ПОДПОРОГОВАЯ АДРЕСАЦИЯ И СТИРАНИЕ В МАГНИТОЭЛЕКТРОФОРЕТИЧЕСКОЙ СРЕДЕ ПИСЬМА
SUBTHRESHOLD ADDRESSING AND ERASURE IN THE MAGNETO-ELECTROPHORETIC MEDIUM OF WRITING

Родственные заявки
[0001] Данная заявка испрашивает приоритет согласно предварительной заявке на патент США №62/784,301, поданной 21 декабря 2018 года, и предварительной заявке на патент США №62/789,239, поданной 07 января 2019 года. Содержание всех патентов, патентных заявок и справочных документов, приведенных в данной заявке, полностью включено в настоящий документ посредством ссылки.
Область техники, к которой относится настоящее изобретение
[0002] Технология, описанная в настоящем документе, относится к магнитно-адресуемым дисплеям и сопутствующим способам и устройству.
Предшествующий уровень техники настоящего изобретения
[0003] На протяжении десятилетий цель исследований «электронной бумаги» состояла в том, чтобы она могла выдержать сравнение с письмом на бумаге, или - в более крупном формате - для имитации ощущений и зрительного восприятия при выведении надписей на классной или лекционной доске (см. работу «Настоящее и будущее электронной бумаги», авторы A. Henzen, J. van de Kamer, журнал Journal of the S.I.D., 14/5, 437-442, 2006 год). Поскольку электрофоретические дисплеи представляют собой отражатели рассеянного света типа рефлекторов Ламберта, которые характеризуются высоким уровнем контрастности изображения, как внутри помещений, так и при прямом солнечном свете, они обеспечивают возможность чтения и просмотра изображений так же, как и с бумажного носителя. Однако варианты осуществления электрофоретических устройств с возможностью письма, которые доступны в настоящее время на рынке, требуют десятки миллисекунд для обновления каждого электрического изображения. Таким образом, когда стилус взаимодействует со средой дисплея через сенсор касания, возникают дополнительные задержки при построчной передаче информации, генерируемые контроллером дисплея. В результате образуется задержка между моментом написания и появлением изображения на дисплее, которая может составлять порядка 50-100 миллисекунд (см., например, планшет SONY DPT-RP1 с возможностью письма, содержащий электрофоретический дисплей производства компании Е Ink Corporation).
[0004] Было бы предпочтительно обладать способом письма непосредственно на электронной/перезаписываемой бумаге с помощью стилуса, который можно было бы располагать вплотную к активному слою для улучшения естественного отклика на движение стилуса и возможности наблюдения за появляющимся под ним изображением. Простые устройства с таким откликом известны уже давно, однако обычно они используются в игрушках. Например, магнитная доска для рисования содержит взвешенные ферромагнитные частицы, реагирующие на движения магнитного пера или магнитных штампов. Далекий от совершенства продукт, в котором реализована эта технология, был разработан компанией Pilot Corporation еще в 1970-ые годы, и в усовершенствованном виде он стал детской игрушкой под названием MAGNA DOODLE (производимой в настоящее время компанией Cra-Z-Art, г. Рэндольф, штат Нью-Джерси, США). См. патент США №4,143,472.
[0005] С этого времени компании Е Ink Corporation, SiPix Imaging Inc. и Seiko Epson начали предлагать конструкции магнитно-адресуемых электрофоретических дисплеев, в которых, по меньшей мере, часть заряженных частиц пигментного красителя, используемых в обычных дисплеях типа «электронная бумага», заменена заряженными ферромагнитными частицами (см. патенты США №№6,583,780; 6,831,771; 6,870,661; и 7,352,353). В раскрытых конструкциях реализованы светоотражающие (удобочитаемые при солнечном свете) среды отображения, реагирующие как на электрические, так и на магнитные поля. Таким образом, эти магнитоэлектрофоретические дисплеи могут реагировать на воздействие магнитного стилуса или электрических полей. Кроме того, электронный дисплей может быть синхронизирован для активации пикселей, соответствующих тем пикселям, через которые проходит стилус, например, с использованием цифрового преобразователя.
[0006] В случае, если магнитоэлектрофоретическая среда характеризуется устойчивым состоянием (является неизменяемой бистабильной и т.п.), то невозможно обеспечить «локальное» стирание, используя для этого только простой стилус или инструмент стирания. Вместо этого могут быть стерты все изображения на дисплее (т.е. произойдет полное стирание) за счет возбуждения электрофоретических частиц с их переводом в начальное положение с использованием соответствующих колебательных сигналов сброса; или же могут быть стерты участки меньшей площади с задействованием локализованных вращающихся электрических полей, как это описано, например, в патенте США №10,037,089. Однако при этом невозможно просто перевернуть стилус и стереть все то, что было нарисовано, как при использовании карандаша, или взять инструмент стирания и удалить ошибочные строки, как на классной или лекционной доске.
Краткое раскрытие настоящего изобретения
[0007] Настоящим изобретением предложены электрооптические дисплеи, обращение к которым может осуществляться с помощью электрических и магнитных полей, и которые могут обеспечивать как полное, так и локальное стирание. В частности, обращение к дисплеям согласно настоящему изобретению может осуществляться, например, с помощью магнитного стилуса, штампа и тому подобного; а изображения на них могут стираться полностью с помощью коммутационных электрических полей или локально за счет комбинированного воздействия электрических полей и дополнительного стимула, такого как другое магнитное поле. Поскольку электрооптический дисплей характеризуется довольно небольшой толщиной, а наконечник стилуса подходит близко в активному слою, поправкой на параллакс между наконечником стилуса и вписываемой строкой можно пренебречь. Более того, поскольку используются гибкие конструкционные материалы, это позволяет свернуть дисплей, выполненный с возможностью многократного письма, на манер бумаги или согнуть его таким образом, чтобы он повторял контуры неровной поверхности. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения дисплей может быть разрезан ножницами или лазером для получения требуемой формы.
[0008] В общем, магнитоэлектрофоретический дисплей включает в себя передний электрод, задний электрод и магнитоэлектрофоретическую среду, которая располагается между передним и задним электродами. Магнитоэлектрофоретическая среда содержит флюид, включающий в себя электрически заряженные магнитные (или намагничиваемые) частицы, благодаря чему магнитоэлектрофоретические частицы реагируют как на магнитные поля, так и на электрические поля, а также на комбинированное воздействие электрических и магнитных полей. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения система отображения включает в себя второй набор электрофоретических частиц, выполненных с возможностью смещения под действием приложенного электрического поля, при этом первый и второй наборы частиц характеризуются противоположными электрическим зарядами и контрастирующими цветами. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения флюидом служит пигмент, цвет которого контрастирует с цветом первого набора магнитоэлектрофоретических частиц. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения передний электрод выполнен светопропускающим. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения оба электрода из числа переднего и заднего электродов являются светопропускающими. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения флюид в отображающем слое представляет собой инкапсулированный флюид. Например, флюид может быть заключен в коллагеновые микрокапсулы или готовые микроячейки (например, термоформованные или литографированные). Для подачи требуемого напряжения между передним и задним электродами обычно используется контроллер. Напряжение может изменяться во времени, т.е. иметь волнообразную форму, и инициировать смещение магнитоэлектрофоретических частиц в направлении переднего электрода или в сторону от него; или же оно может инициировать смещение магнитоэлектрофоретических частиц ближе друг к другу или дальше друг от друга.
[0009] Магнитоэлектрофоретический дисплей может быть выполнен с возможностью локальной адресации и локального стирания написанного с помощью стилуса, который характеризуется наличием тела с первым магнитным концом и вторым магнитным концом. Стилус включает в себя первый магнит, расположенный ближе к первому концу и создающий первое магнитное поле величиной от 500 Гс (Гаусс) до 5000 Гс на первом конце; второй магнит, расположенный ближе ко второму концу и создающий второе магнитное поле величиной от 10 Гс до 500 Гс на втором конце; беспроводной передатчик в теле стилуса; и переключатель на теле стилуса, функционально связанный с беспроводным передатчиком. Первый или второй магнит может представлять собой магнит на основе неодима. В качестве беспроводного передатчика может быть использован передатчик BLUETOOTH или ZIGBEE. Стилус может дополнительно включать в себя беспроводной приемник или приемопередатчик.
[0010] В общем, интенсивность магнитного поля магнитного стилуса, используемого для локальной адресации (например, посредством первого магнитного конца), должна быть больше, чем у стилуса/инструмента стирания, используемого для локального стирания (например, посредством второго магнитного конца). При локальном стирании одновременно задействованы электрическое поле и магнитный стилус. Во многих вариантах осуществления настоящего изобретения электрическое поле, используемое для локального стирания, меньше поля, используемого для полного стирания написанного в среде. Электрические импульсы могут включать в себя комбинацию импульсов более высокой частоты (АС) и более низкой частоты (DC) для ослабления воздействия переходных процессов при коммутации, которые могут иметь место во время подачи последовательностей импульсов для локального стирания.
[0011] За счет использования, например, магнитного стилуса магнитоэлектрофоретический дисплей может быть встроен в систему письма, которая дополнительно включает в себя контроллер напряжения, выполненный с возможностью обеспечения как режима полного стирания, так и режима локального стирания. Таким образом, такая система может включать в себя магнитоэлектрофоретический дисплей, содержащий светопропускающий первый электрод, второй электрод и магнитоэлектрофоретическую среду, расположенную между первым электродом и вторым электродом; при этом магнитоэлектрофоретическая среда содержит заряженные магнитные частицы, стилус характеризуется наличием магнитного наконечника, а контроллер напряжения выполнен с возможностью подачи напряжения между первым электродом и вторым электродом. Контроллер напряжения предусматривает, по меньшей мере, два режима: первый режим (полного стирания), в котором контроллер напряжения подает первое напряжение, достаточное для возбуждения заряженных магнитных частиц с их смещением в сторону рабочей поверхности у первого электрода; и второй режим (локального стирания), в котором контроллер напряжения подает второе напряжение, превышающее нулевое, но недостаточное для возбуждения заряженных магнитных частиц с целью их смещения в сторону рабочей поверхности у первого электрода, но достаточное для возбуждения заряженных магнитных частиц с их смещением в сторону рабочей поверхности у первого электрода при подаче вспомогательного магнитного поля. В целях заявленного изобретения выражение «недостаточное для возбуждения заряженных магнитных частиц с их смещением в сторону рабочей поверхности у первого электрода» означает, что само по себе электрическое поле не может инициировать переключение состояний дисплея, т.е. инициировать наблюдаемое изменение состояния отражения, т.е. изменение, составляющее не более 10 L* в течение заданного промежутка времени, например, менее 10 секунд, например, менее пяти секунд, например, менее двух секунд.
[0012] Соответственно, контроллер облегчает реализацию способа стирания написанного в магнитоэлектрофоретической среде, содержащей частицы, причем этот способ предусматривает подачу в магнитоэлектрофоретическую среду стимула, сгенерированного электрическим полем (электрического стимула), причем величина электрического стимула превышает ноль, но недостаточна для инициации переключения магнитоэлектрофоретической среды из первого состояния во второе состояние; и подачу в магнитоэлектрофоретическую среду стимула, созданного не электрическим полем (неэлектрического стимула), инициирующего переключение магнитоэлектрофоретической среды из первого состояния во второе состояние. Неэлектрический стимул может быть магнитным, ультразвуковым, генерируемым давлением, вибрационным, световым или тепловым. В случае использования магнитного неэлектрического стимула стирание может выполняться с помощью стилуса, содержащего магнит, который обеспечивает интенсивность поля в пределах 10-1000 Гс у поверхности стилуса. В альтернативном варианте магнитный стимул может генерироваться магнитным материалом с чередующимися полюсами. Обычно напряжение электрического стимула, используемого во время локального стирания, составляет менее половины напряжения, потребного для инициации переключения магнитоэлектрофоретической среды из первого состояния во второе состояние в течение одного и того же периода времени (т.е. полного стирания). Например, величина электрического стимула, используемого во время локального стирания, может составлять одну треть величины электрического стимула, используемого во время полного стирания. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения электрический стимул представляет собой динамический колебательный сигнал. Предложенный способ может дополнительно предусматривать управление остаточным напряжением, чтобы улучшить общее восприятие пользователем процесса стирания. Обычно управление остаточным напряжением предусматривает определение остаточного напряжения в магнитоэлектрофоретической среде и модификацию динамического колебательного сигнала с целью уменьшения остаточного напряжения в магнитоэлектрофоретической среде. Определение остаточного напряжения может предусматривать измерение остаточного напряжения, вычисление остаточного напряжения или выполнение указанных операций в определенной комбинации. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения динамический колебательный сигнал модифицируется за счет изменения смещения динамического колебательного сигнала, или за счет изменения рабочего цикла динамического колебательного сигнала, или за счет изменения амплитуды динамического колебательного сигнала. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения электрический стимул представляет собой динамический колебательный сигнал с рабочим циклом менее 50%.
Краткое описание фигур
[0013] Различные аспекты и варианты осуществления настоящего изобретения будут описаны в привязке к прилагаемым чертежам. Следует иметь в виду, что эти чертежи не вычерчены в масштабе. Элементы, представленные на многочисленных фигурах, обозначены одними и теми же номерами позиций на всех фигурах, где они представлены.
[0014] На фиг. 1 представлено схематическое изображение, иллюстрирующее магнитоэлектрофоретический дисплей, содержащий черные магнитоэлектрофоретические частицы и белые немагнитные электрофоретические частицы. Черные и белые частицы характеризуются противоположными электрическими зарядами.
[0015] На фиг. 2 представлено схематическое изображение, иллюстрирующее магнитоэлектрофоретический дисплей, содержащий черные магнитоэлектрофоретические частицы.
[0016] На фиг. 3 представлено схематическое изображение, иллюстрирующее магнитный стилус, инициирующий локальное изменение оптического состояния дисплея, согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения.
[0017] На фиг. 4А показана микрофотография в видимой области спектра, иллюстрирующая формирование цепочек магнитоэлектрофоретических частиц в инкапсулированной магнитоэлектрофоретической среде. Магнитоэлектрофоретические частицы условно повторяют магнитные силовые линии магнитного стилуса, используемого для адресации.
[0018] На фиг. 4В представлен увеличенный вид микрофотографии в видимой области спектра, показанной на фиг. 4А.
[0019] На фиг. 5А показана микрофотография в видимой области спектра инкапсулированной магнитоэлектрофоретической среды, содержащей черные магнитоэлектрофоретические частицы и белые немагнитные электрофоретические частицы, когда черные частицы были смещены к переднему светопропускающему электроду под действием электрического поля.
[0020] На фиг. 5В показана микрофотография в видимой области спектра инкапсулированной магнитоэлектрофоретической среды, содержащей черные магнитоэлектрофоретические частицы и белые немагнитные электрофоретические частицы, когда белые частицы были смещены к переднему светопропускающему электроду под действием электрического поля.
[0021] На фиг. 5С показана микрофотография в видимой области спектра инкапсулированной магнитоэлектрофоретической среды, содержащей черные магнитоэлектрофоретические частицы и белые немагнитные электрофоретические частицы, причем черные частицы были смещены к переднему светопропускающему электроду под действием электрического поля, а затем было инициировано их сведение в кластеры под действием магнитного поля.
[0022] На фиг. 5D показана микрофотография в видимой области спектра инкапсулированной магнитоэлектрофоретической среды, содержащей черные магнитоэлектрофоретические частицы и белые немагнитные электрофоретические частицы, причем белые частицы были смещены к переднему светопропускающему электроду под действием электрического поля, после чего было инициировано сведение черных частиц в кластеры под действием магнитного поля.
[0023] На фиг. 6 проиллюстрирован общий принцип подпороговой адресации и стирания.
[0024] На фиг. 7 представлено схематическое изображение, иллюстрирующее локальное стирание состояния инкапсулированной магнитоэлектрофоретической среды со сведенными в цепочки магнитными частицами, содержащей черные магнитоэлектрофоретические частицы и белые немагнитные электрофоретические частицы, при этом подается подпороговое электрическое поле, тогда как измененное состояние возбуждается неэлектрическим стимулом, например, магнитным полем, теплом, светом или ультразвуком.
[0025] На фиг. 8 показан один из вариантов осуществления колебательного сигнала полного стирания, который сместит черный пигмент к рабочей поверхности.
[0026] На фиг. 9 показан один из вариантов осуществления (подпорогового) колебательного сигнала для локального стирания, который смещает черный пигмент к рабочей поверхности, когда в магнитоэлектрофоретическую среду подается дополнительный неэлектрический стимул.
[0027] На фиг. 10 показан один из вариантов осуществления (подпорогового) колебательного сигнала для локального стирания, который смещает черный пигмент к рабочей поверхности, когда в магнитоэлектрофоретическую среду подается дополнительный неэлектрический стимул. Рабочий цикл колебательного сигнала, показанного на фиг. 10, составляет около 50%.
[0028] На фиг. 11 показан один из вариантов осуществления (подпорогового) колебательного сигнала для локального стирания, который смещает черный пигмент к рабочей поверхности, когда в магнитоэлектрофоретическую среду подается дополнительный неэлектрический стимул. Рабочий цикл колебательного сигнала, показанного на фиг. 11, составляет менее 50%, что уменьшает в итоге нарастание остаточного напряжения в среде дисплея.
[0029] На фиг. 12 показан сбалансированный колебательный сигнал для полного стирания (WFM GE), который подходит для магнитоэлектрофоретических дисплеев. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения для уменьшения остаточного напряжения регулируется часть колебательного сигнала, представленная в рамке.
[0030] На фиг. 13 показан колебательный сигнал для локального стирания со смещением напряжения, подходящий для использования в магнитоэлектрофоретических дисплеях. Смещение напряжения может способствовать уменьшению остаточного напряжения.
[0031] На фиг. 14А и 14В представлены блок-схемы, иллюстрирующие алгоритм определения предпочтительного колебательного сигнала для возбуждения магнитоэлектрофоретического дисплея в зависимости от того, какая площадь дисплея должна быть стерта, и от величины остаточного напряжения, присутствующего в магнитоэлектрофоретической среде.
[0032] На фиг. 15 представлена блок-схема определения предпочтительного колебательного сигнала для возбуждения магнитоэлектрофоретического дисплея в зависимости от того, какая площадь дисплея должна быть стерта, и от величины остаточного напряжения, присутствующего в магнитоэлектрофоретической среде.
[0033] На фиг. 16 схематически проиллюстрирован способ получения магнитоэлектрофоретических частиц с требуемым цветом и электрическим зарядом.
[0034] На фиг. 17А проиллюстрирован магнитный стилус, характеризующийся наличием первого магнитного конца и второго магнитного конца, причем интенсивность магнитного поля первого магнитного конца превышает интенсивность магнитного поля второго магнитного конца.
[0035] На фиг. 17В проиллюстрировано использование стилуса, показанного на фиг. 17А, при обращении к магнитоэлектрофоретическому дисплею.
[0036] На фиг. 17С проиллюстрировано использование стилуса, показанного на фиг. 17А, при стирании написанного на магнитоэлектрофоретическом дисплее. Путем нажатия кнопки на стилусе пользователь дает команду контроллеру на подачу подпорогового электрического поля в магнитоэлектрофоретическую среду.
[0037] На фиг. 18А показан магнитный инструмент стирания, который может быть применен к магнитоэлектрофоретическому дисплею.
[0038] На фиг. 18В проиллюстрировано использование стилуса, показанного на фиг. 17А, при обращении к магнитоэлектрофоретическому дисплею.
[0039] На фиг. 18С проиллюстрировано использование инструмента стирания, показанного на фиг. 18А, при стирании написанного на магнитоэлектрофоретическом дисплее.
[0040] На фиг. 19 проиллюстрирован беспроводной обмен данными между магнитным стилусом, таким как стилус, представленный на фиг. 17А, и контроллером напряжения, который реализует двойные режимы локального и полного стирания.
[0041] На фиг. 20 показано соотношение контрастов между «темным» состоянием и состоянием серого, а также между «светлым» состоянием и состоянием серого в магнитоэлектрофоретическом дисплее, который был оптимизирован для письма серым по черному. При нормальной скорости письма (затушеванная область) с помощью магнитного стилуса обеспечивается превосходная контрастность и отсутствие лага в восприятии.
[0042] На фиг. 21А показана микрофотография в видимой области спектра, иллюстрирующая воздействие (сзади) на магнитоэлектрофоретическую среду с использованием электромагнита с регулируемой частотой.
[0043] На фиг. 21В представлен увеличенный вид микрофотографии в видимой области спектра, показанной на фиг. 21А, иллюстрирующий возможность воздействия на магнитоэлектрофоретическую среду с использованием электромагнита с регулируемой частотой и получения линии шириной около одной микрокапсулы.
[0044] На фиг. 21С показана фотография, иллюстрирующая вариабельность ширины линий при письме в магнитоэлектрофоретической среде с использованием электромагнита с регулируемой частотой.
Подробное раскрытие настоящего изобретения
[0045] Согласно описанию, представленному в настоящем документе, магнитно-чувствительный дисплей может быть сконструирован таким образом, чтобы пользователь имел возможность писать и стирать написанное полностью или частично без каких-либо заметных лагов и потребности в подложке активной матрицы [однако для магнитоэлектрофоретической среды, описанной в настоящем документе, может быть предусмотрена подложка активной матрицы, а также электронный цифровой преобразователь, например, реализуемой компанией WACOM].
Магнитоэлектрофоретическая среда содержит магнитные частицы, коммутация которых может осуществляться при помощи электричества так же, как и в электрофоретическом дисплее стандартного типа: например, переключение между состояниями белого и черного с дополнительной возможностью поддержания устойчивых промежуточных состояний серого. При касании магнитным стилусом флюид магнитоэлектрофоретической среды будет показывать состояние серого с оптической плотностью, промежуточной между крайними состояниями белого и черного в электрофоретической среде. Таким образом, если отправной точкой служит состояние белого, то магнитный стилус может обеспечить получение относительно темного изображения, а если отправной точкой служит состояние черного, то может быть получено более светлое изображение. Дисплей с магнитоэлектрофоретической средой может быть совмещен с сегментированными электродами с целью получения поверхности для письма большой площади (т.е. магнитно-адресуемой пишущей доски); или же он может использоваться во взаимодействии с подложкой из тонкопленочных транзисторов (TFT-подложкой) для получения графического дисплея, обладающего не только возможностью электрической адресации, но и дополнительной возможностью многократного письма с помощью магнитного стилуса без каких-либо видимых задержек. При необходимости исходное изображение, нанесенное магнитным способом, может быть впоследствии обновлено методом электрической адресации для получения более высокой контрастности, более прямых линий, оцифрованных символов и т.п.
[0046] При использовании стилуса, описанного в настоящем документе, магнитное поле, возникающее в областях, непосредственно не контактирующих с магнитным стилусом для письма, характеризуется интенсивностью, недостаточной для того, чтобы инициировать движение пигмента, благодаря чему отсутствует видимый лаг между моментом написания и появлением изображения. Кроме того, поскольку отсутствует необходимость в относительно толстом стеклянном слое, который отделяет стилус от активного слоя, поправкой на параллакс между наконечником стилуса и вписываемой строкой можно пренебречь. По этим двум причинам ощущения при письме магнитным стилусом на магнитно-чувствительной электронной бумаге от компании Е Ink очень схожи с ощущениями во время письма на обычной бумаге с помощью ручки или карандаша. Термин «пишущее приспособление» или «стилус» в контексте настоящего документа относится к любым подходящим ручным устройствам, таким как устройства, имеющие форму карандаша, пера или маркера. Например, магнитный маркер может генерировать магнитное поле, и он может быть использован для намагничивания определенных участков намагничиваемого материала.
[0047] Термин «электрооптический» применительно к материалу или дисплею используется в настоящем документе в значении, общепринятом в сфере формирования изображений, для обозначения материала, который характеризуется первым и вторым состояниями отображения, отличающимися друг от друга, по меньшей мере, одним оптическим свойством, причем этот материал переходит из первого состояния отображения во второе состояние отображения при приложении к нему электрического поля. Хотя оптическое свойство обычно представляет собой цвет, различимый человеческим глазом, может быть предусмотрено и другое оптическое свойство, такое как оптическая передача, коэффициент отражения, высвечивание или в случае использования дисплеев, предназначенных для машинного чтения - псевдоцвет в смысле изменения коэффициента отражения электромагнитных волн за пределами видимой области спектра.
[0048] Термин «состояние серого» в контексте настоящего документа используется в значении, общепринятом в сфере формирования изображений, для обозначения состояния, промежуточного между двумя крайними оптическими состояниями пикселя, и не обязательно предполагает черно-белый переход между этими двумя крайними состояниями. Например, несколько патентов и опубликованных заявок корпорации Е Ink относятся к описанным ниже электрофоретическим дисплеям, в которых крайними состояниями являются белый и темно-синий цвета, вследствие чего промежуточным «состоянием серого» фактически будет светло-голубой цвет. Безусловно, как уже было сказано выше, изменение оптического состояния может быть вообще не связано с изменением цвета. Термины «черный» и «белый» могут быть использованы ниже для обозначения двух крайних оптических состояний дисплея, и должны пониматься, как обычно включающие в себя крайние оптические состояния, которые не являются строго черным и былым цветами, а могут представлять собой, например, белый и темно-синий цвета, указанные выше. Термин «монохромный» может быть использован ниже для обозначения схемы возбуждения, которая переводит пиксели лишь в их два крайних оптических состояния, минуя состояния серого. Кроме того, в контексте настоящего изобретения крайние состояния включают в себя темное и светлое состояния, получаемые в результате возбуждения дисплея магнитным способом, который обычно не обеспечивает получение крайних черного и белого состояний, а лишь темно-серого (почти черного) и светло-серого (почти белого) состояний.
[0049] Некоторые электрооптические материалы являются твердыми в том смысле, что они характеризуются наличием твердых наружных поверхностей, хотя эти материалы могут, а часто так оно и есть, включать в себя внутренние пространства, заполненные жидкостью или газом. Такие дисплеи, в которых используются твердые электрооптические материалы, далее по тексту могут для удобства называться «твердотельными электрооптическими дисплеями». Таким образом, термин «твердотельные электрооптические дисплеи» включают в себя дисплеи с вращающимися бихромными элементами, инкапсулированные электрофоретические дисплеи, микроячеистые электрофоретические дисплеи и инкапсулированные жидкокристаллические дисплеи.
[0050] Термины «бистабильный» и «бистабильно» используются в настоящем документе в значении, общепринятом в данной области техники, для обозначения дисплеев, содержащих отображающие элементы, которые характеризуются первым и вторым состояниями отображения, отличающимися друг от друга, по меньшей мере, одним оптическим свойством; при этом после возбуждения любого заданного элемента с помощью адресного импульса конечной длительности для придания ему первого или второго состояния отображения обеспечивается, что по окончании подачи адресного импульса это состояние сохраняется в течение определенного отрезка времени, который, по меньшей мере, в несколько раз, например, по меньшей мере, в четыре раза превышает минимальную длительность адресного импульса, необходимую для изменения состояния отображающего элемента. В патенте США №7,170,670 показано, что некоторые электрофоретические дисплеи на основе частиц, в которых предусмотрена шкала серого, проявляют стабильность не только в крайних состояниях черного и белого, но также и в промежуточных состояниях серого, причем то же самое относится к электрооптическим дисплеям некоторых других типов. Дисплеи этого типа правильно называть «мультистабильными», а не бистабильными, хотя для удобства описания термин «бистабильный» может использоваться в настоящем документе как в отношении бистабильных дисплеев, так и в отношении мультистабильных дисплеев.
[0051] Термин «изображение» в контексте настоящего документа относится к пространственному представлению; и, по меньшей мере, в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения должно быть проведено различие между таким представлением и данными (например, цифровыми единицами и нулями), по которым может быть выведено изображение. Как будет дополнительно описано ниже, изображения согласно вариантам осуществления настоящего изобретения могут включать в себя картинки, текст, геометрические фигуры или любые иные шаблоны, а в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения они могут быть реализованы в виде любых структур или шаблонов намагниченных участков магнитного записывающего слоя, которые могут переноситься или воспроизводиться на магнитно-чувствительном дисплее. Изображение может быть видимым, например, при генерировании на дисплее согласно представленному описанию. Однако в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения «изображение» в контексте настоящего документа может быть невидимым, по меньшей мере, для невооруженного глаза. Например, как это описано в настоящем документе, изображение может быть реализовано в виде намагниченных участков магнитного записывающего слоя. Пространственное отображение намагниченных участков может быть невидимым для невооруженного глаза, но при этом представлять изображение, например, картинку, текст и/или геометрические фигуры.
[0052] В многочисленных патентах и заявках, переуступленных Массачусетскому технологическому институту (MIT) и компании Е Ink Corporation или полученных на их имя, описаны различные технологии, используемые в инкапсулированных электрофоретических и прочих электрооптических средах. Такие инкапсулированные среды включают в себя множество капсул небольшого размера, каждая из которых сама включает в себя внутреннюю фазу, содержащую электрофоретически подвижные частицы в текучей среде, причем эту внутреннюю фазу охватывают стенки капсул. Сами капсулы обычно удерживаются в полимерном вяжущем, образуя сцепляющий слой, который располагается между двумя электродами. Технологии, описанные в этих патентах и заявках, включают в себя:
(a) Электрофоретические частицы, флюиды и добавки к флюидам; см., например, патенты США №№6,870,661; 7,002,728; и 7,679,814;
(b) Капсулы, связующие вещества и процессы инкапсуляции; см., например, патенты США №№6,922,276 и 7,411,719;
(c) Пленки и субблоки, содержащие электрооптические материалы; см., например, патенты США №№6,982,178 и 7,839,564;
(d) Задние панели, клеевые слои и прочие вспомогательные слои и способы, используемые в дисплеях; см., например, патенты США №№7,116,318 и 7,535,624;
(e) Изменение цвета и цветокоррекция; см., например, патенты США №№7,075,502 и 7,839,564;
(f) Способы возбуждения дисплеев; см., например, патенты США №№7,012,600; 7,304,787; и 7,453,445;
(g) Сферы применения дисплеев; см., например, патенты США №№7,312,784 и 8,009,348; и
(h) Не электрофоретические дисплеи, описанные в патентах США №№6,241,921; 6,950,220; 7,420,549; 8,319,759; и 8,994,705, а также в публикации заявки на патент США №2012/0293858.
[0053] Во многих указанных патентах и заявках признано, что стенки, окружающие дискретные микрокапсулы в инкапсулированной электрофоретической среде, могут быть заменены сплошной фазой, в результате чего образуется так называемый электрофоретический дисплей с диспергированным полимером, в котором электрофоретическая среда содержит множество дискретных капель электрофоретического флюида и сплошную фазу полимерного материала, и что дискретные капли электрофоретического флюида в таком электрофоретическом дисплее с диспергированным полимером могут рассматриваться как капсулы или микрокапсулы, даже если ни одна мембрана дискретной капсулы не связана с каждой отдельной каплей; см., например, указанный патент США №6,866,760. Соответственно, в целях настоящего изобретения такие электрофоретические среды с диспергированным полимером рассматриваются как подвиды инкапсулированных электрофоретических сред.
[0054] Родственным типом электрофоретического дисплея является так называемый «микроячеистый электрофоретический дисплей». В микроячеистом электрофоретическом дисплее заряженные частицы и флюид не инкапсулированы в микрокапсулы, а вместо этого удерживаются во множестве полостей, сформованных в несущей среде, которая представляет собой, например, полимерную пленку. См., например, патенты США №№6,672,921 и 6,788,449, выданные на имя компании Sipix Imaging, Inc., но права на которые в настоящее время принадлежат компании Е Ink California, Inc.
[0055] Хотя электрофоретические среды часто бывают непрозрачными (поскольку, например, во многих электрофоретических средах частицы по существу блокируют передачу видимого света через дисплей) и работают на отражение, многие электрофоретические дисплеи могут быть выполнены с возможностью функционирования в так называемом «шторочном режиме», который предусматривает два состояния дисплея, в одном из которых он непрозрачен, а в другом может пропускать свет. См., например, патенты США №№5,872,552; 6,130,774; 6,144,361; 6,172,798; 6,271,823; 6,225,971; 184,856; 7,304,787; и 7,999,787. В шторочном режиме могут также работать электрооптические дисплеи и других типов. Электрооптические среды, функционирующие в шторочном режиме, могут демонстрировать эффективность в многослойных структурах полноцветных дисплеев. В таких структурах, по меньшей мере, один слой, примыкающий к рабочей поверхности дисплея, работает в шторочном режиме, открывая или скрывая второй слой, располагающийся дальше от рабочей поверхности.
[0056] В магнитно-адресуемых дисплеях с частицами двух типов, например, с белыми и черными частицами, магнитная адресация генерирует только состояния серого различной степени насыщенности светлого или темного цвета. Магнитное поле может быть настроено на требуемое состояние серого. Для возбуждения частиц с целью их перевода в полностью черное оптическое состояние и полностью белое оптическое состояние требуется электрическая коммутация, т.е. электрооптический дисплей. В магнитно-адресуемых дисплеях состояние черного не обязательно должно быть абсолютно черным, а может быть просто темным. Аналогичным образом состояние белого не обязательно должно быть абсолютно белым, а может быть просто светлым. Акцент делается на разнице между фоном и магнитно-адресуемой областью для отображения изображения. В контексте настоящего документа состояние черного относится к темному состоянию, включающему в себя полностью черное состояние, обусловленное электрической адресацией, а состояние белого относится к светлому состоянию, включающему в себя полностью белое состояние, обусловленное электрической адресацией. Магнитный стилус возбуждает частицы пигментного красителя с целью их перевода из одного из оптических состояний (темного или светлого) в состояние серого. Из черного или темного состояния магнитный стилус переводит оптическое состояние в более светлое состояние серого. Из белого или светлого состояния магнитный стилус переводит оптическое состояние в более темное состояние серого.
[0057] В качестве альтернативы адресации с помощью магнитного стилуса или печатающей головки участки намагничиваемого материала в записывающем слое (например, включая магнитоэлектрофоретическую среду) могут намагничиваться с помощью фиксированного магнитного пишущего приспособления. После этого записывающий слой может быть приближен к магнитно-чувствительному отображающему слою, формируя тем самым факсимильное изображение участков намагничиваемого материала, предварительно намагниченного с помощью пишущего приспособления. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения участки намагничиваемого материала могут намагничиваться с помощью магнитного пишущего приспособления, пребывающим при этом в непосредственной близости от магнитно-чувствительного отображающего слоя, благодаря чему помимо намагничивания участков намагничиваемого материала пишущее приспособление инициирует также изменение оптического состояния отображающего слоя. Записывающий слой может быть отделен от отображающего слоя, а затем приближен к нему или к другому отображающему слою.
[0058] Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения магнитно-чувствительный отображающий слой в электронной системе отображения может представлять собой отображающий слой на основе частиц. В некоторых случаях частицы могут включать в себя пигменты одного или нескольких типов. В однопигментном дисплее используемый пигмент может регулироваться как электрическим, так и магнитным способом. В многопигментном дисплее пигмент, по меньшей мере, одного типа может регулироваться как электрическим, так и магнитным способом. Одним из примеров многопигментного дисплея служит дисплей, содержащий частицы пигментного красителя белого и черного цвета. К примеру, частицы черного пигментного красителя могут регулироваться как электрическим, так и магнитным способом. Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения магнитно-чувствительный отображающий слой в магнитно-чувствительной (неэлектрической) системе отображения может представлять собой отображающий слой на основе частиц. В некоторых случаях частицы могут включать в себя пигменты одного или нескольких типов. В однопигментном дисплее используемый пигмент может регулироваться как электрическим, так и магнитным способом. В многопигментном дисплее пигмент, по меньшей мере, одного типа может регулироваться как электрическим, так и магнитным способом. Одним из примеров многопигментного дисплея служит дисплей, содержащий частицы пигментного красителя белого и черного цвета. К примеру, частицы черного пигментного красителя могут регулироваться как электрическим, так и магнитным способом. В многопигментном дисплее цветами пигмента могут служить цвета, отличные от черного и белого. В многопигментных дисплеях для изменения воспринимаемого цвета частиц пигментного красителя может быть использовано наложение цвета, особенно в тех случаях, когда включены частицы пигментного красителя белого цвета.
[0059] Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения отображающий слой на основе частиц может включать в себя частицы пигментного красителя белого и черного цвета, причем в некоторых состояниях частицы пигментного красителя черного цвета могут располагаться ближе к лицевой стороне дисплея с таким расчетом, чтобы падающий свет почти полностью поглощался черными частицами. Магнитное поле, генерируемое адресующим магнитом, например, магнитным стилусом, может изменять оптическое состояние дисплея так, что черные частицы группируются, собираются или формируют цепочки, обеспечивая тем самым возможность отражения падающего света белыми частицами, лежащие ниже черных частиц. Изменение оптического состояния может дополнительно предусматривать перемещение белых и/или черных частиц в пределах дисплея. В альтернативном варианте многопигментный дисплей может быть выполнен с возможностью альтернативной локализации частиц пигментного красителя белого цвета ближе к лицевой стороне дисплея с таким расчетом, чтобы падающий свет почти полностью отражался белыми частицами. Магнитное поле, генерируемое стилусом, может затем изменять оптическое состояние дисплея с таким расчетом, чтобы черными частицами поглощался больший объем падающего света. В таком варианте осуществления настоящего изобретения предусмотрено, что когда черные частицы смещаются в направлении лицевой стороны дисплея под действием магнитного поля, возникает состояние темно-серого, а не полностью черного. Аналогичным образом, когда белые магнитоэлектрофоретические частицы смещаются в направлении лицевой стороны дисплея под действием магнитного поля, возникает состояние светло-серого или бело-серого.
[0060] Электрооптический дисплей на основе частиц может включать в себя пигменты одного или нескольких типов. В многопигментном дисплее, по меньшей мере, один тип пигмента может регулироваться как электрическим, так и магнитным способом. Одним из примеров многопигментного дисплея служит дисплей, содержащий частицы пигментного красителя белого и черного цвета. К примеру, частицы черного пигментного красителя могут регулироваться как электрическим, так и магнитным способом. Черный или белый пигмент может представлять собой ферромагнитный или парамагнитный пигмент. Серийно выпускаемые магнитные частицы, такие как Bayferrox 8600, 8610; Northern Pigments 604, 608; Magnox 104, TMB-100; Columbian Mapico Black; Pfizer CX6368, CB5600; и прочие частицы подобного рода, могут быть использованы по отдельности или с сочетании с другими известными пигментами с целью получения пигментов, регулируемых как электрическим, так и магнитным способом. В общем, предпочтение отдается магнитным частицам с магнитной восприимчивостью в пределах 50-100, коэрцитивностью в пределах 40-120 эрстед (Э), намагниченностью насыщения в пределах 20-120 эме/г и остаточной намагниченностью в пределах 7-20 эме/г. Кроме того, было бы целесообразно, чтобы частицы характеризовались диаметром в пределах 100-1000 нанометров (нм). В качестве примера, не носящего ограничительного характера, пигментом электрооптического дисплея в некоторых вариантах осуществления может служить магнетит (железоокисный пигмент, такой как Bayferrox 318М), оксид неодима (например, оксид неодима (III) от компании Sigma Aldrich, код 634611), оксид железа и меди (такой как медный феррит от компании Sigma Aldrich) или сплав железа и кобальта или железа и никеля (например, порошок железоникелевого сплава от компании Sigma Aldrich и нанопорошок железокобальтового сплава от компании American Elements).
[0061] Интенсивность магнитного поля, генерируемого пишущим приспособлением, может находиться на уровне, выбранном таким образом, чтобы обеспечивать эффективное функционирование электрооптического дисплея. Например, интенсивность магнитного поля, генерируемого пишущим приспособлением (например, стилусом), может составлять, по меньшей мере, 1 мТл (миллитесла) (10 Гс). На практике генерирование в электронных чернилах магнитных полей, интенсивность которых превышает 1 Тл (10000 Гс), может быть непозволительным с технической и экономической точек зрения. Таким образом, в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения интенсивность прикладываемого магнитного поля может лежать в пределах от 1 мТл до 1 Тл, например, в пределах 10-10000 Гс, например, в пределах 100-1000 Гс.
[0062] Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения магнитоэлектрофоретический отображающий слой на основе частиц может включать в себя один тип магнитно-чувствительных частиц пигментного красителя черного цвета, которые могут быть выполнены с возможностью образования цепочек или столбиков под действием магнитного поля, генерируемого магнитным стилусом, благодаря чему дисплей может пропускать большое количество света. В таком случае отклик частиц пигментного красителя черного цвета на воздействие магнитного поля будет напоминать действие «шторки», в результате чего они могут эффективно переводиться из состояния «шторка закрыта», в котором падающий свет почти полностью поглощается черными частицами, в состояние «шторка открыта», в котором частицы пигментного красителя черного цвета по существу больше не поглощают свет, падающий на дисплей. Кроме того, такие устройства, в которых предусмотрен шторочный режим, могут обеспечивать переключение между светопропускающим и закрытым состоянием при помощи электричества. Такие «шторочные» дисплеи могут быть сопряжены с отражающими и/или окрашенными подложками таким образом, что шторочный эффект проявляется при переключении между затемненным состоянием и состоянием, в котором видна задняя поверхность. В альтернативном варианте дисплей, функционирующий в шторочном режиме и включающий в себя магнитоэлектрофоретическую среду, может содержать цветной флюид в среде, вследствие чего среда может переключаться между темным состоянием и окрашенным состоянием или между светлым состоянием и окрашенным состоянием в зависимости от цвета магнитоэлектрофоретических частиц.
[0063] Аспекты и варианты осуществления настоящего изобретения, описанные выше, а также его дополнительные аспекты и варианты осуществления дополнительно раскрыты ниже. Эти аспекты и/или варианты осуществления настоящего изобретения могут быть использованы по отдельности, все вместе или в любом сочетании двух или более таких аспектов и/или вариантов осуществления, поскольку в этом отношении настоящее изобретение не носит ограничительного характера.
[0064] На фиг. 1 показан магнитоэлектрофоретический отображающий слой согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения. Дисплей 100 включает в себя передний электрод 101 и задний электрод 102. Передний электрод 101 выполнен светопропускающим, тогда как задний электрод 102 необязательно представляет собой светопропускающий электрод. Передний электрод обычно выполнен из прозрачного проводящего полимерного материала, такого как PET-ITO (полиэтилентерефталат-оксид индия и олова) или PEDOT; однако для использования также подходят альтернативные светопропускающие полимеры (сложные полиэфиры, полиуретаны и полистирол), легированные токопроводящими добавками (металлами, наночастицами, фуллеренами, графеном, солями, проводящими мономерами). Задний электрод 102 может быть выполнен из любых компонентов, перечисленных в отношении переднего электрода 101; однако задний электрод может быть также выполнен в виде металлической фольги, графитового электрода или какого-либо иного токопроводящего материала. Вместо заднего электрода 102 может быть также использована сегментированная подложка или TFT-подложка, обеспечивающая дополнительную эксплуатационную гибкость при отображении печатной или графической информации. Во многих вариантах осуществления настоящего изобретения оба электрода из числа переднего электрода 101 и заднего электрода 102 выполнены гибкими, вследствие чего весь дисплей 100 в целом также будет гибким. Дисплей 100 часто опирается на подложку 130, которая также может быть свето проводящей и/или гибкой. Хотя это и не показано на фиг. 1, следует понимать, что в конструкцию включен один или несколько клеевых слоев для облегчения рулонного метода изготовления гибких подложек, а также для обеспечения конструктивной целостности. На фиг. 1 также не показано связующее вещество, используемое для заполнения зазоров между микрокапсулами 110. Дисплей 100 может дополнительно включать в себя верхнюю защитную пластину (не показана), предохраняющую передний электрод 101 от повреждений стилусом или иных механических воздействий. Могут быть также предусмотрены фильтрующие слои (не показаны), изменяющие цвет или защищающие среду от воздействия ультрафиолетовых лучей.
[0065] Дисплей 100 включает в себя отображающий слой 105, который представляет собой среду дисплея на основе частиц, расположенную между электродами 101 и 102, в которой находится множество контейнеров, отделяющих друг от друга части электрофоретической среды. В случае, который проиллюстрирован на фиг. 1, контейнерами служат микрокапсулы 110, и в этих микрокапсулах содержится жидкая среда и частицы цветного пигмента одного или нескольких типов, причем частицы, по меньшей мере, одного типа являются магнитно-чувствительными. Как показано на фиг. 1, к ним относятся частицы 111 пигментного красителя белого цвета и частицы 112 пигментного красителя черного цвета. Один или оба пигмента 111 и 112 могут перемещаться в пределах действия магнитного поля или иным образом реагировать на его воздействие. Например, частицы пигментного красителя одного или обоих типов могут выстраиваться вдоль силовых линий магнитного поля и/или образовывать цепочки частиц (см. фиг. 3). В таких случаях один или оба пигмента 111 и 112 могут быть электрически заряженными. Частицы 111 и/или 112 пигментного красителя могут регулироваться (смещаться) электрическим полем (например, генерируемым электродами 101 и 102), что позволяет дисплею 100 при обращении к нему срабатывать как электрофоретический дисплей. Кроме того, как показано на фиг. 1-3, частицы 112 пигментного красителя черного цвета являются магнитно-чувствительными. Следует понимать, что капсулы 110 могут быть заменены микроячейками или полимер-диспергированными каплями, как это описано в патентах и патентных заявках, указанных выше.
[0066] В некоторых вариантах использования оба пигмента 111 и 112 могут быть выполнены с возможностью смещения в пределах действия электрического поля. Например, один из пигментов 111 и 112 может быть заряжен положительно, а другой пигмент может быть заряжен отрицательно, вследствие чего электрическое поле, прикладываемое к капсуле 110, инициирует разделение этих частиц пигментного красителя по противоположным сторонам капсулы. Регулируя направление электрического поля, можно выбрать пигмент, который будет располагаться на наблюдаемой стороне дисплея 100, благодаря чему его пользователь может наблюдать состояние белого или черного.
[0067] В одном из альтернативных вариантов осуществления настоящего изобретения дисплей 200 может содержать магнитоэлектрофоретические частицы 212 только одного типа, причем дисплей 200 может переключаться между состояниями «открыт» и «закрыт» за счет движения частиц 212, например, с использованием материалов, описанных в публикации патента США №2018/0364542, например, содержащих множество электрически заряженных частиц, жидкость с диспергированными в ней частицами и агент, регулирующий заряд («ССА»), причем агент, регулирующий заряд, содержит полиолефин с олигоаминными концевыми группами и жирную кислоту с разветвленной цепью, содержащую, по меньшей мере, восемь атомов углерода. В некоторых случаях капсулы 210 выполнены из коацервата рыбьего желатина и гуммиарабика, и они инкапсулируют внутреннюю фазу, содержащую смесь неполярного растворителя и заряженных магнитоэлектрофоретических частиц 212. В дисплеях 200 обычно предусмотрено, что оба электрода из числа переднего электрода 201 и заднего электрода 202 выполнены свето пропускающими, и при наличии подложки 230 она также выполнена светопропускающей. Для дисплея 200 может быть также предусмотрена гибкая конструкция. Следует также понимать, что оба дисплея 100 и 200 могут служить основой для изделия из слоистого материала, в котором подложка 130/230 может представлять собой антиадгезионную пленку, которая удаляется перед подсоединением дисплея 100/200 к новой подложке, например, из пластмассы, металла или стекла.
[0068] На фиг. 3 показан стилус 308, инициирующий изменение оптического состояния дисплея 300, согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения. Дисплей 300 является одним из примеров типа дисплея 100, показанного на фиг. 1, который содержит отражательные частицы 321 пигментного красителя белого цвета, не реагирующие на магнитное поле, и частицы 322 пигментного красителя черного цвета, образующие цепочки при наличии магнитного поля. В примере, приведенном на фиг. 3, стилус 308 генерирует магнитное поле, частично проиллюстрированное силовыми линиями 310, которое инициирует формирование цепочек из частиц 322 пигментного красителя черного цвета. Благодаря форме и структуре цепочек из частиц пигментного красителя черного цвета свет, поступающий на дисплей 300 с наблюдаемой стороны, может почти полностью миновать частицы 322 пигментного красителя черного цвета и отражаться от частиц 321 пигментного красителя белого цвета. Соответственно, в конфигурации, показанной на фиг. 3, на наблюдаемой стороне дисплея 300 капсулы 326 и 327 будут просвечивать белым цветом (т.е. светло-серым), а капсулы 325 и 328 будут просвечивать черным цветом (т.е. темно-серым). Соответственно, в тех местах, где стилус 308 инициирует формирование цепочек из частиц 322 пигментного красителя, как, например, в капсулах 326 и 327, на рабочей поверхности дисплея 300 будет отображаться точная копия вычерчиваемого изображения, повторяющего движение стилуса 308.
[0069] Следует иметь в виду, что хотя на фиг. 3 проиллюстрирован пример реализации дисплея, который переводится магнитным стилусом из состояния черного в состояние белого, аналогичным образом может быть предусмотрен дисплей, который переводится магнитным стилусом из состояния белого в состояние черного; и что на фиг. 3 приведен лишь один иллюстративный пример дисплея, когда может быть использован магнитоэлектрофоретический дисплей, описанный в настоящем документе. Более того, следует иметь в виду, что стилус 308 показан не в масштабе относительно дисплея 300, и что на практике размер пишущего приспособления обычно намного больше размера капсул 325-328. Например, стилус 308 может инициировать изменение состояния частиц пигментного красителя черного цвета во множестве капсул дисплея 300, а не только в двух иллюстративных капсулах 326 и 327, показанных на фиг. 3.
[0070] Стилус 308 содержит магнитный элемент 326, который выполнен, например, в виде сильного неодимового магнита (N50 или N52; компании K&J Magnetics, г. Пиперсвилл, штат Пенсильвания, США) с интенсивностью магнитного поля 1000-2000 Гс. Такие значения напряженности поля обеспечивают быстрое и естественное письмо с коэффициентом контрастности свыше 10:1 при скорости свыше 1 мм/с без каких бы то ни было лагов при использовании стилуса, заметных в других электронных устройствах для письма, в которых используются электронные интерфейсы с сенсорным экраном (см. также фиг. 20). Очевидно, что близость стилуса 308 к магнитоэлектрофоретическому отображающему слою 305 будет влиять на время и скорость изменения оптических состояний в дисплее 300. Однако, в общем, расстояние 250, которое может оказаться достаточным для инициации изменения оптического состояния, может лежать в пределах 0,1-5 мм, например, в пределах 0,5-3 мм, например, в пределах 1-2 мм.
[0071] Хотя предполагается, что последующее техническое объяснение не носит ограничительного характера, оно полезно для лучшего понимания процесса локальной адресации и локального стирания в магнитоэлектрофоретической среде: доказательства присутствия механизма формирования цепочек, проиллюстрированного на фиг. 3, представлены на фиг. 4А и 4 В, где показаны оптические микрофотографии перехода сведенных в цепочки магнитных частиц, которые, как можно видеть, заключены в микрокапсулы, содержащие растворитель, сурфактант для регулирования заряда и частицы пигментного красителя черного цвета, но без белых частиц (см. фиг. 2). Как показано на фиг. 4А и 4В, магнит 408 располагается слева от активной области, что, конечно же, не соответствует фактической ориентации стилуса, используемого для письма. На фиг. 4В особенно отчетливо видно, что магнитные черные частицы выстроены в линии и сцеплены друг с другом (т.е. сведены в цепочки) таким образом, что это можно наблюдать даже сквозь капсулы. Благодаря коллоидальной устойчивости магнитоэлектрофоретической среды это цепочечное состояние также проявляет устойчивость после снятия магнита. На практике при письме магнитным стилусом сведенные в цепочки пигменты в своем окончательном состоянии выстраиваются в целом линейно и параллельно плоскости электродного слоя, поскольку последние силовые линии располагаются примерно вдоль плоскости электродного слоя по мере перемещения стилуса по поверхности дисплея в боковом направлении.
[0072] При объединении магнитоэлектрофоретического пигмента 322 черного цвета и белого немагнитного пигмента 321, как это показано на фиг. 1 и 3, результаты эффекта формирования цепочек становятся довольно выраженными, что подтверждают изображения на фиг. 5А-5С. На фиг. 5А отображающий слой 305 полностью переведен в темное состояние после подачи электрического поля между верхним электродом 301 и нижним электродом 302, в результате чего черный пигмент в полном объеме сместился к рабочей поверхности (см. фиг. 1). Дисплей 300 может быть переключен в состояние белого, как это показано на фиг. 5В, за счет подачи электрического поля такой же величины, но противоположной полярности. После приложения магнита N50 к среде 305 в состоянии черного магнитоэлектрофоретический пигмент 322 черного цвета сводится в цепочки, что позволяет пользователю видеть белый пигмент 321 сквозь сведенные в цепочки магнитоэлектрофоретический пигмент 322 черного цвета, как это показано на фиг. 5С.Хотя коэффициент контрастности между фиг. 5А и фиг. 5В заметно выше, коэффициент контрастности между фиг. 5А и фиг. 5С превышает 10, что абсолютно достаточно для среды письма. Следует отметить, что с помощью магнитного стилуса 308 начать писать можно также из состояния белого, показанного на фиг. 5В, используя ту же магнитоэлектрофоретическую среду, но получаемое при этом состояние серого будет отличаться от состояния, показанного на фиг. 5С, как это можно видеть на фиг. 5D. Разница между фиг. 5С и 5D обусловлена, скорее всего, повышенным объемом белого пигмента 321 у рабочей поверхности после того, как магнитоэлектрофоретический пигмент 322 черного цвета был сведен в цепочки и смещен в направлении рабочей поверхности под действием магнитного поля.
th
[0073] Локализованное стирание в магнитоэлектрофоретической среде, однако, выполняется не так прямолинейно, как локализованная адресация, поскольку цепочки магнитоэлектрофоретического пигмента 322 черного цвета не могут быть просто расцеплены с помощью магнита противоположной полярности. Точнее говоря, для возврата среды 305 в ее исходное состояние требуется сочетание подпорогового электрического поля и второго неэлектрического стимула, как это показано на фиг. 6. Иначе говоря, возврат дисплея, показанного на фиг. 3, обратно в состояние, показанное на фиг. 1, требует комбинированного воздействия двух (или более) стимулов. Как показано на фиг. 6, электрофоретический профиль переключения магнитоэлектрофоретического пигмента 322 черного цвета напоминает жирную черную линию (208) тем, что он не смещается в сторону рабочей поверхности до тех пор, пока не будет достигнуто пороговое напряжение V (206). Это механизм, посредством которого колебательный сигнал полного стирания возвращает сведенный в цепочки магнитоэлектрофоретический пигмент 322 черного цвета в его исходное свободное состояние. Более того, если дисплей 300 включает в себя локализованные задние электроды, например, выполненные в виде активной матрицы, можно локально вернуть магнитоэлектрофоретический пигмент 322 черного цвета в свободное состояние только за счет воздействия электрических полей.
subth
[0074] Однако, когда простое устройство выполнено с непрерывными передним и задним электродами, единственный способ вернуть магнитоэлектрофоретический пигмент 322 черного цвета в его исходное свободное состояние на ограниченном участке без нарушения цепочечного состояния написанного рядом состоит в том, чтобы подать подпороговое напряжение V (205), одновременно стимулируя разрыв сведенных в цепочки частиц вторым стимулом, таким как магнитное поле с более низкой интенсивностью, ультразвук, тепло или свет.
[0075] Помимо подпорогового стирания возможна также подпороговая адресация к магнитоэлектрофоретической среде путем подачи подпорогового электрического стимула в сочетании со вторым стимулом, таким как магнит, тепло, свет, ультразвук и т.п. Например, может быть инициировано смещение противоположно заряженного пигмента к рабочей поверхности под действием подпорогового поля сразу после нарушения устойчивой дисперсии пигмента вторым стимулом. Кроме того, в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения магнитоэлектрофоретический пигмент черного цвета, ранее располагавшийся ниже белого немагнитного пигмента, может быть подведен к рабочей поверхности за счет комбинированного воздействия подпорогового электрического поля и магнитного стимула. Такая система обеспечивает повышение качества магнитного письма черным по белому.
[0076] Второй стимул может подаваться извне с помощью стилуса, печатающей головки или иного устройства подобного рода. Подаваемый извне второй стимул может генерироваться одним источником; например, помимо прочего, инфракрасным диодом для теплового воздействия, лазерным диодом для светового воздействии, контактной площадкой для оказания давления или постоянным магнитом для магнитного воздействия. Согласно другому аспекту настоящего изобретения второй стимул может генерироваться множеством источников, включая, помимо прочего, диодной матрицей для генерации тепла или света, множеством контактных площадок для оказания давления или множеством магнитов. В альтернативном варианте второй стимул может быть сгенерирован или подан изнутри. При подаче изнутри дисплей может содержать еще один слой материала для генерирования второго стимула. Слой генерирования второго стимула может включать в себя массив электрически управляемых источников; например, нагревателей для теплового воздействия, светодиодов для светового воздействия и пьезо-устройств для оказания давления. Слой генерирования второго стимула может быть встроен в дисплей в качестве дополнительного слоя, или же он может быть встроен в уже имеющийся слой, такой как подложка. Если слой генерирования второго стимула является светопропускающим, то этот слой будет располагаться между электрооптическим слоем и рабочей поверхностью. Если слой генерирования второго стимула не является светопропускающим, то этот слой будет располагаться дальше от рабочей поверхности и за электрооптическим слоем.
[0077] Слой фоточувствительного материала может представлять собой любой подходящий материал, проводимость которого повышается под действием света с конкретной длиной волны и/или интенсивностью, что сопряжено с характеристиками материала, и материалы выбираются соответствующим образом. Материал должен обладать удельным электрическим сопротивлением, достаточным для того, чтобы дисплей оказался оптически нечувствительным при подаче подпорогового напряжения без воздействия света, и проводимостью, достаточной для того, чтобы дисплей оказался оптически чувствительным при подаче подпорогового электрического поля параллельно со светом. Несмотря на высокое электрическое сопротивление материала с фотопроводимостью, подача высокого напряжения (т.е. напряжения выше порогового) гарантирует, что в слое электронных чернил создается достаточное поле, и устройство переключается и оптически реагирует в целом. Таким образом, полное обращение к дисплею может происходить при подаче на него высокого напряжения (т.е. напряжения выше порогового).
[0078] Фоточувствительные материалы с такими характеристиками известны в данной области техники, К ним относятся, например, серийно выпускаемые органические пленки с фотопроводимостью, используемые в лазерной печати. Если фоточувствительный материал является светопропускающим, то он может располагаться перед электрооптическим слоем вплотную к переднему электроду и ближе к рабочей поверхности. Если фоточувствительный материал не является светопропускающим, то он может располагаться под электрооптическим слоем ближе к заднему электроду. Термочувствительным материалом может служить любой подходящий материал, проводимость которого повышается под действием тепла. Этот материал должен обладать удельным электрическим сопротивлением в отсутствии тепла, достаточным для того, чтобы дисплей оказался оптически нечувствительным при подаче подпорогового напряжения без воздействия тепла, но проводимостью в присутствии тепла, достаточной для того, чтобы дисплей оказался оптически чувствительным при подаче подпорогового электрического поля с воздействием тепла. Такие полимеры включают в себя полимеры, обладающие проводимостью, привязанной к температурам их перехода в стеклообразное состояние, или включающие в себя проводящие материалы, которые могут намного легче перемещаться при температуре свыше заданной, такие как полиуретаны.
[0079] Один из предпочтительных способов подачи второго стимула заключается в приложении второго магнитного поля, интенсивность которого меньше напряженности магнитного поля, требуемого для возбуждения среды. Интенсивность такого поля может лежать, например, в пределах 10-500 Гс, например, в пределах 20-100 Гс. Это может быть обеспечено за счет использования ферритового магнита, неодимового магнита или магнитов с чередующимися полюсами, например, серийно выпускаемыми для использования, например, в магнитных накладках и магнитиках на холодильник (компания Magnum Magnetics, г. Мариетта, штат Огайо, США). Такие значения напряженности поля могут быть также обеспечены за счет физического отделения сильного магнита от магнитоэлектрофоретической среды с помощью немагнитного разделяющего материала, такого как дерево или пластмасса, в результате чего значения полей в магнитоэлектрофоретической среде оказываются недостаточными для обращения к среде, но достаточными для возмущения сведенных в цепочки частиц в присутствии подпорогового электрического поля.
[0080] На фиг. 7 проиллюстрирован процесс локального стирания сведенного в цепочки магнитоэлектрофоретического пигмента 722 черного цвета при комбинированном воздействии подпорогового электрического поля и второго стимула. Как было указано выше, дисплей 700 включает в себя отражающие частицы 721 пигментного красителя белого цвета, которые не реагируют на действие магнитного поля, и черные частицы 722, которые образуют цепочки в присутствия магнитного поля (см. фиг. 3). Как показано на фиг. 7, магнитный инструмент 709 стирания генерирует магнитное поле, которое разрывает цепочки частиц 722 магнитоэлектрофоретического пигментного красителя черного цвета, что обеспечивает возможность их смещения в направлении рабочей поверхности за счет действия подпорогового поля, генерируемого контроллером 740. Как показано на фиг. 7, магнитный инструмент 709 стирания включает в себя магнит с чередующимися полюсами, который генерирует узкое магнитное поле в отличие от широкого магнитного поля стандартного полюсного магнита. По мере перемещения магнитного инструмента 709 стирания туда и обратно силовые линии разрывают цепочки частиц 722 пигментного красителя черного цвета, обеспечивая возможность смещения заряженных частиц 722 пигментного красителя черного цвета в направлении рабочей поверхности. Магнитный инструмент 709 стирания может характеризоваться любыми размерами и формой, включая прямоугольную, треугольную или круглую, а также формой в виде длинной узкой пластины, равной ширине дисплея. Размеры и форма инструмента 709 стирания варьируются в зависимости от стираемой площади. Инструмент 709 стирания не ограничен магнитом с чередующимися полюсами, как это показано на фиг. 7, а может представлять собой обычный полюсной магнит, U-образный магнит, электромагнит и т.п. В альтернативных вариантах осуществления настоящего изобретения магнитный инструмент 709 стирания может быть заменен ультразвуковым инструментом 759 стирания или тепловым инструментом 769 стирания.
Ультразвуковое стирание напрямую стимулирует сведенные в цепочки частицы 722 магнитоэлектрофоретического пигмента черного цвета звуковыми волнами, тогда как тепловой инструмент 769 стирания изменяет вязкость и/или проводимость магнитоэлектрофоретического флюида или связующего вещества или клеевого слоя/слоев дисплея 700. Таким образом, как показано на фиг. 7, капсулы 726 и 727 возвращаются в исходное темное состояние, тогда как соседние капсулы (725 и 728) сохраняют свое «записанное» состояние.
[0081] Как показано на фиг. 7, дополнительный стимул в виде слабого магнитного поля, прикладываемого к локализованной области, подлежащей стиранию, разбивает структуру пигмента в достаточной мере для того, чтобы более слабое электрическое поле могло перевести оптическое состояние обратно в фоновое состояние черного в течение разумно обоснованного времени, составляющего ~1 секунду. Для обеспечения локального стирания такого типа магнитный инструмент 709 стирания не обязательно должен существенно изменять области, которые при адресации не были переведены стилусом в более светлое состояние (состояние серого/белого), а остались в фоновом состоянии черного. Если бы был использован магнитный стилус для письма (например, 1000-2000 Гс), то более сильное магнитное поле связало бы в цепочки магнитоэлектрофоретический пигмент 722 частицы черного цвета, и даже при добавлении слабого электрического поля осталось бы «стилусный серый» вне зависимости от того, насколько близко к магнитоэлектрофоретической среде располагается магнитный инструмент 709 стирания. Соответственно, стирающий стилус должен обладать гораздо меньшей интенсивностью; например, в пределах 10-500 Гс, например, в пределах 50-200 Гс. Такие магнитные поля без труда создаются магнитами с чередующимися полюсами N/S, такими как гибкие магнитики для холодильника.
g
l
g
l
q/3
[0082] Разница между колебательными сигналами полного обновления (фиг. 8) и подпороговыми колебательными сигналами для локального стирания (фиг. 9) может быть оценена по результатам сравнения изображений, показанных фиг. 8 и 9. Импульс простого полного обновления, показанный на фиг. 8, обычно составляет +/- 30 вольт (иногда +/- 15 вольт) для перевода белых и черных частиц в крайние состояния у стенок капсул и обеспечения надлежащего разделения противоположно заряженных частиц пигментов. Напряжение V полной адресации может быть больше или меньше 30 вольт, и оно может быть смещено от нулевого значения на некую величину ΔV. Для сравнения подпороговое импульсное напряжение V обычно составляет лишь треть от напряжения V полной адресации. Иначе говоря, напряжение V обычно меньше или равно величине V. Очень простой подпороговый колебательный сигнал показан на фиг. 9. Использование (подпорогового) напряжения локальной адресации, которое превышает 1/3 напряжения полной адресации, может инициировать переходные процессы при коммутации после выключения электрического сигнала, например, самостирание и самоадресацию. Обычно при использовании магнитного стирающего стилуса для успешного локального стирания может быть использован постоянный ток напряжением всего лишь 2,2-3 В. Подпороговый адресный импульс, проиллюстрированный на фиг. 9, просто обеспечивает постоянный электрический потенциал для смещения, например, магнитоэлектрофоретических частиц черного цвета в направлении рабочей поверхности. Таким образом, после возмущения сведенных в цепочки частиц вторым стимулом они начинают смещаться в свое исходное положение.
[0083] В качестве альтернативы тому, что показано на фиг. 9, для обеспечения подпороговой адресации могут быть использованы комплексные последовательности низковольтных импульсов, как это показано на фиг. 10 и 11. Колебательные сигналы, проиллюстрированные на фиг. 10 и 11, повышают эффективность стирания, что проявляется в возможности сохранения ранее «записанных» изображений на участках дисплея, которых не касается магнитный инструмент стирания, а также сохранения цвета полностью черного фона на участках дисплея, которых касается магнитный инструмент стирания. Кроме того, наблюдается незначительная самоадресация (непредусмотренное повторное возникновение ранее адресованных изображений или случайное появление изображений). В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения эти (подпороговые) колебательные сигналы для локального стирания включают в себя постоянный ток. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения эти (подпороговые) колебательные сигналы для локального стирания включают в себя последовательности переменного тока. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения, как это показано на фиг. 10, рабочий цикл «Выкл./Вкл.» может составлять 50%. В других вариантах осуществления настоящего изобретения рабочий цикл составляет менее 50%. В других вариантах осуществления настоящего изобретения рабочий цикл превышает 50%. Например, высокую эффективность при стирании может обеспечить низковольтный прямоугольный сигнал переменного тока (100 Гц) с удвоенной (по 2 В) амплитудой 4 В и смещением постоянной составляющей в -8 В во взаимодействии с магнитом 200 Гс. В общем, наилучшую подпороговую адресацию обеспечивают частоты, лежащие в пределах 30-500 Гц, например, в пределах 50-300 Гц, например, в пределах 75-200 Гц, например, в пределах 90-120 Гц. Амплитуда подпорогового колебательного сигнала обычно составляет более 1 вольта и менее 10 вольт, например, 2В, 3В, 4 В, 5В, 6В или 7В. Смещение, если оно предусмотрено, обычно составляет менее +10 В и более -10 В, например, менее +8 В, менее +5 В, менее +4 В, менее +3В или менее+2 В. Например, смещение может быть более -8 В, более -5 В, более -4 В, более -3 В или более -2 В.
[0084] В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения подпороговый импульс характеризуется малой длительностью, поскольку если подпороговая адресация к магнитоэлектрофоретической среде осуществляется в течение более нескольких секунд, то эта магнитоэлектрофоретическая среда начинает изменять свое состояние за счет действия накопленного напряжения (известного также как остаточное напряжение). Соответственно, для продления времени стирания без риска возбуждения электронных чернил только полем может оказаться эффективным использование напряжения меньшей амплитуды. Для определения нижней границы напряжений, которые могут обеспечить локальное стирание, были разработаны определенные последовательности импульсов. Такие адресные импульсы могут характеризоваться, например, удвоенной (по 1,5 В) амплитудой ЗВ при частоте 100 Гц и смещении постоянной составляющей в -1,5 В постоянного тока. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения для уменьшения суммарного импульса и нарастания остаточного напряжения могут оказаться эффективными рабочие циклы («Выкл./Вкл.») менее 50%. Один из примеров такой возбуждающей последовательности, которая применима для локального стирания при параллельном использовании магнитного стилуса, характеризуется следующими параметрами: частота 100 Гц, амплитуда 1,5 В, смещение -6 В и рабочий цикл 20%. Другие примеры включают в себя колебательный сигнал с удвоенной (по 1,5 В) амплитудой 3В при частоте 100 Гц и смещении постоянной составляющей в+1,0 В постоянного тока.
[0085] В ходе экспериментов было установлено, что функциональные возможности магнитоэлектрофоретического дисплея по локальному стиранию сужаются, когда магнитоэлектрофоретическая среда испытывает воздействие чрезмерного накопленного напряжения (например, остаточное напряжение на 0,01 В сверх нормы; например, остаточное напряжение на 0,03 В сверх нормы; например, остаточное напряжение на 0,1 В сверх нормы; например, остаточное напряжение на 0,3 В сверх нормы; например, остаточное напряжение на 0,5 В сверх нормы; или, например, остаточное напряжение на 1,0 В сверх нормы). В частности, в присутствии избыточного остаточного напряжения локально стираемый участок дисплея не полностью возвращается в исходное состояние, вследствие чего остаются тени от предыдущих строк, текста и т.п. Хотя это точно и не определено, но теоретически возможно, что избыточное напряжение является результатом выполнения электрофоретическим стеком функции конденсатора во время подачи «обычных» коммутирующих колебательных сигналов, т.е. сигналов, описанных выше. В том случае, если в течение небольшого отрезка времени происходит многократное переключение среды, нарастание этого избыточного напряжения может достигнуть достаточно высокого уровня, мешая нормальному подпороговому стиранию в магнитоэлектрофоретической среде. Регулирование, т.е. снятие или уменьшение, чрезмерного напряжения, что называется также управлением остаточным напряжением, существенно улучшает восприятие пользователя и обеспечивает истинное восприятие «локального стирания», при котором участок дисплея, подлежащий стиранию с помощью магнитного инструмента стирания, возвращается в свое исходное состояние с сохранением остальных фигур, текста и тому подобного в неизменном состоянии. Более того, надлежащее управление остаточным напряжением допускает множество событий локального стирания, например, 3 или более, например, 5 или более, например, 10 или более последующих событий локального стирания между событиями полного стирания без снижения четкости воспроизведения. Одно из дополнительных преимуществ управления остаточным напряжением состоит в том, что при этом проявляется тенденция к увеличению срока службы самого магнитоэлектрофоретического устройства, поскольку электронные схемы управления не подвергаются воздействию тока утечки по мере того, как магнитоэлектрофоретический материал постепенно снижает остаточное напряжение во время длительных периодов простоя.
[0086] Термин «остаточное напряжение» используется в настоящем документе для обозначения устойчивого или спадающего напряжения (которое может также называться электрическим потенциалом разомкнутой цепи, и которое обычно измеряется в вольтах или милливольтах), которое может остаться в магнитоэлектрофоретической среде по окончании адресного импульса (импульса напряжения, используемого для изменения оптического состояния электрооптической среды).
[0087] Остаточное напряжение в магнитоэлектрофоретической среде может быть измерено на образце, который не переключался в течение длительного периода времени (например, часов или дней). К верхнему и нижнему электродам подключается вольтметр и выполняется измерение «базового напряжения». После этого на пиксель подается электрическое поле, например, переключающий колебательный сигнал. Сразу после окончания колебательного сигнала задействуется вольтметр с целью измерения потенциала разомкнутой цепи в течение ряда отрезков времени, и разница между измеренным показателем и исходным «базовым напряжением» может представлять собой «остаточное напряжение». На практике для регулярных измерений остаточного напряжения в магнитоэлектрофоретический стек встроена отдельная схема детектирования напряжения. Разумеется, управление остаточным напряжением требует дополнительных электронных схем для измерения остаточного напряжения, а также для модификации подаваемых колебательных сигналов. Со способами измерения остаточного напряжения и уменьшения колебательного сигнала с использованием архитектуры на базе транзисторов можно ознакомиться в патентах США №№8,558,783 и 10,475,396, содержание которых полностью включено в настоящий документ посредством ссылки.
[0088] В альтернативном варианте остаточное напряжение может безошибочно рассчитываться путем отслеживания агрегированного импульсного напряжения в магнитоэлектрофоретической среде и мониторинга времени, прошедшего после подачи последнего колебательного сигнала, и учета естественного спада остаточного напряжения в среде. При каждой подаче колебательного сигнала в магнитоэлектрофоретическую среду рассчитывается и регистрируется интеграл напряжения по времени (т.е. импульс). С каждым последующим колебательным сигналом рассчитывается новое агрегированное остаточное напряжение. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения колебательные сигналы, которые применяются для выполнения конкретной функции, т.е. полного или локального стирания, корректируются с использованием смещения для компенсации накопленного остаточного напряжения. Это смещение может просто адаптировать колебательный сигнал к режиму, в котором достигается ожидаемый отклик, или же такое смещение может нейтрализовать остаточное напряжение с тем, чтобы после подачи колебательного сигнала (т.е. «сбалансированного» колебательного сигнала) магнитоэлектрофоретическая среда характеризовалась минимальным остаточным напряжением.
[0089] Остаточное напряжение в магнитоэлектрофоретической среде может корректироваться путем модификации колебательных сигналов полного стирания или колебательных сигналов локального стирания или колебательных сигналов обоих этих типов. Например, для уменьшения измеренного остаточного напряжения к колебательному сигналу полного стирания может быть добавлен предварительный импульс, противодействующий остаточному напряжению. В альтернативном варианте, как это показано на фиг. 12, может быть модифицирована часть сбалансированного колебательного сигнала полного стирания для «понижения» или «повышения» остаточного напряжения. Как показано на фиг. 12, для известного остаточного напряжения 0,3 В модификация импульса, заключенного в рамку, с целью увеличения длительности импульса -30 В на 240 мс сведет остаточное напряжение фактически к нулю. В альтернативном варианте один из импульсов+30 В может быть короче на 240 мс. Этот способ применим к положительным и отрицательным остаточным напряжениям.
[0090] В альтернативном варианте или в дополнение к модификации колебательного сигнала полного стирания для компенсации остаточного напряжения может быть предусмотрено смещение колебательного сигнала локального стирания на определенную величину, как это показано на фиг. 13. На фиг. 13 измеренное остаточное напряжение (-0,3 В) отображено пунктирной линией. Хотя для оптимального локального стирания может использоваться колебательный сигнал частотой 100 Гц со смещением +1 В и амплитудой 3 В, колебательный сигнал может смещаться до 0,7 В, благодаря чему магнитоэлектрофоретическая среда будет видеть, по существу, оптимальный колебательный сигнал. Этот способ применим к положительным и отрицательным остаточным напряжениям.
[0091] Во время работы устройства также предусмотрена возможность фиксации остаточного напряжения за счет увеличения длительности колебательного сигнала с относительно низким напряжением, противодействующего измеряемому остаточному напряжению. При правильном выборе этот продолжительный колебательный сигнал почти не заметен для пользователя. Однако это решение может повысить энергопотребление устройства.
[0092] Детальная блок-схема, иллюстрирующая управление остаточным напряжением в магнитоэлектрофоретическом дисплее с возможностью полного и локального стирания, показана на фиг. 14А и 14В. Следует отметить, что фиг. 14А и 14В образуют единую блок-схему, которая для удобства была разделена на две части. В частности, стадия локального стирания (LE), показанная на фиг. 14А, переходит на фиг. 14В, тогда как состояние ошибки, показанное на фиг. 14В, отсылает к стадии применения полного стирания со смещением, проиллюстрированной на фиг. 14А. Блок-схема, показанная на фиг. 14А и 14В, должна рассматриваться как носящая исключительно иллюстративный характер, поскольку существует множество альтернативных способов коррекции остаточного напряжения. Кроме того, пороговые значения остаточного напряжения, составляющие 0,03 В и 1,0 В, представлены лишь для примера, и при необходимости они могут быть скорректированы для улучшения рабочих характеристик магнитоэлектрофоретической среды. Кроме того, некоторые части блок-схемы могут быть исключены, что не окажет какое-либо существенное влияние на восприятие пользователя.
[0093] Важно отметить, что блок-схема, представленная на фиг. 14А и 14В, нацелена на минимизацию остаточного напряжения за счет предоставления возможностей по его уменьшению как во время обновлений при полном стирании, так и во время обновлений при локальном стирании. При этом пользователь вынужден будет прибегнуть к полному стиранию со смещением для возврата остаточного напряжения к нулю только в том случае, если абсолютная величина остаточного напряжения превысит заданное значение (например, 1В). Следует понимать, что потолочная величина приведена лишь в качестве примера, и она может составлять, например, 2В или 5В и пр.
[0094] Упрощенная блок-схема управления остаточным напряжением представлена на фиг. 15. В отличие от фиг. 14А и 14В способ, проиллюстрированный на фиг. 15, не предусматривает активное управление остаточным напряжением, которое образуется на каждой стадии локального стирания, а позволяет накапливаться остаточному напряжению после каждой стадии локального стирания. Иначе говоря, для каждого последующего события локального стирания величина смещения повышается для обеспечения требуемых функциональных возможностей по локальному стиранию. На каждой стадии локального стирания выполняется отслеживание агрегированного остаточного напряжения, которое устраняется при выполнении полного стирания. Определение остаточного напряжения может осуществляться путем его прямого измерения или вычисления или сочетанием указанных способов. В усовершенствованных вариантах осуществления настоящего изобретения при вычислении остаточного напряжения реализуется модель, которая включает в себя исходные данные, такие как полное электрическое сопротивление магнитоэлектрофоретического стека и постоянная времени для постепенного уменьшения остаточного напряжения.
[0095] Хотя магнитоэлектрофоретические частицы, описанные выше, представляют собой ферромагнитные материалы, такие как Bayferrox 318М (от компании Lanxess, г. Питтсбург, штат Пенсильвания, США), можно без труда разработать магнитные пигменты, обладающие необходимым зарядом и цветовыми свойствами для тех сфер применения, где требуются магнитоэлектрофоретические частицы разных цветов или магнитоэлектрофоретические частицы множества типов (см. фиг. 16). Например, сложная частица может содержать как сильномагнитную частицу/пигмент, так и немагнитную частицу/пигмент. Немагнитные частицы характеризуются сверхнизкой намагниченностью насыщения и/или сверхнизкой магнитной восприимчивостью. Сложная частица может быть выполнена с возможностью оптимизации оптических и магнитных свойств. Магнитная частица может являться лишь небольшой частью сложной частицы. Немагнитная часть может представлять собой рассеивающую или поглощающую частицу.
[0096] Сложный пигмент может быть синтезирован любым из следующих способов, известных в данной области техники: спекание, термическое разложение, суспензионная полимеризация, дисперсионная полимеризация, эмульсионная или миниэмульсионная полимеризация. Сложная частица с целевыми уровнями намагниченности может быть получена из двух пигментов, один из которых является магнитным, а другой немагнитным, при этом используется не лишенный недостатков способ миниэмульсионной полимеризации. В рамках этого способа магнитный и немагнитный пигменты перемешиваются в водной дисперсии в первом сосуде, а дисперсия мономеров готовится во втором сосуде, как это показано на фиг. 16. Содержимое двух указанных сосудов перемешивается и подвергается воздействию ультразвука. Полученная в итоге смесь полимеризируется нагреванием. Сложные частицы, полученные в результате полимеризации, подвергаются обработке силаном, а затем покрываются гидрофобным полимером. Поверхностно-функционализированные магнитные сложные частицы сепарируются за счет магнитной миграции для получения сложных частиц с требуемыми уровнями намагниченности. Магнитный отклик магнитоэлектрофоретической среды может включать в себя частицы трех и более пигментов. Например, частицы первого пигмента могут быть магнитными, а частицы (противоположно-заряженные) второго и третьего пигментов - немагнитными. Частицы первого и второго пигментов могут характеризоваться одинаковым электрофоретическим откликом, тогда как частицы третьего пигмента характеризуются электрофоретическим откликом, отличным от частиц первого и второго пигментов. Частицы первого и второго пигментов могут быть разных цветов, но они могут также иметь и один цвет, а частицы третьего пигмента имеют цвет, отличный от цвета частиц первого и второго пигментов.
[0097] Как было описано выше, обращение к магнитоэлектрофоретической среде может осуществляться с помощью магнитного стилуса 1308, аналогичного тому, который показан на фиг. 17А. Стилус 1308 включает в себя тело 1310 и первый магнит, располагающийся ближе к первому концу 1320, который может представлять собой сильный неодимовый магнит с интенсивностью магнитного поля, лежащей в пределах 500-5000 Гс, например, в пределах 1000-2000 Гс. Такие значения интенсивности поля обеспечивают быстрое естественное письмо с коэффициентом контрастности свыше 10:1 при скорости более 1 м/с без каких бы то ни было лагов при использовании стилуса, заметных в других электронных устройствах письма, в которых используются электронные интерфейсы с сенсорным экраном. Стилус 1308 может дополнительно содержать второй магнит, расположенный ближе ко второму концу 1330, который может представлять собой ферритовый магнит или магнит с чередующимися полюсами и иметь интенсивность магнитного поля в пределах 10-500 Гс, например, в пределах 50-200 Гс. Магнитный стилус 1308 может также включать в себя беспроводной приемопередатчик (например, BLUETOOTH, ZIGBEE или Wi-Fi), а также переключатель 1340 на теле 1310 стилуса 1308, функционально связанный с беспроводным приемопередатчиком (не показан на фиг. 17А).
[0098] При использовании стилуса 1308 для обращения к магнитоэлектрофоретическому дисплею 1375 им можно пользоваться так же, как и карандашом или пером, создавая строки текста, рисунки и тому подобное там, где проходит стилус (см. фиг. 17В). В этом режиме «письма» нет необходимости в подаче питания на магнитоэлектрофоретический дисплей, и написанное будет сохранять свой внешний вид неопределенно долго без дополнительного потребления энергии. Когда необходимо выполнить локальное стирание части написанного, пользователь может активировать режим подпороговой локальной адресации (т.е. «стирания»), используя для этого переключатель 1340, который может быть выполнен в виде кнопки, датчика касания и т.п. В альтернативном варианте (или дополнительно) магнитоэлектрофоретический дисплей 1375 может включать в себя переключатель 1390 на режим полного стирания и/или переключатель 1395 на режим локального стирания, инициируя подачу контроллером соответствующего колебательного сигнала согласно описанию, представленному выше. Полное стирание также может быть активировано с помощью отдельного переключателя на стилусе (не показан). Сразу после подачи беспроводным приемопередатчиком сигнала на контроллер напряжения этот контроллер напряжения сгенерирует подпороговый колебательный сигнал напряжения и подаст его на весь дисплей 1375 согласно описанию, представленному выше (см. также фиг. 19). После этого пользователь может инициировать локальное стирание изображения с помощью второго магнита, расположенного ближе ко второму концу 1330, который слабее первого магнита, расположенного ближе к первому концу 1320, как это показано на фиг. 17С.
[0099] В альтернативных вариантах осуществления настоящего изобретения для магнитоэлектрофоретического дисплея 1475 может быть использован отдельный инструмент 1450 стирания, показанный на фиг. 18А. Инструмент 1450 стирания может представлять собой, например, деревянный брусок, снабженный магнитом 1430 с чередующимися полюсами. Такой магнит 1430 обеспечивает интенсивность магнитного поля в пределах 10-500 Гс, например, в пределах 50-200 Гс на рабочей поверхности. В альтернативном варианте инструмент 1450 стирания может заключать в себе источник немагнитного стимула, такого как, например, ультразвуковой стимул. Соответственно, когда в магнитоэлектрофоретической среде генерируется поле, подходящее для подпорогового локального стирания, инструмент 1450 стирания инициирует возврат в исходное состояние только того изображения, которое располагается вблизи инструмента 1450 стирания, как это показано на фиг. 18С. Подобно стилусу 1308, показанному на фиг. 17А, инструмент 1450 стирания также может включать в себя переключатель (не показан), который беспроводным образом подключается к контроллеру напряжения, инициируя стирающий колебательный сигнал. Разумеется, также предусмотрена возможность непосредственного проводного соединения инструмента 1450 стирания с контроллером напряжения. Прямое проводное соединение может больше подходить для экологически чувствительных зон, таких как больницы, где желательно уменьшить воздействие источников радиочастотных помех.
2
2
2
2
2
2
2
[00100] Поскольку к подложке активной матрицы в магнитоэлектрофоретических дисплеях не предъявляются какие-либо требования, можно без особого труда создать широкоформатный магнитоэлектрофоретический дисплей 1575, такой как дисплей, показанный на фиг. 19. Площадь такого дисплея может превышать 1 м, например, превышать 10 м, например, превышать 20 м, например, превышать 50 м, например, превышать 100 м. Хотя теоретически возможно создать магнитоэлектрофоретический дисплей километровой длины, широкоформатные дисплеи обычно характеризуются площадью менее 200 м. Благодаря простой конструкции и минимальным требованиям по питанию магнитоэлектрофоретический дисплей площадью 4 м может получать питание от перезаряжаемой аккумуляторной батареи, что позволяет обеспечить его сверхпортативность и возможность установки в помещениях, где не предусмотрены инженерные коммуникации. Широкоформатный магнитоэлектрофоретический дисплей 1575 обычно включает в себя беспроводной приемник 1580, сообщающийся со стилусом 1508, что позволяет пользователю без труда переключаться на режим колебательных сигналов локального стирания. Широкоформатный магнитоэлектрофоретический дисплей 1575 может также включать в себя кнопку 1590 полного стирания, что дает пользователю возможность быстро восстановить чистую поверхность для письма. Поскольку широкоформатный магнитоэлектрофоретический дисплей 1575 может быть изготовлен из гибких материалов, этот широкоформатный магнитоэлектрофоретический дисплей 1575 может быть установлен на неровной поверхности, такой как колонны, трубы и воздуховоды.
[00101] Рабочие характеристики широкоформатных магнитоэлектрофоретических дисплеев, таких как электронные планшеты для рисования размером со школьную доску, могут быть улучшены за счет применения сегментированной подложки с отдельными дорожками, проходящими от сегментов до ряда переключателей, которые будут контролировать, на какую часть подложки должно быть подано питание для локального стирания. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения стилус 1508 может дополнительно предусматривать функцию определения местоположения с тем, чтобы стилус 1508 мог сообщить беспроводному приемнику 1580, где располагался стилус 1508, когда была нажата кнопка активации локального стирания. Такое определение местоположения может обеспечиваться с помощью инфракрасного датчика 1560 или оптического датчика на стилусе 1508, который считывает местоположение на дисплее, распознавая паттерны микроточек на поверхности дисплея, или с помощью оцифровывающей сетки за поверхностью для письма, которая считывает местоположение магнитного стилуса 1508.
ПРИМЕРЫ
ПРИМЕР 1 Зависимость коэффициента контрастности от скорости письма
[00102] Система магнитоэлектрофоретического дисплея обладает конструкцией, описанной выше (см. также фиг. 3 и 7). Электропроводящая светопропускающая передняя подложка была выполнена из ПЭТ (полиэтилентерефталата)/1ТО (оксида индия-олова) ОС300 толщиной 5 мил (от компании St. Gobain). Был подготовлен слой изолированных перезаписываемых магнитных сред электронных чернил, включающий в себя черно-белые микроинкапсулированные магнитные среды, причем магнитная дисперсная фаза представляет собой магнитный пигмент Bayferrox 318М черного цвета с поверхностной обработкой силаном Z6032 и полимеризацией с использованием лаурилметакрилата (LMA), что дает в итоге положительно-заряженный магнитный черный пигмент.Немагнитный белый пигмент включает в себя диоксид титана, который отрицательно заряжен заряжающим агентом Solsperse 19000 во флюиде Isopar Е дисперсной фазы. После микроинкапсулирования микрокапсулы смешиваются со связующим материалом в виде катионного поливинилспиртового (PVOH) полимера СМ-318, нанесенного непосредственно на первую подложку на очищенном проводнике и высушенного. Адгезив, используемый для наслоения суспензии микрокапсульного связующего материала на подложку, представляет собой сегментированный VRA-адгезив. Для тестирования была изготовлена подложка из ПЭТ-субстрата толщиной 5 мил (MELINEX ST504, компания Tekra, г. Новый Берлин, штат Висконсин, США), покрытого углеродным проводником, изготовленным методом трафаретной печати, для получения единого переключающегося пикселя, закрывающего всю площадь дисплея (если необходимо получить светопропускающую подложку, такая подложка может быть также выполнена из ПЭТ/ITO ОС300 согласно описанию, представленному выше). Стек получил механический защитный слой, предотвращающий повреждение переднего проводника и слоя капсул (может быть также использовано тонкое стекло, которое обеспечивает намного лучшую механическую защиту от воздействия стилуса, но дополнительная толщина которого препятствуют эффективному выполнению стилусом его функций). Для подключения к электронным схемам были созданы двухдорожечные электрические отводы, где одна из дорожек соединена с непрерывным задним электродом, а другая - с непрерывным передним электродом. Между электрическими отводами был подключен драйвер напряжения, подающий импульс полного стирания +/-30 В, а также комплексные последовательности низкого напряжения для локального стирания. Этот драйвер содержал микроконтроллер для управления последовательностями, и был сконфигурирован с возможностью поддержания или заземления колебательного сигнала на конце возбуждающих импульсов.
2
[00103] Магнитный пишущий стилус состоял из постоянного магнита в оправке, имеющего форму пера, и цилиндрического магнита N50 шириной 2 мм в пластмассовой оправке, напоминающего механический карандаш (документально зафиксированная мощность магнита составляет 1000-2000 Гс у поверхности магнита). Магнитный инструмент стирания/стилус был выполнен в виде более слабого ферритового магнита с возможностью измерения интенсивности у поверхности магнита в диапазоне 80-200 Гс. Инструмент стирания характеризовался наличием контактной поверхности площадью около 7 см и содержал чередующиеся полюса N/S с расстоянием между ними около 1-2 мм.
[00104] Влияние скорости письма на коэффициент контрастности было измерено в отношении магнитных чернил, аналогичных тем, которые показаны на фиг. 5А-5С, в которых состояния белого и темного с электрическим возбуждением были выражены, соответственно, величинами 78,4 L* и 15,6 L*, что обеспечивало для режима полного стирания коэффициент контрастности 27:1. Как было разъяснено выше, коэффициент контрастности состояния серого при письме зависит от начального состояния (белого или черного), и обычно лежит в пределах от 5 до 17.
[00105] Для систематического оценивания соотношения между коэффициентом контрастности и скоростью письма магнитный стилус, снабженный магнитом, обеспечивающим интенсивность 50 Гс, был соединен с ползуном, сопряженным с компьютером, который мог быть запрограммирован на линейное перемещение с заданной скоростью. Этот ползун инициировал перемещение стилуса по поверхности магнитоэлектрофоретического дисплея на расстояние более 500 мм с заданной скоростью, а полученное в итоге состояние серого при письме было оценено для величины L* с использованием оптического стенда, снабженного калиброванным источником света и стандартизированными отражающими поверхностями. Влияние письма, выполняемого магнитным стилусом с различной скоростью, на коэффициент контрастности проиллюстрировано на фиг. 20. Как показано на фиг. 20, при использовании магнитоэлектрофоретического дисплея в качестве устройства для письма обеспечивается достаточная контрастность, даже при скорости письма, в два раза превышающей скорость в нормальном режиме. При очень высокой скорости магнитного стилуса коэффициент контрастности уменьшается, но это происходит лишь при таких значениях скорости, которые превышают значения, необходимые для письма в нормальном режиме. Разные оттенки серого могут создаваться при использовании стилусов разной конструкции или за счет регулирования интенсивности магнитного поля, например, путем изменения расстояния от наконечника стилуса до рабочей зоны (что может быть обеспечено за счет изменения нажима при письме с использованием стилуса подходящей конструкции) или использования электромагнита переменного тока (см. ниже).
[00106] Время отклика магнитоэлектрофоретической пленки настолько короткое, что субъективно не воспринимается какая-либо задержка при письме стилусом, который генерирует магнитные поля интенсивностью, по меньшей мере, около 30 Гс у поверхности дисплея при скорости до 200 мм/с.Если используются более слабые магнитные поля или более высокие скорости письма, коэффициент контрастности нанесенного изображения уменьшается, но при этом отсутствует временной лаг.При письме в нормальном режиме обычно используется скорость в диапазоне 60-120 мм/с, хотя для рисования и растушевки может потребоваться более высокая скорость.
ПРИМЕР 2 - Изменение ширины линии в зависимости от частоты электромагнита
[00107] Магнитоэлектрофоретический дисплей, описанный выше, был объединен с электромагнитным стилусом, соединенным с генератором функций, что обеспечивает возможность изменения амплитуды и частоты электрического поля. Для изменения локального оптического состояния могут быть использованы сочетания электрических и магнитных полей, интенсивность каждого из которых по отдельности должна быть меньше порогового значения, необходимого для переключения дисплея. Таким образом, хотя полученное исключительно магнитным способом оптическое состояние, показанное на фиг. 5А-5С, представляет собой состояние серого, полученное путем сведения в цепочки черных частиц, добавление компоненты переменного магнитного поля может создать более резкий оптический контраст в локальной области письма, как это показано на фиг. 21А-21С. Использование электромагнитного стилуса дает возможность изменения подаваемого магнитного поля в динамическом режиме. Например, за счет обращения к магнитоэлектрофоретической среде снизу с помощью электромагнита, можно получить ширину линий белого и черного цветов в 100 мкм или меньше (см. фиг. 21В). Более того, изменение частоты переменного тока, подаваемого на электромагнитную пишущую головку, может изменить внешний вид изображения. Этот эффект проиллюстрирован на фиг. 21С, где используется электромагнитная пишущая головка, которая располагается вплотную к нижней стороне пленки для многократного письма, и на которую питание подается через генератор функций. Фиг. 21А-21С в совокупности дают основания считать, что для нанесения изображений высокого разрешения на магнитоэлектрофоретическую пленку без необходимости добавления стоимости TFT-подложки или подложки, разбитой на множество сегментов, может быть использована магнитная печатающая головка с линейной или двухмерной многопиксельной матрицей. Кроме того, предусмотрено, что за счет тонкой настройки электрического заряда магнитоэлектрофоретического пигмента можно также обращаться к среде посредством электромагнита конкретной частоты, что позволяет писать в среде и «блокировать» ее дальнейшее изменение без пишущей головки соответствующей частоты.
ПРИМЕР 3 - Приготовление сложных магнитных частиц красного цвета
3
3
[00108] Красный пигмент Paliotan Red 6475 (от компании BASF) и магнетит размером 50 нм (от компании Sigma Aldrich) были смешаны в соотношении 1:1 (в массовых долях в процентах) с получением предварительной пигментной смеси общим весом 50 г. Полученная смесь была диспергирована при 12,5% масс, в деионизированной воде с додецилсульфатом натрия (SDS) (3,46 мкМ) и KHCO (1,66 мкМ). Полученная дисперсия была смешана с дисперсией 2,83% (в массовых долях в процентах) в деионизированной воде с 4,25 граммами смеси мономеров (в соотношении 76:4:5 (в массовых долях в процентах), соответственно, метилметакрилата, метилакриловой кислоты и дивинил бензола) вместе с 0,5 граммами гексадекана (2,21 ммоль) и 3,0 граммами поливинилпирролидона (PVP) массой 40 кДа с SDS (3,46 мкМ) и KHCO (1,66 мкМ). Полученное отношение суммарного объема пигмента к суммарному объему мономеров составило 11,76:1 (в массовых долях в процентах). Дисперсия перемешивалась в течение одного часа и подвергалась ультразвуковой обработке в кювете также в течение одного часа. Затем дисперсия полученной смеси мономеров и двойного пигмента была загружена в реактор 1L с рубашкой, снабженный верхнеприводной мешалкой, и энергично размешана, после чего она нагревалась до 75°С в течение часа. При нагреве дисперсия обрызгивалась соединением азота №(g) в течение первых 45 минут, после чего она была выдержана под слоем N2 в течение остального времени реакции. Далее в течение 30 минут в реакцию добавлялось 50 мл раствора персульфата калия (KPS) (14,1 мкМ) со скоростью 1,67 мл/мин. Затем реакция перемешивалась при температуре 75°С в течение 18 часов. Пигмент был разведен в 800 мл деионизированной воды и обезвожен на центрифуге при 7000 об/мин в течение 45 минут. Затем брикет пигмента был повторно диспергирован в этаноле объемом 800 мл, после чего были задействованы сильные магниты с тем, чтобы лишить магнитные частицы подвижности у дна сосуда, при этом оставшийся окрашенный этанол был слит.После этого полученный таблетированный пигмент был высушен при температуре 70°С в вакуумной печи в течение 18-24 часов. Полученный в итоге красный магнитный пигмент был введен в магнитоэлектрофоретический дисплей так, как это описано в Примере 1. Обращение к дисплею осуществлялось с помощью магнитного стилуса, однако поскольку начальное состояние было белым (см. фиг. 5В), написанное стилусом проявлялось розовым цветом (промежуточное состояние между состоянием белого и «темным» состоянием красного), аналогично состоянию письма, проиллюстрированному на фиг. 5D.
[00109] Хотя в настоящем документе описано несколько аспектов и вариантов осуществления технологии согласно представленной заявке, следует иметь в виду, что для специалистов в данной области техники должны быть абсолютно очевидны их различные изменения, модификации и усовершенствования. Такие изменения, модификации и усовершенствования рассматриваются как соответствующие сущности и объему технологии, описанной в представленной заявке. Например, специалисты в данной области техники могут без труда разработать множество других средств и/или структур для выполнения конкретной функции и/или получения требуемых результатов и/или достижения одного или нескольких преимуществ, описанных в настоящем документе; и каждый из таких альтернативных вариантов и/или модификаций считается входящим в объем вариантов осуществления заявленного изобретения, описанных в настоящем документе. Проводя лишь обычные эксперименты, специалисты в данной области техники могут обнаружить или иметь возможность выявить множество эквивалентов конкретным вариантам заявленного изобретения, описанным в настоящем документе. Следовательно, необходимо понимать, что описанные выше варианты осуществления настоящего изобретения представлены лишь для примера, и что в объеме прилагаемой формулы и их эквивалентов варианты осуществления заявленного изобретения на практике могут быть реализованы иначе, чем это конкретно описано в настоящем документе. Кроме того, в объем заявленного изобретения включено любое сочетание двух или более признаков, систем, изделий, материалов, комплектов и/или способов, раскрытых в настоящем документе, если такие признаки, системы, изделия, материалы, комплекты и/или способы не являются взаимно противоречащими.