CN101663636B - 用于表的磁性显示器 - Google Patents

Abstract

一种较小尺寸的翻转点式显示器运用在两个定向之间旋转的磁性激励的像素。该定向显示出两个不同光学状态。仿真出的点阵设计改进了美学和消费者诉求，并且也使得翻转点式显示器能够通过减少在每个旋转像素与周围背景之间的间距间隙的可见性，用与较为明亮的背景和“关闭”像素相对照的较暗色的“开启”像素来产生出正反差显示图像。一种具有围绕U形磁芯的每个臂部的线圈的磁性激励器的交织配置可能引起较低的功率消耗、低的生成成本、以及在消费品和诸如表和移动电话这样的小型移动设备中使用所需的小尺寸。

Description

用于表的磁性显示器

相关申请的交叉引用

本申请主张对2007年3月13日提交的名为“Magnetic Display ForWatches(用于表的磁性显示器)”的美国临时专利申请No.60/906,789的优先权和权益，并且也主张对2006年9月27日提交的题名为“Magnetic Display For Watches(用于表的磁性显示器)”的美国临时专利申请No.60/847,787的优先权和权益。

背景技术

大规模翻转点式显示器(large scale flip dot display)是利用可旋转像素的矩阵来运行的，每个像素具有永磁体。电流通过下层的电磁体并且生成磁场，该磁场将像素翻转达到180度以显示两侧之一。这种类型的显示技术的缺点妨碍了其用途超出大型户外标牌。例如，翻转点式显示器需要高电压来启动(actuate)像素的旋转，通常不少于18至32伏特，且具有对应的显著电流消耗。翻转点式显示器就每像素而言也是非常昂贵的，并且已经仅以非常大的段(segment)尺寸实现商业化。由于这些功率、尺寸和成本限制，现有技术和翻转点式显示器的产业应用独有地集中于大型户外标牌应用。此外，目前翻转点式显示器典型地具有标准的产业外观，即其具有的特征为：在像素一侧上的绿色、黄色或白色的涂覆涂层(painted coating)代表着该像素“开启(ON)”的光学状态。该“ON”光学状态与哑光(matte)黑色的涂覆背景或者代表着“OFF(关闭)”光学状态的像素的相对侧形成对照而具有高对比度和能见度。

在范围包括数字式表、时钟和移动电话的多种消费电子产品中，昏暗的灰黑(black-on-grey)的液晶显示器(LCD)是占主导地位的。许多制造商发现，由于这种昏暗外观的显示器的较低感知值以及设计局限，它们的目标价格点在高端产品方面受到损失。在诸如表这样的产品类别中，功能越来越不具有区分因素(differentiator)的作用。设计制造商替代地依赖于使用区别性材料来传达(convey)价值。在低端表中可使用有色的塑料表带或表壳，而金属表壳和皮制表带将可见于较高定价的表中。

发明内容

在本发明的一个实施例中，存在一种移动显示设备，其包含提供信息的可旋转像素的阵列。每个可旋转像素的一部分包括永磁体，并且每个像素在第一定向和第二定向之间旋转，该第一定向呈现出具有第一光学状态的第一显示面，并且该第二定向呈现出具有第二光学状态的第二显示面。该第一光学状态不同于第二光学状态之处在于，一些像素接近与第一光学状态和第二光学状态之一匹配的背景。表还具有用于磁性地旋转可旋转像素阵列的装置。电池被电连接到所述用于磁性旋转的装置。

在一个细化表达(refinement)中，该移动显示设备是蜂窝电话并且所提供的信息包括字母数字数码(alphanumeric digit)，特别是电话号码或呼叫者识别信息。

在另一细化表达中，该移动显示设备是计时器(诸如表或小型钟)并且该信息是按时间先后顺序(chronological)的信息。在又一细化表达中，该按时间先后顺序的信息可能仅包括日期信息。在再一细化表达中，该按时间先后顺序的信息可能仅包括时间信息。同样，该按时间先后顺序的信息包括日期和时间信息的一些组合。

在另一细化表达中，用于磁性地旋转可旋转像素阵列的装置包括多个电磁体。每个电磁体具有由基底部分限定的U形磁芯。基底部分连接第一臂部和第二臂部。第一臂部包括第一线圈，并且第二臂部包括第二线圈。

在另一细化表达中，背景包括多个仿真出的点阵面板以及在至少一些彼此相邻的面板之间的凹槽。每个凹槽基本上模仿介于可旋转像素中的至少一个像素与背景之间的间隙。

在另一细化表达中，背景是重复的点阵图案。每个点阵面板包括从包含晶体、宝石或金属的群组中选择的附着材料。

在另一细化表达中，在一个面板上的附着材料包括莱茵石，而在另一面板上的附着材料包括晶体。

在另一细化表达中，点阵面板存在于可旋转像素阵列中的至少一个像素的第一显示面和第二显示面中的至少一个上。

在另一细化表达中，每个凹槽是暗线。

在另一细化表达中，每个像素在第一定向与第二定向之间旋转，该第一定向具有基本上与该像素周围的面板相匹配的关闭光学状态，该第二定向具有与该像素周围的面板不同的开启光学状态。

在另一细化表达中，处于关闭光学状态的至少一个可旋转像素包括多个方格(pane)，每个方格基本上与仿真出的点阵面板有相同尺寸。

在另一细化表达中，该显示器是正反差显示器。至少一个可旋转像素的光学状态比背景的周围面板更暗。

在另一细化表达中，可旋转像素阵列中的至少一个像素的显示面中的至少一个包括从包含莱茵石、晶体、金刚石或金属的群组中选择的附着材料。

在另一细化表达中，带有表针的模拟机芯(analog movement)，表针被定位在背景以及像素阵列的上方。

在另一细化表达中，像素阵列中的第一像素群组在第一平面中。像素阵列中的第二像素群组在第二平面中。该第一平面和第二平面是不同的。

在另一细化表达中，至少一个像素的第一显示面和第二显示面中的至少一个包括涂层，该涂层由磷光涂层或荧光涂层组成。

在另一细化表达中，还包含一种至少具有局部中空内部的表壳。背景和可旋转像素阵列被定位在该表壳内部。LED前灯被定位在该表壳内以便将光线照射到背景和像素阵列中的至少一部分上。

在另一细化表达中，LED发射处于紫外线波长(ultravioletwavelength)内的光的一部分。

在另一细化表达中，每个像素包括从像素侧部突出的止动件(stop)。该止动件基本上隐藏在背景下面。

在另一细化表达中，像素大约旋转180度。

在另一细化表达中，像素阵列的第一群组被配置为显示字母数字字符。用于磁性地旋转可旋转像素阵列的装置控制该第一群组的旋转。第一群组的每个可旋转像素被具有两个臂部的U形磁芯旋转，该两个臂部各自具有至少一个线圈。该U形磁芯被配置在第一群组下面以使得在可旋转像素的第一群组的线圈和永磁体之间的磁场干扰最小化。

在本发明的另一实施例中，一种移动设备显示器包括多个被定位在背景内的磁性激励的可旋转像素。背景包括多个仿真出的点阵面板和在至少一些相邻面板之间的多个凹槽。每个凹槽基本上模仿介于可旋转像素中的至少一个像素与背景之间的间隙。

在本发明的一个细化表达中，移动设备显示器是蜂窝电话显示器或计时器显示器。计时器可以是钟或表。

在本发明的另一细化表达中，凹槽是在相邻的仿真出的点阵面板之间的切口部分。

在另一细化表达中，凹槽是暗线。

在另一细化表达中，每个像素在第一定向与第二定向之间旋转，该第一定向具有基本上与该像素周围的面板相匹配的关闭光学状态，该第二定向具有与该像素周围的面板不同的开启光学状态。

在另一细化表达中，处于关闭光学状态的至少一个可旋转像素包括多个方格。每个方格基本上与仿真出的点阵面板的尺寸相同。

在另一细化表达中，显示器中的至少一部分是正反差显示器。至少一个可旋转像素的开启光学状态比背景的周围面板更暗。

在另一细化表达中，显示器的第一部分是正反差显示器。显示器的第二部分是负反差显示器。

在另一细化表达中，至少一些面板具有不同颜色。

在另一细化表达中，显示器的所有部分是正反差显示器。

在另一细化表达中，显示器还包括用于磁性地旋转多个可旋转像素的装置。每个像素中的至少一部分包括永磁体。用于磁性地旋转的装置包括多个电磁体。每个电磁体对应于一个像素，并且具有由连接第一臂部和第二臂部的基底部分所限定的U形磁芯。第一臂部包括第一线圈，并且第二臂部包括第二线圈。

在另一细化表达中，可旋转像素中的至少一个包括显示面，该显示面具有从包含晶体、宝石或金属的群组中选择的附着材料。

在本发明的另一实施例中，存在着一种移动设备显示器，其包括多个磁性激励的可旋转像素。每个像素具有在第一定向和第二定向之间旋转的永磁体。该两个定向具有不同的光学状态。可旋转像素被设置为与具有多个面板的重复的点阵图案相对置。面板之间的间距基本上与在像素与周围背景之间的间距相匹配。

在本发明的一个细化表达中，移动设备显示器是蜂窝电话显示器或计时器显示器。计时器可以是钟或表。

在本发明的另一细化表达中，存在着多个电磁体。将每个电磁体定位在基本上与永磁体相邻的对应像素的下面，从而使得将电磁体磁化为与永磁体的极性相反的电流引起像素从第一定向和第二定向中的一个旋转到第一定向和第二定向中的另一个。

在另一细化表达中，电磁体包括定向为与转轴垂直的U形磁芯，该U形磁芯具有至少一个接近像素的永磁体的磁极。

在另一细化表达中，至少一个电磁体具有U形磁芯，并且存在着围绕着该磁芯的第一臂部的第一线圈以及围绕着该磁芯的第二臂部的第二线圈。

在另一细化表达中，每个线圈的电阻大于75欧姆(Ohm)。

在另一细化表达中，像素具有在其光学状态之一的时刻被集成的至少两个方格(pixel has at least two panes incorporated on one of itsoptical states)，并且在该两个方格之间有凹槽，该凹槽基本上与介于像素与背景之间的间距相匹配。

在另一细化表达中，凹槽是暗线，其提供与在每个像素和周围背景之间的间隙紧密匹配的外观。

在另一细化表达中，像素中的至少一个的显示面包括从包含晶体、宝石或金属的群组中选择的附着材料。

在另一细化表达中，包含晶体、宝石或金属的群组中的至少一种材料被附着到至少一个背景面板。

在另一细化表达中，背景面板包括第一涂层。处于开启状态的每个旋转像素的显示面包括第二涂层。第二涂层具有比第一涂层更暗的颜色。

在另一细化表达中，至少一个像素和背景的第一部分处于与另一像素和背景的第二部分不同的平面中。

在另一细化表达中，两个线圈被定向在相反的方向上并且串联连接。该两个线圈的总电阻优选地是在150至250欧姆的范围内。

在本发明的另一实施例中，存在着一种包括多个磁性激励的翻转件(flipper)的表显示器，该翻转件具有被定位在周围背景内的显示面。翻转件在第一定向与第二定向之间旋转，在第一定向上显示面具有第一光学状态，在第二定向上显示面具有第二光学状态。表显示器还包括定位在翻转件与周围背景上方的至少一个径向延伸的表针。该表针被连接到在翻转件与周围背景下面的模拟机芯。

在一个细化表达中，存在着多个电磁体。每个电磁体对应于多个电磁激励的翻转件之一。每个电磁体包括由连接两个衔铁(armature)的基底部分所限定的U形磁芯。每个衔铁包括线圈。

在另一细化表达中，像素阵列的第一群组被配置为显示字母数字字符。该U形磁芯被配置在第一群组下面以使得在可旋转像素的第一群组的线圈和永磁体之间的磁场干扰最小化。

在另一细化表达中，翻转件中的至少一个的显示面包括从包含晶体、宝石或金属的群组中选择的附着材料。

在另一细化表达中，多个翻转件提供按时间先后顺序的信息。

在另一细化表达中，多个翻转件在第一定向上提供阿拉伯数字形式的时间信息并且在第二定向上提供罗马数字形式的时间信息。

在另一细化表达中，单个翻转件在第一定向上显示AM并且在第二定向上显示PM。

在另一细化表达中，一组翻转件在第一定向上显示AM并且在第二定向上显示PM。

在另一细化表达中，存在着对应于时针、分针、和秒针的三根表针。

在本发明的另一实施例中，存在着电磁激励的显示器，该显示器包含具有永磁体的像素，该像素绕轴线旋转以显示第一面和第二面。该第一面具有第一光学状态，并且该第二面具有第二光学状态。第一光学状态不同于第二光学状态。电磁激励的显示器也包括电磁体，该电磁体包括定向为与像素的轴线垂直的U形磁芯。该电磁体包括绕U形磁芯的第一臂部定位的第一线圈和绕U形磁芯的第二臂部定位的第二线圈。电磁体的每个磁极(pole)基本上被定位成邻近永磁体，从而使得将电磁体磁化为与永磁体的极性相反的电流引起像素从第一面旋转到第二面。围绕该像素的背景具有在光学上与可旋转像素的第一面和第二面中的至少一个形成对照的光学状态。

在一个细化表达中，第一线圈和第二线圈串联连接，并且具有大于150欧姆且小于或等于250欧姆的总电阻。

在另一细化表达中，多个像素各自与具有U形磁芯以及一对线圈的对应电磁体相关联。该多个像素被配置为产生至少一个字母数字字符。该U形磁芯被配置在以交织图案(interwoven pattern)配置的该多个像素下面。

在另一细化表达中，像素在第一面和第二面之间旋转大约180度。

在另一细化表达中，像素中的至少一个的至少一个面具有磷光涂覆表面。

在另一细化表达中，像素中的至少一个的至少一个面具有荧光涂覆表面。

在另一细化表达中，像素中的至少一个的至少一个显示面还包括从包含着晶体、莱茵石、金刚石或金属的群组中选择的附着材料。

在另一细化表达中，使用绕线轴来围绕着各自的臂部卷绕第一线圈和第二线圈中的至少一个。

在另一细化表达中，第一像素和邻近第一像素的一部分背景不是处于与第二像素和邻近第二像素的一部分背景相同的水平面中。

在本发明的另一实施例中，存在着一种磁性激励的字母数字显示器。该显示器包含多个翻转件。每个翻转件包括永磁体并且绕轴线旋转以呈现显示面，该显示面在第一定向上具有开启状态并且在第二定向上具有关闭状态。每个翻转件基本上被定位在背景内。邻近每个翻转件的背景部分基本上与处于关闭状态的显示面匹配。多个翻转件被配置成当该多个翻转件中的至少一些翻转件被定向为呈现处于开启状态的显示面时共同地呈现出字母数字字符。显示器还包含在该多个翻转件下面成交织配置的相应的多个成对电磁体线圈。

在一个细化表达中，在对应于第一翻转件的第一线圈与对应于不同翻转件的任何相邻线圈之间基本上没有间隙。

在另一细化表达中，每个线圈具有铁磁性材料的单独的内部支柱。

在另一细化表达中，字母数字字符是用七个翻转件形成的阿拉伯数字。

在另一细化表达中，成交织配置的成对电磁体线圈的每对电磁体线圈绕U形磁芯的一对臂部而定位。相邻的U形磁芯相对于彼此旋转90度。

在另一细化表达中，成对的线圈被定位在U形磁芯的一对衔铁上。

在另一细化表达中，每个U形磁芯被定向为基本上与对应翻转件的轴线垂直，并且其中电磁体的每个磁极被定位为基本上与对应翻转件的永磁体相邻。

在另一细化表达中，成对的电磁体线圈串联连接并且具有在150至250欧姆范围内的总电阻。

在另一细化表达中，交织配置包括成对的线圈，每个线圈具有小于对应翻转件轴向长度一半的宽度，并且其中翻转件的永磁体的轴向长度小于或等于翻转件轴向长度的一半。

在另一细化表达中，多个翻转件的任何翻转件的永磁体不重叠除了对应于该翻转件的、激励该翻转件的旋转的成对线圈以外的任何线圈。

在另一细化表达中，交织配置包括重叠着对应翻转件的至少一部分永磁体的成对线圈，并且其中该成对线圈不重叠着除了该成对线圈所激励进行旋转的对应翻转件以外的任何翻转件的永磁体。

在另一细化表达中，显示器还包括被配置成共同地呈现第二字母数字字符的第二多个翻转件，以及在该第二多个翻转件下面成交织配置的对应的第二多个成对电磁体线圈。第一多个翻转件的显示面处于第一平面中。第二多个翻转件的显示面处于第二平面中。该第一平面和第二平面是不同的。

在另一细化表达中，显示器是表显示器并且还包含带有表针的模拟机芯，这些表针被定位在背景和该多个翻转件上方。

在另一细化表达中，背景包括多个仿真出的点阵面板和在至少一些相邻面板之间的多个凹槽。每个凹槽基本上模仿介于可旋转像素中的至少一个像素与背景之间的间隙。

在另一细化表达中，显示器中的至少一部分是正反差显示器。

在另一细化表达中，显示器是表显示器并且被定位到外壳内部。该外壳具有指向显示器中的至少一部分的前灯LED。

在另一细化表达中，前灯是UV LED。翻转件中的至少一个包括处于开启状态的显示面上的荧光涂层。

在另一细化表达中，将一种从包含莱茵石、晶体、金刚石或金属的群组中选择的材料附着到背景或者至少一个翻转件的显示面中的至少一个。

在本文中披露并且主张了多种实施例。存在着许多细化表达，其通常即便不适用于这些实施例的全部，也是适合于这些实施例中的大部分。

在本发明的一个细化表达中，单个可旋转像素代表多于一个像素或点的信息。例如，单个像素可能包括文本信息，诸如在一个或两个面上的AM/PM/LAP/COUNTER/DATE。

在本发明的另一细化表达中，可旋转像素的形状为圆形、正方形、矩形、或多边形。

在本发明的另一细化表达中，所使用的转轴是由与可旋转像素相同的材料构造成的。可替代地，转轴可能是由电线、金属或塑料杆构造成的。该转轴可以穿过在可旋转像素上的、像素围绕着其进行旋转的某一部分中的洞。

在本发明的另一细分表达中，旋转像素的转轴被固定到安装点。

在本发明的另一细分表达中，转轴是旋转像素的部分或者被附接到旋转像素并且与旋转像素一起旋转。

在本发明的另一细分表达中，永磁体材料被集成到旋转像素的某一部分中。永磁体可以是磁性的热塑性或橡胶材料，铁氧体，陶瓷，铝镍钴合金(AlNiCo)，钐钴合金(SmCo)，钕铁硼合金(NdFeB)，注塑成形材料如尼龙6或12，这种热塑性或橡胶材料包含着磁性材料、或其它磁性材料或拥有磁场的稀土材料的所需混合物。

在本发明的另一细化表达中，整个像素可以是永磁体材料。

在本发明的另一细化表达中，永磁体材料被集成到每个可旋转像素中的仅一部分中并且在与可旋转像素相同的平面中具有磁极。

在本发明的另一细化表达中，永磁体材料具有被定向为与可旋转像素的平面垂直的磁极。

在本发明的另一细化表达中，可旋转像素包括永磁体，该永磁体与磁芯接近或者具有额外的极板，并且被配置成确保可旋转像素不会因为振动或跌落而改变定向(被磁性地保持就位)。

在本发明的另一细化表达中，线圈以及对应的旋转像素被配置成包含字母数字字符。

在本发明的另一细化表达中，字母数字字符是用七个像素生成的阿拉伯数字。

在本发明的另一细化表达中，将一种防反射涂层应用于背景或者应用于旋转像素的关闭光学状态。在本发明的又一细化表达中，将包括光捕获材料的防反射面漆(finish)应用于背景或者应用于旋转像素的关闭光学状态。

在本发明的另一细化表达中，可旋转像素具有至少一种附着于其中的材料。

在本发明的另一细化表达中，可旋转像素可能在一侧或两侧上具有磷光或荧光涂料。另外，可使用在没有UV光时为无色并且当存在UV光时发出颜色的荧光涂料。

在本发明的另一细化表达中，可旋转像素的显示面包括至少一个带斜面的边缘。

在本发明的另一细化表达中，可旋转像素集成至少一个基本上与周围背景的外观相匹配的点阵面板。

在本发明的另一细化表达中，该点阵面板具有附着到该点阵面板上的材料。

在本发明的另一细化表达中，该点阵面板的形状为圆形、正方形、矩形、或多边形。

在本发明的另一细化表达中，可旋转像素集成有与背景中存在的那些点阵面板相匹配的两个或更多个点阵面板。在本发明的又一细化表达中，在可旋转像素上的点阵面板之间存在着凹槽。在本发明的再一细化表达中，在点阵面板之间的凹槽是实际的间隙。可替代地，在点阵面板之间的凹槽使用涂料、或涂层以模仿介于可旋转像素与周围背景之间的实际间隙的外观。

在本发明的另一细化表达中，线圈的形状为圆形、正方形或矩形。

在本发明的另一细化表达中，线圈是由电线构造成的，特别是铜电线，或其他磁性线，以及导电材料，并且同样地可以是被布置在印刷电路板上的线路。

在本发明的又一细化表达中，磁芯包括两个间隔开的支柱(即，具有没有直接机械连接的偏移)，围绕该支柱缠绕着线圈。

在本发明的又一细化表达中，该两个磁芯支柱具有更大的基底，并且两个基底被安置成紧密靠近用以像单个U形磁芯那样有效地以磁性方式起作用。

在本发明的又一细化表达中，磁芯支柱或U形磁芯是由诸如陶瓷、或层压钢板的铁磁性材料构造成的。

在本发明的另一细化表达中，磁芯的顶部被定位成基本上平行于旋转像素的平面。

在本发明的另一细化表达中，将额外的极板安置到磁芯衔铁的顶部上方。

在本发明的另一细化表达中，U形磁芯被集成到与印刷电路板相同的平面内。

在本发明的另一细化表达中，线圈在印刷电路板的至少一层上制造出来。该印刷电路板可能由柔性材料构造成。在本发明的又一细化表达中，各线圈分别是两个或更多个印刷电路板的组件，该两个或更多个印刷电路板被堆叠或层叠以叠加起来并且产生用以激励可旋转像素所需的足够的匝数和电磁力。

在本发明的又一细化表达中，使用塑料或其它材料来构造绕线轴，其可以被线圈缠绕并且将两条电线连接至集成到该绕线轴内的导电引线。在本发明的又一细化表达中，该绕线轴是由铁磁性磁芯材料构造成并且其本身可用作磁芯。

本文中说明的各种实施例在典型情况下指的是用于诸如表、钟、其它计时器以及移动电话这样的应用中。然而，应当理解，其它消费品被预想为属于本发明的范畴内。

附图说明

图1是图示出单个磁性激励器(magnetic actuator)的本发明的一个实施例的侧剖视图；

图2是图1的顶视图；

图3是图示出被集成到与周围背景相同的平面上的单个旋转像素的、图1的实施例的侧视图；

图4是描绘“关闭”状态的本发明的一种实施例的侧视图；

图5是描绘“开启”状态的本发明的一种实施例的侧视图；

图6是图示出常规翻转点式电磁体设计的若干方面的侧视图；

图7是具有围绕着U形磁芯的每个衔铁的一个线圈的实施例的侧视图；

图8是图示出用于在印刷电路板(PCB)上制造线圈的若干参数的顶视图；

图9是图示出一种通过使用每像素两个线圈来产生七个像素的数字数码(numeric digit)的布局的顶视图；

图10是图示出被连接到一起的多PCB层的侧视图；

图11图示出一个基本的U形磁芯的配置；

图12图示出U形磁芯的另一实施例；

图13图示出本发明的一种实施例，其运用与线圈和磁芯(core)集成到一起的绕线轴(bobbin)；

图14是图示出处于对应的旋转像素内用以驱动字母数字段的线圈及永磁体的配置的顶视图；

图15图示出翻转点式消费模块的一个实施例的顶部透视图；

图16图示出图15的底部透视图；

图17图示出将材料附着到旋转像素的一个实施例；

图18图示出一种图示了仿真出的点阵(dot matrix)外观的实施例的横截面；

图19图示出描绘了带有正显示器(positive display)图像的仿真出的点阵显示器的顶视图；

图20图示出描绘了带有负显示器图像的仿真出的点阵显示器的顶视图；

图21a至c图示出对于观察者看来将会包括一个、两个或四个点阵面板的单个可旋转像素的实施例的顶视图。

图22图示出特征为具有非平面翻转点式显示器的另一实施例的顶视图；

图23图示出一种表壳的横截面，该表壳具有支持性电子元件(supporting electronics)以及驱动非平面翻转点式显示器的部件；

图24是具有非平面翻转点式显示器的表的透视图；

图25图示出将模拟表盘与翻转点式显示器组合起来的计时器的一个实施例；

图26是一种计时器的横截面，其运用与至少一个可旋转像素组合的模拟表盘；

图27图示出另一可旋转像素配置的顶视图。

具体实施方式

为了促进理解本发明的原理，将参考在附图中图示出的实施例并且将使用特定语言来对其加以说明。然而将会理解到的是，由此没有意图限制本发明的范畴、在所示装置中的这些变更以及进一步修改、以及正如在本文中预想为将会在正常情况下由本发明所涉及领域技术人员想到的本发明原理的这些进一步应用。

在消费品中应用磁翻转点式显示器的需求尚未得到满足，其中每个可旋转像素的对照(contrasting)的多个侧面运用对照颜色、表面纹理以及附着材料的一个或一些组合。正如在本发明的范畴内预想的，本文中披露的翻转点式显示器可以在表、钟、移动电话的主显示器或次显示器、以及其它移动件或小尺寸产品中使用。

本文中使用的术语“翻转点式显示器”描述了一种至少具有第一显示表面和第二显示表面的可旋转像素，该可旋转像素由下层的激励元件所激励以显示所述表面之一。本文中所说明的实施例优选地包括顶部表面和底部表面且在该两个表面之间具有180°旋转。例如，激励元件优选地是一个或更多个电线线圈(coils of wire)，或者围绕磁芯材料的一个或更多个线圈，诸如铁磁性陶瓷或层压钢板(steellaminate)。也应理解到的是，本文中披露的所有翻转点式显示器的实施例指的是在至少两个可能的光学状态之间变化的可旋转像素。当生成激励力(actuation force)(优选地以磁性方式)之后，可旋转像素将旋转以显示“开启”光学状态或者“关闭”光学状态。在“开启”光学状态中，颜色、纹理和/或附着到像素表面的材料成分不同于周围背景。当在像素的相对侧上的颜色、纹理和/或材料成分基本上匹配周围背景的颜色、纹理和/或材料成分时，发生“关闭”光学状态。周围背景被理解为指代不可变化的表面。围绕每个可旋转像素的周围背景优选地、但并非必需地处于与可旋转像素的显示表面大致相同的平面内。

图1显示具有单个磁性激励器的本发明的实施例的特征。U形磁芯100具有由基底部分105连接的两个衔铁103和104。U形磁芯I00可以是由任何铁磁性材料构造成的，诸如陶瓷或层压钢板。两个线圈101和102被图示为分别围绕两个衔铁103和104而定位。线圈101和102通常是由铜丝构造成的，但可以由任何导电电线材料、或者印刷电路板(PCB)上的导电淀积(conductive deposit)构造成。尽管在图中没有图示出，线圈101和102可以分别地被驱动或者以串联方式相互连接，从而它们可以作为单个电磁线圈被驱动并且起到单个电磁线圈的作用。本领域的普通技术人员认识到各种可以由两个线圈101和102用来将它们电连接起来以作为个别(individual)线圈或者作为单个线圈运转的装置。当线圈101和102被串联连接起来，并且随后在一个特定方向上施加电流时，该电流生成从第一线圈101的中心发出的磁力。第一线圈101缠绕方向和围绕磁芯衔铁103的定向使得通过第一线圈101的电流生成从顶部发出的正的磁力(正的磁力被定义为朝着地理学北而去的力)。负的磁力将会从线圈101的底部生成。第二线圈102将会被定向为使得当电流经过第二线圈102时该电流在与第一线圈101相反的方向上产生磁场。因而，正的磁力是从其底部生成并且负的磁力是从其顶部生成。U形磁芯材料有效地增加了由经过一个或两个线圈101及102的电流生成的磁力。

图1描绘出能够显示两个光学状态的可旋转像素110。“关闭”光学状态111在图1中如面115上的黑色所示。“开启”光学状态112如白色所图示的并且被定位到可旋转像素110的底面116上。可旋转像素110可能具有多种多样的形状包括圆形、正方形或矩形，如图1所描绘的。所描绘出的“关闭”和“开启”的颜色仅代表多种多样的对照涂层、涂料、或附着材料，其可能被用在任一面上。本领域的普通技术人员将理解可如何使用矩形旋转像素110的矩阵来产生常规字母数字数码。这些组合可用于表显示器或其它字母数字指示器，诸如通常使用的七个像素的数字数码，以及十四个和十六个像素的字母数字数码。可旋转像素110旋动转轴120，该转轴允许该可旋转像素旋转(优选地大约180度)以显示出由在两个显示面上的任一面上存在的颜色、材料或纹理所限定的两个光学状态中的任一个。

转轴120优选地是中心轴，其用来定位旋转像素110并且允许旋转。在一些情况下，转轴120可被安装和固定，但是具有定位在旋转像素110里面的轴承或衬套(bushing)以允许像素绕转轴120旋转。转轴120可能包含电线、或者塑料或金属杆，其被固定并且穿过绕着转轴120旋转的旋转像素110的某一部分。旋转像素110也可由低摩擦材料构造成以更容易地绕固定转轴120旋转。在图1中，转轴120优选地与旋转像素110一体地形成，并且因此具有在此图中没有示出的安装点，该安装点允许转轴120旋转。用于每个像素110的转轴120优选地被安装到下层模块或者框架或者周围背景(在图1中未示出)。当转轴120没有被固定时，可将轴承、衬套或低摩擦材料集成(incorporate)到支撑着转轴120的安装点内。单独的轴承元件或安装点本身可能是由诸如钢或黄铜的金属或注塑成形材料制成，该注塑成形材料是由某种低摩擦材料制成或涂覆着一些低摩擦材料，该低摩擦材料例如是特氟龙(Teflon)或者聚甲醛(POM)。可旋转像素110具有集成于可旋转像素中的永磁体的属性，并且当电流流经下层线圈101和102而生成适当的磁力时该可旋转像素110旋转。可旋转像素110可能被定位到上方或下方，但是优选地具有相对于两个衔铁103和104的顶部近似处于同一平面内的显示面，如图1所示。

图2示出实施例的顶视图，其包括可旋转像素110和下层磁性激励器且带有围绕两个磁芯衔铁103和104的双线圈101和102。可旋转像素110的一部分具有永磁体130，该永磁体被图示为虚线矩形以表示被集成到可旋转像素中。永磁体130可以是磁性的热塑性或橡胶材料，铁氧体，陶瓷，铝镍钴合金(AlNiCo)，钐钴合金(SmCo)，钕铁硼合金(NdFeB)，注塑成形材料如尼龙6或12，其包含着磁性材料、或拥有磁场的其它磁性材料或稀土材料的所需混合物。可替代地，整个可旋转像素110可以是由永磁体构造成的，或者如图2所示在该可旋转像素的某一部分或多个部分中可以发现永磁体130。如在图2中图示的实施例中，永磁体130的相当大的一部分优选地处于偏离中心处，即，在限定旋转轴线121的中心转轴120的一侧。

驱动线圈102和102优选地没有延伸跨越旋转像素110的整个轴向长度，并且更优选地不超过轴向长度的一半。这使得能够在本文中详细说明的一些或全部小型消费品应用中较紧密布置旋转像素110。然而，本领域的普通技术人员将理解到，激励系统可以延伸跨越可旋转像素110的整个轴向长度。图2也图示出优选地集成到像素110内的止动机构(stopping mechanism)140。止动机构优选地是某个从可旋转像素延伸的非对称部件、或者是从可旋转像素移除的某一部分。止动件140接合周围框架、背景、或来自下层模块的延伸部，以便能允许几乎是或差不多是(但在典型情况下不超过)180度的旋转。图2中所示的止动件140是可旋转像素110的延伸部，其与现今通常被用在翻转点式显示器中的圆形或正方形切口(cutout)相对。如图2所示，止动件140优选地沿着从衔铁103、104和线圈101、102开始的轴向长度偏移(offset)。

图3图示出在与周围背景150相同的平面中的可旋转像素110。周围背景150优选地是有若干部分被移除的材料的平面，在这些部分中定位有一个或更多个可旋转像素110。背景150优选地具有不可变的外观，该外观紧密地匹配旋转像素110的可见状态之一。当可旋转像素110的可见状态基本上、并且在理想情况下是尽可能接近地匹配背景150的可见状态时，发生“关闭”光学状态111。当可旋转像素110的可见状态明显地不同于背景150时，发生“开启”光学状态112。如图3中所图示的，旋转像素110的黑色面115处于产生“关闭”像素111的可见位置，因为其紧密地匹配背景150的黑色外观。这与底面116形成对比，该底面116被图示为白色并且将会被感知为“开启”像素。当像素110被以磁性方式激励以旋转180进入该新位置时，“开启”状态112的白色明显地不同于背景150的颜色。

图3也示出当可旋转像素110的止动件140接合周围背景150的底部以限制旋转到大约180度时可旋转像素110的横截面。在此具体实施例中，可旋转像素110的突出部或延伸部起到止动件140的作用。被图示为虚线的弧形175表示可能的从旋转像素110的当前位置开始的旋转方向。止动件140随后接合背景150的底部。使用位于周围背景150下面的止动件140，提供了更好的设计美感，因为从观察者的视角看来可旋转像素110似乎是对称的。本领域的普通技术人员也可以理解到，止动件140也可以允许在相反弧形上的旋转，即，使得该止动件可见但是起到相同作用。

所预想的是，在本发明的范畴内，可旋转像素110也可以具有印刷的文本、符号或其它信息。因而，一个像素110独自传达所需信息。例如，旋转像素110的一侧可以印刷有例如AM的文本，并且在另一侧上印刷有PM。在此情况下，像素110的任一面可显示出详细信息，而不必是形成字母数字数码以传达信息的像素矩阵的一部分。

图4图示出存在于处于“关闭”电学状态的单个可激励的可旋转像素的横截面内的磁通量。图4示出处于“关闭”电学状态的系统的放大视图，“关闭”电学状态被定义为没有电流流经磁性激励系统的任何部分。在此图中仅部分示出的U形磁芯400优选地具有源自位于每个衔铁403和404周围的两个单独线圈401和402的单一的驱动力。仅描绘出线圈401和402的一部分，并且尽管在此图中没有示出，它们优选地被连接到电子驱动电路并且以串联方式被同时驱动。线圈也优选地被设置具有相反极性，从而使得当用相同电流以串联方式驱动时，它们将会在相反方向上产生磁场。永磁体430优选地被集成到可旋转像素410的至少一部分内，从而使得永磁体430的至少一半宽度将会位于旋转的像素轴线421的一侧。图4图示出一种实施例，其中永磁体430的大部分被定位到旋转轴线421的一侧，像素410围绕该旋转轴线421旋转，并且永磁体430的大部分被磁化为使得其磁场平行于其沿着Y轴线的长度而发射。也应预想到，在本发明的范畴内，永磁体430可以被磁化为使得其磁场将会垂直于其长度而发射，并且仍起作用。于是永磁体430所引起的磁场将会平行于所示的Z轴线。

图4描绘出以“关闭”电学状态存在的磁力线，且没有电流被驱动进入到一个或两个线圈401和402。衔铁403和404在典型情况下提供足够的吸引表面面积(attractive surface area)以及磁性引力，用以在没有处于“开启”电学状态时将永磁体430保持就位。然而，在一些实施例中，可添加额外的极板(pole plate)425和426。在此“关闭”电学状态中，永磁体430与第一极板426紧密接近，该第一极板426已被安置于衔铁404的顶部上。极板425和426优选地是由诸如钢这样的磁性吸引材料构造成，并且可以用于为待吸引的永磁体430提供更大的表面面积并且将旋转像素保持在所需定向上。尽管在此图中没有加以描绘，衔铁403和404可以在一侧被直接地定位到永磁体430以及对应的旋转像素410的平面的下面，或者甚至与该平面平行。取决于其它系统设计部件，使得衔铁403和404的顶部或者极板425及426(如果运用该极板425和426的话)直接平行于永磁体430可能有某些优点。例如，使得衔铁403和404的顶部或者极板425和426处于与永磁体415以及置入该永磁体(或其一些部分)的对应可旋转像素410相同的水平面上，可进一步确保旋转像素的矩阵都似乎在水平方向上与周围背景相一致。

在“关闭”电学状态下，最强的磁通线480从永磁体430延伸出来，磁极沿着水平的或者如图所示的Y轴线而定向。永磁体430被吸引到极板426以及下层衔铁404。因而，当显示器受到振动、跌落或其它运动时，永磁体430防止像素410的旋转或使得该旋转最小化。永磁体430在图4中被图示为略处于极板426以及衔铁404以上。然而，永磁体430、旋转轴线421，以及旋转像素本身410可以被定位到相同平面内，或者甚至位于极板426的平面或衔铁404的顶部以下。最终材料选择以及总体系统设计必须考虑到系统可能经受的最大的振动、跌落、或其它力。要求产生的吸引磁力是将旋转像素410保持在所需定向上所必需的吸引磁力。系统设计也应当考虑线圈401和402的电阻，以及驱动线圈401和402以生成足以将像素410旋转到不同定向上的电磁力所需的电流。恰当的材料选择以及系统设计在诸如表、或移动电话这样的小型消费品应用中是尤为重要的，其中尺寸和电池寿命是关注要点。

图5图示出存在于处于“开启”电学状态的单个可激励系统的横截面内的磁通量。图5示出该系统处于“开启”电学状态的放大视图。流经围绕磁芯400的线圈401和402的电流产生相对于永磁体430以及对应可旋转像素410的推斥(repulsive)磁力。在图5中，此推斥磁力481的大致方向从线圈402的顶部向外，而吸引磁力480当前从线圈401的顶部发出。图5示出当仍施加“开启”电流时产生的磁通量，但是永磁体430和对应的可旋转像素410已旋转到新的所需定向上。流经线圈401和402的电流应当足以生成推斥磁力481，其大于存在于处于“关闭”电学状态的永磁体430与极板426或者衔铁404之间的磁性吸引力480。作为对应像素410的一部分的永磁体430的这种旋转可能发生在从1msec至50msec范围内的非常快的反应时间里。在一些情况下，在电流已经流经线圈401和402、并且使得永磁体430及对应的可旋转像素410朝着其新定向之后加速，但在其实际上到达新定向以前，该电流可以被移除。在某时间点移除电流的主要目的(该时间点很有可能是在可旋转像素410大约处于两位置之间的中途之后)，是为了在有足够的动量来确保会完成该旋转时减少功率消耗。图5图示出即使像素410处于其新光学状态时电流仍在系统中被驱动。本发明的一个实施例涉及到在像素410旋转期间的某一中间时刻处从系统移除电流以减少该系统的总功率消耗。

图6图示出常规的线圈和磁芯配置。在此配置中，U形磁芯600包括连接着两个衔铁603和604的磁芯基底605。电磁线圈608围绕着基底部分605。尽管被预想为在本发明的范畴内用于某些实施例，但这不是优选的配置。在更小的移动装置中，由于磁芯600以及因而在磁芯基底605下方延伸的一部分线圈608的总高度，这种配置可能产生总体更厚的模块。同样，在较小的消费性装置中，在典型情况下需要较大数目的线圈绕组(250至1000)以及所产生的大于75欧姆的线圈电阻，以使用很小数量的驱动电流来生成足够的磁力。在这些小型的、电池供电的消费品应用中，更小的驱动电流以及产生的更低功率消耗是重要的。在某些情况下位于磁芯基底605周围的线圈绕组可能无法容易地驱动所需的更小的可旋转像素。现今在较大型户外标牌中所运用的典型的翻转点式显示器中没有这种大数目的线圈绕组和更高的电阻。

图7图示出一种为了减少厚度而优化的系统设计实施例，以在用于诸如表、钟、其它计时器、或移动电话这样的产品的较小显示器中使用。在此实施例中，U形磁芯700具有分别围绕着磁芯衔铁703和704的线圈701和702。衔铁703和704被磁芯700的基底部分705连接起来。当线圈701和702被以串联方式709连接时，它们起到单个电磁线圈的作用。本领域普通技术人员将认识到有多种方式来将线圈701和702连接到一起，要么如图7中所图示般直接地串联709布线，或者在驱动电子电路或印刷电路板(在下文中为“PCB”)内的任何地方布线。线圈701和702的极性优选地被定向为使得当电流流经它们时该线圈701和702在磁芯700内形成相同方向的磁力和磁通量，并且有效地完成磁性回路。这种线圈配置的一个优点在于，当前仅U形磁芯700的厚度用于形成总体模块的厚度，而磁芯700的宽度也可以被最小化以驱动小型可旋转像素。在一个实施例中，磁芯包括两个串联的线圈，每个线圈具有大于75欧姆的电阻。该两个串联线圈的总电阻优选地是在150至250欧姆的范围内以保持电池寿命。在图6至图7中描绘的线圈优选地是使用任意多种的导电线(诸如铜丝)而缠绕成的电线。所产生的线圈形状可能是圆形、正方形、矩形，等等。

图8图示出可以在PCB上淀积(deposit)或以电铸方式(electro-formed)形成线圈绕组的一种方式。任意多种导电材料的线圈绕组855将会被淀积到或者以电铸方式形成到PCB 850上。该PCB850可以是柔性或刚性的，并且导电材料可以是铜或者其它通常使用的导电材料。线圈绕组855是厚度860、宽度865和间距870有变动的导电线路。基于可利用的空间及所需的匝数、PCB制造的限制和所需的磁力，可以调整这些变量。

小像素和产生的所需的小型线圈经常是难以装配的并且还满足低成本生产目标。在具有许多线圈的显示器中，尤其当绕组导电电线具有非常小的线规(wire gauge)时，可能证明难以将每个线圈插入到并且连接到PCB。使用在PCB 850上构造成的线圈855的优点在于，用于整个显示器的所有线圈优选地可能被构造于同一PCB 850上。

图9图示出PCB 850的顶视图，其具有为七个可旋转像素供电所需的所有线圈绕组855，该七个可旋转像素可包含单个数字数码。多行导电线路被布置成若干同心圆、矩形、或正方形，如本图所示，以形成线圈绕组855，优选地是在单个平面内。线圈绕组855形成各自的成对线圈801和802，该成对线圈801和802优选地被用来驱动每个可旋转像素。此PCB 850可以在每个线圈绕组855的内径中具有孔857以允许该线圈绕组适配到对应的磁芯衔铁803和804上，如本文中所教导的。

图10示出一种侧视图，其中使得具有淀积的或电铸形式形成的线圈绕组的多于一个PCB 850层互连起来。因而，每个PCB 850层的匝数合起来具有当电流经过每个线圈801和802时用以产生所需磁力所要求的累计总匝数。一个或更多个互连的PCB层850包括围绕着对应磁芯衔铁803和804的线圈801和802。磁芯衔铁803和804被插入到PCB层中的孔857。与常规的电线缠绕式线圈相对照，这样一种配置提供了当模块中有许多线圈时对各自线圈装配并连接的更为简易的方法。

图11描绘出一种U形磁芯1100，其包括基底部分1105以及两个衔铁1103和1104。磁芯1100的宽度、高度和厚度尺寸都是可基于总的系统参数进行限定的。图12图示出具有分为两部分的磁芯1200的另一实施例。衔铁1203和1204充当支柱(post)，线圈1201和1202围绕该支柱而附接。能够将衔铁1203和1204配置为使得它们的磁芯基底1205和1206分别是接触着的或者几乎接触着的。图12图示的是在本发明的范畴内预想的另外的实施例，其中可以使用两个单独的磁芯衔铁1203和1204、或者可能被间隔开的支柱来在功能上近似模拟磁芯1200。此配置的一种优点在于，可能更易于进行装配以及有可能具有更低成本。此设计配置的另外的优势是，导电引线1255和1256可以被集成到磁芯衔铁1203和1204内。这些导电引线1255和1256提供一种机构，用于被来自线圈1201和1202的这两条引线在缠绕之后附着。在一个实施例中，线圈1201和1202的生产将会涉及到围绕磁芯衔铁1203和1204来缠绕导电线。在此实施例中，磁芯衔铁1203和1204如同绕线轴般起作用，绕线轴是电线围绕着进行缠绕的轴或圆柱。具有线圈1201和1202的完全的磁芯衔铁1203和1204可以被插入到PCB上并且容易地焊接导电引线1255和1256。本领域的普通技术人员将认识到，图11或者图12中的所运用的磁芯材料可以是包括但不限于陶瓷或层压钢板的许多铁氧体磁芯材料中的任一种。

图13示出另一装配解决方案，其中绕线轴1335可以是由多种塑料构造成的。在此配置中，塑料绕线轴作为两个个别组件1335和1345而存在，线圈1301和1302首先绕这两个个别组件缠绕。绕线轴1335和1345各自具有两个导电引线1355和1356，优选地被集成到绕线轴中，用于每个线圈1301和1302的两个导电引线绕着该绕线轴被附着。这种特定的绕线轴设计容许磁芯1300在完成了线圈绕组之后插入而产生完全的绕线轴组件，该绕线轴组件包含磁芯1300、分别围绕衔铁1303和1304的线圈1301和1302、以及绕线轴1335和1345。

当将翻转点式显示器置入更小的产品应用时，特别是诸如表或钟那样的消费品，所需线圈及磁芯的最小可生产尺寸经常占像素尺寸中的较大百分比。因而，甚至于生产简单的七个像素的数字数码也变得非常具有挑战性。本领域的普通技术人员将认识到在较大的翻转点式显示器中，由于距离而使得像素的重叠磁场显著地最小化。该情形在更小的产品引用中是相当不同的。

图14图示出一个实施例，用于通过使用翻转点式可旋转像素以及七个对应的交织电磁体(interwoven electromagnet)来构造标准的七段式数字数码，每个电磁体具有两个线圈。为方便起见，该七个翻转点式可旋转像素1410至1416各自被图示为矩形。然而，其它形状被预想为属于本发明的范畴。同样，为图示方便起见，没有包括周围背景以便更好地理解在下层线圈与可旋转像素之间的关系。在此具体图中，该七个可旋转像素1410至1416都处于“开启”光学状态，从而使得数字数码数“8”可见。

该数字数码布局(layout)包括两个线圈1401和1402，该两个线圈被用来驱动定位于线圈上方的中心旋转像素1410。线圈1401和1402分别地各自围绕着磁芯衔铁1403和1404来定中心，衔铁看起来为黑色。一对线圈及它们各自的内部磁芯衔铁被定位为驱动七个可旋转像素1410至1416中的每个，如此图中所示。当需要旋转时，当各自电流流经线圈1401和1402时，磁力从这两个线圈发出。该磁力作用于永磁体1430，该永磁体被图示为可旋转像素1410的正方形部分(用虚线表示)。永磁体1430及对应的旋转像素1410将会从基本上被定位于线圈1401上方并且处于其当前“开启”光学状态的位置而旋转到新位置，该新位置基本上在线圈1402上方并且代表着“关闭”光学状态。

线圈1401和1402的宽度优选地小于对应旋转像素1410的一半长度。不存在对于被集成到旋转像素1410内的永磁体1430的长度或厚度的这种限制。该永磁体可以是可旋转像素的较大部分，或者甚至于可能是整个可旋转像素1410本身。永磁体1430优选地位于可旋转像素1410的仅一部分长度内，并且在理想情况下被定位成使得其远离驱动相邻旋转像素的线圈。图14示出布局成一个优选图案的该七个可旋转像素以及每个各自的两个驱动线圈，其用以使得在线圈与旋转永磁体之间的磁场干扰最小化。即使这是非必需的，这在产生出小型消费品中所需的紧密的像素间距方面也是有用的。图14中所示的线圈定向描绘出用于七个像素数字数码的仅一个具体线圈布局，然而它的变型也被认为属于本发明的范畴内。这个相同定向可以被应用于其它的可包括超过七个像素的字母数字数码。也预想在本发明的范畴内，衔铁1403和1404可能是单个U形磁芯的一部分或个别支柱。此设计布局是允许在包括但不限于表和移动电话的小型消费品中使用翻转点式显示器的一个实施例。

图15示出在诸如表这样的消费品中的翻转点式显示器模块的顶视图。用颜色更亮的或颜色更浅的像素1512的“开启”外观来显示时间信息。“开启”像素1512与“关闭”暗色背景1550相对照，并且被组织起来以常规的七个像素数字数码的形式来传达信息。暗色背景1550和匹配的该像素“关闭”光学状态在典型情况下是暗色的，并且优选地为黑色以更好地隐藏“关闭”像素之间的间距间隙。在大型户外标牌应用中，“关闭”像素与周围背景之间的间隙不是像在诸如表或移动电话这样的消费品中所呈现的那样可见并且分散注意力。除了黑色涂层以外优选地还使用另外的防反射涂层、黑色涂料或涂层、或其它纹理、或光捕获(light trapping)装置，用以进一步减少间距间隙的呈现并且增加对比度。“开启”光学状态1512被图示为白色，但是在消费品应用中可以使用多种独特涂料、颜色、纹理或材料。这样的涂层包括但不限于即使在低照明条件下也会提供可见像素的磷光(phosphorescent)涂料或涂层。这样的涂层还包括荧光涂料(可以用UV前灯或LED来被进一步增强亮度)以及闪光剂(glitter)以列举出一些涂层。可提供独特设计优点的另外用法是，使用当没有UV光时其为无色而当存在着UV光时其发出颜色的荧光涂料。这些独特的清晰的荧光涂料可以与其它颜色或材料组合运用，该其它颜色或材料将会运用于“关闭”或“开启”光学状态或者周围背景1550上。

周围背景1550可提供用于保持旋转像素的转轴的装置。在图15中，使用顶层1550和下部层1562来构造出周围背景1550。下部层1562可以集成有一种机构以保持具有轴承或注塑成形结构的可旋转像素的端部(或保持将会穿过可旋转像素并且允许它们旋转的金属或电线转轴)。厚度是许多诸如表或移动电话这样的较小消费品应用方面的关注要点。在一个实施例中，下部的PCB层1519优选地包括各种驱动电子元件和微型控制器，并且提供到定位于其上方的线圈1501和1502的连接。在PCB层1519以下定位着电池1523以向该电子元件和翻转点式显示器供电。在一些应用中，在此图中没有示出的额外塑料外壳部件可用来协助显示器模块的装配和生产。

图16描绘出消费品翻转点式显示器模块的底视图。优选地在其中有U形磁芯的PCB 1519的同一层内切割出矩形孔1525。这个实施例用作进一步减少显示器模块的总厚度，该总厚度在这些产品应用中是关键的。

翻转点式显示器在大型户外标牌中的当前应用几乎都是具有在黑色背景上的绿色“开启”段、或者可替代地具有在黑色背景上的白色“开启”段的特征。这种颜色组合已在大型户外翻转点式显示器中证明有高对比度和可读性(readability)，但是在较小的消费品应用中这些颜色对于消费者而言吸引力较差。图17示出另一优选实施例，其图示出使用独特的材料附着到像素1700的一侧或两侧。图17示出可旋转像素1700，其绕沿着旋转的中心轴线1721的转轴1720而旋转。可旋转像素1700具有底部“关闭”光学面1711以及“开启”光学面1712，该“关闭”光学面1711将会紧密地匹配周围背景。对比材料诸如晶体、宝石、金刚石或金属，可以用某种方式简单地胶合或以其它方式附着到可旋转像素1700上。优选实施例包括附着到像素1700的任一侧或两侧的任何数目的不同材料1781，包括但不限于晶体、宝石、金刚石或金属-诸如金、银或铝。可旋转像素1700或者周围背景也可提供支撑装置来更好地对齐附着材料1781的布置并且将它们保持在该支撑装置上。所附着的材料1781本身以及集成到可旋转像素1700上的支撑装置可以具有任何形状，包括但不限于圆形、椭圆、正方形或矩形。所附着的材料1781优选地也是平坦背部的(flat-backed)，但是晶体、宝石和金刚石也可能具有不可见表面，该表面是突出的或具有特定形状并且必须被集成到可旋转像素1700内。每个可旋转像素1700可包含至少一个个别的附着材料1781，或者如图17中所示的两个正方形的晶体。为了美学目的，理想情况下使得介于旋转像素1700与周围背景之间的间隙距离最小化。为减少该间隙距离可以减少可旋转像素1700的厚度尺寸，并且当材料被附着到任一表面时它们应当首先具有最小的厚度。又一实施例具有带斜面(beveled)1782的或者倒圆棱边的附着材料1781，如图17中所示，这减少了所需余隙(clearance)，由此减少了间隔间距。

现今，运用于大型户外标牌应用中的典型的翻转点式显示器特征为具有完全的大型点阵显示器。对于小得多的像素而言，尤其是如果这些像素在各种消费品应用中以点阵图案方式组织起来，这将会是极其有挑战性的并且是昂贵的。常规的大型翻转点式显示器也显示出负反差(negative contrast)，且在暗背景上具有颜色明亮的像素。然而，可读性或者所需的美学外观可能经常优选地包括正反差(positivecontrast)显示器。图18图示出仿真出的点阵翻转点式显示器的一个实施例。在图18中，周围背景1850被分为仿真出的点阵面板1890。面板1890对观察者而言是个别的可寻址像素(addressable pixel)，但实际上是固定的并且不会变化。

图18图示出大约旋转180度的可旋转像素1810。像素1810绕转轴1820旋转，该转轴优选地以一定方式安装到周围背景1850或者下层模块。可旋转像素1810优选地包括涂料、涂层、或者附着到一个面1811的材料，该涂料、涂层、或者附着到一个面1811的材料基本上匹配周围背景的仿真出的点阵元素(element)1890。仿真出的点阵面板1890表现为跨翻转点式显示器的均匀重复图案。因而，当显示面1811被定向为可见时，其对应于“关闭”光学状态。可旋转像素1810的另一面1812具有不同于周围背景的仿真出的点阵面板1890的涂层、涂料或附着材料1881。显示面1812对应于“开启”光学状态。可旋转像素1810可能的特征为在一个或两个显示面上具有至少一个点阵面板1890，但是不限于显示单个点阵面板1890。在图18中，可旋转像素1810上的附着材料1881被设计为具有与在周围背景1850上发现的点阵面板1890相同的形状和尺寸。观察者将看见似乎为完全点阵显示器的显示器，然而显示区域的某一部分(优选地为主要部分)将是不可寻址的仿真出的点阵面板1890。当由于尺寸或成本约束不能以其它方式来产生出点阵翻转点式显示器时，这个优选实施例允许产生出看起来是消费品应用中的点阵显示器的显示器。

可旋转像素1810优选地旋转达到180度，并且通过间隙1851与周围背景1850分离开。材料间的任何分离间隙1851导致每个可旋转像素1810周围的暗轮廓对于观察常规翻转点式显示器的任何消费者都可见。一种减少这个不希望的美学效果的方法是简单地将背景上色为暗色或黑色。然而，本发明的各种实施例也可以使用呈实际间距或切口部分形式的凹槽1852，或者简单地使用置于背景1850的仿真出的点阵面板1890之间的暗线。在一种优选实施例中，凹槽1852具有的宽度、厚度和外观模仿或者接近地近似于在可旋转像素1810与周围背景1850之间的实际间隙间距1851的外观。在一个实施例中，该结果是围绕整个显示器的所有仿真出的点阵面板1890的可重复的暗轮廓。从而，围绕着可旋转像素1851的暗轮廓不再醒目。通过消除所感知的间隙1851，这个实施例允许对于将要用在仿真出的点阵面板1890和可旋转像素1810上的明亮的或暗的颜色或材料进行变动，而同时维持可接受的美学外观。当颜色明亮的涂料或材料被用在仿真出的点阵面板1890上时，将会在它们周围存在暗的边界。预想处于本发明范畴内的是，仿真出的点阵面板1890可以是以点阵图案互锁的圆形的、正方形的、或任何其它多边形的形状。图18将仿真出的点阵面板1890描绘为仅具有有色的、或涂覆过的外观，但其也可以具有附着材料。

图19示出完全的仿真出的点阵显示器的一个优选实施例的顶视图。图19图示出仿真出的点阵显示器，其用于在使用标准的三个半的数字数码来显示时间的钟或表应用中。通过使得在个别的点阵面板1890之间具有精密准备的凹槽(deliberate groove)1852(呈黑色或者是切口部分)，产生出总体的仿真出的点阵外观。凹槽1852更好地隐藏实际间隙间距1851的外观，该间隙间距1851存在于每个可旋转像素1810周围，使得观察者不能容易地区分它们。通过与白色点阵门面板1890背景上的个别的附着的较暗材料1881(不论是涂料、或是晶体、还是宝石)的对照，产生出数字时间信息。因为每个点阵面板1890似乎是可寻址的个别像素，因此其被认为是仿真出的点阵显示器，但实际上活性的(active)可旋转像素1810数目是远不及的。在图19中，每个可旋转像素1810实际上包含着两种附着材料1881，这些材料有效地表现为对应点阵面板1890的两个较暗色样式。此实施例产生出消费者可接受的点阵显示器外观，但是在此实例中仅运用3又1/2个数字数码，且用七个可旋转像素1810来限定每个数字数码。因而，使用仅23个可旋转像素1810的工作显示器似乎对于观察者表现为一种具有18列乘13行的可寻址像素的点阵显示器。在此具体实例中的最终结果是白色的仿真出的点阵1890，其与可旋转像素1810的显示面1812的“开启”光学状态相对照，该显示面1812的特征为其上具有暗色的晶体或附着材料1881。产生出正反差显示器图像而不扰乱每个可旋转像素1810周围的暗色间隙1851的能力是仿真出的点阵的一个可能的应用。凹槽1852有效地使得在可旋转像素1810与周围背景1850之间的真实间距间隙1851的外观最小化。

图20显示出在负显示反差情况下的仿真出的点阵布局。在此实施例中，亮色的涂料、涂层或附着到包括两个点阵面板2010的可旋转像素的材料2081，产生出与暗色或黑色点阵面板2090相对照的“开启”外观。

图21a至c还图示出不同样式的旋转像素2110的放大视图，其特征为具有一个或更多个被感知为个别像素的个别的点阵面板2190。图21a图示出最基本的构思，其中可旋转像素2110的特征为具有仅一个对应的点阵面板2190。于是，如此图所示的点阵面板2190的特征仅为在可旋转像素2110的任一侧或两侧上附着有涂料、颜色或涂层、或材料。图21b图示出可旋转像素2110，其中存在着两个点阵面板2190并且在面板间设置凹槽2152。凹槽2152优选地与在旋转像素2110与周围背景(图21中未示出)之间出现的实际间隙的外观基本上匹配。图21b中图示出的可旋转像素2110代表着在图19和图20中示出的显示器中运用的配置。图21c示出一种另外的配置，其中四个点阵面板2190已被集成到一个可旋转像素2110上。图21a至c图示出多个实施例，其中在仿真出的点阵显示器中运用的可旋转像素2110包含至少一个点阵面板2190，或者可能包含两个或更多个面板。

在图18至21中，出现在背景上或在可旋转像素的任一侧或两侧上的仿真出的点阵面板不限于圆点，而是可以是正方形、矩形或任何其它形状。应理解的是，在本发明的范畴内，存在于背景或可旋转像素上的仿真出的点元素可包括：颜色涂层或涂料，或者诸如金刚石、宝石、晶体、莱茵石这样的附着材料，以及诸如经过拉丝(brushed)或抛光的铝、金、银等金属。

图22至24图示出被集成到诸如表这样的产品中的翻转点式显示器的实施例，其中该显示器包括不与其它可旋转像素处于相同水平面上的至少一个像素。

图22图示出一种程式化的翻转点式显示盘的顶视图，该显示盘的特征为在黑色背景2250上具有“开启”亮色像素，其描绘出在表中可找到的时间信息。本文中所教导的翻转点式显示器技术的优点在于，运用此技术的表此刻可以用高对比度、双稳态的(bi-stable)以及颜色变动或材料变动的信息显示器来提供时间信息。在表壳内的PCB上的定时电路确定时间、日期和其它信息。表内的电路也将会驱动电流经过相应的线圈以使得适当的像素旋转进入与背景2250相对照的“开启”光学状态。图22图示出对分式(bisected)显示器的实例。位于显示器的左侧2295的可旋转像素和周围背景2250没有处于与在显示器的右侧2296上的那些可旋转像素和周围背景2250相同的水平面上。而且，背景可能是不同颜色。另外，左侧可能是正反差显示器并且右侧可能是负反差显示器。

图23示出表壳2244的横截面，该表壳2244集成有图22中所图示的成角度和对分式的翻转点式显示器2295和2296的两部分。对分式翻转点式显示器2295和2296作为一个显示器而被驱动，但是被配置成使得一些翻转点像素没有处于与那些为美学和设计诉求的另一些像素相同的水平面上。图23也描绘出前灯LED2231，该前灯2231可以被置于表壳边缘或者甚至置于晶体2232里面。LED2231在被启动时将光发射到翻转点式显示器2295和2296上。该前灯LED2231可能具有任何可见颜色，或者甚至于发射UV光以激活在翻转点式显示器2295和2296中存在的荧光涂料。也可以使用在正常光下为无色但是在有UV光存在时变色或变为可见的荧光涂料。对分式翻转点式显示器2295和2296连接到下层印刷电路板2219，该印刷电路板2219包含在表壳2244内的微处理器定时电路、显示器驱动件和电池2223。表壳2244包含被集成到PCB 2219上的定时电路、显示器驱动件，对分式翻转点式显示器2295和2296，以及下层电池2223。表壳2244优选地是不透水的。产生出的并且对消费者可见的所产生翻转点式显示器图像是独特地成角度的数字表显示器。图24图示出这样一种表2241会如何表现出特征为具有翻转点式显示器2295和2296，在该翻转点式显示器中所有像素不处于同一水平显示平面内。图22至24图示出本发明的一个实施例，其特征为在表内具有翻转点式显示器，以及更为独特的应用，其中该翻转点式显示器包括没有处于同一水平面中的像素。本领域的普通技术人员将理解到所图示出的表的实例是如何非限制性的，并且不完全平坦及水平的翻转点式显示器的特征可以被集成到任何其它消费品中。

图25图示出一种实施例，其运用表、钟、或其它计时器形式的本文中的翻转点式显示器的一个变型。表盘2599运用典型的三针式模拟计时器的机芯(movement)，该机芯由用来表示时间的时针2596、分针2597、和秒针2598限定。至少一个可旋转像素2510优选地被集成到表盘2599内。在此具体设计中，可旋转像素2510被置于在3点、6点、9点和12点的时标(time indices)处。在此设计中可旋转像素2510的特征为具有两个不同定向。第一光学状态的特征为诸如3、6、9或12这样的阿拉伯数字。第二光学状态具有在相对侧上的罗马数字指示器III、VI、IX和XII。可旋转像素2510的一个或两个光学状态也可以纯粹是美学的、图形的而非提供信息的光学状态。例如，可旋转像素2510可以将状态从一个颜色的宝石改变到另一颜色的宝石，这些宝石仅提供一种独特的设计或美学呈观。能够采用各种自动的电子或手动控制的装置，这与像素2510何时从一个可见状态变化为另一状态有关。在一个实施例中，随着秒针2598旋转并且越过在所选定的时标处的可旋转像素2510，则它们将会从阿拉伯数字变化为罗马数字(或相反)。另外，按钮2530可以被用来允许用户手动地启动一个或更多个可旋转段2510的变化。可旋转像素2510也可以被布置成矩阵形式，以提供补充的数字信息，诸如时间、计时(chronograph)、或日期信息以支持由模拟表盘代表着的时间。同样，可以使用另外的上面具有印刷文本的可旋转像素(未加以图示)，该可旋转像素在“AM”与“PM”之间旋转，或者在“Time(时间)”与“计时(Chrono)”之间旋转。

图26示出计时器2500的横截面，该计时器中运用至少一个可旋转像素2510。在计时器表盘2599下面是模拟机芯2540，该模拟机芯连接到时针2596、分针2597和秒针2598。常规的模拟表机芯特征为在模拟机芯2540的顶部与最近表针的底部之间具有非常小的距离，该最近表针典型地为时针2596，该小距离被设计为小型计时器表盘2599的厚度。当可旋转像素2510被激励并且旋转以显示另一光学状态时，其将延伸到周围计时器表盘2599的平面以外并且可接触旋转的时针2596、分针2597或秒针2598。可以在这些例子中使用特征为高度高于典型表针高度的模拟机芯2540。在时间表盘2599下面，并且特别是在每个可旋转像素2510下面，是磁性激励器2545。磁性激励器2545可以是本文中所披露的翻转点式显示器的不同变型方案中的任一个，但是最优选地是具有围绕每个衔铁的线圈的U形磁芯。本领域的普通技术人员将认识到可以如何使用其它类型的模拟机芯并且该机芯被预想为属于本发明的范畴内，包括多功能和记时仪(chronometer)模拟计时器。

图27图示出另一实施例，包括具有不同止动件2750的一种配置。可旋转像素2710能够绕转轴2720旋转达到180度。转轴2720被安装到支撑件2776上。支撑件2776可以是作为背景一部分而可见的，或者其可以是下层模块的一部分。通过两个下层线圈2701和2702来以磁性方式激励可旋转像素2710。线圈2701和2702也可能以一些方式被附接到两个分离的铁磁性支柱。此配置包括切口2740。旋转像素2710旋转180度并且切口2740允许旋转而不碰撞线圈2701或2702。旋转像素2710的相对侧包括止动件2750，该止动件2750接合线圈2701的顶部。观察者将会见到可见切口2740，尽管该可见切口在功能上可能不总是提供所需的消费者美学诉求。应理解到图27中加以说明的可旋转像素2710的设计，对应止动件2750，以及驱动线圈2701和2702支柱设计可适用于本文中所说明的其它实施例。应当进一步理解线圈2701和2702优选地、但并非必需地被安装到U形磁芯的衔铁上。也就是说，应理解在一些实施例中，除非明确地以其它方式加以主张，线圈2701和2702可能替代地被安装到分离的支柱上。

本文中详细说明的本发明的所有实施例的特征在于具有经常被布置成阵列的旋转像素，这些旋转像素个别地和/或共同地以符号或字母数字字符的形式显示出信息，但不限于这些表达。存在于本发明的任何一个实施例中的可旋转像素可以是具有圆形、椭圆形、正方形、矩形、三角形或任何其它多边形的形状。假设将要运用所有各种形状的可旋转像素，尤其是当在阵列本身内可能运用不同形状时，从而能够共同地给出所需的符号的、图形的、或字母数字的表达。可能被附着到每个可旋转像素的一个或更多个面的材料包括但不限于，翡翠、红宝石、猫眼石、紫水晶、金刚石、或其它宝石。可能使用的其它材料包括但不限于，金、银、铝、莱茵石、施华洛世奇水晶(Swarovskicrystal)、荧光或磷光涂层闪光剂、布或皮革、氚管、热金属层压板、玻璃球体、和提供金属、皮革或木纹外观的塑料层压板。在再一个优选实施例中，使得可旋转像素的总厚度最小化从而使得在可旋转像素与周围背景之间的所需间隙最小化。该像素也可能特征为具有斜切角(beveled corner)或圆角(rounded corner)以通过要求更少的余隙距离来进一步减少在像素与周围背景之间的间隙。

在图中所图示出的所有线圈示出一种相对较圆或椭圆的形状。应认识到，在生产线圈中使用的电线的种类或厚度、线圈的匝数、最终形状，都能够被定制并且变更以产生所需的磁力以及所产生的磁场形状。对于第一永磁体的形状、位置的任何和所有可能变更，和可旋转段以及下层激励线圈的设计，被预想为属于本发明的范畴。

在运用翻转点式显示器的现有的大尺寸商业应用中，仅使用亮色和暗色段元素和框架，其中亮色段经常是荧光绿色、黄色、或白色。这本身就为用户提供了最高可见度的显示信息，但是在本文中所教导的实施例中，一个优选目的是在消费品中使用此新型翻转点式显示技术。这样的产品可以包括表、移动电话、钟、或MP3播放器。在所有这些消费品中设计和风格具有日益增加的重要性。然而，迄今为止，可以用这些产品中常用的基本的灰黑色LCD完成的独特设计或式样尚少。

本发明也预想到使用不同材料，或者相同成分但在颜色、纹理、或一些在“开启”和“关闭”表面定向上以及在背景的周围上表面内的其它光学性能有所不同的材料。例如，可以用在显示面以及背景上表面上的材料包括但不限于那些先前在上面讨论过的内容。因而，本发明的各种实施例广义地教导出翻转点式显示技术的若干变型的使用。各种材料优选地被集成到可旋转像素的一个或两个显示面内、以及被集成到周围背景的上表面上，而不是仅具有亮和暗色塑料。能够运用各种机构来将所指的材料附着到所需表面，包括但不限于，胶合剂或环氧树脂、热熔融、粘接剂、或超声波焊接，在此仅列举一些。

正如本文中所使用的，术语U形广义地包括U形、C形以及一般具有连接两个臂部的基底部分的其它实施例。每个臂部与基底部分之间的连接可能是垂直的或可能是弯曲的。而且，基底部分本身不一定是平直的并且如果需要可以是弯曲的。

尽管在附图和前述说明中已经详细图示并且说明了本发明，其应被认为是图示性的而非限制性的，应理解到仅示出并且说明了优选实施例并且需要保护属于本发明的精神内的所有改动和修正。应理解到，尽管在上面的说明中所运用的诸如可优选的、优选地、优选的或者更优选的这样的词语的使用表示出如此描述的特征可能是更加理想的，不过其可能不是必需的，并且缺乏其的实施例可能被预想为属于本发明的范畴内，该范畴被之后的权利要求书所限定。在阅读权利要求书时，其意图是当使用诸如“一种”、“至少一个”、或“至少一个部分”之类的词时没有旨在将权利要求限制于仅一个项，除非相反地在权利中专门加以声明。当使用“至少一部分”和/或“一部分”时，该项可能包括一部分和/或整个项，除非相反地专门加以声明。

Claims (15)

1.一种表，包括：

提供按时间先后顺序的信息的可旋转像素的阵列，每个可旋转像素中的至少一部分包括永磁体，其中每个像素在第一定向和第二定向之间旋转，该第一定向呈现出具有第一光学状态的第一显示面，该第二定向呈现出具有第二光学状态的第二显示面，第一光学状态不同于第二光学状态，且其中至少一些像素临近于基本上匹配第一光学状态与第二光学状态之一的背景，其中背景相对于像素是固定的；

用于磁性地旋转可旋转像素的阵列的装置；以及

电连接到用于磁性旋转的装置的电池。

2.如权利要求1的表，其中用于磁性地旋转可旋转像素的阵列的装置包括多个电磁体，每个电磁体具有由基底部分限定的U形磁芯，该基底部分连接第一臂部和第二臂部，并且其中第一臂部包括第一线圈而第二臂部包括第二线圈。

3.如权利要求1的表，其中背景包括多个仿真出的点阵面板以及在至少一些彼此相邻的面板之间的凹槽，并且其中每个凹槽基本上模仿在可旋转像素中的至少一个与背景之间的间隙。

4.如权利要求3的表，其中背景是重复的点阵图案，并且其中每个点阵面板包括选自包含晶体、宝石、或金属的群组的附着材料。

5.如权利要求1的表，其中可旋转像素的阵列中的至少一个可旋转像素的显示面中的至少一个显示面包括从包含着莱茵石、晶体、金刚石或金属的群组中选择的附着材料。

6.如权利要求1的表，还包括带有表针的模拟机芯，该表针被定位在背景以及像素阵列的上方。

7.如权利要求1的表，其中像素阵列的第一群组被配置为显示字母数字字符，且其中用于磁性地旋转可旋转像素阵列的装置控制着第一群组的旋转，第一群组的每个可旋转像素由具有两个臂部的U形磁芯旋转，该两个臂部各自具有至少一个线圈，该U形磁芯被配置在第一群组下面以使得在可旋转像素的第一群组的线圈和永磁体之间的磁场干扰最小化。

8.一种表显示器，包括：

多个定位在背景内的磁性激励的可旋转像素，其中背景包括多个仿真出的点阵面板以及在至少一些相邻面板之间的多个凹槽，并且其中每个凹槽基本上模仿介于可旋转像素中的至少一个可旋转像素与背景之间的间隙。

9.如权利要求8的表显示器，其中每个凹槽是暗线。

10.如权利要求8的表显示器，还包括用于磁性地旋转多个可旋转像素的装置，其中每个像素中的至少一部分包括永磁体，并且其中用于磁性地旋转的装置包括多个电磁体，每个电磁体对应于一个像素并且具有由连接第一臂部和第二臂部的基底部分所限定的U形磁芯，并且其中第一臂部包括第一线圈而第二臂部包括第二线圈。

11.如权利要求8的表显示器，其中可旋转像素中的至少一个包括显示面，该显示面具有从包含晶体、宝石或金属的群组中选择的附着材料。

12.一种移动设备显示器，包括：

多个磁性激励的可旋转像素，每个像素具有在第一定向和第二定向之间旋转的永磁体，该两个定向具有不同光学状态；并且

可旋转像素被设置为与具有多个面板的重复的点阵图案相对置，其中面板相对于像素是固定的，且其中在面板之间的间距基本上与像素与周围背景之间的间距相匹配。

13.如权利要求12的显示器，包括多个电磁体，每个电磁体定位在基本上与永磁体相邻的对应像素的下面，从而使得将电磁体磁化为与永磁体的极性相反的电流引起像素从第一定向和第二定向中的一个定向旋转到第一定向和第二定向中的另一定向。

14.如权利要求13的显示器，其中至少一个电磁体具有U形磁芯，并且其中存在着围绕着该磁芯的第一臂部的第一线圈以及围绕着该磁芯的第二臂部的第二线圈。

15.如权利要求12的显示器，其中至少一个像素的显示面包括从包含晶体、宝石或金属的群组中选择的附着材料。

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