JP2009511984A - 表示装置 - Google Patents

Abstract

ライトボックスのような表示装置であって、ハウジングと、このハウジングにおいて収容されている光源と、この光源からの光により照明される少なくとも１つの拡散性半透明表示面と、を有する、表示装置について開示している。光源が、殆ど排他的に、例えば、少なくとも７５％以上について直接、少なくとも１つの壁を照明するように、光源により発光される光の指向性を得るように、方向付け手段が光源に付加されている。この少なくとも１つの壁は、少なくとも１つの壁に入射する光の一部が表示面の方に反射されるように、拡散反射性である。この結果、殆ど一定の輝度が得られる。

Description

本発明は、例えば、照明広告、信号機、道標、照明天井、ＴＦＴスクリーン、ＬＣＤスクリーン、クロックについてのダイヤル又は測定装置についてのライトボックス等の表示装置であって、ハウジングと、このハウジングに収容されている光源と、この光源からの光により照明される拡散半透明表示面とを有する、表示装置に関する。

そのような表示装置は多くの実施形態で知られている。

冒頭の段落で述べている装置については、例えば、米国特許第Ａ−５４５７６１５号明細書に記載されている。その特許文献に記載されている表示装置においては、拡散性半透明ディスプレイ面を照明する複数の全方向性光源が使用されている。内側表面は反射形状をとる。ディフューザと呼ばれる拡散性半透明プレートにより、表示面の方向にあるランプにより出射される光は、拡散性半透明プレートにより遮断され、拡散される。米国特許第Ａ−５４５７６１５号明細書には、拡散性半透明プレートを通る光の通過の拡散率の程度に関しては何ら説明されていない。しかしながら、光源は、その装置の外側の観察者にとっては可視的であり、このことは、本発明においては好ましくないと判断されている。光源により出射される光の十分な一部が、それ故、拡散性半透明プレートを介して表示面に達する。光源により出射される光の残りの部分は、高いミラー反射性のハウジングの内側表面により鏡面的に反射され、複数回の反射の後、それ以上特定されることなく表示面に達する。このミラー反射により、表示面の外側表面において光源が可視的でないことは可能でなく、それにより、暗い領域と明るい領域とがもたらされる。それらの間の遷移は、人間の目により容易に検出されることが可能である。コントラストの遷移は、短い距離において所定の値を上回る場合、かなり刺激的にそれ自体を示す。この特徴については、下で説明する。

米国特許第Ａ−５４５７６１５号明細書にしたがった構造は更に、細長い光源の端部領域からの光が表示面に直接、到達することが可能であるようなものである。

輝度が外側表面においてできるだけ均一になるように、拡散性半透明表示面を照射するために、文献に記載されている又は当業者の知識の範囲内にある、次の様々な可能性に対して現時点で注意を払う必要がある。
１．十分な厚さ及び／又はかなり限定された光透過を有する拡散性半透明表示面が使用されることが可能である。このように、例えば、白色のガラス又はそれに機能的に相当する拡散性半透明のプラスチック等の材料について、特定の均一化が達成されることを理解する必要がある。この解決方法の短所は、光エネルギーの損失がかなり大きい可能性があることである。このことは、所定の輝度を得るためには、比較的大きいエネルギー量を消費する光源を用いる必要があることを意味する。
２．代替として、例えば、表示面と同じである又は類似する相互の距離を置いて位置する複数の拡散性半透明プレートを使用することが可能である。表示面の外側表面の輝度の改善された均一度は、そのようなプレート間の相互距離により実現される。これ自体の良好な解決方法はまた、光エネルギーの大きい損失をもたらす短所を有している。
３．光源から表示面までの距離が増加するにつれて、この表示面の外側表面の輝度の均一度は改善される。この解決方法の短所は、ハウジングのボリュームは大きくなり、特に、特定のアプリケーションについては好ましくなく、ときどき、許容されることさえない大きい深さをもたらすことである。輝度が増加するようにするが、均一性に悪影響を及ぼす、予測可能でない反射の影響がまた、生じる可能性があるために、光源の傍の表示面に直接、方向付けられていない光は吸収されなければならないことが、更に前提である必要がる。
４．大きい放射表面を有する光源を用いることが可能である。例えば、ハロゲンランプ又はＬＥＤ等の小さい光源のグリッド状のパターンを備えた表面を想定することが可能である。良好な設計により、そのような解決方法は、表示面の外側表面における輝度の適度の均一度を得ることが可能であるが、コストがかなり掛かる。
５．表示面の外側表面における輝度が特定の許容範囲内で一定であるように設計された、光学手段、特に、レンズ、ミラー又はそれらの組み合わせを用いることが可能である。しかしながら、そのようなシステムの設計は、複雑であり、関連する寸法に全体的に依存し、したがって、高価である。

光源として１つ又はそれ以上の蛍光ランプを組み込む広告目的の表示装置が、一般によく知られている。そのような表示装置は、大きい光出力を有する明らかな有利点を有する。しかしながら、このことは、拡散性半透明表示面が蛍光ランプから比較的短い距離の領域において大きい光強度を有するという、実際に支配的な短所によって相反している。しかしながら、この光強度は、蛍光ランプに対する表示面の照明領域の距離が減少するにつれて、急激に減少する。現象におけるこのような驚くべき結果は、前記第１領域において実現する高い光強度にも拘わらず、弱い強度の照明領域と異なる差異のために、全体的な読み易さはかなり低いとしてしばしば、認識されている。

２つ以上の蛍光ランプ又は他の光源を用いることにより、このように知られている不都合を未然に防ぐ試みが行われてきているが、強度が弱い照明領域と対照的な強度が強い照明領域についての上記の短所は、これにより、満足できる程度に未然に防ぐことはできていない。下で説明する図について前もって触れるが、図１、２、３、８Ａ及び１３及びそれらの図に関連する説明を、下で参照する。光源からの光を、広い又は狭い範囲に拘わらず、局所的に遮蔽する特定の連続性を有するグリッドを配置することにより、強度における差異を低減する試みが更に行われてきた。これを用いても尚、好ましい結果は得られていない。
米国特許第Ａ−５４５７６１５号明細書

本発明の目的は、比較的狭い許容範囲内で表示面が均一に照明されるような表示装置を具現化することである。輝度ばかりでなく、益々広くなる広がりに対して、表示面に存在する情報の視認性、例えば、表示面に存在するテキストの読み易さを決定する輝度の均一性が重要であることが、試験により示されてきている。ライトボックスについては、例えば、約１０乃至５０００ｌｕｘの範囲内の輝度を想定することが可能である。特に、広告サイン及び信号等の上記のアプリケーションの一部においては、このことは本質的な重要性を有する。

上記の考慮に基づいて、本発明は、冒頭の段落で述べた種類の表示装置であって、光源が、殆ど排他的に、例えば、７５％以上、少なくとも１つの壁を直接、照明するような光源により出射される光の指向性を得るように、方向付け手段が光源に付加され、そして、その壁に入射する光の一部が表示面の方に反射されるように、この少なくとも１つの壁は拡散反射性である特徴を有する、表示装置を提供する。

下で説明する図について前もって触れるが、用語“拡散反射性”に関する図２４を、下で参照する。この図は、拡散性反射に対応する実質的に球面方向特性を二次元的に示している。描かれている座標系の原点、即ち、［ｘ＝０；ｙ＝０］は、光が拡散反射性表面に入射する点である。光は、この光が入射する方向に実質的に依存しないその方向についての図に従って反射される。最も大きい割合は、その表面に対して垂直方向、それ故、ｙ軸方向にその表面から出る。ｘ軸の方向における割合は、実質的には、０である。相対的に中間の値は、円で二次元的に示されている球と原点との間の間隔で与えられている。それらの値は、模式的に矢印で示されている。

本発明にしたがった表示装置においては、光源により表示面に直接方向付けられ、表示面を透過して出る光の光エネルギーの割合は、光源により出射された光の全光エネルギーの１０％以下であることが推薦される。このことは、観測者にとって光源が視認性でないようにする。

輝度の局所値により分割される表示面の外側表面における輝度の位置に対する一次導関数は、何れかの方向において約１．０乃至１．２ｍ^−１の最大値を有する実施形態が大いに推薦される。試験により、前記値は、人間の目により知覚される良好な均一性と輝度の差異の認識性との間の変わり目になっていることが示された。前記正規化された一次導関数の値が大きくなるにつれて、コントラストは、ますます認識されるようになり、苛立ちが増し、許容できない程度にさえなる。

ここで、輝度は、人間の目の主観的性質を考慮する尺度であることを特記しておく。

光源が発光するできるだけ多くの光が拡散反射性の壁に達することを、方向付け手段が確実にすることは重要である。方向付け手段は、光源に付加される分離手段であることが可能である。代替として、表示装置は、方向付け手段が光源と一体化される特定の特徴を有することが可能である。

本発明の特定の特徴に従って、表示装置は、ミラー手段及びレンズ手段が一部を構成する群による光学手段を方向付け手段が有する特有の特徴を有する。従来技術の表示装置についての既知の表示面が、例えば、ミルクホワイト色のプラスチック又はガラスから成るプレートとして具現化され、そのプレートは両方の側部において十分に平滑であるということに注目する必要がある。光学から知られているように、垂直入射から実質的に変化する角度で平滑な表面に入射する光ビームは、所謂、ブリュースター角を上回る場合には、当該媒体には入射しない。本発明の場合、光源からの光の一部が表示面の内側表面に直接、入射することを可能にすることにより、しかし、前記光が、理論上は、完全に反射され、反射後に拡散反射性の壁に達するような角度で表示装置を用いることが可能である。この特徴は、図９Ｃを参照して更に説明する。

例えば、指向性のサイドローブに応じて、光源からの光が、本発明にしたがって、制御されない様式で表示面に直接には、できるだけ入射しないようにしなければならないことは明らかである。殆どの市販の光源で生じるこの現象を回避するように、本発明に従った装置は、光源により表示面に直接、方向付けられる光を遮蔽する目的で、表示面と光源との間に置かれる特別の実施形態の遮蔽手段を有する。光源における不完全性の影響は、その遮蔽手段により十分に排除される。

近接限界の範囲内で照明の最も有効な均一性を確実にするように、表示装置は、表示面の長さ寸法の少なくとも約７０％の距離に亘って光源が広がっている特定の特徴を有することが可能である。

光源は少なくとも１つの細長いランプを有する実施形態は、かなり単純なものである
この実施形態は、ランプが、例えば、蛍光タイプの、例えば、蛍光ランプから成る特定の特徴を有することが可能である。

蛍光ランプは、ライトバルブ等に比べて、確かに良好な効率を有し、複数の色調で商業的に利用可能である。実際には、白色の蛍光ランプは高効率を有し、殆ど熱を発生しない一方、発光光は、良好な均一性を伴った強度を有する。

ライトボックスに対して実際にしばしば適用される約１０乃至５０００ｌｕｘの範囲内の強度については、発光光の絶対強度は、表示される情報の視認性において単なる副次的な役割に過ぎず、表示面の外側表面における輝度の均一性は実現される品質の尺度である。この点で、表示装置は、光源がＬＥＤ、又は実質的に同じ方向に伸ばされているＬＥＤの少なくとも１つの群を有する好適な実施形態に従った特定の特徴を有することが可能である。複数のＬＥＤが、特定の設定された基準の範囲内で、壁の照明の好ましい均一性を確実にするように備えられていることが可能である。表示面の長さ寸法の少なくとも７０％の距離に亘って光源が広がっている実施形態は、ＬＥＤの群が列の状態で互いに隣接して備えられている特定の特徴を更に有する。

本発明の他の特徴に従って、表示装置は、直接に照明される第１の壁が表示面に対して横断する方向に多かれ少なかれ広がっている特定の特徴を有する。

拡散性表示面に入射する光の更に改善された均一性が、少なくとも１つの第２の拡散反射性の壁を有する表示装置により得られ、その第２の拡散反射性の壁は、第１の拡散反射性の壁により反射された光の一部を受け入れ、表示面において一部を方向付ける。

本発明に従った表示装置はまた、指向性は、光源が多かれ少なかれ均一に直接照明される壁を照明するようなものであり、また、直接照明される壁は多かれ少なかれ均一な線源を構成することを確実にする、特定の特徴を有する。このために、例えば、好ましい指向性を確実にするレンズ手段及び／又はミラー手段を有する光学手段を用いることが可能である。この点で、特に、図４及び関連する説明を更に参照する。

本発明の更なる特徴に従って、表示装置は、少なくとも１つの壁がカラー化された光を供給され、特に、実質的に白色のカバー層は、艶がないペイント、サテンガラスを有するペイント、白色の紙、ＬＥＦ（登録商標）膜（３Ｍ社製）を有する群から選択される材料を有する。それらの材料により、十分に高い反射率が、光吸収の低に色依存性と組み合わされて得られる。

国際公開第Ａ９９／６７６６３号パンフレットを更に、参照されたい。上記のように、表示面の外側の輝度の均一性は、拡散性の半透明の表示面の比較的大きい厚さ及び／又は低い光透過性を用いることにより改善される。上記の従来技術の特許文献はこの洞察を用いている。特に、図５及び関連説明は、当該ライトボックスについて用いられる材料についてのものである。光出力は、例えば、参照番号３６３５−７０等の材料の場合には高いが、遷移自体が明らかであり、苛立ちを覚えさせるように加えられるより明るい領域とより暗い領域とが存在する。他の材料、特に、６４５ページ及び９４５ページの材料が用いられるときにのみ、輝度の均一性が得られる。このことが必要とする犠牲は、光エネルギーの劇的な損失である。

以下で、詳述される図は、関連する測定結果と共に測定の構成を模式的に示している。全ての測定は、厳密に同じ条件下で、それ故、全く同等の条件下で実行されたものである。それ故、測定された表示装置全てについて同じ表示面が用いられている。下で説明する測定については、Ｖｉｎｋ社（オランダ国）性の光沢のある、成形されたオパール色のアクリル樹脂のプレート１００−２７００６が、各々の場合に、表示面について適用されている。この材料の光透過率は２９％である。これは、オランダ国におけるライトボックスに対する一般的な材料である。

図１は、従来技術の表示装置１を示している。この表示装置は、ハウジング２であって、上部の壁及び下部の壁のみが示されている、ハウジングを有する。このハウジングには、３つの蛍光ランプ３、４、５を有する光源が収容されている。表示面６、７がそれぞれ、前方側及び後方側の両方に位置付けられている。それらの表示面は、半透明の又は不透明の光学情報パターン、例えば、標識又は広告を有する。

表示面６、７は蛍光ランプ３、４、５により直接、照明される。

図８Ａは、表示装置１の断面を示している。

図８Ｂは、それぞれの表示面６、７の外側表面６１、６２における光の強度分布をグラフィカルに示している。その図が明確に示しているように、光強度の中心値は約１０００ｌｕｘであり、−３０％乃至＋３０％のバラツキを有する。短い距離におけるこのように大きいバラツキについてはしばしば、苛つきを覚える。

前記大きいバラツキを低減するように、図２に従った構成をときどき、用いる。この実施形態においては、ここで図示している表示装置８は、強度分布により僅かに均一性が高い画像がもたらされるように備えられている４つの蛍光ランプを有する。この解決方法は、実際にはうまく機能することは見出されていない。ランプの強度が、多かれ少なかれ累積する領域が中心に位置付けられ、そのことは、図８Ｂに示す端部における遅延に従って、相対的に弱く照明される領域が存在する一方、中央における強度はピークにあることをもたらす。

図３は、蛍光ランプ９、１０、１１、１２、１３、１４を有する完全な表示装置８を示している。前記重なり合った領域は参照番号１５で示されている。相対的に弱く照明される端部領域は参照番号１６で示されている。

図４は、例示として、本発明にしたがった表示装置１９を示している。表示装置１９についての光源を共に構成する実質的に等間隔に備えられているＬＥＤ２０の列が底部の壁１７に位置付けられている。レンズ手段がＬＥＤ２０に付加され、それらのＬＥＤは、対向する上部の壁１８の長手方向に約２５°の開口角を、横断方向に約４°の開口角を有することを確実にする。この選択及びハウジングの寸法決めにより、上部の壁１８の内側表面のみが、実際には、ＬＥＤ２０により多かれ少なかれ均一に照明され、ＬＥＤ２０から直接、入来する光は、表示面６、７に実質的には、入射しないことが得られる。関連する光ビームは、上方に向かう破線の矢印で示されている。

主方向において約２５°の開口角及びその主方向に対して垂直方向に約４°の開口角を有するＬＥＤ２０の好ましい、多かれ少なかれ楕円形の指向性を実現するように、Ｃａｒｃｌｏ Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ Ｏｐｔｉｃｓ社（ｗｗｗ．ｃａｒｃｌｏ−ｏｐｔｉｃｓ．ｃｏｍ）製の型番号１００４９による光学条件を用いることが可能である。

半透明の後方の壁７は、例えば、不透明の壁で置き換えられることが可能であることに注意を払う必要がある。この壁はまた、拡散反射性を有することが可能であり、それ故、上部の壁６に入射する光の強度及び均一性に対して特定の寄与をもたらすことが可能である。本明細書において説明し、図示している他の表示装置は、必要に応じてまた、１つのみの又は２つの表示面を有することが可能である。

図５は、完全な表示装置１９を示している。

図６は、ＬＥＤ２３の列が下方の壁１７におけるＬＥＤ２０とまっすぐに対向するように上方の壁１８に位置付けられている。得られる強度は、それにより、大きさが２倍になる。それらのＬＥＤはまた、表示面の外側における輝度の均一性における改善を与える。

図７は、上方の壁１８に位置しているＬＥＤ２３は、下方の壁１７におけるＬＥＤ２０に対して半分のピッチ間隔を埋める表示装置２２を示している。

図９Ａは、表示装置１９を示している。

図９Ｂは、それぞれの表示面６及び７の外側表面６１、６２における光の強度分布を示している。この強度は約１４０ｌｕｘであり、最大バラツキは−１０％乃至＋１０％の範囲内である。ここで、より小さい強度、更にかなり小さい強度は好ましい効果を与えることを留意されたい。例えば、５０ｌｕｘのオーダー及びそれ以下の光強度を想定することが可能である。

図９Ｃは、図９Ａにかなり対応する表示装置を示している。表示装置に付加された方向付け手段（例えば、レンズ）の結果として、この実施形態においては、光源２０により出射される光の一部が、垂直方向Ｎに対して入射角γで表示面６及び７の平滑な内側に入射するように、光源２０は増加した開口角を有する。当該角度はブリュースター角より大きいことの結果として、関連光は、矢印で示されているパターンに従って、拡散反射性の壁１８に入射し、反射する。この壁１８は、その場合、外側で測定されるとき、それらの表面に亘ってかなり一定の輝度であるように、拡散性の半透明の表示面６及び７を照射する二次拡散表面として機能し始める。

図１０は、上方及び下方に交互に方向付けられるＬＥＤ２６、２７のそれぞれを有する細長いキャリア２５を有する表示装置１２５を示している。それらのＬＥＤは、曲面的な、不透明の、拡散反射性の後方の壁２８、及びその後方の壁２８の一部を構成する端部、即ち、下方の端部２９及び上方の端部３０を照明する。ＬＥＤ２６及び２７の関連放射線パターンは、楕円形３１及び３２のそれぞれを有するようにデザインされている。

表示面３３に直接入射するＬＥＤ２６、２７からの光を回避するように、ＬＥＤ２６、２７から直接入来する光を遮断する、吸収する又は反射する細長いスクリーン４１のこの実施形態を用いることができる。

特に、放射線パターン３２から理解できるように、表示面３３に入射するＬＥＤ２７から直接入来する光がないことに留意することは重要である。このことは、光強度分布の均一性にかなり悪影響を与える可能性がある。

図１１は、細長いキャリア２５を示している。ＬＥＤ２６、２７は、絶縁性キャリア２５の側部における導電性ストリップに対するはんだ付け、ウェルダリング、又は他の電気導電的様式により、便宜的に、参照番号３５で全てが表されている端子に接続されている。表示面３３の方に方向付けられるキャリア２５の側部における銅製のストリップ３６は互いから絶縁され、キャリアの後方側における機能的に対応する導電性ストリップ３７に対してずらして位置付けられている。後方側における端子（図に示されていない）はストリップ３７に接続されている。ＬＥＤの一連の接続はこのようにして実現されることが理解できる。

キャリアは、例えば、ガラスエポキシ樹脂におけるプリント回路基板として既知の様式で実施されることが可能である。ＬＥＤの端子及びストリップの接続は、はんだ付け、ロールスポットウェルディング又は他の適切な手段により行うことが可能である。
図１２Ａは、ＬＥＤ２６、２７を有するキャリア２５が、適切な互いの位置決めのために、金型３８内に位置付けられることが可能であることを模式的に示している。

図１２Ｂは、金型３８、３９が、例えば、エポキシ樹脂４０で満たされることが可能である付加キャビティを有することが可能である。前記電気導電性接続を作った後、前記キャビティはエポキシ樹脂で満たされることが可能であり、それにより、図１２Ｂにおいてはっきりと視認可能な構造を作ることができる。この実施形態においては、多かれ少なかれ円筒形であるエポキシ樹脂の塊が、横方向の散乱光の有効に遮断することができ、それにより、図１０に従ったスクリーンはもはや、必要ない。

図１３Ａは、１つの蛍光ランプ４３を有する表示装置４２を模式的に示している。

図１３Ｂは、その断面図である。

図１３Ｃは、強度分布を示している。明確に理解できるように、その強度分布はかなり不均一な特徴を有している。その強度は、端部領域における１００ｌｕｘと中央領域における約４００ｌｕｘの値の範囲内にある。このような従来技術の表示装置は、それ故、まさにそれらの短所を有し、それらの短所に対して、本発明は解決方法を与えるように意図されている。

図１４は、図１０及びその図により得られた結果に従った表示装置を、比較として示している、
図１４Ａは、表示装置１２５の切り取り図である。

図１４Ｂは、断面図である。この図から分かるように、ＬＥＤ２６、２７の開口角は、この場合、８°のオーダーにある。

図１４Ｃは、表示面３３における光強度の分布を示している。その強度は、図１３に従った蛍光ランプを用いる直接照明により実現されるものよりかなり低いが、均一性は著しく改善されていることが理解できる。この均一性は、表示装置の品質の尺度である。

図１５は、３つの異なる色付きＬＥＤのそれぞれのスペクトルエネルギー分布を示している。曲線４４は青色光を表し、曲線４５は緑色光を表し、そして曲線４６は赤色光を表している。

それらの３つの色を組み合わせることにより、白色光が生成されることに留意されたい。赤色、緑色及び青色のＬＥＤの群の切り替え及び強度制御により、表示装置についての何れの所望の色を殆ど実現するように、この特性を用いることが可能である。

図１７は、僅かに青色がかった白色の冷光を発光する、市販されていて入手可能なＬＥＤのスペクトルエネルギー分布を示している。このＬＥＤはＮｉｃｈｉａ社製であり、例えば、信号機へのアプリケーションのために非常に適するものである。

図１８は、Ｌｕｍｉｌｅｄ社製のＬＥＤが発光する白色の暖光のスペクトルエネルギー分布を示している。この色はしばしば、非常に心地よく感じられ、青色領域に対して赤色領域において大きい割合を有している。この種類のＬＥＤを用いることは、赤色を有する表示面における情報を提示するには特に重要である。白色の冷光（図１６及び１７）を有する照射により、赤色の効果は、結局、メタメリズムの結果として弱められ、それ故、ディスプレイの実物通りの性質を低減する。

一般的なアプリケーションについては、概して、１つの白色の暖色ＬＥＤに対して２つの白色の冷色ＬＥＤの割合の組み合わせを想定することが可能である。

図１９Ａは、本発明に従ったライトボックスの例示としての実施形態を示している。そのボックスの外側の寸法は１．１５ｍｘ０．７ｍである。バンドルレンズを有する５つのＬＥＤが、他のＬＥＤの列が位置しているそれぞれの対向する壁の方にＬＥＤ２０からの光が方向付けられるように、両方の短い側部に位置している。この壁は拡散反射性である。

図１９Ｂは、図１９Ａに従ったライトボックスの長い側部の方向における位置の関数としての輝度を示している。明確に理解できるように、輝度は、約５３ｃｄ／ｍ^２乃至６２ｃｄ／ｍ^２の範囲内で変化している。

図１９Ｂから、輝度はライトボックスの全体の幅に亘って、殆ど変化しないことが理解できる。

図１９Ｃは、この数値観測を照明している。

正規化される輝度の位置に対して一次導関数の最も大きい値を有する領域においては、輝度の差分ΔＩ１が有限な経路において決定され、ここで、関連するΔｘ１が決定される。本発明に従って、正規化された輝度の位置に対する一次導関数の値は表現可能であるとみなされる。図１９Ｃに従って、この一次導関数は、関連する間隔において平均強度Ｉ０１でそれを除算することによってΔＩ１を先ず、正規化し、このようにして得られた正規化された輝度の差分を関連する間隔Δｘ１を除算することにより、有限な範囲において近似される。

この場合、平均輝度は５８．０ｃｄ／ｍ２である。ここで、
ΔＩ１＝４．５ｃｄ／ｍ^２
Δｘ１＝０．１０５ｍ
である。

これに基づき、重要なＱの値は、
Ｑ＝Δ（Ｉ１／Ｉ０１）／Δｘ＝０．７４ｍ^−１
である。

この後者の値は、本発明にしたがった方向付けとして決定される１．１ｍ^−１のオーダーの基準の値に比べて小さく、そしてかなり小さい。このことは、存在する光の品質はかなり良好であるとみなされることを意味している。輝度の遷移は、肉眼には認識できない。

図１９Ｂ及び１９Ｃは、輝度の僅かな増加が端部において生じていることを示していることに注目されたい。このことは、ＬＥＤからの直接光の僅かな部分に依るものである。方向付け手段としての役割を果たす特定のレンズを取り付けても尚、適用されるＬＥＤは小さいサイドローブを有することが認められ、それにより、ＬＥＤに直近する表示面の輝度は数パーセントだけ増加する。決定されたＱの値から明らかであるように、このような特に不所望の光の僅かな部分は全く問題ない。必要に応じて、この僅かな不所望の影響は、当該サイドローブを遮蔽することにより削除されることが可能である。

図２０Ａは、４つの蛍光ランプを有するライトボックスを示している。そのライトボックスは、内側の寸法０．７ｍｘ０．７ｍを有する。それらの蛍光ランプは、０．２ｍの互いのピッチ間隔で備えられている。

図２０Ａに従ったライトボックスは、深さが０．２ｍである。蛍光ランプは、表示面に対する中心距離約０．１ｍで備えられている。

図２０Ｂは、位置の関数としての輝度を示している。小さい円で印付けされているそのグラフは、一般に通常の又は基準のライトボックスに関するものであり、そのライトボックスの内側の壁は、通常の品質の一般的な、未処理のアルミニウムから成る。印付けされていないグラフは、後方の壁がＬＥＦ膜（登録商標）（３Ｍ社製）で覆われている実施形態に関するものである。

図２０Ｃはまた、図２０Ｂに従ったグラフを示しているが、この図においては、品質Ｑの値は上記の両方の実施形態について演算されている。

基準のライトボックスについては、平均輝度は、Ｉ０３に対して、９２５ｃｄ／ｍ^２であり、ここで、
ΔＩ３＝１０６ｃｄ／ｍ^２
Δｘ＝０．０６ｍ
である。

それらの値に基づいて、Ｑ＝１．９１ｍ^−１である。大きな強度の差分が肉眼で認識されることを、この値が示していることは明らかである。それらは非常に大きいために、それらは、実際には、苛立ちを覚え、許容されない可能性さえある。

ＬＥＦ膜を有するライトボックスは、平均強度が９７４ｃｄ／ｍ^２であり、ここで、
ΔＩ＝１３０ｃｄ／ｍ^２
Δｘ＝０．０９ｍ
Ｑ＝１．４８ｍ^−１
である。

図２１Ａは、異なる位置における表示面の位置決めに関する。図２１Ａは、蛍光ランプの距離が益々大きくなる、ここでは、０．１ｍの割合である、２つの位置における表示面を示している。

図２１Ｂは、その結果を示している。

印付けされていない線は、図２１Ａにおいて実線で示している状態に関するものであり、表示面は、基準の位置に対して０．１ｍの距離にある。多くの光が端部で損失することは明らかである。それらの端部領域は、それ故、中央領域に対してかなり弱く照明され、しかしながら、その中央領域自体は、短い距離において大きい輝度差を表す。

円形で印付けされているグラフは０．２ｍの距離に関するものである。

四角形で印付けされているグラフは０．３ｍの距離に関するものである。

三角形で印付けされているグラフは０．４ｍの距離に関するものである。

アスタリスクで印付けされているグラフは０．５ｍの距離に関するものである。

塗り潰した円形で印付けされているグラフは０．６ｍの距離に関するものである。

図２１Ｃは、０．５ｍの距離についてのＱの決定を示している。これにおいては、Ｑは１．３７ｍ^−１である。本発明の基準に対する理想からはかけ離れているが、この勾配についての値は尚も、一部のアプリケーションについては許容されるものである。

図２１Ｄは、０．６ｍの距離に関するものである。この構成においては、Ｑの値は０．７５ｍ^−１である。この値は、かなり良好であると判定されるものである。しかしながら、ここでは、この高い品質は４つの蛍光ランプを用いることにより達成され、各々は約３０Ｗのそれら自体の公称の電力を有し、そのことは、約１２０Ｗの正味のエネルギー消費を意味している。チョークのエネルギー損失は、その場合はまた、加算される必要がある。実施形態に応じて、この加算されるエネルギーは、例えば、蛍光ランプ当たり、５乃至１０Ｗである。このような、ＬＥＤ（匹敵する本発明に従ったＬＥＤは、約１５乃至３０Ｗのオーダーのエネルギーを消費する）に比べてかなり大きいエネルギー消費は、確固たるアプリケーションについて尚も、許容可能である可能性が大きいが、０．７ｍのオーダーの深さを有するライトボックスは、特定の何れかのアプリケーションに対しては適切でないことは明らかである。

図２２Ａは、上記の国際公開第Ａ９９／６７６６３号パンフレットに従ったライトボックスに密接に関係しているライトボックスに関するものである。

図２２Ｂは、位置の関数としての輝度を示している。

図２２Ｃに従ったＱの演算は、Ｑ＝１．７５ｍ^−１の値を得る。この結果は、好ましいものには程遠いことは明らかである。

図２３は、一連の１０個のグラフ、即ち、上記のグラフのまとめを示している。

黒色の四角形を伴うグラフは図１９に従った輝度であり、それ故、ライトボックスは、本発明の教示に従って構成されている。

黒色の三角形を伴うグラフは図２０に従った基準のライトボックスに関するものである。

黒色のディアボロを伴うグラフは基準のライトボックスに関するものであり、後方の壁は図２０に従ったＬＥＦ膜で覆われている。

印付けされていないグラフは、図２１に従って、０．１ｍの位置にある表示面を有する条件に関するものである。

円形で印付けされたグラフは０．２ｍの距離に関するものである。

四角形で印付けされたグラフは０．３ｍの距離に関するものである。

三角形で印付けされたグラフは０．４ｍの距離に関するものである。

アスタリスクで印付けされたグラフは０．５ｍの距離に関するものである。

黒色の円形で印付けされたグラフは０．６ｍの距離に関するものである。

黒色の星印で印付けされたグラフは図２２に従ったライトボックスに関するものである。

上記の比較、及び本発明に従って基準として選択された品質Ｑの値の比較から、黒色の四角形で印付けられたグラフのみが、僅かな深さ及び小さいエネルギー消費を考慮して、Ｑ＜１．０−１．２ｍ^−１の基準を満たすことは明らかである。この結論は、多くの一般に知られている技術及び当業者の一般的知識にも拘わらず、本発明は、簡単な手段を用いて、上記の目的を現実かすることができることを示している。

従来技術の表示装置の一部を切り取った斜視図である。 従来技術の他の表示装置の一部を切り取った斜視図である。 図２に従った表示装置の部分的な正面図である。 本発明にしたがった表示装置の図１に対応するビューを示す図である。 図４に従った表示装置の一部を切り取った斜視図である。 図５の変形に対応するビューを示す図である。 図６に従った実施形態の修正についての図６に対応するビューを示す図である。 図１に従った表示装置の断面図である。 図１及び８Ａに従った実施形態の両方の表示面における光強度分布のグラフィック表現を示す図である。 図４に従った表示装置の断面図である。 拡散性の半透明の表示面が光源により直接、一部を照明されるような、開口角を光源が有する実施形態の図９Ａに対応するビューを示す図である。 他の実施形態の一部を切り取った斜視図である。 図１０に従った光源の一部を示す図である。 散乱光に対して遮蔽する光源を製造する金型の長手方向の断面図である。 図１２Ａに従った金型の断面図である。 １つの蛍光ランプを有する従来の表示装置の断面図である。 図１３Ａにおける表示装置の断面図である。 図１３Ａ及び１３Ｂに従った表示装置による両方の半透明の表面における光強度分布を示す図である。 図１０に従った本発明による表示押す値の図１３Ａｎｉ対応するビューを示す図である。 図１４Ａに従った表示装置の断面図である。 図１０、１４Ａ及び１４Ｂに従った表示装置の表示面における光強度分布を示す図である。 赤色、緑色及び青色ＬＥＤのスペクトル分布のグラフィック表現を示す図である。 決定された種類のＬＥＤにより発光された白色の冷光のスペクトル分布を示す図である。 異なる種類のＬＥＤにより発光された白色の冷光のスペクトル分布を示す図である。 白色の暖光のＬＥＤにより発光された光のスペクトル分布を示す図である。 光源の列により両側に備えられている本発明に従ったライトボックスの断面図である。 図の水平方向において測定された、表示面の外側の位置の関数として測定された輝度のグラフである。 正規化された輝度の一次導関数を演算する示度をまた、有する、図１９Ｂに従ったグラフである。 ４つの蛍光ランプが光源として用いられる従来技術のライトボックスの図１９Ａに対応するビューを示す図である。 位置の関数としての輝度の図１９Ｂに対応するグラフィック表現を示す図である。 図２０Ｂに従ったグラフの図１９Ｃに対応するグラフィック表現を示す図である。 水平方向において、図２０に従ったライトボックスの正面図及び部分的に切り取られた側面図であって、表示面が、測定を行うために異なる距離において示され、その測定結果は図２１Ｂに示している、図である。 パラメータとして開始位置からの表示面の距離により、ライトボックスの表示面の外側表面における輝度が図２１Ａに従って示されている、６つのグラフである。 正規化された輝度の一次導関数を演算する示度を有する、表示面が０．５ｍの距離に位置付けられている場合における、位置の関数としての輝度のグラフィック表現を示す図である。 表示面が０．６ｍの距離に位置付けられている状況における、図２１Ｃに対応するグラフィック表現を示す図である。 ライトボックスの正面図、側面図及び平面図であって、ＬＥＦ（登録商標）膜（３Ｍ社製）で覆われている、図である。 図２２Ａに従ったライトボックスの表示面の外側表面における輝度分布を示す図である。 正規化された輝度の一次導関数を演算する目的で必要なデータを有する、図２２Ｂに従ったグラフである。 本発明にしたがったライトボックスの優れた品質を例示として図１９Ａ、１９Ｂ、２０Ａ、２０Ｂ（２つのバージョンにおいて）、２１Ａ、２１Ｂ、２２Ａ及び２２Ｂの輝度グラフ全てが示されている一グラフィック表現を示す図である。 二次元表現で拡散反射性表面の指向性を示す図である。

Claims (15)

1. 例えば、照明広告、信号機、道標、照明天井、ＴＦＴスクリーン、ＬＣＤスクリーン、クロックについてのダイヤル又は測定装置のためのライトボックスのような表示装置であって：
   ハウジング；
   該ハウジングにおいて収容されている光源；及び
   該光源からの光により照明される少なくとも１つの拡散性半透明表示面；
   を有する、表示装置であり、
   前記光源が、殆ど排他的に、例えば、少なくとも７５％以上について直接、少なくとも１つの壁を照明するように、前記光源により発光される前記光の指向性を得るように、前記光源に方向付け手段が付加され；
   前記少なくとも１つの壁は、前記少なくとも１つの壁に入射する光の一部が前記表示面の方に反射されるように、拡散反射性である；
   ことを特徴とする表示装置。
2. 請求項１に記載の表示装置であって、前記光源により前記表示面に直接方向付けられ、前記表示面を通って出射する前記光の光エネルギーの割合は、前記光源により発光される前記光の全光エネルギーの１０％以下である、表示装置。
3. 請求項１又は２に記載の表示装置であって、輝度の局所値で除算される前記表示面の外側表面における前記輝度の一部の一次導関数は、何れかの距離において約１．０乃至１．２ｍ^−１の最大値を有する、表示装置。
4. 請求項１乃至３の何れか一項に記載の表示装置であって、前記方向付け手段は前記光源と一体化されている、表示装置。
5. 請求項１乃至４の何れか一項に記載の表示装置であって、前記方向付け手段は、ミラー手段及びレンズ手段が一部を構成する群からの光学手段を有する、表示装置。
6. 請求項１乃至５の何れか一項に記載の表示装置であって、前記光源により前記表示面に直接、方向付けられる光を遮蔽する目的で、前記光源と前記表示面との間に位置付けられている遮蔽手段を有する、表示装置。
7. 請求項１乃至６の何れか一項に記載の表示装置であって、前記光源は、前記表示面の長さ寸法の少なくとも約７０％の距離において広がっている、表示装置。
8. 請求項７に記載の表示装置であって、前記光源は、少なくとも１つの細長いランプを有する、表示装置。
9. 請求項８に記載の表示装置であって、前記ランプは発光式であり、例えば、蛍光ランプである、表示装置。
10. 請求項７に記載の表示装置であって、前記光源は、ＬＥＤ又は実質的に同じ方向に広がっているＬＥＤの少なくとも１つの群を有する、表示装置。
11. 請求項１０に記載の表示装置であって、前記ＬＥＤの群は列の状態で互いに隣接して備えられている、表示装置。
12. 請求項１乃至１１の何れか一項に記載の表示装置であって、直接照明される第１の壁は、前記表示面に対して横断する方向に多かれ少なかれ広がっている、表示装置。
13. 請求項１乃至１２の何れか一項に記載の表示装置であって、少なくとも１つの第２の拡散反射性の壁であって、前記第１の拡散反射性の壁により反射された前記光の一部を受け入れ、前記表示面において前記反射された光の一部を方向付ける、第２の拡散反射性の壁を有する、表示装置。
14. 請求項１乃至１３の何れか一項に記載の表示装置であって、前記指向性は、前記光源が多かれ少なかれ均一に前記直接照明される壁を照明し、前記直接照明される壁が多かれ少なかれ均一な線源を構成することを確実にする、表示装置。
15. 請求項１乃至１４の何れか一項に記載の表示装置であって、前記少なくとも１つの壁はカラー化された光を供給され、特に、実質的に白色のカバー層は、艶がないペイント、サテンガラスを有するペイント、白色の紙、ＬＥＦ（登録商標）膜（３Ｍ社製）を有する群から選択される材料を有する、表示装置。
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    

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