JP2021148623A - Dial face for timepiece with solar cell and timepiece with solar cell - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、太陽電池付き時計用の文字板、及び太陽電池付き時計に関する。 The present invention relates to a dial for a timepiece with a solar cell and a timepiece with a solar cell.
太陽電池付き時計においては、太陽電池に光を入射させるため、光透過性を有する文字板が用いられる。太陽電池は独特の濃紫色を有しており、文字板から太陽電池が透けて見えると美観を損なう可能性がある。この点に関し、偏光板と円偏光位相差板を太陽電池の前面に配置することで、太陽電池への透過光は確保しつつ太陽電池からの反射光を抑制する構成が提案されており、これにより、太陽電池が外装上にて見えにくいデザインの時計を提供できる。 In a clock with a solar cell, a dial having light transmission is used in order to allow light to enter the solar cell. Solar cells have a distinctive deep purple color, and if the solar cells can be seen through the dial, they can be aesthetically unpleasant. Regarding this point, a configuration has been proposed in which a polarizing plate and a circularly polarized light retardation plate are arranged in front of the solar cell to suppress the reflected light from the solar cell while ensuring the transmitted light to the solar cell. Therefore, it is possible to provide a clock having a design in which the solar cell is difficult to see on the exterior.
太陽電池の前面に偏光板及び円偏光位相差板を配置した文字板は基本的には黒く見える。文字板のデザインの幅を広げるために、当該文字板上に彩色を施したい。この点、単に塗装で彩色すると、太陽電池への透過光が減り発電効率が大きく低下し得るという問題がある。 The dial on which the polarizing plate and the circularly polarized light retardation plate are arranged on the front surface of the solar cell basically looks black. In order to widen the range of dial design, I would like to color the dial. In this respect, if the color is simply painted, there is a problem that the transmitted light to the solar cell is reduced and the power generation efficiency can be significantly reduced.
本発明は上記問題点を解決するためになされたものであり、光透過性を有すると共に色の差異による意匠が表された文字板、及びそれを用いた太陽電池付き時計を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a dial having light transmission and a design due to a difference in color, and a timepiece with a solar cell using the dial. And.
(1)本発明に係る太陽電池付き時計用の文字板は、光透過性を有すると共に色の差異による意匠が表された文字板であって、偏光板と、前記偏光板の裏面側に配置され直線偏光を円偏光にする位相差板と、支持部材に積層された膜であって、前記意匠にて所定の色相を付す彩色部分に選択的に配され、文字板への入射光のうち当該色相の成分を反射し、残りの成分を透過可能な波長選択性反射膜と、を有する。 (1) The dial for a clock with a solar cell according to the present invention is a dial having light transmission and a design due to a difference in color, and is arranged on a polarizing plate and the back surface side of the polarizing plate. Of the incident light on the dial, which is a retardation plate that converts linearly polarized light into circularly polarized light and a film laminated on a support member, which is selectively arranged in a colored portion having a predetermined hue in the above design. It has a wavelength-selective polarizing film that can reflect the components of the hue and transmit the remaining components.
(2)上記(1)に記載の太陽電池付き時計用の文字板において、前記波長選択性反射膜は、前記位相差板を前記支持部材としその裏面に積層されている構成とすることができる。 (2) In the dial for a timepiece with a solar cell according to the above (1), the wavelength-selective reflective film may be configured such that the retardation plate is used as the support member and is laminated on the back surface thereof. ..
(3)上記(1),(2)に記載の太陽電池付き時計用の文字板において、前記波長選択性反射膜は、前記支持部材に塗布されたコレステリック構造層である構成とすることができる。 (3) In the dial for a timepiece with a solar cell according to the above (1) and (2), the wavelength-selective reflective film may be configured to be a cholesteric structural layer coated on the support member. ..
(4)上記(1)に記載の太陽電池付き時計用の文字板において、前記波長選択性反射膜は、前記位相差板を前記支持部材としその裏面に塗布されたコレステリック構造層であり、前記位相差板の裏面出射光の円偏光の回転向きと前記コレステリック構造層が反射する光の円偏光の回転向きとは同一に設定されている構成とすることができる。 (4) In the dial for a watch with a solar cell according to (1) above, the wavelength-selective reflective film is a cholesteric structural layer coated on the back surface of the retardation plate as the support member. The rotation direction of the circularly polarized light emitted from the back surface of the retardation plate and the rotation direction of the circularly polarized light of the light reflected by the cholesteric structure layer can be set to be the same.
(5)上記(3),(4)に記載の太陽電池付き時計用の文字板において、前記波長選択性反射膜は、前記コレステリック構造層の厚みの変化により前記意匠にて前記色相に関する濃淡を生じる構成とすることができる。 (5) In the dial for a watch with a solar cell according to the above (3) and (4), the wavelength-selective reflective film has a shade related to the hue in the design due to a change in the thickness of the cholesteric structural layer. It can be a resulting configuration.
(6)本発明に係る太陽電池付き時計は、上記(1)〜(5)のいずれか1つに記載の文字板と、当該文字板の後ろに配置された太陽電池とを有した時計であって、前記太陽電池は、光の入射に対して発電する発電領域と、発電しない非発電領域とを含み、前記非発電領域は、前記文字板内にて前記波長選択性反射膜を配さない無反射膜領域と重ならない位置に配置される。 (6) The clock with a solar cell according to the present invention is a clock having a dial according to any one of (1) to (5) above and a solar cell arranged behind the dial. Therefore, the solar cell includes a power generation region that generates power in response to light incident and a non-power generation region that does not generate power, and the non-power generation region has the wavelength-selective reflective film arranged in the dial. It is placed in a position that does not overlap with the non-reflective film area.
(7)上記(6)に記載の太陽電池付き時計において、前記無反射膜領域は少なくとも前記文字板上に設けられる時字を含む構成とすることができる。 (7) In the timepiece with a solar cell according to the above (6), the non-reflective coating region can be configured to include at least an hour character provided on the dial.
本発明によれば、発電効率の低下を抑えつつ、彩色による模様等のデザインが施された太陽電池付き時計が得られる。 According to the present invention, it is possible to obtain a clock with a solar cell in which a design such as a pattern by coloring is applied while suppressing a decrease in power generation efficiency.
以下、本発明の実施の形態(以下実施形態という)について、図面に基づいて説明する。なお、実施形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention (hereinafter referred to as embodiments) will be described with reference to the drawings. In all the drawings for explaining the embodiment, the members having the same function are designated by the same reference numerals, and the repeated description thereof will be omitted.
[第1の実施形態]
図1は第1の実施形態に係る腕時計1の文字板を視認面側から見た平面図である。なお、視認面とはユーザが腕時計1の使用時に視認する面、つまりおもて面であり、その反対面が裏面となる。以下、視認面側を前面又は上面として前後方向、又は上下方向を定義する。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a plan view of the dial of the wristwatch 1 according to the first embodiment as viewed from the viewing surface side. The visible surface is a surface that the user visually recognizes when using the wristwatch 1, that is, a front surface, and the opposite surface is the back surface. Hereinafter, the front-back direction or the up-down direction is defined with the viewing surface side as the front surface or the upper surface.
腕時計1は、視認部材である文字板10と、太陽電池30とを含む。図1の二点鎖線は、文字板10の裏面側に配置される太陽電池30の外形及び分割線Dを示している。図1においては図示を省略するが、文字板10上には指針が運針するように配置されるとよい。
The wristwatch 1 includes a
文字板10の視認面側には、時刻を示す時字50や、ブランド名、製品名等を示すロゴマーク、その他の模様等を表示する表示部60が設けられている。図1においては、時字50としてローマ字のI〜XIIが示されており、表示部60として、ブランド名を示す「ABCDEFG」と、黒抜きの三角形と四角形からなるマークが表示されている。
On the visible surface side of the
以下の説明において、文字板10のうち有彩色の領域を彩色部CL、ユーザが黒色として認識する濃色の領域を黒色部BKと呼ぶ。図1に示す腕時計1においては、文字板10の視認面のうち時字50、表示部60等が設けられる領域が黒色部BKであり、黒色部BK以外の領域が彩色部CLである。本実施形態では彩色部CLの色相は青とする。
In the following description, the chromatic region of the
ちなみに、図1においては、視認面のうち約86パーセントが彩色部CLであり、約14パーセントが黒色部BKである文字板10の例を示している。なお、図1に示す文字板10の形状やデザインは一例であり、これに限られるものではなく、少なくとも彩色部CLと黒色部BKを含むものであればよい。
Incidentally, FIG. 1 shows an example of the
次に文字板10の断面構造を説明する。ここでは、文字板10の視認面における彩色部CL及び黒色部BKのパターンを単純化して、図2に示す模式的な平面図とする。ちなみに図2における黒色部BKは時字50を模式的に表している。図3は図2のIII−III線における腕時計1の模式的な部分断面図であり、文字板10と太陽電池30とに関する垂直断面構造を示している。
Next, the cross-sectional structure of the
文字板10は太陽電池30より前方に配置され、偏光板11、位相差板12及びコレステリック構造層13を含む積層構造を有する。本実施形態では、文字板10はさらにプリズム層14及び厚み調整層15を含み、前面側(図3にて上側)から裏面側(図3にて下側)へ向けて、プリズム層14、厚み調整層15、コレステリック構造層13、偏光板11、位相差板12の順に並ぶ積層構造である。
The
偏光板11は直線偏光板である。つまり、偏光板11は透過軸とそれに直交する吸収軸とを有し、入射光から吸収軸方向の成分を吸収除去し、透過軸方向の直線偏光を取り出す。
The polarizing
位相差板12は直線偏光を円偏光にする。具体的には、位相差板12は1/4波長板であり、典型的には延伸フィルムや液晶性フィルムなどの複屈折材料からなり、その光学軸と偏光板11の出射光の偏光方向とのなす角度θが45°となるように配置される。偏光板11と位相差板12との組み合わせにより、前方から偏光板11への入射光に対して、位相差板12から後方へ向けて円偏光の出射光が得られる。
The
コレステリック構造層13はコレステリック液晶からなり、文字板10への入射光のうち彩色部CLの色相の成分を反射し、且つ残りの成分を透過可能な波長選択性反射膜として機能する。コレステリック液晶は一方向に配列された分子からなる層が重なった積層構造を有し、分子の配列方向は層の重なる方向に沿って少しずつねじれ、これにより積層構造内に一定周期のらせん構造が形成される。この構造により、コレステリック構造は、らせんの周期と屈折率との積に波長が等しく、且つらせんの巻きと同じ向きである円偏光を反射する性質を備える。コレステリック構造層13は、らせん軸が前後方向に沿うように形成され、また、彩色部CLに付す色相である青色の光を反射するように形成されている。
The
厚み調整層15は文字板10の厚さを調整するための板状部材であり、可視光波長域の光に対して透明度の高い材料からなる。本実施形態では、コレステリック構造層13の支持部材として厚み調整層15を利用しており、厚み調整層15の裏面にコレステリック構造層13が形成される。厚み調整層15の裏面へのコレステリック構造層13の形成は塗布により行うことができ、インクジェット、グラビア印刷、フレキソ印刷などの印刷技術を用いて、文字板10のうち彩色部CLに選択的にコレステリック構造層13が形成される。よって、図2の文字板10に対しては、図3の断面にて2箇所に存在する時字50の部分は黒色部BKであるためコレステリック構造層13は形成されず、それ以外の部分である彩色部CLにのみコレステリック構造層13が形成されている。
The thickness adjusting
プリズム層14は厚み調整層15の前面に例えば、可視光波長域の光に対して透明度が高い樹脂により形成される。プリズム層14は垂直断面が三角形となる多数の凹凸をなし、その表面は例えば、文字板10の面内にて直線状や渦巻き状、同心円状などの三角溝を形成する。例えば、プリズム層14の断面に並ぶ三角形の頂角は直角に形成される。文字板10へ入射する光の一部はプリズム層14の三角溝の表面での全反射により前方へ反射される。これにより、文字板10の表面の輝度を高めたり、当該表面に金属の質感(光沢や色など)を持たせたりすることができ、文字板10の装飾性を向上させることができる。
The
図3に示す文字板10の構造によれば、彩色部CLにおいては、コレステリック構造層13が、前方から入射しプリズム層14及び厚み調整層15を透過した光のうち、青色成分で、右回り又は左回りのいずれか一方の円偏光成分を反射する。これにより、彩色部CLは文字板10を視認するユーザに対して青色を呈する。
According to the structure of the
一方、黒色部BKにおいては、コレステリック構造層13が存在しないので当該青色成分の反射は生じず、前方から入射しプリズム層14及び厚み調整層15を透過した光は偏光板11及び位相差板12を透過して太陽電池30に入射する。この入射光は太陽電池30での発電に利用される。ここで、当該入射光の一部は太陽電池30の表面にて反射し得るが、その反射光における円偏光の向きは入射光とは反対となり、当該反射光は位相差板12にて、偏光板11の吸収軸方向の直線偏光となる。そのため、この反射光は偏光板11にて遮られる。つまり、偏光板11及び位相差板12は、太陽電池30での反射光を基本的に前方へ透過しないので、黒色部BKは文字板10を視認するユーザに対して黒色を呈する。
On the other hand, in the black portion BK, since the
コレステリック構造層13にて反射されない光、つまり、青色以外の色の成分、及び青色で且つ反射されない円偏光成分はコレステリック構造層13、偏光板11及び位相差板12を透過して太陽電池30に入射し、太陽電池30での発電に利用される。つまり、コレステリック構造層13を用いることで、発電効率の低下を抑えつつ、文字板10に彩色を施すことができる。さらに、黒色部BKでは、コレステリック構造層13での反射がない分、太陽電池30への入射光量が多くなる。よって、本実施形態の文字板10によれば、印刷等によりコレステリック構造層を文字板10の面内にて選択的に形成することで、彩色部CLと黒色部BKとの色の差異による模様等のデザインを施すことができ、高い意匠性を実現可能であると共に、コレステリック構造層のない部分を作ることができ、文字板10の面内全体に一様にコレステリック構造層を設ける場合に比べて文字板10の透過率を高め、太陽電池30の発電効率の低下を抑制した腕時計1を実現可能である。
The light that is not reflected by the
さて、太陽電池30は、光の入射に対して発電する発電領域と、発電しない非発電領域とを含み得る。具体的には、太陽電池30は分割線Dにより4つの発電領域に分かれており、それら領域の境界として分割線Dに沿って非発電領域が設けられる。太陽電池30の発電効率の低下抑制のためには、非発電領域は文字板10内にて波長選択性反射膜を配さない無反射膜領域、つまりコレステリック構造層13を配さない黒色部BKと重ならない位置に配置するのが好適である。
By the way, the
なお、上述したように図1の文字板10のデザインは一例であり、黒色部BKの割合を大きくするほど、発電効率を向上させることができる。例えば、図1のデザインにて彩色部CLと黒色部BKとを逆にすれば発電効率が高まる。
As described above, the design of the
[第2の実施形態]
本発明の第2の実施形態に係る腕時計1は文字板10の構造に第1の実施形態との違いを有し、両実施形態はその他の点では基本的に共通である。以下、第2の実施形態について第1の実施形態との相違点を中心に説明する。なお、以下の本実施形態の説明では、第1の実施形態との区別を容易とするために、文字板を符号“10B”、コレステリック構造層を符号“13B”で表す。
[Second Embodiment]
The wristwatch 1 according to the second embodiment of the present invention has a difference in the structure of the
図1及び図2の文字板10の平面図は本実施形態の文字板10Bに援用することができ、彩色部CLと黒色部BKとで意匠が構成され、例えば、時字50は黒色部BKである。
The plan view of the
図4は第2の実施形態に係る腕時計1についての図2のIII−III線における模式的な部分断面図であり、第1の実施形態の図3と同様、文字板10Bと太陽電池30とに関する垂直断面構造を示している。
FIG. 4 is a schematic partial cross-sectional view taken along line III-III of FIG. 2 for the wristwatch 1 according to the second embodiment, and similarly to FIG. 3 of the first embodiment, the
文字板10Bは、太陽電池30より前方に配置され、偏光板11、位相差板12及びコレステリック構造層13Bを含む積層構造を有する。本実施形態の文字板10Bは前面側(図4にて上側)から裏面側(図4にて下側)へ向けて、偏光板11、位相差板12、コレステリック構造層13Bの順に並ぶ積層構造である。この構造では位相差板12がコレステリック構造層13Bの支持部材となっており、コレステリック構造層13Bは位相差板12の裏面に積層される。なお、第1の実施形態と同様、コレステリック構造層13Bは塗布等により彩色部CLに選択的に形成され、図4の断面にて2箇所に存在する時字50の部分は黒色部BKであるためコレステリック構造層13Bは形成されていない。
The
偏光板11と位相差板12との組み合わせにより、第1の実施形態と同様、前面側から偏光板11への入射光に対して、位相差板12から裏面側へ向けて円偏光の出射光が得られる。本実施形態では、偏光板11と位相差板12とがθ=45°で当該円偏光が右回り円偏光になるように配置されているものとする。また、これに対応して、コレステリック構造層13Bは青色成分のうちの右回り円偏光を反射するように形成されている。
By combining the
この構成では、彩色部CLへの入射光のうち右回り円偏光成分がコレステリック構造層13Bに入射し、当該成分のうち青色がコレステリック構造層13Bにて反射される。コレステリック構造層13Bでの反射光は右回り円偏光であり、位相差板12にて偏光板11の透過軸方向の直線偏光となる。そのため、この反射光は偏光板11を透過する。つまり、偏光板11及び位相差板12は、コレステリック構造層13Bでの青色の反射光を基本的に前方へ透過するので、彩色部CLは文字板10Bを視認するユーザに対して青色を呈する。
In this configuration, the clockwise circularly polarized light component of the light incident on the coloring portion CL is incident on the
一方、黒色部BKにおいては、コレステリック構造層13Bが存在しないので当該青色成分の反射は生じず、また、第1の実施形態で説明したように、偏光板11及び位相差板12は太陽電池30での反射光を基本的に前方へ透過しないので、黒色部BKは文字板10Bを視認するユーザに対して黒色を呈する。
On the other hand, in the black portion BK, since the cholesteric
なお、コレステリック構造層13Bにて反射されない青色以外の光は太陽電池30に入射し、太陽電池30での発電に利用される。
Light other than blue, which is not reflected by the
本実施形態の文字板10Bによっても、第1の実施形態と同様、発電効率の低下を抑えつつ文字板に彩色を施すことができると共に、黒色部BKでは、コレステリック構造層13Bでの反射がない分、太陽電池30への入射光量が多くなる。つまり、本実施形態によっても第1の実施形態と同様、彩色部CLと黒色部BKとの色の差異による模様等のデザインを施すことができ、高い意匠性を実現可能であると共に、印刷等によりコレステリック構造層を文字板10Bの面内にて選択的に形成することでコレステリック構造層のない部分を作ることができ、文字板10Bの面内全体に一様にコレステリック構造層を設ける場合に比べて文字板10Bの透過率を高め、太陽電池30の発電効率の低下を抑制した腕時計1を実現可能である。
Similar to the first embodiment, the
さて、図4では、彩色部CL内でのコレステリック構造層13Bの厚みが一様ではなく、変化する例を示している。具体的には、図2にて12個の時字50で囲まれた領域でのコレステリック構造層13Bの厚みが、図4の断面図では当該領域の中心へ向かって薄くなっている。このような厚みの変化は、コレステリック構造層13Bを例えば、インクジェットなどで形成する際の塗布量を場所に応じて変えることで実現可能であり、この厚みの変化により彩色部CL内にて色相に関する濃淡を生じさせることができる。具体的には、図4の例では、文字板10Bの外縁に近い部分にてコレステリック構造層13が厚く、当該部分では青色が濃く現れる。一方、時字50で囲まれた領域では、文字板10Bの中央に向かいコレステリック構造層13Bが薄くなるにつれて青色が薄くなり黒みが増し、彩度にグラデーションを有した意匠を実現できる。なお、このような濃淡・グラデーションは、コレステリック構造層の厚みを変化させる代わりに、コレステリック構造層を網点印刷で形成する際の網点の大きさや間隔を調節するなどして、その印刷密度を変化させることによっても実現可能である。また、当該グラデーションは第1の実施形態にも適用することができる。
By the way, FIG. 4 shows an example in which the thickness of the
また、第1の実施形態と同様、本実施形態においても、発電効率の低下抑制のためには、太陽電池30の非発電領域は黒色部BKと重ならない位置に配置するのが好適である。
Further, as in the first embodiment, in the present embodiment as well, in order to suppress the decrease in power generation efficiency, it is preferable that the non-power generation region of the
また、本実施形態では、位相差板12にて生じる位相差を変化させることで、彩色部CLの色味を調整可能である。例えば、当該位相差を文字板10Bの面内にて変化させることで、当該面内にて呈される青に関し色幅を持たせることができる。
Further, in the present embodiment, the tint of the coloring portion CL can be adjusted by changing the phase difference generated in the
また、コレステリック構造層の反射波長を変えることでも彩色部CLの色相に幅を持たせることができる。具体的には上記各実施形態では、コレステリック構造層13は青色を反射するものだけを用いた構成を示したが、異なる色を反射する複数種類のコレステリック構造層を彩色部CLに配置してもよい。なお、その場合、太陽電池30の発電領域には各色に対応したソーラーセルを配置したり、波長変換層を設けたりして発電効率の低下を抑制するのが好適である。
Further, the hue of the coloring portion CL can be increased by changing the reflection wavelength of the cholesteric structure layer. Specifically, in each of the above embodiments, the
上記各実施形態では、コレステリック構造層13が波長選択性反射膜として機能する構成を説明したが、コレステリック構造層に代えて誘電体多層膜を波長選択性反射膜として用いた構成とすることもできる。
In each of the above embodiments, the configuration in which the cholesteric
1 腕時計、10,10B 文字板、11 偏光板、12 位相差板、13,13B コレステリック構造層、14 プリズム層、15 厚み調整層、30 太陽電池、50 時字、60 表示部。 1 Wristwatch, 10,10B dial, 11 polarizing plate, 12 retardation plate, 13,13B cholesteric structure layer, 14 prism layer, 15 thickness adjustment layer, 30 solar cells, 50 o'clock character, 60 display unit.
Claims (7)
偏光板と、
前記偏光板の裏面側に配置され直線偏光を円偏光にする位相差板と、
支持部材に積層された膜であって、前記意匠にて所定の色相を付す彩色部分に選択的に配され、文字板への入射光のうち当該色相の成分を反射し、残りの成分を透過可能な波長選択性反射膜と、
を有することを特徴とする文字板。 A dial for a watch with a solar cell that has light transmission and a design due to the difference in color.
Polarizing plate and
A retardation plate arranged on the back surface side of the polarizing plate to convert linearly polarized light into circularly polarized light,
A film laminated on a support member, which is selectively arranged in a colored portion having a predetermined hue in the design, reflects a component of the hue among the incident light on the dial, and transmits the remaining component. Possible wavelength selective reflective film and
A dial characterized by having.
前記位相差板の裏面出射光の円偏光の回転向きと前記コレステリック構造層が反射する光の円偏光の回転向きとは同一に設定されていること、
を特徴とする請求項1に記載の太陽電池付き時計用の文字板。 The wavelength-selective reflective film is a cholesteric structure layer coated on the back surface of the retardation plate as the support member.
The rotation direction of the circularly polarized light emitted from the back surface of the retardation plate and the rotation direction of the circularly polarized light of the light reflected by the cholesteric structure layer are set to be the same.
The dial for a timepiece with a solar cell according to claim 1.
前記太陽電池は、光の入射に対して発電する発電領域と、発電しない非発電領域とを含み、
前記非発電領域は、前記文字板内にて前記波長選択性反射膜を配さない無反射膜領域と重ならない位置に配置されること、
を特徴とする時計。 A timepiece with a solar cell having the dial according to any one of claims 1 to 5 and a solar cell arranged behind the dial.
The solar cell includes a power generation region that generates power in response to light incident and a non-power generation region that does not generate power.
The non-power generation region is arranged at a position in the dial that does not overlap with the non-reflective coating region on which the wavelength-selective reflective coating is not arranged.
A watch that features.
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