[发明专利]磁性显示组件及显示装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种适用于制造双稳态反射型磁性光显示装置的显示组件与像素结构，上述显示装置适用于多种应用，特别是成本敏感型(cost-sensitive)、大规格室外标志牌(signage)应用。这些新型显示结构具有超低的功率消耗，重量轻，体积薄，且具有低成本工业制造工艺的优势。

背景技术

本发明关于一种新型反射型双稳态磁性光显示装置，尤其非常适用于大型、室外及高亮度应用。本发明的核心组件可以利用低成本的工业制造工艺进行制造。

传统平板显示技术，例如等离子、液晶以及有机发光二极管显示装置，已证明在大型标志牌应用中的使用是不成功的。当直接暴露于阳光时，其中这时环境照明可以达到100,000勒克司(lux)，或者暴露于环境照明大于1,000勒克司的其他高亮度环境时，上述显示技术不能提供充足的亮度和对比度。此外，当置于大规格室外环境应用时，上述显示装置不具备成本效率且不可靠。

目前，已开发出离散式发光二极管(LED)的大型面板阵列来满足数字标志牌市场的需要。这些室内及室外数字标志牌装置是价格非常昂贵的产品，具有大量的分离组件以及高功率需求。它们必须使用大量密集封装的高亮度发光二极管，以发射足够的光线来直接对抗室外阳光以及高亮度应用。直射阳光能够达到100,000lux。一种简单的单色4行×20字符发光二极管显示装置通常使用大约2,800个离散发光二极管。一种发光二极管″超大型″彩色视频屏幕可能需要多于一百万个离散组件。

标志牌工业正在寻求的另一个特征是以反射技术取代光线发射。利用反射显示装置，在需要照明的白天可以使用直射阳光。在晚上，照明要求很低，因此甚至具有夜间照明的反射显示装置所使用的功率将更低。另一个益处是双稳态，一旦画面被写入显示装置，显示装置则能够在没有持续电源的情况下维持此画面。这使得例如信息显示或者标志牌等应用具有非常低的功率消耗，这是因为很多标识不需要频繁更换信息。例如，汽油价格标识可以仅一天更新一次，或者时钟仅每隔60秒改变一个数字。双稳态显示装置所具有的超低功率消耗，使其能够由小型电池或者太阳能电池提供电能。这可以减少昂贵的配线需要，尤其对于不是近地使用的标志牌。最后，由于轻薄型数字标志牌能够减少安装以及所需的支撑结构成本，因此此类型的标志牌更为大家所期望。这里描述的本发明具有以下所有特定：反射性、双稳态、功率低、体积薄且重量轻。

早在上世纪90年代(1900s)，先于发光二极管标志牌之前，存在有各种使用电磁作动器(actuator)的电子标志技术(见Naylor US 1,191,023，TaylorUS 3,140,553 and Browne US 4,577,427)。这些离散作动器通常是具有反射机械薄片(mechanical flap)设备的小型电磁线圈或者电机的变更。它们被广泛使用，并且少量装置今天仍然使用于特定室外标志应用中，例如计分牌以及运输标志。然而，由于这些装置具有非常昂贵的造价，面临可靠性问题，以及由于各个像素所需的离散机械组件的尺寸造成的分辨率受限，因此随着发光二极管的出现而被废弃不用。

使用磁性作动器(Magnetic Actuator)用于显示装置由Weiacht(US6,510,632)继续发展，其中磁铁连接至较大薄片或者在形成标志字符过程中能够180度旋转的薄片上。这种类型的技术随着Fischer等人以及他人专利(US 3,936,818，US 6,603,458)出现继续发展，上述专利再次讨论使用磁性驱动薄片作为单独显示像素的技术。这些装置被安装于机械轴上，并且每个单独装置中仅使用一个磁-光薄片。

虽然磁学本身以及磁性材料的研究是一种能够回溯几个世纪的古老学科，并且今天仍在进行大量的研究(请见Spaldin，N.，磁性材料：基本原理与设备应用，剑桥大学出版社，2003；Kittel，C，固态物理介绍，Wiley，1996)，但近年来很少有计划去开发一种新型的基于磁性的反射显示技术。浦耳生(Poulsen)与Pfleumer分别在1898年与1928年，利用磁性现象研发出磁学在记录媒体中的使用。在上世纪60年代，磁性材料首先由Forrester等人及其它人用于储存内存(US 2,736,880，US 2,667,542，US 2,708,722)。由Olsen等人倡导发起的磁芯内存(US 3,161,861，US 4,161,037，US 4,464,752)由于其对于计算机工业的牵连，几十年来已受到很大关注，但是由于很多原因现已被基于硅的内存装置所替代。