JPH0697379B2 - 可視表示装置および可視表示パネル - Google Patents

可視表示装置および可視表示パネル

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JPH0697379B2
JPH0697379B2 JP2131449A JP13144990A JPH0697379B2 JP H0697379 B2 JPH0697379 B2 JP H0697379B2 JP 2131449 A JP2131449 A JP 2131449A JP 13144990 A JP13144990 A JP 13144990A JP H0697379 B2 JPH0697379 B2 JP H0697379B2
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groove
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ウエイ―ユ・ウー
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ヒューズ・エアクラフト・カンパニー
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、可視表示装置に関するものであり、特に自
動車の中央部の高い位置に設置した停止灯(CHMSL)お
よびブレーキ灯に特に適した赤色光表示装置に関するも
のである。
[従来の技術] 自動車用の赤色のCHMSLはそれらが安全度を非常に増加
することから普及しつつある。通常の左右に取付けられ
た赤色のブレーキ灯に加えて最近の自動車および旧い自
動車のレトロ形式のものでは自動車の後部窓の上方付近
に取付けられた第3のブレーキ灯の形態のCHMSLを備え
ている。自動車のブレーキペダルを踏むと、CHMSLは後
続する自動車の運転者の注意をすぐにひくようにCHMSL
を2個の低い位置に取付けられたブレーキ灯と組合わせ
て照明して三角形のパターンを形成する。統計によれ
ば、高速の、および渋滞した交通状態で安全なブレーキ
動作を必要とする状況においてCHMSLが多くの交通事故
を防止していることが立証されている。
通常の自動車にCHMSLを設置する場合の主要な問題は、
現在使用されている装置が一般に自動車のブレーキ回路
に接続されている容器内部の白色照明灯を備えた後方に
面した半透明体の赤色パネルを有する不透明な容器を備
えていることである。不透明な容器自体は他の車の接近
を監視するためにバックミラーを介して自動車の運転者
が見ることができなければならない後部窓を通して見る
部分を妨害するから安全に対する障害である。不透明な
容器または少なくとも照明灯と赤色パネルの後方の光阻
止部材は他の車からの光によりCHMSLを混乱させること
が運転者に生じないように阻止するために必要である。
[発明の解決すべき課題] 通常のCHMSLおよびブレーキ灯は白色灯と赤色フィルタ
を構成する赤色パネルを備え、白色灯からの光の赤色成
分だけがパネルを透過するため効率が悪い。他の色、す
なわち波長の光は全てパネルにより吸収され、無駄にさ
れる。その結果装置により放射される赤色光の強度は白
色灯が放射する白色光の強度よりも著しく低い。
また表示装置として透明なパネルのエッジから光を入射
し、それをパネル表面の光反射溝から反射させる形式の
表示装置が知られているが、この種の表示装置はエッジ
から入射される光を一定の方向に反射するため表示パネ
ルの正面付近の狭い角度範囲でしか明瞭な表示を観察で
きない欠点がある。
この発明の目的は、比較的簡単な構造で観察範囲の広い
表示装置を提供することである。
[課題解決のための手段および作用] この発明の表示装置は、受光縁および両側面の第1およ
び第2のパネル表面を有する表示パネルと、線形光源手
段と、この線形光源手段に光学的に結合された第1の縁
部と、前記表示パネルの受光縁に光学的に結合された第
2の縁部とを有する螢光染料でドープされた結合パネル
とを具備し、前記表示パネルはその第1のパネル表面に
受光縁から入射される光の伝播方向に対して横断方向に
延在し、受光縁から表示パネルを通って伝播する光を前
記第2のパネル表面を通って外部へ反射する1以上の光
反射溝を具備し、各光反射溝は前記受光縁に向いた光反
射性の第1の溝表面と、受光縁と反対側の第2の溝表面
とを有し、前記第1の溝表面は溝の延在する方向に一列
に並んで形成されて前記受光縁からの入射光を前記第2
のパネル表面から外方に反射する一連の湾曲した表面を
有する光分散凹部を有し、これらの光分散凹部は前記第
1の溝表面にほぼ平行な軸を中心とする曲面として形成
され、これらの光分散凹部の曲面が受光縁から入射され
る光の伝播方向に対して横断方向に延在することによっ
て反射角度に連続的な変化を与えてそれによって第1の
溝表面で反射される光を実質上横方向に分散させている
ことを特徴とする。
この表示装置の構造についてさらに具体的に説明する
と、細長いタングステン・ハロゲンランプのような線形
の白色光源が設けられている。螢光染料をドープされた
材料で形成された結合パネルまたはシートが光源からの
光を一方の縁部で受けてそれを反対側に通過させ、表示
パネルの受光縁に結合する。結合パネルはそれを通して
赤色光を伝送し、他の色の光を吸収し、吸収した光を赤
色光として再放射する。その結果CHMSLおよびブレーキ
灯のような通常の赤色光表示装置にまさる改善は、青や
緑のような白色光の他の色成分が赤色光に変換され、伝
送される赤色光成分に加わり、表示パネルに結合される
ことである。したがってこの発明の装置は、従来無駄に
されていた青や緑の光を赤色光に変換することによって
白色光源から出力される赤色光の強度を従来可能であっ
たよりも高くすることができる。
表示パネルは光学品質の光反射溝を形成された第1の表
面を備え、その溝は表示パネルの第1の表面と反対側の
第2の表面に縁から結合された光を反射して分散する。
第1の表面から見た表示パネルは常に透明である。第2
の表面から見た表示パネルは、光源がオンにされたとき
は溝から反射された赤色光パターンを生成し、光源がオ
フにされたときは透明である。表示パネルの光反射溝の
設計は表示パネル中の光の吸収を最小にし、それによっ
て赤色光表示の強度をさらに増加させる。
この発明の表示装置の光源および表示パネルは構造が簡
単で、効率が高く、商業ベースの生産において廉価に製
造できる。それらは互いに組合わせて使用することがで
き、或いは大型の展示表示装置のような他の形式の表示
装置の個々の素子として使用することができる。CHMSL
として構成されたこの発明の表示装置は実質上連邦政府
の要求以上の強度を有する赤色光表示装置を提供する。
これら、およびその他のこの発明の特徴は添付図面を参
照にした以下の詳細な説明により当業者には明白であろ
う。図において同様な部品には同じ符号が使用されてい
る。
[実施例] 第1図および第2図を参照すると、この発明の高強度の
赤色光可視表示装置は全体を10で示され、線形光源12、
結合パネル14、および可視表示パネル16を備えている。
線形光源12は細い線状の形態の光ビームを発生し、それ
は結合パネル14を通って表示パネル16に伝達される。表
示パネル16は透明な材料で作られ、一連の平行な光反射
溝18を形成されている。第1図の下端から表示パネル16
に導入された光は表示パネル16を通って上方に伝播し、
溝18によって反射されて(紙面と垂直に)、溝が形成さ
れている表面と反対側の表示パネル16の表面から出て行
く。
線形光源12がオンにされないとき、表示パネル16は両面
から見たとき透明である。表示パネル16はあらゆる条件
下で溝が形成された表面を通して見るとき透明である。
光源12がオンにされたとき、溝が形成されているのと反
対側の表面か見た表示パネル16は赤色光のパターンを生
成する。溝18は反射された光によって赤く見え、溝18の
間に平行な間隙が透明に現れる。
第2図に示すように、光源12は高強度の白色光を放射す
る細長いタングステン・ハロゲンランプ20を備えてい
る。反射器22は楕円曲線の断面形状を有し、ランプ20の
背後に設置されている。ランプ20は反射器22の第1の焦
点24に配置され、一方ランプ20の像は反射器22の第2の
焦点26に位置している結合パネル14の入力縁、すなわち
受光縁14a上に投影される。所望ならば反射器22は省略
されてもよく、或いは半円筒状その他の適当な反射器と
置換されてもよい。光は受光縁14aからその出力縁14bに
結合パネル14を通って伝送され、表示パネル16に結合さ
れる。
この発明による別の光源30は第3図および第4図に記載
されており、白色点光源を構成するタングステン・ハロ
ゲンランプ32を備えている。放物・楕円反射器34はラン
プ32の後方に配置され、光源12と同様に結合パネル14の
受光縁14aに細い線状のビームの形態で光像を投影す
る。第4図の側面から見た反射器34の形状は楕円であ
り、それによって反射器34の第1の焦点36に配置された
ランプ32の垂直像は反射器34の第2の焦点38に配置され
た結合パネル14の受光縁14aに焦点を結ぶ。これは第2
図の実施例の楕円反射器22の動作と同じである。
上から見た反射器34の形状は放物線状であり、ランプ32
の像は水平面で点から細い線状に変換される。反射器34
の直交する楕円形状と放物線形状の組合わせは点光源の
線形光像を生成し、それは第1図および第2図の光源12
により生成される光像と等価である。
結合パネル14は剛体でも柔軟でもよく、分散された傾向
染料を有する所望の方向に曲げることができるアクリル
またはポリカーボネートポリマーフォスファープラスチ
ックシートまたはフィルムであることが好ましい。この
ようなフィルム自体は知られており、モベイケミカルコ
ーポレーション(Mobay Chemical Corp.)から商品名リ
サプラスチック(LISA-Plastics)として市販されてい
る。透明な基体、すなわちホスト材料中に混合された低
分子量の安定なポリマー染料は周囲光を吸収してもっと
長い波長の可視光として放射する。螢光染料はそれらが
放射する長い波長を強く吸収することはないから、より
多くの光が縁部に通過する。
LISAフィルムのような螢光染料をドープしたポリマーフ
ィルムは大きな表面上で光を収集し、フィルムの縁から
光を放射するために通常使用されている。そのような応
用は文献に記載されている(Journal of Applied Physi
cs,14巻、1977年、123〜139頁)。この文献では特に大
きな表面上で光を吸収し、材料の縁から光を内部的に放
射して太陽エネルギ蓄積手段に導くための螢光染料をド
ープしたポリマーフィルムの特性について記載されてい
る。
表面が照明される螢光染料をドープしたパネルまたはフ
ィルムを使用する場合の欠点は、比較的長い波長を有す
る光特に赤色光が材料を通って伝送されることである。
短い波長の青および緑の光は吸収されて赤色光として再
放射されるけれども、フィルムに入射するもとの赤色光
成分は失われ、したがって無駄にされる。これは所望の
出力光の色が赤であるCHMSLまたはブレーキ灯では特に
好ましくないことである。
第5図の曲線40はLISAフィルムと同じホスト材料から作
られたプラスチックシートを通過するタングステン・ハ
ロゲン白色光からの光スペクトル分布を示している。曲
線42は曲線40のものと類似した条件であるが、光源の前
に赤のフィルタが置かれた場合を示している。曲線42は
青および緑に対応する短い波長の成分(550マイクロメ
ータより短い)が赤のフィルタによって吸収されている
ことで曲線40と異なっている。さらに625マイクロメー
タ領域の赤色光の強度はフィルタによって実質上減少し
ている。
曲線44は曲線40および曲線42を生成するために使用され
た同じ光源からの光が螢光染料をドープしたLISAフィル
ムまたはシートを通って一方の縁から反対側の縁に通過
する場合を示している。ランプからの光の青および緑の
成分は材料によって吸収されて赤色光として再放射さ
れ、一方もとの赤色光成分は吸収されずに材料を通って
伝送される。その結果625マイクロメータ付近の赤色光
波長領域における出力光強度はもとの白色光中の赤色光
成分よりも高い。したがってこの発明による光源は点ま
たは線形白色光ランプから高強度の線形の赤色光像を生
成する。
第6図には表示パネル16が垂直断面図で示されており、
線形赤色光像を受けるための結合パネル14の出力縁14b
に光学的に結合されている受光縁16aを備えている。光
反射溝18は受光縁16aと平行に表示パネル16の第1の表
面16bに形成されている。光は受光縁16aから図で上方に
パネル16中を伝播し、溝18によって反射され、第1の表
面16bと反対側の第2の表面16cからパネル16外に出て行
く。パネル16の受光縁16aと反対側の縁16dは傾斜して切
断されている。パネル16中の伝播は矢印で示すように表
面16bおよび16cで全反射することによって行われる。
各溝18は傾斜した反射壁18aと垂直な壁18bとを備え、そ
れらは底部18cで一致する。この発明によれば溝18の底
部18cは受光縁16aからの距離が増加するにしたがって順
次第2の表面16cに近付くように形成されている。これ
は受光縁16aからの距離が増加するにしたがって順次溝1
8を深く切込むことによって得られる。表面16bおよび16
cは互いに平行であってよい。その代りに、表面16bは表
面16cの方向に段階状にその厚さが少なくなるように段1
6e,16f,16gが形成されてもよい。その目的はパネル16か
ら反射されて出る赤色光の強度が第6図の垂直方向で均
等に分布するようにすることである。もしもパネル16の
厚さが一定で溝18の深さが等しければ、反射された光の
強度は図のパネル16の上部よりも下部で大きくなる。
端部の縁部16dは溝18の壁18aと同じ角度で切断されてい
る。壁18aで反射された光は、光強度が最大である中央
の主方向46で多重モード形態で第2の表面16cから出て
行く。光はまた主方向46からの角度が増加するにしたが
って順次強度が減少して主方向46の周囲にかたまった角
度範囲48で表面16cから出て行く。壁18aの角度はパネル
16の方向およびそれに対する所望の主方向にしたがって
選択される。パネル16が垂直方向であるときは壁18aは4
5度の角度で切込まれることができる。自動車の傾斜し
た後部窓上に取付けられるCHMSLのような場合には、壁1
8aの角度は反射された赤色光の主方向が後方から接近す
る自動車に直接向かう点であるように選択された別の角
度で切込まれる。
壁18b表面16cに対して垂直に設けられれることが好まし
く、区域50に矢印で示したように傾斜した壁18aを通過
してパネル16を出る光を屈折させてパネル16中に戻すよ
うに機能する。
表示パネル16により放射される光の強度は表面16bの平
滑さに強く依存し、特に光反射溝18の反射壁18aの平滑
さに強く依存する。少なくとも反射壁18aは光学的鏡面
仕上げであることが好ましく、その表面の粗さは反射さ
れる光の波長の1/4以下である。そのような仕上げ加工
は困難であり、通常の製作技術で製作するには費用がか
かり過ぎる。しかしながら光学的品質の仕上げは光学セ
メントによって、壁18aを被覆し、さらに好ましくは表
面16bと16cの全体を被覆することによって得られる。こ
のセメントは表面の不完全な部分を満たして硬化したと
きに所望の光学的品質の仕上げとなる。
したがって以上説明した表示パネル16は第6図の紙面に
平行な表面から出る光を反射し、横方向(紙面に垂直)
の分散は本質的にない。このようなパネルはパネルの直
接後方の観察者に対して高強度の赤色光表示を生成する
が、観察角度が増加するにしたがって強度は鋭く減少す
る。それ故横方向に反射光を分散させる手段を与えるこ
とが望ましい。
この発明の重要な特徴は、第7図の表示パネルの一部を
示す平面図に示されているように各光反射溝18の傾斜し
た壁18aに溝18の延在する方向に一列に並んで形成され
て受光縁からの入射光を裏側のパネル表面16cから外方
に反射する一連の湾曲した表面を有する光分散凹部18d
を有していることである。それらの光分散凹部18dは表
面16b側から見ると凹面として現れ、裏側の表面16cから
見ると凸面として現れる。光分散凹部18dは壁18aの溝の
延在方向において入射光に対する角度に連続的な変化を
与えており、したがって受光縁からの入射光の反射角度
を連続的に変化させて反射される光を横方向に分散させ
て広い角度範囲で観察することを可能にしている。
凹部18dは円筒形の断面プロフィルを有することが好ま
しい。第7図で各凹部18dは第6図に最も良く示されて
いる各傾斜壁18aの平面に平行で、かつ溝18の延在方向
およびパネル16の縁16aおよび16dに垂直に延在する軸18
fを有する円筒18eによって定められる。さらに分散させ
るために、隣接する交互の溝18の壁18aに形成された凹
部18dは互いに距離W/2だけ横方向にずれて配置されてい
る。ここでWは各凹部18dの幅である。
第8図は、パネルの断面形状が第6図のパネルと異なっ
ている別の表示パネル16′を示し、対応する素子は同じ
符号が付されている。第1の表面16b′は傾斜した部分1
6hを形成され、それは受光縁16a′から遠ざかるにした
がって第2の表面16c′の方向に傾斜し、表示パネル16
の段部16e,16f,16gと類似した機能を果たしている。溝1
8′は等しい深さでもよい。それはその各底が傾斜した
形状によって受光縁16a′に近い溝の底より遠い溝の底
のほうが第2の表面16c′に接近しているからである。
代表的なものでは傾斜角度は5度であり、壁18a′の傾
斜角度は45度である。
以上この発明のいくつかの実施例について説明された
が、当業者にはこの発明の技術的範囲を逸脱することな
く種々の変形、変更を行うことが可能である。例えばこ
の発明は特にに赤色光が所望されるような応用に適して
いるけれども、それに限定されるものではなく、任意の
所望の色を含む可視表示の生成に適応させることができ
る。ここに記載し説明した表示パネルはホログラム、ヘ
ッドアップ表示装置、その他のこの結合パネルを通して
縁部照明される適当な表示手段によって置換されること
ができる。さらにこの表示パネルは結合パネルを介在さ
せずに適当な線形光源と組み合わせて使用されることが
できる。したがって、この発明は特に記載された実施例
のみに限定されるものでないことを強調しておく。種々
の変形が特許請求の範囲に記載された発明の技術的範囲
から逸脱することなく考えられ、行われることができる
ことは明白である。
【図面の簡単な説明】
第1図は、この発明の1実施例の高強度赤色光表示装置
の前面図である。 第2図は、第1図の線2-2に沿った断面図である。 第3図は、別の光源および結合パネルの斜視図である。 第4図は、第3図の線4-4に沿った断面図である。 第5図は、この発明の表示装置の結合パネルのスペクト
ル特性のグラフである。 第6図は、この発明の可視表示パネルの断面図である。 第7図は、第5図の表示パネルの部分的平面図である。 第8図は、この発明の別の実施例の表示パネルの断面図
である。 12…線形光源、14…結合パネル、16…表示パネル、20…
ランプ、22…反射器,18…光反射溝。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−237088(JP,A) 特開 昭60−205575(JP,A) 実開 昭55−181283(JP,U) 実開 昭52−16326(JP,U) 実開 昭55−20511(JP,U)

Claims (23)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】受光縁および両側面の第1および第2のパ
    ネル表面を有する表示パネルと、線形光源手段と、 この線形光源手段に光学的に結合された第1の縁部と、
    前記表示パネルの受光縁に光学的に結合された第2の縁
    部とを有する螢光染料でドープされた結合パネルとを具
    備し、 前記表示パネルはその第1のパネル表面に受光縁から入
    射される光の伝播方向に対して横断方向に延在し、受光
    縁から表示パネルを通って伝播する光を前記第2のパネ
    ル表面を通って外部へ反射する1以上の光反射溝を具備
    し、 各光反射溝は前記受光縁に向いた光反射性の第1の溝表
    面と、受光縁と反対側の第2の溝表面とを有し、 前記第1の溝表面は溝の延在する方向に一列に並んで形
    成されて前記受光縁からの入射光を前記第2のパネル表
    面から外方に反射する一連の湾曲した表面を有する光分
    散凹部を有し、 これらの光分散凹部は前記第1の溝表面にほぼ平行な軸
    を中心とする曲面として形成され、これらの光分散凹部
    の曲面が受光縁から入射される光の伝播方向に対して横
    断方向に延在することによって反射角度に連続的な変化
    を与えてそれによって第1の溝表面で反射される光を実
    質上横方向に分散させていることを特徴とする可視表示
    装置。
  2. 【請求項2】前記線形光源手段が点光源と、放物・楕円
    反射器とを具備している請求項1記載の可視表示装置。
  3. 【請求項3】前記受光縁と反対側に傾斜した縁部を有
    し、この傾斜した縁部は前記第1の溝表面に平行に延在
    している請求項1記載の可視表示装置。
  4. 【請求項4】前記結合パネルは第1の縁部から第2の縁
    部に予め定められた色の光を伝送し、第1の縁部を通っ
    て結合された少なくとも1つの他の色の光を吸収してこ
    の少なくとも1つの他の色の光の吸収により予め定めら
    れた色の光を放射する螢光染料でドープされ、この放射
    された光を第2の縁から出力させる請求項1記載の可視
    表示装置。
  5. 【請求項5】前記予め定められた色が赤である請求項4
    記載の可視表示装置。
  6. 【請求項6】前記光源手段は白色光を放射し、前記吸収
    される少なくとも1つの他の色の光はこの光源手段によ
    って放射された白色光の赤以外の少なくとも1つの他の
    色成分である請求項5記載の可視表示装置。
  7. 【請求項7】前記光源手段は細長いタングステン・ハロ
    ゲンランプである請求項6記載の可視表示装置。
  8. 【請求項8】前記光分散凹部は実質的に円筒状の曲面を
    有している請求項1記載の可視表示装置。
  9. 【請求項9】前記第1の溝表面の光分散凹部は隣接する
    溝の第1の溝表面の光分散凹部と光分散凹部の幅のほぼ
    半分だけずれている請求項8記載の可視表示装置。
  10. 【請求項10】前記第1の溝表面は実質上平行な内側縁
    および外側縁を有し、前記光分散凹部はそれら内側縁お
    よび外側縁に垂直な方向に延在している請求項1記載の
    可視表示装置。
  11. 【請求項11】受光縁および両側面の第1および第2の
    パネル表面を有し、その第1のパネル表面に受光縁から
    入射される光の伝播方向に対して横断方向に延在し、受
    光縁から表示パネルを通って伝播する光を前記第2のパ
    ネル表面を通って外部へ反射する1以上の光反射溝を具
    備し、 各光反射溝は前記受光縁に向いた光反射性の第1の溝表
    面と、受光縁と反対側の第2の溝表面とを有し、 前記第1の溝表面は溝の延在する方向に一列に並んで形
    成されて前記受光縁からの入射光を前記第2のパネル表
    面から外方に反射する一連の湾曲した表面を有する光分
    散凹部を有し、 これらの光分散凹部は前記第1の溝表面にほぼ平行な軸
    を中心とする曲面として形成され、これらの光分散凹部
    の曲面が受光縁から入射される光の伝播方向に対して横
    断方向に延在することによって反射角度に連続的な変化
    を与えてそれによって第1の溝表面で反射される光を実
    質上横方向に分散させていることを特徴とする可視表示
    パネル。
  12. 【請求項12】1以上の光反射溝は前記受光縁に平行に
    延在している請求項11記載の可視表示パネル。
  13. 【請求項13】前記第1の溝表面は光学的品質の表面を
    有している請求項11記載の可視表示パネル。
  14. 【請求項14】前記第1の溝表面は光学的品質の表面を
    形成する硬化セメントで被覆されている請求項12記載の
    可視表示パネル。
  15. 【請求項15】前記光反射溝は複数の平行な光反射溝で
    あり、それら平行な光反射溝は受光縁から遠い位置にあ
    る溝ほど溝の底が第2の表面に接近している請求項11ま
    たは12記載の可視表示パネル。
  16. 【請求項16】前記光反射溝は実質上等しい深さを有し
    ており、前記第1のパネル表面は受光縁から離れるにし
    たがって第2のパネル表面に向かって内側に傾斜してい
    る請求項15記載の可視表示パネル。
  17. 【請求項17】前記第1のパネル表面は受光縁から離れ
    た位置で第2のパネル表面に向かう段を有している請求
    項15記載の可視表示パネル。
  18. 【請求項18】前記傾斜した壁は光学的品質の表面を有
    している請求項15記載の可視表示パネル。
  19. 【請求項19】前記第1の溝表面は光学的品質の表面を
    形成する硬化セメントで被覆されている1以上の光反射
    溝を備えている請求項12記載の可視表示パネル。
  20. 【請求項20】さらに受光縁と反対側の傾斜した縁を備
    え、この傾斜した縁は前記第1の溝表面と平行に延在し
    ている請求項12記載の可視表示パネル。
  21. 【請求項21】前記光分散凹部は実質的に円筒状の曲面
    を有している請求項11または12記載の可視表示パネル。
  22. 【請求項22】前記第1の溝表面の光分散凹部は隣接す
    る溝の第1の溝表面の光分散凹部と光分散凹部の幅のほ
    ぼ半分だけずれている請求項21記載の可視表示パネル。
  23. 【請求項23】前記第1の溝表面の実質上平行な内側縁
    および外側縁を有し、前記光分散凹部はそれら内側縁お
    よび外側縁に垂直な方向に延在している請求項11または
    12記載の可視表示パネル。
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