專利名稱：顯示設備與電子表的制作方法
技術領域：
本發明涉及用于顯示字母字符，數值字符，圖案等的顯示設備。此外，本發明涉及用于計時和顯示時間的諸如手表，秒表的電子表。
至今，使用諸如液晶顯示設備的平面顯示設備，用于顯示數值字符，字符和其它信息圖案等的顯示設備已被廣泛熟知了。作為這種顯示設備，如圖31所示，通常已知一對起偏器102與103分別放置在液晶顯示板的兩端，此外，反射板放置在液晶顯示板的背面。這樣放置這對起偏器102與103，使得，例如，它們的透射偏向軸形成一個直角。
根據此傳統的顯示設備，通過在液晶顯示板的電極之間加上一個預定電壓可以影響諸如數值字符或類似信息的顯示，而未加電壓的區域是白色或類似的背景。在圖中，加上電壓以顯示信息的區域表示為“ON”，而未加電壓的背景區域表示為“OFF”。
在顯示設備中，當背景顯示(即，液晶顯示板101關閉時)，如箭頭P所示，外部光，即自然光時，平行于圖的平面的線性極化光由起偏器102透射，而極化方向被在OFF狀態的液晶顯示板101扭轉90°，而被變為與圖的平面垂直的線性極化光。此線性極化光在由起偏器103透射以后，由反射板104的表面不規則地反射，然后，一部分不規則反射光在被起偏器103，液晶顯示板101和起偏器102繼續地透射后，顯示到外部，該部分被認為是反射板104的反射圖象，通常，為均勻的白背景。
接著，當顯示諸如數值字符的信息時(也即，液晶顯示板101為打開時)，如箭頭Q所示，起偏器102從外部光中取出平行于附圖所在平面方向的線性極化光，并由液晶顯示板101透射此線性極化光。因為此時液晶顯示板為打開狀態，所以線性極化光的極化方向仍為平行于附圖所在平面方向，而未被扭轉，因此，線性極化光被起偏器103吸收。所以，該部分從外部看，為諸如黑色的深色。
根據前述部分，在普通顯示設備中，諸如數值字符的信息以諸如黑色的深色顯示在來自反射板104的反射圖象上，反射圖象通常為均勻的白色背景。
在上述普通顯示設備中，由于起偏器102和103的兩個薄片分別置于液晶顯示板101的兩端，而這些起偏器具有吸收極化軸不在預定極化軸上的線性極化光，導向外部以顯示諸如背景顏色和數值字符等等的光的強度被極大地衰減，因此諸如數值字符和背景的信息變暗，并難以辨認，這是一個問題。
另外，在上述普通顯示設備中，由于背景為暗，甚至如果將各種顏色，圖案和其它設計加到背景上，圖案等仍可以清晰地辨認，因此，幾乎所有的背景都可用諸如白色的單色顯示到普通顯示設備上。
本發明考慮了普通顯示設備中的上述問題后，它的第一個目的是使諸如數值字符及其類似物和背景的信息以相對較亮的亮度顯示，并易于觀看，而且通過改變背景以提供給觀看者各種信息，從而易于吸引觀看者的興趣。
順便說明，已知如普通電子表的設備也具有這樣的結構，使得在光反射板處提供背景光。根據這種結構的電子表，可以選擇兩種類型中的一種以影響顯示一種影響顯示的類型是使用諸如光反射層的背景光的表面，而一種影響顯示的類型是使用來自背光的發射光(emittedlight)。通常，在明亮的白天時間，選擇反射型顯示器結構，而在黑暗的夜晚時間，則選擇使用背光的顯示器結構。
然而，在上述普通電子表中，存在一個問題，即，電子表的計時內容不可能在諸如夜晚時間和類似的黑暗環境下看得清楚。
另外，根據上述使用背光的普通電子表，背光在外形上較大，并需要電源，這使得電子表在外形上較大而不易攜帶，并且增加了費用。
本發明考慮了普通電子表的上述問題，它的第二目的是，除了實現第一目的外，也即，除了實現同時以相對較亮的亮度和易于觀看的狀態顯示諸如數值字符和背景，并使得背景可變外，還提供一種顯示器表面的計時內容甚至在諸如夜晚時間的黑暗環境下也可看見的電子表，它可以減小外形，而且成本較低。
順便說明，如上所述，在具有這樣一種結構，使得諸如液晶顯示板101的透射極化軸可變裝置以三明治形式夾在極化分離裝置中間的顯示設備和電子表中，第一目的是以相對較亮的亮度和易于觀看的狀態顯示諸如數值字符和背景的信息，并改變背景。除了這一事實外，本發明還做了集中的努力以通過設計一些極化分離裝置和方式實現相似的目的，它們已考慮了本發明的另一實施例。本發明的第三目的是通過增加極化分離裝置以相對較亮的亮度和易于觀看的狀態顯示諸如數值字符和背景的信息，并改變背景，極化分離裝置放置在透射極化裝置的對面。
(1)為了實現上述第一目的，根據本發明的顯示設備包括(a)透射面向第一方向的線性極化光，并且不透射其它線性極化光的第一極化分離裝置；(b)放置在接收從第一極化分離裝置發射的線性極化光處的透射極化軸可變裝置，并且該裝置可以選擇所透射的極化光的極化軸改變和不改變狀態中的一種；(c)面向透射極化軸可變裝置，放置在上述第一極化分離裝置的對面的第二極化分離裝置，它透射在第一方向的線性極化光，并且反射其它線性極化光；和(d)面向第二極化分離裝置，放置在上述透射極化軸可變裝置的對面以反射光的光反射層，(e)其中光反射層包括在光反射表面上的圖案。
(2)為了實現上述第一目的，根據本發明的電子表包括(a)透射面向第一方向的線性極化光，并且不透射其它線性極化光的第一極化分離裝置；(b)放置在接收從第一極化分離裝置發射的線性極化光處的透射極化軸可變裝置，并且該裝置可以選擇所透射的極化光的極化軸改變和不改變狀態中的一種；(c)面向透射極化軸可變裝置，放置在上述第一極化分離裝置的對面的第二極化分離裝置，它透射在第一方向的線性極化光，并且反射其它線性極化光；和(d)面向第二極化分離裝置，放置在上述透射極化軸可變裝置的對面以反射光的光反射層，(e)其中光反射層包括在光反射表面上的圖案。
在上述配置中，第一極化分離裝置可由標準起偏器形成。標準起偏器是具有相對于自然光的入射，在一個方向上發射線性極化光的功能的薄膜狀元件，并可以由，例如TAC(cellulose triacetate)的保護層形成。
上述的透射極化軸可變裝置可通過，例如，使用液晶面板形成。作為液晶，可以采用各種類型的液晶，例如TN(扭轉向列)液晶，STN(超扭轉向列)液晶，ECB(電子控制雙折射)液晶等類型。順便說明，在STN液晶中，包括諸如F-STN(薄膜補償超扭轉向列)液晶或類似物的，使用色補償重折光性體(Color Compensating Optical AnisotropicBody)的液晶。
上述第二極化分離裝置可以通過采用下列裝置形成(1)一個具有許多薄膜疊積結構的極化分離裝置，如在國際公布的國際專利(國際專利號NO.WO95/17692或WO95/27919)，(2)在cholesteric液晶層的兩端或一端有(1/4)λ薄膜的極化分離板，(3)具有用于以Brewster角度分離反射極化光和透射極化光的結構的極化分離元件(SID 92 DIGEST第427-429頁)，或(4)使用全息圖的極化分離元件。
如上所述，根據本發明構成的顯示設備和電子表的特征如下。
(A)上述部件(c)的第二極化分離裝置被提供在放置于普通電子表中透射極化軸可變裝置的后部的起偏器處；另外(B)一個合適的圖案提供在放置于第二極化分離裝置的后部的光反射層表面。
在一個起偏器具有透射面向一個方向的線性極化光，和不透射其它極化光的功能的同時，在本發明中采用的第二極化分離裝置具有透射一個方向的線性極化光，和反射其它極化光的功能，具體地說，完全反射在垂直于透射極化光的方向中的線性極化光。
因此，如果如上所述構成的第二極化分離裝置象在上面特征(A)中一樣，被放置于標準起偏器處，通常已被起偏器吸收或散射的光可通過反射提供給顯示，使得顯示設和電子表備的背景或諸如數值字符或類似的信息可以相當亮地顯示。
具體地，當光反射層象上面特征(B)中一樣，被放置在第二極化分離裝置的后部，如果第二極化分離裝置由標準起偏器以普通方式形成，來自光反射層的反射光被起偏器吸收，因此不能為觀看者提供足夠的反射光。
相反地，如果一種用于反射的極化分離部件，它僅吸收一種預定方向的線性極化光，被用于作為本發明的上述部件(C)的第二極化分離裝置，則反射光在第二極化分離裝置與光反射層之間來回地反射直至它與第二極化分離裝置的透射極化軸匹配，當它的極化軸最終與第二極化分離裝置的透射極化軸匹配時，反射光穿過第二極化分離裝置而到達觀看者。或者說，通常被吸收所白白地消耗掉的反射光量可以有效地提供給觀看者，因而在光反射層上放置的圖案可以用足夠的光提供給觀看者。
根據第一極化分離裝置，透射極化軸可變裝置和第二極化分離裝置的每個部件的極化軸的設置，來自光反射層的反射光可以用于顯示諸如數值字符或類似的信息，或用于顯示背景。當來自光反射層的反射光用于顯示背景時，如果在光反射層上形成合適的圖案，背景可以改變，從而除了諸如數值字符或類似的信息的各種信息可以提供給觀看者，而且觀看者可以被強烈地吸引。
(3)在上述電子表中，提供在光反射層上的圖案可以通過印刷形成在光反射層上，或圖案可以通過將具有形成于光反射層上的圖案的薄片材料疊積在光反射層上而形成在光反射層上。如果圖案通過印刷直接形成在光反射層上，則僅需要很少量的部件，并且可以簡化電子表或類似物的組裝步驟。
(4)在上述電子表中，作為提供在光反射層上的圖案，(1)一個包括具有諸如公司名，產品名或類似的明確意義的一個或幾個單詞的被稱為連合活字的表示，(2)諸如商標，徽章(emblem)或類似的標記，(3)可以考慮一個人，一個動物和其它合適的人物。與提供無意義的圖案的情形相比，這可以提供各種信息給觀看者。
(5)在上述電子表中，光反射層上可以包括熒光材料。這些熒光材料可以是能積聚光的光積聚熒光材料。如果光積聚熒光材料被包括在光反射層中，則觀看者可以看到提供在光反射層上的圖案好象是從背景上升起，這因此會給觀看者帶來強烈的印象。
(6)在上述電子表中，第一極化分離裝置可以相對透射極化軸可變裝置旋轉。這使得第一極化分離裝置的透射極化軸可以改變到所需要的方向，使得電子表的顯示形式可以多方面地變化。例如，一種用于關掉諸如字符或類似的背景圖案的顯示而只顯示諸如數值字符或類似的信息的顯示形式，和一種用于同時顯示諸如字符或類似的背景圖案和諸如數值字符或類似的信息的顯示形式可以根據需要自由地選擇。
(7)當這樣構成第一極化分離裝置，使得它可以相對透射極化軸可變裝置旋轉，可以采用如下的結構以實現此動作。也即，提供一個用于包圍第一極化分離裝置，透射極化軸可變裝置，第二極化分離裝置，光反射層的盒，和一個安裝于盒上的可旋轉的旋轉環，并且這樣構成第一極化分離裝置，使得它可以與旋轉環成一個整體地旋轉。如果這樣構成，觀看者從電子表或類似物的外部旋轉該旋轉環，從而第一極化分離裝置可以相對于此旋轉以改變其極化軸的方向。
(8)在上述電子表中，光反射層可以相對第二極化分離裝置旋轉。這使得提供給觀看者的圖案可以通過移動光反射層而多方面地改變，因此更多的各種信息可以提供給觀看者，并可以進一步地吸引觀看者。
用于移動光反射層的結構不限于一個具體結構。例如，在伸長的光反射層繞承裝卷軸(take-up reel)成環狀的狀態中，光反射層的一部分放置在第二極化分離裝置的后部以將它作為背景顯示，并可以旋轉承裝卷軸以將光反射層的另外部分傳送到后部，從而可以將背景變為另外的圖案。
(9)在上述電子表中，第二極化分離裝置可以由各種極化分離裝置形成，如上所述。然而，第二極化分離裝置最好使用具有在國際公布的國際申請(國際公開號No.WO95/17692或WO95/27919)中公開的結構的極化分離薄膜來構成。例如，如圖2所示，這種極化分離薄膜具有通過交替地疊積兩種類型的層A和B，在與疊積方向有關的兩個相鄰層中，在兩個相鄰層中的一個方向上的折射率被設置為相同，而兩個相鄰層中與之垂直的另外一個方向上的折射率被設置為不同，并且每個層的厚度是不同的。
在圖2中，當考慮XYZ的直角三坐標軸方向時，兩層A和B可以在多層狀態中通過擠出，并進一步地在一個方向上拉出(例如，X方向)，在另外一個方向上不拉出而形成。也即，X-軸方向是拉出方向，Y-方向是橫側方向。材料B具有折射率n8(例如，n8＝1.64)，而它基本不會由于拉伸而改變。例如，如果由材料A形成的薄片在一個方向上進行拉伸，此薄片在拉伸方向(也即，X-方向)具有一個折射率nAX(例如，nAX＝1.88)，而在橫側方向(也即，Y-方向)具有一個不同的折射率nAY(例如，nAY＝1.64)。
如果由材料A和B形成的疊層結構在X方向被拉出，將在拉伸方向上產生一個大的折射率差Δn＝1.88-1.64＝0.24。另一方面，在與之垂直的Y方向上，在A和B兩層之間的折射率差Δn＝1.64-1.64＝0。因為這種光學特性，如果光入射到本發明的極化分離薄膜12上，入射光的在透射軸E方向上的極化光分量(a)由極化分離薄膜12傳輸。另一方面，入射光的在吸收軸方向上的極化光分量(b)面臨折射率差，因此由那一部分被反射。
此外，各層A和B的厚度t1，t2，t3，.........是漸變的，以使得從各層的界面反射不同波長的光(b-1)，(b-2)......。也就是說，通過具有不同厚度的兩層A和B的多層結構，包括所有波長的光可以有效地被反射。如果各層的厚度組合被設置為可反射所有波長，則白光可以被反射。
如上所述，當通過將許多薄膜疊積形成的薄膜疊積結構的極化分離薄膜被用作第二極化分離裝置，這種結構的極化分離薄膜可以非常薄的厚度形成，并可給予它柔軟性，使得電子表的全部厚度可以被減少，而且可以簡化制造步驟。
(10)接著，為了實現上述第一個目的，根據本發明的另外一個顯示設備包括a)透射面向第一方向的線性極化光，并且不透射其它線性極化光的第一極化分離裝置；(b)放置在接收從第一極化分離裝置發射的線性極化光處的透射極化軸可變裝置，并且該裝置可以選擇所透射的極化光的極化軸改變和不改變狀態中的一種；(c)面向透射極化軸可變裝置，放置在上述第一極化分離裝置的對面的第二極化分離裝置，它透射在第一方向的線性極化光，并且反射其它線性極化光；和(d)面向第二極化分離裝置，放置在上述透射極化軸可變裝置的對面以反射光的光反射層，(e)其中光反射層具有視覺識別狀態隨觀看角度而變化的特性。
(11)為了實現上述第一目的，根據本發明的電子表包括(a)透射面向第一方向的線性極化光，并且不透射其它線性極化光的第一極化分離裝置；(b)放置在接收從第一極化分離裝置發射的線性極化光處的透射極化軸可變裝置，并且該裝置可以選擇所透射的極化光的極化軸改變和不改變狀態中的一種；(c)面向透射極化軸可變裝置，放置在上述第一極化分離裝置的對面的第二極化分離裝置，它透射在第一方向的線性極化光，并且反射其它線性極化光；和(d)面向第二極化分離裝置，放置在上述透射極化軸可變裝置的對面以反射光的光反射層，(e)其中其中光反射層具有視覺識別狀態隨觀看角度而變化的特性。
在上面(10)和(11)所描述的配置中，可以使用具有與在上面(1)和(2)中所描述配置中的第一極化分離裝置，透射極化軸可變裝置和第二極化分離裝置相同結構的第一極化分離裝置，透射極化軸可變裝置和第二極化分離裝置。
如上所述，根據本發明構成的顯示設備和電子表的特征如下。
(A)上述部件(c)的第二極化分離裝置被提供在放置于普通電子表中透射極化軸可變裝置的后部的起偏器處；另外(B)放置于第二極化分離裝置的后部的光反射層是由一種具有視覺識別狀態隨觀看角度而變化的特性的物質而構成的。
在一個起偏器具有透射面向一個方向的線性極化光，和不透射其它極化光的功能的同時，在本發明中采用的第二極化分離裝置具有透射一個方向的線性極化光，和反射其它極化光的功能，具體地說，完全反射在垂直于透射極化光的方向中的線性極化光。
因此，如果如上所述構成的第二極化分離裝置象在上面特征(A)中一樣，被放置于標準起偏器處，通常已被起偏器吸收或散射的光可通過反射提供給顯示，使得顯示設和電子表備的背景或諸如數值字符或類似的信息可以相當亮地顯示。
具體地，當光反射層象上面特征(B)中一樣，被放置在第二極化分離裝置的后部，如果第二極化分離裝置由標準起偏器以普通方式形成，來自光反射層的反射光被起偏器吸收，因此不能為觀看者提供足夠的反射光。相反地，如果一種用于反射的極化分離部件，它僅吸收一種預定方向的線性極化光，被用于作為本發明的上述部件(C)的第二極化分離裝置，則反射光在第二極化分離裝置與光反射層之間來回地反射直至它與第二極化分離裝置的透射極化軸匹配，當它的極化軸最終與第二極化分離裝置的透射極化軸匹配時，反射光穿過第二極化分離裝置而到達觀看者。或者說，通常被吸收所白白地消耗掉的反射光量可以有效地提供給觀看者，因而在光反射層上放置的圖案可以用足夠的光提供給觀看者。
根據第一極化分離裝置，透射極化軸可變裝置和第二極化分離裝置的每個部件的極化軸的設置，來自光反射層的反射光可以用于顯示諸如數值字符或類似的信息，或用于顯示背景。當來自光反射層的反射光用于顯示背景時，如果光反射層是由一種具有視覺識別狀態隨觀看角度而變化的特性的物質而構成的，背景可以改變，從而除了諸如數值字符或類似的信息的各種信息可以提供給觀看者，而且觀看者可以被強烈地吸引。
(12)作為上述的“一種具有視覺識別狀態隨觀看角度而變化的特性的物質”，可以使用在其表面具有菲涅耳透鏡(Fresnel lens)的物質，例如，薄片材料。
(13)另外，作為上述的“一種具有視覺識別狀態隨觀看角度而變化的特性的物質”，可以使用在其表面具有凸凹不平幾何結構的圖案(rugged geometrical pattern)的物質，例如，薄片材料。
(14)再另外，作為上述的“一種具有視覺識別狀態隨觀看角度而變化的特性的物質”，可以使用包括全息圖象薄片(hologram sheet)的物質。
在上面(12)至(14)所描述的薄片材料中，如果觀看者改變觀看薄片材料的角度，反射在薄片材料上的圖象的外觀會有各種各樣的變化。因此，如果這是用作為電子表等中的背景，可強烈地吸引觀看者，并可以實現各種顯示器。
(15)具體地，當使用全息圖象薄片時，在全息圖象薄片上形成馬賽克圖案(mosaic pattern)，并可以根據目的而改變馬賽克圖案的各個圖案部分的全息特征。這就允許根據特定全息特征以特定的反射顏色而照亮馬賽克圖案的各個圖案部分，因此馬賽克圖案可在各個圖案部分以各種反射顏色而被照亮。而且，如果觀看者改變觀看全息圖象薄片的角度時，各個圖案部分的反射顏色會根據全息特征而連續地變化，從而可進一步改變電子表或類似物的顯示形式。
(16)在上面(11)至(15)所述的電子表中，第二極化分離裝置可以由各種極化分離裝置形成，如上所述。然而，第二極化分離裝置最好使用具有在國際公布的國際申請(國際公開號No.WO95/17692或WO95/27919)中公開的結構的極化分離薄膜來構成。關于極化分離薄膜，它已使用圖2和圖3進行描述，所以將省略對它的說明。
(17)接著，為了實現上述第二個目的，根據本發明的電子表是一個用于計時和顯示時間的電子表，它包括a)透射面向第一方向的線性極化光，并且不透射其它線性極化光的第一極化分離裝置；(b)放置在接收從第一極化分離裝置發射的線性極化光處的透射極化軸可變裝置，并且該裝置可以選擇所透射的極化光的極化軸改變和不改變狀態中的一種；(c)面向透射極化軸可變裝置，放置在上述第一極化分離裝置的對面的第二極化分離裝置，它透射在第一方向的線性極化光，并且反射其它線性極化光；和(d)面向第二極化分離裝置，放置在上述透射極化軸可變裝置的對面的光反射層，(e)其中光反射層包括具有當外部明亮時，積聚光能的功能的光積聚發光層(light-accumulatingluminescent layer)。
如果這種電子表放置在明亮的外部環境中，能量在光積聚發光層中被積聚，而當它放置在諸如夜晚或類似的黑暗環境中時，光從光積聚發光層中發射出來，表的顯示表面對外界顯示為亮，從而能被觀看者識別。因為光積聚發光層不需要特殊的能源，而它本身的厚度很薄，所以可以用較低的成本提供一種小尺寸的電子表。
在上述配置中，可以使用與在上面(1)中描述的顯示設備和在上面(2)中描述的電子表中使用的透射極化軸可變裝置相同的透射極化軸可變裝置。
在上面(17)描述的電子表中，第一極化分離裝置和第二極化分離裝置都可以由標準起偏器構成。標準起偏器是具有透射一個方向的線性極化光，而吸收其它方向的線性極化光的功能的光學元件。也即，標準起偏器吸收除了預定方向外的其它方向的，因此阻止了線性極化光的透射。
根據這種電子表，第一極化分離裝置和第二極化分離裝置都可以由具有這種結構的標準起偏器構成，使得元件的經營變得很容易，并可以降低成本。
另外，在上面(17)描述的電子表中，第一極化分離裝置可以由標準起偏器構成，而第二極化分離裝置可以由具有如下功能的反射性極化分離元件構成，也即，由透射朝向一個方向的線性極化光，而反射在其垂直方向的線性極化光的反射性極化分離元件構成。該反射性極化分離元件反射除了預定方向外的方向的線性極化光，從而阻止了線性極化光的透射。
根據這種電子表，在標準起偏器吸收除了預定方向外的方向的線性極化光的同時，上述反射性極化分離元件具有反射除了預定方向外的方向的線性極化光的功能，這使得可以實現一種新穎和特殊的顯示形式，而它在使用標準起偏器時是不可能實現的。
具有如上所述功能的反射性極化分離元件可以通過采用下列裝置形成(1)一個具有許多薄膜疊積結構的極化分jas離裝置，如在國際公布的國際專利(國際專利號NO.WO95/17692或WO95/27919)，(2)在cholesteric液晶層的兩端或一端有(1/4)λ薄膜的極化分離板，(3)具有用于以Brewster角度分離反射極化光和透射極化光的結構的極化分離元件(SID 92 DIGEST第427-429頁)，或(4)使用全息圖的極化分離元件。
在國際公布的國際申請(國際公布號No.WO95/17692，WO95/27919)中公開的極化分離薄膜是，例如，圖2中所示的一種，這種薄膜已進行了描述，所以在這里將省略其描述。
64a.(20)在上面(17)描述的電子表中，光積聚發光層可以通過吸收光來將所激發的電子保持在其激發態，它可以通過包括一種物質而形成，這種物質通過所保持的電子和正空穴的再結合而引起光的發射。如果這種發光物質吸收光，電子首先被激發到第一激發態，隨后，從第一激發態被由摻雜中心和晶格缺陷組成的捕捉中心捕捉，從而保持在預定的激發態上。
隨后，由于熱激發，被捕捉中心捕捉的電子返回到第一激發態，并再次與正空穴組合而發射光。作為這種發光材料，例如，將提到具有作為基本晶體的氧化銫鋁(SrAl2O3)，并進一步包括作為摻雜物的稀土元素的物質，根據這種電子表，當該光反射層用作為光源時，發光時間可以延續很長。
(21)此外，為了實現上述第三目的，根據本發明的電子表是一種由于計時和顯示時間的電子表，它包括(a)一個可以改變極化方向的透射極化軸可變裝置；(b)分別放置在透射極化軸可變裝置兩端的第一極化分離裝置和第二極化分離裝置；(c)相對于第二極化分離裝置，放置在透射極化軸可變裝置對面的第三極化分離裝置；(d)其中第一極化分離裝置是一種相對于光從第一端入射，可以在第一端的相對端發射線性極化光的極化分離裝置，它相對于光從第一端入射，可以在第一端的相對端發射線性極化光，(e)第二極化分離裝置是一種極化分離裝置(i)它可以透射從第三端入射光的作為第二方向的線性極化光的在第二方向的線性極化光分量到與第三端相對的第四端；(ii)它可以反射從第三端入射光的，在第一波長范圍的作為第三方向線性極化光的，在與第二方向垂直的第三方向線性極化光分量到第三端；和(iii)它可以發射從第三端入射光的，在第三方向，并在第二波長范圍的作為第三方向線性極化光的第三方向線性極化光分量到第四端，(f)其中第三極化分離裝置是一種極化分離裝置(i)(i)它可以透射從第五端入射光的作為第四方向的線性極化光的在第二方向的線性極化光分量到與第五端相對的第六端；(ii)它可以反射從第五端入射光的，在第三波長范圍的作為第五方向線性極化光的，在與第六方向垂直的第五方向線性極化光分量到第五端；和(iii)它可以發射從第五端入射光的，在第五方向，并在第四波長范圍的作為第四方向線性極化光的第四方向線性極化光分量到第六端。
根據這種電子表，可以根據透射極化軸可變裝置的透射極化軸的狀態獲得第一極化分離裝置和第二極化分離裝置的兩種顯示狀態。由于第一種顯示狀態的顯示顏色和第二種顯示狀態的顯示顏色相互不同，因此該電子表可以有兩種顏色的效果。此外，兩種顯示狀態都是應歸于從極化分離裝置反射的光的顯示狀態，這與通過具有通過光吸收來分離光的結構的兩個起偏器薄片傳輸光的普通系統的顯示元件相比，可以獲得相對較亮的顯示。
(22)在上面(21)描述的電子表中，透射極化軸可變裝置可以包括液晶顯示設備。
(23)另外，液晶顯示設備可以包括TN(扭轉向列)液晶設備，STN(超扭轉向列)液晶設備，ECB(電子控制雙折射)液晶設備。順便說明，STN液晶設備可以使用色補償重折光性體(Color CompensatingOptical Anisotropic Body)的STN液晶設備。
(24)在上面(21)至(23)描述的電子表中，第一極化分離裝置可以包括起偏器。
(25)在上面(21)至(24)描述的電子表中，由第一方向與第二方向形成的角度為45°至90°。
(26)在上面(21)至(24)描述的電子表中，由第二方向與第四方向形成的角度為60°至90°。
(27)在上面(21)至(24)描述的電子表中，由第一方向與第二方向形成的角度為75°至90°。
(28)在上面(21)至(27)描述的電子表中，還可以提供光散射裝置。這允許電子表的顯示狀態改變為非鏡面狀態。
(29)在上面(21)至(28)描述的電子表中，還可以提供光吸收裝置。
(30)在上面(21)至(28)描述的電子表中，進一步還可以提供光源。
(31)在上面(21)至(30)描述的電子表中，第二極化分離裝置可以是一種疊積產品，其中通過將各層相互地粘合而疊積許多層，多層的折射率在第六方向上，可以是在相鄰兩層之間相同的，而在與第六方向垂直的第七方向上，可以是不同的。
(32)在上面(21)至(31)描述的電子表中，第三極化分離裝置可以是一種疊積產品，其中通過將各層相互地粘合而疊積許多層，多層的折射率在第八方向上，可以是在相鄰兩層之間相同的，而在與第八方向垂直的第九方向上，可以是不同的。
(32)在上面(31)至(32)描述的電子表中，例如，可以采用圖27簡略所示的疊層結構的極化分離器21。下面將描述該極化分離器21的功能性原理。
這里所示的極化分離器21具有有A和B層交替疊積而形成的多層結構。層A在X方向的折射率nAX和在Y方向的折射率nAY相互不同，即，nAX＝/nAY。另外，層B在X方向的折射率nBX和在Y方向的折射率nBY相同，即，nBX＝nBY。
因此，如果光從垂直于表面的方向入射到極化分離器21的頂部表面，則光的在Y方向的線性極化光被極化分離器21傳輸而作為Y方向的線性極化光，從底部表面發射出去。相反地，如果光從垂直于表面的方向入射到極化分離器21的底部表面，則光的在Y方向的線性極化光被極化分離器21傳輸而作為Y方向的線性極化光，從頂部表面發射出去。這里，透射的Y方向被稱為透射軸。
另一方面，如果在Z方向的層A的厚度取為tA，如果在Z方向的層B的厚度取為tB，入射光的波長取為λ，通過設定光學特性以滿足下式，tA*nAX+tB*nBX＝λ/2............(1)當波長為λ的光從垂直于表面的方向入射到極化分離器21的頂部表面，則光的在X方向的線性極化光被極化分離器21反射而作為X方向的線性極化光，從底部表面發射出去。另外，如果波長為λ的光從垂直于表面的方向入射到極化分離器21的底部表面，則光的在X方向的線性極化光被極化分離器21反射而作為X方向的線性極化光，從頂部表面發射出去。這里，反射的X方向被稱為反射軸。
通過多方面地改變層A在Z方向的厚度和層B在Z方向的厚度可以使得上式(1)維持在可見光的一個確定波長范圍，只有在確定波長范圍(Δλ)可以被反射，而在另外的波長范圍(-Δλ)可以被透射。也即，在Y方向的線性極化光分量作為Y方向的線性極化光被透射，在X方向的，并在確定波長范圍(Δλ)中的線性極化光分量作為X方向的線性極化光被反射，在X方向的，并在另外的波長范圍(-Δλ)中的線性極化光分量作為X方向的線性極化光被透射。
(第一實施例)圖4顯示了使用根據本發明的，作為顯示部分的顯示設備和電子表的實施例的橫截面圖。該電子表是包括塑料外殼1，在外殼1中所存的機械裝置(movement)2，固定于外殼1，并放置在機械裝置2上的玻璃片3，和用于固定機械裝置2的后蓋。數值6表示表帶。
機械裝置2包括，如圖6所示，一個嵌板框架7，一個由嵌板框架7支撐的作為透射極化軸可變裝置的液晶顯示板8，一個粘附在液晶顯示板8的外表面(圖中的上表面)作為第一極化分離裝置的起偏器11，一個面向液晶顯示板8，而放置在起偏器11對面的作為第二極化分離裝置的極化分離薄膜12，放置在極化分離薄膜12的底部表面的背光18，和電池9。
起偏器11由標準極化板構成，表現為可以透射一個方向的線性極化光，而通過吸收和散射等不透射其它方向的極化光。根據在

圖1中的該實施例，這樣設置起偏器11的位置，使得起偏器11的極化軸面向垂直于圖所在平面的極化軸。另外，如圖2所示，極化分離薄膜12由具有多層薄膜疊積的結構的極化分離薄膜構成。如更前面所述，極化分離薄膜12，表現為可以透射一個方向的線性極化光，反射其它方向的極化光，而不是吸收其它方向的極化光，具體地說，表現為完全反射在垂直于極化軸的方向的線性極化光。
順便說明，在該實施例的極化分離薄膜12中，這樣設定各層的厚度t1，t2，t3，.........(見圖2)，使得可以反射在可見光范圍內的所有波長的光。順便說明，與液晶顯示板8相對的極化分離薄膜12的平面可以是光滑平面以鏡象反射光，或可以是光散射層，即光漫射層。在光滑平面的情況中，來自極化分離薄膜12的反射圖象是鏡反射象。在光漫射層的情況中，來自極化分離薄膜12的反射圖象是單一的背景顏色(正常地，為白色)，而沒有圖案。如果在極化分離薄膜12表面放置顏色層，則圖象可以有合適的顏色。
圖6的背光18由，例如，一個EL構成，它是一種平面型光發射元件。如圖1所示，背光18的表面是用于不規則地反射光的光反射層18a。在此實施例中，如圖8所示，光反射層18a通過在白色背景上印刷圖案20而形成。雖然諸如連合活字和商標的合適標記，合適的字符和其它各種圖案可以被認為是圖案20，但在此實施例中應畫上字符“ABC” 。
在圖6中，液晶顯示板8具有一對彼此相對的透明玻璃基底13a和13b，和密封在形成于玻璃基底之間的縫隙中的諸如TN液晶L的液晶，這被稱為晶胞縫隙(cell gap)。許多用于顯示諸如數值字符，字符或類似信息的透明電極14形成于玻璃基底13a和13b上，如圖5所示。在此實施例中，分為七段的透明電極被用作顯示一個數字的數值字符。
可以在分別形成于一對玻璃基底13a和13b的一對彼此相對的分段透明電極14之間加上一個預定電壓，并可根據電壓是加上(ON)或是未加上(OFF)，將液晶的排列設置為兩個狀態中的一個。本實施例中的液晶被設置為，使得當液晶處于ON狀態時，穿過液晶的線性極化光的極化軸不改變，同時當液晶處于OFF狀態時，穿過液晶的線性極化光的極化軸僅被扭轉90°。
在下文中，將描述如上構成的電子手表的操作。該手表具有兩種光源形式一種使用背光18輻射的光源形式，和一種使用外部自然光，而不使用背光18輻射的光源形式。此外，當背景顯示在手表的顯示表面上時，那一區域的液晶顯示板8被設置為OFF狀態，而當在手表的顯示表面上顯示諸如數值字符或類似信息時，那一區域的液晶顯示板8被設置為ON狀態。在下文中，將單獨描述各種情況。
第一，在圖1中，當使用自然光顯示時，尤其是當顯示背景時，液晶顯示板8被設置為OFF狀態。其后，如圖中箭頭Q所示，外部光，即自然光的，在垂直于圖所在平面的方向的線性極化光被起偏器11透射，而極化方向被處于OFF狀態的液晶顯示板8扭轉90°而變為在平行于圖所在平面的方向的線性極化光。
這一線性極化光由極化分離薄膜12傳輸以到達光反射層18a，并由此被反射。反射光由極化分離薄膜12，液晶顯示板8和起偏器11傳輸以被觀看者識別。由于光反射層18a具有圖案20，因此圖案20畫于其上的背景可以從外部識別，如圖7所示。在圖案周圍的背景顏色可以是相對較暗的顏色，例如灰色，以區別諸如字符或類似信息。順便說明，為了獲得相對較暗的背景顏色，可取地，光反射層18a的底色可以相對較暗。
在圖1中，從光反射層18a非規則反射的光包括用于變化其極化軸的光學分量，而從極化分離薄膜12反射的光學分量再次返回到光反射層18a，并重復反射直至它與極化分離薄膜12的極化軸相匹配，然后就從上面射出。相反地，根據將起偏器放置在極化分離薄膜12處的普通結構，變化其極化軸的光學分量被起偏器吸收，而不再射出。也即，根據使用極化分離薄膜12的本實施例，從光反射層18a反射的光可以被有效地導向外部，因此圖案20能以相對明亮和易于觀看的狀態顯示。
接著，當使用自然光顯示諸如數值字符或類似信息時，液晶顯示板8被設置于ON狀態。因此，如箭頭P所示，在垂直于圖所在平面的方向的線性極化光被起偏器11從自然光中取出，該線性極化光被液晶顯示板8傳輸。由于此時液晶顯示板8處于ON狀態，線性極化光的極化軸被維持在垂直于圖所在平面的方向，而未被扭轉，因此線性極化光對應于波長，在極化分離薄膜12的每個層表面之間被反射，反射光在隨后被液晶顯示板8和起偏器11傳輸之后，顯示到外部。這使得在圖7的透明電極14中的一段部分可以由極化分離薄膜12的反射顏色來顯示。
根據前面的描述，當使用外部自然光來顯示時，由分段電極14顯示的諸如數值字符或類似信息可以在其上畫有圖案的灰色或類似的背景上識別。在普通顯示形式中，只有諸如數值字符或類似的信息顯示在諸如白色的單一背景上，使得顯示很單調。然而，在本實施例中，圖案可以畫在背景上，并可以改變，使得可以提供各種信息給觀看者，并可以強烈地吸引觀看者。
接著，當使用背光18顯示時，尤其是當顯示背景時，背光被點亮，而且液晶顯示板8被設置為OFF狀態。因而，如箭頭D所示，在平行于圖所在平面的方向的線性極化光被極化分離薄膜12從輻射光，即背光18的自然光中取出，而極化方向被處于OFF狀態的液晶顯示板8扭轉90°而被轉變為在垂直于圖所在平面的方向的線性極化光。該線性極化光被起偏器11傳輸而輻射到外部，被看作是背景。也即，以背光18的輻射顏色顯示的具有圖案的背景被識別。
接著，當使用背光18的輻射光顯示諸如數值字符或類似信息時，背光被點亮，而且液晶顯示板8被設置為ON狀態。因此，如箭頭C所示，在平行于圖所在平面的方向的線性極化光被極化分離薄膜12從背光的輻射光中取出，該線性極化光被處于ON狀態的液晶顯示板8傳輸。由于線性極化光的極化方向為在平行于圖所在平面的方向，它被起偏器11吸收，而被阻止輻射到外部，因此這一部分從外部看是黑色的。
根據前面的描述，當由于黑暗，沒有外部光入射而使用背光18的輻射光顯示時，諸如數值字符或類似信息以深色，例如在其上畫有圖案20的深色背光18的輻射光的背景上的黑色，來顯示。
順便說明，圖1的光反射層18a可以包括當光射在其上時，發射熒光的熒光材料。這使得在光反射層18a上的圖案能以這樣一種方式被清楚地識別，好象從輻射熒光的背景顏色上升起，從而給觀看者帶來強烈的效果。
(第二實施例)圖9顯示了使用根據本發明的，作為顯示部分的顯示設備和電子表的另一實施例。該實施例與圖4的前一實施例不同之處在于，在外殼1上提供了一個可相對于外殼旋轉的旋轉環10，而玻璃板3和起偏器11作為一個整體被連接到旋轉環10上。根據本實施例，觀看者用手指抬起該旋轉環10，并將它繞手表的中心軸L0旋轉，從而使得起偏器11可以繞中心軸L0旋轉。如果起偏器以這種方式旋轉，由于起偏器11的極化軸從垂直于圖所在平面的方向變化，歸因于起偏器11的線性極化光的透射特性也將改變，使得顯示到外部的顯示內容將多方面地變化，這將強烈地吸引觀看者。
例如，如果起偏器11從圖1的狀態旋轉90°，起偏器11的透射極化軸可改變到平行于圖所在平面的方向，如圖10所示。因此，當使用外部自然光顯示時，背景可以用極化分離薄膜12的反射圖象顯示，如箭頭Q所示，同時諸如數值字符或類似信息由來自光反射層18a的反射光顯示。也就是說，在這種情況中，背景不由來自光反射層18a的反射光顯示，使得圖案20不顯示在背景上，而諸如數值字符或類似信息由沒有圖案的單色背景上的分段電極14來顯示。
也就是說，根據本實施例，通過旋轉該旋轉環10，電子表的顯示形式可以在圖7所示的同時顯示背景和諸如數值字符或類似信息的顯示形式，和圖5所示的通過關掉圖案而僅顯示諸如數值字符或類似信息的顯示形式之間自由地變換。
順便說明，在圖7的情況中，包括圖案20的背景由光反射層18a的反射圖象(圖1的箭頭Q)顯示，而歸因于分段電極的諸如數值字符或類似信息用極化分離薄膜12的反射顏色(圖1的箭頭P)顯示。另一方面，在圖5的情況中，背景由極化分離薄膜12的反射圖象(圖10的箭頭Q)顯示，而諸如數值字符或類似信息由光反射層18a的反射顏色(圖10的箭頭P)顯示。換句話說，當顯示形式通過旋轉該旋轉環在圖5的狀態和圖7的狀態之間變換時，圖案20可以打開和關掉，而同時，背景和諸如數值字符或類似信息可以改變。因此，可以提供給觀看者一種非常令人興奮的顯示設備。
(第三實施例)圖11顯示了使用根據本發明的，作為顯示部分的顯示設備和電子表的第三實施例。該實施例與圖4的前一實施例不同之處在于，在背光18的兩端提供了一對承裝卷軸(take-up reel)16a和16b，而光反射層18a以連續形式繞在卷軸上。在光反射層18a的垂直方向，代替圖8所示的“ABC”的圖案20，印刷包括合適的連合活字，標志，字符等的另一圖案。因此，如果光反射層18a由卷軸16a和16b之一承裝，同時光反射層18a由另一個卷軸卷繞拉出，可以將各種圖案裝在對應于背光18的部分，從而可以提供各種背景圖案給觀看者。順便說明，觀看者可以從外部通過手動旋轉驅動卷軸16a和16b，或使用手表中的驅動源自動地旋轉驅動卷軸16a和16b。
(其它實施例)在以其優選實施例對本發明進行描述的同時，本發明并不僅限于這些實施例，而可以在權利要求所說明的本發明的范圍內進行各種變化。
例如，雖然本發明的顯示設備是提供給電子手表的顯示部分的，但本發明的顯示設備也可以應用于所有類型的電子設備。此外，雖然，在上述實施例中顯示了本發明應用于手表的情況，但顯然本發明可以應用于具有諸如秒表等等的另外形式的電子表中。
此外，雖然液晶板采用TN液晶作為可以選擇在上述實施例中的透射極化光的極化軸改變和不改變狀態中的一種的透射極化軸可變裝置，而在此處也可采用使用STN液晶或ECB液晶的液晶板。
此外，采用如圖2所示的其中許多薄膜疊積的多層結構作為第二極化分離裝置，用以透射一個方向的線性極化光和反射其它線性極化光。然而，再此處，(1)具有在cholesteric 液晶層的兩端或一端有(1/4)λ薄膜的結構的極化分離板，(2)具有用于以Brewster角度分離反射極化光和透射極化光的結構的極化分離元件(SID 92 DIGEST第427-429頁)，或(3)使用全息圖的極化分離元件。
(第四實施例)圖12顯示了使用根據本發明的，如權利要求10所述顯示設備的實施例的橫截面圖。如果這種顯示設備被用作圖4所示的電子表的顯示部分，可以構成如權利要求11所述的電子表。由于電子表的結構已用圖2，圖3，圖6進行了描述，所以將省略對它的描述。此外，由于圖12中的元件用與圖1中的元件相同的數字指示，因此也將省略對此的描述。
在此實施例中，與圖1的實施例相比較，為光反射層28增加了一種選擇。也即，光反射層28可以由全息圖象薄片形成。眾所周知的，如果觀看全息圖象薄片的角度改變，從全息圖象薄片反射的光的顏色也會隨之改變。
例如，如圖13中的箭頭C所示，如果觀看全息圖象薄片28的角度在較小軸向中以a-b-c-d-e的方式漸變，則整個全息圖象薄片2的顏色8對于觀看者來說，以諸如藍-紅-綠-紅-藍的方式連續變化。此外，如圖14中的箭頭D所示，如果觀看全息圖象薄片28的角度在較小軸向中以f-g-h的方式漸變，則整個全息圖象薄片28的顏色8對于觀看者來說，以諸如白-綠-白的方式連續變化。
在下文中，將描述上述結構的顯示設備和使用相同結構的電子表的操作。
第一，圖12中，當顯示背景時，液晶板8被設定為OFF狀態。，其后，如圖中箭頭Q所示，外部光，即自然光的，在垂直于圖所在平面的方向的線性極化光被起偏器11透射，而極化方向被處于OFF狀態的液晶顯示板8扭轉90°而變為在平行于圖所在平面的方向的線性極化光。
這一線性極化光由極化分離薄膜12傳輸以到達光反射板28，并由此被反射。反射光由極化分離薄膜12，液晶顯示板8和起偏器11傳輸以被觀看者識別。由于光反射板28包括全息圖象薄片，因此如果從外部觀看表的顯示表面的角度改變，從光反射板28的反射顏色也會隨之改變，如圖13和圖14所示。因此，觀看者可以識別到其顏色隨角度而有多種變化的背景。
順便說明，從光反射板28不規則反射的光包括其極化軸變化的分量，該光分量從極化分離薄膜12反射，再次返回到光反射板28，并被重復反射直至它與極化分離薄膜12的極化軸匹配，然后朝上射出。相反地，根據將起偏器放置在極化分離薄膜12處的普通結構，變化其極化軸的光學分量被起偏器吸收，而不再射出。也即，根據使用極化分離薄膜12的本實施例，從光反射板28反射的光可以被有效地導向外部，因此歸因于光反射板28的全息圖象特性的反射圖象能以相對明亮和易于觀看的狀態顯示。
接著，在圖12中，當顯示諸如數值字符或類似信息時，液晶顯示板8被設置于ON狀態。因此，如箭頭P所示，在垂直于圖所在平面的方向的線性極化光被起偏器11從自然光中取出，該線性極化光被液晶顯示板8傳輸。由于此時液晶顯示板8處于ON狀態，線性極化光的極化軸被維持在垂直于圖所在平面的方向，而未被扭轉，因此線性極化光對應于波長，在極化分離薄膜12的每個層表面之間被反射，反射光在隨后被液晶顯示板8和起偏器11傳輸之后，顯示到外部。這使得在圖5的透明電極14中的處于ON狀態的一段部分可以由極化分離薄膜12的反射顏色來顯示。
根據前面的描述，當在本實施例中，表使用外部自然光來顯示時，由分段電極14顯示的諸如數值字符或類似信息可以在由于全息圖象特性而使得其顏色隨觀看角度改變而變化的背景上識別。在普通顯示形式中，只有諸如數值字符或類似的信息顯示在諸如白色的單一背景上，使得顯示很單調。然而，在本實施例中，背景顏色隨觀看角度改變而變化，使得觀看者可以享受各種顯示形式。
(第五實施例)圖15顯示了可用于根據權利要求10的顯示設備和根據權利要求11的電子表中的光反射板38的另一實施例。這里顯示的光反射板38通過使用與前面圖13和圖14所示的光反射板28類似的全息圖象薄片而構成。這兩者的差別如下。圖13的光反射板28的整個表面具有單一的全息圖象特性，因此，當光反射板28顏色相應觀看角度而改變時，整個光反射板28在顏色上統一地變化。
相反地，關于圖15的光反射板38，馬賽克圖案形成于其上，并且每個馬賽克圖案部分M具有它自己的全息圖象特性。因此，每個馬賽克圖案部分M根據其自身的全息圖象特性發射一種顏色的反射光，使得整個光反射板38能以每個馬賽克圖案部分M具有不同的顏色來發射光。然后，輻射顯示可以被用作表顯示器的背景。因此，觀看者可以享受與觀看普通單色背景的情形相比的各種各樣的顯示形式。
此外，如果觀看者逐漸地改變觀看表顯示器的角度，即用于觀看光反射板38的角度，每個馬賽克圖案部分M根據其自身的全息圖象特性而改變反射顏色。如果這在光反射板38被覺察到，則在每個馬賽克圖案部分M，在顏色上光反射板38連續燦爛地變化，例如，綠-紅，-藍-灰。因此，觀看者可以享受更多不同的顯示形式。
(第六實施例)圖16顯示了可用于根據權利要求10的顯示設備和根據權利要求11的電子表中的光反射板38的另一實施例。這里顯示的光反射板48具有一個由樹脂制成的菲涅耳透鏡(Fresnel lens)49，該菲涅耳透鏡49在光反射板48表面形成為同心圖案。菲涅耳透鏡49，它是公知的并在圖17中圖示說明了，通過為每個同心圖案分離凸狀透鏡的透鏡表面L，并將它們排列成平坦的表面形式來形成。這兩者的差別如下。圖13的光反射板28的整個表面具有單一的全息圖象特性，因此，當光反射板28顏色相應觀看角度而改變時，整個光反射板28在顏色上統一地變化。諸如Al的光反射層47被粘附到菲涅耳透鏡49的后部。
如果菲涅耳透鏡49被形成為無色和透明的，則入射到光反射板28上的光穿過菲涅耳透鏡49入射到光反射層47上，并由此被反射，然后再次穿過菲涅耳透鏡49被導入外部。因此，觀看圖5的表顯示器的觀看者識別經菲涅耳透鏡49光學處理的，作為諸如使用分段電極14的數值字符或類似信息的背景的鏡象反射圖象。該背景通過改變表顯示器的觀看角度而變化到不同的狀態，使得可以為觀看者提供各種各樣的顯示。順便說明，如果菲涅耳透鏡49是由合適顏色的樹脂構成的，則背景形成為彩色反射圖象，使得可以觀看到更多不同的背景。
(第七實施例)
圖18顯示了光反射板的另外一種實施例，它可以用于根據權利要求10的顯示設備和根據權利要求11的電子表中。例如，這里顯示的光反射板58可以形成為圖16所示的同心圖案的平面狀態。光反射板58包括對于每個同心圖案，高低不平的Al反射層57，和一個覆蓋于其上的彩色樹脂層。
根據本實施例，如果觀看角度在平行于圖所在平面的方向以a-b-c的方式連續地變化，或在垂直于圖所在平面的方向通過提供在Al反射層57上的高低不平形狀的作用而連續地變化，則從外部看到的反射圖象也在各種狀態中變化。例如，可以看到諸如圖16中的同心圖案可以是和不是部分地清晰顯示，高亮部分向左，右，上，下移動，或在圓周的方向移動的變化。因此，如果背景采用光反射板58顯示，則背景的顯示可以相應觀看者的觀看角度方向的改變而有各種各樣的變化，從而表的顯示等可以改變。
(其它實施例)在以其優選實施例對根據權利要求10和權利要求11的本發明進行描述的同時，根據權利要求10和權利要求11的本發明并不僅限于這些實施例，而可以在權利要求所說明的本發明的范圍內進行各種變化。
例如，雖然權利要求10中所要求的顯示設備是提供給除了電子手表外的所有類型的電子設備。此外，雖然液晶板采用TN液晶作為可以選擇在上述實施例中的透射極化光的極化軸改變和不改變狀態中的一種的透射極化軸可變裝置，而在此處也可采用使用STN液晶或ECB液晶的液晶板。
此外，采用如圖2所示的其中許多薄膜疊積的多層結構作為第二極化分離裝置，用以透射一個方向的線性極化光和反射其它線性極化光。然而，再此處，(1)具有在cholesteric 液晶層的兩端或一端有(1/4)λ薄膜的結構的極化分離板，(2)具有用于以Brewster角度分離反射極化光和透射極化光的結構的極化分離元件(SID 92 DIGEST第427-429頁)，或(3)使用全息圖的極化分離元件。
(第八實施例)圖21顯示了一種可以用于根據權利要求17的電子表中的(movement)22。該機械裝置22可以被包括進圖4所示的電子手表中。
機械裝置2包括，如圖6所示，一個嵌板框架7，一個由嵌板框架7支撐的作為透射極化軸可變裝置的液晶顯示板8，一個粘附在液晶顯示板8的外表面(圖中的上表面)作為第一極化分離裝置的起偏器11，一個面向液晶顯示板8，而放置在起偏器11對面作為第二極化分離裝置的的起偏器15，放置在起偏器15的底部表面的光散射層17，安置在光散射層17的后部的光反射板68，和電池9。
第一起偏器11和第二起偏器15表現為可以透射一個方向的線性極化光，而通過吸收和散射等不透射其它方向的極化光。這樣設置起偏器11和15的位置，使得起偏器11和15的用于透射的極化軸相互垂直。光反射板68具有在其表面的光積聚發光層，光積聚發光層表現為一種光源，而其表面表現為一種光反射層。光積聚發光層表現為，當外部環境明亮時，光源積聚作為能量的光，而當外部環境黑暗時，將所積聚的能量輻射出來。
液晶顯示板8具有一對彼此相對的透明玻璃基底13a和13b，和密封在形成于玻璃基底之間的縫隙中的諸如TN液晶L的液晶，這被稱為晶胞縫隙(cell gap)。許多用于顯示諸如數值字符，字符或類似信息的透明電極64形成于玻璃基底13a和13b上，如圖20所示。在此實施例中，分為七段的透明電極被用作顯示一個數字的數值字符。
可以在分別形成于一對玻璃基底13a和13b的透明電極14之間加上一個預定電壓，并可根據電壓是加上(ON)或是未加上(OFF)，將液晶的排列設置為兩個狀態中的一個。本實施例中的液晶被設置為，使得當液晶處于ON狀態時，穿過液晶的線性極化光的極化軸不改變，同時當液晶處于OFF狀態時，穿過液晶的線性極化光的極化軸僅被扭轉90°。
在下文中，將描述如上構成的電子手表的操作。該手表具有兩種光源形式一種使用光反射板68反射特性的顯示形式，和一種使用光反射板68輻射特性的顯示形式。此外，如果手表的顯示表面被保持為背景顏色，那一區域的液晶顯示板8被設置為OFF狀態，而如果在手表的顯示表面上顯示諸如數值字符或類似信息時，那一區域的液晶顯示板8被設置為ON狀態。在下文中，將單獨描述各種情況。
在圖19中，當使用在白天明亮環境下的外部自然光顯示時，液晶顯示板8首先被設置為OFF狀態。其后，如圖中箭頭P所示，外部光，即自然光的，在平行于圖所在平面的方向的線性極化光被起偏器11透射，而極化方向被處于OFF狀態的液晶顯示板8扭轉90°而變為在垂直于圖所在平面的方向的線性極化光。這一線性極化光在被第二起偏器15和光散射層17傳輸之后，從光反射板68的表面被不規則地反射，而一部分不規則反射光在被光散射層17液晶板8和第一起偏器11順序地傳輸之后，顯示到外部，從而那一部分被識別為白色背景。
接著，當使用自然光顯示諸如數值字符或類似信息時，液晶板8被設置于ON狀態。因此，如箭頭Q所示，在平行于圖所在平面的方向的線性極化光被起偏器11從自然光中取出，該線性極化光被液晶顯示板8傳輸。由于此時液晶顯示板8處于ON狀態，線性極化光的極化軸被維持在平行于圖所在平面的方向，而未被扭轉，因此線性極化光被第二起偏器15吸收。結果，該部分從外部看為“黑色”。
如上所述，當外部環境明亮時，光反射板68表現為一種光反射部件，使得諸如數值字符或類似的信息以黑色顯示在白色的背景顏色上。并且此時，光反射板68基于它自身的光積聚發光特性積聚作為能量的外部光。
如果本實施例的電子手表放置在夜晚的黑暗環境下，光反射器68的光積聚發光層中所積聚的能量作為光輻射。此時，當背景顏色顯示在表的顯示表面上，液晶板8被設定為OFF狀態。因而，如箭頭C所示，在垂直于圖所在平面的方向的線性極化光被第二起偏器15從來自光反射器68的自然光中取出，而極化方向被處于OFF狀態的液晶顯示板8扭轉90°而被轉變為在平行于圖所在平面的方向的線性極化光，該線性極化光被第一起偏器11傳輸而輻射到外部。此時所看到的光的顏色是光反射器68的輻射光的顏色，一般為白色。
接著，當使用光反射器68的輻射光顯示諸如數值字符或類似信息時，液晶顯示板8被設置為ON狀態。因此，如箭頭D所示，在垂直于圖所在平面的方向的線性極化光被第二起偏器15從光反射器68的輻射光中取出，該線性極化光被處于ON狀態的液晶顯示板8傳輸而到達第一起偏器11。此時，由于線性極化光的極化方向與第一起偏器11的極化方向不匹配，所以它被起偏器11吸收，因此這一部分從外部看是黑色的。
如上所述，如果外部環境變暗，則光反射板68表現為一個光源，使得諸如數值字符或類似的信息以黑色顯示到諸如白色背景的輻射顏色上。連續顯示直至在光反射板68的光積聚發射層中所積聚的能量用盡。這種顯示的持續時間根據構成光積聚發光層的材料而多方面地變化。
如上所述，根據本實施例的手表，甚至如果表被放置于諸如夜晚時間的黑暗環境下，基于來自光反射板68的光積聚發光層的輻射光，表的顯示表面可以被明亮地顯示。而且，光積聚發光層不要求特殊的能源，并且它的自身厚度很低，使得手表可以小尺寸，低成本而制成。
(第九實施例)圖22原理性地顯示了根據權利要求17的電子表的另一實施例的一個主要部分。這里所示的實施例與圖19中的前一實施例的不同之處在于，反射型極化分離薄膜12被用作第二極化分離裝置，它被放置在第一起偏器11的隔著液晶板8的對面。其它部分與圖1的元件相同，并且相同元件采用相同參考數字來指示。
與用于圖1的顯示設備中的極化分離薄膜12相同的極化分離薄膜12可以用于此實施例，更具體地，可以采用圖2所示的多層結構的薄膜。這種極化分離薄膜12與標準起偏器15(圖19)不同之處在于，標準起偏器吸收除了可被透射的線性極化光外的其它線性極化光，同時，反射型極化分離薄膜12反射線性極化光。這一事實已被描述。由于，反射型極化分離薄膜12具有這樣的光學特性，則可以在圖22的實施例中實現下列顯示狀態。
(當光反射板68用作光反射器時)在圖22中，當使用在白天明亮環境下的外部自然光顯示時，尤其是當顯示背景顏色時，液晶顯示板8首先被設置為OFF狀態。其后，如圖中箭頭P所示，外部光，即自然光的，在平行于圖所在平面的方向的線性極化光被起偏器11透射，而極化方向被處于OFF狀態的液晶顯示板8扭轉90°而變為在垂直于圖所在平面的方向的線性極化光。這一線性極化光對應于波長，在極化分離薄膜12的每層的表面之間被反射，反射光在隨后被液晶顯示板8和起偏器11順序地傳輸之后，顯示到外部。這使得背景顏色顯示在手表顯示表面中。背景顏色一般為白色。
同時由于在圖19的實施例中的第二起偏器15對光的吸收效應，使得白色背景顏色有變暗的傾向，這一起偏器對光的吸收效應在圖22所示的實施例中被消除，從而使得可以增強白色背景，因此，表的顯示表面可以更明亮地顯示。
接著，當使用自然光顯示諸如數值字符或類似信息時，液晶板8被設置于ON狀態。因此，如箭頭Q所示，在平行于圖所在平面的方向的線性極化光被起偏器11從自然光中取出，該線性極化光被液晶顯示板8傳輸。由于此時液晶顯示板8處于ON狀態，線性極化光的極化軸被維持在平行于圖所在平面的方向，而未被扭轉，因此線性極化光被極化分離薄膜12透射，并進一步從光反射板68的表面被反射。返回起偏器11一側的光由于不規則反射而減弱，從而從外部看，這一部分相應于背景顯示為諸如灰色的深色，因此可以被觀看者識別為諸如數值字符或類似的信息。當然，可以在極化分離薄膜12與光反射板68之間放置一個半透射光吸收器和通過光吸收器積極吸收光而積極地產生高對比度的“黑色”。
根據前面描述，當使用外部自然光時，諸如數值字符或類似的信息可以通過使用光反射器68的反射特性以深色顯示在白色背景上。此時，能量積聚在光反射器68的光積聚發射層中。
(當光反射板68用作光源)當在夜晚的黑暗環境下，使用光反射器68的輻射光進行顯示時，尤其是當顯示背景顏色時，液晶板8被設定為OFF狀態。因而，如箭頭C所示，在平行于圖所在平面的方向的線性極化光被極化分離薄膜12從來自光反射器68的自然光中取出，而極化方向被處于OFF狀態的液晶顯示板8扭轉90°而被轉變為在垂直于圖所在平面的方向的線性極化光。由于該線性極化光被第一起偏器11吸收或散射，從而被阻止輻射到外部，從而從外部看它是“黑色”的背景顏色。
接著，當使用光反射板68的輻射光顯示諸如數值字符或類似信息時，液晶顯示板8被設置為ON狀態。因此，如箭頭D所示，在平行于圖所在平面的方向的線性極化光被極化分離薄膜12從光反射板68的輻射光中取出，該線性極化光被處于ON狀態的液晶顯示板8傳輸而到達第一起偏器11，從而向外部顯示。由于此時所顯示的諸如數值字符或類似信息的顏色由光反射板68的輻射光的顏色決定，如果光反射板68的輻射光的顏色被設置為諸如黃綠，紅，或橙色，相對于“黑色”，這可以很容易辨認，諸如數值字符或類似信息可以以一種易于辨認的狀態觀看。順便說明，輻射光的顏色可以通過配置一個濾色片來設置。
如上所述，根據本實施例，如果外部環境變暗，則光反射板68表現為一個光源，使得諸如數值字符或類似的信息以諸如黃綠和類似的顏色顯示到諸如黑背景顏色上。連續顯示直至在光反射板68的光積聚發射層中所積聚的能量用盡。
如上所述，根據本實施例的手表，甚至如果表被放置于諸如夜晚時間的黑暗環境下，基于來自光反射板68的光積聚發光層的輻射光，表的顯示表面可以被明亮地顯示。而且，光積聚發光層不要求特殊的能源，并且它的自身厚度很低，使得手表可以小尺寸，低成本而制成。
此外，根據根據本實施例，當使用外部自然光時，黑色信息顯示在白色背景上(箭頭Q和箭頭P)，同時當采用光反射板68的輻射特性時(箭頭C和箭頭D)，諸如黃綠的輻射光的顏色顯示在黑色背景上。
根據圖19所示手表，在使用外部自然光的情形和在采用光反射板68的輻射功能的情形下，顯示形式是只有黑色信息顯示在白色背景上。從而，當與此相比時，本實施例的顯示方式很新穎，諸如數值字符或類似信息的顯示顏色在黃綠或其它特殊顏色與標準黑色之間被顛倒，這將強烈地吸引觀看者。
同時根據權利要求17的電子表已在其優選實施例中進行了描述，本發明并不僅限于那些實施例，而是可以在由權利要求所描述的發明范圍內進行各種各樣的改變。
例如，雖然本發明是應用于上述實施例所示的手表，但本發明也可以應用于諸如秒表等等的其它形式的電子表中。此外，雖然液晶板采用TN液晶作為可以選擇在上述實施例中的透射極化光的極化軸改變和不改變狀態中的一種的透射極化軸可變裝置，而在此處也可采用使用STN液晶或ECB液晶的液晶板。
此外，雖然采用如圖2所示的其中許多薄膜疊積的多層結構作為圖22的實施例中的第二極化分離裝置，(1)具有在cholesteric液晶層的兩端或一端有(1/4)λ薄膜的結構的極化分離板，(2)具有用于以Brewster角度分離反射極化光和透射極化光的結構的極化分離元件(SID 92 DIGEST第427-429頁)，或(3)使用全息圖的極化分離元件。
(第十實施例)下面將描述的根據權利要求21的電子表的特征在于，具有多個，例如兩個極化分離裝置的液晶顯示設備被安置在諸如液晶顯示板或類似的透射軸可變裝置的一側。現在，在描述本電子表的實施例之前，將描述這種液晶顯示設備的結構和操作。
圖23原理性地顯示了具有兩個極化分離器安置在透射軸可變裝置一側的結構的液晶顯示設備。順便說明，在該圖所示的液晶顯示設備僅顯示了一個結構的例子，液晶顯示設備并不限于這種結構。在液晶顯示設備中，TN液晶8用作透射軸可變裝置。起偏器11被配置在TN液晶8的上側。在TN液晶8的下側，光散射層17，極化分離器21和極化分離器26以這樣的順序放置。
極化分離器21反射在反射軸方向和在某一確定波長區域(Δλ1)的光，而透射在反射軸方向和在另外的波長區域(-Δλ1)的光。此外，極化分離器26反射在反射軸方向和在不同于Δλ1的某一確定波長區域(Δλ2)的光，而透射在反射軸方向和在另外的波長區域(-Δλ2)的光。由極化分離器21的透射軸T1和極化分離器26的透射軸T6形成的角度為90°。
在圖23中，當液晶顯示設備的左側被取作ON-電壓應用部分，而當同一液晶顯示設備的右側被取作OFF-電壓應用部分，光P被起偏器11轉變為在平行于圖所在平面的方向的線性極化光，其后，極化方向被TN液晶扭轉90°而變為在垂直于圖所在平面的方向的線性極化光，在波長區域(Δλ1)的光被反射，而在波長區域(-Δλ1)的光被起偏器21透射。在波長區域(Δλ1)的反射光變為在垂直于圖所在平面的方向的線性極化光，極化方向被TN液晶8扭轉90°而變為在平行于圖所在平面的方向的線性極化光，并從起偏器11發射作為在平行于圖所在平面的方向的線性極化光。也即，可以觀看到波長區域(Δλ1)的顏色。
另一方面，在波長區域(-Δλ1)的透射光變為垂直于圖所在平面的方向的線性極化光而被極化分離器26傳輸。也即，可以觀看到波長區域(-Δλ1)的顏色。在此方式中，當使用OFF-電壓，入射光未被極化分離器1吸收，但如所見的，從入射光的一側被反射，使得可以獲得明亮波長區域(Δλ1)的彩色顯示。順便說明，由于光散射層17被提供在極化分離器21和TN液晶8之間，來自極化分離器21的反射光由鏡面形式轉變到紙面形式。另外，如從來自與入射光相反的一側觀看，入射光的波長區域(-Δλ1)可以通過極化分離器21和極化分離器26獲得。
在圖23所示的液晶顯示設備的左側的ON電壓應用部分中，光Q被起偏器11轉變為在平行于圖所在平面的方向的線性極化光，并被TN液晶8傳輸，而未被改變極化方向，其后，被極化分離器21轉變為在平行于圖所在平面的方向的線性極化光。從極化分離器21輻射的線性極化光入射到極化分離器26上，而入射線性極化光的在波長區域(Δλ2)的光從極化分離器26上反射，而在波長區域(-Δλ2)的光被極化分離器26透射。
從極化分離器26上反射的在波長區域(Δλ2)的光被TN液晶8傳輸作為在平行于圖所在平面的方向的線性極化光，而未改變其極化方向，并從起偏器11作為在在平行于圖所在平面的方向的線性極化光而被發射。也即可以觀看波長區域(Δλ2)的顏色。另一方面，在極化分離器26的背部，可以通過透射在波長區域(-Δλ2)的光而觀看到一種波長區域(-Δλ2)的顏色。
以此方式，當從入射光一側觀看時，在OFF-電壓應用部分，被極化分離器21反射的光變為為在波長區域(Δλ2)的顏色的光P1，同時在在ON-電壓應用部分，極化分離器26所透射的光被極化分離器26反射而變為在波長區域(Δλ2)的顏色的光Q1。因此，當從入射光一側觀看時，可以在波長區域(Δλ1)的顏色基底上獲得波長區域(Δλ2)的顏色顯示。
另外，如在入射光的相對側觀看，在OFF-電壓應用部分，被極化分離器21透射的光變為在波長區域(-Δλ1)的顏色的光P2，同時在在ON-電壓應用部分，極化分離器21所透射的光還被極化分離器26透射而變為在波長區域(-Δλ2)的顏色的光Q3。因此，當從入射光的相對一側觀看時，可以在波長區域(-Δλ1)的顏色基底上獲得波長區域(-Δλ2)的顏色顯示。
順便說明，雖然在上面描述中，將TN液晶作為一個例子進行了描述，在TN液晶8處采用了甚至與STN液晶，ECB液晶或類似物等效基本工作原理，STN液晶和ECB液晶是可以通過電壓改變透射極化軸的元件。
圖24原理性地顯示了使用圖27所示的極化分離器21的液晶顯示設備的另一示例。在液晶顯示設備中，TN液晶被用作透射軸可變裝置。起偏器11和反射板78安置在TN液晶8的下側。光散射層17，極化分離器21和極化分離器26被以上述順序配置在TN液晶8的上側。
極化分離器21反射在反射軸方向和在某一確定波長區域(Δλ1)的光，而透射在反射軸方向和在另外的波長區域(-Δλ1)的光。此外，極化分離器26反射在反射軸方向和在不同于Δλ1的某一確定波長區域(Δλ2)的光，而透射在反射軸方向和在另外的波長區域(-Δλ2)的光。由極化分離器21的透射軸T1和極化分離器26的透射軸T6形成的角度為90°。
在圖23所示的液晶顯示設備的右側的OFF電壓應用部分中，在垂直于極化分離器26的透射軸T6的方向和在波長區域(-Δλ2)的光P被極化分離器26作為線性極化光傳輸。該透射光被極化分離器21轉變為在平行于圖所在平面的方向的線性極化光，因此被透射。此透射光的極化方向被TN液晶8扭轉90°而變為在垂直于圖所在平面的方向的線性極化光，從而被起偏器11吸收。
另一方面，在光P的，在平行于極化分離器26的透射軸T6的方向的光被極化分離器26作為線性極化光而傳輸。該在波長區域(Δλ1)的透射光被極化分離器21轉變為在垂直于圖所在平面的方向的線性極化光，因此被透射。此透射光的極化方向被TN液晶8扭轉90°而變為在平行于圖所在平面的方向的線性極化光，從而被起偏器11傳輸和被反射板78反射。該反射光再次穿過起偏器11，TN液晶8，極化分離器21和極化分離器26。在穿過的中間，光被光散射層17散射，因此，可以在一個很寬的視角內觀看到波長區域(-Δλ1)的顏色。
同時在電壓應用部分，在光Q的，在垂直于極化分離器26的透射軸T6的方向和在波長區域(-Δλ2)的光被極化分離器26作為線性極化光而傳輸。該在波長區域(-Δλ2)的透射光被極化分離器21轉變為在平行于圖所在平面的方向的線性極化光，因此被透射。此透射光被TN液晶8扭轉90°而變為在垂直于圖所在平面的方向的線性極化光，而沒有極化方向的變化，從而被起偏器11傳輸和被反射板78反射。該反射光再次穿過起偏器11，TN液晶8，極化分離器21和極化分離器26。在穿過的中間，光被光散射層17散射，因此，可以在一個很寬的視角內觀看到波長區域(-Δλ2)的顏色。
另一方面，在平行于極化分離器26的透射軸T6的方向的光Q被極化分離器26作為線性極化光傳輸。在波長區域(-Δλ2)的透射光被極化分離器26變為在平行于圖所在平面的方向的線性極化光，從而被傳輸。該透射光變為線性極化光，而未被TN液晶8改變極化方向，并被起偏器11吸收。
以此方式，在OFF-電壓應用部分，可以觀看到在波長區域(-Δλ1)的顏色，和在ON-電壓應用部分，可以觀看到在波長區域(-Δλ2)的顏色。
圖25顯示了一個根據權利要求21的電子表的實施例。該電子表是包括塑料外殼3，在外殼31中所存的機械裝置(movement)32，固定于外殼31，并放置在機械裝置32上的用于保護的玻璃片33，和固定于外殼31的表帶36。由于該電子表的橫截面構造與圖4所示的構造相同，因此省略其描述。
機械裝置32包括，如圖26所示，一個嵌板框架37，一個由嵌板框架37支撐的作為透射極化軸可變裝置的液晶顯示設備40，合適的基底35和電池9。如圖28所示，此液晶顯示設備40使用STN液晶顯示板19作為透射軸可變裝置。遲延薄膜34和起偏器11以這一順序安置在STN液晶板19的上側。散射板27，極化分離器21，極化分離器26和光吸收器39以這一順序安置在STN液晶板19的下側。
作為極化分離器21和極化分離器26，使用圖27所描述的極化分離器，然而，極化分離器21是用于維持下列表現的極化分離器(1)關于只有一個特定波長Δλ3在可見光內，將在Y-軸的線性極化光作為在Y-軸的線性極化光而傳輸，將在X-軸的線性極化光的在波長區域(Δλ3)的光作為在X-軸的線性極化光來反射，而在X-軸的線性極化光的在非波長區域(Δλ3)的波長區域(-Δλ3)的光作為在X-軸的線性極化光來傳輸。
另外，極化分離器26是用于維持下列表現的極化分離器(1)關于只有一個特定波長(Δλ4)在可見光內，將在Y-軸的線性極化光作為在Y-軸的線性極化光而傳輸，將在X-軸的線性極化光的在波長區域(Δλ4)的光作為在X-軸的線性極化光來反射，而在X-軸的線性極化光的在非波長區域(Δλ4)的波長區域(-Δλ4)的光作為在X-軸的線性極化光來傳輸。順便說明，由極化分離器21的透射軸T1和極化分離器26的透射軸T6形成的角度為90°。
在STN液晶顯示板19中，STN液晶LS的液晶被密封在兩個透明玻璃基底13a和13b和一個密封元件41形成的單元中。透明電極14a安置于玻璃基底13a的上表面上，透明電極14b安置于玻璃基底13a的上表面上。關于透明電極14a和透明電極14b，可以使用ITO(氧化銦錫)。
在本實施例的情況下，作為表的顯示圖案，這些透明電極1414a和透明電極14b是以如下狀態形成的，即七段構成以為一位數值字符，共有六位數值字符。通過選擇性地改變各段在顏色上的變化，可以顯示用于顯示時間的各種數值字符。當然，也可以顯示除了數值字符外的所有其它信息，但將省略對其的描述。
在圖28中，延遲薄膜34用作色補償重折光性體，被用于校正由STN液晶板19所引起的顏色。此外，光吸收器39是黑色薄膜。
在下文中，將描述如上構成的電子表的操作。第一，在OFF電壓應用區域，由于起偏器11的動作，自然光變為在預定方向的線性極化光，隨后變為其極化方向被STN液晶板19扭轉一個預定角度的線性極化光，而在波長區域(Δλ3)的光被極化分離器21反射，而未被吸收，極化方向被STN液晶板19以一個預定角度扭轉，然后作為線性極化光從起偏器11發射出去。
另外，在波長區域(-Δλ3)的光被極化分離器21和極化分離器26透射，然后被光吸收器39吸收。以此方式，當應用OFF電壓時，光不被吸收，而被極化分離器21反射，使得關于波長區域(Δλ3)可以獲得明亮的顯示顏色。順便說明，由于散射板27被配置在STN液晶板19和極化分離器21之間，因此極化分離器21反射的光不會變為鏡面形式。
另一方面，在ON電壓應用區域，由于起偏器11的動作，自然光變為在預定方向的線性極化光，隨后被STN液晶板19和散射板27作為線性極化光透射，也被極化分離器21作為線性極化光透射。而透射光的在波長區域(Δλ3)的光被極化分離器26反射，而反射光被極化分離器21，散射板27，STN液晶板19和起偏器11作為線性極化光透射。此外，在波長區域(-Δλ3)被極化分離器26透射，而被光吸收器39吸收。
以此方式，當應用ON電壓時，光不被吸收，而被極化分離器21和極化分離器26反射，使得關于波長區域(Δλ4)可以獲得明亮的顯示顏色。順便說明，由于散射板27被配置在STN液晶板19和極化分離器21之間，因此極化分離器21反射的光不會變為鏡面形式。根據前面的說明，可以在波長區域(Δλ3)的顯示顏色與波長區域(Δλ4)的顯示顏色之間切換。
在上述第十實施例(圖28)中，如果由極化分離器21和極化分離器26的極化軸形成的角度取為θ，θ在中上述第十實施例中為90°。當角度θ連續變化時，隨著角度θ從0°增加，色對比度變得更好，當角度θ變為60°，顯示狀態得到很好的改善，當角度θ變為90°時，可以獲得高色純度。
(第十二實施例)圖29顯示了用于根據權利要求21的電子表的主要部分，尤其是一個液晶顯示設備，的另一實施例。該液晶顯示設備50與圖28所示的液晶顯示設備40的不同之處在于，散射板27被放置于極化分離器21和極化分離器26之間。在本實施例中，極化分離器21的波長區域(Δλ3)被取為黃色，極化分離器26的波長區域(Δλ4)被取為藍色。從而，藍色顯示和金屬光澤的黃色顯示，即，金色可被變化。
(第十三實施例)圖30顯示了用于根據權利要求21的電子表的主要部分，尤其是液晶顯示設備中的另一實施例。液晶顯示設備60與圖28所示的液晶顯示設備40不同之處在于，在光吸收器39處配置了一個光源66。光源66使用了一種LED(發光二極管)67，并用一個導向器65將由LED67發射的光引導從其頂部表面射向外部。
在外部光源下，類似于圖28的實施例，可以在波長區域(Δλ3)的顯示顏色與波長區域(Δλ4)的顯示顏色之間切換。另外，在光源66的照射下，入射到極化分離器26上的光被極化分離器26和極化分離器21透射，從而可以獲得在波長區域(Δλ3)的線形極化光與波長區域(Δλ4)的線形極化光，它們成直角相交。通過使用STN液晶8切換這些線形極化光的極化狀態，可以在波長區域(Δλ3)的顯示顏色與波長區域(Δλ4)的顯示顏色之間切換。
(第十四實施例)在圖29所示的實施例中，省去延遲薄膜34。于是可以獲得更明亮的綠色顯示和金色顯示。
根據權利要求1所要求的顯示設備和權利要求2所要求的電子表，將一個用于透射在一個方向的線形極化光，而反射除了上述方向的其它線形極化光的極化分離元件用在標準起偏器處作為第二極化分離裝置，這使得諸如數值字符或類似的信息和背景顏色都能以相當明亮和易于觀看的狀態顯示。
此外，可以將諸如連合活字，標記，字符或類似的圖案提供于反射層上，這使得與普通的無圖案的單色顯示表面相比，在該顯示表面上的背景可以變化，從而為觀看者提供了各種各樣的信息，或強烈地吸引觀看者。
根據權利要求10所要求的顯示設備和權利要求11所要求的電子表，類似于權利要求1所要求的顯示設備和權利要求2所要求的電子表，將一個用于透射在一個方向的線形極化光，而反射除了上述方向的其它線形極化光的極化分離元件用在標準起偏器處作為第二極化分離裝置，這使得諸如數值字符或類似的信息和背景顏色都能以相當明亮和易于觀看的狀態顯示。
另外，從安置于第二極化分離裝置后部的反射層發出的反射光可以被無衰減地充分導向外部，這使得如果設計一個光反射層，則各種背景可以清晰明確地辨認。具體地，根據本發明，光反射層由其視覺識別條件根據觀看角度而改變的薄片材料形成，這使得每次當觀看者改變觀看角度，可以看到各種不同的背景等，因此這使得與普通的無圖案的單色顯示表面相比，觀看者可以享受各種表面顯示。
根據權利要求17所要求的電子表，甚至如果電子表被放置于諸如夜晚時間的黑暗環境中，表的顯示表面也可以使用來自光反射元件的光積聚發射層的輻射光來向外部明亮地顯示。而且，由于光積聚發射層不要求特殊的能源，并且它自身的厚度很薄，因此電子表可以低成本，以很小尺寸來制造。
根據權利要求21所要求的電子表，對應于用于顯示諸如數值字符或類似的信息的透射極化軸的狀態，可以獲得第一顯示狀態和第二顯示狀態的兩種顯示狀態。由于第一顯示狀態的顯示顏色和第二顯示狀態的顯示顏色彼此不同，因此電子表可以用兩種顏色來顯示。此外，由于兩種顯示狀態是基于從極化分離裝置反射的光的顯示狀態，因此與普通透射兩個起偏器薄片的顯示設備相比，可以獲得相當亮的表面顯示。
(附圖簡述)、圖1原理性地顯示根據本發明的顯示設備。
圖2是原理性地顯示一個用作為圖1所示結構的主要部分的極化分離薄膜的內部結構的透視圖。
圖3原理性地顯示圖2所示的極化分離薄膜的操作。
圖4是顯示根據本發明的電子手表的一個實施例的剖面結構的橫截面圖。
圖5是顯示用于圖4的電子手表的機械裝置的平面圖。
圖6是顯示圖5的機械裝置的剖面結構的橫截面圖。
圖7是顯示用于圖4的電子手表的一個顯示形式示例的平面圖。
圖8是顯示一個光反射層示例的平面圖。
圖9是顯示根據本發明的電子手表和顯示設備的另一實施例的剖面結構的橫截面圖。
圖10原理性地顯示通過使用圖9的電子手表的各種顯示形式的示例。
圖11原理性地顯示根據本發明的顯示設備的另一實施例。
圖12原理性地顯示根據本發明的顯示設備的另外的另一實施例。
圖13是顯示光反射層和其觀看角度特性的一個實施例的透視圖。
圖14是原理性地顯示當從圖13所示的光反射層的另一角度觀看時的觀看角度特性的透視圖。
圖15是顯示光反射層的另一實施例的平面圖。
圖16是顯示光反射層的另外的實施例的平面圖。
圖17是顯示從圖16的V-V線所取的剖面結構的橫截面圖。
圖18是顯示光反射層另外的另一實施例的橫截面圖。
圖19原理性地顯示了用于根據本發明的電子手表中的顯示設備的另一實施例。
圖20是顯示用于根據本發明的電子手表中的機械裝置示例的平面圖。
圖21是圖20所示機械裝置的橫截面圖。
圖22原理性地顯示了用于根據本發明的電子手表中的顯示設備的另外一個實施例。
圖23用于說明一個液晶顯示設備的示例的原理，該顯示設備用于根據本發明的電子表中的主要部件。
圖24用于說明一個液晶顯示設備的另一示例的原理，該顯示設備用于根據本發明的電子表中的主要部件。
圖25是根據本發明的電子表的實施例的前視圖。
圖26是顯示圖25中電子表的內部結構的主要部分的橫截面圖。
圖27是原理性地顯示一個極化分離器示例的透視圖，該極化分離器是用于根據本發明的電子表中的主要部分。
圖28原理性地顯示一個液晶顯示設備的實施例的剖面結構，該液晶顯示設備是用于根據本發明的電子表中的主要部件。
圖29原理性地顯示一個液晶顯示設備的另一實施例的剖面結構，該液晶顯示設備是用于根據本發明的電子表中的主要部件。
圖30原理性地顯示一個液晶顯示設備另外的另一實施例的剖面結構，該液晶顯示設備是用于根據本發明的電子表中的主要部件。
圖31原理性地顯示一個普通顯示設備示例的主要部分。(參考標號)1，31 外殼2，32 機械裝置3，33 玻璃板4 后蓋6，36 表帶7，37 嵌板框架8 液晶板(透射軸可變裝置)9 電池10，旋轉環11 起偏器(第一極化分離裝置)12 極化分離薄膜(第二極化分離裝置)13a，13b玻璃基底14，14a，14b透明電極15 起偏器(第二極化分離裝置)16a，16b承裝卷軸17 光散射層18 背光18a 光反射層19 STN液晶板(透射極化軸可變裝置20 圖案21 極化分離器22 機械裝置(movement)26 極化分離器27 散射板28，38，48 光反射板34 延遲薄膜(retardation)40，50，60 液晶顯示設備47 光反射層49 菲涅耳透鏡58 光反射板64 透明電極68 光反射板A，B不同類型薄膜的層C，D背光的光學路徑E 透射軸F 光吸收軸L 液晶M 馬賽克圖案部分P，Q外部光的光學路徑
權利要求
1.一種顯示設備，它包括透射面向一個方向的線性極化光，并且不透射其它線性極化光的第一極化分離裝置；放置在接收從第一極化分離裝置發射的線性極化光處的透射極化軸可變裝置，并且該裝置可以選擇所透射的極化光的極化軸改變和不改變狀態中的一種；面向透射極化軸可變裝置，放置在上述第一極化分離裝置的對面的第二極化分離裝置，它透射在第一方向的線性極化光，并且反射其它線性極化光；面向第二極化分離裝置，放置在上述透射極化軸可變裝置的對面以反射光的光反射層；其中光反射層包括在光反射表面上的圖案。
2.一種用于計時和顯示時間的電子表，它包括透射面向一個方向的線性極化光，并且不透射其它線性極化光的第一極化分離裝置；放置在接收從第一極化分離裝置發射的線性極化光處的透射極化軸可變裝置，并且該裝置可以選擇所透射的極化光的極化軸改變和不改變狀態中的一種；面向透射極化軸可變裝置，放置在上述第一極化分離裝置的對面的第二極化分離裝置，它透射在第一方向的線性極化光，并且反射其它線性極化光；面向第二極化分離裝置，放置在上述透射極化軸可變裝置的對面以反射光的光反射層；其中光反射層包括在光反射表面上的圖案。
3.根據權利要求2的電子表，其特征在于，上述圖案通過印刷形成在光反射層之上。
4.根據權利要求2或3的電子表，其特征在于，上述圖案是連合活字，標志或字符。
5.根據權利要求2到4中的一個的電子表，其特征在于，光反射層包括熒光材料。
6.根據權利要求2到5中的一個的電子表，其特征在于，第一極化分離裝置相對于透射極化軸可變裝置可以旋轉。
7.根據權利要求6的電子表，其特征在于，進一步包括一個包圍第一極化分離裝置，透射極化軸可變裝置，第二極化分離裝置和光反射層的外殼，和一個可旋轉地安裝在上述第一極化分離裝置上的旋轉環，其中上述第一極化分離裝置是與上述旋轉環成一體地旋轉。
8.根據權利要求2到7中的一個的電子表，其特征在于，光反射層相對于第二極化分離裝置可以移動。
9.根據權利要求2到8中的一個的電子表，其特征在于，第二極化分離裝置具有通過兩種薄膜交替疊積而形成的多層結構，其中，在多層結構中，相對于疊積方向的兩個相鄰層中，在一個方向上兩層的折射率相同，而在此方向的垂直方向上，兩層的折射率不同，其中，在多層結構中上述各層的厚度彼此不同。
10.一種顯示設備，它包括透射面向一個方向的線性極化光，并且不透射其它線性極化光的第一極化分離裝置；放置在接收從第一極化分離裝置發射的線性極化光處的透射極化軸可變裝置，并且該裝置可以選擇所透射的極化光的極化軸改變和不改變狀態中的一種；面向透射極化軸可變裝置，放置在上述第一極化分離裝置的對面的第二極化分離裝置，它透射在第一方向的線性極化光，并且反射其它線性極化光；面向第二極化分離裝置，放置在上述透射極化軸可變裝置的對面以反射光的光反射層；其中光反射層具有隨觀看角度的變化而改變視覺識別狀態的特征。
11.一種用于計時和顯示時間的電子表，它包括透射面向一個方向的線性極化光，并且不透射其它線性極化光的第一極化分離裝置；放置在接收從第一極化分離裝置發射的線性極化光處的透射極化軸可變裝置，并且該裝置可以選擇所透射的極化光的極化軸改變和不改變狀態中的一種；面向透射極化軸可變裝置，放置在上述第一極化分離裝置的對面的第二極化分離裝置，它透射在第一方向的線性極化光，并且反射其它線性極化光；面向第二極化分離裝置，放置在上述透射極化軸可變裝置的對面以反射光的光反射層；其中光反射層具有隨觀看角度的變化而改變視覺識別狀態的特征。
12.根據權利要求11的電子表，其特征在于，光反射層包括一種菲涅耳透鏡。
13.根據權利要求11的電子表，其特征在于，光反射層包括一種高低不平的幾何結構圖案。
14.根據權利要求11的電子表，其特征在于，光反射層包括一種全息圖象薄片。
15.根據權利要求11的電子表，其特征在于，光反射層包括具有馬賽克圖案的全息圖象薄片，而馬賽克圖案的各個圖案部分的全息圖象特性不同。
16.根據權利要求11到16中的一個的電子表，其特征在于，第二極化分離裝置具有通過兩種薄膜交替疊積而形成的多層結構，其中，在多層結構中，相對于疊積方向的兩個相鄰層中，在一個方向上兩層的折射率相同，而在此方向的垂直方向上，兩層的折射率不同，其中，在多層結構中上述各層的厚度彼此不同。
17.一種用于計時和顯示時間的電子表，它包括透射面向一個方向的線性極化光，并且不透射其它線性極化光的第一極化分離裝置；放置在接收從第一極化分離裝置發射的線性極化光處的透射極化軸可變裝置，并且該裝置可以選擇所透射的極化光的極化軸改變和不改變狀態中的一種；面向透射極化軸可變裝置，放置在上述第一極化分離裝置的對面的第二極化分離裝置，它透射在第一方向的線性極化光，并且反射其它線性極化光；面向第二極化分離裝置，放置在上述透射極化軸可變裝置的對面以反射光的光反射層；其中光反射層具包括具有當外部明亮時積聚光，而當外部黑暗是輻射所積聚的能量的功能的光積聚發射層。
18.根據權利要求17的電子表，其特征在于，上述第一極化分離裝置和第二極化分離裝置是用于透射朝向一個方向的線性極化光，而吸收其它極化光的起偏器。
19.根據權利要求17的電子表，其特征在于，上述第一極化分離裝置是用于透射朝向一個方向的線性極化光，而吸收其它極化光的起偏器，上述第二極化分離裝置具有透射朝向一個方向的線性極化光，而反射在其垂直方向上的線性極化光的功能。
20.根據權利要求17到19中的一個的電子表，其特征在于，上述光積聚發光層可以通過吸收光將其電子保持在其激發態，并包括通過所保持的電子與正空穴的重組合而發射光的物質。
21.一種用于計時和顯示時間的電子表，它包括一個可以改變極化方向的透射極化軸可變裝置；分別放置在透射極化軸可變裝置兩端的第一極化分離裝置和第二極化分離裝置；相對于第二極化分離裝置，放置在透射極化軸可變裝置對面的第三極化分離裝置；其中第一極化分離裝置是一種相對于光從第一端入射，可以在第一端的相對端發射線性極化光的極化分離裝置，它相對于光從第一端入射，可以在第一端的相對端發射線性極化光，其中第二極化分離裝置是一種極化分離裝置，它可以透射從第三端入射光的作為第二方向的線性極化光的在第二方向的線性極化光分量到與第三端相對的第四端；它可以反射從第三端入射光的，在第一波長范圍的作為第三方向線性極化光的，在與第二方向垂直的第三方向線性極化光分量到第三端；它可以發射從第三端入射光的，在第三方向，并在第二波長范圍的作為第三方向線性極化光的第三方向線性極化光分量到第四端，和其中第三極化分離裝置是一種極化分離裝置，它可以透射從第五端入射光的作為第四方向的線性極化光的在第二方向的線性極化光分量到與第五端相對的第六端；它可以反射從第五端入射光的，在第三波長范圍的作為第五方向線性極化光的，在與第六方向垂直的第五方向線性極化光分量到第五端；它可以發射從第五端入射光的，在第五方向，并在第四波長范圍的作為第四方向線性極化光的第四方向線性極化光分量到第六端。
22.根據權利要求21的電子表，其特征在于，所述透射極化軸可變裝置包括一種液晶顯示設備。
23.根據權利要求22的電子表，其特征在于，所述液晶顯示設備是一種TN液晶設備，STN液晶設備或ECB液晶設備。
24.根據權利要求21到23中的一個的電子表，其特征在于，第一極化分離裝置包括一種起偏器。
25.根據權利要求21到24中的一個的電子表，其特征在于，由所述第二方向和第四方向構成的角度是45°到90°。
26.根據權利要求21到24中的一個的電子表，其特征在于，由所述第二方向和第四方向構成的角度是60°到90°。
27.根據權利要求21到24中的一個的電子表，其特征在于，由所述第二方向和第四方向構成的角度是75°到90°。
28.根據權利要求21到27中的一個的電子表，其特征在于，進一步包括光散射裝置。
29.根據權利要求21到28中的一個的電子表，其特征在于，進一步包括光吸收裝置。
30.根據權利要求21到28中的一個的電子表，其特征在于，進一步包括一個光源。
31.根據權利要求21到30中的一個的電子表，其特征在于，第二極化分離裝置是一個其中多層通過彼此粘附而疊積在一起的疊積產品，所述多層中彼此相鄰的層的折射率在第六方向上相等，而在與第六方向垂直的第七方向上不同。
32.根據權利要求21到31中的一個的電子表，其特征在于，所述第三極化分離裝置是一個其中多層通過彼此粘附而疊積在一起的疊積產品，所述多層中彼此相鄰的層的折射率在第八方向上相等，而在與第八方向垂直的第九方向上不同。
全文摘要
為了在用于電子表或類似物的顯示設備中,使諸如數值字符或類似的信息和背景都可以明亮并容易地顯示,而且向觀看者提供各種信息,以使得可以強烈地吸引觀看者。本發明提供了一種包括起偏器11,液晶板8和極化分離薄膜12等部件的顯示設備。極化分離薄膜12具有透射在一個方向的線形極化光,并反射其它的線形極化光的功能。諸如連合活字、標記、字符或類似的圖案通過在配置于極化分離薄膜12后部的光反射層18a上印刷而形成。
文檔編號G04G9/00GK1201921SQ9810959
公開日1998年12月16日 申請日期1998年6月9日 優先權日1997年6月9日
發明者有川康夫, 宮澤英一, 平川友章 申請人:精工愛普生株式會社