JP2020060564A

JP2020060564A - 発光表示装置

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Publication number: JP2020060564A
Application number: JP2019182654A
Authority: JP
Inventors: アレクサンドロス・モウスケフタラス; Mouskeftaras Alexandros; ピエルパスクワーレ・トルトーラ; Tortora Pierpasquale
Original assignee: Swatch Group Research and Development SA
Current assignee: Swatch Group Research and Development SA
Priority date: 2018-10-09
Filing date: 2019-10-03
Publication date: 2020-04-16
Anticipated expiration: 2039-10-03
Also published as: CN111025878A; JP6837115B2; EP3637200B1; EP3637200A1; CN111025878B; US20200110215A1; US11009652B2

Abstract

【課題】使用者の要求に応じて幅広い色で照明することが可能な、文字盤の要素を表示するための装置を、本装置が受ける寸法制約および美的制約を順守しつつ、提供する。【解決手段】本発明は、携帯品（１４）のための表示装置に関し、その携帯品（１４）は、文字盤（８）と、少なくとも１つの可動指針（９）と、を有し、少なくとも１つの可動指針（９）は、光源（１２，１３）を含んでいるか、または光源（１）に結合されており、文字盤は、少なくとも１つの副光導波路（４）を含み、光源（１，１２，１３）と副導波路（４）は、可動指針（９）が文字盤（８）の所定セクタに移動すると光源（１，１２，１３）が副導波路（４）の基端に結合されるように、配置されており、副導波路（４）の先端は、文字盤（８）の表示要素（７）に結合されている。【選択図】図２

Description

本発明は、携帯品のための発光表示装置に関する。本発明は、特に、腕時計のような計時器のための、またはアナログディスプレイを有する測定装置のための、発光表示装置に関するものである。

時計の指針には、例えば現在時刻を指示するという明確な機能的役割があるが、それらが装着されている時計の美的外観に大きく寄与することによる装飾的役割も果たす。この目的のため、指針は、厳しい基準を満たさなければならない。暗闇で指針を視認できるようにするための時計製造の世界で周知の技術は、使用者の方に向いた指針の表面を燐光物質の層で被覆することにある。そのような物質の一例は、日本企業である根本特殊化学株式会社が登録商標Ｓｕｐｅｒ−Ｌｕｍｉｎｏｖａ（登録商標：スーパールミノバ）で販売している非放射性蓄光顔料である。この顔料は、時計文字盤上のアワーシンボルを被覆するために用いられることもある。昼間に、燐光物質の層は光エネルギーを吸収する。その後、燐光物質の層は、この光エネルギーを夜間に光放射の形で放出する。このように時計の指針を照明する技術は、燐光物質の層が完全に受動的に機能する限りにおいては、すなわち、機能するために機械的装置または電気的装置の作動を必要とすることなく、時計からいかなるエネルギーの取得も必要としない限りにおいては、非常に便利である。

しかしながら、このように時計の指針を照明する技術には、いくつかの欠点もあり、最初に言及する必要があるのは、燐光物質の層は、光エネルギーの伝送が可能となる前に光源で予め照射されなければならないということである。同様に、燐光によって光を伝送し返す現象は時間が限られており、蓄光層は、蓄えられている光エネルギーを放出するにつれて、その光度は徐々に低下する。従って、燐光物質の層で被覆された指針は、外観が一貫しない。最後に、市場で入手できる燐光物質の範囲は限られているので、そのような材料が使用されている時計のほとんどは、最終的に、暗闇において同じ外観になり、さらには白昼においても同じ外観になる。

特許文献１は、指針軸の近傍に配置された光源によって指針を照明することを提案しており、その光源は、一方で軸に接続された導体を介して、他方で文字盤に接触した導体を介して、電力を供給される。この文献の指針は、光を指針全体に拡散させるための導波路を含み、これにより、その方向を視認することが可能となる。しかしながら、この文献では、文字盤を照明する問題、特に文字盤上のインデックスを照明する問題を解決していない。

欧州特許第２９５０１６７号明細書

本発明の目的は、使用者の要求に応じて幅広い色で照明することが可能な、文字盤の要素を表示するための装置を、本装置が受ける寸法制約および美的制約を順守しつつ、提供することにより、上記ならびにその他の欠点を克服することである。

この目的のため、本発明は、携帯品のための表示装置に関し、その携帯品は、文字盤と、文字盤上で回転動可能な少なくとも１つの指針と、を有し、少なくとも１つの可動指針は、光源を含んでいるか、または光源に結合されており、文字盤は、少なくとも１つの副光導波路を含み、副光導波路は、文字盤の所定セクタに配置された基端と、表示領域を規定する先端と、を有し、光源と副導波路は、可動指針が文字盤の所定セクタに移動すると光源が副導波路の基端に結合されるように、配置されており、副導波路の先端は、表示領域に配置された文字盤の表示要素に結合されている。

効果的には、少なくとも１つの可動指針は、主光導波路を含み、主光導波路の基端は光源に結合されており、主導波路の先端と副導波路の基端は、可動指針が文字盤の所定セクタに移動すると主導波路が副導波路の基端に結合されるように、配置されている。

好ましくは、光源は、文字盤に固定されるとともに主導波路の基端に結合された環状領域である。

本発明の代替例によれば、光源は、可動指針に組み込まれる。

他の代替例によれば、指針は、主光導波路を含む可動ディスクで置き換えられる。

効果的には、可動指針は、主導波路が書き込まれた透明材料を含み、主導波路は、光抽出および副導波路への結合を容易とするために、湾曲している。

好ましくは、主導波路は、２つの湾曲部が両端に接続した直線部を含み、それらの２つの湾曲部は、それぞれ光源と副導波路の基端に対向して開口している。そのような場合、主導波路は、好ましくは、指針の厚さ内に作製される。

好ましくは、文字盤は、副導波路が書き込まれた少なくとも１つの透明層を含み、副導波路は、光源および表示要素への結合を容易とするために、湾曲している。

効果的には、副導波路は、２つの湾曲部が両端に接続した直線部を含み、それらの２つの湾曲部は、それぞれ主導波路の先端と表示要素に対向して開口している。好ましくは、副導波路は、文字盤の透明層の厚さ内に作製される。

効果的には、光源は、４５０ｎｍ未満の少なくとも１つの波長で光を発し、表示装置は、光源で照射されると可視光を発する蛍光顔料を含む。

好ましくは、マイクロレンズで、光源を副導波路（群）に結合する。そのような場合、それらのマイクロレンズは、効果的には、主導波路の先端と副導波路の基端に対向して配置される。

効果的には、指針は、主導波路または光源を隠す不透明な装飾層を含む。

好ましくは、文字盤は、３６０°にわたって規則的に配置された、半径に沿って延在する複数の副導波路を含む。

効果的には、文字盤は、副導波路の第１セットを含み、それぞれの副導波路は、時間環の分インデックスまたは５分インデックスまたは１５分インデックスに関連付けられた先端を有する。

好ましくは、本発明の表示装置は、文字盤上で回転動可能な第２の指針を含み、文字盤は、副導波路の第２セットを含み、第２の指針は、第２の光源を含んでいるか、または第２の光源に結合されており、第２の光源と副導波路の第２セットは、第２の可動指針が文字盤の第２の所定セクタに移動すると第２の光源が副導波路の第２セットの副導波路の基端に結合されるように、配置されており、副導波路の第２セットの副導波路の先端は、表示領域に配置された文字盤の表示要素に結合されている。そのような場合、文字盤は、好ましくは、副導波路の第２セットを含み、それぞれの副導波路は、時間環の時間インデックスに関連付けられた先端を有する。

効果的には、第２の指針は、主光導波路を含み、主光導波路の基端は第２の光源に結合されており、主導波路の先端と副導波路の基端は、第２の可動指針が文字盤の第２の所定セクタに移動すると主導波路が副導波路の第２セットの副導波路の基端に結合されるように、配置されている。

好ましくは、第１の光源と第２の光源は、一致している。

効果的には、副導波路の第１セットの副導波路の先端と、副導波路の第２セットの副導波路の先端は、それぞれ異なる直径の円に沿って配置されている。

本発明の他の態様は、本発明による表示装置を備えた、腕時計のような時計に関する。

好ましくは、本発明の時計は、それぞれが主導波路を含む２つの可動指針を有し、２つの指針のうちの一方の主導波路は、時計の分インデックスを示す表示要素に順次結合されるように配置されており、他方の指針は、時計の時間インデックスを示す表示要素に順次結合されるように配置されている。

本発明のその他の特徴および効果は、本発明の一実施形態についての以下の詳細な説明を読解することで、より明確になるであろう。本例は、単なる非限定的な例示として、添付の図面を参照して提示される。

図１は、本発明による例示的な腕時計の図である。図２は、本発明による例示的な表示装置について、その動作原理を示す断面図である。図３は、本発明による他の例示的な表示装置の断面図である。図４は、本発明による他の例示的な表示装置の断面図である。図５は、２つの指針を含む例示的な表示装置の断面図である。図６は、本発明による表示装置における導波路の全体的配置の概略図である。

本発明は、文字盤８に組み込まれた光導波路４を介して、文字盤８の時計インデックスまたは任意のタイプの表示要素７を照明することにある包括的発明概念を、展開させたものであり、文字盤８に組み込まれた導波路４は、指針９（または可動ディスク）内に配置された導波路２に対して、この指針が所定位置に移動したときに結合される。このように、所与の時点で照明される表示装置７は、指針の位置によって決まる。指針９の導波路２から文字盤８の導波路４に向かう光の進行方向を前提として、以下の説明では、指針９の導波路２を「主」導波路２と呼び、文字盤８の導波路４を「副」導波路４と呼ぶ。

このような構成の利点は、インデックスと同数の光源を設ける必要なく、かつ、現在の時（ｈｏｕｒ）または分（ｍｉｎｕｔｅ）に対応したインデックスを選択的に照明するためのアドレシング回路を用いることなく、純粋に機械的な方法で、現在の時または分の能動的表示が可能となることである。

本発明の好ましい実施形態によれば、図２に示すように、主導波路２にパワーを供給する光源１は、指針９の軸に極めて近接して、文字盤８に固定されている。このようにして、光源を、マイクロレンズ１１を介して主導波路２に効果的に結合することができる。そのような場合、光源は、好ましくは、指針９の底面に照射する環状ＬＥＤである。変形例によれば、光源は、リング状に広がるＯＬＥＤ光源で形成することができる。同様に、図２に示す構成の代替例として、マイクロレンズ１１は、ＬＥＤに組み込むことができ、主導波路２の開口数に対応した曲率を有することができる。この変形例では、効果的に、より多くの光を主導波路２内に結合することが可能となる。あるいは、図３に示すように、光源１２を指針９に組み込むことができる。そのような場合、この光源１２は、例えば、欧州特許第２９５０１６７号（特許文献１）に記載されているようなシステムによって通電されることができ、軸の近傍で主導波路２に結合されることができる。

最後に、図４に示す他の代替例によれば、光源を、副導波路の結合領域６に対向させて、指針９の下に直接配置することができる。ただし、この配置は、指針の細さによって複雑である可能性がある。それでも、このような場合、主導波路を必要とすることなく、光源は、副導波路４に直接結合される。

いずれの場合も、光源１、１２、１３は、ＬＥＤまたは低出力半導体レーザのような高効率光源であることが好ましい。

効果的には、指針９は、主導波路２が書き込まれた透明材料の層を含む。透明材料に導波路を「書き込む」とは、屈折率を局所的に増加させることによって、導波路を形成する管状ボリュームを作製することを意味する。そのような書き込みは、集光短パルスレーザ（フェムト秒）を用いるなど、周知の方法によって達成することができる。そのような方法は、例えば、国際公開第０１／４４８７１号および国際公開第２０１４／１７０８７２号に記載されている。透明材料に書き込まれる導波路の利点は、一方で、複雑なアセンブリが回避されることであり、他方で、離散的実装が可能となることである。

その透明材料は、不透明材料層１０で被覆することもでき、これは、光源１、１２を隠すとともに、美的効果を付与するという利点がある。

変形例によれば、透明材料は、例えば青銅または黄銅で構成された従来の指針の上に堆積させることができ、次に、その透明材料に導波路を書き込む。例として、そのような材料は、ダイヤモンド層とすることができる。この変形例は、当然のことながら、文字盤に関連して実施することもでき、文字盤を透明材料層で被覆してから、上述のように書き込むことができる。

副導波路４は、好ましくは、透明層に組み込まれて、この透明層に、副導波路４は書き込まれる。このような書き込みは、特に文字盤８の場合には効果的である。実際に、一般的には、インデックスと同数の導波路４を、すなわち、多くの場合、時間（ｈｏｕｒ）表示用の１２個のインデックス７、および５分表示用の１２個のインデックスと同数の、すなわち合計２４個の別個の導波路を、設けなければならない。レーザビームで書き込むことにより、このような複雑さを、概ね良好な精度で実現可能となる。

なお、文字盤の場合は、特に、これが細い指針よりも嵩高の要素に関わるものであるため、副導波路４は、変形例では、透明なプラスチックウェハまたはガラスウェハの形態の文字盤の厚さ内に組み込むことができることに、留意される。

主導波路２と副導波路との間の結合は、好ましくは、結合領域での光損失を抑えるために、マイクロレンズ５、６を介して行われる。

好ましくは、それぞれの指針９に対して少なくとも１つの照明表示領域が恒久的に存在するように、副導波路４の結合領域６は、文字盤上の入射光線の投影領域よりも小さい面積を有し、２つの連続した結合領域６の間の距離は、文字盤上の入射光線の最大寸法よりも小さい。

副導波路からの光は、好ましくは、全方向に光を拡散させるために艶消し表面仕上げされた領域７によって抽出される。

効果的には、主導波路２に入射される光は、好ましくは３８０ｎｍ未満である４５０ｎｍ未満の少なくとも１つの波長を有する紫外光または青色光であり、インデックス領域７は、青色光または紫外光で励起されると可視スペクトルで発光する蛍光体を含む。このような組み合わせによって、使用者が視認することがあるスプリアス光を低減して、使用者の注意を照明インデックス領域に集中させることが可能となる。

効果的には、少なくとも１つの副導波路を、プロセッサに結合されたセンサに結合することができ、これにより、例えば、表示時刻を正確に制御するために、このデータを、可能な自動調整のための基準クロックと比較する。

図５は、本発明の好適な例による、好ましい例示的な時計文字盤の断面図である。この図面は、図６の上面図に対応している。

図５は、時間（ｈｏｕｒ）表示に対応した指針１８を示しており、その光源２４は、時間インデックス２０を照明する導波路２２の１つに対して、この指針がその導波路に対向するように移動すると、マイクロレンズ２４ａを介して結合される。同様に、分（ｍｉｎｕｔｅ）表示に対応した指針１７の光源２３は、分インデックス１９を照明する導波路２１の１つに対して、この指針がその導波路に対向するように移動すると、マイクロレンズ２３ａを介して結合される。

なお、図５の実施形態では、副導波路の入口のマイクロレンズを省いていることに留意される。明らかに、第１の変形例によれば、これらのマイクロレンズを副導波路の入口に追加することができ、第２の変形例では、マイクロレンズ２３ａ、２４ａも省くことができる。

時間インデックスを照明する導波路の基端は、第１の円周２６上に配置される一方、分インデックスを照明する導波路の基端は、これら２つの表示の間の干渉を避けるために、第２の円周２５上に配置される。例えば、時（ｈｏｕｒ）と分（ｍｉｎｕｔｅ）に対して、または分（ｍｉｎｕｔｅ）と１５分に対して、蛍光体を異なる色とすることも可能であることは明らかである。

本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、当業者であれば、添付の請求項で規定される本発明の範囲から逸脱することなく、種々の簡単な変更および変形を想定可能であることは明らかである。具体的には、表示要素７は、数字または文字を形成するため、および、数値表示または他の任意の図形形式の表示を提供するための、例えばセグメント形状など、ディスク形状以外の形状を有することができる。上記の例では、肉眼で視認できない屈折率の局所的な変更によって導波路が作製されるが、材料内部に光拡散経路を構築するために内部欠陥を形成することにより、これらの導波路を作製することを想定することができ、これにより、肉眼で視認できる導波路を作製することが可能である。

１光源
２主導波路
３結合領域
４副導波路
５主導波路の出口のマイクロレンズ
６主導波路の入口のマイクロレンズ
７表示要素
８文字盤
９可動指針
１０不透明層
１１主導波路の入口のマイクロレンズ
１２光源
１３光源
１４携帯品
１５分針軸
１６時針軸
１７分針
１８時針
１９分インデックス
２０時間インデックス
２１分用の副導波路
２２時間用の副導波路
２３分用の光源
２３ａ主導波路の出口のマイクロレンズ
２４時間用の光源
２４ａ主導波路の出口のマイクロレンズ
２５分の結合用の円周
２６時間の結合用の円周

Claims

携帯品（１４）のための表示装置であって、前記携帯品（１４）は、文字盤（８）と、前記文字盤上で回転動可能な少なくとも１つの指針（９，１７，１８）と、を有し、前記少なくとも１つの可動指針（９，１７，１８）は、光源（１２，１３）を含んでいるか、または光源（１，１２，１３，２３，２４）に結合されており、前記文字盤は、少なくとも１つの副光導波路（４，２１，２２）を含み、前記副光導波路は、前記文字盤の所定セクタに配置された基端と、表示領域を規定する先端と、を有し、前記光源（１，１２，１３）と前記副導波路（４，２１，２２）は、前記可動指針（９）が前記文字盤（８）の前記所定セクタに移動すると前記光源（１，１２，１３，２３，２４）が前記副導波路（４，２１，２２）の前記基端に結合されるように、配置されており、前記副導波路（４，２１，２２）の前記先端は、前記表示領域に配置された前記文字盤（８）の表示要素（７）に結合されている、表示装置。
前記少なくとも１つの可動指針（９，１７，１８）は、主光導波路（２）を含み、前記主光導波路（２）の基端は前記光源（１，１２）に結合されており、前記主導波路（２）の先端と前記副導波路（４，２１，２２）の基端は、前記可動指針（９，１７，１８）が前記文字盤（８）の前記所定セクタに移動すると前記主導波路（２）が前記副導波路（４）の前記基端に結合されるように、配置されている、ことを特徴とする、請求項１に記載の表示装置。
前記光源（１）は、前記文字盤（８）に固定されるとともに前記主導波路の前記基端に結合された環状領域であることを特徴とする、請求項２に記載の表示装置。
前記光源（１２）は、前記可動指針（９，１７，１８）に組み込まれていることを特徴とする、請求項２に記載の表示装置。
前記可動指針（９，１７，１８）は、前記主導波路（２）が書き込まれた透明材料を含み、前記主導波路（２）は、光抽出および前記副導波路（４，２１，２２）への結合を容易とするために、湾曲している、ことを特徴とする、請求項２〜４のいずれか一項に記載の表示装置。
前記主導波路（２）は、２つの湾曲部が両端に接続した直線部を含み、前記２つの湾曲部は、それぞれ前記光源（１２）と前記副導波路（４，２１，２２）の前記基端に対向して開口している、ことを特徴とする、請求項５に記載の表示装置。
前記主導波路（２）は、前記指針（９，１７，１８）の厚さ内に作製されることを特徴とする、請求項５または６に記載の表示装置。
前記文字盤（８）は、前記副導波路（４，２１，２２）が書き込まれた少なくとも１つの透明層を含み、前記副導波路（４，２１，２２）は、前記光源（１，１２，１３，２３，２４）および前記表示要素への結合を容易とするために、湾曲している、ことを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の表示装置。
前記副導波路（４，２１，２２）は、２つの湾曲部が両端に接続した直線部を含み、前記２つの湾曲部は、それぞれ前記主導波路の先端と前記表示要素に対向して開口している、ことを特徴とする、請求項８に記載の表示装置。
前記副導波路（４，２１，２２）は、前記文字盤の前記透明層の厚さ内に作製されることを特徴とする、請求項８または９に記載の表示装置。
前記光源（１，１２，１３，２３，２４）は、４５０ｎｍ未満の波長で光を発し、前記表示要素（７）は、前記光源（１，１２，１３）で照射されると可視光を発する蛍光顔料を含む、ことを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の表示装置。
当該装置は、前記光源（１，１２，１３）を前記副導波路（４）に結合するためのマイクロレンズ（５，６，１１）を含むことを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の表示装置。
前記マイクロレンズ（５，６，１１）は、前記主導波路の先端と前記副導波路の前記基端に対向して配置されることを特徴とする、請求項１２に記載の表示装置。
前記指針（９）は、前記主導波路（２）または前記光源（１２，１３）を隠す不透明な装飾層（１０）を含むことを特徴とする、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の表示装置。
前記文字盤（８）は、３６０°にわたって規則的な角度で配置された、半径に沿って延在する複数の副導波路（２１，２２）を含むことを特徴とする、請求項１〜１４のいずれか一項に記載の表示装置。
前記文字盤は、副導波路（２１）の第１セットを含み、それぞれの副導波路は、時間環の分インデックス（１９）に関連付けられた先端を有する、ことを特徴とする、請求項１〜１５のいずれか一項に記載の表示装置。
当該表示装置は、前記文字盤上で回転動可能な第２の指針を含むことと、前記文字盤は、副導波路の第２セットを含むことと、を特徴とし、前記第２の指針は、第２の光源を含んでいるか、または第２の光源に結合されており、前記第２の光源と前記副導波路の第２セットは、前記第２の可動指針が前記文字盤の第２の所定セクタに移動すると前記第２の光源が前記副導波路の第２セットの副導波路の基端に結合されるように、配置されており、前記副導波路の第２セットの該副導波路の先端は、前記表示領域に配置された前記文字盤の表示要素に結合されている、請求項１６に記載の表示装置。
前記副導波路の第２セットの副導波路のそれぞれの前記先端は、時間環の時間インデックスに関連付けられていることを特徴とする、請求項１７に記載の表示装置。
前記第２の指針は、主光導波路を含み、前記主光導波路の基端は前記第２の光源に結合されており、前記主導波路の先端と前記副導波路の基端は、前記第２の可動指針が前記文字盤の前記第２の所定セクタに移動すると前記主導波路が前記副導波路の第２セットの副導波路の前記基端に結合されるように、配置されている、ことを特徴とする、請求項１７または１８に記載の表示装置。
前記第１の光源と前記第２の光源は、一致していることを特徴とする、請求項１７〜１９のいずれか一項に記載の表示装置。
前記副導波路の第１セットの副導波路の前記先端と、前記副導波路の第２セットの副導波路の前記先端は、それぞれ異なる直径の円に沿って配置されていることを特徴とする、請求項１６〜１９のいずれかに記載の表示装置。
前記可動指針は、前記主光導波路を含む可動ディスクで置き換えられることを特徴とする、請求項１〜２１のいずれか一項に記載の表示装置。
請求項１〜２２のいずれか一項に記載の表示装置を備える、時計。
当該時計は、それぞれが主導波路（２）を含む２つの可動指針（９）を有し、前記２つの指針のうちの一方の前記主導波路は、分インデックスを示す表示要素（７）に順次結合されるように配置されており、他方の前記指針は、時間インデックスを示す表示要素（７）に順次結合されるように配置されている、請求項２３に記載の時計。