DE69831120T2

DE69831120T2 - Drehzylinderanzeige

Info

Publication number: DE69831120T2
Application number: DE69831120T
Authority: DE
Inventors: Nicholas K. Los Altos Sheridon; Joseph M. Morgan Hill Crowley
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 1997-10-30
Filing date: 1998-05-13
Publication date: 2006-04-13
Anticipated expiration: 2018-05-14
Also published as: EP0913803A2; DE69831120D1; CA2228920A1; US6428868B1; US20020015831A1; CA2228920C; US6497942B2; EP0913803A3; JPH11175003A; EP0913803B1; JP4175689B2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf visuelle Anzeigen und insbesondere auf Anzeigen mit sich drehenden Kugeln wie etwa Gyriconanzeigen und Ähnliches.
Gyriconanzeigen sind auch unter anderen Bezeichnungen bekannt wie etwa elektrische Drehkugelanzeigen oder Rotationskugelanzeigen und wurden als erstes vor über zwanzig Jahren entwickelt. Man beachte US-Patent Nr. 4,126,854 und US 4,143,103 , welche als Bezug aufgenommen werden.
Eine beispielhafte Gyriconanzeige 10 ist in einer Seitenansicht in 1A (Stand der Technik) gezeigt. Zweifarbige Kugeln 1 sind in einem Elastomersubstrat 2 angeordnet, welches durch eine dielektrische Flüssigkeit aufgequollen ist, die die Hohlräume 3 erzeugt, in welchen die Kugeln 1 sich frei drehen können. Die Kugeln 1 sind in der Gegenwart der Flüssigkeit elektrisch zweipolig und sind daher bei Anwendung eines elektrischen Feldes einer Rotation unterworfen wie etwa durch die Matrix-adressierbaren Elektroden 4a, 4b. Die Elektrode 4a, welche der oberen Oberfläche 5 am nächsten ist, ist vorzugsweise transparent. Ein Beobachter bei I sieht ein Bild, welches durch das schwarze und weiße Muster der Kugeln 1 ausgebildet wird, welche gedreht sind, um ihre schwarzen oder weißen Seiten (Halbkugeln) zu der oberen Fläche 5 des Substrats 2 zu zeigen.
Eine einzelne der zweifarbigen Kugeln 1 mit schwarzer und weißer Halbkugel 1a und 1b ist in 1B (Stand der Technik) gezeigt.
Ein weiterer Typ einer Anzeigeeinrichtung ist in DE 3026875 beschrieben und bezieht sich auf eine Einrichtung zur grafischen Repräsentation von Information unter Verwendung von rotierenden Körpern, welche in einer Matrix angeordnet sind. Jeder rotierende Körper repräsentiert ein Bildelement. Die Außenschale von jedem rotierenden Körper schließt Gebiete mit unterschiedlichen Mustern oder Farben auf denselben ein. Die äußere Schale von jedem Körper ist mit magnetischen oder elektrischen Dipolen versehen und durch ein gesteuertes magnetisches oder elektrisches Feld wird eine Drehung der rotierenden Körper verursacht.
Gyriconanzeigen weisen viele Vorteile gegenüber herkömmlichen elektrisch adressierbaren visuellen Anzeigen, wie etwa LCD- und CRT-Anzeigen auf. Insbesondere sind sie geeignet zum Betrachten in Umgebungslicht, können ein Bild für unbestimmte Zeit bei Abwesenheit eines angewandten elektrischen Feldes halten und können gering von Gewicht, flexibel, faltbar und mit vielen anderen bekannten und nützlichen Eigenschaften von normalem Schreibpapier ausgestattet sein. Daher sind sie zumindest im Prinzip sowohl für Anzeigeanwendungen als auch für Anwendungen von sogenanntem elektrischem oder interaktivem Papier geeignet, in welchem sie als ein elektrisch adressierbares, wieder verwendbares (und daher umweltfreundliches) Ersatzprodukt von gewöhnlichem Papier dienen. Weitere Vorteile des Gyricons sind in US-Patent 5,389,945 ersichtlich, welches als Bezug aufgenommen wird.
Bekannte Gyriconanzeigen verwenden kugelförmige Partikel (z. B. zweifarbige Kugeln) als elementare Anzeigeelemente. Es bestehen gute Gründe zur Verwendung von sphärischen Partikeln, insbesondere:

– sphärische zweifarbige Kugeln können durch eine Anzahl von Techniken einfach hergestellt werden.
– Kugeln sind in drei Dimensionen symmetrisch. Dies bedeutet, dass die Herstellung eines Gyriconanzeigenblatts aus sphärischen Partikeln einfach ist. Es ist nur notwendig, die Kugeln über ein Elastomersubstrat hinweg zu verteilen, welches daraufhin mit einer dielektrischen Flüssigkeit aufgequollen wird, um sphärische Hohlräume um die Kugeln auszubilden. Die sphärischen Kugeln können überall innerhalb des Substrates und in jeder beliebigen Orientierung in Bezug zueinander und in Bezug auf die Substratoberfläche angeordnet werden. Es besteht keine Notwendigkeit, die Kugeln zueinander auszurichten oder zu der Substratoberfläche auszurichten. Sobald die Kugel angeordnet ist, kann dieselbe sich um jede beliebige Achse innerhalb ihres Hohlraumes drehen.

"In dem "Weiß-Zustand" reflektiert die Gyriconanzeige nahezu vollständig von der obersten Schicht der zweifarbigen Kugeln und insbesondere von den weißen oberen halbkugelförmigen Oberflächen der obersten Schicht von Kugeln. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die erfindungsgemäße Anzeige mit einer einzigen eng gepackten Einfachschicht von zweifarbigen Kugeln aufgebaut."
Idealerweise würde eine eng gepackte Anordnung die Ebene vollständig mit der Einfachschicht aus Gyriconelementen bedecken. Insofern als eine ebene Anordnung von Kugeln eine Ebene nicht vollständig abdecken kann, sondern notwendigerweise Zwischenräume enthalten muss, ist jedoch das beste, was mit einer einzigen Population von kugelförmigen Elementen von gleichförmigem Durchmesser erreicht werden kann, ungefähr 90,7% an Flächenabdeckung, welche bei einer hexagonalen Packungsgeometrie erhalten wird. Es kann eine zweite Population von kleineren Kugeln hinzugefügt werden, um die Zwischenräume etwas auszufüllen, wobei dies jedoch die Herstellung der Anzeige kompliziert und eine Abwägung zwischen Lichtverlusten aufgrund von nicht aufgefüllten Zwischenräumen und Lichtverlusten aufgrund von Absorption durch die schwarzen Halbkugeln der kleineren Kugeln der Zwischenräume mit sich bringt.
Es wäre daher wünschenswert, eine Gyriconanzeige mit einer eng gepackten Einzelschicht bereitzustellen, in welcher die Flächenbedeckung 90,7% übersteigt oder 100% nahe kommt, ohne die Notwendigkeit von Zwischenraumpartikeln. Dies kann durch die Verwendung von zylindrischen anstelle von sphärischen Elementen erreicht werden. Es kann beispielsweise ein rechtwinkliges Feld einer ebenen Einfachschicht von Zylindern aufgebaut werden, welches die Ebene vollständig oder nahezu vollständig abdeckt. Wenn die weißen Ansichten der Zylinder zu einem Beobachter gerichtet sind, kann wenig oder überhaupt kein Licht durch die Schicht gelangen.
Die Schrift WO 97/50071, welche der Patentschrift EPO 846314 entspricht und gemäß Artikel 54(3) EPC aufgeführt wird, bezieht sich auf eine Anzeige mit sich drehenden Zylindern, welche auf einer Vielzahl von zylindrischen, optisch anisotropen Partikeln basiert, welche in einem Substrat angeordnet sind. Jeder Partikel besteht aus einem zweifarbigen Zylinder, welcher zwei Komponentengebiete aufweist, wobei jedes Komponentengebiet eine zugehörige optische Übertragungseigenschaft aufweist.
Die Erfindung stellt eine Gyriconanzeige bereit, welche anstelle von kugelförmigen rotierenden Elementen zylindrische Elemente aufweist. Die Elemente der vorliegenden Erfindung sind vielfarbige Zylinder, welche vorzugsweise parallel zueinander und in enger Packung zusammen in einer Einzelschicht ausgerichtet sind. Die Konfiguration der eng gepackten Einzelschicht stellt eine exzellente Helligkeitseigenschaft und eine relativ einfache Herstellung bereit, verglichen mit bestimmten anderen Gyriconanzeigen von großer Helligkeit. Die Zylinder können durch die hier offenbarten Techniken hergestellt werden. Das Substrat, welches die Zylinder enthält, kann mit Techniken von aufgequollenem Elastomer hergestellt werden wie sie von Gyriconanzeigen mit kugelförmigen Partikeln bekannt sind, wobei ein einfacher Erschütterungsprozessschritt verwendet wird, um die Zylinder innerhalb des Blattmaterials auszurichten.
Weiterhin ist die Erfindung gut geeignet, eine Gyriconanzeige bereitzustellen, welche ausgezeichnete Reflexionseigenschaften, vorzugsweise vergleichbar mit denjenigen von weißem Papier aufweist. Eine Gyriconanzeige wird mit einer dicht gepackten Einzelschicht von Zylindern hergestellt, wobei die Zylinder vorzugsweise in einer rechtwinkligen Packungsanordnung angeordnet sind, so dass die Oberflächen von angrenzenden Zylindern möglichst nahe aneinander sind. Das von der erfindungsgemäßen Gyriconanzeige reflektierte Licht wird im Wesentlichen vollständig von der Einzelschicht von Zylindern reflektiert, so dass untere Schichten nicht benötigt werden. Der Flächenbedeckungsanteil, welcher mit Zylindern erreichbar ist, ist größer als derjenige, welcher mit einer Einfachschicht von Kugeln mit gleichförmigem Durchmesser erreicht wird.
Gemäß einem Aspekt stellt die Erfindung ein Material bereit, welches ein Substrat und eine Vielzahl von nicht kugelförmigen (z. B. im Wesentlichen zylindrischen) optisch anisotropen Partikeln bereitstellt, welche in dem Substrat angeordnet sind. Eine drehbare Anordnung von jedem Partikel ist erreichbar, während der Partikel auf diese Weise im Substrat angeordnet ist; beispielsweise können die Partikel bereits in dem Substrat drehbar sein oder können in dem Substrat durch eine zerstörungsfreie Behandlung, welche auf das Substrat angewendet wird, drehbar gemacht werden. Insbesondere kann das Substrat aus einem Elastomer hergestellt werden, welches durch die Anwendung einer Flüssigkeit auf dasselbe ausgedehnt wird, um die Partikel in demselben drehbar zu machen. Wenn sich ein Partikel in seinem drehbaren Zustand befindet, ist er nicht mit dem Substrat verbunden. Es kann eine Anzeigeeinrichtung aufgebaut werden aus einem Stück des Materials zusammen mit einer Einrichtung (wie etwa einer Elektrodenbaugruppe), um eine Drehung von mindestens einem der rotierbaren Partikel, welcher in dem Substrat des Materialstücks angeordnet ist, zu ermöglichen.
Gemäß einem weiteren Aspekt stellt die Erfindung ein Material bereit, welches ein Substrat umfasst, welches eine Oberfläche und eine Vielzahl von nicht kugelförmigen, optisch anisotropen Partikeln aufweist, welche in dem Substrat im Wesentlichen in einer einzigen Schicht angeordnet sind. Die Partikel (z. B. Zylinder) sind von im Wesentlichen gleichförmiger Größe und durch eine lineare Abmessung d (z. B. Durchmesser) gekennzeichnet. Jeder Partikel weist einen Mittelpunkt auf und jedes Paar von am nächsten benachbarten Partikeln in der Schicht ist durch einen mittleren Abstand D zwischen denselben gekennzeichnet, wobei der Abstand D zwischen den Mittelpunkten der Partikel gemessen wird. Eine drehbare Anordnung von jedem Partikel ist erzielbar während der Partikel in dem Substrat angeordnet ist. Ein Partikel ist nicht mit dem Substrat in Berührung, wenn derselbe in einer drehbaren Anordnung vorliegt. Die Partikel sind ausreichend eng in Bezug aufeinander in der Schicht derart gepackt, dass das Verhältnis der zusammengefügten projizierten Flächen der Partikel zu der Fläche der Substratoberfläche den flächenmäßigen Bedeckungsanteil übersteigt, welcher von einer vergleichbar angeordneten Schicht von Kugeln mit Durchmesser d erhalten würde, welche in einer hexagonalen Packungsanordnung mit einem mittleren Abstand D zwischen denselben angeordnet sind, wobei D zwischen den Kugelmittelpunkten gemessen ist. Wenn das Verhältnis D/d soweit wie praktikabel dem Wert 1 genähert wird, kann das Verhältnis der zusammengefügten projizierten Flächen der Partikel zu der Fläche der Substratoberfläche so eingestellt werden, dass dasselbe den theoretisch maximal möglichen Flächenbedeckungsanteil für eine maximal eng gepackte hexagonale Packungsgeometrie einer Schicht von Kugeln des Durchmessers d, welches ungefähr 90,7% beträgt, übersteigt.
Die Erfindung wird mit Bezug auf die nachfolgende Beschreibung und die beiliegenden Zeichnungen besser verstanden, in welchen gleiche Bezugsziffern die gleichen Elemente bezeichnen.
1A ist eine beispielhafte Gyriconanzeige gemäß Stand der Technik, welche zweifarbige Kugeln enthält;
1B veranschaulicht eine sphärische zweifarbige Kugel gemäß dem Stand der Technik.
2 veranschaulicht einen zweifarbigen Zylinder und zeigt insbesondere den Durchmesser und die Höhe desselben.
3 veranschaulicht zweifarbige Zylinder, die nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind, in Hohlräumen in einem elastomeren Substrat.
4 veranschaulicht zweifarbige Zylinder, die nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind, wobei die Zylinder in einer idealen eng gepackten Einzelschicht angeordnet sind.
5A bis 5B sind jeweils Seitenansichten und Aufrisse einer Gyriconanzeige in einer Ausführungsform, in welcher zweifarbige Zylinder, welche nicht Gegenstand der Erfindung sind, mit einem 1:1-Seitenverhältnis, wobei die Zylinder in einer Einschichtkonfiguration angeordnet sind.
6 ist eine Seitenansicht einer Gyriconanzeige in einer alternativen Ausführungsform, wobei die zweifarbigen Zylinder in einer Vielschichtkonfiguration mit relativ großer Hohlraumgröße angeordnet sind.
7 bis 8 veranschaulichen Draufsichten einer Gyriconanzeige in einer alternativen Ausführungsform, in welcher die Zylinder jeweils in einer verschachtelten Ausrichtung oder in zufälliger Anordnung angeordnet sind.
9 veranschaulicht eine Draufsicht einer Gyriconanzeige in einer alternativen Ausführungsform, in welcher das Seitenverhältnis der Zylinder größer als 1:1 ist.
10 veranschaulicht eine Seitenansicht eines Mechanismus mit sich drehender Scheibe zur Herstellung von zweifarbigen Kugeln gemäß dem Stand der Technik.
11 veranschaulicht eine Draufsicht auf einen Mechanismus mit einer sich drehenden Scheibe zur Herstellung von zweifarbigen Zylindern.
12 veranschaulicht eine alternative Ausführungsform einer Gyriconanzeige, wobei kein Elastomer oder anderes, Hohlräume tragendes Substrat vorhanden ist, um die Einfachschicht von Zylindern an Ort und Stelle zu halten.
13A veranschaulicht eine vielfarbige Kugel mit drei Anzeigezuständen.
13B veranschaulicht einen vielfarbigen Zylinder mit drei Anzeigezuständen.
13C veranschaulicht eine alternative Ausführungsform eines vielfarbigen Zylinders mit drei Anzeigezuständen.
14A veranschaulicht eine vielfarbige Kugel für die Verwendung in einem Pseudo-4-Farben-Gyricon.
14B veranschaulicht einen vielfarbigen Zylinder zur Verwendung in einem Pseudo-4-Farben-Gyricon.
15A veranschaulicht eine Kugel zur Verwendung in einem Vollfarben-Gyricon oder als ein Lichtventil.
15B veranschaulicht einen Zylinder zur Verwendung in einer Vollfarben-Gyriconeinrichtung oder als ein Lichtventil.
16A veranschaulicht eine alternative Kugel zur Verwendung in einer Gyriconeinrichtung als ein Lichtventil.
16B veranschaulicht einen alternativen Zylinder zur Verwendung in einer Gyriconeinrichtung als ein Lichtventil.
17A veranschaulicht eine Vielscheibenbaugruppe zur Herstellung von vielfarbigen Gyriconkugeln.
17B veranschaulicht einen Abschnitt der Vielscheibenbaugruppe der 17A.
17C veranschaulicht eine Seitenansicht einer vielfarbigen Gyriconkugel, welche unter Verwendung der Scheibenbaugruppe der 17A bis 17B hergestellt ist.
17D veranschaulicht eine Draufsicht einer vielfarbigen Gyriconkugel, welche unter Verwendung der Scheibenbaugruppe der 17A bis 17B hergestellt ist.
18 veranschaulicht eine Draufsicht eines sich drehenden Scheibenmechanismus zur Herstellung von vielfarbigen Zylindern der Erfindung.
In einer Ausführungsform, welche nicht Gegenstand der Erfindung ist, sind zweifarbige Zylinder in einer eng gepackten ebenen Einfachschicht so nah wie möglich aneinander angeordnet, um die Ebene der Monoschicht zu bedecken. Anzeigen mit dicht gepackten Einfachschichten zeigen bessere Reflexions- und Helligkeitseigenschaften, verglichen mit herkömmlichen Gyriconanzeigen, und je mehr von der Ebene der Einfachschicht durch Gyriconelemente bedeckt ist, desto besser ist die Reflexion und desto heller ist die Anzeige.
"In dem "Weiß-Zustand" reflektiert die erfindungsgemäße Anzeige vollständig von der obersten Schicht von zweifarbigen Kugeln und insbesondere von den weißen halbkugelförmigen oberen Oberflächen der obersten Schicht von Kugeln. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die erfindungsgemäße Anzeige mit einer einzigen dicht gepackten Einfachschicht von zweifarbigen Kugeln aufgebaut."
Idealerweise würde eine dicht gepackte Anordnung die Ebene mit der Einfachschicht von Gyriconelementen vollständig bedecken. Die Anzeigen nach dem Stand der Technik basieren jedoch alle auf kreisrunden Kugeln. Insofern als eine ebene Anordnung von Kugeln eine Ebene nicht vollständig abdecken kann, sondern notwendigerweise Zwischenräume beinhalten muss, ist das beste, was mit einer einzigen Population von kugelförmigen Elementen von gleichförmigem Durchmesser erreicht werden kann, eine Flächenbedeckung von ungefähr 90,7%, welche mit einer hexagonalen Packungsgeometrie erreicht wird. Es kann eine zweite Belegung mit kleineren Kugeln hinzugefügt werden, um die Zwischenräume in etwa zu füllen, wobei dies aber die Herstellung der Anzeige komplizierter macht und eine Abwägung zwischen Lichtverlusten aufgrund von nicht aufgefüllten Zwischenräumen und Lichtverlusten aufgrund von Absorption durch schwarze Halbkugeln der kleineren Zwischenraumkugeln bedingt.
Die vorliegende Erfindung stellt eine Gyriconanzeige mit dicht gepackter Einfachschicht bereit, in welcher die Flächenbedeckung nahe an 100% kommen kann, ohne die Notwendigkeit von Zwischenraumpartikeln. Dies geschieht durch die Verwendung von zylindrischen Elementen anstelle von kugelförmigen zweifarbigen Elementen. Es kann beispielsweise eine rechteckige Anordnung von Zylindern in Einzelschicht aufgebaut werden, welche die Ebene vollständig oder fast vollständig abdeckt. Wenn die weißen Seiten der Zylinder zu dem Betrachter gerichtet sind, kann wenig oder gar kein Licht durch die Schicht dringen.
2 veranschaulicht einen zweifarbigen Zylinder 20, welcher nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist, welcher passend für die Verwendung als ein rotierendes Element der erfindungsgemäßen Gyriconanzeige ist. Der Zylinder 20 weist eine weiße Seite 21 und eine schwarze Seite 22 auf. Der Zylinder 20 weist eine Höhe (oder Länge) h auf und einen Durchmesser d. Das Seitenverhältnis des Zylinders 20 wird hier als das Verhältnis h/d festgelegt. Bei Vorhandensein einer dielektrischen Flüssigkeit ist der Zylinder 20 elektrisch zweipolig, wobei das Dipolmoment vorzugsweise senkrecht zu der Ebene ausgerichtet ist, welche die weißen und schwarzen Abschnitte des Zylinders trennt und senkrecht durch die Längsachse des Zylinders verläuft.
3 veranschaulicht wie zweifarbige Zylinder in einem Elastomersubstrat zur Verwendung als erfindungsgemäße Anzeige angeordnet sein können. Es wird ein Ausschnitt der Gyriconanzeige 30 gezeigt. In der Anzeige 30 sind zweifarbige Zylinder 31 in einem Elastomersubstrat 32 angeordnet, welches durch eine dielektrische Flüssigkeit (nicht gezeigt) aufgequollen ist, wodurch Hohlräume 33 erzeugt werden, in welchen die Zylinder 31 um ihre jeweiligen Längsachsen frei rotierbar sind. Die Hohlräume 33 sind vorzugsweise nicht viel größer im Durchmesser als die Zylinder 31, so dass die Zylinder 31 an der Rotation um deren mediale Achse gehindert sind.
Die Zylinder 31 sind bei Vorhandensein der dielektrischen Flüssigkeit zweipolig und sind daher bei Anwendung eines elektrischen Feldes einer Drehung unterworten. Wie gezeigt können die Zylinder 31 so gedreht werden, dass sie entweder ihre weiße oder schwarze Ansicht zu dem Beobachter bei I richten.
Die 4 verdeutlicht zweifarbige Zylinder, welche in einer dicht gepackten Einfachschicht aufgereiht sind. Ein Abschnitt einer Gyriconanzeige 40 schließt Reihen von zweifarbigen Zylindern 41a und 41b von einheitlichem Durchmesser ein. Die Zylinder 41a, 41b sind in einer Einfachschicht zwischen der oberen und der unteren Oberfläche 44a, 44b der Anzeige 40 angeordnet. Vorzugsweise gibt es genau einen Zylinder zwischen jedem gegebenen Punkt auf der oberen Oberfläche 44a und einem entsprechenden Punkt direkt unterhalb desselben auf der unteren Oberfläche 44b.
Die weißen Ansichten der Zylinder 41a, 41b sind gezeigt, dass dieselben der transparenten Betrachtungsoberfläche 44a zugewandt sind. In dieser Konfiguration wird Licht, welches von einer Lichtquelle auf die obere Oberfläche 44a einfällt, durch die weißen Ansichten der Zylinder 41a, 41b gestreut und wird reflektiert, so dass dasselbe für einen Betrachter bei I sichtbar ist. Daher erscheint die Anzeige dem Betrachter als weiß.
Wie dargestellt sind die Zylinder innerhalb der Einfachschicht Ende an Ende ausgerichtet, wobei die kreisförmigen Enden der Zylinder 41a zu den kreisförmigen Enden der Zylinder 41b ausgerichtet sind, so dass die Längsachse von jedem Zylinder 41a co-linear mit der Längsachse seines entsprechenden benachbarten Zylinders 41b ist. Wie weiterhin gezeigt, sind die Zylinder Seite an Seite in der Einfachschicht ausgerichtet, so dass die Umfänge von benachbarten Zylindern 41a einander berühren und die Umfänge von benachbarten Zylindern 41b ebenso einander berühren. Auf diese Weise Ende zu Ende und Seite zu Seite ausgerichtet bilden die Zylinder ein rechteckiges Feld, dessen Struktur von oben (etwa durch den Beobachter bei I) durch die Oberfläche 44a beobachtbar ist.
Vorzugsweise befinden sich keine Zwischenräume zwischen benachbarten Zylindern in dem rechteckigen Feld. Das bedeutet, dass sich die Zylinder 41a, 41b Ende zu Ende und Seite zu Seite berühren oder sich so nahe wie möglich kommen, um sich gegenseitig zu berühren, soweit es mit der einwandfreien Drehung der Zylinder verträglich ist. Demgemäß besteht vorzugsweise nur eine kleine oder gar keine Möglichkeit für von der Lichtquelle L einfallendes Licht von den weißen Ansichten der Zylinder nach unten zu den schwarzen Ansichten gestreut zu werden, an welchen es absorbiert würde. Ebenso besteht eine geringe oder gar keine Möglichkeit für einfallendes Licht zwischen angrenzenden Zylindern durchzutreten, wo es in oder unter der unteren Oberfläche 44b absorbiert würde.
3 bis 4 zeigen die entsprechenden Gyriconanzeigen in vereinfachter Form, wobei Einzelheiten, welche für die Erörterung nicht sachdienlich sind, aus Gründen der Klarheit weggelassen werden. Die 5A und 5B stellen jeweils genauere Seitenansichten und Draufsichten einer Gyriconanzeige 50 in einer bestimmten Ausführungsform bereit.
In der Anzeige 50 sind zweifarbige Zylinder mit einem 1:1-Seitenverhältnis in einer Einfachschicht aufgereiht, welche eine rechtwinklige Packungsgeometrie aufweist. Vorzugsweise sind die zweifarbigen Zylinder 51 so nahe wie möglich aneinander in der Einfachschicht angeordnet. Die Zylinder 51 befinden sich in einem Elastomersubstrat 52, welches durch eine dielektrische Flüssigkeit (nicht gezeigt) aufgequollen ist, wodurch Hohlräume 53 erzeugt werden, in welchen die Zylinder 51 sich frei drehen können. Die Hohlräume 53 sind so klein wie möglich in Bezug auf die Zylinder 51 gehalten, so dass die Zylinder die Hohlräume nahezu ausfüllen. Die Hohlräume 53 sind ebenso so nahe wie möglich aneinander angeordnet, so dass die Hohlraumwände so dünn wie möglich sind. Vorzugsweise weisen die Zylinder 51 einen gleichförmigen Durchmesser auf und sind bei einem gleichförmigen Abstand von der oberen Oberfläche 55 angeordnet. Es ist anzumerken, dass die Anordnung der Zylinder 51 und der Hohlräume 53 in der Anzeige 50 sowohl die Abstände von Mittelpunkt zu Mittelpunkt als auch die Abstände von Oberfläche zu Oberfläche zwischen benachbarten zweifarbigen Zylindern minimiert.
Die Zylinder 51 sind bei Vorhandensein der dielektrischen Flüssigkeit elektrisch zweipolig und werden daher bei Anwendung eines elektrischen Feldes wie etwa durch die Mat rix-adressierbaren Elektroden 54a, 54b einer Drehung unterworfen. Die Elektrode 54a, welche der oberen Oberfläche 55 am nächsten ist, ist vorzugsweise transparent. Ein Beobachter bei I sieht ein Bild, welches durch das schwarze und weiße Muster der Zylinder 51 ausgebildet wird, wenn dieselben gedreht werden, um deren schwarze oder weiße Ansichten der oberen Oberfläche 55 des Substrats 52 zuzuwenden. Beispielsweise sieht der Beobachter die weißen Ansichten der Zylinder wie etwa Zylinder 51a und die schwarzen Ansichten der Zylinder wie etwa Zylinder 51b.
Die Seitenansicht der 5A zeigt den Aufbau der Einfachschicht der Anzeige 50. Die Draufsicht der 5B veranschaulicht die rechtwinklige Packungsgeometrie der Zylinder 51 in der Einfachschicht. Die Zylinder 51 erscheinen als Quadrate, welche durch die transparente obere Oberfläche 55 sichtbar sind. Die Mittelpunkte der Zylinder 51 bilden ein quadratisches Muster aus, wie durch das beispielhafte Quadrat S gezeigt.
Die projizierte Fläche der Zylinder 51 in der Ebene der Oberfläche 55 deckt vorzugsweise soviel wie möglich von der Ebene der Oberfläche 55 ab. Daher werden die Hohlräume 53 vorzugsweise so klein wie möglich gestaltet, idealerweise nicht länger als die Zylinder selbst (oder so nah wie möglich an diesem Ideal, soweit dies die einwandfreie Drehung der Zylinder erlaubt). Je größer das Verhältnis zwischen der Summe der projizierten Flächen der Zylinder in der Ebene der Sichtoberfläche 55 und der gesamten Fläche der Sichtoberfläche 55 ist, desto größer ist die Reflexion der Anzeige und desto heller ist die Anzeige. Es ist anzumerken, dass das Maximum für die Flächenbedeckung für zweifarbige Zylinder 100% ist, währenddessen die maximale Flächenbedeckung, welche theoretisch mit kugelförmigen zweifarbigen Kugeln möglich ist (Kugeln von einem einzigen gleichförmigen Durchmesser, ohne kleinere Zwischenraumkugeln) ungefähr 90,7% ist. Daher kann eine Gyriconanzeige, welche aus einer dicht gepackten Einfachschicht von Zylindern gemäß der Erfindung hergestellt wird, heller gemacht werden als eine Gyriconanzeige, welche aus einer dicht gepackten Einfachschicht von kugelförmigen Kugeln gestaltet ist.
6 zeigt eine Seitenansicht einer Gyriconanzeige 60 in einer alternativen Ausführungsform. In der Anzeige 60 befinden sich zweifarbige Zylinder 61, welche nicht Gegenstand der Erfindung sind, in einer Deckschicht 67 und in zusätzlichen unteren Schichten (hier durch die zweite Schicht 68 dargestellt). Das elastomere Substrat 62 wird durch eine dielektrische Flüssigkeit (nicht gezeigt) aufgequollen, wodurch Hohlräume 63 entstehen, in welchen die Zylinder 61 sich frei drehen können. Die Zylinder 61 sind bei Vorhandensein der dielektrischen Flüssigkeit zweipolig und sind daher bei Anwendung eines elektrischen Feldes, wie etwa durch die Matrix-adressierbaren Elektroden 64a, 64b, einer Drehung unterworfen. Die Elektrode 64a, welche der oberen Oberfläche 55 am nächsten ist, ist vorzugsweise transparent. Ein Beobachter bei I sieht ein Bild, welches durch das schwarze und weiße Muster der Zylinder 61 ausgebildet wird, wenn diese gedreht werden, um deren schwarze oder weiße Ansichten der oberen Oberfläche 65 des Substrats 62 zuzuwenden.
Um die Helligkeit der Anzeige 60 zu verbessern, so dass dieselbe vergleichbar mit der Helligkeit der Anzeige 50 (der 5A bis 5B) ist, kann die Deckschicht 67 dicht gepackt hergestellt werden, wobei die Packungsgeometrie und die Reflexionseigenschaften ähnlich zu denjenigen der dicht gepackten Zylinder 51 in Einfachschicht in der Anzeige 50 sind. In diesem Fall werden die Hohlräume 63 so klein wie möglich in Bezug auf die Zylinder 61 gestaltet und insbesondere in Bezug auf die Zylinder in der Deckschicht 67, so dass diese Zylinder nahezu die Hohlräume ausfüllen. Ebenso sind die Hohlräume 63 so nah wie möglich aneinander angeordnet, so dass die Hohlraumwände so dünn wie möglich sind. Vorzugsweise weisen die Zylinder in der Deckschicht 67 einen gleichförmigen Durchmesser auf und sind in einem gleichförmigen Abstand von der oberen Oberfläche 65 angeordnet. Es ist anzumerken, dass nahezu das gesamte Licht, welches von der Anzeige 60 reflektiert wird, um von einem Beobachter bei I beobachtbar zu sein, von den weißen Ansichten der Zylinder in der Deckschicht 67 reflektiert wird, wenn die Deckschicht 67 dicht gepackt ist. Mindestens für die Deckschicht 67 minimiert die Anordnung der Zylinder 61 und der Hohlräume 63 in der Anzeige 60 sowohl den Abstand Mitte-zu-Mitte als auch den Abstand Oberfläche-zu-Oberfläche zwischen benachbarten zweifarbigen Zylindern und die Zylinder in unteren Schichten (wie etwa die Schicht 68) können ebenso dicht gepackt sein, um die gesamte Dicke der Anzeige zu reduzieren.
Im Allgemeinen ist eine Anzeige mit Einfachschicht wie die Anzeige der 5A bis 5B einer dickerer Anzeige wie etwa die Anzeige 60 der 6 vorzuziehen. Der Grund hierfür liegt darin, dass eine dünnere Anzeige mit einer geringeren Treiberspannung betrieben werden kann, was damit verbundene Vorteile wie verminderten Leistungsverbrauch, verbesserte Nutzersicherheit und die Möglichkeit von weniger teueren Treiberelektroden bedingt. Weiterhin kann eine dünnere Anzeige eine bessere Auflösung als eine dickere liefern aufgrund von geringeren Randfeldern zwischen angrenzenden schwarzen und weißen Bildelementen. Eine dickere Anzeige bedingt ein größeres Volumen, in welchem sich Randfelder entwickeln und die zweifarbigen Zylinder, welche nicht Gegenstand der Erfindung sind, und welche in den Randfeldern gefangen sind, werden teilweise aber nicht vollständig gedreht, so dass dieselben eine Mischung aus schwarz und weiß dem Beobachter präsentieren. Folglich erscheint die Anzeige in den Gebieten der Randfelder als grau. Die dünne Anzeige weist minimale Randfelder auf und stellt auf diese Weise eine scharte Trennung zwischen angrenzenden schwarzen und weißen Bildelementen bereit. (Eine eingehendere Erörterung von Randfeldern in dicken und dünnen Gyriconanzeigen und die Wirkungen dieser Felder auf die Auflösung der Anzeige ist in der Seriennummer 08/713,935 mit Bezug auf 14 und den dazugehörigen Text gegeben.)
Wenngleich es zu bevorzugen ist, die Zylinder Ende zu Ende und Seite zu Seite innerhalb der Einfachschicht (oder der Deckschicht) der Anzeige auszurichten, um eine rechteckige Aufreihung zu bilden, können in alternativen Ausführungsformen andere Anordnungen der Zylinder innerhalb der Schicht verwendet werden. Einige Beispiele sind in den 7 bis 8 gegeben.
7 veranschaulicht eine Draufsicht einer Gyriconanzeige 70 in einer alternativen Ausführungsform, in welcher benachbarte Reihen a, b von Zylindern 71 versetzt zueinander angeordnet sind. Das bedeutet, dass die Zylinder in den Reihen a Ende zu Ende zueinander ausgerichtet sind wie die Zylinder in den alternierenden Reihen b, aber die Zylinder in den Reihen a sind nicht Seite zu Seite mit denjenigen in Reihen b angeordnet. Die Anordnung der 7 deckt die Ebene ebenso vollständig ab wie die Anordnung der 5B; die Anordnung der 5B kann jedoch zu bevorzugen sein, weil diese Anordnung ein klar festgelegtes rechtwinkliges Feld von Bildelementen erzeugt für Bildelemente, die so klein sind wie ein einzelner Zylinder.
8 veranschaulicht eine Draufsicht auf eine Gyriconanzeige 80 in einer alternativen Ausführungsform, in welcher die Zylinder 81 sich in statistischer Ausrichtung zueinander befinden. Das bedeutet, dass die Längsachsen der Zylinder 81 nicht parallel zueinander sind. Diese Anordnung der Zylinder deckt die Ebene weniger vollständig ab als die An odnungen gemäß 5B und 7, und diese ist daher vom Standpunkt der Maximierung der Anzeigenreflexion weniger zu bevorzugen.
9 veranschaulicht eine Draufsicht einer Gyriconanzeige 90 in einer alternativen Ausführungsform, in welcher das Seitenverhältnis der Zylinder 91 größer als 1:1 ist. Diese alternative Ausführungsform deckt die Ebene vergleichbar mit den Anordnungen der 5B und der 7 ab. Diese kann beispielsweise in Fällen nützlich sein, in welchen unterschiedliche Anzeigeauflösungen in der x- und der y-Dimension gewünscht werden (beispielsweise eine Anzeige mit einer Auflösung von 1200 × 300 Punkte pro Inch).
Bisher war die Erörterung von Gyriconanzeigen, welche Zylinder anstelle von Kugeln verwenden, auf Anwendungen gerichtet, welche ursprünglich zweifarbige Kugeln verwenden und wie eine Verbesserung der Helligkeit durch die Verwendung von zweifarbigen Zylindern erreicht werden kann.
Eine entsprechende wünschenswert vergrößerte Anzeigenqualität kann für Ausführungsformen von Gyriconanzeigen erreicht werden, welche vielfarbige Kugeln verwenden, sowie wenn die vielfarbigen Kugeln durch vielfarbige Zylinder ersetzt werden. Die vorliegende Erfindung bezieht sich insbesondere auf eine Gyriconanzeige, welche vielfarbige Zylinder verwendet.
Beispielsweise wurde eine Gyriconanzeige für Hervorhebungsfarbe beschrieben, welche vielfarbige Kugeln 200 gemäß 13A verwendet. Die vielfarbigen Kugeln 200 weisen fünf Abschnitte auf. Zwei Endsegmente 202, 204 sind aus einem durchsichtigen Material hergestellt, während die verbleibenden Segmente 206, 208, 210 aus einem lichtundurchlässigen Material hergestellt sind. Das große mittige Segment 208 kann weiß gemacht werden, das Stück 206 schwarz gefärbt ist und das Stück 210 als irgendeine weitere gewünschte Farbe gewählt wird, beispielsweise Rot als eine Hervorhebungsfarbe. Die vielfarbige Kugel 200 kann so gedreht werden, dass sie entweder schwarz für das Segment 206, weiß von dem Segment 208 oder die Hervorhebungsfarbe von dem Segment 210 zeigt.
Eine Anzeige für Hervorhebungsfarben unter Verwendung von Zylindern kann durch die Verwendung der vorstehend beschriebenen Techniken und unter Verwendung einer Vielzahl von Zylindern wie in 13B gezeigt, aufgebaut werden. 13B zeigt einen Zylinder 212 mit drei Abschnitten, zwei Zylindersegmenten 214, 218 und einem mittigen Zylinderabschnitt 216. Ein Zylindersegment wird als derjenige Abschnitt des Zylinders festgelegt, welcher umschlossen ist, wenn die Zylinderoberfläche durch eine Ebene entgegengesetzt ist. Ein Zylinderabschnitt wird als derjenige Abschnitt eines Zylinders festgelegt, welcher umschlossen wird, wenn ein Zylinder durch zwei im Wesentlichen parallele Ebenen geschnitten wird. Wenn das Zylindersegment 214 schwarz und der Zylinderabschnitt 216 weiß gestaltet wird und das Zylindersegment 218 irgendeine weitere Farbe aufweist, z. B. Rot als eine Hervorhebungsfarbe, dann wird die resultierende Gyriconanzeige in genau derselben Weise arbeiten wie eine, welche mit der Kugel gemäß 13A hergestellt ist, mit der Ausnahme, dass dieselbe eine entsprechend höhere Anzeigenqualität aufweisen wird, aufgrund einer besseren Flächenabdeckung, welche durch Zylinder im Vergleich mit Kugeln erreichbar ist.
Das daraus resultierende Produkt würde gemäß jeder der 5 bis 9 oder 12 aufgebaut werden, wobei Zylinder 212 für die Zylinderelemente 51, 61, 71, 81, 91 oder 1201, die darin gezeigt sind, zum Ersatz kommt. Das daraus resultierende Blatt kann in jeglicher Anwendung verwendet werden, welche früher ein Gyriconblatt verwendet hat, welches unter Verwendung von vielfarbigen Kugeln gemäß 13A aufgebaut war.
Eine alternative Anzeige mit Hervorhebungsfarbe unter Verwendung von Zylindern kann unter Verwendung der vorstehend beschriebenen Techniken und unter Verwendung einer Vielzahl von Zylindern, wie in 13C gezeigt, aufgebaut werden. Die Zylinder 220 (13C) sollten eine erhöhte Anzeigenqualität verglichen mit den Zylindern 212 (13B) liefern, wenn dieselben in einem Gyriconsystem verwendet werden, und dieser ist daher der bevorzugte Zylinder für die Verwendung in diesem Typ von Gyriconsystemen. 13C zeigt einen Zylinder 220 mit fünf Abschnitten, zwei Zylindersegmenten 222, 230 und drei Zylinderabschnitten 224, 226, 228. Wenn beide Zylindersegmente 222 und 230 durchsichtig, der Zylinderabschnitt 226 weiß, der Zylinderabschnitt 224 schwarz und der Zylinderabschnitt 228 in irgendeiner weiteren Farbe gestaltet wird, beispielsweise Rot als eine Hervorhebungsfarbe, dann wird die resultierende Gyriconanzeige auf genau dieselbe Art und Weise arbeiten, wie eine Anzeige, welche aus der in 13A gezeigten Kugel hergestellt ist, mit der Ausnahme, dass dieselbe eine entsprechend vergrößer te Anzeigenqualität aufgrund der besseren Flächenbedeckung aufweist, welche durch Zylinder verglichen mit Kugeln erreichbar ist.
Das resultierende Produkt wäre aufgebaut gemäß einer der 5 bis 9 oder 12, wobei der Zylinder 220 für die Zylinderelemente 51, 61, 71, 81, 91 oder 1201, die darin gezeigt sind, ersetzt wird. Das resultierende Blatt kann in jeglicher Anwendung verwendet werden, welche vorher ein Gyriconblatt verwendet hat, welches unter Verwendung der vielfarbigen Kugel gemäß 13A aufgebaut war.
Es wurde eine transparente Auflagegyriconanzeige, welche eine vielfarbige Kugel 200 gemäß 13A verwendet, beschrieben. Wiederum weist die vielfarbige Kugel 200 fünf Segmente auf, es sind jedoch beide Endsegmente 202, 204 und das mittige Segment 208 aus einem durchsichtigen Material hergestellt, während die übrigen Segmente 206, 210 aus einem lichtundurchlässigen Material hergestellt sind. Die Segmente 206 und 210 können von jeglicher gewünschten Farbe gewählt sein, beispielsweise kann ein Segment als Hervorhebungsfarbe rot sein und das andere schwarz, um eine Unterstreichungsfarbe bereitzustellen, oder es kann ein Segment als Hervorhebungsfarbe rot sein und das andere Segment kann als zweite Hervorhebungsfarbe gelb sein. Die vielfarbige Kugel 200 kann gedreht werden, um entweder durch das mittige Segment 208 transparent zu sein oder eine der beiden Farben von Segment 206 oder Segment 210 zeigen.
Eine transparente Auflagenanzeige, welche Zylinder verwendet, kann unter Verwendung der vorstehend beschriebenen Techniken und unter Verwendung einer Vielzahl von Zylindern gemäß 13B aufgebaut werden. 13B zeigt einen Zylinder 212 mit drei Abschnitten, zwei Zylindersegmenten 214, 218 und einem mittigen Zylinderabschnitt 216. Wenn das Zylindersegment 214 aus einer lichtundurchlässigen Farbe, der Zylinderabschnitt 216 durchsichtig und das Zylindersegment 218 in jedwelcher weiteren Farbe, z. B. Rot als Hervorhebungsfarbe, ausgebildet wird, dann wird die resultierende Gyriconanzeige genau auf dieselbe Weise arbeiten wie eine, welche aus der Kugel, die in 13A gezeigt ist, hergestellt ist, mit der Ausnahme, dass dieselbe eine entsprechend höhere Anzeigenqualität aufweisen wird aufgrund der besseren Flächenbedeckung, welche durch Zylinder verglichen mit Kugeln erreichbar ist.
Das resultierende Produkt wäre aufgebaut gemäß irgendeiner der 5 bis 9 oder 12, wobei der Zylinder 212 für die Zylinderelemente 51, 61, 71, 81, 91 oder 1201, welche in denselben gezeigt sind, ersetzt wird. Das sich ergebende Blatt kann in jedwelcher Anwendung verwendet werden, welche vorher ein Gyriconblatt verwendet hat, welches unter Verwendung der vielfarbigen Kugel, wie sie in 13A gezeigt ist, aufgebaut war.
Ein alternatives, transparentes Auflagegyricon, welches Zylinder verwendet, kann unter Verwendung der vorstehend beschriebenen Techniken und unter Verwendung einer Vielzahl von Zylindern gemäß 13C aufgebaut werden. Der Zylinder 220 (13C) sollte eine Verbesserung der Anzeigequalität verglichen mit dem Zylinder 212 (13B) bereitstellen, wenn derselbe in einem Gyriconsystem verwendet wird, und er ist daher der bevorzugte Zylinder für die Verwendung in diesem Typ von Gyriconsystem. Die 13C zeigt einen Zylinder 220 mit fünf Abschnitten, zwei Zylindersegmenten 222, 230 und drei Zylinderabschnitten 224, 226, 228. Wenn beide Zylindersegmente 222, 230 und der Zylinderabschnitt 226 durchsichtig, der Zylinderabschnitt 224 in irgendeiner Farbe und der Zylinderabschnitt 228 in irgendeiner weiteren Farbe, beispielsweise Rot als Hervorhebungsfarbe, gehalten wird, dann wird die resultierende Gyriconanzeige genau in derselben Art und Weise arbeiten wie eine, welche aus der in 13A gezeigten Kugel hergestellt ist, mit der Ausnahme, dass dieselbe eine entsprechend erhöhte Anzeigenqualität aufweisen wird aufgrund der besseren Flächenbedeckung, welche durch Zylinder verglichen mit Kugeln erreichbar ist.
Das resultierende Produkt wäre aufgebaut gemäß einer der 5 bis 9 oder 12, wobei der Zylinder 220 für die Zylinderelemente 51, 61, 71, 81, 91 oder 1201, die darin gezeigt sind, ersetzt wird. Das resultierende Blatt kann in jeglicher Anwendung verwendet werden, welche vorher ein Gyriconblatt verwendet hat, welches unter Verwendung der vielfarbigen Kugel gemäß 13A aufgebaut war.
Es wurde ein Pseudo-4-Farben-Gyricon beschrieben, welches eine vielfarbige Kugel 222, wie sie in 14A gezeigt ist, aufweist. Die vielfarbige Kugel 222 weist sieben Segmente 224, 226, 228, 230, 232, 234, 236 auf. Die beiden Endsegmente 224, 236 und das mittige Segment 230 können aus einem durchsichtigen Material gestaltet sein, während die übrigen Segmente 226, 228, 232, 234 aus einem lichtundurchlässigen Material hergestellt werden. Die Segmente 226, 228, 232, 234 können in jedwelcher Kom bination von gewünschten Farben ausgewählt werden, beispielsweise kann Segment 226 rot, Segment 228 grün sein, während Segment 232 gelb und Segment 234 blau ist. Die vielfarbige Kugel 222 kann gedreht werden, um entweder durch das mittige Segment 230 transparent zu sein oder um irgendeine von zwei Farben von den Segmenten 226 oder 234 zu zeigen. Wenn eine Konfiguration mit schräg gestellter Feldelektrode verwendet wird, kann die vielfarbige Kugel 222 in eine Position zwischen ihrem durchsichtigen Zustand und den lichtundurchlässigen Zuständen gedreht werden, um teilweise zwei Farben zu zeigen, entweder einen Teil des Segments 226 mit einem Teil des Segments 232 oder einen Teil des Segments 234 mit einem Teil des Segments 228. Schließlich kann eine Hintergrundfarbe gewählt werden, wie etwa Weiß, welche sichtbar ist, wenn die vielfarbige Kugel gedreht ist, um das transparente Segment 230 zu zeigen.
Ein Pseudo-4-Farben-Gyricon unter Verwendung von Zylindern kann unter Verwendung der vorstehend beschriebenen Techniken und unter Verwendung einer Vielzahl von Zylindern wie in 14B gezeigt aufgebaut werden. 14B zeigt einen Zylinder 238 mit sieben Abschnitten, zwei Zylindersegmenten 240, 252 und fünf Zylinderabschnitten 242, 244, 246, 248, 250. Wenn die beiden Zylindersegmente 240, 252 und der mittige Zylinderabschnitt 246 aus einem durchsichtigen Material hergestellt werden, und die übrigen Zylinderabschnitte 242, 244, 248, 250 aus einer Auswahl von lichtundurchlässigen Farben hergestellt werden, dann wird die resultierende Gyriconanzeige in genau derselben Art funktionieren wie eine, die aus der in 14A gezeigten Kugel hergestellt ist, mit der Ausnahme, dass dieselbe eine entsprechend größere Anzeigenqualität aufweist aufgrund von besserer Flächenbedeckung, welcher durch Zylinder im Vergleich zu Kugeln erreichbar ist.
Das resultierende Produkt wäre aufgebaut gemäß einer der 5 bis 9 oder 12, wobei der Zylinder 238 für die Zylinderelemente 51, 61, 71, 81, 91 oder 1201, die darin gezeigt sind, ersetzt wird. Das resultierende Blatt kann in jeglicher Anwendung verwendet werden, welche vorher ein Gyriconblatt verwendet hat, welches unter Verwendung der vielfarbigen Kugel 222 gemäß 14A aufgebaut war.
Es wurde ein Gyricon mit additiven Vollfarben RGB beschrieben, welches eine vielfarbige Kugel 254 gemäß 15A verwendet. Die vielfarbige Kugel 254 weist drei Segmente 256, 258, 260 auf. Die beiden Endsegmente 256, 260 sind aus einem durchsichtigen Material hergestellt, während das übrige, dünne mittige Segment 258 entweder aus einem durchsichtigen oder lichtundurchlässigen farbigen Material hergestellt ist. Das Segment 258 kann entweder rot, blau oder grün sein. Die vielfarbige Kugel 254 kann gedreht werden, um im Wesentlichen durchsichtig zu sein, wobei nur der dünne Rand des mittigen Segments 258 gezeigt wird, oder gedreht sein, um die voll gesättigte, lichtundurchlässige Farbe des Segments 258 zu zeigen, oder zu Zwischenwerten gedreht werden durch die Verwendung einer Konfiguration mit schräg gestellter Feldelektrode, um eine teilweise gesättigte Farbe des Segments 258 zu zeigen. Ein Bildelement des Gyricons mit additiven Vollfarben RGB wird mindestens aus einer vielfarbigen Kugel 254 aufgebaut, welche ein mittiges Segment 258 in jeder aus den drei Farben Rot, Blau und Grün aufweist. Das heißt, dass die Minimalanzahl von vielfarbigen Kugeln 254, welche notwendig ist, um ein Bildelement aufzubauen, drei ist, wobei eine Kugel ein rotes mittiges Segment, eine Kugel ein grünes mittiges Segment und eine Kugel ein blaues mittiges Segment aufweist, wenngleich in der Praxis ein Bildelement mehr als drei Kugeln enthalten wird.
Ein Gyricon mit additiven Vollfarben RGB unter Verwendung von Zylindern kann unter Verwendung der vorstehend beschriebenen Techniken und unter Verwendung einer Vielzahl von Zylindern gemäß 15B aufgebaut werden. 15B zeigt einen Zylinder 262 mit drei Abschnitten, zwei Zylindersegmenten 264, 268 und einem Zylinderabschnitt 266. Wenn die beiden Zylindersegmente 264, 268 aus einem durchsichtigen Material hergestellt werden und der übrige Zylinderabschnitt 266 entweder aus einer durchsichtigen oder aus einer lichtundurchlässigen Farbe hergestellt werden, dann wird die resultierende Gyriconanzeige genau in derselben Weise arbeiten wie diejenige, die aus der in 15A gezeigten Kugel hergestellt ist, mit der Ausnahme, dass dieselbe eine entsprechend vergrößerte Anzeigenqualität aufweisen wird aufgrund der besseren Flächenbedeckung, welche durch Zylinder im Vergleich zu Kugeln erreichbar ist.
Das resultierende Produkt wäre aufgebaut gemäß einer der 5 bis 9 oder 12, wobei der Zylinder 262 für die Zylinderelemente 51, 61, 71, 81, 91 oder 1201, die dann gezeigt sind, ersetzt wird. Das resultierende Blatt kann in jeglicher Anwendung verwendet werden, welche vorher ein Gyriconblatt verwendet hat, welches unter Verwendung der vielfarbigen Kugel 262 gemäß 15A aufgebaut war.
Ein vielschichtiges Gyricon mit subtraktiven CMY- oder CMYK-Farben wurde beschrieben, welches ebenso eine vielfarbige Kugel 254 verwendet, wie sie in 15A gezeigt ist. Wiederum sind beide der zwei Endsegmente 256, 260 aus einem durchsichtigen Material hergestellt, aber das übrige dünne mittige Segment 258 ist aus einem durchsichtigen Farbmaterial hergestellt. Das Segment 258 kann entweder cyan, magenta, gelb oder schwarz sein. Die vielfarbige Kugel 254 kann gedreht werden, um im Wesentlichen durchsichtig zu sein, wobei nur ein dünner Rand des mittigen Segments 258 gezeigt wird, oder kann gedreht werden, um die voll gesättigte Farbe des Segments 258 zu zeigen, oder zu dazwischen liegenden Werten gedreht werden unter Verwendung einer Konfiguration mit schräg gestellter Feldelektrode, um eine teilweise gesättigte Farbe des Segments 258 zu zeigen. Ein Bildelement eines Gyricons mit subtraktiven Vollfarben CYM ist aus mindestens einer vielfarbigen Kugel 254 aufgebaut, welche ein mittiges Segment 258 in jeder von den drei Farben Cyan, Gelb und Magenta aufweist. Ein Bildelement eines Gyricons mit subtraktiven Vollfarben CMYK ist aus mindestens einer vielfarbigen Kugel 254 aufgebaut, welche ein mittiges Segment 258 in jeder aus den drei Farben Cyan, Gelb und Magenta plus Schwarz aufweist. Anders als bei dem vorstehend beschriebenen RGB-Gyricon befinden sich die vielfarbigen Kugeln einer einzigen Farbe jedoch in getrennten Schichten, welche gegenseitig überlagert werden. Das bedeutet, dass eine Schicht vielfarbige Kugeln 254 enthalten wird, in welchen das Segment 258 eine durchsichtige Magentafarbe aufweist, eine andere Schicht vielfarbige Kugeln 254 aufweist, in welchen das Segment 258 eine durchsichtige Cyanfarbe aufweist und eine dritte Schicht wird vielfarbige Kugeln 254 aufweisen, in welchen das Segment 258 eine durchsichtige gelbe Farbe aufweist, und möglicherweise werden sich in einer vierten Schicht vielfarbige Kugeln 254 befinden, in welchen das Segment 258 schwarz ist. Die durchsichtigen Segmente 258 wirken als Farbfilter. Die drei Schichten können sich in einem Blatt befinden, oder es kann jede Schicht sich in seinem eigenen Blatt befinden, wie es auf dem Gebiet der vielfarbigen Kugeln wohlbekannt ist. Jede Schicht kann unabhängig von den anderen Schichten gedreht werden, das bedeutet, dass es möglich ist, nur die vielfarbigen Kugeln zu drehen, welche das gleiche Farbsegment 258 aufweisen, ohne die vielfarbigen Kugeln 254 zu beeinflussen, welche unterschiedliche Farbsegmente 258 aufweisen. Die unabhängige Rotation der Schichten kann entweder dadurch erreicht werden, dass jede Schicht unabhängig von den anderen mit einer zugehörigen Adressierelektrode ausgerüstet wird oder durch die Verwendung von Elementen für jede Schicht, welche unterschiedliche Rotationsschwellen aufweisen und alle Elemente in einer Schicht angeordnet werden und eine einzige Adressierelektrode verwendet wird.
Ein Gyricon mit subtraktiven Vollfarben CMY oder CMYK unter Verwendung von Zylindern kann unter Verwendung der vorstehend beschriebenen Techniken und unter Verwendung einer Vielzahl von Zylindern gemäß 15B aufgebaut werden. 15B zeigt einen Zylinder 262 mit drei Abschnitten, zwei Zylindersegmenten 264, 268 und einem Zylinderabschnitt 266. Wenn die beiden Zylindersegmente 264, 268 aus einem durchsichtigen Material hergestellt werden und der übrige Zylinderabschnitt 266 aus einer durchsichtigen Farbe hergestellt wird, dann wird die resultierende Gyriconanzeige genau in derselben Weise arbeiten wie diejenige, die aus der in 15A gezeigten Kugel hergestellt ist, mit der Ausnahme, dass dieselbe eine entsprechend vergrößerte Anzeigenqualität aufweisen wird aufgrund der besseren Flächenbedeckung, welche durch Zylinder im Vergleich zu Kugeln erreichbar ist.
Das resultierende Produkt könnte derart aufgebaut werden, dass jede Schicht als irgendeine gemäß 5 bis 9 oder 12 erscheint, wobei der Zylinder 262 für die Zylinderelemente 51, 61, 71, 81, 91 oder 1201, die darin gezeigt sind, ersetzt wird. Das resultierende Blatt kann in jeglicher Anwendung verwendet werden, welche vorher ein Gyriconblatt verwendet hat, welches unter Verwendung der vielfarbigen Kugel 262 gemäß 15A aufgebaut war.
Es wurden Gyricons für additive Vollfarben beschrieben, welche vielfarbige Kugeln als ein Lichtventil verwenden.
Bei einer ersten Vorgehensweise wird eine vielfarbige Kugel 254 gemäß 15A verwendet. Beide der zwei Endsegmente 256, 260 sind aus einem durchsichtigen Material hergestellt, während das übrige mittige Segment 258 aus einem lichtundurchlässigen, farbigen Material hergestellt ist. Die vielfarbige Kugel 254 kann gedreht werden, um im Wesentlichen durchsichtig zu sein, wobei dieselbe nur den dünnen Rand des mittigen Segments 258 zeigt, oder dieselbe kann gedreht werden, um vollständig lichtundurchlässig zu sein, wobei das gesamte Segment 258 gezeigt wird, oder zu einem Zwischenwert unter Verwendung einer Konfiguration mit einer schräg gestellten Feldelektrode gedreht werden, um teilweise lichtundurchlässig zu sein, wobei ein Abschnitt des Segments 258 gezeigt wird. Jede vielfarbige Kugel 254 wird als ein Lichtventil verwendet, um einen farbigen Fleck, welcher hinter der farbigen Kugel 254 angeordnet ist, entweder freizulegen, abzudecken oder teilweise abzudecken, in Abhängigkeit von der Orientierung der vielfarbigen Kugel. Bei einer minimalen Anordnung bestehen die farbigen Flecken aus mindestens drei Farben (Rot, Blau und Grün) und ein Bildelement wird mindestens einen Fleck von jeder Farbe enthalten und dessen zugeordnete vielfarbige Kugel 254, um als ein Lichtventil zu wirken.
Ein Gyricon mit additiven Vollfarben RGB unter Verwendung von Zylindern kann unter Verwendung der vorstehend beschriebenen Techniken und unter Verwendung einer Vielzahl von Zylindern gemäß 15B aufgebaut werden. 15B zeigt einen Zylinder 262 mit drei Abschnitten, zwei Zylindersegmenten 264, 268 und einem Zylinderabschnitt 266. Wenn die beiden Zylindersegmente 264, 268 aus einem durchsichtigen Material hergestellt werden und der übrige Zylinderabschnitt 266 aus einer lichtundurchlässigen Material hergestellt wird, dann wird die resultierende Gyriconanzeige genau in derselben Weise arbeiten wie diejenige, die aus der in 15A gezeigten Kugel hergestellt ist, mit der Ausnahme, dass dieselbe eine entsprechend vergrößerte Anzeigenqualität aufweisen wird aufgrund der besseren Flächenbedeckung, welche durch Zylinder im Vergleich zu Kugeln erreichbar ist. Aufgrund der besseren Flächenabdeckung, welche durch Zylinder erreichbar ist, können die farbigen Flecken, welche durch das Lichtventil abgedeckt werden müssen, durch eine Form ersetzt werden, welche durch die Projektion eines Zylinders beschrieben wird, anstelle eines Kreises (welches die Form einer projizierten Kugel ist). Jene Form hängt von der Form des besonderen Zylinders ab, welcher verwendet wird und kann entweder ein Quadrat oder ein Rechteck sein.
Das resultierende Produkt wäre aufgebaut gemäß einer der 5 bis 9 oder 12, wobei der Zylinder 262 für die Zylinderelemente 51, 61, 71, 81, 91 oder 1201, die darin gezeigt sind, ersetzt wird. Das resultierende Blatt kann in jeglicher Anwendung verwendet werden, weiche vorher ein Gyriconblatt verwendet hat, welches unter Verwendung der vielfarbigen Kugel 262 gemäß 15A aufgebaut war.
Bei einer zweiten Vorgehensweise wird eine vielfarbige Kugel 270 gemäß 16A verwendet. Beide der zwei Endsegmente 272, 278 sind aus einem durchsichtigen Material hergestellt, während die zwei mittigen Segmente 274, 276 aus einem lichtundurchlässigen farbigen Material hergestellt sind. Ein mittiges Segment 274 ist schwarz gefärbt, während das andere mittige Segment 276 weiß gefärbt ist. Die vielfarbige Kugel 270 kann gedreht werden, um im Wesentlichen durchsichtig zu sein, wobei nur der dünne Rand der beiden mittigen Segmente 274, 276 gezeigt wird, um weiß zu sein, wobei das gesamte Segment 274 gezeigt wird, um schwarz zu sein, wobei das gesamte Segment 276 gezeigt wird, oder zu einem Zwischenwert unter Verwendung einer Konfiguration einer angeschrägten Feldelektrode gedreht werden, um teilweise lichtundurchsichtig zu sein, wobei ein Teil von einem der Segmente 274, 276 gezeigt wird. Jede vielfarbige Kugel 270 wird als ein Lichtventil verwendet, um einen farbigen Fleck, welcher hinter der vielfarbigen Kugel 270 angeordnet ist, sichtbar zu machen, zu verdecken oder teilweise zu verdecken in Abhängigkeit der Orientierung der vielfarbigen Kugel 270. In einer minimalen Anordnung werden die farbigen Flecken mindestens aus drei Farben (Rot, Blau und Grün) bestehen und ein Bildelement wird mindestens einen Flecken von jeder Farbe und seine zugeordnete vielfarbige Kugel 270 enthalten, um als ein Lichtventil zu wirken.
Ein Gyricon mit additiven Vollfarben RGB unter Verwendung von Zylindern als ein Lichtventil kann unter Verwendung der vorstehend beschriebenen Techniken und unter Verwendung einer Vielzahl von Zylindern gemäß 16B aufgebaut werden. 16B zeigt einen Zylinder 280 mit drei Abschnitten, zwei Zylindersegmenten 282, 288 und zwei Zylinderabschnitten 284, 286. Wenn die beiden Zylindersegmente 282, 288 aus einem durchsichtigen Material hergestellt werden und die zwei Zylinderabschnitte 284, 286 aus einem lichtundurchlässigen schwarzen und weißen Material jeweils hergestellt werden, dann wird die resultierende Gyriconanzeige genau in derselben Weise arbeiten wie diejenige, die aus der in 16A gezeigten Kugel hergestellt ist, mit der Ausnahme, dass dieselbe eine entsprechend vergrößerte Anzeigenqualität aufweisen wird aufgrund der besseren Flächenbedeckung, welche durch Zylinder im Vergleich zu Kugeln erreichbar ist. Aufgrund der besseren Flächenabdeckung, welche durch Zylinder erreichbar ist, können die farbigen Flecken, welche durch das Lichtventil abgedeckt werden müssen, durch eine Form ersetzt werden, welche durch die Projektion eines Zylinders beschrieben wird, anstelle eines Kreises (welches die Form einer projizierten Kugel ist). Jene Form hängt von der Form des besonderen Zylinders ab, welcher verwendet wird und kann entweder ein Quadrat oder ein Rechteck sein.
Das resultierende Produkt wäre aufgebaut gemäß einer der 5 bis 9 oder 12, wobei der Zylinder 280 für die Zylinderelemente 51, 61, 71, 81, 91 oder 1201, die dann gezeigt sind, ersetzt wird. Das resultierende Blatt kann in jeglicher Anwendung verwendet werden, welche vorher ein Gyriconblatt verwendet hat, welches unter Verwendung der vielfarbigen Kugel 270 gemäß 15A aufgebaut war.
10 (Stand der Technik) veranschaulicht eine Seitenansicht eines Drehscheibenmechanismus 100 zur Herstellung von zweifarbigen kugelförmigen Kugeln. Der Mechanismus 100 ist äquivalent zu der "Drehscheibenkonfiguration 50", welche in dem '098-Patent offenbart ist, welches hiermit als Referenz aufgenommen wird; siehe dort 4 und die begleitende Beschreibung Spalte 4, Zeile 25 bis Spalte 5, Zeile 7.
Im Stand der Technik wurde der Drehscheibenmechanismus in Verbindung mit härtenden Flüssigkeiten niedriger Viskosität verwendet. Eine niedrige Viskosität wurde als notwendig erachtet, um die Bildung von zweifarbigen Kugeln von guter Qualität sicherzustellen. Wenn die Viskosität zu groß war, würden die von der Scheibe wegströmenden Bänder an der Stelle härten anstatt, wie gewünscht, in Kugeln zu fragmentieren. Wie in dem '098-Patent (Spalte 5, Zeile 64 bis Spalte 6, Zeile 2) beispielsweise festgestellt wird "die schwarze und die weiße pigmentierte Flüssigkeit wird abgegeben .... in einem erhitzten, geschmolzenen Zustand ...., so dass dieselben frei fließen und nicht vorzeitig aushärten, d. h. lange genug, um zu verhindern, dass die Bänder härten."
Gemäß der Erfindung wird der Drehscheibenmechanismus in Verbindung mit hochviskosen, härtbaren Flüssigkeiten verwendet. Diese Flüssigkeiten "härten" (aushärten) tatsächlich vor Ort, eben das Ergebnis, welches im Stand der Technik nicht erwünscht ist. Die gehärteten Bänder, welche für die Herstellung von zweifarbigen Kugeln als nicht wünschenswert erachtet werden, können jedoch verwendet werden, um zweifarbige Zylinder herzustellen. Die 11 veranschaulicht dies. Eine Drehscheibe 110, welche hier in der Draufsicht gezeigt ist, wird gemäß der Technik des '098-Patents verwendet, um zweifarbige Bänder zu bilden, jedoch mit hochviskosen, härtbaren weißen und schwarzen Flüssigkeiten, welche anstelle der niedrigviskosen Flüssigkeiten gemäß Stand der Technik verwendet werden. Die resultierenden Bänder 115 härten in feine zweifarbige Fasern aus (etwa ähnlich in der Art wie geschmolzene Zucker in Fäden aushärtet, wenn dieser in einer Maschine für Zuckerwatte gesponnen wird). Die Fasern können gekämmt oder anderweitig ausgerichtet werden und daraufhin in gleichmäßige Längen geschnitten werden, wie etwa mit einem Wolframcarbidmesser oder einem Laser, um die gewünschten zweifarbigen Zylinder herzustellen. Eine Ende-zu-Ende- und Seite-zu-Seite-Ausrichtung der geschnittenen Zylinder kann durch präzise Ausrichtung der Faserenden auf der Arbeitsfläche erreicht werden, auf welcher das Schneiden stattfindet. Wenn die Zylinder beispielsweise ein Seitenverhältnis von 1:1 haben sollen und einen Durchmesser von 100 μm, dann können die Faserenden zueinander ausgerichtet werden mit einer Toleranz in der Größenordnung von 5 bis 10 μm.
Auf dieselbe Weise wie eine Modifikation des Verfahrens, welches verwendet wird, um zweifarbige Kugeln herzustellen, verwendet werden kann, um zweifarbige Zylinder herzustellen, genauso kann eine Modifikation des Verfahrens, welches verwendet wird, um vielfarbige Kugeln herzustellen, verwendet werden, um vielfarbige Zylinder herzustellen. Eine Modifikation der Drehscheibentechnik kann verwendet werden, um vielfarbige Kugeln herzustellen. Die Modifikation verwendet eine Vielfach-Drehscheibenbaugruppe anstelle einer einzigen Drehscheibe. Ein Beispiel ist in 17A veranschaulicht. Die Baugruppe 1700 weist drei Schreiben 1710, 1711, 1712 auf, welche gleichmäßig um die Achse 1715 rotieren. Die konkaven oder schalenförmigen äußeren Scheiben 1710, 1712 sind zu der ebenen, inneren Scheibe 1711 hin gekrümmt oder fallen zu derselben an ihren jeweiligen Umfängen ab. Andere Geometrien sind möglich, und eine genaue Geometrie für eine bestimmte Ausführungsform kann beispielsweise durch hydrodynamische Modellierung festgelegt werden, wie der Fachmann erkennen wird.
Die Drei-Scheiben-Baugruppe der 17A kann verwendet werden, um vielfarbige Kugeln und Zylinder mit bestimmten nützlichen Eigenschaften, wie nachstehend erörtert, herzustellen. Es ist jedoch anzumerken, dass andere Baugruppen mit einer unterschiedlichen Anzahl von Scheiben ebenso in der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, wobei die Anzahl und Konfiguration entsprechend der Art der Kugeln, welche hergestellt werden sollen, variiert.
Wenn unterschiedlich pigmentierte, niedrig viskose, härtbare Kunststoffflüssigkeiten zu jeder Seite von jeder der drei Schreiben 1710, 1711, 1712 in 17A zugeführt werden, können Flussmuster pigmentierter Flüssigkeiten an dem Rand der Scheiben erhalten werden, welche in vielfarbigen Schichtungen resultieren, welche aufbrechen, um vielfarbige Kugeln auszubilden. 17B veranschaulicht eine vergrößerte Querschnittsansicht für ein Beispiel des Flusses von pigmentierten Kunststoffflüssigkeiten an dem Rand der Drei-Scheiben-Baugruppe der 17A. Erste und zweite Flüssigkeiten 1721, 1722 fließen über die gegenüberliegenden Seiten der Scheibe 1710, deren nach unten abfallender Rand in der Figur ersichtlich ist. Dritte und vierte Flüssigkeiten 1723, 1724 fließen über gegenüberliegende Seiten der Scheibe 1711 und fünfte und sechste Flüssigkeiten 1725, 1726 fließen über gegenüberliegende Seiten der Scheibe 1712. Die kombinierten Flüsse ergeben eine Schichtung 1730, welche in vielschichtige Kugeln, wie etwa die Kugel 1740, welche in 17C (Seitenansicht) und 17D (Draufsicht) veranschaulicht ist.
Die Kugel 1740 weist sechs Segmente entsprechend den sechs Strömen der Kunststoffflüssigkeit auf, welche zu deren Herstellung verwendet wurden. Die Segmente 1741 und 1742 grenzen an einer ebenen Grenzschicht 1743 an. Die Segmente 1744 und 1745 an der ebenen Grenzschicht 1746; und die Segmente 1747 und 1748 an der ebenen Grenzfläche 1749. Wenn unterschiedliche Pigmente in den verschiedenen Kunststoffflüssigkeiten 1721, 1722, 1723, 1724, 1725, 1726 verwendet werden, dann wird die Kugel 1740 vielfarbig sein. Im Allgemeinen kann eine Drei-Scheiben-Baugruppe wie diejenige gemäß 17A Gyriconkugeln mit sechs Segmenten und bis zu sechs unterschiedlichen Farben erzeugen.
Allgemeiner gesprochen kann eine Vielscheibenbaugruppe mit N Scheiben verwendet werden, um Gyriconkugeln mit bis zu 2N Segmenten in beliebigen Farbkombinationen herzustellen. Es können schwarz, weiß oder andere Farbpigmente oder Farbstoffe verwendet werden, alleine oder in Kombination, so dass die Segmente in beinahe jeder gewünschten Farbe oder Schattierung hergestellt werden können. Die Segmente können durch Verwendung von unpigmentierten farbstofffreien Kunststoffflüssigkeiten durchsichtig hergestellt werden. Unterschiedliche Segmente können mit unterschiedlicher Breite hergestellt werden durch Anpassen der Flussraten der verschiedenen Kunststoffflüssigkeiten, welche verwendet werden, um die Segmente herzustellen, wobei schnellere Flussraten breiteren Segmenten und geringere Flussraten engeren entsprechen. Zwei oder mehr angrenzende Segmente können aus der gleichen Farbe her gestellt werden, so dass dieselben praktisch zusammengehören, um ein einzelnes breiteres Segment auszubilden.
Wenn der Drehscheibenmechanismus im Zusammenhang mit hochviskosen, härtbaren Flüssigkeiten verwendet wird, "härten" (erhärten) diese Flüssigkeiten in der Tat an Ort und Stelle, um Bänder zu erzeugen, welche verwendet werden können, um vielfarbige Zylinder herzustellen, wie vorstehend erörtert und in 11 gezeigt. Die 18 veranschaulicht dies für den Fall eines Systems mit Vielfachscheiben. Wenn eine Drehscheibenbaugruppe 180, die hier in einer Draufsicht gezeigt ist, entsprechend der Technik des '098-Patents verwendet wird, um zweifarbige Bänder zu erzeugen, aber hoch viskose, härtbare Flüssigkeiten anstelle von niedrigviskosen Flüssigkeiten nach dem Stand der Technik verwendet werden, härten die resultierenden Bänder 185 in der Form von feinen zweifarbigen Fasern aus (in etwa analog in der Art, in welcher geschmolzener Zucker in Fasern aushärtet, wenn derselbe in einer Zuckerwattemaschine gesponnen wird). Die Fasern können gekämmt werden oder in anderer Weise ausgerichtet und nachfolgend in gleichförmige Längen geschnitten werden, etwa mit einem Wolframcarbidmesser oder einem Laser, um die gewünschten zweifarbigen Zylinder herzustellen. Die Ende-zu-Ende- und Seite-zu-Seite-Ausrichtung der geschnittenen Zylinder kann durch eine präzise Ausrichtung der Faserenden auf der Arbeitsoberfläche erreicht werden, auf welcher das Schneiden stattfindet; wenn die Zylinder beispielsweise ein Seitenverhältnis von 1:1 und einen Durchmesser von 100 μm aufweisen, dann können die Faserenden zueinander ausgerichtet werden mit einer Toleranz in der Größenordnung von 5 bis 10 μm.
Beispielsweise kann irgendein gegebenes Zylindersegment des Gyricons schwarz; weiß; durchsichtig (d. h. im Wesentlichen transparent ohne Chrominanz wie etwa Wasser oder normales Fensterglas), eine durchsichtige Farbe (beispielsweise durchsichtiges Rot, Blau oder Grün wie für bestimmte Anwendungen mit additiven Farben, transparentes Cyan, Magenta oder Gelb wie für bestimmte Anwendungen mit subtraktiven Farben); eine lichtundurchlässige Farbe von irgendeiner Farbton, Sättigung, und Helligkeit; irgendeine Schattierung von Grau, ob lichtundurchlässig oder durchscheinend; usw. Irgendein gegebenes Zylindersegment des Gyricons kann ebenso andere optische Eigenschaften wie Polarisation, Doppelbrechung, Phasenverzögerung, Lichtabsorption, Lichtstreuung und Lichtreflexion aufweisen. Für einen einfachen Bezug wird "achromati sche Farben" nachfolgend verwendet, um sich auf Farben zu beziehen, welche im Wesentlichen keine Chrominanz aufweisen, d. h. auf Schwarz, Weiß, Grau, und durchsichtig und "chromatische Farben" wird nachfolgend verwendet, um sich auf weitere Farben einschließlich Rot, Orange, Gelb, Grün, Blau, Indigo, Violett, Cyan, Magenta, Pink, Braun, Beige, etc. zu beziehen.
Alternative Techniken können ebenso verwendet werden, um zweifarbige Zylinder herzustellen, welche nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind. Beispielsweise kann Spritzgießen verwendet werden, wenngleich vielleicht mit einigen Umständen. Als ein weiteres Beispiel kann die zweifarbige Strahltechnik verwendet werden, welche in dem '594-Patent offenbart ist, wobei wiederum die hochviskosen, härtbaren Flüssigkeiten die üblichen niedrigviskosen Flüssigkeiten ersetzten.
Bei einer Gyriconanzeige, welche mit einem aufgequollenem Elastomer hergestellt wird, ist jeder zweifarbige Zylinder in einem Hohlraum angeordnet. Um die engstmögliche Packung der zweifarbigen Zylinder in einer derartigen Anzeige zu erreichen, werden die Hohlräume vorzugsweise so klein wie möglich und so nahe zusammen wie möglich gestaltet.
Um immer noch eine höhere Packungsdichte zu erreichen, kann eine Gyriconanzeige ohne Elastomer und ohne Hohlräume aufgebaut werden. In einer derartigen Anzeige sind die zweifarbigen Zylinder unmittelbar in der dielektrischen Flüssigkeit angeordnet. Daraufhin werden die Zylinder und die dielektrische Flüssigkeit zwischen zwei begrenzende Elemente eingeschlossen (z. B. zwischen die Adressierungselektroden). Es gibt dabei kein elastomeres Substrat. In diesem Fall kann die Packungsgeometrie die ideale, dicht gepackte Einfachschichtgeometrie gemäß 4 nahezu erreichen oder sogar erreichen.
12 veranschaulicht eine Seitenansicht einer Gyriconanzeige ohne Hohlräume. In der Anzeige 1200 ist eine Einfachschicht von zweifarbigen Zylindern 1201 von gleichförmigem Durchmesser in einer dielektrischen Flüssigkeit 1209 zwischen den Matrixadressierbaren Elektroden 1204a, 1204b angeordnet. Vorzugsweise sind die Zylinder 1201 mit einem Seitenverhältnis von 1 in einem rechtwinkligen Feld angeordnet, Ende zu Ende und Seite zu Seite innerhalb der Einfachschicht ausgerichtet und so eng zuein ander wie möglich gepackt, verträglich mit geeigneter Zylinderdrehung. Die Zylinder 1201 sind bei Vorhandensein der dielektrischen Flüssigkeit 1209 zweipolig und unterliegen somit einer Drehung bei Anwendung eines elektrischen Feldes wie durch die Elektroden 1204a, 1204b. Die Elektrode 1204a, welche der oberen Oberfläche 1205 am nächsten ist, ist vorzugsweise transparent. Ein Beobachter bei I sieht ein Bild, welches durch die schwarzen und weißen Muster der Zylinder 1201 ausgebildet ist, wenn diese gedreht sind, um deren schwarze oder weiße Ansichten zu der oberen Oberfläche 1205 der Anzeige 1200 zu präsentieren.
Die Elektroden 1204a, 1204b dienen sowohl dazu, die Zylinder 1201 zu adressieren, als auch die Zylinder 1201 und die Flüssigkeit 1209 an Ort und Stelle zu halten. Vorzugsweise ist der Abstand zwischen den Elektroden 1204a, 1204b möglichst nahe an dem Durchmesser der Zylinder 1201, soweit dies möglich ist für eine geeignete Zylinderdrehung. Die Zylinder 1201 und die Flüssigkeit 1209 können in der Anzeige 1200 abgedichtet sein, beispielsweise durch Dichtungen an beiden Enden der Anzeige (nicht gezeigt). Die enge Packung der Zylinder 1201 in der Einfachschicht, zusammen mit dem geringen Abstand der Elektroden 1204a, 1204b stellt sicher, dass die Zylinder 1201 sich nicht absetzen, wandern oder auf andere Weise aus ihren jeweiligen Positionen in der Einfachschicht entkommen.
Es ist anzumerken, dass die Zylinderanzeige ohne Hohlräume nicht auf zweifarbige Zylinder 1201 gemäß 12 beschränkt ist, sondern es kann tatsächlich irgendeiner der Zylinder, wie sie hier beschrieben wurden, verwendet werden, um die Zylinderanzeige ohne Hohlräume aufzubauen.
Es wurde eine neuartige Gyriconanzeige beschrieben, welche auf vielfarbigen, zylindrischen Elementen anstelle von sphärischen Elementen beruht. Diese neuartige Anzeige ermöglicht eine eng gepackte Einfachschicht, welche eine Flächenbedeckung von nahezu 100% bereitstellt. Eine derartige Anzeige stellt eine hervorragende Reflexion und Helligkeit bereit und erfordert keine Zwischenraumpartikel.
Die vorstehenden spezifischen Ausführungsformen repräsentieren nur einige der Möglichkeiten zur Ausführung der vorliegenden Erfindung. Viele andere Ausführungsformen sind im Geiste der Erfindung möglich. Beispielsweise:

– Die dielektrische Anisotropie eines Gyriconzylinders muss nicht auf einem Zeta-Potenzial beruhen. Es ist ausreichend, dass ein mit dem Zylinder verbundenes elektrisches Dipolmoment vorhanden ist, wobei das Dipolmoment in Bezug auf die Längsachse des Zylinders derart ausgerichtet ist, dass eine nützliche Rotation des Zylinders bei Vorhandensein eines angewandten externen elektrischen Feldes ermöglicht wird. (Typischerweise ist das Dipolmoment entlang einer Mittenachse des Zylinders ausgerichtet). Es ist weiterhin anzumerken, dass ein Gyriconzylinder ein elektrisches Monopolmoment zusätzlich zu seinem elektrischen Dipolmoment aufweisen kann, wie beispielsweise, wenn das Dipolmoment durch eine Trennung von zwei positiven Ladungen von unterschiedlicher Größe entsteht, wobei die resultierende Ladungsverteilung äquivalent zu einem positiven elektrischen Monopol ist, welches mit einem elektrischen Dipol überlagert ist.
– Die optische Anisotropie eines Gyriconzylinders muss nicht auf den Farben Schwarz und Weiß basieren. Wenngleich nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung, können beispielsweise zweifarbige Zylinder mit Hemisphären von zwei unterschiedlichen Farben, z. B. Rot und Blau verwendet werden. Als ein weiteres Beispiel könnten für manche Anwendungen Zylinder verwendet werden, welche in der einer Hemisphäre schwarz und in der anderen verspiegelt sind. Im Allgemeinen können verschiedene optische Eigenschaften sich ändern, wenn unterschiedliche Ansichten eines Gyriconzylinders einem Beobachter präsentiert werden, einschließlich (aber nicht beschränkt hierauf) Lichtstreuung und Lichtreflexion in einem oder mehreren Gebieten des Spektrums. Auf diese Weise können Gyriconzylinder verwendet werden, um Licht in einer großen Vielfalt von Möglichkeiten zu modulieren.
– Das einfallende Licht, welches auf eine Gyriconanzeige einfällt muss nicht auf sichtbares Licht begrenzt sein. Unter gegebenen geeigneten Materialien für Gyriconzylinder kann das einfallende "Licht" beispielsweise infrarotes Licht oder ultraviolettes Licht sein und derartiges Licht kann durch die Gyriconanzeige moduliert werden.
– Bei verschiedenen Gelegenheiten bezieht sich die vorstehende Beschreibung auf eine ebene Einfachschicht von zweifarbigen Zylindern. Der Fachmann kann jedoch würdigen, dass eine Gyriconanzeige (oder ein Blatt von zweifarbigen Zylindern zur Verwendung in einer derartigen Anzeige), welche aus einem flexiblen Material hergestellt ist, zeitweise oder dauerhaft deformiert werden kann (beispielsweise gebogen, gefaltet oder gerollt), so dass diese nicht über alles strikt eben ist. In derartigen Fällen kann die Ebene der Einfachschicht beispielsweise in einer lokalisierten ebenen Nachbarschaft festgelegt werden, welche den Gyriconzylinder oder die Zylinder von Interesse einschließt. Es ist weiterhin anzumerken, dass die Einfachschicht in der Praxis etwas variieren kann von dem was beschrieben wurde, beispielsweise aufgrund von Herstellungstoleranzen oder geringfügigen Ungenauigkeiten von bestimmten Gyriconblättern.

Dementsprechend ist der Umfang der Erfindung nicht auf die vorstehende Beschreibung beschränkt, sondern, anstelle dessen, durch die beiliegenden Ansprüche gemeinsam mit deren vollen Umfang und Äquivalenten gegeben.

Claims

Ein Material, umfassend: ein Substrat; und eine Vielzahl von im Wesentlichen zylindrischen, optisch anisotropen Partikeln (212; 220; 238; 262; 280), welche in dem Substrat angeordnet sind, wobei eine drehbare Anordnung von jedem Partikel erreichbar ist während der Partikel derart in dem Substrat angeordnet ist, wobei der Partikel nicht mit dem Substrat verbunden ist, wenn derselbe sich in der drehbaren Anordnung befindet, wobei jeder Partikel mindestens drei Komponentengebiete aufweist, welche durch zwei Zylindersegmente (214, 218; 222, 230; 240, 252; 264, 268; 282, 288) und mindestens einen, zwischen denselben angeordneten Zylinderabschnitt (216; 226; 246; 266; 286) festgelegt sind, wobei jedes Komponentengebiet eine zugehörige optische Modulationseigenschaft aufweist, durch welche die optische Anisotropie des Partikels entsteht.
Das Material gemäß Anspruch 1, wobei: jeder der im Wesentlichen zylindrischen Partikel eine Längsachse aufweist; jedes Zylindersegment durch eine im Wesentlichen ebene Grenzfläche an einem von dem mindestens einen Zylinderabschnitt anliegt, wobei die im Wesentlichen ebene Grenzfläche im Wesentlichen parallel zu der Längsachse des Partikels ist; und die drehbare Anordnung, welche für jeden Partikel erreichbar ist, eine drehbare Anordnung ist, welche die Drehung um die Längsachse des Partikels ermöglicht.
Das Material gemäß Anspruch 2, wobei der mindestens eine Zylinderabschnitt eine Vielzahl von Zylinderabschnitten umfasst, wobei ein Zylindersegment durch eine im Wesentlichen ebene Grenzfläche an einem aus der Vielzahl von Zylinderabschnitten anliegt, wobei das andere Zylindersegment durch eine im Wesentlichen ebene Grenzfläche an dem anderen Zylinderabschnitt aus der Vielzahl der Zylinderabschnitte anliegt und jeder Zylinderabschnitt mindestens an einem weiteren Abschnitt durch eine im Wesentlichen ebene Grenzfläche anliegt, wobei alle der im Wesentlichen ebenen Grenzflächen im Wesentlichen parallel zu der Längsachse des Partikels sind.
Das Material gemäß Anspruch 1, wobei: das Substrat eine Oberfläche aufweist, wobei die Oberfläche eine Fläche aufweist; jeder der im Wesentlichen zylindrischen Partikel eine Längsachse aufweist; und die Vielzahl der Partikel eine Gruppe von Partikeln einschließt, welche am nächsten zu der Substratoberfläche angeordnet ist, wobei die Partikel der Gruppe im Wesentlichen eine einzige Schicht ausbilden, wobei die Partikel mit ihren Längsachsen im Wesentlichen parallel zu der Schicht angeordnet sind, jeder Partikel in der Schicht einen Mittelpunkt aufweist, wobei im Wesentlichen kein Partikel in der Schicht vollständig hinter dem Mittelpunkt irgendeines am nächsten benachbarten Partikels in der Schicht in Bezug auf die Substratoberfläche angeordnet ist, jeder Partikel in der Schicht eine projizierte Fläche in Bezug auf die Substratoberfläche aufweist, wobei die Partikel der Gruppe ausreichend nahe zueinander in der Schicht angeordnet sind, so dass die Zusammenfügung ihrer projizierten Flächen zwei Drittel der Fläche der Substratoberfläche übersteigt.
Ein Anzeigepartikel, umfassend: einen im Wesentlichen zylindrischen, optisch anisotropen Partikel (212; 220; 238; 262; 280), welcher aus zwei Zylindersegmenten (214, 218; 222, 230; 240, 252; 264, 268; 282, 288) und aus mindestens einem, zwischen denselben angeordne ten Zylinderabschnitt (216; 226; 246; 266; 286) aufgebaut ist, wobei jedes Zylindersegment durch eine im Wesentlichen ebene Grenzfläche an einem von dem mindestens einen Zylinderabschnitt anliegt, wobei die im Wesentlichen ebene Grenzfläche im Wesentlichen parallel zu der Längsachse des Partikels ist; wobei der Partikel zur Bereitstellung eines elektrischen Dipolmomentes eine Anisotropie aufweist, wobei das elektrische Dipolmoment den Partikel derart elektrisch empfindlich macht, dass, wenn der Partikel drehbar in einem elektrischen Feld angeordnet ist während das elektrische Dipolmoment bereitgestellt wird, der Partikel dazu neigt, sich in eine Ausrichtung zu drehen, in welcher das elektrische Dipolmoment sich mit dem elektrischen Feld ausrichtet und wobei die drehbare Anordnung, welche für jeden Partikel erreichbar ist, eine drehbare Anordnung ist, welche die Drehung um die Längsachse des Partikels ermöglicht.
Der Anzeigepartikel gemäß Anspruch 5, wobei mindestens ein Komponentengebiet lichtundurchlässig ist.
Der Anzeigepartikel gemäß einem der Ansprüche 5 bis 6, wobei mindestens ein Komponentengebiet transparent ist.
Der Anzeigepartikel gemäß einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei die Zylindersegmente lichtundurchlässig sind.
Der Anzeigepartikel gemäß einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei die Zylindersegmente transparent sind.
Eine Vorrichtung, umfassend: ein Materialstück gemäß Anspruch 2; und eine Einrichtung zur Erzeugung eines elektrischen Feldes, um eine Drehung von mindestens einem Partikel zu ermöglichen, welcher drehbar in dem Substrat des Materialstücks angeordnet ist.