專利名稱：電子表的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電子表，例如手表、秒表之類，用于計時和顯示時間。
采用平面式顯示器例如液晶顯示器來顯示其上的數(shù)字信息之類的電子表是公知的。例如，采用液晶顯示器的電子表包含一對偏振片52和53，其間置有液晶元件54，以及配置在偏振片53上側(cè)的發(fā)光元件54，如圖21中所示。該對偏振片52和53沿豎直方向是相互對準的。
在這樣一種傳統(tǒng)的電子表中，在白天，用環(huán)境光照明顯示數(shù)字信息之類，而在夜間，需要發(fā)光元件54發(fā)光以顯示數(shù)字信息之類。為了顯示數(shù)字信息，將-ON(通態(tài))電壓施加到液晶元件51的二電極之間，來施加電壓的區(qū)域或施加OFF(斷態(tài))電壓的區(qū)域成為白色或其它適當(dāng)顏色的背景。如圖所示，施加ON電壓以顯示信息的區(qū)或用“ON”表示，而來施加電壓或施加OFF電壓的區(qū)域“用OFF”表示。
當(dāng)利用環(huán)境光顯示背景(即利用處于OFF狀態(tài)的液晶元件51)時，環(huán)境光即自然光中的沿與圖21的頁面平行的線偏振光如用箭頭P所示通過偏振片52透人，并且由于處于OFF狀態(tài)的液晶元件51的作用沿偏振方向偏轉(zhuǎn)90°，因此變成與圖21的頁面垂直的方向的線偏振光。然后該線偏振光透過偏振片53，散射到發(fā)光元件54的表面，部分散射光依序透過偏振片53，液晶元件51和偏振片52，并顯示在外側(cè)，因此該背景識別為白色背景。
當(dāng)環(huán)境光用于顯示數(shù)字信啟、之類(即利用處于ON狀態(tài)的液晶元件)時，環(huán)境光中沿與圖21的頁面平行方向的線偏振光由偏振片52所獲取，并且沿用箭頭Q所表示的方向透過液晶元件51。由于液晶元件51處于ON狀態(tài)，該線偏振光保持與圖21的頁面平行的偏振方向而沒有被扭轉(zhuǎn)，并因此被偏振片53吸收。因此，這一區(qū)域由外部識別為“黑色”。
按照這種方式，當(dāng)環(huán)境光用于顯示時，在白色背景上顯示黑色的數(shù)字之類的時間或其它信息。
換句話說，當(dāng)發(fā)光元件54的光線用于顯示背景時(即利用處于OFF狀態(tài)的液晶元件51)，如箭頭C所示，由偏振片53獲取該發(fā)光元件54的光線中的沿與圖21的頁面相垂直的方向的線偏振光，即自然光并由于處于OFF狀態(tài)的發(fā)光元件51使該偏振光方向偏轉(zhuǎn)90°，因此變?yōu)榕c圖21的頁面平行的方向的線偏振光，并透過偏振片52，最終被識別。被識別的光線的顏色為發(fā)光元件54的發(fā)光顏色，通常為白色。
當(dāng)發(fā)光元件54的光線用于顯示數(shù)字信息之類時(即利用處于ON狀態(tài)的液晶元件51)，如由箭頭D所示，發(fā)光元件54的光線中沿與圖21的頁面相垂直的方向的線偏振光由偏振片53所獲取，并透過處于ON狀態(tài)的液晶元件51到達偏振片52。由于該線偏振光未與偏振片52的偏振方向相一致，于是由偏振片52吸收，因此，這一區(qū)域由外部識別是“黑色的”。
按這種方式，為了利用發(fā)光元件54的光線顯示信息，指示時間或其它信息的數(shù)字之類是在發(fā)光元件54的發(fā)光顏色背景上顯示的。
本發(fā)明需要解決的問題根據(jù)上面的討論可以理解，當(dāng)利用環(huán)境光線和當(dāng)利用發(fā)光元件的光線在常規(guī)電子表中以“黑色”簡單顯示數(shù)字之類時，對于數(shù)字信息之類的顯示方式是簡單的。
對于這一問題，本發(fā)明進行了研究，故本發(fā)明的第一目的是使在手表中對于數(shù)字信息之類的顯示方式多樣化，該顯示方式是在自然光和發(fā)光元件之間選擇的。
如圖21所示，在利用配置在偏振片下方的發(fā)光元件發(fā)出的光顯示信息的類型的手表中，發(fā)光元件通常發(fā)出單色光。因此，背景光是單色的，例如，當(dāng)利用如在圖21中的箭頭C所表示的光的發(fā)光顏色來表示背景顏色時僅為白色。雖然該顯示方式工作簡單，能表示數(shù)字信息之類，但該顯示方式在引起使用者的注意的作用方面是不夠充分的。
本發(fā)明的第二目的是提供一種新穎的顯示方式，其通過在電子表上的圖像色澤方面引入新的觀念從而能吸引使用者的注意。(1)為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的用于計時和顯示時間的電子表包含(a)第一偏振分光裝置，其令沿一個方向的線偏振光分量從中通過，而不讓沿與所述一個方向垂直的方向的線偏振光分量從中通過，(b)偏振軸變化裝置，其配置位置適于接收來自第一偏振分光裝置的線偏振光，用于在使偏振軸產(chǎn)生變化的狀態(tài)以及使偏振軸不變的狀態(tài)之間進行選擇，(c)第二偏振分光裝置，其正好與第一偏振分光裝置相對配置，在二者之間置入偏振軸變化裝置，用于使沿第二方向的偏振光分量透過以及使沿與所述第二方向垂直的方向的偏振光分量反射。以及(d)發(fā)光裝置，用于通過第二偏振分光裝置向偏振軸線變化裝置發(fā)出光線。
在上述配置中，第一偏振分光裝置是由普通偏振片構(gòu)成的。該普通偏振片是指一種薄膜元件，其根據(jù)入射的自然光輸出沿一個方向的線性偏振光，可以通過在TAC(三醋酸纖維素)的二保護層之間置入一偏振片層構(gòu)成。
偏振軸變化裝置例如由一液晶元件構(gòu)成?？梢圆捎冒琓N(扭曲向列型)液晶、STN(超扭曲向列型)液晶和ECB(電控雙折射型)液晶在內(nèi)的任何一種液晶。STN液晶包含一種采用顏色補償?shù)墓飧飨虍愋缘牟牧侠鏔-STN(薄膜補償式超向列型)液晶。
第二偏振分光裝置可以是如下元件中的一種，即(1)由在WO95/17692和WO95/27919的國際申請公開文本中所述的多層薄膜結(jié)構(gòu)的偏振分光膜，(2)一種偏振分光片，其具有一在一側(cè)或兩側(cè)帶(1/4)入波片的膽甾相液晶，(3)用于將光分成為反射偏振光和透射偏振光的偏振分光元件，其具有‘Brewsfer角’(SID 92 DIGEST,427-429頁)的優(yōu)點，以及(4)采用全息圖的偏振分光元件。
作為一種發(fā)光元件可以利用的是(1)平面式發(fā)光器，例如EL(電致發(fā)光)，(2)在具有平面發(fā)光表面的導(dǎo)光片的側(cè)沿具有冷陰極管的發(fā)光器件，作為一種線光源，(3)在具有平面發(fā)光表面的光導(dǎo)面的側(cè)沿具有LED(發(fā)光二極管)即點光源的發(fā)光器件。
該電子表其特征在于，取代在常規(guī)電子表中的偏振軸變化裝置和發(fā)光裝置之間配置的偏光片，采用第二偏振分光裝置作為結(jié)構(gòu)元件(c)。該偏振片具有一般的功能，即令沿一個方向的線偏振光分量透過而通過吸收而不令沿與所述一個方向相垂直的方向的線偏振光分量通過，與之相反，該第二偏振分光裝置令沿第二方向的線偏振光分量透過而將與沿與所述第二方向垂直的方向的線偏振光分量反射，特別是將沿與沿一個方向的線偏振光的偏振軸相垂直的方向的線偏振光全反射。當(dāng)將第二偏振分光裝置與一偏振片組合使用時，與采用兩個偏振片的常規(guī)的電子表相比，當(dāng)為顯示信息選擇自然光或發(fā)光元件時，顯示數(shù)字信息之類的顯示方式是多樣化的。
雖然常規(guī)手表僅當(dāng)或者選擇自然光或者選擇發(fā)光裝置的光線時用黑色顯示數(shù)字信息之類，但是當(dāng)采用自然光時本發(fā)明的電子表按常規(guī)顯示方式工作，即以黑色顯示數(shù)字信息之類，但當(dāng)使用發(fā)光裝置時則以對該發(fā)光裝置獨有的顏色顯示數(shù)字信息之類。這意味著，發(fā)光裝置由各種各樣的顯示顏色之中選用一種所需顏色，以便與信息顯示場合相一致。
例如，當(dāng)電子表是一種數(shù)字表時，當(dāng)在夜間黑暗的環(huán)境下要顯示數(shù)字信息之類時，可以選擇紅色，相對于黑色背景易于識別。當(dāng)電子表用作在水下使用的潛水員用手表時，可以用一種醒目的顏色例如黃色發(fā)告警信息，以便告警潛水員以水壓和潛水時間。
當(dāng)用第二偏振分光裝置作為結(jié)構(gòu)元件(c)取代該普通偏光片時，該裝置使沿一個方向的線偏振光透過并將沿與該方向垂直的線偏振光反射，在常規(guī)手表中被偏光片吸收或散射的光線通過反射用于顯示信息，因此，手表的背景是變亮的，增加了數(shù)字信息之類的對比度。這樣就能良好地服務(wù)于通常視力下降的上年紀的人。
(2)在該電子表中，在第二偏振分光裝置和發(fā)光裝置之間配置一半透光層。存在這樣的機會，當(dāng)由第一偏振分光裝置獲得的自然光透過偏振軸改變裝置和第二偏振分光裝置并到達在本發(fā)明的電子表中的發(fā)光元件的表面時(如

圖1中箭頭所示)，于是在該發(fā)光裝置的表面上以不規(guī)則方式反射。由于由不規(guī)則反射區(qū)輸出的光的強度下降，可以利用這一區(qū)域的優(yōu)點顯示數(shù)字信息之類。由于僅一部分不規(guī)則反射的光線由信息顯示區(qū)輸出，對比度明顯降低，因此難于識別對數(shù)字之類信息的顯示。
由于配置在第二偏振分光裝置和發(fā)光裝置之間的半透光層的作用，由半透光層吸收光線，所顯示的信息的亮度明顯下降，因此，保證對于所顯示的數(shù)字信息之類有高的對比度。
(3)在該電子表中，在第一偏振分光裝置和發(fā)光裝置之間配置一光散射層。有這樣的機會，當(dāng)由第一偏振分光裝置獲得的自然光透過偏振軸變化裝置并由第二偏振分光裝置反射時向外輸出(如圖1中箭頭P所示)。由于在偏振軸變化裝置和第二偏振分光裝置之間的光通路中沒有任何元件，所反射的光以特定的反射狀態(tài)輸出，使用者看到一特定反射的圖像，該圖像對于計時器的顯示方式并不是優(yōu)選的。利用配置在光通路中的光散射層。使用者識別的是白色圖像而不是特定反射的圖像，因此用作計時器的電子表提供了一種易于識別的顯示方式。
(4)在該電子表中，發(fā)光裝置最好發(fā)出桔色、紅色和黃綠色之中的一種光線。在包含一對偏振片的常規(guī)電子表中，僅以黑色顯示信息，這是因為利用吸收光的狀態(tài)來顯示數(shù)字信息之類。與之相反，本發(fā)明的電子表利用發(fā)光裝置的光線來顯示數(shù)字信息之類，并且如果安排發(fā)光裝置的光線顏色不同于黑色，則以不同于黑色的特定顏色來顯示數(shù)字信息之類。特別是當(dāng)光線顏色是由桔色、紅色和黃綠色中選擇時，就會形成新穎醒目的顯示。
(5)在上面的討論中沒有提及發(fā)光裝置的光線顏色是單色的還是多色的。與此相關(guān)，發(fā)光裝置的發(fā)光表面是被分成幾個部分，利用這些部分發(fā)出多種顏色的光線。當(dāng)利用發(fā)光裝置顯示數(shù)字信息之類時，多個信息塊以幾種顏色出現(xiàn)。顯示方式的多樣化滿足了各種各樣的需求。
(6)在上述電子表中，當(dāng)發(fā)光裝置發(fā)出多種顏色的光時，發(fā)光裝置中的光線顏色本身是可以變化的，以及該發(fā)光裝置可以包含一白色光源和濾色片。使用濾色片使得發(fā)光裝置能發(fā)出多種顏色的光，即使當(dāng)發(fā)光裝置是通常的白色光源。
(7)在上述電子表中，第二偏振分光裝置可以由如上所述的多樣化的偏振分光元件構(gòu)成，并且最好由具有在WO95/17692和WO95/27919號國際申請公開文本中介紹的結(jié)構(gòu)的偏振分光薄膜構(gòu)成。如在圖2中所示，該偏振分光膜為多層結(jié)構(gòu)，為交替層疊兩種類型的層A和層B，該多層之中相鄰的兩層沿一個方向的折射率是彼此相等的，但是沿與該方向垂直的方向的折射率是彼此不同的，以及該多個層逐層厚度是變化的。
參閱圖2，按3個相互垂直的軸線方向XYZ分析，利用模壓成型技術(shù)將兩層A和B進行層壓，沿一個方向拉伸(例如沿X方向)，不過沿另一方向不進行拉伸(例如Y方向)。即X方向是拉伸方向，Y方向是與其正交的方向。B層材料的折射率為nB(例如nB=1.64)，并維持不變，與拉伸處理無關(guān)，另一方面，A層材料的折射率由于拉伸處理而變化。當(dāng)例如沿一個軸線將A材料層拉伸時，它具有沿拉伸方向(例如x方向)的折射率nAX(例如nAX=1.88)和沿該正交的方向(Y方向)的折射率nAY(例如nAY=1.64)。
將當(dāng)由如圖2所示的A層和B層材料構(gòu)成的多層結(jié)構(gòu)沿X方向進行拉伸時，沿拉伸方向產(chǎn)生大的折射率差Δn=1.88-1.64=0.24。另一方面，沿與拉伸方向正交的Y方向的A層和B層之間的折射率差為Δn=1.64-1.64=0，因此，沒有形成折射率差。由于具有這種的光學(xué)特性，當(dāng)光線入射到偏振分光膜12上時，沿入射光的透光軸E的偏振分量透過偏振分光膜12。沿入射光的吸收軸線F的偏振分量(b)受到折射率差Δn影響，由于這一原因而產(chǎn)生反射。
各層A和B各個稍微改變?yōu)閠1,t2,t3…，以及由于這一原因，不同波長的光線(b-1)、(b-2),…由各層界面反射，如圖3所示。更具體地說，波長范圍很寬的光線由兩種類型的層A和層B構(gòu)成的多層結(jié)構(gòu)所反射。
如果將厚度為t1,t2,t3…的各層相結(jié)合，實際上反射所有波長的光線，最終得到的反射光是白色光。另一方面，如果將厚度為t1,t2,t3…，的各層適當(dāng)組合裝配，則由偏振分光膜12選擇性地反射所需顏色的光線。
由于，偏振分光膜12制得極薄并具有柔韌性，電子表的總厚度作得薄，并且其制造方法被簡化。
(8)為了實現(xiàn)第二目的，本發(fā)明的用于計時和顯示時間的另一種電子表，包含(a)第一偏振分光裝置，從中透過沿一個方向的線偏振光分量，而不令沿與所述方向垂直的方向的線偏振光分量透過；(b)偏振軸變化裝置，配置位置適于接受來自第一偏振分光裝置的線偏振光，用于在使偏振軸變化的狀態(tài)和使偏振軸不變的狀態(tài)之間進行選擇，(c)第二偏振分光裝置，其正好與第一偏振分光裝置相對配置，在二者之間置入偏振軸變化裝置，用于使沿第二方向的線偏振光分量透過而將沿與所述第二方向垂直的方向的線偏振光分量反射，(d)發(fā)光裝置，用于通過第二偏振分光裝置向偏振軸變化裝置發(fā)出光線，以及(e)其中的發(fā)光裝置向偏振軸變化裝置發(fā)出多種不同顏色的光線。
比較電子表(1)和(8)可知兩種電子表的共同特征是都使用發(fā)光裝置。然而，在電子表(1)中，發(fā)光裝置并不局限于任何特定的結(jié)構(gòu)，而在電子表(8)中的發(fā)光裝置限于發(fā)出多種不同顏色的光線。根據(jù)本發(fā)明發(fā)光裝置發(fā)出多種顏色的光線，并且背景被分成多個部分，在該顯示方式下這些部分發(fā)出各自不同顏色的光線，因此形成吸引使用者注意的新穎顯示。
(9)設(shè)想利用發(fā)光裝置發(fā)出多種不同顏色光線的各種不同的方法。例如可以將多個發(fā)出不同顏色光線的光源組合到該發(fā)光裝置中。利用按照這種方式配置的多個不同顏色的光源，各種顏色的發(fā)光區(qū)選擇性發(fā)出用于使顯示方式多樣化的各種顏色光線，這與多個發(fā)光區(qū)同時發(fā)光或熄滅的配置方案形成對照。
(10)作為一種除了方法(9)以外利用發(fā)光裝置發(fā)出多種不同顏色的可使用的方法是，將多種類型的能選擇性透過不同顏色光線的濾色片組合使用。利用濾光片來分布由發(fā)光裝置發(fā)出的光線的顏色，使顏色分布圖形可以形成為任何所需的圖形。
(11)在根據(jù)(8)到(10)的電子表中，第二偏振分光裝置使沿第二方向的線偏振光分量透過，而對沿與所述方向垂直的方向的線偏振光分量不是吸收而是反射。
按照這種方式，距發(fā)光裝置較遠的第一偏振分光裝置是由普通分光片構(gòu)成的，而距發(fā)光裝置較近的第二偏振分光裝置是由上述反射型偏振分光裝置構(gòu)成的，使得可確定利用由發(fā)光裝置的光線顯示數(shù)字信息之類的方式。在這一實例中，根據(jù)本發(fā)明的發(fā)光裝置發(fā)出多種顏色的光線，在該顯示方式下以多種顏色顯示數(shù)字信息之類，因此形成能吸引使用者注意的新穎顯示。
利用由反射型偏振元件構(gòu)成的第二偏振分光裝置，發(fā)光裝置的ON/OFF(通斷)操作瞬間改變不同的顏色，在計時顯示屏上形成背景顏色和數(shù)字信息之類的顯示顏色，因此提供一種令人關(guān)注的新穎的顯示方式。
(12)在按照上述構(gòu)成的電子表中，由發(fā)光裝置發(fā)出的多種顏色并不局限于特定的顏色，但最好包含桔色、紅色和黃綠色。這些顏色對眼睛是醒目的、有吸引力的。當(dāng)將反射型偏振分光元件用作第二偏振分光元件時，利用發(fā)光裝置的光線顯示數(shù)字信息之類，而背景顏色通常是“黑色的”。由于桔色、紅色和黃綠色相對黑色背景是十分醒目的，當(dāng)將反射型偏振分光元件用作第二偏振分光元件時最好由這些顏色中選擇光線顏色。
(13)為了實現(xiàn)第二目的，本發(fā)明的電子表包含一液晶單元，其通過改變施加的電場和用于向液晶單元發(fā)出光線的發(fā)光裝置可以改變光線的透過狀態(tài)，其中發(fā)光裝置包含不同顏色的光源，對于一種顏色至少一個光源。
在該電子表中，各種顏色的光源選擇性地點亮，背景顯示區(qū)和對于數(shù)字之類的信息顯示區(qū)不僅按白色或黑色顯示，而且還能以各種所需的顏色顯示，因此形成能吸引使用者注意的新穎的顯示。
(14)在根據(jù)(13)的電子表中，不同顏色的光線最好在肉眼觀看狀態(tài)以混合顏色的方式顯示。肉眼觀看狀態(tài)是指使用者觀看他的表是用其肉眼在一定距離仍能使其看清在手表顯示屏上的關(guān)注點，例如該距離為距手表15厘米或者更遠。按照混合顏色顯示，可以顯示使用者所希望的各種顏色。
(15)在根據(jù)(13)或(14)的電子表中，在混合顏色顯示中的顏色混合狀態(tài)最好是變化的。例如當(dāng)將紅色和綠色混合時，最好按照適當(dāng)?shù)臅r間，由以紅色為基調(diào)的顏色變?yōu)橐跃G色為基調(diào)的顏色或者相反。按照這種配置，使用者的注意力可快速地吸引到手表上。
(16)當(dāng)在電子表(15)中以顏色混合顯示中的顏色混合狀態(tài)改變時，顏色混合狀態(tài)的變化是按預(yù)定的時間間隔自動進行的。例如，將紅色和綠色混合，紅色和綠色的混合比例按規(guī)則時間間隔分幾個階段由以紅色為基調(diào)的顏色改變到以綠色為基調(diào)的顏色，或者相反。按照這種配置，使用者看到電子表的背景顏色之類逐漸自動地變化。
(17)在根據(jù)(15)和(16)的電子表中，在顏色混合顯示中的顏色混合狀態(tài)的變化是通過改變在發(fā)光裝置中的每個顏色的光源的發(fā)光強度實現(xiàn)的。作為一種用于改變發(fā)光強度的實用方法是改變提供到光源的電流的占空因數(shù)。
(18)在根據(jù)(15)和(16)的電子表中，改變在顏色混合顯示中顏色混合狀態(tài)是通過改變在發(fā)光裝置中的每個顏色的光源的發(fā)光區(qū)實現(xiàn)的。
(19)在根據(jù)(13)到(18)的電子表中，該光源是EL(電致發(fā)光)、LEDC(發(fā)光二極管)以及燈中的一種或者是它們的組合。
(20)在根據(jù)(13)到(19)的電子表中，該液晶單元包含(a)第一偏振分光裝置，其沿第一方向的線偏振光分量從中透過，而不令沿與所述方向相垂直的方向的線偏振光分量從中透過，(b)偏振軸變化裝置，配置位置適于接收來自所述第一偏振分光裝置的線偏振光，用于在使偏振軸變化的狀態(tài)和使偏振軸不變的狀態(tài)之間進行選擇，以及(c)第二偏振分光裝置，沿對角線與所述第一偏振分光裝置相對配置，在二者之間置入有所述偏振軸變化裝置，用于使沿第二方向的線偏振光分量透過而將沿與所述第二方向垂直方向的線偏振光分量反射。
在上述的配置中，第一偏振分光裝置是普通偏光片。該普通偏光片是指一根據(jù)入射自然光輸出沿一個方向的線偏振光的薄膜元件，并且通過在二TAC(三醋酸纖維素)的保護層之間置人一偏振片層可以制得。
偏振軸變化裝置是由具有這樣一種結(jié)構(gòu)的液晶單元構(gòu)成的，即液晶置于一對透光的基片之間，每一基片具有透光電極。該液晶可以是包含TN(扭曲向列型)液晶、STN(超扭曲向列型)液晶以及ECB(電控雙折射型)液晶在內(nèi)的各種液晶中的任何一種。STN液晶包含對顏色補償?shù)墓飧飨虍愋圆牧系睦鏔STN(薄膜補償式超向列型)液晶。
在這一實施例中，第一偏振分光裝置的功能是，“使沿一個方向的線偏振光透過，而通過吸收和散射不令與其不同的其它偏振光線透過”，與之相反，第二偏振分光裝置的功能是“使沿一個方向的線偏振光透過，而將其它偏振光部分反射，特別是將與沿該方向的線偏振光的偏振軸相垂直的方向的線偏振光完全反射?！钡诙穹止庋b置可以是如下的其中一種，即(1)由在WO95/17692和WO95/27919號國際公開中介紹的多層薄膜結(jié)構(gòu)的偏振分光膜，(2)具有一種在一側(cè)或兩側(cè)帶(1/4人)波片的膽甾相液晶的偏振片，(3)一種偏振分光元件，用于將光分為反射偏振光和透過偏振光，其中利用了Brewster’s角(SID DIGEST,427-429頁)的作用，以及(4)采用全息圖的偏振分光元件。由于參照圖2和3已對具有由薄膜組成的多層結(jié)構(gòu)的偏振分光膜進行了介紹，這里對此不再進行重復(fù)的討論。
如果第二偏振分光元件是一種特性與第一偏振分光元件相同的偏振分光元件，則在兩個偏振分光元件中都吸收光，并且用于時間顯示的光量明顯下降。在這一實施例中，第二偏振分光元件由該使沿一個方向的線偏振光透過而對其它線偏振光分量不是吸收而是反射的偏振分光元件構(gòu)成的，由第二偏振分光元件反射的光線用于時間顯示，可明顯使時間顯示屏變亮。圖4是表示根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的電子表中的結(jié)構(gòu)的橫斷面圖。該表例如包含塑料殼1、容納在殼1內(nèi)側(cè)的組件2、配置在組件2上方和固定到殼1上的玻璃蓋3以及用于支承組件2的后蓋4。標號6為表帶。
參閱圖6，組件2包含板條框7，作為偏振軸變化裝置的由板條框7支承的液晶單元8，作為第一偏振分光裝置且粘接到液晶單元8的外表面(圖6中的上表面)上的偏振片11、作為第二偏振分光裝置與偏振片11相對的偏振分光片12，液晶單元8在二偏振片之間，配置在偏振分光膜12下側(cè)作為發(fā)光裝置的背景式光源18和電池19。
偏振片11使沿一個方向的線偏振光透過，而通過吸收或散射其它偏振光線不令其通過。偏振分光膜12是一多層結(jié)構(gòu)，如圖2所示為層疊的多個薄膜構(gòu)成。如前面已作介紹的，偏振分光膜12使沿一個方向的線偏振光透過，而對其余的線偏振光不是吸收而是反射，特別是對沿與偏振軸垂直的方向的線偏振光全反射。背景光源18是由作為一種平面發(fā)光器件的EL構(gòu)成的。背景光源18的表面是一種不規(guī)則反射表面，顏色是灰的。
液晶單元8包含相對配置的透光基片例如透明玻璃基片13a和13b，在兩個玻璃基片之間形成間隙，即液晶盒間隙，由液晶填充，如TN液晶L。玻璃基片13a和13b設(shè)有多個透光電極14，以顯示數(shù)字信息之類，如圖5所示。在這一實施例中，使用7段式透光電極14以便顯示數(shù)字。
向分別形成在一對玻璃基片13a和13b上的相互對置的透光電極14提供預(yù)定電壓，或者施加電壓(ON)，或者不施加(OFF)，使對準的液晶L產(chǎn)生兩種狀態(tài)。這一實施例中的液晶在其ON狀態(tài)線偏振光的偏振軸不變，而在其OFF狀態(tài)其使線偏振光線的偏振軸扭轉(zhuǎn)90°。
下面討論這樣構(gòu)成的電子表的工作情況。電子表有兩種光源工作方式，按一種方式，利用背景光源18的光線按另一種方式，利用自然環(huán)境光而不用背景光源18的光線。為了保持手表的顯示屏的白色背景，將液晶單元8中的相關(guān)區(qū)域置于OFF狀態(tài)，為在顯示屏上顯示數(shù)字信息之類，將液晶單元8中的相關(guān)區(qū)域置于ON狀態(tài)。下面將討論各種工作情況。當(dāng)利用自然環(huán)境光來顯示白色背景時，液晶單元8轉(zhuǎn)為OFF狀態(tài)，如圖1所示。如箭頭P所示，外部光中沿與圖1的頁面平行的方向的線偏振光，即透過偏振片11的自然光，由處在OFF狀態(tài)的液晶單元8使偏振方向扭轉(zhuǎn)90°，因此，使線偏振光的方向垂直于圖1的頁面。該線偏振光根據(jù)它們的波長由各自的內(nèi)層表面所反射，然后透過液晶單元8和偏振片11，在外部產(chǎn)生顯示。按這種方式，“白色”背景顯示在手表的顯示屏上。
當(dāng)將自然環(huán)境光用于顯示數(shù)字信息之類時，液晶單元8轉(zhuǎn)為ON狀態(tài)。如箭頭Q所示，外部光中沿與圖1頁面平行的方向的線偏振光由偏振片11獲取，并透過液晶單元8。由于液晶單元8處于ON狀態(tài)，線偏振光保持它們的與圖1的頁面平行的偏振方向而未被扭轉(zhuǎn)。因此透過偏振分光膜12，在背景光源18的表面上不規(guī)則地反射。該不規(guī)則反射降低了返回到偏振片11的光量，由外側(cè)按灰色或暗色識別相應(yīng)的區(qū)域，使用者可將其作為數(shù)字信息之類識別。
(工作方式為利用背景光源18)當(dāng)利用背景光源18顯示背景顏色時，背景光源18點亮，液晶單元18轉(zhuǎn)為OFF狀態(tài)。如箭頭25所示，背光源18的光線中沿與圖1頁面平行方向的線偏振光，即由線偏分光膜12獲取隨機的偏振光，由處于OFF狀態(tài)的液晶單元8將偏振方向扭轉(zhuǎn)90°，因此線偏振光的偏振方向變?yōu)榇怪庇趫D1的頁面。由于偏振片11的吸收或散射的作用防止這些線偏振光向外輸出，由外側(cè)作為“黑色”背景顏色識別。
當(dāng)利用背景光源18的光線顯示數(shù)字信息之類時，背景光源18點亮，液晶單元8轉(zhuǎn)為ON狀態(tài)。如箭頭D所示，背景光源18的光線中沿與圖1頁面平行方向的線偏振光由偏振分光膜12獲取，透過液晶單元8和偏振片11，然后顯示于外部。
利用按這種方式的背景光源18的光線，相對于黑色背景顯示由背景光源18的發(fā)光顏色決定的時間和其它字母數(shù)字信息。例如，當(dāng)背景光源18發(fā)紅光時，相對黑色背景顯示紅色信息。與在夜間相對白色背景顯示黑色信息的情況相比，這種方式提供可清晰識別的顯示。
當(dāng)在潛水用手表上顯示告警信息時，這種顯示方式是有用的。更具體地說，背景光源18可以設(shè)定發(fā)對眼醒目的顏色的光，例如黃光，當(dāng)在水壓和潛水時間達到需要告警的情況時，背景光源18發(fā)出黃光以相對于黑色背景提供黃色告警顯示，因此有效地向潛水員報警該情況。
背景光源18的發(fā)光顏色可選各種顏色，以滿足使用者的要求。例如，當(dāng)選擇桔色、紅色和黃綠色時，這些顏色相對黑色背景是很清晰的，對于使用者這種顯示方式是易于識別的。當(dāng)利用背景光源18和不用背景光源18時期間的顯示方式有很大差別，能吸引使用者的注意，因此使電子表特別有用。
背景光源18可以發(fā)單色光，或利用分別發(fā)各種顏色光的幾個部分總體發(fā)多種顏色的光線。利用發(fā)出的多種顏色的光線，背景光源18使得能用不同顏色顯示包含數(shù)字信息的各種信息，因此手表具有各種顯示方式能滿足各種要求。
當(dāng)在如圖21中所示的常規(guī)手表中利用自然顯示白色背景時，外部光線當(dāng)進入和返回時，透過偏振片53兩次，如箭頭P所示，當(dāng)外部光線透過偏振片53兩次時，白色背景的亮度下降，使在手表上的顯示器變暗。在這一實施例的手表中，所顯示的白色背景利用了自然環(huán)境光，如在圖1中箭頭P所示，該環(huán)境光被偏振分光膜12所反射，由該偏振片吸收的光量下降，顯示更亮的白色背景。這種設(shè)置對通常視力下降的上年紀的人提供可清晰地識別地顯示。圖7表示根據(jù)權(quán)利要求1的本發(fā)明的電子表的第二實施例中的主要部分。這一實施例與在圖1中所示前述實施例的不同之處在于，在偏振分光膜12和背景光源18之間置有一半透明層16。該半透明層16可以由灰半透明的光吸收材料或里光吸收材料構(gòu)成，該里光吸收材料具有多個孔以便讓光線從中通過。
在這一實施例中，利用自然環(huán)境光，液晶單元8轉(zhuǎn)為ON狀態(tài)，以便顯示數(shù)字信息之類，如箭頭Q所示，來自偏振分光膜12的線偏振光被半透明層16吸收或散射，相應(yīng)的區(qū)域以黑色顯示。這一實施例以比第一實施例更高的對比度顯示數(shù)字信息之類，在這一實施例中，數(shù)字信息之類的顯示利用了在背景光源18的表面上的不規(guī)則反射，如圖1中的箭頭Q所示。圖8表示本發(fā)明的電子表的第三實施例。第三實施例與圖1所示的第一實施例的差別在于，一半透明層16置于偏振分光膜12和背景光源18之間，還在于，一光散射層17置于液晶單元8和偏振分光膜12之間。根據(jù)第三實施例，由光散射層17散射或漫射的光有助于顯示清晰的白色背景。雖然，已經(jīng)討論了如權(quán)利要求1所述的電子表的優(yōu)選實施例，但本發(fā)明并不局限于這些實施例，在由權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的保護范圍內(nèi)可以有各種各樣的實施例。
在上述實施例中，是以手表實施本發(fā)明的，但本發(fā)明可以其它類型的電子表例如秒表來實施。此外，可以采用非EL的發(fā)光器件作為發(fā)光裝置。
在上述實施例中，采用TN液晶的液晶單元作為偏振軸變化裝置，其在使偏振光線的偏振軸發(fā)生變化的狀態(tài)和使偏振光線的偏振軸不發(fā)生變化的狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換，代替這種液晶，可以采用STN液晶或ECB液晶的液晶單元。
由如圖2所示的多個層疊的薄膜構(gòu)成的多層結(jié)構(gòu)用作第二偏振分光裝置，其使沿一個方向的線偏振光透過，而將沿與該方向垂直的方向的線偏振光反射，不過可取代這一方式，第二偏振分光裝置可以是如下元件中的一種；(1)具有一在一側(cè)或兩側(cè)帶有(1/4)入波片的膽甾相液晶的偏振分光元件；(2)一種偏振分光元件，其將光線分成反射的偏振光和透過的偏振光，其中利用了Brewsfer角的作用(SID 92 DIGEST,427-429頁)；以及(3)采用全息圖的偏振分光元件。圖9表示根據(jù)權(quán)利要求8中所述的本發(fā)明的電子表的第四實施例的主要部分，特別是電子表的顯示元件。這里所示的顯示元件可以取代在圖1中所示的顯示元件，與在圖4、5和6中所示的電子表相關(guān)。而圖4、5、6已經(jīng)討論過。
這一實施例具有如下的特征。如圖5所示，液晶單元8中的顯示屏粗分為3個區(qū)；第一區(qū)R1，用于顯示時間之類；第二區(qū)R2，用于顯示數(shù)據(jù)之類，以及第三區(qū)R3，用于顯示水壓和其它附加信息。如在圖9中所示，三種顏色上不同的類型的透光印制圖片S1、S2、S3形成在由EL構(gòu)成的背景光源18的表面上，如在圖11中所示在背景光源28的發(fā)光表面，S3單獨發(fā)出不同顏色的光線。
發(fā)光區(qū)S1的位置與圖5中所示的液晶單元8的第一區(qū)R1相對準并發(fā)黃綠色光；發(fā)光區(qū)S2的位置與第二區(qū)R2相對準并發(fā)紅光；發(fā)光區(qū)S3的位置與第三區(qū)R3相對準并發(fā)桔色光。由于背景光源28是由圖11中所示的單一EL構(gòu)成的，這三個發(fā)光區(qū)同時點亮或熄滅。
下面討論這樣構(gòu)成的電子表的工作情況。電子表具有兩種光源工作方式按一種方式，利用背景光源28的光線，按另一方式，利用自然環(huán)境光而不利用背景光源28的光線。為了使手表的顯示屏的背景保持白色，將液晶單元8的對應(yīng)區(qū)域置于OFF狀態(tài)，在顯示屏上顯示數(shù)字信息之類，該液晶單元8中的對應(yīng)區(qū)域置于ON狀態(tài)。下面討論各種工作情況。當(dāng)在白天條件下利用自然環(huán)境光顯示特別是顯示背景時，液晶單元8轉(zhuǎn)為OFF狀態(tài)，如圖9所示。如由箭頭P所示，外部光線中沿與圖9的頁面相平行的方向的線偏振光，即隨機的偏振光透過偏振片11，并由處于OFF狀態(tài)的液晶單元8將偏振方向扭轉(zhuǎn)90°，因此，成為與圖9的頁面相垂直的方向的線偏振光。該偏振光根據(jù)它們的波長由各個層所反射，然后透過液晶單元8和偏振片11，外部形成顯示。按這樣方式，在手表的顯示屏上顯示背景顏色。該背景顏色通常是“白色的”。
當(dāng)利用自然環(huán)境光顯示數(shù)字信息之類時，液晶顯示單元8轉(zhuǎn)為ON狀態(tài)。如由箭頭Q所示，外部光線中沿與圖9的頁面平行的方向的線偏振光由偏振片11獲取并透過液晶單元8。由于液晶單元8處于ON狀態(tài)，線偏振光保持它們的與圖9的頁面平行的偏振方向沒有扭轉(zhuǎn)，并透過偏振分光膜12，在背景光源28的表面上不規(guī)則地反射。該不規(guī)則的反射降低了返回到偏振片11的光量，該相應(yīng)的區(qū)域由外側(cè)看比背景顏色相對更灰或更暗的狀態(tài)被識別，使用者將其作為數(shù)字信息之類識別。
如上所述，正如在利用自然環(huán)境光的一般情況一樣，相對白色背景以較暗顏色顯示數(shù)字信息之類。當(dāng)在夜間黑暗條件下利用背景光源28顯示時，特別是為了顯示背景顏色，點亮背景光源28，液晶單元8轉(zhuǎn)為OFF狀態(tài)。如箭頭(所示，背景光源18的光線中沿與圖9的頁面相平行)的線偏振光，即隨機的偏振光由偏振分光膜12所獲取，由處于OFF狀態(tài)的液晶單元8使偏振方向扭轉(zhuǎn)90°，因此，變成沿與圖9的頁面垂直的方向的線編振光。由于偏振片11的吸收或散射防止這些線偏振光向外輸出，由外側(cè)按“黑色”背景顏色識別。雖然，背后光源28分別在區(qū)域S1、S2和S3如圖11中所示發(fā)出黃綠色、紅色和桔色，但由外側(cè)看都按“黑色”背景顏色來識別信息顏色。
當(dāng)利用背景光源28的光線來顯示數(shù)字信息之類時，點亮背景光源28，液晶單元8轉(zhuǎn)為ON狀態(tài)。如箭頭D所示，背景光源28的光線中沿與圖9的頁面相平行的方向的線偏振光由偏振分光膜12獲取，并通過處于ON狀態(tài)的液晶單元8和偏振片11，然后在外部形成顯示。由于數(shù)字信息之類的顏色是由背景光源28的光線顏色決定的，在圖5中所示的區(qū)域R1中的的信息按發(fā)光區(qū)S1的光線顏色即黃綠色顯示；在區(qū)域R2中的信息按發(fā)光區(qū)S2的光線顏色即紅色顯示；以及在區(qū)域R3的信息按發(fā)光區(qū)S3的光線顏色即桔色顯示。
如上所述，當(dāng)利用背景光源28的光線時，時間和其它字母數(shù)字信息相對于黑色背景用黃綠色、紅色和桔色顯示。
如上所述，本發(fā)明的手表當(dāng)利用自然環(huán)境光時，相對白色背景以黑色顯示信息，而當(dāng)利用背景光源28時，相對黑色背景以如黃綠色顯示信息。在圖21中所示的常規(guī)手表中，不管是利用自然環(huán)境光還是背景光源，都相對白色背景用黑色顯示信息，而與常規(guī)手表相對比，顯示方式對于使用者來說是新穎和醒目的，即其中數(shù)字信息之類的顏色根據(jù)背景光源28是點亮還是熄滅在黃綠或其它顏色與常規(guī)的黑色之間轉(zhuǎn)換。
當(dāng)在夜間相對于白色背景以黑色顯示信息時，按通常方式難于看清所顯示的信息，而在這一實施例中，則易于識別信息，因為該信啟、由于背景光源28點亮相對于黑色背景以黃綠色或其它顏色顯示。
當(dāng)在潛水用表上顯示告警信息時，這一實施例中的顯示方式是很有用的。更具體地說，可以設(shè)定背景光源28發(fā)醒目顏色的光例如黃光，以及當(dāng)出現(xiàn)水壓和潛水時間增加到需告警的情況時，背景光源28發(fā)出黃綠光，以便相對于黑色背景提供黃綠色告警顯示，因此有效地讓潛水員了解該情況。
當(dāng)在圖21所示的常規(guī)手表中利用自然光顯示白色背景時，外部光線進入和返回透過偏振片45兩次，如箭頭P所示，當(dāng)外部光線兩次透過偏振片53時，白色背景的亮度下降，使手表的顯示器變暗。在這一實施例中的手表中，顯示白色背景利用了自然環(huán)境光，該環(huán)境光為偏振分光膜12所反射，如圖9中的箭頭P所示，由偏振片所吸收的光量下降，顯示的白色背景變亮。這種配置對于通常視力下降的上年紀的人提供可清晰識別的顯示。圖12表示作為發(fā)光裝置的背景光源的改進方案。這里所示的背景光源28A具有由發(fā)黃綠色光的EL19a構(gòu)成的發(fā)光區(qū)S1，由發(fā)紅色光的EL19b構(gòu)成的發(fā)光區(qū)S2，以及由發(fā)桔色光的EL19c構(gòu)成的發(fā)光區(qū)S3。根據(jù)這種改進方案，發(fā)光區(qū)S1、S2和S3中的某一些或全部能選擇性地發(fā)光，因此使顯示方式多樣化。
圖13表示作為發(fā)光裝置的背景光源的另一種改進方案。背景光源28B由作為點光源的LED21和塑料光導(dǎo)片22構(gòu)成。光導(dǎo)片22在其用于發(fā)光的表面上具有各自的印制圖形，用于分別發(fā)出黃綠色、紅色和桔色光。其面積大于發(fā)光區(qū)S2和S3的發(fā)光區(qū)S1在對應(yīng)的光導(dǎo)片22的兩端裝有LED21，以便在其寬的區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生強的均勻的光線。一反光片最好配置在光導(dǎo)片22的每一側(cè)，除去由LED21引入光線的一側(cè)。圖10表示如權(quán)利要求8中所述的本發(fā)明的電子表的第五實施例的主要部分，特別是電子表的顯示元件。這一實施例的電子表包含液晶單元8；第一偏振片11，配置在液晶單元8一側(cè)；第二偏振片15，與第一偏振片11相對配置，在二者之間置入液晶單元8；以及背景光源28。
第五實施例與圖9中所示第四實施例的區(qū)別在于，一作為與第一偏振片11相似的普通偏振片的第二偏振片15配置于液晶單元8和背景光源8之間，取代偏振分光膜12。第五實施例與在圖21所示的第四實施例的區(qū)別還在于，這一實施例中的背景光源28在多個區(qū)域發(fā)出不同顏色的光，而常規(guī)的背景光源54從其整個表面發(fā)出單色光。
圖10所示的顯示方式即自然環(huán)境光和背景光源28的光線的路徑與在圖21所示的方式相同保持不變，當(dāng)利用自然環(huán)境光時，如箭頭P所示利用由背景光源28所不規(guī)則反射的光顯示背景，如箭頭Q所示，數(shù)字信息之類按照黑色顯示。當(dāng)利用背景光源28的光線時，如箭頭C所示按背景光源28的光線顏色顯示背景，如前頭D所示按照“黑色”顯示數(shù)字信息之類。
在這一實施例中，背景光源28由多個發(fā)光區(qū)S1、S2和S3構(gòu)成，如箭頭C所示的發(fā)光狀態(tài)，由外部可識別發(fā)光顏色S1、S2和S3。更具體地說，由于點亮背景光源28，背景顏色可以按黃綠色、紅色和桔色分別顯示。這樣一種顯示方式對使用者是新穎和有吸引力的，即顯示屏上的背景顏色根據(jù)背景光源28點亮還是熄滅，在白色和另外的特定顏色例如黃綠色之間轉(zhuǎn)換。盡管已經(jīng)對根據(jù)權(quán)利要求8所述的電子表的各優(yōu)選實施例作了介紹，但本發(fā)明并不局限于這些實施例，在由權(quán)利要求限定的本發(fā)明的范圍內(nèi)可以有各種另外的實施例。
在以上的討論中，多個透光印制圖片形成在白色光源上，或者多個發(fā)出不同顏色光線的光源按陣列分布，以便將來自背景光源28(圖9和11)、28A(圖12)，以及28B3(圖13)的光分成多種顏色的光。另外，將如圖9所示的發(fā)光層S1、S2和S3由背景光源28中去掉，以便使其形成單一的白色光源，然后將多個濾光片分布在背景光源28的發(fā)光表面上，用以選擇性地透過不同顏色的光。濾色片的顏色分布圖形可以相對靈活地制作，以及如果利用濾光片使背景光源的顏色分開，可靈活地確定背景光源的顏色分布圖形，以滿足電子表的顯示屏的要求，即使其設(shè)計是復(fù)雜的。
在上述實施例中，本發(fā)明是按手表實施的，不過本發(fā)明可以按照另外形式的電子表例如跑表來實施。
在上述實施例中，采用TN型液晶單元作為偏振軸線變化裝置，其在偏振光的偏振軸線產(chǎn)生變化的狀態(tài)和偏振光的偏振軸線不產(chǎn)生變化的狀態(tài)之間進行轉(zhuǎn)換；代替這種液晶，可以采用STN液晶或ECB液晶的液晶單元。
在上述實施例中，將如圖2中所示由層疊的多個薄膜構(gòu)成的多層結(jié)構(gòu)用作如在權(quán)利要求11所述的結(jié)構(gòu)元件的第二偏振分光裝置，即作為一用于使沿一個方向的線偏振光透過及沿與所述方向垂直的方向的線偏振光反射的偏振分光裝置。另外，第二偏振分光裝置可以是如下的一種，(1)一種偏振分光元件，具有在一側(cè)或兩側(cè)帶(1/4)入波片的膽甾相液晶，(2)一種偏振分光元件，用于將光分成反射的偏振光和透過的偏振光，其利用了Brewster角的作用(SID92DIGEST，427429頁)以及(3)采用全息圖的偏振分光元件。
(第六實施例)圖15表示按照權(quán)利要求13所述的本發(fā)明的電子表的第六實施例。該電子表在橫斷面顯示的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與圖4所示相同保持不變，因此略去其斷面圖和相關(guān)介紹。
第六實施例中的電子表包含殼1、容納在殼1內(nèi)側(cè)的組件2，玻璃蓋3，其位于組件2上方并固定在殼1上，以及固定在殼1上的表帶6。
參閱圖16，組件2包含板條框7、作為偏振軸變化裝置且由板條框7支承的液晶單元8；作為第一偏振分光裝置的偏振片11，面向使用者粘接到液晶單元8的(如圖16所示上表面)的表面上；作為第二偏振分光裝置的偏振分光膜12，相對偏振片11配置，在二者之間置有液晶單元8；作為發(fā)光裝置且配置在偏振分光膜12下側(cè)的背景光源18；配置在背景光源18下側(cè)的電路板23，以及電池19。在這一實施例中，液晶盒5由液晶單元8、第一偏振片11和偏振分光膜12構(gòu)成。
如在圖14中所示，液晶單元8包含一對透光基片、例如透明玻璃基片13a和13b；以及填充兩個玻璃基片之間間隙的液晶，例如TN(扭曲向列型)液晶L。透光電極14a和14b分別配置在玻璃基片13a和13b的內(nèi)側(cè)表面上。在這一實施例中，透光電極14a和14b由6個數(shù)字形成的陣列構(gòu)成，每一數(shù)字為7個線段圖形。這些線段選擇性地變色，以便顯示用于時間顯示的數(shù)字。雖然除了數(shù)字信息之外可以顯示任何信息，但這里對此不再進一步討論。
參閱圖14，發(fā)光器件18包含光導(dǎo)片24，反光片26，其固定在光導(dǎo)片24下側(cè)，LED(發(fā)光二極管)27R，作為光源配置在導(dǎo)光片24的側(cè)端面上；LED27G配置在光導(dǎo)片24的另一側(cè)端面。LED27R發(fā)紅光，LED27G發(fā)綠光。多個LED27R和多個LED27G分別沿光導(dǎo)片24的兩個端面即沿與圖14的頁面垂直的方向配置。
配置在液晶單元8中的面向使用者的表面上的偏振片11使沿一個方向的線偏振光透過，而通過吸收或反射不令其余偏振光透過。配置在液晶單元8中的相對使用者為后面的表面上的偏振分光膜12，是一由圖2所示的許多薄膜層疊形成的結(jié)構(gòu)。如已討論的，偏振分光膜12使沿一個方向的線偏振光透過，而對其余的偏振光不是吸收而是反射，特別是將沿與該方向的線偏振光的偏振軸相垂直的方向的線偏振光全反射。
圖16中所述電路板23包含各種電路元件，(如圖14所示)，例如一包含CPU(中央處理器)39、輸人/輸出接口37以及存儲器32的控制器33，用于驅(qū)動LED27R的LED驅(qū)動電路38R，用于驅(qū)動LED27G的LED驅(qū)動電路38G、LED驅(qū)動電路36，用于在透光電極14a和14b之間選擇地提供ON電壓和OFF電壓。
CPU39向LED驅(qū)動電路38R提供控制信號P1，和向LED驅(qū)動電路38G提供控制信號P2。LED驅(qū)動電路38R向LED27R提供電流，以便當(dāng)控制信號P1為ON脈沖時使之發(fā)紅色光。LED驅(qū)動電路38G向LED27G提供電流，以便當(dāng)控制信號P2為ON脈沖時，使之發(fā)綠光。二控制信號P1和P2的頻率為100赫或更高。根據(jù)實驗，時間顯示在頻率為100赫或更高時不會產(chǎn)生閃爍。
CPU39在存儲于存儲器32中的程序控制下控制LED27R和LED27G的發(fā)光，及在這一實施例中，提供到每一LED的電流的占空因數(shù)變化，以便對于時間顯示將色調(diào)調(diào)節(jié)成多級色調(diào)。例如16級的色調(diào)。這里占空因數(shù)是指ON的持續(xù)時間對于一個總周期的比率，如圖17所示，并由下列方程表示。
占空因數(shù)=(ON時間/一個周期)×100％在如圖17中所示的實施例中；LED27R在一個周期中的較果部分點亮，而LED27G在一個周期中的較后部分點亮。為了達到16級的色調(diào)，對于LED27R和LED27G的占空因數(shù)需要按16級變化，在圖17中，LED27R的占空因數(shù)按照x/15定義，而LED27G的占空因數(shù)按照(15-x)/15定義(x是一整數(shù)，處在0≤x≤15的范圍內(nèi))。
下面討論這樣構(gòu)成的電子表的工作情況。電子表有兩種光源工作方式；按一種方式，利用背景光源18的光線；按另一種方式。利用自然環(huán)境光而不利用背景光源18的光線。當(dāng)在白天光亮條件下利用自然環(huán)境光線顯示時，如箭頭P所示，在向液晶單元14施加OFF電壓的區(qū)域，如圖14所示，自然環(huán)境光線中沿與圖14的頁面相平行的方向的線偏振光透過偏振片11，并由處于OFF狀態(tài)的液晶單元8使偏振方向扭轉(zhuǎn)90°，因此變成沿與圖14的頁面相垂直的方向的線偏振光。然后線偏振光透過偏振分光膜12，到達光導(dǎo)片24的表面，由光導(dǎo)片24的表面所反射，透過偏振分光膜12、液晶單元8和偏振片11，然后在外部顯示。因此，使用者識別作為時間顯示的背景顏色的由光導(dǎo)片24反射的顏色的光線。
在向液晶單元8施加ON電壓的區(qū)域，如用箭頭Q所示，外部光線中沿與圖14的頁面相垂直的方向的線偏振光，由偏振片11獲取，并透過液晶單元8沒有使偏振方向扭轉(zhuǎn)。該線偏振光根據(jù)它們的波長由偏振分光膜12中的各個內(nèi)層表面所反射，然后透過液晶單元8和偏振片11，然后在外部顯示。使用者識別由偏振分光膜12反射的彩色光作為時間顯示的數(shù)字信息之類。具體地說，通過在由光導(dǎo)片24反射的彩色光和由偏振分光膜12反射的彩色光之間的對比，來識別數(shù)字信息之類。
當(dāng)在夜間黑暗的條件下使用者想看明亮的顯示或想欣賞與常規(guī)顯示不同的特定顯示方式時，按下在圖15中的發(fā)光起動按鈕29。如在圖14中所示的CPU工作指令LED27R和/或LED27G發(fā)光，使背景光源18發(fā)光。在這種狀態(tài)下，在向液晶單元8施加OFF電壓的區(qū)域，如箭頭C所示，背景光源18的光線中沿與圖17的頁面相平行的方向的線偏振光，即隨機的偏振樂由偏振分光膜12獲取，由處于OFF狀態(tài)的液晶元件8將偏振軸扭轉(zhuǎn)90°，變成沿與圖14的頁面相垂直的線偏振光，透過偏振片11，使用者由外側(cè)可識別。使用者識別光發(fā)射器件18的光線顏色作為時間顯示的背景顏色，在這一實施例中，按光線顏色體現(xiàn)一種新的方法，對此下面將進行更多的討論。
在向液晶單元8施加ON電壓的區(qū)域，如箭頭D所示，發(fā)光器件18的光線中的沿與圖14的頁面相平行的方向的線偏振光由偏振分光膜12獲取，并透過處于ON狀態(tài)的液晶單元8。由于偏振片11的吸收或散射作用，防止這些線偏振光向外輸出，由使用者在外部識別為“黑色”。
經(jīng)過上述過程，使用者看到作為背景顏色的發(fā)光器件18的光線顏色，相對該背景顏色數(shù)字信息為黑色。具體地，使用者根據(jù)發(fā)光器件的光線顏色和黑色之間的對比識別數(shù)字信息之類。由于如下所述按照發(fā)光器件18的光線顏色體現(xiàn)一種特定的方法，使用者可以欣賞與常規(guī)不同的新穎時間顯示。
當(dāng)按下圖15中的發(fā)光起動按鈕29時，在圖14中的CPU39在存儲在存儲器32中的程序的控制下執(zhí)行由圖18中所示的流程圖說明的操作。更具體地說，在步驟S1,CPU39使控制信號P1成為“H”，使控制信號P2成為“L”，計數(shù)器CMT置為起始值0，使確定占空因數(shù)的數(shù)值X為起始值15。
按從步驟S2→步驟S4→步驟S5→步驟S2的步驟順序重復(fù)該操作過程。在重復(fù)的操作過程中，在步驟S4計數(shù)值遞增1，直到達到“15”，以及當(dāng)其為“15”時，在步驟S2確定答案為“YES”(是)，過程進行到步驟S3，其中控制信號P1成為“L”，控制信號P2成為“H”。在步驟S4，計數(shù)值遞增到“16”，在步驟S5確定回答是YES，過程進行到步驟S6，其中控制信號成為“H”，控制信號成為“L”，計數(shù)值被清零。
按照上述過程的結(jié)果，按照15/15的占空因數(shù)驅(qū)動LED27R，而按照0/15的占空因數(shù)驅(qū)動LED27G，因此按在表1中所包含的第一級色調(diào)光線100％為紅色，同時對于從0至0.25秒的持續(xù)時間內(nèi)重復(fù)進行計數(shù)。在步驟S7，占空因數(shù)由x=15變到x=14。
按照與上述相同的方式，沿從步驟S2→步驟S4→步驟S5→步驟S2的步驟順序重復(fù)該操作過程，直到在步驟S2計數(shù)值CNT為CNT=X(14)。當(dāng)在步驟S3計數(shù)值CNT為CNT=x(14)時，控制信號P1成為“L”，而控制信號P2成為“H”。這種狀態(tài)持續(xù)，直到在步驟S4計數(shù)值遞增到“16”。
按照上述操作過程的結(jié)果，按14/15的占空因數(shù)驅(qū)動LED27R，而按1/15的占空因數(shù)驅(qū)動LED27G，因此按照表1中的第二級色調(diào)，光線中94％是紅色的，6％是綠色的，同時在從0.25-0.5秒的持續(xù)時間內(nèi)重復(fù)進行計數(shù)。
在此之后重復(fù)相同的操作過程，持續(xù)由1.75到2.0秒的一段時間，按第八級色調(diào)按50％紅色和50％綠色形產(chǎn)顏色混合，即發(fā)出桔色光，進一步持續(xù)從3.75-4.0秒的一段時間，按第十六色調(diào)發(fā)出光線為100％的綠色。
持續(xù)4秒形成顏色混合狀態(tài)的變化，即色調(diào)級別變化，從100％的紅色到100％的綠色，只要使用者未輸入中止指令，按每4秒的一個周重復(fù)色調(diào)的級別變化。使用者看到背景顏色的順序變化，即按從紅色→桔色→綠色的每4秒一個周期的循環(huán)，因此欣賞令人愉快的時間顯示。
在以上討論中，發(fā)光器件18的發(fā)光是由于按照所施加的OFF電壓用以顯示背景顏色，如圖14所示，光線顏色用作背景顏色。另外，第一偏振片11的偏振方向在圖14中變化90°，當(dāng)將ON電壓用于顯示數(shù)字信息之類時，光線顏色用于顯示。
在這一實施例中，使用其結(jié)構(gòu)為如圖2中所示的多個薄膜層疊形成的偏振分光膜12用作配置在液晶單元8下側(cè)即在與使用者相反的液晶單元8的那側(cè)的第二偏振分光裝置。另外，第二偏振分光裝置可以是具有與偏振片11相同的光學(xué)特性的普通偏振片，取代偏振分光膜12。
當(dāng)將普通偏振片用作第二偏振分光裝置時，由發(fā)光器件18發(fā)出的光線通過該偏振片，沿與預(yù)定方向不同的方向的偏振光線被吸收，該光線光強下降，使時間顯示暗淡，觀看顯示時間困難。
在圖14所示實施例中，其中偏振分光膜12用作第二偏振分光裝置，如箭頭C所示，發(fā)光器件1 8的光線用于時間顯示，不過，不同于透過偏振分光膜12的線偏振光的那些偏振光部分不能直接透過偏振分光膜12，在偏振分光膜12和發(fā)光器件18中的光導(dǎo)片24之間的重復(fù)反射過程中該偏振光部分逐漸改變
它們的偏振方向，并最終透過偏振分光膜12用于時間顯示。因此，時間顯示要比使用普通偏振片的情況下明顯地亮。(持續(xù)時間和顏色之間的相互關(guān)系第七實施例]由于在第六實施例中在圖18中的步驟S7，占空因數(shù)自動更新，時間顯示的背景顏色由紅色→結(jié)色→綠色按規(guī)則時間間隔重復(fù)循環(huán)。而在第七實施例中，時間顯示的背景顏色由使用者手動改變。
更具體地說，在按圖15所示構(gòu)成的電子表的殼1的側(cè)面適當(dāng)位置設(shè)有用于紅色的按鈕31R和用于綠色的按鈕31G，按鈕的輸出端經(jīng)過輸入/輸出接口37連接到CPU39，如圖14所示。
在這一實施例中，存儲器32(如圖14中所示)具有用于存儲確定占空因數(shù)的數(shù)值x的預(yù)定存儲位置，以及根據(jù)對紅色用按鈕31R或綠色用按鈕31G的按壓次數(shù)，針對使用者所需的數(shù)值，更新確定占空因數(shù)用的x數(shù)值。按使用者要求按在紅色結(jié)色綠色的范圍內(nèi)的顏色進行時間顯示。例如，當(dāng)重復(fù)多次按紅色用按鈕31R時，數(shù)值x遞增，將顯示顏色移向發(fā)紅的顏色，以及當(dāng)重復(fù)多次按綠色用按鈕31G時，數(shù)值X遞降，將顯示顏色移向綠色。根據(jù)對紅色用按鈕31R或綠色用按鈕31G的按壓情況可以改變顯示顏色。
在圖14所示實施例中，通過改變LED27R和LED27G的光線顏色強度的比來改變作為發(fā)光裝置的發(fā)光器件18中的紅色和綠色的顏色混合狀態(tài)。而在這一實施例中，配置多個不同發(fā)光顏色的光源，通過改變每個光源的發(fā)光區(qū)，改變顏色混合狀態(tài)。
圖20表示適于這種發(fā)光方法的發(fā)光器件。發(fā)光器件48包含在一玻璃基片46上的EL發(fā)光層，用于發(fā)出不同顏色的光，例如紅色EL(電致發(fā)光)的發(fā)光層42R，綠色EL發(fā)光層42G和藍色EL發(fā)光層42B，這些發(fā)光層分別置于一公共的平面電極43和單個的電極44R、44G和44B之間。標號47a和47b分別代表絕緣層。
EL發(fā)光層42R、42G和42B以及它們相應(yīng)單個電極44R、44G和44B周期性并排分布，因此，如圖19中所示，在玻璃基片46上成梳狀。電極44R、44G和44B的連接使得可向它們按鈕提供電壓。為了選擇需提供電壓的電極，單個調(diào)節(jié)紅色EL發(fā)光層42R，綠色EL發(fā)光層42G和藍色發(fā)光層42B的發(fā)光層，按需要調(diào)節(jié)發(fā)光器件48中的光線的顏色混合狀態(tài)。以便形成所需的發(fā)光顏色。
通過利用發(fā)光器件來替代圖14所示的發(fā)光器件18，可以按照各種顏色來顯示背景顏色和時間顯示中的數(shù)字信息之類。各EL發(fā)光層并不局限于紅、綠、藍，可以采用黃、黑顏色以及其它顏色補充或取代這些顏色。即使使用相同的顏色，也可以為了改變發(fā)光強度來配置發(fā)光層。上面，結(jié)合權(quán)利要求13所述的電子表討論各種實施例，但本發(fā)明并不局限于這些實施例，在由權(quán)利要求限定的范圍內(nèi)可以有其它實施例。
在上述每一實施例中，選擇紅色光源和綠色光源作為不同顏色的光源，但也可以選擇其它顏色，可以將選擇的兩種或多種顏色混合在一起。
由于在上述各實施例中，自動或由使用者手動改變不同發(fā)光顏色的顏色混合狀態(tài)，使用者可以欣賞周期性變化或按需要的時間顯示。本發(fā)明的電子表不僅顯示周期性變化或按照需要的顏色混合狀態(tài)，而且還可以固定該顏色混合狀態(tài)。在這種情況下，還根據(jù)多種顏色的混合方法，電子表可形成對使用者醒目的顯示顏色，即使對于指定類型的電子表，也可結(jié)合光線條件通過改變起始設(shè)定方式可以多樣化地按不同顏色顯示。
在上述各實施例中，將LED或EL用作光源，另外可以使用白光燈。在如權(quán)利要求1所述的電子表中，當(dāng)利用發(fā)光裝置的光線來顯示數(shù)字信息之類時，按照發(fā)光裝置的發(fā)光顏色顯示數(shù)字信息之類，與僅以黑色顯示數(shù)字信息的常規(guī)手表相比，顯示數(shù)字信息之類的方式是多樣化的。由于利用由第二偏振分光裝置反射的光來顯示白色背景，由于偏振片對光吸收引起的亮度下降被消弱了，與利用透過偏振片的光線來顯示白色背景的常規(guī)技術(shù)相比能形成明晰的白色背景。
在如權(quán)利要求8所述的電子表中，由發(fā)光裝置發(fā)出的多種顏色光線使電子表的信息顯示屏的背景能變換顏色，或者使在信息顯示屏上顯示的數(shù)字信息之類能改變顏色，因此，顯示方式對于使用者是新穎的和醒目的。
在如權(quán)利要求12所述的電子表中，各種顏色光源的選擇性發(fā)出的光線使信息顯示區(qū)例如背景和關(guān)于時間顯示的數(shù)字信息，不僅能按黑白色顯示而且還能從各種顏色之中選擇的所需顏色顯示，因而時間顯示對于使用者是新穎醒目的。與各種傳感器如用于溫度、壓力的或與計時器配合工作，電子表可以作為潛水用表對潛水狀態(tài)提供告警指示。圖1示意表示本發(fā)明的電子表的一個實施例中的主要部分。
圖2是表示圖1所示電子表的主要部分所用的偏振分光膜內(nèi)部結(jié)構(gòu)的透視圖，圖3示意表示圖2所示偏振分光膜的工作情況。
圖4是作為本發(fā)明的一個實施例電子表的一斷面的斷面圖。
圖5是表示用在圖4所示電子表中的組件的平面圖。
圖6是圖5所示組件的斷面圖。
圖7示意表示本發(fā)明的電子表的另一實施例中的主要部分。
圖8示意表示本發(fā)明的電子表的再一實施例中的主要部分。
圖9示意表示本發(fā)明的電子表的再一實施例中的主要部分。
圖10示意表示本發(fā)明的電子表的再一實施例中的主要部分。
圖11是表示發(fā)光裝置的一個實施例的平面圖。
圖12是表示發(fā)光裝置的一種改進方案的平面圖。
圖14示意表示本發(fā)明的電子表的再一實施例中的主要部分。
圖15是本發(fā)明的電子表的一個實施例的外觀的平面圖。
圖16是表示圖15所示電子表的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的斷面圖。
圖17是表示在圖14所示控制電路中產(chǎn)生的主要控制信號的時間關(guān)系18是表示由圖14所示控制電路執(zhí)行的操作過程的主要部分的流程圖。
圖19是表示發(fā)光裝置的一種改進方案的平面圖。
圖20是表示圖19所示發(fā)光裝置的斷面圖。
圖21示意表示常規(guī)電子表的一個實例中的主要部分。1殼2組件3玻璃蓋4底蓋8液晶單元(偏振軸變化裝置)11偏振片(第一偏振分光裝置)12偏振分光膜(第二偏振分光裝置)13a、13b玻璃基片14透光電極15第二偏振片16半透明層17光散射層18背景光源(發(fā)光裝置)19a、19b、19c EL21 LED22光導(dǎo)片28、28A、28B背景光源(發(fā)光裝置)29發(fā)光起動按鈕31R、31G按鈕42R、42G、42B3 EL層43公用平面電極
44R、44G、44B單個電極48發(fā)光器件A、B不同型式的薄膜C、D背景光源的光路E透光軸F吸收軸L液晶P、Q外部光道路R1、R2、R3顯示區(qū)S1、S2、S3印制圖片
權(quán)利要求
1．一種用于計時和顯示時間的電子表，所述電子表包含第一偏振分光裝置，其使沿一個方向的線偏振光分量從中透過而不令沿與所述方向相垂直的方向的線偏振光分量從中透過；偏振軸變化裝置，其配置位置適于接收來自所述第一偏振分光裝置的線偏振光，用于在使偏振軸產(chǎn)生變化的狀態(tài)和使偏振軸不產(chǎn)生變化的狀態(tài)之間進行選擇；第二偏振分光裝置，其正好相對第一偏振分光裝置配置，在二者之間置入偏振軸變化裝置，用于使沿第二方向的線偏振光透過而將沿與所述第二方向相垂直方向的偏振光分量反射；以及發(fā)光裝置，用于通過所述第二偏振分光裝置向所述偏振軸變化裝置發(fā)出光線。
2．如權(quán)利要求1所述的電子表，其特征在于在所述第二偏振分光裝置和所述發(fā)光裝置之間配置一半透明層。
3．如權(quán)利要求1和2中之一所述的電子表，其特征在于在所述第一偏振分光裝置和所述發(fā)光裝置之間配置一光散射層。
4．如權(quán)利要求1至3中之一所述的電子表，其特征在于所述發(fā)光裝置發(fā)出結(jié)色，紅色和黃綠色光線中的至少一種。
5．如權(quán)利要求1至4中之一所述的電子表，其特征在于所述發(fā)光裝置發(fā)出多種顏色的光線。
6．如權(quán)利要求1至5中之一所述的電子表，其特征在于所述發(fā)光裝置包含一濾色片。
7．如權(quán)利要求1至6中之一所述的電子表，其特征在于所述第二偏振分光裝置包含一多層結(jié)構(gòu)，其中兩層類型的層交替層疊形成該結(jié)構(gòu)，以及其中多個層中相鄰的兩層沿一個方向的折射率是彼此相等的，但沿與所述方向相垂直的方向的折射率是彼此不同的，以及其中該多個層逐層厚度是變化的。
8．一種用于計時和顯示時間的電子表，所述電子表包含第一偏振分光裝置，其使沿一個方向的線偏振光分量透過，而不會沿與所述方向相垂直的方向的線偏振光分量透過；偏振軸變化裝置，配置位置適于接收來自所述第一偏振分光裝置的線偏振光，用于在使偏振軸產(chǎn)生變化的狀態(tài)和使偏振軸不產(chǎn)生變化的狀態(tài)之間進行選擇；第二偏振分光裝置，正好相對第一偏振分光裝置配置，在二者之間置入所述偏振軸變化裝置，用于使沿第二方向的線偏振光分量透過，而將與所述方向相垂直的方向的線偏振光分量反射；發(fā)光裝置，用于經(jīng)過第二偏振分光裝置向所述偏振軸變化裝置發(fā)出光線，其中所述發(fā)光裝置向所述偏振軸變化裝置發(fā)出多種顏色的光線。
9．如權(quán)利要求8所述的電子表，其特征在于所述的發(fā)光裝置具有多個發(fā)出不同顏色光線的光源。
10．如權(quán)利要求8所述的電子表，其特征在于所述的發(fā)光裝置具有多種型式的濾色片，它們選擇性地令不同顏色的光線透過。
11．如權(quán)利要求8至10中之一所述的電子表，其特征在于所述第二偏振分光裝置使沿第二方向的線偏振光透過，而將與所述第二方向相垂直的方向的線偏振光反射。
12．如權(quán)利要求11所述的電子表，其特征在于所述發(fā)光裝置發(fā)出多種顏色的光線，包含桔色、紅色和黃綠色的至少其中一種。
13．一種電子表，包含液晶盒其通過改變施加的電場來改變光線的透光狀態(tài)，還包含發(fā)光裝置，用于向所述液晶盒發(fā)出光線；其中所述發(fā)光裝置包含各不同發(fā)光顏色的光源，對于一種顏色至少一個光源。
14．如權(quán)利要求13所述的電子表，其特征在于對于肉眼觀看狀態(tài)以顏色混合的方式顯示不同顏色的光。
15．如權(quán)利要求13和14中之一所述的電子表，其特征在于按顏色混合方式的顏色混合狀態(tài)是變化的。
16．如權(quán)利要求15所述的電子表，其特征在于顏色混合狀態(tài)的變化是按照預(yù)定時間間隔自動實現(xiàn)的。
17．如權(quán)利要求15和16中之一所述的電子表，其特征在于顏色混合狀態(tài)的變化是通過改變在所述發(fā)光裝置中的每種顏色的光源的發(fā)光強度實現(xiàn)的。
18．如權(quán)利要求15和16中之一所述的電子表，其特征在于顏色混合狀態(tài)的變化是通過改變在所述發(fā)光裝置中的每種顏色的光源的發(fā)光區(qū)域?qū)崿F(xiàn)的。
19．如權(quán)利要求13到18中之一所述的電子表，其特征在于所說光源是場致發(fā)光器件、發(fā)光二極管和燈中的一種，或它們的組合。
20．如權(quán)利要求13到19中之一所述的電子表，其特征在于所述液晶盒包含第一偏振分光裝置，其使沿一個方向的線偏振光分量透過而不會沿與所述方向相垂直的方向的線偏振光分量透過；偏振軸變化裝置，其配置適于接收來自所述第一偏振分光裝置的線偏振光，用于在偏振軸產(chǎn)生變化的狀態(tài)和偏振軸不產(chǎn)生變化的狀態(tài)之間進行轉(zhuǎn)換；以及第二偏振分光裝置，正好相對第一偏振分光裝置配置，在二者之間置入所述偏振軸變化裝置，用于使沿第二方向的線偏振光分量透過而將沿與所述第二方向相垂直的方向的線偏振光分量反射。
全文摘要
[目的]為了使電子表中的數(shù)字信息之類的顯示方式多樣化,即利用自然環(huán)境光或背景光源來顯示信息。[解決方案]電子表包含:偏振片11,用于使沿一個方向的線偏振光透過,同時吸收其余的偏振光線;液晶單元8,對由于透過使偏振光線的偏振軸變化的狀態(tài)和偏振光線的偏振軸不變的狀態(tài)進行選擇;偏振分光膜12,相對偏振片11配置,二者之間置入液晶單元8;以及背景光源18,用于通過偏振分光膜12向液晶單元8發(fā)出光線。偏振分光膜12讓沿一個方向的線偏振光透過,而將沿與該方向垂直的方向的線偏振光反射。當(dāng)將發(fā)光裝置18的光線用于顯示數(shù)字信息之類時,利用由箭頭D所示的背景光源的光線顯示該信息。
文檔編號G02B27/28GK1210289SQ9810320
公開日1999年3月10日 申請日期1998年6月8日 優(yōu)先權(quán)日1997年6月9日
發(fā)明者宮澤英一, 千葉悟志, 松井剛 申請人:精工愛普生株式會社