JP4912014B2

JP4912014B2 - 表示装置

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Publication number: JP4912014B2
Application number: JP2006102550A
Authority: JP
Inventors: 博久田中; 達雄菅原; 忠則中村
Original assignee: Jeco Corp
Current assignee: Jeco Corp
Priority date: 2006-04-03
Filing date: 2006-04-03
Publication date: 2012-04-04
Anticipated expiration: 2026-04-03
Also published as: JP2007278736A

Description

本発明は表示装置に係り、特に、指示計器などの指針、目盛りなどの表示要素を表示するための表示装置に関する。

時計、指示計器などは、指針・目盛りを視認性よく、かつ、意匠性も良好に見せる必要がある。従来、指針・目盛りなどを視認性よく、かつ、意匠性よく見せるために、文字板周辺から指針・目盛りを照明して、指針・目盛りを照明する照明構造があった（特許文献１参照）。また、文字板裏面から照明を行い、指針・目盛りをシルエットで見せる照明構造などがあった。さらに、指針に紫外線を照射し、指針に塗布した蛍光体を発光させることにより指針の照明を行う技術も知られている。

また、意匠性を向上するために、照明時に指針自体が発光し、非照明時に指針表面が金属様光沢となるようにした技術が提案されている（特許文献２〜４参照）。

さらに、所定の発光色を得るために側面及び背面からの第１の光により励起されて、第２の光を発光する蛍光体層を有し、第１の光及び第２の光の混合により第１の光とは異なる発光色を得る技術が提案されている（特許文献５〜８参照）。
特開２００６−２９８９６号公報特開２０００−１８９８０号公報特開２００２−３５７４６３号公報特開２００４−３２５１５２号公報特開平１１−１１８５３７号公報特開平１１−１８０１８４号公報特開２００１−２０１３７２号公報特開２００３−２２２５３７号公報

しかるに、従来の文字板周辺から指針・目盛りを照明して、指針・目盛りを照明する方法では、単に、指針、目盛りが周囲からの光を反射するだけであるので、視認性が悪い。

また、文字板裏面から照明を行い、指針・目盛りをシルエットで見せる照明構造では、指針・目盛りはシルエットとしてしか視認できないので、意匠性に劣る。

また、指針に塗布した蛍光体に紫外線を照射することにより発光させる方法では、非照明時には指針が蛍光体のそのものの色となるため、非照明時の意匠性が劣る。

さらに、照明時に指針自体が発光し、非照明時に指針表面が金属様光沢となるようにしたものでは、指針表面が金属様光沢であるので、質感に課題があった。

さらに、所定の発光色を得るために側面及び背面からの第１の光により励起されて、第２の光を発光する蛍光体層を有し、第１の光及び第２の光の混合により第１の光とは異なる発光色を得るものでは、前記したように非照明時には指針が蛍光体のそのものの色となるため、非照明時の意匠性が劣るなどの課題があった。

本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、表示要素の視認性、及び、意匠性に優れた表示装置を提供することを目的とする。

本発明は、透光性を有する基材と、基材の表面の一部に形成され、金属様光沢を有し、所定の割合で光を透過するハーフミラー層と、ハーフミラー層上に形成され、入射光を拡散する拡散層と、拡散層上に形成され、青色の可視光により励起され、発光する蛍光層とから構成された表示要素と、蛍光層を励起する青色の可視光を表示要素に照射する照射手段とを有することを特徴とする。

また、本発明は、透光性を有する基材と、基材の表面の一部に形成され、金属様光沢を有し、所定の割合で光を透過するハーフミラー層と、ハーフミラー層上に形成され、光を拡散する拡散材に、青色の可視光により励起されて発光する蛍光体を含有する拡散層と、前記ハーフミラー層と前記拡散層との間に所望の色の可視光を透過する着色層とから構成された表示要素と、蛍光層を励起する青色の可視光を表示要素に照射する照射手段とを有することを特徴とする。

さらに、本発明は、ハーフミラー層と拡散層との間に所望の色の可視光を透過する着色層を設けたことを特徴とする。また、基材に前記ハーフミラー層及び拡散層並びに蛍光層を形成した後、あるいは、基材に前記ハーフミラー層、着色層及び拡散層を形成した後に、切削して成形したことを特徴とする。

本発明によれば、表示要素を、透光性を有する基材と、基材の表面の一部に形成され、金属様光沢を有し、所定の割合で光を透過するハーフミラー層と、ハーフミラー層上に形成され、入射光を拡散する拡散層と、拡散層上に形成され、青色の可視光により励起され、発光する蛍光層とから構成することにより、非照明時には金属様光沢を有し、照明時には照明手段により蛍光層を励起する青色の可視光を表示要素に照射することにより、表示要素が自発光したよう視認することが可能となり、これによって、表示要素の視認性、及び、意匠性を向上させることができる。

〔構成〕
本実施例では、本発明の表示装置を時計に適用した例について説明する。

図１は本発明の一実施例の分解斜視図、図２は本発明の一実施例の組立図を示す。

本実施例の時計１００は、回路基板１１１、ムーブメント１１２、文字板１１３、指針１１４、見返部１１５、目盛り１１６、発光ダイオード１１７、導光部１１８、ケース１１９、風防１２０を有する構成とされている。

回路基板１１１には、各種電子部品が搭載されるとともに、ムーブメント１１２が固定される。回路基板１１１及びムーブメント１１２は、ケース１１９に収納される。

回路基板１１１は、時刻を計時し、ムーブメント１１２を駆動するための駆動信号を生成する。ムーブメント１１２は、回路基板１１１から供給される駆動信号により駆動されて、分針軸１１２ａ、時針軸１１２ｂを回転させる。分針軸１１２ａは１分間に１回転し、時針軸１１２ｂは、１時間で１回転する。ムーブメント１１２の分針軸１１２ａ及び時針軸１１２ｂは、文字板１１３が装着される。

文字板１１３は、略円形状に形成されており、その中心に貫通孔１１３ａが形成されており、その表面は光が反射しにくいような構造とされている。例えば、つや消しの黒色塗装が施されている。

貫通孔１１３ａには、ムーブメント１１２の分針軸１１２ａ及び時針軸１１２ｂが貫通する。分針軸１１２ａ及び時針軸１１２ｂは、ムーブメント１１２から文字板１１３の貫通孔１１３ａを貫通して、文字板１１３の表面側に延出している。

指針１１４は、表示要素の一つであり、分針１１４ａ、時針１１４ｂから構成されており、導光部１１８から出射する光に応じて自発光する構造とされている。

分針１１４ａは、分針軸１１２ａに固定される。時針１１４ｂは、時針軸１１２ｂに固定される。

見返部１１５は、略円環状をなし、ケース１１９の文字板１１３の表面側に取り付けられる。見返部１１５には、目盛り１１６が内周側に突出して取り付けられている。

目盛り１１６は、表示要素の一つであり、導光部１１８から出射する光に応じて自発光する構造とされている。

発光ダイオード１１７は、回路基板１１１に搭載されており、回路基板１１１から駆動電圧が印加され、発光する。発光ダイオード１１７は、例えば、青色発光ダイオードから構成されており、回路基板１１１から供給される駆動電圧に応じて青色に発光する。発光ダイオード１１７で発光した光は、導光部１１８に入射する。

導光部１１８は、例えば、透明アクリル樹脂、透明ガラス材などから構成されており、文字板１１３の周囲で、かつ、見返部１１５の下部に設けられており、文字板１１３の表面側がプリズム状に成形されている。導光部１１８は、発光ダイオード１１７から入射した光を文字板１１３の表面側に導き、文字板１１３に略平行に文字板１１３の内周側、すなわち、指針１１４方向に出射する。

〔指針１１４〕
図３は指針１１４の構成図を示す。図３（Ａ）は斜視図、図３（Ｂ）は断面図を示す。

指針１１４は、指針基材１２１、及び、ハーフミラー層１２２、拡散層１２３、並びに、蛍光層１２４から構成されている。

指針基材１２１は、例えば、透明アクリル樹脂から構成されており、切削加工により成形されている。なお、指針基材１２１は、透明アクリル樹脂に限定されるものではなく、半光透過性着色樹脂などを用いることも可能である。

ハーフミラー層１２２は、ハーフミラーであり、入射光を所定の割合で透過する。ハーフミラー層１２２は、例えば、光の透過率が略３０〜３５％となるようにメッキ、あるいは、印刷で形成されたアルミニウム、クロームなどの金属材料を指針基材１２１上に薄膜状に形成したものである。

拡散層１２３は、例えば、白色、あるいは、乳白色の透過性インクなどを塗布したものである。拡散層１２３により蛍光層１２４で発光された光、及び、導光部１１８から出射され、蛍光層１２４を透過した青色光が入射して、拡散される。拡散層１２３で拡散された光は、ハーフミラー層１２２に供給される。

蛍光層１２４は、導光部１１８から出射された青色光により励起され、蛍光を発光する蛍光体から構成されている。蛍光層１２４は、例えば、ＹＡＧ：Ｃｅ（Yttrium Aluminum Garnet）系蛍光体、ＴＡＧ系蛍光体、ＣａＳ：Ｃｅなどの硫化物系蛍光体、窒化物系蛍光体、酸窒化物系蛍光体などの青色光によって励起されて蛍光を発光する蛍光体を拡散層１２３上に印刷などの手段により層状に形成したものであり、導光部１１８から出射された青色光により励起されて、例えば、ＹＡＧ：Ｃｅ蛍光体であれば、黄色の蛍光を発光する。

図４は指針１１４の製造方法を説明するための図を示す。

まず、図４（Ａ）に示すように例えば、透明アクリル樹脂からなる板状の基材２１１上にメッキあるいは、シルクスクリーン印刷などの手法を用いてアルミニウム、クロムなどからなる金属薄膜２１２を基材２１１に一様に形成する。このとき、金属薄膜２１２は、例えば、光の透過率が約３０〜３５％となる膜厚に形成される。このとき、金属薄膜２１２は、基材２１１の全面ではなく、指針１１４、あるいは、目盛り１１６の形状に形成される。この金属薄膜２１２がハーフミラー層１２２として作用する。

次に、図４（Ｂ）に示すように拡散層２１３が形成される。拡散層２１３は、金属薄膜２１２上にシルクスクリーン印刷などの方法により白色、乳白色の透過性インクを塗布することにより形成される。拡散層２１３は、金属薄膜２１２と同様に、基材２１１の全面ではなく、金属薄膜２１２の上に、指針１１４、あるいは、目盛り１１６の形状に形成される。この拡散層２１３が拡散層１２３として作用する。

次に、図４（Ｃ）に示すように蛍光膜２１４が形成される。蛍光膜２１４は、例えば、ＹＡＧ：Ｃｅ系蛍光体、ＴＡＧ系蛍光体、ＣａＳ：Ｃｅなどの硫化物系蛍光体、窒化物系蛍光体、酸窒化物系蛍光体などの青色光によって励起されて蛍光を発光する蛍光体から構成されており、拡散層２１３上にシルクスクリーン印刷などの方法により形成される。このとき、蛍光膜２１３は、基材２１１の全面ではなく、金属薄膜２１２、拡散層２１３と同様に指針１１４、あるいは、目盛り１１６の形状に形成される。この蛍光膜２１４が蛍光層１２４として作用する。また、蛍光膜２１４は、使用する蛍光体を適宜選択することにより、所望の発光色を選択できる。

次に、図４（Ｄ）に示すように切削加工により梨地部分を切削することにより、表示要素２２１が形成される。切削加工により表示要素２２１を削り出すことにより、表示要素２２１にクリスタルガラスのような高級感を出すことができる。

また、切削加工は、データ入力により容易に切り出す形状をコントロールできるので、例えば、型による成形に比べて安価に種々の表示要素を作成できる。また、形状の変更も容易に行える。

〔動作〕
図５、図６は本発明の一実施例の動作説明図を示す。図５は照明時、図６は非照明時の動作を説明するための図を示す。

まず、図５により照明時の動作を説明する。

照明時には、発光ダイオード１１７が駆動されて、発光する。発光ダイオード１１７は、青色光を発光する。発光ダイオード１１７で発光した青色光は、導光部１１８を通って文字板１１３の表面の側方から指針１１４方向に出射される。導光部１１８から出射された光は、指針１１４に照射される。

指針１１４に照射された青色光のうち指針１１４の裏面の照射された光は、蛍光層１２４に入射する。蛍光層１２４は、入射した光により励起されて蛍光体に応じた光、例えば、ＹＡＧ：Ｃｅ蛍光体であれば、黄色の蛍光を発光する。

蛍光層１２４で発光された光の一部及び蛍光層１２４で発光に寄与しなかった青色光は、拡散層１２３、及び、ハーフミラー層１２２を透過して指針基材１２１に入射する。このため、拡散層１２３は、青色光及び黄色系の光を拡散する。これによって、青色光及び黄色系の光とが混合されて、白色光として出射される。拡散層１２３で混合された白色光は、ハーフミラー層１２２を透過して、指針基材１２１に供給される。
指針基材１２１に入射した光は、指針基材１２１を通って直接的に外方に出射するとともに、表面、あるいは、ハーフミラー層１２２で内部に屈折した後に外方に出射する。以上により、指針１１４が自発光して、視認できる。

なお、文字板１１３の表面は、例えば、つや消しの黒色塗装などが施されているため、導光部１１８から文字板１１３に入射した光、及び、外光は文字板１１３の表面で吸収、あるいは、乱反射して指針１１４の視認性に影響しない。

次に、図６により非照明時の動作を説明する。

非照明時には、発光ダイオード１１７が消灯される。発光ダイオード１１７が消灯した状態では、外部からの光が表面方向から指針１１４に入射する。指針１１４に入射した光は、指針基材１２１を通って、ハーフミラー層１２２に入射する。ハーフミラー層１２２は、入射光のうち略７０％を反射する。

ハーフミラー層１２２で反射した光は、指針基材１２１を通って表面方向に出射する。なお、ハーフミラー層１２２に入射した光のうち３０％の光がハーフミラー層１２２を透過して蛍光層１２４に入射する。蛍光層１２４は、入射した光のうちの青色成分により励起して白色に発光する。蛍光層１２４で発光した光の一部がハーフミラー層１２２に供給され、そのうちの３０％の光がハーフミラー層１２２と透過して、指針基材１２１から出射される。これによって、指針１１４は外光に応じた色で視認される。

このとき、蛍光層１２４に入射する光はハーフミラー層１２２により低減されており、かつ、入射した光のうち蛍光体を励起する青色成分は一部であり、さらに、励起された光の一部がハーフミラー層１２２により低減され、指針基材１２１に入射するので、蛍光層１２４はほとんど発光せず、また、その発光量も極小さいので、その影響はほとんどない。

〔効果〕
本実施例によれば、照明時に指針１１４あるいは目盛り１１６自体が光源を持ち、白色に発光しているように見える。また、非照明時には、外光を反射するので、金属様光沢として視認される。このように、照明時と非照明時とで異なって見える。

また、照明時には周囲から青色光が入射することにより、指針１１４の背面側が薄く青色に光ったように視認でき、更に意匠性を向上させることが可能となる。

また、本実施例によれば、指針１１４に光を照射すればよく、指針１１４内部に光を導いたり、あるいは、電力を供給したりする必要がないので、指針軸を導光構造、あるいは、給電構造とする必要がない。これによって、例えば、指針軸を大径化する必要がなく、意匠の自由度を向上させることができる。したがって、指針の形状を自由に成形でき、指針全体の意匠性を向上させることができる。

また、照明時と、非照明とで見栄えや色を変えることができ、よって、意匠性を向上させることができる。

〔その他〕
なお、本実施例では、本発明の照明装置を時計に適用した例について説明したが、適用される装置は、時計に限定されるものではなく、他に、速度計、回転計などの指示計器をはじめとして指針、目盛りなどの表示要素を有する装置一般に適用できることは言うまでもない。

さらに、表示要素は、指針、目盛りなどの限られるものではなく、ロゴマークなどの表示要旨を同様な構成として、発光させることも可能である。

さらに、本実施例では、指針１１４の側面側から光を照射したが、指針１１４の上面側、及び、指針１１４の背面側から光を照射するようにしてもよい。

発光する光は、白色光に限定されるものではなく、赤、青、オレンジ、黄色、緑など必要な色を選択できることはいうまでもない。

また、本実施例では、指針１１４を切削により成形したが、切削に限定されるものではなく、樹脂モールドなどによって、成型するようにしてもよい。

〔第１変形例〕
図７は指針１１４の第１変形例の構成図を示す。図７（Ａ）は指針１１４の第１変形例の断面図、図７（Ｂ）は拡散層３２１の断面図を示す。同図中、図３と同一構成部分には同一符号を付し、その説明は省略する。

本変形例の指針３１１は、図７（Ａ）に示すように指針基材１２１、及び、ハーフミラー層１２２、拡散層３２１から構成されている。

拡散層３２１は、図７（Ｂ）に示すように例えば、白色、あるいは、乳白色の透過性インク３３１に少量の蛍光体材料３３２を混合してシルクスクリーン印刷などによって、ハーフミラー層１２２上に形成されたものである。蛍光体材料３３２は、青色光により励起されて、例えば、黄色系の蛍光を発光する蛍光体から構成されており、例えば、ＹＡＧ：Ｃｅ系蛍光体、ＴＡＧ系蛍光体、ＣａＳ：Ｃｅなどの硫化物系蛍光体、窒化物系蛍光体、酸窒化物系蛍光体などの蛍光体から構成されている。

導光部１１８から出射された青色光が拡散層３２１に入射すると、青色光の大部分は透過性インク３３１により拡散される。

また、青色光のうち蛍光体材料３３２に入射した光は、蛍光体材料３３２の励起光として作用する。蛍光体材料３３２は、入射した青色光により励起されて黄色系の光を発光する。拡散層３２１は、透過性インク３３１により拡散された青色光及び蛍光体材料３３２で発光した黄色系の光は、拡散、混合されてハーフミラー層１２２に供給される。

蛍光体材料３３２を含有した拡散層３２１により、青色光と黄色系の光とを混合した光を出射することができる。このとき、透過性インク３３１への蛍光体材料３３２の混合比を調整することにより色調の異なる光を出射することが可能となる。

〔第２変形例〕
図８は指針１１４の第２変形例の断面図を示す。同図中、図７と同一構成部分には同一符号を付し
本変形例の指針４１１は、ハーフミラー層１２２と拡散層３２１との間に着色層４２１を設けた構成とされている。

着色層４２１は、透過性インクをハーフミラー層１２２上にシルクスクリーン印刷により形成される。着色層４２１の透過色は、青色光と蛍光層１２４で発光される光の色により表現可能な色の中から選択されている。

拡散層３２１で拡散された光は、着色層４２１に供給される。着色層４２１は、拡散層３２１から供給された光のうち所定の色成分の光を透過してハーフミラー層１２２を介して指針基材１２１に供給する。

本変形例によれば、着色層４２１を設けることにより所定の色の光で指針４１１を発光させることができる。

〔第２変形例〕
図９は指針１１４の第２変形例の断面図を示す。

本変形例の指針５１１は、指針基材１２１、ハーフミラー層１２２、拡散層１２３、着色層５２１、蛍光層１２４から構成されている。着色層４２１は、透過性インクを拡散層１２３上にシルクスクリーン印刷により形成される。着色層４２１の透過色は、青色光と蛍光層１２４で発光される光の色により表現可能な色の中から選択されている。

導光部１１８からの青色光は、指針５１１の蛍光層１２４に入射される。蛍光層１２４に入射した青色光は、一部が蛍光層１２４を構成する蛍光体の励起光として作用する。蛍光層１２４を構成する蛍光体は、青色光を励起光として黄色系の光を発光する。蛍光層１２４は、蛍光体の発光による黄色系の色と励起光として作用しなない青色光とが混合されて白色に発光したように視認される。

蛍光層１２４で発光した光は、着色層５２１に供給される。着色層５２１は、蛍光層１２４から供給された光から所定の色成分の光を透過して、拡散層１２３に供給する。着色層５２１により所望の色で指針５１１を発光させることが可能となる。

さらに、本実施例によれば、青色光一色の照明光で同時に複数の指針等を、複数の異なった色で表現することが可能となる。

なお、本発明は上記実施例、記述に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で各種変形例が考えられる。

本発明の一実施例の斜視図である。本発明の一実施例の組立図である。表示要素の構成図である。表示要素の製造方法を説明するための図である。本発明の一実施例の動作説明図である。本発明の一実施例の動作説明図である。指針１１４の第１変形例の構成図である。指針１１４の第２変形例の断面図である。指針１１４の第３変形例の断面図である。

符号の説明

１００時計
１１１回路基板、１１２ムーブメント、１１２ａ分針軸、１１２ｂ時針軸
１１３文字板、１１４、３１１、４１１、５１１指針、１１４ａ分針
１１４ｂ時針
１１５見返部、１１６目盛り、１１７発光ダイオード
１１８導光部、１１９ケース、１２０風防
１２１指針基材、１２２ハーフミラー層、１２３、３２１拡散層
１２４蛍光層
３３１透過性インク、３３２蛍光体材料
４２１、５２１着色層

Claims

透光性を有する基材と、
前記基材の表面の一部に形成され、金属様光沢を有し、所定の割合で光を透過するハーフミラー層と、
前記ハーフミラー層上に形成され、入射光を拡散する拡散層と、
前記拡散層上に形成され、青色の可視光により励起され、発光する蛍光層と
から構成された表示要素と、
前記蛍光層を励起する青色の可視光を前記表示要素に照射する照射手段とを有することを特徴とする表示装置。
前記ハーフミラー層と前記拡散層との間に所望の色の可視光を透過する着色層を設けたことを特徴とする請求項１記載の表示装置。
前記表示要素は、前記基材に前記ハーフミラー層及び前記拡散層並びに前記蛍光層を形成した後に、切削されて成形されていることを特徴とする請求項１記載の表示装置。
透光性を有する基材と、
前記基材の表面の一部に形成され、金属様光沢を有し、所定の割合で光を透過するハーフミラー層と、
前記ハーフミラー層上に形成され、光を拡散する拡散材に、青色の可視光により励起されて発光する蛍光体を含有する拡散層と、
前記ハーフミラー層と前記拡散層との間に所望の色の可視光を透過する着色層と
から構成された表示要素と、
前記蛍光層を励起する青色の可視光を前記表示要素に照射する照射手段とを有することを特徴とする表示装置。
前記表示要素は、前記基材に前記ハーフミラー層、前記着色層及び前記拡散層を形成した後に、切削されて成形されていることを特徴とする請求項４記載の表示装置。