專利名稱：機械打印顯示器的制作方法
機械打印顯示器技術領域 本發(fā)明是一種用于圖文顯示的機械打印顯示器。
技術背景 已有技術是磁翻轉點陣顯示器，以及本人發(fā)明的專利號02235710.6《機電顯示器》。磁翻轉技術原理是每一個顯示單元是由具有 磁性的顯示片和顯示片后面兩個電磁鐵構成。顯示片兩面涂有不同顏色， 例如一面涂黑另一面涂黃，安裝在支架上面。給電磁鐵通電，通過磁力使 顯示片翻轉。若干相同機構的顯示單元有序組合成文字或圖案，實現(xiàn)圖文 顯示?！稒C電顯示器》是將每一個顯示單元的顯示片利用機械的方法推到顯 示面上以實現(xiàn)顯示圖文的目的。這種推動顯示片的運動， 一種是平行于顯 示面的方向，另一種是垂直于顯示面的方向。無論哪個方向，都能實現(xiàn)將 顯示片(原文所說的動片)推到背景片(原文中所說的定片)前面或后面 實現(xiàn)顯示或消隱。從而實現(xiàn)圖文顯示的目的。
發(fā)明內容
本發(fā)明目的是制造一種節(jié)能省電的靜態(tài)圖文顯示器。本發(fā)明原理是用方形和球形固體粒子做顯示載體，用機械的方式實 施掃描顯示。 一個固體粒子就是一個顯示單元，稱其為顯示粒子。將顯示 粒子有序的排列在平板上或者用通軸將顯示粒子穿成串狀并排安裝在框架 上就是顯示屏。排列在平板上的顯示粒子用支架或磁性面定位。穿成串狀 的是用方形顯示粒子，幾何中心制一軸孔，稱作有孔顯示粒子。方形顯示 粒子各面涂成不同顏色，用顯示驅動器控制顯示粒子轉動使其不同顏色面 組合實現(xiàn)圖文顯示。正方體做成的顯示粒子六個面分別涂不同顯示色在自 由空間轉動可實現(xiàn)六色顯示。這樣制造的顯示屏是六色顯示屏。帶有軸孔 的方形顯示粒子是繞固定軸轉動，只有四個顯示面，分別涂不同顯示色可 實現(xiàn)四色顯示，這樣制造的顯示屏是四色顯示屏。方形顯示粒子僅涂兩色 或將顯示粒子制成扁平長方體形狀以及片狀，可制成雙色顯示屏。球形顯 示粒子做成的顯示屏是通過把顯示粒子放在平板上或從平板上移走實現(xiàn)圖文顯示。控制顯示粒子運動實現(xiàn)顯示的部件是顯示驅動器，不同形狀的顯 示粒子配合不同機構的顯示驅動器，實現(xiàn)控制顯示粒子運動的目的。顯示 驅動器安裝在字車上，字車沿平行于顯示面的導軌運行，每次驅動顯示一 行(或者一列)，掃描顯示整屏。本發(fā)明的優(yōu)點是節(jié)能省電，靜態(tài)無能耗，只是在刷新時耗能。結構 簡單可靠性高，制造成本低。顯示粒子可做得很小，相對分辨率較高。點陣之間的間隔小有效顯示面積相對增大。顯示屏成本和分辨率之間無正比 關系。屏面平整，顯示效果好。


圖1是有孔顯示粒子制造的顯示器結構示意圖。圖2 (1)是雙色有孔顯示粒子與套軸、隔離墊圈和通軸的裝配圖。 圖2 (2)是雙色有孔顯示粒子與一體式通軸的裝配圖。 圖2 (3)是四色有孔顯示粒子與套軸組件和通軸裝配圖。 圖2 (4)是凹形顯示面四色有孔顯示粒子與套軸組件和通軸裝配圖。 圖3 (1)是圖1所示顯示器的顯示驅動器主視圖和俯視圖。 圖3 (2)是用直線電機擊打顯示的驅動頭示意圖 圖3 (3)是用電磁擊打方式顯示的驅動頭示意圖 圖4是圖1所示顯示器的四色顯示驅動器三視圖。 圖5是無孔顯示粒子制造的顯示器結構示意圖。 圖6 (1)是方形無孔顯示粒子用磁性板定位直觀示意圖。 圖6 (2)是正方體無孔顯示粒子用平板上的支架定位直觀示意圖。 圖6 (3)是球形顯示粒子用平板上的支架定位直觀示意圖。 圖7是圖5所示六色顯示器的顯示驅動器示意圖。 圖8是圖5所示雙色顯示器的顯示驅動器示意圖。 圖9是球形粒子顯示屏的顯示驅動器三視圖具體實施方式
圖1所示有孔顯示粒子制造的顯示器中，方形顯示粒子1 各面做成不同顏色中心開有軸孔，用一根通軸5將顯示粒子穿起成串狀制 成顯示列，將顯示列并排固定在框架15上制成顯示屏。顯示驅動字車18 通過字車驅動組件17和安裝在框架15上的導軌16沿顯示屏表面(正面或 者背面均可)往復平行移動。字車18上裝有顯示驅動器，顯示驅動器控制顯示粒子轉動實施顯示。排列在框架上的一列顯示粒子結構如圖2所示。 圖2 (1)中，有孔顯示粒子1套在套軸2上，套軸2和隔離墊圈3穿進通 軸5中，套軸2沿軸向長度稍長于顯示粒子1的沿軸向長度，這樣，顯示 粒子被套軸和隔離墊圈分隔，使顯示粒子既能自由轉動又彼此互不影響。 圖2 (2)是將隔離墊圈直接制造在通軸5上，從而制成自帶隔離凸起7的 一體式通軸5，為了實現(xiàn)裝配，顯示粒子6制造成兩半，裝配時兩半合在通 軸上利用卡或粘的工藝合在一起，制造成顯示列。圖2 (3)和圖2 (4)是 將隔離墊圈和套軸制造成一體，成為套軸組件4，將有孔顯示粒子8(或有 孔顯示粒子9)裝入套軸組件4之后再套進通軸5中制造成顯示列。圖2(3) 所示顯示粒子的顯示面是平面，圖2 (4)顯示粒子的顯示面是凹面這是為 了適應不同的顯示驅動方式，下面有敘述。顯示粒子做成長方體扁平形狀， 用兩個相對的寬面作為顯示面，涂不同顏色，這種顯示粒子制造的顯示屏 可實現(xiàn)雙色顯示，是雙色顯示屏。如圖2 (1)和圖2 (2)所示的顯示粒子 就是雙色屏顯示粒子。顯示粒子做成方形，四面涂不同顏色，轉動顯示粒 子有四種顏色組合，這種顯示粒子制造的顯示屏就是四色顯示屏。如圖2 (3)和圖2 (4)所示的顯示粒子就是四色屏顯示粒子。圖2所示各圖的通 軸5可以是桿也可以是繩。通軸采用桿狀物時，隔離部件用凹槽也能實現(xiàn) 隔離顯示粒子的功能。如果通軸不設隔離部件，在顯示驅動器上加裝防止 顯示粒子聯(lián)動的裝置原理是一樣的?？刂骑@示粒子轉動實現(xiàn)顯示是用顯示 驅動器。有孔顯示粒子制造的雙色屏顯示驅動器結構如圖3(1)所示。圖 3 (1)中顯示驅動器的驅動頭采用的是電磁鐵式，因此顯示粒子要用軟磁 材料制作，(例如鐵皮)。圖3(1)中固定在字車上的是PCB板31(電路板)， 上面裝有和顯示粒子列相對應的驅動頭列33，電子眼列34，翻轉整平機構 列30。作用過程是字車以圖示方位向右勻速運動，電子眼34首先檢測到 顯示粒子，將顯示粒子的顏色轉變成電信號，同時傳給單片機，單片機根 據顯示信息和電子眼傳回的檢測信息相比較，不同之處輸出信號驅動相應 的驅動頭(電磁鐵)33產生磁性，軟磁材料制作的顯示粒子1在驅動頭磁 力吸引下轉動一個角度，由于驅動頭也是隨字車一同向右運速行駛，所以， 驅動頭通電的起始位置和斷電位置完全可控制顯示粒子轉動的角度。緊隨其后的翻轉整平機構30將大于顯示臨界角度的顯示粒子翻轉，小于顯示臨 界角度的顯示粒子復原，同時整平顯示屏。顯示驅動器每次驅動顯示一列， 掃描顯示整屏。所述電子眼34是一對發(fā)光和感光傳感器組。例如LED發(fā) 光管和光電管的組合。驅動頭33是電磁鐵，40是電磁鐵線圈。翻轉整平機 構30是端頭做成勾狀的金屬簧片并由支架35固定在PCB板31上。圖中 32是IC芯片(集成電路)。圖3 (2)是用直線電機擊打顯示的驅動頭示意 圖。也就是用直線電機36替換圖3 (1)中的電磁鐵驅動頭33。作用相同， 只是將電磁鐵和顯示粒子之間的作用力由電磁吸力改為機械擊打，同樣能 使顯示粒子轉動一個啟動角，實現(xiàn)翻轉顯示。這種擊打顯示方式倒是不必 要求顯示粒子1必須是軟磁材料制作。同時擊打力大，動作幅度大。更可 靠，只是噪音、磨損較大。圖3 (2)中，31是PCB板，36是直線電機， 37是電機軸，直接擊打顯示粒子l。圖3 (3)是用電磁擊打方式顯示的驅 動頭示意圖。即采用電磁結構實現(xiàn)擊打顯示粒子的目的。作用機理和圖3(2)的直線電機作用機理完全相同。圖3 (3)中40是電磁鐵線圈，38是 電磁鐵銜鐵，39是和銜鐵固定的擊打針。31是PCB板。線圈40通電吸合 銜鐵38，同時驅動擊打針39，擊打顯示粒子l，使其轉動一定的角度。實 現(xiàn)電磁擊打方式顯示。圖4是圖1所示顯示器的四色顯示驅動器。圖4中，顯示粒子8和通 軸5的裝配如圖2 (3)所示。由于顯示粒子8是正方體。各顯示列并排排 列后將無法轉動顯示粒子。所以要想轉動顯示粒子方法之一是讓各顯示列 之間預留轉動空間。這樣顯示列粒子之間距離增大顯示效果比較粗糙；方 法之二是將顯示粒子制作成凹形顯示面，使顯示粒子轉動時互不影響。圖2(4)中顯示粒子9就是這種結構。按照圖2 (4)所示結構制造的顯示屏轉 動任一個顯示粒子都不會影響相鄰的顯示粒子。方法之三是為顯示列增加 一條附加導軌，將顯示列安裝在附加導軌上，顯示列可沿附加導軌往復移 動，圖4中46就是附加導軌，附加導軌固定在顯示器邊框上并和字車導軌 平行，顯示粒子列固定在滑快47上，滑快47可在附加導軌46上滑動。圖 中所示意的是字車上的顯示驅動機構己經將一個顯示列拉到顯示位置上。 顯示完了之后再從顯示位拉開同時將下一個顯示列拉到顯示位置，如圖中虛線所示的顯示列位置關系。如此反復直至顯示完了。圖4中，PCB板31 安裝字車上。PCB板31上裝有直線電機41 ，直線電機41的軸42通過活動 關節(jié)推拉驅動簧片43，驅動簧片43安裝在前后兩個限位滑孔45內，簧片 43在限位滑孔內往復運動，限位滑孔45前后寬度不同，這樣簧片在直線電 機的帶動下作直線運動的同時還可以擺動。當簧片43推動顯示粒子8使其 繞通軸5轉動時，簧片自適應顯示粒子轉動過程中的旋轉半徑的變化，直 線電機往復運動一次，簧片43推動顯示粒子8轉動90度(一個顯示面)。 完整的顯示過程是字車將顯示粒子列拉到顯示位，電子眼34檢測到顏色 信號，由單片機處理后和顯示信息比較，不相符時便發(fā)出顯示信號，驅動 直線電機41，直線電機41通過軸42拖動簧片43推動顯示粒子8，顯示粒 子8繞通軸5轉動，直線電機前進到位同時顯示粒子轉動90度，直線電機 拖動簧片返回，如果顯示信息和檢測信息仍不符，再重復上述過程，直至 顯示完了。此時，字車推開此列同時再將要顯示的下一列拉至顯示位，重 復上述過程直至整屏掃描顯示完了 。圖4中的44是PCB板31上開的孔， 這是由于直線電機和簧片分裝在PCB板兩側所需。同時限位滑孔45也是固 定在PCB板31上的。圖5所示是無孔顯示粒子制造的顯示器實施例。圖中，無孔顯示粒子 排列在平板上做成顯示屏。顯示屏固定在邊框27上面，邊框兩側安裝有導 軌23，顯示驅動字車28通過字車兩側的導軌滑輪24使字車沿導軌上下平 行運動。字車28上面安裝有顯示驅動器。顯示驅動器每次驅動一行的顯示 粒子運動，逐行掃描顯示，直至整屏顯示完了。顯示屏上面排列的顯示粒 子定位方式如圖6所示。圖6 (1)是平板20上面附著一磁性層21，磁性 層可以是鋪一層磁橡膠，也可以是嵌鑲小磁鐵。用軟磁材料制造的正方體 顯示粒子11或者是片狀顯示粒子12吸附于磁性面板上實現(xiàn)定位。正方體 顯示粒子ll六個面涂成不同顏色，因而顯示面有六種組合，這樣的顯示屏 可實現(xiàn)六色顯示，是六色顯示屏。片狀顯示粒子12兩面涂不同色，轉動顯 示粒子可以實現(xiàn)雙色顯示，所以，用片狀顯示粒子制造的顯示屏是雙色顯 示屏。圖6 (2)是正方體顯示粒子用固定在平板25上的支架26定位，支 架26縱向再加一隔離裝置也可以。顯示效果和顯示驅動機構與圖6 (1)所示正方體顯示粒子完全相同。這種結構的優(yōu)點是強度高成本低并且兩面都可作為顯示面，平板25用透明板，背向顯示驅動一側也可作為顯示面。圖 6 (3)是球形顯示粒子10用固定在平板25上面的支架22定位。把球形顯 示粒子放在平板上或者取下來實現(xiàn)顯示。正方體顯示粒子制造的六色顯示 屏其顯示驅動器如圖7所示。圖7中，正方體顯示粒子11排列吸附于磁性 層21上。磁性層21附著于平板20上。裝在字車28上的顯示驅動器可隨 字車運動，顯示驅動器組成部件是電子眼34、橫向旋轉電機54、旋轉平 臺55、縱向旋轉電機52、電磁鐵53以及平滑支架51。旋轉平臺55固定在 橫向電機54的軸上，電磁鐵53固定于縱向旋轉電機52的軸上。顯示驅動 過程是字車28運行到顯示行停下，平滑支架51驅動縱向電機52和電磁 鐵53向靠近屏面方向運動(圖中向左)，在電子眼監(jiān)視下給需要顯示的相 應電磁鐵53通電，電磁鐵吸住顯示粒子11后平滑支架返回，縱向旋轉電 機轉動，配合電子眼選擇顯示面，之后，電磁鐵斷電，將顯示粒子放在旋 轉平臺55上面，橫向電機54旋轉，根據電子眼已經取得的信息將顯示粒 子轉動到位，接下來電磁鐵繼續(xù)通電吸住顯示粒子同時平滑支架運動將顯 示粒子送回原位，電磁鐵斷電。顯示驅動器完成一行顯示，字車啟動，繼 續(xù)下一行顯示，直至掃描顯示整屏。圖5所示無孔顯示粒子制造的顯示器實施例中，雙色屏顯示驅動器如 圖8所示。片狀顯示粒子12排列吸附于磁性層21上。磁性層21附著于平 板20上。裝在字車28上的顯示驅動器可隨字車運動，顯示驅動器是由一 行電子眼34和一行電磁鐵53以及擋板56、平滑支架51和翻轉機構57組 成。顯示驅動過程是字車28運行到顯示行停下，平滑支架51驅動電磁 鐵53向靠近屏面方向運動(圖中向左)，在電子眼監(jiān)視下給需要顯示的相 應電磁鐵53通電，電磁鐵吸住顯示粒子12后平滑支架返回，途中，顯示 粒子12上方被擋板56停住，而下邊仍隨電磁鐵運動，這給顯示粒子一個 旋轉力矩，隨之電磁鐵斷電，使顯示粒子加速轉落在翻轉機構57上，翻轉 機構翻轉，將顯示粒子翻轉180度放回原處，如圖中虛線所示。顯示驅動 器完成一行顯示，字車啟動，繼續(xù)下一行顯示，直至掃描顯示整屏。圖9是無孔粒子用支架支撐制造的顯示器又一實施例。球形無孔粒子定位方式和圖6 (2)所示方式相同。圖9中，球形顯示粒子10由支架22 支撐排列在平板25上。制成球形粒子顯示屏。把顯示粒子放在平板上或者 從平板上取下來實現(xiàn)顯示。由于顯示驅動器是采用電磁鐵方式驅動顯示， 所以球形顯示粒子用軟磁材料制造，例如鐵球，從性能方面考慮，顯示粒 子還可以用非軟磁材料嵌鑲鐵磁物體的方法制造。顯示驅動器裝在圖5所 示字車28上，字車沿導軌上下平行移動。對顯示屏實施掃描顯示。圖9所 示球形顯示屏的顯示驅動器，是由裝在平滑支架62上的一行電磁鐵58以 及下方的一個漏斗60組成。平滑支架62可沿滑軌61往復運動。顯示驅動 過程是控制字車運行到顯示屏頂端。使漏斗60下方的開口處在顯示屏第 一行位置上。打開漏斗插板59，使顯示粒子流出，填充在平板25的空位上。 結果是漏斗隨字車向下運動過后顯示屏上面填滿顯示粒子。漏斗上面的平 滑支架62帶動電磁鐵運行到接近顯示粒子的位置時，根據顯示信息將不需 要顯示的相應位電磁鐵通電，電磁鐵吸住顯示粒子，隨之，平滑支架62返 回，顯示粒子被拉出，途中，電磁鐵斷電，靠重力和慣性顯示粒子落入漏 斗60中。字車向下移動一行，平滑支架重復上述動作，就這樣逐行掃描顯 示，整屏顯示完了，將漏斗插板59插上。準備下一次顯示。如果將驅動顯 示一側作為顯示面，平板25和顯示粒子10選不同顏色可實現(xiàn)清晰顯示。 如果將上述的另一側作為顯示面，平板25選用玻璃或透明板即可。
權利要求
1. 一種用于圖文顯示的機械打印顯示器，其特征在于用方形和球形物體做顯示粒子，將顯示粒子有序排列在帶有支架的平板或者是具有磁性的平板上制成顯示屏，顯示粒子還可以制有一通孔用通軸將其穿成一串狀再并排于框架上制成顯示屏，方形顯示粒子各面制成不同顏色，用顯示驅動器轉動顯示粒子實施顯示，球形顯示粒子用顯示驅動器將其放在平板上或從平板上移走實施顯示，顯示驅動器安裝在字車上，字車沿導軌平行移動，實現(xiàn)機械掃描顯示。
2、 如權利要求1所述的機械打印顯示器，其特征還在于有孔顯示粒 子是長方體或正方體形狀呈串狀安裝在帶有隔離裝置的通軸上。
3、 如權利要求1所述的機械打印顯示器，其特征還在于有孔顯示粒 子制造的雙色顯示屏其顯示驅動器是由安裝在字車上的電子眼和驅動頭以 及翻轉整平機構組合制造。
4、 如權利要求1所述的機械打印顯示器，其特征還在于有孔顯示粒 子制造的四色顯示屏其顯示驅動器是由安裝在字車上的電子眼和直線電機 以及驅動簧片組件構成。
5、 如權利要求1所述的機械打印顯示器，其特征還在于正方體無孔 顯示粒子制造的六色顯示屏其顯示驅動器是由安裝在字車上的電子眼和平 滑支架以及旋轉電機構成，所說的平滑支架上面安裝有旋轉電機和電磁鐵。
6、 如權利要求1所述的機械打印顯示器，其特征還在于無孔顯示粒 子制造的雙色顯示屏其顯示驅動器是由安裝在字車上的電子眼和平滑支架 以及翻轉機構組成，所說的平滑支架上安裝有電磁鐵。
7、 如權利要求1所述的機械打印顯示器，其特征還在于球形顯示粒 子制造的顯示屏其顯示驅動器是由安裝在字車上的平滑支架和漏斗組成， 所說的平滑支架上安裝有電磁鐵。
全文摘要
一種用于圖文顯示的機械打印顯示器。是用方形或者球形物體做顯示粒子，將顯示粒子有序的排列在平板上或者用通軸將顯示粒子穿成串狀安裝在框架上就是顯示屏。排列在平板上的顯示粒子用支架或磁性面定位，顯示粒子涂成不同顏色，用顯示驅動器控制顯示粒子運動實現(xiàn)顯示，顯示驅動器安裝在字車上，字車沿導軌運行對顯示屏實施掃描顯示。這種結構的顯示器特點是節(jié)能省電，靜態(tài)無能耗，只是在刷新時耗能，結構簡單可靠性高，制造成本低。顯示粒子可做得很小，相對分辨率較高。點陣之間的間隔小有效顯示面積相對增大。顯示屏成本和分辨率之間關系不大。屏面平整，顯示效果好。
文檔編號G09F9/37GK101281707SQ200710090699
公開日2008年10月8日 申請日期2007年4月4日 優(yōu)先權日2007年4月4日
發(fā)明者唐中文 申請人:唐中文