专利名称：旋转式电子发光管显示屏幕的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电子发光管显示屏幕，具体说是一种时空分割旋转式电子发光管显示屏幕。
传统的电子显示屏幕是由大量发光管组成一个显示面，其发光管可以是发光二极管(LED)或电子气体管或液晶显示管等。目前最常用的LED管，其寿命长，发光强，色彩有红、绿、蓝等全色彩，且其发光点亮或熄灭时间非常短，因此最适合作高速时序控制。一般电子发光管显示屏幕由数万个甚至数十万个发光管组成一个显示面，利用控制显示面上的各个发光管亮度而形成一个需要的图案。在整个电子屏幕中，发光管的成本最高，而发光管推动电路的成本次之。因此在某些发光亮度要求较低的情况下，可以采用时间扫描方式来点亮发光管，如此可以节省其推动电路成本，一般常用的扫描时间占空比约为1/16、1/32或1/64等，其时间占空比表示推动电路成本比例，然而发光管的数量却无法降低。一个500×500点像素解析度的画面，其所需的单色发光管若以每个像素一个发光管计算则需要25万个，若双种色彩，则需50万个以上。发光管愈多，成本愈高，其损坏率也愈高，因而可靠度也降低。
本实用新型的目的在于提供一种可以大量节省发光管的数量，降低推动电路成本，从而达到最高经济效益的时空分割旋转式电子发光管显示屏幕。
为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案一种旋转式电子发光管显示屏幕，包括底座和电子控制电路板，底座上设置一透明外壳、一电源供应器及一电机，其特征在于底座上设置一个中空的固定轴体，该中空的固定轴体上端置有一水银电刷，设在底座上的电机经由传动机构带动置于固定轴体轴承上的旋转载体，该旋转载体上装置有电子控制电路板及均匀排列的发光管，设在该水银电刷两导电轴心上的导电转盘与该电子控制电路板相接，底座的上方置有光盘座、该光盘座上置有光栅盘，旋转载体的下方与光栅盘相对应位置上设有与该旋转载体一起转动的内外两组光电发射接收组件。
本实用新型与已有技术相比，具有显而易见的优点使用旋转方式而利用在时间及空间上分割的原理，把数排或数列显示发光管在旋转结构上，在其适当的时间及空间上控制其发光，从而形成一个旋转面的图案。其最大优点在于利用数排或数列发光管而可形成一个几十倍于该数排或数列发光管的显示范围画面，因而可以大量节省发光管的数量，以达到最高的经济效益。
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明。
图1是本实用新型一个较佳实施例的结构剖面示意图；图2是本实用新型一个较佳实施例的水银电刷结构示意图；图3是本实用新型一个较佳实施例的光栅结构示意图；图4是本实用新型一个较佳实施例的圆柱显示面发光管结构示意图；图5是图4中彩色LED阵列的局部放大示意图；图6是图4圆柱显示面发光管旋转后产生的彩色图像原理分析示意图；图7是本实用新型一个较佳实施例的立体示意图；图8是本实用新型另一个较佳实施例的立体示意图；图9是本实用新型另二个较佳实施例的立体示意图。
本实用新型显示面形状不同，其旋转后所形成的转动面亦不相同。如图7的结构以数列发光管绕轴心旋转，从而形成一个圆柱面的显示面。如图8的结构由数列沿着球面的发光管绕着轴心旋转，从而形成一个球面的显示面。如图9的结构由数列沿着圆形半径方向的发光管绕着圆心的轴心旋转，从而形成一个圆形平面的显示面。在上述三种结构中，这几列发光管是平均分配在旋转面上，其平均分配的精确度表示各列发光管在下个时序同一空间上的吻合度。其分配精确度愈高，则各列发光管在同一空间的吻合度也愈高，因此像素也愈清晰，反之则模糊。以上三种虽然其显示面形状不同，但其工作原理都相同，因此以下只以图7圆柱面结构作详细说明，其他两种原理相同，不再重述。
请参阅图4所示，其结构为图7圆柱面，共有八列发光管以等间距平均分配在此旋转的圆柱面上。在显示画面的过程中，空间上画面的某一个点是由每一列发光管上的某一个点轮流点亮的。如画面上“A”字的显示，在时间顺序上将由第一列n1在经过P点到第Q点区中，以时间分割方式分成m个若干等份扫描，其动作分析如图6所示。若此等份为m＝100，则表示此显示面在圆周方向共有800个显示画面等份。若每列发光管有500个，则可形成一个500×800＝40万点像素的显示面。“A”字形的显示则在列发光管n1由P点转到Q点中以其相对应的扫描点使发光管点亮即可。当第一列发光管转到Q点时，第二列发光管n2已恰在位置P点上，因此下一个时序内“A”字形区内的显示将由第二列的发光管负责扫描，等到第二列发光管旋转到Q点时，第三列发光管n3恰在P点上，如此轮流下去由每一列发光管在其转到P点与Q点之间即显示“A”字形，如果能在视觉暂留时间内接替扫描，则能在空间上出现稳定的画面。因此在设计发光管列数与旋转频率有着重要条件才能得到稳定画面，其每秒钟显示画面次数则为发光管列数与旋转频率的乘积，一般必须大于视觉暂留最少画面次数，即每秒二十四幅以上。因此若发光管列数为六列，则每秒必须旋转四转以上。
每列发光管上的任一点在旋转面上皆形成一个圆曲线，这个圆曲线即是构成转动画面的曲线之一，此圆曲线在空间上共分成n×m个等份，其中n表示有几列发光管，m表示各列发光管区间以时间分割方式所进行的扫描等份数。此等份的大小即为显示画面的像素长度大小，而列上两个发光管之间的距离即为像素宽度大小，若设计其相等，则可形成一个正方形像素。
若设计每列发光管个数为K个，其列显示长度为L，若有n列发光管，列区间扫描等份数为m，则若要有正方形像素，必须设计L/K＝2πr/n·m，其中r为旋转面半径。例如若设计一个8列发光管系统，列区间等份数为64份，每列有512个发光管，则可构成一个512×512＝26万个像素的画面，但所用的发光管数量为512×8＝4096个而已。
为了保证列发光管在旋转面上能分成n·m等分，且在适当时间及空间上转换扫描内容，必须有一个装置以指示在何时何处进行转换，此装置为一个n·m等份的光栅盘117，其置于轴心的外圆不动区内，此光盘的光栅结构分为两个区，内层区只有一条透光光栅117A，作为空间上起始定点用，外层区的光栅则分成n·m个等份的透光光栅117B，其结构如图3所示。此光盘的信号由内、外两组连接在转动面上的光源及接收管118、119组成，当内层的光电接收管118收到此内层透光光栅之信号时即重新定位，因此转动面在空间上有一个绝对的固定开始点，此点即为此光盘的内层光栅之位置，而外层区的光栅117B，每个光栅信号即指示一条列发光管的扫描。
请参阅
图1所示为整个系统的结构，底端为一个底座1，其上连接一个中空的固定轴体2，此中空的固定轴体上端置有一个特别设计的水银电刷3，以把置于底座内的电源供应器4的电流导入旋转体上的电路使用。在底座上置有马达M5，马达经由皮带轮6带动轴承17上的转轮18，转轮18上的插削9带动置于承轴10及轴承11上的旋转载体12，此旋转载体上装置有电子控制电路板13及各列发光管14，其电源经由一个特殊设计的水银电刷3把正、负极经由两个铜制转盘15、16与旋转载体相接。此水银电刷的正、负轴心25、28与旋转载体一起转动，其结构如图2所示。底座的上方置有光盘座116及光栅盘117，在旋转载体的下方有两组光电发射一接收组件118及119与旋转载体一起转动，其中一组为光栅内层发射接收组，以控制整个画面起始点，另一组为控制发光管的时间分割扫描时序。整个系统的外围为一个透明外壳19。
再请参阅图2所示，此水银电刷3主要系以水银作为旋转导电介质，并非一般的石墨电刷，其优点为导电度高，旋转摩擦力小，无燥声，无接点，寿命长。按图2所示，电源供应器上的正极电流经由铜腔体304进入水银体306内，此水银体置于铜腔体的空穴内。为防止水银蒸气外泄及外面空气进入与水银氧化，水银体的上方装满不易挥发的油体308。此进入水银体的正电流再经由导电轴心25将电流导至上方正极。同理，负极电源由铜腔体302进入，再经由水银体305导入轴心28上端，为防止水银体蒸汽外泄，其上置有油体307，在导电轴心25与轴心28之间系以绝缘环309绝缘，而铜腔体304与铜腔体302间亦以绝缘体303绝缘，整个轴心25与轴心28为一个置于滚珠轴承310与滚珠轴承311上旋转的旋转轴。为防止水银体与油体外泄，在各个水银体上方装置有断层密封元件。断层密封元件可分为两部分，其固定部分314、315钳在铜腔体内，另一旋转部份312、313与轴心紧密连接，因而水银体可在铜腔体内不致外泄。整个水银电刷由下到上可分为铜腔体304，绝缘体303、铜腔体302，铝制轴承座301四个部分，各部份间以“O”型密封圈316、317、318紧密结合。
权利要求1.一种旋转式电子发光管显示屏幕，包括底座和电子控制电路板，底座上设置一透明外壳、一电源供应器及一电机，其特征在于底座(1)上设置一个中空的固定轴体(2)，该中空的固定轴体上端置有一水银电刷(3)，设在底座上的电机(5)经由传动机构带动置于固定轴体轴承(10、11)上的旋转载体(12)，该旋转载体上装置有电子控制电路板(13)及均匀排列的发光管(14)，设在该水银电刷(3)两导电轴心(25、28)上的导电转盘(15、16)与该电子控制电路板相接，底座的上方置有光盘座(116)、该光盘座上置有光栅盘(117)，旋转载体的下方与光栅盘相对应位置上设有与该旋转载体一起转动的内外两组光电发射接收组件(118、119)。
2.根据权利要求1所述的旋转式电子发光管显示屏幕，其特征在于所述的水银电刷(3)由上层的轴承座(301)与下层的二个与电源连接的导电腔体(302、304)组成，该二导电腔体之间设置绝缘体(303)隔绝，该二导电腔体内各置放水银体(305、306)，其上分别置放油体(307、308)，两导电轴心(25、28)分别插入该二水银体(306、305)内，该两导电轴心间由绝缘环(309)绝缘，该两导电轴心为同心轴心且置于滚珠轴承(310、311)上旋转，该两水银体(305、306)上方分别置有断层密封元件转动部分(312、313)和断层密封元件固定部分(314、315)，该断层密封元件固定部分(314、315)钳在导电腔体内，该断层密封元件转动部分(312、313)与轴心紧密连接，该轴承座(301)、该导电腔体(302、304)及该绝缘体(303)各部分间以O型密封圈(316、317、318)紧密结合。
专利摘要本实用新型公开了一种时空分割旋转式电子发光管显示屏幕，包括透明外壳、底座、控制电路板及电机，其特征在于底座上设有固定轴体，该固定轴体上端置有水银电刷，旋转载体上置有电路板及均匀排列的发光管，水银电刷导电轴心上的导电转盘与电路板相接，底座上置有带光栅盘的光盘座，旋转载体的下方与光栅盘相对应位置上设有与旋转载体一起转动的内外两组光电发射接收组件。
文档编号G09F13/00GK2248368SQ9622913
公开日1997年2月26日 申请日期1996年1月17日 优先权日1996年1月17日
发明者王遵义 申请人:上海宇联电子有限公司