專利名稱：電磁顯示面板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的目的是一種用于相對(duì)較大型信息顯示媒體的平面顯示面板，該顯示面板具有高對(duì)比度、良好的可視性、可視角度大、內(nèi)在的存儲(chǔ)器，廣泛使用在交通標(biāo)志、公交車和火車目的地信息顯示等，大尺寸的信息顯示面板主要使用在機(jī)場(chǎng)、車站火車站、體育場(chǎng)等場(chǎng)合。
根據(jù)國(guó)際專利分類，本專利申請(qǐng)分入G09F3/4和G09F9/37。
雙穩(wěn)態(tài)的電磁顯示面板完全符合上述的發(fā)明目的。在所選圖像元件和非所選區(qū)域的表面具有非常高的對(duì)比度，這種顯示器在環(huán)境光照較強(qiáng)的境況下，具有很好的對(duì)比度特性以及很好的可視性角度。
電磁顯示面板典型由正方形顯示像素的大矩陣陣列構(gòu)成，其中每個(gè)顯示像素具有可移動(dòng)的薄片(flfp)和內(nèi)置螺線圈。薄片的“開(kāi)”和“關(guān)”狀態(tài)通過(guò)高度可視化對(duì)比顏色表示。通過(guò)利用磁場(chǎng)圍繞軸旋轉(zhuǎn)該薄片，可以顯示任意圖案。像素的電磁驅(qū)動(dòng)提供有內(nèi)置存儲(chǔ)器，這對(duì)于將功耗保持在要求的范圍內(nèi)是很重要的。在光照比較弱的條件下，這些顯示器需要輔助光源，該輔助光源可以是標(biāo)準(zhǔn)光源(照明整個(gè)顯示面板)或可選擇通過(guò)光纖網(wǎng)絡(luò)或內(nèi)置在每個(gè)顯示像素中的發(fā)光二極管所發(fā)的光有選擇地給每個(gè)顯示像素照明。
背景技術(shù)：
通過(guò)本發(fā)明解決了技術(shù)問(wèn)題，以提供一種新穎的、低生產(chǎn)成本結(jié)構(gòu)的電磁顯示器，使得生產(chǎn)成本顯著降低。
電磁顯示面板具有二十幾年的歷史，并在相關(guān)領(lǐng)域應(yīng)用中具有重要的作用。特別是在尺寸相對(duì)較大的信息內(nèi)容媒體顯示面板方面，在相對(duì)較高的環(huán)境照明條件下具有高對(duì)比度和良好的可視性。雙穩(wěn)態(tài)的電磁顯示面板(US 3,871,945，US 4,577,427，US 4,860,470，EP 0 084959，EP 0 731 435 A1，US 4,243,978，US 5,771,616，US 6,272,778，US6,025,825，US 5,898,418，US 6,603,458，…)用于交通標(biāo)志、公交車和火車目的地顯示、機(jī)場(chǎng)、車站、碼頭、體育場(chǎng)的大型信息顯示面板。電磁顯示面板能夠很好的滿足上述的要求。在所選圖像元件使用明亮的反射性涂料，在非所選區(qū)域使用匹配的黑色(mate black)，在環(huán)境光照較強(qiáng)的情況下，該顯示器具有良好的對(duì)比度以及極好的的可視角度。
現(xiàn)有技術(shù)技術(shù)方案的工作原理主要根據(jù)可移動(dòng)像素薄片繞樞軸旋轉(zhuǎn)，通常向機(jī)械限制的位置之內(nèi)≤180°，并具有整個(gè)顯示像素的尺寸。薄片的前后兩面都涂有視覺(jué)上高對(duì)比度的顏色(EP 0327250,US6,272,778，US 6,025,825，US 5,898,418，…)。為了切換每個(gè)顯示像素的“開(kāi)”和“關(guān)”狀態(tài)，這些技術(shù)方案通常在可移動(dòng)的像素薄片上插入固定的永磁體，以及內(nèi)置旋繞或直的螺線圈(EP 0327250，US 6,603,458，US6,272,778，…)，或者U形磁芯(US 4,243,978，US 6,025,825，US5,898,418，US 5,005,305，…)。一些技術(shù)方案使用一個(gè)額外的固定永磁體改善薄片雙穩(wěn)態(tài)位置的穩(wěn)定性(US 4,243,978，US 4,531,318)。
還已知另外一種基本上不同的操作原理，基于顯示像素，分成兩個(gè)部分。每個(gè)像素設(shè)有一個(gè)可旋轉(zhuǎn)安裝的、雙穩(wěn)態(tài)的傾斜薄片，該薄片相對(duì)于其旋轉(zhuǎn)軸是不對(duì)稱的。當(dāng)薄片位于其兩個(gè)穩(wěn)定位置中任意一個(gè)時(shí)，傾斜的薄片覆蓋像素區(qū)內(nèi)面板表面的兩部分中的一個(gè)。傾斜薄片的一側(cè)，面對(duì)面板的正面，且在像素區(qū)中被其覆蓋的部分面板涂有一種顏色，該薄片另一側(cè)以及像素區(qū)的其余部分涂有不同的、與第一種顏色具有高對(duì)比度的顏色(US 6,603,458，DE 3501912C2，DE3601018A1)。為了在顯示像素的“開(kāi)”和“關(guān)”兩種狀態(tài)之間切換，這些方案在每個(gè)傾斜的薄片接近于旋轉(zhuǎn)軸的位置插入有永磁體。傾斜的薄片通過(guò)位于每個(gè)顯示像素相反側(cè)的、具有直磁芯的電磁體(3s+5)從第一雙穩(wěn)態(tài)位置旋轉(zhuǎn)到第二雙穩(wěn)態(tài)位置。這樣的結(jié)構(gòu)相對(duì)于其他現(xiàn)有技術(shù)的解決方案具有一定優(yōu)點(diǎn)，整個(gè)結(jié)構(gòu)可以相對(duì)于上述的技術(shù)方案顯著更薄(只有像素表面的一半繞樞軸旋轉(zhuǎn))。
為了進(jìn)一步擴(kuò)展該技術(shù)，在環(huán)境光照比較弱的狀態(tài)或根本沒(méi)有光照(夜晚)的情況下，已經(jīng)研制了幾種技術(shù)方案，通常在每個(gè)顯示圖像元件中使用附加光源以改善顯示面板的“夜晚”可視性。這些方案的大多數(shù)使用LED二極管(US 5,050,325，WO 00/62274，DE 189 02 218A1，EP 0 731 435 A1…)或其他光源(US 4,914,427，GB 2,297,185 A，US5,642,130…)直接建在每個(gè)像素元件中或通過(guò)光纖(US 5,055,832)。
現(xiàn)有技術(shù)的的電磁顯示器需要復(fù)雜的生產(chǎn)過(guò)程，較難以自動(dòng)化生產(chǎn)且因此較為昂貴。專利US 5,771,616中公開(kāi)，將一定數(shù)量的顯示像素使用連接的剛性側(cè)壁束縛在一起，以一種主體(mainframe)的形式連接多個(gè)像素元件，使得更加易于組裝更大的顯示面板，且減少了對(duì)機(jī)械公差的要求。然而，例如每個(gè)特殊的顯示像素的U形的螺線圈構(gòu)造為，僅在線圈纏繞磁線之后，將其插入主體中，所述磁芯連接于具有額外的鐵磁體桿的最終U形磁軛——這是一個(gè)復(fù)雜并且昂貴的結(jié)構(gòu)。而且最終該剛性連接側(cè)壁還不能對(duì)鄰近每個(gè)像素元件的LED提供足夠的支撐，所以對(duì)于每個(gè)LED還需要額外的支撐。
專利US 6,603,458描述的技術(shù)方案中，也試圖連接多個(gè)顯示像素，使得組裝更大尺寸的顯示面板更容易。根據(jù)所述專利中公開(kāi)的技術(shù)方案，顯示像素的組成部件通過(guò)集成的頂部的像素遮光板連接在一個(gè)較大的功能組(functional group)中，該像素的遮光板用于整個(gè)功能組，并具有用于像素薄片的樞軸的軸承以及集成有支撐整個(gè)功能組的底座，而顯示像素的其他部件單獨(dú)插在上述底座和頂部功能組平板之間——該技術(shù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，機(jī)械結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，并機(jī)械結(jié)構(gòu)公差要求非常嚴(yán)格。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目標(biāo)是提供一種電磁顯示器的顯示元件，使得該顯示器的制造成本相對(duì)比較低。
根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示元件，實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的。所提出的方案根據(jù)集成了更大功能的顯示像素，基本是在顯示面板節(jié)段上的單片塊(

圖1a，b，c)上連接有幾個(gè)顯示像素(優(yōu)選5或7個(gè))，該顯示面板節(jié)段可以在自動(dòng)過(guò)程中大批量生產(chǎn)。這包括在上述單片塊上連接的顯示像素的所有固定塑料部件。其可以使用噴射造型法過(guò)程以單個(gè)生產(chǎn)步驟生產(chǎn)。所述單片基本塊包括具有樞軸軸承的像素片節(jié)段、螺線圈體、驅(qū)動(dòng)PC板上的電接觸器和安裝插座等。所提出的方案將部件的數(shù)目降低到最少，并且允許對(duì)于在所述基本顯示節(jié)段S中連接的所有像素元件同時(shí)進(jìn)行其他的操作如螺線圈卷繞、像素薄片插入、接觸/安裝管腳注入等。隨后從這種顯示節(jié)段S可以組裝出整個(gè)顯示面板(圖2)，其保持穩(wěn)定的緊湊結(jié)構(gòu)并具有足夠的空間公差，以便于組裝?？偟亩浴@種在單片塊上固定機(jī)械組件的“集成”具有如下所示的優(yōu)點(diǎn)顯著減少組件——從現(xiàn)有技術(shù)(US 4,243,978)中技術(shù)方案的最少8/顯示像素(8/display pixel)，到根據(jù)本發(fā)明的方案中描述的僅5/顯示像素；此外由此使得生產(chǎn)過(guò)程的步驟減少。
顯著減少昂貴的噴射模塑法設(shè)備數(shù)目(只有兩個(gè)，標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)方案中有5個(gè)，如US 6,603,458中所述)。
顯著降低噴射模塑法設(shè)備的生產(chǎn)成本，并因此使得根據(jù)具體客戶要求設(shè)計(jì)顯示面板的各種變形和改進(jìn)顯著簡(jiǎn)化。
螺線圈作為該顯示面板節(jié)段的“單片”塊的一部分，且所述節(jié)段的線圈在單個(gè)過(guò)程中同時(shí)纏繞。
在顯示面板的最終組裝過(guò)程中，不需要為功能塊中額外安裝獨(dú)立的像素。
顯著降低對(duì)于組件的機(jī)械公差的要求，公差的大多數(shù)由顯示器節(jié)段S的單片塑料體而定。
所述顯示節(jié)段S的機(jī)械剛性使得最終顯示面板的組裝更簡(jiǎn)便。
更低的生產(chǎn)成本。
通過(guò)對(duì)根據(jù)本發(fā)明的顯示像素涂上發(fā)光顏料，可以有選擇地進(jìn)一步減少組件，其中所述顏料吸收在UV光范圍附近的光，且根據(jù)吸收的UV光再發(fā)射可見(jiàn)光光譜范圍內(nèi)的光。這種方案取代了對(duì)每個(gè)顯示像素使用分離的光源，所以大大減少這種顯示面板的復(fù)雜性。這種新方案更進(jìn)一步的優(yōu)點(diǎn)在于，作為顯示面板照明的反射光，對(duì)于人眼很難看到，所以從黑暗中、未激活的背景以及從外部透明顯示面板保護(hù)層的直接反射非常之低。這也使得在較差光照條件下顯示面板的對(duì)比度極高。由于從顯示像素所發(fā)出的光是隨機(jī)方向的，所以這種顯示器的可視角度極好。
最后，根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)在薄片生產(chǎn)噴射模塑法過(guò)程中內(nèi)置在每個(gè)薄片之內(nèi)的兩個(gè)而非一個(gè)Nd-Fe-B塑性-鐵素體(plasto-ferrite)永磁體，最終使該電磁系統(tǒng)的效率得到提高，其中該電磁系統(tǒng)用于選擇單個(gè)顯示像素的“開(kāi)”、“關(guān)”狀態(tài)。所述永磁體相對(duì)垂直于可移動(dòng)顯示像素薄片樞軸的相反方向被磁化。所述兩個(gè)永磁體的驅(qū)動(dòng)電磁體朝向垂直于顯示像素薄片表面的相反方向。朝向垂直于相反方向的所述兩個(gè)永磁體的驅(qū)動(dòng)電磁體可以由單個(gè)U形電磁體取代，該電磁體朝向薄片的樞軸(參見(jiàn)圖4.b)——不像其他技術(shù)方案中使用的U形電磁體(US6,603,458，US 6,025,825，US 5,898,418，US 5,005,305)。上述新穎結(jié)構(gòu)使得增加了顯示像素的可移動(dòng)薄片的兩個(gè)雙穩(wěn)態(tài)位置的穩(wěn)定性。
相鄰顯示像素之間的串?dāng)_明顯減小，這在使用棒狀電磁體的技術(shù)方案中尤其嚴(yán)重(US 6,603,458，DE 3501912，DE 3601018，…)，由于串?dāng)_問(wèn)題，這些現(xiàn)有技術(shù)的方案需要內(nèi)置在可移動(dòng)像素薄片中的永磁體的非常具體的朝向，其特征在于，所有鄰近顯示像素薄片的永磁體的朝向反平行于所有鄰近顯示像素薄片的永磁體。這種要求顯著地使生產(chǎn)過(guò)程復(fù)雜。
對(duì)比于現(xiàn)有技術(shù)的方案(US 6,603,458，DE 3501912，DE3601018，…)具有顯著變小的雜散磁場(chǎng)(magnetic stray field)和較小的磁阻力。
對(duì)比于現(xiàn)有技術(shù)的方案(US 6,603,458，US 6,025,825，US5,898,418，US 5,005,305，…)顯示區(qū)域的使用更加有效(顯示像素尺寸最大化)并可以設(shè)計(jì)為更緊湊(顯示像素元件有效變薄)。
附圖簡(jiǎn)述參照對(duì)附圖的如下描述，本發(fā)明可以更好理解，其目的及優(yōu)點(diǎn)可以對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見(jiàn)。
圖1.a示出具有兩個(gè)顯示像素半表面1a、1b的“單片”基本顯示塊1(7個(gè)像素)的顯示面板節(jié)段，1a、1b上涂有兩種高對(duì)比度的顏色；安裝管腳插座1c、1d；螺線圈體1e；薄片的樞軸軸承1f、1g；以及附加部件諸如薄片2，其兩個(gè)面(2a，2b)上涂有兩種高對(duì)比度顏色，并具有內(nèi)置的永磁體2c(分別為2c1，2c2)；磁芯3s(分別為3u)；以及安裝管腳4a，4b；圖1.b示出用于顯示面板的單片顯示塊1部分中，使用LED照明各個(gè)顯示像素；圖1.c示出用于顯示面板的單片顯示面板模塊1中，使用如本發(fā)明所述的U-形驅(qū)動(dòng)電磁體；圖2示出由基本的顯示節(jié)段S所組成的較大矩陣的顯示面板，該顯示節(jié)段如圖1a，b，c所示，其中包括多個(gè)顯示節(jié)段S，該矩陣安裝在具有全部驅(qū)動(dòng)電子器件7的基本PC板6上，通過(guò)安裝管腳4a，4b連接到每個(gè)獨(dú)立顯示像素(1a+1b)的切換螺線圈5上，所述裝配最終內(nèi)置在顯示面板主機(jī)體8中；圖3示出UV燈照明規(guī)則——顯示像素的部分和可移動(dòng)的薄片2的一側(cè)覆有UV發(fā)光涂料1a；顯示面板由近UV黑光光源9照明，且可以有選擇地將光強(qiáng)平衡濾波器10加入，以平衡顯示面板的總體照明；圖4.a示出使用單個(gè)棒形電磁體(3s+5)的磁切換系統(tǒng)，包括內(nèi)置塑性-鐵素體磁體2c和樞軸2d的可旋轉(zhuǎn)典型三角形薄片2；涂有高對(duì)比的顏色的薄片的兩個(gè)表面2a和2b，螺線圈5直磁芯3S圖4.b示出使用U形電磁體(3U+5)的磁切換系統(tǒng)，包括內(nèi)置塑性-鐵素體磁體2c1和2c2以及樞軸2d的可旋轉(zhuǎn)典型三角形薄片2；以及涂有高對(duì)比度顏色的薄片的兩個(gè)表面2a和2b，螺線圈5U形磁芯3u；圖5示出顯示像素薄片的生產(chǎn)方案；圖6.a示出顯示像素薄片設(shè)計(jì)——局部；
圖6.b示出顯示像素薄片軸承——局部。
發(fā)明詳述根據(jù)本發(fā)明的電磁顯示面板使用附圖1—6詳細(xì)描述。
電磁顯示面板是由多個(gè)基本為正方形的顯示像素組成的M×N的顯示矩陣所組成。顯示像素設(shè)計(jì)成在其雙穩(wěn)態(tài)的“開(kāi)”和“關(guān)”位置提供視覺(jué)上高對(duì)比的表面。像素的當(dāng)前位置通過(guò)分給每個(gè)顯示像素的內(nèi)置電磁體控制。像素的形狀總體上符合顯示面板矩陣的正方形外形。為了優(yōu)化有效顯示區(qū)域，并最小化顯示面板所需的厚度，將像素分成兩部分，每個(gè)像素具有一個(gè)可旋轉(zhuǎn)安裝的、雙穩(wěn)態(tài)傾斜薄片，相對(duì)于其旋轉(zhuǎn)軸不對(duì)稱(參見(jiàn)圖6a，b)。當(dāng)薄片位于其兩個(gè)雙穩(wěn)態(tài)位置(“開(kāi)”和“關(guān)”)中的每個(gè)時(shí)，傾斜薄片覆蓋像素區(qū)中面板表面的兩個(gè)部分中之一。面向面板前側(cè)的傾斜薄片的一側(cè)以及像素區(qū)中面板的部分，覆蓋有傾斜的薄片，其上所涂的顏色與像素薄片的另一側(cè)所涂以及像素區(qū)另一半所涂的顏色對(duì)比強(qiáng)烈。將一個(gè)永磁體設(shè)置到靠近旋轉(zhuǎn)軸的傾斜薄片。通過(guò)電磁體可以將該傾斜的薄片從第一穩(wěn)定位置移動(dòng)到第二穩(wěn)定位置，其中電磁體位于面板的相反側(cè)并分配給像素。
如圖2所示，顯示面板通過(guò)“顯示面板模塊”S的大量顯示像素的單片塊1組成，可以大規(guī)模自動(dòng)化生產(chǎn)。整個(gè)顯示面板可以隨后用顯示節(jié)段S通過(guò)組裝而構(gòu)成，同時(shí)可以保持穩(wěn)定的緊湊形式以及適當(dāng)?shù)目臻g公差，使得可以簡(jiǎn)便地組裝成最終的顯示面板矩陣，該矩陣安裝在具有完整驅(qū)動(dòng)及顯示控制電子器件7的PC板6上。獨(dú)立的顯示像素的固定塑料組件(包括像素節(jié)段板，其中每個(gè)具有兩個(gè)互補(bǔ)的表面區(qū)域1a、1b，其上涂有高對(duì)比度的顏色；具有樞軸軸承1f，1g，螺線圈體1e，驅(qū)動(dòng)PC板的電接觸器、以及安裝插座1c，1d…)連接在上述顯示節(jié)段S上，并使用噴射模塑法過(guò)程生產(chǎn)成“單片”塊1的形式。為了進(jìn)一步簡(jiǎn)化顯示節(jié)段S的最終組裝步驟，在單片塊1上的樞軸軸承1f，1g具有如圖6b所示的特殊“咬入”設(shè)計(jì)，使得便于薄片樞軸2d的插入。依據(jù)本發(fā)明可移動(dòng)薄片的外形源于形式上理想的三角形(formallyideal triangular)形式，其具有磨圓的角，如圖4和圖6所示。在兩個(gè)“軸承”位置的角充分磨圓，以簡(jiǎn)化制模設(shè)備的生產(chǎn)并增加生產(chǎn)過(guò)程的產(chǎn)量(r＞1mm)。與樞軸相對(duì)的第三個(gè)角磨圓的更多(通常10％-r＞3mm)，以減少薄片慣性的力矩并增加其切換動(dòng)力。
上述的移動(dòng)薄片2、磁芯3s(分別為3u)和電接觸器4a+4b以七個(gè)薄片的兩行(參見(jiàn)圖5)的平行形式在大批量的生產(chǎn)過(guò)程中分離地生產(chǎn)?？梢苿?dòng)的薄片是通過(guò)間隔物19連接在一起的，這樣可以保持其精確位于同樣的位置/間距，在單片塊1上的14個(gè)樞軸的軸承1f，1g決定了該間距，以優(yōu)化顯示節(jié)段(7個(gè)像素)的組裝過(guò)程。在可移動(dòng)薄片2使用塑性-鐵素體材料的情況下，使得永磁體2c(分別為2c1、2c2)內(nèi)置在像素薄片2中，并使得在兩個(gè)部件的噴射模塑法過(guò)程中，生產(chǎn)成所述薄片2的一個(gè)整體部件。為了優(yōu)化電磁系統(tǒng)的效率和/或緊湊電磁系統(tǒng)的設(shè)計(jì)(參見(jiàn)圖4a，4b)，用于選擇單個(gè)顯示像素在“開(kāi)”和“關(guān)”的狀態(tài)，永磁體2C(分別為2C1、2C2)內(nèi)置在像素薄片2中，朝向垂直于薄片2a、2b表面的方向，并稍微偏移于軸位置(參見(jiàn)圖4a、4b)，而驅(qū)動(dòng)電磁體(3s、分別為3u+5)的芯3s(分別為3u)朝向垂直于顯示像素表面1a、1b的方向，且正好位于樞軸2d之下并盡可能靠近樞軸。
所述的結(jié)構(gòu)或多或少與上述棒狀驅(qū)動(dòng)電磁體3s的情況相同，其中棒狀驅(qū)動(dòng)電磁體具有像素薄片中對(duì)應(yīng)的單個(gè)永磁體2c(參見(jiàn)圖4a)，同樣在根據(jù)本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)電磁體的U形芯3u的情況下(3u+5)，在像素薄片2中具有相應(yīng)的雙永磁體2c1、2c2，所述的結(jié)構(gòu)如下除去內(nèi)置在每個(gè)顯示像素薄片內(nèi)(參見(jiàn)圖4b)的兩個(gè)永磁體2c1、2c2相對(duì)于彼此反平行朝向之外，像素薄片的結(jié)構(gòu)和形狀以及樞軸系統(tǒng)完全相同。電磁體(3u+5)的U形芯3u位于顯示像素薄片樞軸2d之下，盡可能靠近該薄片并平行于顯示像素薄片的樞軸2d。芯3u插入具有單個(gè)螺線圈5的單片塊1的螺線圈體1e中，使得U形芯的兩端位于盡可能靠近永磁體2c1、2c2的位置。這種結(jié)構(gòu)增加了顯示像素可移動(dòng)薄片的兩個(gè)雙穩(wěn)態(tài)位置的穩(wěn)定性(磁力增加)，并減少了雜散磁場(chǎng)，由此使得磁驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的磁阻增加。此外，這種結(jié)構(gòu)減少了相鄰顯示像素之間的串?dāng)_。由于在顯示像素上永磁體的反平行朝向以及電磁體U形磁芯3u的兩條腿中的磁場(chǎng)，使得與現(xiàn)有技術(shù)的方案(US 6,603,458，DE 3501912，DE3601018…)相比，在相鄰顯示像素之間的串?dāng)_問(wèn)題顯著減少。因此在顯示像素薄片上磁體的朝向，以及對(duì)于所有顯示像素元件，電磁體U形芯3u可以保持一致，這使得生產(chǎn)過(guò)程得到極大的簡(jiǎn)化。
像素薄片的兩種結(jié)構(gòu)，使用單個(gè)永磁體和棒狀驅(qū)動(dòng)電磁體(3s+5)的一種，或是使用雙永磁體和根據(jù)本發(fā)明基于U形芯3u的驅(qū)動(dòng)電磁體(3s+5)，相對(duì)于如US 5,771,616等描述的技術(shù)方案而言，最終導(dǎo)致顯示區(qū)域效率的增加(顯示像素尺寸最大化)，以及更緊湊的設(shè)計(jì)(將顯示像素元件有效減薄)。
顯示像素的“開(kāi)”位置——薄片側(cè)2a，以及鄰近像素的表面1a，根據(jù)本發(fā)明可選擇的涂有發(fā)光顏料，該顏料吸收在近UV光范圍內(nèi)的光，且由于所吸收的UV光再發(fā)射在可見(jiàn)光范圍內(nèi)的光?；パa(bǔ)薄片側(cè)2b以及像素側(cè)1b的顏色選為與所述發(fā)光像素側(cè)2a和薄片側(cè)1a的顏色具有較強(qiáng)對(duì)比——優(yōu)選配為黑色。這種方案替代了對(duì)于每個(gè)顯示像素使用獨(dú)立光源(LEDs，光纖照明，…)，由此大大降低了這種顯示像素的復(fù)雜性，只需要很少幾個(gè)近UV光源9以照明整個(gè)顯示面板(參見(jiàn)圖2，3)。本新方案進(jìn)一步的優(yōu)點(diǎn)在于，用于顯示面板照明的反射光是人眼難以看見(jiàn)的，因此從暗處、非激活背景以及來(lái)自外部透明顯示面板保護(hù)層的直接反射非常低。這使得在不佳照明條件下具有極高的顯示面板對(duì)比度。由于從顯示面板發(fā)射出的光是在任意方向，所以這種顯示器的可視角度極好。
當(dāng)顯示像素上涂有所述發(fā)光涂料后，將電接觸器4a+4b插入單片模塊1中的適當(dāng)插座，其中每個(gè)都是在每個(gè)單片塊1的同步自動(dòng)過(guò)程步驟中。隨后，當(dāng)電接觸器4a、4b插入后，對(duì)于所述節(jié)段1的所有顯示像素，螺線圈5的線圈將同時(shí)繞在“單片”顯示節(jié)段1的螺線圈體1e的上面。最終，在磁芯3s(分別為3u)插入單片塊1的插座1e后，對(duì)于整個(gè)顯示節(jié)段S，同時(shí)使像素薄片的樞軸2d插入軸承1f，1g。
整個(gè)顯示面板的組裝是利用在顯示面板主PC板6上的上述“單片顯示節(jié)段”S，PC板上具有顯示面板驅(qū)動(dòng)和控制電子器件7，如圖2所示，其最終內(nèi)置在顯示面板主體8中。如上所述，所述主體8可以有選擇地包含附加的光源9以及照明均衡濾波器10和/或11，以使顯示面板在較低環(huán)境照明條件下工作(參見(jiàn)圖3)。該附加光源優(yōu)選在近UV光譜范圍內(nèi)工作(結(jié)合UV發(fā)光涂料)，諸如“黑光”燈等。
例子1所提出技術(shù)方案的使用可以通過(guò)在大型顯示面板媒體中的應(yīng)用得到最好的證明，其通常用于公車目的地顯示。正如已說(shuō)明的那樣，由于其極好的可見(jiàn)度、高對(duì)比度和較寬可視角度以及對(duì)于大范圍變化環(huán)境條件的抵抗力，使得雙穩(wěn)態(tài)的電磁式顯示面板成為該應(yīng)用領(lǐng)域中最為理想的產(chǎn)品。關(guān)于使用這些顯示面板的唯一問(wèn)題是它們的機(jī)械復(fù)雜性以及因而帶來(lái)的高生產(chǎn)成本。
電磁公車目的地顯示面板通常由1792塊基本上為正方形的顯示像素組成的16×112的顯示矩陣。由于具有相當(dāng)大量的顯示像素，根據(jù)在顯示面板主PC板上直接組裝獨(dú)立顯示像素的部件，使得標(biāo)準(zhǔn)的生產(chǎn)方案成為一個(gè)復(fù)雜并且昂貴的過(guò)程。下面是從包括7個(gè)顯示像素的單片塊而生產(chǎn)顯示面板的描述，所述7個(gè)像素對(duì)應(yīng)于5×7顯示像素矩陣的一列，該矩陣用于單個(gè)α數(shù)字字符(例子1、2、3，專利的權(quán)利要求)。為了使得顯示面板的最終組裝更簡(jiǎn)便，所述顯示節(jié)段S必須保持穩(wěn)定的緊湊形式并留有足夠的尺寸公差。根據(jù)本發(fā)明，可以通過(guò)在單片電路塊1中(見(jiàn)圖1a，b，c)生產(chǎn)7個(gè)顯示像素的所有固定塑料組件，以得到后者，包括7個(gè)像素板中每一個(gè)都由兩個(gè)互補(bǔ)面1a，1b組成，并且覆蓋有高對(duì)比度的色彩14個(gè)樞軸“咬合”于軸承1f，1g7個(gè)螺線圈體1e有一個(gè)為磁芯3s(分別為3u)而開(kāi)的開(kāi)口金屬管腳1c，1d，的14個(gè)插座，用于電接觸器4a，4b以及使用噴射模塑法在驅(qū)動(dòng)PC板6上的機(jī)械安裝上述單片電路塊1通過(guò)大規(guī)模生產(chǎn)的噴射模塑法而制造，并且采用通常應(yīng)用于汽車工業(yè)的注塑用的標(biāo)準(zhǔn)黑色塑料。單片電路塊1的顯示像素區(qū)域1a，1b進(jìn)一步涂色，以使每一個(gè)顯示像素區(qū)域的一半1a涂有明亮的熒光涂料而另一半1b仍保持未涂——最初的黑色塑料表面。
可轉(zhuǎn)動(dòng)的薄片2不能在同樣的噴射模塑法過(guò)程中制造，并且必須分開(kāi)制造。因?yàn)楸∑?必須有內(nèi)置的永磁體2c(分別為2c1，2c2)后者通過(guò)二元噴射模塑法使用塑性-鐵素體材料制造。正如單片電路塊1一樣，薄片的一面2a涂有相同的明亮熒光涂料，而另一半則保持未涂——初始的黑色塑料表面。
為了獲得最為經(jīng)濟(jì)的產(chǎn)品，14個(gè)薄片可通過(guò)以7片兩行的方式(見(jiàn)圖5)同時(shí)噴射模塑，和間隔物19連接，其用來(lái)保持它們處于完全相同的位置/距離，通過(guò)單片電路塊1上的14個(gè)樞軸的軸承1f，1g而確定，以優(yōu)化最終的顯示節(jié)段(7個(gè)像素)的裝配過(guò)程。此外，不同于現(xiàn)有技術(shù)中例如US 6,603,458中，將薄片2設(shè)計(jì)成(見(jiàn)圖6a)具有主要是三角形但沒(méi)有尖角(磨圓)。這樣的設(shè)計(jì)使得注塑設(shè)備制造簡(jiǎn)單且?guī)?lái)更高的生產(chǎn)產(chǎn)量(在薄片的角處沒(méi)有無(wú)效的部分)。正如單片電路塊1一樣，薄片的一面2a涂上相同的明亮熒光涂料，而另一半2b則保持未涂——初始的黑色塑料表面。當(dāng)薄片2涂上涂料后，將間隔物19同時(shí)切掉，且單片電路塊1上的兩行的7個(gè)薄片2同時(shí)“咬合”14個(gè)樞軸的軸承1f，1g。
通過(guò)將“半硬質(zhì)磁體材料”制成的7個(gè)磁芯3s(分別為3u)同時(shí)插入單片塊1上的合適形狀的螺線圈體1e內(nèi)，隨后同時(shí)將14個(gè)金屬接觸器4a，4b插入單片電路塊1中的接觸/安裝插座1c，1d，并且同時(shí)纏繞單片電路塊1上螺線圈體1e全部的7個(gè)螺線圈5，完成電磁式顯示面板的顯示節(jié)段S(7像素)的最終裝配。最后，當(dāng)磁芯3s(分別為3u)插入插座1e后，將7個(gè)可旋轉(zhuǎn)的像素薄片2從另一側(cè)插入單片塊1上的14個(gè)像素薄片軸承1f，1g中。
整個(gè)顯示面板使用上述帶有顯示面板驅(qū)動(dòng)及控制電子器件7的顯示面板主PC板6上的“單片顯示節(jié)段”S組裝，如圖2所示，并最終內(nèi)置于顯示面板主體8中。
如前所述，所述主體8可以有選擇地包含附加光源10和照明平衡濾波器11以使顯示面板在環(huán)境光照條件較差的情況下工作(參見(jiàn)圖3)。
在優(yōu)選實(shí)施例中，用來(lái)覆蓋顯示像素部分指示顯示像素1a處于“開(kāi)”狀態(tài)的標(biāo)準(zhǔn)的明亮熒光涂料，由能夠吸收近UV光范圍內(nèi)的光且在吸收UV光的基礎(chǔ)上再發(fā)射可見(jiàn)光譜范圍內(nèi)光的發(fā)光涂料來(lái)代替。同時(shí)替換具有發(fā)射近UV光的標(biāo)準(zhǔn)可見(jiàn)光源(例如“黑光”燈等)，從而大大的增加了顯示面板在環(huán)境光照較差的情況下的對(duì)比度。實(shí)際上，用于顯示面板照明的反射UV光人眼很難看到，并且所以來(lái)自暗處、非激活背景以及來(lái)自于顯示面板外部的透明的保護(hù)層的直接反射非常低。這使得在較差光照條件下顯示面板的對(duì)比度極高。由于從顯示面板的光發(fā)射方向隨機(jī)，所以這種顯示器的可視角度非常好。
例子2在一些特定的情形中例如火車目的地顯示中，必須能在較遠(yuǎn)的距離外看見(jiàn)。在光照條件較弱的情況下，使用如例子1所述簡(jiǎn)單照明的火車目的地電磁顯示器，就不是非常適用。除了這些顯示面板的每一個(gè)像素元件都必須具有有源光源如LED之外，基本上這種顯示面板的技術(shù)要求/制造與例子1中所述非常相似。
由于上述單片電路塊1(參見(jiàn)圖1b)必須有一個(gè)放置LED二極管的附加插座，并因此包括7個(gè)像素片，每一個(gè)都由兩個(gè)覆蓋有高對(duì)比度色彩的互補(bǔ)表面區(qū)域1a，1b組成，并且其中每一個(gè)都具有將薄片停止在像素表面上最佳距離所必需的間隔物1h插入LED二極管li的7個(gè)插座14個(gè)樞軸軸承1f，1g帶有用于磁芯3s(分別為3u)的開(kāi)口的7個(gè)螺線圈體1e提供給金屬片1c，1d，的14個(gè)插座，用于電接觸器4a，4b并使用噴射模塑法過(guò)程機(jī)械安裝在驅(qū)動(dòng)PC板6上，單片電路塊1以及可轉(zhuǎn)動(dòng)薄片2的生產(chǎn)過(guò)程與例子1中的相同。
然而，電磁顯示面板的顯示節(jié)段S(7個(gè)像素)的最終裝配有一些不同，因?yàn)樗仨毧紤]內(nèi)置于每一個(gè)顯示像素中的附加LED二極管。后者在制造顯示節(jié)段S的的最后裝配步驟中同時(shí)插入。
除了顯示面板主PC板6必須有附加的導(dǎo)線用于連接內(nèi)置在顯示像素中的LED二極管，且顯示面板驅(qū)動(dòng)和控制電子器件7必須為L(zhǎng)EDs提供附加的電子驅(qū)動(dòng)器之外，整個(gè)顯示面板的裝配與例子1中所述的非常相似。
例子3通常電磁顯示面板上顯示像素薄片的兩個(gè)雙穩(wěn)態(tài)位置的機(jī)械穩(wěn)定性非常重要(顯示面板經(jīng)受劇烈的機(jī)械振動(dòng))。在這種情形下，根據(jù)顯示像素薄片2驅(qū)動(dòng)的簡(jiǎn)單單一棒狀電磁體(3s+5)，如例子1中所述，也許不是十分適用。如前所述，穩(wěn)定顯示像素薄片2的兩個(gè)雙穩(wěn)態(tài)位置的磁力可以通過(guò)使顯示像素薄片的驅(qū)動(dòng)電磁系統(tǒng)加倍而增加。此操作可以通過(guò)在顯示像素薄片2上添加第二個(gè)永磁體而實(shí)現(xiàn)，而第二棒狀的電磁體(3s+5)可以與在單獨(dú)的U形芯3u電磁體(3u+5)中的第一個(gè)使用相同的驅(qū)動(dòng)螺線圈5連接。兩個(gè)永磁體2c1，2c2相互之間反平行朝向，并且在制造薄片的二元噴射模塑法過(guò)程期間內(nèi)置于每個(gè)顯示像素薄片2中(見(jiàn)圖4b)。U形芯3u電磁體(3u+5)位于顯示像素薄片樞軸2d的下面，盡可能靠近薄片并與顯示像素薄片的樞軸2d平行。芯3u與單獨(dú)的螺線圈5插入單片塊1的螺線圈體1e中，使得U形芯3u的兩端盡可能靠近永磁體2c1，2c2。
如前所述，這樣的結(jié)構(gòu)不僅增加了顯示像素可移動(dòng)薄片的兩個(gè)雙穩(wěn)態(tài)位置的穩(wěn)定性(增加磁力)，而且減少雜散磁場(chǎng)，因此磁驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的磁阻也顯著減少相鄰顯示像素之間的串?dāng)_。
這種顯示面板基本上的技術(shù)要求/制造與例子1中的非常相似常規(guī)的顯示面板結(jié)構(gòu)，單片塊1的制造過(guò)程，可活動(dòng)薄片，具有高對(duì)比度涂料的噴涂系統(tǒng)，顯示像素薄片樞軸系統(tǒng)，螺線圈線圈，電接觸器，安裝在電子驅(qū)動(dòng)板上，顯示面板或單獨(dú)的顯示像素照明系統(tǒng)與例子1和例子2中所描述的一致。
然而，為了應(yīng)用該新穎的電磁顯示像素薄片驅(qū)動(dòng)方案，必須要作一些修改單片塊1上的螺線圈體1e必須從薄片樞軸2d的中央移開(kāi)，以使U形芯3u電磁體(3u+5)的兩條腿相對(duì)于內(nèi)置在可移動(dòng)像素薄片2中(見(jiàn)圖4b)的永磁體2c1，2c2對(duì)稱地放置于樞軸的下面。
除了內(nèi)置兩個(gè)而不是一個(gè)塑性-鐵素體磁體，且改變磁化的過(guò)程以使兩個(gè)永磁體的反平行磁化之外，顯示像素薄片2的生產(chǎn)與例子1中所述的非常相似。
然而，必須強(qiáng)調(diào)的是，根據(jù)本發(fā)明所述的例子只代表電磁顯示面板三個(gè)可實(shí)際應(yīng)用的實(shí)施例。在本發(fā)明允許的范圍內(nèi)可進(jìn)行不同的修改和變化，尤其是選擇與單片塊相連的顯示像素?cái)?shù)目，單個(gè)顯示像素結(jié)構(gòu)以及外部照明和磁驅(qū)動(dòng)方案上可以有各種變化。
權(quán)利要求
1.用于電磁顯示面板的顯示元件(S)，其中所述顯示面板由像素(P)的行組成，每一個(gè)該像素(P)都有一個(gè)具有兩個(gè)雙穩(wěn)態(tài)位置的不對(duì)稱的旋轉(zhuǎn)薄片(2)，其在兩個(gè)雙穩(wěn)態(tài)位置中覆蓋了像素表面的一半或另一半(分別為1a，1b)，當(dāng)指向該板的正面且該像素表面(1a)的一部分由在這個(gè)位置的所述薄片(2)所覆蓋，所述薄片的一面(2a)涂有一種顏色，而所述薄片的另一面(2b)和該像素表面(1b)相應(yīng)的部分涂有與該第一種顏色相比，具有較高對(duì)比度的另一種顏色，所述薄片(2)在該薄片(2)的該旋轉(zhuǎn)軸(2d)附近有一個(gè)內(nèi)置的永磁體(2c分別為2c1，2c2)，以及每個(gè)該像素(P)都具有內(nèi)置的螺線圈(5)，以使該薄片(2)依靠電流脈沖從一個(gè)雙穩(wěn)態(tài)位置移到另一個(gè)，其特征在于，所述顯示元件(S)由多個(gè)顯示像素(P)組成，優(yōu)選為7個(gè)，實(shí)體上連接于單片顯示節(jié)段塊(1)，該節(jié)段塊包括節(jié)段像素板(1a，1b)以及顯示薄片樞軸軸承(1f，1g)，螺線圈體(1e)放置在該顯示像素薄片樞軸(2d)的下面，以及安裝插座(1c，1d)，并且使得螺線圈(5)在單獨(dú)的生產(chǎn)步驟中同時(shí)纏繞在該單片顯示節(jié)段塊(1)的該螺線圈體(1e)上，并且在一個(gè)單獨(dú)的生產(chǎn)部步驟中同時(shí)插入電接觸器(4a+4b)和該螺線圈(5)的磁芯(分別為3s和3u)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示元件(S)，其特征在于，該螺線圈(5)的磁芯(3s)是棒狀形的，它與該顯示像素表面(1a，1b)垂直對(duì)準(zhǔn)，并且優(yōu)選放置在該顯示像素薄片(2)樞軸(2d)中心之下，以及內(nèi)置在該顯示像素薄片(2)中的永磁體(2c)，磁化為垂直于該顯示像素薄片的表面(2a+2b)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示元件(S)，其特征在于，如圖4b所示該顯示像素驅(qū)動(dòng)磁體的螺線圈(5)的磁芯(3u)為U形磁芯(3u)，其沿該顯示像素薄片(2)的樞軸對(duì)準(zhǔn)，以及內(nèi)置在該顯示像素薄片(2)中的該永磁體(2c1，2c2)，磁化為反平行且朝向垂直于該樞軸(2d)以及該顯示像素薄片(2)的面(2a，2b)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3中任意一個(gè)所述的顯示元件(S)，其特征在于，該單片顯示節(jié)段塊(1)上的該樞軸的軸承(1f，1g)有一個(gè)“咬入”設(shè)計(jì)，使得該薄片(2)易于插入其在該單片顯示節(jié)段塊(1)上的位置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任意一個(gè)所述的顯示元件(S)，其特征在于，該顯示像素的第一半部分(1a)和相鄰的薄片面(2a)涂有一種大量摻雜發(fā)光染料的顏色，該染料可以吸收近UV光，并發(fā)射可見(jiàn)光，而該顯示像素的第二半部分(1b)和相鄰的薄片面(2b)所涂是具有高對(duì)比度吸光的配對(duì)黑(mate black)色。
6.一種電磁顯示面板，由根據(jù)權(quán)利要求1至5中任意一個(gè)所述的顯示元件(S)組成，其特征在于，設(shè)置有標(biāo)準(zhǔn)“黑光”燈(9)在該近UV光光譜范圍內(nèi)發(fā)光，用于從至少一側(cè)照明該顯示元件。
7.根據(jù)權(quán)利要求6中所述的電磁顯示面板，其特征在于，在該燈(9)和該顯示元件之間設(shè)置有一個(gè)附加的灰度級(jí)濾波器(10)，以使在該顯示表面上的該UV光強(qiáng)度均勻化。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的電磁顯示面板，其特征在于，所述燈(9)為標(biāo)準(zhǔn)“聚光燈”UV A光源并具有附加濾光器(11)，該濾光器的光譜曲線中心位于該發(fā)光染料的吸收峰值，并用于設(shè)置在該燈(9)以及該顯示像素之間的該顯示元件。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任意一個(gè)所述的電磁顯示面板，其特征在于，如圖6a和6b所示，該薄片的該軸承具有咬入設(shè)計(jì)。
10.如權(quán)利要求1至9中任意一個(gè)所述的電磁顯示面板，其特征在于，該薄片的形狀偏離于具有磨圓角的三角形，在“軸承”位置該角的半徑大于1mm，且面對(duì)該樞軸的該角的半徑大于3mm。
11.一種生產(chǎn)根據(jù)權(quán)利要求1至5中任意一個(gè)所述的顯示元件(S)的方法，用于電磁顯示面板，其中所述單片顯示節(jié)段塊(S)在單個(gè)步驟噴射模塑法過(guò)程中從塑料制造。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中該螺線圈(5)在單個(gè)生產(chǎn)步驟中同時(shí)纏繞在所述單片顯示節(jié)段塊(S)的該螺線圈體(1e)上。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的方法，其中該電接觸器(4a+4b)以及該螺線圈(5)的該磁芯(3s)或(3u)在生產(chǎn)過(guò)程的單個(gè)步驟中同時(shí)插入。
全文摘要
電磁顯示面板的一種新穎結(jié)構(gòu)，同時(shí)可以顯著降低生產(chǎn)成本。該結(jié)構(gòu)適于大批量生產(chǎn)電磁顯示面板像素的過(guò)程。根據(jù)所述結(jié)構(gòu)的方案，將顯示像素集成為小的功能組——節(jié)段，在其中顯示像素的所有固定部件連接在單片塊上，該單片可以自動(dòng)化過(guò)程中大批量生產(chǎn)。由于單片的設(shè)計(jì)使得將部件的數(shù)目最小化，并使機(jī)械公差保持更緊。這使得對(duì)于所述基本顯示節(jié)段上相連的所有像素元件諸如卷螺線圈、像素薄片插入等操作同時(shí)進(jìn)行。所述顯示面板設(shè)計(jì)還應(yīng)用一種在較低環(huán)境照明條件下新穎的顯示像素照明，該照明根據(jù)使用UV光發(fā)光涂料替換了對(duì)每個(gè)顯示像素用光源分離地像素照明，以及新穎的電磁顯示像素驅(qū)動(dòng)，使用內(nèi)置在顯示薄片內(nèi)的塑性磁體減少了相鄰像素之間的串?dāng)_。
文檔編號(hào)G09F3/04GK1691096SQ200510007069
公開(kāi)日2005年11月2日 申請(qǐng)日期2005年2月7日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月28日
發(fā)明者巴韋科·米蘭, 尤斯廷·弗蘭克, 羅普雷特·亞內(nèi)茲, 皮爾?！唭?nèi)茲 申請(qǐng)人:伊斯克拉·米哈尼茲米機(jī)械、裝置和系統(tǒng)工業(yè)股份公司