JP2015118750A - 照明装置及び時計 - Google Patents

Abstract

【課題】光源としてＬＥＤを用いた場合であっても導光板内での面方向の明るさの均一化を図る。
【解決手段】照明装置は、光源２１と、光源２１からの光が一側面２２ｃから入射され、前記入射された光を一方の主面（出射面２２ａ）から出射し、光源２１の入射後の指向角度αの外側の領域が中心から外側に向かって徐々に薄くなる傾斜面が形成されている導光板２２と、を備えている。
【選択図】図４

Description

本発明は、照明装置及び時計に関する。

従来、盤面を照らすための照明装置が内蔵された時計が知られている。このような照明装置においては、光源であるＬＥＤが導光板の一側方に配置されている。また、導光板の一方の主面には反射層が設けられ、他方の主面には拡散層が設けられている。ＬＥＤから照射された光は、導光板の一側面から入射して、導光板の反射層によって反射されつつ拡散層によって拡散されてから盤面を照らすようになっている。
ここで、一般的な導光板を用いた照明装置は、導光板内で光を乱反射させるためにＬＥＤから離れるにつれて光量が少なくなってしまう。これを抑制すべく、近年においては一端が光源に対向し他端に導光板に密着する面を有する導光路を導光板に対して設け、当該導光路が光源から離れるにつれて薄くなる断面視鋭角三角形に形成された照明装置が開発されている（例えば特許文献１参照）。このような構成によって、導光板内での乱反射による光量の減少量が抑えられており、光軸方向での光量の均一化が図られている。

特開２０１２−２３００４号公報

しかしながら、光源としてＬＥＤを用いた照明装置であると、ＬＥＤの発光指向特性によって導光板の面方向で明るさにムラが生じてしまうのが実状である。
このため、本発明の課題は、光源としてＬＥＤを用いた場合であっても導光板内での面方向の明るさの均一化を図ることである。

以上の課題を解決するため、本発明の一の態様によれば、
光源と、
前記光源からの光が一側面から入射され、前記入射された光を一方の主面から出射し、前記光源の入射後の指向角度の外側の領域が中心から外側に向かって徐々に薄くなる傾斜面が形成されている導光板と、を備えていることを特徴とする照明装置が提供される。

本発明によれば、光源としてＬＥＤを用いた場合であっても導光板内での面方向の明るさを均一化することができる。

本実施形態に係る時計の好適な一例としての腕時計を示す正面図である。 図１のII−II線における要部の拡大断面図である。 本実施形態に係る導光板の概略構成を示す斜視図である。 本実施形態に係る導光板を模式的に示した三面図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は端面図である。 本実施形態に係る導光板の光の経路を模式的に示した説明図である。 比較例として全体が均等な厚さの導光板での光の経路を模式的に示した説明図である。 本実施形態に係る導光板の変形例を模式的に示した三面図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は端面図である。 本実施形態に係る導光板の変形例を模式的に示した側面図である。

以下に、本発明について、図面を用いて具体的な態様を説明する。ただし、発明の範囲は、図示例に限定されない。

図１は、本実施形態に係る時計の好適な一例としての腕時計を示す正面図であり、図２は、図１のII−II線における要部の拡大断面図である。

図１及び図２に示すように、腕時計１００には、計時部１を内部に収納するケース２が備えられている。
ケース２の上部中央にはガラス３が装着され、また、ケース２の上部外周には、時字指標が設けられたベゼル４が配設されている。また、ケース２の下面には、防水リング５を介して裏蓋６が取り付けられており、裏蓋６と計時部１との間には、緩衝部材７が設けられている。さらに、ケース２の外周部には、腕時計１００の各種機能の実行を指示する複数のスイッチ５１が設けられている。
また、図２に示すように、ケース２の計時部１を挟んだ両端部、即ち、ケース２の当該腕時計１００における１２時方向側及び６時方向側の端部には、バンド軸を介してバンドを取り付けるための貫通部２９が設けられている。

計時部１は、図２に示すように、デジタル表示機能を備える表示装置１０と、視認側（図２における上側）に設けられた上部ハウジング１１と、視認側と反対側（図２における下側）に設けられた下部ハウジング１２とを備えて構成されている。
下部ハウジング１２には、当該腕時計１００が各種動作を行うための電源としての例えば電池（図示略）が組み込まれている。また、下部ハウジング１２と上部ハウジング１１との間には、表示装置１０を構成するＰＣＢ（Printed Circuit Board）などの回路基板１０ｃが配置されている。
上部ハウジング１１の上部には、上面をガラス３の下面にほぼ当接させるようにして枠状部材１３が配設されている。

表示装置１０は、上部ハウジング１１に収容された液晶パネル１０ａと、液晶パネル１０ａに対して光を照射する照明装置２０と、を備えており、これらが回路基板１０ｃに電気的に接続されている。

照明装置２０は、液晶パネル１０ａの視認側と反対側に配置されている。照明装置２０は、ＬＥＤを含む光源２１と、光源２１からの光が一側面２２ｃから入射され、当該入射された光を一方の主面（出射面２２ａ）から出射する導光板２２と、を備えている。
導光板２２は液晶パネル１０ａの背面全体を覆うように配置されている。また、導光板２２の他方の主面（反射面２２ｂ）には反射層２３が設けられている。光源２１は導光板２２の６時方向側の一側面２２ｃに対向するように配置されており、１２時方向側に向けて光を照射するようになっている。光源２１から導光板２２内に入射した光は、反射層２３及び出射面２２ａで反射を繰り返す。この際、導光板２２の臨界角よりも小さい角度で出射面２２ａに入射した光の少なくとも一部が、当該出射面２２ａから出射し液晶パネル１０ａを照らすことになる。

図３は、導光板２２の概略構成を示す斜視図である。図４は導光板２２を模式的に示した三面図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は端面図である。
図３及び図４に示すように、導光板２２は正面視略矩形状に形成されている。導光板２２の一端部における幅方向の略中央には、光源２１が載置される載置台２２１が外方に延出している。本来、光源２１から放出された光が導光板２２に入射される際、スネルの法則により媒質での屈折率の差によって一定角度だけ屈折される。即ち、光は光源２１から所定の指向角で放出されても実際はそれより小さい入射角で導光板２２に入射される。この問題を解決するために、導光板２２における光源２１に対向する一側面２２ｃには、厚さ方向に延在するＶ字溝２２２が幅方向に複数配列されて形成されている。この複数のＶ字溝２２２によって、導光板２２内での光源２１の指向角度αが光源２１単体の指向角度よりも広角となる。
そして、導光板２２では、光源２１の指向角度αの外側の領域の少なくとも一部が、指向角度αの内側の領域よりも薄く形成されている。具体的に本実施形態では、複数のＶ字溝２２２が設けられた領域Ｈは均等な厚さに形成されており、その領域Ｈの幅方向における両側端をｈ１，ｈ２とする。また、光源２１の指向角度αをなす一対の直線Ｌ１，Ｌ２と、導光板２２の一側面２２ｃを挟んで対向する二辺Ｌ３，Ｌ４との交点をｐ１，ｐ２とする。一側端ｈ１と交点ｐ１とを結んだ直線Ｌ５と、他側端ｈ２と交点ｐ２とを結んだ直線Ｌ６とを境界として、そこから両端の角部２２ｄ，２２ｅに向かって出射面２２ａ側が徐々に薄くなる傾斜面が形成されている。この外側に向かって徐々に薄くなる部分を薄肉部２５と称す。なお、直線Ｌ５，Ｌ６の内側の部分は均等な厚さに形成されており、この厚さの１／３程度に薄肉部２５の最も薄い部分が形成されていることが好ましい。

なお、上述したように出射面２２ａ側の一部が外側に向かって徐々に薄くなる形状であると拡散シートを組み合わせるのは現実的ではない。このため、出射面２２ａに対して拡散効果をもたらす微細加工を施すことが好ましい。微細加工として、ドットパターン、シボ、ヘヤラインのいずれか、もしくはこれらの組み合わせを用いることが可能である。また、導光板２２は正面視略矩形状に形成されているとしたが、これに限らず、正面視略多角形状又は正面視略楕円形状に形成されていてもよい。

次に、本実施形態の作用について説明する。
腕時計１００の液晶パネル１０ａを表示させる際、光源２１は発光する。光源２１から発せられた光は導光板２２の一側面２２ｃから導光板２２内に入射する。導光板２２内に入射した光は、反射層２３及び出射面２２ａで反射を繰り返しながら、出射面２２ａから出射し液晶パネル１０ａを照らすことで、液晶パネル１０ａの表示が視認可能な状態となる。
ここで、図５は導光板２２における光の経路Ｄ１を模式的に示した説明図であり、図６は比較例として全体が均等な厚さの導光板２２Ａでの光の経路Ｄ２を模式的に示した説明図である。図５に示すように、本実施形態に係る導光板２２では、光源２１の指向角度αの外側の領域の少なくとも一部が、指向角度αの内側の領域よりも外側に向かって徐々に薄くなるように形成されているために、導光板２２内での光の反射は外に向かうにつれて多くなっていく。他方、図６に示すように導光板２２の全体が均等であると導光板２２内での光の反射も均等に行われる。

つまり、図６に示す場合であると指向角度αの外側の領域では、光源２１からの光が到達しにくいために指向角度αの内側の領域よりも暗くなってしまうが、図５に示す場合では、指向角度αの外側の領域に到達する光が少なかったとしても薄肉部２５によって光の反射が多くなるのでその分明るさを確保することができる。

以上のように、本実施形態によれば、導光板２２における光源２１の指向角度αの外側の領域の少なくとも一部が、指向角度αの内側の領域よりも薄く形成されている。薄肉部２５での光の反射回数を指向角度αの内側の領域よりも多くすることができ、指向角度αの外側であっても明るさを確保することができる。したがって、光源２１としてＬＥＤを用いた場合でも導光板２２内での面方向の明るさを均一化することができる。

また、薄肉部２５は、外側に向かって徐々に薄くなるように形成されているので、光の反射回数も外側に向かって徐々に増加することとなる。一般的に光源２１から離れれば離れるほど明るさは低下する。つまり、光源２１からの光の明るさの低下と反射回数とが相反するような関係となるので、導光板２２内での面方向の明るさをより均一にすることが可能である。

また、導光板２２における他方の主面（反射面２２ｂ）に反射層２３が設けられているので、導光板２２内での光の反射を確実に行うことができる。

ここで、光源２１からの光は全て導光板２２内に入射されるものではないのが実状である。このため、導光板２２に入射しなかった漏れ光が目に入るとそれだけ視認性を低下させてしまう。大抵の場合、６時方向側を下にして時計を視認する。１２時方向側に光源２１が配置されていて、６時方向側に光を照射する場合、前述の漏れ光がユーザの目に入りやすい。他方、本実施形態のように、光源２１が６時方向側に配置され、１２時方向側に向けて光を照射していると、漏れ光がユーザの目線と略同方向となってユーザの目に入りにくくなるので、それだけ時計を視認しやすくなる。この効果は目に近い位置で視認をする腕時計１００である場合に顕著である。
なお、ユーザが腕時計１００の計時部１を確認する際、一般的に腕時計１００の６時方向側から視認する。しかし、計時部１の６−１２時方向の中心線に沿った６時方向側に光源２１を設ける必要は必ずしもない。計時部１の３−９時方向の中心線に対して光源２１は６時方向側に設けられていればよい。この構成であれば、３−９時方向の中心線に対して１２時方向側に向けて光が照射されるために、漏れ光がユーザの目に入りにくくなるからである。

なお、本発明を適用可能な実施形態は、上述した実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

例えば、本実施形態では、導光板２２における光源２１の指向角度αの外側の領域の少なくとも一部が、指向角度αの内側の領域よりも薄く形成されている場合について説明したが、指向角度αの外側の領域の全てが内側の領域よりも薄く形成されていてもよい。また、指向角度αをなす一対の直線Ｌ１，Ｌ２の少し内側から外側に向けて徐々に厚さが薄く形成されていてもよい。

さらに、光源２１から光が導光板２２内に照射されている場合、導光板２２内に明るい部分と暗い部分とができてしまう。この境界部分をいわゆる輝線というが、この輝線は指向角度αに依存して発生する。輝線よりも外側の部分が内側の部分よりも暗くなるため、輝線よりも外側の少なくとも一部を、当該輝線の内側の部分よりも厚さが徐々に薄くなるように、導光板２２を形成することが好ましい。

また、上記実施形態では、単に導光板２２の一部の厚みを変えることで明るさの均一化を図っている場合を例示したが、これに加えて前述した微細加工を組み合わせることでより一層の均一化を行うことができる。微細加工の配置密度やレイアウト設計については、厚み変化も考慮して実験やシミュレーション等を行い、最適なものを見出すことが望ましい。

また、図７は本実施形態に係る導光板の変形例を模式的に示した三面図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は端面図である。図７に示すように、一側面２２ｃ側から他側面２２ｆ側にかけて徐々に薄くなるように導光板２２Ｂを形成してもよい。具体的には、導光板２２Ｂの出射面２２ａにおける薄肉部２５以外の部分を平面とし、当該部分に対して反射面２２ｂを傾斜した傾斜面としている。これにより、光軸方向においても光源２１から離れるにつれて反射回数を増加させることができ、導光板２２Ｂ内での面方向の明るさをより一層均一化することができる。
また、図８に示す導光板２２Ｃのように、反射面２２ｂを平面とし、出射面２２ａにおける薄肉部２５以外の部分を反射面２２ｂに対して傾斜した傾斜面としてもよい。

また、薄肉部２５と当該薄肉部２５よりも内側の部分との境界がエッジであると、その部分から光が出射してしまい好ましくない。このため、前記境界を図７の円ｅ内に示すように滑らかな曲線とすることが光のロス低減の観点からも好ましい。
なお、導光板２２内に入射した光は、反射層２３及び出射面２２ａで反射を繰り返しながら出射面２２ａから出射し、液晶パネル１０ａを照らすとしたが、これに限らずプラズマパネルなど、他の表示パネルを照らすために用いてもよい。

以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、本発明の範囲は、上述の実施の形態に限定するものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲をその均等の範囲を含む。
以下に、この出願の願書に最初に添付した特許請求の範囲に記載した発明を付記する。付記に記載した請求項の項番は、この出願の願書に最初に添付した特許請求の範囲の通りである。

〔付記〕
＜請求項１＞
光源と、
前記光源からの光が一側面から入射され、前記入射された光を一方の主面から出射し、前記光源の入射後の指向角度の外側の領域が中心から外側に向かって徐々に薄くなる傾斜面が形成されている導光板と、を備えていることを特徴とする照明装置。
＜請求項２＞
請求項１記載の照明装置において、
前記光源はＬＥＤを含み、
前記導光板における他方の主面には反射層が設けられていることを特徴とする照明装置。
＜請求項３＞
請求項１又は２記載の照明装置において、
前記導光板は、前記一側面側から他側面側にかけて徐々に薄くなるように形成されていることを特徴とする照明装置。
＜請求項４＞
請求項１〜３のいずれか一項に記載の照明装置と、
前記照明装置によって光が照射される表示パネルと、を備えることを特徴とする時計。
＜請求項５＞
請求項４記載の時計において、
前記照明装置の前記光源は、３−９時方向の中心線に対して６時方向側に配置され、３−９時方向の中心線に対して１２時方向側に向けて光を照射することを特徴とする時計。

１ 計時部
２ ケース
３ ガラス
４ ベゼル
５ 防水リング
６ 裏蓋
７ 緩衝部材
１０ 表示装置
１０ａ 表示パネル
１０ｃ 回路基板
１１ 上部ハウジング
１２ 下部ハウジング
１３ 枠状部材
２０ 照明装置
２１ 光源
２２ 導光板
２２ａ 出射面（一方の主面）
２２ｂ 反射面（他方の主面）
２２ｃ 一側面
２２ｆ 他側面
２３ 反射層
２５ 薄肉部
１００ 腕時計（時計）
α 指向角度

Claims (5)

1. 光源と、
   前記光源からの光が一側面から入射され、前記入射された光を一方の主面から出射し、前記光源の入射後の指向角度の外側の領域が中心から外側に向かって徐々に薄くなる傾斜面が形成されている導光板と、を備えていることを特徴とする照明装置。
2. 請求項１記載の照明装置において、
   前記光源はＬＥＤを含み、
   前記導光板における他方の主面には反射層が設けられていることを特徴とする照明装置。
3. 請求項１又は２記載の照明装置において、
   前記導光板は、前記一側面側から他側面側にかけて徐々に薄くなるように形成されていることを特徴とする照明装置。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の照明装置と、
   前記照明装置によって光が照射される表示パネルと、を備えることを特徴とする時計。
5. 請求項４記載の時計において、
   前記照明装置の前記光源は、３−９時方向の中心線に対して６時方向側に配置され、３−９時方向の中心線に対して１２時方向側に向けて光を照射することを特徴とする時計。

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