专利名称：电子时计的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于测量和显示时间的电子时计，如手表或停表等。
通常，使用平面显示，如液晶显示，来显示数字、字符或其它信息的电子时计是广为人知的。例如，如
图10所示，在一个使用液晶显示器的电子时计中，一对偏振器52和53被设置在液晶片51的两侧，一个发光元件54被设置在偏振器53的后面。偏振器对52和53是这样被摆放的，例如，它们的方向角被设置形成直角。
在白天，普通的电子时计利用外部光来显示数字信息或类似信息，而在夜间，当需要时，它们则利用发光装置54发射的光来显示数字信息或类似信息。数字信息或类似信息的显示是通过在液晶片51的各电极间施加预定电压来实现的，没加电压的区域则作为白色背景或类似的背景出现。在图中，为了显示信息而被加上电压的区域用ON代表，而没加电压的背景色区域用OFF代表。
如箭头P所指，当用外部光来产生某种显示的背景色时(液晶片被关掉)，外部光或自然光中定向在与图面平行方向上的线性偏振光成分穿过偏振器52。之后，其偏振方向被处于关态的液晶片扭转90°，从而线性偏振光成分被定向在与图面垂直的方向上。已经通过偏振器53的线性偏振光成分受到发光元件54的一个表面的漫反射，部分漫反射光经过偏振器53，液晶片51和偏振器52被成功地传送回来。来自发光元件54的部分漫反射光通常产生一个能被任何观察者看到的白色背景。
如箭头Q所指，当用外部光来显示数字信息或类似信息时(液晶片被打开)，定向在与图面平行方向上的线性偏振光成分被偏振器52从外部光线中分离出来，并经过液晶片51。因为液晶片51处于开态，所以线性偏振光成分的偏振方向仍被保持与图面平行，从而使其被偏振器53吸收。吸收光线的部分对于任何观察者来说都呈现黑色。
从前面的描述中可以看出，当使用外部光时，数字信息被显示在颜色与发光元件54反射的光色一致的背景上，从而达到显示时间或其它信息的目的。
另一方面，如箭头C所指，当背景色是用由发光元件54发射的光产生时(液晶片51被关掉)，定向在与图面垂直方向上的线性偏振光成分被偏振器53从发光元件54发出的光或自由偏振光中分离出来。因为液晶片51处于关态，线性偏振光成分的偏振方向被液晶片51扭转90°，从而使线性偏振光成分被定向在与图面平行的方向上。之后，偏振光成分经过偏振器52并被外边的观察者看到。观察者看到的颜色是发光元件54发射出来的光色，通常为白色。
如箭头D所指，当数字信息或类似信息是用由发光元件54发出的光显示时(液晶片51被打开)，定向在与图面垂直方向上的线性偏振光成分被偏振器53从发光元件54发出的光中分离出来，经过处于开态的液晶片51并到达偏振器52。在此，线性偏振光成分的偏振方向与偏振器52的偏振方向不匹配，结果线性偏振光成分被偏振器52吸收，吸收光的部分对外边的观察者来说呈现黑色。
从前面的描述中可以看出，当使用从发光元件54发出的光时，数字等以黑色或类似的颜色被显示在颜色与发光元件54发射的光色一致的背景上。
在上面所描述的电子时计中，两个偏振器52和53被放置在液晶片51的两侧。这两个偏振器具有吸收除预定偏振轴之外的线性偏振光成分的能力。因此，被导向外边的用于产生背景色或显示数字信息或类似信息的光强可能被大大削弱，从而造成数字信息或类似信息显得暗淡模糊，难于读取。
除此之外，在上面所描述的普通电子时计中，发光元件54在同一平面内只反射或发射一种光色，结果背景色或被显示的信息(如数字信息)色调单一，无法吸引任何观察者的注意力。
考虑到上述问题，本发明的一个目的在于，提供一种明亮且易于观看的电子时计。本发明的另一个目的是，提供一种电子时计，它具有更多种类的数字信息或类似信息的显示形式，以及更多种类的背景色，以实现易于吸引任何观察者注意力的目的。
为此，按照本发明，提供了一种电子时计，它包括(1)第一个偏振光分离器，它透射定向在某一方向上的线性偏振光线成分，而阻止线性偏振方向与上述方向垂直的光线成分通过；(2)透射偏振光偏振轴变换装置，所设位置使透射偏振光偏振轴变化装置能接收到来自第一个偏振光分离器的线性偏振光成分，用于从两种情况中选择其一，一种情况是被透射的偏振光成分的偏振轴被改变，另一种情况是被透射的偏振光成分的偏振轴不被改变；和(3)第二个偏振光分离器，用于透射定向在第二个方向上的线性偏振光线成分，并反射线性偏振方向与上述第二个方向垂直的光线成分，第二个偏振光分离器被设置在与第一个偏振光分离器相对应的位置，两者之间插有透射偏振光偏振轴变化装置；其中(4)第二个偏振光分离器在同一平面内具有多个反射不同波长光的偏振光分离部分。
在上述两种结构中，可以用一个普通的偏振器作为第一个偏振光分离器。普通的偏振器由一个类似薄片的元件构成，此元件允许入射的自然光中定向在某一方向上的线性偏振光成分离开显示器。它可以通过，例如，将一个偏振层放到三醋酸纤维素(TAC)保护层中制成。
例如，可以用一个液晶片作为上述透射偏振光偏振轴变化装置。可以使用的液晶有多种，包括扭转向列(TN)液晶，超扭转向列(STN)液晶，和电控双折射(EBC)液晶。超扭转向列(STN)液晶包括，例如，采用色彩补偿光性非均质材料的色彩补偿超向列(F-STN)液晶。
作为第二个偏振光分离器，可以使用的有，例如(1)由多个层状薄片构成的偏振光分离片，曾公开于国际专利出版物Nos．WO95／17692和WO95／27919；(2)一种偏振光分离板，其中1／4λ的板被配置在胆甾醇型液晶层的一侧或两侧；(3)一种偏振光分离元件，此元件通过将角设置成布鲁斯特角并利用反射和透射将偏振光成分分离开(SID 92DIGEST PP427～429)；或者是一种使用全息照相的偏振光分离元件。
具有上述结构的本发明的电子时计的特征是(A)用对应于组成部件(3)的第二偏振光分离器，取代了普通电子时计中放在透射偏振光偏振轴变化装置后面的偏振器；和(B)把第二个偏振光分离器正对着透射偏振光偏振轴变化装置的表面作成一个对光能进行镜面反射的光滑表面。
通常所用的起偏振片只透射定向在某一方向上的线性偏振光成分，而通过吸收或类似的方式阻止偏振方向与上述方向垂直的光线成分通过。但第二个偏振光分离器却在透射定向在第二个方向上的线性偏振光成分的同时对偏振方向与上述第二个方向垂直的光线成分进行发射，特别地，对于偏振方向与所透射的偏振光光轴垂直的线性偏振光成分可以进行全反射。
因此，按照前面提到的特征(A)，当用一个具有上述结构的第二偏振光分离器取代通常所用的偏振器或类似装置时，那些在使用偏振器的普通显示器或电子时计中被吸收或散射的光线便得到反射，而电子时计的背景或信息(如数字信息)则在反射光的作用下变得明亮清晰，由此使与显示器背景色相关的数字信息或类似信息易于读取，这对于视力较弱的人(如老人)是非常便利的。
此外，按照前面提到的(B)，当反射不同波长的多个偏振光分离部分被摆放在同一平面的不同位置，且外界自然光被第二偏振光分离器反射以产生背景色或显示数字信息或类似信息时，根据各个偏振光分离部分的波长特征，会产生不同颜色的背景色或显示不同颜色的数字信息或类似信息。这样，就可以产生一个对任何观察者的注意力都具有很强吸引作用的新颖显示。
图1是按照本发明一个电子时计实施方案时其主要组成部分的示意图。
图2是一个透视图，示意地给出了作为图1结构中主要部分的偏振光分离片的内部结构。
图3是一个示意图，说明了图2所示的偏振光分离片的工作原理。
图4是一个电子手表的结构剖视图，此手表被用作一个按照本发明的电子时计的实施方案。
图5是图4中电子手表所用的表芯的平面图。
图6是图5中表芯的剖面图。
图7是偏振光分离片的平面图。
图8是按照本发明的另一个电子时计实施方案时其主要组成部分的示意图。
图9给出了按照本发明又一个电子时计实施方案时其主要组成部分的示意图。
图10是一个普通电子时计主要组成部分的示意图。
现在将对具有上述结构的电子时计的各种实施方案进行描述。
(1)可以这样加入一个光散射层，使第一个偏振光分离器被设置在与第二个偏振光分离器相对应的位置，两者之间插有一个透射偏振光偏振轴变换装置。例如，在本发明的电子时计中，被第一个偏振光分离器接收的外部自然光，通过透射偏振光偏振轴变换装置，经第二个偏振光分离器反射后离开电子时计(如图1的箭头P所指)。在这种情况中，当光程中没有设置任何东西时，光将以镜面反射的形式被反射出电子时计，且镜面反射光作为背景色被观察者看到。而当把光散射层设置在光程中时，观察者看到的则是白色或其它适当的颜色而不是镜面反射的颜色。设计者或类似人员可以在允许镜面反射的结构和允许产生适当颜色的结构之间作自由的选择。
(2)除了前面提到的组成部分以外，还可以提供一个发光装置，用于把光经第二个偏振光分离器发射到透射偏振光偏振轴变换装置上。可以被使用的发光装置包括1)一种类似电致发光(EL)元件的平面发光元件；2)一种发光器件，其中作为线性光源的冷阴极被设置在具有平面发光表面的光导板某一侧的端面上；以及3)一种发光器件或类似装置，其中作为点光源的多个发光二极管(LEDS)按行被设置在具有平面发光表面的光导板某一侧的端面上。
当一个发光装置象本实施方案中那样被作为一个附加组成部分时，观察者能自由地选择显示手段，即使用外部自然光的显示手段或使用发光装置的显示手段。此外，象本发明那样，当用第二个偏振光分离器取代一个普通的偏振器来透射定向在某一确定方向上的线性偏振光而反射与之垂直的线性偏性光分量时，与使用两个偏振器来显示信息或产生背景色的普通电子时计相比，数字信息或类似信息可以以各种形式显示，并且能产生多种背景色。
例如，在普通的器件中，当显示手段在使用外部自然光和使用发光装置之间转换时，背景色与数字等信息的显示手段并没有多大差别。举例来说，当数字信息或类似信息以暗色(如黑色)显示在颜色与发光装置54反射的色彩或发射的色彩一致的背景上，且显示方式发生转换时，被改变的只是发光装置54产生背景色的方式，结果背景色或者是由发光装置54反射的色彩产生，或者是由其发射的色彩产生，通常造成两种情况下的背景色是一样的。类似地，当数字信息或类似信息以一种与发光装置54所反射的色彩或发射的色彩一致的颜色显示在暗色(如黑色)背景上时，被改变的只是发光装置54产生数字信息或类似信息色彩的方式，结果数字信息或类似信息的颜色或者是由发光装置54反射的色彩产生或者是由其发射的色彩产生。
与上述的普通器件相比，包含发光装置的本发明的电子时计是这样构成的，当显示手段在使用外部自然光和使用发光装置之间转换时，可以使背景色和数字信息或类似信息的显示形式发生剧烈变化。这种变化可以使观察者惊奇不已。
例如，当显示手段从使用外部自然光转换到使用发光装置时，数字信息或类似信息示以暗色(如黑色)显示在亮色背景上的普通显示形式就会转换成数字信息或类似信息以发光装置的特征色显示在暗色(如黑色)背景上的显示形式。这种显示形式上的变化在引起观察者好奇心方面是非常有效的，并且实用中，在以下方面也是有效的。
举例来说，一块数字手表被用作电子时计，且这块手表在黑夜里能通过发光装置发出的光被看到，此时数字信息或类似信息以一种很容易就能与黑色区别开来的颜色，如红色，显示在黑色背景上。此外，当一块在水中使用的潜水表被用作电子时计以提醒潜水员注意水压和潜水时间时，可以用一种很突出的颜色，如黄色，来报警。
(3)当发光装置被用作一个组成部分时，可以在第二个偏振光分离器和此发光装置之间加一个半透明层。例如，在本发明的电子时计中，被第一个偏振光分离器接收的自然光，经过透射偏振光偏振轴变换装置和第二个偏振光分离器，当到达发光装置的表面时(如图1中箭头Q所指)，通常要在发光装置的表面受到漫反射。数字信息或类似信息的显示颜色取决于光发生漫反射所在部分的颜色。从信息显示部位漫反射来的光有一部分会离开，结果相对于背景色，此部分的对比度将有相应量的减少，从而使所显示的数字信息或类似信息难于阅读。
如上面提到的，当在第二个偏振光分离器和发光装置之间加上一个半透明层时，光被半透明层吸收，由此使将要被显示的信息的发光显著减少，其结果是将要被显示的数字信息或类似信息具有很高的对比度。
(4)人们希望所构造的发光装置至少能发射以下几种颜色中的一种，即橙色，红色或淡黄绿色。在本发明的电子时计中，数字信息或类似信息是按发光装置发射的光来显示的。因为前面提到的几种颜色相对于黑色比较突出，所以，当使发光装置发出任何一种上面提到的颜色并用该颜色显示数字信息或类似信息时，被显示的信息都会显得明亮且易于读取，因而也极易引人注目。
(5)在前面的描述中，对发光装置是发单色光还是发多色光的问题并没给予特别的论述。当发光装置被制成发射多色光时，在同一个电子时计中，数字信息或类似信息可以用几种颜色显示，从而使具有更多颜色的显示得以实现。
(6)当前面提到的发光装置被用于发射多种颜色的光时，发光源自身发射的颜色可以被改变，并且发光装置可以由白色光发射源和彩色滤波器构成。
如前面提到的，可以用作第二个偏振光分离器的偏振光分离元件有多种。较理想的是使用公开于国际专利出版物Nos．WO95／17692或WO95／27919中的偏振光分离片来作为第二个偏振光分离器。例如，可以使用如图2所示的偏振光分离片，它具有一个由A、B两种层交替叠放而成的多层结构。任何两个邻近的A、B层在某一确定的方向上具有相同的折射指数，而在与该方向垂直的方向上具有不同的折射指数，并且各层具有不同的厚度。
在图2中，定义了彼此垂直的三个轴向X，Y和Z。多层结构是这样形成的，例如，使A和B层承受挤压造型，并使它们在某一方向上(如X方向)产生延展，但当延展的方向为X方向时Y方向不发生延展。换句话说，X轴方向相当于延展方向，而Y轴方向相对于延展方向为横向。材料B的折射指数为nB(如1．64)，当发生延展时，此折射指数基本不变。另一方面，当发生延展时，材料A的折射指数改变。举例来说，单轴延展某一种由材料A制成的薄片时，将使它在延展方向(即X方向)具有折射指数nAX(如1．88)，而在相对于延展方向的横向上(即Y方向上)具有折射指数nAY(如1．64)。延展图2中由材料A和B形成的层状结构将使它在延展方向上具有折射指数差Δn=1．88-1．64=0．24。另一方面，在与延展方向垂直的Y方向上，A和B的折射指数没有差异，此时Δn=1．64-1．64=0。由于层状结构具有上述光学特性，当光照射到偏振光分离片12上时，入射光中沿偏振轴E方向上的偏振光成分(a)通过偏振光分离片12。另一方面，入射光中沿吸收方向F的偏振光成分(b)则直接射在具有折射指数差Δn的表面上，结果被该表面反射。
此外，每一个A和B层的厚度t1，t2，t3，…略有不同，以便如图3所示，使不同波长的光束，(b-1)，(b-2)，…能在A和B层之间的界面得到反射。换句话说，由不同厚度的A和B层构成的多层结构能使含有多种波长的光得到有效地反射。
当每层的厚度t1，t2，t3，…组合的结果是反射所有光波长时，反射光的最终颜色为白色。当使每层的厚度t1，t2，t3，…作适当的组合时，可使偏振光分离片12有选择地只反射所希望的波长或颜色。当多种类型的偏振光分离片被放在同一平面的不同位置，且各个偏振光分离片彼此间具有不同的厚度组合并被自然光照射时，从各个偏振光分离片上会反射出不同的颜色。这使得电子时计能提供更多种类的显示形式。
(8)按照本发明，提供了一种电子时计，包括一个偏振器；一个插在两个基片之间的扭转向列(TN)液晶层；和一个偏振光分离片；其中偏振器，扭转向列液晶层，和偏振光分离片以该种顺序按层状形式排列形成电子时计；其中偏振光分离片透射沿第一个方向行进的偏振光成分，并反射行进方向与第一个方向垂直的偏振光成分，偏振光分离片包括至少第一个区域和第二个区域；和其中，液晶层在其上部包括与第一个区域相对应的第一个显示区和与第二个区域相对应的第二个显示区。
根据此结构的优点，当电子时计的多个显示区被规定为不同的功能，如日历功能，钟表功能，或图形功能等时，每个显示部分的色彩都可以改变，从而使电子时计非常容易观看。
图4是一个电子手表实施方案的结构剖视图，被用于描述按照本发明的电子时计。此手表包括，例如，一个塑料表壳1，一个装在塑料表壳1内的表芯2，一个被固定到塑料表壳1上且被置于表芯2上的玻璃板3，和一个固定在表芯2上的后盖4。参考数码6所指为一条表带。
如图6所示，表芯2包括一个板架7；一个作为透射偏振光偏振轴变换装置的液晶片8，由板架7支撑；一个作为第一个偏振光分离器的偏振器11，被固定在液晶片8的外表面(图中的上表面)上；一个作为第二个偏振光分离器的偏振光分离片12，被设置在与偏振器11相对的位置，两者之间插有液晶片8；一个作为发光装置的后灯18，被置于偏振光分离片12的下表面一侧；和一个电池9。
偏振器11是一个普通的偏振器，它只透射定向在某一确定方向上的线性偏振光，对其它类型的线性偏振光则以吸收、散射或类似的方式加以阻止。如图2所示，偏振光分离片12是一个多层薄片的层状结构。如上面提到的，偏振光分离片12只透射定向在某一确定方向上的线性偏振光，对其它类型的线性偏振光则有阻挡作用，但采用的不是吸收或类似的方式，而是反射的方式，特别地，偏振光分离片12能把定向在垂直于透射偏振光偏振轴方向上的线性偏振光成分全部反射回去。
如图1和图7所示，本实施方案中的偏振光分离片12被分成三个偏振光分离部分12a，12b，和12c。如图2所示，每一个偏振光分离部分都具有一个多薄片的层状结构，而在偏振光分离部分12a，12b，和12c中，其各自薄片层状结构中各层的厚度t1，t2，t3，…互不相同。结果，每一个偏振光分离部分12a，12b，和12c反射不同的波长。换句话说，当定向在某一特殊方向的线性偏振光照射到偏振光分离片12上时，从每一个偏振光分离部分12a，12b，和12c可以获得不同的颜色。在同一平面内设置多个偏振光分离部分12a，12b，和12c的方法有多种，比如可以把它们适当地排成一行放在基片上，并将它们用粘合剂或其它类似的物质粘到其上。
图6中的后灯18可以由，例如，一个属于平面发光元件的电致发光(EL)器件构成。后灯18的一个表面被作成光散射表面以散射光线，并且，在本实施方案中，它为灰色。
液晶片8包括一对对应放置的透明玻璃基片13a，13b，在它们之间做有一个通常所说的间隙。如扭转向列(TN)液晶L这样的液晶被填在间隙内。如图5所示，多个透明电极14被制作在各个玻璃基片13a和13b上，以显示诸如数字或字符。在本实施方案中，每个透明电极被分成七段以显示一个数位。
在制作于玻璃基片对13a和13b上的相对应的透明电极对14之间可以加上预定电压，依据电压是加上(ON)或是没加上(OFF)，可以把液晶L设置成两种调整状态中的任何一种。在本实施方案中，当把液晶设置成开态时，线性偏振光的轴不被改变，而当把液晶设置成关态时，线性偏振光的轴将被扭转90°。
现在对具有上述结构的电子手表的工作情况进行一下描述。手表具有两类光源，后灯18和外部自然光。当要产生手表的背景色时，液晶片18中与背景色相对应的区域被关掉。而当要显示数字信息或类似信息时，液晶片中与数字信息显示位置相对应的区域被打开。下面把外部的自然光的使用和后灯的使用分开来描述。
(当使用外部自然光时)当使用外部自然光时，特别是用它来产生背景色时，图1中的液晶片8被设置成关态。之后，如同图1中的箭头P所指，外部光或自然光中偏振方向与图面平行的线性偏振光成分通过偏振器11，它的偏振方向被处于关态的液晶片8扭转90°，从而线性偏振光被定向在与图面垂直的方向上。根据它的波长，线性偏振光成分在偏振光分离片12的每个层面上受到反射，反射光成分成功地通过液晶片8和偏振器11用于产生能被观察者看到的背景色。
在本实施方案中，如图7所示，偏振光分离片12被分成偏振光分离部分12a、12b和12c，每一部分反射不同的颜色。因此，电子计时器的显示表面具有从多个部分获得的多色背景。与单用一种常用颜色(白色或灰色)的情况相比，能给观察者提供种类更多的显示形式。
当用外部自然光显示数字信息或类似信息时，液晶片8被设成开态。结果，如箭头Q所指，与图面平行的线性偏振光成分被偏振器11从外部光中分离出来，并通过液晶片8。此处，液晶片8处于开态，从而使线性偏振光方向仍保持与图面平行。所以，线性偏振光成分通过偏振光分离片12，在后灯18的表面上发生漫反射。从外边看，这部分为暗色(如灰色)，这样由观察者看来，数字信息或类似信息是以暗色或灰色显示的。
从前面的描述可以看出，当使用外部自然光时，数字信息或类似信息可以以暗色显示在具有不同颜色的背景上，这些背景色的产生与偏振光分离片12的各偏振光分离部分12a、12b、12c的位置相对应。
(当使用后灯18时)当使用后灯18时，特别是用它产生背景色时，后灯18被打开，液晶片8被设成关态。结果，如箭头C所指，定向在与图面平行方向上的线性偏振光成分被偏振光分离片12从后灯18发射的光或自由偏振光中分离出来。之后，线性偏振光成分的偏振方向被处于关态的液晶显示片8扭转90°，从而使线性偏振光成分定向在与图面垂直的方向上。或者是被偏振器11吸收或者是被它散射的线性偏振光成分被阻止输出到显示器上，结果从外面看来，背景呈现黑色。
当用后灯18显示数字信息或类似信息时，后灯18被打开且液晶片8被设置成开态。结果，如箭头D所指，定向在与图面平行方向上的线性偏振光成分被偏振光分离片12从后灯18发出的光中分离出来。线性偏振光成分穿过处于开态的液晶片8，然后经过偏振器11，并由将此数字信息或类似信息显示出来。
从上面的描述中可以看出，例如，当使用后灯18发出的光时，如时间之类的数字信息被显示在黑色背景上。举例来说，当使后灯18发红色光时，信息便以红色显示在黑色背景上。在夜间，与普通显示中以黑色显示在白色背景上的信息相比，这类显示中的信息更容易读取。
除此之外，这类显示还适于在潜水表中使用以提醒潜水者。更特殊地是，当需要提醒潜水者注意水压或潜水时间时，可使后灯18发出一种易引人注目的颜色，如黄色，从而在黑色背景上产生黄色。利用这种显示形式可以有效地提醒潜水者。
根据观察者的需要，可以使后灯18发出各种颜色的光。当使后灯18发橙色、红色或淡黄绿色的光时，显示信息可以很容易地被读取，因为这些颜色很容易就能从黑色中区分出来。
使用外部光的电子计时器的显示形式与使用后灯18的电子计时器的显示形式截然不同，这样电子计时器很容易就能吸引住观察者的注意力，从而使两种显示更有利。
可以使后灯18在其整个表面只发射一种颜色的光，或者将其分成几部分，让每一部分发射不同颜色的光，从而使其作为整体发射多色光。当用被设置成发多色光的后灯18显示数字信息或类似信息时，各种信息可以被显示成不同的颜色，从而使符合各种需要的多种显示形式得以实现。
在如图10所示的普通器件中，当用外部光产生背景色时，外部光两次经过偏振器53，如箭头P所示指。当外部光经过偏振器53时，背景的白光强度可能被削弱，这使手表的显示变暗。而在本实施方案的手表中，如图1中的箭头P所指，外部光被偏振光分离片12反射，且反射光被用于产生背景色。因此，被偏振器53吸收的光减少，从而背景变亮。这样就能提供一种显示，让那些视力较弱的人(如老人)也能很容易地读取所显示的信息。
图8给出的是按照本发明另一个电子计时器实施方案时其主要组成部分的示意图。此实施方案与前面图1中所描述的实施方案的不同点在于，一个半透明层16被放置在偏振光分离片12和后灯18之间。半透明层16是由，例如，一个处于半透明状态的灰光吸收材料或一个黑光吸收材料制成，并且具有多个用于透射光线的孔。
在本实施方案中，如箭头Q所指，当为了用外部自然光来显示数字信息或类似信息而把液晶片设置成开态时，离开偏振光分离片12的线性偏振光或者是被半透明层16吸收或者是被它散射，结果使发生吸收或散射的部位具有强烈的黑色。在这种情况下，与由后灯18一个表面上的漫反射光造成的数字信息或类似信息以暗色(如灰色)显示的情况(如图1中箭头Q所指)相比，数字信息或类似信息可以以高对比度显示出来。
图9给出了按照本发明又一个电子计时器实施方案时其主要组成部分的示意图。此实施方案与图1中的实施方案的不同点在于，一个半透明层16被放置在偏振光分离片12和后灯18之间，同时一个光散射层17被放置在液晶片8和偏振光分离片12之间。在此实施方案中，通过用从光散射层17传来的散射光取代镜面反射可以获得多种背景色。
尽管参照其优选实施方案对本发明进行了描述，但本发明并不仅局限于此，这样各种改进都将包括在本发明的权利要求范围内。
在现有的实施方案中，本发明是用一块手表来描述的，很明显，本发明适用于任何其它具有不同结构的电子计时器，例如停表。发光装置可以采用电致发光元件以外的发光元件虽然在现有的各个实施方案中用扭转向列(TN)液晶片作为透射偏振光偏振轴变换装置，以选择或者是透射偏振光偏振轴被改变的状态或者是透射偏振光偏振轴不被改变的状态，但也可以用超扭转向列(STN)液晶片或电控(ECB)双折射液晶片。
除此之外，虽然用如图2所示的由多个层状薄片构成的多层结构作为第二偏振光分离器，以透射定向在某一确定方向上的线性偏振光而反射定向在垂直于此方向上的线性偏振光，但也可以使用，例如1)一种偏振光分离板，其中1／4λ的板被配置在胆甾醇型液晶的一侧或两侧；2)一种偏振光分离元件，此元件通过将角设置成布鲁斯特角并利用反射和透射将偏振光成分分离开(参见SID 92 DIGESTPP427～429)；以及3)一种使用全息照相的偏振光分离元件。
虽然在现有的实施方案中，将偏振器11的透射偏振光偏振轴与偏振光分离片12的透射偏振光偏振轴描述成彼此平行，但偏振器11的透射偏振光偏振轴与偏振光分离片12的透射偏振光偏振轴也可以设成彼此垂直。在这种情况下，当用外部自然光将各段置于关态或开态时，处于关态的各段颜色与处于开态的各段颜色同偏振器11的透射偏振光偏振轴与偏振光分离片12的透射偏振光偏振轴彼此平行时的电子计时器中的情况正好相反。当用后灯代替自然光时，情况一样。
现在将对图5所示的电子计时器与图7所示的偏振光分离片之间的联系进行一下描述。图7中偏振光分离片的划分线与图5中电子计时器上的划分线相对应。下面将对这样一个实施方案进行描述，在此实施方案中，用外部自然光来改变偏振光分离片各划分部分所反射的颜色。
图7中参考数字12a所指为一个与图5中实时显示区(正在显示10∶08＇59)相对应的区域。理想情况下，背景色(与没有段存在的那部分颜色一致)为白色。在图5的电子计时器中，此区域成为主要的显示区域，所以对此区域采用一个基本色。
图7中的参考数字12b所指为一个与图5中左上角图形显示区相对应的区域。理想情况下不包括各段的区域应为红色。图形边界和数字以黑色被印在由TN液晶层固定的玻璃上，这样它们能始终显示在计时器上。
图7中的参考数字12c所指为一个与图5中右上角的日历显示区相对应的区域。背景色为蓝色较为理想。如图7中12b部分的图形边界和数字一样，1／100SEC等也是被印上去的。
如图7所示，偏振光分离片被分成12a～12c三个区域，为的是可以根据各个功能(时间功能、图形功能、日历功能)来改变背景色，从而使显示区域之间的区分变得更容易。这样可以提供一个易于观察的电子计时器。
按照本发明第一方面的电子计时器，背景色的产生和数字信息或类似信息的显示都是通过从第二偏振光分离片反射来的光实现的，因此，与那种背景色等由偏振器透射来的光产生的普通情况不同的是，不存在由于偏振器对光有吸收作用而造成的照明度下降的问题，因此，可以提供明亮而强烈的显示。此外，第二偏振光分离器由多个具有不同波长特性的偏振光分离部分组成。因此，可以使背景色和数字信息或类似信息具有不同色彩的多个组成部分，并由此使电子计时器能提供种类更多的显示形式。
按照本发明第二方面的电子计时器，使用的是从光散射层散射而来的光，目的是在不使用镜面反射的情况下产生白色背景或具有任何其它颜色的背景。
按照本发明第三的电子计时器，当除了一种线性偏振光成分以外对其它线性偏振光成分都具有反射，而不是吸收，作用的第二偏振光分离器与光发射装置结合在一起使用，且显示手段从使用外部自然光转换到使用光发射装置时，背景色和信息显示形式的变化非常显著，其变化将令观察者惊讶不已。
按照本发明第四方面的电子计时器，当用外部光来显示数字信息或类似信息时，光被半透明层吸收，造成信息以黑色显示，从而使相对于背景色的高对比度得以实现。
按照本发明第五方面的电子计时器，当用易于从黑色背景区分开来的橙色、红色或淡黄绿色的光来显示数字信息或类似信息时，所显示的信息能很容易地被读取。
按照本发明第六方面的电子时计，当为了显示数字信息或类似信息而把发光装置的发光表面分成发射多种光色的几个区域时，各种信息可以以不同的颜色显示，从而有可能提供符合各种需要的多种显示形式。
按照本发明第七方面的电子时计，即使当使用一个发射白光的普通光发射源时，发光装置也能产生各种颜色。
按照本发明第八方面的电子时计，一个具有由多层薄片构成的层状结构的偏振光分离片被用作第二个偏振光分离装置。具有这种结构的偏振光分离片可以做得非常薄且非常柔韧，从而使作为整体的电子时计可以做得较薄，因而有利于生产过程。如按照本发明第一方面那样，当第二个偏振光分离器被做成具有多个不同波长的偏振光分离部分时，将多个薄片进行层压形以成各部分，偏振光分离片就可以简单而可靠地制成了。1……外壳 13a，13b……玻璃基片2……表芯 14……透明电极3……玻璃板16……半透明层4……后盖 17……光散射层6……表带 18……后灯(发光装置)7……片架 A、B……不同类型的薄片层8……液晶片(透射偏振光偏振轴变换装置) C、D……后灯光程9……电池 E……偏振轴11……偏振器(第一个偏振光分离器)F……吸光轴12……偏振光分离片(第二个偏振光分离器) L……液晶12a，12b，12c……偏振光分离部分 P、Q……外部光程
权利要求
1．一种用于测量和显示时间的电子时计，包括第一个偏振光分离器，它透射定向在某一方向上的线性偏振光线成分，而阻止线性偏振方向与上述方向垂直的光线成分通过；透射偏振光偏振轴变换装置，所设位置使上述透射偏振光偏振轴变换装置能接收到来自上述第一个偏振光分离器的线性偏振光成分，用于从两种情况中选择其一，一种情况是被透射的偏振光成分的偏振轴被改变，另一种情况是被透射的偏振光成分的偏振轴不被改变；和第二个偏振光分离器，用于透射定向在第二个方向上的线性偏振光线成分，并反射线性偏振方向与上述第二个方向垂直的光线成分，第二个偏振光分离器被设置在与第一个偏振光分离器相对应的位置，两者之间插有透射偏振光偏振轴变换装置；其中第二个偏振光分离器在同一平面内具有多个反射不同波长光的偏振光分离部分。
2．按照权利要求1的电子时计，其特征在于还包括一个光散射层，被设置在与第一个偏振光分离器相对应的位置，两者之间插有透射偏振光偏振轴变换装置。
3．按照权利要求1或2的电子时计，其特征在于还包括一个发光装置，它发射的光经过第二个偏振光分离器到达所述透射偏振光偏振轴变换装置。
4．按照权利要求3的电子时计，其特征在于还包括一个半透明层，被设置在第二个偏振光分离器和上述发光装置之间。
5．按照权利要求3或4的电子时计，其特征在于发光装置至少发射橙色，红色和黄绿色光中的一种。
6．按照权利要求3～5中至少任何一种权利要求的电子时计，其特征在于发光装置在同一平面内发射多种颜色。
7．按照权利要求3～6中至少任何一种权利要求的电子时计，其特征在于发光装置包括一个彩色滤光片。
8．按照权利要求1～7中至少任何一种权利要求的电子时计，其特征在于第二个偏振光分离器的每个偏振光分离部分都具有一个有由两种类型的层交替叠放形成的多层状结构，且层叠方向上的多个层中任何两邻近层都在某一确定的方向上具有相同的折射指数，而在与此确定方向垂直的方向上具有不同的折射指数，形成每个偏振光分离部分的多个层中每一层都具有不同的厚度，各偏振光分离部分的层状结构具有不同的厚度组合是为了使每个偏振光分离部分具有不同的波长特性。
9．一个时计，包括一个偏振器；一个被插在两个基片之间的扭转向列(TN)液晶层；和一个偏振光分离片；其中上述偏振光分离器，扭转向列液晶层，和偏振光分离片以该种顺序按层状形式排列形成电子时计；其中上述偏振光分离片透射沿第一个方向行进的线性偏振光成分，并反射行进方向与第一个方向垂直的线性偏振光成分，上述偏振光分离片包括至少第一个区域和第二个区域；和其中，上述液晶层在其上部包括与第一个区域相对应的第一个显示区和与第二个区域相对应的第二个显示区。
全文摘要
一种电子计时器,它可提供明亮而易于读取的显示,和种类更多的数字信息或类似信息的显示形式,以及种类更多的背景色。电子计时器,包括偏振器,液晶片和偏振光分离片。偏振光分离片透射定向在某一确定方向上的线性偏振光成分,而反射所有其它线性偏振光成分。在同一个平面内,偏振光分离片的内部结构被分成偏振光分离部分,它们反射不同波长的光。偏振光分离片反射与偏振光分离部分相对应的不同颜色的光。反射型偏振光分离片的使用使明亮显示得以实现,而多个偏振光分离部分的提供使更多种类的显示形式得以实现。
文档编号G04G9/00GK1204791SQ9811593
公开日1999年1月13日 申请日期1998年7月8日 优先权日1998年7月8日
发明者有川康夫, 宫泽英一 申请人:精工爱普生株式会社