JP2011203157A - 文字板照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 文字板の視認性を確実に向上してなる文字板照明装置を提供すること。
【解決手段】 光入射部２０３を備えたプレート状の導光体からなる導光板２００と、光入射部から導光板の内部に光を入射する発光手段３００とを備え、導光板の内部に入射された光が導光板の裏面に設けられた乱反射手段２０５により乱反射して導光板の正面に放射される文字板照明装置１００において、導光板の正面側には、印刷によって成形された指標２００ａを備え、指標は、異なる種類のインクを重ね刷りしてなるものであり、導光板側から順に第１インク層２００ａ（１）と第２インク層２００ａ（２）とを備え、第１インク層のインクは、第２インク層のインクよりも光の反射性に優れているものとした。
【選択図】図１

Description

本発明は、時計等の文字板を照明する装置に関する。

一般に、光入射部を備えたプレート状の導光体からなる導光板と、光入射部から導光板の内部に光を入射する発光手段とを備えた文字板照明装置が知られている。導光板の内部に入射された光は、導光板の裏面に設けられた乱反射手段により乱反射して導光板の正面に放射される。導光板には指標を設け、これを文字板とする。或は、指標を設けた半透明のプレート体を導光板の正面に設け、プレート体を文字板とする。特許文献１乃至３には、夜間表示機能を備えた時計として、この種の文字板照明装置を用いてなる時計が開示されている。

特開２００９−２１６６２９号公報 特開２００９−２１６６３０号公報 特開２００９−２２９３６０号公報

さて、文字板に設ける指標については、様々な構成が考えられるところ、前述したように導光板を用いる場合は、導光板の正面に指標を印刷して成形する、或は導光板の正面に指標を印刷した透明又は半透明のプレート体を配置する構成が考えられる。有色インクを印刷して指標を成形することによれば、その指標は、明るい場所ではインクの色にて視認される。また、暗い場所では黒い影として浮き上がる。

暗い場所においては、指標とその周囲との明暗がはっきりしている方が有利である。ここで、光が乱反射手段により乱反射して導光板の正面に放射される構造を考慮すると、黒い影として浮き上がる指標は、光のロスを生じる原因となることが解る。具体的な現象としては、インクが光を吸収している訳である。

指標は、導光板の正面においてある程度の面積を占めており、その面積が大きくなると光のロスも増大する。発光手段の光を十分に利用するためには、このような光のロスに対処するための構造的工夫が必要であると考えられる。

本願発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、文字板の視認性を確実に向上してなる文字板照明装置を提供することである。

本願第１請求項に記載した発明は、光入射部を備えたプレート状の導光体からなる導光板と、前記光入射部から前記導光板の内部に光を入射する発光手段とを備え、前記導光板の内部に入射された光が前記導光板の裏面に設けられた乱反射手段により乱反射して前記導光板の正面に放射される文字板照明装置において、前記導光板の正面側には、印刷によって成形された指標を備え、前記指標は、異なる種類のインクを重ね刷りしてなるものであり、前記導光板側から順に第１インク層と第２インク層とを備え、前記第１インク層のインクは、前記第２インク層のインクよりも光の反射性に優れているものとした構成の文字板照明装置である。

本願第２請求項に記載した発明は、請求項１において、前記第２インク層の縁部は、前記第１インク層の縁部に包囲されている構成の文字板照明装置である。

本発明によれば、文字板の視認性を確実に向上してなる文字板照明装置を得ることができる。

本発明の実施例に係り、文字板照明装置を備えた時計の側面断面図である。 本発明の実施例に係り、導光板を示す正面図である。 本発明の実施例に係り、導光板を示す説明図である。 本発明の実施例に係り、導光板を示す説明図である。 本発明の実施例に係り、発光手段及び突片を示す説明図である。 本発明の実施例に係り、発光手段及び突片を示す説明図である。 本発明の実施例に係り、文字板照明装置（指標を導光板に印刷して成形したもの）を示す分解斜視図である。 本発明の実施例に係り、指標の第１インク層及び第２インク層を示す説明図である。 本発明の実施例に係り、指標の要部（第１インク層）を示す説明図である。 本発明の実施例に係り、指標の要部（第１インク層及び第２インク層）を示す説明図である。 本発明の実施例に係り、文字板照明装置（指標をプレート体に印刷して成形したもの）を示す分解斜視図である。 本発明の実施例に係り、光の進路の説明図であり、（Ａ）は導光板及び第１シート体のみの場合、（Ｂ）は導光板の正面に半透明のプレート体を設けた場合、（Ｃ）は導光板の正面に光を拡散する第２シート体を設けるとともに第２シート体の正面にプレート体を設けた場合を示している。

以下に、本発明の実施例を図１乃至図１０に基づいて説明する。図１に示す時計１は、標準時刻電波を受信して表示時刻を自動修正するアナログ式の電波修正時計である。この時計１は、当該時計装置１を制御する所要のプログラムを格納した制御手段（図示はせず）と、文字板を照明する文字板照明装置１００と、文字板の正面に配置された指針１１，１２，１３と、指針１１，１２，１３を回転するムーブメント２０と、それらを収納する筐体３０と備えている。文字板は、後述する導光板２００に指標２００ａを設けてなるものであり、筐体３０の正面に支持された透明カバー３１に覆われている。図中の４０は、標準時刻電波を受信するためのアンテナである。

指針としては、時針１１、分針１２、及び秒針１３を備えている。ムーブメント２０は、導光板２００の背部に設けられており、導光板２００の正面側に突出した指針パイプ２１を介して各指針１１，１２，１３をそれぞれ所定の速度で回転する構成となっている。導光板２００の中央には、指針パイプ２１を貫通する通孔２０１が設けられている。また、筐体３０に導光板２００を位置決めする位置決め手段として、導光板２００及び筐体３０の要所には、ボス３２及びボス３２を嵌装する孔部２０２がそれぞれ設けられている。

本例の文字板照明装置１００は、光入射部２０３を備えたプレート状の導光体からなる導光板２００と、光入射部２０３から導光板２００の内部に光を入射する発光手段３００とを備え、導光板２００の内部に入射された光が導光板２００の裏面に設けられた乱反射手段により乱反射して導光板２００の正面に放射されるものである。また、導光板２００の裏面には、乱反射手段が設けられた部位の全体を覆うように白色系の第１シート体２１０が設けられている。第１シート体２１０は、導光板２００の裏面側への光漏れを防止するものである。指標２００ａは導光板２００の正面に設けられている。

図２及び図３に示すように、この導光板２００は、円形又は略円形（多角形・楕円形等）のものであり、導光板２００の縁部には、その周長方向に等間隔で複数の突片２０４が設けられている。図例では、導光板２００の中心に対し、１２０°の間隔で３つの突片２０４が設けられている。発光手段３００は、複数の突片２０４に対してそれぞれ配置されている。

尚、導光板２００の背部には、環境の明るさを検出するための光センサ５０が設けられており、制御手段は、環境が暗くなると発光手段３００を点灯し、明るくなると消灯する。例えば、夜間に部屋の照明を消すと、それに伴い発光手段３００が点灯して導光板２００が照明される。発光手段３００は、日が昇り明るくなると消灯する。

本例の乱反射手段は、導光板２００の裏面に凸状の反射ドット２０５を分布してなるものである。反射ドット２０５は、射出成形にて導光板２００と一体に成形された球面、円錐、角錐、角柱、又は円筒型の微細凸部である。

本例の場合、反射ドット２０５は、導光板２００の裏面のほぼ全体に分布されている。そして、反射ドット２０５が分布された部位であって乱反射する光が比較的強い部位では反射ドット２０５の占める面積を疎に設定するとともに、乱反射する光が比較的弱い部位では反射ドット２０５の占める面積を密に設定している。基本的に、反射ドット２０５の占める面積は、発光手段３００の指向特性を踏まえつつ、発光手段３００に近い部位では疎とし、発光手段３００から遠ざかるにつれて徐々に密とする。この構成により、導光板２００の正面に放射される光を均一化している。図２中の黒色部分は、反射ドット２０５が分布された部位を示しており、その濃淡は、反射ドット２０５の占める面積の密度を現している（薄い部分が疎、濃い部位が密）。

具体的には、反射ドット２０５が分布された部位であって乱反射する光が比較的強い部位では反射ドット２０５を小さく設定するとともに、乱反射する光が比較的弱い部位では反射ドット２０５を大きく設定している。つまり、反射ドット２０５の分布間隔を一定とし、導光板２００の内部における光の強さに応じて反射ドット２０５の大きさを設定している。

或は、図４に示すように、反射ドット２０５が分布された部位であって乱反射する光が比較的強い部位では反射ドット２０５の間隔を広く設定するとともに、乱反射する光が比較的弱い部位では反射ドット２０５の間隔を狭く設定してもよい。つまり、反射ドット２０５の大きさを一定とし、導光板２００の内部における光の強さに応じて反射ドット２０５の間隔を設定してもよい。

いずれにしても、反射ドット２０５が分布された部位における反射ドット２０５の占める単位面積あたりの割合は、２３〜７７％の範囲とする。また、導光板２００の平面方向に対する反射ドット２０５の直径は、光の反射機能及び反射ドット２０５の成形性等を踏まえて、１．０〜０．２ｍｍの範囲で設定するとよい。このような構成によると、極めて合理的に文字板の明るさを均一化することが可能である。以下に、その考え方を説明する。

導光板２００は、裏面に乱反射手段を設けた部位が発光する。ここで、文字板の全体を発光させる場合、乱反射手段は導光板２００の裏面全体に設けることとなる。乱反射手段を設ける方法は様々であるが、通常、サンドブラスト処理、或はエッチング処理等によるシボ加工が施される。

文字板の全体を発光させる場合の問題点としては、発光手段３００から遠い部位が暗くなる、更に、文字板を見る角度によって明るさが極端に異なるという不都合がある。かかる問題点は、特に文字板が大型化すると顕著である。例えば、腕時計のような小型の時計であれば、発光手段３００の光量を調整することによって対処することも可能であるが、壁掛け時計のような大型の時計となると、明るさのアンバランスがはっきりと現われてしまう。

まず、従来のシボ加工によると、導光板２００の正面に放射される光を導光板２００全体において均一にすることは不可能又は困難である。なぜなら、導光体２００において重要なことは、光を導光体２００内で遠くまで導くための全反射面と、光を乱反射する乱反射面とを有することであり、導光板２００の正面に放射される光を均一化するためには、導光板２００の大きさや形状に応じて全反射面と乱反射面との分布を適宜設定しなければならないためである。サンドブラスト処理やエッチング処理によるシボ加工によると、平らな全反射面がほとんど損なわれるため、発光手段３００から近い部位では明るく、遠い部位では暗くなる。

そこで本願発明者は、このような全反射面と乱反射面との関係を考慮し、導光板２００の裏面に凸状の反射ドット２０５を分布する構成を発案した。反射ドット２０５と反射ドット２０５との間は全反射面となる。そして、導光板２００の正面に放射される光を均一化するべく、反射ドット２０５によって乱反射する光の強弱に応じて反射ドット２０５の占める面積の密度を設定する構成とした。

反射ドット２０５によって乱反射する光の強弱は、発光手段３００からの距離、使用する発光手段３００の指向特性、導光板２００の形状、光入射部２０３の位置や形状、及び反射ドット２０５の分布状態等に依存する。反射ドット２０５の分布は、これらを考慮して導光板２００の正面に放射される光が均一となる理想の状態に近づくように設計する。すなわち、反射ドット２０５が分布された部位であって乱反射する光が比較的強い部位では反射ドット２０５の占める面積を疎に設定するとともに、乱反射する光が比較的弱い部位では反射ドット２０５の占める面積を密に設定することとなる。このような構成によると、文字板の明るさを均一化することができる。

図５に示すように、光入射部２０３は、突片２０４の先端面を凹状に成形してなるものである。発光手段３００は、基板３０１に搭載した発光ダイオードである。光入射部２０３の両脇には、基板３０１を支持する支持部を設け、基板３０１は、光入射部２０３を被うように突片２０４に支持する構成となっている。図５に示す支持部は、基板３０１をさし込む溝部２０４ａとなっている。また、溝部２０４ａにさし込んだ基板３０１は、導光板２００の正面側及び裏面側から粘着テープを貼り付けて抜け止めするとよい。粘着テープの粘着面をシルバー色系の光沢面とし、その粘着テープにて発光手段３００及び光入射部２０３を導光板２００の正面側及び裏面側から覆うことによれば、光入射部２０３に入射する光のロスを低減することができる。

或は、図６に示すように、支持部は基板３０１を接着する接着面２０４ｂとしてもよい。このように発光手段３００を突片２０４に支持するという構成は、文字板の明るさを均一化するという点で、極めて有利な構成である。以下に、その考え方を説明する。

従来、この種の文字板照明装置１００は、筐体３０に対して導光板２００及び発光手段３００をそれぞれ支持する構成となっている。発光手段３００は、その指向特性により、導光板２００の光入射部２０３に対して所定の間隔且つ所定の角度で設置する必要がある。本願発明者は、試作と検討を繰り返した結果、１つの導光板２００に対して複数の発光手段３００を配置する場合は、それらの位置決め精度の確保が著しく困難となることに着眼し、かかる構成を発案した。

すなわち、筐体３０に対して導光板２００及び発光手段３００をそれぞれ支持すると、発光手段３００と光入射部２０３との位置関係は、筐体３０に対する導光板２００及び発光手段３００の位置決め誤差や寸法誤差に影響される。各誤差の累積も問題となる。発光手段３００が１つであれば、それらの組付け時の微調整によりある程度対処することができるものの、発光手段３００が複数であれば、特定の発光手段３００に対して導光板２００を動かして微調整することはできない。

そこで、発光手段３００を筐体３０に支持せずに、突片２０４に支持する構成とした。このような構成によると、各発光手段３００と各光入射部２０３との位置関係をそれぞれ正確に確保することができ、導光板２００の明るさをより確実に均一化することができる。

次に、本例の指標２００ａについて説明する。図７乃至図１０に示すように、文字板照明装置１は、導光板２００の正面側に、印刷によって成形された指標２００ａを備えたものである。

この指標２００ａは、異なる種類のインクを導光体２００の正面側の面に重ね刷りしてなるものであり、導光板２００側から順に第１インク層２００ａ（１）と第２インク層２００ａ（２）とを備えている。第１インク層２００ａ（１）のインクは、第２インク層２００ａ（２）のインクよりも光の反射性に優れたものとなっている。指標２００ａの成形は、導光板２００の正面側の面に第１インク層２００ａ（１）を印刷して設けた後（図９参照）、第１インク層２００ａ（１）の上に第２インク層２００ａ（２）を印刷して設けている（図１０参照）。更に、第２インク層２００ａ（２）の縁部は、第１インク層２００ａ（１）の縁部に包囲されている構成とした。第２インク層２００ａ（２）の縁部と第１インク層２００ａ（１）の縁部との間隔は、０．１ｍｍ〜１．０ｍｍとなっている。
指標２００ａは、明るい場所では第２インク層２００ａ（２）の色にて視認される。また、暗い場所では黒い影として浮き上がる。このような構成によると、極めて合理的に文字板の視認性を向上することが可能である。以下に、その考え方を説明する。

先ず、第２インク層２００ａ（２）のインクは、明るい場所における色彩を考慮して設定する。ただし、色彩を優先して採用する有色のインクであることから、このインクのみで指標２００ａを構成すると、暗い場所における照明時には、インクが光を吸収することによって生じる光のロスが大きいと考えられる。この点、本例のごとく光の反射性に優れたインクからなる第１インク層２００ａ（１）を導光板２００側に設けることによれば、第１インク層２００ａ（１）が光を反射することにより、光のロスが確実に低減される。

本願発明者は、第１インク層２００ａ（１）を設けたものと設けないものとを試作し、両者の視認性を比較した。その結果、第１インク層２００ａ（１）を設けたものは、指標２００ａとその周囲との明暗が比較的はっきりしたものとなり、光のロスが低減されていることが確認された。第１インク層２００ａ（１）のインクとしては、特に限定はしないが、白色系の光沢のあるものが望ましい。

また、第２インク層２００ａ（２）の縁部が第１インク層２００ａ（１）の縁部に包囲されている構成とすれば、暗い場所における照明時において、指標２００ａの輪郭がより鮮明になるという利点がある。仮に、第２インク層２００ａ（２）の縁部が第１インク層２００ａ（１）の縁部から食み出ていると、その食み出た部位が導光板２００からの光によってぼんやりと明るくなってしまうところ、本例では、そのような不都合を回避する構成となっている。理想的な構成としては、第１インク層２００ａ（１）の縁部と第２インク層２００ａ（２）の縁部とがピッタリ一致しているとよい。しかるに、重ね刷りにおいては、技術的な誤差として微妙な位置ずれが生じるため、第１インク層２００ａ（１）が第２インク層２００ａよりも僅かに大きく設定されている。

以上説明したように、本例の文字板照明装置は、文字板の視認性を向上するという点で極めて合理的に構成されたものである。尚、本例における各部の構成は、特許請求の範囲に記載した技術的範囲において適宜に設計変更が可能であり、図例説明したものに限定されないことは勿論である。

次に、本発明の他の実施例を図１１及び図１２に基づいて説明する。図１１に示すように、本例の文字板照明装置１００は、導光板２００の正面に光を拡散する第２シート体２２０を設け、第２シート体２２０の正面に透明又は半透明のプレート体２３０を設けたものである。プレート体２３０の表側の面、又は裏側の面には指標２００ａが設けられており、これが文字板となっている。尚、プレート体２３０の表側の面に指標２００ａを設ける場合は、第１インク層２００ａ（１）を印刷して設けた後、第１インク層２００ａ（１）の上に第２インク層２００ａ（２）を印刷して設ける。表側の面に指標２００ａを設ける場合は、第２インク層２００ａ（２）を印刷して設けた後、第２インク層２００ａ（２）の上に第１インク層２００ａ（１）を印刷して設ける。プレート体２３０としては、光透過率が５５〜６５％の乳白色の樹脂製プレートを採用している。第２シート体２２０としては、ポリプロピレンを主原料とする合成紙を採用している。その他の構成は、前述した実施例と同様である。本例の文字板照明装置１００によると、文字板の明るさを確実に向上することができる。以下に、その考え方を説明する。

まず、光は乱反射手段により乱反射して導光板２００の正面に放射される。ここで、光は直進するという性質から、本例のごとく乱反射手段が発光手段３００に対して方向性を有していない場合は、発光手段３００の反対側に放出される光の量が必然的に多くなる（図１２（Ａ）参照）。故に、導光板２００に指標２００ａを設けてこれを文字板とする場合は、文字板をほぼ正面から見るよりも、発光手段３００の反対側の斜め前方から見たほうが明るく見えてしまう傾向がある。かかる問題は、導光板２００の正面に半透明のプレート体２３０を設けると緩和する（図１２（Ｂ）参照）。つまり、半透明のプレート体２３０を設けるという構成は、実用的な構成として非常に有効である。更に、導光板２００とプレート体２３０との間に第２シート体２２０を配置すると、その効果は顕著となり、文字板の明るさはどの角度から見てもほぼ同じとなる（図１２（Ｃ）参照）。すなわち、本例の構成によると、光ムラを低減し、ほぼ正面から見たときの明るさを十分に確保することができる。発光手段３００の消費電力を低減するという点でも有利である。

本発明の文字板照明装置は、壁掛け時計や置き時計の文字板を照明する装置として好適に利用することが可能である。

１ 時計
１１ 時針
１２ 分針
１３ 秒針
２０ ムーブメント
２１ 指針パイプ
３０ 筐体
３１ 透明カバー
３２ ボス
４０ アンテナ
５０ 光センサ
１００ 文字板照明装置
２００ 導光板
２００ａ 指標
２００ａ（１） 第１インク層
２００ａ（２） 第２インク層
２０１ 通孔
２０２ 孔部
２０３ 光入射部
２０４ 突片
２０４ａ 溝部
２０４ｂ 接着面
２０５ 反射ドット
２１０ 第１シート体
２２０ 第２シート体
２３０ プレート体
３００ 発光手段
３０１ 基板

Claims (2)

1. 光入射部を備えたプレート状の導光体からなる導光板と、前記光入射部から前記導光板の内部に光を入射する発光手段とを備え、前記導光板の内部に入射された光が前記導光板の裏面に設けられた乱反射手段により乱反射して前記導光板の正面に放射される文字板照明装置において、
   前記導光板の正面側には、印刷によって成形された指標を備え、
   前記指標は、異なる種類のインクを重ね刷りしてなるものであり、前記導光板側から順に第１インク層と第２インク層とを備え、
   前記第１インク層のインクは、前記第２インク層のインクよりも光の反射性に優れているものとしたことを特徴とする文字板照明装置。
2. 前記第２インク層の縁部は、前記第１インク層の縁部に包囲されていることを特徴とする請求項１記載の文字板照明装置。

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