CN1133892C - 显示器件和电子钟表 - Google Patents

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Abstract

公开一种显示器件和一种包含有该显示器件的电子钟表，所速显示器件利用外部光和利用各种纹理与颜色的结合来实现高可见度的反射式显示。各元件按如下次序放置：第一偏振光分离板(2)，它用于透过指向第一方向的线偏振光成分；透光偏振轴改变装置(3)，在线偏振光成分透过时，能够选择改变或不改变透光偏振轴；第二偏振光分离板(4)，它用于透过指向第二方向的线偏振光成分，并镜面反射与第二方向垂直的线偏振光成分；以及反射装置(5)。着色层(71，72)或光散射层(91，92)在第二偏振光分离板(4)的表面或背面(41或42)上形成。

Description

显示器件和电子钟表
技术领域
本发明是关于显示字符、数字、图案等的显示器件。另外，本发明还涉及使用该显示器件的电子钟表，如手表、计时表等。更准确地说，本发明涉及一种如液晶器件的显示技术，它通过选择两种状态之一来显示信息，即：改变透过的线偏振光成分的透光偏振轴和不改变透过的线偏振光成分的透光偏振轴。
背景技术
作为使用外部光源完成显示的装置，使用液晶器件的数字显示型钟表是非常常见的。因而，在人们熟悉的电子钟表中，各元件通常按如下次序放置：第一偏振器；透光偏振轴改变光学元件(透光偏振轴改变装置)，如液晶器件，它能选择如下两种状态之一，即：改变和不改变透过的线偏振光成分的透光偏振轴；第二偏振器；和一个反射板。例如，在液晶器件中使用TN(扭转向列)液晶，STN(超扭转向列)液晶，ECB(电控双折射)液晶或类似的液晶。
在此种结构的电子钟表(显示器件)中，第一和第二偏振器一起在入射光的透光偏振轴方向上透过线偏振光成分，同时它们吸收与该透光偏振轴方向相垂直的吸收轴方向上的线偏振光成分。因此，当外部光入射到第一偏振器，且只有沿透光偏振轴第一方向的线偏振光成分入射到透光偏振轴改变光学元件上时，对于如下两种线偏振光成分，即一种为穿过改变透光偏振轴的区域，另一种为穿过不改变透光偏振轴的区域，它们两者之一由第二偏振器吸收，另一种线偏振光成分则透过第二偏振器入射到反射板上。因此，只有反射板反射的光，也即只有通过透光偏振轴改变光学元件上的改变透光偏振轴的区域和通过不改变透光偏振轴的区域二者之一的光，才能穿过透光偏振轴改变光学元件和第一偏振器，从而使时间被识别出来。
这样，根据通常的电子钟表，只有穿过透光偏振轴改变光学元件上的改变透光偏振轴的区域和不改变透光偏振轴的区域二者之一的光才被反射板反射，并且该光穿过透光偏振轴改变光学元件和偏振器而被用于显示。相反，透过其它区域的光或被第二偏振器吸收，或透过偏振光分离元件，从而不用于显示。因此，通常的电子钟表存在一个问题，即：显示器的段部分或背景部分是暗的。另外，由于同一原因，通常的电子钟表还存在一个问题，就是很难用机械方法改善电子钟表的美学设计功能，也就是说很难同时使段部分和背景部分镜面化、光亮、有色彩。
发明公开
鉴于前述问题，本发明的目的是通过下述结构来实现一种显示器件，使得透过改变透光偏振轴的区域和不改变透光偏振轴的区域的线偏振光成分都射向用户，由此利用外部光可实现高可见度的显示，并可借助各种纹理和色调的组合来实现反射式显示，本发明另一目的为使用该结构来实现一种电子钟表。
为了解决上述问题，如图1所示，根据权利要求1中本发明的方面，首先，显示器件10的第一个特征在于，各元件按如下次序放置：第一偏振光分离板2，它用于透过指向入射光第一方向的线偏振光成分，而不透过与该线偏振光成分垂直交叉的线偏振光；一种透光偏振轴改变装置3，当入射线偏振光成分透过时，它能够选择两种状态之一，即：第一状态为改变透光偏振轴，和第二状态为不改变透光偏振轴；第二偏振光分离板4，它用于透过入射的线偏振光成分中第二方向的线偏振光成分，且反射与第二方向相垂直的第三方向的线偏振光成分；以及一种反射装置5，对于第二偏振光分离板4透过的线偏振光成分，该装置能够将其反射到第二偏振光分离板4上。此外，本发明的第二个特征在于修正层(例如，背面着色层71，表面着色层72，背面光散射层91和表面光散射层92)，该修正层由第二偏振光分离板4面对透光偏振轴改变装置3的表面41和面对反射装置5的背面42中的至少一个形成，以改变入射到第二偏振光分离板4上的入射光的光特性，然后将其发射出去。
在由此构成的显示器件10中，可用第一返回光和第二返回光显示预定的信息，第一返回光由反射装置5反射，并穿过第二偏振光分离板4、透光偏振轴改变装置3以及第一偏振光分离板2，第二返回光则由第二偏振光分离板4反射，并穿过透光偏振轴改变装置3以及第一偏振光分离板2，上述两种返回光是从透光偏振轴改变装置3的对侧而入射到第一偏振光分离板2上的。
也就是说，根据本发明，穿过透光偏振轴改变装置3上第一状态(改变透光偏振轴)的区域和第二状态(不改变透光偏振轴)的区域的每束光，作为一组线偏振光成分(第一返回光)和另一组线偏振光成分(第二返回光)被发射，第一返回光被反射装置5反射，并穿过第二偏振光分离板4、透光偏振轴改变装置3以及第一偏振光分离板2，第二返回光被第二偏振光分离板4反射，并穿过透光偏振轴改变装置3和第一偏振光分离板2，第一返回光和第二返回光用于完成显示。因此，例如在电子钟表或类似产品中，由于背景部分和段部分可用良好的对比度进行明亮地显示，所以其具有可视性较好的优点。
此外，根据本发明，修正层(例如，背面着色层71，表面着色层72，背面光散射层91和表面光散射层92)由第二偏振光分离板4面对透光偏振轴改变装置3的表面41和面对反射装置5的背面42的至少一个组成，以改变入射到第二偏振光分离板4上的入射光的光特性，然后将其发射出去，这样，修正层使第一和第二返回光两者之一或两者同时获得颜色和散射性。因此，可以实现纹理和色彩的多种组合，这样可使第一和第二返回光显示的多个区域，如电子钟表的背景部分和段部分着色，并且能够组合成多变的显示形式。例如，背景部分和段部分两者均以彩色镜形式显示，背景部分和段部分两者均以桔皮形式显示，或背景部分和段部分的一个以彩色镜形式显示，而另一个以桔皮形式显示等等，这些均可实际应用，以提高显示的质量和增强视觉乐趣。此外，由于修正层是形成在第二偏振光分离板4上的，所以部件的数量没有增加。
在本发明第2方面，修正层是在第二偏振光分离板表面上形成的表面修正层(例如，表面着色层72，和表面光散射层92)。
在本发明第3方面，修正层是在第二偏振光分离板背面上形成的背面修正层(例如，背面着色层71，和背面光散射层91)。
在本发明第4方面，修正层至少包括一个着色层(背面着色层71，和表面着色层72)，以改变入射到第二偏振光分离板上的入射光的颜色，再将其发射出去。
在本发明第5方面，修正层至少包括一个光散射层(背面光散射层91，和表面光散射层92)，以散射和发射入射到第二偏振光分离板上的入射光。
在本发明第6方面，修正层是一个复合层，它包括着色层和光散射层，着色层(背面着色层71，和表面着色层72)用于改变入射到第二偏振光分离板上的入射光的颜色，再将其发射出去，光散射层(背面光散射层91和表面光散射层92)则散射和发射入射到第二偏振光分离板上的入射光。
在本发明第7方面，修正层以表面修正层(例如，表面着色层72和表面光散射层92)和背面修正层(例如，背面着色层71和背面光散射层91)的形式构成，它们分别位于第二偏振光分离板的表面和背面，在将其光特性改变成不同类型后，表面修正层和背面修正层一起把第二偏振光分离板上的入射光发射出去。使用这种结构，由表面修正层和背面修正层一起赋予颜色和散射性的线偏振光成分(第一返回光)被反射装置5反射，并透过第二偏振光分离板4、透光偏振轴改变装置3以及第一偏振光分离板2，而仅由表面修正层赋予颜色和散射性的线偏振光成分(第二返回光)被第二偏振光分离板4反射，并穿过透光偏振轴改变装置3和第一偏振光分离板2。因此，组合多变的显示形式是可能的。
在本发明第8方面，每个表面修正层和背面修正层至少包含一个表面着色层72和一个背面着色层71，它们将入射到第二偏振光分离板上的入射光变成互不相同的颜色，然后将其发射出去。
在本发明第9方面，每个表面修正层和背面修正层至少包含一个表面光散射层92和背面光散射层91，它们将入射到第二偏振光分离板上的入射光变成互不相同的散射图谱后，然后将其发射出去。
在本发明第10方面，表面修正层和背面修正层至少有一个是复合层，该复合层包括着色层和散射层，着色层(背面着色层71和表面着色层72)将入射到第二偏振光分离板上的入射光变成不同的颜色，然后将其发射出去，散射层(背面光散射层91和表面光散射层92)则散射和发射入射到第二偏振光分离板上的入射光。
在本发明第11方面，表面修正层在第二偏振光分离板4的整个表面41上形成。
在本发明第12方面，表面修正层仅在第二偏振光分离板4表面41上的一个预定区域形成。由于这种结构，不论光是穿过透光偏振轴改变装置3上的改变透光偏振轴的区域，还是穿过不改变透光偏振轴的区域，光在透过表面修正层形成的区域后，均由表面修正层赋予颜色或散射性。因此，如果在第二偏振光分离板上表面上，表面修正层是以图案或符号的形式形成，则这些图案或符号由表面修正层赋予颜色或散射性，并在第一返回光和第二返回光的作用下，能够以叠加方式显示。所以，容易获得多种组合的显示方式。
在本发明第13方面，其中，背面修正层在第二偏振光分离板的整个背面42上形成。
在本发明第14方面，其中，背面修正层仅在第二偏振光分离板4背面42上的一个预定区域上形成。由于这种结构，由反射装置5反射的线性偏振光成分的光透过背面修正层形成的区域，并由背面修正层赋予颜色和散射性，然后透过第二偏振光分离板4、透光偏振轴改变装置3以及第一偏振光分离板2。因此，如果在第二偏振光分离板的背面，背面修正层是以图案或符号形式形成的，那么在第一返回光透射下，这些图案或符号便由背面修正层赋予颜色和散射性，并能以叠加方式显示。所以，容易获得多种组合的显示方式。
在本发明第15方面，反射装置为一种部分光反射元件，以用于反射部分入射的线偏振光成分，并让其它光透过，该反射装置包括一个能将光发射至反射装置的背部光光源，该光源放置在第二偏振光分离板和该反射装置之间的、一个用于插入该反射装置的位置上，所构成的显示器件可以利用一种线偏振光成分显示预定的信息，而该线偏振光成分由背部光光源发射，并透过第二偏振光分离板、透光偏振轴改变装置和第一偏振光分离板。
在本发明第16方面，着色层或是一种滤色层，或是一种染色层，它附着在第二偏振光分离板上。
在本发明第17方面，光散射层或是在第二偏振光分离板上形成的波纹，或是附着于第二偏振光分离板上的散射光镀膜。
在本发明第18方面，透光偏振轴改变装置包括一个液晶器件。
本发明还使用上述显示器件来构成一种电子钟表。即：根据本发明，时间和时间测量结果在一个区域内以数字方式或模拟方式进行显示，该区域由透光状态所选定，其一是透过第一偏振光分离板的线偏振光的透光偏振轴改变时，该透光状态所选定的透光偏振轴改变装置上的区域，其二是透光状态不改变时所选定的上述区域。
附图简述
图1为结构示意图，概括表示本发明的显示器件的基本结构。
图2为截面图，表示使用本发明显示器件的电子钟表示例。
图3为平面图，表示图2所示的电子钟表。
图4为截面图，表示图2所示的电子钟表所包含的机件。
图5为说明图，表示本发明中用于偏振光分离板的偏振光分离膜。
图6(A)，6(B)，6(C)和6(D)为说明图，各图分别表示图5所示的在整个偏振光分离膜上形成着色层(修正层)的情况，在整个偏振光分离膜上形成光散射层(修正层)的情况，在部分偏振光分离膜上形成着色层(修正层)的情况，以及在部分偏振光分离膜上形成光散射层(修正层)的情况。
图7为根据本发明第一实施方案的显示器件结构示意图。
图8为根据本发明第二实施方案的显示器件结构示意图。
图9为根据本发明第三实施方案的显示器件结构示意图。
图10为根据本发明第四实施方案的显示器件结构示意图。
图11为根据本发明第五实施方案的显示器件结构的概要示意图。
图12为根据本发明第六实施方案的显示器件结构示意图。
图13为说明图，表示在图12所示的显示器件中，使用背景光光源进行有效透光显示的工作过程。
图14为根据本发明第七实施方案的显示器件结构示意图。
图15为根据本发明第七实施方案的显示器件结构示意图。
图16为根据本发明第八实施方案的显示器件结构示意图。
图17为根据本发明第八实施方案的显示器件结构示意图。
实现本发明的最佳方式
本发明的实施方案将参照图来加以说明。[电子钟表的示意结构]
图2至图4分别是本发明电子钟表实施方案的截面图、平面图、以及机件12的截面图。
参考图2至图4，这种电子钟表由以下部件组成：例如，塑料壳11，封装在壳内的机件12，固定在塑料壳11上且位于机件12之上的玻璃片13，以及用于固定机件12的后盖14。如图4所示，机件12是由显示器件10(将在下面实施方案中加以描述)构成，背部光光源6按要求被放置。此外，还有如图所示放置的电池19。机件12由它自身的框架17支撑。
图3所示例子中，所构成的显示器件10以数字方式显示时间，也可用与指针相应的显示图案来实现模拟方式的时间显示。[显示器件10所用板的说明]
在说明实施方案之前，首先参考图1说明本发明中所使用的板。
如图1所示，本发明中显示器件10的第一个特征在于，各元件按如下次序放置：第一偏振光分离板2，它用于透过指向入射光第一方向的线偏振光成分，而不透过与该线偏振光垂直交叉的线偏振光成分；透光偏振轴改变装置3；当入射线偏振光成分透过时，它能够选择两种状态之一，即第一状态为改变透光偏振轴，第二状态为不改变透光偏振轴；第二偏振光分离板4，它用于透过入射的线偏振光成分中第二方向的线偏振光成分，并反射与第二方向相垂直的第三方向中的线偏振光成分；以及反射装置5，对于第二偏振光分离板4透过的线偏振光成分，它能够将其反射到第二偏振光分离板4上。此外，本发明显示器件10的第二个特征在于：修正层(例如，背面着色层71，表面着色层72，背面光散射层91和表面光散射层92)通过改变入射到第二偏振光分离板4上的入射光的光特性，然后将其发射出去，该修正层由第二偏振光分离板4面对透光偏振轴改变装置3的表面41和面对反射装置5的背面42中的至少一个形成。
已知的偏振器能够用作第一偏振光分离板2。根据该偏振器，当自然光入射时，预定方向上(例如，平行于图面的方向/第一方向)的线偏振光成分被透过，而垂直于图面方向与上述线偏振光垂直交叉的线偏振光不透过且被吸收。
已知的液晶盘(液晶器件)能够被用作透光偏振轴改变装置3。液晶盘没有在图中示出，它有一对彼此相对的透明玻璃基片和被密封在所谓的单元间隙里-在玻璃基片间形成的空隙-的液晶，例如TN液晶。如图3所示，每个玻璃基片由许多的段电极(透明电极)构成，用于显示诸如数字或字符的信息，因此，在基片间它们彼此相对。在图3所示的液晶盘中，一个透明电极被分成7段，以便用于显示一位数字符号。一个预定电压可以加在一对互为相对的段电极之间，并且根据电压是加上还是断开来将液晶的排列设置成两种状态之一。因此，在本实施方案中这样设置液晶：当段电极是断开状态时，穿过液晶的线偏振光的透光偏振轴被旋转90度(第一状态)。相反，当段电极是接通状态时，液晶所透过的线偏振光的透光偏振轴不改变(第二状态)。
国际出版的国际申请No.WO95/17692或WO95/27919中公开的偏振光分离膜可以用作第二偏振光分离板4。如此构成的偏振光分离膜在一个方向透射线偏振光，且其它线偏振光不被吸收或与此类似，但是它们会被镜面反射。此外，对于该偏振光分离膜，所有垂直于透光偏振轴方向的线偏振光均被镜面反射。
例如，如图5所示，偏振光分离膜具有多层结构，它由相互叠加的A层和B层组成。A层在X方向的折射率nAX和在Y方向的折射率nAY是互不相同的。B层在X方向的折射率nBX和在Y方向的折射率nBY两者是相同的。此外，A层在Y方向的折射率nAY和B层在Y方向的折射率nBY相同。
因此，如果光以垂直于偏振光分离膜1的方向入射到其上表面1a上，那么，该束光中Y方向上的线偏振光就会透过偏振光分离膜1，作为Y方向上的线偏振光由下表面1b发射出去。相反，如果光以垂直于偏振光分离膜1的方向入射到其下表面1b上，那么，该束光中Y方向上的线偏振光就会透过偏振光分离膜1，作为Y方向的线偏振光由上表面1a发射出去。这里将被透射的Y方向称为透光偏振轴(透过轴)。
另一方面，如果A层在Z方向的厚度为tA，B层在Z方向的厚度为tB，以及入射光的波长为λ，那么通过调整光特性值，并满足下面的表达式，
      tA·nAX+tB·nBX＝λ/2...(1)当波长为λ的光以垂直于偏振光分离膜1的方向入射到其上表面1a时，该束光在X方向上的线偏振光由偏振光分离膜1将其作为该方向的线偏振光而反射。此外，波长为λ的线偏振光以垂直于偏振光分离膜1的方向入射到其下表面1b时，它将作为线偏振光由偏振光分离膜1反射。这里将被反射的X方向称为反射轴。
当然，如果A层在Z方向的厚度tA，B层在Z方向的厚度tB有多种变化，那么允许上面表达式(1)高出可见光的一定波长范围，在偏振光分离膜内只有在一定波长范围内(Δλ)的光能够被反射，且在其它波长范围内(-Δλ)的光能够被透射。即在Y方向上的线偏振光成分能够作为Y方向上的线偏振光被透射，以及在X方向上的线偏振光成分和其它波长范围内(-Δλ)的光能够作为X方向上的线偏振光被透射。
任何一种反射元件均能用作反射装置5。例如，可以采用一种能镜面反射全部入射的线偏振光成分的全反射光学元件，或采用能镜面反射部分入射光并透过其它光的部分光反射元件。
这里，全反射镜面可用作全反射光学元件。此外，如果入射光是线偏振光成分，使得透光偏振轴指向一特定方向，那么，可采用偏振光分离膜或其类似物来反射该方向上的光、并透过与此方向相垂直的线偏振光，以作为全反射光学元件。
相反，譬如部分光反射元件是一种在透光基体材料的表层形成的、含有薄金属层(铝箔膜)的半镜面。该半镜面是通过在透光表层上蒸镀铝或其类似物而形成的。
此外，如果入射光是线偏振光成分，使得透光偏振轴指向一特定方向(例如，第二方向)，那么可以用第三偏振光分离膜来透过与该特定方向成预定角度的线性偏振光，并反射与该方向相垂直的线性偏振光，以作为部分光反射元件。参考图5所述，第三偏振光分离板也可使用偏振光分离膜1。在第三偏振光分离板中，第二方向是入射到第三偏振光分离板上的线性偏振光成分的透光偏振轴方向，而透过方向和该第二方向相互偏移一个预定角度，因此第三偏振光分离板能够作为部分光反射元件，以用于镜面反射一部分入射的线性偏振光成分，并且还透过一部分光。即：稍微偏离两个偏振光分离膜的透光偏振轴方向就可以构成部分光反射元件。
本发明中，修正层由第二偏振光分离板4的背面42或表面41形成，如图6(A)所示，附着在第二偏振光分离板4背面42或表面41上的背面着色层71或表面着色层72可用作修正层。作为背面着色层71或表面着色层72，通过采用诸如喷墨印刷、丝网印刷、喷镀以及浸镀等方法印刷或镀敷第二偏振光分离板4(偏振光分离膜1)的整个表面来得到滤色层，这样是非常普遍和便宜的。这些方法中，当使用水基墨水时，特别是使用喷墨印刷时，最好对第二偏振光分离板4的背面42或表面41进行处理，使其具有亲水性。在本发明中，偏振光分离膜1被用作第二偏振光分离板4，着色层附着在构成偏振光分离膜1的树脂层上，且该着色层可用作第二偏振光分离板4的背面着色层71或表面着色层72。也就是说，由于前述的偏振光分离膜1由聚酯树脂形成，所以用一种树脂染料给树脂染色，这种染料是一种低粘度的、使用一种特殊的乙二醇醚与阴离子表面活性剂相混合的扩散染料。在这个染色阶段，将20cc的水加入未稀释的该树脂染料溶液中作为染色溶液，并且温度保持在70±10℃。然后，只从偏振光分离膜1上剥去一层保护膜，将它浸入染色溶液中，并搅动5至8分钟。然后用水冲洗被染色的偏振光分离膜并将其变干。当用如此形成的层作为着色层时，与滤色器的情形相比，它具有如下优点：滤色器所导致的透光偏振轴旋转在此可以忽略不计。此外，由于消除了滤色器表面的漫反射，所以还具有高亮度显示的优点。而且，由于根据染色方法可以做出不同材料特性的显示器，所以能够制作出高质量视觉效果的显示器。
本发明中，修正层形成在第二偏振光分离板4的背面42或表面41上，如图6(B)所示，附着在第二偏振光分离板4背面42或表面41上的背面光散射层91或表面光散射层92也能够用作修正层。作为背面光散射层91和表面光散射层92，它们可采用缎状，或为同心的皱状图案(纹理)，并可在第二偏振光分离板4(偏振光分离膜1)的整个上表面上形成。另外，对于光散射层91和92，其散射镀膜可通过印刷或镀敷第二偏振光分离板4(偏振光分离膜1)的背面42或表面41来实现，这些方法如喷墨印刷、丝网印刷等。还有，由于背面光散射层91和表面光散射层92只能够散射光，所以可以将半透明符号附着在其上面。在任何情况下，关于光散射的程度，最好由下面表达式的霾比率确定，该霾比率在10％～60％之间。
霾比率(％)＝(散射光束透射率)÷(整个光束透射率)×100
另外，在本发明中，如图6(C)和6(D)所示的表面着色层72和表面光散射层92，该修正层(着色层，光散射层)并不在第二偏振光分离板4的整个背面42或整个表面41上形成，而可在其预定的区域以图案或符号形成。
本发明中，在使用部分光反射元件作为反射装置5，以反射部分入射线偏振光成分而透过其它光的情况下，如果在第二偏振光分离板4和反射装置5之间的、用于插入反射装置5的位置上放置一个能将光发射至反射装置的背部光光源，那么即使在没有外部光源的地方也可以完成显示。可以使用EL(场致发光)元件、冷阴极射线管以及LED(发光二极管)等类似元件作为背部光光源。
下面将说明使用这种光学部件的每个显示器件。在下述附图的各种实施方案中，这些元件是分开放置的，而在使用中则是紧密结合的。[第一实施方案]
图7为根据本发明第一实施方案的显示器件的结构示意图。
参考图7，在该实施方案的显示器件10中，按如下次序放置：第一偏振光分离板2，它用于透过指向入射光第一方向的线偏振光成分；透光偏振轴改变装置3，当入射线偏振光成分透过时，它能够选择两种状态之一，即第一状态为改变透光偏振轴，第二状态为不改变透光偏振轴；第二偏振光分离板4，它用于透过朝向入射线偏振光成分中第二方向的线偏振光成分，且反射与第二方向垂直、朝向第三方向的线偏振光成分；以及反射装置5，对于透过第二偏振光分离板4的线偏振光成分，该装置能够将其镜面反射至第二偏振光分离板4，该第二偏振光分离板4处于透光偏振轴改变装置3和反射装置5之间的、可将其插入的位置上。此反射装置5为全反射光学元件，用于反射全部或几乎全部的入射光。
此外，在第二偏振光分离板4面对反射装置5的表面42上形成有背面着色层71，它用于对入射光进行着色和发射。
因此，由此构成的显示器件可以用第一返回光和第二返回光显示预定的信息，其中，第一返回光从反射装置5反射，并穿过第二偏振光分离板4、透光偏振轴改变装置3以及第一偏振光分离板2，第二返回光则由第二偏振光分离板4反射，并穿过透光偏振轴改变装置3和第一偏振光分离板2，上述两种返回光都是以外部光的形式通过上述过程从透光偏振轴改变装置3的相对侧入射到第一偏振光分离板2上的。
下面将详细描述这个显示过程。首先，电子钟表处于充满外部光的地方时，使用外部光完成反射式显示。此外，若要在电子钟表的显示面显示出背景，需将该区域的液晶器件(透光偏振轴改变装置3)设置为断开状态。当要在电子钟表的显示面进行段显示信息(如数字)时，需将该区域的液晶器件(透光偏振轴改变装置3)设置为接通状态。
如果在这种状态下外部光入射到电子钟表，外部光中平行于图面的线偏振光成分将穿过第一偏振光分离板2，而外部光中垂直于图面的线偏振光成分被第一偏振光分离板2吸收。
其次，在透光偏振轴改变装置3中的非供电(断开)区域，平行于图面的线偏振光的偏振方向在TN液晶作用下被旋转了90度，即：将线偏振光的偏振方向变为垂直于图面。透过的线偏振光到达第二偏振光分离板4。
垂直于图面的线偏振光透过第二偏振光分离板4并穿过背面着色层71到达反射装置5。
然后，垂直于图面的线偏振光由反射装置5反射，透过第二偏振光分离板4，且入射到透光偏振轴改变装置3。入射到透光偏振轴改变装置3的线偏振光的偏振方向在TN液晶作用下旋转90度，再变成平行于图面的线偏振光。于是，由反射装置5反射的第一返回光作为平行于图面方向的线偏振光由第一偏振光分离板2发射出去。因此，以背面着色层71所限定的色彩(第一颜色)来显示背景。
相反，在供电(接通)区域，外部光中平行于图面的线偏振光透过第一偏振光分离板2，由透光偏振轴改变装置3不经TN液晶改变偏振方向而发射出去，并到达第二偏振光分离板4。该平行于图面方向的线偏振光由第二偏振光分离板4反射。由于第二偏振光分离板4是由偏振光分离膜1形成，参见图5，所以它能镜面反射由透光偏振轴改变装置3发射的光。
平行于图面方向的线偏振光(第二返回光)由第二偏振光分离板4反射，并入射到透光偏振轴改变装置3。入射到透光偏振轴改变装置3的线偏振光成分被作为平行于图面方向的线偏振光发射出去，且不改变偏振方向。于是，由第二偏振光分离板4反射的第二返回光被作为平行于图面方向的线偏振光，并从第一偏振光分离板2发射出去。因此，段部分以无色的镜面形式显示。
以这种方式，在本实施方案中，光穿过透光偏振轴改变装置3上的改变透光偏振轴的区域和不改变透光偏振轴的区域，从而作为两种线偏振光成分(第一和第二返回光)到达用户眼睛，反射装置5反射第一返回光，并透射过第二偏振光分离板4、透光偏振轴改变装置3以及第一偏振光分离板2，第二返回光被第二偏振光分离板4反射，并穿过透光偏振轴改变装置3和第一偏振光分离板2，因此，诸如电子钟表或其类物的背景部分和段部分可以同时被明亮地显示。因此，它的优点是具有高亮度的显示。此外，由于线偏振光透射过第二偏振光分离板4、透光偏振轴改变装置3以及第一偏振光分离板2，并被反射装置5反射，所以电子钟表或其类似物的背景部分或段部分等能以镜面形式显示。
此外，由于线偏振光透过第二偏振光分离板4、透光偏振轴改变装置3以及第一偏振光分离板2，并被第二偏振光分离板4的背面着色层71着色，所以在电子钟表或类似物内的背景部分可由着色的镜面方式形成。而且，由于背面着色层71附着在第二偏振光分离板4上，所以不会增加部件的数量。[第二实施方案]
图8为根据本发明第二实施方案的显示器件结构示意图。
在第一实施方案中，段部分相当于透光偏振轴改变装置3中的供电(接通)区域，它以无色的镜面形式显示。如图7所示，如果表面着色层72在第二偏振光分离板4面对着透光偏振轴改变装置3的表面41上形成，那么段部分就以带有由表面着色层72确定的颜色(第二颜色)的镜面形式显示。在本例中，背景部分相当于透光偏振轴改变装置3中的非供电(断开)区域，它以复合色的镜面形式显示，该复合色由背面着色层71赋予的颜色和表面着色层72赋予的颜色组合而成。[第三实施方案]
图9为根据本发明第三实施方案的显示器件结构示意图。
正如由图9所知，在这个实施方案中，背面光散射层91在第二偏振光分离板4面对着反射装置5的背面42上形成，并且不同于第一实施方案和第二实施方案，第三实施方案没有着色层。用此结构，段部分以无色的镜面形式显示。相反，在背景区域，线偏振光成分透过第二偏振光分离板4并由反射装置5镜面反射后，线偏振光成分透过第二偏振光分离板4、透光偏振轴改变装置3以及第一偏振光分离板2，该线偏振光成分在第二偏振光分离板4背面的光散射层91的作用下发生光散射，所以背景部分不是以镜面形式显示，而是以背面光散射层91上绘有的第一精细图案的方式显示，例如该散射层91为一种网纹。另外，由于背面光散射层91在第二偏振光分离板4上形成，所以不会增加部件的数量。[第四实施方案]
图10为根据本发明第四实施方案的显示器件结构示意图。
在第三实施方案中，段部分相当于透光偏振轴改变装置3中的供电(接通)区域，它以无色的镜面形式显示。如图10所示，如果表面光散射层92在第二偏振光分离板4面对着透光偏振轴改变装置3的表面41上形成，那么段部分也以绘有第二精细图案的方式显示，该图案由作为表面光散射层92的网纹绘成。另外，背景部分相当于透光偏振轴改变装置3中的非供电(断开)区域，由背面光散射层91和表面光散射层92上绘有的第一和第二图案形式结合进行显示。[第五实施方案]
图11为根据本发明第五实施方案的显示器件结构示意图。
在第二实施方案中，段部分相当于透光偏振轴改变装置3中的供电(接通)区域，它以表面着色层72确定的颜色进行镜面形式的显示。如图11所示，如果表面着色层72和表面光散射层92在第二偏振光分离板4面对着透光偏振轴改变装置3的表面41上形成，则段部分以由表面着色层72确定的第二颜色和作为表面光散射层92的第二图案来显示。相反，背景部分相当于透光偏振轴改变装置3中的非供电(断开)区域，它以第一、第二颜色结合的复合颜色形式来显示，由背面着色层71赋予第一颜色，由表面着色层72赋予第二颜色，并且在显示时，分别位于背面光散射层91和表面光散射层92上的第一和第二图案被合成起来。
背面着色层71和背面光散射层91的放置顺序可以互换。同样地，表面着色层72和表面光散射层92的放置顺序也可以互换。[第六实施方案]
图12为根据本发明第六实施方案的显示器件结构示意图。
根据第一～第五实施方案，在显示器件10中，反射装置5为全反射光学元件，用于镜面反射几乎所有入射的线偏振光成分。如图12所示的实施方案中，用部分光反射元件作为反射装置5，它用于镜面反射一部分入射的线偏振光成分，并透过其它光。而在第一至第五实施方案中任何一个的基础上均可设置成此配置，在此将说明一个例子，其中，按第五实施方案的显示器件10中的反射装置5是一种部分光反射元件。
在这个方案中，也按如下次序排列：第一偏振光分离板2，它用于透过指向入射光第一方向的线偏振光成分；透光偏振轴改变装置3，当入射线偏振光成分透过时，它能够选择两种状态之一，即第一状态为改变透光的偏振轴，第二状态为不改变透光偏振轴；第二偏振光分离板4，它用于透过指向入射的线偏振光成分中第二方向的线偏振光成分，并反射与第二方向相垂直的第三方向中的线偏振光成分；以及反射装置5，对于第二偏振光分离板4透过的线偏振光成分，该装置能够将其镜面反射至第二偏振光分离板4，该第二偏振光分离板4处在夹于透光偏振轴改变装置3与反射装置5之间的位置。此外，在与第二偏振光分离板4相对的一侧，相对于反射装置5放置了背部光光源6。
这里，例如反射装置5为半镜面(部分光反射元件)，它在透光基体材料表面上形成有金属薄层。此外，可使偏振光分离膜1(第三偏振光分离板)以这种方式放置，使得透光偏振轴(透过轴)相对于第二偏振光分离板4有稍微的偏移。
另外，在这个方案中，背面着色层71和背面光散射层91在第二偏振光分离板4的背面42上形成，表面着色层72和表面光散射层92在第二偏振光分离板4的表面41上形成。因此，当用外部光进行显示时，完成显示的方式与第五实施方案相同。
也就是说，使用外部光完成反射式显示时，由于反射装置5是部分光反射元件，如半镜面，所以部分光入射到反射装置5，并透过指向光源6。而指向光源6的透过光被光源6的表面充分地反射并指向反射装置5，以便用于显示。
这里，在显示器件10中，部分透光元件被用作反射装置5，以便利用外部光进行反射式显示，背部光光源6放置在部分透光元件的后面。于是，在外部光不足或在夜间时，利用光源6能够进行透射式显示。
如图13所示，在这个实施方案中的显示器件10中，当光源6发光时，光从光源6发出，它首先透过反射透光型的反射装置5-该反射装置5由半镜面或类似的部件组成-并透过背面着色层71和背面光散射层91入射到第二偏振光分离板4。入射的线偏振光成分中指向第二方向的线偏振光成分透过第二偏振光分离板4，并导向透光偏振轴改变装置3，该分离板4还镜面反射与第二方向垂直的线偏振光成分。即平行图面方向的线偏振光和垂直于图面方向的线偏振光入射到第二偏振光分离板4时，垂直于图面方向的线偏振光透过第二偏振光分离板4。因此，垂直于图面方向的线偏振光透过表面着色层72和表面光散射层92，并入射到透光偏振轴改变装置3。
这里，电子钟表的显示面上作为背景部分的区域应被设置成断开状态，而段部分应被设置成接通状态，并可以显示诸如数字等信息。因此，当垂直于图面方向的线偏振光入射到供电(接通)区域时，即使穿过透光偏振轴改变装置3也不改变其垂直于图面的方向，所以线偏振光不透过第一偏振光分离装置2。因此，在阴暗的地方就不能用外部光的反射进行显示，段部分为暗的或近似为黑色。
相反，在电子钟表背景部分的区域应被设置成断开状态。因此，当入射到非供电(断开)区时，线偏振光的偏振方向在TN晶体的作用下旋转90度，即被转变成平行于图面方向的线偏振光，因此它能透过第一偏振光分离板2。从而，背景部分用复合色和复合图案进行显示，即由背面着色层71和表面着色层72分别赋予一种颜色而构成复合色，绘于背面光散射层91的第一图案和绘于表面光散射层92的第二图案构成复合图案。[第七实施方案]
图14和图15分别为根据本发明第七实施方案的显示器件的显示形式的平面图和结构示意图。
根据第一至第六实施方案中的显示器件10，修正层(如，背面着色层71，表面着色层72，背面光散射层91，和表面光散射层92)在第二偏振光分离板4的整个表面41或整个背面42上形成。然而如图14和15所示，在本实施方案中，表面着色层72仅在第二偏振光分离板4表面41上的某一预定区域上形成。顺便说明一下，背面着色层71在第二偏振光分离板4整个背面42上形成。
在这种结构的显示器件中，当光透过形成有表面着色层72的区域时，其会被赋予第二颜色，且不管这种光是穿过透光偏振轴改变装置3上的改变透光偏振轴的区域，还是透过不改变透光偏振轴的区域。如果第二偏振光分离板4的表面41上的表面着色层72被绘成图案或是符号，则该图案或符号可在第一返回光和由表面着色层72赋予颜色的第二返回光的共同作用下叠加地进行显示。
也即，在图14和15所示的例子中，当光透过供电(断开)区域(背景)，且该区域没有表面着色层72时，它就仅由背面着色层71着色。但是，当光透过有表面着色层72形成的区域时，它就同时由背面着色层71和表面着色层72赋予颜色。另外，在没有形成表面着色层72的供电(接通)区域(段)，被第二偏振光分离板4表面41所反射的光不会赋予颜色，光是无色的。然而，在有表面着色层72形成的区域，被第二偏振光分离板4的表面41所反射的光由表面着色层72赋予第二颜色。所以，如图14所示，时间由多个段来显示，形成表面着色层72的区域以图案或符号在表面上显示，并跨过段和背景。
在该实施方案中，只说明了表面着色层72和背面着色层71的结合形式，而不是表面着色层72和背面着色层71，但是，背面光散射层91和表面光散射层92在第二偏振光分离板4上形成的形式，或表面着色层72和背面着色层71、以及表面光散射层92和背面光散射层91的结合形式都可以提供基本的、类似的作用。[第八实施方案]
图16和图17分别为根据本发明的第八实施方案的显示器件的平面图和结构示意图。
基本上，如图16和图17所示，这种实施方案类似于第七实施方案，其中修正层仅在第二偏振光分离板4的预定区域上形成。也就是说，背面光散射层91在第二偏振光分离板4的整个背面41上形成，而背面着色层71在背面光散射层91上部分地形成。
在这种结构的显示器件10中，在供电(接通)区域(段)以无色镜面形式完成显示。即，在第二偏振光分离板4的表面41上形成有背面着色层71的区域和没有形成层的区域对反射光均不赋予颜色。相反，在非供电(断开)区域(背景)，仅由背面光散射层91区域对由没有形成背面着色层71的区域所透过的光赋予第一图案，如一种桔皮，该诸如桔皮的第一图案由背面光散射层91赋予，且背面着色层91对透过形成有背面着色层71的区域的光赋予第一颜色。因此，如图17所示，时间由段进行显示，并且，有背面着色层71形成的区域以图案或符号的形式而被显示到表面上。
在该实施方案中，虽然背面光散射层91在预定区域形成，背面着色层72在整个背面形成，但即使对它们进行替换也能得到基本和类似的效果。工业实用性
如上所述，在根据本发明的显示器件和电子钟表中，第一返回光和第二返回光一同完成显示，线性偏振光成分(第一返回光)被反射装置反射，并透过第二偏振光分离板、透光偏振轴改变装置和第一偏振光分离板，而线性偏振光成分(第二返回光)透过第二偏振光分离板，并穿过透光偏振轴改变装置以及第一偏振光分离板。因此，例如在电子钟表或类似装置中，由于背景部分和段部分的明亮显示都具有良好的对比度，所以可见性很好。此外，由于修正层通过改变光特性来散射入射光，且该修正层在第二偏振光分离板的表面或背面形成，因此，它将颜色或散射性赋予第一返回光或第二返回光的两者之一或两者。由此，能够实现纹理和颜色的各种组合，这样，由第一返回光和第二返回光完成各区域的显示着色，如电子钟表的背景部分和段部分，而且，能够实现多变的显示方式。为此，该显示方式能够引起人们的美感。此外，由于修正层形成在第二偏振光分离板上，所以部件的数量和显示器件的厚度都不会增加。

Claims (22)

1.一种显示器件，包括：
第一偏振光分离板，用于透过指向入射光第一方向的线偏振光成分，而与该线偏振光成分垂直交叉的线偏振光成分是不能透过的；
一透光偏振轴改变装置，当入射的线偏振光成分透过时，它能够选择两种状态之一，其中第一状态为改变透光的偏振轴，第二状态为不改变透光的偏振轴；
第二偏振光分离板，用于透过入射的线偏振光成分中第二方向的线偏振光成分，以及反射与该第二方向相垂直的第三方向中的线偏振光成分；和
一反射装置，对于由该第二偏振光分离板透过的线偏振光成分，该反射装置能够将其反射到该第二偏振光分离板上，这些元件按上述次序而放置，从而，构成的该显示器件可以利用第一返回光和第二返回光来显示预定的信息，第一返回光由该反射装置进行反射，并穿过所述第二偏振光分离板、所述透光偏振轴改变装置、以及所述第一偏振光分离板，而第二返回光则由该第二偏振光分离板进行反射，并穿过所述透光偏振轴改变装置和所述第一偏振光分离板，上述两种返回光是从所述透光偏振轴改变装置的对侧而入射到所述第一偏振光分离板上的，以及
其中，对于该第二偏振光分离板，其对着所述透光偏振轴改变装置的表面和对着所述反射装置的另一个表面中至少有一个表面上形成有一种修正层，以改变入射到该第二偏振光分离板上的入射光的光特性，然后将其发射出去。
2.根据权利要求1的显示器件，其中，修正层为在第二偏振光分离板上表面上形成的表面修正层。
3.根据权利要求1的显示器件，其中，修正层为在第二偏振光分离板背面上形成的背面修正层。
4.根据权利要求2或3的显示器件，其中，修正层包括至少一个着色层，以便在改变第二偏振光分离板上的入射光的颜色后，再将其发射出去。
5.根据权利要求2或3的显示器件，其中，修正层包括至少一个光散射层，以散射和发射第二偏振光分离板上的入射光。
6.根据权利要求2或3的显示器件，其中，修正层是一个复合层，它包括着色层和光散射层，着色层在改变第二偏振光分离板上的入射光颜色后，将其发射出去，光散射层则散射和发射第二偏振光分离板上的入射光。
7.根据权利要求1的显示器件，其中，修正层以表面修正层和背面修正层的形式构成，它们分别位于第二偏振光分离板的表面和背面，以及
其中，在将其光特性变成不同的类型后，表面修正层和背面修正层一起把第二偏振光分离板上的入射光发射出去。
8.根据权利要求7的显示器件，其中，表面修正层和背面修正层至少包含一个表面着色层和一个背面着色层，以便把第二偏振光分离板上的入射光颜色变成互不相同的颜色，然后将其发射出去。
9.根据权利要求7的显示器件，其中，表面修正层和背面修正层至少包含一个表面光散射层和一个背面光散射层，以便在将光变成互不相同的散射图谱之后，将第二偏振光分离板上的入射光发射出去。
10.根据权利要求7的显示器件，其中，表面修正层和背面修正层中至少有一个是复合层，该复合层包括着色层和光散射层，着色层在改变第二偏振光分离板上的入射光颜色后，将其发射出去，光散射层则散射和发射第二偏振光分离板上的入射光。
11.根据权利要求2，7，8，9或10的显示器件，其中，表面修正层在第二偏振光分离板的整个上表面上形成。
12.根据权利要求2，7，8，9或10的显示器件，其中，表面修正层在第二偏振光分离板表面的一个预定区域上形成。
13.根据权利要求3，7，8，9或10的显示器件，其中，背面修正层在第二偏振光分离板的整个背面上形成。
14.根据权利要求3，7，8，9或10的显示器件，其中，背面修正层在第二偏振光分离板背面的一个预定区域上形成。
15.根据权利要求1的显示器件，其中，反射装置为一种部分光反射元件，它用于反射一部分入射的线偏振光成分，并让其它光透过，且包括一个能将光发射至反射装置的背部光光源，该光源被放在第二偏振光分离板和该反射装置之间的一个用于插入反射装置的位置上，和
其中，所构成的显示器件可以利用一种线偏振光成分来显示预定的信息，该线偏振光成分由背部光光源发射，并透过第二偏振光分离板、透光偏振轴改变装置、以及第一偏振光分离板。
16.根据权利要求4的显示器件，其中，着色层或是一种滤色层，或是一种染色层，它附着在第二偏振光分离板上。
17.根据权利要求5的显示器件，其中，光散射层或是在第二偏振光分离板上形成的波纹，或是附着于第二偏振光分离板上的散射光镀膜。
18.根据权利要求1的显示器件，其中，透光偏振轴改变装置包括一个液晶器件。
19.根据权利要求1的显示器件，其中，所述的修正层为缎纹状。
20.根据权利要求1的显示器件，其中，所述的修正层为皱状图案。
21.根据权利要求1的显示器件，其中，所述的修正层为半透明状。
22.一种电子时钟，它包括权利要求1定义的显示器件，其中，利用如下两个区域来显示时间和时间测量结果，一个是当透过所述第一偏振光分离板的线偏振光的透光偏振轴被改变时，于该透光状态下所选定的、透光偏振轴改变装置中的区域，另一个是在不改变透光偏振轴的透光状态下所选定的区域。
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