專(zhuān)利名稱(chēng)：顯示器件和采用該器件的電子表的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用來(lái)顯示字母、數(shù)字、圖案及類(lèi)似信息的顯示器件。本發(fā)明還涉及一種用來(lái)計(jì)時(shí)和顯示時(shí)間的電子表，例如手表或秒表。
迄今為止，采用象液晶顯示器這樣的平板顯示器顯示數(shù)字、字母和其他種信息的顯示器件已廣為人所知。作為這樣一種顯示器件，例如圖20中所示的顯示器件為眾所周知，其中把一對(duì)偏振器52和53置于液晶板51的兩側(cè)，而把反射器54置于一個(gè)偏振器53的背面。把這對(duì)偏振器52和53放置得例如使它們的偏振軸成直角。
在這種傳統(tǒng)的顯示器件中，通過(guò)在液晶板51的電極之間施加預(yù)定通態(tài)電壓來(lái)顯示諸如數(shù)字之類(lèi)的信息，并通過(guò)施加低于通態(tài)電壓的關(guān)斷電壓來(lái)顯示白色背景或類(lèi)似背景。在該圖中，用“ON”表示施加通態(tài)電壓的區(qū)域，用“OFF”表示施加關(guān)斷電壓的區(qū)域。
在這種顯示器件中，當(dāng)把關(guān)斷電壓施加到液晶板51上時(shí)，如箭頭P所示，外部光線(xiàn)的線(xiàn)偏振光--即平行于紙平面偏振的自然光穿過(guò)偏振器52，并轉(zhuǎn)變成垂直于紙平面偏振的線(xiàn)偏振光，其偏振方向由關(guān)斷狀態(tài)下的液晶板51扭轉(zhuǎn)90°角。在穿過(guò)偏振器53之后，通過(guò)反射器54的表面不規(guī)則地反射該線(xiàn)偏振光。一部分不規(guī)則的反射光依次穿過(guò)偏振器53、液晶板51和偏振器52，把這部分光顯示給外部的觀看者。由此把這部分光看作來(lái)反射器54的反射圖像，通?？醋骶鶆虻陌咨尘?。
然后，當(dāng)把通態(tài)電壓施加到液晶板51上時(shí)，如箭頭Q所示，通過(guò)偏振器52把平行于紙平面的線(xiàn)偏振光從外部光線(xiàn)中取出，該線(xiàn)偏振光穿過(guò)液晶板51。由于這時(shí)液晶板51處于導(dǎo)通狀態(tài)，所以線(xiàn)偏振光的偏振方向保持與紙平面相平行而不被扭轉(zhuǎn)，因此，該線(xiàn)偏振光由偏振器53吸收。由此，把這部分光看作來(lái)自外部的暗色，例如黑色。
如上所述，在這種傳統(tǒng)的顯示器件中，通常在一個(gè)均勻白背景上以黑色或類(lèi)似的暗色把諸如數(shù)字之類(lèi)的信息顯示于來(lái)自反射器54的反射圖像上。
此外，例如日本未審查專(zhuān)利第52-55565號(hào)公開(kāi)文件公開(kāi)了制作太陽(yáng)能電池反射器54的技術(shù)，該反射器54構(gòu)成電子表的顯示部分。根據(jù)這種電子表，用太陽(yáng)能電池的電動(dòng)勢(shì)給用于表驅(qū)動(dòng)的電源充電，用該充電的表驅(qū)動(dòng)電源驅(qū)動(dòng)液晶板等等。
如上所述，盡管人們?cè)缫阎里@示器件中的反射器54由一個(gè)太陽(yáng)能電池構(gòu)成，但是由于太陽(yáng)能電池的表面通常為諸如黑色或深藍(lán)色之類(lèi)的暗色，所以當(dāng)通過(guò)用反射器54反射外部光線(xiàn)來(lái)顯示背景時(shí)，如圖20的標(biāo)記P所示，背景顯示為黑色或類(lèi)似的暗色。另一方面，如箭頭Q所示，通過(guò)利用偏振器53的吸光特性把諸如數(shù)字之類(lèi)的信息顯示為黑色或類(lèi)似的暗色。
簡(jiǎn)言之，當(dāng)在傳統(tǒng)的顯示器件中反射器由一個(gè)太陽(yáng)能電池構(gòu)成時(shí)，諸如數(shù)字之類(lèi)的信息以黑色或類(lèi)似的暗色顯示于相似暗色例如黑色的背景上。因此，不能清楚地辨別諸如數(shù)字之類(lèi)的信息。所以，把一個(gè)太陽(yáng)能電池放入表或類(lèi)似物的顯示面中的技術(shù)仍未被付諸實(shí)際應(yīng)用。當(dāng)用太陽(yáng)能電池時(shí)，不得不把它放在表或類(lèi)似物的顯示面外面。
鑒于上述問(wèn)題，提出了本發(fā)明，本發(fā)明的第一個(gè)目的是當(dāng)把一個(gè)太陽(yáng)能電池放入表或類(lèi)似物的顯示面中時(shí)，能把諸如數(shù)字之類(lèi)的信息與背景區(qū)分開(kāi)。
本發(fā)明的第二個(gè)目的是利用一個(gè)暗的地方中發(fā)光器件發(fā)出的光在表或類(lèi)似物上產(chǎn)生顯示，當(dāng)把一個(gè)太陽(yáng)能電池放入表或類(lèi)似物的顯示面中時(shí)外部光線(xiàn)不進(jìn)入上述暗的地方。
下面為上述問(wèn)題的解決方案(1)為了達(dá)到上述第一個(gè)目的，本發(fā)明的顯示器件包括(a)第一偏振光分離裝置，用來(lái)透射沿第一方向偏振的線(xiàn)偏振光分量，并用來(lái)禁止沿與該第一方向相垂直的方向偏振的線(xiàn)偏振光分量的透射；(b)偏振軸改變裝置，設(shè)置該裝置以接收從第一偏振光分離裝置射出的線(xiàn)偏振光并在改變欲透射偏振光的偏振軸的狀態(tài)與保持偏振軸不變的狀態(tài)之間選擇；(c)第二偏振光分離裝置，越過(guò)偏振軸改變裝置將第二偏振光分離裝置設(shè)置在第一偏振光分離裝置的對(duì)面，用以透射沿第二方向偏振的線(xiàn)偏振光分量并反射沿與該第二方向相垂直的方向偏振的線(xiàn)偏振光分量；和(d)一個(gè)太陽(yáng)能電池，越過(guò)第二偏振光分離裝置將太陽(yáng)能電池設(shè)置在偏振軸改變裝置的對(duì)面，用以接收外部光線(xiàn)并將外部光線(xiàn)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋?br> 在以上結(jié)構(gòu)和以下將要描述的結(jié)構(gòu)中，從另一個(gè)觀點(diǎn)看，可以認(rèn)為第一偏振光分離裝置具有透射從觀看者一側(cè)入射光的、沿第一預(yù)定方向偏振的線(xiàn)偏振光分量并禁止透射別的偏振光的偏振光分離功能，和透射從觀看者相對(duì)一側(cè)入射光的、沿該第一方向偏振的線(xiàn)偏振光分量并禁止透射另一偏振光的偏振光分離功能。
另外，從另一觀點(diǎn)看，可以認(rèn)為第二偏振光分離裝置具有透射從偏振軸改變裝置一側(cè)入射光的沿第二方向偏振的線(xiàn)偏振光分量并反射另一偏振光的偏振光分離功能，而且還具有透射從偏振軸改變裝置對(duì)面入射光的、沿該第二方向偏振的線(xiàn)偏振光分量的偏振光分離功能。
第一偏振光分離裝置可以由一個(gè)常用的偏振器構(gòu)成。常用的偏振器是一種具有透射沿一個(gè)方向偏振的入射光線(xiàn)偏振光分量并禁止透射其它線(xiàn)偏振光分量的特性的偏振光分離元件。例如，可通過(guò)在TAC(三乙酰纖維素)保護(hù)層之間夾一個(gè)偏振層來(lái)構(gòu)成它。
偏振軸改變裝置可以由例如液晶構(gòu)成。對(duì)于液晶來(lái)說(shuō)，可以使用各種液晶，例如TN(扭轉(zhuǎn)向列)液晶、STN(超扭轉(zhuǎn)向列)液晶和ECB(電控雙折射)液晶。STN液晶包括采用色補(bǔ)償光學(xué)各向異性材料的STN液晶，例如F-STN(薄膜補(bǔ)償STN)液晶。
如人們所熟知的那樣，太陽(yáng)能電池可以由例如具有硅PN結(jié)的元件構(gòu)成，它能把從諸如太陽(yáng)光束之類(lèi)外部光線(xiàn)輻射入的能量轉(zhuǎn)變成電能。
第二偏振光分離裝置可以由以下部分構(gòu)成1)偏振光分離膜，如國(guó)際公開(kāi)文件(國(guó)際公開(kāi)文件第WO95/17692號(hào)或WO995/27919號(hào))所公開(kāi)的那樣，它具有其中層疊許多薄膜的結(jié)構(gòu)；2)偏振光分離片，它具有其中把四分之一波長(zhǎng)λ片放在膽甾液晶層一側(cè)或兩側(cè)的結(jié)構(gòu)；3)偏振光分離構(gòu)件，把它構(gòu)造得能通過(guò)利用Brewster角把光分離成反射偏振光和透射偏振光(SID 92Digest，第427-429頁(yè))；或4)采用了一個(gè)全息圖的偏振光分離構(gòu)件。
按照這樣構(gòu)造的顯示器件，可以用穿過(guò)第二偏振光分離裝置、到達(dá)太陽(yáng)能電池表面即光接收表面并從上面反射回的光線(xiàn)顯示背景，并同時(shí)用從第二偏振光分離裝置反射回而未穿過(guò)它的光線(xiàn)顯示諸如數(shù)字之類(lèi)的信息。由于太陽(yáng)能電池的表面通常具有象黑色這樣的暗色，所以以上述方式顯示的背景也具有象黑色這樣的暗色。另一方面，來(lái)自第二偏振光分離裝置的反射光的條件由第二偏振光分離裝置的表面條件決定。如果該表面是光滑的平面，則反射光為亮色的鏡面反射光。當(dāng)?shù)诙窆夥蛛x裝置的表面是散光表面時(shí)，從那兒反射的光是亮的且不均勻反射的光。
簡(jiǎn)言之，按照本發(fā)明的顯示器件或類(lèi)似器件，當(dāng)把太陽(yáng)能電池用作反射器時(shí)，可以在黑色或類(lèi)似色的背景上以光的顏色顯示諸如數(shù)字之類(lèi)的信息。因此，能夠不帶任何實(shí)際困難來(lái)生產(chǎn)手表顯示屏或其他顯示器。此外，由于顯示平面中的背景即顯示平面中的較寬區(qū)域用作太陽(yáng)能電池的光接收表面，所以可以使太陽(yáng)能電池收集大量的外部光線(xiàn)并將這些光線(xiàn)轉(zhuǎn)變成電能。還有，由于能把太陽(yáng)能電池放入顯示諸如數(shù)字信息之類(lèi)觀看信息的顯示區(qū)中，所以同其中把太陽(yáng)能電池與顯示區(qū)分開(kāi)放置的傳統(tǒng)情況相比，可以顯著地減小顯示器件的整體尺寸，或者能為手表顯示屏或類(lèi)似物建立一個(gè)更寬的顯示區(qū)。
(2)盡管第二偏振光分離裝置可由各種具有如上所述的結(jié)構(gòu)的顯示器件中的器件構(gòu)成，不過(guò)當(dāng)它由具有前述國(guó)際公開(kāi)文件(WO 95/17692或WO 95/27919)所公開(kāi)結(jié)構(gòu)的偏振光分離膜構(gòu)成時(shí)，也可以如例如圖2所示構(gòu)造它。這里所描述的偏振光分離膜12具有其中交替層疊兩種層A和B的多層結(jié)構(gòu)。關(guān)于沿層疊方向毗鄰的這些層A與B的兩層，把它們的折射率設(shè)定為相同沿一個(gè)方向，沿與該方向成直角的另一方向把它們的折射率設(shè)定為不同。另外，這些層在厚度上不同。
考慮到圖2中三個(gè)相交軸方向X、Y和Z，通過(guò)例如擠壓成型把兩種層A與B制成多層狀態(tài)。使這些層沿一個(gè)方向(例如X方向)延伸，而不沿另一方向(即Y方向)延伸。也就是說(shuō)，X軸方向?yàn)檠由旆较?，Y軸方向?yàn)闄M向方向。材料B具有折射率nB(例如，nB=1.64)，該折射率基本不因延伸而改變。另一方面，材料A具有其中折射率因延伸而改變的特性。例如，當(dāng)沿一個(gè)軸向延伸由材料A制成的片時(shí)，它在延伸方向(即X方向)上有折射率nAX(例如，nAX=1.88)，而在橫向方向(即Y方向)上有折射率nAY(例如，nAY=1.64)。
當(dāng)沿X方向延伸圖2中所示由材料A與B制成的多層結(jié)構(gòu)時(shí)，在延伸方向上出現(xiàn)較大的折射率差值Δn=1.88-1.64=0.24。另一方面，在與X方向相垂直的Y方向上，層A與B之間的折射率差值Δn=1.64-1.64=0，沒(méi)有折射率差值。由于這樣一種光學(xué)特性，當(dāng)光線(xiàn)進(jìn)入偏振光分離膜12時(shí)，沿透射軸的方向E偏振的入射光偏振分量(a)穿過(guò)偏振光分離膜12。另一方面，沿吸收軸的方向F偏振的入射光偏振光分量(b)面臨折射率差值Δn并由出現(xiàn)差值的部分反射。
此外，如圖3所示，各對(duì)層A與B的厚度t1、t2、t3……稍微有所不同，所以，能夠用層間的截面反射不同波長(zhǎng)(b-1)、(b-2)……的光線(xiàn)。簡(jiǎn)言之，由具有不同厚度的層A與B構(gòu)成的多層結(jié)構(gòu)允許充分反射所有波長(zhǎng)的光?？梢酝ㄟ^(guò)設(shè)定將要反射所有波長(zhǎng)光的那些層的厚度組合來(lái)反射白光。
按照上述具有這樣一種結(jié)構(gòu)的顯示器件，即，在該結(jié)構(gòu)中把具有由多個(gè)層疊薄膜構(gòu)成的薄膜多層結(jié)構(gòu)的偏振光分離膜用作第二偏振光分離裝置，可以以相當(dāng)小的厚度制成具有這種結(jié)構(gòu)的偏振光分離膜，并把它做得有柔性。因此，可以減小電子表或類(lèi)似物的整體厚度并簡(jiǎn)化制造過(guò)程。
(3)然后，按照本發(fā)明用來(lái)計(jì)時(shí)和顯示時(shí)間的電子表包括(a)第一偏振光分離裝置，用來(lái)透射沿第一方向偏振的線(xiàn)偏振光分量并禁止透射沿與第一方向垂直的方向偏振的線(xiàn)偏振光分量；(b)偏振軸改變裝置，設(shè)置該裝置以接收射自第一偏振光分離裝置的線(xiàn)偏振光并在用來(lái)改變欲透射偏振光的偏振軸的狀態(tài)和用來(lái)保持偏振軸不變的狀態(tài)之間選擇；(c)第二偏振光分離裝置，將它越過(guò)偏振軸改變裝置放在第一偏振光分離裝置的對(duì)面以透射沿第二方向偏振的線(xiàn)偏振光分量并反射沿與第二方向垂直的方向偏振的線(xiàn)偏振光分量；(d)太陽(yáng)能電池，將它越過(guò)第二偏振光分離裝置放在偏振軸改變裝置的對(duì)面以接收外部光線(xiàn)并將外部光線(xiàn)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋?br> 按照這種電子表，與以上(1)中所述的顯示器件類(lèi)似，當(dāng)把太陽(yáng)能電池用作反射器時(shí)，能在黑色或類(lèi)似色背景上以一種亮色顯示諸如數(shù)字之類(lèi)的信息。因此，能毫無(wú)實(shí)際困難地產(chǎn)生顯示。此外，由于顯示平面中的背景--即顯示平面中較寬的區(qū)域用作太陽(yáng)能電池的光接收表面，所以可以使太陽(yáng)能電池能收集大量的外部光線(xiàn)并將這些光線(xiàn)轉(zhuǎn)變成電能。還有，由于可以把太陽(yáng)能電池放入顯示諸如數(shù)字信息之類(lèi)觀看信息的顯示區(qū)中，所以，和其中把太陽(yáng)能電池與顯示平面分開(kāi)來(lái)放置的傳統(tǒng)情況相比，可以顯著減小電子表的整體尺寸并建立用于觀看顯示或類(lèi)似作用的寬顯示區(qū)。
(4)在具有上述結(jié)構(gòu)的電子表中，如圖2所示，第二偏振光分離裝置可以由其中層疊有許多薄膜的偏振光分離膜構(gòu)成。
(5)為了達(dá)到上述第二個(gè)目的，按照本發(fā)明用來(lái)計(jì)時(shí)和顯示時(shí)間的電子表包括(a)第一偏振光分離裝置，用來(lái)透射沿第一方向偏振的線(xiàn)偏振光分量，并用來(lái)禁止沿與該第一方向相垂直的方向偏振的線(xiàn)偏振光分量的透射；(b)偏振軸改變裝置，設(shè)置該裝置以接收從第一偏振光分離裝置射出的線(xiàn)偏振光并在改變欲透射偏振光的偏振軸的狀態(tài)與保持偏振軸不變的狀態(tài)之間選擇；(c)第二偏振光分離裝置，越過(guò)偏振軸改變裝置將第二偏振光分離裝置設(shè)置在第一偏振光分離裝置的對(duì)面，用以透射沿第二方向偏振的線(xiàn)偏振光分量并反射沿與該第二方向相垂直的方向偏振的線(xiàn)偏振光分量；(d)透明表面發(fā)射裝置，越過(guò)第二偏振光分離裝置將透明表面發(fā)射裝置設(shè)置于偏振軸改變裝置的對(duì)面；和(e)一個(gè)太陽(yáng)能電池，越過(guò)第二偏振光分離裝置將太陽(yáng)能電池設(shè)置在偏振軸改變裝置的對(duì)面，用以接收外部光線(xiàn)并將外部光線(xiàn)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋?br> 按照這種電子表，與以上(1)中所述顯示器件類(lèi)似，當(dāng)把太陽(yáng)能電池用作反射器時(shí)，可以在黑色或類(lèi)似色的背景上以一種亮色顯示諸如數(shù)字之類(lèi)的信息。因此，能夠毫無(wú)任何實(shí)際困難地產(chǎn)生手表顯示。此外，由于顯示平面中的背景--即顯示平面中較寬的部分用作太陽(yáng)能電池的光接收表面，所以可以使太陽(yáng)能電池收集大量的外部光線(xiàn)并把這些光線(xiàn)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?。還有，由于能把太陽(yáng)能電池放入顯示諸如數(shù)字信息之類(lèi)時(shí)間信息的顯示區(qū)內(nèi)，所以和其中把太陽(yáng)能與顯示區(qū)分開(kāi)放置的傳統(tǒng)情況相比，可以顯著減小電子表的整體尺寸并建立用于手表顯示屏或類(lèi)似作用的寬顯示區(qū)。
另外，按照采用透明表面發(fā)射裝置的這種電子表，甚至在把電子表放在沒(méi)有外部光線(xiàn)進(jìn)入的暗的地方時(shí)，也能通過(guò)利用來(lái)自透明表面發(fā)射裝置的光線(xiàn)產(chǎn)生手表顯示，在從觀看者方向看手表時(shí)，該透明表面發(fā)射裝置放在第二偏振光分離裝置的背面。
在以上(5)中所述的電子表中，各元件、第一偏振光分離裝置、偏振軸改變裝置、太陽(yáng)能電池和第二偏振光分離裝置可以與以上(1)中所述顯示器件中所用的那些相同。
(6)在以上(5)中所述的電子表中，盡管透明表面發(fā)射裝置可以具有任意一種結(jié)構(gòu)，不過(guò)最好它包括用來(lái)發(fā)光的光源；和在偏振軸改變裝置一側(cè)設(shè)置有一個(gè)光出射表面的導(dǎo)光部件，用來(lái)將光從光源導(dǎo)向光出射表面。
(7)當(dāng)光從如以上(6)中所述電子表中那樣的光導(dǎo)向部件的光出射表面射出時(shí)，通過(guò)在光出射表面或其相對(duì)表面上形成一個(gè)凸的部分或一個(gè)凹的部分能夠使光從光出射表面射出。例如，光能通過(guò)以下方式從平面結(jié)構(gòu)的光出射表面射出如

圖11所示，在光出射表面上形成圓柱形凸起；如圖15所示，在光出射表面上形成圓柱狀凹槽；如圖16所示，在與出射表面相對(duì)的表面上形成錐形凸起；如圖17所示，在與光出射表面相對(duì)的表面上形成錐形凹槽；如圖18所示，在與光出射表面相對(duì)的表面上形成半球形凸起；或如圖19所示，在與光出射表面相對(duì)的表面上形成半球形凹槽。
(8)在具有上述結(jié)構(gòu)的電子表中，透明表面發(fā)射裝置可以包括一個(gè)儲(chǔ)光發(fā)光層。該儲(chǔ)光發(fā)光層可以包括一個(gè)襯底，該襯底能夠保持住由所吸收的光激發(fā)的、處于激發(fā)狀態(tài)下的電子并通過(guò)所保持電子與空穴的復(fù)合來(lái)發(fā)光。
當(dāng)這樣一個(gè)發(fā)光襯底吸收光時(shí)，首先，電子被激發(fā)在第一激發(fā)狀態(tài)，通過(guò)由雜質(zhì)中心或晶格缺陷造成的俘獲中心來(lái)俘獲這些電子，從而把它們保持在預(yù)定激發(fā)狀態(tài)。之后，通過(guò)熱激活把由俘獲中心保持的電子返回到第一激發(fā)狀態(tài)，使它們與空穴復(fù)合，由此發(fā)光。這樣一種發(fā)光襯底是例如一種含作為母晶的鍶鋁氧化物(SrAl2O4)和作為雜質(zhì)的稀土元素的襯底。
這種儲(chǔ)光發(fā)光層可以用一種由光導(dǎo)向部件和光源構(gòu)成的發(fā)光裝置代替，或者可以與該發(fā)光裝置裝在一起。適用這種儲(chǔ)光發(fā)光層使得能在亮的環(huán)境中把能量存入儲(chǔ)光發(fā)光層而在暗的環(huán)境中把光從以能量為基礎(chǔ)的儲(chǔ)光發(fā)光層中發(fā)射出來(lái)。通過(guò)利用所發(fā)射的光能夠進(jìn)行手表顯示。
該儲(chǔ)光發(fā)光層要有儲(chǔ)光特性和透射一些能給太陽(yáng)能電池充電的光的性能。為了把這種光透射性能添加給儲(chǔ)光發(fā)光層，可以采用如下方法，例如1)減小儲(chǔ)光發(fā)光層的厚度；2)設(shè)計(jì)儲(chǔ)光材料；和3)把儲(chǔ)光區(qū)細(xì)分為小點(diǎn)狀部分。當(dāng)把儲(chǔ)光區(qū)細(xì)分為小點(diǎn)狀部分時(shí)，光穿過(guò)儲(chǔ)光部分之外的那些部分并由太陽(yáng)能電池吸收。通過(guò)改變儲(chǔ)光部分的比例，可以確定所存儲(chǔ)光能與由太陽(yáng)光產(chǎn)生的電能之間最佳的比例。
(9)在具有上述結(jié)構(gòu)的電子表中，可以把散光層置于透明表面發(fā)射裝置的觀看者一側(cè)上。這能用射自透明表面發(fā)射裝置的光來(lái)實(shí)現(xiàn)亮的手表顯示。
(10)為了實(shí)現(xiàn)上述第一個(gè)目的，按照本發(fā)明的電子表包括一個(gè)偏振器；一個(gè)TN液晶層；一個(gè)用來(lái)透射沿第一方向偏振的線(xiàn)偏振光分量并反射沿與第一方向相垂直的方向偏振的線(xiàn)偏振光分量的偏振光分離膜；和一個(gè)太陽(yáng)能電池，其中這些元件按這一順序一個(gè)層疊在另一個(gè)之上。
圖1是按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的顯示器件的示意圖。
圖2是表示出用作圖1所示結(jié)構(gòu)主要部分的偏振光分離膜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的示意性透視圖。
圖3是表示出圖2所示偏振光分離膜的作用的示意圖。
圖4是表示出作為按照本發(fā)明上述實(shí)施例電子表的電子手表斷面結(jié)構(gòu)的剖視圖。
圖5是表示出用在圖4所示電子手表中的機(jī)件實(shí)例的平面圖。
圖6是表示出作為本發(fā)明顯示器件一個(gè)應(yīng)用的電子袖珍計(jì)算器主要部分的分解透視圖。
圖7是表示出用在按照本發(fā)明電子表中液晶顯示裝置的一個(gè)實(shí)例的示意性剖視圖。
圖8是表示出按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的電子表斷面結(jié)構(gòu)的剖視圖。
圖9是表示出圖8所示斷面結(jié)構(gòu)主要部分的放大剖視圖。
圖10是按照本發(fā)明上述實(shí)施例電子表的正視圖。
圖11是用作圖7所示液晶顯示裝置主要部分的透明表面發(fā)射器件實(shí)施的透視圖。
圖12是表示出圖11所示發(fā)光器件斷面結(jié)構(gòu)的剖視圖。
圖13是用作按照本發(fā)明另一實(shí)施例電子表中液晶顯示裝置的示意性剖視圖。
圖14是用在按照本發(fā)明又一實(shí)施例電子表中液晶顯示裝置的示意性剖視圖。
圖15是表示出光導(dǎo)向部件一種形式的剖視圖。
圖16是光導(dǎo)向部件另一種形式的剖視圖。
圖17是光導(dǎo)向部件又一種形式的剖視圖。
圖18是光導(dǎo)向部件再一種形式的剖視圖。
圖19是光導(dǎo)向部件還一種形式的剖視圖。
圖20是表示出傳統(tǒng)顯示器件的實(shí)例主要部分的示意圖。
圖4表示出一個(gè)電子表尤其是一個(gè)電子手表實(shí)施例的剖面結(jié)構(gòu)，該電子表用本發(fā)明的顯示器作為顯示部分。該手表包括由例如塑料制成的外殼1；裝在外殼1里的機(jī)件2；固定到外殼上并置于機(jī)件2上的玻璃片3；和用來(lái)固定機(jī)件2的后蓋4。標(biāo)號(hào)6代表表帶。
機(jī)件2包括框架7；由框架7支承并用作偏振軸改變裝置的液晶層部分8；粘到液晶層部分8的外表面(圖中上表面)并用作第一偏振光分離裝置的偏振器11；越過(guò)液晶層8置于偏振器11對(duì)面并用作第二偏振光分離裝置的偏振光分離膜12；和置于偏振光分離膜12底面的太陽(yáng)能電池18。
偏振器11由常用的偏振器制成，用來(lái)通過(guò)吸收、散射或類(lèi)似作用透射沿第一方向偏振的線(xiàn)偏振光分量并禁止透射沿與第一方向相垂直方向偏振的線(xiàn)偏振光分量。在本實(shí)施例中，把偏振器11放置得其透射軸指向與圖1紙平面垂直的方向。偏振光分離膜12由具有如圖2所示其中層疊許多薄膜的結(jié)構(gòu)的偏振光分離膜制成。如上所述，偏振光分離膜12用來(lái)透射沿第二方向偏振的線(xiàn)偏振光分量并反射其它線(xiàn)偏振光分量而不是吸收它們，尤其用來(lái)全反射沿與透射軸成直角方向偏振的線(xiàn)偏振光。
在本實(shí)施例的偏振光分離膜12中，把其各層的厚度t1、t2、t3……(見(jiàn)圖2)設(shè)定得便于反射可見(jiàn)光區(qū)中所有波長(zhǎng)的光。面朝液晶層部分8的偏振光分離膜12的表面可以是用來(lái)鏡面反射光的平面，或是光散射層，即散光層。在平面的情況下，來(lái)自偏振光分離膜12的反射圖像是鏡面反射圖像。在散光層的情況下，來(lái)自偏振光分離膜12的反射圖像沒(méi)有圖案，并為單色圖像(通常為白色)。通過(guò)在偏振光分離膜12的表面上形成一個(gè)彩色層可以把適當(dāng)?shù)念伾拥綀D像上。
太陽(yáng)能電池18的表面--即光接收表面以與普通太陽(yáng)能電池相同的方式具有暗色，例如黑色或深藍(lán)。太陽(yáng)能電池18從光接收表面接收外部光線(xiàn)并把光轉(zhuǎn)變成電。通過(guò)轉(zhuǎn)變所產(chǎn)生的電給用于手表驅(qū)動(dòng)的電池充電，然后當(dāng)需要用電來(lái)驅(qū)動(dòng)手表時(shí)輸出電。
圖4中，液晶層部分8包括相對(duì)的一對(duì)透明玻璃襯底13a和13b。用例如TN液晶L的液晶密封一個(gè)形成于這對(duì)玻璃襯底之間、叫作盒間隙的間隙。如圖5所示，玻璃襯底13a與13b裝有多個(gè)用來(lái)顯示諸如數(shù)字和字母之類(lèi)信息的透明電極14。在本實(shí)施例中，把透明電極分為七段以顯示一位數(shù)字。
可在分別形成于所述對(duì)玻璃襯底13a與13b中相對(duì)的一對(duì)分段電極14之間施加預(yù)定電壓。取決于是施加(導(dǎo)通)電壓還是 施加(關(guān)斷)電壓能把液晶L設(shè)定于兩個(gè)對(duì)準(zhǔn)狀態(tài)之一。把本實(shí)施例的液晶設(shè)定得它在接通狀態(tài)下不改變穿過(guò)其中的線(xiàn)偏振光的偏振軸，另一方面，它在關(guān)斷狀態(tài)下把線(xiàn)偏振光的偏振軸扭轉(zhuǎn)90°角。
以下將給出對(duì)具有上述結(jié)構(gòu)的電子手表工作的描述。
首先，在顯示背景中，把圖1中液晶層部分8置于關(guān)斷狀態(tài)下。然后，如圖中箭頭Q所示，沿垂直于紙平面方向偏振的線(xiàn)偏振光從外部光線(xiàn)--即自然光中穿過(guò)偏振器11并轉(zhuǎn)變成沿平行于紙平面方向偏振的線(xiàn)偏振光，其偏振方向由關(guān)斷狀態(tài)下的液晶層部分8扭轉(zhuǎn)了90°角。該線(xiàn)偏振光穿過(guò)偏振光分離膜12，到達(dá)太陽(yáng)能電池18的光接收表面，在太陽(yáng)能電池中將大量光線(xiàn)轉(zhuǎn)變成電能。把一小部分光轉(zhuǎn)變成反射光，在它們穿過(guò)偏振光分離膜12、液晶層部分8和偏振器11之后，觀看者看見(jiàn)它們。由于太陽(yáng)能電池18的光接收表面為諸如黑色或深藍(lán)之類(lèi)的暗色，所以所看到的顏色也是這樣一種暗色。
在顯示諸如數(shù)字之類(lèi)的信息中，把圖1所示的液晶層部分8置于導(dǎo)通狀態(tài)下。然后，由偏振器11取出來(lái)自外部光線(xiàn)、沿垂直于紙平面方向偏振的線(xiàn)偏振光，如箭頭P所示，該線(xiàn)偏振光穿過(guò)液晶層部分8。這時(shí)，由于液晶層部分8處于導(dǎo)通狀態(tài)，所以并不扭轉(zhuǎn)線(xiàn)偏振光的偏振方向并使其保持垂直于紙平面。因此，該線(xiàn)偏振光由偏振光分離膜12中層間的界面按照波長(zhǎng)反射，在所反射的光線(xiàn)依次穿過(guò)液晶層部分8和偏振器11之后，把所反射的光線(xiàn)顯示于外部。由此，以偏振光分離膜12的反射顏色來(lái)顯示圖5所示透明分段電極14的導(dǎo)通狀態(tài)段。該反射顏色為諸如銀色、灰色或白色之類(lèi)的亮色。
按照上面所述，當(dāng)在本實(shí)施例中通過(guò)利用外部自然光來(lái)產(chǎn)生手表顯示時(shí)，用來(lái)自太陽(yáng)能電池18的表面的反射光以暗色顯示背景，而以來(lái)自偏振光分離膜12的暗反射色將諸如數(shù)字之類(lèi)的信息顯示于其上。因此，可以毫無(wú)任何實(shí)際困難清楚地看到諸如數(shù)字之類(lèi)的信息。此外，如圖1和5所示，由于把太陽(yáng)能電池18放入手表的顯示區(qū)內(nèi)，所以與其中把太陽(yáng)能電池放在顯示區(qū)外部的情況相比，能顯著減小電子表的整體尺寸。
圖6表示出其中把本發(fā)明的顯示器件用作電子袖珍計(jì)算器顯示部分的另一實(shí)施例。在本實(shí)施例中，電子袖珍計(jì)算器20的數(shù)字顯示屏21由本發(fā)明的顯示器件構(gòu)成。在袖珍計(jì)算器20的屏位置G中，把太陽(yáng)能電池18、偏振光分離膜12、液晶層部分8和偏振器11依此順序從下面一個(gè)疊在另一個(gè)之上，它們構(gòu)成了數(shù)字顯示屏21。
上述元件--偏振器11、液晶層部分8、偏振光分離膜12和太陽(yáng)能電池18以與圖1中相同標(biāo)號(hào)所代表元件相同的方式工作，因此，省略對(duì)其的詳細(xì)描述。通過(guò)有選擇地操縱各種鍵22，可以把所需數(shù)字和作為計(jì)算結(jié)果獲得的數(shù)字顯示于基于液晶層部分8中分段電極導(dǎo)通/關(guān)斷狀態(tài)的數(shù)字顯示屏21上。這時(shí)，通過(guò)用太陽(yáng)能電池18的光接收表面以暗色來(lái)顯示背景，而以諸如銀色或灰色之類(lèi)的亮色將諸如數(shù)字之類(lèi)的信息清晰地顯示于其上。
在電子袖珍計(jì)算器20中，由于也把太陽(yáng)能電池18放入液晶顯示部分8的顯示區(qū)中，所以不必為把太陽(yáng)能電池18放在屏區(qū)G之外而準(zhǔn)備一個(gè)區(qū)域，這使得能顯著減小計(jì)算器20的整體尺寸。
盡管已參照與權(quán)利要求1和3有關(guān)的優(yōu)選實(shí)施例描述了本發(fā)明，不過(guò)本發(fā)明并不限于這些實(shí)施例，在由權(quán)利要求書(shū)所確定的本發(fā)明的范圍之內(nèi)可以做各種修改。
例如，盡管圖4說(shuō)明了其中本發(fā)明的顯示器件用到電子手表中的情況，而圖6說(shuō)明了其中它用到電子袖珍計(jì)算器中的情況，不過(guò)本發(fā)明的顯示器件還可用作其他種電子儀器的顯示部分。此外，盡管本發(fā)明用到圖4所示實(shí)施例中的手表中，不過(guò)，它當(dāng)然也可用到具有另一種結(jié)構(gòu)的電子表中，例如秒表。
盡管在以上實(shí)施例中把采用TN液晶的液晶板用作偏振軸改變裝置，該裝置能在用來(lái)改變欲透射偏振光的偏振軸的狀態(tài)和用來(lái)保持偏振軸不變的狀態(tài)之間選擇，不過(guò)也可以用采用STN液晶或ECB液晶的液晶板代替。
還有，盡管把其中如圖2所示層疊有多個(gè)薄膜的多層結(jié)構(gòu)用作第二偏振光分離裝置，該第二偏振光分離裝置用來(lái)透射沿第二方向偏振的線(xiàn)偏振光分量并反射沿與第二方向垂直方向偏振的線(xiàn)偏振光分量，不過(guò)它還可以用以下裝置代替1)偏振光分離片，它具有其中將四分之一波長(zhǎng)λ片置于膽甾液晶層的一側(cè)或兩側(cè)的結(jié)構(gòu)；2)偏振光分離部件，把它構(gòu)造得能用Brewster角(SID 92 Digest，第427-429頁(yè))分為反射偏振光和透射偏振光；或3)采用全息底片的偏振光分離部件。
圖8表示出按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的電子表，尤其是電子手表。該電子表包括例如由塑料或金屬制成的外殼1；裝在外殼1中的機(jī)件2；固定到外殼1上并置于機(jī)件2上的玻璃片3；和用來(lái)固定機(jī)件2的后蓋4。標(biāo)號(hào)6代表表帶。
如圖9所示，機(jī)件2包括框架7；由框架7支承的液晶顯示裝置5；和置于液晶顯示裝置5之下的電路襯底10。如圖7所示，液晶顯示裝置5包括液晶層部分8，它用作偏振軸改變裝置；偏振器11，把它置于液晶層部分8的觀看者一側(cè)(圖中上側(cè))，它用作第一偏振光分離裝置；和偏振光分離膜12，如從觀察者一方看，它置于液晶層部分8的背面(圖中下側(cè))，它用作第二偏振光分離裝置。在偏振光分離膜12的背面，還依次裝有散光層15、透明表面發(fā)射器件29和太陽(yáng)能電池18。
偏振器11由常用的偏振器構(gòu)成，它用來(lái)透射從觀看者一側(cè)入射的光的、沿第一預(yù)定方向--在本例中，沿與紙平面平行的方向--偏振的線(xiàn)偏振光分量，并用來(lái)禁止透射其它線(xiàn)偏振光。另外，偏振器11用來(lái)透射從與觀看者相對(duì)的一側(cè)入射的光的、沿平行于紙平面方向偏振的線(xiàn)偏振光分量，并用來(lái)禁止透射其它偏振光。
偏振光分離膜12由具有其中如圖2所示層疊有許多薄膜結(jié)構(gòu)的偏振光分離膜構(gòu)成。圖7中，偏振光分離膜12透射從液晶層部分8一側(cè)入射的光的、沿第二方向--在本實(shí)施例中，沿與紙平面垂直的方向--偏振的線(xiàn)偏振光分量，并反射其它偏振光，尤其是全反射沿平行于紙平面方向偏振的光。此外，偏振光分離膜12還用來(lái)透射從與液晶層部分8相對(duì)的一側(cè)--即從發(fā)光器件29一側(cè)入射的光的、沿與紙平面垂直方向偏振的偏振光分量。
在本實(shí)施例的偏振光分離膜12中，把各層A與B的厚度t1、t2、t3……(見(jiàn)圖5)設(shè)定得便于反射包含在可見(jiàn)光區(qū)內(nèi)所有波長(zhǎng)的光。面向液晶層部分8的偏振光分離膜12的表面可以是一個(gè)用來(lái)鏡面反射光線(xiàn)的平面，或是一個(gè)光散射層，即散光層。在平面的情況下，來(lái)自偏振光分離膜12的反射圖像是鏡面反射圖像。在散光層的情況下，來(lái)自偏振光分離膜12的反射圖像沒(méi)有圖案，并為單色圖像(通常為白色)。通過(guò)在偏振分離膜12的表面上形成一個(gè)彩色層可以把一種適當(dāng)?shù)念伾拥皆搱D像中去。
太陽(yáng)能電池18的表面--即光接收表面以與普通的太陽(yáng)能電池相同的方式具有為諸如黑色或深藍(lán)之類(lèi)的暗色。太陽(yáng)能電池18從光接收表面接收外部光線(xiàn)并把這些光線(xiàn)轉(zhuǎn)變?yōu)殡姟０延赊D(zhuǎn)變產(chǎn)生的電充入用于手表驅(qū)動(dòng)的電池中，然后在需要時(shí)把電從該電池中輸出以便驅(qū)動(dòng)手表。
圖7中，液晶層部分8包括一對(duì)相對(duì)的透明襯底13a和13b。用諸如TN液晶L之類(lèi)的液晶密封形成于透明襯底之間、叫作盒間隙(cell gap)的間隙。透明襯底13a和13b由諸如玻璃或塑料之類(lèi)的透明材料制成。在其內(nèi)表面上，多個(gè)用來(lái)顯示由數(shù)字、字母或諸如此類(lèi)的信息組成的可見(jiàn)信息的透明電極14a和14b由ITO(銦錫氧化物)或諸如此類(lèi)的東西制成。在有電極14a和14b形成的襯底表面上，對(duì)準(zhǔn)層還由聚酰亞胺、聚乙烯醇等制成，它們受到諸如摩擦之類(lèi)的對(duì)準(zhǔn)處理。
在本實(shí)施例中，如圖10所示，透明電極14a和14b組成其中設(shè)置有六個(gè)一位數(shù)字的圖案，每個(gè)一位數(shù)字由七段組成。通過(guò)有選擇地改變這些段中一些段的顏色，可顯示各種數(shù)字以用于時(shí)間顯示。當(dāng)然，在需要時(shí)也可顯示不是數(shù)字的任意其他信息。
圖7中所示透明表面發(fā)射器件29包括光導(dǎo)向部件28，把它制成具有光透射性能的象一個(gè)片一樣的形狀；和位于光導(dǎo)向部件28一側(cè)的多個(gè)光源，例如如圖11和12所示的LED(發(fā)光二極管)30，在本實(shí)施例中光源為3個(gè)。在圖中上側(cè)上光導(dǎo)向部件28的表面28a用作光出射表面，即觀看者一側(cè)表面。光出射表面28a裝有多個(gè)沿均勻或不均勻點(diǎn)排布向外突出的圓柱形凸起31a。把反光膜32粘到光導(dǎo)向部件28的設(shè)置有LED30側(cè)之外的那些側(cè)上。
光導(dǎo)向部件28可以由以下部分制成1)諸如聚丙烯樹(shù)脂、聚碳酸酯樹(shù)脂、或非晶聚烯烴樹(shù)脂之類(lèi)的透明樹(shù)脂；2)諸如玻璃之類(lèi)的無(wú)機(jī)透明材料；或3)這些材料的混和物。另外，可用各種方法制作它，例如1)注模；2)利用樹(shù)脂的照相排版性能的方法；3)蝕刻；或4)把一層膜粘接到透明樹(shù)脂或玻璃平片上的方法。
如圖12所示，在光導(dǎo)向部件28中，射自L(fǎng)ED30的光S1和S2在經(jīng)受從光出射表面28a的內(nèi)表面和相對(duì)表面的重復(fù)全反射時(shí)擴(kuò)散到光導(dǎo)向部件28內(nèi)部。用形成于側(cè)面的反光膜32反射已擴(kuò)散到側(cè)面上的光，并使這些光再次擴(kuò)散到光導(dǎo)向部件28的內(nèi)部。在這一擴(kuò)散期間，已到達(dá)凸起31a一側(cè)的光射到外部，并射向圖7中的液晶層部分8，即射向觀看者一側(cè)。來(lái)自L(fǎng)ED30的光幾乎完全不從未形成凸起31a的表面射出。
具有上述結(jié)構(gòu)的電子表有兩種顯示模式采用外部自然光的反射顯示模式和采用射自發(fā)光器件29的光的透射顯示模式。以下將逐一描述這些描述。
(反射顯示模式)參見(jiàn)圖7，在用外部光線(xiàn)進(jìn)行顯示而使發(fā)光器件29不發(fā)光的情況下，當(dāng)在液晶層部分8的電極14a和14b之間施加關(guān)斷電壓時(shí)，如箭頭P所示，由偏振器11從外部光線(xiàn)把平行于紙平面的線(xiàn)偏振光取出。此外，由液晶層部分8把該線(xiàn)偏振光轉(zhuǎn)變?yōu)槠淦穹较蚺まD(zhuǎn)約90°角的垂直于紙平面的線(xiàn)偏振光。接著該線(xiàn)偏振光穿過(guò)偏振光分離膜12、散光層15和光導(dǎo)向部件28，還有，由太陽(yáng)能電池18的光接收表面吸收該線(xiàn)偏振光。由此，把施加關(guān)斷電壓的區(qū)域顯示為諸如黑色之類(lèi)暗色的背景。根據(jù)太陽(yáng)能電池18的功能把由太陽(yáng)能電池18接收的光轉(zhuǎn)變成電能，在需要時(shí)把這些電能充入用來(lái)驅(qū)動(dòng)手表的電源存儲(chǔ)部分中。
接著，當(dāng)把導(dǎo)通電壓施加到液晶層部分8上時(shí)，如箭頭Q所示，由偏振器11從外部自然光中把平行于紙平面的線(xiàn)偏振光取出，而且還使該線(xiàn)偏振光保持與紙平面平行而基本上不使液晶層部分8扭轉(zhuǎn)其偏振方向。根據(jù)偏振光分離膜12的功能，由偏振光分離膜12反射該線(xiàn)偏振光。所反射的光穿過(guò)液晶層部分8，同時(shí)保持與紙平面平行，它還穿過(guò)偏振器11，射到外部。這使得觀看者能看到取決于偏振光分離膜12表面狀況的反射色圖像，例如，鏡面反射圖像或白色圖像。如關(guān)于圖10所述，把導(dǎo)通電壓區(qū)看作諸如一個(gè)數(shù)字之類(lèi)的可視圖像。
如上所述，當(dāng)在用外部自然光的反射顯示模式下進(jìn)行表顯示時(shí)，在關(guān)斷電壓施加區(qū)中顯示黑色或諸如此類(lèi)顏色的背景，同時(shí)，在導(dǎo)通電壓施加區(qū)中把白色或類(lèi)似色可視信息顯示為手表信息。由到達(dá)太陽(yáng)能電池18的外部光線(xiàn)在關(guān)斷電壓施加區(qū)產(chǎn)生電能，在需要時(shí)蓄積電能。
(透射顯示模式)當(dāng)時(shí)間顯示表面是黑的并難以在夜里或暗的房間里看到它時(shí)，點(diǎn)亮發(fā)光器件20的LED30。在這種情況下，在把關(guān)斷電壓施加到液晶層部分8的區(qū)域中，射自L(fǎng)ED的光擴(kuò)散到光導(dǎo)向部件28的內(nèi)部，然后如箭頭R簡(jiǎn)要所示，從光出射表面28a射向觀看者一側(cè)(即圖中上側(cè))。該射出光穿過(guò)散光層15，由偏振光分離膜12取出作為垂直于紙平面的線(xiàn)偏振光，并由液晶層部分8轉(zhuǎn)變成平行于紙平面的線(xiàn)偏振光，其偏振方向扭轉(zhuǎn)約90°角。該線(xiàn)偏振光穿過(guò)偏振器11，顯示于外部。這使觀看者能看到作為背景的著色的光，這種光射自光導(dǎo)向部件28并穿過(guò)散光層15，作為背景。射自光導(dǎo)向部件28的光通常為白色，并由散光層15散射，從而觀看者能見(jiàn)到白光背景。
接著，在把導(dǎo)通電壓施加到液晶層部分8上的區(qū)域中，如箭頭T簡(jiǎn)要所示，射自L(fǎng)ED30的光從光導(dǎo)向部件28的光出射表面28a射出，穿過(guò)散光層15并由偏振光分離膜12取出作為垂直于紙平面的線(xiàn)偏振光。由于該線(xiàn)偏振光穿過(guò)液晶層部分8而不扭轉(zhuǎn)其偏振方向，所以其偏振軸并不與偏振器11的透射軸一致。因此，該線(xiàn)偏振光由偏振器11吸收。所以，這一區(qū)域由觀看者看時(shí)為黑色顯示。
如上所述，當(dāng)以利用射自發(fā)光器件29的透射顯示模式進(jìn)行表顯示時(shí)，白色或類(lèi)似色背景顯示于關(guān)斷電壓施加區(qū)中，同時(shí)，在導(dǎo)通電壓施加區(qū)中把可視信息顯示為黑色或類(lèi)似色表信息。由于在該透射顯示模式下，極少的光進(jìn)入太陽(yáng)能電池18中，所以幾乎不由太陽(yáng)能電池18進(jìn)行電能的產(chǎn)生。
如上所述，按照本實(shí)施例的電子表，無(wú)論是采用外部自然光還是射自發(fā)光器件29的光線(xiàn)，都可以以一個(gè)不同顏色產(chǎn)生數(shù)字或類(lèi)似信息形式的手表顯示，用來(lái)清晰地區(qū)別于背景。因此，甚至當(dāng)把太陽(yáng)能電池放入顯示數(shù)字或類(lèi)似信息的表顯示表面的區(qū)域時(shí)，也能毫無(wú)任何困難地進(jìn)行表顯示。所以，可以把太陽(yáng)能電池的光接收區(qū)域做得盡可能大，并為用來(lái)驅(qū)動(dòng)表的電源提供較大的電能。
圖13表示出用在按照本發(fā)明又一實(shí)施例的電子表中的液晶顯示裝置。該液晶顯示裝置25不同于圖7中所示液晶顯示裝置5，不同點(diǎn)在于，在液晶顯示裝置25中把儲(chǔ)光發(fā)光層26置于偏振光分離膜12和太陽(yáng)能電池18之間，而不是圖7中所示的置于透明表面發(fā)射器件29和散光層15之間。圖13與7中相同的標(biāo)號(hào)代表相同的元件，因此，省略對(duì)它們的描述。
儲(chǔ)光發(fā)光層26的上表面用作光接收表面和發(fā)光表面。當(dāng)外部光線(xiàn)由儲(chǔ)光發(fā)光層26的光接收表面接收時(shí)，把它作為能量存入內(nèi)部。當(dāng)外部很暗時(shí)，把所存能量作為光射到外部。還有，儲(chǔ)光發(fā)光層26具有一種儲(chǔ)光性能，并具有透射一定量能對(duì)太陽(yáng)能電池18充電的光線(xiàn)的性能。
在本實(shí)施例的電子表中，當(dāng)用外部光線(xiàn)進(jìn)行手表顯示時(shí)，如箭頭P所示，外部光線(xiàn)依次穿過(guò)施加關(guān)斷電壓區(qū)域中的偏振器11、液晶層部分8、偏振光分離膜12和儲(chǔ)光發(fā)光層26，然后，它到達(dá)太陽(yáng)能電池18的光接收表面。觀看者把該區(qū)域看作著暗色的背景。同時(shí)，把已到達(dá)太陽(yáng)能電池18的光轉(zhuǎn)變成電能并用作用于手表顯示的電源。在施加導(dǎo)通電壓的區(qū)域中，如箭頭Q所示，諸如數(shù)字之類(lèi)的信息由從偏振光分離膜12反射的光線(xiàn)以與圖7中所示情況相似的方式顯示。
當(dāng)在夜里使用這種電子表或把它放在暗房間中時(shí)，把存入儲(chǔ)光發(fā)光層26內(nèi)部的能量作為光從發(fā)光表面射出。在這種情況下，如箭頭R所示，所發(fā)射的光穿過(guò)被關(guān)斷電壓施加到液晶層部分8的區(qū)域中的偏振光分離膜12、液晶層部分8和偏振器11，然后它顯示于外部。這使觀看者能把射自?xún)?chǔ)光發(fā)光層26的著色光看作背景。
另一方面，在把接通電壓施加到液晶層部分8的區(qū)域中，如箭頭T所示，射自?xún)?chǔ)光發(fā)光層26的光穿過(guò)偏振光分離膜12和液晶層部分8，由偏振器11吸收。因此，由觀看者把該區(qū)域看作黑色顯示。
如上所述，本實(shí)施例的電子表能夠通過(guò)利用無(wú)需其自己電源的儲(chǔ)光發(fā)光層26實(shí)現(xiàn)透射顯示模式。另外，該電子表能通過(guò)利用太陽(yáng)能電池18把外部光線(xiàn)轉(zhuǎn)變成電能，并能把電能用作手表的能源。
圖14表示出用于按照本發(fā)明再一個(gè)實(shí)施例的電子表的液晶顯示裝置。該液晶顯示裝置35不同于圖7中所示的液晶顯示裝置5，不同點(diǎn)在于，把液晶顯示裝置35中的儲(chǔ)光發(fā)光層26置于偏振光分離膜12和透明表面發(fā)射器件29之間而不是把圖7中所示的散射層15。圖14與7中相同的標(biāo)號(hào)代表相同的元件，因此，省略對(duì)它們的描述。
按照本實(shí)施例，可以通過(guò)用射自?xún)?chǔ)光發(fā)光層26的光并另外通過(guò)用射自透明表面發(fā)射器件29的光產(chǎn)生手表顯示。最好是，首先通過(guò)用射自?xún)?chǔ)光發(fā)光層26的光進(jìn)行顯示。當(dāng)光量減小到實(shí)際并不足夠的量時(shí)，點(diǎn)亮發(fā)光器件29的一個(gè)LED30，并使用射自發(fā)光器件29的光。
在圖7和14中所示的光導(dǎo)向部件28中，光出射表面28a裝有圓柱形凸起31a以便把LED30的光從光出射表面28a中取到外部。如圖15所示，可以使圓柱形凹槽33a代替這些凸起31a形成于光出射表面28a上。此外，如圖16所示，錐形凸起31b可以形成于光導(dǎo)向部件28的光出射表面28a的背面。還有，如圖17所示，錐形凹槽33b可以形成于光導(dǎo)向部件28的光出射表面28a的背面。再有，如圖18所示，半球形凸起31c可以形成于光導(dǎo)向部件28的光出射表面28a的背面。還有，如圖19所示，半球形凹槽33c可以形成于光導(dǎo)向部件28的光出射表面28a的背面。
按照權(quán)利要求1中所要求的顯示器件和權(quán)利要求3中所要求的電子表，由于至少一個(gè)用來(lái)將偏振軸改變裝置夾在中間的偏振光分離膜由具有透射沿一個(gè)方向偏振的線(xiàn)偏振光并反射其它線(xiàn)偏振光特性的偏振光分離元件構(gòu)成，所以當(dāng)把太陽(yáng)能電池用作反射器時(shí)，諸如數(shù)字之類(lèi)的信息能夠以一個(gè)亮色顯示于著暗色的背景上。因此，甚至當(dāng)把太陽(yáng)能電池用作反射器時(shí)也能毫無(wú)任何實(shí)際困難地產(chǎn)生手表顯示或另外的顯示。
此外，由于顯示平面中的背景--即顯示平面中的較寬區(qū)域用作太陽(yáng)能電池的光接收表面，所以可以使太陽(yáng)能電池收集大量的外部光線(xiàn)并能把這些外部光線(xiàn)轉(zhuǎn)變成電能。還有，由于可以把太陽(yáng)能電池放入顯示諸如數(shù)字信息之類(lèi)信息的顯示區(qū)中，所以，與其中把太陽(yáng)能電池與顯示區(qū)分開(kāi)放的傳統(tǒng)情況相比，可以顯著較小顯示器件和電子表的整體尺寸，或能為手表顯示或諸如此類(lèi)建立一個(gè)較寬的顯示區(qū)。
按照權(quán)利要求5中所要求的電子表，能夠獲得與權(quán)利要求3中所要求的電子表那些優(yōu)點(diǎn)相類(lèi)似的優(yōu)點(diǎn)。還有，由于當(dāng)從觀看者一方看時(shí)，把透明表面發(fā)射裝置放在第二偏振光分離裝置的背面，所以可以在沒(méi)有外部光線(xiàn)進(jìn)入的暗處中用射自發(fā)光裝置的光產(chǎn)生手表顯示。
權(quán)利要求
1．一種顯示器件，包括第一偏振光分離裝置，用來(lái)透射沿第一方向偏振的線(xiàn)偏振光分量，并用來(lái)禁止沿與該第一方向相垂直的方向偏振的線(xiàn)偏振光分量的透射；偏振軸改變裝置，設(shè)置該裝置以接收從所述第一偏振光分離裝置射出的線(xiàn)偏振光并在改變欲透射偏振光的偏振軸的狀態(tài)與保持偏振軸不變的狀態(tài)之間選擇；第二偏振光分離裝置，越過(guò)所述偏振軸改變裝置將所述第二偏振光分離裝置設(shè)置在所述第一偏振光分離裝置的對(duì)面，用以透射沿第二方向偏振的線(xiàn)偏振光分量并反射沿與該第二方向相垂直的方向偏振的線(xiàn)偏振光分量；和一個(gè)太陽(yáng)能電池，越過(guò)所述第二偏振光分離裝置將所述太陽(yáng)能電池設(shè)置在所述偏振軸改變裝置的對(duì)面，用以接收外部光線(xiàn)并將外部光線(xiàn)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋?br> 2．一種按照權(quán)利要求1的顯示器件，其特征在于，所述第二偏振光分離裝置具有包括兩種層交替層疊的多層結(jié)構(gòu)，沿層疊方向相鄰接的所述多個(gè)層中的兩個(gè)在一個(gè)方向上具有相同的折射率，而在一個(gè)與其成直角的方向上具有不同的折射率，并且所述多個(gè)層在層疊方向上的厚度有所不同。
3．一種用來(lái)計(jì)時(shí)并顯示時(shí)間的電子表，包括；第一偏振光分離裝置，用來(lái)透射沿第一方向偏振的線(xiàn)偏振光分量，并用來(lái)禁止透射沿與該第一方向相垂直的方向偏振的線(xiàn)偏振光分量；偏振軸改變裝置，設(shè)置該裝置以接收從所述第一偏振光分離裝置射出的線(xiàn)偏振光并在改變欲透射偏振光的偏振軸的狀態(tài)與保持偏振軸不變的狀態(tài)之間選擇；第二偏振光分離裝置，越過(guò)所述偏振軸改變裝置將所述第二偏振光分離裝置設(shè)置在所述第一偏振光分離裝置的對(duì)面，用以透射沿第二方向偏振的線(xiàn)偏振光分量并反射沿與該第二方向相垂直的方向偏振的線(xiàn)偏振光分量；一個(gè)太陽(yáng)能電池，越過(guò)所述第二偏振光分離裝置將所述太陽(yáng)能電池設(shè)置在所述偏振軸改變裝置的對(duì)面，用以接收外部光線(xiàn)并將外部光線(xiàn)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋?br> 4．一種按照權(quán)利要求3的電子表，其特征在于，所述第二偏振光分離裝置具有包括兩種層交替層疊的多層結(jié)構(gòu)，沿層疊方向相鄰接的所述多個(gè)層中的兩個(gè)在一個(gè)方向上具有相同的折射率，而在一個(gè)與其成直角的方向上具有不同的折射率，并且所述多個(gè)層在層疊方向上的厚度有所不同。
5．一種用來(lái)計(jì)時(shí)和顯示時(shí)間的電子表，包括第一偏振光分離裝置，用來(lái)透射沿第一方向偏振的線(xiàn)偏振光分量，并用來(lái)禁止沿與該第一方向相垂直的方向偏振的線(xiàn)偏振光分量的透射；偏振軸改變裝置，設(shè)置該裝置以接收從所述第一偏振光分離裝置射出的線(xiàn)偏振光并在改變欲透射偏振光的偏振軸的狀態(tài)與保持偏振軸不變的狀態(tài)之間選擇；第二偏振光分離裝置，越過(guò)所述偏振軸改變裝置將所述第二偏振光分離裝置設(shè)置在所述第一偏振光分離裝置的對(duì)面，用以透射沿第二方向偏振的線(xiàn)偏振光分量并反射沿與該第二方向相垂直的方向偏振的線(xiàn)偏振光分量；透明表面發(fā)射裝置，越過(guò)所述第二偏振光分離裝置將所述透明表面發(fā)射裝置設(shè)置于所述偏振軸改變裝置的對(duì)面；和一個(gè)太陽(yáng)能電池，越過(guò)所述透明表面反射裝置將所述太陽(yáng)能電池設(shè)置在所述第而偏振光分離裝置的對(duì)面，用以接收外部光線(xiàn)并將外部光線(xiàn)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋?br> 6．一種按照權(quán)利要求5的電子表，其特征在于，所述透明表面發(fā)射裝置包括用來(lái)發(fā)光的光源；和在所述偏振軸改變裝置那一側(cè)上設(shè)置光出射表面的光控制部件，用以把光從所述光源引導(dǎo)到所述光出射表面。
7．一種按照權(quán)利要求6的電子表，其特征在于，所述光控制部件在所述光出射表面或其對(duì)面上有一凸的部分或一凹的部分，以便于從所述光出射表面發(fā)射光線(xiàn)。
8．一種按照權(quán)利要求5到7中至少一個(gè)的電子表，其特征在于，所述透明表面發(fā)射裝置包括一個(gè)儲(chǔ)光發(fā)光層。
9．一種按照權(quán)利要求5到8中至少一個(gè)的電子表，其特征在于，所述透明表面發(fā)射裝置在觀看者一側(cè)上設(shè)置有一個(gè)散光層。
10．一種電子表，包括一個(gè)偏振板；一個(gè)TN液晶層；一個(gè)偏振光分離膜，用來(lái)透射沿第一方向偏振的線(xiàn)偏振光分量并反射沿與該第一方向相垂直的方向偏振的線(xiàn)偏振光分量；一個(gè)太陽(yáng)能電池；其中按這個(gè)順序把所述這些元件以一個(gè)在另一個(gè)之上的方式放置。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種顯示器件和電子表,在把太陽(yáng)能電池放入顯示區(qū)中時(shí),能使各種信息清晰地區(qū)別干背景。顯示器件包括偏振器、液晶層部分、偏振光分離膜和太陽(yáng)能電池。偏振光分離膜用來(lái)透射沿一個(gè)方向偏振的線(xiàn)偏振光Q并反射另一方向的線(xiàn)偏振光P。由于太陽(yáng)能電池的表面為暗色,所以用沿Q傳播的光顯示著暗色的背景。用由偏振光分離膜反射并沿P傳播的光以亮反射色顯示信息。因此,當(dāng)把電池放入顯示平面的內(nèi)部區(qū)域時(shí)可以以高對(duì)比度顯示信息。
文檔編號(hào)G02B27/28GK1213098SQ98116869
公開(kāi)日1999年4月7日 申請(qǐng)日期1998年8月3日 優(yōu)先權(quán)日1997年8月4日
發(fā)明者宮澤英一, 有川康夫 申請(qǐng)人:精工愛(ài)普生株式會(huì)社