专利名称：机电显示器的制作方法
技术领域：
本发明是一种用于显示的机电显示器。
已有的同类技术是磁翻转显示技术。磁翻转显示技术是用电磁铁驱动磁翻牌或者是磁翻球或者是磁翻块转动，用显示体的两个或两个以上的不同颜色的面表示显示和消隐，将显示体的显示面组合成点阵式或数字可以显示图文或数字。这种磁翻转结构每个显示牌都需要轴和支撑框架，框架是要占去显示面积的，这必然导致显示点之间有较大空隙，显示的视觉效果较差，而这个空隙的视觉效果为黑色，这对于屏底色的选择是有影响的，还是由于这种结构的原因致使显示屏的分辨率不会太高，成本也不会太低。
本发明的目的是制造一种成本比较低，分辨率比较高，屏底色和显示颜色可以任意组合的机电显示器。
本发明的显示器原理是用片状或线状定片做显示器的底屏，显示体是可以移动的动片。动片隐藏在定片后显示定片色，即屏底色为消隐状态，动片从相邻定片的缝隙中移出到定片前为显示状态。定片和动片选择不同的颜色可实现显示。动片从相邻定片的缝隙中移动有两个方向可以利用，一个是沿与显示器屏面平行的方向移动动片，另一个是沿与显示器屏面垂直的方向移动动片。现在约定动片沿与显示器屏面平行的方向移动制作的显示器为平向显示器；动片沿与显示器屏面垂直的方向移动制作的显示器为纵向显示器。显示器从用途上可分为数字显示器和点阵显示器，本发明用于数字显示时，动片做成七段数码各段的形状。用于点阵显示时，动片做成方形。本发明的显示驱动部分也就是移动动片运动的机电部分原理是将计算机编辑好的显示信息输到本显示器的单片机显示存储器中，单片机把显示存储器中的数据变换处理后串行输出给行列电磁铁，行列电磁铁作用于潜影机构上，潜影机构是由直接作用于动片上的拨片、框架和锁定装置构成，拨片就是拨动动片显示或消隐的装置，拨片有两个稳定的位置置位位置和复位位置。拨片置位，就是将拨片移到动片上，做显示准备，拨片复位，就是将拨片从动片上移开。这是显示过程的一种中间状态，故此，将这套装置称为潜影机构。驱动潜影机构运动，潜影机构的拨片拨动动片随之运动实现显示。潜影机构单元可以和显示器的显示单元对应的成行(或成列)排列，也可以和整屏的所有显示单元对应排列，这样用电动机驱动潜影机构一次显示一行(或一列)信息，也可以一次显示整屏的信息。潜影机构中拨片的置位位置和复位位置连线可以是在与显示器屏面平行的方向上，也可以是在与显示器屏面垂直的方向上。再次约定潜影机构中拨片的置位位置和复位位置连线与显示器屏面平行的潜影机构称为横动潜影机构，拨片的置位位置和复位位置连线与显示器屏面垂直的潜影机构称为纵动潜影机构。
本发明所涉及的技术其优点是成本低，分辨率较高，屏底色和显示色彩任意组合，适应于不同的应用场合对反差的要求，横向显示器能多色显示，纵向显示器还可以显示出浮雕的效果。和所有发光型显示器相比较突出的优点是降低了显示能耗。
图1是平向显示器正面结构示意2是平向显示器动片结构示意3是平向显示器背面视图和显示驱动拖板示意4是平向显示器准同步显示驱动示意5是一个显示单元的多色平向显示器结构6是片帘式纵向显示器正面结构示意7是线帘式纵向显示器正面结构示意8是纵向显示器的剖视9是纵向显示器背面视图和显示驱动拖板示意10是数字显示器结构示意11是机械定位横动潜影机构单元显示驱动器示意12是磁定位横动潜影机构单元显示驱动器示意13是纵动潜影机构单元显示驱动器示意14是显示器动片和显示驱动器的拨片之间位置示意15是一个单元的电机控制显示驱动器示意16是纵动潜影机构控制纵向显示器进行浮雕效果显示示意17是数字显示驱动器的换向器示意1、图2、图3和图4所示的平向显示器中，图1是正面视图，为了表达清楚将图分成四个区域进行描述，以下按图中方位叙述，A区仅画出第1列定片1和第一列动片3显示方格时的各自所处位置，其中，5是显示器基板，4是基板上开得透孔，用于在基板背面控制动片的运动。B区是侧重描述第2列动片3显示方格时各自所处位置。所有奇数列动片位置和第1列相同，偶数列动片位置和第2列相同。C区是除去动片3后的各列定片1的排列关系，各列齿形定片鳞状排列，端头部2和显示器基板5固定。动片夹在各相邻定片间往复运动实现显示。动片左移为显示，右移为消隐。D区为显示方格时的正面直观效果图。动片的结构如图2所示，动片3和滑块7由连接块9连接固定，凸起6是动片拨头，滑块7在图3与图4所示的导向槽8内滑动，拨动拨头6就可以使动片沿导向槽平移。至此可见在显示器基板背面沿与显示器屏面平行的方向往返拨动动片拨头就可以使动片显示或消隐。图3和图4中，4是基板透孔，5是基板，6是动片拨头，7是动片滑块，8是基板上的导向槽。图3和图4不同之处在于显示驱动部分，图3的显示驱动器在拖板15上，拖板能沿轨道14平行滑动，每次显示完一行(或一列)后，拖板由电机驱动移动到下一行(或下一列)继续显示直至整屏显示完了。图4是准同步显示驱动器结构图，所谓准同步是相对图3所示的行列显示而言，每一个显示单元也就是每一个动片对应一个显示驱动器12，显示驱动器就是电磁铁机构和潜影机构的总称，10和11是显示驱动器框架，13是显示框架主驱动电机，16是显示框架辅助驱动电机。图3和图4的显示驱动器和显示过程将结合图11、图12、图13和图14作详细叙述。
图5是平向显示器又一实施例，为多色显示器，图中仅画出一个显示单元的三色显示，其他显示单元结构和更多颜色显示原理基本相同。本实施例和上述不同之处仅在于增加了两片动片，其它结构完全相同。图中1是定片，2是定片和基板的连接部。颜色各异的三个动片17、18、19可以整齐的叠合在一起通过基板透孔4和各自的滑块相连。三个动片全部移动到图示的右端，露出定片，为消隐状，此时，需要显示什么颜色就将对应的动片推出，三个动片可以显示三种颜色，四个动片就可以显示四种颜色。从基板后面控制动片移动次序就可以实现多色显示。
图6、图7、图8和图9所示为纵向显示器结构图，图6和图7仅仅是定片不同其他结构完全相同。图中的H区是动片消隐时显示屏底色即定片颜色时的情形，G区是动片全部显示时的情形，T区是显示方格时的情形。图中20是显示屏基板，21是动片。图6中的定片22是片帘形状，可以绕两端的轴23转动，当定片22绕轴23在图示位置转动90度时，两定片间形成一个空档，此时动片便可以沿垂直显示器屏面的方向前后移动实现显示或消隐之后，定片复原，便是如图所示的情形。实现显示的目的。定片22在对应动片中心处留一缺口，是为躲开动片的轴杆，使定片能够铺平，不留缺口定片不能铺平，稍影响一点显示效果。图7中的定片24是用线做成，动片显示或消隐时如果动片表面曲率较大就可以穿过线帘，如果动片表面的曲率较小，显示或消隐动片时，就要首先在线帘两端撑开对应显示行(或列)的线帘。待动片穿过线帘后再复原线帘。图8是纵向显示器剖视图，图9是纵向显示器背面视图，图中20是基板，21是动片，22是定片，25是动片轴杆，27是轴孔，动片轴杆做成弯头状是要和基板上的凸起26配合定位，使动片不会绕轴转动，这样动片的显示面就可以做成方形，以便增大显示面积，使显示效果更好些。动片轴杆还可以做成截面是矩形的直杆状，基板轴孔27也做成矩形，同样具有定位的作用。综上所述，动片穿出到定片外为显示状，动片退回到定片里为消隐状。控制动片有序的沿与显示器屏面垂直的方向运动就可以实现显示的目的。图中28是显示驱动器拖板，29是拖板轨道。显示过程也是逐行(或逐列)显示。显示机构仍于稍后叙述。
纵向显示器的又一实施例是将上述的动片轴杆加长，其它结构不变，显示时，控制所有的动片距定片的高度就可以表现出浮雕的显示效果。显示机构在后面叙述。
图10是数字显示器示意图，图10(a)是数字显示器正面视图。图中显示的是数字8，30是第一层定片，34是动片。图10(b)是数字显示器背面视图。31是基板，32是基板上动片的导向槽。39是基板上开的透孔。33是动片滑块，35是动片拨头。图10(c)是数字显示器动片剖视图。34是动片，33是和动片联结成一体的滑块，33和基板上的导向槽32配合对动片定位。35是动片拨头，在基板后面拨动动片拨头35即可以使动片沿导向槽往复滑动，实现显示和消隐。图10(d)是数字显示器定片分解视图。图中，30是镂空成数字外轮廓的第一层定片，37是开有透孔39的第二层定片，第一层定片和第二层定片之间分布有动片，即数字段的a、b和f段。38是开有透孔39的第三层定片。第一、二层定片和第三层定片之间是动片的数字段g、c、d和e段。31是开有透孔39的基板。各层定片上的透孔和基板上的透孔位置相同。36是为了视图方便而设定的定位标记，按各层的定位标记将各层定片重合起来，同时在定位标记所在的边缘部分将各层定片和基板固定，动片在定片之间往复滑动，对于动片a、b、c、d、e和f段，当动片从第一层定片的窗口推出为显示状态，退回到第一层定片后面为消隐状态。g段动片从第二层定片后面推出为显示，退回到第二层定片后面为消隐。动片的运动是在基板后面通过推动动片拨头35实现。
现在开始叙述显示驱动器。图11、图12、图13和图14是一个单元的显示驱动器示意图。显示驱动器是由电磁铁机构和潜影机构组成。显示过程是由计算机编辑的显示信息输入到本显示器主托板上微处理器控制的显示存储器内。微处理器将显示数据处理后串行发送到行列电磁铁，电磁铁产生磁场，置位潜影机构，主托板驱动潜影机构运动，潜影机构带动动片运动实现显示。图11是机械定位的横动潜影机构显示驱动器。图中电磁铁机构是由电磁铁线圈46、电磁铁铁心47、电磁铁支架48组成。横动潜影机构主要部分是潜影轴架40、和潜影轴架40固定成一体的定位框41和45、固定在定位框上的锁片44以及可以在轴架上滑动的拨片43。显示过程是1、拨片复位电磁铁机构和潜影机构相互靠近，电磁铁机构上的楔形块49和潜影机构的锁片44接触，楔形块将锁片弹起，接下来电磁铁铁心接触和拨片固定在一起的衔铁片42，并将衔铁片和拨片推到图示左侧的端点。复位结束。2、拨片置位设拨片在图示的左端对应消隐，拨片在右端对应显示，此时若要显示电磁铁就通电，若不显示电磁铁则不通电。使电磁铁机构和潜影机构向相互离开的方向运动，电磁铁通电吸住衔铁42使拨片43随电磁铁机构运动，电磁铁不通电拨片留在原位不动。拨片到位后电磁铁断电，随之楔形块49退出，锁片44放下锁住拨片，置位结束。3、显示使潜影机构运动既可以实现显示。对于前文所述的平向显示器，如图14(a)所示，图中拨片43的复位位置和置位位置分别用虚线和实线绘出，6是动片拨头，7是动片滑块，3是动片，9是滑块和动片的连接块，5是显示器基板。当横动潜影机构沿滑块的长轴方向平移，拨片拨动动片拨头随之运动实现显示。对于前文所述的纵向显示器如图14(c)所示，图中拨片43的复位位置和置位位置还是用虚线和实线绘出，25是动片轴杆，21是动片，20是基板。横动潜影机构沿与显示器屏面垂直的方向运动将动片推出实现显示。
横动潜影机构显示驱动器又一实施例如图12所示，图12是一个单元的磁定位横动潜影机构显示驱动器。图中电磁铁机构是由线圈64、铁心65、支架66组成。潜影机构由支架68、衔铁61、永磁转子62轴67以及和转子固定的拨片63组成。拨片的复位和置位有别于上述的机械定位横动潜影机构。电磁铁通电产生磁场驱动永磁转子62和拨片63转动到一端复位，电磁铁通反向电流转子62和拨片63反向转到另一端置位。拨片是靠永磁转子和衔铁的磁力定位。显示过程和上述的机械定位横动潜影机构相同。
纵动潜影机构显示驱动器结构如图13所示，图中电磁铁机构由线圈55、铁心56、衔铁57、衔铁臂51、弹簧58以及电磁铁支架54组成。纵动潜影机构由拨片轴架53、带有锁口的拨片52、锁片50和复位弹簧59组成。打开潜影机构锁片50，拨片52复位。电磁铁通电，拨片由电磁铁衔铁臂51作用置位，电磁铁不通电拨片保持复位。图13(a)所示拨片置位，图13(b)所示拨片复位。图13中拨片复位弹簧59和电磁铁衔铁弹簧58还可以合并为一个，此时拨片和衔铁臂联接即可。显示过程同样是潜影机构的运动过程，对于前文所述的平向显示器如图14(b)所示，图中拨片52的置位位置和复位位置分别用虚线和实线绘出。6是动片拨头、7时滑块、3是动片、9是连接块、5是显示器基板。使潜影机构沿滑块长轴方向平移，拨片52拨动拨头6使动片运动实现显示。对于前文所述的纵向显示器如图14(d)所示，图中的虚线和实线分别绘出拨片52置位位置和复位位置，25是动片轴杆，21是动片，20是显示器基板。使潜影机构沿与显示器屏面垂直的方向移动，置位的拨片将动片推出实现显示。
纵动潜影机构又一实施例如图15所示，图中拨片76是电动机78的轴，77是主托板电机支架，74是显示器基板，73是动片轴杆。电机轴收缩为拨片复位，电机轴拉出为拨片置位，使电机支架沿与显示器屏面平行的方向移动可驱动平向显示器显示，使电机支架沿与显示器屏面垂直的方向移动可以驱动纵向显示器显示。本实施例中，通过控制电机轴拉出的长度还可以控制纵向显示器的动片显示时距基板的高度实现浮雕效果的显示。
图16是纵动潜影机构控制纵向显示器实现浮雕显示效果的又一实施例。本实施例中给电磁铁75一个电脉冲，拨片71进一步距，控制电磁铁的电脉冲数，即可控制拨片的步进长度。使拨片支架70沿与显示器垂直的方向运动，推动轴杆加长的动片轴73，实现浮雕效果的显示。图中的74是显示器基板，图3、图8和图9所示显示器的显示主拖板15和28就是由上述的显示驱动器单元组合而成。每次显示完一列(或一行)主拖板沿轨道移动一次，直至显示完了。对于图4所示的准同步显示驱动器，12是和显示单元相对应的显示驱动器单元，当显示驱动器单元采用磁定位横动潜影机构时的显示过程是首先对于整屏显示驱动器扫描置位。即使置位拨片处于动片拨头的准备显示的一侧，复位拨片悬空。之后主驱动电机13拖动框架运动，实现动片的显示，接下来辅助电机16配合驱动框架运动一个拨片的置位距，即使复位拨片移到动片拨头的准备消隐的一侧，从图中的方位说就是电机16驱动框架10横向移动，使置位拨片悬空。主电机13反向启动拖动显示驱动器运动，完成动片的消隐，最后，辅助电机16反向启动复原，完成一次整屏的刷新显示。当显示驱动器采用纵动潜影机构时。显示过程是对于整屏的显示驱动器扫描，使应该显示单元所对应的显示驱动器的拨片置位，电机13通电拖动显示驱动器显示；再次对于整屏的显示驱动器扫描，使应该消隐单元所对应的显示驱动器拨片置位，电机13反向启动拖动显示驱动器消隐。完成一次整屏的显示。图4中的显示驱动器单元12还可以安装在电路板上，用电动机驱动电路板同样可以整屏显示。
上面对于显示驱动器的叙述结合的是点阵式显示器展开的。对于数字显示器的显示驱动原理和结构与点阵式的显示驱动原理和结构完全相同。但由于数字显示器的数字段a、d、g三段动片运动方向和其他四段不在同一方向上。一种解决方案是沿两个方向分别驱动显示驱动器实施显示。另一种解决方案是如图17所示。图17是数字显示驱动器换向器结构示意图，图中拨动换向器拨头84使换向片83沿轨道82往复滑动，既可以使动片沿显示器基板上的导向槽32滑动实现换向。35是数字动片拨头，80是换向片上的换向槽，33是动片滑块。
权利要求
1.一种用于显示的机电显示器，其特征在于用片状或线状物制作的定片作为显示器的屏底，用可以移动的片状物制作的动片做显示器的显示单元，动片从相邻定片的间隙移出到定片前为显示状态，退回到定片后为消隐状态。动片运动方向与显示器屏面平行的显示器是平向显示器；动片运动方向与显示器屏面垂直的显示器为纵向显示器。用做点阵式显示时动片制成方形，用于数字显示时动片按各数字段的形状制作。动片的运动是在显示器基板背面由显示驱动器单元驱动，显示驱动器单元是由电磁铁机构和潜影机构组成。电磁铁使潜影机构的拨片置位或者复位，置位的拨片直接接触动片的拨头或轴杆，驱动显示驱动器运动，动片随之运动实现显示。拨片的置位位置和复位位置连线与显示器屏面平行的潜影机构是横动潜影机构；拨片的置位位置和复位位置连线与显示器屏面垂直的潜影机构是纵动潜影机构。显示驱动器单元是和动片对应的成行或成列安装在主拖板上，驱动主拖板运动可以按行或按列进行显示。显示驱动器单元还可以和整屏的动片对应安装在框架或电路板上，用电机驱动框架或电路板运动，可使整屏的动片同时显示。
2.如权利要求1所述的机电显示器，其特征还在于平向显示器的定片为片状齿形，齿形端头和基板固定。相邻定片鳞状排列，动片就是在两相邻定片之间的缝隙中往复运动。单色平向显示器每个显示单元一个动片，多色平向显示器每个显示单元有多个动片。
3.如权利要求1所述的机电显示器，其特征还在于纵向显示器的定片是长条的片状物或者是线状物，相互呈帘状排列。动片就是从相邻的片帘或线帘间穿入穿出。所有显示的动片距基板的距离相等是平面显示，显示的动片距基板的距离不相等是浮雕效果显示。
4.如权利要求1所述的机电显示器，其特征还在于数字显示器有三层定片，第一层定片镂空成数字的外轮廓窗口。第二层定片是数字的上半部分，第三层定片是数字的下半部分，第二层定片和第三层定片的中间处相互重叠。三层定片的边缘部分和基板固定。第一层定片和第二、三层定片间分布有数字段的a、b、c、d、e、f六段动片，第二层定片和第三层定片间有动片g段。动片可以在定片间往复滑动。
5.如权利要求1所述的机电显示器，其特征还在于横动潜影机构的拨片上固定有轴套和电磁铁衔铁，轴套安装在潜影机构的轴架上并且可以沿轴向往复滑动使拨片置位或复位。
6.如权利要求1所述的机电显示器，其特征还在于横动潜影机构的拨片还可以是和永磁体同轴固定，电磁铁作用在永磁体上使永磁体往复转动实现拨片的置位或复位。
7.如权利要求1所述的机电显示器，其特征还在于纵动潜影机构的拨片是一带有锁口的杆状物，电磁铁的衔铁臂直接作用于拨片端头使其置位或复位。
8.如权利要求1所述的机电显示器，其特征还在于纵动潜影机构的拨片还可以是电机的轴头。电机轴的拉出或缩回就是拨片的置位或复位。
全文摘要
一种用于显示的机电显示器，是用条形定片作显示器的底屏。用片状动片做显示点，动片从相邻定片间的缝隙中移出是显示状态，退回到定片后是消隐状态。动片的运动是在显示器基板背面由显示驱动器控制。显示驱动器是由电磁铁机构和潜影机构组成。潜影机构的核心是拨片，电磁铁使拨片置位或复位，拨片直接和动片接触，驱动潜影机构，可以控制动片显示。本技术的优点是显示屏的底色和显示色可任意组合。成本低。无辐射，节能。
文档编号G09F9/00GK1458639SQ0211679
公开日2003年11月26日 申请日期2002年5月15日 优先权日2002年5月15日
发明者唐中文 申请人:唐中文