專利名稱：廣角圖象顯示板和系統(tǒng)的制作方法
背景本發(fā)明總體上涉及一種用于符號及類似對象的板，用以傳遞標(biāo)記形式的信息。尤其，本發(fā)明涉及一種反光板。
在本說明書的結(jié)束處，為用戶提供了術(shù)語表，用于指導(dǎo)這里所用的某些術(shù)語的意義。
已知可以用帶圖象的反光板對路標(biāo)、廣告牌等的組成部分進(jìn)行圖像顯示。反光板一般是珠形種類或直角棱(cube corner)種類。珠形板使用與反射涂層有關(guān)的且由玻璃或其它透明材料組成的小珠子。直角棱板使用具有許多小型反射面的微型折彎結(jié)構(gòu)表面，其中這些小型反射面被安排成由三個(gè)相互近似垂直的面組成的組，由三個(gè)面組成的每個(gè)這樣的組稱為直角棱元件。除了某些人行道標(biāo)志的應(yīng)用之外，一般把這種反光板設(shè)計(jì)成對零(0)度左右的入射角(即，光源位于與板垂直的軸上)具有最大的反光亮度。當(dāng)入射角超過某個(gè)值時(shí)，反光亮度即趨向于減弱。
當(dāng)用傳統(tǒng)方法(即，在反光板前表面的選中部分上提供著色層或者彩色層，以形成標(biāo)記)在這種板上形成圖象時(shí)，入射角相當(dāng)大的光照會使圖象的可見度降低。因此，為了實(shí)現(xiàn)良好的圖象可見度，往往要限制光源入射角的可能范圍。這造成了裝配符號顯示系統(tǒng)的困難，以致把光源放在交通標(biāo)志的符號表面(成象表面)的邊緣附近，以便照亮標(biāo)志。
曾嘗試通過形成不平坦的板的前表面來加強(qiáng)大入射角時(shí)的反光板亮度。在JP-A-53-46363(Kuwata等人)、JP-A-53-46371(Kuwata等人)、JP-A-55-65224(Omori等人)、JP-A-57-10102(Izutani)、JP-A-57-193352(Seki等人)、JP-Y-62-41804(Okuno等人)、美國專利第4，605，461號(Ogi)和第4，758，469號(Lange)、和PTC出版物第WO97／01677號(Bacon等人)和第WO97／01678號(Bradshaw)中可以找到例子。不平坦勢必改善在大輸入角時(shí)的反光度。然而，要在形成圖象顯示板的不平坦的前表面上形成較佳可見度的圖象是困難的。還有，接近零(0)入射角處的反光亮度勢必降低。
美國專利第5，657，162號(Nilsen等人)揭示一種包括直角棱柱反射器(cubecorner prismatic reflector)；僅在某些棱柱表面上形成的諸如鋁那樣的反光涂層；以及與其余棱柱表面接觸的彩色粘結(jié)層。如果使非金屬的表面有適當(dāng)?shù)拇笮『徒M成，則可以制成粘結(jié)層以形成可以從反光板的前面平的一側(cè)看到的圖象區(qū)域。雖然，對于相當(dāng)小的入射角的光照射，在較高的亮度下圖象區(qū)域之外的區(qū)域可以比圖象區(qū)域更容易看到，但是增加圖象區(qū)域的可見度是困難的，因?yàn)樗皇锹瓷洹?br> 反光圖象顯示板(例如用于符號的)是眾知的，其中第一反光板形成背景，而第二反光板形成圖象或標(biāo)記區(qū)域。例如，見美國專利第4，726，134(Woltman)和5，050，327(Waltman)。兩個(gè)不同類型的板-一個(gè)用于背景，一個(gè)用于圖象部分-具有不同的，作為入射角的函數(shù)的反光亮度特性，因此，可以在較廣的入射角范圍中比只用一個(gè)反光板時(shí)增加可見度。然而由于在大入射角處兩種類型的板的限制，在相當(dāng)大的入射角范圍(例如，70°或更大)中不能增加亮度，因此在這種大入射角范圍中可見度勢必降低。
美國專利第4，025，159號(McGrath)揭示組合直角／照射珠子透鏡產(chǎn)品。據(jù)報(bào)告，這種組合產(chǎn)品在大入射角處具有改進(jìn)的反光性能，一般單個(gè)直角板的反光性在大入射角處快速地降低。此外，平坦的前表面適合于和通過如上所述的傳統(tǒng)方法形成的圖象板相配合。然而，這種板增加跨越整個(gè)板的前表面的亮度，而不改進(jìn)圖象的可見度，所述圖象的可見度是通過圖象部分(例如諸如字符、圖案和具有字符或圖案的區(qū)域之類的標(biāo)記)的反光亮度和背景區(qū)域的反光亮度之間的有效差別形成的，以致加強(qiáng)了可視圖象的對比度。
如果僅把上述McGrath板使用于諸如在Woltman的134的結(jié)構(gòu)中，則可以增加圖象的對比度，但是獲得在大輸入角范圍中的足夠的亮度仍是困難的。
在反光板技術(shù)中存在對一種圖象顯示板和系統(tǒng)的需求，所述圖象顯示板和系統(tǒng)在標(biāo)記部分和背景部分之間具有較佳的對比度，這可以避免在大輸入角(一般至少為70°)處的反光亮度特性的降低，并會改進(jìn)對于這種大輸入角的光入射的圖象的可見度。
發(fā)明概要揭示了圖象顯示板，它包括放置在板的前表面的反光板和成象元件。成象元件包括具有配備多個(gè)平行棱柱的表面的發(fā)光棱柱板。成象元件還包括粘結(jié)層，它把棱柱板粘結(jié)到反光板的前表面上。值得注意地，至少一部分成象元件具有標(biāo)記形式的形狀。
在某些實(shí)施例中，棱柱板本身具有標(biāo)記形式的形狀。在其它實(shí)施例中，成象元件包括放置在反光板的前表面上的光反射彩色層并具有標(biāo)記形式的形狀。在以后的情況中，可以使棱柱的形狀如前一樣，以配合標(biāo)記形狀的彩色層，或它可以連續(xù)地伸越整個(gè)反光板。此外，一般在配備多個(gè)平行棱柱的表面的對面，棱柱板具有平坦的表面。棱柱板的平坦表面或棱柱表面都可以接觸粘結(jié)層。
還揭示了一種圖象顯示系統(tǒng)，它包括上述的圖象顯示板和為了改進(jìn)圖象的可見度而放置的固定的光源。增加標(biāo)記和背景之間的對比度的最有效的光源位置的范圍與棱柱板的朝向有關(guān)。
附圖簡述

圖1是圖象顯示板和系統(tǒng)的例子的透視圖；圖2是改進(jìn)本發(fā)明的圖象顯示板的正視圖；圖3a-e是對于所揭示的各種實(shí)施例的在圖2中沿線3-3的截面圖；圖4是對于各種板結(jié)構(gòu)比較作為入射角的函數(shù)的反光亮度的圖。
在圖紙中，為了方便起見，使用相同的符號來指示相同的元件或完成相同功能的元件。
說明性實(shí)施例的詳細(xì)描述圖1示出道路10的透視圖，沿該道路提供圖象顯示板12，供在該道路上行駛的汽車駕駛員觀看。把板12安裝在固定支架上以形成記號。板12還是圖形顯示系統(tǒng)12a的一部分，圖形顯示系統(tǒng)12a進(jìn)一步包括一個(gè)位于適當(dāng)位置上的光源14。
從遠(yuǎn)處接近該記號時(shí)，在裝備前燈的車輛中駕駛的觀察者最初從位置P1處看到該板，在位置P1處具有小的入射角β1，該角是垂直于板的基準(zhǔn)軸16和照射軸18之間的角。(在圖1中未示出分開的觀察軸，因?yàn)橛^察者和車輛前燈很接近。通常觀察角小于1°，一般取0．2°。)此后，觀察者移動到在基準(zhǔn)軸16和新的照射軸20之間具有更大的入射角β2(至少70°)的位置P2。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，如此地構(gòu)成板12，使之在較小入射角和較大入射角的兩處都展現(xiàn)較佳的反光亮度，并在這些位置處得到形成板的圖象和背景的標(biāo)記之間的較佳對比度。
在圖2中更詳細(xì)地示出圖象顯示板12。板12具有形成圖象的標(biāo)記22，在本例子中是字“前面道路彎曲，減速”，但是也可以是圖形、符號等等。沿板12上的圖例(legend)軸24安排標(biāo)記22。在預(yù)定的最終使用應(yīng)用中，如此地安裝板，使圖例軸24相對于觀察者具有預(yù)定的取向。然而，標(biāo)記22和背景26兩者至少以某個(gè)入射角范圍反光。
板12包括具有平坦前表面的反光板和放置在前表面上的成象元件。為了在大入射角處得到反光，成象元件包括具有配備多個(gè)平行棱柱的表面的發(fā)光棱柱板。成象元件還包括把棱柱板粘結(jié)到反光板前表面的粘結(jié)層。在某些實(shí)施例中，成象元件還包括彩色發(fā)光板。下面討論各種實(shí)施例的細(xì)節(jié)。然而，在每個(gè)實(shí)施例中，成象元件至少有一部分是標(biāo)記形式的形狀。
在圖3a-e中示出對各種所揭示的實(shí)施例在圖2中沿線3-3的截面圖。這些實(shí)施例的每一個(gè)包括反光板28，該反光板可以包括任何傳統(tǒng)的反光板材料，或者是珠形的品種(包括密封照射透鏡結(jié)構(gòu)，它覆蓋板保持珠子的上部的空氣交界面；以及埋入透鏡結(jié)構(gòu)，它把珠子的上部埋入聚合物板中)或直角棱的品種(包括對直角棱元件提供空氣交界面的結(jié)構(gòu)和在直角棱元件上提供金屬蒸發(fā)涂層的結(jié)構(gòu))。板28具有相當(dāng)平坦的前表面29，便于在其上印刷、涂復(fù)或粘結(jié)。圖3a-e的實(shí)施例之間的差異與所使用的成象元件的特殊種類有關(guān)。
在圖3a的實(shí)施例中，成象元件包括發(fā)光棱柱板30和粘結(jié)層32。板30具有如圖2所示的對于軸25平行伸展的平行棱柱的棱柱表面。軸25垂直于軸24，而且也垂直于“觀看平面”，即，在觀察者一般所期望的位置上的平面(在圖1中，包含基準(zhǔn)軸16并平行于道路10的平面可以認(rèn)為是觀察平面)。棱柱板30具有改變?nèi)肷湓谟^察平面(或，對于不是入射在觀察平面上的光，是這種光束在觀察平面上的分量)上的光束方向的效果。當(dāng)光從給定的方向入射在板上時(shí)，照射到板30上的部分彎曲，然后由板28反光，然后再彎回來，致使該光回到光源。照射到背景部分26上的入射光部分簡單地由板28反光回到光源。
板30具有把具有小入射角的光轉(zhuǎn)換成具有大入射角的光的效果，并反之。由于板28具有作為入射角的函數(shù)而變化的反光亮度，棱柱板30的這個(gè)特性有能力增加或降低由棱柱板30覆蓋的板28部分的所覺察的反光亮度。而由于板的背景26和標(biāo)記22部分之間的較佳的對比度，這又至少在小和大入射角處提供一個(gè)可以清楚地看到的圖象。作為例子，對于大多數(shù)類型的反光板28，背景部分26使平行入射基準(zhǔn)軸16的光以最大反光亮度返回光源。然而，使零入射角照射到標(biāo)記22的部分以更小的反光亮度返回光源，因?yàn)樗暂^大的入射角射入板28。
在圖3a的實(shí)施例中的粘結(jié)層32是不連續(xù)的。它包括跟隨標(biāo)記22的邊界的窄帶，在中央部分留出一個(gè)缺口。最好粘結(jié)層32是透明的，以致不僅是其上的中央部分而是整個(gè)標(biāo)記22是反光的。
除了在圖3b中粘結(jié)層32是連續(xù)的(即，不斷開并和棱柱板30一起伸展)之外，圖3b示出相似于圖3a的一個(gè)實(shí)施例。只要粘結(jié)劑足夠的透明，由于消除了與圖3a中的缺口相關(guān)的兩個(gè)空氣分界面，圖3b的實(shí)施例對標(biāo)記22的亮度稍有加強(qiáng)。
除了把棱柱膜30翻轉(zhuǎn)以致棱柱表面31對板28是面向下的之外，圖3c還示出相似于圖3a的一個(gè)實(shí)施例。棱柱表面31對面的平坦表面是面向上的。這樣的優(yōu)點(diǎn)是防止精密的棱柱表面31受到灰塵、磨損或其它有害的影響。在這種取向中，棱柱膜30還有使入射光彎曲的效果，以致產(chǎn)生標(biāo)記22和背景部分26之間的較佳的對比度。然而，在兩種取向中的膜30的操作之間還是存在差異的。例如，圖3a-b的棱柱向上的取向，以優(yōu)于圖3c的棱柱向下的取向的，接近90°(例如87°)的入射角發(fā)射入射光。作為另一個(gè)例子，根據(jù)棱柱幾何的細(xì)節(jié)和空氣分界面的存在，棱柱向下取向可以造成使零入射角光直接從表面31反光，而不是把它發(fā)射到板28。
除了粘結(jié)層32不僅不連續(xù)，而且還安排成有規(guī)則的圖形以形成缺口34的有規(guī)則的陣列之外，圖3d示出相似于圖3c的一個(gè)實(shí)施例?？梢园褕D形做得足夠地小，以致在正常的觀察距離和條件下不能分辨。對于不連續(xù)的粘結(jié)層，在前表面29和棱柱膜30之間的粘結(jié)區(qū)域通常在30和80％之間。因此，當(dāng)在平面圖中看時(shí)，缺口34通常約取棱柱板30的區(qū)域的20到70％。
在圖3a-d中所示的圖象顯示板中，棱柱板本身的形狀表示圖象。在小入射角范圍中，背景變成亮的，而成象元件變得相當(dāng)?shù)匕怠Ｔ诮咏?0°的大輸入角范圍中，成象元件變成亮的，而背景變得相當(dāng)?shù)匕?。在小和大輸入角兩種情況下，保持板的反光性，而且由于對背景的對比度較佳，可以清楚地看到圖象。應(yīng)注意，存在入射角的中間范圍，其中背景亮度和成象元件亮度可以比擬。在該中間范圍中，對比度是因?yàn)樵诜垂饬炼冉档椭械牟町?。然而，有可能選擇合適的反光板和棱柱板，致使在中間入射角范圍中成象元件和背景部分仍具有相當(dāng)高的反光亮度，以致圖象是可見的，即使圖象相對于背景不具有較佳的對比度。
在圖3e中示出一個(gè)實(shí)施例，其中成象元件包括具有棱柱表面37的棱柱膜36(相似于上述膜30)，以構(gòu)成表面31的相同的方法來構(gòu)成上述棱柱表面37；連續(xù)粘結(jié)層38(相似于在圖3b中示出的連續(xù)粘結(jié)層32)；以及以標(biāo)記22形式的形狀的發(fā)光彩色層40。例如可以通過使用傳統(tǒng)的發(fā)光墨水來印刷諸如一組字符之類的圖象以形成彩色層40。棱柱板36連續(xù)地伸展以覆蓋標(biāo)記部分22和背景部分26兩者。板36由于它的光彎曲能力而改善了這兩個(gè)部分對于大輸入角(通常至少為70°)的反光亮度，因此，改善了圖象的可見度。在小入射角處，圖象保持可見，雖然它的可見度由于標(biāo)記22和背景26兩者的反光亮度的降低而比傳統(tǒng)的圖象顯示板有所降低。
如果需要，棱柱板36可以覆蓋整個(gè)圖象顯示板12。另一方面，板36只可以覆蓋一部分板12并具有和標(biāo)記22不同的形狀(例如，矩形、園或橢圓)，以產(chǎn)生由棱柱板覆蓋的一部分圖象和未覆蓋的背景部分之間的對比效果。在再有一個(gè)方面，具有切割棱柱板36使之和彩色層40(不同地陳述，可以把彩色層加到圖3b的實(shí)施例)具有相同的形狀。最后所述的實(shí)施例，在小入射角處，圖象和背景之間也具有較佳的對比度。即使由于彩色標(biāo)記的存在而在中間入射角處，它也提供較佳的圖象可見度。
在還有一個(gè)另外的實(shí)施例中，在相同的反光板上可以使用任何兩個(gè)(或多個(gè))上述圖象顯示板實(shí)施例。例如，當(dāng)板具有圖象(圖象包括在相同的反光板上形成的兩類不同的圖象元件)時(shí)，有可能在所要求的入射角條件下只允許清楚地看到它們中間的一個(gè)。通過使用具有不同折射特征的棱柱板，一組與一種這樣的棱柱板相關(guān)的標(biāo)記可以在小輸入角范圍中用高亮度看到；而另一組與另一種棱柱板相關(guān)的標(biāo)記可以在大輸入角范圍中用高亮度看到。產(chǎn)生具有不同折射特征的棱柱板的方法包括把板翻轉(zhuǎn)(一個(gè)棱柱表面向上，另一個(gè)面向下)；或改變形狀、尺寸或平行棱柱的距離。
作為例子，通過在同一反光板的前表面上放置第一成象元件和第二成象元件可以裝配組合圖象顯示板，所述第一成象元件具有棱柱表面向上的棱柱板，而所述第二成象元件具有棱柱表面向下的棱柱板。對于從0到10°和從70°到更大的入射角，看第一元件比看第二元件更清楚；而從約25到60°的入射角，可以更清楚地看到第二元件。如下所述，可以加入一個(gè)光源來形成圖象顯示系統(tǒng)。
討論本發(fā)明有用的棱柱板包括那些具有一個(gè)平坦表面和對面的表面帶有多個(gè)平行的棱柱。通常這種板是由發(fā)光聚合物構(gòu)成的。一般在棱柱平面上安排棱柱使之彼此平行。通常每個(gè)棱柱是三角形的，三角形的底面與棱柱表面對面的棱柱板的一般平坦的表面相平行。在圖3a-e的實(shí)施例中，看不到每個(gè)三角形的底面，因?yàn)槔庵陀嗔舻睦庵逍纬梢粋€(gè)整體單元。
對于平行三角形棱柱，不是如上所述的底面的三角形的兩側(cè)具有一般在70°和110°之間的包含角度，而最好是在80°和90°之間。包含角在該范圍內(nèi)，可以得到較佳的大入射角性能。滿足該條件的棱柱板的例子是光學(xué)薄膜，在現(xiàn)有技術(shù)中眾知的有光學(xué)照明薄膜、導(dǎo)光薄膜、亮度增強(qiáng)薄膜等。3M公司已經(jīng)以“SOLF”、“TRAF”和“BEF”等牌號銷售了許多這種薄膜。
也可以使用橫截面不是三角形的棱柱形。例如，每個(gè)棱柱可以具有其中一個(gè)脊是園角的矩形形狀。還有，棱柱的一側(cè)可以是弧形的或是橢圓弧而不是直的。然而，“平行棱柱”一般不是指由平行槽的三個(gè)交叉組形成的傳統(tǒng)的直角棱柱。
在棱柱表面上，棱柱的橫距(pitch)(即，相鄰棱柱的頂角之間的距離)通常是從20到約1000μm，而棱柱的高度(即，從棱柱頂角到棱柱底面的距離)通常是從20到約3000μm。棱柱板的厚度(從最高的棱柱頂角到平坦表面的距離)通常是從約0．1到約3mm。
在粘結(jié)層中可使用許多不同種類的粘結(jié)劑。一個(gè)特別有用的例子是厚度在1和200μm之間的聚丙烯粘結(jié)劑。
粘結(jié)劑可以包含各種粘結(jié)劑以給出所要求的視覺或機(jī)械特性。對于在圖3a-d中示出的實(shí)施例，可以增加一種或多種熒光染料，以改進(jìn)白天或昏暗光中的圖象可見度。最好這種染料是二萘嵌苯類的熒光染料，因?yàn)樗鼈冇休^佳的耐老化性，因此，當(dāng)在戶外使用圖象顯示板時(shí)，可以防止圖象褪色。通常，所使用的熒光染料的量是在每100wt．(重量)0．1到5wt．部分之間。如果熒光染料的量太少，則圖象的可見度會經(jīng)受顏色不夠的結(jié)果。如果量太大，則染料和粘結(jié)劑或粘結(jié)劑的溶劑的兼容度降低，而使板的外形變壞。
一般，粘結(jié)劑發(fā)光，通常至少60％。然而，如果粘結(jié)劑不連續(xù)，即，只有一部分粘結(jié)到反光板或彩色層，則粘結(jié)劑可能是不透明的。
允許選用在彩色層中的材料包括傳統(tǒng)的發(fā)光墨水，它一般具有從3％到90％的光發(fā)射。在這方面，光發(fā)射意味著用合適組成的光譜儀(使用550nm的光，或如果需要的話，使用某些另外的設(shè)計(jì)波長)所測量的光學(xué)發(fā)射。發(fā)光墨水包括粘結(jié)劑和彩色材料。粘結(jié)劑的例子如聚丙烯樹脂、氯乙烯樹脂、氯乙烯-聚氯乙烯樹脂、聚酯樹脂等。彩色材料的例子如無機(jī)顏料、經(jīng)處理的顏料包括散布在諸如氯乙烯樹脂、氯乙烯-聚氯乙烯樹脂等樹脂中的顏料，諸如熒光染料等染料。
可以通過諸如絲網(wǎng)印刷、照相凹板印刷等傳統(tǒng)的印刷方法或諸如滾動涂復(fù)、桿式(bar)涂復(fù)等傳統(tǒng)的涂復(fù)方法來形成彩色層。另一方面，可以通過粘結(jié)已經(jīng)切成要求形狀的發(fā)光彩色粘結(jié)層并把它粘結(jié)到反光板的表面來形成彩色層。通常彩色層的厚度在1和100μm之間。應(yīng)注意，在由棱柱板覆蓋彩色層的實(shí)施例中，當(dāng)在戶外使用板時(shí)，可以避免諸如風(fēng)、雨等環(huán)境因素造成的對由彩色層形成的圖象的損害。
在形成成象元件時(shí)，在許多實(shí)施例中提供帶粘結(jié)層的棱柱板，并粘結(jié)到反光板的前面。可以通過把粘結(jié)溶劑涂復(fù)在隔離層(分離紙)上并使其干燥而形成粘結(jié)層并把棱柱板疊在粘結(jié)層上而準(zhǔn)備帶粘結(jié)層的棱柱板。另一方面，在反光板的前面形成粘結(jié)層、然后在粘結(jié)層上提供棱柱板。
這里所揭示的任何成象元件的平面尺寸是沒有限制的。例如，當(dāng)用一組或一排字符作為圖象時(shí)，每個(gè)字符的平面尺寸可以在10cm×10cm到1m×1m的正方形之內(nèi)。符號、插圖、或圖形可以有相同的平面尺寸。
圖象顯示系統(tǒng)上述圖象顯示板結(jié)構(gòu)暗示觀察者的位置接近附帶的光源，并且光源和觀察者一起移動。例如，觀察者可能是車輛的駕駛員，而光源是汽車的前燈。或，觀察者是一個(gè)行人，他的手中持有閃光燈(火炬)。在每種情況中，從圖象顯示板處觀察觀察者和光源之間分開的角度都是較小的。
意想不到地，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)通過提供合適的，適當(dāng)?shù)胤胖玫墓潭ü庠?，可以加?qiáng)所述圖象顯示板的圖象的對比度，即使觀察者的位置不接近固定光源和板之間的照射軸。通常會期望從固定光源來的大多數(shù)的光會返回光源，或緊接光源的附近。
在圖象顯示系統(tǒng)中所使用的光源的類型沒有限制，到目前為止，光源可以在這里描述的條件下照射圖象顯示板的表面。例如，可以使用諸如點(diǎn)光和搜索光之類的具有強(qiáng)力照明的照明設(shè)備。發(fā)光元件可以包括白熾燈、鹵素?zé)?、熒光燈、金屬鹵素?zé)?、氙氣燈、鈉燈等。希望固定光源提供從約10到400勒克司的照射強(qiáng)度(在圖象顯示板處測量到)。光源和板之間的距離一般約從3m到5m，最好約從5m到25m。
把固定光源放置在接近上述觀察平面處，最好在該平面每側(cè)約20°之內(nèi)。此外，從光源發(fā)射的光的入射角是從10到小于90°。在這些角度限制之內(nèi)，觀察者在觀察平面中或在接近觀察平面處都可以改善圖象的可見度。
更好地，例如圖3a、3b、和3e，對于使用帶面向上的棱柱表面的棱柱板(離開反光板)的實(shí)施例，最好入射角從約20到80°。在該范圍中，特別容易增加圖象(標(biāo)記22)和背景部分26之間的對比度。這有助于消除上述覺察到圖象和背景之間的對比度低的區(qū)域。
例如圖3c和3d，對于使用帶面向下的棱柱表面的棱柱板(對著反光板)的實(shí)施例，最好入射角從約60°到小于90°，更好是從約70°到87°。還有，這個(gè)角度范圍產(chǎn)生的圖象看來象高照射的亮度，而且與背景的對比度高。
可以使用圖象顯示系統(tǒng)作為路標(biāo)、廣告牌和可變的圖形顯示元件。還可以使用它們作為在彎曲的護(hù)欄或隧道中的目視引導(dǎo)符號。當(dāng)使用圖象顯示板作為豎立在道路邊上路標(biāo)或目視引導(dǎo)符號時(shí)，組成棱柱板，以致沿棱鏡軸伸展的棱柱基本上垂直于路面。
例子設(shè)計(jì)幾個(gè)例子來展示本發(fā)明的工作。下面表1概括了在每個(gè)例子中使用的反光層的類型。下面表2概括了所使用的成象元件的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)。
表1反光板部分
表2成象元件部分
參考例對于參考例子，把兩個(gè)成象元件放置在反光板上。通過把4片加倍涂復(fù)的粘結(jié)帶(3M公司的VHB型，厚度1．1mm，寬度25mm)粘結(jié)到棱柱板的15cm×15cm的正方形片的平坦表面的相應(yīng)的4個(gè)角上而準(zhǔn)備成象元件A。通過把相同類型的帶的相同的4個(gè)片粘結(jié)到棱柱板的另外的15cm×15cm的正方形片的平坦表面的相應(yīng)的4個(gè)角上而準(zhǔn)備其它的成象元件(“B”)。然后把兩種成象元件粘結(jié)到反光板的前表面，使兩片棱柱板分棱鏡軸彼此基本上保持平行。約40μm厚的粘結(jié)層具有約85％的光發(fā)射。
在這個(gè)例子和其它例子中使用的棱柱板是已知為“SOLF”型的(ScotchTM光學(xué)照明薄膜)，是3M公司一次提供的。在棱柱表面的每個(gè)棱鏡具有一個(gè)在約90°的兩個(gè)照射面之間的包含角，而棱鏡的橫距約為360μm。
根據(jù)方法JIS Z9117對參考例子的背景部分(即，對于未被成象元件A或B覆蓋的反光板部分)、成象元件A和成象元件B測量反光亮度，光以在垂直于棱柱板的棱鏡軸的平面中在0和90°之間變化的入射角入射到樣品上。檢測器離開光源有一個(gè)恒定的0．2°的觀察角。在圖4中示出結(jié)果，其中方塊標(biāo)出背景部分的數(shù)據(jù)，三角形標(biāo)出成象元件A的數(shù)據(jù)，而園標(biāo)出成象元件B的數(shù)據(jù)。如圖所示，在大入射角處，兩個(gè)成象元件A和B比單個(gè)反光板具有更大的反光亮度，特別，在約70°或更大處。此外，對于成象元件A和B，反光亮度對于入射角的依賴性是不同的。
例子1切割棱柱板以得到“前面道路彎曲，減速”的日語字符形式的標(biāo)記。通過在硅樹脂處理的隔離紙上涂復(fù)由99．375重量部分的粘結(jié)聚合物和0．625重量部分的雙酰胺交聯(lián)鍵試劑組成的混合物，并在80℃下使混合物干燥以形成連續(xù)的粘結(jié)層，來準(zhǔn)備粘結(jié)劑。把棱柱板疊到粘結(jié)層上，并在約1．5kg／cm3的壓力下使棱柱板的平坦表面和粘結(jié)劑接觸。切割該經(jīng)堆疊的組合物，以得到“前面道路彎曲，減速”的日語字符形式的標(biāo)記。除去隔離紙，標(biāo)記將施加到棱柱板的前表面，其中所有字符的棱柱軸都平行對準(zhǔn)。
通過組合圖象顯示板和強(qiáng)力照明而裝配圖象顯示系統(tǒng)，并放在戶外。板相對于地是垂直安裝的，致使棱柱軸的方向是垂直向上的。在晚上，圖象“前面道路彎曲，減速”由強(qiáng)力照明照射，使入射角逐漸地從0到約90°變化，并在約0．2°的恒定的觀察角處觀察。在全部的入射角范圍內(nèi)清楚地看到圖象，可見度的等級為“優(yōu)”。特別在約70°或更大的入射角處，字符的亮度比反光板的背景部分的亮度更高，可以清楚地讀出字符。所使用的強(qiáng)力照明是汽車的前燈，對于所測量的所有入射角，光源到板的距離保持在約10m。
為了比較，把同樣的字符印刷在不使用任何棱柱板的同樣的反光板的前表面，并在相同的條件下觀察。在該情況下，反光照明以約70°或更大的入射角而降低，象在傳統(tǒng)圖象顯示板的情況中一樣，讀出字符很困難。
例子2用與例子1的相同的方法來準(zhǔn)備圖象顯示板，除了在粘結(jié)混合物中增加了紅色熒光染料(LUMOGEN紅色300，可從BASF得到)的0．500重量部分。用與圖例子1相同的方法來觀察該板。圖象可見度的等級是“優(yōu)”。特別，在約70°或更大的入射角處，字符的反光亮度比反光板的背景部分的反光亮度更高，可以清楚地讀出字符。此外，由于粘結(jié)劑包含熒光染料，在白天和昏暗時(shí)，圖象的可見度也是優(yōu)越的。
例子3用與例子1的相同的方法來準(zhǔn)備圖象顯示板，除了使用不同類型的反光板。在如上述方法那樣地檢查時(shí)，圖象的可見度等級是“優(yōu)”。在約70°或更大的入射角處，字符的反光亮度比反光板的背景部分的反光亮度更高，可以清楚地讀出字符。
例子4用與例子1的相同的方法來準(zhǔn)備圖象顯示板，除了使用不同類型的反光板。在如上述方法那樣地檢查時(shí)，圖象的可見度等級是“優(yōu)”。在約65°或更大的入射角處，字符的反光亮度比反光板的背景部分的反光亮度更高，可以清楚地讀出字符。
例子5用與例子1的相同的方法來準(zhǔn)備圖象顯示板，除了成象元件使用不連續(xù)的粘結(jié)層和棱柱板的棱柱表面面向下地對著反光板。使用由多個(gè)六邊形(每邊的長度約3mm)的粘結(jié)劑構(gòu)成的蜂窩結(jié)構(gòu)的粘結(jié)層得到粘結(jié)到鄰近元件的部分粘結(jié)，并通過絲網(wǎng)印刷例子1中所使用的粘結(jié)劑來形成。粘結(jié)層的厚度約為20μm，六邊形的每邊的寬度約為40μm。用隔離紙覆蓋粘結(jié)層直到把標(biāo)記形狀的棱柱板施加到反光板上。
用上述方法檢查時(shí)，圖象的可見度等級是“優(yōu)”。在約40到80°的入射角范圍中，字符的反光亮度比反光板的背景部分的反光亮度更高，可以清楚地讀出字符。
例子6用與例子5的相同的方法來準(zhǔn)備圖象顯示板，除了使用例子2的粘結(jié)劑混合物作為粘結(jié)劑。用上述方法檢查時(shí)，在晚上、在白天、在昏暗中的圖象的可見度等級是“優(yōu)”。特別，在約40到80°的入射角范圍中，字符的反光亮度比反光板的背景部分的反光亮度更高，可以清楚地讀出字符。
例子7用與例子5的相同的方法來準(zhǔn)備圖象顯示板，除了使用不同類型的反光板。用上述方法檢查時(shí)，圖象的可見度等級是“優(yōu)”。特別，在約60°和85°之間的的入射角處，字符的反光亮度比反光板的背景部分的反光亮度更高，可以清楚地讀出字符。
例子8用與例子5的相同的方法來準(zhǔn)備圖象顯示板，除了使用不同類型的反光板。用上述方法檢查時(shí)，圖象的可見度等級是“優(yōu)”。特別，在約50°和90°之間的的入射角處，字符的反光亮度比反光板的背景部分的反光亮度更高，可以清楚地讀出字符。
例子9用與例子1的相同的方法來準(zhǔn)備圖象顯示板，除了使用例子5的成象元件結(jié)構(gòu)(棱柱表面面向下)來形成字符“減速”。用與例子1相同的方法形成字符“前面道路轉(zhuǎn)彎”，并把它稱為成象元件(A)，以及把字符“減速”稱為成象元件(B)。
用上述方法檢查時(shí)，圖象的可見度(成象元件(A)和(B)兩者)等級是“優(yōu)”。字符的外形以入射角的函數(shù)而變化。在0°和約10°之間的入射角范圍中，和約75°或更大的入射角，成象元件(A)比成象元件(B)看得更清楚，而在從約25°到約70°的入射角范圍中，成象元件(B)看得比成象元件(A)更清楚。
例子10用與例子9的相同的方法來準(zhǔn)備圖象顯示板，除了使用不同類型的反光板。用上述方法檢查時(shí)，圖象的可見度(成象元件(A)和(B)兩者)等級是“優(yōu)”。象例子9中的情況，字符的外形根據(jù)入射角而變化。
例子11用與例子9的相同的方法來準(zhǔn)備圖象顯示板，除了使用不同類型的反光板。用通常的方法檢查時(shí)，圖象的可見度(成象元件(A)和(B)兩者)等級是“優(yōu)”。象例子9中的情況，字符的外形根據(jù)入射角而變化。
例子12在反光板的前表面上，通過使用150網(wǎng)板，用道路符號的印刷墨水(可從3M公司得到的“1000系列”墨水)絲網(wǎng)印刷字符，形成由日語字符“前面道路彎曲，減速”組成的彩色層。通過施加一個(gè)15cm×15cm正方形棱柱板在字符“前面道路彎曲”上而完成一個(gè)成象元件(指定為“A”)，在所述棱柱板的相應(yīng)的4個(gè)角上具有加倍涂復(fù)的粘結(jié)帶(見參考例子)的片。通過施加一個(gè)15cm×15cm正方形棱柱板在字符“減速”上而完成另一個(gè)成象元件(指定為“B”)，在所述棱柱板的相應(yīng)的4個(gè)角上具有加倍涂復(fù)的粘結(jié)帶(見參考例子)的片。對于成象元件A，粘結(jié)層和棱柱板的平坦表面接觸，而對于成象元件B，粘結(jié)層和面向反光板的棱柱表面接觸。
用通常的方法檢查時(shí)，圖象的可見度(成象元件(A)和(B)兩者)等級是“優(yōu)”。字符的外形根據(jù)入射角而變化。
例子13、14用與例子12的相同的方法來準(zhǔn)備圖象顯示板，除了使用在表1中所示的不同類型的反光板。用通常的方法檢查時(shí)，在兩種情況中，圖象的可見度(成象元件(A)和(B)兩者)等級是“優(yōu)”。字符的外形根據(jù)入射角而變化。
例子15用與例子12的相同的方法來準(zhǔn)備圖象顯示板，除了(1)使用ScotchprintTM牌計(jì)算機(jī)輔助靜電印刷系統(tǒng)(可從3M公司得到)來形成彩色層；(2)使用圖形圖樣來代替語言字符；以及(3)只使用例子12的棱柱板和成象元件(A)的粘結(jié)層結(jié)構(gòu)。
用通常的方法檢查時(shí)，圖象的可見度等級是“優(yōu)”。由于把圖樣印刷在反光板的平坦前表面上，所看到的圖形圖樣的細(xì)節(jié)是較好的。還有，由于成象元件的棱柱表面的面離開反光板，在約70°或更大的入射角處可清楚地看到圖樣。
例子16用與例子1的相同的方法來準(zhǔn)備圖象顯示板，除了例子15的彩色層(形狀是圖形圖樣的形式)是形成在反光板的平坦前表面上的，而且例子1的字符形狀的棱柱板疊在彩色層的上面。用通常的方法檢查時(shí)，當(dāng)入射角小時(shí)，圖形圖樣比字符看得更清楚，而當(dāng)入射角大(約60°或更大)時(shí)，只看到字符。因此，由棱柱板形成的字符象隱含字符。
例子17用與例子12的相同的方法來準(zhǔn)備圖象顯示板，除了通過使用例子1的標(biāo)記形狀的棱柱板而不是棱柱板的15cm×15cm片來修改其上的成象元件(A)。把這些標(biāo)記形狀的棱柱板重合地疊在相應(yīng)的絲網(wǎng)印刷字符“前面道路彎曲”上。成象元件(B)和例子12中的相同。
用通常的方法檢查時(shí)，圖象的可見度等級是“優(yōu)”。字符的外形根據(jù)入射角而變化。
術(shù)語表“數(shù)據(jù)標(biāo)記”指在反射件上的標(biāo)記(真實(shí)的或假設(shè)的)，用來作為一種基準(zhǔn)以指示有關(guān)基準(zhǔn)軸的取向。
“入射角”(β)指照射軸和基準(zhǔn)軸之間的角度。
“入射半平面”指一個(gè)半平面，它在基準(zhǔn)軸上開始并包含照射軸。
“照射軸”指在基準(zhǔn)中心和照射源之間伸展的線段。
“圖象”指傳遞信息而構(gòu)成的標(biāo)記(例如，語言字符、符號、數(shù)字、圖形)“觀察角”(α)指照射軸和觀察軸之間的角度。
“觀察軸”指在基準(zhǔn)中心和所選擇的觀察點(diǎn)之間伸展的線段。
“觀察半平面”指一個(gè)半平面，它在照射軸上開始并包含觀察軸。
“取向角”(ω)指在入射半平面和在基準(zhǔn)軸上開始的半平面之間并包含數(shù)據(jù)標(biāo)記的二面角。
“顯示角”(γ)指入射半平面和觀察半平面之間的二面角。
“基準(zhǔn)軸”指從離開反射件的基準(zhǔn)中心伸展的線段，通常垂直于在基準(zhǔn)中心處的反射件。
“基準(zhǔn)中心”指在反射件上或接近反射件的一個(gè)點(diǎn)，指定該點(diǎn)作為反射件的中心以指定它的性能。
“反光的”指具有一種特征，即斜射輸入光以不平行于入射方向的方向反射，或接近于此，致使在光源處或接近光源處的觀察者可以檢測反射光。
“反光亮度”指一個(gè)物件的視在亮度，即，物件的反射照射強(qiáng)度除以照射光源的正常亮度和物件的表面面積，以每勒克司每平方米燭光來表示并縮寫成cd／(1x·m2)。對于可見光譜之外的光，用無線電的度量而不是用光學(xué)的度量來表示相應(yīng)的量。反光亮度假定觀察者位于極接近照射源處，一般為0．2°的觀察角。
“結(jié)構(gòu)的”，當(dāng)和表面聯(lián)系在一起使用時(shí)指安排在不同取向的多個(gè)鄰近的面。
雖然已經(jīng)參考較佳實(shí)施例描述了本發(fā)明，但是熟悉現(xiàn)有技術(shù)的人員將理解，可以對形式或細(xì)節(jié)進(jìn)行改變，而不偏離本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1．一種圖象顯示板，其特征在于，包括反光板和位于反光板前表面上的成象元件，成象元件包括發(fā)光棱柱板，具有配備多個(gè)平行的棱鏡的表面；以及粘結(jié)層，它把棱柱板粘結(jié)到反光板的前表面；至少一部分成象元件的形狀是標(biāo)記形式的。
2．如權(quán)利要求1所述的板，其特征在于，棱柱板的形狀是標(biāo)記形式的。
3．如權(quán)利要求2所述的板，其特征在于，粘結(jié)層是不連續(xù)的，并接觸配備多個(gè)平行棱鏡的表面。
4．如權(quán)利要求2所述的板，其特征在于，棱柱板具有一個(gè)基本上平坦的表面，該表面面對著配備了多個(gè)平行棱鏡的表面。
5．如權(quán)利要求4所述的板，其特征在于，粘結(jié)層接觸棱柱板的平坦表面。
6．如權(quán)利要求1所述的板，其特征在于，反光板的前表面基本上是平坦的。
7．如權(quán)利要求1所述的板，其特征在于，成象元件包括發(fā)光彩色層。
8．如權(quán)利要求1所述的板，其特征在于，發(fā)光彩色層的形狀是標(biāo)記形式的。
9．如權(quán)利要求8所述的板，其特征在于，彩色層接觸反光板的前表面，而粘結(jié)層把棱柱板粘結(jié)到彩色層。
10．如權(quán)利要求9所述的板，其特征在于，棱柱板的形狀也是標(biāo)記形式的。
11．如權(quán)利要求10所述的板，其特征在于，棱柱板和彩色層重合。
12．如權(quán)利要求1所述的板，其特征在于，安排多個(gè)標(biāo)記使之平行于第一軸，而每個(gè)棱鏡伸展成平行不同于第一軸的第二軸。
13．如權(quán)利要求12所述的板，其特征在于，第二軸基本上垂直于第一軸。
14．一種圖象顯示系統(tǒng)，其特征在于，包括如權(quán)利要求1所述的板和一個(gè)固定放置以照射所述板的光源。
15．如權(quán)利要求14所述的圖象顯示系統(tǒng)，其特征在于，平行棱鏡伸展成平行于棱鏡軸，其中把光源放置在取向垂直于棱鏡軸的觀察平面的附近。
16．如權(quán)利要求14所述的圖象顯示系統(tǒng)，其特征在于，棱柱板的表面背離反光板的表面，并且把光源以從約20到約80度的入射角相對于圖象顯示板放置。
17．如權(quán)利要求14所述的圖象顯示系統(tǒng)，其特征在于，棱柱板的表面面向反光板的前表面，并且把光源以從約60到約90度的入射角相對于圖象顯示板放置。
全文摘要
把成象元件放置在反光板的前表面上以形成圖象顯示板。成象元件包括發(fā)光棱柱板,所述發(fā)光棱柱板具有配備多個(gè)平行棱鏡的表面。成象元件還包括粘結(jié)層,所述粘結(jié)層把棱柱板粘結(jié)到反光板的前表面。至少一部分成象元件的形狀是標(biāo)記形式的。在某些情況中,棱柱板本身的形狀是標(biāo)記形式的。在其它情況中,成象元件包括放置在反光板的前表面上的發(fā)光彩色層而且其形狀是標(biāo)記形式的。在最近的情況中,可以使棱柱板的形狀如前以配合標(biāo)記形狀的彩色層,或它可以在整個(gè)反光板上連續(xù)地延伸?？梢栽黾右粋€(gè)固定的光源,并合適地放置以增強(qiáng)圖象在觀察平面中的可見度。
文檔編號G09F13/16GK1292880SQ99803837
公開日2001年4月25日 申請日期1999年3月9日 優(yōu)先權(quán)日1998年3月9日
發(fā)明者長岡好之, 中嶌敏隆 申請人:美國3M公司