专利名称：基于双色磁性微箔的磁显示方法及该微箔的一种制造方法
技术领域：
本发明涉及一种双色磁性微箔及其制造方法和基于该双色磁性微箔磁力特性的新的磁显示方法。基于这种磁显示方法，利用磁力写入和擦除装置可使磁显示器在不产生尘屑的基础上实现可写入和擦除文字或图形信息之目的，且磁显示器和磁力写入及擦除装置都可重复使用。
背景技术：
目前，公知的利用磁力作用的显示方法主要应用于画写板等启蒙教育用儿童文具。基本原理是由许多的黑色磁粉微粒和一定密度和黏度的白色背景液体混合而成的磁显示液被封装入具有网格状空间的透明薄板中或先利用微胶囊技术将其制成透明微胶囊再将其涂布并层压在事先涂有粘接剂的透明薄板上而制成磁显示器(目前主要的应用是画写板)。这里的磁粉微粒通常是单色的且主要是通过直接将具有磁性的矿物颗粒进行研磨粉碎的方法而制成的。使用时，通过在磁显示器(画写板)的正或反面施加一定强度的磁场而使黑色磁粉微粒在磁力作用下被吸引并附着在磁显示器(画写板)的正面或反面。当被吸附到正面时，黑色磁粉微粒会按照外加磁场的形状及其运动轨迹而排列成一定的图形，而处于磁场外的白色背景液中的黑色磁粉微粒则未被吸附到正面，因而此时从正面观察到的就是白色背景下的黑色的图形。当需要擦除正面黑色的图形时，则必须在该磁显示器(画写板)反面的对应位置施加一定强度的磁场，以将被吸附到正面的黑色磁粉微粒吸附到反面来，这样在白色背景液的掩盖下从正面就看不到黑色的图形了。但是，在许多情况下要求仅在磁显示器一面既进行写入又进行擦除的操作，而目前的磁显示方法显然无法有效地做到这点，因此这在一定程度上也限制了磁显示技术在更多领域的推广应用。
发明内容
为了解决现在的磁显示方法不能在磁显示器的同一面进行写入和擦除操作的不足，本发明提出一种双色磁性微箔及其制造方法以及基于该双色磁性微箔的新的磁显示方法。这种新的磁显示方法具有两种不同的工作模式，能保证写入和擦除的操作既可在磁显示器的正反两面进行，也可在磁显示器的同一面进行，从而为磁显示技术在更多领域的推广应用创造了条件。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是先制成一种双色磁性微箔，该微箔的一面表现磁性的南极，另一面表现磁性的北极。使两面具有不同颜色，例如南极面均为白色，北极面均为黑色。制造这种双色磁性微箔的方法可以是这样的利用目前的磁性涂布技术和充磁工艺先制成一种具有一定密度和表面磁场强度的，单面极性一s致而两面极性相反且南北两极面颜色不同的磁性薄片，再将这样的磁性薄片粉碎成一定粒度大小的微型薄片以获得双色磁性微箔。成千上万个这样的双色磁性微箔被均匀地分散到一定颜色、密度和黏度的背景液体中，并处于悬浮状态，这样的混合液体可称其为磁显示液。磁显示液是本发明要用到的核心材料。在具体应用中，可以利用微胶囊技术以透明基质的材料作为壁材将磁显示液封装制成许多的微胶囊，并可利用滚筒涂布技术将这些微胶囊涂布到事先涂有一层薄薄的粘接剂的透明薄板上，再通过层压技术制成一种极薄的磁显示器，也可以通过将磁显示液直接封装入两层透明薄板之间的网格状空间中而制成磁显示器。
实际操作时，这种磁显示器必须配合磁力擦除和写入装置才能正常工作。
当背景液的颜色与所有双色磁性微箔南北两极中其中一面所具有的颜色一致时，既可以以单面擦写模式工作也可以以双面擦写模式工作。
当以单面擦写模式工作时，其工作原理是这样的可先通过磁力擦除装置施加一个一定形状和强度的定向磁场并使其均匀地掠过该磁显示器的正面(显示面)。若按上文所举例，当分散到背景液体中的双色磁性微箔的南极面为白色，北极面为黑色，而此时如背景液的颜色也为白色时，那么只要此时外加磁场方向为北极朝向磁显示器正面(显示面)，根据磁力作用的同性相斥异性相吸的原理就可以使所有处于磁场作用区域内的双色磁性微箔在磁力作用下发生固定取向的翻转，其南极面即白色面朝向显示器正面，北极面即黑色面朝向显示器背面，同时双色磁性微箔还会在磁力作用下被吸引并附着在顶层透明薄板上或靠近显示器正面的微胶囊顶部，此时从显示器的正面观察到的便是白色的底色也就是该磁显示器的背景色，当要在磁显示器的正面显示出一定形状和线宽的图形时，只需要通过磁力写入装置在其正面施加一个一定强度和形状的定向磁场，磁场方向为南极朝向磁显示器正面。这样在该磁场所停留位置下的磁显示液中的双色磁性微箔在磁力作用下即会发生类似前面擦除过程的固定取向的翻转，使其南极面即白色面背向磁显示器正面，而北极面即黑色面朝向磁显示器正面，同时双色磁性微箔还会被吸附在顶层透明薄板上或靠近磁显示器正面的微胶囊顶部。此时从磁显示器的正面观察到的便是白色的背景色中出现了黑色的图形。由于双色磁性微箔本身的黏附作用以及重力、浮力等的综合作用，即使在去除磁力擦除或写入装置的外加磁场后，它们也能停留在原来的位置而保持其本身的状态，这样就使所显示的图像得以保持。当需要修改原来的图像内容或重新写入新的图像内容时只需采用前面所述的磁力擦除和写入装置通过施加一定强度和形状的固定方向的磁场来控制某一区域磁显示液里中的双色磁性微箔的翻转运动即可实现擦除，改写和重写的操作。
当以双面擦写模式工作时，其工作原理是这样的通过磁力擦除装置施加一个一定形状和强度的磁场并使其均匀地掠过该磁显示器的显示面的反面，此时，双色磁性微箔在磁力作用下被吸引并附着在底层透明薄板上或靠近磁显示器反面的微胶囊底部，由于此时双色磁性微箔的颜色被背景液的颜色所掩盖，因此从磁显示器的正面观察到的便是背景液的颜色即该磁显示器的背景色，当要在磁显示器的正面显示出一定形状和线宽的图形时，只需要通过磁力写入装置在其正面施加一个一定强度和形状的定向磁场，磁场方向为南极朝向磁显示器正面，这样原先被吸附在底层透明薄板上或靠近磁显示器反面的微胶囊底部磁显示液中的双色磁性微箔就会在磁力作用下发生取向性的翻转同时被吸附到顶层透明薄板上或靠近显示器正面的微胶囊顶部，并使其南极面即白色面背向磁显示器正面，而北极面即黑色面朝向磁显示器正面，此时从磁显示器的正面观察到的便是白色的背景色中出现了黑色的图形。当需要修改原来的图像内容或重新写入新的图像内容时只需采用前面所述的磁力擦除和写入装置通过施加一定强度和形状的固定方向的磁场来控制某一区域磁显示液里中的双色磁性微箔的翻转运动即可实现擦除，改写和重写的操作。
当背景液的颜色与双色磁性微箔南北极两面的颜色都不一致时，其写入与擦除的操作需要分别在磁显示器的两面进行，即只能以双面擦写模式工作，但此时可以通过在写入操作时施加不同方向的磁场而实现双色显示。这是由于当以不同方向的磁场作用于磁显示器的显示面而进行写入操作时，磁显示液中的双色磁性微箔虽然都会被吸引并附着在顶层透明薄板上或靠近磁显示器正面的微胶囊顶部但其朝向显示面的一侧将会是不同的极性。譬如当磁力写入装置施加一个南极朝向磁显示器显示面的定向磁场时，双色磁性微箔朝向磁显示器显示面的将会是其北极面，此时从磁显示器的正面观察到图形颜色便是双色磁性微箔北极面的颜色；反之，则是其南极面的颜色。
在本发明所提出的磁显示方法中，磁显示器中由双色磁性微箔和背景液组成的磁显示液被分隔成若干个小区域以限制磁性微箔的运动范围，区域大小决定着显示精度，即每一个区域构成一个像素；像素的大小和所作用于显示器表面的磁场的形状决定了所显示图像的线宽。
本发明的有益效果是这种基于双色磁性微箔的磁显示方法所制成的磁显示器可保证写入和擦除的操作既可在磁显示器的相反两面进行，也可在磁显示器的同一面进行，当其中背景液的颜色与双色磁性微箔南北极两面的颜色都不相同时还可以实现双色显示，且磁显示器和磁力写入及擦除装置都可重复使用，这就为磁显示技术在更多领域的推广应用创造了条件。
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明以单面擦写模式工作的一个实施例磁显示器的主要材料微胶囊的构造图。
图2是本发明同图1实施例的处于初始状态的磁显示器的横断面构造图。
图3是同图1，图2实施例的处于擦除状态下的磁显示器的横断面构造图。
图4是同图1，图2，图3实施例的处于写入状态下的磁显示器的横断面构造图。
图5是本发明以双面擦写模式工作的一个实施例磁显示器的主构造图。
图6是同图5实施例的处于擦除状态下的磁显示器的横断面构造图。
图7是同图5，图6实施例的处于写入状态下的磁显示器的横断面构造图。
图8是本发明以双面擦写模式工作的另一个实施例可双色显示磁显示器的显示原理图。
图中1.透明微胶囊，2.双色磁性微箔，3.背景液，4.顶层透明薄板，5.粘接剂，6.磁显示液，7.底层透明薄板，8.磁力擦除装置，9.磁力写入装置，10.网格状支撑筋。
具体实施例方式
在图1中，透明微胶囊(1)包裹着混有双色磁性微箔(2)的白色的背景液(3)由于背景液(3)的一定密度和粘度使双色磁性微箔(2)在其中处于悬浮状态。所有双色磁性微箔(2)的南极面为白色，北极面为黑色。双色磁性微箔(2)的尺寸大小以及透明微胶囊(1)体积可以根据所要求的分辨率决定。
在图2所示实施例中，磁显示液(6)被制成透明微胶囊(1)的形式并被涂布层压在事先涂有粘接剂(5)的顶层透明薄板(4)和底层透明薄板(7)之间。刚开始磁显示液(6)中的双色磁性微箔(2)并不会有明显的取向，而是处于杂乱无章的状态，此时磁显示器从正面观察是整个显示灰色的。
在图3中，同图2实施例的磁显示器在磁力擦除装置(8)作用下被施加一个北极朝向其正面的一定强度和形状的磁场，在该磁场区域内透明微胶囊(1)中的双色磁性微箔(2)发生取向性翻转。其南极面即白色面朝向顶层透明薄板(4)即磁显示器正面，而北极面即黑色面朝向底层透明薄板(7)即磁显示器反面。同时，双色磁性微箔(2)在磁力作用下被吸附到靠近顶层透明薄板(4)的透明微胶囊(1)的顶部。此时显示器从正面观察到的是白色的底色即背景色。
在图4中，同图2，图3实施例的磁显示器在磁力写入装置(9)作用下被施加一个南极朝向其正面的一定强度和形状的磁场，在该磁场区域内的透明微胶囊(1)中的双色磁性微箔(2)发生取向性翻转。其南极面即白色面翻转后朝向底层透明薄板(7)即磁显示器反面，而北极面即黑色面翻转后朝向顶层透明薄板(4)即磁显示器正面。同时，双色磁性微箔(2)在磁力作用下被吸附到靠近顶层透明薄板(4)的透明微胶囊(1)的顶部。此时磁显示器从正面可以观察到出现了黑色的图形，磁力写入装置(9)所施加磁场的形状和其平行于顶层透明薄板(4)的运动轨迹决定着图形的线宽和形状，而处于磁场作用区域外的磁显示液(6)中的双色磁性微箔(2)由于未受到磁力作用而没有发生翻转，因而仍然保持如图2中的状态其南极面即白色面朝向顶层透明薄板(4)即磁显示器正面，北极面即黑色面朝向底层透明薄板(7)即磁显示器反面。这样磁场作用区域外仍然显示白色的底色即背景色。
在图5所示实施例中，磁显示器是通过将磁显示液直接封装入两层透明薄板之间的网格状空间中而制成的。组成磁显示液的背景液为白色，双色磁性微箔的南极面为白色，北极面为黑色。磁显示器以双面擦写模式工作。
在图6中，同图5实施例的磁显示器在磁力擦除装置作用下被施加一个南极朝向其反面的一定强度和形状的磁场，在该磁场区域内的磁显示液中的双色磁性微箔发生取向性翻转。其南极面即白色面翻转后朝向顶层透明薄板即磁显示器正面，而北极面即黑色面翻转后朝向底层透明薄板即磁显示器反面。同时，双色磁性微箔在磁力作用下被吸附到靠近底层透明薄板的位置。由于背景液的掩盖，此时从显示器的正面便看不到双色磁性微箔了。这样观察到的就是白色的底色即背景色。
在图7中，同图5，图6实施例的磁显示器在磁力写入装置作用下被施加一个南极朝向其正面的一定强度和形状的磁场，在该磁场区域内的磁显示液中的双色磁性微箔发生取向性翻转。其南极面即白色面翻转后朝向底层透明薄板即磁显示器反面，而北极面即黑色面翻转后朝向顶层透明薄板即磁显示器正面。同时，双色磁性微箔在磁力作用下被吸附到靠近顶层透明薄板的位置。此时磁显示器从正面可以观察到出现了黑色的图形，磁力写入装置所施加磁场的形状和其平行于顶层透明薄板的运动轨迹决定着图形的线宽和形状，而处于磁场作用区域外的磁显示液中的双色磁性微箔由于未受到磁力作用而没有发生翻转，因而仍然保持如图6中的状态黏附在靠近底层透明薄板的位置，其南极面即白色面朝向顶层透明薄板即磁显示器正面，北极面即黑色面朝向底层透明薄板即磁显示器反面。这样磁场作用区域外仍然显示白色的底色即背景色。
在图8所示实施例中，磁显示器也是通过将磁显示液直接封装入两层透明薄板之间的网格状空间中而制成的。它以双面擦写模式工作，其写入和擦除的原理和方法同图5所示实施例。组成磁显示液的背景液的颜色与双色磁性微箔的南极和北极面的颜色都不一样。这样，通过在写入操作时施加不同方向的磁场可以使其实现双色显示。如图8示，磁力写入装置在磁显示器正面的不同的位置施加两个形状不同，方向相反的磁场。磁场作用区域内磁显示液中的双色磁性微箔在磁力作用下发生取向性翻转在所施加磁场方向为南极朝向磁显示器正面的区域显示的是双色磁性微箔北极面的颜色，在所施加磁场方向为北极朝向磁显示器正面的区域显示的是双色磁性微箔南极面的颜色，两个磁场作用区域外则显示背景液的颜色。
权利要求
1.一种双色磁性微箔，其特征在于该磁性微箔的两面分别表现磁性的南极和北极，且南极面和北极面颜色不同。
2.一种制造权利要求1所述双色磁性微箔的方法，其特征在于先制成具有一定密度和表面磁场强度的，单面极性一致而两面极性相反且南北两极面颜色不同的磁性薄片，再将这样的磁性薄片粉碎成一定粒度大小的微型薄片即微箔。
3.一种基于权利要求1所述双色磁性微箔的新的磁显示方法，在磁显示器中由磁性微箔和背景液组成的磁显示液被分隔包围在若干个大小、形状基本一致的小区域内以限制磁性微箔的运动范围，区域大小决定着显示精度，利用磁力写入和擦除装置，通过在磁显示器表面施加一定形状、强度和方向的磁场来控制磁显示器中磁性微箔的运动，以显示或消除具有一定颜色和背景色的文字或图形，其特征在于所有磁性微箔的南极和北极面分别为两种不同颜色，这样的双色磁性微箔分散在一定颜色、密度和黏度的背景液中，形成磁显示液，双色磁性微箔在一定强度和方向的磁力作用下可以在其中自由地翻转运动，通过这样的运动，图像显示依靠紧贴显示面的微箔面颜色与背景液颜色的不同来实现，而当背景液的颜色与双色磁性微箔南、北极两面的颜色都不一致时，可以通过在写入操作时施加不同方向的磁场而实现双色显示；图像的消除，对于单面擦写的工作模式而言，是依靠紧贴显示面的微箔面颜色与背景液颜色的相同来实现，对于双面擦写的工作模式而言，是依靠使磁性微箔远离显示面，从而利用背景液来掩盖微箔的颜色来实现。
4.根据权利要求3所述的一种新的磁显示方法，其特征在于磁显示器可以利用微胶囊技术将磁显示液制成透明微胶囊以将其涂布并层压在事先涂有粘接剂的透明薄板上而制成，但也可以通过将磁显示液直接封装入两层透明薄板之间的网格状空间中而制成。
5.根据权利要求3所述的一种新的磁显示方法，其特征在于当背景液的颜色与所有双色磁性微箔南北两极中其中一面所具有的颜色一致时，既可以以单面擦写模式工作也可以以双面擦写模式工作。
6.根据权利要求3所述的一种新的磁显示方法，其特征在于当背景液的颜色与双色磁性微箔南北极两面的颜色都不一致时，其写入与擦除的操作需要分别在磁显示器的两面进行，但此时可以通过在写入操作时施加不同方向的磁场而实现双色显示。
全文摘要
提出一种双色磁性微箔，其南北两极面为两种不同颜色。它是通过将单面极性一致而双面极性相反且颜色不同的磁性薄片粉碎到一定粒度而制成。基于双色磁性微箔提出一种新的磁显示方法，同现有技术相比，其主要不同在于许多的双色磁性微箔取代单色磁粉被均匀地分散到一定颜色、密度和黏度的液体中而制成磁显示液，利用磁力写入和擦除装置的磁力作用来控制其中双色磁性微箔的取向性翻转运动，从而在磁显示器的表面显示或消除文字或图形。通过配置背景液和双色磁性微箔南北两极面的颜色并利用磁力写入和擦除装置可使磁显示器分别实现单面擦写、双面擦写或双色显示的功能。
文档编号B43L1/00GK1725389SQ2004100530
公开日2006年1月25日 申请日期2004年7月22日 优先权日2004年7月22日
发明者曹银锋, 殷柏青 申请人:曹银锋, 殷柏青