CN1126900C - 使用外界光和照明板的显示装置 - Google Patents

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Abstract

一种显示装置包含：一个非发光型显示元件(1)，用于控制入射光的透射以显示一个影象；一个发光单元，其带有一个光源(16)和一个光导体(11)并安置在显示元件后面，用于向着显示元件发射照明光并以一个给定反射率将从显示元件前面入射的外界光向着显示元件反射。还装有一个照明亮度控制器(26)，用于控制照明光的强度，从而根据发光单元的反射率和从显示元件前面入射的外界光的环境照明度，使由外界光被发光单元反射出来的反射光和照明光的透射光的总和构成的显示元件屏幕亮度达到一个预定范围之内。

Description

使用外界光和照明板的显示装置
                      技术领域
本发明涉及使用外界光和照明板的显示装置。
                      背景技术
非发光型显示元件，例如液晶显示元件，要使用外界射出的光线并控制光线的传输，以用于显示，带有非发光型显示元件的显示装置可以分为利用透射光的透射型显示装置和利用反射光的反射型显示装置。
透射型显示装置是这样一种装置，其中，背光安置在上述显示元件的后面，而源于背光的照明光用于实现显示。源于背光的照明光向着显示元件发射，光线被发射到显示元件前面以实现显示。在这种透射型显示装置中，要消耗大量电能，以打开背光。
反射型显示装置是这样一种装置，其中，外界光(外部光)，即显示装置外部环境中的光用于显示。从显示元件前面入射的外界光被安置在显示元件后面的反光镜向着显示元件反射，接着，光线被发射到显示元件前面以实现显示。在这种反射型显示装置中，所获得的反射光的强度取决于从显示元件前面入射的外界光。因此，如果装置位于外界光充足的环境中，可以看到具有足够亮度的显示。由于不需要任何背光，因此只需要消耗很少的电能。
然而，在反射型显示装置中，发射到显示元件前面的反射光的强度主要取决于从显示元件前面入射的外界光的强度。因此，在超过100000勒克斯的高照明度环境中，例如夏天太阳直射的环境中，屏幕会太眩目，从而难以看清显示。此外，在黑暗环境中，例如夜间在室外，则无法获得分辨显示所需的屏幕亮度。因此，装置不能用在黑暗环境中。
另一方面，迄今为止，有人已经提出带辅助光源的反射型显示装置，这样，在黑暗环境中，如夜间室外，也可以看到显示装置的显示。
这种带辅助光源的反射型显示装置是这样一种装置，其中一个半透射反光镜安置在一个显示元件的后面，而辅助光源安置在半透射反光镜的后面。所用的半透射反光镜具有高反射率和低透射率，用以确保显示装置具有足够高的反射率(反光镜上反射并被发射到显示元件前面的光与从显示元件前面入射的外界光之间的强度比)。
然而，在这种带辅助光源的反射型显示装置中，半透射反光镜的透射率很低，而在消耗较少电能的前提下辅助光源的照明亮度不可能很高。因此，当辅助光源开启后，通过半透射反光镜传输并照射到显示元件中的照明光的亮度很微弱。
出于这个原因，在带辅助光源的反射型显示装置中，当辅助光源在黑暗中开启时，屏幕亮度很低。此外，在强照射环境中，例如夏天太阳光线直射的环境中，屏幕会太眩目，因而难以看清。
                      发明概述
因此，本发明的一个目的是提供一种液晶显示元件，其在各种环境中，从明亮环境到黑暗环境，均可获得均具有适宜屏幕亮度的显示。
本发明的另一个目的是提供一种液晶显示元件，其采用基于外界光的照明光和基于开启式光源的照明光，从而可以根据周围环境的光照情况使显示具有适宜的屏幕亮度。
为了实现这些目的，本发明的第一个方面是一种显示装置，其包含：
一个非发光型显示元件，其用于控制入射光的透射，以显示一个影象，
一个发光单元，其安置在显示元件后面，用于向着显示元件发射照明光并以一个给定反射率将从显示元件前面入射的外界光向着显示元件反射，以及
一个照明亮度控制器，其用于控制照明光的强度，从而根据发光单元的反射率和从显示元件前面入射的外界光的环境照明度，使由发光单元反射出来的外界光反射光和照明光的透射光的总和构成的显示元件屏幕亮度达到一个预定范围之内。
在第一个方面的这种显示装置中，可以同时将外界光的反射光和照明光的透射光发射到显示元件前面。在明亮的环境照明度下，可以根据外界光的照明度控制照明光的强度，从而使照明光消耗的电能减少，并利用外界光获得明亮的屏幕。在黑暗环境中，可以利用外界光的反射光和照射光的透射光使显示元件的屏幕获得足够的亮度。
在第一个方面的显示装置中，照明亮度控制器根据环境照明度控制屏幕亮度，使之达到与满足下列范围的二次函数所代表曲线相对应的亮度：
屏幕亮度为20-200尼特，当环境照明度为50勒克斯时；
屏幕亮度为30-300尼特，当环境照明度为1000勒克斯时；以及
屏幕亮度为400-4000尼特，当环境照明度为30000勒克斯时。
优选的情况是，照明亮度控制器根据环境照明度控制屏幕亮度，使之达到与满足下列范围的二次函数所代表曲线相对应的亮度：
屏幕亮度为20-60尼特，当环境照明度为50勒克斯时；
屏幕亮度为60-200尼特，当环境照明度为1000勒克斯时；以及
屏幕亮度为1000-3000尼特，当环境照明度为30000勒克斯时。
在以这种方式控制屏幕亮度的显示元件中，即使在小于50勒克斯的黑暗环境照明度下，也可以获得适合观察的屏幕亮度。即使在接近室内照明度的1000勒克斯环境照明度下，也可以获得适合观察的屏幕亮度。即使在接近日间室外照明度的30000勒克斯环境照明度下，也可以获得适合观察的屏幕亮度。
在第一个方面的显示装置中，照明亮度控制器根据环境照明度控制屏幕亮度，使之满足：
-2×10-8×I2+0.015×I+20＜L＜-3×10-7×I2+0.113×I+150，
其中环境照明度由I(勒克斯)表示，而屏幕亮度由L(尼特)表示。
优选的情况是，照明亮度控制器根据环境照明度控制屏幕亮度，便之满足：
-9×10-8×I2+0.0453×I+20＜L＜-2×10-7×I2+0.0871×I+50，
其中环境照明度由I(勒克斯)表示，而屏幕亮度由L(尼特)表示。
在以这种方式控制屏幕亮度的显示元件中，即使在黑暗的环境照明度下，也可以获得适合观察的屏幕亮度，而且，即使在接近室内照明度的环境照明度下，以及在接近日间室外照明度的环境照明度下，也可以获得适合观察的屏幕亮度。
在第一个方面的显示装置中，当环境照明度的最低值高于室内照明度时，照明亮度控制器控制来自发光单元的照明光的亮度。优选的情况是，当环境照明度位于从不高于50勒克斯至大约30000勒克斯以上的范围中时，照明亮度控制器控制来自发光单元的照明光的亮度。
在以这种方式控制屏幕亮度的显示元件中，当环境照明度高于室内照明度时，来自发光单元的照明光的亮度会下降，从而在明亮环境中使照明光消耗的电能减少。
在第一个方面的显示装置中，照明亮度控制器以这样的方式控制来自发光单元的照明光的亮度，即当环境照明度处于低于室内照明度的照明度范围中时，照明光的亮度随着环境照明度的降低而持续下降。
在以这种方式控制屏幕亮度的显示元件中，当环境照明度处于低于室内照明度的照明度范围中时，随着环境照明度的降低，来自发光单元的照明光的亮度会升高，以补充照明光亮度的减少。这样，可以获得适合观察的屏幕亮度。
在第一个方面的显示装置中，照明亮度控制器以这样的方式控制来自发光单元的照明光的亮度，即当环境照明度处于高于室内照明度但不高于一个给定照明度的照明度范围中时，照明光的亮度随着环境照明度的升高而持续上升，以及
当环境照明度处于超过给定照明度的照明度范围中时，照明光的亮度随着环境照明度的继续升高而持续下降。
在以这种方式控制屏幕亮度的显示元件中，当环境照明度处于高于室内照明度但不高于一个给定照明度的照明度范围中时，照明光的亮度将持续上升以提高屏幕亮度。而当环境照明度超过给定照明度时，照明光的亮度将持续下降。这样，可以调节获得足够屏幕亮度所需的照明光所消耗的电能。
在第一个方面的显示装置中，照明亮度控制器以这样的方式控制来自发光单元的照明光的亮度，即：
1)当环境照明度处于低于室内照明度的照明度范围中时，照明光的亮度随着环境照明度的降低而持续下降；
2)当环境照明度处于高于室内照明度但不高于一个给定照明度的照明度范围中时，照明光的亮度随着环境照明度的升高而持续上升；
3)当环境照明度处于超过给定照明度的照明度范围中时，照明光的亮度随着环境照明度的继续升高而持续下降。
在以这种方式控制屏幕亮度的显示元件中，当环境照明度处于低于室内照明度的照明度范围中时，照明光的亮度将持续下降。这样，可以避免屏幕亮度太高。当环境照明度处于高于室内照明度但不高于一个给定照明度的照明度范围中时，照明光的亮度随着环境照明度的升高而上升。当环境照明度处于超过给定照明度的照明度范围中时，照明光的亮度随着外界光的升高而下降。这样，消耗的电能可以减少。
在第一个方面的显示装置中，照明亮度控制器中带有一个照明度探测器，其用于测量环境的照明度，以及一个光源亮度调节电路，其用于控制发光单元根据照明度探测器测量到的环境照明度而发出的照明光的亮度。
在第二个方面的显示装置中，发光单元中带有一个装置，用于将照明光发射到显示元件上，以及一个装置，用于反射从显示元件前面入射的外界光并将反射光发射到显示元件上。
在第二个方面的显示装置中，发光单元中包含：
1)一个光源，以及
2)一个光导体，其上成形有：至少一个端面，其对面安置着光源；一个发射面，其用于引导来自光源的照明光并将光向着显示元件发射；以及一个反射面，其不同于发射面，用于将从显示元件前面入射并透射通过显示元件的外界光向着显示元件反射。
在第二个方面的显示装置中，发光单元中包含一个光源；一个光导体，其中，光源安置在光导体的至少一端；以及一个光学部件，其安置在光导体的前侧，
1)光导体中包含一个入射端面，其至少为端面，用于从光源吸收照明光；以及一个前表面，其构成一个阶进式表面，该阶进式表面中包含阶梯面，它们从入射端面一侧向着另一侧逐级下降，以及阶梯级差面，它们中的每个均连接着相邻阶梯面，
用于反射外界光的反射膜安置在光导体的各阶梯面上，以及，用于发射从入射端面入射的照明光的发射面成形在各阶梯级差面上，以及
2)光学部件中包含一个元件，其安置在光导体前侧，用于透射从显示元件前面入射的外界光，并将被光导体的各阶梯面上的反射膜反射出来的外界光反射光以及光导体的各阶梯级差面发射出来的照明光向着显示元件发射以改变光的前进方向。
在带有这种发光单元的显示装置中，可以同时将从显示元件前面入射的外界光反射光和来自光源的照明光发射到显示元件前面。
光学部件中由一个透明板制成，透明板带有一个面对着显示元件并用于发射光的前表面和一个面对着光导体前表面的后表面，凸缘形式的入射部分成形在光学部件的后表面上，每个入射部分上带有一个入射面，其用于吸收从光导体的各阶梯级差面发射出来的光，以及一个折射面，其用于将入射面吸收的光向着前面反射或折射。
光学部件的各入射部分布置得彼此之间留下间隔，而位于相邻入射部分之间的后表面区域分别构成入射/发射面，用于发射从显示元件前面入射的外界光和被光导体的各阶梯面上的反射膜反射出来的外界光反射光。
根据这样一种发光单元，可以将来自光源的照明光从光导体的阶梯级差面发射出来，再将光从光学部件中反射出来，以供应到显示元件前面，此外，还可以在光导体的各阶梯面的反射膜上将从显示元件前面入射的外界光反射出来，以供应到显示元件前而。
在第二个方面的显示装置中，光导体上的后表面构成一个散光面，用于使从入射端面入射的照明光在光导体宽度方向上的亮度分布均化。
在第二个方面的显示装置中，一个散光膜安置在发光单元与显示元件之间。
通过以这种方式安置散光膜，从发光单元中发射出来的外界光反射光和来自光源的照明光可以被扩散。这样，可以获得具有宽视场角的显示装置。
在第二个方面的显示装置中，一个反射偏振镜安置在发光单元与显示元件之间。反射偏振镜具有以大致直角彼此交叉的一个反射轴和一个透射轴，并具有这样的性质，即能够反射入射光在反射轴方向的偏振分量，并透射入射光在透射轴方向的偏振分量。
显示元件包含一个液晶显示元件，该液晶显示元件在前后表面上分别带有一个偏振镜，而反射偏振镜的安置使得它的透射轴基本平行于液晶显示元件后表面上的偏振镜的透射轴。
在这样的显示装置中，即反射偏振镜以这样的方式安置在发光单元与显示元件之间，且反射偏振镜能够透射彼此以直角交叉的两个偏振分量中的一个分量并反射另一个分量，因此，在来自光源的照明光中，只有方向与位于显示元件后面的偏振镜的透射轴方向一致的光线能够透射通过反射偏振镜。其它光线不被吸收，从而将在发光单元内部被散射和反射。
在根据本发明第二个方面的另一个实施例的显示装置中，发光单元包含：
1)一个光源，以及
2)一个光导体，其上成形有一个发射面，其用于引导端面吸入的照明光并将光向着显示元件发射；以及一个透射面，其不同于发射面，用于透射从显示元件前面入射的外界光，以及
3)一个后侧反射装置，其位于光导体上的与透射面相反的后侧上，用于将外界光向着光导体的透射面一侧反射。
发光单元中包含一个光源；一个光导体，其至少一个端面处安置着光源；一个后侧反射装置，其安置在光导体后侧；以及一个光线部件，其安置在光导体前侧。
1)光导体中包含一个入射端面，其至少为端面，用于从光源吸收照明光；以及一个前表面，其构成一个阶进式表面，该阶进式表面中包含阶梯面，它们从入射端面一侧向着另一侧逐级下降，以及阶梯级差面，它们中的每个均连接着阶梯面，
阶梯级差面构成发射面，用于发射从入射端面入射的照明光，而阶梯面则构成透射面，它们不同于发射面，用于透射从显示元件前面入射的外界光，
2)后侧反射装置安置在光导体上的与透射面相反的后侧上，并带有反射面，用于反射从显示元件前面入射到光导体的阶梯面中的外界光，以将光从阶梯面发射出来，以及
3)一个光学部件，其安置在光导体的前侧，用于透射从显示元件前面入射的外界光和被后侧反射装置反射出来的外界光反射光，并将从光导体的各阶梯级差面发射出来的照明光向着显示元件发射。
发光单元中包含一个光学部件，其安置在光导体的前侧，用于透射从前面入射的外界光和被反射装置反射并从光导体的阶梯面发射出来的外界光反射光，并将从光导体的阶梯级差面发射出来的照明光沿一个给定方向向前发射。
在采用了这种发光单元的显示装置中，可以将来自光源的照明光从光导体的阶梯级差面发射出来，再使光反射通过光线部件，以供应到显示元件前面，此外，还可以使从显示元件前面入射的外界光透射通过光导体的各阶梯级差面并利用位于光导体后侧的后侧反射装置将光反射，以供应到显示元件前面。
在本发明第三个方面的显示装置的显示元件中，在一对分别位于前后侧并透过一个液晶层彼此面对的基板中，一个基板在其内表面上带有第一电极，另一个基板其内表面上带有至少一个第二电极，第二电极上的面对着第一电极的部分分别构成象素区，在两个基板上对应于每个象素区分别安置着一个滤色条，每个滤色条的面具小于每个象素区的面积。
液晶显示元件的每个象素区分别具有一个滤色条对应区，其被一个面积小于象素区域的滤色条覆盖着，以及一个非滤色区，其环绕着滤色条对应区布置且不被滤色条覆盖。
在采用了这样一个液晶显示元件的显示装置中，从前面入射的外界光中的一部分会透射通过非滤色区、之后被反射、再次通过非滤色区，从而可以获得具有高亮度的反射光。此外，从液晶显示元件前面入射的外界光很少能透射通过相邻象素区中的滤色条对应区。因此，光不会透射通过具有不同颜色的滤色条，从而可以获得较高且没有颜色混合的亮度。
本发明的第四个方面的显示装置包含：一个非发光型显示元件；
一个透射显示系统，其包含一个发光单元，该发光单元安置在显示元件后面，用于向显示元件发射照明光；一个反射显示系统，其用于反射从发光单元的显示元件前面入射的外界光并将光发射到显示元件前面；以及一个屏幕亮度补偿显示系统，其用于从发光单元发射照明光，并利用所发射的照明光补偿基于反射显示系统的显示元件屏幕亮度，其中，当显示元件的透射率被调节到最大值时，反射显示系统的外界光反射率为大约16％或以上。
当显示元件的孔隙系数设置为100％时反射显示系统具有70％的反射率，显示元件具有大于60％或以上的孔隙系数，而反射显示系统中带有一个透射率为36％的滤色条。
反射显示系统的外界光反射率为20％或以上。
本发明的第四个方面的显示装置可以高效地将从前面入射的外界光向着前面反射。这样，如果环境照明度超过了一个给定照明度，则可以只利用基于外界光反射光的照明光而获得足够的屏幕亮度。
                   附图简要说明
图1是一个显示装置的一个部分的横截面图，该显示装置中采用了根据本发明第一个实施例的照明板。
图2是第一个实施例的显示元件中的一部分的放大横截面图。
图3是第一个实施例的照明板中的一部分的放大横截面图。
图4是第一个实施例的照明板的透视图。
图5是一个透视图，显示了第一个实施例的照明板中所用的反射偏振镜的光学路径。
图6是一个曲线图，显示了日本城市，即那霸、福冈和札幌市在一月晴天时的平均照明度。
图7是一个曲线图，显示了采用第一个实施例的照明板的显示装置的屏幕亮度L与环境照明度I之间的关系。
图8是一个曲线图，显示了采用第一个实施例的照明板的显示装置的屏幕亮度L与环境照明度I之间的关系。
图9是一个曲线图，显示了第一个实施例的照明板产生的光源的照明亮度Br与环境照明度I之间的关系。
图10是一个显示装置的放大横截面图，该显示装置中采用了根据本发明第二个实施例的照明板。
图11是根据本发明第三个实施例的显示装置中的一个液晶元件的俯视图。
图12是根据本发明第三个实施例的显示装置中的一个液晶元件的横截面图。
                  本发明的最佳实施例
下面将通过参考附图而解释本发明实施例的液晶显示装置。[第一个实施例]
图1是一个根据本发明第一个实施例的显示装置的侧视图。这个实施例中的显示装置采用了一个液晶显示元件作为非发光型显示元件，显示装置采用外部入射的外界光并控制光的传输以实现显示。
该显示装置中包含：一个液晶显示元件1；一个发光单元(一个发光装置)10，其安置在液晶显示元件1后面，用于向液晶显示元件1的后表面发出照明光，并将从液晶显示元件1前面入射的外界光(外部照明光)向液晶显示元件1的后表面反射；以及一个照明亮度控制器(或一个照明亮度控制装置)26，其用于根据显示元件的使用环境控制照明光的亮度。
图2是液晶显示元件1的一部分的放大横截面图。液晶显示元件1具有这样的结构，其中透明电极6a和6b分别在前后表面附着在一对透明基板2和3中相应的一个上，透明电极中的彼此相对的区域构成多个象素区，基板2和3则通过一个框架形式的密封材料4(见图1)粘结起来；与相应象素区分别对应的滤色条7R、7G和7B具有多种颜色，例如红色、绿色和蓝色，它们附着在某一块基板的内表面上；此外，一个液晶层9安置在密封材料4所封闭的区域中并位于基板2和3之间。
液晶显示元件1是一种有源矩阵系统元件，其利用一个TFT(薄膜晶体管)作为有源元件。安置在基板3后侧内表面上的电极6b是以矩阵形式布置的象素电极。
这些象素电极6b连接着各TFT(未示出)，这些TFT在基板3后侧内表面上分别对应于相应的象素电极6b，并且连接着编排在基板3后侧内表面上的门线和数据线(未示出)。
附着在基板2前侧内表面上的电极6a是一个反向电极，其为单个薄膜的形式，并与所有象素电极6b相面对。反向电极6a成形在各滤色条7R、7G和7B上。
此外，液晶显示元件1是一个TN(扭转向列)型元件，其在前后表面具有偏振镜5a和5b。对于安置在一对基板2和3之间的液晶层9的液晶分子，它们在相应基板2和3附近的排列方向被布置在基板2和3内表面上的校准层或薄膜8a和8b调整。分子在基板2和3之间以一定的扭转角(例如，大约90度)扭转定向。偏振镜5a和5b分别粘着在一对基板2和3的外表面上，这样，它们的透射轴将沿着给定方向。
图3是一个放大横截面图，显示了一个光导体11和一个光学部件20的一部分，二者构成这个实施例显示装置中的发光单元10。图4是光导体11的放大透视图。
发光单元10中包含光导体11，光导体的一个端面构成光入射端面11a，而与液晶显示元件1后表面相面对着的光导体前表面上成形有一个反射面14，其用于反射从液晶显示元件1前面入射的外界光，以及一个发射面(在本实施例中，由一个将在后文中描述的阶进式表面12上的阶梯级差面12b构成)，其用于发射从入射端面11a入射的照明光；一个光源16面对着这个光导体11的入射端面11a安置；一个镜面反光镜19面对着光导体11的后表面安置；光学部件20则安置在光导体11的前侧。
光导体11是一个由聚丙烯树脂或类似材料制成的透明板。其一端构成入射端面11a，用于吸收来自光源16的光。其前表面构成一个阶进式表面12，该阶进式表面具有非常小的节距并由彼此平行的阶梯面12a构成，这些阶梯面沿着从入射端面11a一侧至另一个端面一侧的方向逐级下降(以使它们与光导体后表面的距离递减)，光导体前表面还构成阶梯级差面12b，用于连接这些阶梯面12a。
阶梯级差面12b彼此平行并面对着入射端面11a，相邻阶梯级差面12b之间的每个阶梯面12a均是一个平面并沿着光导体11的宽度方向(入射端面11a的宽度方向)伸展。
如图4所示，由SiO2(氧化硅)制成的底层13a成形在阶进式表面12的相应整个阶梯面12a上。在每个底层13a的整个表面上分别安置着一个镜面反射膜13，它是通过Al或类似材料制成的高反射率金属膜13b汽相沉积而形成的。反射膜13的表面(金属膜13b的表面)形成反射面14，用以反射从液晶显示元件1前面入射的外界光。
由SiO2制成的底层13a是用于提高由聚丙烯树脂或类似材料制成的光导体11与由铝或类似材料制成的金属膜13b之间的粘着力。
阶进式表面12的各个阶梯级差面12b构成了光发射面，它们上面没有成形任何反射膜。这些阶梯级差面12b构成发射面，用于发射从入射端面11a入射的照明光。
如图4所示，光导体11的后表面构成散光面15，用以使从入射端面11a入射的照明光在光导体宽度方向上的亮度分布均化。
散光面15具有这样的形状，即沿着光导体11的宽度方向以很小的节距成形出连续的细长棱镜部分15a，这些棱镜部分的长度跨过光导体11的整个长度。反光镜19以这样的方式安置，即它的反射面接近或接触棱镜部分15a的顶面。
光源16包含，例如，一个直管形式的荧光灯17，长度跨过光导体11的入射端面11a的整个长度，以及一个反光镜18，其用于反射荧光灯17发出的光。光源16安置在光导体11的侧面并面对着入射端面11a。
光学部件20具有这样的特性，即从其前面入射的光会向着其后表面透射并发射，被光导体11的各阶梯面12a上的反射面14(反射膜13的表面)反射并入射到光学部件20后表面的光会向着其前表面透射并发射，而从光导体11的各阶梯级差面(发射面)12b发射的照明光会被各阶梯级差面的后表面吸收并向前发射。
光学部件20的形式是由聚丙烯树脂或类似材料制成的透明板，且宽度与光导体11基本相同。其前表面构成一个平面。其后表面上整体式成形出下面部分：即入射部分21，它们用于吸收从光导体11的阶进式表面12上的各阶梯级差面12b发射出来的光。
各入射部分21构成长的横向凸缘，它们的长度跨过光学部件20的整个宽度。光学部件20以这样的方式安置，即位于光学部件20后表面上的各入射部分21的长度方向大致平行于光导体11的各阶梯级差面12b的长度方向，而各入射部分21的顶面接近或接触光导体11的各阶梯面12a。
入射部分21具有三角形截面。每个入射部分21的两个侧面中有一个侧面与光导体11的阶进式表面12相面对，该侧面与敞开空气之间的界面构成一个入射面21a，用于吸收从阶梯级差面12b发射出来的光。另一个侧面与敞开空气之间的界面构成一个折射面21b，用于反射或折射从入射面21a吸收的光，以使光向着光学部件20前表面传输。
入射面21a是平面，其斜度使之大致平行于光导体11的阶梯级差面12b，即具有大致相同的斜度，而且入射面与光导体11的阶梯面12a之间的角度(在面对着阶进式表面12的方向上的角度)小于90度。
折射面21b构成一个倾斜平面，该平面具有这样的倾斜角度，从而使得折射面21b与光学部件20的法线之间的角度大于入射面21a与法线之间的角度。
入射部分21的理想形状是，在入射面21a与光导体11的阶梯级差面12b相对立的方向上，入射面21a相对于法线倾斜5一15度，而在相反方向上，折射面21b相对于法线倾斜20-50度。
入射部分21这样布置，即在各入射部分21之间以相同的节距留下空隙。相邻入射部分21间的后表面与敞开空气之间的每个界面分布构成一个入射/发射面22，其面对着光导体11的相应阶梯面12a上的反射面14。
该入射/发射面22是一个平面，其斜度使之大致平行于光导体11的阶梯面12a，即具有大致相同的斜度，而且入射/发射面是一个光学界面，用于传输从液晶显示元件1前面入射并被光导体11的相应阶梯面12a上的反射面14反射的光。
各入射部分22之间的节距与光导体11的各阶梯级差面12b不同。如图1和3所示，在这个实施例中，光学部件20上的各入射部分21之间的节距小于光导体11的各阶梯级差面12b之间的节距，但大于各阶梯级差面12b之间节距的一半。这样，光导体11的每个阶梯级差面12b必然要面对光学部件20上的至少一个入射部分21。
在这个实施例的显示装置中，发光单元10中包含光导体11，光源16安置在光导体11的入射端面11a的对面，而安置在光导体11前表面侧的光学部件20则位于液晶显示元件1的后面，这样，关于16所在一侧则对准外界光的主要吸入方向。
也就是说，在这个显示装置中，其屏幕方向的选择是为了以这样的方式使用，即在可以获得外界光的环境中，向着屏幕上缘侧倾斜的方向(图1中的左上方)至屏幕法线被设置为主要光线吸收方向，这与普通反射型显示装置相同。
如图1所示，在这个实施例的显示装置中，散光膜23和反射偏振镜24具有后文所述的性质并以层片的形式安置在发光单元10与液晶显示元件1之间。
图5是反射偏振镜24的透视图。反射偏振镜24具有一个反射轴24s和一个透射轴24p，两个轴线以大致直角彼此交叉。偏振镜24具有这样的性质，即入射光在反射轴24s方向的偏振分量被反射，而入射光在透射轴24p方向的偏振分量被透射。
也就是说，如图5所示，当包含有沿反射轴24s方向的偏振分量(以下称作S偏振光分量)的光S和沿透射轴24p方向的偏振分量(以下称作P偏振光分量)的光P的光线照射到反射偏振镜24中后，该入射光中的沿反射轴24s的S偏振光分量的光S会被反射偏振镜24反射，而沿透射轴24p的P偏振光分量的光P则透射通过反射偏振镜24。
图5中显示了一个例子，其中光从后侧照射到反射偏振镜24中。反射偏振镜24是一个无色片材，其具有这样一个性质，即它的反射性能和它的透射性能不依赖于波长。
反射偏振镜24的结构未显示出来，它可以是，例如，一个板，其中有一对透明薄膜，每个薄膜的一个表面分布构成一个不平表面，该不平表面的形式是，长横棱部分具有细小的宽度并在薄膜宽度方向上连续平行布置，两个薄膜叠加起来，从而使一个薄膜的不平表面上的各个顶部分别面对着另一个薄膜的不平表面上的相应凹部，此外，一个分层薄膜放置在两个透明薄膜的不平表面之间，在该分层薄膜中，交替叠加安置着具有不同折射率的透明层。这种类型的偏振镜公开于美国专利N0s.5,422,756和5,559,634中。
在这个实施例中，反射偏振镜24以这样的方式安置在液晶显示元件1的后侧，即透射轴24p大致平行于偏振镜5的透射轴。如图3所示，反射偏振镜24通过散光膜23的粘着作用而附着在发光单元10的光学部件20的前表面上。
通过在光学部件20的整个前表面上施加一种透明粘接剂可以成形出散光膜23，粘接剂中散布着细小的散光颗粒。反射偏振镜24则通过散光膜23的粘着作用而附着在光学部件20的前表面上。
液晶显示元件1覆盖着反射偏振镜24的前表面，它的后表面(偏振镜5b的后表面)通过透明粘接剂或一个双面粘接片25而附着在反射偏振镜24的前表面上。
在这个显示装置中，液晶显示元件1和发光单元10构成一个反射显示系统，用以反射外界光，该外界光是从液晶显示元件1的前面入射到成形于发光单元10的光导体11的各阶梯面12a上的反射面14上的，这样可以将光发射到液晶显示元件1前面。
此外，一个屏幕亮度补偿显示系统被构造出，用以使发光单元10发出照明光，并利用照明光补偿液晶显示元件1的屏幕亮度，而屏幕亮度则取决于反射显示系统。
此外，下面这个值被设置为16％左右：即当反射显示系统的液晶显示元件1的透射率被调节到最大值时的外界光反射率(从发光单元10上反射并发射到液晶显示元件1前面的发射光的强度与从液晶显示元件1前面入射的外界光的强度之间的比值)。
下面讨论反射显示系统的外界光反射率，以R(％)表示实际反射率，液晶显示元件1的孔隙系数设置为100％，任何滤色条均不被使用(即滤色条7R、7G和7B的透射率被设置为100％)，则下面的方程(1)可表示反射显示系统中的外界光反射率R’(％，以下称作基本反射率)、滤色条7R、7G和7B的透射率TCF(％)以及液晶显示元件1的实际孔隙系数S(％)之间的关系：
R＝R’×S×TCF                             (1)
反射显示系统中的基本反射率R’是根据光导体11的反射面14的反射率和液晶显示元件1的透射率(孔隙系数设置为100％，而且没有滤色条)确定的。光导体11的反射面14包含镜面反射膜13，其通过Al或类似材料制成的高反射率金属膜13b汽相沉积而形成，而液晶显示元件1是TN型的。出于这些原因，当反射显示系统的液晶显示元件1的透射率被调节到最大值时，基本反射率R’可以达到相对较高的值，约为70％。
滤色条7R、7G和7B的透射率TCF是一个总的透射率，它是当从前面入射到液晶显示元件1中并通过滤色条7R、7G和7B的光被光导体11的反射面14反射而再次通过滤色条7R、7G和7B时获得的。滤色条7R、7G和7B的透射率TCF大约为36％。
如果反射显示系统的液晶显示元件1的透射率被调节到最大值而基本反射率R’为70％，且滤色条7R、7G和7B的透射率TCF设置为36％，则从方程(1)中可以得到，当反射显示系统的实际反射率为16％时，液晶显示元件1的实际孔隙系数S约为63％。
因此，当反射显示系统的液晶显示元件1的透射率被调节到最大值而基本反射率R’为70％，且滤色条7R、7G和7B的透射率TCF(是从前面入射到液晶显示元件1中的光通过各滤色条时的透射率以及被光导体11的反射面14反射的光通过滤色条时的透射率构成的总的透射率)设置为36％时，足以将液晶显示元件1的孔隙系数S设置在大约60％或以上。
当反射显示系统的液晶显示元件1的透射率被调节到最大值时，这种设置可以使得外界光反射率R达到大约16％或以上。
本实施例中的发光单元10中带有一个照明亮度控制器26，其用于根据显示元件的使用环境控制发光单元10发出的照明光的亮度。如图1所示，这个照明亮度控制器26中包含：一个照明度探测器27，其用于测量环境的照明度；一个光源亮度调节电路28，其用于控制发光单元10根据照明度探测器27测量到的环境照明度而发出的照明光的亮度；以及一个光源开启电路29。
照明度探测器27安置在液晶显示元件1附近，它的接收面平行于液晶显示元件1的前表面，这样，从前面入射到液晶显示元件1中的外界光的照明度可以作为环境照明度而被测量。
光源亮度调节电路28是这样一个部件，其用于根据照明度探测器27测量到的环境照明度而调节从发光单元10射出的照明光的亮度值，从而根据环境照明度将液晶显示元件1的屏幕亮度设置在预定亮度范围之内。光源开启电路29启动光源16的荧光灯17，以发出照明光，照明光的亮度取决于自光源亮度调节电路28的亮度值。
在这个显示装置中，在需要开启光源16的环境照明度范围内(例如，0-30000勒克斯)，要同时利用发光单10反射的外界光和发光单元10发出的照明光实现显示。当环境照明度大约为0勒克斯时，即处于基本上没有外界光可以获得的环境中时，可以只利用发光单元10发出的照明光实现显示。在不需开启光源16的照明度高的环境中，可以只利用外界光的反射光实现显示。
下面首先解释发光单元10发出的照明光的发射路径。如图3中带箭头实线所示路径，光导体11中吸收的照明光从入射端面11a开始在光导体11的整个长度方向上前进。在这些光中，直接向着阶进式表面12的各阶梯级差面12b前进的光会从阶梯级差面12b中发射出来。而除了直接向着阶进式表面12的阶梯级差面12b前进的光之外，即向着阶进式表面12的各阶梯面12a前进的光线或向着光导体11后表面前进的光线，将在光导体11中沿光导体的长度方向传输而且会被相应阶梯面12a上的反射膜13的后表面反射而同时改变方向，或者在位于光导体11后表面与敞开空气之间的界面处被完全反射。最终，光线会入射到某个阶梯级差面12b中并从阶梯级差面12b发射出来。
在光导体11内部向着光导体后表面前进的光中包含这样的光，即该光以一个入射角(大致为直角)入射到位于光导体11后表面与敞开空气之间的界面上，该入射角小于完全反射的临界角。光通过该界面并从光导体11的后表面泄漏出来。泄漏的光会被安置在光导体11后面的反光镜19反射并从光导体11的后表面入射到光导体中。由于被各阶梯面12a上的反射膜13反射以及被位于光导体11后表面与敞开空气之间的界面完全反射，因此光的前进方向被改变。之后，光将从任何一个阶梯级差面12b中发射出来。这样，几乎所有从入射端面11a进入光导体11的光均能从阶梯级差面12b中发射出来而没有浪费。
如上所述，光导体11的后表面构成散光面15，散光面15具有这样的形状，即沿着光导体11的横向以很小的节距成形有连续的细长棱镜部分15a。这样，当进入光导体11的光在后表面与敞开空气之间的界面处被完全反射后，或者当泄漏到光导体11后表面的光被反光镜19反射而从后表面再次进入光导体11后，光被扩散并且使光在光导体11的宽度方向上具有基本均匀的亮度。这样，光将从阶梯级差面12b中发射出来。
从光导体11的阶梯级差面12b中发射出来的照明光从入射部分21的一个侧面，即入射面21a进入入射部分21中，该入射部分21成形在安置在光导体11前表面侧的光学部件20的后表面上。
此时，光导体11上的每个阶梯级差面12b必然面对着光学部件20的至少一个入射部分21。因此，从光导体11的各阶梯级差面12b发射出来的光几乎全部入射到各入射部分21中。
如图3所示，从光导体11的各阶梯级差面12b发射出来的光中包含向着相邻阶梯面12a发射的光。然而，这种光将被相邻阶梯面12a上的反射面14反射并入射到光学部件20的入射部分21中。
从光导体11的各阶梯级差面12b发射出来并入射到光学部件20的各入射部分21中的光将从入射面21a处被入射部分21吸收，之后又被相反侧的折射面21b完全折射，这样光的方向将指向光学部件20的前表面。光被透射通过光学部件20并从光学部件的前表面发射出来。
从光学部件20前表面发射出来的光是这样的光，其从入射面21a进入入射部分21并被折射(或反射)面21b反射或折射从而聚集在一个给定方向上，这种光的亮度分布形式为，在给定方向上具有高亮度。在这种情况下，入射部分21的折射面21b的倾斜角度以这样的方式设置，即能够使得折射面21b上反射的光的方向成为前方(光学部件20前表面的法线周围的方向)。这样，发射到光学部件20前面的照明光是这样的光，其分布具有方向性，从而使得沿光导体11前方的光的亮度高。
从光学部件20前表面发射出来的照明光的发射方向取决于入射部分21的折射(或反射)面21b的倾斜角度。当折射面21b相对于光学部件前表面法线的倾斜角度在20-50度的范围之内时，发射方向与前方相近。也就是说，光基本上垂直于平发射面。
光发射到光学部件20的前面，即从发光单元10发射出来的光先要经过散光膜23以被扩散，再发射经过位于散光膜前面的反射偏振镜24，从而可以从液晶显示元件1的后表面入射到液晶显示元件中。在图3中，照明光经过散光膜23时的扩散状态被省略，以简化该图。
在这种情况下，从发光单元10发射出来的光是这样的光，其包含各个方向上的偏振分量中的光线。如图5所示，反射偏振镜24具有这样的性质，即能够反射沿反射轴24s的S偏振分量的光S，并透射沿透射轴24p的P偏振分量的光P。出于这个原因，在从发光单元10发射出来并被散光膜23扩散后入射到反射偏振镜24中的光中，沿反射偏振镜24的透射轴24p的偏振分量的光会发射通过反射偏振镜24而入射到液晶显示元件1中。而沿反射偏振镜24的反射轴24s的偏振分量的光会被反射偏振镜24反射。
被反射偏振镜24反射的光的路径未示出，该光通过发光单元10的光线部件20发射，之后被安置在光导体11的各阶梯面12a上的反射面14反射，这样，光再次被发射通过光线部件20，光的偏振方向有了某种程度的变化，并入射到反射偏振镜24中。在上述光中，沿反射偏振镜24的透射轴24p的偏振分量的光会发射通过反射偏振镜24并入射到液晶显示元件1中。而沿反射偏振镜24的反射轴24s的偏振分量的光会被反射偏振镜24再次反射。
接下来的过程是上述过程的重复。这样，在来自发光单元10的光中，沿反射偏振镜24的反射轴24s的偏振分量的光会由于反复被反射偏振镜24反射和被发光单元10反射(被安置在光导体11的各阶梯面12a上的反射面14反射)而改变偏振方向，因此，光迟早会变成沿反射偏振镜24的透射轴24p的偏振分量的光。光会透射通过反射偏振镜24并入射到显示元件中。出于这个原因，几乎所有来自发光单元10的照明光均可以入射到液晶显示元件1中而没有浪费。
在被反射偏振镜24反射并从前表面进入光学部件20的光中，向着光学部件20后表面上的各入射部分21的具有大倾斜角度的折射面21b前进的光，以及向着位于相邻入射部分21之间的入射/发射面22前进的光，会通过这些折射面21b和入射/发射面22并向着后表面发射。而向着各入射部分21上的具有小倾斜角度的入射面21a前进的光则被入射面21a完全反射，从而改变了方向。这种光会从折射面21b和入射/发射面22发射到后表面上。
下面将解释从液晶显示元件1前面入射的外界光的发射路径。透射过液晶显示元件1和光学部件20的外界光会从光学部件的后表面发射出来并被安置在光导体11的各阶梯面12a上的反射面14反射，从而又从光学部件的后表面入射到光学部件中。由于光导体11的阶梯面12a与光学部件20的相应入射部分21的入射面21a之间的角度较大，因此几乎所有的光均会从光学部件20的入射部分21的折射面21b和入射/发射面22处被吸收。
从折射面21b吸收的光，以及从入射/发射面22吸收的光中的向着光学部件20前表面前进的光，会不改变方向而透射通过光学部件20，并从前表面发射出来。在从折射面21b吸收的光中，向着相反侧入射面21a前进的光会被入射面21a完全反射，因此光的方向会改变，从而与从折射面21b和入射/发射面22直接向着光学部件20前表面前进的光一致。这种光会从光学元件20的前表面发射出来。
出于这个原因，从反射偏振镜24以及光导体11的各阶梯面12a的反射面14反射并随后向着光学部件20前表面发射的光也是具有这样亮度分布的光，即沿前方发射出来的光亮度高。
从发光单元10前表面(光学部件20的前表面)发射出来、依次透射通过散光膜23和反射偏振镜24、再从后表面入射到液晶显示元件1中的光是沿着反射偏振镜24的透射轴24p的线性偏振光。这种光从从后表面入射到液晶显示元件1中。由于反射偏振镜24的透射轴24p和液晶显示元件1的后侧偏振镜5b的透射轴基本上彼此平行，因此透射通过反射偏振镜24的照明光会几乎全部透射通过偏振镜5b并随后入射到液晶显示元件1中。
在透射通过偏振镜5b并随后入射到液晶显示元件1中的照射光(线性偏振光)透射通过液晶显示元件1的步骤中，光会受到双重折射作用(线性偏振光)而获得液晶分子的定向状态，以实现光学旋转，液晶分子的定向状态则根据液晶显示元件1的两个基板2和3的内表面上成形的电极之间所施加的电压而改变。此外，带有多种颜色并成形于前侧基本2的内表面上的滤色条可以吸收波长位于吸收波长范围之内的光的部分，这样，照明光成为有色光，有色光的颜色与滤色条相同。在有色光中，沿前侧偏振镜5a透射轴的偏振分量的光会透射通过前侧偏振镜5a，以构成影象光。影象光向着液晶显示元件1的前表面发射。
如上所述，在能够获得外界光的环境中，显示装置以这样的方式使用，即它的屏幕的方向被选择，从而主要在从向着屏幕上缘侧倾斜的方向至屏幕法线的范围内吸收外界光。这样，外界光主要从屏幕上缘侧(液晶显示元件1的上缘侧)以各种入射角入射。
对于从液晶显示元件前面入射的外界光，沿前侧偏振镜5a透射轴的偏振分量的光会首先被吸收到板5a中。这样，外界光成为沿前侧偏振镜5a透射轴的线性偏振光并入射到液晶显示元件1中。
对于从透射通过前侧偏振镜5a并随后入射到液晶显示元件1中的外界光(线性偏振光)，带有多种颜色并成形于前侧基本2的内表面上的滤色条会吸收波长位于吸收波长范围之内的光的部分，从而使照明光成为有色光，有色光的颜色与滤色条相同。在下面的有色光透射通过液晶显示元件步骤中，光会受到双重折射作用(线性偏振光)而获得液晶分子的定向状态，以实现光学旋转，液晶分子的定向状态则通过施加的电压而改变。在有色光中，沿前侧偏振镜5a透射轴的偏振分量的光会透射通过前侧偏振镜5a，以构成影象光。影象光向着液晶显示元件1的前表面发射。
向着液晶显示元件1的后表面发射的光依次通过反射偏振镜24和散光膜23，之后，从前表面入射到发光单元10的光学部件20中。由于反射偏振镜24的透射轴24p和液晶显示元件1的后侧偏振镜5b的透射轴基本上彼此平行，因此透射通过偏振镜5b并随后入射到液晶显示元件1中的光会几乎全部透射通过反射偏振镜24并随后入射到光学部件20中。
在这个显示装置中，安置在发光单元10侧面的光源16位于屏幕上缘侧的方向，该方向即显示装置吸收的主要外界光的方向。因此，入射到光学部件20中的外界光主要从向着光源16所在侧倾斜的方向入射。
也就是说，外界光以各种入射角从前面入射到光学部件20中，如图3中的虚线箭头所示。在入射光中，向着光学部件20后表面上的各入射部分21的具有大倾斜角度的折射面21b前进的光，以及向着位于相邻入射部分21之间的入射/发射面22前进的光，会通过这些折射面21b和入射/发射面22并向着后表面发射。光被光导体11的各阶梯面12a的反射面14反射。
在上述入射光中，路径未示出的向着各入射部分21上的具有小倾斜角度的入射面21a前进的光被入射面21a完全反射，从而改变了方向。这种光会从折射面21b和入射/发射面22发射到后表面上，然后，会被光导体11的各阶梯面12a的反射面14反射。
光导体11是这样一个部件，即其前表面构成一个阶进式表面12，反射膜13成形在整个阶梯面12a上，而光导体前表面则构成反射面14。因此，光导体的反射性能与前表面构成平反射面的普通反光镜相同。这样，几乎所有向着光学部件20后表面发射的光学均能被反射而不会有浪费。
被光导体11的各阶梯面12a的反射面14反射的光被光学部件20从后表面吸收，之后又透射通过该光学部件20并从其前表面发射出去。
此时，由于光导体11的阶梯面12a与光学部件20的相应入射部分21的入射面21a之间的角度较大。因此，几乎所有被光导体11的各阶梯面12a的反射面14反射的反射光均会从光学部件20的入射部分21的折射面21b和入射/发射面22处被吸收。
从折射面21b吸收的光，以及从入射/发射面22吸收的光中的向着光学部件20前表面前进的光，会保持着方向透射通过光学部件20，并从前表面发射出来。在从折射面21b吸收的光中，向着相反侧入射面21a前进的光会被入射面21a完全反射，因此光的方向会改变，从而与从折射面21b和入射/发射面22直接向着光学部件20前表面前进的光一致。这种光会从光学元件20的前表面发射出来。
出于这个原因，向着发光单元10前表面(光学部件20的前表面)发射的反射光是高亮度光，因此，从液晶显示元件前面以各种入射角入射的外界光被聚集起来。这样，这种外界光的反射光也是具有这样亮度分布的光，即沿前方发射出来的光亮度高。
也就是说，向着光学部件20前表面发射的外界光反射光是具有这种亮度分布的光，即沿前方亮度高，而从入射部分21入射并聚集的光也是为了具有这样的亮度分布，即沿前方亮度高，这种光与从入射/发射面22入射的光叠加在一圈，并随后向着前表面发射。
下面将解释这种显示设备中的液晶显示元件1的屏幕亮度的调节方法。液晶显示元件1是被光照射的液晶显示元件，光的亮度是通过从液晶显示元件1前面入射并被发光单元10反射的外界光与从发光单元10的光源发出并从后表面侧入射到液晶显示元件1中的照明光相叠加而获得的。发光单元10使用基于外界光(外部光)的照明光和基于光源开启而获得的照明光，以控制光源的亮度，从而使液晶显示元件的基于这些照明光学总和的亮度达到相对于周围使用环境照明度的适宜值(线性偏振光)。在这种情况下，当环境照明度大约为0勒克斯时，即处于基本上没有外界光可以获得的环境中时，可以根据环境照明度调节发光单元10的光源的亮度，以获得适宜的屏幕亮度。液晶显示元件1会被从其后表面入射的来自光源的照明光照射。
当使用环境的照明度足够高时，发光单元10的光源关闭，以利用反射显示系统实现反射型显示。此时，发光单元10消耗的电能为零。
因此，根据这种显示装置，既可以通过反射显示系统实现显示，也可以通过透射显示系统利用来自光源的光实现显示，从而对于使用环境中的环境照明度，从低照明度至高照明度，均能获得适宜的屏幕亮度。
此外，如上所述，在这种显示装置中，当反射显示系统的液晶显示元件1的透射率被调节到最大值时，外界光反射率设置为大约16％或以上和35％或以下。这样，可以有效地利用外界光，以获得适宜的屏幕亮度并降低电能消耗。
下面解释上述显示装置的屏幕亮度。当照明光从显示装置的发光单元10中发出时，屏幕亮度可以通过下面这个关系方程(2)获得：
L＝I×R/400+Br×T/100                    (2)
其中I(勒克斯，以下以lx表示)和Br(尼特，以下以nit表示)分别表示环境照明度和发光单元10发出的照明光的亮度；T(％)表示沿着带有滤色条7R、7G和7B的液晶显示元件1的一个方向的透射率；以及R(％)和L(尼特，以下以nit表示)分别表示反射显示系统的反射率和屏幕亮度。
因此，当只利用反射显示系统实现反射型显示时，即发光单元10中没有发出照明光时(发光单元10发出的照明光的亮度Br为0 nit)，屏幕亮度L为：
L＝I×R/400
在这个实施例中，当反射显示系统的液晶显示元件1的透射率被调节到最大值，而外界光反射率R设置为大约16％或以上时，如果只利用反射显示系统实现反射型显示，则屏幕亮度L为：
1200 lx，当环境照明度I为，例如，30000 lx时，以及
400 lx，当环境照明度I为，例如，10000 lx时。
在一般情况下，当环境照明度为10000 lx时，基于环境照明度的优选屏幕亮度为大约500 nit或以上，而当环境照明度为30000lx时，优选屏幕亮度为大约1200 nit或以上。
在这种显示装置中，当环境照明度小于3000 lx时，不可能只通过反射显示系统利用外界光进行反射型显示而获得优选屏幕亮度。然而，当环境照明度为30000 lx或以上时，可以只通过反射显示系统提供的反射型显示而获得优选屏幕亮度1200 nit或以上。
因此，当使用环境照明度为30000 lx或以上时，不必利用发光单元10发出的照明光即可使获得的显示具有适合于环境照明度的屏幕亮度。
也就是说，当反射显示系统的液晶显示元件1的透射率被调节到最大值时，根据外界光反射率R的设置值，可以计算出在不使用照明光时能够实现显示的环境照明度。
因此，在这个实施例中的显示装置中，当实际照明度高于根据液晶显示元件反射率设置值确定的环境照明度时，照明光会关闭，而当实际照明度低于这个环境照明度时，照明光会开启。这样，照明光的亮度被控制着，从而可以根据液晶显示单元的反射光的总量，将液晶显示元件表面的亮度设置在一个范围之内，以获得最佳视觉亮度。
图6显示了日本城市，即那霸、福冈和札幌市在一月晴天时日间各个时刻的室外月平均照明度。本图中的月平均照明度基于1996年的气象数据。
如图6所示，在札幌市市，一月晴天日间的室外月平均照明度在30000 lx或以上的时间超过大约6小时，即从大约9：00至15：20；在福冈市，在30000 lx或以上的时间略少于大约7小时，即从大约9：30至16：20；而在那霸市，在30000 lx或以上的时间略少于大约8小时，即从大约9：20至17：00。
因此，当上述显示装置在晴天日间用于室外时，在略低于日间几乎所有时间的范围内，不必利用发光单元10发出的照明光即可使获得的显示具有适合于环境照明度的屏幕亮度。在福冈市，在日间略低于7小时的时间内，不必利用发光单元10发出的照明光即可使获得的显示具有适合于环境照明度的屏幕亮度。
在札幌市，在日间超过6小时小时的时间内，不必利用发光单元10发出的照明光即可使获得的显示具有适合于环境照明度的屏幕亮度。
在上述显示装置中，当使用环境的照明度为30000 lx或以上时，不需要从发光单元10发出照明光，即可通过反射显示系统实现反射型显示。然而，在反射显示系统中，也可以使所获得的反射光的强度能够根据从液晶显示元件前面入射的外界光的强度而变化。出于这个原因，当环境照明度升高时，屏幕亮度也会上升，以使屏幕亮度适合于环境照明度。
如上所述，如果反射显示系统的外界光反射率设置为16％或以上，当使用环境照明度为30000 lx或以上时，不必利用发光单元10发出的照明光即可使获得的显示具有适合于环境照明度的屏幕亮度。然而，如果反射显示系统的外界光反射率设置得太高，则当环境照明度升高时，屏幕会眩目。
出于这个原因，反射显示系统的外界光反射率的最高值应为35％或以下，优选为25％或以下。如果反射显示系统的外界光反射率在10-35％(优选16-25％)的范围内，则即使环境具有超过100000 lx的高亮度，例如夏天太阳直射的环境中，也可以获得适宜的屏幕亮度，从而不会太眩目。
另一方面，当上述显示装置用于照明度低于30000 lx的环境中时，如果只利用反射显示系统提供的反射型显示，则屏幕亮度会不足。因此，此时发光单元10的光源16开启，从而通过发光单元10的照明光补充外界光的反射光所导致的屏幕亮度不足。
在这种情况下，本实施例中的发光单元10发出的照明光的亮度被照明亮度控制器26根据环境照明度控制着，这样，屏幕亮度既取决于从液晶显示元件1前面入射再被发光单元10反射的外界光反射光，也取决于从发光单元10发出的照明光(当环境照明度为大约0 lx时，屏幕亮度只取决于从发光单元10发出的照明光)，从而可以获得适合于环境照明度的屏幕亮度。
也就是说，在本实施例中，从发光单元10发出的照明光的亮度，即光源16中的荧光灯17的照明亮度是被照明亮度控制器26控制的，这样，根据环境照明度I，从方程(2)中的“L＝I×R/400+Br×T/100”计算出的屏幕亮度L成为适宜的屏幕亮度。
这样，根据这种显示装置，即使是在照明度不足的环境中，即只通过反射显示系统所实现的显示不能获得充足的屏幕亮度，也能够因此而获得适合于环境照明度的屏幕亮度。
图7中显示了环境照明度I与三种显示装置的屏幕亮度L之间的关系特性，第一种显示装置是上述实施例的显示装置，其反射显示系统的外界光反射率设置为16％，第二种显示装置是一个传统的反射型显示装置，其中有一个白色反光镜安置在与上述显示装置中所用相同的液晶显示元件1的后面，第三种显示装置是一个传统的透射型显示装置，其中有一个背光安置在相同液晶显示元件1后面。
所有这些反射型显示装置和透射型显示装置都是基于环境照明度约为1000 lx而设计的，这个照明度是日间或夜间在房间里打开室内灯光时的照明度。适合于1000 lx环境照明度的屏幕亮度是大约80 nit或以上，最高为300 nit，以便防止屏幕过分眩目。
这样，在上述传统的反射型显示装置中，外界光的反射率被设置，从而在1000 lx环境照明度下，使得屏幕亮度为90至150nit。在传统的透射型显示装置中，当环境照明度为1000 lx或以下时，背光被调节，以发出具有恒定亮度的光，从而使屏幕亮度为90至150nit，而当环境照明度为1000 lx或以上时，照明亮度将随着环境照明度的升高而上升。
从图7中的环境照明度I与各显示装置的屏幕亮度L之间的关系特性可以看出，在传统的反射型显示装置中，当环境照明度为大约1000 lx时，屏幕亮度合适。然而，当环境照明度降低时，屏幕亮度会太低，从而不能获得为使显示被识别所需的屏幕亮度。此外，当环境照明度升高时，屏幕亮度也会上升。这样，屏幕会太眩目。
在上述传统的透射型显示装置中，当环境照明度为大约1000 lx时，所获得的屏幕亮度是合适的。然而，当环境照明度降低时，屏幕亮度会远高于环境照明度，因此屏幕会太眩目。此外，背光的照明亮度具有一个极限。因此，当环境照明度升高时，屏幕亮度将不足，从而使屏幕变暗。
另一方面，本发明的显示装置的屏幕亮度如下所述：当环境照明度为50 lx时，例如，夜间在街道灯光下，屏幕亮度为大约30nit；当环境照明度为大约1000 lx时，例如，日间或夜间在房间里打开室内灯光时，屏幕亮度为大约120nit；当环境照明度为大约30000 lx时，例如，晴天时位于树下，屏幕亮度为大约1200nit；而当环境照明度为大约100000 lx时，例如，夏天在太阳直射下，屏幕亮度为大约4000nit。在任何一种环境照明度下，屏幕亮度均位于适宜的屏幕亮度范围内，即对于环境照明度来说是足够的但又不太眩目。
因此，根据上述实施例中的显示装置，在照明度范围较大的使用环境中，即从低照明度至高照明度，均能够获得适合于环境照明度的屏幕亮度。
根据方程(2)，当使用环境照明度为10000 lx或以上时，可以获得500nit的屏幕亮度。因此，在发光单元10不发出照明光的情况下，也可以获得适合于环境照明度的屏幕亮度。
此外，当上述显示装置的使用环境照明度超过某些值时(当反射显示系统的外界光反射率设置为16％时，该值为30000 lx或以上；而当反射显示系统的外界光反射率设置为20％时，该值为10000 lx或以上)，只利用外界光的反射光而不需要发光单元10发出照明光，即可获得适合于环境照明度的屏幕亮度。
因此，在具有照明度范围限制的使用环境中，如果照明度不超过某些值，则可以从发光单元10发出照明光，以获得足够的屏幕亮度。即使外界光的反射光所产生的亮度不足而需要利用发光单元10发出的照明光进行补充，发光单元10发出的照明光也可以相对较低。因此，使发光单元10只消耗少量电能。
此外，在上述实施例中，安置在液晶显示元件1后面的发光单元10的结构中包含：
光源16，以及
光导体11，其带有发射面(光导体11的阶进式表面12上的各阶梯级差面12b)，它们用于引导来自光源16的照明光并各光向着液晶显示元件1发射；以及反射面14，它们安置在各阶梯面12a上并与发射面不同，用于将从液晶显示元件1前面入射的外界光向着液晶显示元件1反射。
因此，可以分别选择照明光在发射面(阶梯级差面12b)上的发射率和外界光在反射面14上的反射率，而没有任何限制。
因此，当照明光在发射面上的发射率被选择得高以提高来自光源16的照明光的利用率，而且反射显示系统的液晶显示元件1的透射率被调节到最大值时，可以将反射面的反射率选择为10％或以上(更优选20％或以上)。
在这种显示装置中，适合于环境照明度的屏幕亮度为，例如：
20-200nit，当环境照明度为50 lx时，例如，夜间在街道灯光下；
30-300nit，当环境照明度为1000 lx时，例如，日间或夜间在房间里打开室内灯光时；
400-4000nit，当环境照明度为30000 lx时，例如，晴天时位于树下；以及
更优选的是20-60nit，当环境照明度为50 lx时；60-200nit，当环境照明度为1000 lx时；以及1000-3000nit，当环境照明度为30000 lx时。
因此，在这个实施例中，照明亮度控制器26是以这样的方式控制发光单元10发出的照明光的亮度，从而可以根据使用环境，使得屏幕亮度位于亮度范围之内，该亮度范围对应于满足下列范围的二次函数所代表的曲线：
20-200nit，当环境照明度为50 lx时；
30-300nit，当环境照明度为1000 lx时；以及
400-4000nit，当环境照明度为30000 lx时。
调节照明光亮度所需的必要条件为：从方程(2)“L＝I×R/400+Br×T/100”中得到的屏幕亮度值L(nit)相对于环境照明度I(lx)应满足下面的不等式(3)：
-2×10-8×I2+0.015×I+20＜L＜-3×10-7×I2+0.113×I+150                               (3)
如上所述，更适合于环境照明度的屏幕亮度是：20-60nit，当环境照明度为50 lx时；60-200nit，当环境照明度为1000 lx时；以及1000-3000nit，当环境照明度为30000 lx时。调节照明光亮度所需的必要条件为：从方程(2)“L＝I×R/400+Br×T/100”中得到的屏幕亮度值L(nit)相对于环境照明度I(lx)应满足下面的不等式(4)：
-9×10-8×I2+0.0453×I+20＜L＜-2×10-7×I2+0.0871×I+50                               (4)
也就是说，在这个实施例中，发光单元10发出的照明光的亮度可以根据使用环境通过照明亮度控制器26以这样的方式控制，从而使得屏幕亮度相对于环境照明度满足不等式(3)，更优选满足不等式(4)。
图8中显示了环境照明度I(lx)和适合于环境照明度的屏幕亮度L(nit)之间的关系。在本图中，a1和a2分别表示从不等式(3)获得的屏幕亮度范围的最大值和最小值。
也就是说，a1是L＝-3×10-7×I2+0.113×I+150时的屏幕亮度，而a2是L＝-2×10-8×I2+0.015×I+20时的屏幕亮度。任何适宜的屏幕亮度均位于a1和a2之间的范围 A之内。
在图8中，b1和b2分别表示从不等式(3)获得的屏幕亮度范围的最大值和最小值。
也就是说，b1是L＝-2×10-7×I2+0.0871×I+50时的屏幕亮度，而b2是L＝-9×10-8×I2+0.0453×I+20时的屏幕亮度。任何更适宜的屏幕亮度均位于b1和b2之间的范围 B之内。
将适宜的屏幕亮度范围 A和更适宜的屏幕亮度范围 B与图8中以长短交替虚线代表传统反射型显示装置的屏幕亮度相比，可以看出，传统反射型显示装置的屏幕亮度相对于环境照明度线性变化。
在本实施例的这种反射型显示装置中，当环境照明度在大约300-大约5000 lx的范围之内时，能够根据环境照明度获得适宜的屏幕亮度(范围 A中的屏幕亮度)，而当环境照明度在大约500-大约2000 lx的范围之内时，能够获得更适宜的屏幕亮度(范围B中的屏幕亮度)。当环境照明度高于这些值时，屏幕会太亮。当环境具有超过100000 lx的高照明度时，例如，夏天位于太阳直射下，屏幕会太眩目，因此难以看清显示。
当环境照明度低于这些值时，屏幕会变暗。在黑暗环境中，例如，夜间在室外，不能获得识别显示所需的屏幕亮度。
在本实施例的显示装置中，即使在黑暗环境中，也可以获得适宜的屏幕亮度。显示装置的反射率可以低于只利用外界光反射光的传统反射型显示装置，这样，即使在照明度高的环境中，例如，夏天位于太阳直射下，也可以获得适宜的屏幕亮度，而不会太眩目。
在这种显示装置中，即使环境照明度为大约0 lx，即几乎不能获得外界光，也可以利用发光单元10发出的照明光而获得具有适宜屏幕亮度的显示。
由于发光单元10的外界光反射率(光导体11的各阶梯面12a上的反射面14的反射率)是恒定的，因此外界光反射光的亮度取决于环境照明度。这种显示装置中包含照明亮度控制器26，用于根据显示元件的使用环境控制照明光的亮度，显示装置还可以对发光单元10的外界光反射率以及通过照明亮度控制器26调节照明光亮度所需的必要条件进行设置，从而可以根据环境照明度将屏幕亮度设置在预定亮度范围之内。
此外，照明光亮度可以是这样的值，即能够使得基于外界光反射光和照明光这二者组合的屏幕亮度达到适合于环境照明度的亮度。在这种情况下，从发光单元发出的照明光的亮度可以控制。这样，发光单元所需的电能消耗很少。
因此，在这种显示装置中，只需要很少的电能消耗，而且在照明度范围很大的使用环境中，即从低照明度到高照明度，均可以获得适合于环境照明度的屏幕亮度。
图9中显示了环境照明度I(lx)与只利用来自发光单元10的照明光以获得适合于环境照明度的屏幕亮度时屏幕上的照明亮度Br(nit)之间的关系。本图中显示发光单元的光源产生的照明光的亮度控制例子，以使根据环境照明度获得的屏幕亮度满足不等式(3)或(4)(屏幕亮度位于图8中所示的范围 A或 B之内)。
图9中所示的环境照明度I与只利用来自发光单元10的照明光时屏幕上的照明亮度Br之间的关系是这样一个例子：
在利用照明光以获得满足不等式(3)的屏幕亮度时，环境照明度的范围设置为从0至大约120000 lx。
在利用照明光以获得满足不等式(4)的屏幕亮度时，环境照明度的范围设置为从0至大约63000 lx。
显示装置的反射率以这样的方式设置，即在高照明度环境中，只利用外界光(大约12000 lx至大约6300 lx)的反射光实现显示，而来自发光单元10的照明光被停止发出时，使屏幕亮度达到：
屏幕亮度满足不等式(3)(例如，在环境照明度为110000 lx时，从2200至大约12000nit)，或
屏幕亮度满足不等式(4)(例如，在环境照明度为110000 lx时，从5300至大约9500nit)。
在图9中，a1’和a2’分别表示为获得满足不等式(3)的屏幕亮度范围中的最大值(图8中的亮度a1)和最小值(图8中的亮度a2)所需的只基于照明光的照明亮度。
也就是说，a1’是只基于照明光的照明亮度，其可以使屏幕亮度L(nit)相对于环境照明度L(lx)满足L＝-3×10-7×I2+0.113×I+150，以及
a2’是只基于照明光的照明亮度，其可以使屏幕亮度L(nit)相对于环境照明度L(lx)满足L＝-2×10-8×I2+0.015×I+20。
因此，为获得满足不等式(3)的屏幕亮度，只基于照明光的照明亮度应位于a1’和a2’之间的范围之内。如图9所示，根据计算结果，如果环境照明度超过大约300 lx，照明亮度a2’变成0nit或以下。但实际上，当环境照明度超过大约300 lx时，只基于照明光的照明亮度不会变成0nit或以下。因此，为获得满足不等式(3)的屏幕亮度，只基于照明光的照明亮度应在从0nit至a1’的范围之内。
在图9中，b1’和b2’分别表示为获得满足不等式(4)的屏幕亮度范围中的最大值(图8中的亮度b1)和最小值(图8中的亮度b2)所需的只基于照明光的照明亮度。
因此，为获得满足不等式(4)的屏幕亮度，只基于照明光的照明亮度应位于b1’和b2’之间的范围之内。如图9所示，根据计算结果，如果环境照明度超过大约800 lx，照明亮度b2’变成0nit或以下。但实际上，当环境照明度超过大约800 lx时，只基于照明光的照明亮度不会变成0nit或以下。因此，为获得满足不等式(4)的屏幕亮度，只基于照明光的照明亮度应在从0nit至b1’的范围之内。
因此理想的情况是，当环境照明度的最低值高于室内照明度(大约1000 lx)时，照明亮度控制器26将以这样的方式控制来自发光单元10的照明光的亮度，即能够使得只基于照明光的照明亮度被设置在图9所示范围之内。通过这种方法，在照明度最低值高于室内照明度的环境中，可以获得更适宜的屏幕亮度(屏幕亮度位于图8中的范围A中，更优选位于范围B中)。
在这种情况下，当环境照明度不高于室内照明度时，照明光的亮度可以保持恒定。但即使是在这样的情况下，如果照明光的照明亮度的设置能够使得只基于照明光的照明亮度位于图9所示的范围中，则也可以在照明度不高于室内照明度的环境中获得适合于环境照明度的屏幕亮度。
理想的情况是，当环境照明度位于低于50 lx至高于大约30000lx的范围中时，照明亮度控制器26将以这样的方式控制来自发光单元10的照明光的亮度，即能够使得只基于照明光的照明亮度被设置在图9所示范围之内。通过这种方式，当所在环境的照明度的范围大，即照明度从低于50 lx至高于大约30000 lx时，可以获得更适宜的屏幕亮度。
理想的情况是，在环境照明度低于室内照明度的照明度范围之内，照明亮度控制器26将以这样的方式控制来自发光单元10的照明光的亮度，即照明光的亮度将随着环境照明度的降低而持续下降。通过这种方式，在照明亮度低于室内照明度的环境中，也就是说，在即使屏幕亮度低也能使显示被充分识别的环境中，可以获得适合于环境照明度的屏幕亮度，并且使发光单元10所消耗的电能较少。
理想的情况是，在环境照明度高于室内照明度的照明度范围之内，照明亮度控制器26将以这样的方式控制来自发光单元10的照明光的亮度，即当环境照明度不超过一个给定的高于室内照明度的照明度时，照明光的亮度将随着环境照明度的升高而持续上升，而当环境照明度超过这个给定照明度时，照明光的亮度将随着环境照明度的升高而持续下降。
为了获得满足不等式(4)的屏幕亮度，这个给定的高于室内照明度的环境照明度为大约30000 lx。在这种情况下，当环境照明度超过大约30000 lx时，希望能够以这样的方式控制照射光的亮度，即只基于照明光的照明亮度随着环境照明度继续升高而持续下降。
通过这种方式，在环境照明度高于室内照明度的照明度范围之内，照明光的亮度将随着环境照明度的升高而持续上升。这样，可以获得适合于环境照明度的屏幕亮度。如果环境照明度超过了给定的高于室内照明度的照明度，而且可以只通过外界光的反射光而获得适合于环境照明度的屏幕亮度，照明光的照明亮度将随着环境照明度继续升高而持续下降。这样，可以获得适合于环境照明度的屏幕亮度。此外，电能消耗也可以减少。
在环境照明度低于室内照明度的照明度范围之内，照明亮度控制器26将以这样的方式控制来自发光单元10的照明光的亮度，即照明光的亮度将随着环境照明度的降低而持续下降，如前所述。在环境照明度高于室内照明度的照明度范围之内，照明亮度控制器26将以这样的方式控制来自发光单元10的照明光的亮度，即当环境照明度不超过给定的高于室内照明度的照明度时，照明光的亮度将随着环境照明度的升高而持续上升，这与前面相同。此外，更理想的情况是，明亮度控制器26将以这样的方式控制来自发光单元10的照明光的亮度，即当环境照明度超过这个给定照明度时，照明光的亮度将随着环境照明度的继续升高而持续下降。
通过这种方式，在环境照明度低于室内照明度的照明度范围之内，也就是说，在即使屏幕亮度低也能使显示被充分识别的环境中，可以获得更适合于环境照明度的屏幕亮度。此外，发光单元10所消耗的电能可以进一步减少。
在环境照明度高于室内照明度的照明度范围之内，照明光的亮度将随着环境照明度的升高而持续上升。这样，可以获得更适合于环境照明度的屏幕亮度。
此外，如果环境照明度超过了给定的高于室内照明度的照明度，而且可以只通过外界光的反射光而获得适合于环境照明度的屏幕亮度，照明光的照明亮度将随着环境照明度继续升高而持续下降。这样，可以获得适合于环境照明度的屏幕亮度。此外，电能消耗也可以进一步减少。
也就是说，在这种显示装置中，最理想的情况是，需要从发光单元10发出照明光的环境照明度范围被设置为0 lx至大于大约30000 lx；显示装置的反射率以这样的方式设置，即在高环境照明度下，显示只利用外界光的反射光实现，而发光单元10停止发出照明光时，屏幕亮度应满足不等式(3)，更优选满足不等式(4)；以及
发光单元10的亮度以这样的方式控制，即在环境照明度低于室内照明度的照明度范围之内时，照明光的亮度将随着环境照明度的降低而持续下降；而在环境照明度高于室内照明度的照明度范围之内，当环境照明度低于给定的高于室内照明度的照明度时，照明光的亮度将随着环境照明度的升高而持续上升，而当环境照明度超过这个给定照明度时，照明光的亮度将随着环境照明度的升高而持续下降。
通过这种方式，当环境的照明度位于0 lx至一个高环境照明度的大范围中，而显示只由外界光的反射光实现时，可以获得适宜的屏幕亮度。此外，消耗的电能可以减少。
在上述实施例中，照明亮度控制器26中包含照明度探测器27，用于测量环境的照明度；以及一个装置(光源亮度调节电路28和光源开启电路29)，用于根据照明度探测器27测量到的环境照明度而调节从发光单元10射出的照明光的亮度这样，可以根据实际使用环境的照明度而控制照明光的亮度，并获得适合于环境照明度的屏幕亮度。
在上述实施例中，安置在液晶显示元件1后面的发光单元10的结构中包含光源16和光导体11。光导体11带有发射面(光导体11的阶进式表面12上的各阶梯级差面12b)，它们用于引导来自光源16的照明光并将光向着液晶显示元件1发射；以及反射面14(成形在光导体11的阶进式表面12的各阶梯面12a上的反射膜13的表面)，它们与发射面不同，用于将从液晶显示元件1前面入射的外界光向着液晶显示元件1反射。因此，可以分别选择照明光在发射面(阶梯级差面12b)上的发射率和外界光在反射面14上的反射率，而彼此互不干涉。
因此，照明光在发射面(阶梯级差面12b)上的发射率可以设置得高，以提高来自光源16的照明光的利用率，而且，光源16的照明亮度可以因此而降低，从而减少了电能消耗。此外，外界光在反射面14上的反射率可以以这样的方式设置，即能够使显示装置的反射率达到一个所需值。
发光单元10是这样一个单元，其中，在后表面带有入射部分21的光学部件20安置在光导体11的前侧，而光导体11的前表面则构成阶进式表面12。光导体11的阶梯级差面12b与光学部件20的入射部分21以彼此不同的节距布置。出于这个原因，通过使光导体11的阶梯级差面12b与光学部件20的入射部分21的节距间的相对间隙具有非周期性，或使得周期很大，可以发射出不带干涉波纹的高质量光。
如上所述，散光面15成形在构成发光单元10的光导体11的后表面上，以使从光导体11的入射端面11a入射的照明光在光导体宽度方向上的亮度分布均化。因此，可以基本上使从光导体11的入射端面11a吸收并从光导体前表面的阶梯级差面12b发射出的照明光在光导体11宽度方向上具有均匀的亮度分布。
在上述实施例的显示装置中，散光膜23安置在发光单元10与液晶显示元件1之间。其结果是，来自发光单元10的照明光和外界光的反射光会被散光膜23扩散，从而使从后表面入射到液晶显示元件1中的光具有大致均匀的亮度分布。这样，可以在整个屏幕上使屏幕亮度均匀。此外，发射到液晶显示元件1前面的光的发射角可以很宽，从而获得宽视场角。
在上述实施例中，反射偏振镜24安置在发光单元10与液晶显示元件1之间，偏振镜24带有反射轴24s和透射轴24p，两个轴线以大致直角彼此交叉，偏振镜具有这样的性质，即入射光在反射轴24s方向的偏振分量被反射，而入射光在透射轴24p方向的偏振分量被透射。
出于这个原因，在从发光单元10发射出来的照明光中，沿反射偏振镜24的透射轴24p的偏振分量的光会发射通过反射偏振镜24而入射到液晶显示元件1中。此外，沿反射偏振镜24的反射轴24s的偏振分量的光会被反射偏振镜24反射，而不会被吸收，从而可以被使用。这样，几乎所有来自发光单元10的光均可以入射到显示元件中，而没有浪费。因此，来自发光单元10的照明光的利用率可以很高，从而可以降低光源16的照明亮度。因此，消耗的电能可以进一步减少。
在上述实施例中，散光膜23安置在发光单元10的前表面上(光学部件20的前表面)，而反射偏振镜24安置在散光膜的前表面上。然而，散光膜23和反射偏振镜24也可以沿着与上述实施例中相反的次序层叠安置。
散光膜23并不局限于这种形式，即散布着细小的散光颗粒的透明粘接剂敷层。也可以采用一个散光板或一个带选择性散射性能的散射板，即如果入射角处于一个给定角度范围之内，即更加向着板表面的垂直面倾斜并沿一个特定方向，则散射板的散射性能将对入射光呈现出来，而如果入射角处于一个小于给定角度的角度范围之内，则散射板的散射性能很少对入射光呈现。然而，散光膜23并不是必需的。反射偏振镜24也可以省略。
构成发光单元10的光学部件20上的各折射面21b可以是带有恒定倾角的直表面，如图1和3所示。如果将折射面21b以弯曲的形式构成聚光折射面，则从入射面21a吸收再被折射面21b沿前方反射或折射的光就会被作为弯曲聚光折射面的折射面21b的聚光作用聚集在一个给定方向上。出于这个原因，可以使发射出来的照明光和反射光的亮度分布具有更强的方向性。
在上述实施例中，散光面15成形在构成发光单元10的光导体11的后表面上，用于使从光导体11的入射端面11a入射的照明光在光导体宽度方向上的亮度分布均化。光导体11的后表面可以是一个平面。在从光导体11的入射端面11a入射的照明光中，如果几乎所有的向着光导体11后表面前进的光均可以完全被光导体11后表面与敞开空气之间的界面反射，则上述实施例中安置在光导体11后表面上的反光镜19可以省略。
光导体11可以是这样的光导体，其中，其各端面分别构成入射端面，用以吸收来自关于16的照明光。例如，当光导体11的两个相反端面均分别构成一个入射端面时，光导体11的前表面可以构成一个阶进式表面，该阶进式表面从两个入射端向着光导体11的中央部分逐级下降，而每个入射端均可面对安置一个光源16。
光源16并不仅仅局限于采用荧光灯17，还可以采用，例如，一个以阵列形式安置着LED(发光二极管)的LED阵列、一个EL(电致发光)板或类似物。
上述实施例中使用的发光单元10的结构中包含光源16和光导体11。光导体11带有发射面(阶进式表面12上的各阶梯级差面12b)，它们用于引导来自光源16的照明光并将光向着液晶显示元件1发射；以及反射面14，它们与发射面不同，用于将从液晶显示元件1前面入射的外界光向着液晶显示元件1反射。然而，如果发光单元10由一个用于向液晶显示元件1发出照明光的装置以及一个用于反射从液晶显示元件1前面入射的外界光并使反射光射向液晶显示元件1的装置构成，则发光单元10可以具有任何结构。
在上述显示装置中采用了有源矩阵式的TN型液晶显示元件1。然而液晶显示元件1可以是任何形式的，例如，无源矩阵式或分段式的。元件1并不仅仅局限于TN型，也可以是STN(超扭转向列)、ECB(双折射效应)或动态散射效应型的液晶显示元件，或采用铁电液晶的液晶显示元件等等。
在上述显示装置中采用了液晶显示元件1作为显示元件。然而，本发明可以广泛应用到采用非发光型显示元件的显示装置中，其中可以采用其它电光显示元件、透光成像印刷膜等等作为显示元件。[第二个实施例]
图10是第二个实施例的显示装置的放大局部视图，其中采用的发光单元不同于第一个实施例。
第二个实施例的发光单元30中包含一个光导体30、一个光源16安置在光导体30的侧面，一个反光镜(反射装置)33面对着光导体31的后表面安置，以及一个光学部件20安置在光导体31的前侧。这个显示装置的其它基本结构与第一个实施例中的相同，它们的效果和优点也相同。因此，在本图中加入了相同的参考代号，以省略重复的解释。
光导体31由聚丙烯树脂或类似材料制成的透明板构成。其一端构成入射端面31a，用于吸收来自光源16的光。光导体31的前表面构成一个阶进式表面，其具有非常小的节距并由彼此平行的阶梯面32a构成，这些阶梯面沿着从入射端面31a一侧至另一个端面一侧的方向逐级下降，光导体前表面还构成阶梯级差面32b，用于连接这些阶梯面32a。光导体的后表面构成一个平面。
阶梯面32a是长的横向平面，它们大致平行于光导体31的后表面并沿着光导体31的宽度方向(入射端面31a的长度方向)伸展。各阶梯面32a分别构成外界光的入射/发射面。
阶梯级差面32b是直立面，它们大致平行于入射端面31a且高度很小。这些阶梯级差面32b构成相应照明光学的发射面。
在光导体31中，来自安置在光导体侧面的光源16的照明光从入射端面31a吸收进来再从阶梯级差面32b发射出来，而从前面入射的外界光则从阶梯面32a吸收进来并向着后表面发射，再被反射装置33反射。反射光从后表面入射到光导体31中并从阶梯面32a发射出来。
与光导体31后表面相面对的后侧反射装置的反光镜33带有一个高反射率镜面，反光镜33的安置使得其表面，即反射面接近光导体31的后表面。
另一方面，安置在光导体31前侧的光学部件20具有这样一个特性，即能够透射从光学部件前面入射的外界光以及被反光镜33反射并从光导体31阶梯面32a发射出来的外界光反射光，并能够将光导体31的阶梯级差面32b发出的照明光沿一个给定方向向前发射。
光学部件20带有一个平面前表面和一个面对着光导体31前表面的后表面，它是由聚丙烯树脂或类似材料制成的透明板，且宽度与光导体31基本相同。下面各部分则整体成形在其后表面上：即入射部分21，它们用于吸收从光导体31的各阶梯级差面32b发射出来的光。
各入射部分21构成长的横向凸缘，它们的长度跨过光学部件20的整个宽度。光学部件20以这样的方式安置，即位于光学部件20后表面上的各入射部分21的长度方向大致平行于光导体31的各阶梯级差面32b的长度方向，而各入射部分21的顶面接近或接触光导体31的各阶梯面32a。
各入射部分21这样布置，即在各入射部分21之间以相同的节距留下空隙。在光学部件20后表面上，相邻入射部分21之间的区域构成入射/发射面22，它们面对着光导体31的阶梯面32a。
入射/发射面22是这样一个面，其斜度使之大致平行于光导体31的阶梯面32a，即具有大致相同的斜度，并且可以透射从光学部件20前面入射的外界光以及被反光镜33反射再从光导体31阶梯面32a发射出来的外界光反射光。
各入射部分22之间的节距小于光导体31的各阶梯级差面32b之间的节距。这样，光导体31的每个阶梯级差面32b必然要面对光学部件20上的至少一个入射部分21。
如图10所示，发光单元30带有光源16和照明亮度控制器26，后者用于控制光源16发出的照明光的亮度。
照明亮度控制器26中包含一个照明度探测器27，其用于测量环境的照明度；以及一个装置，其用于根据照明度探测器27测量到的环境照明度而控制光源16的一个发光体17发出的照明光的亮度。用于控制照明光亮度的装置由一个光源亮度调节电路28和一个光源开启电路29构成。
为了测量从前面入射到平面光源装置中的外界光的照明度，以将其作为环境照明度，照明度探测器27被这样安置，即它的光接收面大致平行于发光单元30的前表面(光学部件20的前表面)。
光源亮度调节电路28是这样一个部件，其用于根据照明度探测器27测量到的环境照明度而调节从光源16发射的照明光的亮度值，从而根据环境照明度将发射到平面光源装置前面的光的亮度设置在预定亮度范围之内。光源开启电路29启动光源16的发光体17，以发出照明光，并使照明光在光导体11宽度方向上的亮度达到来自光源亮度调节电路28的亮度值。
在发光单元30中，可以设置外界光在反光镜33上的反射率和照明亮度控制器26对照明光亮度的控制条件，这样，可以根据外界的环境照明度，将发射到平面光源装置前面的光的亮度设置在预定亮度范围之内。
发光单元30是这样一个单元，其用于将来自光源16的照明光引导通过导光板31并从位于导光板31前面的阶梯级差面32b发射出来，还用于反射从反光镜33前面入射的外界光并使反射光向前发射。当只利用从前面入射的外界光的反射光不能使发出的光具有足够亮度时，光源16将开启。
也就是说，当发光单元30中可以获得具有足够亮度的外界光时，光源不开启，而只有外界光的反射光发射出来。当外界光的亮度不足时，光源16开启，外界光的反射光和来自光源16的照明光同时发射出来。这样，外界光反射光的亮度不足可以被上述照明光补充。当无法获得外界光时，光将从光源16发出。
下面首先解释来自光源16的照明光的发射路径。如图10中的实线箭头所示，来自光源16的照明光被光导体31从入射端面31a吸收，之后沿长度方向被引导于光导体31中。
在沿长度方向被引导于光导体31中的照明光中，直接向着任何一个阶梯级差面32b前进的光会从阶梯级差面32b向着光导体31的前表面发射。而除了直接向着阶梯级差面32b前进的光之外，即向着位于光导体前表面的阶梯面32a前进的光或向着光导体31后表面前进的光，将在光导体31中沿光导体的长度方向传输并被阶梯面32a与敞开空气(光导体31与光学部件20之间的空气层)之间的界面完全反射，或被光导体后表面与敞开空气(光导体31与反光镜33之间的空气层)之间的界面完全反射，从而入射到任何一个阶梯级差面32b中并从阶梯级差面32b发射出来。
在光导体31中向着光导体后表面前进的光中包含这样的光，即该光以一个(基本垂直的)入射角入射到位于光导体后表面与敞开空气之间的界面上，该入射角小于完全反射临界角。光通过上述界面并从光导体31的后表面泄漏出来。泄漏的光会被安置在光导体31后面的反光镜33反射，再从光导体的后表面入射到光导体中。
至于这个再次入射的光，其被光导体前表面上的阶梯面32a与敞开空气之间的界面完全反射，或被光导体后表面与敞开空气之间的界面完全反射，从而改变了方向。之后，光将从任何一个阶梯级差面32b中发射出来。
被引导于光导体31中的光中包含这样的光，即光以一个小于完全反射临界角的入射角入射到阶梯面32a与敞开空气之间的界面上。该光透射通过这个界面，再从阶梯面32a发射到光导体31前面。
出于这个原因，几乎所有从入射端面31a吸收到光导体31中的照明光均能发射到光导体31前面，而没有浪费。
发射到光导体31前面的照明光从各入射面21a入射到位于光学部件20后表面上的入射部分21中，光学部件20安置在光导体31的前表面侧，而每个入射面分别是入射部分的一个侧表面。
此时，光导体31上的每个阶梯级差面32b必然面对着光学部件20的至少一个入射部分21。因此，从光导体31的各阶梯级差面32b发射出来的光几乎全部入射到光学部件20的各入射部分21中，而没有浪费。
如上所述，发射到光导体31前面的照明光中包含有从阶梯面32a发射出来的光。这种光也会入射到光学部件20的任何一个入射部分21中，而没有浪费。
从光导体31的各阶梯级差面32b发出的光中包含有向着邻近阶梯面32a发射的光，如图10所示。这种光被阶梯面32a与敞开空气之间的界面反射，再入射到光学部件20的入射部分21中。
入射到光学部件20的入射部分21中的光是从入射面21a吸收到入射部分21中的，接着，这种光将被相反侧的折射面21b与敞开空气之间的界面完全反射，从而使光的方向改变为指向光学部件20的前方。光透射通过光学部件20并从光学部件的前表面发射出来。
出于这个原因，从光学部件20的前表面向前发射出来的照明光是从入射面21a入射到入射部分21中、被相反侧的折射面21b(与敞开空气之间的界面)反射并聚集在给定方向上的光，其亮度分布形式为，在给定方向上具有高亮度。
接下来，将解释从前面入射的外界光的发射路径。如图10中的虚线所示，从前面入射的外界光是前表面进入光学部件20、透射通过光学部件20并从位于光学部件后表面上的入射部分21以及入射部分之间的入射/发射面上发射出来。
几乎所有的向着光学部件20后侧发射的外界光均从光导体31的阶梯面32a被吸收到光导体31中、在光导体31中透射并向着光导体后表面发射。
向着光导体31后表面发射的光被安置在光导体31后表面上的反光镜33反射。反射光从光导体的后表面被吸收到光导体31中、在光导体31中透射并从阶梯面32a向前发射。发射出的光从位于光学部件后表面上的入射部分21以及入射部分之间的入射/发射面22入射到光学部件20中。
如上所述，在这种情况下，位于入射部分21一侧的入射面21a大致平行于光导体31的阶梯级差面32b，即具有大致相同的斜度，而位于相反侧的折射或反射面21b是一个具有倾斜角度的倾斜平面，折射面21b与光学部件20的法线之间的角度大于入射面21a与法线之间的角度。因此，几乎所有的从光导体31的阶梯面32a发射出来的反射光均从入射部分21上的具有大倾斜角度的折射面21b以及入射部分21之间的入射/发射面22吸收到光学部件20中。
在从入射部分21的折射面21b和入射/发射面22吸收到光学部件20中的光中，向着光学部件20前表面前进的光会透射通过光学部件20，再从光学部件的前表面发射出来。在从入射部分21的折射面21b吸收的光中，向着对面入射面21a前进的光会被面入射面21a与敞开空气之间的界面完全反射，从而前进方向被改变，而与从折射面21b和入射/发射面22向着光学部件20直接前进的光的方向相同。光会从光学部件20的前表面发射出来。
出于这个原因，发光单元30将使从前面入射的外界光向前发射出来，而没有太多浪费。此外，从发光单元30的前表面(光学部件20的前表面)向前发射的外界光反射光是这样的光，即以各种入射角入射的外界光被聚集起来而获得高亮度。因此，外界光的反射光具有这样的亮度分布，即在给定方向(例如，前方)具有高亮度。
此外，在这种发光单元30中，光学部件20具有如前所述的结构。因此，可以在折射面21b上折射从光导体31的阶梯级差面32b发射出来并从入射面21a入射到光学部件20的入射部分21中的光，将光聚集到给定方向上，并发射具有这样亮度分布的照明光，即从光学部件20的前表面沿给定方向亮度高(例如，沿前面亮度高)。此外，还可以将被反光镜33反射并从光导体31的阶梯面31a发出的外界光反射光以这样亮度分布发射到光学部件20前面，即沿给定方向(例如，前方)具有高亮度。
在发光单元30中，光源16带有照明亮度控制器26以控制光源16发出的照明光的亮度，还可以对反光镜33的外界光反射率以及通过照明亮度控制器26调节照明光亮度所需的条件进行设置，从而可以根据外界的环境照明度将发射到光学部件20前面的光的亮度设置在预定亮度范围之内。这样，在照明度范围很大的环境中，即从低照明度到高照明度，均可以发射出居于适合于环境照明度的亮度的光。
也就是说，发光单元30发出的光的适宜亮度取决于外界的环境照明度。因此，即使是发出同样亮度的光，在某些环境照明度下，发出的光也可能太眩目或太暗。
因此，在这个实施例中，反光镜33的反射率被设置在一个相当低的值上，从而使发出的光具有适宜的亮度，而不会太眩目，即使是在超过100000 lx的高照明度环境中，例如，夏天位于太阳直射下。此外，从光源16发出的照明光的亮度可以由照明亮度控制器26根据环境照明度而控制，从而使反光镜33反射出来的外界光反射光和来自光源16的照明光这二者构成的发出光亮度(当环境照明度为大约0 lx时，发出光亮度只由照明光构成)适合于环境照明度。
因此，根据发光单元30，可以根据环境照明度获得具有适合于环境照明度的亮度的光，即当环境中的外界光具有足够的亮度时，只有外界光的反射光发出，而不必开启光源16；当环境中的外界光亮度不足时，光源16将开启，这样，外界光反射光和来自光源16的照明光同时发射出来，从而利用上述照明光补充外界光反射光的亮度不足；而当环境中没有外界光可以获得时，照明光将从光源中发出。
此外，在可以获得具有足够亮度的外界光的环境中，即使光源16没有开启，也可以只通过发光单元30中的外界光反射光而发出具有适合于环境照明度的亮度的光。在外界光亮度不足的环境中，光源16将开启，这样，外界光反射光和来自光源16的照明光同时发射出来，从而利用上述照明光补充外界光反射光的亮度不足，从光源16发出的照明光的亮度可以以这样的方式控制，即能够使得基于外界光的反射光和上述照明光这二者的发出光亮度达到适合于环境照明度的亮度。这样，光源16所消耗的电能可以进一步减少。
当这种发光单元被用于双向显示装置中时，反光镜33的外界光反射率以及通过照明亮度控制器26调节照明光亮度所需的条件可以以这样的方式设置，即能够根据外界的环境照明度将平面亮度设置在预定范围之内。
在第二个实施例中，反光镜33安置在光导体31的后侧并邻近于光导体的后表面。然而，该反光镜33也可以粘着在光导体31的后表面上。安置在光导体31后侧的用于反射外界光的反光镜33并不仅仅局限于上述反光镜33，其还可以这样成形，例如，通过汽相沉积或类似方法将一个由铝、银或类似材料制成的反射膜附着在光导体31的后表面上。[第三个实施例]
第三个实施例与第一个实施例的差别仅在于所用液晶显示元件的结构。这个显示装置的其它基本结构与第一个实施例中的相同，它们的效果和优点也相同。因此，在本图中加入了相同的参考代号，以省略重复的解释。
图11是第三个实施例的显示装置中所用的一个液晶显示元件38的前视图。图12是图11的元件沿III-III线的放大横截面图。
第三个实施例的显示装置中所用的液晶显示元件38是一个有源矩阵式的，其利用一个TFT(薄膜晶体管)有源元件。位于前后侧面上的一对透明基板38和40直接安置着一个液晶层61，后侧基板40在内表面上带有以矩阵形式安置着的若干透明象素电极41以及与各象素电极41相对应的TFT 42。
TFT 42中包含：一个门电极43，其成形在后侧基板40上；一个门绝缘薄膜44，其用于覆盖门电极43；一个i型半导体薄膜45，其成形在门绝缘薄膜44上并与门电极43对置；以及一个源电极46和一个漏电极47，它们通过一个n型半导体薄膜(未示出)成形在i型半导体薄膜45的两侧部分上。
用于向各TFT 42的各行供应门信号的门线48沿着所述象素电极的各行的一侧焊接在后侧基板40上。所TFT 42的各行上的门电极43与对应于相应行的门线48成形为一体。
所述TFT 42的门绝缘薄膜(透明薄膜)44成形在后侧基板40的几乎整个表面上。除了终端部分之外，门线48完全被门绝缘薄膜44覆盖着。
用于向各TFT 42的各列供应数据信号的数据线49沿着所述象素电极的各列的一侧焊接在门绝缘薄膜44上。所述TFT 42的各列上的漏电极47连接着对应于相应列的数据线49。
象素电极41成形在门绝缘薄膜44上，每个象素电极41分布在其一个侧缘的端部连接着与该象素电极41相对应的TFT 42的源电极46。
一个透明的涂层绝缘薄膜50安置在后侧基板40的内表面上，用于覆盖各TFT 42、数据线49和各闲散电极41的周边部分。一个校准层51成形在绝缘薄膜50上。
另一方面，前侧基板39在其内表面上带有：一个单张薄膜形式的透明反向电极52，其面对着后侧基板40上的各象素电极41，而且其上面对着这些象素电极41的部分形成象素区C；对应于各象素区C的滤色条53R、53G和53B具有多种颜色，例如，红色、滤色和蓝色；一个遮光膜(黑罩)54对应于各象素区之间的区域安置；以及一个校准薄膜56。
在图12中，各滤色条部分添加了点线图案，遮光膜部分添加了剖面线，以使滤色条53R、53G和53B与遮光膜54之间容易区别。
在这个实施例中，滤色条53R、53G和53B与遮光膜54安置在前侧基板39上，而它们的上表面上覆盖着一个透明保护性绝缘薄膜55。反向电极52成形在透明保护性绝缘薄膜55上，而校准薄膜则安置在反向电极52上。
每个滤色条53R、53G和53B分别构成一个形状，该形状的面积小于象素电极41与反向电极52彼此面对处的象素区C的面积。每个滤色条53R、53G和53B分别安置在象素区C的除周边部分之外的内部区域中。
前侧基板39和后侧基板40通过框架形式的密封部件4(见图1)在它们的周边部分相互连接起来。液晶被充入基板39和40之间的被密封部件4环绕着的空间中，这样就形成了一个液晶层61。
液晶显示元件38是一个TN(扭转向列)型的，液晶层61中的液晶分子在基板39和40之间以一定的扭转角(例如，大约90度)扭转定向。偏振镜5a和5b分别粘着在基板39和40的外表面上，这样，它们的光轴(一个透射轴，即一个吸收轴)将沿着给定方向。
在液晶显示元件38中，安置在液晶显示元件38中的滤色条53R、53G和53B的面积小于象素C的面积。因此，如前所述，在透射通过这些象素C的光中，只设计到透射通过与滤色条53R、53G和53B相对应的滤色条对应区c的光，波长成分位于滤色条吸收波长范围之内的光会被吸收到滤色条中，从而成为有色光。有色光被发射到液晶显示元件前面。透射通过不与滤色条53R、53G和53B相对应的非滤色区d的光不会被吸收到滤色条中。其结果是，未着色的光将被吸收到滤色条中。
因此，由从液晶显示元件38的各象素区C向前发射的光所显示出来的有色象素是这样的象素，即它们被着色而带有与象素相对应的滤色条53R、53G和53B相同的颜色。它们的亮度被未着色的光升高，未着色光由于没有被滤色条吸收，因而亮度没有降低。因此，当彩色影象被具有各种颜色的有色象素显示时，所获得的影象亮度远高于在整个象素区对光着色而发射出有色光的情况。在第三个实施例中，以液晶显示元件38替换了第一个实施例中所用的液晶显示元件1，当不能利用外界光的反射光获得足够的屏幕亮度时，则照明光从发光单元10中发射出来以补充屏幕亮度。此外，被滤色条53R、53G和53B着色的有色光和未被吸入滤色条的未着色光均可以从液晶显示元件38的各象素区C中发射出来，以显示出明亮的彩色影象。因此，即使在黑暗环境中也可以获得适宜的屏幕亮度。
当利用外界光作为反射光时，在从液晶显示元件38前面入射、被发光单元10反射、再被发射到液晶显示元件38前面的外界光中，包含有在入射路径和发射路径中透射通过不同象素区C的光。对于这种光，在传统的液晶显示元件中，透射通过不同颜色滤色条的光会被发射到液晶显示元件前面。因此，这种光的强度会因为透射通过不同颜色的滤色条而被减弱。然而，在液晶显示元件38中，每个滤色条53R、53G和53B被制成这样的形状，即它们的面积小于象素C的面积，并对应于象素区C的除周边部分之外的内部区域。出于这个原因，入射到象素区C的一个滤色条对应区c中的光随后将从该处发射到象素区C的其它非滤色区d中。或者，入射到象素区C的一个非滤色区d中的光随后将从该处发射到象素区C的其它滤色条对应区c中。
因此，几乎所有沿入射路径和发射路径透射通过不同象素区C的光均只有很小的可能性使光透射通过不同颜色的滤色条并在入射过程和发射过程中被吸收。这样，显示影象的亮度几乎不会被降低。
如上所述，光透射通过不同颜色的滤色条并在入射过程和发射过程中被吸收的可能性很小。出于这个原因，不会出现从象素区C的滤色条对应区c中发射出来的有色光的颜色与从象素区C的非滤色区d中发射出来的有色光的颜色发生视觉混合而在彩色显示中产生颜色差距的现象。这样，可以显示出具有高颜色纯度和高质量的彩色影象。
根据这种液晶显示元件，基于外界光反射光的屏幕亮度的不足可以通过来自发光单元10的照明光补充。此外，被着色为滤色条53R、53G和53B的颜色的有色光和未被吸入滤色条的未着色光均可以从液晶显示元件38的各象素区C中发射出来，从而获得明亮的彩色影象。出于这些原因，液晶显示元件的反射率(从发光单元10上反射并发射到液晶显示元件38前面的发射光的强度与从液晶显示元件38前面入射的外界光的强度之间的比值)可以低于传统的只利用外界光反射光的反射型液晶显示元件。因此，即使是在具有高照明度的环境中，例如夏天太阳直射的环境中，也可以获得适宜的屏幕亮度，从而不会太眩目。

Claims (30)

1.一种显示装置，其特征在于，包含：
一个非发光型显示元件，其用于控制入射光的透射，以显示一个影象；
一个发光单元，其安置在显示元件后面，发光单元中带有一个发光体，其用于将照明光发射到显示元件上，以及一个反射体，其用于以给定反射率反射从显示元件前面入射的外界光，并将该反射光向着显示元件照射；以及
一个照明亮度控制器，其用于控制照明光的强度，从而根据发光体的反射率和从显示元件前面入射的外界光的环境照明度，使被上述发光单元的反射体反射出来的上述外界光的反射光和来自上述发光体照明光的透过上述显示元件的透射光的总和所形成的显示元件的屏幕亮度达到一个预定亮度范围之内。
2.根据权利要求1的显示装置，其特征在于，照明亮度控制器根据环境照明度控制屏幕亮度，使之达到与满足下列范围的二次函数所代表曲线相对应的亮度：
屏幕亮度为20-200尼特，当环境照明度为50勒克斯时；
屏幕亮度为30-300尼特，当环境照明度为1000勒克斯时；以及
屏幕亮度为400-4000尼特，当环境照明度为30000勒克斯时。
3.根据权利要求1的显示装置，其特征在于，照明亮度控制器根据环境照明度控制屏幕亮度，使之达到与满足下列范围的二次函数所代表曲线相对应的亮度：
屏幕亮度为20-60尼特，当环境照明度为50勒克斯时；
屏幕亮度为60-200尼特，当环境照明度为1000勒克斯时；以及
屏幕亮度为1000-3000尼特，当环境照明度为30000勒克斯时。
4.根据权利要求1的显示装置，其特征在于，照明亮度控制器根据环境照明度控制屏幕亮度，使之满足：
-2×10-8×I2+0.015×I+20＜L＜-3×10-7×I2+0.113×I+150，
其中环境照明度由I(勒克斯)表示，而屏幕亮度由L(尼特)表示。
5.根据权利要求1的显示装置，其特征在于，照明亮度控制器根据环境照明度控制屏幕亮度，使之满足：
-9×10-8×I2+0.0453×I+20＜L＜-2×10-7×I2+0.0871×I+50，
其中环境照明度由I(勒克斯)表示，而屏幕亮度由L(尼特)表示。
6.根据权利要求1的显示装置，其特征在于，当环境照明度的最低值高于室内照明度时，照明亮度控制器控制来自发光单元的照明光的亮度。
7.根据权利要求6的显示装置，其特征在于，当环境照明度位于从不高于50勒克斯至高于大于30000勒克斯的范围中时，照明亮度控制器控制来自发光单元的照明光的亮度。
8.根据权利要求1的显示装置，其特征在于，照明亮度控制器以这样的方式控制来自发光单元的照明光的亮度，即当环境照明度处于低于室内照明度的照明度范围中时，照明光的亮度随着环境照明度的降低而持续下降。
9.根据权利要求1的显示装置，其特征在于，照明亮度控制器以这样的方式控制来自发光单元的照明光的亮度，即当环境照明度处于高于室内照明度但不高于一个给定照明度的照明度范围中时，照明光的亮度随着环境照明度的升高而持续上升，以及
当环境照明度处于超过给定照明度的照明度范围中时，照明光的亮度随着环境照明度的继续升高而持续下降。
10.根据权利要求1的显示装置，其特征在于，照明亮度控制器以这样的方式控制来自发光单元的照明光的亮度，即：
1)当环境照明度处于低于室内照明度的照明度范围中时，照明光的亮度随着环境照明度的降低而下降；
2)当环境照明度处于高于室内照明度但不高于一个给定照明度的照明度范围中时，照明光的亮度随着环境照明度的升高而上升；
3)当环境照明度处于超过给定照明度的照明度范围中时，照明光的亮度随着环境照明度的继续升高而下降。
11.根据权利要求1的显示装置，其特征在于，照明亮度控制器中带有一个照明度探测器，其用于测量环境的照明度，以及一个亮度调节电路，其用于控制发光单元根据照明度探测器测量到的环境照明度而发出的照明光的亮度。
12.根据权利要求1的显示装置，其特征在于，发光单元中包含：
1)一个光源，以及
2)一个光导体，其上成形有：至少一个端面，其用于入射来自光源的照明光；一个发射面，其用于引导端面吸入的照明光并将光向着显示元件发射；以及一个反射面，其不同于发射面，用于将从显示元件前面入射并透射通过显示元件的外界光向着显示元件反射。
13.根据权利要求1的显示装置，其特征在于，发光单元中包含一个光源；一个光导体，其中，光源安置在光导体的至少一端；以及一个光学部件，其安置在光导体的前侧，
1)光导体中包含一个入射端面，其至少为端面，用于从光源吸收照明光；以及一个前表面，其构成一个阶进式表面，该阶进式表面中包含阶梯面，它们从入射端面一侧向着另一侧逐级下降，以及阶梯级差面，它们中的每个均连接着相邻阶梯面，
用于反射外界光的反射膜安置在光导体的各阶梯面上，以及，用于发射从入射端面入射的照明光的发射面成形在各阶梯级差面上，以及
2)光学部件中包含一个元件，其安置在光导体前侧，用于透射从显示元件前面入射的外界光，并将被光导体的各阶梯面上的反射膜反射出来的外界光反射光以及光导体的各阶梯级差面发射出来的照明光向着显示元件发射以改变光的前进方向。
14.根据权利要求13的显示装置，其特征在于，光学部件中包含一个透明板，透明板带有一个面对着显示元件并用于发射光的前表面和一个面对着光导体前表面的后表面，凸缘形式的入射部分成形在光学部件的后表面上，每个入射部分上带有一个入射面，其用于吸收从光导体的各阶梯级差面发射出来的光，以及一个折射面，其用于将入射面吸收的光向着前面反射或折射。
15.根据权利要求14的显示装置，其特征在于，光学部件的所述入射部分布置得彼此之间留下间隔，而位于相邻入射部分之间的后表面区域分别构成入射/发射面，用于发射从显示元件前面入射的外界光和被光导体的各阶梯面上的反射膜反射出来的外界光反射光。
16.根据权利要求12的显示装置，其特征在于，光导体上有一个后表面位于反射面的相反侧，该后表面构成一个散光面，用于使从入射端面入射的照明光在光导体宽度方向上的亮度分布均化。
17.根据权利要求12的显示装置，其特征在于，一个散光膜安置在发光单元与显示元件之间。
18.根据权利要求12的显示装置，其特征在于，还包含一个反射偏振镜，其安置在发光单元与显示元件之间，反射偏振镜具有以大致直角彼此交叉的一个反射轴和一个透射轴，并具有这样的性质，即能够反射入射光在反射轴方向的偏振分量，并透射入射光在透射轴方向的偏振分量。
19.根据权利要求18的显示装置，其特征在于，显示元件包含一个液晶显示元件，该液晶显示元件在前后表面上分别带有一个偏振镜，而反射偏振镜的安置使得它的透射轴基本平行于液晶显示元件后表面上的偏振镜的透射轴。
20.根据权利要求1的显示装置，其特征在于，发光单元中包含：
1)一个光源，以及
2)一个光导体，其上成形有一个发射面，其用于引导端面吸入的照明光并将光向着显示元件发射；以及一个透射面，其不同于发射面，用于透射从显示元件前面入射并透射通过显示元件的外界光，以及
3)一个后侧反射体，其位于光导体上的与透射面相反的后侧上，用于将外界光向着光导体的透射面一侧反射。
21.根据权利要求20的显示装置，其特征在于，
1)光导体中包含一个入射端面，其至少为端面，用于从光源吸收照明光；以及一个前表面，其构成一个阶进式表面，该阶进式表面中包含阶梯面，它们从入射端面一侧向着另一侧逐级下降，以及阶梯级差面，它们中的每个均连接着相邻阶梯面，
所述阶梯级差面构成发射面，用于发射从入射端面入射的照明光，而所述阶梯面则构成透射面，它们不同于所述发射面，用于透射从显示元件前面入射的外界光，以及
2)后侧反射体安置在光导体上的与所述透射面相反的后侧上，并带有反射面，用于反射从显示元件前面入射到光导体的所述阶梯面中的外界光，以将光从所述阶梯面发射出来，
显示装置还包含：
3)一个光学部件，其安置在光导体的前侧，用于透射从显示元件前面入射的外界光和被后侧反射体反射出来的外界光反射光，并将从光导体的各阶梯级差面发射出来的照明光向着显示元件发射。
22.根据权利要求20的显示装置，其特征在于，发光单元中包含一个光学部件，其安置在光导体的前侧，用于透射从前面入射的外界光和被反射体反射并从光导体的所述阶梯面发射出来的外界光反射光，并将从光导体的所述阶梯级差面发射出来的照明光沿一个给定方向向前发射。
23.根据权利要求21的显示装置，其特征在于，光学部件中包含一个透明板，透明板带有一个平面前表面和一个面对着光导体前表面的后表面，凸缘形式的入射部分成形在光学部件的后表面上，每个入射部分上带有一个入射面，其用于吸收从光导体的各阶梯级差面发射出来的照明光，以及一个折射面，其用于将入射面吸收的光向着前面反射或折射。
24.根据权利要求22的显示装置，其特征在于，光学部件中包含入射部分，它们布置得彼此之间留下间隔，而光学部件后表面上的位于相邻入射部分之间的区域分别构成入射/发射面，它们与光导体的所述阶梯面相面对。
25.根据权利要求1的显示装置，其特征在于，显示元件包含一个液晶显示元件，其中，在一对分别位于前后侧并透过一个液晶层彼此面对的基板中，一个基板在其内表面上带有第一电极，另一个基板其内表面上带有至少一个第二电极，第二电极上的面对着所述第一电极的部分分别构成象素区，在两个基板上对应于每个象素区分别安置着一个滤色条，每个滤色条的面具小于每个象素区的面积。
26.根据权利要求25的显示装置，其特征在于，液晶显示元件的每个象素区分别具有一个滤色条对应区，其被一个面积小于象素区域的滤色条覆盖着，以及一个非滤色区，其环绕着滤色条对应区布置且不被滤色条覆盖。
27.一种显示装置，其包含：
一个非发光型显示元件，
一个透射显示系统，其包含一个发光单元，该发光单元安置在显示元件后面，用于向显示元件发射照明光，
一个反射显示系统，其用于反射从发光单元的显示元件前面入射的外界光并将光发射到显示元件前面，以及
一个屏幕亮度补偿显示系统，其用于从发光单元发射照明光，并利用所发射的照明光补偿基于反射显示系统的显示元件屏幕亮度，
当显示元件的透射率被调节到最大值时，反射显示系统的外界光反射率为大约16％或以上。
28.根据权利要求27的显示装置，其特征在于，当显示元件的孔隙系数设置为100％时反射显示系统具有70％的反射率，显示元件具有大于60％或以上的孔隙系数，而反射显示系统中带有一个透射率为36％的滤色条。
29.根据权利要求27的显示装置，其特征在于，反射显示系统的外界光反射率为20％或以上。
30.根据权利要求27的显示装置，其特征在于，一个散光装置安置在发光单元与显示元件之间并且/或者位于显示元件前侧。
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