專利名稱：顯示元件及電子時鐘的制作方法
技術領域：
本發明涉及顯示文字、數字、圖樣等的顯示元件。本發明還涉及手表、停表等計時顯示的電子時鐘。
以前，使用液晶顯示裝置等平坦顯示裝置進行數字、文字及其他信息顯示的顯示元件已廣為人知。例如，現在考慮作為這種顯示元件中的一種，使用液晶顯示裝置的電子時鐘的情況，該電子時鐘這樣構成在夾有液晶屏的兩側配置一對第一、第二偏振光片、并在第二偏振光片的里側配置發光元件。
在該現有電子時鐘中，在白天有陽光的時間用外部光顯示數字等信息，在夜間無陽光的時間根據需要使發光元件發光，使用該光顯示數字等信息。通過在液晶屏的電極間施加規定電壓來顯示數字等信息，未施加電壓的區域為白色等背景。
過去，在使用外部光進行顯示時，在從發光元件反射的顏色的背景上，將黑色數字等作為時刻顯示之外的信息進行顯示。
還有，使用來自發光元件的光進行顯示時，在發光元件所發光的顏色的背景上，將黑色數字等作為時刻顯示之外的信息進行顯示。
在上述現有電子時鐘中，設有夾有液晶屏的兩片偏振光片，這些偏振光片具有吸收規定的偏振光軸之外的線偏振光的功能，所以，為顯示背景色和數字等信息，導向外部的光的強度衰減大，因此，存在數字等信息暗難以看見的問題。
還有，從理論上說，通過在發光元件的表面上設置適當顏色的濾光器，對觀察者而言，能用各種顏色顯示背景色及數字等信息，但作為實際問題是光的衰減大，各種各樣的顏色顯示不能實現，得不到亮的白色或灰色等顯示。
本發明是鑒于現有顯示元件中的上述問題而完成的，其目的在于通過可以用有光澤的銀色金屬色彩顯示與數字等信息及背景色有關的顯示形態而能夠進行使人感到高級的顯示。
(1.顯示元件)為實現上述目的，本發明的顯示元件包括
第一偏振光分離單元，只使朝向某一方向的線偏振光通過，不使與其正交的線偏振光成分通過；透射偏振光軸可變單元，配置在接收從所述第一偏振光分離單元出來的線偏振光的位置上，能夠選擇使透射的偏振光的偏振光軸改變的狀態和不使其改變的狀態兩者之一；第二偏振光分離單元，配置在與所述第一偏振光分離單元相對的一側，而將該透射偏振光軸可變單元夾在中間，使朝向某一方向的線偏振光成分通過，不使與其正交的線偏振光成分通過；所述第二偏振光分離單元的與所述透射偏振光軸可變單元相對的面是使光呈鏡面反射的平滑面。
(2.電子時鐘)本發明的電子時鐘包括第一偏振光分離單元，只使朝向某一方向的線偏振光通過，不使與其正交的線偏振光成分通過；透射偏振光軸可變單元，配置在接收從所述第一偏振光分離單元出來的線偏振光的位置上，能夠選擇使透射的偏振光的偏振光軸改變的狀態和不使其改變的狀態兩者之一；第二偏振光分離單元，配置在與所述第一偏振光分離單元相對的一側，而將該透射偏振光軸可變單元夾在中間，使朝向某一方向的線偏振光成分通過，不使與其正交的線偏振光成分通過；在所述第二偏振光分離單元與所述透射偏振光軸可變單元相對的一側設置發光單元。
在上述各種結構中，第一偏振光分離單元由普通偏振光片構成。所謂通常的偏振光片，是指具有對自然光的入射只使某一方向的線偏振光出射的功能的薄膜狀部件，例如能夠用TAC的保護層夾著偏振光層形成。
上述透射偏振光軸可變單元例如由液晶屏構成。作為液晶，能夠使用TN液晶、STN液晶、ECB液晶等各種液晶。在STN液晶中，也包括使用F-STN液晶等所謂色補償用光各向異性體的STN液晶。
上述第2偏振光元件能夠使用下述部件構成(1)將多片國際公開的國際申請(國際公開號WO95/17692或WO95/27919)中公開的薄膜重疊起來構成的偏振光分離薄膜；(2)在膽甾醇液晶層的兩側或一側設置(1/4)波片構成的偏振光分離板；(3)利用布儒斯特角分離為反射偏振光和透射偏振光結構的偏振光分離部件(SID 92 DIGEST第472-第429頁)或(4)利用全息照相的偏振光分離部件等。
如上構成的本發明的顯示元件及電子時鐘設有上述第2偏振光分離單元來代替設在現有電子時鐘中的透射偏振光軸可變單元內側的偏振光片，并且與該第2偏振光分離單元的透射偏振光軸可變單元相對的面是使光呈鏡面反射的平滑面。
一般的偏振光片具有使朝向某一方向的線偏振光成分通過、同時將與其正交的偏振光成分吸收而不使其通過的功能，與此不同，該第2偏振光分離單元具有使朝向某一方向的線偏振光成分通過、同時將與其正交的偏振光成分反射、特別是將與透射偏振光軸垂直方向的線偏振光全反射(鏡面反射)的功能。
因此，若使用上述構成的第2偏振光分離單元代替通常的偏振光片等，如果現在通過用偏振光片吸收或反射所分散的光，則能夠有助于顯示，所以能夠清楚地顯示電子時鐘的背景色或數字等信息。結果，在第2偏振光分離單元的表面側(可見側)不設置光散射層即光擴散層、而使該表面側成為使光呈鏡面反射的平滑面時，能夠不使該鏡面反射光衰減而將足夠的光量直接供給觀察者。還有，如果在第2偏振光分離單元的表面側設置光散射層即光擴散層的話，則由第2偏振光分離單元使鏡面反射的光散射，能看到光量足夠大的柔和的光線。
從第2偏振光分離單元來的鏡面反射光根據第1偏振光分離單元的偏振光軸的設定情況而作為背景色顯示或作為數字等信息顯示，在任一情況下，都能對觀察者提供一種有光澤的銀色金屬顏色的高級的顯示狀態。還有，在通常的電子時鐘中，考慮到數字等信息顯示區相對于背景色顯示區的面積小，因此用鏡面反射光顯示背景色時，能表現更強的高級感。
(3.電子時鐘)按照順序重疊下述部分而成第一偏振光片，只使第一方向的偏振光成分通過，不使與所述第一方向正交的第二方向的偏振光成分通過；TN液晶層，接通時不使偏振光軸旋轉，截止時使偏振光軸旋轉；第二偏振光片，使第3方向的偏振光成分通過，使與所述第3方向正交的第4方向的偏振光成分呈鏡面反射；第一發光元件；反射層；發光單元。
如果采用該結構，則能夠獲得使用進行鏡面反射的亮的第2偏振光片的小型、低耗電的電子時鐘。
(4.電子時鐘)在上述(3)中，其特征在于所述反射層使光從所述第2偏振光片向所述發光單元漫反射。
如果采用該結構，則能夠使用反射層進行漫反射，能夠使外部光白濁，能夠得到白色明亮的背景或局部的顏色。
(5.電子時鐘)在上述(4)中，其特征在于所述第1光學元件是光吸收層。
如果采用該結構，則在使用外部光時，光吸收層吸收外部光中的透過第2偏振光分離單元的偏振光成分，特別是透過第2偏振光分離單元的偏振光成分由反射層漫反射后又由光吸收層吸收，所以，光的衰減變大，再透過第2偏振光分離單元射出到外部的光極少，能夠維持黑色。在使用從發光單元來的光時，只通過一層光吸收層就射向第2偏振光分離單元，所以，衰減少。還有，能夠從外部看見所發光的顏色。
(6.電子時鐘)在上述(4)中，其特征在于所述第1光學元件是著色層。
如果采用該結構，則在使用外部光時，透過第2偏振光分離單元(第2偏振光片)的偏振光成分通過著色層、反射層、著色層再次透過第2偏振光分離單元射出到外部。因此，能夠將由第2偏振光分離單元反射的偏振光成分呈現的顏色(在TN液晶層和第2偏振光分離單元間沒有第2光學元件時為銀色反射鏡色，在TN液晶層和第2偏振光分離單元間有擴散層等第2光學元件時為白色)和透過第2偏振光分離單元的偏振光成分呈現的顏色(著色層呈現的顏色)進行對比，提高了對比度。
在這種情況下，作為著色層，能夠使用橙色濾光器、綠色濾光器等，透過第2偏振光分離單元的偏振光成分呈現的顏色(著色層呈現的顏色)在使用橙色濾光器時為橙色，在使用綠色濾光器時為綠色。
在這種情況下，發光單元發出的光的顏色在使用EL元件時為淺綠，在使用LED時為紅、綠等，但在同一液晶層的部位(通斷相同時)，發光單元發出的光的顏色(發光單元通)和外部光呈現的顏色(發光單元不通)的差可能增大，可引起使用者注意。
(7.電子時鐘)在上述(5)中，在所述TN液晶層和所述第2偏振光片之間還設有第2光學元件。
(8.電子時鐘)在上述(7)中，所述第2光學元件是光擴散層或光散射層。
(9.電子時鐘)在上述(6)中，在所述TN液晶層和所述第2偏振光片之間還設有第2光學元件。
(10.電子時鐘)在上述(9)中，所述第2光學元件是光擴散層或光散射層。
如果采用這些(7-10)的結構，則在使用外部光時，能夠使外部光中由第2偏振光分離單元呈鏡面反射的偏振光成分的光擴散或散射，使用者所見為白色，所以即便是亮也不象銀色那樣刺眼而呈柔和的色調，能獲得容易觀看的電子時鐘。
(11.電子時鐘)在上述(5)或(8)中，所述光吸收層是透明紙。
如果采用該結構，則通過使用市售的透明紙，能夠更簡單地實現光吸收層。
(12.電子時鐘)在上述(5)中，所述光吸收層的可見光透射率為40～80％。
(13.電子時鐘)在上述(12)中，所述光吸收層的可見光透射率最好為55～65％。
如果采用這些(12-13)的結構，則外部光透過第2偏振光分離單元的透射光和發光單元發出的透過第2偏振光分離單元的光均衡，能夠獲得最容易觀看的電子時鐘。
(14.電子時鐘)在上述6中，在所述著色層和所述反射層之間設置反射單元，使從所述發光單元側來的光通過，使從所述著色層側來的光漫反射。
采用該結構，特別適用于復印紙。還有，特別是將作為發光元件的LED元件作為側光使用，將該LED發出的光導向，在TN液晶層側使用反射的斜的導光板時，能使從LED來的光均勻通過，能夠使從著色層來的光漫反射。
(15.電子時鐘)在上述11中，所述發光單元包括EL元件。
(16.電子時鐘)在上述13中，所述發光單元包括LED元件。
(17.電子時鐘)在上述10中，所述發光單元包括EL元件。
(18.電子時鐘)在上述6中，所述發光單元包括EL元件。
(19.電子時鐘)在上述(14)中，所述發光單元包括LED元件。
如果采用這些(15)～(19)的結構，則發光單元能夠使用面發光型的EL元件。這種情況能夠得到小型的電子時鐘。還有，能夠使用面發光型的LED元件和側光型的LED元件，可降低消耗的電力。
還有，通過使透過第二偏振光分離單元的光的顏色和用第二偏振光分離單元反射的外部光的顏色不同，可引起使用者的注意。
還有，能夠使局部的顏色呈發光單元發出的光的顏色，可進行亮顯示。
(20.電子時鐘)在上述(2)中，在透射偏振光軸可變單元和發光單元之間設置透光性的彩色層。
特別是，若在透射偏振光軸可變單元和第二偏振光分離單元之間設置彩色層，則不限于銀色而可用各種顏色表現有光澤的金屬色調。特別是，若作為彩色層使用金色層，則能表現金色光澤的金屬色調，結果，能表現更高級感的顯示。
還有，作為彩色層的形成方法，可考慮在第二偏振光分離單元中的與透射偏振光軸可變單元相對的表面及透射偏振光軸可變單元中的與第二偏振光分離單元相對的表面中的至少一個表面上粘貼適當顏色的彩色膜、或者以能夠確保透光性的程度的密度噴上金屬微粒子及其他彩色微粒子的方法。
(21.電子時鐘)在上述(3)中，上述發光單元包括EL元件或LED元件，通過上述第二偏振光片將橙色、紅色及淺綠色、綠色中的至少一種顏色的光向上述TN液晶層側發射。
(22.電子時鐘)本發明的電子時鐘按照順序重疊下述部分而成第一偏振光片，使與第一方向平行的偏振光成分通過，而吸收與所述第一方向正交的第二方向的偏振光成分；液晶層，不加電壓時使入射光的偏振光軸旋轉90度，加電壓時使入射光的偏振光軸不旋轉；偏振光分離裝置，使第二方向的偏振光成分透過，使與所述第二方向正交的偏振光成分反射；第一發光元件；使光漫射的反射單元；發出呈所發光的顏色的光的發光單元；在所述第一偏振光方向與所述第二偏振光方向平行時，電壓非施加狀態下的外部光呈現的第一色光是由所述偏振光分離單元反射的光的顏色，電壓施加狀態下的外部光的第二色光是透過所述第一光學元件的光的顏色。
在所述第一偏振光方向與所述第二偏振光方向平行時，在電壓非施加狀態下發光元件發出的第三色光呈黑色，在電壓施加狀態下發光元件發出的第四色光是所發光的顏色；在所述第1偏振光方向與所述第2偏振光方向正交時，在電壓非施加狀態下外部光的第五色光是透過所述第一光學元件的光的顏色，在電壓施加狀態下外部光的第六色光是由所述偏振光分離單元反射的光的顏色；在所述第1偏振光方向與所述第2偏振光方向正交時，在電壓非施加狀態下發光單元發出的第七色光是所發光的顏色，在電壓施加狀態下發光單元的第八色光呈黑色。
(23.電子時鐘)
在上述(22)中，在上述液晶層和上述偏振光分離單元之間設置光擴散層或光散射層；所述第一色光和所述第六色光是白色的。
(24.電子時鐘)在上述(22)中，上述第一光學元件是光吸收層；上述第二色光及上述第五色光是黑色的；上述第四色光及上述第七色光是所發光的顏色。
(25.電子時鐘)在上述(22)中，上述第一光學元件是著色層；上述第二色光及上述第五色光是上述著色層的顏色；上述第4色光及上述第7色光為透過上述著色層而著色的所發光的顏色。
還有，在作為第一光學元件包括著色層時，如果點亮背照光的話，則射出到外部的光的顏色通過透過著色層而成為著色的所發光的顏色。在這種情況下，由于使用EL元件時EL的波長特性平緩，所以，EL的所發光的顏色變淡，所發光的顏色成為能看得見的顯眼的著色層的顏色。另一方面，在使用LED時，由于LED的波長特性陡，所以，如果與著色層顏色的匹配性不符合，則效率好的發光光不透過著色層。使用該LED時的著色層最好是具有波長特性的帶通濾光器。
圖1是本發明的顯示元件的一個實施例的主要部分的示意圖；圖2是作為圖1所示結構的主要部分用的偏振光分離薄膜的內部結構的示意斜視圖；圖3是圖2所示偏振光分離薄膜的作用的示意圖；圖4是表示本發明的電子時鐘的一個實施例的電子手表的一個實施例的剖面結構的剖面圖；圖5是表示在圖4的電子手表中使用的機構的平面圖；圖6是圖5的機構的剖面圖；圖7是本發明的顯示元件的另一實施例的主要部分的示意圖；圖8是本發明的顯示元件的再一實施例的主要部分的示意圖；圖9是現有顯示元件之一例的主要部分的示意圖；圖10是電子時鐘的另一實施例1的主要部分的示意圖；圖11是電子時鐘的另一實施例2的主要部分的示意圖；圖12是電子時鐘的另一實施例3的主要部分的示意圖；圖13是電子時鐘的另一實施例4的主要部分的示意圖14是電子時鐘的另一實施例5的主要部分的示意圖。
(發明的實施例)(電子手表)圖9示出了本發明的顯示元件的一例即電子手表的一個實施例的剖面結構。該手表這樣構成，例如包括用塑料制的表殼1、收容在該表殼1內部的機構2、固定在表殼1上且位于機構2的上部的玻璃片3及固定機構2的內蓋4。符號6表示表帶。
如圖6所示，機構2具有屏框7、支持在該屏框7上的作為透射偏振光軸可變單元的液晶屏8、粘附在該液晶屏8的外側表面(圖的上側表面)上的作為第一偏振光分離單元的偏振光片11、配置在夾有液晶屏8的偏振光片11的相反側的作為第二偏振光分離單元的偏振光分離薄膜12、設在該偏振光分離薄膜12的底面一側的作為發光元件的背照光18以及電池9。
偏振光片11由通常的偏振光片形成，具有使朝著某一方向的線偏振光透過。將此外的偏振光吸收、分散等而不使其透過的作用。還有，偏振光分離薄膜如圖2所示，由具有重疊多個薄膜的結構的偏振光分離薄膜構成。如上所述，該偏振光分離薄膜12具有只使某一方向的線偏振光透過、不吸收此外的線偏振光而是將其反射、特別是將與透射偏振光軸垂直方向的線偏振光全反射的作用。
還有，本實施例的偏振光分離薄膜12將各層層厚t1、t2、t3(參照圖2)設定為能夠反射可見光區間的全部波長的光。還有，與偏振光分離薄膜12的液晶屏8相對的面成為使光呈鏡面反射的平滑面，并且，在偏振光分離薄膜12和液晶屏8之間不配置光散射板或光擴散板等光學元件。
圖6的背照光18例如由平面發光元件即EL構成。該背照光18的表面如圖11所示，成為將光散反射的光散射層18a，還有，在本實施例的情況下，該光散射層18a的顏色為灰色。
圖6中，液晶屏8具有相互對置的一對透明玻璃基板13a及13b，將液晶(例如TN液晶)L封入到在這些玻璃基板間形成的間隙即所謂單元間隙中。在玻璃基板13a及13b上形成用于顯示圖5所示數字、文字等信息的多個透明電極14。在本實施例中，作為用于顯示一位數字的透明電極，使用分割成7段的透明電極。
能夠在在一對玻璃基板13a及13b上分別形成的、相互對置的透明電極對14之間施加規定的電壓，能夠根據是施加電壓(ON)還是不施加電壓(OFF)而將液晶L的取向設定為兩種狀態中的任一種。本實施例的液晶被設定為在ON狀態時，不改變線偏振光的偏振光軸，另一方面，在其為OFF狀態時，使線偏振光的偏振光軸只扭轉90°。
下面，說明如上構成的電子手表的動作。該手表有利用背照光18發光的光源形態和不利用背照光18發光而利用外部自然光的光源狀態等兩種光源狀態。還有，想在手表的顯示面上顯示背景色時，該區域的液晶屏8為0FF狀態，在顯示面上顯示數字等信息時，該區域的液晶屏8為0N狀態。下面，個別地說明這些情況。
(屏的說明)(使用外部自然光的情況)首先，在使用外部自然光進行顯示時，特別是在顯示背景色時，在圖1中，使液晶屏8成為OFF狀態。如果這樣做的話，如圖1的箭頭P所示，外部光即自然光(隨機偏振光)中與紙面平行方向的線偏振光透過偏振光片11，由于呈OFF狀態的液晶屏8而使偏振光方向扭轉90°，成為對紙面垂直方向的線偏振光。該線偏振光隨著波長的不同而在偏振光分離薄膜12內的各層面間反射，并且其反射光在依次透過液晶屏8及偏振光片11后，在外部進行顯示。
在本實施例中，與偏振光分離薄膜12的液晶屏8相對的面是使光呈鏡面反射的平滑面，并且，在偏振光分離薄膜12和液晶屏8之間不配置光散射板或光擴散板等光學元件，所以，在該偏振光分離薄膜12反射后導向外部的光作為有光澤的銀色金屬色調的背景而被識別。對觀察者來說，該背景能夠具有高級感。
接著，在使用外部自然光顯示數字等信息的情況下，液晶屏8成為ON狀態。如果這樣做的話，如箭頭Q所示，由偏振光片11從外部光中取出與紙面平行方向的線偏振光，該線偏振光透過液晶屏8。由于此時液晶屏8為ON狀態，所以，線偏振光的偏振光方向不扭轉而維持與紙面平行的方向，于是，該線偏振光透過偏振光分離薄膜12，進而在背照光18的表面的光散射層18a處漫反射。從外部看，該部分被作為用無光澤的灰暗色在有光澤的銀色的金屬色調的背景上進行顯示，這樣，能夠作為數字等信息被觀察者識別。
還有，關于在光散射層18a處漫反射的光，該偏振光軸包括偏移成分，該光成分在偏振光分離薄膜12處反射后再次返回到光散射層18a，垂直進行反射，直到與偏振光分離薄膜12的偏振光軸重合為止，此后，向上方逸出。與此相反，在取代偏振光分離薄膜12而使用通常的偏振光片的現有結構中，偏振光軸偏離的光成分被該偏振光片吸收，不向上方射出。就是說，若采用使用偏振光分離薄膜12的本實施例，則能夠高效率地將在光散射層18a反射的光導向外部，這樣，能夠得到明亮、容易觀看的顯示狀態。
如上，在使用外部自然光進行顯示時，能夠在有光澤的銀色的金屬色調的背景上用無光澤的灰色等顯示數字等信息。如果使背照光18的光散射層18a的顏色成為灰色之外的適當的顏色，則能夠以灰色之外的任意顏色顯示數字等信息。
(使用背照光18的情況)接著，在使用背照光18發的光進行顯示時，特別是在顯示背景時，使背照光18點亮，進而液晶屏8成為OFF狀態。如果這樣的話，如箭頭C所示，由偏振光分離薄膜12從背照光18發的光即隨機偏振光中取出平行于紙面方向的線偏振光，進而由OFF狀態的液晶顯示裝置8將該線偏振光的偏振光方向扭轉90°，變換成與紙面垂直的方向的線偏振光。該線偏振光由偏振光片11吸收或分散，阻止出射到外部，所以，從外部被識別為“黑色”的背景色。
接著，在使用背照光18的發光顯示數字等信息時，使背照光18點亮，進而液晶屏8成為ON狀態。如果這樣的話，如箭頭所示，由偏振光分離薄膜12從背照光18的發光中取出與紙面平行方向的線偏振光，該線偏振光透過ON狀態的液晶屏8，進而透過偏振光片11后，在外部進行顯示。在本實施例中，由于將背照光18的表面作為灰色的光散射層18a，所以，若背照光18發白色光的話，則用灰色顯示數字。
如上，在暗的外部自然光不進入等情況下，在使用從背照光18來的光進行顯示時，數字等利用背照光18發的光的顏色在黑色的背景上顯示時刻及其他信息。還有，若從背照光18發出紅色光的話，則能用紅色在黑的背景上顯示信息。這與例如在夜間在白色底上顯示黑色信息那樣的先有情況相比，成為非常容易觀察的顯示。
還有，該顯示狀態也適合于例如在各種各樣的手表上進行警告顯示的情況。即，利用背照光18設定為發引人注目的顏色(例如黃色)的光，在需要用水壓和潛水時間等的關系向潛水員發出報警時，通過使該背照光18發光，在黑色底上用黃色進行警告顯示，能夠對潛水員進行有效的警告顯示。
作為背照光18所發光的顏色，能夠根據觀察者的要求選定各種顏色。作為該種顏色，若選定例如橙色、紅色、黃綠色等，則它們相對于黑色背景是容易識別的顏色，因此，能夠得到對觀察者來說是容易觀察的顯示形態。
如果采用本實施例，則在不使用背照光18而用外部光顯示時，與使用背照光18顯示時相比，電子時鐘的顯示形態變化很大，因此，容易引起使用者的興趣，能實現極有用的顯示形態。
背照光18可以是從其整個面發出單色的光，也可以是通過從分割的任一區域分別發出不同顏色的光而作為整體以多種顏色發光。若設定為發出多色的光，則使用背照光18顯示數字等信息時，能夠用不同的顏色顯示各種信息，所以，能夠得到能滿足各種要求的多種顯示形態。
進而，在圖9所示的先有裝置中，如箭頭P所示，在根據外部光顯示白色背景時，該外部光往復兩次通過偏振光片53。如果外部光這樣透過偏振光片53的話，那么作為背景顯示的白色亮度降低，所以，手表的顯示狀態變暗。與此相反，如果采用本實施例的手表，則如圖1的箭頭P所示，利用外部自然光被偏振光分離薄膜12反射這一點來用外部光顯示背景，所以，由偏振光片導致的光吸收的程度減少，所以，能夠用強度強的光亮顯示背景。特別是，如本實施例那樣，在作為背景色顯示有光澤的金屬色調的背景時，得到強度高的光是極重要的，從這點來看，本實施例的結構是有利的。
(其他實施例)圖7示出了本發明的顯示元件及電子時鐘的其他實施例的主要部分。該實施例與圖1所示的前一實施例的不同點在于，在液晶屏8和偏振光分離薄膜12之間配置透光性的彩色層17。根據該實施例，不限于銀色，能夠用彩色層17所能顯現的各種顏色呈現有光澤的金屬色調。例如，能顯現紅的金屬色、綠的金屬色、及其他各種金屬色。特別是，若作為彩色層使用金色層，則能顯現金色光澤的金屬色調，在這種情況下，能提供更富高級感的顯示。
還有，彩色層17能夠通過如下處理來形成，即在偏振光分離薄膜12的表面和/或液晶屏8的玻璃基板13b的表面上粘貼適當顏色的彩色薄膜、或者以能夠確保透光性的程度的密度噴鍍金屬微粒子及其他彩色微粒子的處理。
圖8示出了本發明的顯示元件及電子時鐘的另一實施例的主要部分。該實施例和圖1所示的前一實施例的不同點在于，在偏振光分離薄膜12和背照光18之間配置半透過層16。該半透過層16例如能夠通過在灰色的半透過狀態的光吸收體或黑色的光吸收體上設置光通過用的多個開口部的材料等構成。
在本實施例中，在利用外部自然光并使液晶屏8成為ON狀態顯示數字等信息時，如箭頭Q所示，從偏振光分離薄膜12出來的線偏振光被半透過層16吸收或散射，這樣，該部用鮮明的黑色來顯示。如果采用該方法，則與圖1中的箭頭Q所示在背照光18的表面利用光的漫反射用灰色等暗色顯示數字等信息的情況相比，能夠用鮮明的黑色顯示數字等信息。
上面，舉出了優選實施例說明了本發明，但本發明并不限于這些實施例，能夠在權利要求記載的發明范圍內進行種種改變。
例如，在圖4中，作為本發明的顯示元件的一例例示了電子時鐘，但本發明對這種顯示元件也能夠適用。
還有，在圖1的實施例中，在使用外部自然光進行顯示時，利用偏振光分離薄膜12的鏡面反射光顯示有光澤的背景，在其上用光散射層18a的反射色即無光澤的普通色顯示數字。然而，例如，若將偏振光片11的偏振光軸偏移90°，則能用來自光散射層18a的無光澤色顯示背景、再用從偏振光分離薄膜12來的鏡面反射光有光澤地顯示數字等。
還有，在上述實施例中，對手表例示的是適用本發明的情況，但對停表等其他結構的電子時鐘當然也能夠適用本發明。還有，作為發光單元，也能使用EL之外的任意發光裝置。
還有，在上述實施例中，作為能夠選擇使透過的偏振光的偏振光軸改變的狀態與不使其改變的狀態中的任意一種的透射偏振光軸可變單元，使用的是采用TN液晶的液晶屏，但也能夠使用采用STN液晶和ECB液晶的液晶屏來代替。
還有，作為具有使某一方向的線偏振光透過、而反射對其成正交方向的線偏振光的作用的第二偏振光分離單元，采用的是重疊圖2所示的多個薄膜的多層結構，但也可代之以采用(1)在膽甾醇液晶層兩側或單側配置(1/4)波片結構的偏振光分離板、(2)利用布儒斯特角分離為反射偏振光和透射偏振光的結構的偏振光分離部件(SID 92DIGEST第427-429頁)、或(3)利用全息照相的偏振光分離部件。
(另外的實施例1)圖10是設置光擴散層17來代替圖7的彩色層17、設置光吸收層16來代替作為圖8的第一光學元件的半透過層16。作為光吸收層16，灰色的透明紙是合適的。作為發光單元18，使用面發光型的淺綠色的EL元件。在該圖中，偏振光片11的透射偏振光軸與偏振光分離薄膜12的透射偏振光軸平行。
在不使用EL元件18發的光而使用外部光的情況下，利用光擴散層17，在電壓非施加部(OFF部)，將外部光P在偏振光分離薄膜12上的鏡面反射光擴散，從外部看上去為白色。還有，在電壓施加部(ON部)，外部光Q的偏振光分離薄膜12的透過光被光吸收層16吸收，即使一部分透過光吸收層16，它也在EL元件18的反射面上漫反射、另外，到達光吸收層16的光也被光吸收層16吸收，所以，基本上不射出到外部，看上去為黑色。
還有，在使用EL元件發光的情況下，在電壓非施加部(OFF部)，由于偏振光分離薄膜12的透射偏振光軸和偏振光片11的透射偏振光軸平行，所以，在TN液晶層8旋轉90°的偏振光被偏振光片11吸收，不到達外部，看上去是黑色。還有，在電壓施加部(ON)部，由于發光能量大，所以透過光吸收層16。另外，由于光吸收層16為灰色，故不著色，由于透過偏振光分離薄膜12的偏振光成分在TN液晶層8不旋轉，所以還透過偏振光片11，從外部看到的仍為所發光的顏色(淺綠色)。
(另外的實施例2)圖11是設置光吸收層16采取代作為圖8的第1光學元件的半透過層16。作為光吸收層，使用可見光的透過率為60％的墨色紙。作為可見光的透過率，最好是大于40％小于80％，進而，最好是大于55％小于65％。還有，作為發光單元18，在側部設置側光型的紅色LED，是由導光板將該光導向光吸收層16一側的類型。
在在使用發光單元(LED+側光)18發的光而使用外部光的情況下，在電壓非施加部(OFF部)，外部光P在偏振光分離薄膜12的鏡面反射光因沒有光擴散層17而原封不動地射出，從外部看上去為銀色反射鏡。在電壓施加部(a部)，外部光Q的偏振光分離薄膜12透過光被光吸收層16吸收，還有，經過在側光18上的反射層漫反射并進而被光吸收層16吸收，所以，基本上不出射到外部，看上去為黑色。
在使用發光單元18發的光的情況下，在電壓非施加部(OFF部)，偏振光分離薄膜12的偏振光透過軸和偏振光片11的偏振光透過軸平行，被中間的TN液晶層8旋轉90度，所以，不射出到外部，看上去為黑色。還有，在電壓施加部(ON部)，由于LED的發光能量大，所以，透過因是墨色而不著色的光吸收層16，在外部看到的仍是所發光的顏色，看上去為紅色。
(另外的實施例3)圖12是設置著色層16來代替作為圖10的第1光學元件的光吸收層16。作為著色層18的顏色，使用橙色濾光器，外部光透過偏振光分離薄膜12的透過光被著色為橙色。還有，作為發光元件18，使用淺綠色的面發光型EL元件。在本實施例中，偏振光片11的透過軸和偏振光分離薄膜12的透過軸正交。
在不使用發光單元18發的光而使用外部光的情況下，在電壓非施加部(OFF)部，外部光P透過偏振光分離薄膜12的透過光兩次經過橙色濾光器的著色層16，從外部看上去為橙色。還有，在電壓施加部(ON部)，由光擴散層12使外部光Q在偏振光分離薄膜12上的反射光擴散，所以，在外部看去為白色。
在使用發光單元18發的光的情況下，在電壓非施加部(OFF部)，由著色層將EL元件發的光著色，所發光的顏色(淺綠色)成為這樣的橙色。還有，在電壓施加部(ON部)，EL元件發的光不透過偏振光片11，看上去為黑色。
由于EL元件的波長特性緩和，所以，EL元件所發光的顏色談。該所發光的顏色透過著色層，這樣，所發光的顏色看上去大致為著色層的顏色。
(另外的實施例4)
圖13是設置綠色濾光器的著色層16來代替作為圖11的第一光學元件的光吸收層16。作為發光單元18，使用面發光型的淺綠色的所發光的顏色的EL元件。
在不使用發光單元18發的光而使用外部光的情況下，在電壓非施加部(OFF部)，外部光P在偏振光分離薄膜12的鏡面反射光因無光擴散層而作為銀色反射鏡色射出到外部。還有，在電壓施加部(ON部)，外部光Q透過偏振光分離薄膜12的透過光兩次通過著色層16而著色為綠色，射出到外部。
在使用發光單元18發的光的情況下，在電壓非施加部(OFF部)，偏振光分離薄膜12的偏振光透過軸與偏振光片11的偏振光透過軸平行，由于被中間的TN液晶層8旋轉90度，故不出射到外部，看上去為黑色。還有，在電壓施加部(ON部)，由于EL的發光能量大，所以，透過著色層16，在外部看上去所發光的顏色被著色，為綠色。
(另外的實施例5)圖14是作為使用綠色LED元件和導光板的側光型設置作為第一光學元件的橙色濾光器的著色層16及其下面的半透過半漫射單元160來代替圖13的作為發光單元18的EL元件。作為半透過半漫射單元160，能使用一般的復印紙。
在不使用發光單元18發的光而使用外部光的情況下，在電壓非施加部(OFF部)，外部光P在偏振光分離薄膜12的鏡面反射光因無光擴散層17而作為銀色反射鏡色出射到外部。還有，在電壓施加部(ON部)，外部光Q透過偏振光分離薄膜12的透過光兩次通過著色層16，由復印紙160漫射而著色為橙色，射出到外部。
在使用發光單元18發的光的情況下，在電壓非施加部(OFF部)，偏振光分離薄膜12的偏振光透過軸和偏振光片11的偏振光透過軸平行，由中間的TN液晶層8旋轉90度，所以，不出射到外部，看上去為黑色。還有，在電壓施加部(ON部)，LED的發光能量大，所以，透過復印紙160和橙色濾光器的著色層16，所發光的顏色鮮明地發出比橙色稍淺些的顏色。
由于LED的波長特性陡，所以其相性與著色層顏色不一致，效率高的發光光不透過著色層。這種情況下的著色層是具有波長特性的帶通濾光器。
側光發出的光在LED的附近和較遠處，其發光不均勻，但通過在發光單元18上設置復印紙160，使發光均勻化。
本發明的偏振光片的透過軸與偏振光分離薄膜的透過軸的關系以及從偏振光片外部看到的顏色的關系如表所示
進而，可以取下述各種實施例。
(1)希望在挾有第二偏振光分離單元的透射偏振光軸可變單元的相對一側(換言之，對觀察者來說在第二偏振光分離單元的內側)設置光散射層。這樣，在用金屬光澤色顯示背景色時，用非光澤色顯示數字等信息，能使其醒目，另一方面，在用鏡面光澤色顯示數字等信息時，用非光澤色顯示背景色，能使數字等醒目。
(2)能夠設置通過上述第二偏振光分離單元后向上述透射偏振光軸可變單元發射光的發光單元。作為發光單元，能夠使用①像EL那樣的平面發光體②在包括平面狀的發光面的導光板的側端面配置線狀光源即冷陰極管構成的發光裝置③在包括發光面的導光板的側端面成排地配置多個點光源即LED構成的發光裝置等構成。若作為構成要件添加本實施例那樣的發光單元，則能夠根據觀察者的意愿自由地選擇顯示狀態。還有，如本發明那樣，在用具有使某一方向的線偏振光透過、同時將除此之外的線偏振光反射的功能的第二偏振光分離單元取代通常的偏振光片時，與使用兩片偏振光片進行顯示的現有電子時鐘相比，在顯示數字等信息和背景色方面，其顯示形態多樣化。
例如，在現有裝置中，在使用外部自然光和使用發光單元兩者之間切換顯示方法時，背景色及數字等信息的顯示形態沒有多大變化。例如，在將發光元件的反射色或發光元件的所發光的顏色作為背景色、在其上用黑色等暗色顯示數字等的情況下，在切換顯示方法時，只有背景色是發光元件的反射色，或呈其所發光的顏色，僅這一點不同。還有，在將黑色等暗色作為背景色，在其上用發光元件的反射色或所發光的顏色顯示數字等的情況下，在切換顯示方法時，只有數字等呈發光元件的反射色，或呈其所發光的顏色，僅這一點不同。
對上述那樣的先有裝置，如果采用使用現在考慮的發光單元構成的本發明的電子時鐘，則通過在使用外部自然光進行顯示時和使用發光元件進行顯示時兩者之間切換顯示方法，能夠使背景色及數字等信息的顯示狀態發生劇烈的和很大的變化，能夠給觀察者帶來新鮮的感覺。
例如，在使用外部自然光時，進行以令人注目的色彩在有光澤的金屬色調的高級感的背景色上顯示數字等信息的顯示，另一方面，在將顯示方法切換成使用發光單元的方法時，能夠用發光單元固有的亮色在黑色等暗色的背景色上顯示數字等信息。這樣，能夠給觀察者帶來新奇的感受。
(3)上述發光單元最好能發出橙色、紅色及黃綠色中的至少一種顏色。在本發明的電子時鐘中，能用發光單元所發光的顏色顯示數字等信息，而若作為發光單元所發光的顏色準備上述各種顏色的話，則由于這些顏色相對于黑色是顯眼的顏色，所以，若使用這些顏色顯示數字等信息的話，則分別易于辯認，還能進行容易引人注目的顯眼的顯示。
(4)在以上的說明中，對從發光單元來的光是一種顏色或多種顏色并沒有特別涉及。關于這一點，若由發光單元發出多種顏色的色光，則在一個電子時鐘中，由于可用不同的顏色顯示數字等信息，所以，能夠使顯示多樣化。
(5)在用上述發光單元進行多種顏色的發光的情況下，光源的所發光的顏色自身可以變化，也能用白色光源和彩色濾光器構成發光單元。
(6)已經知道能夠用各種偏振光分離單元構成上述第二偏振光分離單元，但最好使用國際公開的國際申請(國際公開號WO95/17692或WO95/27919)中公開的結構的偏振光分離薄膜構成上述第二偏振光分離單元。該偏振光分離薄膜例如如圖2所示，具有將兩種層A、B互相重疊形成的多層結構，并且，在這些多層A、B中的沿重疊方向相鄰的兩層之間，設定為沿某一方向的折射率與這兩層之間相等，沿與該方向垂直方向的折射率與這兩層間不同，各層的厚度有所變化。
在圖2中，考慮X、Y、Z三個正交的軸方向時，A、B兩層例如通過擠壓成形而形成為多層狀態，另外，沿一個方向(例如X方向)拉伸，在另一方向(即Y方向)不拉伸。即，X軸方向是拉伸方向，Y軸方向是與其對應的橫向。B材料具有折射率nB(例如nB＝1.64)，即使拉伸處理，也沒有實質上的變化。另一方面，A材料具有折射率隨拉伸處理而改變的特性。例如，在一軸方向對由A材料構成的薄片進行拉伸處理時，在延伸方向(即X方向)具有折射率nAx(例如nAx＝1.88)，在橫方向(Y方向)具有不同的折射率nAY(例如nAY＝1.64)。如果將A、B材料制成的圖2的重疊結構向X方向延伸的話，則在該延伸方向發生大的折射率差Δn＝1.88-1.64＝0.24。另一方面，對與其垂直的Y方向，A、B各層間的折射率差Δn＝1.64-1.64＝0，折射率沒有差別。由于具有這樣的光學特性，所以，如果將光入射到本偏振光分離薄膜12上的話，則該入射光中透射軸E方向的偏振光成分(a)透過偏振光分離薄膜12。另一方面，入射光中吸收軸F方向的偏振光成分(b)與折射率差Δn直接相關，所以，該部分反射。
另外，A，B各層間的壁厚t1，t2，t3…的尺寸緩慢改變，因此，在圖3所示各層的邊界面上能夠反射波長不同的光(b-1)、(b-2)…。就是說，利用層厚不同的A、B兩種多層結構，可使包括所有種類的波長的光高效率地反射。如果將各層厚度的組合設定為能夠反射全部波長的話，就能夠反射白色光。
(1)由于使用具有反射規定偏振光軸之外的線偏振光成分的功能的第二偏振光分離單元，所以，能夠反射以往利用偏振光片吸收或分散的光而供顯示用，結果，能夠格外亮地顯示顯示元件及電子時鐘的背景色或數字等信息。
(2)還有，由于將第二偏振光分離單元的表面作為使光呈鏡面反射的平滑面，所以，能夠用有光澤的銀色金屬色調顯示與數字等信息及背景色有關的顯示形態，這樣，能夠使顯示元件及電子時鐘的顯示狀態富有高級感。還有，如果從第二偏振光分離單元來的反射光的強度弱的話，就不能得到所希望的光澤色，但若如本發明那樣使用具有反射規定偏振光軸之外的線偏振光的功能的第二偏振光分離單元，則能夠得到強度大的反射光，能得到所希望的光澤色。
(3)通過設置透光性的彩色層，能夠用銀色之外的各種顏色呈現有光澤的金屬色調。特別是假使如權利要求4那樣使用金色層作為彩色層，則能顯現金色光澤的金屬色調，結果，能提供更富高級感的顯示。
(4)對觀看者而言，通過在第二偏振光分離單元內側設置光散射層，能夠使呈金屬光澤色顯示的區域之外的區域呈非光澤色，結果，能夠明顯地區別背景色區域和數字等信息顯示區域。
(5)通過添加發光單元作為構成要件、使用外部自然光的顯示形態還是使用發光單元的顯示形態可以根據觀察者的意愿自由選擇。還有，若如本發明那樣使用具有使某一方向的線偏振光透過并同時反射與其正交的線偏振光成分的功能的第二偏振光分離單元，則與使用兩片偏振光片進行顯示的先有電子時鐘相比，通過切換使用外部自然光的情況和使用發光單元的情況，能夠使背景色及數字等信息的顯示形態急劇地很大地改變，所以能夠給觀察者以新奇的感受。
(6)由于橙色等顏色相對于黑色是顯眼的顏色，所以，若使用這些顏色顯示數字等信息，則能夠進行亮、容易看并且易于引人注目的顯示。
(7)由于在一個電子時鐘的顯示面內能夠用不同的顏色顯示數字等信息和背景色，所以，顯示能夠多樣化。
(8)即使在使用發生白色光的普通光源時，也能夠用發光單元得到多種顏色的光。
(9)在將重疊多個薄膜形成的薄膜重疊結構的偏振光分離薄膜作為第二偏振光分離單元使用時，該種結構的偏振光分離薄膜能夠用極薄的厚度形成，并且能提供可撓性，所以，能夠使電子時鐘的整體厚度變薄，并且能使其制造工序簡單。
權利要求
1.一種顯示元件，其特征在于包括第一偏振光分離單元，只使朝向某一方向的線偏振光通過，不使與其正交的線偏振光成分通過；透射偏振光軸可變單元，配置在接收從所述第一偏振光分離單元出來的線偏振光的位置上，能夠選擇使透射的偏振光的偏振光軸改變的狀態和不使其改變的狀態兩者之一；第2偏振光分離單元，它配置在與所述第1偏振光分離單元相對的一側，而將該透射偏振光軸可變單元夾在中間，使某一方向的線偏振光成分透過，使與其正交的線偏振光成分反射；所述第二偏振光分離單元的與所述透射偏振光軸可變單元相對的面是使光呈鏡面反射的平滑面。
2.一種電子時鐘，其特征在于包括第一偏振光分離單元，只使朝向某一方向的線偏振光通過，不使與其正交的線偏振光成分通過；透射偏振光軸可變單元，配置在接收從所述第一偏振光分離單元出來的線偏振光的位置上，能夠選擇使透射的偏振光的偏振光軸改變的狀態和不使其改變的狀態兩者之一；第2偏振光分離單元，它配置在與所述第1偏振光分離單元相對的一側，而將該透射偏振光軸可變單元夾在中間，使某一方向的線偏振光成分透過，使與其正交的線偏振光成分反射；在所述第二偏振光分離單元與所述透射偏振光軸可變單元相對的一側設置發光單元。
3.一種電子時鐘，其特征在于它按照順序重疊下述部分而成第一偏振光片，只使第一方向的偏振光成分通過，不使與所述第一方向正交的第二方向的偏振光成分通過；TN液晶層，接通時不使偏振光軸旋轉，截止時使偏振光軸旋轉；第二偏振光片，使第3方向的偏振光成分通過，使與所述第3方向正交的第4方向的偏振光成分呈鏡面反射；第一發光元件；反射層；發光單元。
4.權利要求3所述的電子時鐘，其特征在于所述反射層使光從所述第2偏振光片一側向所述發光單元漫反射。
5.權利要求4所述的電子時鐘，其特征在于所述第1光學元件是光吸收層。
6.權利要求4所述的電子時鐘，其特征在于所述第1光學元件是著色層。
7.權利要求5所述的電子時鐘，其特征在于在所述TN液晶層和所述第2偏振光片之間還設有第2光學元件。
8.權利要求7所述的電子時鐘，其特征在于所述第2光學元件是光擴散層或光散射層。
9.權利要求6所述的電子時鐘，其特征在于在所述TN液晶層和所述第2偏振光片之間還設有第2光學元件。
10.權利要求9所述的電子時鐘，其特征在于所述第2光學元件是光擴散層或光散射層。
11.權利要求8所述的電子時鐘，其特征在于所述光吸收層是透明紙。
12.權利要求5所述的電子時鐘，其特征在于所述光吸收層的可見光透射率為40～80％。
13.權利要求12所述的電子時鐘，其特征在于所述光吸收層的可見光透射率最好為55～65％。
14.權利要求6所述的電子時鐘，其特征在于在所述著色層和所述反射層之間設置這樣的單元，它使從所述發光單元側來的光通過，而使從所述著色層側來的光漫反射。
15.權利要求11所述的電子時鐘，其特征在于所述發光單元包括EL元件。
16.權利要求13所述的電子時鐘，其特征在于所述發光單元包括LED元件。
17.權利要求10所述的電子時鐘，其特征在于所述發光單元包括EL元件。
18.權利要求6所述的電子時鐘，其特征在于所述發光單元包括EL元件。
19.權利要求14所述的電子時鐘，其特征在于所述發光單元包括LED元件。
20.權利要求2所述的電子時鐘，其特征在于在透射偏振光軸可變單元和所述發光單元之間設置透光性的彩色層。
21.權利要求3所述的電子時鐘，其特征在于所述發光單元包括EL元件或LED元件，通過所述第2偏振光片向所述TN液晶層發出橙色、紅色、淺綠色、綠色光中的至少一種。
22.一種電子時鐘，按照順序重疊下述單元而成第一偏振光片，使第一方向的偏振光成分通過，吸收與所述第一方向正交的第二方向的偏振光成分；液晶層，在電壓非施加狀態下使入射光的偏光軸旋轉90度，在電壓施加狀態下不使入射光的偏光軸旋轉；偏光分離單元，使第2偏光方向的偏光成分通過，反射與所述第2偏光方向正交的偏光成分；第一發光元件；反射單元，使光散反射；發光單元，發出發光色的光；其特征在于在所述第1偏振光方向與所述第2偏振光方向平行時，在電壓非施加狀態下由外部光產生的第一色光是經所述偏振光分離單元反射的光的顏色，在電壓施加狀態下由外部光產生的第二色光是透過所述第一光學元件的光的顏色；在所述第1偏振光方向與所述第2偏振光方向平行時，在電壓非施加狀態下由發光元件發的第三色光是黑色，在電壓施加狀態下由發光元件發的第四色光是所發的光透過所述第一光學元件的光的顏色；在所述第1偏振光方向與所述第2偏振光方向正交時，在電壓非施加狀態下由外部光產生的第五色光是透過所述第一光學元件的光的顏色，在電壓施加狀態下由外部光產生的第六色光經所述偏振光分離單元反射的光的顏色；在所述第1偏振光方向與所述第2偏振光方向正交時，在電壓非施加狀態下由發光單元發的第七色光是所發的光透過所述第1光學元件的光的顏色，在電壓施加狀態下由發光單元發的第八色光是黑色。
23.權利要求22所述的電子時鐘，其特征在于在所述液晶層和所述偏振光分離單元間設置光擴散層或光散射層；所述第1色光及第6色光是白色。
24.權利要求22所述的電子時鐘，其特征在于所述第1光學元件是光吸收層；所述第2色光及所述第5色光是黑色；所述第4色光及所述第7色光為所發光的顏色。
25.權利要求22所述的電子時鐘，其特征在于所述第1光學元件是著色層；所述第2色光及所述第5色光是所述著色層的顏色；所述第4色光及所述第7色光為由于透過所述著色層而著色的光的顏色。
全文摘要
顯示元件和電子時鐘包括偏振光片11、液晶屏8及偏振光分離薄膜12。偏振光分離薄膜12具有使某一方向的線偏振光透過(箭頭Q)、反射此外的線偏振光(箭頭P)的功能。在進行鏡面反射的平滑面上形成與偏振光分離薄膜12的液晶屏8相對的面,另外,在其間不配置光擴散層。從偏振光分離薄膜12來的反射光用有光澤的銀色金屬色調顯示數字等信息和背景色,這樣,能夠在電子時鐘的顯示狀態中具有高級感。
文檔編號G02F1/13357GK1202644SQ9810959
公開日1998年12月23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 申請人:精工愛普生株式會社