CN1162758A - 背照明器件和彩色显示器件 - Google Patents

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Abstract

为了得到一种具有非常好的光利用特性的背照明器件，提供了一种边缘照明型的背照明器件，它具有光导向元件、在光导向元件上形成的并且折射率比光导向元件高的高折射率层、以及在高折射率层上形成的散射层。位于面向光导向元件边缘的光源发出的光通过光导向元件进入高折射层，并有效地使散射物质散射而产生高亮度。

Description

背照明器件和彩色显示器件
本发明涉及用作各种显示器件的表面区光源的背照明器件，还涉及显示器件，并且具体涉及彩色显示器件，它们例如用在运输工具中，例如汽车、舰艇、火车车厢内，使运输工具的驾驶员或操作员能观察到在显示器中显示的叠加在前方外部景物上的图象或符号。
近些年来，边缘照明方法已经变成平板显示背照明的主要使用方法。该方法使用由丙烯酸树脂等制成的基片以及设在非常靠近基片的一个边缘的光源(如，荧光灯、或冷阴极灯)，把光源发出的光引入透明的树脂基片，并使光从显示表面出射。如果不使用显示器，而是使用画面或其它可视装置，则可将这种边缘照明方法用于装饰板或符号板。在这些应用中，为了有效地利用光，通常在基片的反面设一反光板并在基片的前表面设一漫射板。
丙烯酸树脂(聚甲基丙烯酸甲酯)的折射率n＝1.49。因此，它在与空气相接的界面的反射临界角约为42°，所以来自光源的光的大部分将穿过基片传播而不会又从基片出射。已经提出许许多多的方法来避免这一限制，并按期望的方向引出光(日本专利的未经审查的出版物No.61-55684和1-245220，日本专利的已审查的出版物No.58-17957，日本专利的未经审查的出版物No.59-194302，等等)。
按在前面涂以白色涂料以使光漫射的方法，不可能忽略涂料的光吸收。另一种方法是把光出射的前表面弄粗糙，但使用这种方法也不可能获得足够大的光利用率。在大多数现在实际使用的方法中，没有有效地利用自前表面直接出射的光，而是在导光板的反面设置一反射膜，并使自反射膜反射的光从前表面出射。白光彩色膜(包括白光彩色涂料板、白光彩色复印膜、等)或金属化膜可用作反射膜。为使反射光均匀，有可能使用前面上的漫射板，进而为了强化出射光的方向性，并且为了增加它的亮度，可使用利用棱镜膜等的方法。
然而，因为从传统的单色显示已进展到更加先进的全色显示，所以加大屏幕亮度变得越发重要，并且还需要进一步改进背照明的效率。为此，已经提出了各种各样的改进，例如：减小冷阴极灯直径、改善反射膜、改善导光板的几何形状。尽管这些改进在加大亮度方面是成功的，但却还存在其它问题，如增加了成本、以及增加了系统的复杂性。此外，利用反射光正在接近它的技术方面的极限。进一步改进效率的唯一途径是利用从导光板的前表面直接出射的光。利用来自前表面的直接光涉及使用表面光源作为一个透明体的问题。
在如前所述使用画面或其它可视装置而不使用显示器来产生显示设备(静态)(如导光型装饰板、或符号板)的应用中，在显示彩色画面的情况下可照原样使用彩色画面，而在其它情况下，画出并剪下光散射图象或符号图案，并将该图象或图案叠置在一背景彩色板上，同时使用彩色滤光片实现彩色显示。
另一方面，如果要通过这种显示实现动态显示，则一种可能的途径是使用光散射图案，其中例如使用高分子扩散型液晶(聚合物扩散型液晶)。就这种方法而论，例如在日本专利的未经审查的出版物3-73926和3-23423中，就公开了与上述显示设备类似的结构。前者的建议是，在一个液晶板的两个边缘侧安排不同颜色的光源，并在两个光源之间转接颜色，从而改变时间序列中单个图象的颜色。后者建议：可使用彩色滤光片实现彩色显示，但其中没有表示出任何具体实施例。
在上述现有技术的(静态)显示设备中，由于对于图象部分使用了彩色滤光片，所以，能够产生的颜色数目是固定的。进而，除特殊的实例外，由于对于背景使用了反光板或彩色屏幕等，因此一般不会想到应使整个结构透明。另一方面，在使用高分子扩散型液晶的动态显示设备中，可以显示单色的图象，但不能在任意的时间和任意的区域显示多色的图象。以上引用的日本专利未经审查的出版物No.3-73926和3-23423在它们的实施方案中全都使用了反射板或彩色吸收板，并且全没有考虑到应使整个结构透明。使整个结构透明，并且用每一个显示器件引入一种不同的颜色，把多个显示器件一个接一个地堆积起来，就可提高彩色选择的自由度并且可实现多种颜色能力。但在这种情况下必须考虑如何分离相应的颜色的问题。还有一个问题是如何提高颜色的多样性问题。下一个问题是如何在一个紧凑小型的有效结构中实现这些要求的问题。
显示器件有两种主要类型：自照明型，例如CRT、PDP、LED、和EL：以及外照明型，如液晶、和电致变色显示器，它通过从一单独光源接收光来产生显示，在某些应用中，让这样一些显示器件的位置靠近一个窗玻璃或展示窗。在最近的一些其它的应用中，将这样一些显示器件用作汽车、轮船、火车车厢等中的仪表和其它显示器件，典型的实例是直观式平视显示器(HUD)。由于这样一些显示器件中的任何一个的显示区都是通过发射某种形式的显示光来显示它上边的信息的，如果该显示器件的位置能使显示光到达窗玻璃或展示窗，那么显示的图像就会或多或少被反射到窗玻璃或展示窗口，并且进入观察者的视野内。在附近设有符号板或类似物的窗玻璃或展示窗上也会发生这种反射现象。
在这些情况下，当来自窗玻璃的背景的光或者展示窗内部的照度足够大时，反射难以破坏观察者的观察，但当来自窗玻璃的背景光或者展示窗里的照度很弱时，或者当来自显示器件的显示光极强时，在窗玻璃或展示窗上的反射变得很突出并使观察者感到很不舒服，并且在车辆应用情况下，这种反射对驾驶员的驾驶操作将产生不利的影响。
防止产生这种反射的传统作法是选择显示器件的位置使显示区域不致面对窗玻璃或展示窗口，使用一阴影区阻断显示光使显示光不会落入窗玻璃，减少环境光以及显示亮度以减小显示光的强度，如此等等。例如，在夜间行驶的火车或汽车中，为使驾驶室内的平板面(如，仪表盘)不会被来自乘客车厢的照明光反射到挡风玻璃上并进入驾驶员或操作员的视野，要在驾驶室附近提供一个阴影区，阻止来自乘客车厢的照明光进入驾驶室，或者使驾驶室内部及其周围的照明光变得昏暗，使驾驶室内的平面板(如仪表盘)不会因照明反射到挡风玻璃上并进入操作员或驾驶员的视野。
然而，上述防止窗玻璃或展示窗上的反射的所用方法涉及如下问题：
在确定显示器件位置使显示区不致面对窗玻璃或展示窗的方法中，可以放置显示器的位置受到很大的限制；具体来说，如果显示器件的位置紧挨着窗玻璃，则在外部照明明亮时显示变得非常难以观察到，而在外部光微弱时显示的观察则是很容易的。
在显示器件上设置一个阴影区的方法中，可能需要一个非常宽的阴影区，这取决于显示器件和窗玻璃或者展示窗之间的位置关系，但由于空间有限或者出于设计考虑，通常不允许使用这样一个阴影区。
在减少环境光和减小显示光强度的方法中，如果穿过窗玻璃或展示窗的光入射到显示器件上，因为显示的观察很难，所以，必须保护显示器件周围的区域不受光的照射。特别是当来自窗玻璃或展示窗的外部光很明亮时，显示的观察极难。
乘客车厢中的仪表盘是反射引起严重问题的典型实例。乘客车厢的仪表盘安装在挡板的的凹槽中，并在周围涂以黑色或暗色，以防止夜间驾驶期间平板的照明光反射到挡风玻璃上，并且防止白天驾驶时外部光直接落在仪表盘上。在环境光的强度有很大变化的这样一些应用中，必须注意安装显示器件的方法，不得随意。此外，从一个特定位置可以观察到显示，但观察者的头部自该特定位置略有移动就不可能观察到显示了。
目前广泛使用的是由在两个具有透明电极的基片之间夹有扭曲向列型(TN)液晶构成的液晶显示器。图39表示出这种类型液晶显示器的结构和操作原理。当一个基片3900表面上的液晶分子被迫沿一个方向取向以使它们的长轴相对于相对一侧的基片3901的表面上的液晶分子成90°排列时，如图39(a)所示，液晶分子3902就逐渐改变它们的取向，并在两个基片之间扭转了90°。在基片3900和3901的外表面上分别固定偏振板3903和3904，它们的偏转方向分别由箭头“a”和“b”表示。当光入射到这一结构上时，只有振动方向和偏振板3903的偏振方向相同的光才能通过偏振板3903，该光随后通过液晶分子的扭曲结构，于是使光的偏振方向转动过90°，直到抵达相对侧的偏振板3904时为止。由于现在光的偏振方向与偏振板3904的偏振方向重合，所以光可穿过偏振板3904。
另一方面，当如图39(b)所示在基片的电极之间加上电压时，液晶分子本身排成一线，它们的长轴方向平行于最终电场方向，使进入液晶层的光可以穿过该液晶层，光的偏振方向保持不变，光可抵达对侧的偏振板3904，在这里光被阻截，产生一个暗的光点。因此，通过在要显示图象和字符的部分施加电压，就可显示图象或字符。
图40表示使用高分子扩散型液晶的另一种类型的液晶显示。在高分子扩散型液晶中，通过施加一个电场来改变以微滴形式在高分子基质4005中扩散的液晶分子4006的取向，并且利用折射率的最终变化来产生显示。
在如图40(a)所示的不加电压的断开(OFF)状态，液晶分子4006的光轴随机分布，并且，高分子和液晶之间的折射率之差使入射的光沿许多方向散射。
另一方面，当加上电压时，即处在如图40(b)所示的接通(ON)状态，因为高分子和液晶的折射率基本相同，可以穿过入射光而不被散射，所以液晶分子4006沿所加电场方向排成一线。这即是说，在OFF状态，该显示器因为光的散射而像毛玻璃一样；而在ON状态，该显示器像透明的玻璃。因此，通过在OFF状态加图象或字符部分，而在ON状态加其它部分，就可以在一个透明屏幕上显示图象或字符。
然而，如前所述，常规的扭曲向列型液晶显示器需要使用两个偏振板，因此，透光率最多为40-50％。这样低的透光率不适合于在透明显示屏上形成图象，并且在背景图象上以叠加的形式显示图象或字符是很困难的。
另一方面，在不需要使用偏振板的高分子扩散型液晶显示器的情况下，在ON状态的透光率约为80-90％，这一透光率很好。然而，当显示如图41所示的图案时，在OFF状态设置对应于要显示的图案的那些部分，以形成散射光图象，同时把其它部分设置在ON状态，因此使这些其它部分是透明的，但由于在OFF状态设置的显示图案的接线图案也要引起光的散射，使接收图案在屏幕上成为可见的，因此当在背景图上叠加显示的图象或字符时有损于可见性和透光性。这种情况尤其在显示多个图案、需要增加接线图象的数目时存在问题。
进而，当在电极之间加上交流电压时，因为该系统是一种电容器，所以有微量电流流动。当显示如图42所示的图案时，较大的电流流过接线，可以得到较大的显示图案，并且因此有ia＞ib。由Va＝r*ia和Vb＝r*ib表示相应接线图案两端的电压降Va和Vb。假定接线图案具有相同的电阻r，由于ia＞ib，所以有：Va＞Vb，这表明，对于较大的显示图案，其电压降较大。
图43是典型的高分子扩散型液晶的电压—透光率特性曲线图，其中的透光率随所加电压的变化而变化。如上所述，如果从驱动电路向相应的显示图案施加相同的电压，则实际加到相应液晶部分上的电压是不同的。这就产生了如下问题：屏幕的透光率产生了变化，有损于透明的外观。
进而，如果如图44所示，显示图案的面积大小相同，则对于较大的接线图案，电阻r较大，这意味着电压降较大。这也有问题，即屏幕的透光率发生了变化，并且有损于透明的外观。
鉴于难以使用上述现有技术的液晶显示器作为透明显示器的这些问题，本发明的目的是提供一种透明的液晶显示器，该显示器只能够以和背景图重叠的方式在一透明屏幕上显示要显示的图象和字符，借此提供良好的可视性。
对于自动平视型显示器(HUD)，一般使用投影方法，其中例如使用CRT或透射型液晶显示器作为图像源，并且利用由透镜、反光镜、和全息图组成的光路把图象源上产生的显示图象和字符投影到定位在驾驶员座位前方(或挡风玻璃上)的一个组合器上，并且在前方以重叠方式进行显示。按此投影方法，分开单独安装图象源，并且一个规定的光路对于投影图象是必要的。最后的问题是系统的尺寸变得很大，并且例如在操纵盘中要求有大的安装空间。
此外，在近代的自动化仪表中，使用了组合的仪表系统，这种系统显示报警指示值等，该指示值必需以重叠的方式加在普通的速度计和转速计显示上。由于这种系统使用了所谓虚拟图象显示方法，所以系统很复杂，占据很大的安装空间并且很昂贵，这已经成为该系统的一个主要的问题。
鉴于现有技术存在的上述主要问题，本发明的一个目的是提供一种可用于各种各样显示器件的背照明器件，它能使光的利用率最高。
本发明的另一目的是提供一种彩色显示器件，它消除了混色问题并且是紧凑和有效的。
本发明的第三个目的是提供一种彩色显示器件，当把它定位在环境光强有很大变化的窗口或挡风玻璃附近时，该器件不会引起反射，并且该彩色显示器件在一个很宽的观察角度上一直能提供良好的可见度。
本发明的第四个目的是提供一种平视型显示器、仪表盘、和后视反光镜，它们的结构紧凑，并且和现有技术的结构相比需要的安装空间要小得多。
本发明提供一种背照明器件，它包括一个导光件，面对导光件的一个边缘设有光源装置，其中在导光件的一个光出射表面上形成一个其折射率大于导光件的大体透明层，在该透明层上边形成一个散射层。较高折射率层的折射率最好比导光件的折射率大0.05-1.50。
散射层最好包括具有不同折射率的两种或多种材料的混合物，这些材料在可见光谱区基本上是透明的，并且以相分离状态存在；例如，该散射层包括两种或多种具有不同折射率的聚合物的混合物，并且它们的组分基本上是透明的，而且以相分离的状态存在着，或者是一种混合物，其中的高折射率化合物以相分离状态存在于一种低折射率聚合物中。
导光件的光出射表面最好是倾斜的，倾斜角等于或大于87°，但不得超过90°。
本发明还提供一种彩色显示器件，它包括；一个导光件，它由一对粘结在一起的楔形导光板构成，每个粘结面都用作一个反射面；不同颜色的光源，每种颜色的光源都面对每个导光板的一个边缘；基本上透明的层，每个透明层都在每个导光板的光出射表面上形成并且具有比导光件更高的折射率；以及，散射层，每个散射层都在每个透明层的上边形成。
如果使用具有上述结构的导光件，本发明的背照明器件就可能实现和现有技术的边缘照明型背照明器件相比有所改进的表面亮度。较高折射率层的折射率最好比导光件本身的折射率高0.05-1.50，并且该层最好从LaF3、NdF3、Al2O3、CeF3、PbF2、MgO、ThO2、SnO2、La2O3、In2O3、Nd2O3、Sb2O3、ZrO2、CeO2、TiO2、或ZnS形成，或者从具有规定组分的一种络合物形成。使用常规的薄膜淀积方法就能很容易地形成这一层。如果较高折射率层的折射率比导光件的折射率高出1.5以上，那么就会出现某一波长的颜色并且减小透光率，这和所用的材料有关。
对于散射体，可以使用普通的涂料，或者荧光涂料，但本发明具体使用的是两种或多种具有不同折射率的聚合物的混合物、一种聚合物和一种高折射率化合物的混合物、等等。可形成整体均匀的散射体，或者将其切成规定的图案(如，字符、符号、标志、等)。
至于导光材料，可以使用任何可选择的透明材料，如玻璃板、丙烯酸板、聚碳酸酯板、等等。应该按照薄膜淀积条件选择一种适宜的材料。此外，可以按照用途根据需要选择导光板的形状，如平行板或楔形板。
本发明主要涉及从前表面出射的直接光的利用，但显然可知，通过使用该直接光并且结合使用在后表面上具有反射层的传统的边缘照明系统，可进一步提高效率。
在不使用反射层时，该结构是一个对应于散射体图案的透明表面光源。如果在导光板的两侧都使用本发明的方法，则可呈现双象，通过使用多个光源并且转接光源颜色还可以得到多种颜色显示。
下面介绍具有上述结构的本发明的效果。
当从单个导光板(例如，丙烯板)的一个边缘引入光时，如前所述，在约为42°的临界角该光要经受全内反射。在一个光纤中，芯部材料由低折射率材料包围，以保证这种全内反射并消除传播期间的损失。另一方面，当在表面上加有高折射率材料时，像在本发明中所作的那样，就会很容易地实现全内反射，并且导光板内的光将穿透进高折射率层内。但在理论上，在进入这一层中的光进行传播的同时，该光在与空气的界面上以较小的临界角发生全内反射，不会泄漏到外部。但在实践中，当将散射体放在这一层的表面上时，和把散射体直接放在导光板本身上的结构相比，表面亮度提高了。
虽然下述说明不会给本发明施加任何限制，但一般来说光最好不要在全反射表面发生反射，但由于存在所谓的损耗波耦合等现象要发生泄漏。为防止出现这种情况，在光纤中要提供低折射率层以限制光深入内部。通过对照，在本发明中假定，亮度的改进不仅因为光达到最外层，而且因为通过薄膜的不规则性等措施促进了这种泄漏。
以此方式，本发明有效地利用了从前表面出射的直接光，通过，利用该直接光并结合使用反射层的常规背照明方法，就可能实现亮度得以进一步改善的优秀的背照明器件。
此外，通过对散射层进行制图，还可以把本发明的结构用作透明的显示介质。
本发明还提供一种彩色显示器件，它包括：多个导光板，它们相互平行设置，用于引导多种由此通过的光；一个光散射层，在每个导光板的一个显示侧上形成；一个低折射率层，在导光板之间以及在光散射层的显示侧上形成；一个彩色滤光片，设在每个导光板的一个边缘面上；以及，一个光源，靠近彩色滤光片设置。
除了上述结构外，在光散射层的上边和/或下边，形成一个折射率大于导光板的一个层。
高折射率层最好是一透明导电层，并且最好用高分子扩散型液晶构成光散射层。
最好在导光板的一侧上还形成低折射率层，这一侧位于显示侧的最远端，同时这一侧与显示侧相对。
彩色滤光片最好有三种，分别为R、G、和B。
每一个彩色滤光片最好可相对于每个导光板移动，以选择一个不同的颜色。
本发明还提供一种车辆上的彩色显示设备，它包括一个彩色显示器件、一个驱动彩色显示器件的驱动电路、以及一个向驱动电路提供有关显示信息的信号的信号产生器，彩色显示器件靠近一个玻璃表面定位，以便能够观察到在彩色显示器件工显示地图象，这个图象叠加在通过玻璃表面看见的外部景物上。
本发明还提供一种车辆上的组合彩色显示设备，它包括一个彩色显示器件，该显示器件与一个仪表盘组合用于显示一个运输设备的各种状态；该显示设备还包括一个控制部分，用于控制彩色显示器件和仪表盘；该显示设备还包括一个操作部分，用于手动操作在彩色显示器件和设备板上的显示的状态。
本发明还提供一种彩色显示操作板，它包括与一透明的触摸板开关组合的上述彩色显示器件，并且包括控制透明触模板开关和彩色显示器件的一个控制部分，以及驱动控制部分的一个驱动电路。
按照本发明，可采用用于装璜和各种显示器的显示器件以产生有期望的颜色的图象，图象的颜色种类很多。本发明的彩色显示器件的结构紧凑，并且改善了显示效率。
本发明还提供一种彩色显示器件，它靠近一个玻璃表面(如，窗玻璃，或展示窗)定位，并且配置一个偏振器，其中当从彩色显示器件发出的光在玻璃表面反射并且抵达正在观察彩色显示器上显示的信息的观察者时，并且当由三点(即：彩色显示器件、反射来自彩色显示器件的光的玻璃表面上的反射点、和观察者)确定一个平面时，把偏振器的偏振轴的方向安排成能够阻断或吸收其振动平面垂直于这样确定的平面的入射光(S波)，否则该入射光将会在该反射点入射。
本发明还提供一种靠近一个玻璃表面(如，窗玻璃，或展示窗)定位的液晶显示器件，该器件包括夹在两个偏振器之间的一个液晶层，两个偏振器安装在显示器件的两侧，其中当从液晶显示器件发出的光在玻璃表面上反射并且抵达正在观察液晶显示器件上显示的信息的观察者时，并且三点(即，液晶显示器件、反射来自液晶显示器件的光的玻璃表面上的反射点、和观察者)成一平面时，在安装在液晶显示器件上的两个偏振器中，安装在显示侧的那个偏振器的偏振轴的方向应安排成能阻挡或吸收其振动平面垂直于这样确定的平面的入射光(S波)，否则将会在该反射点入射。
本发明还提供一种定位在汽车、轮船、火车车厢等等的窗玻璃附近的彩色显示器件，其中，在多个基片之间夹持能够改变透光状态或散射状态的一个可变的散射层、或者夹持能够改变透光状态或吸收状态的一个可变的吸收层；并且通过经散射层或吸收层的光的透射和散射或吸收来显示图象、字符、等；并且当入射在窗玻璃上的环境光很强时，用环境光照明散射层或吸收层，以直接显示图象；而当环境光很弱时，用照明器件照明散射层或吸收层；由此，可选择彩色显示器件的位置，以使来自彩色显示器件的光入射到窗玻璃的入射角落在显示光的P波分量的反射系数很低的一个范围内，并且在该彩色显示器件上安装一个阻挡或吸收该显示光的S波分量的偏振器。
在该彩色显示器件中，偏振器最好是一种可变的偏振器，它能使彩色显示器件发出的显示光以及入射在窗玻璃上的显示光发生偏振，以便当用照明器件照明彩色显示器件时能阻挡或吸收显示光的S波分量，并且当不用照明器件照射彩色显示器件时不偏振来自彩色显示器件的显示光。
偏振器最好还具有如下特征：能够阻断或吸收彩色显示器件发出的显示光中的正交穿过彩色显示器件的显示表面中心的、在每个平面中振动的光。
本发明还提供一种彩色显示器件，它定位在汽车、舰艇、火车车厢等的窗玻璃附近，用于以叠加在前方信息的方式观察各种图象和字符信息的显示图象，包括：夹在多个基片之间并能改变透光状态和散射状态的一个可变的散射层；通过经散射层的散射和光透射显示图象、字符等的一个透射型液晶显示器；向透射型液晶显示器提供图象和字符信号的一个信号产生器；以及，用于照明透射型液晶显示器的一个照明器件；其中的透射型液晶显示器包括一个部件，透射型液晶显示器通过这个部件可以取两个位置；在一个位置，通过用从汽车、轮船、火车车厢等的外部经窗玻璃引入的环境光照明直接显示图象；在另一个位置，通过在窗玻璃反射由照明器件照明形成的显示图象显示虚象。
最好，在彩色显示器件中，该部件把透射型液晶显示器支撑在具有一摇摆机构的支架上，并且窗玻璃的表面相对于一个规定的参考平面是倾斜的；其中，当环境光很强时，透射型液晶显示器相对于参考平面向上转动一个期望的角度；当环境光很弱时，透射型液晶显示器平折起来，大致平行于规定的参考平面，并且接通照明器件。
透射型液晶显示器最好包括一个高分子扩散型液晶和一对透明的基片，在透明基片上形成透明电极，并且在两个透明基片之间夹持液晶，而照明器件则面对透明基片的一个边缘。
照明器件最好具有一个偏振器，该偏振器在透射型液晶显示器平折起来时位于该透射型液晶显示器的下方。
按此方式，根据本发明，当一个彩色显示器件(不管是什么类型和种类)靠近窗玻璃或显示窗口时，就可以完全地或者基本上地消除在窗玻璃或显示窗口上的显示表面的反射。进而，借助于使用高分子扩散型液晶的透射型显示器件，本发明明显有效地提高了透明部分的透光性。
进而，在本发明的彩色显示器件中，要显示的图象和字符部分设置在散射状态，而其它部分设置在透明状态，并且当环境光很强时，用环境光直接显示图象，而当环境光很弱时，使用来自照明器件的照明光把显示的图象反射在汽车、轮船、火车车厢等的窗玻璃，由此形成观察的虚象。以此方式，可把显示图象以叠加的方式显示在外部景物上，结构简单并且不需要大的安装空间。
由于环境光很强时使用环境光，所以不需提供大功率光源，因此本发明的突出优点是节省功耗并减小热量的产生。
本发明还提供一种液晶显示器，它包括两个透明基片，在基片上形成透明电极，并在两个透明基片之间夹持一个液晶层，其中，加有规定电压的显示图案部分为透明的，不加电压的显示图案部分处在散射的(不透明)状态，该液晶显示器的特征在于，它包括显示图案部分及其接线部分，该显示图案部分及其接线部分在至少一个透明基片上由透明电极形成，一个绝缘层至少在接线部分覆盖透明电极，并且在该绝缘层上形成另一个透明电极。
在本发明的液晶显示器中，使接线部分的线宽度随显示图案部分的尺寸的增加而变粗。
此外，在本发明的液晶显示器中，使接线部分的线宽度随显示图案部分的接线长度的增加而变粗。
本发明还提供一种平视显示器，它包括一个定位在汽车、轮船、火车车厢等的窗玻璃附近的液晶显示器，其中，在该液晶显示器中，要显示的图象和字符部分设置在散射状态，其它部分设置在透明状态，并且通过用照明器件照射液晶显示器以叠加在前视景物上的方式显示图象和字符。
本发明还提供一种组合式仪表，它包括以重叠方式设在汽车、轮船、火车车厢等的仪表上的一个透明的液晶显示器，其中在正常情况下液晶显示器是透明的，可以观察到仪表的显示信息，并且在必要时，在透明液晶显示器上显示图象和其它信息以便按重叠方式进行观察。
本发明还提供一种组合式后视反光镜，它包括以重叠方式设置的一个后视反光镜和一个透明的液晶显示器。
如上所述，按本发明，由于液晶显示器具有一个三层的结构，即：至少淀积在接线部分上的一个透明电极、一个绝缘层、以及另一个透明电极，因此当把显示图案设置在散射状态(电压OFF状态)以显示图象或符号时可让显示图案的接线部分是透明的，进而，使显示屏幕的透明度是均匀一致的。这在以叠加在背景景物的方式显示该显示图案时将会提供良好的可见度和良好的透明外观。
进而，由于接线部分的线宽度随着显示图案部分的面积尺寸的增加而变粗、并且随着显示图案部分的接线长度的加大而变粗，因此加到液晶上的电压基本相同，和要显示的显示图案的面积大小及接线尺寸无关。因此该液晶显示器可给显示屏幕提供均匀的透明度。
然而，通过使用本发明的液晶显示器，可以实现结构紧凑并且简单的平视型显示器。此外，如果使用本发明的液晶显示器构成一个导航系统，那么驾驶员在视线不离开前方道路的条件下就能以可靠的方式获得导航信息，这就极大地提高了驾驶的安全性。
本发明的组合式仪表的结构是紧凑廉价的，而本发明的组合式后视反光镜在驾驶期间必要时可向驾驶员发出警告，同时它还能保持它作为后视反光镜的功能。
图1是表示按本发明的第一实施例的背照明器件的侧视图的一个示意图，其中和一个对照例作了比较；
图2是表示按本发明的第二实施例的楔形背照明器件的侧视图的一个示意图；
图3是表示按本发明的第三实施例的带有反射膜的背照明器件的侧视图的一个示意图；
图4是表示按本发明的第六实施例的包括两个楔形导光板的背照明显示器件的侧视图的一个示意图；
图5是表示按本发明的第七实施例的一个(静态)彩色显示器件的结构的示意图；
图6是表示按本发明的第八实施例的一个(动态)彩色显示器件的结构的示意图；
图7是表示按本发明的第九实施例的一个(静态)彩色显示器件的结构的示意图；
图8是说明第九实施例的彩色滤光器移动方法的示意图；
图9是表示按本发明第十实施例的一个车辆上的显示设置的结构的示意图；
图10是表示按第十实施例的车辆上的显示设备的导光组件显示器的实例的示意图；
图11是表示按本发明第十一实施例的一个仪表板的一个显示实例的示意图；
图12是表示按本发明第十一实施例的一个组合式彩色显示设备的结构的示意图；
图13是表示按第十一实施例的组合式彩色显示设备的导光组件显示器的实例的示意图；
图14是表示按本发明第十二实施例的适合于装饰用的透明介质的彩色显示器件的结构的示意图；
图15是表示按本发明第十三实施例的一个操作板的结构的示意图；
图16是说明按第十三实施例的操作板的操作的示意图；
图17是表示用于比较的一个(静态)彩色显示器件的结构的示意图；
图18是表示用于比较的一个(动态)彩色显示器件的结构的示意图；
图19是表示按本发明的第十四实施例的显示器件、窗玻璃、和观察者之间的位置关系的一个透视图；
图20是表示在空气/玻璃板界面处反射系数随入射角变化的特性曲线；
图21是表示按本发明第十五实施例的液晶显示器、窗玻璃、和观察者之间的位置关系的一个透视图；
图22是表示按本发明第十六实施例的直接安装在挡风玻璃下边的一个显示器件的位置关系的侧视图；
图23(a)是按本发明第17实施例的显示器件的外部透视图；图23(b)是该显示器件的水平剖面图；图23(c)是该显示器件的垂直剖面图；图23(d)是表示装在显示器件上的偏振器的偏振轴的安排的示意图；图23(e)是表示振动平面的布局的示意图，通过显示器件的偏振器阻断在这些振动平面中振动的光；
图24是表示按本发明的第十八实施例的显示器件的基本结构的示意图；
图25是按本发明第十八实施例的显示器件的安装实例；
图26是表示按第十八实施例的显示器件的示意图；
图27是表示按本发明第十九实施例的显示器件的基本结构的示意图；
图28是表示按第十九实施例的显示器件的示意图；
图29是表示按本发明第20实施例的液晶显示器的结构的简化示意图；
图30是初略说明第二十实施例的液晶显示器中透明电极构成方法的示意图；
图31是表示按本发明第二十一实施例的液晶显示器中的显示图案的示意图；
图32是表示按本发明第二十二实施例的液晶显示器中的显示图案的示意图；
图33是表示按本发明第二十三实施例的平视型显示器的基本结构的示意图；
图34是表示按第二十三实施例的平视型显示器的示意图；
图35是按本发明第二十四实施例的一个导航系统的功能方块图；
图36是按本发明第二十四实施例的屏幕显示实例的示意图；
图37是按本发明第二十五实施例的组合式仪表的示意图；
图38是表示按本发明第二十六实施例的一个组合式后视反光镜的示意图；
图39是说明现有技术液晶显示器的工作原理的示意图；
图40是说明使用高分子扩散型液晶的现有技术液晶显示器的工作原理的示意图；
图41是表示现有技术液晶显示器中的显示图案的示意图；
图42是表示现有技术液晶显示器中不同面积尺寸的显示图案的示意图；
图43是一典型的高分子扩散型液晶的电压—透射率特性曲线；
图44是表示现有技术液晶显示器中不同接线长度的显示图案的示意图；
图45是按本发明第二十七实施例的液晶显示器的结构的简化示意图；
图46是表示第二十七实施例的制造方法的一个实例的示意图；以及
图47是表示第二十七实施例的制造方法的另一个实例的示意图。
下面参照附图描述本发明的优选实施例。在下面给出的实施例中，使用折射率为1.52的玻璃板作为导光板的一个有代表性的实施。(实施例1)
图1(a)是表示在导光板的表面上没有高折射率层的现有技术结构的示意图，图1(b)是在第一实施例中所用背照明器件的剖面图，如图所示具有一个高折射率层。在图1中，标号1是3mm直径的冷阴极灯，标号2是一反射平面镜，标号3是4mm厚的导光板，标号4是高折射率层，标号5是散射层。为了观察只从前侧来的光，省去了通常规定在后侧的反射板。使用LS-100型Minolta亮度计在2米的距离测量屏幕的亮度。
首先，在导光板3上通过溅射TiO2形成高折射率层4，然后，加上在后侧的反射板上印制点状图案通常使用的白色荧光油墨以形成散射层5。在表1中给出了测量结果。把样品A的表面亮度归一化为1.0。如测量结果所示，当在导光板3上形成TiO2的高折射率层4时，和没有形成这样的高折射率层相比，表面亮度从1.0提高到1.1。
                               [表1]
样  品 表面层 散射体 表面亮度
 A 无 白色荧光油墨   1.0
 B  TiO2 白色荧光油墨   1.1
(实施例2)
图2表示按第二实施例的背照明器件的剖面图。部分(a)表示在导光板表面上没形成高折射率层的结构，部分(b)表示形成了高折射率层的结构。导光板6是楔形的，它的光出射表面略有倾斜，倾斜角为89°。通过蒸发和热致氧化SnO2形成高折射率层4。对于第一实施例，使用白色荧光油墨形成散射层5。表2给出了测量结果。
如这些结果所示，当导光板6的出射表面略有倾斜时，和出射表面不倾斜的结构相比，表面亮度从1.0提高到1.3；进而，当在导光板6上形成SnO2的高折射率层4时，和没有形成这种高折射率层的结构相比，表面亮度从1.3开始进一步提高到1.45。
                              [表2]
样  品 表面层 散射体 表面亮度
 C  无 白色荧光油墨  1.3
 D  SnO2 白色荧光油墨  1.45
从照明面的几何形状可以看出，导光板6的出射表面的倾斜角最好等于或大于87°，但不得大于90°。(实施例3)
图3表示按第三实施例的背照明器件的剖面图。标号7是一个反射膜。高折射率层4是由InOx/SnOy(ITO)形成的。通过涂一种溶液形成散射层5，该溶液包括聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和聚苯乙烯的混合物。这里，当选择一种具有低折射率的聚合物(PMMA、乙酸纤维素、聚乙酸乙烯酯、等)和一种具有相对较高折射率的聚合物(PS、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚丙烯腈—苯乙烯共聚物、等)、并且通过以可控的方式相分离它们而形成一种薄膜时，因为它们的折射率不同而使光散射，从而产生云状或珠状的光泽。这被称之为珠状效应。
表3表示在导光板的表面上形成高折射率层时以及为进行比较不形成这样的层时的表面亮度的测量结果。如这些结果所示，当在导光板3上形成高折射率层4时，和不形成这样的高折射率层的结构相比，表面亮度从1.25提高到1.4。
                        [表3]
样  品 表面层 散射体 表面亮度
 E  无  PMMA/PS  1.25
 F  ITO  PMMA/PS  1.4
(实施例4)
使用和第三实施例相同的结构，只是按以下所述的方式形成散射层5。以甲基丙烯酸甲酯作为低折射率单体，并以N-乙烯基咔唑和乙烯基苯甲酸酯作为高折射率单体，把它们混合在一起，并加以二苯碘盐作为引发剂，把这种混合物涂在导光板上，在其上边再加上一块薄玻璃板，通过该玻璃可以加进紫外辐射。以此方式，通过混合和聚合低折射率单体和高折射率单体以形成处在相分离状态的聚合物的混合物，就可产生一种有效的散射体。
表4表示在导光板表面使用ITO形成高折射率层时以及用于进行比较的不形成这样的层时的表面亮度的测量结果。如这些结果所示，当在导光板3上形成高折射率层4时，和不形成高折射率层的结构相比，表面亮度从1.4提高到1.55。
                              [表4]
样  品 表面层 散射体 表面亮度
 G  无 聚合物的混合物 1.4
 H  ITO 聚合物的混合物 1.55
(实施例5)
使用和第三实施例所示相同的结构，只是按以下所述方式形成散射层5。使用三甲基丙烷三丙烯酸酯(TMP)作为低折射率单体，使用4’-戊基-4-氰苯联二苯作为高折射率化合物，并且使用苄基甲基缩酮作为引发剂，并且和第四实施例同样的方式施加紫外辐射，从而获得散射体。在该散射体结构中，高折射率化合物以相分离状态存在于低折射率聚合物之中。
表5表示当在导光板表面上使用ITO形成高折射率层时以及为进行比较不形成这样的层时的表面亮度的测量结果。如这些结果所示，当在导光板3上形成高折射率层4时，和不形成这样的高折射率层的结构相比，表面亮度从1.7提高到1.9。
                           [表5]
样  品 表面层 散射体 表面亮度
 I  无  TMP/PCB  1.7
 J  ITO  TMP/PCB  1.9
在前述的第三至第五实施例中所用的散射层都是通过混合两种或多种透明材料而形成的，每一种材料都有一个不同的折射率，并且在相分离状态下在可见光区没有吸收带。在这种类型的层中，因为折射率不同，所以光在相界面处发生散射，并且由于该层本身没有吸光特性，所以这一层可以用作一个有效的散射体。(实施例6)
在第四实施例的结构中，如果按期望的图案形成散射体，那么散射体本身就可以用作显示介质。图4即表示了一个这样的实例，其中，标号8和17是光源，例如8为红色的，17为兰色的。楔形导光板10和11在中心用透明粘结剂12粘结在一起。标号13、15是高折射率层，标号14、16是制成图案的散射层。当光源8、17接通时，进入相应导光板10、11的光在它们的界面发生反射，在该界面处导光板10、11的材料和粘结剂12的折射率略有差别；反射光进入与直接光一道进入相应的表面层，并且在相应的散射层14，16中进行散射。通过适当选择入射光的方向、楔形角、以及粘结层12的材料，就可使红色和兰色不混在一起，并且只能通过相应的散射体散射；当从一个方向向显示表面观察显示器时，可以看见图案被显示成两种颜色，图案重叠的部分出现紫色，于是出现了三色显示。(实施例7)
在图17所示的结构中，在导光板上形成光散射层，按前述实施例在它们之间夹持高折射率层并将两个这样的导光组件粘结在一起，从而构成一个导光组件，以实现彩色显示能力。在图17中，标号1为光源、标号2为反射板、标号1703和1704是彩色滤光器、标号1705和1708是光散射层、标号1706和1709是高折射率层，用于改善相应光散射层内光的引入。进而，标号1707和1710是导光板。然而，由于发生了混色作用(下面对此还要描述)，所以在本实施例中对以上结构还要作进一步的改进。
图5表示的结构是按本发明把两个导光组件粘结在一起的结构。在图5中，标号511表示低折射率层。由于标号510在最远端表面和空气层接触，所以省去了在其最外表面形成的低折射率层。
荧光灯、冷阴极灯、卤素灯、LED、或类似物用作光源1。光散射层505和508全都是使用普通涂料、荧光油墨形成，或者由两种或多种具有不同折射率的扩散物质构成的混合物材料形成。高折射率层506和509由LaF3、NdF3、Al2O3、CeF3、PbF2、MgO、ThO2、SnO2、La2O3、In2O3、Nd2O3、Sb2O3、ZrO2、CeO2、TiO2、或ZnS形成，或者由从这些物质选择出来的物质构成的络合物构成；这就是说，只要其折射率比导光板本身的折射率高出0.05-1.50，就可以使用这种材料。可由折射率低于导光板本身的折射率的任何材料(例如，CaF2、NaF、KiF、MgF2、等)形成低折射率层。导光板通常由玻璃板或者透明塑料板(如，由丙烯酸树脂制成的板，其折射率约为1.5)构成。
从光源1穿过彩色滤光片503和504进入导光板507和510的光通过导光板传播，并且在相应的光散射层505和508中散射。由于光散射层505和508是按规定的图案形成的，所以可以获得通过相应的彩色滤光器变色的散射光图象。另一方面，在图17所示的结构的情况下，通过彩色滤光片503引入的光不仅在光散射层505中散射，而且在光散射层508中散射。于是，散射层508散射通过彩色滤光片503和504这两者的光，从而产生混色作用。
相比之下，对于图5所示的本实施例，通过彩色滤光片503引入的光穿过高折射率层506并且进入光散射层505，在这里光发生散射，从而形成一个图象。由于在光散射层508和导光板507之间存在低折射率层511，所以进入导光板507的光在与低折射率层的交界处要经受全反射，不会射进光散射层508中。这里，由于外部是低折射率的空气层，所以穿过光散射层505的透明部分的光在边界处完全反射回到外部，因此光不会直接射入外部。因而，可把通过彩色滤光片503引入光导板507的光只用于在光散射层505中的散射。
另一方面，通过彩色滤光器504进入导光板的光穿过高折射率层509并进入光散射层508，从而形成一个具有预制图案的图象。在光散射层508的散射部分508a中散射的光不被低折射率层511反射，但可穿过导光板507、高折射率层506、和光散射层505，并且出射到外部。这时，如果通过已经制好图的光散射层508的透明部分508b有光泄漏，那么这样的光就被低折射率层511反射回去，不会射入导光板507中。
以此方式，在本实施例的彩色显示器件中，通过具有不同颜色的彩色滤光片503和504对从光源1发出的光进行色分离，经色分离的光进入相应的导光板507和510，并且只在相应的光散射层505和508中被散射而不会相互干扰，从而形成相应的彩色图象。当从观察者观察时，每一个这样的散射光图象都被看成为一个所谓的自身发光图象；因此，可按照对应于相应的彩色滤光片503和504的颜色显示这些彼此独立的图象部分，并且按照通过混合两种颜色产生的颜色显示有图象重叠的那些部分。当使用3个这样的导光组件并且配以R、G、和B彩色滤光片时，通过适当叠加相应颜色的散射光图象，就能获得具有任何期望颜色的图象。还可以为距显示侧最远端的导光板510的与显示侧相对的那一侧提供一个低折射率层511。(实施例8)
在下面描述的实施例中，把本发明的彩色显示器件用于动态显示。图18是表示粘结在一起的两个液晶板的示意图，每一个板的结构都与现有技术扩散型液晶显示器相同，只是没有后侧的反射板或吸收板。在该图中，标号1812和1817是由玻璃或类似物构成的透明基片，标号1813、1815、1818、和1820是例如由ITO制成的透明电极，由于这些透明电极的折射率高于基片的折射率，所以这些电极还起高折射率层的作用。此外，标号1814和1819是高分子扩散型液晶层，标号1816和1821是玻璃或类似物构成的透明基片，它们还起导光板的作用。该液晶是电驱动的(这里没有示出驱动电路)。
当例如在透明电极之间加上一个电压时，高分子扩散型液晶变为透明的，当去掉电压时它们散射光。由此可显示图象。
图6表示按本发明的一个动态彩色显示器件。在图6中，标号622是按本发明的低折射率层。在本发明中，玻璃基片1817是不必要的。
在图18中，通过彩色滤光片1803和1804使光源1发出的光色分离，经色分离的光进入相应的导光板1816和1821并且通过它的传播。传播的光穿过ITO层1815和1820并进入液晶层1814和1819，在这里显示散射部分，即彩色图象。然而，进入导光板1816的光要穿过1817和1818，并且还要在液晶层1819中被散射。因而，液晶层1819中的散射部分要散射经相应的彩色滤光片1803和1804色分离的两种光，从而产生混色作用。
通过对照可知，在图6所示的本发明的显示器件中，通过彩色滤光片603引入的光穿过高折射率的ITO层615，并进入液晶显示层614，在这里光按照对应于一个电信号的图案进行散射，从而形成图象。由于在液晶散射层619和导光板616之间存在低折射率层622，所以进入导光板616的光在与低折射率层的界面层要发生全反射，不会射入液晶散射层619中。因而，通过彩色滤光器603引入导光板616的光仅在液晶散射层614中被散射。
另一方面，通过彩色滤光片604进入导光板621的光穿过高折射率的ITO层620，并且进入液晶散射层619，从而形成对应于的加电信号的图案构成的图象。这时，如果通过制成图案的液晶散射层619的透明部分有光泄漏，则通过低折射率层622可把这样的光反射回去，不会射入导光板616中。
以此方式，在本实施例的彩色显示器件中，通过不同颜色的彩色滤光片603和604，可使光源1发出的光色分离，经色分离的光进入相应的导光板，并且只在相应的液晶散射层中被散射，彼此之间不相干扰，从而形成相应的彩色图象。当从观察者位置观察时，每一个这样的散射光图象都作为一个所谓的自身发光图象被观察到；因此，按照对应于相应的彩色滤光片603和604的颜色显示出彼此无关的这些图象部分；并且按照通过混合两种颜色产生的一种颜色显示图象有重叠的那些部分。当使用3个这样的导光组件并且配以R、G、B彩色滤光片时，通过适当叠加相应颜色的散射光图象，就可获得具有任何期望颜色的图象。(实施例9)
在下面描述的实施例中，本发明的彩色显示器件适于用作信号标记。制备3个导光组件，每个导光组件都由一个丙烯酸板构成，丙烯板上具有用白色油墨写下的一个散射图案，如图7所示。组件(a)有绿色滤光器，组件(b)有兰色滤光器，组件(c)有红色滤光器。把这些组件整体式地作成一个单元。最后得到实现本发明的彩色显示器件(d)。在图7(d)中，标号723是由该导光组件构成的彩色显示器件，标号724是一个背景板，在此情况下该背景板是黑色的。光源1是白光荧光灯。当荧光灯接通时，用白色在信号标记上写入的道路图案似乎在黑色背景衬托下的空间中漂浮着，其中用绿色显示方向箭头，用兰色显示方向指向箭头，并且用红色显示N方向。
可把每一个彩色滤光片都制成为可以拆卸的和可以移动的形式。为此，要使构成的每一个滤波片825都带有一个导轨826，导轨826能保持滤波片825就位，如图8(a)所示。于是，可以选择和更换期望的彩色滤光片，以便按各种颜色的组合都可显示相同的图象图案。进而，如果使用RGB三色滤光带825’，而带825’通过滚轮827-830可以移动，如图8(b)所示，那么滤光片的颜色选择就很容易。通过对于每个导光组件723使用这一滤光带系统，就可以很容易地以极宽范围的颜色组合来显示彩色图象。移动彩色滤光带的方法不限于图中所示的这一个，显然可以使用各种类型的移动装置。(实施例10)
在下面描述的实施例中，本发明的彩色显示器件适于用在车辆上的显示设备上。图9表示出一个实例，本发明的彩色显示器件安装在一个汽车的操纵盘933上。显示器件本身与第八实施例中所述的相同，并且使用了R、G、和B三色滤光片。在图9中，标号931是本发明的彩色显示器件，标号934表示接纳液晶驱动电平的一个位置。该显示器件经过一导线系统(未示出)连接到一个导航系统并且由来自导航系统的信号驱动。由于这个彩色显示器件使用了高分子扩散型液晶，所以可在一个透明的屏幕上以散射光图象的形式显示图象。由于除了显示的图象部分以外的其它部分都是透明的，所以这就可以观察到通过挡风玻璃932看见的叠加在外部景物上的显示图象，所以驾驶员在观察图象时视线勿需从前方道路上离开。
图10表示的是显示实例。部分(a)是例如显示成绿色的汽车速度显示。在此导光组件中，通过按分段形式制图的透明电极产生3位数字，并由不同的图案“k/h”和“m”显示“km/h”。部分(b)表示的是交叉路口向导方式，其中使用和(a)中所用相同的图案用绿色显示距离。在此第二导光组件中，“AHEAD”(前方)和箭头是作为图案形成的。因此，例如用兰色显示“AHEAD”和箭头。部分(c)表示的是使用第三导光组件(在此情况下)产生一个报警指示时的显示。和绿色速度显示并排地用红色显示警告“DISABLED VEHICLE AHEAD”(禁止车辆向前)。
这些显示或者通过分段显示或者通过逐点显示来完成。本发明的车辆上的彩色显示器件是紧凑的、薄的、并且是透明的，并且可安装在汽车中的一个方便的位置。可把该显示器件固定到挡风玻璃上或制作在挡风玻璃的内部。
本发明的车辆上的彩色显示器件不限于该实施例中所表示的实例，可将它制成任何适当的结构，条件只是要包括本发明的彩色显示器件、驱动电路、和信号产生器(如，导航系统)，并且要能观察叠加在外部景物上的显示图象。(实施例11)
在下面描述的实施例中，本发明与一自动化仪表盘组合起来。图11表示的是一个常规的模拟显示仪表盘的实例。安排各种各样的仪表和指示器，其中驾驶员一直在观察的是速度计和转速表。仅在必要时才需显示其它的仪表和指示器。此外，如果只在必要的时候才以叠加在仪表盘上的方式显示一旦出现事故时的某种信息或者例如交通堵塞的信息，那么这种作法将是优选的，因为这样作可减轻驾驶员观看显示的负担。因此，在图11所示的仪表盘显示中，只留下速度计、转速计、用于转弯信号指示的方向箭头、和A/T移位指示器，省去了所有其它的显示器和指示器。
本发明使用和本发明第十实施例中使用的相同种类的彩色显示器件，并且将它以重叠方式安装在仪表盘上，如图12所示。所用的导光组件如图13所示：例如如图13(a)所示，燃料表和水温表制图成绿色；燃料指示针和水温指示针制图成兰色，如图13(b)所示；并且，燃料耗光指示器E、过热指示器H、和各种报警指示器可显示成红色，如图13(c)所示，再加上中央的信息显示(点或字符显示)。通过把本发明的彩色显示器件236叠加在常规的仪表盘235上，就能构成包括组合式仪表盘在内的这种组合式彩色显示设备。直接提供或通过适宜的控制器240提供来自各种传感器237的信息、外部信息238、或内部信息、以及导航信息239。通常自动控制这些操作，但也可经过一个操作板241手动控制这些操作。
在驾驶期间，在不必进行显示时，整个显示区处在透明方式，只有速度计、转速计等是可见的。当启动发动机时，在绿色水温显示板上用兰色指针显示水温，并且当温度达到预定值时，该显示关闭。类似地，在绿色显示板上显示燃料计，用它的兰色指针指示剩余的燃料数量，在预定的时间过后该显示关闭消失。如果驾驶想要检查指示值，他可操作该操作板241(如，开关ON)来接通该显示。一旦发动机过热，就再次显示水温计，并且在它上边叠加红色的过热指示器H；类似地，当燃料变低时，要显示燃料计以及红色的指示器E。在必要时，用红色照亮各种其它的报警指示器。在中央的大显示区上用红色显示某种信息，如交通信息或事故信息，这些信息是叠加在下边的仪表盘显示上的。以此方式，本发明可以提供一种优秀的请求服务型的组合式彩色显设备，该设备只在必要时才以叠加在仪表盘信息上的方式显示必要的信息。(实施例12)
在下面要介绍的实施例中，把本发明应用于装饰用的透明显示介质。在下边表示的实例中，本发明的彩色显示器件适于用在例如商店的展示窗或类似物上，如图14所示。在图14中，标号1为光源，2是反射板，442是固定到每个导光组件的彩色滤光片，443是由组合3个由玻璃制成的导光组件构成的一个板。
这里所用的彩色显示器件和第十实施例中所用的为相同类型，只是大小和显示内容有所不同。当尺寸相当大时，优选的作法是把光源、反射板、和彩色滤光片安排在导光组件板的每一侧上。此外，在整个板表面上不产生显示的应用中，只在必要的区域安排透明电极和高分子扩散型液晶，而其它的区域只有玻璃。
像在第十实施例中那样，本实施例中的彩色显示器件是与驱动电路和信号产生器构成在一起的，驱动电路驱动显示器件，信号产生器提供驱动信号(未示出)。当在分别要固定R、G、和B彩色滤光器的导光组件上使用透明电极形成对应于R、G、和B色的图案和点时，并且当驱动显示器件时，显示出各种图象和字符，它们漂浮在似乎是透明的玻璃上。由于通过透明的部分可以看见展示窗内部展示的商品，所以可以获得极好的展示效果。通过按照展示的内容组合使用第九实施例中所述的可移动的滤光器可以进一步加强这种效果。
本实施例的应用不限于以上所述的商店展示窗；相反，本实施例可用于各种各样的装饰用的透明显示应用中，例如舞台背景、火车窗口的广告介质，等等。(实施例13)
下面将描述其彩色显示器适合于作操作面板的一个实施例。图15表示根据该实施例的操作面板的横截面结构。在此图中，标号1是光源，2是反射板，153和154是滤光器，144和145是与第10实施例中所用的类型相同的导光组件。进一步地，146是透明的触摸面板，例如，由一对各自具有透明导电层的薄膜按它们之间的规定间隔以相互面对着的方式连接在一起来构成透明触摸面板；147是背景板，在需要时安装所述的背景板并且所述背景板是一个彩色光吸收板；以及148是一个控制电路，该控制电路响应在触摸面板146上所进行的操作给驱动彩色显示器的驱动电路149、操作系统、以及其它操作面板输出信号。触摸面板146通过控制电路148与驱动电路149相连接。当按下触摸面板146时，规定的显示内容依次变化。
然后，参照图16描述使用多个这样的操作面板的结构的操作例子。图16表示从正面看到的一组操作面板的示意图。例如，操作面板350是一个模式设定操作板。当按压操作板350时，显示依次发生变化，例如从A变为B，再由B变为C，等等(它们可为数字或字母)，第一个都通过滤光片以彩色的散射光图象的形式形成并叠在背景板上来显示。由来自操作板350的信号所规定的模式来设定操作板351，并且进行显示，例如温度设定。当按压操作板351时，在操作板352和353上显示向上和向下箭头。当按压操作板352时，在操作板351上的显示变为温度指示，并且当按压操作板352时温度设定值增加(在该图中，同时示出了温度指示和字符“TEMPERATURESETTING”，但实际上当温度指示出现时字符“TEMPERATURESETTING”消失)。用操作板353使温度设定值变低。
当再一次按压操作板350时，模式变为例如时间设定模式，并在操作板351上显示“TIMING SETTING”当按压操作板351时，操作板352显示“HOURS”并且操作板353显示“MINUTES”。当按压操作板352时，操作板351显示“**HOURS **MINUTES”，并在按压该操作板352时HOURS设定值发生变化(在此时，显示“TIME SETTING”消失)。同样，当按压操作板353时，MINUTES设定值发生变化。
不用说，可由实施本发明的技术人员使用各种方法来实现这些显示模式，而且可容易地认识到各种改进也是可能的。
如上所述，本实施例的操作板能与开关操作同步地进行显示，同时使显示内容在某一自由度范围内发生变化。这样得到了容易掌握并且容易用数量较少的开关操作的操作板。在本实施例中，图5示出了两个导光组件，但可意识到能根据使用目的采用适当数量的组件。(实施例14)
图19表示怎样将位于窗玻璃旁边的自发光显示器(例如CRT)反射到窗玻璃上。在图19中，标号1901是显示器的显示表面，1902是窗玻璃，1903是观看窗玻璃的观看者。在窗玻璃1902的点B处反射从显示表面的点A发射的显示光1904。当其反射光1905到达观看者1903处时，观看者1903在窗玻璃1902上观看到反射的显示表面1901。在这里，1907表示从点A发出的显示光1904的入射面。显示光1904的非反射分量透射到窗外。由于显示器件的显示光为自然光，所以它具有比例几乎相等的P波分量和S波分量。
P波和S波分量的反射如图20所示。也就是说，入射到折射率为1.52的玻璃表面上的P波和S波分量的各自的反射率随入射角θ1变化很大，当入射角在90°以下减小时反射率迅速下降。尤其是P波分量在入射角θ1≤90°的范围内反射率的下降比S波分量更急剧，并且P波分量的反射率变得非常小。在θ1＝56.7°时，P波分量的反射率为0，反射的光仅由S波分量构成。这一角度称为布鲁斯特角(Principles ofOptics 1，M.born E.Wolf)。
现在让我们考虑能在实际情况中出现的在显示器、窗玻璃或展示窗和观看者眼睛之间的位置关系。当显示表面1901在窗玻璃1902上或非常靠近窗玻璃1902时或者当显示表面1901位于窗玻璃1902的表面的延伸线上并与窗玻璃1902隔开时，显示光1904在窗玻璃1902处的入射角θ1接近90°，这种状态只有当光几乎平行地入射到窗玻璃1902的表面时才能出现。为了观看这种入射光的反射光，观看者1903必须把他的面部贴着窗玻璃并使他的视线与窗玻璃1902平行。因此，以接近90°的角度入射的光的反射光到达观看窗的观看者1903的眼内是毫无可能的。所以，能进入观看者1903眼内的显示光1904的入射角θ1至少满足θ1≤75°。当θ1≤75°时，正如前面所述，P波分量的反射光非常少，而主要是S波分量的反射光。
因而，在本发明中，当将其平面沿遮挡或吸收显示光1904的S波分量的方向设置的偏振板1909放置在显示器的显示表面1901的前面时，在窗玻璃1902上的显示表面1901的反射会完全或基本上消除。尽管偏振板1909的出现使显示光的亮度减小，但通过适当地选择显示亮度达到了使反射减到最少并可较好地观看显示的状态。(实施例15)
图21表示怎样将常规液晶显示(例如TN或STN/TFF型)反射到窗玻璃或展示窗。除了用液晶显示代替自发光显示器以外，图21与图19相同。通常使用夹在一对其偏振轴彼此垂直的偏振片之间的液晶盒构成液晶显示器。从而，由液晶显示器射出的显示光是线性偏振光。正如在第14实施例中所述的，在窗玻璃2102的表面的P波分量反射率非常小。因此，当将偏振板的偏振轴安排成使通过在液晶显示器2111的显示侧的偏振板射出的显示光由P波分量组成时，能完全或基本上消除在液晶显示器2111上显示的图象在窗玻璃2102或展示窗上的反射。(实施例16)
图22表示安装在挡风玻璃2220正下方的操纵盘2227上的液晶显示器2229。液晶显示器2229由每一个都在其一个表面上具有透明电极(没有示出)的两个玻璃基片2221和2223、和一个夹在两个玻璃基片之间的高分子扩散型液晶2222构成。以显示段的形式制作设置在玻璃基片2221和2223上的透明电极的图案，并且能给每一单独的显示段施加交变(AC)电压。在施加高于阈值的AC电压时，高分子扩散型液晶2222就变成透明的，因而，当给玻璃基片2221和2223的除待显示的显示段以外的显示段施加电压时，在透明玻璃基片上显示不透明的图象。由进入高分子扩散型液晶2222的并通过显示段散射的在液晶显示器2229周围的环境光形成这些不透明的图象。
因此，在环境光黑暗的晚间或隧道中，显示图象的反差减小并且难以看到这些不透明的图象，在此情况下必须用照明器件2225照明液晶显示器2229。这时，显示光2230和照明光2226以入射角θ1入射到挡风玻璃2220的反射点E上，并存在具有到达观看者2228的眼中的反射光2231的反射。在夜晚或隧道中反射尤为明显，因为通过挡风玻璃2220进入的外部光很弱。至此，当我们考虑在挡风玻璃2220上的显示光2230的反射时，如果入射角θ1与布鲁斯特角相等，则反射点E处的反射光2231仅由S波分量构成，正如结合第14实施例所述的。入射角θ1变为与布鲁斯特角相等的条件是满足：tan-1θ1＝n，其中n＝ng/na，na是空气的折射率，ng是挡风玻璃2220的折射率。因此，当将液晶显示器2229放置在入射角θ1近似等于布鲁斯特角的这样一个位置时，反射光2231主要由S波分量构成。
因而，通过将其平面设置在吸收或遮挡反射光2230的S波分量的方向上的偏振板2224放置在液晶显示器2229的显示表面上，消除了反射光2231并解决了反射问题，
另一方面，在挡风玻璃2220外的外部景物上的信息是自然光，在显示段部分的高分子扩散型液晶2222中散射的光也是自然光，因此，这两种光包含比例近似相等的P波分量和S波分量。结果是，观看者2228能容易地看到外部景物信息以及显示的内容。
在液晶显示器2229的显示表面上放置本发明的偏振板2224不仅能起到防止反射的作用，而且提供了如下的极好效果。即，除显示段以外的高分子扩散型液晶2222的透明部分的透明度与设有偏振板2224的方案相比大大改善。
尽管下面的解释不对本发明增加任何限制，但如下所述能解释上面的效果。
既然在高分子扩散型液晶2222的透明部分存在液晶分子，那么透明部分就不是完全透明的，而有微量的散射光存在。散射光在从显示表面射出之前通过高分子扩散型液晶2222和玻璃基片2223之间的交界面并通过玻璃基片2223与偏振板2224之间的交界面。由于来自透明部分的散射光也是偏振的，所以，由偏振板2224遮挡或吸收散射光，这大概是透明部分的透光度大大改善的原因之一。
已经描述了使用由透射或散射外部光来显示信息的透射式液晶显示器的本实施例，但可意识到，在使用由透射或吸收外部光来显示信息的透射式液晶显示器(通过利用例如宾主效应(guest-host effect))情况下，也能防止在挡风玻璃上的反射，与使用透射和散射式的情况一样。
进一步地，在本实施例中，已固定地安装了用于阻挡或吸收显示光的S波分量的偏振板。而通过安装仅当用照明器件照射液晶显示时阻挡或吸收显示光的S波分量并且当仅用背景光照射时不使光偏振的偏振器，也能进一步地提高显示光的利用率，使显示在液晶显示器上的内容的可见度更好。例如，由以卷形物形式卷绕的薄膜状的偏振滤光器能实现这种可变的偏振器，用照明设备的接通或断开操作，如同联锁方式的卷帘，使该薄膜状的极化滤波器拉伸以覆盖或露出显示表面。(实施例17)
在第16实施例描述的第二部分中，已经给出了如何改善位于挡风玻璃正下方的液晶显示的透明部分的透光度的说明。然而，这并不意味着在液晶显示的显示表面上的所有观察方向上都会改善透光度，而且如果从上方或下方斜着观察显示表面，会发现仍有不透明的部分。将参照图23描述旨在改善在此情况下的透明部分的透光度的实施例。
图23(a)是一个立体图，表示从显示表面侧观察到的液晶显示器。在这里假定，区域2341和2342处于散射模式(不透明状态)，而其它区域为透明状态。图23(b)表示图23(a)的液晶显示的Y-Y模截面图(水平横截面图)，图23(c)表示图23(a)的液晶显示的Z-Z横截面图(垂直横截面图)。在图23(b)和23(c)中，参考数2337为透明部分，2333是透明部分2337中的微量的不透明所造成的散射光，2334是散射光2333的透射光，2335是散射光2333的反射光。进一步地，2340表示偏振器的横截面，并且图中的标号表示仅透射偏振面与图的平面垂直的光分量(S波分量)。通过透明部分2337散射的散射光2333在偏振器2340与玻璃基片2323之间的界面处分成反射光2335和透射光2334。反射光2335的大部分是S波分量，透射光2334是P波分量。由于偏振器2340阻挡或吸收P波分量，实际上大部分透射光都没有辐射到外面。
正如前面所述的，偏振器2340的偏振轴设在阻挡或吸收Y-Y横截面(水平横截面)和Z-Z横截面(垂直横截面)中的P波分量的方向上。总之，该偏振器的偏振轴在与显示表面中心的共心的同心圆或椭圆上，如图23(b)所示。
通过使用所述的具有在同心圆或椭圆上的偏振轴的偏振器，能阻挡或吸收在法线通过显示表面中心的每一平面内振动的光(在所有横截面中的P波分量)，因而，能大大地改善从各个方向所观看到的透明部分的透光度。(实施例18)
图24是表示本发明第18实施例基本结构的图。该图表示本发明显示器的横截面。参考数81表示液晶显示器，该液晶显示器包括高分子扩散型液晶82(例如在第16实施例中所述的一种高分子扩散型液晶)和一对在其上形成有透明电极83的透明基片，高分子扩散型液晶82夹在一对透明电极84之间。根据来自信号发生器(没有示出)的信号。使高分子扩射型液晶82处于散射或透射状态来显示图象和字符。由一个具有转动机构的支撑部件支撑液晶显示器81，并且通过调整其支撑角α能以任意的所需角度将液晶显示器81折平或立起。参考数85表示由光源86和反射镜87构成的并设置在透明基片的一端以照射液晶显示器81的照明设备。
并不限制照明设备85用光源86和反射镜87构成，而是可使用任意的结构，只要它设计成能照明液晶显示器81。
将本发明这样构成的显示器91安装在非常接近挡风玻璃92的操作盘93上，如图25所示。
下面将参照图26(a)和26(b)描述本实施例的操作。图26(a)表示背景光明亮时(例如，白天)的配置。使液晶显示器81朝着挡风玻璃92翘起，在此状态下，当通过信号发生器使液晶显示器81的要显示图象或字符的部分处于散射状态并且使其它部分处于透明状态时，仅通过要是显示的图象或字符部分散射明亮背景光101，从而形成明亮的显示图象。
另一方面，其它部分透射背景光101，从而司机102能观看到叠加在外景上的显示图象。
当背景光101微弱时，例如，在夜间行驶期间，接通照明器件85，但是使用上述的配置会在挡风玻璃92上出现反射。因此，将液晶显示器81折平，如图26(b)所示，并且在此状态下，当用来自照明器件85的光103从透明基片84的边缘照射液晶显示器81时，通过设定在散射状态的图象或字符部分(图中用A表示的部分)散射照射光103，从而形成明亮的显示图象。在设定为透明状态的其它部分(在图中用B表示的部分)中，照射光103全部在透明基片84内反射，这是因为在空气层和透明基片之间的折射率不同，因而照射光103没有射出液晶显示器81的表面。结果是，仅在挡风玻璃92处反射显示的图象并且在前面形成虚象，使司机102看到叠加在外景上的显示图象并因而基本上解决会干扰行驶的反射这样的问题。在这种情况下，使显示在液晶显示器81上的图象左右反向，但由于在挡风玻璃92上的反射使图象再反向，图象看上去正常，与液晶显示器直立时所看到的图象一样。因此，对控制液晶显示器81的信号不需要进行用于反向的特殊信号处理。
例如，能根据前灯或尾灯是否开着来作出背景光是强还是弱的判断。当司机关掉前灯和尾灯时，判定背景光强，并且关掉照明器件85以显示图象或字符，如图26(a)所示。另一方面，当司机接通前灯或后灯时，接通照明器件85，显示图象或字符，如图26(b)所示。
或者，用探测背景光强度的传感器参照预定的阈值做出上述的判断。当然可以不管背景光的强度如何都使照明器件85发光。如果使用彩色光源或滤光器的彩色光照射，则能形成显示的彩色图象。
按照环境光调节液晶显示器81的支撑角α的装置，亦即当环境光强时使液晶立着并且当环境光弱时使液晶折平的装置，可由司机手动操作，或由电气设备(例如电动机)或机械设备(例如弹簧)来操作。在任一情况下，当不需要液晶显示器81时都能将液晶显示器81折平。不用说，如果需要也能将判断环境光强或弱的上述判断装置用于第16和第17实施例中。(实施例19)
下面描述其照明器件配有偏振器的显示器。
图27是一个表示本发明第19实施例的基本结构的图；图27(a)表示当液晶显示器81折平时显示器件的横截面。通过使用与在第18实施例中所述的类似的一个旋转机构调节液晶显示器81的支撑角度α，能使液晶显示器81以任意角度立着。本实施例的照明器件110位于液晶显示器81的下方，而且由光源111，反射镜112和偏振器113组成。
照明器件110并不局限于上述结构，而是可使用任意结构，只要将其设计成能用透明偏振器113的光照明液晶显示器81就行。
下面将参照图28(a)和28(b)描述本发明的操作。图28(a)表示环境光照亮时(例如，白天)的结构。与第18实施一样，使液晶显示器81朝着挡风玻璃92立起；在此状态下，当通过信号发生器使液晶显示器81的要显示图象或字符的部分处于散射状态并且使其它部分处于透明状态时，仅通过要显示的图象或字符部分散射明亮环境光101，从而形成明亮的显示图象。另一方面，其它部分透射环境光101，从而司机102能观看到叠加在外部景观上的显示图象。
当环境光101微弱时，例如，在夜间行驶期间，将液晶显示器81折平，如图28(b)所示；并且在此情况下，照明器件110从液晶显示器81下方用照明光120照射液晶显示器81。当将偏振器113(由箭头X表示其偏振方向)(P偏振)放在照明器件110的上方时，在从光源111发出的光线中，仅偏振方向与偏振器113的偏振方向相同的光通过偏振器113，作为照射液晶显示器81的照明光120。在液晶显示器81中处在散射状态的图象或字符部分(在图中C表示的部分)中，通过散射，使仅由在箭头X方向上偏振的分量(P偏振分量)构成的照明光120变成从挡风玻璃侧观看时在许多方向具有偏振的分量的显示光120。在挡风玻璃92处反射显示光121并且在前面形成虚象。
另一方面，在处于透明状态的其它部分(在图中由D表示的部分)，在一个方向偏振的照明光120通过液晶显示器81并到达挡风玻璃92。当通过液晶显示器81的透明部分的照明光120在挡风玻璃92上的入射角β落在规定的范围内时，光几乎无反射地通过挡风玻璃92并出现在车的外面。
因而显示器能提供良好的能见度，使司机仅看到叠加到外景上的显示图象而不必直接看到照明光。(实施例20)
图29表示本发明液晶显示器的正视图和沿正视图的线A-A的横截面图。在图中，参考数2901是透明基片，2902是显示图案部分并且由透明电极形成，2903是显示图案部分2902的接线部分并且由透明电极构成。进一步地，2904是透明绝缘层，2905是在除显示图案部分2902外的一个部分中形成的透明电极，2906是与透明基片2901对着的透明基片，2907是在透明基片2906上形成的透明电极，2908是高分子扩散型液晶(以后简称为液晶)。
当在透明电极2905和2907之间施加电压时，透明电极2905和2907之间的部分设定为ON状态而使显示图案部分2902设定为OFF状态，显示图案部分2902中的液晶2908a处于散射状态。此时，虽然没有将电压施加到接线部分2903，但由于将电压加在位于接线部分2903上的透明电极上，所以接线部分2903中的液晶也处在透明状态。因而能通过使接线部分2903中的液晶2908b总处于透明状态而仅显示显示图案部分2902。
图30是表示在本发明的液晶显示器中如何形成透明电极的原理图。首先，如图30(a)所示，淀积透明电极以在透明基片2901上形成显示图案部分2902和接线部分2903。然后，如图30(b)所示，用绝缘层2904覆盖除显示图案部分2902以外的部分。其次，如图30(c)所示，在绝缘层2904上形成透明电极2905，形成由包括接线部分2903的透明基片2901、绝缘层2904和透明电极2905构成的三层结构，如图29所示。用这种结构，仅显示该显示图案，其它部分设置在透明状态。进而，在以叠加在背景景物的方式在透明显示屏上显示图象或字符时，液晶显示器能提供良好的可见度。(实施例21)
下面将描述获得均匀一致的显示屏幕的透明度的结构的液晶显示器。图31表示按照本发明第21实施例的液晶显示器中的显示图案。在图31中，标号3109和3110表示显示图案部分，标号3111和3112是显示图案部分的接线部分。使接线部分的线宽度随着显示图案部分的面积尺寸的增加而变粗。也就是说，当显示图案部分3109的面积为S9、显示图案部分3110的面积为S10、以及S9＞S10时，使用与第20实施例中所述的相同方法，以满足W11＞W12的方式，形成透明电极和绝缘层，其中W11和W12分别是接线部分3111和3112的线宽。
这样就减少了较大面积显示图案的接线电阻，从而减少了通过接线部分的电压降。由于加到液晶上的电压基本相同，与显示图案的面积大小无关，因此该液晶显示器可获得均匀一致的屏幕透明度。(实施例22)
图32表示按照本发明第22实施例的液晶显示器的显示图案。当显示图案的面积大小相同但接线部分的长度因不同的显示部分而不同时，如图32所示，接线部分的线宽度随着接线长度的加大而变粗。也就是说，当显示图案部分3213的接线部分3214的长度为L14、与显示图案部分3213具有相同面积大小的显示图案部分3214的接收部分3216的长度为L16、以及L14＞L16时，用与第20实施例中所述的方法相同的方法以满足W14＞W16的形成透明电极和绝缘层，其中W14和W16分别是接线部分3214和3216的线宽。
这样使具有较长接线部分的显示图案的接线电阻减少，从而减少了通过接线部分的电压降。由于加到液晶上的电压基本相同而与接线长度无关，因此该液晶显示器给出均匀的屏幕透明度。
正如所述的，与使用偏振器的常规液晶显示器相比，本发明的透明液晶显示器不仅能改善透明度，而且具有如下优良特性：因以散射方式显示图象而能获得明亮的图象并且通过使用彩色光照明还能获得彩色图象，而通过吸收光显示图象的常规液晶显示器，如果以透明模式驱动显示则会得到微暗的图象。
在上面的第21和22实施例中，已分别涉及显示图案面积和接线长度，但应认识到，应根据考虑显示图案面积和接线长度两者的条件来确定接线线宽，使通过任意接线部分的电压降相等而与其长度无关。(实施例23)
下面将描述使用本发明的液晶显示器的平视型显示器。图33是表示按本发明第23实施例的平视型显示器的示意图。标号3317是挡风玻璃，标号3318是显示图象和字符的本发明的液晶显示器。使用透明胶带、吸帽等将液晶显示器固定到挡风玻璃3317上或安装在仪表盘3319上，并根据接收到来自没有示出的信号发生器发出的信号显示图象和字符。进一步地，标号3320是由光源3321和反射镜3322构成的并安装成照明液晶显示器3318的照明器件。
照明器件3320不局限于由光源3321和反射镜3322构成的结构，而是可以使用任何结构，只要设计成能照明液晶显示器3318就行。
下面参照图34描述本发明的操作。图34(a)表示环境光明亮时(例如在白天)的方案。在固定到挡风玻璃3317上的液晶显示器3318中，当要显示的图象或字符部分处于散射状态并且其它部分处于透明状态时，仅通过要显示的图象或字符部分散射明亮的环境光3423，而形成明亮的显示图象。另一方面，其它部分透射环境光3423，使司机可观看到外面的景物。
当环境光3423微弱时，例如，在夜间行驶期间，如图34(b)所示，接通照明器件3322以用仅通过处于散射状态的图象或字符部分散射的照明光3424照射液晶显示器3318，从而形成明亮的显示图象。另一方面，处在透明状态的其它部分使照明光3424透射到车辆外，从而导入环境光3423并使司机观看到外面的景物。
例如，能根据前灯是否开着来作出环境光是强还是弱的判断。当司机关掉前灯时，判定环境光强，并且关掉照明器件3322以显示图象或字符，如图34(a)。另一方面，当司机接通前灯时，接通照明器件3322，显示图象或字符，如图34(b)。另外，可使用探测环境光强度的传感器判断环境光是强还是弱。
由此可见，本发明的液晶显示器固定到挡风玻璃上，并且要显示的图象或字符部分设置在散射状态，而其它部分设置在透明状态，当环境光足够亮时用环境光形成显示图象，当环境光微弱时用来自照明器件的照明光形成显示的图象。这种结构实现一种小巧紧凑的并能以叠加在外部景物的方式显示信息的显示器件。当然能用照明光持续照射显示器，在此情况下能通过用彩色光照明来获得彩色散射光图象。(实施例24)
下面将描述使用本发明平视显示器和液晶显示器的导航系统。图35是按本发明第二十四实施例的导航系统的功能方块图。标号3525是目前位置探测装置，通过接收来自GPS卫星的无线电波来探测车辆的目前位置，或者通过根据安装在车辆中的方位传感器和距离传感器发出的信息计算车辆的运行路程并建立计算结果与存储在地图存储装置3526中的道路数据来探测车辆的目前位置，或者组合使用这两种方法来探测车辆的目前位置。行驶路程选择装置3527根据地图存储装置3526中存储的数据、道路交通信息等选择适合的路线和道路。导向装置3528根据行驶路程选择装置3527发出的信息计算需要导向的道路交叉口，并且当车辆接近交叉口预定距离时还计算目前位置到道路交叉口的距离并将到道路交叉口的距离或转动方向输出给信号发生器3529。信号发生器3529对该信息进行转换以显示输出数据，并在平视显示器3530上显示导向信息。
下面描述本实施例的操作。平视显示器3530的结构与图33所示的相同。图36表示平视显示器3530的屏幕显示的例子。当司机输入目的地时，选择合适路程和道路，并计算道路交叉点。随着车辆的行驶，车辆接近交叉路口点的预定距离，这时通过信号发生器3529输出转动方向和到交叉口点的距离并以叠加在外部景物上的方式进行显示，如图36所示。在平视显示器3530上显示的信息不限于图36所示的例子，而是可以显示例如车速、目前时间、方向、表示车辆中出现麻烦的报警或警报或交通拥挤或前面交通事故之类的信息。
由此可见，按照本实施例，由于司机在行驶期间在视线不离开前方道路的条件下能以可靠的方式从导航系统中获得导向信息，因而能避免疏忽的行驶并能保证车辆运行的安全。(实施例25)
下面，描述使用本发明透明液晶显示器的组合式仪表。图37(a)是按本发明第二十五实施例的组合式仪表的横截面图，其中标号3731为例如常开着的荧光显示灯，显示速度计、转速计等，如图37(b)所示。标号3732是前面已经描述的透明液晶显示器。进一步地，3733是照明透明液晶显示器3732并按显示图案的方案安装在最佳位置的照明系统。让透明液晶显示器通常保持在ON状态，从而使透明液晶显示器透明，看到图37(b)所示的显示。当按照控制信号使透明液晶显示器3732处于OFF状态时，以叠加的方式显示表示剩下燃料数量等的散射光图象，如图37(c)所示。当例如用来自照明系统3733的红光照射散射光图象时，产生红色显示。
本实施例的组合式仪表不需要分开显示器和半涂银的反光镜，从而不需要容纳它们的空间，但常规虚象显示系统需要这些，本实施例的组合式仪表仅需将本发明的透明液晶显示器叠放在仪表上。因此，本实施例结构紧凑并且便宜，可有各种显示，并提供极好的显示。还可根据使用目的选择各种类型的照明系统。(实施例26)
下面将描述按本发明第26实施例的组合式后视镜。在图38中，标号3834表示一个普通的后视镜，在该后视镜上叠放了前面已经描述过的透明液晶显示器3835。一般情况下，液晶显示器3835是透明的，后视镜简单地用作普通后视镜。当将适当的信号加到液晶显示器3835上时，闪烁地显示例如报警指示，告知驾驶员。由于除显示部分以外的其它部分都是透明的，因而能以叠加在后视的景物上的方式看到显示，而同时保持着后视镜的功能。(实施例27)
图45是按本发明液晶显示器的结构的简化示意图。标号4501是上透明基片，标号4502表示下透明基片。在上透明基片4501的下侧上均匀地淀积透明电极4503。在下透明基片4502上淀积形成图案的透明电极4504和用作其接线的透明电极4505。用高分子扩散型液晶填充图中用虚线限定的立方体4506中，而用透明树脂填充除立方体4506以外的空间。在这样构成的本发明的液晶显示器中，当在电极4503与电极4504和4505之间施加AC信号电压时，填充有高分子扩散型液晶的区域4506在ON状态时变为透明而在OFF状态变成散射，从而显示图案4504。填充透明树脂的包括接线部分4505的其它部分总是透明的并且不产生不想要的散射光图象。也就是说，接线部分的图象是不能消除的。由此可见，按照本发明，仅将高分子扩散型液晶填充到需要显示的部分中，用透明树脂而不是高分子扩散型液晶填充不需要显示的其它部分。
下面将描述制作本发明液晶显示器的方法。图46(a)表示以图案的形式淀积的透明电极。除图45所示的图案4504和它的接线部分4505外，还形成了非常靠近图案4504设置的新图案4508和其接线部分4509。希望能形成彼此尽可能接近的图案4504和4508。图46(b)表示在形成图案的电极上按预定厚度网板印刷的透明树脂4507。也就是说，除图案部分4504和4508外到处都印刷透明树脂。在该结构的顶部，叠放一个在其上面均匀地形成有透明配对电极的基片，顶部基片与底部基片用插在其间的透明树脂粘接在一起，从而形成如图46(c)所示的空盒4510(没有示出电极)。然后从开口4511注入高分子扩散型液晶原始化合物(以后称为液晶原始化合物)并加以固化。当将AC电压加在这样制作的液晶显示器的电极4509和配对电极4503之间时，图案4508变为透明并且仅以散射状态显示图案4504。当将AC电压加在电极4505和4503之间时，根据所加的信号接通和关断图案4504的显示。当然，能将AC信号电压加到与图案4504的形成无关的图案408上，并且不仅使用图案4504而且还使用图案4508作为显示电极。本实施例已经使用了这样的方法：以图46(b)所示的形状形成透明树脂，通过图46(c)中的开口4511注入液晶原始化合物，在与注入路径对应的部分图案4508中形成独立的图案电极。但是应意识到，也能使用其它方法，例如图45所示的方法，在电极4504上除空间4506外的各处淀积透明树脂4507，使用分配器等滴出规定数量的液晶原始化合物来填充空间4506，将对着的透明基片叠放在其上并固化，或者采用图47(b)所示的方法，在基片的周边(密封)和其接线部分上形成透明树脂层，通过开口4511将液晶原始化合物注入到位于图47(a)所示的事先淀积的独立电极4512的剩余部分这些剩余部分包围图案电极4504(画阴影线部分)和其接线部分电极4505(画阴影线部分)。在图案电极4512和配对电极4503之间加上AC电压时，除图案4504外的所有显示区域都总是保持透明状态。可以根据用途和工程需要来选择一种合适的方法。
可以随意地使用能提供必要透明度的通常用于密封液晶盒的密封胶、或环氧树脂、再烯酸树脂，或其它树脂作为透明树脂。在本实施例中，用网板印刷形成透明树脂，但应意识到，可以随意地选择其它方法来形成透明树脂，例如分配器方法。

Claims (37)

1.一种背照明器件，它包括一个导光件和面对导光件的一个边缘设置的光源装置，其特征在于在所说导光件的一个光出射表面上形成一个折射率大于导光件的大体透明层，在所述透明层上面形成一个散射层。
2.一种背照明器件，它包括一个导光件和面对导光件的一个边缘设置的光源装置，其特征在于至少在所说导光件的一个光出射表面上形成一个散射层，所说导光的光出射表面是倾斜的，倾斜角等于或大于87°，但不得超过90°。
3.一种背照明器件，它包括一个导光件和面对导光件的一个边缘设置的光源装置，其特征在于在所说导件的一个光出射表面上形成一个散射层，在所说散射层中以相分离状态混合具有不同折射率并在可见光谱范围内基本上无吸收波段的两种或多种材料。
4.一种如权利要求1所述的背照明器件，其特征在于所述较高折射率层的折射率比导光件的折射率大0.05-1.50。
5.如权利要求1、2或3所述的背照明器件，其特征在于所述散射层包括两种或多种具有不同折射率的聚合物的混合物，并且所述混合物的组分基本上是透明的并以相分离的状态存在着。
6.如权利要求1、2或3所述的背照明器件，其特征在于在所述散射层中高折射率化合物以相分离状态存在于一种低折射率聚合物中。
7.一种彩色显示器，包括：
一个导光件，它由一对粘结在一起的楔形导光板构成；
不同颜色的光源，每种颜色的光源都面对每个所述楔形导光板的一个边缘；
基本上透明的层，每一个透明的层都在每个所述楔形导光板的光出射表面上形成并且具有比所述地导光件更高的折射率；以及
散射层，每个散射层都在每个所述透明层的上面形成。
8.一种彩色显示器，包括：
多个导光板，它们相互平行设置，用于引导由此通过光；
一个光散射层，在每个所述导光板的一个显示侧上形成；
一个低折射率层，在每个所述导光板之间以及在所述光散射层的显示侧上形成；
一个彩色滤光器，设在每个所述导光板的一个边缘面上；以及
一个光源，设置在所述彩色滤光器的近旁。
9.如权利要求8所述的彩色显示器，其特征在于在所述光散射层的上面和/或下面形成一个折射率大于导光板的一个层。
10.如权利要求9所述的彩色显示器，其特征在于所述高折射率是一个透明导电层；所述光散射层用高分子扩散型液晶构成。
11.如权利要求8、9、或10所述的彩色显示器，其特征在于在导光板的一侧上还形成低折射率层，所述这一侧位于显示侧的最远端，同时所述一侧与显示侧相对。
12.如权利要求8所述的彩色显示器，其特征在于所述彩色滤光器有三种，分别是R、G和B。
13.如权利要求8所述的彩色显示器，其特征在于使所述彩色滤光器每一个都构造成可相对于每一个所述导光板移动，以选择一个不同的颜色。
14.一种车辆上的彩色显示设备，它包括：
权利要求8或10所述的彩色显示器；
一个驱动所述彩色显示器的驱动电路；以及
一个向所述驱动电路提供有关显示内容的信号的信号发生器，
所述彩色显示器位于玻璃表面的近旁，以便能够观察到在彩色显示器件上显示的叠加在通过所述玻璃表面看见的外部景物上的图象。
15.一种车辆上的组合式彩色设备，包括：
所述权利要求10的彩色显示器；
一个仪表盘，与所述彩色显示器组合安装，用于显示一个车辆的各种状态；
一个控制部分，用于控制所述彩色显示器和所述仪表盘；以及
一个操作部分，通过所述控制部分手动操作在彩色显示器和仪表盘上的显示状态。
16.一种彩色显示操作板，它包括：
一个透明的触模板开关；
所述权利要求10的彩色显示器，叠放在所述透明的触模板开关上；
一个控制部分，用于控制所述透明的触模板开关和所述彩色显示器；以及
一个用于驱动所述控制部分的驱动电路。
17.一种彩色显示器，它靠近一个例如窗玻璃或展示窗之类的玻璃表面，所述彩色显示器配置有一个偏振器，其特征在于：当从所述彩色显示器发出的光在所述玻璃表面反射并且抵达正在观察所述彩色显示器上显示的信息的观察者时，并且当由所述彩色显示器、反射从所述彩色显示器发出的光的玻璃表面上的反射点、和观察者构成的三点确定一个平面时，使所述偏振器的偏振轴的方向安排成能够阻挡或吸收其振动平面与所述确定的平面垂直的方向的所述入射光(S波)，否则该入射光会在所述反射点入射。
18.一种液晶显示器，它靠近一个例如窗玻璃或展示窗之类的玻璃表面，所述液晶显示器包括夹在两个偏振器之间的一个液晶层，两个偏振器安装在所述显示器的两侧，其特征在于：
当从所述液晶显示器发出的光在所述玻璃表面反射并且抵达正在观察所述液晶显示器上显示的信息的观察者时，并且当由所述液晶显示器、反射从所述液晶显示器发出的光的玻璃表面上的反射点、和观察者构成的三点确定一个平面时，在所述安装在所述液晶显示器上的两个偏振器中，使安装在显示侧的偏振器的偏振轴的方向安排成能够阻挡或吸收其振动平面与所述确定平面垂直的所述入射光(S波)，否则，该入射光会在所述反射点入射。
19.一种靠近展示窗的彩色显示器，其特征在于在多个基片之间夹持能够改变透光状态和散射状态的一个可变散射层、或者夹持能够改变透光状态和吸收状态的一个可变的吸收层；并且通过所述散射层或吸收层的光透射和散射或吸收来显示图象、字符、等；并且当入射在所示窗玻璃上的环境光很强时，用环境照射所述散射层或吸收层，以直接显示图象；而当环境光很弱时，用一个照明器件照明所述散射层或所示吸收层，
由此，可选择所述彩色显示器的位置，以使来自所述彩色显示器的光入射到窗玻璃的入射角落在所述显示光的P波分量的反射系数很低的一个范围内，并且在所述彩色显示器上安装一个阻挡或吸收所述显示光的S波分量的偏振器。
20.如权利要求19所述的彩色显示器，其特征在于，所述偏振器是一种可变的偏振器，它能使所述彩色显示器发出的显示光以及入射在所述窗玻璃上的显示光发生偏振，以便当用所述照明器件照明所述彩色显示器时能阻挡或吸收所述显示光的S波分量，并且当不用所述照明器件照明所述彩色显示器时不偏振来自所述彩色显示器件的显示光。
21.如权利要求19或20所述的彩色显示器，其特征在于所述偏振器具有如下特征：在所述彩色显示器发出的显示光中，阻挡或吸收在包含通过所述彩色显示器的显示表示的中心的法线的每一平面中振动的光。
22.一种彩色显示器，用于以叠加在前方景物信息上的方式观察各种图象和字符信息的显示图象等，它包括：
一个定位在窗玻璃附近的透射型液晶显示器，具有夹在多个基片之间并能改变透光状态和散射状态的一个可变的散射层，所述透射型液晶显示器通过经所述散射层的散射和光透射来显示图象、字符等，
一个信号发生器，向所述透射型液晶显示器提供图象和字符信号；以及，
一个照明器件，用于照明所述透射型液晶显示器；并且其中
所述透射型液晶显示器包括一个部件，所述透射型液晶显示器通过所述部件可以取两个位置，在一个位置，通过用经过所述窗玻璃进入的环境光照明来直接显示图象，在另一位置，通过在所述窗玻璃反射由照明器件照明形成的显示图象来显示虚象。
23.如权利要求22所述的彩色显示器，其特征在于，所述部件把所述透射型液晶显示器支撑在具有一摇摆机构的支架上，并且所述窗玻璃的表面相对于一个规定的参考平面是倾斜的；而且，当环境光很强时，所述透射型液晶显示器相对于参考平面向上转动一个期望的角度；当环境光很弱时，所述透射型液晶显示器平折起来，大致平行于所述规定的参考平面，并且接通所述照明器件。
24.如权利要求22或23所述的彩色显示器，其特征在于，所述透射型液晶显示器包括一个高分子扩散型液晶和一对透明的基片，在透明基片上形成透明电极，并且在两个透明基片之间夹持所述液晶，而所述照明器件则面对所述透明基片的一个边缘。
25.如权利要求22或23所述的彩色显示器，其特征在于所述照明器件具有一个偏振器，所述偏振器在透射型液晶显示器平折起来时位于所述透射型液晶显示器的下方。
26.一种液晶显示器，它包括两个透明基片，在所述基片上形成透明电极，并在所述两个透明基片之间夹持一个液晶层，其中，加有规定电压的显示图案部分为透明的，不加电压的显示图案部分处在散射的(不透明)状态，所述液晶显示器的特征在于，它包括显示图案部分及其接线部分，所述显示图案部分及其接线部分在至少一个所述透明基片上由所述透明电极形成，一个绝缘层至少在所述接线部分覆盖所述透明电极，并且在所述绝缘层上形成另一个透明电极。
27.一种液晶显示器，它包括两个透明基片，在所述基片上形成透明电极，并在所述两个透明基片之间夹持一个液晶层，其中，加有规定电压的显示图案部分为透明的，不加电压的显示图案部分处在散射的(不透明)状态，所述液晶显示器的特征在于，它包括显示图案部分及其接线部分，所述显示图案部分及其接线部分在至少一个所述透明基片上由所述透明电极形成，使所述接线部分的线宽度随所述显示图案部分的尺寸的增加而变粗。
28.一种液晶显示器，它包括两个透明基片，在所述基片上形成透明电极，并在所述两个透明基片之间夹持一个液晶层，其中，加有规定电压的显示图案部分为有的，不加电压的显示图案部分处在散射的(不透明)状态，所述液晶显示器的特征在于，它包括显示图案部分及其接线部分，所述显示图案部分及其接线部分在至少一个所述透明基片上由所述透明电极形成，使接线部分的线宽度随显示图案部分的接线长度的增加而变粗。
29.一种平视显示器，它定位在窗玻璃附近，用于观察叠加在前面外部景物上的显示图象和字符，它包括：
所述的权利要求26、27或28的液晶显示器；
一个信号发生器，给所述液晶显示器提供显示图象和字符信号；以及
一个照明器件，用于照明所述液晶显示器。
30.如权利要求29所述的平视显示器，其特征在于，当经所述窗玻璃进入的环境光很强时，用所述环境光照明所述液晶显示器，当所述环境光很弱时，用所述照明器件照明所述液晶显示器。
31.如权利要求29或30所述的平视显示器，其特征在于，当接通车辆、轮船、火车车厢等的前灯或侧灯时，由所述照明器件照射所述液晶显示器。
32.如权利要求29或30所述的平视显示器，进一步包括探测环境光强度的光传感器，其中，当探测到的光强度小于预定值时，用所述照明器件照射所述液晶显示器。
33.一种导航系统，包括：
用于存储道路数据的地图存储装置；
目前位置探测装置，用于探测车辆目前的位置；
行驶路程选择装置，用于选择所述车辆应该行驶的合适的路线和道路；
导向装置，根据行驶路程选择装置发出的信息导引驾驶员进入合适的道路；以及
权利要求29至32的任一权利要求所述的平视显示器，并且以叠加在前面景物上的方式在平视显示器上显示导向装置的信息、车速、以及当前时间。
34.一种组合式仪表盘，它叠加在车辆、轮航、火车车厢等的仪表上，用于以叠加在所述仪表的显示信息上的方式观察来自一个透明显示器的信息，所述权利要求26、27或28的液晶显示器用作所述透明显示器，所述组合式仪表盘包括：
一个信号发生器，用于给所述液晶显示器提供显示图象和字符信号；以及
一个照明器件，用于照明所述液晶显示器。
35.一种组合式后视镜，它叠放在车辆或其它交通工具的后视镜上，用于以叠加在所述后视镜上反射的背视图上的方式观察来自一个透明显示器的信息，使用所述权利要求26、27或28的液晶显示器作为所述透明显示器，所述组合式后视镜包括：
一个信号发生器，用于给所述液晶显示器提供显示图象和字符信号。
36.一种液晶显示器，它包括两个透明基片，在所述基片上形成透明电极，并在所述两个透明基片之间夹持一个聚合物散射型液晶层，其中，所述液晶层在规定电压加到透明电极的所述显示图案部分时是透明的，并且当没有电压加到透明电极的所述显示图案部分时为散射的(不透明)状态，
至少在有显示图案部分存在的所述透明基片的部分之间设置所述液晶层，以及
至少在有接线部分存在的所述透明基片的部分之间设置一个透明件，所述接线部分是显示图案部分地应的所述透明电极的接线部分。
37.一种制作液晶显示器的方法，包括如下步骤：
用第一透明电极在第一透明基片上形成一个显示图案部分和一个接线部分，在所述第一透明基片的有接线部分存在的区域上设置一个透明件，在所述透明件上设置一个其上形成有第二透明电极的第二透明基片，以及在所述第一和第二透明基片之间填入聚合物扩散型液晶材料。
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