TWI459335B - 裝配有包含紫外線發光二極體之照明裝置的時計 - Google Patents

Description

裝配有包含紫外線發光二極體之照明裝置的時計

本發明大致上有關一時計，諸如一裝配有照明裝置之腕錶，以照明一指示器元件，諸如指針及/或指標。更特別地是，本發明有關一照明裝置，其包含至少一紫外線、藍光或紅外線發光二極體，以照明至少一整合該指示器元件之螢光及/或磷光性顏料的區域，以於一黑暗之環境中增強其能見度。一紫外線或藍光發光二極體被了解為具有特別涵蓋紫外線或藍光之波長的發光光譜之二極體，此二極體係同樣能夠於該看見範圍中發射，且一紅外線發光二極體被了解為具有特別涵蓋紅外線之波長的發光光譜之二極體。

在該先前技藝中業已得知手錶，其中該刻度盤及該等指針係藉著一紫外線光源所照明。該刻度盤及指針之各種區域係藉由一物質所形成或由一物質所覆蓋，該物質與紫外線反應，且以可見光之形式經過該玻璃反射回去，如此允許在一黑暗之環境中看見該等區域。

譬如，世界專利文件WO 2004/034153敘述一包括發光二極體或LED之手錶，該發光二極體或LED發射在該紫外線(UV)光譜中之光線，且被配置在該刻度盤及該手錶的玻璃間之錶殼的內部周邊上。此LED係藉由透明之樹脂緊固於一凹部中，並允許紫外線通過。藉由與該紫 外線反應，一與該透明樹脂混合之所謂“夜光”材料發射可見光。亦設有此‘‘夜光”材料之刻度盤及指針係同時以紫外線及可見光藉由該LED所照明，如此使得其更易於在黑暗之環境中讀取該時間。

結合一紫外線來源與一夜光材料之此類型手錶需要一電源，例如呈具有電池之電力的形式。由該LED轉變成紫外線之電力將大部份隨著經過該手錶之玻璃於該使用者之眼睛的方向中溢出之紫外線部份分散，這對於此人士造成一風險。此外，既然該刻度盤之指針及指標的個別表面係相當小的，僅只一有限數量之紫外線將藉由該“夜光”材料被轉變成可見光，且這以效率及照明度之觀點係令人不滿的。

該日本專利文件JP 2003－248445敘述一裝配有與設在該手錶之刻度盤下方的波導器有關之紫外線光源的手錶。該後者係藉由孔洞穿孔的，該等孔洞可或不能以一發冷光之材料充填，該材料與該紫外線反應，以便發射可見光，但亦可允許該紫外線通過該刻度盤。此一解決方法需要使用一特殊刻度盤，該刻度盤係特別專用於此應用，且係重疊在該波導器上，其以必需被修改的組裝方法之觀點及以該時計的結果厚度之觀點造成一缺點，該厚度係接著大體上較大的。

再者，雖然於此類型手錶中使用一波導器允許藉由將該紫外線集中在該等發冷光材料上而稍微減少損失，所造成之損失仍然保持顯著的，因為未被轉變成可見光之紫外 線亦局部地經過該手錶之玻璃在該使用者之眼睛的方向中逃離。

在上面所概述之所有案例中，該照明裝置包括一LED，其未能在黑暗之環境中以最佳的方式讀取時間。

本發明的主要目標之一係藉由在黑暗之環境中最佳化該指示器元件之能見度、同時保證關於該刻度盤之簡單性以及該時計的厚度之小巧性，補救該等前述之缺點。在此基礎上，其係意欲根據申請專利範圍第1項之獨立項提供一時計，亦即諸如使用該玻璃當作波導器的腕錶之時計，其係與能夠使該紫外線或紅外線朝向該時計內部之擴散被最佳化的機構有關聯，而不需要一特別之刻度盤或額外之波導器。

根據本發明的時計之有利的具體實施例被敘述在該等申請專利附屬項之框架內。

以下之敘述係僅只被提供當作範例，且參考圖1至3，特別參考圖2及3，其顯示用於了解根據本發明的此組構所需之時計的主要元件。

在此所敘述之時計1係一腕錶，其包括錶殼2、封閉此錶殼之玻璃3、及意欲照明顯示機構之發光二極體(照明裝置)4a、4b及4c。該腕錶1亦包括其他用於其操作所需 之元件(未示出)，吾人將不會在此敘述，但其對於熟諳此技藝者係已熟知的。該顯示機構大致上包括一刻度盤5及指示器元件6，其配置成面朝此或在此上、諸如指針7及指標8。於所示範例中，提供三指針7，以分別指示小時、分鐘及秒鐘，但其係當然可能提供任何預定之指針7數目，以涵蓋該腕錶1之顯示功能。這些可經過該腕錶1之玻璃3看見的指針7包括至少一區域9，其整合螢光及/或磷光性顏料。該刻度盤5係設有指標8，以指示該等、分鐘及秒鐘，例如呈數字、字母或任何其他預定符號之形式，其中一預定數目之指標8亦可包括一整合螢光及/或磷光性顏料之區域9。為能夠在黑暗之環境中讀取時間，該腕錶1包括至少一紫外線或紅外線發光二極體4a、或紫外線或紅外線發光二極體(LED)，其較佳地是位在該玻璃3之盤片上，如此具有波導器之作用，這將在下面關於圖2及3更詳細地說明。另一選擇係，根據另一變體(未示出)，該紫外線或紅外線LED可位於該刻度盤下方之印刷電路上，該光線接著藉由一額外之波導器導入該玻璃之用作波導器的盤片。根據另一變體(同樣未示出)，該紫外線或紅外線LED可在該玻璃之邊緣下方坐落環繞著該周邊，此後者接著係半球形或至少具有一陡峭凸面曲率。

該發光二極體能夠使整合該等指針7及該等指標8之螢光及/或磷光性顏料的區域9被以該紫外線或紅外線、亦稱為UV或IR光照明。大致上，提供一手動或自動控制元件10，以作動該紫外線或紅外線LED 4a。該等指針 7及該等指標8之螢光及/或磷光性區域9較佳地係藉由與螢光及/或磷光性顏料混合之半透明樹脂所形成，這些材料對該UV或IR光起反應，以便發射可見光。該等指針7及指標8能被覆蓋以此螢光及/或磷光性樹脂，譬如，使凹部區域以此樹脂充填，或局部由此樹脂製成，以與一金屬或合成之支撐材料互相作用，或甚至可完全由該樹脂所形成。此照明裝置具有使用一紫外線或紅外線之優點，亦即在該看不見之範圍中，且這當該等指針或其他指示器元件被照明時，提供某一美學討人喜歡的效果。

仍然為了獲得一美學討人喜歡的效果之目的，其可提供較佳地是在其下面以於該奈米範圍中之螢光及/或磷光性顏料之層16局部地覆蓋的玻璃，這允許其於白天保持看不見，因為其很低之厚度，且當以該紫外線或紅外線照明時，允許譬如以商標或隱藏的影像之形式、或亦以小時記號之形式顯現。

吾人現在將考慮圖2，其係一取自圖1沿著剖線A-B之視圖，顯示本發明之各種示範具體實施例。該腕錶1之玻璃3形成一波導器，其能夠以相當均質及均勻之方式往下擴散該UV或IR光線。該紫外線或紅外線發光二極體4係配置在一提供於該錶殼2中而面朝該玻璃3之盤片的插口11中，以發射基本上於該波導器的平面中之UV或IR光線。有利地是，如在圖1所示，三紫外線或紅外線發光二極體4a、4b、4c係在規則之間隔下設於該玻璃之周邊上方，亦即在一本質上等於120度之角度隔開，以允許達成一甚至 更均質及均勻之照明度。

為了最佳化該紫外線或紅外線由該玻璃3朝向該手錶內部之擴散，提供用於擴散此紫外線或紅外線之機構。這些擴散機構在一方面允許紫外線或紅外線發射至該手錶外面，且因此朝向該使用者之眼睛受限制的，及在另一方面，能夠增加配置在該等指示器元件6、7上之螢光及/或磷光性區域9所視之夜光效果。

根據第一變體，其被提供將一擴散層12沈積在該玻璃3之內側表面上，其提供能夠使用一傳統玻璃之優點，而最佳化該UV或IR光線由該玻璃朝向該手錶內部之擴散。能被用於此一擴散層的材料之範例係譬如金屬氧化物，諸如氧化鋅或氧化鈦。該擴散層12被製成看不見的，因為其於該次微米或奈米範圍中之厚度。該擴散特性係藉由控制此層之密度或是藉由形成半反射網狀結構所獲得，包括於具有可變密度的次微米範圍之點中形成分度配置。關於圖1所論及之螢光及/或磷光性局部層16較佳地係沈積在該玻璃的內側面及該擴散層12之間。

仍然關於將該紫外線或紅外線由該玻璃擴散朝向該手錶內側之目的，擴散機構之第二變體包括提供一沈積在該玻璃的上面上之反射或擴散/反射層13。此一反射層係藉由沈積一連續且均勻之層所獲得，且這是藉由其於該次微米或奈米範圍中之厚度而製成看不見的。另一選擇係，此一擴散/反射層係藉由沈積一非連續層所獲得，例如呈一網狀結構之形式。於此變體中，提供一沈積在該玻璃的外 側面上之反射層13，其有利地係提供至將一額外之保護層14沈積在此反射層上方。此保護層14較佳地係使用一溶膠-凝膠型材料所製成，由於其硬度之結果，其確保該需要之透明效果以及該保護效果。此第二變體具有額外之層僅只必需施加至該玻璃外側的優點，如此能夠達成該想要之效果，而不會使得該玻璃之組裝製程更複雜。

根據第三變體，所提供之擴散機構包括使用一最佳化之凸面形狀的玻璃3，以引導該紫外線或紅外線循環經過該手錶之內部，且更特別地是至該等螢光及/或磷光性區域上。

根據第四變體，所提供之擴散機構包括提供配置在該玻璃3的盤片上之反射區域15，以便保持所有該紫外線或紅外線循環於形成一波導器之玻璃中，如此防止在該玻璃之邊緣的任何吸收。其明顯的是於該等發光二極體4a、4b、4c配置在其周邊上之區域中，這些反射區域不涵蓋該玻璃之盤片。此第四變體關於該手錶之內部零組件的組裝製程亦具有簡單性之優點。

應注意的是為了最佳化於一黑暗環境中之照明度、以及防止紫外線或紅外線發射至該手錶外面，而亦自關於該四個上述變體之每一個所論及的各種優點獲益，對應於該四個變體之擴散機構的所有組合係可能的，且全部可甚至被有利地提供，以結合其效果。

仍然關於增強該螢光及/或磷光性區域9的照明度之目的，其係可能在該腕錶內側提供其他零組件，諸如該凸 起的邊緣17，該等零組件譬如係裝配有反射UV或IR光線之層或反射器，或可能提供一至少局部地遮蔽該刻度盤5的上面之反射UV或IR光線之層18。

吾人現在將考慮圖3，其亦係一取自圖1沿著剖線A－B之視圖。圖3顯示根據本發明之擴散機構的二其他變體，用於將紫外線或紅外線由該玻璃擴散朝向該手錶內側。這些變體為清楚故係由關於圖2所示之四個第一變體分開地顯示，並可輕易地彼此組合。

如此，根據第五變體，該擴散機構包括將一奈米粉體19注入形成波導器之玻璃。該奈米粉體係由在該次微米或奈米範圍中之金屬氧化物的微粒所構成，而允許紫外線或紅外線之擴散。為達成一均質之擴散，在遠離該發光二極體之區域中提供一較高之微粒密度，及在接近該等二極體之區域中提供一較低之微粒密度。此第五變體具有於該玻璃本身之生產期間不需要一不同步驟的優點，且該手錶之組裝製程保持一傳統之製程。

根據第六變體，該擴散機構包括形成在該玻璃中、較佳地是在其下面上之微結構及/或奈米結構20。這些微結構20係能夠由該玻璃朝向該手錶內側往下傳導UV或IR射線。由於其幾何配置與其形狀之結果，這些微結構20能於有關之螢光及/或磷光性區域9的方向中引導UV或IR射線。有利地是，這些微結構及/或奈米結構係呈圓環形式配置，以便不會阻礙該手錶之指示器元件的能見度。應注意的是其在該玻璃的下面上之定位防止它們被弄髒， 該髒污對於該玻璃之光學效率及該手錶之美學討人喜歡的外觀將是有害的。

應了解可對根據本發明之上述時計作成對於熟諳此技藝者為明顯之各種修改及/或改良，而不會由本發明之框架脫離，如藉由所附申請專利範圍所界定。其係譬如亦可能提供上面所述不同示範具體實施例之某些特色的組合。

其係亦可能提供一與該紫外線或紅外線LED的控制元件有關之發光度偵測器，以於一預定條件中作動此偵測器，或藉由調節該電流強度而調整該發光之強度。

此外，其係亦可能考慮使用一發射藍光之發光二極體、或藍光LED，其允許藉著螢光及/或磷光發射綠光、黃光、橘光或紅光。於此具體實施例中，其係可能至少局部地以一反射藍光之層覆蓋該時計之玻璃的上面，其於白天大致上給與該玻璃一煙霧狀外觀。

1‧‧‧時計

2‧‧‧錶殼

3‧‧‧玻璃

4‧‧‧發光二極體

4a‧‧‧發光二極體(照明裝置)

4b‧‧‧發光二極體(照明裝置)

4c‧‧‧發光二極體(照明裝置)

5‧‧‧刻度盤

6‧‧‧指示器元件

7‧‧‧指針

8‧‧‧指標

9‧‧‧區域

10‧‧‧控制元件

11‧‧‧插口

12‧‧‧擴散層

13‧‧‧反射層

14‧‧‧保護層

15‧‧‧反射區域

16‧‧‧層

17‧‧‧凸起的邊緣

18‧‧‧層

19‧‧‧奈米粉體

20‧‧‧微結構

本發明之其他特色及優點將在讀取本發明之示範具體實施例的以下詳細敘述之後變得較清楚，該等具體實施例僅只經由非限制性範例所給與，且藉由所附圖面所說明，其中：圖1係根據本發明的實用範例中之時計上的一平面圖；圖2以沿著剖線A－B之剖面概要地顯示根據本發明的時計之數個實用範例； 圖3以沿著剖線A-B之剖面概要地顯示根據本發明的時計之其他實用範例。

2‧‧‧錶殼

3‧‧‧玻璃

4‧‧‧紅外線LED

5‧‧‧刻度盤

6‧‧‧指示器元件

7‧‧‧指針

9‧‧‧區域

11‧‧‧插口

12‧‧‧擴散層

13‧‧‧反射層

14‧‧‧保護層

15‧‧‧反射區域

17‧‧‧凸起的邊緣

18‧‧‧層

Claims (16)

1. 一種時計，其裝配有玻璃和照明裝置，該玻璃相對該時計具有一內側面及一外側面，該照明裝置包含至少一產生紫外線、紅外線或藍光之發光二極體，以照明一可透過該玻璃看見之指示器元件的整合螢光及/或磷光性顏料之至少一區域，其中藉由該發光二極體所發射之光線被引導至形成能夠擴散該光線之波導器的玻璃之周邊上，其中用於由該玻璃朝向該時計之內部擴散該紫外線、紅外線或藍光的機構被配置在該光線之路徑中，其中用於擴散該紫外線、藍光或紅外線的機構被以至少一圓環之形式配置，以便不會阻礙該指示器元件之螢光及/或磷光性區域的能見度。
2. 如申請專利範圍第1項之時計，其中用於擴散該紫外線、紅外線或藍光的機構包含一在該玻璃的內側面上之看不見的擴散層。
3. 如申請專利範圍第2項之時計，其中該擴散層係由在奈米範圍中之受控制密度的金屬氧化物塗層所構成。
4. 如申請專利範圍第2項之時計，其中該擴散層係由一在奈米範圍中具有半反射網狀結構之金屬氧化物塗層所構成。
5. 如申請專利範圍第1項之時計，其中用於擴散該紫外線、紅外線或藍光的機構包含一以低密度併入該玻璃之奈米粉體。
6. 如申請專利範圍第1項之時計，其中該玻璃藉著配 置在其內側面上之微結構及或奈米結構均質及一致地擴散該紫外線、紅外線或藍光朝向該時計之內部。
7. 如申請專利範圍第1項之時計，用於擴散該紫外線、紅外線或藍光的機構包含一設置在該玻璃的外側面上之擴散反射塗層。
8. 如申請專利範圍第7項之時計，其中用於擴散該紫外線、紅外線或藍光的機構額外包含一在該玻璃的外側面及該擴散反射塗層間之看不見的擴散層。
9. 如申請專利範圍第7項之時計，其中溶膠-凝膠材料層係沈積在該擴散反射塗層上，以保護該擴散反射塗層。
10. 如申請專利範圍第1項之時計，其中用於擴散該紫外線、紅外線或藍光的機構包含一反射塗層，除了配置該至少一紫外線、紅外線或藍光發光二極體的區域以外，該反射塗層在玻璃之盤片上擴散該紫外線、紅外線或藍光。
11. 如申請專利範圍第1項之時計，其中該時計包含一刻度盤，該刻度盤面朝該玻璃的內側面之上面係至少局部以一反射該紫外線、紅外線或藍光之層所覆蓋。
12. 如申請專利範圍第1項之時計，其中在該時計內側，其預定數目之零組件係設有層及/或反射器，而將該紫外線、紅外線或藍光反射至該等指示器元件上，該等零組件之一有利地是凸起的邊緣。
13. 如申請專利範圍第1項之時計，其中該玻璃具有一預定之凸面曲率，以便用更清晰的方式將該紫外線、紅 外線或藍光重新導向至該指示器元件上。
14. 如申請專利範圍第1項之時計，其中該發光二極體係直接配置在形成一波導器的玻璃之周邊上。
15. 如申請專利範圍第1項之時計，其中一於次微米或奈米範圍中之螢光及/或磷光層係沈積在該玻璃的內側面之下，以當被該發光二極體所照明時允許一圖案顯現。
16. 一種時計，其裝配有玻璃和照明裝置，該玻璃相對該時計具有一內側面及一外側面，該照明裝置包含至少一產生紫外線、紅外線或藍光之發光二極體，以照明一可透過該玻璃看見之指示器元件的整合螢光及/或磷光性顏料之至少一區域，其中藉由該發光二極體所發射之光線被引導至形成能夠擴散該光線之波導器的玻璃之周邊上，其中用於由該玻璃朝向該時計之內部擴散該紫外線、紅外線或藍光的機構被配置在該光線之路徑中，其中於次微米或奈米範圍中之螢光及/或磷光層係沈積在該玻璃的內側面之下，以當被該發光二極體所照明時允許一圖案顯現。