专利名称：可变图像显示元件的制作方法
背景技术：
本发明涉及可变图像显示元件，其显示的可变图像是由多个象素元件组成的可视象素组成的。
有静态图像的标记和其中有由多个发光象素组成可变图像的可变标记称作道路标记，方向标记，等等。另外，在夜间能提高的可视能力(明亮可见的性能)的标记可用作这样的标记。这样，当标记有静态图像时，可采用显示由反光薄片形成图像的标记。该图像包括反光由外部光源照明的反光薄片，可在夜晚非常明亮被观察到。
例如美国专利5,050,327描述了包括反光薄片的带有静态图像的标记。该标记的图像是由光传输棱镜反光薄片形成的。该棱镜反光薄片包括了棱镜薄片，该薄片具有称之为立方角棱镜的棱镜元件，并且能够有效使用棱镜元件的折射功能和总反射功能将光沿特定的方向反射。另外，棱镜薄片由光传输聚合物材料制成的，这样该薄片使光透过其整体。因此，该反光薄片有效地反射进入棱镜薄片表面的照明光，并且使观察者能够观察到明亮的标记图像。在另一方面，进入棱镜薄片背面的背光能通过薄片，从而使观察者能够观察到明亮的标记图像。
除了使用上在相对狭窄的观察角度范围中可提高可视性的反射薄片外，还使用在广阔的观察角度范围中增强可视性的广阔观察角度类型反射薄片。作为使用包括带有广阔观察角度类型反射薄片图像的标记的标记照明系统，日本专利2,910,868(相应的是美国专利5,818,640)揭示了包括标记和外部光源的外部照明类型标记照明系统。在这个系统中，所设置的光源使其以0度和30度之间范围中的入射角度发射光信号进入标记表面。一般而言，带有标记图像的反光薄片接近标记表面。改进的有广阔观察角度的反射薄片可包括诸如玻璃珠，棱镜元件等等的光学折射元件以及诸如沉积金属材料薄膜等等的反射元件。在上述立方角棱镜元件的情况中，采用棱镜的总反射功能而不采用反射元件能够把光沿着特定的方向反射。
另外，人们知道标记包括可变图像显示元件并且能够显示由多个发光象素组成的可变图像。这样的图像显示元件通常有下面的元件(A)带有由观察者观察的前表面的衬底，和
(B)多个象素元件，以衬底的行方向和与行方向相垂直的列方向设置在衬底的前表面上。
每个象素元件都具有作为基本元件的内部光源，并且该光源发射光。象素元件形成由观察者可观察状态的可视象素，并且图像可以由多个可视象素合成组成。众所周知，这种可变图像显示元件例子可包括电子标记，等等。例如，在WO97/39436中揭示了电子标记类型图像显示元件。该采用象素元件的可变图像显示元件包括发光面板，该面板有一个或多个诸如LED的发光元件作为内部光源。
在可变图像显示元件的例子中，组成可观察图像的多个可视象素是组成发光的发光面板的发光象素。用于使图像轮廓清晰的背景部分由不发光的非发光象素组成。那就是，通过计算机辅助来控制来自象素的发光能够使该图像改变，从而在该衬底前表面上某些位置的象素能够发光而其它象素则不能发光。
然而，如果因为发光元件或电子控制电路的故障，一部分或所有的发光元件不能发光，上述可变图像显示元件就不可以显示图像。因此，有人提出上述反射元件能在对应发光面板的部分包括棱镜薄片(棱镜薄片反射器)。这样可改进可变图像显示元件，从而在发光部件表面上反射器反射有高照明亮度的地方可观察到由外部光源发出的光照明的图像，即使由于某些故障使发光元件不能发光时也能观察到图像。
在可变图像显示元件类型的情况中，在发光部件表面上调协了包括棱镜薄片的光传输反射面，这样来自发光元件的光从其背部照明发光部件。如上所述，从棱镜薄片背部照明的光通过棱镜薄片，使得观察者观察到明亮的图像。因此，当内部光源(例如发光元件)能够发光时，这类可变图像显示元件以上述电子标记类型可变图像显示元件相同的方式工作。
这类的标记图像显示元件具有图6所示的结构。在该可变图像显示元件(9)中，各个象素元件包括(i)在衬底(90)前表面上形成的有发光部件(93)的固定部件，邻近发光部件的邻近区域(94)，以及在发光部件和邻近区域间形成的边界线(96)，和(ii)可围绕平行于边界线(96)的相应轴旋转的不透明挡板(91)，它可在遮挡发光部件(93)和第一静止态和打开发光部件的第二静止态之间变化，并且它具有在第一静止态中面对观察者的第二表面(912)和在第二静止态中面对观察者的第一表面(911)。
在第二静止态中，发光部件(93)和挡板的第一表面(911)在衬底第一表面上相互平行设置而被观察，并且形成可视象素。在这个状态中，该发光部件发射光。通常，在发光部件(93)和挡板的第一表面(911)上设置具有相同颜色的棱镜薄片反射的。
在第一静止态，遮挡了发光部件(93)。这样，发光部件(93)和挡板的第一表面(911)即使被外部照明也不能被观察到。在第一静止态中面对观察者的挡板的第二表面(912)和邻近区域(94)一般设置成黑色。这样，它们能够有效形成作为背景的非发光象素，它使得由可视象素形成的图像轮廓清晰。因此，通过控制象素的状态可以使图像变化，这样一些象素元件(挡板)处于第一状态并且相应的发光部件能够发光，而余下的象素处于第二状态。象素元件的静止态可相互单独来确定。
通常，发光部件(93)包括了(1)在衬底中提供的通孔形成的开口和覆盖整个开口的棱镜薄片反射器，或(2)在衬底中提供的通孔中形成的开口中分别提供的发光反射模块。
可变图像显示元件有该结构(1)的发光部件，其在美国专利5,050,327中揭示，而有结构(2)的发光部件的元件在美国专利5,148,156；5,500,652和5,790,088中揭示。
该结构(2)中发光反射模块包括诸如LED的小尺寸发光装置，和棱镜薄片反射器。这样，在发光装置故障或寿命到期时，可以替换各个发光部件模块。为了方便该模块的交换，发光反射模块分别安装在设计位置中形成的各个开口中。
在该结构(1)的情况中，在衬底背部上设置了至少一个内部光源(例如荧光灯等等)以通过开口照明棱镜薄片反射器的背部表面。
在两种结构中，都需要多个开口来形成多个发光部件。
常规的带有挡板的可变图像显示元件有利于产生显示简单字或句子的标记，但不适于图像显示元件或装置来显示能够将一个静止图像变化到其它静止图像的可变标记。这样的可变显示元件或装置被用于印有静态图像的常规的道路标记或方向标记。上述原因将参考图6进行解释。
如上所述，一般使用多个可视象素合成包括发光部件(93)的可观察图像。保持图像轮廓清晰的背景部件由邻近区域(94)，挡板(91)的第二表面(92)组成。
在印有印刷静态图像的常规标记的情况中，需要在相对明亮的颜色(例如，黄，蓝，绿，等等)中观察到背景。但是，在常规可变的图像显示元件中，相邻区域(94)和挡板(91)的第二表面(912)都设置成黑色。如果它们有明亮的颜色，非发光象素和发光象素间的亮度差过大，从而与常规的印刷静态标记比较使得观察者会有不同的视觉感受。因此，它在与常规的静态图像标记兼容时会有困难。
多个可视象素所组成图像有利于基于连续地观看，它可显示相对复杂的设计或记号或有相对较多笔画的字符(诸如汉字)，并且保持与常规印刷静态图像标记的兼容能力。为此，在相邻开口间的框架(95)尺寸(宽度)需要尽可能小，这样可以连续地看到图像。但是，框架(95)宽度的缩小将减小框架(95)自身的机械强度，而衬底(90)的机械强度有多个具有狭窄宽度的这类框架。为了增加该衬底的机械强度，可以增加该衬底的厚度，或使用较大密度的材料来制作衬底。不过，增加该衬底厚度或使用较大密度的材料使减小该显示器的厚度或减小该显示器的重量变得困难。
例如，一些道路标记可具有相对大面积(例如1m2或更大)的图像显示平面。为了保持与这样大静态图像标记的兼容性，需要制作具有相对大面积的图像显示平面的可变图像显示元件。另外常规可变图像显示元件的重量和厚度(垂直于标记平面方向的尺寸)包括含有光源的发光单元重量，和安装发光单元的空间尺寸。然而，衬底的重量增加或厚度增加将使减小显示元件整体的重量和厚度变得困难，这样可以保持与静态图像标记的兼容。
采用本发明的可变图像显示元件，该合成图像能够由外部光源照明并被观察。于是，可变图像显示元件就不需要使象素发光的光源，用外部光源(在高亮度)能够观察到明亮的可观察象素，因为它们具有反射表面。因此，本发明的可变图像显示元件适用于诸如道路标记或方向标记的标记，或这类标记的组成部分。
本发明涉及可变图像显示元件的改进，其中各个象素元件包括(a)两个在衬底前表面上的固定表面，和(b)不透明挡板，它在两个静止态间旋转到两个静止态中的一个中，挡板遮挡固定表面中的一个，并使它变得不可观察，而挡板使其它固定表面暴露从而使它可被观察，而在每个静止态中可以观察到该表面和该挡板背部表面中之一。在这样的图像显示元件中，象素元件在两个静止态间改变，并且在各个静止态中形成可视象素。这样，由这类可视象素组成的图像能够被改变为显示多个图像。
在一方面，本发明提供了可变图像显示元件，它包括有由观察者观察的前表面和与所述前表面相对的背部表面的不透明衬底，以及以所述衬底前表面的行方向和与行方向垂直的列方向而设置的多个象素元件。各个象素元件包括固定部件，它有在所述衬底上固定的第一固定表面和与所述第一固定表面相邻的第二固定表面，和在所述第一固定表面和在所述第二固定表面间的边界线，以及沿与在所述固定表面间的所述边界线平行的轴旋转的不透明挡板，挡板在遮挡所述固定部件的第一固定表面的第一静止态和遮挡所述固定部件的所述第二固定表面的第二静止态间切换，并且具有在所述第一静止态观察者可观察的第二可观察表面和在所述第二静止态观察者可观察的第一可观察表面。在所述第一静止态中，固定部分的所述第二固定表面和挡板的所述第二可观察表面相互并列在一起来形成第一可视象素。在所述第二静止态中，固定部件的所述第一固定表面和挡板的所述第一可观察表面互相并列一起来形成第二可视象素。所述象素元件的静止态能够互相独立地确定或互相同步地确定。从而显示了多个可视象素组成的图像，它的特征是所述第一和第二固定表面由覆盖了所述挡板表面和后表面的基本不透明的反射元件各个反射表面组成，并且所述合成图像由外部光源照明并被观察。
在本发明的可变图像显示元件中，在该衬底前表面上的两个固定表面(第一和第二固定表面)，和该挡板的表面和背部表面(第一和第二可观察表面)由基本不透明的反射元件的各个反射表面组成。那就是，由外部光源照明这个由可视象素组成的图像，并且可观察到高亮度的图像。因此，不需要在衬底中形成开口(通过开孔)和使用来自该衬底背部的传输光来增加可视象素的可视性。这样就解决了上述问题，并且能够取得载有与载有印刷静态图像的常规信号相兼容的可变信号的信号。
在本发明中使用的反射元件通常是诸如反光薄片的反射薄片。这样，通过将反射薄片粘贴到诸如衬底的元件中易于形成反射表面。
图2是本发明可变图像显示元件在两个静止态中的一个例子的剖面图。
图3是示出例1中的可变次序标记的两个状态的平面图。
图4示出包括可变图像显示元件作为部件的例2中可变次序标记两个状态的平面图。
图5示出包括可变图像显示元件作为部件的例3中可变次序标记两个状态的平面图。
图6是现有工艺的可变图像显示元件一个例子的平面图。
示出的可变图像显示元件(10)包括(A)不透明衬底(1)有由观察者观察的前表面(11)，和相对前表面(11)的背部表面(12)，以及(B)以衬底前表面(11)的行方向(L)和列方向(R)在衬底(11)前表面上设置的多个象素元件(P)。
该衬底在提供象素元件(P)的部分中没有通孔(开口)。
各个象素元件(P)包括在所述衬底前表面上固定的固定部件(2)，它在该衬底的前表面的行方向(L)中有第一固定表面(21)和邻近于第一固定表面的第二固定表面(22)。该固定部件(2)包括两个不同的反射元件，它们互相靠近设置并且覆盖衬底的前表面(11)，并且该反射元件的反射表面分别构成了第一固定表面(21)和第二固定表面(22)。另外，在第一固定表面(21)和第二固定表面(22)间形成了边界线(20)。
在
图1和2的例子中，各个固定部件(2)由有白色反射表面的第一反射薄片(41)和有彩色反射表面的第二反射薄片(42)组成，采用粘合剂(没有示出)将其固定在衬底的前表面(11)上。那就是，第一固定表面(21)由第一反射薄片(41)的反射表面组成，而第二固定表面(22)由第二反射薄片(42)的反射表面组成。
通常的反射薄片有白色反射表面。这样，通过在白色反射薄片的反射表面上提供透明彩色墨水层或透明彩色薄膜可制作具有彩色反射表面的反射薄片。
除了固定部件(2)，各个象素元件有不透明挡板(3)。该挡板(3)带有几何形状的两个主要表面(表面和背部表面)。挡板主要表面的形状可以是三角形，矩形，半圆形，半椭圆形等等。在示出的例子中，挡板的主要表面为长方形椭圆形的平面形状。
挡板(3)绕着平行于衬底前表面列方向(R)的轴(没有示出)即平行于边界线(20)，固定旋转。例如，旋转轴以平行于边界线(20)固定在衬底的前表面(11)上，而且挡板(3)固定于轴旋转。在这种情况下，挡板(3)有一个含有钻孔的轴承以接收在或接近对应于主表面矩形较长侧或的边缘部分(30)的旋转轴。
可以把旋转轴固定到挡板(3)上。在这种情况下，将轴承元件沿着边界线(20)固定到衬底前表面(11)上，并且在轴承元件中接收挡板的旋转轴以将其可旋转地固定挡板到衬底的前表面上。在这种情况下的旋转轴包括在相对应两个较短侧的挡板主要表面的矩形侧表面上固定的一对轴，使得该轴可沿着垂直于在边缘部分(30)的挡板旋转方向延伸。
在该例子中的轴承元件与固定表面中一个颜色相同，并且用无色透明塑料制作。在后面的例子中，轴承元件可以用覆盖衬底固定表面的无色透明塑料薄片或板整体铸型，并且可以用作覆盖薄片或板以保护固定表面。
下面，该挡板(3)是通过后表面(12)上的电磁体(6)与在挡板上配置的永磁体(只在图2中示出了极性)的相互作用而工作的，后面将讨论挡板的操作细节。
该挡板(3)的旋转是以挡板遮挡固定部分(2)的第一固定表面(21)而使第一固定表面不能被观察到的第一静止态(图2(a))和在挡板遮挡住第二固定表面(22)使第二固定表面(22)不能被观察到的第二静止态(图2(b))间的行方向(L)。
可以将该旋转轴平行于行方向(L)设置。在这种情况下，在两个固定表面间的分界线与行方向(L)平行，而挡板以列方向(R)旋转。
此外，旋转轴可以倾斜于行方向或列方向。在这种情况下，在两个固定表面间的分界线向例如行方向倾斜，并且挡板的平面形状较佳为三角形。那就是，挡板旋转最好是沿着与矩形象素对角线平行的轴。
挡板拥有在第一静止态中由观察者观察的第二观察表面(32)和在第二静止态中由观察者观察的第一观察表面(31)。在所示例子中，该挡板的一个主要表面是第一观察表面(31)，以及另一个主要表面是第二观察表面(32)。例如，该挡板(3)包括白色反射表面的第一反射薄片(51)，和粘附到第一反射薄片(51)非反射表面(52)上彩色反射表面的第二反射薄片(52)。即，第一观察表面(31)是第一反射薄片(51)的反射表面，以及第二观察表面(32)是第二反射表面(52)的反射表面。挡板(3)第二反射薄片(52)的第二反射表面与第二固定表面的颜色相同。另外，挡板(3)还可以包括薄片形支座，与支座一个主表面粘合的第一反射薄片(51)和与支座另一主表面粘合的第二反射薄片(52)。
在第一静止态，在固定部件(2)的第二固定表面(22)和挡板(3)的第二观察表面(32)在衬底的前表面(11)上互相并列时可被观察到，并且形成第一彩色可视象素。在另一方面，在第二静止态，当固定部件(2)的第一固定表面(21)和挡板(3)的第一观察表面(31)在衬底的前表面(11)上互相并列时可被观察到，并且形成第二白色可视象素。
象素元件(P)的静止态可以如同常规的可变图像显示元件那样互相独立或互相同步地确定。因此，显示元件能够显示由多个可视象素组成的图像。为了控制象素元件(P)的静止态，可以使用由美国专利5,148,156和5,500,652和5,790,088等等提供的方法。
与常规显示元件不同，在本发明的可变图像显示元件中，第一和第二固定表面(21)和(22)分别由不透明的反射薄片(41)和(42)的反射表面组成，而挡板的第一和第二可观察表面(31)和(32)也分别由不透明反射薄片(51)和(52)的反射表面组成。这样，当用外部光源照明时，就能够观察到高亮度的由多个可视象素组成的图像。
反射薄片(41，42，51，52)可以是反光薄片(包括广阔观察角度反射薄片)。反射薄片最好具有观察角度特性(A)，如下定义观察角度特性(A)根据JIS Z 9117测量的反射亮度在入射角度为0度，观察角度为10到20角范围中的亮度范围在0.2和100cd.lux-1.m-2之间。
当反射亮度小于0.2cd.lux-1.m-2时，会使夜间的图像可视性变差。当反射亮度超过100cd.lux-1.m-2时，使图像中诸如字符的信息清晰度变差，并且其在夜间和日间的图像外观不同。此外，对于在入射角度为0度和观察角度小于10度的反射照明，例如，4度时通常至少为0.2cd.lux-1.m-2，较佳为至少1cd.lux-1.m-2，更佳为10到500cd.lux-1.m-2。显示元件最好对图像表面(平面表面照明)用10到400lux的照明光源进行照明。
反光薄片的具体例子包括商标为DIAMOND GRADE Nos.3963，3990，3983，3924，3951，3970，3971和981(都由3M提供)的产品，反射薄片产品的商标为HV8100，HIGH INTENSITY GRADE 3870和ENGINEER GRADE 3290(都由3M提供)和“CRYSTAL GRADE SERIES”(由Nippon Carbide Industries Co，Ltd提供)等等。
在图1的例子中，第一固定表面(21)和第二固定表面(22)在平行于衬底前表面(11)的列方向上是连续的。这样，易于连续观看由可视象素组成的图像。当在固定表面与旋转轴(在两个固定表面之间的分界线)平行方向上为连续时，在一个静止态吕的一个可视象素可包括(1)挡板的一个观察表面，和(2)一邻近该可观察表面的一部分固定表面。例如，当该挡板的行方向尺寸为30mm时，在挡板处于一个可观察表面露出的状态时，一个可视象素可包括挡板的该开口的可观察表面，例如，第一可视表面；和(2)邻近该可观察表面的固定表面的一部分固定表面(例如，第一固定表面)，这部分尺寸为行方向上的30mm。
通常由基本上为矩形的反射表面形成可视象素。在该矩形一侧的长度通常为50mm或更小。为了使由多个可视象素组成图像轮廓更光滑，例如，该图像所包括的字符(诸如汉字)有相对多的笔划，可视象素的一侧长度较佳为20mm或更少。当一侧长度太小时，则挡板的移动和其控制将变得困难。这样，可视象素一侧长度最好至少有5mm。
在相邻挡板间的距离最好小一些，这样组成图像易于连续观看。如果挡板的尺寸精度或挡板固定到衬底上的位置精度存在误差时，将妨碍挡板的移动。因此，在相邻挡板间的距离通常从0.5到5mm，最好从0.8到3mm。
如上所述，可以利用在衬底后表面放置的电磁体和在挡板中设置的永磁体的相互作用来移动挡板。
在衬底后表面设置的电磁体包括由多个线圈所绕成的导体组成的线圈。另外，在线圈中可以设置诸如铁磁心的磁心。
在图2中详细示出了挡板从一个静止态改变到另一个静止的移动。
在第一静止态中(图2(a))，该挡板(3)负面对衬底前表面的磁体N极来设置在衬底(1)上，并且N个磁体极点面对衬底的前表面，而第二可视表面(32)面对外侧。当在电磁体上通电流时，使得邻近该衬底后表面的电磁体的极点变成N极，挡板的N极和电磁体的N极互相排斥，从而使挡板(3)旋转。在旋转后，挡板(3)的S极被邻近衬底后表面的电磁体(6)的N极相吸引，这样挡板就被设置在第二静止态(图2(b))并且第二可观察表面(31)面对外侧。在这个状态，施加到电磁体(6)的电流可以切断。在这个状态，在挡板中来自磁体的磁力线通过电磁体(6)的线圈(没有示出)。这样，虽然挡板中的线圈和磁体间的吸引力是弱的，它们仍能够互相吸引并且其吸引力足以使其保持该静止态。当执行上述反转步骤时，挡板的位置可以从第二静止态改变到第一静止态。
当挡板在象素元件进行互相独立或互相同步时运动时，则改变了可视象素，从而改变了图像。
挡板的永磁体所有限制，只要挡板能按上述讨论的方式移动。例如，永磁体可采用磁性材料制成，例如，铁氧体(例如钡铁氧体)，铝镍钴磁钢，稀土-钴合金，(例如钐-钴合金)，稀土-铁-钴合金(例如钕-铁-钴合金等等)，等等。这些磁体材料都有较高的磁特性(例如残余磁通密度，矫顽磁性力，最大产生能量，等等)，并且能够形成尽可能小的平面尺寸和厚度的永磁体。这样，可以不需要增加挡板的厚度和重量的条件下，来制作象素元件的挡板。
可以将永磁体如下安装到挡板中例如，当通过粘合反射薄片到支座的各个主表面上制作挡板时，磁体能够嵌入到支座中，或支座可以由塑料磁体制作。
可选地，挡板由在两个表面上有反射薄片的挡板元件以及固定该挡板元件的挡板支座制成，并且在挡板支座中设置了磁体。通常，这样的挡板支座有(1)适用于挡板元件且具有基本矩形表面的支座部件，和(2)在支座部件中安装的永磁体。
为了在挡板元件的支座部件中安装磁体，(i)由诸如塑料磁体的永磁体制作支座部件，或(ii)将永磁体固定到支座部件的表面上。
挡板元件可以如下制作，通过将两个反射薄片在其非反射表面相互面对的情况下粘合在一起形成反射薄片迭片，并且根据所需的形状和平面尺寸来切割该迭片。
采用支座部件的后表面面对着挡板元件的一个反射表面的方法，将挡板元件和适用于挡板元件的支座部件固定。这样，支座元件的支座部件表面的颜色和支座元件的一个反射表面(该反射薄片的表面)的颜色相同。可选地，挡板元件的支座部件可以由诸如挡板元件的反射薄片形成。此外，可以由无色的透明塑料形成挡板元件的支座部件。在无色透明支座部件的情况中，该支座部件可以覆盖挡板元件的整个反射表面。
由于本发明的可变图像显示元件不需要任何内部光源，因此只需要在显示元件上提供使挡板移动的相对小的电流。这样，消耗的电能可以尽可能地小，这样可可能将太阳能电池和蓄电池结合起来使显示元件工作。太阳能电池或连接到太阳能电池的会聚装置可设置在该标记的表面，并且使用照明标记表面的外部光源的光来光学产生移动挡板必需的电源。
范例例1在本范例中，制作了可变交通标记显示“NO ENTRY EXCEPT INDICATEDDIRECTION(S)”。这个例子的可变交通标记(可变图像显示元件)如下制作
提供了900mm直径和1.5mm厚度的铝盘作为衬底。该衬底用作有印刷静态图像的常规标记的衬底。
分离提供反射器以形成固定部件。这个反射器是由3M提供的DIAMOND GRADE3990(白色)反射薄片。
如图1所示，通过丝网印刷在反射薄片的白色反射表面上形成第一固定表面(21)和第二固定表面(22)。采用丝网印刷平台用透明蓝色墨水进行印刷，这样对应于第一固定表面(21)的部分和围绕该衬底盘的环形外围部分制作成不能透过墨水。因此，(1)由上述反射薄片和在反射薄片上形成了蓝印层组成的部分组成以及在该蓝印层表面上形成的第二固定表面(22)，和(2)固定部件(2)由反射薄片的未印刷部分组成以及第一固定表面(21)的白色反射表面。
固定部件的蓝印层由宽度(在行方向的尺寸)分别为17mm的带组成，其沿列方向连续延伸，而未印刷的部件由宽度(在行方向中的尺寸)为15mm的带组成，其沿列方向连续延伸。所形成的蓝色和白色的带(各自为28条带)，使得可交替地设置蓝色带和白色带。这样，用粘合剂将有固定表面的反射薄片粘合到该铝盘的一个主表面上。
分离制作该挡板(3)。
首先，挡板元件如下制作上述反射薄片由DIAMOND GRADE 3990(白色)提供。另一个反射薄片3990的反射表面也可采用上述透明蓝色墨水固态印刷。随后，两个反射薄片以其非反射表面相互面对的方式粘合在一起形成迭片。将这个迭片切割成15mm×30mm的矩形形式以得到由两个反射薄片迭片组成的挡板元件。
下面，将上述挡板元件固定到挡板支座上以获得在这个例子中使用的挡板(3)。该挡板支座且(i)适用于有挡板元件的支座部件，其由平面尺寸为15mm×30mm的无色透明塑料薄片制作，(ii)永磁体(直径大约6mm及厚度大约4mm的圆盘)，它固定在长度方向的中心位置并且邻近宽度方向的一个边缘，和(iii)一对旋转轴，将它集成固定到各个沿着矩形支座部件的一个长度侧互相对着的角上，并且各自的长度约为4mm。采用透明粘合剂将挡板元件粘合到支座部件上，并且使支座部件的后表面和挡板元件的蓝色反射表面互相面对。
反射薄片的无色透明塑料制作的多个轴承元件沿着在两类固定表面之间的边界线(20)固定。各个轴承元件固定在边界线上的设计位置上，这样它将接收挡板元件的一个旋转轴，旋转支持一个挡板的一对轴承元件，并且该挡板可以平滑旋转。
随后，在铝衬底的各个轴承元件上旋转设置了挡板(3)，并且多个象素元件各自包括(a)一个挡板(3)，和(b)第一和第二固定部件(21，22)且其在长度方向上的尺寸为30mm，并且它们通过挡板绕着旋转固定的边界线(20)互相靠近。由各个象素元件组成的可视象素处于边长大约为30mm的基本矩形中，并且在衬底上形成了584个象素元件。
最后，在边界线(20)附近的衬底后表面(12)上附加了多个电磁体(6)，使得一个电磁体能对应于一个象素元件。这样就完成了本例中可变图像显示元件组成的标记、这个标记可以平行于垂直方向的行方向(L)来定位。图3中的图像是以位图数据来制作的，并且由计算机控制电磁体的开/关和极性来控制各个象素元件的静止态。于是，可显示每个图像。通过电磁体操作的控制图3左侧的标记图像和图3右侧的图像可相互变化。
当短距离观察标记时，由本例的标记所显示各个图像，所形成图像的凹痕有或多或少的粗糙感，但当从10米或更远距离观察时，可以在日间辩认可变图像中箭头的数目，形状和方向，在夜晚则类似于常规的印刷静态图像标记。在夜晚，由Matshushita Electric Industrial Co，Ltd的金属卤灯“M400L/BH-SC”照明该信号。
对于本例的信号，象素元件的静止态能够互相独立地控制。因此，除了上述两个图像之外，也能够自由地显示其它所需图像，所以它是自由图案型(多图案)可变信号。例2本例子产生可变方向信号显示“方向和过程的部分可变指示信号”。这个目的信号能够可变地显示几种类型目的信息(它们在各个季节中不同)。本例以类似于例1的方式来产生可变信号，除了一些方面以外。
如图4中虚线围绕区域相应的矩形模块产生了本发明的可变图像显示元件。图4中的标记的非可变部分以常规印刷静态图像标记方法制作。那就是，通过粘合静态图像来制作目标标记的主要部件，通过在上述铝标记衬底上使用上述透明蓝色墨水在反射薄片(商标为DIAMOND GRADE 3900，白色)的反射表面上丝网印刷图4所示的字符和箭头来制备该静态图像。
在上述模块中，由象素元件组成的可视象素处于大约10mm×10mm的平面尺寸的基本矩形中(各个挡板元件是平面尺寸为5mm×10mm的基本矩形的形式)，因为显示的图像包括汉字。
在该目标标记的主部件的特定区域中形成了加入上述模块的开口，接着加入该模块完成本范例的可变图像标记。
和图1的标记类似，通过控制电磁体的操作将图4中左侧的标记图像和图4右侧的图像翻转。
在本例标记中显示的图像中的可视象素凹痕比例1中的粗糙度小些，并且图像的轮廓较平滑，因为该可视象素的尺寸小于例1的尺寸。
当从大约50米到100米的距离中观察该图像时，在可视图像中的字符可读，并且和常规印刷图像标记一样，在日间和夜晚可以辩认该箭头的形状和方向。
对于本例的标记，象素元件的静止态可以互相独立地控制。于是，除了上述两个图像外，可以自由显示其它所需的图像，从而它是自由图案型可变标记。例3这个例子产生了与例2不同的另一个可变指引信号显示“方向和过程的部分可变指示信号”。当交通密度在夜间和日间变化时，这个目的标记能够变化地显示两种不同的标记图像。除了一些方面以外，本例的可变信号可以采用例2的相同方式制作。
类似于图2的例子制作由图5(可变图像显示元件)中虚线包围区域的矩形模块。在图5中的非可变部件类型于常规印刷静态图像标记制作。本例的模块与象素元件的静止态同步使用。
首先，为了显示所有挡板处于相同方向的第一静止态中包括的“(日语)Omori”和右箭头“”，固定部件的第二固定表面和该挡板的第二观察表面如下形成在上述反射薄片上，也就是，第3990号(白色)，上述第一图像用透明蓝色墨水印刷，并且切割成有特定区域和形状的多个部分。将切割部分适宜地分配到挡板的第二观察表面和第二固定表面，这样在第一静止态中观察的多个可视象素就形成了上述第一图像。各个挡板的第二可视表面是25mm×50mm的基本矩形。
类似于上述例子中固定部件的第二固定表面和挡板的第二观察表面，形成了固定部件的第二固定表面和挡板的第一观察表面，这样显示了包括”NO ENTRY“的环形标记的第二图像。在这个例子中，除了蓝色透明墨水，也使用透明红色墨水来形成环形标记的背景。
接着，将装配的模块加入到标记的主要部分中以完成本例的可变图像标记。
当观察该图像的距离大约50米到100米时，在可变图像中的字符可读，并且在日间和在夜间，箭头的形状和方向和常规印刷静态图像标记一样可以辩认。例4在本例中的可变图像标记以例2相同的方式制作，除了将商标为HV8100的广阔观察角度类型反射薄片用作反射薄片。
当在大约20度(该信号反射表面的法线方向为0度)的照明角度中用“OPL-250”(由Sumitomo 3M提供)泛光灯照明这个标记时，可以观察到明亮的几个可变图像。
权利要求
1.可变图像显示元件，包括(A)具有观察者能观察到的前表面，以及与前表面相对的后表面的不透明衬底，和(B)在所述衬底的前表面以行方向和与行方向垂直的列方向中设置的多个象素元件，其中各个象素元件包括(a)固定部件，具有固定在该衬底的所述前表面的第一固定表面，与所述第一固定表面相邻的第二固定表面，和在所述第一固定表面和所述第二固定表面间的边界线，和(b)不透明挡板，它绕着与在所述固定表面间的边界线平行的轴旋转，并且处于遮挡所述固定部件的所述第一固定表面的第一静止态和所述固定部件的所述第二固定表面的第二静止态之间，以及它具有在所述第一静止态中可被观察者观察到的第二观察表面，和在所述第二静止态中可被观察者观察到的第一观察表面，和在所述第一静止态，所述固定部件的第二固定表面和所述挡板的第二观察表面并列在一起形成第一可视象素，在所述第二静止态，所述固定部件的第一固定表面和所述挡板的第一观察表面并列在一起而形成第二可视象素，所述象素元件的静止态能够各自独立确定或相互同步确定，从而显示出由多个可视象素组成的图像，由基本不透明的覆盖所述衬底前表面的反射元件各个反射表面组成所述第一和第二固定表面，由基本不透明的覆盖了所述挡板表面和后表面的反射元件的各个反射表面组成所述第一和第二观察表面，和所述组成图像采用外部光源照明并且被观察。
2.如权利要求1所述的可变图像显示元件，其特征在于，所述第一固定表面和所述第一观察表面都涂成白色或涂成第一种颜色，而所述第二固定表面和所述第二观察表面都涂成第二种颜色。
3.如权利要求1所述的可变图像显示元件，其特征在于，对显示3种或更多种不同的图像，可互相独立地确定所述象素元件的静止态。
4.如权利要求1所述的可变图像显示元件，其特征在于，可互相同步地确定所述象素元件的静止态，以显示在第一静止态中观察的多个可视象素组成的第一图像和在第二静止态中观察的多个可视象素组成的第二图像。
5.如权利要求1所述的可变图像显示元件，其特征在于，所述第一固定表面和所述第二固定表面沿着它们之间的所述边界线连续设置。
全文摘要
一种可变图像显示元件，具有观察者可观察到的前表面，和与前表面相对的后表面的不透明衬底，并且在该衬底的前表面以行方向和与行方向垂直的列方向设置的多个象素元件。各个象素元件包括固定部件，它具有固定在该衬底前表面的第一固定表面，与第一固定表面相邻的第二固定表面，和在第一固定表面和第二固定表面间的边界线。不透明挡板绕着与在固定表面间的边界线平行的轴旋转，并且在遮挡固定部件的第一固定表面的第一静止态和固定部件的第二固定表面的第二静止态间切换，以及它具有在第一静止态中观察者可观察到的第二观察表面，和在第二静止态中观察者可观察到的第一观察表面，在第一静止态，固定部件的第二固定表面和所述挡板的第二观察表面并列在一起形成第一可视象素，在第二静止态，固定部件的第一固定表面和挡板的第一观察表面并列在一起而形成第二可视象素，象素元件的静止态能够各自独立确定或相互同步确定，从而显示由多个可视象素组成的图像。
文档编号G09F9/37GK1446322SQ01813827
公开日2003年10月1日 申请日期2001年5月30日 优先权日2000年6月5日
发明者Y·阿拉基, T·希格裕基 申请人:3M创新有限公司