JP3637307B2 - 発電機能付き時計 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、液晶表示パネルを用いて時・分・秒などの時刻情報や、日付け・曜日・月・年などのカレンダ情報をデジタルで表示する時計、および時針，分針，秒針等の指針を用いて時刻情報をアナログ的に表示する時計に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示表示パネルを用いて、時・分・秒などの時刻情報や、日付け・曜日・月・年などのカレンダー情報をデジタル表示する時計は、従来から水晶発振回路を備えた腕時計や置き時計に多用されている。
時刻情報やカレンダー情報を、液晶を使用してデジタル表示するときは、液晶セルの上下にそれぞれ上偏光板と下偏光板を配置し、電界を印加すると光学特性が変化する液晶のもつ性質を利用して、所定の表示を行なっている。
さらに、置き時計や壁掛け時計においては、装飾性を重視する人形等が定刻にいろいろ動作を行うカラクリ時計、または液晶表示装置と組み合わせ、定刻または使用者の設定時刻に動物等が色々な動作を行う時計が開発され、装飾性と多機能性が重要となっている。
【０００３】
また、人形等の動作を定刻になると観察者に開放する幕の開閉は、現在機械式で行われている。そのため、限られた動きとなり、または長期の使用により劣化等が発生する。
さらに、キャラクター表示を行うために、上述したような液晶表示パネルを利用する場合がある。
このような液晶表示パネルを用いた時計では、一般的なノーマリホワイト・モードでは、白地に黒表示で時刻情報やカレンダー情報をデジタル表示する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このように白地に黒表示で時刻情報やカレンダー情報をデジタル表示するだけでは、デザイン的に変化がなく、おもしろ味にも欠け、消費者に飽きられてしまい、デジタル表示式の時計の消費は落ち込んでいる。そこで、デザイン的に変化があるデジタル表示式の時計が要望されている。
さらに、時計の時刻表示部の一部あるいは全面を、使用する環境あるいは、時計の内部状況に応じて遮蔽する方法の検討はあるが、薄型化と制御性に関して充分とはいえない状況である。
また、時計の使用者の操作や、タイマまたは通信による外部からの信号により、時計の時刻表示部を遮蔽と開放を制御したり、時刻表示部自体の一部をシャッタにして、情報の表示と非表示を行うようなことも要望されているが、時計のデザイン性の問題が克服できていない。
さらに、からくり人形などを用いた置き時計や壁掛け時計の場合でも、人形等の動作を定刻になると観察者に開放する幕あるいは扉の開閉は、現在機械式で行われている。そのため、限られた動きとなり、しかも長期の使用による劣化等の問題がある。
【０００５】
この発明は、このような課題を解決して、デザイン的に変化があるデジタル式あるいはアナログ式、またはデジタル式とアナログ式を併用するコンビネーション時計等を提供することを第１の目的とする。さらに、時計を使用する環境や使用者からの制御信号または時計の内部状況等により、時刻表示部を遮蔽あるいは開放できるようにし、時計のデザイン性を改善すると同時に、変化に富んだ時計を提供することを第２の目的とする。
そしてからくり人形などを用いた置き時計や壁掛け時計の場合でも、表示部すなわち人形等の設置された舞台を、機械的な手段を使用せずに必要により開閉できるようにし、斬新なデザインの時計を提供できるようにすることも第３の目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明による発電機能付き時計は、上記の目的を達成するため、透過容易軸と直交する振動面を持つ直線偏光は反射する反射型偏光板と、光の透過を変調する光変調機能部とを有する時計であって、上記反射型偏光板の上側または下側に上記光変調機能部を重ねて配置し、それらの下側に太陽電池を配設したものである。
このような発電機能付き時計において、上記光変調機能部が液晶パネルを備え、上記液晶パネルに上記太陽電池の発電量又は電気蓄積量を表示するための表示領域を設けるとよい。
さらに、上記光変調機能部が、上記太陽電池の発電量又は電気蓄積量に従って上記表示領域を制御する機能を有するとよい。
あるいは、上記表示領域に反射領域と透過領域とを設け、上記光変調機能部が、上記太陽電池の発電量又は電気蓄積量に従って上記反射領域と上記透過領域との面積比を可変する機能を有するようにしてもよい。
【０００７】
また、上記の発電機能付き時計において、上記光変調機能部が、上記反射型偏光板の透過容易軸とそれに直交する反射容易軸へのそれぞれの光の入射比率を可変して、上記太陽電池に入射する光を可変する機能を有するようにするとよい。あるいは、上記光変調機能部が、上記太陽電池の発電量又は電気蓄積量に従って、上記反射型偏光板の反射強度と透過強度とを可変するようにしてもよい。
また、上記の発電機能付き時計において、上記表示領域を上記太陽電池の手前側に配置し、上記光変調機能部による上記表示領域の変化により、上記太陽電池の受光条件が変化するようにしてもよい。
さらに、上記光変調機能部が、太陽電池の発電量又は電気蓄積量が低下するに従って上記表示領域の透過率が大きくなるように制御し、上記太陽電池への入射光量を増加するようにするとよい。
また、上記反射型偏光板を上記液晶パネルの下側に配設するとよい。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、この発明を実施するための最良の形態とその基礎となる参考例を図面を参照しながら説明する。
〔第１の参考例：図１乃至図３〕
図１はこの発明の基礎となる第１の参考例を示す腕時計の平面図、図２は図１のＡ−Ａ線に沿う模式的な断面図である。
時計ケース１には、風防ガラス２と裏蓋３とが装着されており、時刻表示部は、電気回路と指針軸８を駆動するためのステッピングモータ等を有する回路基板４と、二次電池５と、指針軸８に連結する時針６および分針７からなる。なお、指針軸８は時針用と分針用の軸が同心状に嵌入している。
【０００９】
さらに、時針６と回路基板４との間には、第１の偏光板９として反射型偏光板を配設している。その反射型偏光板９の裏蓋３側（裏側）には、半透過性のセラミックス基板の表面外周部付近に「１〜１２」の時刻文字が印刷された文字板１０を備えている。
その文字板１０の裏面側には、補助光源１２としてエレクトロルミネッセントライト（ＥＬ）を配置する。この補助光源１２は、補助光源用端子１３により回路基板４に接続しており、腕時計の外部環境を後述するセンサにより検知し、必要な時に自動的に点灯する。
【００１０】
また、時計ケース１の風防ガラス２の外周部上面側には、第２の偏光板１４として高透過率の吸収型偏光板を配置している。この第２の偏光板１４は、薄型の強化ガラスにサンドイッチされ、偏光板保持リング１５に固定されている。そして、その偏光板保持リング１５が時計ケース１の側壁と機械的に回転可能に嵌合しており、この腕時計の使用者により任意に回転操作できるようになっている。偏光板保持リング１５には、回転操作を容易にするために、全周にわたって多数の凸部２１が形成されている。
ここで、第１の偏光板９として用いる反射型偏光板は、透過容易軸に平行な方向の振動面をもつ直線偏光は透過し、透過容易軸に直交する方向の振動面をもつ直線偏光は反射する機能をもつ偏光板である。
また、第２の偏光板１４として使用する吸収型偏光板は、透過容易軸に平行な方向の振動面をもつ直線偏光は透過し、透過容易軸に直交する方向の振動面をもつ直線偏光は吸収する機能をもつ偏光板である。
【００１１】
したがって、この反射型偏光板と吸収型偏光板の透過容易軸のなす角度を可変するように、第２の偏光板１４を回動することにより、第１の偏光板９である反射型偏光板に入射する光に対して、その透過容易軸とそれに直交する反射容易軸への光の入射比率を可変し、第１の偏光板９による透過光と反射光の比率、すなわち反射強度と透過強度を可変することができる。
この参考例に使用する反射型偏光板は、実際には、例えば住友スリーエム株式会社から販売されているのオプティカルフィルムＤＢＥＦ（商品名）を使用する。
【００１２】
この腕時計によれば、時計ケース１に嵌合した偏光板保持リング１５を回転操作することにより、第２の偏光板１４を回転させて、文字板１０上の第１の偏光板９との互いの透過容易軸のなす角度を０°（全面透過）から９０°（全面反射）まで、可変することができる。
それによって、文字板１０上の時刻表示部が全て見える状態から次第に反射比率が増し、半透過半反射状態を経て、全面反射（文字板１０が見えなくなる）まで、表示領域の状態を変えることができる。
例えば、Ｘ日は全反射、Ｘ＋１日は半透過、Ｘ＋２日は全透過等、文字板１０上の第２の偏光板１４を回転することにより、腕時計のデザインを変えることができる。
【００１３】
ここで、図３を用いてこの第１の偏光板９と第２の偏光板１４とによるシャッタ機能について説明する。
第２の偏光板１４を回転することにより、第１の偏光板９と第２の偏光板１４の透過容易軸のなす角度が変化し、第１の偏光板９である反射型偏光板に入射する光の透過容易軸に沿う光と反射容易軸に沿う光の比率が変化する。
それによって、図３に示すように、第１の偏光板９の透過容易軸と第２の偏光板１４の透過容易軸とが直交（交差角９０°）し、全面反射する（ａ）の状況から、７０°のときの反射量がいくぶん減少して黒味が増加する（ｂ）の状況、４５°のときの半反射半透過の（ｃ）の状況、３０°のときの反射性が低下して黒味も低下する（ｄ）の状況、２０°のときの透過率がかなり高い（ｅ）の状況、０°のときの透過率が最大となる（ｆ）の状況まで、時刻表示部の状況が変化する。
【００１４】
この場合、第１の偏光板９への入射光が全面反射する（ａ）の状況では、文字板１０と時刻文字１１と時針６と分針７とはほとんど認識できなくなる。すなわち、第２の偏光板１４の裏側はほとんど遮蔽される。さらに、第１の偏光板９と第２の偏光板１４の透過容易軸のなす角度により、反射率の低下と透過率の増加が可能であり、全反射（ａ）と全透過（ｆ）では、第１の偏光板９と第２の偏光板１４とによるシャッタ機能によるシャッタの開閉に相当し、さらにその中間状態では、半反射や半透過状態、すなわちシャッタの中間状態となる。
この説明のように、第１の偏光板９と第２の偏光板１４による反射性と透過性の制御により、第２の偏光板１４の裏側に配置した時刻表示部等の呈示のオン・オフまたは中間の状態にすることをシャッタ機能と称する。
【００１５】
なお、この第１の参考例では、第２の偏光板を腕時計の使用者が回転操作するようにしたが、この偏光板を分針あるいは時針の回転に連動して回転させるようにしたり、制御スイッチの操作によりモータで回転させるようにしても、シャッタ機能は充分有効である。
また、上述の説明では腕時計について説明したが、時刻表示部の大きさや時計ケース１の形状などを変えれば、置き時計や掛け時計にも同様に適用することができる。
【００１６】
〔第２の参考例：図４，図５〕
次に、この発明の基礎となる第２の参考例を図４および図５によって説明する。
この参考例は、シャッタ機能を第１の偏光板９と第２の偏光板１４と液晶セル３９との相互作用により行なうものである。
液晶セル３９を利用することにより、電気的にシャッタ機能を可変できる。また、時刻表示部は、シャッタ機能部と同一の液晶表示パネルを利用する。そのため、腕時計の薄型化が可能になる。
図４はその第２の参考例を示す腕時計の平面図であり、図５はそのＢ−Ｂ線に沿う模式的な断面図である。
【００１７】
この参考例に用いる液晶表示パネルは、時刻表示部と光変調機能部の両方に利用するため、文字情報を多くし、さらにシャッタ機能を充実するため、マトリクス型の液晶表示パネルを採用する。
図５に示す液晶セル３９と共に液晶表示パネル３０を構成する偏光板として、液晶セル３９の裏面側に配置する第１の偏光板９は反射型偏光板を採用し、液晶セル３９の表面側に配置する第２の偏光板１４は吸収型偏光板を採用する。
さらに、このマトリクス型の液晶表示パネル３０はシャッタ機能を有し、図４に示すように、第１の表示領域３１には文字情報を表示し、第２の表示領域３２ではシャッタが機能し、重要な情報を遮蔽する全面反射状態を示している。
【００１８】
このように、この液晶表示パネル３０は、大きく分けて第１の表示領域３１と第２の表示領域３２に２分割されており、シャッタが機能している時の消費電力を極力低減するために、図４に示す状態では、第２の表示領域３２には電圧を印加していない。また、この実施形態ではマトリクス型の液晶表示パネル３０を用いているため、文字で時刻を表示するデジタル式時刻表示部または針によって時刻を示すアナログ式時刻表示部を液晶表示パネルにより表現することができる。そのため、マトリクス型の液晶表示パネル３０の電極配置は、円形に広がる配置を採用し、さらに、上下の２分割した片側の領域においても、アナログ式時刻表示部として利用可能とした。また、表示の一部を遮蔽（シャット）する場合には、マトリクス型の液晶表示パネル３０の上下の内一方だけが表示可能になるものとした。
【００１９】
この腕時計の時計ケース１には、図５に示すように風防ガラス１と裏蓋３とが装着されており、時刻表示部は、回路基板４と二次電池５とマトリクス型の液晶表示パネル３０と、それを回路基板４に接続するゼブラゴム３８とからなる。そして、マトリクス型の液晶表示パネル３０により時刻表示を行なう。
また、マトリクス型の液晶表示パネル３０は、風防ガラス２側より、第２の偏光板１４としての吸収型偏光板と、液晶セル３９と、第１の偏光板９としての反射型偏光板とからなる。
【００２０】
液晶セル３９は、それぞれ対向する内面に透明な電極を形成した第１の基板３３と第２の基板３５をシール材３６を介して張り合わせ、その隙間に液晶３４を封入している。シール材３６には導電粒を含み、マトリクス型の液晶表示パネル３０の消費電力を低減するために、この液晶セル３９の各画像を形成する電極に対してスイッチング素子を設けている。
そのスイッチング素子は、三端子型と二端子型のスイッチング素子があり、スイッチング素子を設けることにより、液晶３４に電圧を印加する信号を間欠的にできる。
【００２１】
さらに、液晶３４を配向処理するために第１の基板３３とその内面に形成した第１の電極上と、第２の基板３５とその内面に形成した第２の電極上とには、配向膜を塗布して配向処理を施し、液晶３４は入射する直線偏光が第１の基板３３から第２の基板３５へ液晶３４を透過する間に９０゜ツイストするツイステッドネマティク（ＴＮ）型の液晶セルを構成している。
また、第１の偏光板９には反射型偏光板を用い、第２の偏光板１４には透過型偏光板を用いて、第１の偏光板９と第２の偏光板１４の透過容易軸が互いにほぼ平行するように配置した。すなわち、液晶セル３９への電力の供給が停止した場合には、液晶表示パネル３０は、第２の偏光板１４を透過した直線偏光が液晶セル３９によって９０°ツイストされ、第１の偏光板９に入射する光の偏光方向がその透過容易軸に直交する方向となるため、第１の偏光板９の反射型偏光板によって全反射され、金属調の反射面の表示にすることができる。
【００２２】
また、第２の偏光板１４には、液晶表示パネル３０を構成するシール材３６と加工端等を遮蔽するために、遮蔽板３７を設ける。たとえば、遮蔽板３７にカラー偏光板を使用し、さらに、そのカラー偏光板上に時刻を示す数字を印刷することにより、色彩の豊かな時刻表示が可能となる。
さらに、液晶表示パネル３０と回路基板４とを接続するために、導電粒と絶縁体との積層からなるゼブラゴム３８を使用する。マトリクス型の液晶表示パネル３０の電極群を図４で上下に２分割しているために、ゼブラゴム３８は上下と縦の３方向より回路基板４に接続している。
【００２３】
また、暗い環境にてこの腕時計を使用する場合に用いる補助光源１２は、エレクトロルミネッセントランプ（ＥＬ）を使用し、回路基板４と補助光源用端子１３により接続し、腕時計の薄型化を図った。さらに、補助光源１２と第１の偏光板９である反射型偏光板とに間隙を設け、補助光源１２の非点灯時には、マトリクス型の液晶表示パネル３０の表示として、反射部と暗い表示部との２値のコントラスト比が大きくなるようにした。
また、図４には、上側の第１の表示領域３１には各種の情報を表示し、下側の第２の表示領域３２には、電気蓄積量の低下のために全面表示を停止して反射部とした状況を示している。
さらに、腕時計のシャッタ機能は、第１の表示領域３１または第２の表示領域３２の２分割のみではなく、マトリクス型の液晶表示パネル３０を使用しているため、液晶表示パネル３０への制御信号により、色々な部分のシャッタも可能となる。
【００２４】
〔第１の実施形態：図６，図７〕
つぎに、この発明の第１の実施形態を図６および図７によって説明する。
この第１の実施形態は、光変調機能部として液晶表示パネル３０を構成する偏光板を両方とも反射型偏光板を採用し、さらに、発電機能素子として太陽電池を設けた構成を説明する。
また、太陽電池への入射光量の強弱と電気蓄積量の大小により、反射型偏光板を利用する液晶表示パネルの透過率の大きな透過領域と反射率の大きな反射領域の比率を可変するシャッタ機能と、太陽電池の発電量の表示と電気蓄積量の低下による危険信号を行なうと同時に、太陽電池の発電量の制御も行なう実施形態である。
【００２５】
この腕時計の時計ケース１には、図７に示すように、風防ガラス２と裏蓋３が装着されており、時刻表示部は、回路基板４と、指針軸８を駆動するステッピングモータ等の電源となる二次電池５と、指針軸８に連結する時針６と分針７等からなる。さらに、回路基板４上には、発電素子として光のエネルギーを電気エネルギーに変換する太陽電池４１を配設し、接続端子４２によって接続している。
この実施形態における液晶表示パネル３０は、前述の第２の参考例に用いた液晶表示パネル３０と殆ど同じ構成であるが、第１，第２の偏光板９，１４として、いずれも反射型偏光板を採用した。そして、その第１の偏光板９である反射型偏光板と第２の偏光板１４である反射型偏光板とは、互いに透過容易軸をほぼ直交させて配置した。
【００２６】
さらに、この液晶表示パネル３０の中央部には、指針軸８を貫通するための指針軸孔４０を設けており、その指針軸孔４０の周囲にもシール材３６を設けて補強している。
また、液晶セル３９内に封入する液晶３４には、第１の基板３３から第２の基板３５へ１８０°から２６０゜ツイストする、スーパーツイステッド・ネマティク（ＳＴＮ）液晶を用いている。
そして、第１の偏光板９である反射型偏光板上には、液晶表示パネル３０を構成するシール材３６と加工端と指針軸孔４０の周囲を遮蔽するために、遮蔽板３７を設けている。
【００２７】
さらに、液晶表示パネル３０と回路基板４とを接続するために、導電粒と絶縁体との積層からなるゼブラゴム３８を使用する。
また、図６に示すように、液晶表示パネル３０には、指針軸孔４０を中心に時間の「１２」と同じ個数の１２個に分割した第１の表示領域２０ａから第１２の表示領域２０ｌまでからなる円形の表示領域２０を有する。この表示領域２０の分割された各表示領域２０ａ〜２０ｌは、個別に第１の偏光板９による反射光量と透過光量の比率を制御できる。
さらに、第２の偏光板１４上には、時刻を表す「１」から「１２」までの時刻文字１１を印刷してある。
【００２８】
この第１の実施形態の腕時計によれば、電気蓄積量の低下により、太陽電池４１への光の入射を強くするために、液晶表示パネル３０の反射領域と透過領域の比率を可変するシャッタ機能を動作させ、透過領域の比率を大きくする。そのため、第１の表示領域２０ａから第１２の表示領域２０ｌへ、液晶表示パネル３０のシャッタを開閉する。また液晶セル３９への印加電圧が小さい程透過率が向上するため、液晶表示パネル３０の消費電力を小さくし、かつ液晶表示パネル３０の透過率を大きくできるため、発電機能素子として太陽電池４１を用いる場合には、液晶表示パネル３０のシャッタ機能が非常に有効に働く。
【００２９】
また、太陽電池４１の表面に干渉膜を形成しておくことにより、液晶表示パネル３０の透過率が大きくなった状態において、各表示領域において虹色のように色々な色を、太陽電池４１からの反射によって表示することが可能になる。
さらに、第１の偏光板９とカラーフィルタまたはカラー偏光板との組み合わせによって、カラー表示が可能になる。そして、図６に示した表示領域２０の各表示領域によってカラーフィルタの色を変えることにより、液晶表示パネル３０のシャッター機能と併用して、太陽電池４１の発電量あるいは電気蓄積量の表示をすることも可能である。
【００３０】
以上の説明から明らかなように、腕時計の液晶表示パネル３０に反射型偏光板を採用することが、腕時計の特殊性により非常に有効である。さらに、発電機能素子の発電量または電気蓄積量に応じて反射型偏光板を用いる液晶表示パネル３０の反射率と透過率を制御することにより、腕時計の装飾性を低減することなく、発電量または電気蓄積量の表示を行なうことが可能になり、発電機能素子を有する腕時計の応用範囲を拡大することに貢献できる。
特に、その発電機能素子が太陽電池の場合には、太陽電池に入射する光の強度を可変することにより、電気蓄積量を平均化することができる。さらに、液晶表示パネルのモードの選定により、装飾性の向上と、電気蓄積量または発電量の表示と、液晶表示パネルの駆動電力を低減し、かつ太陽電池への入射光の強度の調整が可能となる。
【００３１】
また、発電機能素子として太陽電池を採用し、反射型偏光板を有する液晶表示パネルを使用する場合には、太陽電池が一般的には不透明であり、発電には光の入射が必要なため、反射型偏光板を有する液晶表示パネルの透過部を利用し、太陽電池へ光を入射させるとともに、風防ガラス２側より太陽電池４１までに光を遮蔽するものをできるだけ除くことが必要となる。
そのため、この実施形態においては、暗い環境にて腕時計を使用する場合に用いる補助光源を、反射型偏光板を有する液晶表示パネル３０と回路基板４との間の太陽電池４１の周辺に配置し、太陽電池４１の反射特性と第１の偏光板９の反射特性を利用し、反射型偏光板を有する液晶表示パネル３０の透過部から補助光源の光を観察者側に出射する方法を採用した。第１の偏光板９である反射型偏光板を太陽電池４１に面する側に配置することは、反射型偏光板の反射特性を利用することができるため有効である。
また、この実施形態でも腕時計への適用を説明したが、表示部の大きさや時計ケース１の形状等を変えれば、この実施形態を置時計や掛時計にも同様に適用することができる。
【００３２】
〔第２の実施形態：図８，図９〕
次に、この発明の第２の実施形態を図８，図９によって説明する。
この第２の実施形態は、液晶表示パネル３０を時刻表示部より風防ガラス側に配置した構造のものである。
図８はその第２の実施形態を示す腕時計の平面図であり、図９は図８におけるＤ−Ｄ線に沿う模式的な断面図である。
この腕時計の時計ケース１には、図９に示すように、風防ガラス２と裏蓋部３を装着している。そして、風防ガラス２側より、液晶表示パネル３０として、第２の偏光板１４である高透過率の吸収型偏光板と、液晶セル３９と、第１の偏光板９である反射型偏光板を配設している。
【００３３】
液晶セル３９は、図５に示した第２の参考例に使用したものと同様に構成されている。この液晶表示パネル３０を時針６あるいは分針７上で保持する必要があるため、時計ケース１に固定されている上押え４４および下押え４６と、リング状のゴムパッキン４５とにより、液晶表示パネル３０を上下より保持して時計ケース１に固定する。
さらに、回路基板４と液晶表示パネル３０との接続をコネクタ４７により行なう。コネクタ４７により液晶表示パネル３０に所定の駆動信号を印加する。
図８に示すように、時刻表示部上にキャラクタ表示を行う文字表示部４３を設置でき、さらに、液晶表示パネル３０は、電圧無印加時に透明となる。
【００３４】
液晶表示パネル３０を風防ガラス２側に配置する場合には、第２の偏光板１４として反射型偏光板を使用すると反射率が高く、その裏側の時刻表示部の視認性が低下するため、第２の偏光板１４には吸収型偏光板を採用する方が良い。さらに、腕時計の装飾性の向上のためには、液晶表示パネル３０の透過率の向上と無色性が重要であることが分かった。そのため、この実施形態においては、第２の偏光板１４に高透過率の吸収型偏光板を採用するとともに、可視域での無色性を重視した。
さらに、液晶セル３９内の液晶３４には、第１の基板３３から第２の基板３５へ約９０゜ツイストする、ツイステッドネマティク（ＴＮ）型の液晶を用いている。
【００３５】
そして、第２の偏光板１４である吸収型偏光板と第１の偏光板９である反射型偏光板とは、その透過容易軸を互いにほぼ直交させるように配置し、電圧無印加時に透明度が高くなるようにした。
さらに、液晶表示パネル３０の裏側には、指針軸８を駆動するための回路基板４と、二次電池５と、指針軸８に連結する時針６と分針７からなる時刻表示部が設けられている。さらに、回路基板４には、発電素子として光のエネルギーを電気エネルギーに変換する太陽電池４１を配設している。また、時針６および分針７と太陽電池４１との間には、太陽電池４１の表面を遮蔽するために白色の文字板１０を配設している。この文字板１０も高透過率のセラミック製のものを採用した。
【００３６】
このように、この実施形態の腕時計は、時針６および分針７上の風防ガラス２側に液晶表示パネル３０を配置して表示を行うため、情報の認識性が非常に向上する。さらに、電池蓄積量の低下により表示を停止し、電気蓄積量の低下を低減することと、液晶表示パネル３０の透過率の向上により、太陽電池４１の発電効率を向上し、水晶の振動または時針６または分針７の停止を防止することができる。
さらに、図８に示した腕時計においても、液晶表示パネル３０を全面一括でシャッタの開閉を行なうことにした。図８は文字表示を示す状況を示したが、この実施形態においては、第１の偏光板９と第２の偏光板１４とが時刻表示部の風防ガラス２側に配置されているため、そのシャッタ機能により時刻表示部を完全遮蔽することができる。
【００３７】
電気蓄積量の枯渇または時刻の遅れが発生した場合に、そのシャッタ機能により、時刻表示部を遮蔽すると共に、液晶表示パネル３０により入射光を反射し、時刻表示の異常を使用者に知らせることが可能である。また、液晶表示パネル３０の表示を金属調の反射板にすることができる。そのため、腕時計の液晶表示パネル３０を鏡としても利用することができる。
さらに、置き時計に適用する場合にも、時計の液晶表示パネル３０を観察者の使用する高さに設置することにより、鏡としても利用することができる。
【００３８】
また、発電機能素子として太陽電池４１を用いたが、この実施形態のシャッタ機能を利用する場合には、ロータの回転運動等の運動エネルギーを電気エネルギーに変換する機械的な発電手段または温度差を電気エネルギーに変換する発電機能素子を使用する場合においても、発電機能素子の発電状況によりその反射比率あるいは透過比率を制御することができる。
例えば、時刻表示の誤差発生、または電気蓄積量が枯渇した後に発電を再開した時、時刻表示部の再稼動による時刻の誤差が発生した際に、液晶表示パネル３０への反射型偏光板の応用によるシャッタ機能により、装飾性を高め、さらに使用者への時刻の再調整の必要性を呈示することができる。
【００３９】
〔第３の参考例：図１０乃至図１２〕
つぎに、この発明の基礎となる第３の参考例を図１０乃至図１２によって説明する。
この参考例は、シャッタ機能を第１，第２の偏光板９，１４と液晶セル３９との相互作用により行なうものである。液晶セル３９を利用することにより、電気的にシャッタ機能を可変できる。
また、時刻表示部は、シャッタ機能部と同一の液晶表示パネルを利用する。そのため、腕時計の薄型化が可能になる。また、この腕時計には、外部信号を検知する送受信アンテナ５３が設置されている。
図１０はこの第３の参考例の腕時計を示す平面図であり、図１１はそのＥ−Ｅ線に沿う模式的な断面図である。図１２はその腕時計に設けた電気回路の構成を示すブロック図である。
【００４０】
この第３の参考例に用いる液晶表示パネル３０は、時刻表示部と光変調機能部の両方に利用するため、文字情報を多くし、さらにシャッタ機能を充実するため、マトリクス型の液晶表示パネル３０を採用する。液晶セル３９と共に液晶表示パネル３０を構成する偏光板は、第１の偏光板９は反射型偏光板を採用し、第２の偏光板１４は吸収型偏光板を採用する。
さらに、マトリクス型の液晶表示パネル３０はシャッタ機能を有し、図１０に示すように、液晶表示パネル３０の全ての表示領域は、詳細な表示が可能であるが、便宜上、第１の表示領域２２は、すでにシャッタ機能により反射特性の金属調の表示に変化しているものとする。さらに、外部の信号を送受信アンテナ５３によって受信し、図１２に示す受信回路６４により信号処理され、液晶表示パネル駆動回路６２を制御して、液晶表示パネル３０の表示状態が決定される。
【００４１】
この腕時計の時計ケース１には、図１１に示すように風防ガラス２と裏蓋３とが装着されており、時刻表示部は、回路基板４および二次電池５と、マトリクス型の液晶表示パネル３０と、液晶表示パネル３０と回路基板４とを接続するゼブラゴム３８等からなる。そして、マトリクス型の液晶表示パネル３０により時刻表示を行う。
また、マトリクス型の液晶表示パネル３０は、風防ガラス２側より、第２の偏光板１４としての吸収型偏光板と、液晶セル３９と、第１の偏光板９としての反射型偏光板とからなる。液晶セル３９は、図５に示した第１の実施形態に使用したものと同様に構成されている。液晶セル３９に封入されている液晶３４は、第１の基板３３から第２の基板３５へ９０゜ツイストする、ツイステッドネマティク（ＴＮ）型の液晶を用いている。
【００４２】
また、第１の偏光板９と第２の偏光板１４は、その透過容易軸がほぼ平行するように配置した。したがつて、液晶セル３９への電力の供給が停止した場合には、液晶表示パネル３０は、第２の偏光板１４を透過して液晶セル３９で９０°ツイストされた直線偏光は、第１の偏光板９の透過容易軸と直交する方向に振動面をもつため、殆ど全て反射されるから、金属調の反射特性の表示にすることができる。
また、第２の偏光板１４には、液晶表示パネル３０を構成するシール材３６と加工端等を遮蔽するために、遮蔽板３７を設ける。そして、遮蔽板３７にカラー偏光板を使用し、そのカラー偏光板上に時刻を示す数字を記載することにより、色彩の豊かな時刻表示が可能になる。
【００４３】
さらにまた、液晶表示パネル３０と回路基板４とを接続するために、導電粒と絶縁体との積層からなるゼブラゴム３８を利用する。また、暗い環境にて腕時計を使用する場合に用いる補助光源１２は、エレクトロルミネッセントランプ（ＥＬ）を使用し、回路基板４と補助光源用端子１３により接続し、腕時計の薄型化を図った。
さらに、補助光源１２であるＥＬの液晶セル３９と対向する面には有機蓄光材を塗布してある。そのため、この腕時計の環境が暗くなるとその有機蓄光材からの発光が先ずあり、その後必要に応じて補助光源１２を点灯する。
【００４４】
また、この参考例においては、外部の信号により補助光源１２と液晶表示パネル３０のシャッタ機能とが連動し、シャッタ機能と文字表示を可変するため、特に若い腕時計の使用者へ非常に主張力のある機能となる。
さらに、この腕時計のシャッタ機能は、図１０に示す第１の表示領域２２内の第２の表示領域５４，５５に、横に徐々に移動するカーテン方式のシャッタ表示をなす。また、この腕時計には、表示のモードを可変するためのモードスイッチ５１と補助光源のオン・オフと、送信のオン・オフを行なうスイッチ５２と、時刻合わせを回転にて行ない、シャッタ機能の制御をプッシュ・プルにて行う制御スイッチ５０を有する。
【００４５】
次に、図１２のブロック図によって、この腕時計に設けられる電気回路について説明する。電池５から各回路ブロックへ電流が供給され、基準パルス発生手段（ＯＳＣ）６０と時間信号発生手段６１が作動する。また、基準パルス発生手段（ＯＳＣ）６０が発生する基準パルス信号を利用して送信回路６３と受信回路６４が稼動する。さらに、図１０に示した制御スイッチ５０の操作によって、送信回路６３が作動して送受信アンテナ５３に信号を供給し、外部へ信号を発信する。
また、外部からの信号は、送受信アンテナ５３から取り込まれ、受信回路６４により検波されて、液晶表示パネル駆動回路６２へ制御信号が出力され、液晶表示パネル３０のシャッタ機能が制御される。
【００４６】
例えば、ページャウオッチのように、特定周波数の電波信号を受信回路６４によって検知し、その検知信号によって液晶表示パネル３０のシャッタ機能を制御することもできる。
この実施形態では、図１０に示すように、腕時計の中央部の表示部５４，５５が外部の信号にてスクロール方式（カーテン方式）でシャッタを表示し、送信者からのメッセージがシャッタの間欠的オン・オフにより伝達される。例えば、初期がＡ、つぎにＭがシャッター５４の開口部に相当し、メッセージとしては、ＡＭ１０：００に会うの＜ＡＭ＞の部分が間欠的に表示されている状態を示している。
この表示部５４，５５には、シャッタを構成する第１の偏光板（反射型偏光板）９と光変調機能部である液晶セル３９に対して、観察者と反対側（裏面側）に、視認可能な情報（写真，文字，図形，絵など)を形成したフイルムを設けることができる。それによって、そのフイルム上の情報が、液晶セル３９の制御によってシャッタに覆われて見えなくなったり、シャッタが開いて見えるようになったりする。
【００４７】
以上説明した腕時計において、液晶表示パネル３０の裏側には、視認可能な情報を形成したフィルム、カラーフィルタ、発電機能素子、補助光源等を設置する場合の例を説明したが、シャッタ機能の開閉のときに、アナログ式時刻表示部の輪列の機械稼動部をシャッタの開口部で呈示することも、腕時計のデザイン性の向上には重要である。さらに、シャッタの開閉部が時間とともに移動することにより、腕時計のデザイン性の向上が可能になる。
この場合も、腕時計への適用に関して述べたが、表示部の大きさや時計ケース１の形状等を適当に変更することにより、置時計や掛時計にも同様に適用することができる。
【００４８】
〔第４の参考例：図１３〕
以下に、この発明の基礎となる参考例を置時計あるいは掛時計に適用した第４の参考例について説明する。まず、その置時計を図１３に示す。
この置時計は、図１および図２に示した第１の参考例の腕時計の時刻表示部を大きくして、その時計ケース１を円筒状に形成し、置時計の木製，石製，金属製あるいは樹脂製のケース１００にはめ込んだ物に相当する。
したがって、図１３において、図１および図２と対応する部分には同一の符号を付し、その説明は省略する。時計内部のアナログ表示機構や、第１，第２の偏光板の配置や種類なども第１の参考例と同じであり、偏光板保持リング１５を回転操作することにより、時刻表示部の表示が全面ミラー状になったり、透明になって時針６と分針７による時刻情報がよく見えるようになったりする。
【００４９】
〔第１の応用例：図１４，図１５〕
つぎに、この発明の第１の応用例について図１４および図１５によって説明する。
この応用例は、この発明の掛時計への応用であり、その時刻表示部は図８および図９によって説明した第２の実施形態の腕時計と同様に構成する。
その時刻表示部の下側には、カラクリ人形１６，１７，１８（５体）を備えたカラクリ人形ユニット１９を設けている。このカラクリ人形ユニット１９のシャッタ機能を偏光板と液晶セルとの相互作用により行うようにしたものである。
図１４はその掛時計の正面図、図１５は図１４のＦ−Ｆ線に沿う模式的な断面図である。
【００５０】
この掛時計は木製等の時計ケース２００に、時計ユニットのケース１とカラクリ人形ユニット１９のケース１０１が嵌め込まれている。
カラクリ人形ユニット１９は、図１５に示すように、ケース１０１に風防ガラス１０２と裏蓋１０３とが装着されて密封されている。
その内部に、５体のカラクリ人形の１６，１７，１８とその動作機構（図示を省略）が設けられており、内部へのごみ等の進入を防ぎ、カラクリ人形１６，１７，１８の汚れを防止している。
そして、風防ガラス１０２とカラクリ人形の１６，１７，１８との間に、風防ガラス１０２側から、第２の偏光板１１４としての高透過率の吸収型偏光板と、液晶セル１３９と、第１の偏光板１０９としての反射型偏光板とからなる液晶表示パネル１３０を配設している。
【００５１】
液晶セル１３９は、それぞれ対向する内面に透明な電極を形成した第１の基板１３３と第２の基板１３５とをシール材１３６を介して張り合わせ、その隙間に液晶１３４を封入して構成した、ツイスト角９０°のツイストネマティック型液晶セルである。
第１の偏光板１０９としての反射型偏光板は、住友スリーエム株式会社から販売されているオプティカルフィルムＤＢＥＦ（商品名）を使用する。
この第１の偏光板（反射型偏光板）１０９と第２の偏光板（吸収型偏光板）１１４とは、その透過容易軸が互いにほぼ平行するように配置される。
【００５２】
さらに、カラクリ人形１６，１７，１８と裏蓋１０３との間に、この掛時計の使用環境が暗い状態の際にカラクリ人形１６，１７，１８を照明するための補助光源１１２と、液晶表示パネル１３０およびカラクリ人形１６，１７，１８の作動機構を駆動制御するための回路基板１０４とを設けている。
補助光源１１２は、色彩性と多色性を重視し、赤，青，緑のライトエミッテッドダイオード（ＬＥＤ）を平面的に配列したアレイを採用した。液晶表示パネル１３０と回路基板１０４とは、ゼブラゴム１３８によって接続する。
液晶表示パネル１３０の観察者側には、カラクリ人形１６，１７，１８の演出効果を向上するために、遮蔽板１３７を設けている。遮蔽板１３７は、濃い紫や金色等のものを設けることにより、カラクリ人形１６，１７，１８の高級感を向上することができる。
【００５３】
この第１の応用例に用いる液晶表示パネル１３０は、カラクリ人形ユニット１９内のカラクリ人形１６，１７，１８の各人形（５体の）を遮蔽するシャッタ機能をもつため、５分割している。その各部分は、回路基板１０４からの信号により、個々に電気的に制御可能である。例えば、図１４で右側のカラクリ人形１６、１７，１８のみを遮蔽することも可能である。または時間的に右側から左側（あるいは左側から右側）の人形へ遮蔽部がシフトすることも簡単にできる。
この応用例においては、第１の偏光板１０９の反射型偏光板により金属光沢のあるシャッタ機能を有する。
【００５４】
このように、この応用例では、カラクリ人形ユニット１９内のカラクリ人形１６，１７，１８の観察者側に対し、液晶表示パネル１３０による金属調の反射特性と透過特性を有する電子式のシャッタを設けることができ、電子式シャッタのため、カラクリ人形１６，１７，１８の動きに合わせて簡単にシャッタの遮蔽部と透過部を可変できるのみならず、補助光源１１２の発光色の制御および時間に合わせてシャッタの開閉を制御することが可能であり、カラクリ人形１６，１７，１８の演出に変化を持たせることができる。
【００５５】
〔第２の応用例：図１６〕
次に、図１６はこの発明の第２の応用例を示す掛時計の正面図である。
この掛時計は、図８および図９に示した第２の実施形態と同様な、時針６と分針７と文字板１０によるアナログ表示式の時刻表示部と風防ガラスとの間に、下側の偏光板が反射型偏光板である液晶表示パネル３０を配置したもので、時計ケース３００にその時計ユニットを嵌め込んでいる。
その液晶表示パネル３０には、時刻表示部上にスケジュール等のキャラクタ表示を行なう文字表示部４３を設けている。
時計ケース３００の表面の一部に送受信用のアンテナ５３を設けており、図１２に示したような回路によって、外部からの特定の周波数の信号を検知し、その検知信号によって液晶表示パネル３０を制御して、その時刻表示面の反射あるいは透過状態を任意に可変することができる。
【００５６】
【発明の効果】
以上説明してきたように、この発明によれば時計の時刻表示部の手前側か後ろ側、あるい時刻表示部の少なくとも一部に反射型偏光板を配置することにより、変化に飛んだ金属調の反射特性と透過特性を利用する表示ができ、時計のデザイン性の改善と斬新なデザインへの発展が可能となる。
また、時計の時刻表示部に対して電気的に制御できるシャッタ機能を持たせることができる。液晶表示パネルの表示の一部あるいは全部をシャッタの開閉に寄与させることが可能になり、その液晶表示パネルの電極パターン形状またはマトリクス型液晶表示パネルの利用により、扇型、同心円状、フラッシング型のシャッタ機能と自由化が広がり、時計の表示イメージを改善できる。
【００５７】
さらに、掛時計の装飾用または高付加価値用に設けるカラクリ人形の観察者側に用いるシャッタにも、反射型偏光板を利用した液晶表示パネルを適用して、時計の高付加価値化へ貢献することができる。
さらに、発電機能素子を備えた腕時計に反射型偏光板を有する光変調機能部を採用して、シャッタ機能を充実化することにより、発電機能素子の発電状況、電気蓄積量の状況の表示と、電気蓄積量の枯渇による腕時計の停止後のシャッタ機能との連動による処理が可能になる。特に、時刻表示部より風防ガラス側に光変調機能部を配置する場合には、全面シャッタ閉による、時刻表示部の誤認識を防止できる。
また、反射型偏光板の一部あるいは、裏蓋側にカラーフィルタ、色フィルム、色偏光板などを設けることにより、色彩感豊かなシャッタが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の基礎となる第１の参考例を示す腕時計の平面図である。
【図２】 図１のＡ−Ａ線に沿う模式的な断面図である。
【図３】 同じく第１の参考例である腕時計のシャッタ機能を説明するための図である。
【図４】 この発明の基礎となる第２の参考例を示す腕時計の平面図である。
【図５】 図４のＢ−Ｂ線に沿う模式的な断面図である。
【図６】 この発明の第１の実施形態を示す腕時計装置の平面図である。
【図７】 図６のＣ−Ｃ線に沿う模式的な断面図である。
【図８】 この発明の第２の実施形態を示す腕時計の平面図である。
【図９】 図８のＤ−Ｄ線に沿う模式的な断面図である。
【図１０】 この発明の基礎となる第３の参考例を示す腕時計の平面図である。
【図１１】 図１０のＥ−Ｅ線に沿う模式的な断面図である。
【図１２】 同じくこの第３の参考例の腕時計に用いる電気回路の構成を示すブロック図である。
【図１３】 この発明の基礎となる第４の参考例を示す置時計の正面図である。
【図１４】 この発明の第１の応用例を示す掛時計の正面図である。
【図１５】 図１４のＦ−Ｆ線に沿う模式的な断面図である。
【図１６】 この発明の第２の応用例を示す掛時計の正面図である。
【符号の説明】
１：時計ケース ２，１０２：風防ガラス ３，１０３：裏蓋
４，１０４：回路基板 ５：二次電池 ６：時針 ７：分針
８：指針軸 ９，１０９：第１の偏光板 １０：文字板 １１：時刻文字
１２，１１２：補助光源 １３：補助光源用端子
１４，１１４：第２の偏光板 １５：偏光板保持リング ２０：表示領域
２１：凸部 ３０：液晶表示パネル ３１：第１の表示領域
３２：第２の表示領域 ３３，１３３：第１の基板 ３４，１３４：液晶
３５，１３５：第２の基板 ３６，１３６：シール材
３７，１３７：遮蔽板 ３８，１３８：ゼブラゴム
３９，１３９：液晶セル ４０：指針軸孔 ４１：太陽電池
４２：接続端子 ４３：文字表示部 ４４：上押え ４５：ゴムパッキン
４６：下押え ４７：コネクタ ５０：制御スイッチ
５３：送受信アンテナ ６０：ＯＳＣ ６１：時間信号発生手段
６２：液晶表示パネル駆動回路 ６３：送信回路 ６４：受信回路
１００，１０１：ケース ２００，３００：時計ケース

Claims (9)

1. 透過容易軸と直交する振動面を持つ直線偏光は反射する反射型偏光板と、光の透過を変調する光変調機能部とを有する時計であって、
   前記反射型偏光板の上側または下側に前記光変調機能部を重ねて配置し、
   該反射型偏光板と光変調機能部との下側に太陽電池を配設したことを特徴とする発電機能付き時計。
2. 前記光変調機能部は液晶パネルを備え、前記液晶パネルには前記太陽電池の発電量又は電気蓄積量を表示するための表示領域が設けられていることを特徴とする請求項１記載の発電機能付き時計。
3. 前記光変調機能部は、前記太陽電池の発電量又は電気蓄積量に従って前記表示領域を制御する機能を有することを特徴とする請求項２に記載の発電機能付き時計。
4. 前記表示領域は反射領域と透過領域とを備え、前記光変調機能部は、前記太陽電池の発電量又は電気蓄積量に従って前記反射領域と前記透過領域との面積比を可変する機能を有することを特徴とする請求項２に記載の発電機能付き時計。
5. 前記光変調機能部は、前記反射型偏光板の透過容易軸とそれに直交する反射容易軸のそれぞれへの光の入射比率を可変して、前記太陽電池に入射する光を可変する機能を有することを特徴とする請求項１に記載の発電機能付き時計。
6. 前記光変調機能部は、前記太陽電池の発電量又は電気蓄積量に従って、前記反射型偏光板の反射強度と透過強度とを可変する機能を有することを特徴とする請求項１に記載の発電機能付き時計。
7. 前記表示領域は前記太陽電池の手前側に配置し、前記光変調機能部による前記表示領域の変化により、前記太陽電池の受光条件が変化するようにした請求項２に記載の発電機能付き時計。
8. 前記光変調機能部は、太陽電池の発電量又は電気蓄積量が低下するに従って、前記表示領域の透過率が大きくなるように制御し、前記太陽電池への入射光量を増加するようにした請求項７に記載の発電機能付き時計。
9. 前記反射型偏光板は前記液晶パネルの下側に配設されていることを特徴とする請求項２に記載の発電機能付き時計。

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