机械打印显示器的制作方法

专利名称：机械打印显示器的制作方法
机械打印显示器技术领域 本发明是一种用于图文显示的机械打印显示器。
技术背景 已有技术是磁翻转点阵显示器，以及本人发明的专利号02235710.6《机电显示器》。磁翻转技术原理是每一个显示单元是由具有 磁性的显示片和显示片后面两个电磁铁构成。显示片两面涂有不同颜色， 例如一面涂黑另一面涂黄，安装在支架上面。给电磁铁通电，通过磁力使 显示片翻转。若干相同机构的显示单元有序组合成文字或图案，实现图文 显示。《机电显示器》是将每一个显示单元的显示片利用机械的方法推到显 示面上以实现显示图文的目的。这种推动显示片的运动， 一种是平行于显 示面的方向，另一种是垂直于显示面的方向。无论哪个方向，都能实现将 显示片(原文所说的动片)推到背景片(原文中所说的定片)前面或后面 实现显示或消隐。从而实现图文显示的目的。
发明内容
本发明目的是制造一种节能省电的静态图文显示器。本发明原理是用方形和球形固体粒子做显示载体，用机械的方式实 施扫描显示。 一个固体粒子就是一个显示单元，称其为显示粒子。将显示 粒子有序的排列在平板上或者用通轴将显示粒子穿成串状并排安装在框架 上就是显示屏。排列在平板上的显示粒子用支架或磁性面定位。穿成串状 的是用方形显示粒子，几何中心制一轴孔，称作有孔显示粒子。方形显示 粒子各面涂成不同颜色，用显示驱动器控制显示粒子转动使其不同颜色面 组合实现图文显示。正方体做成的显示粒子六个面分别涂不同显示色在自 由空间转动可实现六色显示。这样制造的显示屏是六色显示屏。带有轴孔 的方形显示粒子是绕固定轴转动，只有四个显示面，分别涂不同显示色可 实现四色显示，这样制造的显示屏是四色显示屏。方形显示粒子仅涂两色 或将显示粒子制成扁平长方体形状以及片状，可制成双色显示屏。球形显 示粒子做成的显示屏是通过把显示粒子放在平板上或从平板上移走实现图文显示。控制显示粒子运动实现显示的部件是显示驱动器，不同形状的显 示粒子配合不同机构的显示驱动器，实现控制显示粒子运动的目的。显示 驱动器安装在字车上，字车沿平行于显示面的导轨运行，每次驱动显示一 行(或者一列)，扫描显示整屏。本发明的优点是节能省电，静态无能耗，只是在刷新时耗能。结构 简单可靠性高，制造成本低。显示粒子可做得很小，相对分辨率较高。点阵之间的间隔小有效显示面积相对增大。显示屏成本和分辨率之间无正比 关系。屏面平整，显示效果好。


图1是有孔显示粒子制造的显示器结构示意图。图2 (1)是双色有孔显示粒子与套轴、隔离垫圈和通轴的装配图。 图2 (2)是双色有孔显示粒子与一体式通轴的装配图。 图2 (3)是四色有孔显示粒子与套轴组件和通轴装配图。 图2 (4)是凹形显示面四色有孔显示粒子与套轴组件和通轴装配图。 图3 (1)是图1所示显示器的显示驱动器主视图和俯视图。 图3 (2)是用直线电机击打显示的驱动头示意图 图3 (3)是用电磁击打方式显示的驱动头示意图 图4是图1所示显示器的四色显示驱动器三视图。 图5是无孔显示粒子制造的显示器结构示意图。 图6 (1)是方形无孔显示粒子用磁性板定位直观示意图。 图6 (2)是正方体无孔显示粒子用平板上的支架定位直观示意图。 图6 (3)是球形显示粒子用平板上的支架定位直观示意图。 图7是图5所示六色显示器的显示驱动器示意图。 图8是图5所示双色显示器的显示驱动器示意图。 图9是球形粒子显示屏的显示驱动器三视图具体实施方式
图1所示有孔显示粒子制造的显示器中，方形显示粒子1 各面做成不同颜色中心开有轴孔，用一根通轴5将显示粒子穿起成串状制 成显示列，将显示列并排固定在框架15上制成显示屏。显示驱动字车18 通过字车驱动组件17和安装在框架15上的导轨16沿显示屏表面(正面或 者背面均可)往复平行移动。字车18上装有显示驱动器，显示驱动器控制显示粒子转动实施显示。排列在框架上的一列显示粒子结构如图2所示。 图2 (1)中，有孔显示粒子1套在套轴2上，套轴2和隔离垫圈3穿进通 轴5中，套轴2沿轴向长度稍长于显示粒子1的沿轴向长度，这样，显示 粒子被套轴和隔离垫圈分隔，使显示粒子既能自由转动又彼此互不影响。 图2 (2)是将隔离垫圈直接制造在通轴5上，从而制成自带隔离凸起7的 一体式通轴5，为了实现装配，显示粒子6制造成两半，装配时两半合在通 轴上利用卡或粘的工艺合在一起，制造成显示列。图2 (3)和图2 (4)是 将隔离垫圈和套轴制造成一体，成为套轴组件4，将有孔显示粒子8(或有 孔显示粒子9)装入套轴组件4之后再套进通轴5中制造成显示列。图2(3) 所示显示粒子的显示面是平面，图2 (4)显示粒子的显示面是凹面这是为 了适应不同的显示驱动方式，下面有叙述。显示粒子做成长方体扁平形状， 用两个相对的宽面作为显示面，涂不同颜色，这种显示粒子制造的显示屏 可实现双色显示，是双色显示屏。如图2 (1)和图2 (2)所示的显示粒子 就是双色屏显示粒子。显示粒子做成方形，四面涂不同颜色，转动显示粒 子有四种颜色组合，这种显示粒子制造的显示屏就是四色显示屏。如图2 (3)和图2 (4)所示的显示粒子就是四色屏显示粒子。图2所示各图的通 轴5可以是杆也可以是绳。通轴采用杆状物时，隔离部件用凹槽也能实现 隔离显示粒子的功能。如果通轴不设隔离部件，在显示驱动器上加装防止 显示粒子联动的装置原理是一样的。控制显示粒子转动实现显示是用显示 驱动器。有孔显示粒子制造的双色屏显示驱动器结构如图3(1)所示。图 3 (1)中显示驱动器的驱动头采用的是电磁铁式，因此显示粒子要用软磁 材料制作，(例如铁皮)。图3(1)中固定在字车上的是PCB板31(电路板)， 上面装有和显示粒子列相对应的驱动头列33，电子眼列34，翻转整平机构 列30。作用过程是字车以图示方位向右匀速运动，电子眼34首先检测到 显示粒子，将显示粒子的颜色转变成电信号，同时传给单片机，单片机根 据显示信息和电子眼传回的检测信息相比较，不同之处输出信号驱动相应 的驱动头(电磁铁)33产生磁性，软磁材料制作的显示粒子1在驱动头磁 力吸引下转动一个角度，由于驱动头也是随字车一同向右运速行驶，所以， 驱动头通电的起始位置和断电位置完全可控制显示粒子转动的角度。紧随其后的翻转整平机构30将大于显示临界角度的显示粒子翻转，小于显示临 界角度的显示粒子复原，同时整平显示屏。显示驱动器每次驱动显示一列， 扫描显示整屏。所述电子眼34是一对发光和感光传感器组。例如LED发 光管和光电管的组合。驱动头33是电磁铁，40是电磁铁线圈。翻转整平机 构30是端头做成勾状的金属簧片并由支架35固定在PCB板31上。图中 32是IC芯片(集成电路)。图3 (2)是用直线电机击打显示的驱动头示意 图。也就是用直线电机36替换图3 (1)中的电磁铁驱动头33。作用相同， 只是将电磁铁和显示粒子之间的作用力由电磁吸力改为机械击打，同样能 使显示粒子转动一个启动角，实现翻转显示。这种击打显示方式倒是不必 要求显示粒子1必须是软磁材料制作。同时击打力大，动作幅度大。更可 靠，只是噪音、磨损较大。图3 (2)中，31是PCB板，36是直线电机， 37是电机轴，直接击打显示粒子l。图3 (3)是用电磁击打方式显示的驱 动头示意图。即采用电磁结构实现击打显示粒子的目的。作用机理和图3(2)的直线电机作用机理完全相同。图3 (3)中40是电磁铁线圈，38是 电磁铁衔铁，39是和衔铁固定的击打针。31是PCB板。线圈40通电吸合 衔铁38，同时驱动击打针39，击打显示粒子l，使其转动一定的角度。实 现电磁击打方式显示。图4是图1所示显示器的四色显示驱动器。图4中，显示粒子8和通 轴5的装配如图2 (3)所示。由于显示粒子8是正方体。各显示列并排排 列后将无法转动显示粒子。所以要想转动显示粒子方法之一是让各显示列 之间预留转动空间。这样显示列粒子之间距离增大显示效果比较粗糙；方 法之二是将显示粒子制作成凹形显示面，使显示粒子转动时互不影响。图2(4)中显示粒子9就是这种结构。按照图2 (4)所示结构制造的显示屏转 动任一个显示粒子都不会影响相邻的显示粒子。方法之三是为显示列增加 一条附加导轨，将显示列安装在附加导轨上，显示列可沿附加导轨往复移 动，图4中46就是附加导轨，附加导轨固定在显示器边框上并和字车导轨 平行，显示粒子列固定在滑快47上，滑快47可在附加导轨46上滑动。图 中所示意的是字车上的显示驱动机构己经将一个显示列拉到显示位置上。 显示完了之后再从显示位拉开同时将下一个显示列拉到显示位置，如图中虚线所示的显示列位置关系。如此反复直至显示完了。图4中，PCB板31 安装字车上。PCB板31上装有直线电机41 ，直线电机41的轴42通过活动 关节推拉驱动簧片43，驱动簧片43安装在前后两个限位滑孔45内，簧片 43在限位滑孔内往复运动，限位滑孔45前后宽度不同，这样簧片在直线电 机的带动下作直线运动的同时还可以摆动。当簧片43推动显示粒子8使其 绕通轴5转动时，簧片自适应显示粒子转动过程中的旋转半径的变化，直 线电机往复运动一次，簧片43推动显示粒子8转动90度(一个显示面)。 完整的显示过程是字车将显示粒子列拉到显示位，电子眼34检测到颜色 信号，由单片机处理后和显示信息比较，不相符时便发出显示信号，驱动 直线电机41，直线电机41通过轴42拖动簧片43推动显示粒子8，显示粒 子8绕通轴5转动，直线电机前进到位同时显示粒子转动90度，直线电机 拖动簧片返回，如果显示信息和检测信息仍不符，再重复上述过程，直至 显示完了。此时，字车推开此列同时再将要显示的下一列拉至显示位，重 复上述过程直至整屏扫描显示完了 。图4中的44是PCB板31上开的孔， 这是由于直线电机和簧片分装在PCB板两侧所需。同时限位滑孔45也是固 定在PCB板31上的。图5所示是无孔显示粒子制造的显示器实施例。图中，无孔显示粒子 排列在平板上做成显示屏。显示屏固定在边框27上面，边框两侧安装有导 轨23，显示驱动字车28通过字车两侧的导轨滑轮24使字车沿导轨上下平 行运动。字车28上面安装有显示驱动器。显示驱动器每次驱动一行的显示 粒子运动，逐行扫描显示，直至整屏显示完了。显示屏上面排列的显示粒 子定位方式如图6所示。图6 (1)是平板20上面附着一磁性层21，磁性 层可以是铺一层磁橡胶，也可以是嵌镶小磁铁。用软磁材料制造的正方体 显示粒子11或者是片状显示粒子12吸附于磁性面板上实现定位。正方体 显示粒子ll六个面涂成不同颜色，因而显示面有六种组合，这样的显示屏 可实现六色显示，是六色显示屏。片状显示粒子12两面涂不同色，转动显 示粒子可以实现双色显示，所以，用片状显示粒子制造的显示屏是双色显 示屏。图6 (2)是正方体显示粒子用固定在平板25上的支架26定位，支 架26纵向再加一隔离装置也可以。显示效果和显示驱动机构与图6 (1)所示正方体显示粒子完全相同。这种结构的优点是强度高成本低并且两面都可作为显示面，平板25用透明板，背向显示驱动一侧也可作为显示面。图 6 (3)是球形显示粒子10用固定在平板25上面的支架22定位。把球形显 示粒子放在平板上或者取下来实现显示。正方体显示粒子制造的六色显示 屏其显示驱动器如图7所示。图7中，正方体显示粒子11排列吸附于磁性 层21上。磁性层21附着于平板20上。装在字车28上的显示驱动器可随 字车运动，显示驱动器组成部件是电子眼34、横向旋转电机54、旋转平 台55、纵向旋转电机52、电磁铁53以及平滑支架51。旋转平台55固定在 横向电机54的轴上，电磁铁53固定于纵向旋转电机52的轴上。显示驱动 过程是字车28运行到显示行停下，平滑支架51驱动纵向电机52和电磁 铁53向靠近屏面方向运动(图中向左)，在电子眼监视下给需要显示的相 应电磁铁53通电，电磁铁吸住显示粒子11后平滑支架返回，纵向旋转电 机转动，配合电子眼选择显示面，之后，电磁铁断电，将显示粒子放在旋 转平台55上面，横向电机54旋转，根据电子眼已经取得的信息将显示粒 子转动到位，接下来电磁铁继续通电吸住显示粒子同时平滑支架运动将显 示粒子送回原位，电磁铁断电。显示驱动器完成一行显示，字车启动，继 续下一行显示，直至扫描显示整屏。图5所示无孔显示粒子制造的显示器实施例中，双色屏显示驱动器如 图8所示。片状显示粒子12排列吸附于磁性层21上。磁性层21附着于平 板20上。装在字车28上的显示驱动器可随字车运动，显示驱动器是由一 行电子眼34和一行电磁铁53以及挡板56、平滑支架51和翻转机构57组 成。显示驱动过程是字车28运行到显示行停下，平滑支架51驱动电磁 铁53向靠近屏面方向运动(图中向左)，在电子眼监视下给需要显示的相 应电磁铁53通电，电磁铁吸住显示粒子12后平滑支架返回，途中，显示 粒子12上方被挡板56停住，而下边仍随电磁铁运动，这给显示粒子一个 旋转力矩，随之电磁铁断电，使显示粒子加速转落在翻转机构57上，翻转 机构翻转，将显示粒子翻转180度放回原处，如图中虚线所示。显示驱动 器完成一行显示，字车启动，继续下一行显示，直至扫描显示整屏。图9是无孔粒子用支架支撑制造的显示器又一实施例。球形无孔粒子定位方式和图6 (2)所示方式相同。图9中，球形显示粒子10由支架22 支撑排列在平板25上。制成球形粒子显示屏。把显示粒子放在平板上或者 从平板上取下来实现显示。由于显示驱动器是采用电磁铁方式驱动显示， 所以球形显示粒子用软磁材料制造，例如铁球，从性能方面考虑，显示粒 子还可以用非软磁材料嵌镶铁磁物体的方法制造。显示驱动器装在图5所 示字车28上，字车沿导轨上下平行移动。对显示屏实施扫描显示。图9所 示球形显示屏的显示驱动器，是由装在平滑支架62上的一行电磁铁58以 及下方的一个漏斗60组成。平滑支架62可沿滑轨61往复运动。显示驱动 过程是控制字车运行到显示屏顶端。使漏斗60下方的开口处在显示屏第 一行位置上。打开漏斗插板59，使显示粒子流出，填充在平板25的空位上。 结果是漏斗随字车向下运动过后显示屏上面填满显示粒子。漏斗上面的平 滑支架62带动电磁铁运行到接近显示粒子的位置时，根据显示信息将不需 要显示的相应位电磁铁通电，电磁铁吸住显示粒子，随之，平滑支架62返 回，显示粒子被拉出，途中，电磁铁断电，靠重力和惯性显示粒子落入漏 斗60中。字车向下移动一行，平滑支架重复上述动作，就这样逐行扫描显 示，整屏显示完了，将漏斗插板59插上。准备下一次显示。如果将驱动显 示一侧作为显示面，平板25和显示粒子10选不同颜色可实现清晰显示。 如果将上述的另一侧作为显示面，平板25选用玻璃或透明板即可。
权利要求
1. 一种用于图文显示的机械打印显示器，其特征在于用方形和球形物体做显示粒子，将显示粒子有序排列在带有支架的平板或者是具有磁性的平板上制成显示屏，显示粒子还可以制有一通孔用通轴将其穿成一串状再并排于框架上制成显示屏，方形显示粒子各面制成不同颜色，用显示驱动器转动显示粒子实施显示，球形显示粒子用显示驱动器将其放在平板上或从平板上移走实施显示，显示驱动器安装在字车上，字车沿导轨平行移动，实现机械扫描显示。
2、 如权利要求1所述的机械打印显示器，其特征还在于有孔显示粒 子是长方体或正方体形状呈串状安装在带有隔离装置的通轴上。
3、 如权利要求1所述的机械打印显示器，其特征还在于有孔显示粒 子制造的双色显示屏其显示驱动器是由安装在字车上的电子眼和驱动头以 及翻转整平机构组合制造。
4、 如权利要求1所述的机械打印显示器，其特征还在于有孔显示粒 子制造的四色显示屏其显示驱动器是由安装在字车上的电子眼和直线电机 以及驱动簧片组件构成。
5、 如权利要求1所述的机械打印显示器，其特征还在于正方体无孔 显示粒子制造的六色显示屏其显示驱动器是由安装在字车上的电子眼和平 滑支架以及旋转电机构成，所说的平滑支架上面安装有旋转电机和电磁铁。
6、 如权利要求1所述的机械打印显示器，其特征还在于无孔显示粒 子制造的双色显示屏其显示驱动器是由安装在字车上的电子眼和平滑支架 以及翻转机构组成，所说的平滑支架上安装有电磁铁。
7、 如权利要求1所述的机械打印显示器，其特征还在于球形显示粒 子制造的显示屏其显示驱动器是由安装在字车上的平滑支架和漏斗组成， 所说的平滑支架上安装有电磁铁。
全文摘要
一种用于图文显示的机械打印显示器。是用方形或者球形物体做显示粒子，将显示粒子有序的排列在平板上或者用通轴将显示粒子穿成串状安装在框架上就是显示屏。排列在平板上的显示粒子用支架或磁性面定位，显示粒子涂成不同颜色，用显示驱动器控制显示粒子运动实现显示，显示驱动器安装在字车上，字车沿导轨运行对显示屏实施扫描显示。这种结构的显示器特点是节能省电，静态无能耗，只是在刷新时耗能，结构简单可靠性高，制造成本低。显示粒子可做得很小，相对分辨率较高。点阵之间的间隔小有效显示面积相对增大。显示屏成本和分辨率之间关系不大。屏面平整，显示效果好。
文档编号G09F9/37GK101281707SQ200710090699
公开日2008年10月8日 申请日期2007年4月4日 优先权日2007年4月4日
发明者唐中文 申请人:唐中文