專利名稱：可變圖像顯示元件的制作方法
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及可變圖像顯示元件，其顯示的可變圖像是由多個(gè)象素元件組成的可視象素組成的。
有靜態(tài)圖像的標(biāo)記和其中有由多個(gè)發(fā)光象素組成可變圖像的可變標(biāo)記稱作道路標(biāo)記，方向標(biāo)記，等等。另外，在夜間能提高的可視能力(明亮可見(jiàn)的性能)的標(biāo)記可用作這樣的標(biāo)記。這樣，當(dāng)標(biāo)記有靜態(tài)圖像時(shí)，可采用顯示由反光薄片形成圖像的標(biāo)記。該圖像包括反光由外部光源照明的反光薄片，可在夜晚非常明亮被觀察到。
例如美國(guó)專利5,050,327描述了包括反光薄片的帶有靜態(tài)圖像的標(biāo)記。該標(biāo)記的圖像是由光傳輸棱鏡反光薄片形成的。該棱鏡反光薄片包括了棱鏡薄片，該薄片具有稱之為立方角棱鏡的棱鏡元件，并且能夠有效使用棱鏡元件的折射功能和總反射功能將光沿特定的方向反射。另外，棱鏡薄片由光傳輸聚合物材料制成的，這樣該薄片使光透過(guò)其整體。因此，該反光薄片有效地反射進(jìn)入棱鏡薄片表面的照明光，并且使觀察者能夠觀察到明亮的標(biāo)記圖像。在另一方面，進(jìn)入棱鏡薄片背面的背光能通過(guò)薄片，從而使觀察者能夠觀察到明亮的標(biāo)記圖像。
除了使用上在相對(duì)狹窄的觀察角度范圍中可提高可視性的反射薄片外，還使用在廣闊的觀察角度范圍中增強(qiáng)可視性的廣闊觀察角度類型反射薄片。作為使用包括帶有廣闊觀察角度類型反射薄片圖像的標(biāo)記的標(biāo)記照明系統(tǒng)，日本專利2,910,868(相應(yīng)的是美國(guó)專利5,818,640)揭示了包括標(biāo)記和外部光源的外部照明類型標(biāo)記照明系統(tǒng)。在這個(gè)系統(tǒng)中，所設(shè)置的光源使其以0度和30度之間范圍中的入射角度發(fā)射光信號(hào)進(jìn)入標(biāo)記表面。一般而言，帶有標(biāo)記圖像的反光薄片接近標(biāo)記表面。改進(jìn)的有廣闊觀察角度的反射薄片可包括諸如玻璃珠，棱鏡元件等等的光學(xué)折射元件以及諸如沉積金屬材料薄膜等等的反射元件。在上述立方角棱鏡元件的情況中，采用棱鏡的總反射功能而不采用反射元件能夠把光沿著特定的方向反射。
另外，人們知道標(biāo)記包括可變圖像顯示元件并且能夠顯示由多個(gè)發(fā)光象素組成的可變圖像。這樣的圖像顯示元件通常有下面的元件(A)帶有由觀察者觀察的前表面的襯底，和
(B)多個(gè)象素元件，以襯底的行方向和與行方向相垂直的列方向設(shè)置在襯底的前表面上。
每個(gè)象素元件都具有作為基本元件的內(nèi)部光源，并且該光源發(fā)射光。象素元件形成由觀察者可觀察狀態(tài)的可視象素，并且圖像可以由多個(gè)可視象素合成組成。眾所周知，這種可變圖像顯示元件例子可包括電子標(biāo)記，等等。例如，在WO97/39436中揭示了電子標(biāo)記類型圖像顯示元件。該采用象素元件的可變圖像顯示元件包括發(fā)光面板，該面板有一個(gè)或多個(gè)諸如LED的發(fā)光元件作為內(nèi)部光源。
在可變圖像顯示元件的例子中，組成可觀察圖像的多個(gè)可視象素是組成發(fā)光的發(fā)光面板的發(fā)光象素。用于使圖像輪廓清晰的背景部分由不發(fā)光的非發(fā)光象素組成。那就是，通過(guò)計(jì)算機(jī)輔助來(lái)控制來(lái)自象素的發(fā)光能夠使該圖像改變，從而在該襯底前表面上某些位置的象素能夠發(fā)光而其它象素則不能發(fā)光。
然而，如果因?yàn)榘l(fā)光元件或電子控制電路的故障，一部分或所有的發(fā)光元件不能發(fā)光，上述可變圖像顯示元件就不可以顯示圖像。因此，有人提出上述反射元件能在對(duì)應(yīng)發(fā)光面板的部分包括棱鏡薄片(棱鏡薄片反射器)。這樣可改進(jìn)可變圖像顯示元件，從而在發(fā)光部件表面上反射器反射有高照明亮度的地方可觀察到由外部光源發(fā)出的光照明的圖像，即使由于某些故障使發(fā)光元件不能發(fā)光時(shí)也能觀察到圖像。
在可變圖像顯示元件類型的情況中，在發(fā)光部件表面上調(diào)協(xié)了包括棱鏡薄片的光傳輸反射面，這樣來(lái)自發(fā)光元件的光從其背部照明發(fā)光部件。如上所述，從棱鏡薄片背部照明的光通過(guò)棱鏡薄片，使得觀察者觀察到明亮的圖像。因此，當(dāng)內(nèi)部光源(例如發(fā)光元件)能夠發(fā)光時(shí)，這類可變圖像顯示元件以上述電子標(biāo)記類型可變圖像顯示元件相同的方式工作。
這類的標(biāo)記圖像顯示元件具有圖6所示的結(jié)構(gòu)。在該可變圖像顯示元件(9)中，各個(gè)象素元件包括(i)在襯底(90)前表面上形成的有發(fā)光部件(93)的固定部件，鄰近發(fā)光部件的鄰近區(qū)域(94)，以及在發(fā)光部件和鄰近區(qū)域間形成的邊界線(96)，和(ii)可圍繞平行于邊界線(96)的相應(yīng)軸旋轉(zhuǎn)的不透明擋板(91)，它可在遮擋發(fā)光部件(93)和第一靜止態(tài)和打開(kāi)發(fā)光部件的第二靜止態(tài)之間變化，并且它具有在第一靜止態(tài)中面對(duì)觀察者的第二表面(912)和在第二靜止態(tài)中面對(duì)觀察者的第一表面(911)。
在第二靜止態(tài)中，發(fā)光部件(93)和擋板的第一表面(911)在襯底第一表面上相互平行設(shè)置而被觀察，并且形成可視象素。在這個(gè)狀態(tài)中，該發(fā)光部件發(fā)射光。通常，在發(fā)光部件(93)和擋板的第一表面(911)上設(shè)置具有相同顏色的棱鏡薄片反射的。
在第一靜止態(tài)，遮擋了發(fā)光部件(93)。這樣，發(fā)光部件(93)和擋板的第一表面(911)即使被外部照明也不能被觀察到。在第一靜止態(tài)中面對(duì)觀察者的擋板的第二表面(912)和鄰近區(qū)域(94)一般設(shè)置成黑色。這樣，它們能夠有效形成作為背景的非發(fā)光象素，它使得由可視象素形成的圖像輪廓清晰。因此，通過(guò)控制象素的狀態(tài)可以使圖像變化，這樣一些象素元件(擋板)處于第一狀態(tài)并且相應(yīng)的發(fā)光部件能夠發(fā)光，而余下的象素處于第二狀態(tài)。象素元件的靜止態(tài)可相互單獨(dú)來(lái)確定。
通常，發(fā)光部件(93)包括了(1)在襯底中提供的通孔形成的開(kāi)口和覆蓋整個(gè)開(kāi)口的棱鏡薄片反射器，或(2)在襯底中提供的通孔中形成的開(kāi)口中分別提供的發(fā)光反射模塊。
可變圖像顯示元件有該結(jié)構(gòu)(1)的發(fā)光部件，其在美國(guó)專利5,050,327中揭示，而有結(jié)構(gòu)(2)的發(fā)光部件的元件在美國(guó)專利5,148,156；5,500,652和5,790,088中揭示。
該結(jié)構(gòu)(2)中發(fā)光反射模塊包括諸如LED的小尺寸發(fā)光裝置，和棱鏡薄片反射器。這樣，在發(fā)光裝置故障或壽命到期時(shí)，可以替換各個(gè)發(fā)光部件模塊。為了方便該模塊的交換，發(fā)光反射模塊分別安裝在設(shè)計(jì)位置中形成的各個(gè)開(kāi)口中。
在該結(jié)構(gòu)(1)的情況中，在襯底背部上設(shè)置了至少一個(gè)內(nèi)部光源(例如熒光燈等等)以通過(guò)開(kāi)口照明棱鏡薄片反射器的背部表面。
在兩種結(jié)構(gòu)中，都需要多個(gè)開(kāi)口來(lái)形成多個(gè)發(fā)光部件。
常規(guī)的帶有擋板的可變圖像顯示元件有利于產(chǎn)生顯示簡(jiǎn)單字或句子的標(biāo)記，但不適于圖像顯示元件或裝置來(lái)顯示能夠?qū)⒁粋€(gè)靜止圖像變化到其它靜止圖像的可變標(biāo)記。這樣的可變顯示元件或裝置被用于印有靜態(tài)圖像的常規(guī)的道路標(biāo)記或方向標(biāo)記。上述原因?qū)⒖紙D6進(jìn)行解釋。
如上所述，一般使用多個(gè)可視象素合成包括發(fā)光部件(93)的可觀察圖像。保持圖像輪廓清晰的背景部件由鄰近區(qū)域(94)，擋板(91)的第二表面(92)組成。
在印有印刷靜態(tài)圖像的常規(guī)標(biāo)記的情況中，需要在相對(duì)明亮的顏色(例如，黃，藍(lán)，綠，等等)中觀察到背景。但是，在常規(guī)可變的圖像顯示元件中，相鄰區(qū)域(94)和擋板(91)的第二表面(912)都設(shè)置成黑色。如果它們有明亮的顏色，非發(fā)光象素和發(fā)光象素間的亮度差過(guò)大，從而與常規(guī)的印刷靜態(tài)標(biāo)記比較使得觀察者會(huì)有不同的視覺(jué)感受。因此，它在與常規(guī)的靜態(tài)圖像標(biāo)記兼容時(shí)會(huì)有困難。
多個(gè)可視象素所組成圖像有利于基于連續(xù)地觀看，它可顯示相對(duì)復(fù)雜的設(shè)計(jì)或記號(hào)或有相對(duì)較多筆畫(huà)的字符(諸如漢字)，并且保持與常規(guī)印刷靜態(tài)圖像標(biāo)記的兼容能力。為此，在相鄰開(kāi)口間的框架(95)尺寸(寬度)需要盡可能小，這樣可以連續(xù)地看到圖像。但是，框架(95)寬度的縮小將減小框架(95)自身的機(jī)械強(qiáng)度，而襯底(90)的機(jī)械強(qiáng)度有多個(gè)具有狹窄寬度的這類框架。為了增加該襯底的機(jī)械強(qiáng)度，可以增加該襯底的厚度，或使用較大密度的材料來(lái)制作襯底。不過(guò)，增加該襯底厚度或使用較大密度的材料使減小該顯示器的厚度或減小該顯示器的重量變得困難。
例如，一些道路標(biāo)記可具有相對(duì)大面積(例如1m2或更大)的圖像顯示平面。為了保持與這樣大靜態(tài)圖像標(biāo)記的兼容性，需要制作具有相對(duì)大面積的圖像顯示平面的可變圖像顯示元件。另外常規(guī)可變圖像顯示元件的重量和厚度(垂直于標(biāo)記平面方向的尺寸)包括含有光源的發(fā)光單元重量，和安裝發(fā)光單元的空間尺寸。然而，襯底的重量增加或厚度增加將使減小顯示元件整體的重量和厚度變得困難，這樣可以保持與靜態(tài)圖像標(biāo)記的兼容。
采用本發(fā)明的可變圖像顯示元件，該合成圖像能夠由外部光源照明并被觀察。于是，可變圖像顯示元件就不需要使象素發(fā)光的光源，用外部光源(在高亮度)能夠觀察到明亮的可觀察象素，因?yàn)樗鼈兙哂蟹瓷浔砻?。因此，本發(fā)明的可變圖像顯示元件適用于諸如道路標(biāo)記或方向標(biāo)記的標(biāo)記，或這類標(biāo)記的組成部分。
本發(fā)明涉及可變圖像顯示元件的改進(jìn)，其中各個(gè)象素元件包括(a)兩個(gè)在襯底前表面上的固定表面，和(b)不透明擋板，它在兩個(gè)靜止態(tài)間旋轉(zhuǎn)到兩個(gè)靜止態(tài)中的一個(gè)中，擋板遮擋固定表面中的一個(gè)，并使它變得不可觀察，而擋板使其它固定表面暴露從而使它可被觀察，而在每個(gè)靜止態(tài)中可以觀察到該表面和該擋板背部表面中之一。在這樣的圖像顯示元件中，象素元件在兩個(gè)靜止態(tài)間改變，并且在各個(gè)靜止態(tài)中形成可視象素。這樣，由這類可視象素組成的圖像能夠被改變?yōu)轱@示多個(gè)圖像。
在一方面，本發(fā)明提供了可變圖像顯示元件，它包括有由觀察者觀察的前表面和與所述前表面相對(duì)的背部表面的不透明襯底，以及以所述襯底前表面的行方向和與行方向垂直的列方向而設(shè)置的多個(gè)象素元件。各個(gè)象素元件包括固定部件，它有在所述襯底上固定的第一固定表面和與所述第一固定表面相鄰的第二固定表面，和在所述第一固定表面和在所述第二固定表面間的邊界線，以及沿與在所述固定表面間的所述邊界線平行的軸旋轉(zhuǎn)的不透明擋板，擋板在遮擋所述固定部件的第一固定表面的第一靜止態(tài)和遮擋所述固定部件的所述第二固定表面的第二靜止態(tài)間切換，并且具有在所述第一靜止態(tài)觀察者可觀察的第二可觀察表面和在所述第二靜止態(tài)觀察者可觀察的第一可觀察表面。在所述第一靜止態(tài)中，固定部分的所述第二固定表面和擋板的所述第二可觀察表面相互并列在一起來(lái)形成第一可視象素。在所述第二靜止態(tài)中，固定部件的所述第一固定表面和擋板的所述第一可觀察表面互相并列一起來(lái)形成第二可視象素。所述象素元件的靜止態(tài)能夠互相獨(dú)立地確定或互相同步地確定。從而顯示了多個(gè)可視象素組成的圖像，它的特征是所述第一和第二固定表面由覆蓋了所述擋板表面和后表面的基本不透明的反射元件各個(gè)反射表面組成，并且所述合成圖像由外部光源照明并被觀察。
在本發(fā)明的可變圖像顯示元件中，在該襯底前表面上的兩個(gè)固定表面(第一和第二固定表面)，和該擋板的表面和背部表面(第一和第二可觀察表面)由基本不透明的反射元件的各個(gè)反射表面組成。那就是，由外部光源照明這個(gè)由可視象素組成的圖像，并且可觀察到高亮度的圖像。因此，不需要在襯底中形成開(kāi)口(通過(guò)開(kāi)孔)和使用來(lái)自該襯底背部的傳輸光來(lái)增加可視象素的可視性。這樣就解決了上述問(wèn)題，并且能夠取得載有與載有印刷靜態(tài)圖像的常規(guī)信號(hào)相兼容的可變信號(hào)的信號(hào)。
在本發(fā)明中使用的反射元件通常是諸如反光薄片的反射薄片。這樣，通過(guò)將反射薄片粘貼到諸如襯底的元件中易于形成反射表面。
圖2是本發(fā)明可變圖像顯示元件在兩個(gè)靜止態(tài)中的一個(gè)例子的剖面圖。
圖3是示出例1中的可變次序標(biāo)記的兩個(gè)狀態(tài)的平面圖。
圖4示出包括可變圖像顯示元件作為部件的例2中可變次序標(biāo)記兩個(gè)狀態(tài)的平面圖。
圖5示出包括可變圖像顯示元件作為部件的例3中可變次序標(biāo)記兩個(gè)狀態(tài)的平面圖。
圖6是現(xiàn)有工藝的可變圖像顯示元件一個(gè)例子的平面圖。
示出的可變圖像顯示元件(10)包括(A)不透明襯底(1)有由觀察者觀察的前表面(11)，和相對(duì)前表面(11)的背部表面(12)，以及(B)以襯底前表面(11)的行方向(L)和列方向(R)在襯底(11)前表面上設(shè)置的多個(gè)象素元件(P)。
該襯底在提供象素元件(P)的部分中沒(méi)有通孔(開(kāi)口)。
各個(gè)象素元件(P)包括在所述襯底前表面上固定的固定部件(2)，它在該襯底的前表面的行方向(L)中有第一固定表面(21)和鄰近于第一固定表面的第二固定表面(22)。該固定部件(2)包括兩個(gè)不同的反射元件，它們互相靠近設(shè)置并且覆蓋襯底的前表面(11)，并且該反射元件的反射表面分別構(gòu)成了第一固定表面(21)和第二固定表面(22)。另外，在第一固定表面(21)和第二固定表面(22)間形成了邊界線(20)。
在

圖1和2的例子中，各個(gè)固定部件(2)由有白色反射表面的第一反射薄片(41)和有彩色反射表面的第二反射薄片(42)組成，采用粘合劑(沒(méi)有示出)將其固定在襯底的前表面(11)上。那就是，第一固定表面(21)由第一反射薄片(41)的反射表面組成，而第二固定表面(22)由第二反射薄片(42)的反射表面組成。
通常的反射薄片有白色反射表面。這樣，通過(guò)在白色反射薄片的反射表面上提供透明彩色墨水層或透明彩色薄膜可制作具有彩色反射表面的反射薄片。
除了固定部件(2)，各個(gè)象素元件有不透明擋板(3)。該擋板(3)帶有幾何形狀的兩個(gè)主要表面(表面和背部表面)。擋板主要表面的形狀可以是三角形，矩形，半圓形，半橢圓形等等。在示出的例子中，擋板的主要表面為長(zhǎng)方形橢圓形的平面形狀。
擋板(3)繞著平行于襯底前表面列方向(R)的軸(沒(méi)有示出)即平行于邊界線(20)，固定旋轉(zhuǎn)。例如，旋轉(zhuǎn)軸以平行于邊界線(20)固定在襯底的前表面(11)上，而且擋板(3)固定于軸旋轉(zhuǎn)。在這種情況下，擋板(3)有一個(gè)含有鉆孔的軸承以接收在或接近對(duì)應(yīng)于主表面矩形較長(zhǎng)側(cè)或的邊緣部分(30)的旋轉(zhuǎn)軸。
可以把旋轉(zhuǎn)軸固定到擋板(3)上。在這種情況下，將軸承元件沿著邊界線(20)固定到襯底前表面(11)上，并且在軸承元件中接收擋板的旋轉(zhuǎn)軸以將其可旋轉(zhuǎn)地固定擋板到襯底的前表面上。在這種情況下的旋轉(zhuǎn)軸包括在相對(duì)應(yīng)兩個(gè)較短側(cè)的擋板主要表面的矩形側(cè)表面上固定的一對(duì)軸，使得該軸可沿著垂直于在邊緣部分(30)的擋板旋轉(zhuǎn)方向延伸。
在該例子中的軸承元件與固定表面中一個(gè)顏色相同，并且用無(wú)色透明塑料制作。在后面的例子中，軸承元件可以用覆蓋襯底固定表面的無(wú)色透明塑料薄片或板整體鑄型，并且可以用作覆蓋薄片或板以保護(hù)固定表面。
下面，該擋板(3)是通過(guò)后表面(12)上的電磁體(6)與在擋板上配置的永磁體(只在圖2中示出了極性)的相互作用而工作的，后面將討論擋板的操作細(xì)節(jié)。
該擋板(3)的旋轉(zhuǎn)是以擋板遮擋固定部分(2)的第一固定表面(21)而使第一固定表面不能被觀察到的第一靜止態(tài)(圖2(a))和在擋板遮擋住第二固定表面(22)使第二固定表面(22)不能被觀察到的第二靜止態(tài)(圖2(b))間的行方向(L)。
可以將該旋轉(zhuǎn)軸平行于行方向(L)設(shè)置。在這種情況下，在兩個(gè)固定表面間的分界線與行方向(L)平行，而擋板以列方向(R)旋轉(zhuǎn)。
此外，旋轉(zhuǎn)軸可以傾斜于行方向或列方向。在這種情況下，在兩個(gè)固定表面間的分界線向例如行方向傾斜，并且擋板的平面形狀較佳為三角形。那就是，擋板旋轉(zhuǎn)最好是沿著與矩形象素對(duì)角線平行的軸。
擋板擁有在第一靜止態(tài)中由觀察者觀察的第二觀察表面(32)和在第二靜止態(tài)中由觀察者觀察的第一觀察表面(31)。在所示例子中，該擋板的一個(gè)主要表面是第一觀察表面(31)，以及另一個(gè)主要表面是第二觀察表面(32)。例如，該擋板(3)包括白色反射表面的第一反射薄片(51)，和粘附到第一反射薄片(51)非反射表面(52)上彩色反射表面的第二反射薄片(52)。即，第一觀察表面(31)是第一反射薄片(51)的反射表面，以及第二觀察表面(32)是第二反射表面(52)的反射表面。擋板(3)第二反射薄片(52)的第二反射表面與第二固定表面的顏色相同。另外，擋板(3)還可以包括薄片形支座，與支座一個(gè)主表面粘合的第一反射薄片(51)和與支座另一主表面粘合的第二反射薄片(52)。
在第一靜止態(tài)，在固定部件(2)的第二固定表面(22)和擋板(3)的第二觀察表面(32)在襯底的前表面(11)上互相并列時(shí)可被觀察到，并且形成第一彩色可視象素。在另一方面，在第二靜止態(tài)，當(dāng)固定部件(2)的第一固定表面(21)和擋板(3)的第一觀察表面(31)在襯底的前表面(11)上互相并列時(shí)可被觀察到，并且形成第二白色可視象素。
象素元件(P)的靜止態(tài)可以如同常規(guī)的可變圖像顯示元件那樣互相獨(dú)立或互相同步地確定。因此，顯示元件能夠顯示由多個(gè)可視象素組成的圖像。為了控制象素元件(P)的靜止態(tài)，可以使用由美國(guó)專利5,148,156和5,500,652和5,790,088等等提供的方法。
與常規(guī)顯示元件不同，在本發(fā)明的可變圖像顯示元件中，第一和第二固定表面(21)和(22)分別由不透明的反射薄片(41)和(42)的反射表面組成，而擋板的第一和第二可觀察表面(31)和(32)也分別由不透明反射薄片(51)和(52)的反射表面組成。這樣，當(dāng)用外部光源照明時(shí)，就能夠觀察到高亮度的由多個(gè)可視象素組成的圖像。
反射薄片(41，42，51，52)可以是反光薄片(包括廣闊觀察角度反射薄片)。反射薄片最好具有觀察角度特性(A)，如下定義觀察角度特性(A)根據(jù)JIS Z 9117測(cè)量的反射亮度在入射角度為0度，觀察角度為10到20角范圍中的亮度范圍在0.2和100cd.lux-1.m-2之間。
當(dāng)反射亮度小于0.2cd.lux-1.m-2時(shí)，會(huì)使夜間的圖像可視性變差。當(dāng)反射亮度超過(guò)100cd.lux-1.m-2時(shí)，使圖像中諸如字符的信息清晰度變差，并且其在夜間和日間的圖像外觀不同。此外，對(duì)于在入射角度為0度和觀察角度小于10度的反射照明，例如，4度時(shí)通常至少為0.2cd.lux-1.m-2，較佳為至少1cd.lux-1.m-2，更佳為10到500cd.lux-1.m-2。顯示元件最好對(duì)圖像表面(平面表面照明)用10到400lux的照明光源進(jìn)行照明。
反光薄片的具體例子包括商標(biāo)為DIAMOND GRADE Nos.3963，3990，3983，3924，3951，3970，3971和981(都由3M提供)的產(chǎn)品，反射薄片產(chǎn)品的商標(biāo)為HV8100，HIGH INTENSITY GRADE 3870和ENGINEER GRADE 3290(都由3M提供)和“CRYSTAL GRADE SERIES”(由Nippon Carbide Industries Co，Ltd提供)等等。
在圖1的例子中，第一固定表面(21)和第二固定表面(22)在平行于襯底前表面(11)的列方向上是連續(xù)的。這樣，易于連續(xù)觀看由可視象素組成的圖像。當(dāng)在固定表面與旋轉(zhuǎn)軸(在兩個(gè)固定表面之間的分界線)平行方向上為連續(xù)時(shí)，在一個(gè)靜止態(tài)呂的一個(gè)可視象素可包括(1)擋板的一個(gè)觀察表面，和(2)一鄰近該可觀察表面的一部分固定表面。例如，當(dāng)該擋板的行方向尺寸為30mm時(shí)，在擋板處于一個(gè)可觀察表面露出的狀態(tài)時(shí)，一個(gè)可視象素可包括擋板的該開(kāi)口的可觀察表面，例如，第一可視表面；和(2)鄰近該可觀察表面的固定表面的一部分固定表面(例如，第一固定表面)，這部分尺寸為行方向上的30mm。
通常由基本上為矩形的反射表面形成可視象素。在該矩形一側(cè)的長(zhǎng)度通常為50mm或更小。為了使由多個(gè)可視象素組成圖像輪廓更光滑，例如，該圖像所包括的字符(諸如漢字)有相對(duì)多的筆劃，可視象素的一側(cè)長(zhǎng)度較佳為20mm或更少。當(dāng)一側(cè)長(zhǎng)度太小時(shí)，則擋板的移動(dòng)和其控制將變得困難。這樣，可視象素一側(cè)長(zhǎng)度最好至少有5mm。
在相鄰擋板間的距離最好小一些，這樣組成圖像易于連續(xù)觀看。如果擋板的尺寸精度或擋板固定到襯底上的位置精度存在誤差時(shí)，將妨礙擋板的移動(dòng)。因此，在相鄰擋板間的距離通常從0.5到5mm，最好從0.8到3mm。
如上所述，可以利用在襯底后表面放置的電磁體和在擋板中設(shè)置的永磁體的相互作用來(lái)移動(dòng)擋板。
在襯底后表面設(shè)置的電磁體包括由多個(gè)線圈所繞成的導(dǎo)體組成的線圈。另外，在線圈中可以設(shè)置諸如鐵磁心的磁心。
在圖2中詳細(xì)示出了擋板從一個(gè)靜止態(tài)改變到另一個(gè)靜止的移動(dòng)。
在第一靜止態(tài)中(圖2(a))，該擋板(3)負(fù)面對(duì)襯底前表面的磁體N極來(lái)設(shè)置在襯底(1)上，并且N個(gè)磁體極點(diǎn)面對(duì)襯底的前表面，而第二可視表面(32)面對(duì)外側(cè)。當(dāng)在電磁體上通電流時(shí)，使得鄰近該襯底后表面的電磁體的極點(diǎn)變成N極，擋板的N極和電磁體的N極互相排斥，從而使擋板(3)旋轉(zhuǎn)。在旋轉(zhuǎn)后，擋板(3)的S極被鄰近襯底后表面的電磁體(6)的N極相吸引，這樣擋板就被設(shè)置在第二靜止態(tài)(圖2(b))并且第二可觀察表面(31)面對(duì)外側(cè)。在這個(gè)狀態(tài)，施加到電磁體(6)的電流可以切斷。在這個(gè)狀態(tài)，在擋板中來(lái)自磁體的磁力線通過(guò)電磁體(6)的線圈(沒(méi)有示出)。這樣，雖然擋板中的線圈和磁體間的吸引力是弱的，它們?nèi)阅軌蚧ハ辔⑶移湮ψ阋允蛊浔３衷撿o止態(tài)。當(dāng)執(zhí)行上述反轉(zhuǎn)步驟時(shí)，擋板的位置可以從第二靜止態(tài)改變到第一靜止態(tài)。
當(dāng)擋板在象素元件進(jìn)行互相獨(dú)立或互相同步時(shí)運(yùn)動(dòng)時(shí)，則改變了可視象素，從而改變了圖像。
擋板的永磁體所有限制，只要擋板能按上述討論的方式移動(dòng)。例如，永磁體可采用磁性材料制成，例如，鐵氧體(例如鋇鐵氧體)，鋁鎳鈷磁鋼，稀土-鈷合金，(例如釤-鈷合金)，稀土-鐵-鈷合金(例如釹-鐵-鈷合金等等)，等等。這些磁體材料都有較高的磁特性(例如殘余磁通密度，矯頑磁性力，最大產(chǎn)生能量，等等)，并且能夠形成盡可能小的平面尺寸和厚度的永磁體。這樣，可以不需要增加擋板的厚度和重量的條件下，來(lái)制作象素元件的擋板。
可以將永磁體如下安裝到擋板中例如，當(dāng)通過(guò)粘合反射薄片到支座的各個(gè)主表面上制作擋板時(shí)，磁體能夠嵌入到支座中，或支座可以由塑料磁體制作。
可選地，擋板由在兩個(gè)表面上有反射薄片的擋板元件以及固定該擋板元件的擋板支座制成，并且在擋板支座中設(shè)置了磁體。通常，這樣的擋板支座有(1)適用于擋板元件且具有基本矩形表面的支座部件，和(2)在支座部件中安裝的永磁體。
為了在擋板元件的支座部件中安裝磁體，(i)由諸如塑料磁體的永磁體制作支座部件，或(ii)將永磁體固定到支座部件的表面上。
擋板元件可以如下制作，通過(guò)將兩個(gè)反射薄片在其非反射表面相互面對(duì)的情況下粘合在一起形成反射薄片迭片，并且根據(jù)所需的形狀和平面尺寸來(lái)切割該迭片。
采用支座部件的后表面面對(duì)著擋板元件的一個(gè)反射表面的方法，將擋板元件和適用于擋板元件的支座部件固定。這樣，支座元件的支座部件表面的顏色和支座元件的一個(gè)反射表面(該反射薄片的表面)的顏色相同。可選地，擋板元件的支座部件可以由諸如擋板元件的反射薄片形成。此外，可以由無(wú)色的透明塑料形成擋板元件的支座部件。在無(wú)色透明支座部件的情況中，該支座部件可以覆蓋擋板元件的整個(gè)反射表面。
由于本發(fā)明的可變圖像顯示元件不需要任何內(nèi)部光源，因此只需要在顯示元件上提供使擋板移動(dòng)的相對(duì)小的電流。這樣，消耗的電能可以盡可能地小，這樣可可能將太陽(yáng)能電池和蓄電池結(jié)合起來(lái)使顯示元件工作。太陽(yáng)能電池或連接到太陽(yáng)能電池的會(huì)聚裝置可設(shè)置在該標(biāo)記的表面，并且使用照明標(biāo)記表面的外部光源的光來(lái)光學(xué)產(chǎn)生移動(dòng)擋板必需的電源。
范例例1在本范例中，制作了可變交通標(biāo)記顯示“NO ENTRY EXCEPT INDICATEDDIRECTION(S)”。這個(gè)例子的可變交通標(biāo)記(可變圖像顯示元件)如下制作
提供了900mm直徑和1.5mm厚度的鋁盤(pán)作為襯底。該襯底用作有印刷靜態(tài)圖像的常規(guī)標(biāo)記的襯底。
分離提供反射器以形成固定部件。這個(gè)反射器是由3M提供的DIAMOND GRADE3990(白色)反射薄片。
如圖1所示，通過(guò)絲網(wǎng)印刷在反射薄片的白色反射表面上形成第一固定表面(21)和第二固定表面(22)。采用絲網(wǎng)印刷平臺(tái)用透明藍(lán)色墨水進(jìn)行印刷，這樣對(duì)應(yīng)于第一固定表面(21)的部分和圍繞該襯底盤(pán)的環(huán)形外圍部分制作成不能透過(guò)墨水。因此，(1)由上述反射薄片和在反射薄片上形成了藍(lán)印層組成的部分組成以及在該藍(lán)印層表面上形成的第二固定表面(22)，和(2)固定部件(2)由反射薄片的未印刷部分組成以及第一固定表面(21)的白色反射表面。
固定部件的藍(lán)印層由寬度(在行方向的尺寸)分別為17mm的帶組成，其沿列方向連續(xù)延伸，而未印刷的部件由寬度(在行方向中的尺寸)為15mm的帶組成，其沿列方向連續(xù)延伸。所形成的藍(lán)色和白色的帶(各自為28條帶)，使得可交替地設(shè)置藍(lán)色帶和白色帶。這樣，用粘合劑將有固定表面的反射薄片粘合到該鋁盤(pán)的一個(gè)主表面上。
分離制作該擋板(3)。
首先，擋板元件如下制作上述反射薄片由DIAMOND GRADE 3990(白色)提供。另一個(gè)反射薄片3990的反射表面也可采用上述透明藍(lán)色墨水固態(tài)印刷。隨后，兩個(gè)反射薄片以其非反射表面相互面對(duì)的方式粘合在一起形成迭片。將這個(gè)迭片切割成15mm×30mm的矩形形式以得到由兩個(gè)反射薄片迭片組成的擋板元件。
下面，將上述擋板元件固定到擋板支座上以獲得在這個(gè)例子中使用的擋板(3)。該擋板支座且(i)適用于有擋板元件的支座部件，其由平面尺寸為15mm×30mm的無(wú)色透明塑料薄片制作，(ii)永磁體(直徑大約6mm及厚度大約4mm的圓盤(pán))，它固定在長(zhǎng)度方向的中心位置并且鄰近寬度方向的一個(gè)邊緣，和(iii)一對(duì)旋轉(zhuǎn)軸，將它集成固定到各個(gè)沿著矩形支座部件的一個(gè)長(zhǎng)度側(cè)互相對(duì)著的角上，并且各自的長(zhǎng)度約為4mm。采用透明粘合劑將擋板元件粘合到支座部件上，并且使支座部件的后表面和擋板元件的藍(lán)色反射表面互相面對(duì)。
反射薄片的無(wú)色透明塑料制作的多個(gè)軸承元件沿著在兩類固定表面之間的邊界線(20)固定。各個(gè)軸承元件固定在邊界線上的設(shè)計(jì)位置上，這樣它將接收擋板元件的一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸，旋轉(zhuǎn)支持一個(gè)擋板的一對(duì)軸承元件，并且該擋板可以平滑旋轉(zhuǎn)。
隨后，在鋁襯底的各個(gè)軸承元件上旋轉(zhuǎn)設(shè)置了擋板(3)，并且多個(gè)象素元件各自包括(a)一個(gè)擋板(3)，和(b)第一和第二固定部件(21，22)且其在長(zhǎng)度方向上的尺寸為30mm，并且它們通過(guò)擋板繞著旋轉(zhuǎn)固定的邊界線(20)互相靠近。由各個(gè)象素元件組成的可視象素處于邊長(zhǎng)大約為30mm的基本矩形中，并且在襯底上形成了584個(gè)象素元件。
最后，在邊界線(20)附近的襯底后表面(12)上附加了多個(gè)電磁體(6)，使得一個(gè)電磁體能對(duì)應(yīng)于一個(gè)象素元件。這樣就完成了本例中可變圖像顯示元件組成的標(biāo)記、這個(gè)標(biāo)記可以平行于垂直方向的行方向(L)來(lái)定位。圖3中的圖像是以位圖數(shù)據(jù)來(lái)制作的，并且由計(jì)算機(jī)控制電磁體的開(kāi)/關(guān)和極性來(lái)控制各個(gè)象素元件的靜止態(tài)。于是，可顯示每個(gè)圖像。通過(guò)電磁體操作的控制圖3左側(cè)的標(biāo)記圖像和圖3右側(cè)的圖像可相互變化。
當(dāng)短距離觀察標(biāo)記時(shí)，由本例的標(biāo)記所顯示各個(gè)圖像，所形成圖像的凹痕有或多或少的粗糙感，但當(dāng)從10米或更遠(yuǎn)距離觀察時(shí)，可以在日間辯認(rèn)可變圖像中箭頭的數(shù)目，形狀和方向，在夜晚則類似于常規(guī)的印刷靜態(tài)圖像標(biāo)記。在夜晚，由Matshushita Electric Industrial Co，Ltd的金屬鹵燈“M400L/BH-SC”照明該信號(hào)。
對(duì)于本例的信號(hào)，象素元件的靜止態(tài)能夠互相獨(dú)立地控制。因此，除了上述兩個(gè)圖像之外，也能夠自由地顯示其它所需圖像，所以它是自由圖案型(多圖案)可變信號(hào)。例2本例子產(chǎn)生可變方向信號(hào)顯示“方向和過(guò)程的部分可變指示信號(hào)”。這個(gè)目的信號(hào)能夠可變地顯示幾種類型目的信息(它們?cè)诟鱾€(gè)季節(jié)中不同)。本例以類似于例1的方式來(lái)產(chǎn)生可變信號(hào)，除了一些方面以外。
如圖4中虛線圍繞區(qū)域相應(yīng)的矩形模塊產(chǎn)生了本發(fā)明的可變圖像顯示元件。圖4中的標(biāo)記的非可變部分以常規(guī)印刷靜態(tài)圖像標(biāo)記方法制作。那就是，通過(guò)粘合靜態(tài)圖像來(lái)制作目標(biāo)標(biāo)記的主要部件，通過(guò)在上述鋁標(biāo)記襯底上使用上述透明藍(lán)色墨水在反射薄片(商標(biāo)為DIAMOND GRADE 3900，白色)的反射表面上絲網(wǎng)印刷圖4所示的字符和箭頭來(lái)制備該靜態(tài)圖像。
在上述模塊中，由象素元件組成的可視象素處于大約10mm×10mm的平面尺寸的基本矩形中(各個(gè)擋板元件是平面尺寸為5mm×10mm的基本矩形的形式)，因?yàn)轱@示的圖像包括漢字。
在該目標(biāo)標(biāo)記的主部件的特定區(qū)域中形成了加入上述模塊的開(kāi)口，接著加入該模塊完成本范例的可變圖像標(biāo)記。
和圖1的標(biāo)記類似，通過(guò)控制電磁體的操作將圖4中左側(cè)的標(biāo)記圖像和圖4右側(cè)的圖像翻轉(zhuǎn)。
在本例標(biāo)記中顯示的圖像中的可視象素凹痕比例1中的粗糙度小些，并且圖像的輪廓較平滑，因?yàn)樵摽梢曄笏氐某叽缧∮诶?的尺寸。
當(dāng)從大約50米到100米的距離中觀察該圖像時(shí)，在可視圖像中的字符可讀，并且和常規(guī)印刷圖像標(biāo)記一樣，在日間和夜晚可以辯認(rèn)該箭頭的形狀和方向。
對(duì)于本例的標(biāo)記，象素元件的靜止態(tài)可以互相獨(dú)立地控制。于是，除了上述兩個(gè)圖像外，可以自由顯示其它所需的圖像，從而它是自由圖案型可變標(biāo)記。例3這個(gè)例子產(chǎn)生了與例2不同的另一個(gè)可變指引信號(hào)顯示“方向和過(guò)程的部分可變指示信號(hào)”。當(dāng)交通密度在夜間和日間變化時(shí)，這個(gè)目的標(biāo)記能夠變化地顯示兩種不同的標(biāo)記圖像。除了一些方面以外，本例的可變信號(hào)可以采用例2的相同方式制作。
類似于圖2的例子制作由圖5(可變圖像顯示元件)中虛線包圍區(qū)域的矩形模塊。在圖5中的非可變部件類型于常規(guī)印刷靜態(tài)圖像標(biāo)記制作。本例的模塊與象素元件的靜止態(tài)同步使用。
首先，為了顯示所有擋板處于相同方向的第一靜止態(tài)中包括的“(日語(yǔ))Omori”和右箭頭“”，固定部件的第二固定表面和該擋板的第二觀察表面如下形成在上述反射薄片上，也就是，第3990號(hào)(白色)，上述第一圖像用透明藍(lán)色墨水印刷，并且切割成有特定區(qū)域和形狀的多個(gè)部分。將切割部分適宜地分配到擋板的第二觀察表面和第二固定表面，這樣在第一靜止態(tài)中觀察的多個(gè)可視象素就形成了上述第一圖像。各個(gè)擋板的第二可視表面是25mm×50mm的基本矩形。
類似于上述例子中固定部件的第二固定表面和擋板的第二觀察表面，形成了固定部件的第二固定表面和擋板的第一觀察表面，這樣顯示了包括”NO ENTRY“的環(huán)形標(biāo)記的第二圖像。在這個(gè)例子中，除了藍(lán)色透明墨水，也使用透明紅色墨水來(lái)形成環(huán)形標(biāo)記的背景。
接著，將裝配的模塊加入到標(biāo)記的主要部分中以完成本例的可變圖像標(biāo)記。
當(dāng)觀察該圖像的距離大約50米到100米時(shí)，在可變圖像中的字符可讀，并且在日間和在夜間，箭頭的形狀和方向和常規(guī)印刷靜態(tài)圖像標(biāo)記一樣可以辯認(rèn)。例4在本例中的可變圖像標(biāo)記以例2相同的方式制作，除了將商標(biāo)為HV8100的廣闊觀察角度類型反射薄片用作反射薄片。
當(dāng)在大約20度(該信號(hào)反射表面的法線方向?yàn)?度)的照明角度中用“OPL-250”(由Sumitomo 3M提供)泛光燈照明這個(gè)標(biāo)記時(shí)，可以觀察到明亮的幾個(gè)可變圖像。
權(quán)利要求
1.可變圖像顯示元件，包括(A)具有觀察者能觀察到的前表面，以及與前表面相對(duì)的后表面的不透明襯底，和(B)在所述襯底的前表面以行方向和與行方向垂直的列方向中設(shè)置的多個(gè)象素元件，其中各個(gè)象素元件包括(a)固定部件，具有固定在該襯底的所述前表面的第一固定表面，與所述第一固定表面相鄰的第二固定表面，和在所述第一固定表面和所述第二固定表面間的邊界線，和(b)不透明擋板，它繞著與在所述固定表面間的邊界線平行的軸旋轉(zhuǎn)，并且處于遮擋所述固定部件的所述第一固定表面的第一靜止態(tài)和所述固定部件的所述第二固定表面的第二靜止態(tài)之間，以及它具有在所述第一靜止態(tài)中可被觀察者觀察到的第二觀察表面，和在所述第二靜止態(tài)中可被觀察者觀察到的第一觀察表面，和在所述第一靜止態(tài)，所述固定部件的第二固定表面和所述擋板的第二觀察表面并列在一起形成第一可視象素，在所述第二靜止態(tài)，所述固定部件的第一固定表面和所述擋板的第一觀察表面并列在一起而形成第二可視象素，所述象素元件的靜止態(tài)能夠各自獨(dú)立確定或相互同步確定，從而顯示出由多個(gè)可視象素組成的圖像，由基本不透明的覆蓋所述襯底前表面的反射元件各個(gè)反射表面組成所述第一和第二固定表面，由基本不透明的覆蓋了所述擋板表面和后表面的反射元件的各個(gè)反射表面組成所述第一和第二觀察表面，和所述組成圖像采用外部光源照明并且被觀察。
2.如權(quán)利要求1所述的可變圖像顯示元件，其特征在于，所述第一固定表面和所述第一觀察表面都涂成白色或涂成第一種顏色，而所述第二固定表面和所述第二觀察表面都涂成第二種顏色。
3.如權(quán)利要求1所述的可變圖像顯示元件，其特征在于，對(duì)顯示3種或更多種不同的圖像，可互相獨(dú)立地確定所述象素元件的靜止態(tài)。
4.如權(quán)利要求1所述的可變圖像顯示元件，其特征在于，可互相同步地確定所述象素元件的靜止態(tài)，以顯示在第一靜止態(tài)中觀察的多個(gè)可視象素組成的第一圖像和在第二靜止態(tài)中觀察的多個(gè)可視象素組成的第二圖像。
5.如權(quán)利要求1所述的可變圖像顯示元件，其特征在于，所述第一固定表面和所述第二固定表面沿著它們之間的所述邊界線連續(xù)設(shè)置。
全文摘要
一種可變圖像顯示元件，具有觀察者可觀察到的前表面，和與前表面相對(duì)的后表面的不透明襯底，并且在該襯底的前表面以行方向和與行方向垂直的列方向設(shè)置的多個(gè)象素元件。各個(gè)象素元件包括固定部件，它具有固定在該襯底前表面的第一固定表面，與第一固定表面相鄰的第二固定表面，和在第一固定表面和第二固定表面間的邊界線。不透明擋板繞著與在固定表面間的邊界線平行的軸旋轉(zhuǎn)，并且在遮擋固定部件的第一固定表面的第一靜止態(tài)和固定部件的第二固定表面的第二靜止態(tài)間切換，以及它具有在第一靜止態(tài)中觀察者可觀察到的第二觀察表面，和在第二靜止態(tài)中觀察者可觀察到的第一觀察表面，在第一靜止態(tài)，固定部件的第二固定表面和所述擋板的第二觀察表面并列在一起形成第一可視象素，在第二靜止態(tài)，固定部件的第一固定表面和擋板的第一觀察表面并列在一起而形成第二可視象素，象素元件的靜止態(tài)能夠各自獨(dú)立確定或相互同步確定，從而顯示由多個(gè)可視象素組成的圖像。
文檔編號(hào)G09F9/37GK1446322SQ01813827
公開(kāi)日2003年10月1日 申請(qǐng)日期2001年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2000年6月5日
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