专利名称：发光标志及其显示器表面的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于产生所需要色彩的光的固定图像、图形、照相图像及字符的发光标志及发光显示器表面。特定来说，本发明涉及利用半导体发光二极管(LED)及磷(光致发光)材料来产生所需要色彩的发射光的发光标志。此外，本发明涉及在大的表面区域上产生彩色光。
背景技术：
发光标志/显示器(有时称作照明标志或显示器)用于许多应用中，包括用于使用固定图形及字符的办公室的名称标志、用于广告的固定图像标志、紧急情况标志，例如出口标志、交通信号、道路标志(例如，速度限制、停止、让路(让步)标志、方向指示符标志)， 仅举出几个实例。制作发光标志的一般方法是采取背面点亮的标志或显示器的形式，所述标志或显示器使用包含一个或一个以上白光源(例如，荧光灯管、霓虹灯或白炽灯泡)的“灯箱”。显示器的向前面板包含透明的色彩过滤器(经常是彩色透明丙烯酸片)，其选择性地过滤掉白光以提供所需要色彩的光发射、图形或图像。经常，传统上用片金属将所述灯箱制作成矩形箱或所需要字母/字符/符号(槽型字)的形状的箱且结合白光源的此种构造可占所述标志的总成本的显著比例。用于这些系统中的彩色颜料、染料或着色剂是吸收多余色彩的光的透明色彩过滤器。此方法用于大多数发光标志及固定显示器以及发光透明物及许多彩色灯。此类标志的缺点是必须为所需要的每一色彩制作色彩过滤器，此增加成本。实际上， 为使成本降到最低，将色彩的数量限制为二十个左右。此外，虽然此类标志在晚上提供良好的性能，但由于其依赖于光的透射而非反射的操作模式，此类标志在日间条件下提供较差的色彩性能且此类标志看似“被冲洗掉”。此外，增加所述标志的亮度导致白色背光的渗出， 此导致色彩饱和度的变化，例如深红色被冲洗且呈现发白的(粉)红色。此作用是由于彩色透明面板的针对发射操作模式(夜间)优化的“颜料强度”且因此反射操作模式(日间) 中的性能经常让人无法接受。今天，存在另一种用于单个彩色标志及显示器的方法。可使用与目标色彩匹配的单个彩色光源(例如，停止灯及车尾灯中的红色发光二极管)。对于大面积彩色标志(建筑照明及重点照明)来说，通常具有使用专用彩灯的此方法的大区段的单个色彩。还知道使用发光二极管阵列来构造标志(例如，交通标志)，在所述发光二极管阵列中将所述发光二极管布置成标志的形式，例如箭头符号及用于人行道路口的“行/停”装置，其中来自所述发光二极管的光的所设计“本地”发射波长与观看者所观看或觉察到的彩色光相同。经常，此类标志将进一步包括色彩过滤器或镜头以提供所发射光的更均勻色彩/强度或改变色彩(如在通过橙色过滤器使用白光发光二极管以产生橙色彩色标志及/或显示器或照明元件的情况)。发射白光的二极管(LED)在所属技术领域中已为人熟知且是相对近的创新。直至研发出在电磁光谱的蓝/紫外区域中发光的发光二极管，研发基于发光二极管的白色光源才变得实际。众所周知，产生白光的发光二极管(“白光发光二极管”)包括磷光体，其是光致发光材料且其吸收由所述发光二极管发射的一部分辐射并重新发射不同色彩(波长)的辐射。举例来说，所述发光二极管在光谱的可见部分中发射蓝光且所述磷光体重新发射黄光或绿光与红光、绿光与黄光或黄光与红光的组合由所述发光二极管发射而未被所述磷光体吸收的可见蓝光部分与所发射的黄光混合以提供肉眼看来为白色的光。预期，由于白光发光二极管可能为数十万小时的长操作寿命及其高效率(根据低功率消耗)，因此白光发光二极管可能取代白炽、荧光及氖光源。最近，已使用高亮度白光发光二极管来取代显示器背光单元中的常规白色荧光灯及霓虹灯。具有这些白色背光的彩色材料呈各种形式，例如乙烯基薄膜、彩色聚碳酸酯及丙烯酸树脂、彩色照相透明薄膜、用于丝网印刷的透明彩色油墨等。所有这些材料以相同的基本原理工作，所述原理为其包含吸收背光白色的多余色彩的透明彩色染料或颜料且向观看者透射所需要的色彩。因此，其均用作色彩过滤器。虽然使用白光发光二极管已降低背面点亮的发光标志的功率消耗，但其在日间条件下操作时仍提供较差的性能(根据色彩饱和度)，经常所述色彩看似被冲洗掉。US 6，883，拟6揭示一种用于显示器照明的设备，其包含显示器表面，其包括磷光体材料；及至少一个发光半导体装置(发光二极管)，其经定位以通过用适当波长的电磁辐射照射所述磷光体来激发所述磷光体。US 6，883，拟6教示背面点亮及正面点亮变化形式。此种设备尤其应用于车辆仪表显示器中。本发明为努力提供改善的发光标志而产生，所述发光标志提供更大的灵活性且部分地至少克服已知标志的限制性。此外，本发明的目标是提供一种发光标志，所述发光标志提供所发射光的增加的亮度，但色彩饱和度及质量仍具有减小的破坏。
发明内容
根据本发明实施例，一种发光标志包含发光显示器表面，其包括至少一个磷光体；及至少一个辐射源，其可操作以产生并辐射所选择波长范围的激发能量，所述源经配置以用激发能量照射所述显示器表面使得所述磷光体发射所选择色彩的辐射且其中所述显示器表面可经选择以从同一辐射源提供不同的所选择色彩的发射光。由于可使用单个低成本色彩激发源来产生任何色彩，因此此消除对不同色彩源的需要且降低成本。此外，所述标志具有比常规背光系统(其倾向于产生亮斑及阴影)更好的光均勻性。此外，所述标志已提高色彩饱和度且改善功率效率，因为使用磷光体来产生所选择色彩的光而不是吸收来自白光源的多余色彩的过滤器。可在所述显示器表面的内部或外部表面的至少一部分上提供至少一个磷光体或将所述磷光体并入到所述显示器表面的至少一部分内。为提供多色彩的标志或所选择色彩/色调的标志，所述标志进一步包含提供于所述显示器表面的内部或外部表面的至少一部分上的第一及第二磷光体。另一选择为或此外，将所述第一磷光体提供于所述显示器表面的内部表面的至少一部分上且将所述第二磷光体提供于所述显示器表面的外部表面的至少一部分上。可将所述第一及第二磷光体提供为相应层；提供为至少一个层中的混合物；或彼此相邻提供。在其它布置中，将所述磷光体并入到所述显示器表面的至少一部分内。所述标志进一步包含过滤器，所述过滤器对于所述显示器表面发射的光大致透明且过滤其它色彩的光。将所述过滤器(优选地为彩色透明丙烯酸、乙烯基或类似物)设置于所述显示器表面前方，使得所述过滤器反射的光看似与所述显示器表面发射的光色彩大致相同。使用彩色反射性过滤器(称作反射性色彩增强)在日间条件下提供出众的色彩性能且减轻所述标志的“冲洗”。(彩色透明丙烯酸、乙烯基或类似物)。为改善强度的均勻性，所述显示器表面进一步包含光扩散构件。在一种布置中，将所述显示器表面配置成字符、符号或装置的形状。另一选择为或此外，所述标志进一步包含具有对于所发射的光大致透明的至少一个窗口及/或至少一个光阻挡区域的遮罩，在所述遮罩中所述窗口及/或光区域界定字符、符号或装置。在一种布置中，所述显示器表面包含波引导媒介，且所述激发源经配置以将激发能量耦合到所述显示器表面内。在此种布置中，所述显示器表面可以是大致平面表面且所述激发能量被耦合到所述显示器表面的边缘的至少一部分内。此种布置消除对灯箱的需要且提供其厚度与所述显示器表面的厚度大致相同的小型标志。优选地，当所述显示器表面为平面时，所述标志进一步包含位于与所述发光表面相对的表面的至少一部分上的反射器以增强来自所述发光表面的光输出。在其中所述显示器表面是波引导媒介的替代布置中， 所述显示器表面呈细长形式且激发能量被耦合到所述显示器表面的一端的至少一部分内。 在一种布置中，所述显示器表面为管状且包括孔。为增加光输出，在所述孔的表面的至少一部分上提供反射器。在其它布置中，所述显示器表面呈固体形式且进一步包含位于所述显示器表面的外部表面的一部分上的反射器以增加优选方向上的光输出。当所述显示器表面为背面点亮或正面点亮时，所述显示器表面可包含大致平面表面；细长形式，其具有其中提供有至少一个激发源的孔；或固体细长形式，且其中并入有所述至少一个激发源。所述显示器表面可由塑料材料、聚碳酸酯、热塑性塑料、玻璃、丙烯酸、 聚乙烯或有机硅材料制作。有利地，所述激发源是发光二极管(LED)。使用发光二极管环境清洁，因为其消除对基于汞的灯的需要。优选地，所述发光二极管可操作以发射波长在350 (U. V.)到500nm 范围内的辐射(蓝光)。发光二极管提供延长的预期操作寿命，通常为100，000小时，其是常规光源的五十倍，从而导致减少的维护。在优选实施方案中，所述发光二极管可操作以发射波长在410到470nm范围内的辐射(蓝光)。使用蓝光激发源的特别优点是可使用仅红色与黄色发射性磷光体的组合产生所选择色彩的完全调色板。本发明可涵盖任何标志类型且可包括以下标志名称标志、广告标志、紧急情况指示符标志、交通信号、道路标志或方向指示符标志。根据本发明的第二方面，提供一种用于根据本发明的第一方面的发光标志的发光显示器表面，其中所述显示器表面可经选择以从同一辐射源提供不同的所选择色彩的发射光。将使用反射性色彩过滤器来提供反射性色彩增强本身视为发明性且因此根据本发明的第三方面，一种发光标志包含发光显示器表面，其包括至少一个磷光体；至少一个辐射源，其可操作以产生并辐射所选择波长范围的激发能量的，所述源经配置以用激发能量照射所述显示器表面，使得所述磷光体发射所选择色彩的辐射；及过滤器，其对于所述显示器表面发射的光大致透明且过滤其它色彩的光。优选地，将所述过滤器设置于所述显示器表面前方，使得所述过滤器反射的光看似与所述显示器表面发射的光色彩大致相同。根据本发明的第四方面，一种光源包含发光表面，其包括至少一个磷光体；及至少一个辐射源，其可操作以产生并辐射所选择波长范围的激发能量，所述源经配置以用激发能量照射所述发光表面，使得所述磷光体发射所选择色彩的辐射且其中所述发光表面可经选择以从同一辐射源提供不同的所选择色彩的发射光。根据本发明的光源的优点是其减少所需磷光体的量。可在所述发光表面的内部或外部表面的至少一部分上提供至少一个磷光体或可将所述磷光体并入到所述发光表面的至少一部分内。根据其它方面，一种发光标志包含发光显示器表面及根据本发明的第四方面的光源。优选地，所述显示器表面进一步包括反射性色彩增强且包含对于所述表面发射的光大致透明且过滤其它色彩的光的过滤器，使得所述过滤器反射的光看似与所述显示器表面发射的光色彩大致相同。
为更好地理解本发明，现将仅以实例方式参照
本发明的实施例，附图中图1是根据本发明的背面点亮的发光标志的分解透视图；图加是根据本发明的背面点亮的发光出口标志的分解透视图；图2b是沿图加的标志的线‘AA，截取的截面图；图3是根据本发明的侧面点亮的发光箭头指示符标志的分解透视图；图如及4b是根据本发明的发光标志的示意性截面表示；图fe到5d是光引导发光标志的其它各种实施例的示意性表示；图6是用于产生所选择的数字的可切换发光标志的示意性表示；图7是可切换箭头指示标志的表示；图8是图解说明颜料增强的作用的C. I. E色度图表；图9a到9(!是(a)发射模式中蓝光激活红色磷光体、(b)反射日光(白光)的反射模式中的蓝光激活红色磷光体、(c)色彩增强层的吸收曲线及(d)包括反射性色彩校正的反射模式中的蓝光激活红色磷光体的强度对波长的曲线图；图10是未经校正及增强色彩发射模式中的蓝光激活红色磷光体的强度对波长及色彩增强过滤器特性的曲线图；及图Ila及lib是(a)根据本发明的磷光体点的图案及(b)用于在常规印刷方案中产生照相图像的油墨点的布局的示意性表示。
具体实施例方式参照图1，其显示根据本发明的背面点亮的发光标志1的分解透视图。在所图解说明的实例中，标志1既定产生字母“A”且包含配置为字母“A”的形状的灯箱2。所述灯箱可由片金属制作，用塑料材料制模或由任何其它适合材料构造。所述灯箱的内部表面优选地包括反光表面以向所述标志的发光显示器表面3反射光。在灯箱2内提供多个发光二极管(LED) 4且所述发光二极管优选地为发射410到470nm波长范围内的蓝光的蓝光发光二极管。发光显示器表面3呈大致平面形式且形状经配置以界定字母“A”。显示器表面3 包含透明/半透明衬底5，例如聚碳酸酯、聚乙烯、丙烯酸或玻璃片。在下表面上提供磷光体材料层6(光致发光材料)，所述下表面是衬底5的面向所述发光二极管的表面。可使用任何适当磷光体6，例如原硅酸盐、硅酸盐及铝酸盐材料，只要其可由发光二极管4发射的辐射激发。由于在优选实施例中，磷光体为发射性且响应于蓝光而激活，因此所述磷光体在本文中将称作蓝光激活发射性色彩(BAEC)磷光体。在衬底5的外部表面上，提供色彩增强过滤器层7以增强日间条件下的标志的色彩性能。在操作中，由发光二极管发射的光8照射磷光体层7，从而致使磷光体的激发，所述磷光体发射穿过衬底5及过滤器7的不同色彩的光以从所述显示器表面产生所选择色彩的光发射9。色彩增强过滤器7经选择以对于所述显示器发射的光9的色彩大致透明并过滤其它色彩的光。当所述显示器表面遭受日光10时，色彩增强过滤器7将仅反射光11，光 11的色彩与所述标志发射的所选择色彩的光9大致一致，从而提供增强的色彩性能。此称作反射性色彩增强且将其本身视为发明性。色彩增强过滤器7可包含彩色颜料及/或彩色染料，可将其并入到(例如)乙烯基薄膜中或与粘结剂材料混合且作为一层提供于衬底5 上。众所周知，彩色颜料可溶解且可以是有机物，例如汽巴(Ciba)的RED2M、二酮基吡并吡咯(DIKET0-PYRR0L0-PYRR0LE)化合物或无机物，例如氧化铁，同时彩色染料也是可溶解的。基于彩色发射性磷光体(尤其是蓝光激活发射性着色剂(BAEC))，本发明的标志提供与基于色彩透射性(色彩吸收剂)过滤器的已知标志相比的显著改善的色彩饱和度及效率。
权利要求
1.一种光源(18、19、20、22)，其包含发光表面，其包括至少一个磷光体(6)；至少一个辐射源G)，其可操作以产生并辐射所选择波长范围的激发能量(8)，所述源(4)经配置以用激发能量(8)照射所述发光表面，使得所述磷光体发射所选择色彩的辐射且其中所述发光表面可选择以从所述同一辐射源(4)提供不同的所选择色彩的发射光 (9)；及过滤器(7)，其对于所述发光表面发射的光大致透明且过滤其它色彩的光，其中所述过滤器设置于所述发光表面前方，使得所述过滤器(7)反射的光(11)看似与所述发光表面发射的光(9)色彩大致相同。
2.如权利要求1所述的光源，其中所述至少一个磷光体(6)选自由以下各项组成的群组提供于所述发光表面的内部表面的至少一部分上；提供于所述发光表面的外部表面的至少一部分上；并入到所述发光表面的至少一部分内及其组合。
3.如权利要求1所述的光源，其进一步包含选自由以下各项组成的群组的第一及第二磷光体提供于所述发光表面的内部表面的至少一部分上；提供于所述发光表面的外部表面的至少一部分上；将所述第一磷光体提供于所述发光表面的内部表面的至少一部分上及将所述第二磷光体提供于所述发光表面的外部表面的至少一部分上；并入到所述发光表面的至少一部分内及其组合。
4.如权利要求3所述的光源，其中所述第一及第二磷光体选自由以下各项组成的群组提供为相应层；提供为至少一个层中的混合物；及彼此相邻提供。
5.如权利要求1所述的光源，其中所述发光表面进一步包含光扩散构件。
6.如权利要求1所述的光源，其中所述发光表面包含波引导媒介且其中所述激发源 (4)经配置以将所述激发能量(8)耦合到所述发光表面内。
7.如权利要求6所述的光源，其中所述发光表面为大致平面表面且所述激发能量被耦合到所述发光表面的一边缘的至少一部分内。
8.如权利要求7所述的光源，其进一步包含位于所述发光表面的与发射光的所述表面相对的表面的至少一部分上的反射器(17)。
9.如权利要求6所述的光源，其中所述发光表面呈细长形式且其中所述激发能量(8) 被耦合到所述发光表面的一端的至少一部分内。
10.如权利要求9所述的光源，其中所述发光表面为管状且包括孔。
11.如权利要求10所述的光源，其进一步包含位于所述孔的表面的至少一部分上的反射器(23)。
12.如权利要求9所述的光源，其中所述发光表面呈固体形式且进一步包含位于所述发光表面的外部表面的一部分上的反射器01)。
13.如权利要求1所述的光源，其中所述发光表面选自由以下各项组成的群组大致平面表面；管状形式，其具有其中提供有所述至少一个激发源的孔；及固体细长形式，其中并入有所述至少一个激发源。
14.如权利要求1所述的光源，其中所述发光表面选自由以下各项组成的群组塑料材料、聚碳酸酯、热塑性塑料材料、玻璃、丙烯酸、聚乙烯及有机硅材料。
15.如权利要求1所述的光源，其中所述激发源(4)包含发光二极管。
16.如权利要求1所述的光源，其中所述激发源(4)可操作以发射波长在范围350到 500nm内的辐射。
17.如权利要求1所述的光源，其中所述激发源(4)可操作以发射波长在范围410到 470nm内的辐射。
全文摘要
本发明涉及发光标志及其显示器表面。一种发光标志，其包含发光显示器表面，其包括至少一个磷光体；及至少一个辐射源，其经配置以用激发能量照射所述显示器表面使得所述磷光体发射所选择色彩的光。所述标志进一步包含对于所述显示器表面发射的光大致透明的过滤器，从而过滤其它色彩的光。可将所述显示器表面配置成字符、符号或装置的形状。另一选择为，可提供具有对于所发射的光大致透明的至少一个窗口及/或至少一个光阻挡区域的遮罩，在所述遮罩中所述窗口及/或光阻挡区域界定字符、符号或装置。
文档编号F21S8/00GK102563463SQ201110455158
公开日2012年7月11日 申请日期2007年3月7日 优先权日2006年3月8日
发明者李依群, 查尔斯·爱德华兹, 董翊, 詹姆斯·卡鲁索 申请人:英特曼帝克司公司