专利名称：有颜色对比度反转的显示组件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种显示组件，它使得可以借助于两个重叠的显示装置获得颜色对比度反转，该显示组件包括第一显示装置，由固定的起偏器和液晶单元的一种特殊布置形成的第二显示装置位于该第一显示装置的前面，第二显示装置的开关构形控制颜色的反转。
本发明也涉及一种时计，它设有这样的显示装置，其中，第一显示装置由所述时计的表盘构成。
更具体地说，本发明涉及这样类型的时计，在该时计中，表盘包括在暗的背景上对当前时间的一种模拟显示装置，把第二显示装置设置成提供另外的与时间有关或与时间无关的信息，可以以两种不同的颜色观察所述信息。
由以本申请人名义的欧洲专利No.EP 0926574已经知道包括两个重叠的显示装置的显示组件，该装置的取向为朝向观察者，它可以处于两种不同的状态，其中，显示装置之一可以看得见，而另一个看不见。在
图1中示意性地示出了手表中所包含的这样一个显示装置，在图2中示出了它的工作原理。
在图1中示出的手表整体地用标记1表示，它以传统的方式包括一个中间部分2，一个后盖3和一块晶体20一起界定了一个壳体，在该壳体的底部设置一个由电池5供电的电子表机芯4。机芯4包括与一个驱动装置(未画出)关联的一个电子的时间保持线路，时针、分针和秒针12、14和16在载有小时标记(未画出)的表盘18的上方运动。
表针12、14和16以及表盘18构成第一显示装置，在所示出的示例中，它为模拟类型的显示装置，整体地用标记22表示。
这个手表1还包括数字类型的第二显示装置，整体地用标记24表示，它设置在表盘18与晶体20之间。再次参见图2，可以看到，把第二显示装置24做成三明治类型的结构，由晶体20到表盘18，它包括一个吸收的直线起偏器40、一个液晶显示单元26、与起偏器40交叉的吸收直线起偏器40、一个液晶光学阀门28和与起偏器42交叉的一个反射起偏器44。一个控制单元23控制第二显示装置的液晶显示单元和光学阀门的开关状态，该控制单元作为在至少一个外部控制件9上进行操作的功能件。
显示单元26以传统方式包括一个透明的前基底30、也是透明的一个后基底32，以及形成间距和密封装置的一个密封框架34，该框架与基底30和32一起界定出包含液晶27的一个封闭腔室。基底30和32的相对的表面分别包括例如由ITO制成透明的电极36和38。在所示出的示例中，后电极38在基底32的整个表面上伸展，而把前电极36的构形做成数字式的，可以借助于控制单元23单独地访问它们，以开关6(图2)代表接通(ON)或关断(OFF)状态。因此，此显示单元26使得可以通过把液晶27由透明状态转换成吸收状态或相反，这取决于所使用的液晶的类型，来显示出字母数字。如在后面将会理解到的那样，在用于手表的应用中节能非常重要，人们将愿意使液晶当不施加电压时使显示单元处于透明状态，而加上电压时处于吸收状态。
光学阀门28包含液晶29，并有一个开关8，该阀门与显示单元26有可以比较的结构，并与之区别只在于两个透明的电极全部覆盖顶基底31和底部基底33的相对的表面，使得阀门28可以由完全透明的状态转换成完全吸收的状态或者相反，这取决于所使用的液晶的类型。由于前面说明的原因，最好把液晶29选择成使得在没有电压时处于透明状态。
在欧洲专利No.EP0926574中公开的示例为了本发明的目的只建议了两种开关构形。在图2所示的OFF-OFF(关一关)构形中，跟着穿过起偏器40、42、44和在中间的显示单元26和阀门28中间的光线的路径，读者将容易理解到不管颜色是浅色还是深色，模拟显示表盘18是可以看见的。按照没有画出的第二种构形ON-ON(开一开)，反射起偏器44形成显示背景，因为阀门28在偏振的入射光上加上了90度的旋转，因为穿过显示单元26的所述被激活的数字的已经旋转了90度的入射光线被起偏器42吸收，在暗颜色中出现数字显示，使得在镜面状的背景上在暗的颜色中出现第二显示装置。开关状态的这种由OFF-OFF到ON-ON的改变使得可以获得显示类型的反转，但是，不是对比度的反转，甚至不是颜色对比度的反转。通过改变起偏器的相对取向，可以同样地应用。为了试图获得对比度反转，即使没有任何颜色效果，对本技术熟悉的人士可以自然地想到不改变上面的文件所公布的结构，试用ON-OFF(开一关)构形。关于上面提到的ON-ON构形，第二显示装置保持不变，它在表盘背景上出现，而不在镜面状背景上出现，但是，没有对比度反转。
因此，本发明的目的是提供一种特殊的装置，使得所显示的信息的颜色或者显示背景的颜色可以与另一个的颜色实现反转。
因此，本发明涉及一种显示组件，它包括第一显示装置，在它的前面设有第二活性液晶显示装置。此第二显示装置的特征在于，由外面到第一显示装置，它包括一个对第一种颜色进行选择的前起偏器，一个液晶点阵或数字显示单元、一个对第二种颜色进行选择的中间起偏器、一个液晶光学阀门，以及一个后起偏器，此后起偏器当第一显示装置有暗的背景时是反射性的，当第一显示装置有浅的背景时是吸收性的。一个控制单元使得选择用于显示单元的两种开关状态和选择用于阀门的两种开关状态对于被显示的信息或显示所述信息的背景产生颜色反转。当中间起偏器与前起偏器和后起偏器交叉时，关于信息观察到颜色反转。当中间起偏器与另两个起偏器平行时，关于背景观察到颜色反转。为了获得可能最好的对比度，对于前面的和中间的选择起偏器最好选择两个互补的颜色。
按照本发明的另一方面，当显示单元没有接通时(处于OFF状态)，就不提供任何信息，作为阀门的开关状态(ON/OFF)的一种功能，显示组件使得可以把第一显示装置做成只可以被看见，或者可以被一个镜面掩盖件完全掩盖。如在下面的详细描述中将看到的那样，这种显示组件特别好地适用于手表，因为可以有一种不消耗能量的OFF-OFF开关构形，它使得总可以在第一显示装置上可以看见关于当前时间的信息，并且，可以在第二显示装置上如所要求的那样出现两种其它类型的的信息，通过颜色反转可以容易地区分这些信息。这些信息可以是与由第一显示装置给出的信息互补的与时间有关的信息，或者是与时间无关的信息，比如被包含在时计壳体内的传感器系统测量的数值。
通过参考着附图阅读下面的实施例和操作示例，本发明的其它特点和优点将变得更清楚，在附图中图1为手表的剖面图，它包括一个显示组件，该组件有两个重叠的显示装置；图2为按照先有技术的一种运行方式的示意图；图3为按照本发明的一种运行模式的示意图；图4到7示意性地示出了按照本发明的显示组件的四种可能的开关构形和相应的视觉效果；以及图8示出了一个实施例，在此实施例中，一种开关构形可以获得双重的颜色反转。
按照本发明的显示组件的结构与在对于手表的应用范围内参考着图1描述过的结构是可以比较的。然而，与之不同的在于前起偏器是一个第一种颜色“V”的选择性起偏器11，中间起偏器是一个第二种颜色“R”的选择性起偏器13，而如果现在用标记17表示的第一显示装置有深颜色时，后起偏器是一个反射起偏器15，如果第一显示装置有浅颜色时，后起偏器是一个吸收起偏器。如前面所表明的那样，它包括一个控制单元23，该单元作为在一个外部的控制件9上进行操纵的功能，将借助于阀门26的开关6和阀门28的开关8控制开关的构形。
在将要参考图3描述的第一实例中，中间起偏器13与前起偏器11和后起偏器15交叉，颜色“V”和“R”是互补的颜色绿色和红色，而第一显示装置由深颜色的模拟显示表盘构成。
本发明在于以令人惊奇的方式利用选择颜色的起偏器在偏振方面和选择所确定的颜色“V”或“R”方面不完全的特性，如下面对于绿色选择起偏器所作的简短描述的那样。
穿过一个绿色选择起偏器的单色的不偏振绿光总体地受到50％的偏振，使得透过的光重新构成不偏振的绿光。如果入射的光与起偏器的偏振轴线平行地偏振时，光可以100％透过。如果光与偏振轴线垂直地偏振时，光以相同的偏振方向透过，但是将以x％的百分比强烈地衰减，估计此百分比可能为5％。
如果现在照到绿色选择起偏器上的入射光是单色的红光，沿着起偏器的偏振轴线透过的光的衰减百分比为y％，估计此百分比可能为40％。如果红光与绿色起偏器平行地偏振时，光沿着相同的偏振轴线透过的不太强烈的衰减百分比为z％，估计此百分比可能为80％。如果红光与绿色起偏器垂直地偏振时，可以认为光被完全吸收。
以类似的方式，发现对于在红色选择起偏器上的红色或绿色入射光的衰减系数为x、y、z。
关于第一显示装置，当它为深颜色时，不管它的波长如何，认为它只反射w％的入射光，可以把这个值估计为2％。当它为浅颜色时，可以认为它100％地反射光。最后，不管波长如何，将认为反射起偏器沿着其偏振轴线透过100％的偏振光，相反，将100％的垂直偏振光反射。
很清楚，如在下面的示例中将要看到的那样，这些不同的系数的组合将确定整体显现出来的衰减率，即主要的绿色和红色，但是，这个衰减率不与所观察到的照明强度相对应，对于照明强度必须考虑天然的不偏振光的其它波长以及眼睛自身对每个波长的灵敏度。
示例1在与图3对应的第一实施例中，已经作过描述，下面为了清楚起见，将要考虑的不偏振的光仅只由绿光“V”和红光“R”组成，用在前面的标有字母a的长方形表示。标有字母b和l的后面的长方形表示在显示装置的每个组成部件之后两个波长“V”和“R”的状态，直到长方形l为止，长方形l与可以观察到的效果对应。在下面的表1中，对于与图3和4对应的第一种开关构形OFF-OFF和对于与图5对应的第二种开关构形ON-OFF记录了a到l的不同状态。
表1 在OFF-OFF构形，绿色“V”直到红色选择起偏器P13之前不改变，P13是水平偏振的，在那里绿色被衰减的衰减系数为y。在状态e，阀门28施加90度的旋转，绿光就在与反射起偏器15的轴线平行的方向上偏振，绿光通过该反射起偏器照到表盘17上，并在状态g以一个新的衰减系数w被反射。光第二次穿过起偏器15没有变化，随后在阀门28得到一个新的90度的旋转，使得光到达状态l时偏振的轴线与红色选择起偏器13的轴线平行，绿光穿过起偏器13，受到一次新的衰减z。当通过显示单元26时，它的偏振轴线重新取向90度，达到状态k，与绿色选择起偏器11的偏振轴线平行，绿光穿过此起偏器，没有改变。因此，在状态l可以观察到的绿色分量可以表示为wyzV。
现在跟着红色分量“R”的路径，可以看到，在b状态，首先红光的偏振方向与绿色选择起偏器11平行，受到一次衰减y，随后在c状态，穿过显示单元26受到90度的旋转，达到偏振轴线与红色选择起偏器13的轴线平行，红光穿过起偏器13，没有变化。阀门28将施加另一个90度的旋转，使得红色分量没有改变地穿过反射起偏器15，在状态g被表盘17反射，受到一次新的衰减w。直到k状态，阀门28随后显示单元26将施加两个90度旋转，使得红色分量与绿色选择起偏器11平行，红光穿过起偏器11，受到一次新的衰减z。因此，在l状态可以观察到的红色分量可以用wyzR表示。这样，要注意到，绿色和红色两个分量“V”和“R”有相同的衰减率“wyz”，它把自然光重新组合，使得对于所有其它对的颜色/互补的颜色将产生同样的现象，没有明显不同的衰减率。
因此，在OFF-OFF开关构形，构成第一显示装置的深色的表盘17是可以看见的，如在图4中所示的那样。
图5示出了ON-OFF开关构形和显示组件的可以观察到的情景。在表1的右边的两列给出对于与显示单元26的开关数字对应的那部分显示装置的绿色和红色两个分量“V”和“R”的由a到l的状态。
如对于OFF-OFF开关构形作过的那样，跟着绿色分量“V”的路径，将可以看到，绿光接续地在d状态受到y衰减，在g状态受到w衰减，在l状态受到z衰减，这就是说，可以观察到的绿色分量可以表示为wxyzV。现在跟着红色分量“R”的路径，可以看到，它在c状态受到y衰减，在e状态受到另一次x衰减，它被反射起偏器15反射，接续地在j状态再次受到x衰减和在l状态受到z衰减，使得可以观察到的红色分量可以表示为x2yzR。
采用在开始部分对于衰减系数wxyz所指出的平均值，可以看到，可以观察到的红色分量可以表示为0.080R％，而绿色分量为0.032V％，即，红色是主要的。这样，在ON-OFF开关构形，第二显示装置的信息在表盘的暗背景上以红色出现。
现在将参考图6和7的解释性的图和后面的表2。
表2 在OFF-ON构形中没有信息可以由显示单元26显示，这种构形与图6和表2的前两列对应。如前面那样，通过跟着绿色分量和红色分量的路径，可以看到，阀门28的接通的开关状态是红色和绿色两个分量的偏振与反射起偏器15的偏振轴线垂直，使得它们两个都将被反射，在1状态将有相同的衰减率yz，即，如前面表明的那样，它们将使得自然光重新组合。在这一构形，没有任何信息被显示，观察者只看到镜面状的背景，它可以有所希望的美观效果，特别是在时计中希望有这样的效果。
ON-ON构形与图7和表2的后面两列对应。可以看到，绿光分量在d状态由反射起偏器15反射的受到第一次衰减y，随后接续地受到两次衰减在j状态受到z衰减，在l状态受到x衰减，使得可以观察到的绿色分量可以表示为xyzV。红色分量受到接续的衰减，包括被表盘17的暗颜色衰减，使得在l处可以观察到的红色分量可以表示为wx2yzR。采用在开始部分对于衰减系数所指出的值，将会注意到，绿色分量非常明显是主要的。这样，在这种ON-ON开关构形中，第二显示装置的信息在镜面状的背景上以绿色出现。
这样，通过由ON-OFF开关构形转换成ON-ON构形，可以看到，按照本发明的显示组件使得被第二显示装置显示的信息的颜色可以由红色切换到绿色。
最后，参见图8，可以看到，在阀门28上提供至少两种相反的开关区域是可能的，使得同一个显示组件容许在暗的背景上显示红色的信息，同时可以在镜面状的背景上显示绿色的信息。
示例2在这一实施例中，把颜色选择成红色的中间起偏器13与把颜色选择成绿色的前起偏器11和反射的后起偏器15平行。在图中没有示出这样的构形，这是因为它可以由图3中通过简单地把中间起偏器旋转90度容易地理解。这一实施例使得可以实现显示出第二显示装置的信息的背景的颜色反转，如参考表3与两种开关构形OFF-OFF和ON-ON对应地简短地解释的那样。
表3 在与表3的前两列对应的OFF-OFF构形中，第二显示装置不提供任何信息，可以看到，绿色分量被反射起偏器15反射，在1状态可以观察到绿色分量，衰减系数为xyz。红色分量照到暗的表盘上，受到大量的衰减，使得在1状态可以以衰减系数wx2yz观察到红色分量。将会注意到，这些衰减系数与示例1的ON-ON构形中得到的相同，但是，以绿色为主的颜色形成显示装置的背景，被切换到OFF的显示单元26不提供任何信息。
在与表3的后两列对应的ON-ON构形中，可以观察到，绿光分量和红色分量的衰减系数相同，都等于在示例1的OFF-OFF构形中观察到的衰减系数，使得显示单元26的被开关的数字容许表盘17的暗的背景可以被看到。换句话说，这个构形使得第二显示装置提供的信息在绿色的背景上以深的颜色出现。
不需要参考新的表，读者将会理解到，OFF-ON构形使得红色的背景可以以与示例1的ON-OFF状态中相同的衰减系数被观察到，并且，有与示例1的OFF-ON构形相同的衰减系数的这一实施例的ON-OFF构形使得在每个被激活的数字可以产生窗口，使得可以出现一个镜面状的背景，从而使第二显示装置提供的信息以浅颜色和红色背景出现。
这样，可以看到，这一实施例使得出现信息的背景的颜色反转可以通过由ON-ON开关构形转换成ON-OFF构形或者相反实现。
当然，如参考示例1的图8所示出的那样，获得双重的颜色反转也是可能的。
最后将会注意到，即使用不同的开关构形获得了相同的衰减系数，绿色分量和红色分量中的每一个分量的路径特别是偏振的轴线可以是不同的，起偏器的相对取向是不同的。
示例3在这一实施例中，把颜色选择成红色的中间起偏器13与把颜色选择成绿色的前起偏器11平行，并与反射的后起偏器15交叉。按照上面的示例的内容，读者将容易理解ON-OFF开关构形使得可以在红色背景上以一种深颜色显示出信息，而ON-ON开关构形使得可以在绿色背景上以一种浅颜色显示出信息，即，使得可以获得显示信息的背景的另一种颜色反转。
同样，参考对于示例2所述的内容，读者将可以理解通过交换在示例3和4中选择性的起偏器11和13的颜色，将再一次获得颜色反转，对于一种给定的结构，唯一的差别是开关的构形。
示例4在将要描述的实施例中，前起偏器11选择绿色“V”，中间起偏器13通过相对于前起偏器11交叉对红色“R”进行选择，后起偏器15是吸收起偏器，与中间起偏器13交叉(即，与前起偏器11平行)，并且，表盘17作为一种浅颜色的模拟显示装置形成第一显示装置。如在开始部分表明的那样，对于浅颜色，可以把表盘的衰减系数“w”估算成数值1。这种结构是在图3中示出的结构，下面将参考表4和5解释可以获得的颜色反转，在这些表中没有包括数值为1的系数“w”。
表4 左面的两列与OFF-OFF开关构形对应。如可以看到的那样，绿色分量“V”在d状态受到一次衰减y，并在j状态受到一次衰减z，在l状态可以以衰减系数yz观察到绿光。同样，红色分量“R”在b状态受到一次衰减y，并在l状态受到一次衰减z，使得可以以衰减系数yz观察到红光。因为两个分量有相同的衰减率，自然光被重新构成，可以看到浅颜色的表盘17。
在与右面两列对应的ON-OFF开关构形中，绿色分量“V”接续地在d状态受到衰减y，在j状态受到衰减z，并在l状态受到衰减x，观察者看到时衰减率为xyz。红色分量在b状态变成与选择起偏器11平行地偏振，受到衰减y，随后，在d状态受到衰减x。在e状态它的偏振轴线被旋转90度，使得红光照到与它的偏振轴线垂直的吸收起偏器15上，并全部被吸收。在这种开关构形中，绿色是开关数字的主要颜色，因此，被显示的信息在表盘的浅颜色背景上以绿色出现。
表5 左面的两列与OFF-ON开关构形对应。如可以看到的那样，绿色和红色两个分量“V”和“R”照到吸收起偏器15上，它的偏振与所述起偏器的偏振轴线垂直，使得这两个分量都被吸收，背景为暗的。
在与右面两列对应的ON-ON开关构形中，绿色分量“V”被全部吸收，红色分量“R”受到衰减x2yz。在这种开关构形中，红色是开关数字的主要颜色，因此，被显示的信息在暗的表盘上以红色出现。
这样，通过由ON-OFF开关构形转换到ON-ON构形，这一实施例使得可以获得颜色反转，由在浅颜色背景上以绿色显示的信息转换到在暗的背景上的红色。
如在示例2,3和4中解释过的那样，通过改变颜色选择起偏器的次序和/或它们的相对的偏振轴线将可以获得另一种颜色反转。
权利要求
1．一种颜色对比度反转显示组件，其包括第一显示装置(22)，在它的前面布置有第二活性液晶显示装置(24)，由外面开始它包括一个前起偏器(11)，有两个开关状态(ON/OFF)的一个液晶点阵或数字显示单元LC1，有至少两个开关状态(ON/OFF)的一个液晶光学阀门LC2，以及一个后起偏器(15)，一个控制单元(23)确定所述显示单元(26)和所述阀门(28)的四个开关状态，其特征在于，在第二显示装置(24)中，前起偏器(11)对第一种颜色“V”是选择性的，中间起偏器(13)对第二种颜色“R”是选择性的，而后起偏器当第一显示装置(22)有暗的背景时是反射性的，当第一显示装置(22)有浅的背景时是吸收性的，其中，控制单元(23)使得可以选择两种开关状态，使得被显示的信息的颜色或显示所述信息的背景的颜色可以产生反转。
2．按照权利要求1所述的显示组件，其特征在于，中间起偏器(13)与前起偏器(11)和后起偏器(15)垂直，显示单元(26)处于ON状态，其中，阀门(28)由ON状态改变到OFF状态的状态改变或者相反，使第二显示装置(24)所给出的信息的颜色反转。
3．按照权利要求1所述的显示组件，其特征在于，前起偏器(11)、中间起偏器(13)和后起偏器(15)是平行的，显示单元(26)处于OFF状态，其中，阀门(28)由ON状态改变到OFF状态的状态改变或者相反，使第二显示装置的信息出现的背景的颜色反转。
4．按照权利要求1到3中任何一项所述的显示组件，其特征在于，选择起偏器(11、13)的第一和第二种颜色“V”、“G”是互补的颜色。
5．按照权利要求2或3所述的显示组件，其特征在于，两个其它的开关构形使得可以把第一显示装置(22)做成是可以看见的，或者可以使第一显示装置(22)完全被掩盖起来。
6．按照权利要求1所述的显示组件，其特征在于，阀门(28)包括至少两个分开的区域，它们有相反的开关构形，使得可以以颜色反转的方式显示两种类型的信息。
7．按照权利要求1所述的显示组件，其特征在于，显示单元(26)和阀门(28)的液晶LC1和LC2是相同的或者是不同的，为转向向列类型的，或者有正的各向异性，或者有负的各向异性。
8．按照权利要求1到7中任何一项所述的显示组件，其特征在于，第一显示装置(22)可以由模拟显示装置、数字显示装置和这两种装置的组合中选择，也可以包括一个装饰用的件。
9．按照权利要求1所述的显示组件，其特征在于，第一显示装置(22)可以有与第二显示装置(24)完全相同或部分相同的结构。
10．一种包括由一块晶体(20)和一个后盖(3)封闭起来的壳体的时计，与至少一个按照权利要求1到9中任何一项所述的显示装置结合的手表机芯装放在该壳体中，所述第一显示装置(22)显示基本上与时间有关的信息，而第二显示装置(24)显示互补的与时间有关的信息或者包含在所述时计的壳体中的传感器系统的与时间无关的信息。
11．按照权利要求10所述的时计，其特征在于，第一显示装置(22)为模拟型的。
12．按照权利要求10所述的时计，其特征在于，第二显示装置(24)与晶体(20)成为一个整体。
全文摘要
一个颜色对比度反转组件,其包括第一显示装置(22),在它的前面设有第二显示装置(24),它包括颜色“V”的前起偏器(11),可以在两个状态切换的显示单元(26),颜色“R”的中间起偏器(13),可以在两个状态切换的光学阀门(28),以及一后起偏器(15),此后起偏器当第一显示装置(22)有暗的背景时是反射性的,当第一显示装置(22)有浅的背景时是吸收性的。一控制单元(23)使得被显示的信息的颜色或显示信息的背景的颜色可以产生反转。
文档编号G09F9/30GK1324009SQ0111970
公开日2001年11月28日 申请日期2001年5月16日 优先权日2000年5月16日
发明者N·巴斯图尔克 申请人:阿苏拉布股份有限公司