本发明涉及到一种显示装置,更具体地讲涉及到为了显示引人注意的视在信息,该显示装置包括有:一个刚性的光传输器,它的第一方向实质上大于与其基本上正交的至少第二方向的尺寸;一个光传输载体,它贴近在基本上与传输器第二方向正交表面的至少一部份表面上;在上述载体中分布有荧光或磷光颜料或颜料复合物;以及至少一个光源,主要向传输器内沿其第一方向幅射光线。 本发明进一步涉及到该刚性光传输器和光源的组合件;以及涉及到光传输载体和荧光或磷光的混合物,或分别取其一种或一起采用。
法国专利FR-A-1 028 118公开了上述类型的显示装置。但是,根据该法国专利的说明书的叙述,它采用一种“照明荧光筒”作为光源,该光筒本身没有紫外光源。在该法国专利中推荐采用的颜料或颜料复合物是由一般商用颜料构成,例如用铝染料、通用的漆和铬酸盐类漆,但是比较好地是采用由二氧化钛与上述颜料合成的物质。二氧化钛可以用氧化锌来代替。为了获得白色则可仅用二氧化钛,而不用任何其它彩色颜料。
但是须知,上述颜料是普通的发光颜料而非荧光颜料,它意味着这些先有技术中所用的颜料设有被紫外光线幅射而发荧光的性质。
进一步看到在现有装置中所取得的图象的光强是靠黑色背景而提高的。
美国专利US-A-3 372504谈到了关于照明装置,它包括有一对板状反射器,在每器的至少一侧装有一个光反射表面,该反射器位于所述的反射表面对面,彼此空间地分开,光源则布置在各反射器之间。该光源包括有:多个伸长的灯光装置,并具有一定的光谱发射特性,也即它包括有从紫外光到可见兰色部分频谱的光谱发射,图象是用光装置进行边光传递呈现的。
日本专利文摘卷4,NO.134 1983年6月11日的日本东京版1279页;以及JP-A-58 050516专利文献论到一种彩色显影的显示盘。该显示盘包括一种含有分布物质(例如芪荧光体添加剂)的光传输材料(例如聚氯乙烯吡咯烷酮),它在紫外光照射下显示颜色,这种材料加到透明塑料板(例如聚碳酸脂树脂板)的一边或两边上,该板为0.5~10mm厚并且吸收波长短于370mm的紫外光线。沿着该塑料板的一边或两边上发生幅射,而不是从塑料板的底部产生。如果用光幅照两边,则贴附在两边上的彩色显示材料构成的彩色图象即能被看到。
德国专利DE-A-1 179095揭示了一个类似的装置,它与前述法国专利说明书1028118概述的相同,即没有紫外光也无磷光。
英国专利GB-A-626240揭示了一个显示装置,它含有能在光照下看到的刻痕或图样,这些刻痕或图样是刻画在支撑材料上,该刻痕可用荧光材料填充或涂敷。
所提到的这类显示装置能把信号或装饰字符的信息传到其表面上这个表面能直接和方便地被观察者看到。所期望的是藉助于任何光效果使信息得到较强的引人注意力,并且特别期望的是将影响扩大到周围环境。所以本发明的显示装置即是为了达到广告的目的,为了在最广的感度范围显示信号的目的,更详细地说是为了达到交通、玩具、运动和游戏、以及在艺术领域和技艺方面的目的。
对这类显示装置,在先有技术中为了增加信号的明显性的予期的光学效果,是利用可见频率范围的光源的照明来取得。在先有技术中光源被放在显示装置的前面,所以观察者看到的是被符号所反射的光线。但是,光源也可以放在显示装置的后面,在这种情况下,显示装置的本身是透明的或至少在其中一部份区域上传输一些彩色。
这些先有技术中的显示装置存在的缺点是,在观察者的方向上必须有很大的深度,这是因为光源只能放在显示器每个平面体的前面或后面所致。还有,对这些先有技术的显示装置因为必须照亮显示装置本体的整个表面,故需要相当大的能量以产生相应的光。
本发明的目的即为对如上述类型的显示装置提供出一种具有低能量消耗而对宣传符号极其醒目的显示装置;本发明的进一步目的是提供一种具有较小深度的显示装置,因此即可以将其平平地贴附在墙壁上。
按照本发明所提供的显示装置即能达到上述目的。这种显示装置包括有:一个刚性的光传输器,它的第一方向实质上大于基本上与其正交的至少第二方向的尺寸;一个光传输载体,它贴近于与传输器的第二方向基本上正交的表面的至少一部份表面上;扩散在上述载体中的一种荧光或磷光颜料,或颜料复合物;以及至少一个主要向传输器第一方向幅射光的光源;其特征为所述的光传输器为由紫外光传输材料构成,并且所述的载体包括有荧光颜料。
由于按照本发明做的显示装置的光源发射的光线是横跨过传输器的较短尺寸,故而总的显示装置的深度与先有技术中光源放在显示装置前面或后面的显示装置相对比几乎可以极限到最短尺寸。在本发明的显示装置中进一步可取得下述,即大多数侧向地射进传输器的光线在与光传输载体交界面处又互不相干地离开传输器,所以光线被集中地射在表示有显示装置的信息符号所在的传输器表面的区域内,这种现象是因为:在不同折射率的材料的交界面处,如果入射角-光线与交界面的法线间夫角-不超越极限角φ时,光线将只从高折射率材料上离开。该极限角φ决定于在光线所涉及的波长下各材料的折射率之间的关系。因为本发明显示装置的传输器可以是玻璃或是不碎透明塑胶料类的塑料制成的,而且其形状决定了使掠过的入射光的入射角实际上将永远大于玻璃和空气之间极限角,以致于光线在传输器上设有被光传输载体所复盖的区域表面上完全地被反射。如果载体的折射率大于传输器,或是至少小的不多,则在传输器与光传输载体之间的交界面处掠射的光线将有可能离开传输器,因为在这种情况下,极限角φ不存在或至少接近90°。
所以,在传输器的折射率与载体的折射率之间的差值应小于在传输器的折射率与空气折射率之间的差值的1/3,即
0≤|n传输器-n载体|≤1/3(n传输器-n空气)
或曰:载体的折射率>传输器的折射率。
按照本发明的进一步较佳实施例是在没有光线通过而射入到传输器的那些端边上设置有镜面元件,据此特性而获得:射到传输器和空气的交界面上的光线将在传输器的终端被反射,直到最后它们通过传输器和光传输载体之间的一个交界面处离开传输器。
然而,没有光线通过传输器的各端边射到传输器,这有利于将传输器的这些端边用荧光颜料复盖以便在各端边处获得附加的光照。
射到传输器表面上盖有光传输载体区域的光将稍偏离直线地在交界面处续续传输,并且该光线将射在载体中分布的发光颜料粒子上,藉此使存在的活泼的原子、分子或中心受到激历,而随后即将所接受的能量的一部份以较长的波长向各方向幅射。在这种方式中,至少在直射到显示装置前面观察者处的光线部份由于方向地改变所致而稍徽偏离正交地射到光传输载体与空气间的交界面处,并且能够穿透出来,观察者看到这些从显示器散布出来的信号,就好象这些信号被从后面以高强度的光照亮一样,于是传输器上没被复盖的区域看上去就是黑暗的。
如前所述,本发明显示器的光源发射的是在紫外光线区域内的光,这样的光能够激发很多种荧光材料发射在整个可见频谱内的荧光,还有,在非复盖的传输器区域表面最后逃逸的小部份紫外光线,是人眼不可见的,所以在灿耀的图案和黑色背景之间有很强的稳定对比度,这对所显示的信号的引人注目性是非常有利的。
按照本发明做的显示装置的传输器原则上可以是任意的刚性的光传输材料,例如玻璃或一种丙烯酸类树脂都可以。但是许多这类材料具有很大的吸收紫外光线能量的性质,故在利用发射紫外光的光源情况中很少考虑采用它们,最后定为采用一种能传输紫外线的树脂较好,例如用象石英或其它紫外线传输玻璃等类的透明材料,虽然它们能够传输紫外光,但是实用中末免嫌太贵了。
按照本发明做的显示装置的传输器可以为任意形状(例如平的或弯曲的),所提供的上述定义的第一和第二方向可以在其中指定。特别是对要求有任意高度和宽度的平板以及具有相当小的厚度的平板的情况是非常地适宜,无论哪种情况,光线从长向或横向幅射都没有什么差异。这样一种平板的前表面对应用将发光颜料分布在所期望图形的载体中是适合的,这种含有发光材料的载体在光源的激活下表现出非常地灿烂。
在另一方面,传输器也可以做成如线柱一样的形状,在某种情况下,可利用点形的光源(例如激光器)将狭细的光柱射向线柱的一端和光传输载体上,含有的颜料的载体是加在部份线柱的周围表面上的。幅射光将主要地只能通过所加上的载体处离开线柱,即使线柱不是直线地而是有些弯曲地伸长时也是如此,按照本发明所做的显示装置的这样一种实施例将第一次应用到技术场合,其中通过线柱传输光线是主要的目的,而加上灿烂的图形以作为监控目的的信号。
按照本发明所做的显示装置的光传输载体可以是任何适于结合颜料的透明粘合剂,例如在此技术领域中一般熟知的漆料,这种粘合剂应为一种液体或膠糊体,它与颜料调合后可以普通的方式-刷塗,板印刷等方法加到传输器上并最后变硬或变乾。
按照本发明的一种特别实惠的实施方案是将光传输载体用硅氧烷或硅酮树脂构成。这样的硅氧烷或硅酮树脂便于在空气中形成整体硬化,这样子非常适于加工和形成许多种形状(平的、线状的、仿形等)并且可以随意地加到表面上或从其上取下。按照本发明所用的这样一种硅酮树脂与发光颜料的混合物在水平和垂直的平面上直到约40mm都能牢固地固定,并且不需要加热即可在空气中固化。在固化该材料后呈现出500%的延伸率,而且已发现这种硅酮树脂对于本身相对不稳定的发光颜料具有一种保护效应,因而与通常情况相比较,由于发光颜料的耗尽而需对所加的图形进行更换的频次即有所减少。但是,某些用户由于某些其它的原因而想骤次地改变所加的信号图形,于是需进行更换,而该硅酮树脂在固化状态下具有自保持的自然性质,这一点对此种情况就格外有利,因为可以从表面上加上和撤下它们并且可以简便地从该处挪开它们。
此外,该载体还可如愿地变化厚度以便能在原来装饰的最初的颜色上添加上各种彩色。
按照本发明所提供的在光传输载体中的发光颜料或颜料复合物必须包括有磷光和磷光颜料两者其中之一种,对于这些颜料都可以从相关的技术文献中查到。在这方面,考虑到荧光颜料用作同时(在约1ms内)将接受的光能量又射出光线,而以磷光颜料做为以较长的时延直到吸收了光能后几小时再发光。荧光或磷光颜料或颜料复合物可发射任意所期望颜色的光是已知的,而该技术领域的人也知道通过适当地选择颜料或混合添加物和变化度等可简便地达到调节出所期望的光亮和彩色深浅。
可以不做为限制地举例来介绍出下述合适的荧光或磷光颜料:无机颜料如亚硫酸锌、钨酸钙、钨酸镁、硅酸锌、卤代磷酸钙、硅酸钙和磷酸钙,最后掺杂以铜、银或锰;以及有机颜料如并四苯、葱和酞的衍生物。
因为发光颜料复合物中有荧光颜料,故该复合物也具有在夜间闪光效应,对这种颜料举例来说如某些吖啶衍生物、噻吨衍生物、如荧光素和若丹明、硫代噻吨衍生物以及芘。
特别是当应用硅酮树脂作为载体时,它可以一层厚层做为轮廓地加到显示装置的传输器上,用这种方法来加强照耀效应。还有当日光掠过地射在按照本发明做的显示装置的前表面时它也将射在表面上包含有日光荧光颜料的载体轮廓内比平的图形情况下较大的表面上,借助在所有方向上分散的颜料,该掠过的入射日光也被偏转而离开观察者的方向,这种情况在平面图形时就不会产生。
按前面对本发明所做成的显示装置的描述可知,在一个刚性的光传输器和一个光源的组合件上施加以所期望的图形是专门处理的,由光传输载体和发光颜料或颜料复合物相混合的物质仍然是一种液体或胶糊体的调合物。因为所加的图形的特征是最后由用户的意愿所定的而且这一点对显示装置制造厂来说一般还不知道,故本发明在一方面既考虑到包括了上述的组合件,而在另一方面也考虑到上述的混合物,或者分开包装,或者整套合并提供,由用户决定怎样方式购置。由于上述的原因,按照本发明所提供的这种混合物较好地是包括有聚硅氧烷或硅酮树脂,以及一种发光颜料或颜料复合物。
下面将结合附图和例子对本发明进一步解释,例子是按照本发明所提供的如下混合物之例,即聚硅氧烷或硅酮树脂和发光颜料或颜料复合物构成的混合物。
图1为本发明显示装置第一实施例的布置图;
图2为图1中Ⅱ-Ⅱ剖线视图,其中示出了某些代表性的光线路径;
图3为本发明显示装置第二实施例视图。
图1所示为一板状、刚性的光传输器1,其中的箭头2指示前所定义的传输器的第一方向,且在此例中它相当于该传输器板的长方向;箭头3则指示前所定义的传输器的第二方向,且相当于该板的厚度方向。该图中的三个侧边,即上边、右边和下边设置有镜面元件4。传输器区域5系由扩散有发光颜料或颜料复合物的光传输载体构成,这些区域在前表面6上构成所期望的图形。
在传输器1的无复盖侧边9的左方设有适当形状的光源7,它被紧固器(未示出)固定住。在此给定的例中,光源7为伸长形,并且用电气装置(未示出)激历。在光源7的背面装有一个反射器8,以便将光源7的光线尽多地向传输器1的第一方向2幅射。
下面根据图1中剖线Ⅱ-Ⅱ所得的断面图2来阐述本发明显示装置的工作情况。图2示出了加到传输器1的前表面6上的区域5,该区域5中包括有光传输载体,在载体中分布有颜料粒子12、14、16。从本图中可进一步看到,传输器1和载体5间的界面与第二方向3正交,而与第一方向2相平行,布置在传输器1左方的光源7幅射出的光线平行于或基本上平行于传输器的第一方向2,光源籍反射器8支住,图中举出了3条代表性光线即11、13及15作为示例。
第一道光线11射到传输器和载体间交界面处的传输器1的前表面6上,并且由于交界面处两种材料之间折射率稍微不同,故通过此交界面的光线稍微有些偏离直线,在区域5中,光线11射到颜料粒子12而激历该粒子相继向各方向发出光。
第二道光线13以一个入射角射到传输器1前表面上的非复盖区域,此入射角大于传输器材料与空气中的极限角度,并因而成为全反射,并相继地射到装在相对的侧边上的镜面元件4上,在这里光线再一次被反射,而由此使光线13最后通过传输器背表面10而射到左面的区域5上。经过传输器和载体之间稍微偏离直线地传输之后,该光线射到颜料粒子14上并将之激历向各方向发射光线。
第三道光线15从背表面10上反射并经过镜面元件4而射到右区域5上,在这里它激发了颜料粒子16。
从所述的三个例子中阐述的光路径可知,大部分幅射光线通过区域5而互不相干地离开传输器,因此坐在显示器前面的观察者即能见到此光,颜料粒子12、14、16向观察者方向发射的光,因为在载体和空气之间的交界面处将只有一个很小的入射角。所以光线能够通过此交界面。如果光源7是一个紫外线光源,则幅射的不可见紫外线将因颜料粒子12、14、16的拖延而延长到整个可见范围内可见的波长。
图3表示本发明显示器的第二实施例。其中传输体21为一线柱物,在它的园柱表面上载有载体区域25,其中包含有发光颜料或颜料复合物。第一方向2相当于线柱传输体21的纵长向,而第二方向3则是与线柱纵轴正交的任意方向,在这一例中的光源为图中示意地画出的激光光源27,从中幅射出单一光线或狭光柱30,它是从线柱21的一端射入的。因为线柱具有一限定的曲率,使幅射光线只能从一定的地方离开,也即从被区域25复盖处的线柱上离开,在线柱21的另一端上设有镜面元件4。
按照本发明所提供的一个例子如下,将未塑化的混合物用挤压的方法以一种所期望的图形塗到一块平板的表面上,并在常温下在空气中进行固化,这种混合物如下:
端羟基聚二甲基硅氧烷(dihydraxy poly dimethyl
siloxane) 55~64%
二甲基聚二甲基硅氧烷(dimethyl poly dimethyl
siloxane) 26~35%
乙酸基硅烷(acetoxy silane)
4%
火成的硅石(pyrogenic silica) 8%
双丁基锡二月桂酸酯(dibutyl tin dilaurate) 0.3%
发光颜料或颜料复合物 0.5~8%
这些复合物特别适用于下述的荧光颜料或磷光颜料:氨基苯二甲酰亚氨基若丹明(aminonaphth alimide rhodamine)、包括有甲醛树脂(formaldehyde resin),酞菁(phthalocy-anine)、亚硫酸锌、亚硫酸镉、活性亚硫酸钙铜(copper activated calcium sulfite)和铁淦氧。光学增艳剂也可包括在这些复合物中。