例子是可以与那些以上结合图7B、7C和7D进行描述的例子相媲美的。使用图7C-图7D所示的CMY吉利康可以在屏幕757上提供一全色的投影图象。使用图7B所示的CMY吉利康提供这样一个图象，其中被各球的透明着色段所过滤的光线可以从一底层表面(例如，文件751)反射回来穿过所述吉利康并，由此回到在I处的观察者；应予注意的是，不同于RGB吉利康，如果光线被滤过了所有的三种颜色成份，则可以将光线有效地吸收在所述CMY吉利康内部。

一减色吉利康不必限于青色、洋红色和黄色的颜色成份。可以用其它的颜色来替换，并且可以加入具有另外颜色的附加层。特别是，通过将一第四层加入所述CMY吉利康，可以构造出一个全四色的CMYK(青-洋红-黄-黑)吉利康。所述CMYK吉利康提供一类似于通常在四色印刷中使用的所述CMYK配色法的着色能力。

图11J示出了一CMYK减色吉利康。吉利康1195具有层1196、1197、1198和1199，这些层分别可以将青色、洋红色、黄色和黑色的颜色成份提供给图象。在层1196、1197和1198中所使用的各吉利康球与图11A所示的前述吉利康片1110中的层1116、1117和1118所用的一样。黑色层1199中使用的各球也是三段式球，与其它层中使用的各球的结构相同。但是，中心段是不透明的黑色，而不是象其它层中的那样是透明的彩色颜色。对于CMY吉利康来说，CMYK吉利康可以与诸如一投影仪之类的背光一起使用，或者与一反射背衬一起使用。由于各使用例子适用于CMY吉利康，因此，它们是可以与前述结合图7B、图7C和图7D描述的例子相媲美的；参阅图7B，应予注意的是，层1199内各球的黑色段可以完全吸收入射光。

一减色吉利康还可以具有少于三种的颜色成份。例如，一以三段式吉利康球为基础并且具有透明外段的双层吉利康可以制造得：包括一具有黑色中心段(在CMY显示器内时)的球的第一层；以及带有中心段为透明颜色的球的第二层。对于在一白色背衬上或者以一背光方式提供一具有黑色和强光色的显示器说，这样一种吉利康将是有用的。另一种可能是一双层吉利康，它包括一具有第一透明颜色的第一层，和一具有其补色(也是透明的)的第二层。例如，所述第一层可以是蓝色的，而第二层是黄色的。这种吉利康可以产生每一种其颜色成份以及黑色，它是通过对两个补色进行减色而产生的。由于受到一斜场电极控制，所以，所述吉利康可以提供各颜色成份的不同饱和度，以及可变的灰度。

使用双态或三态光阀的加色吉利康

一个其中各球本身没有任何彩色颜色段的吉利康可以被用来提供一全色、红-绿-蓝(RGB)显示器。下面将对两种获得这种显示器的途径进行描述。在所述的两种途径中，所述吉利康片内的各球都是起光阀的作用，这是因为它们可以被用来将各色点呈现给一观察者或者隐藏起来使观察者看不见。采用如前所述的斜场电极结构，各球可以在一连续的角度范围内旋转，从而可以提供一连续的颜色饱和度范围。每一点可以是红色、绿色或蓝色，并且可以使用例如以下物件而形成，即：一有源光源、一背光滤色器或透明体，或者一与所述吉利康片相连并由环境光照明的、可反射的着色背衬。因此，所述吉利康可以适于以一背光或投影方式使用，或者用在一环境光中。

所述的两种途径在所使用的吉利康球的类型上有所不同。在第一种途径中，起双态(两种状态)光阀作用的三段式球的一层是用来露出或遮住各色点的。各球可以是：例如，其结构与上述讨论的RGB和CMY吉利康内所使用的那些球的结构相同的球，只是用不透明(例如，白色或黑色)的中心段取代了透明的着色中心段。在第二种途径中，可以起三态(三种状态)光阀作用的四段式球的一层被用来露出或遮住各色点。将要描述的各球具有黑色、白色和透明的(例如，无色的)段。在第二种途径的另一实施例中，可以用双层的三段式球来代替所述的四段式球，其中一层的各球具有黑色的中心段，另一层的各球具有白色的中心段。

术语“双态”和“三态”光阀并不意味着要暗示这些光阀根据具体情况仅限于两种状态或三种状态。相反，所述光阀具有两种或三种基本状态(本征态)，和一可以用所述斜场电极结构获得的中间状态范围。因此，正如将作暂时论述的那样，双态光阀具有两种基本状态：全开，中心段的方向是垂直于吉利康片的表面，从而可以最大程度地露出色点；以及全闭，中心段的方向是平行于所述表面，从而可以最大程度地遮住色点。还可以获得中间状态，在该状态中，光阀是部分打开或者部分闭合的。同样，三态光阀具有三种基本状态：全开，中心段的方向是垂直于吉利康片的表面，从而可以最大程度地露出色点；全闭/黑，一黑色的中心段面朝着所述表面，其方向是平行于所述表面，从而可以最大程度地遮住所述色点；以及全闭/白，一白色的中心段面朝着所述表面，其方向是平行于所述表面，从而可以再次最大程度地遮住所述色点。

现回到第一途径，采用一诸如图12A所示的三段式球。球1235具有两个透明的(例如，无色的)端部段1236、1238，以及一中心不透明段1237。球1235被制造得具有不同Z电位的段，因此藉助施加适当的电场可以使它取得不同的方向。特别是，段1236可以制造得具有在球1235的三个段中的最高正Z电位，段1238可以被制造得具有在三个段中的最大负Z电位。

球1235可以起一双态光阀的作用，如图12B-图12D所示例子中示意性示出的那样。在每一个这些例子中，一色点1239位于球1235的下方，一在I处的观察者位于球1235的上方，位于色点1239的对面。一斜场电极用来使球1235具有一定方向。在图12B中，球1235是朝着箭头a所示的方向取向，并且其不透明的中心段平行于色点1239的平面，因此，从I处的观察者的视点看，不透明的中心段1237完全遮住了色点1239。如图所示，色点1239对于I处的观察者来说看上去是黑色的。如图12C所示，球1235朝着箭头b所示的方向取向，因此不透明的中心段1237横向于色点1239的平面。如图所示，I处的观察者基本上可以看到所有的(更准确的说，除了一窄带之外的全部)色点1239。在图12D中，球1235朝着箭头c的方向取向，因此，不透明的中心段1237以一角度位于平行于色点1239平面的位置和垂直于色点1239平面的位置之间。(所述斜场电极可以获得任一中间角度。)从I处的观察者的视点观察，不透明的中心段1 237部分地遮住了色点1239。

采用类似于球1235之类的各球，例如借助以下作业可以获得一全色的RGB显示器，所述作业是：将一由这些球形成的吉利康片放置在一背景透明体或具有透明红色、绿色和蓝色滤色器图案(对于一背光显示器来说)的背衬材料前面，或者是放置在一背景表面或一具有反射红、绿和蓝色的点(对于一环境光显示器来说)图案的背衬材料的前面。所述显示器的每一象素包括一红色、一绿色和一蓝色的点，并且每一色点均与一子象素相对应。每一色点均与它自身的、可单独寻址的球或者最好是与一组能对那色点起到光阀作用的许多球相关。因此，通过调节位于所述各色点上方的所述球或各球的角度以露出或遮住或多或少的色点，可以控制一子象素的颜色饱和度。如果每一子象素使用许多个球，那么，并不需要斜场，通过转动更多或更少数量的、平行于或横向于诸色点平面的球，利用结合图14A-图14G将在下文中描述的多阈值技术，也可以控制颜色饱和度。每一象素内部的子象素的设置情况可以在不同的实施例中有所变化；例如，各子象素可以设置成一等边三角形的各顶点。

以背光和投影方式的双态光阀RGB吉利康的使用例子是可以与前面结合图7B、图7C和图7描述的那些例子相媲美的。若以图7C-图7D所示的投影方式使用，吉利康可以在屏幕757上提供一全色的RGB投影图象。若以图7B所示的覆盖方式进行使用，吉利康可以为所述底层文件751提供一透明的全色覆盖物。采用覆盖的方式，当各球被取向使得它们的中心段平行于所述吉利康的平面时，入射在双态光阀吉利康750上的光线可以被各球的中心段所吸收或反射。当各球被取向使得它们的中心段横向于所述吉利康的平面时，光穿过各球的透明段而透射，并被所述透明的滤色器所过滤，并从底层文件751的白色部分反射回来穿过所述透明的滤色器和吉利康750的透明球的段而到达I处的观察者。

除了吉利康的、带有图案的背衬材料本身就可以代替底层文件751之外，将双态光阀RGB吉利康用作一自备式的(而不是覆盖式的)环境光显示器的例子也是可以与图7B相媲美的。入射在吉利康上的环境光可以被各球的不透明的中心段反射或吸收，或者可以穿过各球的透明段而被带图案的背衬材料的各色点反射并穿过吉利康片而反射回到在I处的观察者。

所述的第一种双态光阀方法很适用于背光显示器。它不太适用于一自备式的环境光显示器，这是由于因散射引起的光损失的缘故，这将使得显示的状态模糊、不饱和或“褪色”。例如，如果各球的、不透明的中心段是黑色的，通过立刻转动所有的三个子象素可以获得“白色”。与由诸如普通纸之类的传统反射介质提供的白色相比，这种“白色”看上去像是灰色的。

所述的第二种三态光阀方法处理了这个问题。所述的三态光阀具有黑色、白色和透明的状态，并且透过吉利康球的透明部分可以看到底层的各色点。与第一种双态光阀方法相比，由于可获得白色和黑色以及红色、绿色和蓝色，因此可以提供一增强的色域，并且可以使得第二种方法特别适于在环境光显示器中使用。

图12E示出了一种适用于根据第二种方法的环境光RGB显示器的四段式吉利康球。球1240具有两个较宽的透明(例如无色的)外段1241、1244，以及两个较薄的中心段1242、1243。段1242被染成白色，段1243被染成黑色。球1240被制造得使各段具有不同Z电位，因此它可以被取向，以便藉助施加适当的电场可以具有不同的取向。特别是，段1241可以被制造得：在球1240的四个段中具有最大正Z电位，段1244可以被制造得在有四个段中具有最大的负Z电位。

为了获得一环境颜色显示器，可在一具有红色、绿色和蓝色的色点的反射背衬上放置一类似于球1240的各球形成的吉利康片。提供一斜场电极结构，从而使每一球均可以被单独地寻址，并相对于所述片表面呈任一角度。每一球均能提供一可寻址象素显示的子象素，其中每一象素包括一位于一红点上方的球、一位于一绿点上方的球，以及一位于一蓝点上方的球，与第一种方法相类似。但是，由于所述球具有黑色和白色的中心段，因此它能做到比露出或遮住底层点还要多的事。相反地，当所述球旋转过180度时，来自一子象素的光将调节如下：黑色、暗色、饱和色、浅色、白色。例如，采用一红点，一观察者将可以看到如下的颜色范围：黑色、暗红色、红色、淡红色和白色。(较佳的是，正如双态光阀方法那样，每一子象素采用了许多的球，特别是不再需要在制造该吉利康的过程中使各球与各子象素对齐。然而，这里所描述的每个子象素一个球的设置情况也是可能的，并且可以提供一便于说明和论述的、易于理解的例子。)

因此，第二种途径可以提高显示器的亮度，尤其是可以提高在全饱和色和白色之间的部分彩色范围的亮度。可以产生所述彩色范围的整个彩色立方体。而且，用一个子象素可以产生一浅色的原色(例如，浅红色)。

图12F示出了一采用第二种途径的环境色显示吉利康1200的某一部分的分解图。弹性体片1210粘固于一具有红色、绿色和蓝色点(分别是点1291、1292和1293)的背衬1290上。嵌置在弹性体片1210内的是一些包括球1240、1250和1260在内的四段式球，它们能起三态光阀的作用，以利用它们各自的黑色或白色中心段来露出或遮住背衬1290的各点。因此，例如，以箭头a所示方向取向的球1240将一基本透明的外观呈现给I处的观察者，因此露出一完全饱和的红色点1291。以箭头b所示方向取向的球1250将一白色呈现给I处的观察者，因此是完全不能看到底层的绿点1292的。以箭头c所示方向取向的球1260与片1210的表面呈一角度，因此将一黑色面的一部分呈现给I处的观察者，同时能将下方的蓝点1293的一部分露出来。

对于图12G和图12H所示例子中的球1240的两个不同取向，示意的画出了从I处的观察者的立足点所观察到的、由球1240与红点1291结合所形成的子象素的视图。在所述的两个图中，红点1291看上去象一个圆圈A。在图12G中，球1240的、较薄的黑色段1243看上去象一个叠加在圆圈A上的椭圆B。因此，所述子象素具有黑色和红色的颜色成份，因此看上去是暗红色的。在图12H中，球1240的、较薄的白色段1242看上去象一个叠加在圆圈A上的椭圆B。因此，所述子象素具有白色和红色的颜色成份，因此看上去是浅红色的。

以背光和投影模式来使用三态光阀RGB吉利康的例子是可以与前述结合图7B、图7C和图7D描述的那些相媲美的。若以图7C-图7D所示的投影方式使用，所述吉利康可以在屏幕7上提供一全色的RGB投影图象。但是，应予注意的是，由于黑色和白色的中心段都是不透明的，因此在所述投影图象内不能将它们相互区别开。所以，当以投影方式使用时，三态光阀吉利康相对于双态光阀是没有任何色域优点可言的。当以图7B所示的覆盖或自备式的环境光方式用吉利康时，可以得到色域优点，此处对图7B的描述可被修饰得如同文对双态光阀吉利康所作的描述。

下面将结合图12I，对另一种照明方式进行描述。这种方式对于与三态光阀吉利康一起使用具有特别的意义，虽然它也可以与双态光阀吉利康一起使用。显示器1280包括一吉利康1285，所述吉利康由一具有四段式三态光阀球(包括球1287a、1287b、1287c)的透明弹性体层1287组成，所述弹性体层与一透明的背衬材料1286相连，所述透明的背衬材料因具有透明的滤色片(包括红色子象素滤色片1286a、绿色子象素滤色片1286b和蓝色子象素滤色片1286c)而具有图案。用来自于光源1281处环境光从前方吉利康1285(即从靠近I处观察者的一侧)，同时用一均匀散射的白光从后方来照亮所述吉利康方，这里使用的是一具有电源的光源1282和一散射器1283，所述的光源和散射器都可以如图示的那样装入显示器壳体1284内。这种内装式的背光照明是较合适的的，例如，如果显示器1280行将被用作一用于膝上型计算机或其它类似物的显示器。

在显示器1280工作过程中，背光源1282起作用，以使I处观察者可以看到的各种颜色明亮和鲜明。例如，球1287a被定向，因此，透过漫射体1283并由此透过红色滤色片1286a的来自于光源1282的光可以穿过各球1287a的透明段。I处的观察者可以看到一红色的子象素。来自于光源1281的少量环境光透过层1287和红色滤色片1286a并被漫射体1283反射回来穿过滤色片1286a和层1287而回到I处的观察者；但是，背光照明为所述子象素提供了最重要的光源。

来自光源1281的环境光起作用，以照亮层1287内各球的白色中心段，因此，当各球被定向使得各白色中心段朝着吉利康1280的前方设置时，它们可以被I处的观察者看到。例如，球1287b被定向，而使I处的观察者不能看到绿色滤色片1286b。在环境光下，一个在I处能看见白色子象素的观察者是可以看到球1287b的白色中心段。来自光源1282的背光被各不透明的中心段所遮挡住。

来自光源1281的环境光被层1287内各球的黑色中心段所吸收。例如，球1287c被定向使得I处的观察者看不到蓝色的滤色片1286c。球1287c的黑色中心段吸收环境光。I处的观察者可以看见一黑色的子象素。再者，来自光源1282的背光被不透明的中心段所遮挡住。

图12J示出了三态光阀吉利康的另一实施例。此处，使用了两层三段式球。弹性体片1270具有层1270a和1270b，每一层具有双态光阀球(与图12A的球1235的结构相同)。层1270a内的各球具有白色的中心段。层1270b内的各球具有黑色的中心段。背衬材料1279具有一些藉助各球而露出或不可见的色点以便提供一些能使I处的观察者看得见的颜色。

所述的两层球相互作用以提供一如图所示的三态光阀：在弹性体片1270的区域1271内，上层1270a内的各球1271a和下层1270b内的各球1271b旋转，从而使它们的中心段横向于背衬材料1279的平面，由此将底层的点1271c暴露给I处的观察者。在片1270的区域1272内，上层1270a内的各球1272a旋转，从而它们的白色中心段横向于背衬材料1279的平面，下层1270b内的各球1271b旋转，从而使它们的黑色中心段平行于背衬材料1279的平面，从而使底层的点1272c不可见，并将一黑色的外观呈现给I处的观察者。在弹性体片1270的区域1273内，上层1270a内的各球1273a旋转，从而使它们的白色中心段平行于背衬材料1279的平面，遮住底层的点1273c，并将一白色的外观呈现给I处的观察者。

藉助使用如下文中图14A-图14G所示的多阈值、多次通过寻址技术，可以单独地对两层1270a、1270b内的各球进行寻址。如果每一子象素使用许多的球，那么，在制造过程中就不必使上、下层彼此相互对齐。

双态和三态光阀方法与前述结合图10A-图10C的RGB吉利康相比，都具有一定的优点。应予注意的是，不需要将各种不同类型的球放置在弹性体片内部的不同位置。相反，在整个吉利康中使用的是相同的球，并且藉助使用传统的印刷或彩色静电复印技术，可以将一例如可反射的背衬材料的所述RGB子象素区域印制在所述材料上。而且，如果每一子象素采用许多的球，那么，在制造过程中，所述弹性体片就不需要与背衬材料精确对齐。(但是，必须使所述背衬材料的各子象素与各寻址电极的各子象素相互对齐。)

应予理解的是，双态和三态光阀方法可以与彩色显示器而不是与RGB显示器一起使用。例如，可以加入一些具有其它色彩的点。在另一例子中，可以利用一背衬材料来制造一强光彩色显示器，所述背衬材料具有一种均匀的强光颜色，诸如红色或黄色，以取代前述的具有点图案的背衬材料。这样一种例如用来与一斜场电极一起使用的显示器，可以提供一全范围的强光颜色，从白色经过浅色而变化到全饱和的颜色，至暗色至黑色，而且，象前述的CMY吉利康那样，它不需要使吉利康片与寻址电极组件精确对齐。相反，这种强光彩色显示器的各象素是以一种与前文结合上述图11描述的相同的方式、由所述吉利康片和各电极的相对位置来确定的。而且，如果用在环境光中，各球的中心段(例如)不必是黑色或白色的。例如，通过提供一透明的弹性体以及具有黑色和强光颜色的中心段(例如，黑色和红色段)的三态球，可以制造一用来与一白色背景(例如，普通的白纸)一起使用的强光彩色覆盖式透明体。对于本技术领域的那些熟练技术人员来说，显然还可以有很多其它的变化。

三态光阀RGB显示器的工作原理可以推广得超出本文所描述的实施例。应予注意的是，不必使各个三态光阀都以吉利康为基础。由于其它适于用来提供这些阀的三态光阀和装置或技术得到发展，它们可以适于用在这样一些彩色显示器中，即其中诸如RGB或其它彩色光源之类的彩色光源可以被根据上述原理的三态光阀所显露出来或遮住。图13中的一个象素示意性地说明了这点。一光源1300为所述象素提供了一彩色光，诸如一彩色光。一选择器1305可以在黑色和白色的混合色之间作出选择，一混合控制器1307对来自光源1300的彩色光和用选择器1305选择的混合色(黑色和白色)将要混合的比例进行选择。在一颜色混合器1310内，将彩色光与所选择的黑色或白色混合色相混合，并将最终混合的彩色提供给输出1315。

多阈值和多次通过寻址技术

CMY和CMYK减色吉利康以及上述的双层三态光阀吉利康都要求能对不同层内的不同球进行单独地寻址。若能提供这种单独寻址能力而不需要使用一用于每一层的单独寻址电极将是有利的。更一般的说，有各种各样的情况，其中可以有利地利用一个电极来对一吉利康片内部的各种不同类型的球的不同组球进行单独寻址。例如，一种不需要使用斜场就能在一以三段式球为基础的RGB吉利康(如图10A-图10C所示)或一CMY吉利康(如图11A-图11C所示)内获得可变的颜色饱和度的方法是提供许多与每一子象素内的每一颜色有关的球。下面将结合图14F，对这种用来控制颜色出现的多阈值技术进行更为具体地描述。

如果每一种类型的球具有一不同的旋转阈值，也就是它将要起反应的最小电场强度，那么，可以使设置在所述吉利康弹性体片内部同一邻近区域内的不同类型的吉利康球作选择性地旋转。例如，在图12J所示的双层设置情况中，假设层1270a内的各球只有当每30密耳的弹性体片厚度施加了一至少为90伏特的电位梯度后才开始旋转，假设层1270b内的各球只有当每30密耳的弹性体片厚度施加了一至少为80伏特的电位梯度后才开始旋转。那么，如果弹性体片1270的总厚度为30密耳(也就是说，每一层15密耳)，施加在弹性体片1270两端为80伏特的电位差将使得层1270b内的各球旋转，但不会影响层1270a内的各球。横过弹性体片1270的90伏特的电位差将使得层1270a和1270b内的各球旋转。例如，区域1271内的各球可以被定向得如图所示的那样，并通过在区域1271内的弹性体片1270的两层的两端施加一为90伏的电位差，而使它们的中心段的指向横向于背衬材料1279的平面。区域1273内的各球可以被定向得如图所示的那样，并通过在区域1273内的弹性体片1270的平面内施加一为90伏的电位差，而使它们的中心段的指向平行于背衬材料1279的平面。区域1272内的各球可以被定向得如图所示的那样，并通过在区域1272内的弹性体片1270的平面内施加一80伏的电位差(它可以使层1270b内的各球1272b旋转，从而使它们的中心段平行于背衬材料1279的平面，但不会影响层1270a内的各球)之后，在区域1272的弹性体片1270的两端施加一为90伏的电位差(它将各球旋转到与区域1271内的各球相同的方向)，而使得层1270a内的各球1272a的中心段的指向横向于背衬材料1279的平面，并且使层1270b内的各球1272b的中心段的指向平行于背衬材料1279的平面。

因此，可以看到，对于两种不同类型的球来说，只要施加或“通过”最多两个不同电场或就足以根据需要来定向各球。通常，如果行将对N个不同组的球进行寻址，则最多需要N次通过。

图14A-图14G示出了多阈值、多次通过的吉利康寻址的各种原理和应用。图14A示出了一种可以获得不同阈值的方法；即，通过改变各球的尺寸。图中示出了两个例子。在例子(a)中，一三层吉利康片1400的第一层1401内的球形球具有一第一半径R₁，第二层1402内的各球形球具有一第二半径R₂，第三层1403内的各球形球具有一第三半径R₃。在例子(b)中，一单层的吉利康片1405包括球1405a、1405b和1405c，它们分别具有第一半径R₁、第二半径R₂和R₃。在例子(a)和(b)中，R₁＞R₂＞R₃。其它情况都是相等的，为了使半径为R₁的球从一静止状态旋转而必须施加于半径为R₁的球的转矩的大小将趋向于大于为了使半径为R₂的球从从一静止状态旋转而必须施加于半径为R₂的球的转矩大小。同样，其它的情况是相等的，为了使半径为R₂的球从一静止状态旋转而必须施加于半径为R₂的球的转矩的大小将大于为了使半径为R₃的球从一静止状态旋转而必须施加于半径为R₃的球的转矩大小。

一种简单的计算可以解释其中缘由。假设各个球具有恒定的质量密度，并且每一球的电偶极矩是所述球两相对端处的段内的正、负表面电荷分离的结果。因此，层1401内的各球具有比层1402内的各球更大的质量和更大的惯性矩和更大的偶极矩，在层1402内的各球比层1403内的各球有更大的质量、惯性矩和偶极矩。但是，可以表明，惯性矩随半径的增大而增大的速度比偶极矩的情况来得快。这样就提出球的半径越大，使球旋转而必须施加的电场就应该越强。

可以改变其它诸如偶极矩之类的参数来影响旋转阈值。一般地说，球本身和球在其内旋转的弹性体内的各空腔的各种各样的参数可以影响各球的旋转阈值。(更精确地来说“在某一个弹性体内充满了某一种绝缘流体的某一腔室内的某一个球的旋转阈值”，总的阈值是各球与其环境之间的一种复杂的相互作用的结果。然而，方便地说到“球的阈值”，好象旋转阈值仅与球相关。在这里可以采用这一作法，应该理解，其它因素也在起作用。)

某些因素可能会影响使某一个球旋转而必须施加的电场强度，这些因素包括：该球的电特性，诸如球的电偶极矩和单极矩，如果有的话，它是由于当将球放在基片内部的绝缘流体内时所产生的各段的Z电位；球的机械特性，特别是那些会影响惯性矩的机械特性，诸如质量、球内部的质量分布、球的形状(包括球从一种单纯的球形变成椭球形或其它形状的那些偏差)、尺寸、半径或平均半径、以及会影响球与其球形腔室之间相互作用的特性，诸如球的摩擦系数和表面粗糙度；球的结构，包括球内部任一组成段或其它区域的尺寸和形状，以及这些组成段或其它区域相对彼此的设置情况；以及组成所述球及其各个段或区域的材料，包括用于制造所述球内部任何组成区域的任何材料，以及用于涂覆所述球的全部或部分表面的任何材料。另外一些可以影响为使某一球旋转而必须施加的电场的强度的因素包括：球位于其内的所述腔室的特性，诸如与纯球形的偏离值(包括为此所施加的压电场，如美国专利No.4,126,854第5栏第16-29行所揭示的那样，该专利的内容援引在本文中作为参考)，以及表面粗糙度或其它影响到球与腔室壁摩擦系数的因素；弹性体的材料和机械特性，包括弹性体材料的粘着性；以及透过所述弹性体片并充满所述腔室的增塑流体的特性，包括粘性和绝缘性能。以上所列的各因素是说明性的，并不是详尽的。

还应予以注意的是，其它的一些情况是相等的，一较厚的弹性体层要求垂直于所述层表面施加一较高的电压，以使各个具有某一阈值的球旋转。同样，对于在一平面内的电场来说，该电场所施加的基片区域(例如，象素或子象素)的宽度越大，施加在所述象素一面和另一面之间的电压就必须越大。这些观察结果是根据将电场定义为电位梯度而得出的；对于一均匀电场来说，它减至E＝V/d，式中V是所施加的电压，d是施加的电压所经过的距离。

图14B的曲线图示出了对于一理想吉利康所施加电压的特性曲线，在所述的理想吉利康中，各吉利康球都具有三个不同的旋转阈值。该线图绘出了响应于某一电场的施加而旋转的各球的数量(纵坐标)对为产生所述场而必须施加给某一厚度的弹性体片的电压(横坐标)。如果所施加的电压低于阈值电位φ₃，则没有球旋转。如果所施加的电压大于或等于阈值电位φ₃，而且小于阈值电位φ₂，则具有第三(最低)阈值的球旋转，而其它球不受影响。如果所施加的电压大于或等于阈值电位φ₂并小于阈值电位φ₁，则具有第三或第二(中间)阈值的球旋转，而具有第一(最高)阈值的球不受影响。如果所施加的电压超过阈值电位φ₁，则所有的球都旋转。

在一实际可用的吉利康中，由于各球之间的统计偏差，图14B所示的理想曲线图略微有所修正。通常，由于球和球之间在尺寸、形状、电特性等等上有微小的偏差，因此，具有近似相等的物理特性的某一数量的球将具有一聚集在一平均值左右的阈值范围。响应曲线图不可能是图14B所示阶跃函数系列。相反，对于一具有三种群球、每群球具有一不同平均旋转阈值的吉利康来说，曲线图将如图14C所示。由于电压是从0开始增大的，因此，一直到达最小阈值电位φ₃之前，没有球旋转，在该点，具有第三(最低阈值)群的球开始旋转。当电压在φ₃和φ₃+Δ3的范围内进一步增大，第三群的越来越多的球旋转，一直到在电压超过φ₃+Δ₃之后，所有第三群的球将响应于所施加的电压而旋转。如果电压进一步增大而达到一第二最小阈值电位φ₂，第二(中间阈值)群的球以及所有第三群内的球开始旋转。当电压在φ₂和φ₂+Δ₂的范围内进一步增大，将有越来越多的、第二群的球旋转，一直到电压超过φ₂+Δ₂之后，所有第三群和第二群的球响应于所施加的电压而旋转。电压超过一第三最小阈值电位φ₁进一步增大，将使一些第一(最高阈值)群的球以及所有在第三和第二群内的球旋转。最后，当电压在φ₁和φ₁+Δ₁的范围内进一步增大时，将有越来越多的、第二群的球开始旋转，一直到电压超过φ₁+Δ₁之后，所有三个群的球将响应于所施加的电压旋转。

当需要一急陡的阈值响应时(例如，当使用的是无源式矩阵寻址电子仪器而不是有源式矩阵寻址电子仪器时)，图14C中Δ₃、Δ₂和Δ₁的值最好应该尽可能地小。这可以例如藉助收紧球的制造公差以降低强烈影响旋转阈值的、各球的任何物理特性(例如半径)的变化来做到。在任何一种情况中，Δ₃、Δ₂和Δ₁的值都应该足够小，以使得用于寻址不同球组的电压不会重叠。也就是说，如果行将对各组球进行单独地寻址，那么，必须严格满足不等式φ₃+Δ₃＜Δ₂并且φ₂+Δ₂＜φ₁。

或者，在一些情况中，将Δ₃、Δ₂和Δ₁的值取得较大而不是较小是有利的。这示出在图14D中。响应于递增的施加电压的球的变化曲线与结合图14C描述的相类似。但是，与图14C所示的情况相比，由于Δ₃、Δ₂和Δ₁相对于它们各自的最小阈值φ₃、φ₂和φ₁较大，因此，在各阈值区域内的曲线的斜率是比较平缓的。如果使用多阈值方法来控制颜色的饱和度，如下文结合图14F所描述的那样，那么，这将意味着：藉助图14D所示较宽的Δ值，随施加电压的增大每一颜色饱和的速率要比藉助图14C所示较窄的Δ值的所述速率更平缓。因此，可以对颜色的饱和度作较窄微的控制。再一次，必须严格满足不等式φ₃+Δ₃＜Δ₂和φ₂+Δ₂＜φ₁，并且连续的Δ范围之间的间隙γ₃₂和γ₂₁最好应该是相当大的。例如，如果整个弹性体片的厚度是30密耳(也就是说，对于一个三层的CMY吉利康来说，每一层为10密耳)，一些可能的最小阈值是φ₃＝80伏，φ₂＝90伏，φ₁＝100伏，并且Δ₃＝Δ₂＝Δ₁＝5伏，因此，间隙γ₃₂和γ₂₁都是5伏。

用多次通过寻址可以对一个其中各吉利康球具有多个旋转阈值的吉利康进行寻址。图14E所示的几个视图示出了在对一三层式的CMY吉利康的一象素寻址过程中的几个连续的阶段，在所述的吉利康中，任一给定层内的所有球都具有一共同的、理想的急陡的阈值(即，Δ₃＝Δ₂＝Δ₁＝0)。各视图是一吉利康片1410内的一单个象素区域的所有侧视图。对于一厚度为T的弹性体来说，层1413内的各球具有最低的阈值电位φ₃，层1412内的各球具有一中间值阈值电位φ₂，层1411内的各球具有最高的阈值电位φ₁。每一层都行将用一斜场来寻址，所述斜场是以每个象素为基础、藉助一斜场电极来产生，如图所示，它可以在组成象素的吉利康片1410的矩形柱状区域的周缘处提供电压V1、V2、V3和V4。假定吉利康片1410的单个象素区其厚度为T、宽度为W。

在图14E的第一视图中，对应于第一寻址通行将各电压设定成：V1＝V3，V2＝V4，并且(V3-V2)/W＞φ₁/T。最终的电场E1所具有的大小(V3-V2)/W大于为了使层1411内的各球旋转所需的阈值电场的大小ε₁＝φ₁/T。电场E1的方向是朝着箭头a所示方向。电场E1的施加促使所有三层1411、1412、1413内的各球使它们各自的偶极矩与所施加的电场相一致。每一球的偶极矩垂直于球的中心段的平面，所述偶极矩是因存在透过吉利康片1410的绝缘流体、由所述球的两个端部段之间的Z电位差产生的(如图14E的第一视图中、两端部段内的+和-标记所示出的那样)。因此，使得所有三层内各球的中心段的方向都平行于箭头a’(也就是，垂直于吉利康片1410的平面1419a、1419b)。

在图14E的第二视图中，对应于第二寻址通行，将电压设定成：V3＞V1，V1＝V4，V4＞V2，并且φ₁/T＞(V3-V2)/Y＞φ₁/T，其中Y＝(T²+W²)^1/2。最终的电场E2的大小为(V3-V2)/Y，它大于为了使层1412内的各球旋转所必须的阈值电场大小ε₂＝φ₂/T。电场E2的方向是朝着箭头b所示方向。电场E2的施加促使层1412、1413内的各球使它们各自的偶极矩与所施加的电场相一致并且不会影响层1411内的各球。使得层1412和1413的各球的中心段的方向与箭头b’所示方向相平行(即，与吉利康片1410的平面1419a、1419b成一锐角)。

在图14E的第三视图中，对应于第三寻址通过，将电压设定成：V1＝V2，V3＝V4，并且φ₂＞V3-V2＞φ₃。最终的电场E3的大小为(V3-V2)/Y，并且它被定向在箭头c的方向。电场E3的施加促使层1413内的各球使它们各自的偶极矩与所施加的电场相一致，这又将促使层1413内各球的中心段的方向变得平行于箭头c’的方向(即，平行于吉利康片1410的平面1419a、1419b)。由于所施加的电压梯度低于层1411和1412内各球的阈值φ₁/T和φ₂/T，因此，不会影响到它们。

多次通过寻址也可以用来有选择性地对一些位于一单层或多层吉利康的一单层内部的、具有不同旋转阈值的球进行寻址。这种技术的用途是不需要斜场就可以控制：一象元内、具有一彩色颜色的颜色饱和度；一象元内、黑色的灰度浓淡；或者，一般来说，对出现在一象元内的一颜色或其它光调制特性的可观察程度。例如，不使用斜场就可以在一以三段式球(如图10A-图10C所示)为基础的RGB吉利康内获得可变的颜色饱和度的一种方法是：提供许多与每一子象素内的每一颜色有关的球。为了获得一种全饱和的颜色，使所述子象素内的所有球旋转，使它们的中心段平行于弹性体片的表面。为了获得一种最小饱和的颜色，使所述子象素内的所有球旋转，而使它们的中心段垂直于弹性体片的表面。为了获得一种中等的颜色饱和度，使所述子象素内球的一个子集旋转，而使它们的中心段平行于弹性体片的表面，同时，该子象素的其余球旋转，而使它们的中心段垂直于弹性体片表面。换言之，被旋转得使它们的中心段平行于吉利康片平面的球越多，所述子象素外观的最终颜色就越饱和。在其它颜色的吉利康中，诸如CMY(K)或双态或三态光阀吉利康，相同的原理可以被用来控制颜色饱和度，而不需要使用斜场。它也可以被用来在那些例如以已有技术的黑色和白色双色球为基础的吉利康中提供灰度能力。一象素的灰色的暗度取决于那一象素内各个能使它们的白色和黑色半球面朝着吉利康片的、可观察表面的球的百分比。

图14F中的各视图示出了几个可以在一单层吉利康内获得的、不同程度的颜色饱和度，所述单层的吉利康具有设置在所述单层内部的三组不同的球，每一组球具有一不同的旋转阈值，所有的三组球均与同一可观察到的颜色有关。每一吉利康球均是一三段式的球，具有两个透明的端部段和一着色的中心段。例如，如果所述着色的中心段是红色的，那么，可以将各球设置在前面结合图10A-图10C描述的RGB吉利康的单个红色子象素内。

图14F的各视图是一构成吉利康片1420内一个可寻址象元(例如，子象素)的区域的所有侧视图。虽然在实际中，最好是将大量的、具有每一阈值的球均匀地(例如，随机地)散布在每一象素内，但是，为了清晰起见，图中仅示出了一个具有每一阈值的一个球。对于一厚度为T的弹性体来说，球1423具有一最低的阈值电位φ₃，球1422具有一中间值的阈值电位φ₂，球1421具有一最高的阈值电位φ₁。再一次，如图14E所示，所述层的厚度为T，象元的宽度为W，并假定各理想急陡阈值(即，Δ3＝Δ2＝Δ1＝0)

在图14F的第一视图中，球1421、1422和1423都被定向得使它们的中心段平行于吉利康片1420的平面。I处的观察者可以看到一最大程度饱和的颜色。各球的这种取向是这样获得的：利用一E＞φ₁/T的场强，或者，换言之，利用吉利康片1420两端的、满足V＞φ1的电压差V，垂直于所述吉利康的平面施加一电场。

在图14F的第二视图中，球1421被取向使得其中心段垂直于吉利康片1420的平面，球1422和1423被取向使得它们的中心段平行于吉利康片1420的平面。I处的观察者可以看见一适度饱和的颜色。球的这种取向是这样获得的：在第一次通过中，利用E₁＞φ₁/T的一场强(换言之，V/W＞φ₁/T的电压差V)，将这电场施加在吉利康平面内，随后在第二次通过中，利用φ₁/T＞T＞E₂φ₂/T的一电场强度E₂(换言之，吉利康片1420两端的、满足φ₁＞V＞φ₂的电压差V)，垂直于吉利康平面施加这电场。第一次通过将所有的三个球1421、1422和1423定向使得它们的中心段垂直于吉利康片1420的平面。第二次通过使球1422和1423重新定向，使它们的中心段变得平行于吉利康片1420的平面。由于所施加的电场小于球1421的旋转阈值，因此，第二次通过对球1421的取向没有任何影响。

在图14F的第三视图中，球1421和1422被取向得使它们的中心段垂直于吉利康片1420的平面，并且球1423被取向使得其中心段平行于吉利康片1420的平面。I处的观察者可以看到一略微饱和的颜色。各球的这种取向是这样获得的：在第一次通过中，利用E₁＞φ₁/T的一场强E₁(换言之，满足V/W＞φ₁/T的电压差V)，将这电场施加在吉利康平面内，随后在第二次通过中，利用φ₂/T＞E₂＞φ₃/T的一电场强度E₂(换言之，吉利康片1420两端的、满足φ₁＞V＞φ₃的电压差V)，垂直于吉利康平面施加这电场。第一次通过将所有的三个球1421、1422和1423定向使得它们的中心段垂直于吉利康片1420的平面。第二次通过使球1423重新定向，使它的中心段变得平行于吉利康片1420的平面。由于所施加的电场小于球1421和1422的旋转阈值，因此，第二次通过这些球1421和1422的取向是没有任何影响的。

在图14F的第四和最后视图中，球1421、1422和1423都被取向使得它们的中心段垂直于吉利康片1420的平面。一位于I处的观察者可以看到一最小程度饱和的颜色。各球的这种取向是这样获得的：用E＞φ₁/T的一场强E，或者换言之，用一满足V/W＞φ₁/T的电压差，将这电场施加在吉利康的平面内。

从上面的例子中可以看出，为了用吉利康片1420提供可变色彩饱和度，可采用一系列的一个或多个电场。这些系列中每个施加电场有其以两个方向中的一个定向的电场矢量：在片1420的平面中，或垂直于片1420的平面。通过控制定向的球群，使它们的着色中心段平行于片1420的平面，并因此使在I处的观看者能够观看，来控制色饱和度。每个球处在两个配置的一个之中：或“全开”，即定向成能使它最大程度地赋予可观看的颜色，或“全关”，即定向成能使它最小程度地赋予可观看的颜色。与前述的倾斜场技术相反，不使用中间定向。

总的来讲，如果使用N次寻址通过(即如果每一集各自寻址)的话，具有N个不同集的吉利康球、每一集具有一不同的阈值φ_n、每个球能够处在两定向之一的一吉利康象元可提供高达2^N的球定向的不同组合。如果一前面结合图10A-10C描述的RGB吉利康的红的子象素中有五集红中心段球，每一集具有不同的旋转阈值，在子象素中的每个球能够定位成它的中心段或平行于观看表面(“全开”)，或垂直于观看表面(“全关”)，然后对于子象素能够提供高达2⁵＝32的不同程度的红色饱和度。不幸的是，事实上通常不能利用2^N个球的定向组合。因此，在这个例子中，要获得红的子象素的所有的32个饱和程度，要求五球集中的每一集被分开寻址，这样又要求五次通过寻址。总而言之，为了获得球定位中2^N可用的组合中的任意一种，需要N次通过寻址，这甚至对于N的适度的数值能够是非常消耗时间而不被采用。

控制在一多阈值吉利康图象元中的可变色彩饱和度的另一种方法提供了N+1个的可用的饱和度，并对每组球需要至多寻址两次。这种方法如下工作：选择一断开值，一般该值在两个相邻的阈值φ_i与φ_i+1之间。断开值把N集球群分成两个大组。旋转阈值比断开值大的所有球是在第一组中，阈值小于或等于断开值的所有球是在第二组中。两组可经过两次通过寻址：在第一通过中，第一组和第二组中的所有球重新设置到一不执行方位(例如“全关”方位)，随后在第二次通过中，通过施加一强度等于所选的断开值的电场，只有第二组中的球定向在一执行方位(例如，“全开”方位)。

该另一种方法的一个例子可在图14F的第二和第三视图的前述说明中了解到，在该说明中解释了怎样使用两次通过寻址来获得所示的球方位。表示为穿越聚合物厚度T所施加的一电压，图14F的第二视图的断开值φ_c是这样选择的：使φ₁＞φ_c＞φ₂，图14F的第三视图的断开值φ_c是这样选择的：使φ₂＞φ_c＞φ₃。

此外，应予以理解的是，如果断开值φ_c选择为φ_c＞φ₁(例如，如果φ_c＝Δ)，可用这另一种方法获得图14F的第一视图所示出的球方位。类似地，如果断开值选择为φ₃＞φ_c(例如，如果φ_c＝0)，可用这方法获得图14F的第四即最后一个视图所示出的球方位。在每一种情况下，两次通过寻址有些多余，因为一次通过寻址就足够了。即对于图14F的第一视图，第一次通过寻址的结果完全被第二次通过所取消，对于图14F的第四视图，第一次通过的结果不需要第二次通过来进一步的修正。因此，在这样的情况下，为了减少寻址时间，值得省略多余的寻址步骤。

对于颜色出现控制场合，与更一般的但比较费时间的前述N次通过方法相比，这另一种对于多阈值的断开值方法的多次通过寻址往往是更好。尤其是，当N较大时，对于控制颜色存在，两次通过方法的工作尤其好。控制有效层次的数目是N+1，寻址通过数永远不会大于二。因此，有助于对色饱和度、灰度等等的精细控制。

此外，断开值寻址方法可以消除对很急陡阈值的要求。Δ的非零值构成了某一群球的阈值范围，在这范围中选择一断开值φ_c，把该群球分成两部分。例如，再参阅图14D，第一群中的每一个球有一个在φ₁与φ₁+Δ之间的旋转阈值。通过在第一通过中用一超过φ₁+Δ₁的外加电压，把第三群的所有球重新设置到不执行的方位，来控制有关第三群球的色饱和度(例如)，此后在第二通过中用一使φ₁＜φ_c＜φ₁+Δ₁的断开值φ_c的一外加电压，使一子集球定向到一新的不执行方位。对于第二和第三群中的球，这可以重复进行，每次适当减少外加电压，直到为每一颜色建立了所需的饱和度。从该例子中，应予以理解的是，每一群的阈值宽Δ能够影响控制色饱和度的精确程度。假定用于选择φ_c的精度受到限制，那么当Δ朝零减小时，在每一群中将有很少的有效断开值，对于有关该群的颜色有层次很少的色饱和度控制。因此，断开值多阈值寻址方法使一较宽的阈值宽度Δ变成最有利；在这方法中急陡的阈值不是特别需要的。

对于图14D中的三群球，断开值多阈值寻址方法需要最多寻址六次。总而言之，对于K群球，这种途径需要最多寻址2K次。

图14G中一系列视图示出了断开值寻址方法的一个例子，如应用于具有三群三段式、每一层有一群的一三层吉利康。例如，吉利康可以是一种CMY吉利康。每一层的球群有不同的相应最小阈值φ和一非零阈值宽Δ。尤其是，为了这举例的目的，假定是针对每一层的球群包括若干子群，每一个子群有一个在从φ到φ+Δ范围中的特殊(急陡)阈值。这系列视图全部是在厚度为T(即片1450中每一层的厚度为T/3)和宽度为W的吉利康片1450中一单象素区域的所有侧视图。

对于一厚度为T的弹性体，层1453中的球有一最低的最小阈值电位φ₃和非零的阈值宽度Δ，在层1452中的球有一中间阈值电位φ₂和一非零阈值宽度Δ₂；以及在层1451层的球有一最高阈值电位和一非零阈值宽度Δ₁。每一层用平行或垂直于片1450的平面的电场寻址。

在层1453中球群包括球1453a、1453b、1453c、1453d和1453e，它们分别具有各自的旋转阈值φ_3a、φ_3b、φ_3c、φ_3d和φ_3e，使得(φ₃+Δ₃)＞φ_3a＞φ_3b＞φ_3c＞φ_3d＞φ_3e＞φ₃。层1452中的球群包括1452a、1452b、1452c、1452d和1452e，它们分别具有各自的旋转阈值φ_2a、φ_2b、φ_2c、φ_2d和φ_2e，使得(φ₂+Δ₂)＞φ_2a＞φ_2b＞φ_2c＞φ_2d＞φ_2e＞φ₂。层1451中的球群包括1451a、1451b、1451c、1451d和1451e，它们分别具有各自的旋转阈值φ_1a、φ_1b、φ_1c、φ_1d和φ_1e，使得(φ₁+Δ₁)＞φ_1a＞φ_1b＞φ_1c＞φ_1d＞φ_1e＞φ₁。

在图14G的第一视图中，与第一次寻址通过相对应，一电场E1‖施加在片1450的平面中。这电场具有足够的强度去旋转所有三层中的所有球；即外加电压V1‖是这样的：(V1‖/W)＞(φ₁+Δ₁)/T。所有的球1451a、1451b、145 1c、1451d、1451e、1452a、1452b、1452c、1452d、1452e、1453a、1453b、1453c、1453d和1453e都旋转，使得它们的偶极矩与施加电场对齐，这样使它们的中心段定向于与片1450的平面垂直。换句话讲，所有的球重新设置在它们的“全关”方位。

在图14G的第二视图中，与第二次寻址通过相对应，一电场E₁⊥垂直施加在片1450的平面上。这电场具有足够的强度去旋转层1451中的部分球和层1452和1453中的所有球；即越过片1450厚度T的外加电压V1⊥是这样的：(φ₁+Δ₁)＞V1⊥＞φ₁。尤其是在这个例子中，选择外加电压V1⊥，使得球1451c、1451d和1451e受外加电压的影响，而球1451a和1451b不受其影响。因而，φ_1b＞V1⊥＞φ_1c。(另一种说法是，V1⊥构成第一群球的断开值φ_c)。响应施加电场E1⊥，球1451c、1451d和1451e与球1452a、1452b、1452c、1452d、1452e、1453a、1453b、1453c、1453d和1453e一样旋转，使得它们的偶极矩与施加电场对齐，这样使它们的中心段定向于与片1450的平面平行。即所有这些球1451c、1451d、1451e、1452a、1452b、1452c、1452d、1452e、1453a、1453b、1453c、1453d和1453e在第二次通过的最后定向在它们的“全开”方位。球1451a和1451b保留在它们的重新设置的“全关”方位。

在图14G的第三视图中，与第三次通过寻址相对应，一电场E2‖施加在片1450的平面上。这电场具有足够的强度去旋转层1452和1453中的所有球，而层1451中的所有球未受影响；即外加电压V2‖是这样的：(φ₁/T)＞(V2‖/W)＞(φ₂+Δ₂)/T。球1452a、1452b、1452c、1452d、1452e、1453a、1453b、1453c、1453d和1453e都旋转，使得它们的偶极矩与施加电场对齐，这样使它们的中心段定向于与片1450的平面垂直。换句话讲，层1452和1453中的所有的球再重新设置在它们的“全关”方位，而层1451中的球保留在原来的方位。

在图14G的第四视图中，与第四次通过寻址相对应，一电场E2⊥垂直施加在片1450的平面上。这电场具有足够的强度去旋转层1452中的部分球和层1453中的所有球，但不影响层1451中的任何球；即越过片1450的厚度T的外加电压V2⊥是这样的：(φ₂+Δ₂)＞V2⊥＞φ₂。尤其是在这个例子中，选择外加电压V2⊥，使得球1452b、1452c、1452d和1452e受外加电压的影响，而球1452a不受其影响。因而，φ_2a＞V2⊥＞φ_2b。(另一种说法是，V2⊥构成第二群球的断开值φ_c)。响应施加电场E²⊥，球1452b、1452c、1452d和1452e与球1453a、1453b、1453c、1453d和1453e一样旋转，使得它们的偶极矩与施加电场对齐，这样使它们的中心段定向于与片1450的平面平行。即所有这些球1452b、1452c、1452d、1452e、1453a、1453b、1453c、1453d和1453e在第四次通过的最后定向在它们的“全开”方位。球1452a保留在它重新设置的“全关”方位。

在图14G的第五视图中，与第五次通过寻址相对应，一电场E3‖施加在片1450的平面上。这电场具有足够的强度去旋转层1453中的所有球，而层1451和1452中的所有球未受影响；即外加电压V3‖是这样的：使(φ₂/T)＞(V3‖/W)＞(φ₃+Δ3)/T。球1453a、1453b、1453c、1453d和1453e都旋转，使得它们的偶极矩与施加电场对齐，这样使它们的中心段定向于与片1450的平面垂直。换句话讲，层1453中的所有的球再重新设置在它们的“全关”方位，而层1451和1452中的球保留在原来的方位。

在图14G的第六即最后的视图中，与第六次通过寻址相对应，一电场E3⊥垂直施加在片1450的平面上。该电场具有足够的强度去旋转层1453中的部分球，但不影响层1451和1452中的任何球；即越过片1450的厚度T的外加电压V3⊥是这样的：使(φ₃+Δ₃)＞V3⊥＞φ₃。尤其是在这个例子中，选择外加电压V3⊥，使得球1453e受外加电压的影响，而球1453a、1453b、1453c和1453d不受其影响。因而，φ_3d＞V3⊥＞φ_3e。(另一种说法是，V3⊥构成第三群球的断开值φ_c)。响应施加电场E3⊥，球1453e旋转，使得它的偶极矩与施加电场对齐，这样使它的中心段定向于与片1450的平面平行。其它球都不受影响。

这样完成了图14G的寻址顺序。第六次通过完成之后，在I的观察者看见一个象素，在该象素中，层1451中的球的中心段提供的颜色中度饱和，层1452中的球的中心段提供的颜色非常饱和，层1453中的球的中心段提供的颜色极轻度饱和。还有，值得指出的是，虽然图14G所示的诸球具有五个离散的阈值，并以下降的旋转阈值的次序整齐排列，但这样做仅仅是为了方便说明。事实上，每一群球将有大量的阈值，它们在统计上分配情况是：对于层1451，在φ₁与(φ₁+Δ₁)之间的间隔，对于层1452，在φ₂与(φ₂+Δ₂)之间的间隔，对于层1453，在φ₃与(φ₃+Δ₃)之间的间隔；这些不同阈值的球将在空间上分别分布在它们各自的整个层内。

用一外观上类似于前面结合图8A描述的倾斜电场电极结构的电极结构，可分别对每一象素或其它的象元产生用在图14F和14G的平行和垂直的寻址电场。但是，只需要平行或垂直的电场，所以电压V1、V2、V3、和V4可被约束成V1＝V2和V3＝V4，或V1＝V3和V2＝V4。因此，与提供一完全的普通的倾斜电场容量相比，电压控制线路可被简化。

另外，可用图8F中示出的不复杂和不昂贵的电极结构来产生平行的和垂直的电场，其中一旦平面“擦抹”场施加到整个吉利康片上时，只有垂直电场可分别对每个象元寻址。这种结构能够很好地与图14G所举例的多阈值多次通过寻址的断开值方法一起工作，因为如果不执行方位是“全关”，那么对于在每一个象素中的每一群球的第一次寻址通过总是为一大的擦抹。使部分球转到“全开”的第二次通过可以在从象素到象素的外加电压方面不同。图8F的电极结构对于一比较普通的N次通过方法是不够的，在N次通过方法中球方位的所有的2^N种可能的组合是可达到的。

应该指出的是，在结合对于颜色出现控制的多阈值方法中，如果通过使用不同尺寸的球来实现在一吉利康中每一颜色的诸球的不同旋转阈值，哪些球应该是比较大的、哪些球应该是比较小的这种选择可取决于每一颜色所需的出现分辨档次的数量。例如，假定在一多层CMYK吉利康中，青色层中的球有第一平均半径，洋红色层中的球有第二平均半径，黄色层中的球有第三平均半径，黑色层中的球有第四平均半径。这对于具有最大半径的球在黄色层，具有最小半径的球在黑色层的情况是有利的，因为一般而言，人的眼睛比分辨色饱和度的层次更能分辨灰度层次，分辨黄色层次要差于分辨其它颜色的层次。如果采用多阈值，在某一象素中某一颜色的可用层次的数量取决于在该象素中的那种颜色的可分别寻址的球的数量；某一颜色的球越多，对最终颜色混合体中那种颜色的存在的控制越精细。因此，由于需要对黄色进行最小精确控制，对黑色进行最精确控制，所以与每一象素的青色或洋红色球相比，每一象素的黄色球相对要少，与每一象素的青色或洋红色相比，每一象素中的黑色球相对较多。

图14F-14G示出了多阈值、多次通过技术，结合图8A-8C的前述倾斜场技术提供了两套相异的控制在一吉利康的任何单象元中任何给定颜色的存在程度(例如，色饱和度、灰度浓淡等等)的方法。简而言之，这两套方法可如下对照：

·倾斜场方法是通过改变每个球相对于吉利康的观察表面的角度，并因此改变每个球赋予可观察颜色的程度来工作的。每个球可通过倾斜场旋转到一角度连续范围中的任何角度。在给定范围中的所有的球立刻旋转。寻址发生在一单一运行中。

·多阈值、多次通过方法是通过改变旋转球的比例，并因此改变有效赋予可观察的颜色的球的数量来工作的。每个球可旋转到两个位置中的一个，即或“全开”(最大地赋予可观察的颜色)或“全关”(最小地赋予可观察的颜色)；与倾斜场途径不同，没有中间位置。不是所有的给定区域中的球都需立刻旋转。寻址发生在连续的通过之中，例如，所有的球在第一通过中都重新设置到“全关”方位，随后一子集球在第二次通过中定位在“全开”方位。

如前面结合图14E所述，多阈值和倾斜场技术一起用在一单一的吉利康中，其中多阈值用来选择球的特定组(例如层)，倾斜场用于控制每一所选组之内的颜色存在。

吉利康片中的不同球的有重要意义的放置的制造技术

图10A-10C的RGB吉利康是由三类不同的球构成，即，具有红中心段的球，具有绿中心段的球，和具有蓝中心段的球。这三种不同类的球放在吉利康片中的不同的子象素区域中。一红色子象素只包含具有红色中心段的球，而不包含其他两种类型的球。类似地，绿色子象素只包含具有绿色中心段的球，蓝色子象素只包含具有蓝色中心段的球。那么，为了制造这种吉利康，就需要把不同类型的球放在它们各自在弹性体片中的不同位置的制造技术，以便获得所需的红、绿、蓝子象素的几何图案(例如，图10C的图案)。

还有需要从相异着色的吉利康球的组合小块形成一显示器的其他场合。例如，在一汽车显示器中，可用红和白双色球显示速度表，用绿和白双色球显示里程表，用黑和白双色球显示燃料表，用荧光蓝和白双色球显示转速表。还有其他的例子是在装饰性构图的以吉利康为基础的建筑物屏幕之中，是根据前面结合图7A和7E描述的原理制造的。例如，可以需要具有不同类型的透明中心段(例如，一些是无色的，其它的是着“灰玻璃”色，还有的是涂粉红色或另外的彩色)的不同球的图形。

总而言之，有许多情况，在这些情况中，在制造时必须或有利地把不同类型的吉利康球放在弹性体层中的在较佳的不同选择位置上。“不同类型”是指：一集球与另一集球之间的任何物理差异，包括不同的光学性能(颜色仅仅是光学性能中的一个例子)和诸球内区域之间的光学性能分布；上述任何和全部的电、机械、结构和材料性能，例如尺寸、形状、电的单极矩和偶极矩等等，这些性能前面提到包括在影响球的旋转阈值的那些性能之中；以及，总的来讲可用于不同球之间差别的其它物理特征，诸如，例如具有这些性能的吉利康球的铁磁性能(作为这种性能的一个例子见在此援引作为参考的第4,126,854号的美国专利，第6栏第16-30行)。

在制造吉利康弹性体层的过程中，可用多种技术获得有图案的或其它有重要意义的球的放置。这样一种技术是一种非熔静电复印技术，在这种技术中，使用包括吉利康球本身的“调色剂”把所需图案的不同类型的吉利康球通过静电复印“印刷”在一部分固化的弹性体上。这样，不同类型的吉利康球就能放在部分固化的片上的任何所需位置。一旦球根据要求放置，其它呈未固化液体形式的弹性体材料就倾注到这些球上，使得最终的弹性体片具有设置在弹性体内部而不是弹性体顶部的吉利康球。

通过观察球形的吉利康球在某些方面很象用在传统静电复印中调色剂颗粒，而知道静电复印技术。尤其是，它们象调色剂颗粒是绝缘的，而且很容易摩擦起电，通常它们的尺寸约与调色剂颗粒相同。这意味着吉利康球能够代替普通的调色剂放置在一静电复印显影系统中，如果显影系统随后放在一静电复印机中，后者能够产生由诸球构成的图象。

一普通形式的静电复印显影系统是通过在一贮槽中把调色剂颗粒与钢或纯铁(有磁性的)珠混合起来而工作的。在混合调色剂颗粒和钢或纯铁珠的过程中，调色剂颗粒产生一个摩擦电荷。调色剂颗粒与珠的这种混合体的一部分再被刷到光电导体鼓的表面，在光电导体鼓的表面具有相反极性的电荷的图象式分布。这可通过用来自电晕放电装置的离子在光电导体鼓的表面均匀充电，随后把它从图象暴露于光线中对光电导体进行图象式放电而获得的，这在静电复印领域是众所周知的。调色剂颗粒粘结于具有高密度(电压)相反极性电荷的光电导体鼓的面积上。这形成了一成图象式的调色剂图象。

在传统静电复印中，通常是放置一张与光电导体鼓接触的纸，把另外的电晕放电装置放在该纸的另一面，把调色剂吸引到该纸表面，这样使形成在光电导体鼓上的调色剂颗粒随后转移到纸上。此后，调色剂熔化(融化)到纸上。当然，在这里，最好不是融化吉利康球，较佳接受表面不是纸，而是吉利康本身的弹性体片。因此，使用一非熔化静电复印工艺。(其它的非熔化静电复印工艺是已知的，见例如美国的第5,075,186专利，在此援引作为参考)。由吉利康球制成的调色剂成象到一光电导体鼓上，并从该光电导体上转移到一粘结的接受媒体，这种媒体通常是由呈粘性的部分固化状态的弹性体材料制成。

图15A示出了一适用于吉利康球放置的一非熔化静电彩色复印机1500的一个例子。为了讨论图15A，假定三集吉利康球，一个红的、一个绿的和一个蓝的(例如分别具有红、绿和蓝中心段的三段式球)将被放在吉利康片中，要理解的是用该技术可放置任何两集或多集。

一光电导体鼓1505暴露于一第一激光图象，使图象式放电到鼓1505上。用于图象的激光是通过用一类似于使用在已知的激光打印和数字静电复印技术中的方法，由与镜1503和透镜1504相连的扫描激光器1502产生。当鼓1505逆时针(箭头a的方向)旋转时，包含有纯铁珠和由红色球制成的调色剂的混合体的红色显影箱1510移动(如箭头d所指)到几乎与鼓1505接触。磁性珠与调色剂的混合体擦刷光电导体鼓1505的表面。一磁场(未示出)束缚住磁性珠。一在显影箱1510与鼓1505之间的偏置电压使调色剂(这里是红色球)粘结到鼓1505的表面上，这些表面仅仅是光电导体鼓中的电荷通过暴露于第一激光图象而在前面已经去掉的那些区域。这样，红色球的图象式层建立在光电导体鼓的表面上。随后通过在光电导体鼓1505的表面与一储存鼓1525表面之间的高电场，该图象1526转移到储存鼓1525上。储存鼓1525以于鼓1505相反的方向(如箭头b所指)旋转。显示出由红色球形成的图象1526储存于储存鼓1525上。

接着，再通过一电晕放电装置对光电导体鼓1505进行均匀充电，这一次它也是由激光器1502产生的一第二激光图象放电。这一次结合包含有纯铁珠和由绿色球制成的调色剂的混合体的绿色显影箱1511，它以与前述的红色球图象1526相同的方式把绿球图象式地沉积在光电导体鼓1505的表面上。这里看见的仍然存在于鼓1505的绿色球图象1527以精确地叠加在已经在那儿的红色球图象1526上的方式转移到储存鼓1525上。

同样，由来自蓝色显影箱1512的调色剂制成的第三图象(未示出)能够产生在光电导体鼓1505上，并转移到储存鼓1525上，以精确地叠加在前面叠加的红色球和绿色球图象1526、1527上。

当所有三色(或更多)的图象都聚积在储存鼓1525的表面上时，图象转移到一接受表面1530。在一传统的静电复印机中，接受表面通常是纸，此后的步骤是加热，以把调色剂图象熔化到纸上。这里，接受表面是一放置球、以便包含在吉利康的弹性体层中的粘结表面，而且没有熔化步骤。

已经发现，一层薄的部分固化的SYLGARD184弹性体，即一种制造吉利康片的较佳弹性体材料是很有粘性的。如果接受表面1530是部分固化的弹性体的表面，该表面以与储存鼓1525的表面相同的方向、以相同的表面速度移动(箭头C)，并使它相当靠近储存鼓1525的表面，储存于储存鼓1525上的着色球图象的很大一部分将转移到接受表面1530。(储存鼓1525的表面可有利地涂覆一种非粘性物质，诸如聚四氟乙烯，从而把它放置成与接受表面1530的粘性弹性体直接接触)。如果一强电场越过这两个表面，甚至更大部分的着色球图象将转移。

未固化的弹性体倾注到转移的着色球图象的表面上、去除夹在其中的空气(例如，通过使用真空或使用一离心分离机)以及固化弹性体都将导致着色球图象被封装起来。因此，已形成在储存鼓1525上的重叠的诸着色球图象变成在吉利康的弹性体片中的球的图案。在通过施加一种绝缘的增塑剂流体以膨胀弹性体片而进行的增塑之后，使球能在其内自由旋转，吉利康将准备好以供使用。

图15B是用于图15A的静电复印装置的显影箱1510、1511和1512的调色剂和珠的粉末混合体的放大视图。粉末1515包括大量的与由纯铁或其它磁性物质制成的大量的珠1517混合的吉利康球1516。珠1517用来将摩擦电荷给予球1516，其方法类似于纯铁珠将摩擦电荷给予在传统静电复印调色剂中的干墨或其它标记物质的颗粒的方法。一般而言，珠1517的数量大约等于球1516的数量，珠1517也是球状的，但其尺寸比球1516大一个数量级左右。但是，要知道的是，在对于具体应用合适时，可使用不同类型的吉利康球、不同的珠材料和尺寸以及混合体中球于珠的不同比例。

图15C示出把未固化弹性体倾注到被转移的着色球图象上的步骤。来自其上已经有从储存鼓1525转移的着色球图象的接受表面1530的部分固化的弹性体的一部分1542已经移到一保持平台1538，并放置在如图所示的保留壁1539a与1538b之间。球1545是组成转移的着色球图象的吉利康球。以一种覆盖球、同时使它们离开各自在弹性体中的位置的方法，使呈液体的未固化的弹性体1541从一容器1540分配到部分固化的弹性体部分1542和球1545上。这样，当附加的未固化的弹性体1541倾注到由球1545形成的着色球图象上时，该图象会不受干扰地保留下来。保留壁1539a和1539b在固化过程中将分配的未固化弹性体保持在位。

静电复印球放置技术可用于制造任何吉利康，包括不均匀地分布在整个弹性体材料中的两种或多种不同类型的球。获得低成本的、图象式着色球分布的另一个技术有利地利用以下的事实，即吉利康球是球形的，以及在它们的表面没有静电电荷的情况下具有极好的流动特征。因此，可以是一种“丝网印刷法”。

图15D示出丝网印刷球放置技术。球1575从分配器1570分配到一设置在部分固化的弹性体的粘性层1590之上的一网1580上。网1580具有构成所需图象或图案的诸孔，在这些孔中，球1575将被放置在吉利康片中。孔大到足以使球1575通过，还要小到足以给出球放置的所需清晰度。球1575被放置在网1580上，并用由振动器1581提供的合适振动使球1575以图象方式通过网1580的孔。直到球1575撞击部分固化的弹性体层1590的表面而粘到该表面上。

对于不同类型的球，使用不同的网重复上面的过程，直到在弹性体表面上放置了所需图案的不同的球。例如，第一丝网可用于把红色球放置在弹性体层1590中，此后第二丝网用于把绿色球放置在弹性体层1590中。一附加的丝网印刷步骤用于每一附加的颜色。最后，当所有的球都放置在位时，未固化的弹性体倾注到该表面上，其方法与图15C所示的相类似，以便覆盖在放置的球上。随后，去掉弹性体中的所夹带的空气，接下来准备固化和增塑。

结论

前述的具体实施例仅仅描述了一些用来实践本发明的可能性。在本发明的精神范围内还有许多其它实施例。例如：

●一全色显示器或全色电纸应用中使用的吉利康并不限于传统的RGB或CMY/CMYK配色法。为了提高色域，可以加入另外一些颜色。而且，如上文有关强光彩色应用所描述的那样，例如为了保证能准确地显示一公司的广告标识，可以提供一特定的定制颜色。

●一吉利康球的电学各向异性不必基于Z电位。有一个与球有关的电偶极矩就足够了，所述偶极矩与所述球相一致得能方便所述球在施加了一外电场下作有用的旋转。(通常，偶极矩的方向是沿着球的对称轴线。)而且，应予注意的是，一吉利康球除了其电偶极矩之外还可以具有一电单极矩，因为例如当所述偶极矩是由两个不同大小的正电荷相分离而造成时，最终的电荷分布是等效于一正的电单极与一电偶极矩的叠加。

●虽然上文所描述的各吉利康球是旋转响应于直流寻址电压，但是，这些球也可以响应于一定的交流寻址电压。特别是，多段的、以Z电位为基的吉利康球适于用在以视帧频速率工作的、光栅扫描的、可寻址显示器中。而且，应予理解的是，本发明的某些方面甚至适于那些其中各球仅对非直流电压(例如，RF电压)作出旋转响应的吉利康。

●一吉利康球的光学各向异性不必以颜色为基础。因为可以将所述吉利康球的不同面呈现给观察者，其它的光学特性可以变化，它们包括(但不限于)：偏振、双折射、相位延迟、光散射和光反射。总之，吉利康球可以用来以各种方法调制光。

●碰撞吉利康的入射光不必仅限于可见光。使吉利康球具有适当材料，入射“光”可以例如是红外线，或者是紫外线，并且这种光可以被所述吉利康所调制。

●在某些情况下，以上的描述涉及一平面的吉利康片，并涉及平行于该吉利康片的电场、在该吉利康片平面内的电场、垂直于该吉利康片的电场、与该吉利康片呈一特定角度的电场等等。但是，本技术领域的熟练人员应予理解的是，一由柔性材料制成的吉利康片可以被暂时变形或者永久变形(例如，弯曲、折叠或卷曲)，从而从总体上来看不是严格意义上的平的。在这些情况中，可以例如在一局部平面的区域内、相对所述吉利康片来测量电场角度，所述区域包括所关心的一个所述吉利康球或若干个所述吉利康球。此外，还应予理解的是，实际上，由于特定吉利康片和电极组件的制造误差或小的不完善，电场可以稍许偏离前述的平行的、垂直的，以及其它角度而有所变化。

●由于纸状式吉利康具有柔性、较轻的重量等等一些优点，因此它特别适用于电纸。但是，如上文所提到的，所述吉康利还可以用在刚性或固定的平面显示器中，诸如计算机屏幕、汽车的仪表板、显示记号等等。而且，从上文有关电活动百叶窗和窗帘的描述可知，不必将吉利康用作一信息显示媒质。由本发明的吉利康提供的光调制能力可以有许多其它用途。

●上文所描述的斜场和多阈值技术适于其它用途。一种可能是将斜场电极与一具有已有技术的黑白吉利康球的弹性体片一起使用。所述斜场可以使各球旋转任一所需角度，即黑色和白色的任何所需程度的混和，从而使吉利康能灰度成象。另一种可能是藉助一能提供三个不同电压或电压范围的电压源，诸如一有电源的输入笔来书写在RGB多阈值电纸上。这样就能允许使用者以三种不同的颜色在电纸上进行书写。

●以上对全色吉利康进行了描述，这种全色吉利康是例如藉助斜场和多阈值技术来控制颜色饱和度。但是，这种全色可寻址象素的吉利康对每一象素每一颜色只提供两种饱和度，即，全饱和或最小程度的饱和，并且不能提供可变的颜色饱和度控制，然而它可以是有用的。特别是，可以建造一适于半色调彩色应用的CMY显示器。

Claims (6)

1.一种球体，包括基本上相互平行排列的多段，各段与至少另一段相邻但相邻段不超过两段，相邻段在平界面处相互连接，所述多段包括

第一段具有第一厚度和第一光调制特性，

第二段具有第二厚度和第二光调制特性，以及

第三段具有不同于至少第一和第二厚度之一的厚度，以及具有与至少第一和第二光调制特性之一不同的光调制特性，

所述球体具有异向性以提供一电偶极矩，所述电偶极矩使球体具有电响应，这样当所述球可转动地设置在非振荡电场中，且同时提供球的电偶极矩时，所述球将转到一个方向上，其时电偶极矩与电场对齐；

所述第一光调制特性是：第一段具有第一颜色，所述第一颜色是彩色的；以及

所述第二和第三光调制特性是：至少所述第二和第三段之一具有从彩色或非彩色颜色组中选择的第二颜色。

2.一种材料包括：

一具有一表面的基材；以及多个设置在所述基材中的球体，

各球体具有多个相互连接的段，各段与至少另一段相邻，并且相邻段不超过两个，所述段包括

第一段具有第一光调制特性，

第二段具有第二光调制特性，以及

第三段具有与至少第一和第二光调制特性之一不同的光调制特性，

每个球体具有异向性以提供一电偶极矩，所述电偶极矩使球体具有电响应，这样当所述球可转动地设置在非振荡电场中，且同时提供球的电偶极矩时，所述球将转到一个方向上，其时电偶极矩与所述非振荡电场对齐，

各球体具有多个可看到的方面，所述方面可以被处于适当位置上的观看者看到以观察基材表面，所述方面包括

具有第一光调制特性的第一方面，在球可转动地设置于所述基材中，并在球的附近施加的第一电场的影响下，以及同时提供球的电偶极矩时，所述第一方面在所述球转动到相对观看者的第一方向上是可见的，所述第一施加电场具有垂直于接近球附近的表面的平面部分的一电场矢量，以及

具有第二光调制特性的第二方面，在球可转动地设置于所述基材中，并在球的附近施加的第二电场的影响下，以及同时提供球的电偶极矩时，所述第二方面在所述球转动到相对观看者的第二方向上是可见的，所述第二所施加的电场具有一电场矢量，该矢量包括平行于接近球附近的表面的平面部分的一电场矢量分量。

3.一种制造球体的方法，包括以下步骤：

提供第一液流，包括以第一流速流动的第一可硬化液体，所述第一可硬化液体与第一光调制特性有关；

提供第二液流，包括以第二流速流动的第二可硬化液体，所述第二可硬化液体与第二光调制特性有关；

将第一和第二液流汇合成一组合液流，所述组合液流包括在一平界面处接合的第一和第二液流；

由所述组合液流形成一条带；

由所述带形成多个球体，各球体包括由第一液流形成的第一段和由第二液流形成的第二段，所述第一和第二段在一平界面处接合，第一和第二段各自具有一厚度，第一段的厚度由第一流速控制，第二段的厚度由第二流速控制，所述第一段具有所述第一光调制特性，所述第二段具有所述第二光调制特性；以及

使所形成的球硬化，各硬化球具有一各向异性以提供一电偶极矩，所述电偶极矩提供硬化球的电响应，这样当硬化球可转动地置于一电场中、同时提供所述球的所述电偶极矩时，所述硬化球将转动到所述电偶极矩与所述电场对齐的方向上。

4.一种球体，包括基本上相互平行排列的多段，各段与至少另一段相邻但相邻段不超过两段，恰好与另一段相邻的每一段为一外段，恰好与另两段相邻的每一段为一内段，相邻段相互在平界面处接合，各段具有一光调制特性，所述相邻段的光调制特性互相不同，所述多段包括

一第一外段，

一第二外段，以及

一透明内段，

所述球体具有异向性以提供一电偶极矩，所述电偶极矩使球体具有电响应，这样当所述球可转动地设置在非振荡电场中，且同时提供球的电偶极矩时，所述球将转到电偶极矩与电场对齐的一个方向上。

5.一球体，包括一中心点和包括三个基本上相互平行排列的段，各段与至少另一段相邻但相邻段不超过两个，恰好与另一段相邻的每一段为一外段，恰好与另两段相邻的每一段是一内段，相邻段在平界面处与另一个接合，所述三段包括

第一段，所述第一段是一包括中心点的内段，所述第一段具有第一光调制特性，所述第一光调制特性是使所述第一段具有色彩，

第二段，所述第二段是与所述第一段相邻的一外段，所述第二段具有第二光调制特性，所述第二光调制特性是使所述第二段是透明的，以及

第三段，所述第三段是与所述第一段相邻的并且相对于所述第一段与所述第二段相对的一外段，所述第三段具有所述第二光调制特性，

所述球体具有一异向性以提供电偶极矩，所述电偶极矩产生球的电响应，这样当所述球可转动地设置于非振荡电场中、同时提供球的电偶极矩时，球将转动到电偶极矩与电场对齐的方向上。

6.一种具有分段多色球的扭转显示器，包括多个彼此相互平行排列的段，每一段相邻于至少一个其它段但不超过两个其它段，正好与一个其它段邻近的每一个段为一外部段，正好与两个其它段邻近的每一段为一内部段，相邻的段在平面的界面内彼此相连，所述的各段包括

一第一段，所述第一段是一具有第一光调制特性的内部段，所述第一光调制特性使第一段不透明，

一第二段，所述第二段是一与所述第一段相邻的外部段，所述第二段具有一第二光调制特性，所述第二光调制特性是使第二段透明，

一第三段，所述第三段是一具有一第三光调制特性的内部段，所述第三光调制特性使第三段不透明，以及

一第四段，所述第四段是一与第三段相邻的外部段，所述第四段具有一使第四段透明的光调制特性，

所述球具有一用来提供一电偶极矩的各向异性，所述电偶极矩可使球作出电学响应：当球被可旋转地设置在一不振荡的电场内同时该球的电偶极矩被提供时，所述球趋向于转动，而被取向使得电偶极矩与所述电场对齐。

Images