CN101978309A - 具有使来自被观察物的光透射的功能的图像显示装置 - Google Patents

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太田薰
新山聪
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Abstract

本发明涉及一种图像显示装置，其具有使来自被观察物的光透射的功能，包括：显示元件，包括透明的一对带电极基板及被夹持于所述一对带电极基板之间且可呈光透射状态和光散射状态的液晶层，在未施加电压时成为光透射状态，在施加电压时成为光散射状态；光源，使与所述液晶层的面大致平行的光向所述液晶层入射；及定时控制电路，在存在外光的情况下，与所述光源向所述液晶层的光出射状态连动，使所述显示元件的显示面的至少一部分成为光散射状态或光透射状态。

Description

具有使来自被观察物的光透射的功能的图像显示装置
技术领域
本发明涉及一种具有下述使来自被观察物的光透射的功能的图像显示装置：观察者能够经由显示元件识别位于显示元件的背面的被观察物，并且能够显示提供给观察者的信息。
背景技术
作为照相机的取景装置，存在具备分散性(扩散型)液晶显示面板(例如，参照专利文献1、2)的取景装置。图14是表示包含专利文献1、2记载的取景装置的照相机的一部分的剖面图。如图14所示，在照相机主体300的内部设有反射镜311，该反射镜311将经由设于透镜筒体320的内部的透镜321入射来的外光反射。由反射镜311反射的光的光路通过棱镜313改变，通过目镜314到达透视窗315的外部。
在照相机主体300的内部，在由反射镜311反射的光的光路的中途设有通过驱动电路316驱动的液晶显示面板312。液晶显示面板312通过在透明的一对带电极基板间夹持液晶元件而构成，但当在基板间施加电压时，成为光透射状态，无电压施加时呈光散射状态。
利用照相机拍摄被观察物的摄影者是一边看透视窗315一边进行拍摄的，摄影者能够通过操作设于照相机主体300的开关(未图示)来进行模式设定。设于照相机主体300的CPU(未图示)按照设定好的模式控制驱动电路316，以不在液晶显示面板312的规定的显示对象区域的电极间施加电压。其结果是，如图15的说明图所例示的，在显示对象区域中形成规定的标识的显示。图15表示显示标识310的例子，该标识310表示聚焦区域。在液晶显示面板312的标识310的显示区域以外的区域上，继续施加有电压的状态，液晶显示面板312为光透射状态。因此，摄影者能够从透视窗315识别被观察物和标识310。
专利文献1：(日本)特开2004-212792号公报
专利文献2：(日本)特开2000-75393号公报
发明内容
但是，使用所述的液晶显示面板312的取景装置中存在以下的问题。首先，为了使液晶显示面板312成为光透射状态，需要在基板间施加电压，因此照相机的电力消耗增大。通常，设于照相机内部的电气电路由电池驱动，故电池的可使用期间缩短。另外，将设有使用所述的液晶显示面板312的取景装置的照相机以顾客能够接触的方式陈列在经销商店的店面的情况下，当将电源设成开状态时，电池消耗完，故在电源关闭的状态下陈列。于是，顾客在看照相机的透视窗315时，什么也识别不到，也存在顾客对照相机的质量产生不信任感的可能性。
另外，液晶显示面板312中，在显示标识310的部分设置标识显示用的电极(图15所示的例子中，表示聚焦区域的大致矩形的各边)，且设有从液晶显示面板312的边缘部与标识显示用的电极连接的配线图案。因此，在停止对于标识显示用的电极施加电压而使标识显示用的区域成为光散射状态时，配线图案的区域也成为光散射状态而被识别。即，图像显示装置的显示面的外观变差。另外，图15中，虚线的部分表示配线图案。
于是，本发明的目的在于提供一种图像显示装置，所述图像显示装置具有能够降低消耗电力并且显示面的外观良好的使来自被观察物的光透射的功能(下面称作“光透射功能”)。
本发明的具有使来自被观察物的光透射的功能的图像显示装置，包括：显示元件，包括透明的一对带电极基板及被夹持于所述一对带电极基板之间且可呈光透射状态和光散射状态的液晶层，在未施加电压时成为光透射状态，在施加电压时成为光散射状态；光源，使与所述液晶层的面大致平行(也包含完全平行的情况)的光向所述液晶层入射；及定时控制电路，在存在外光的情况下，与所述光源向所述液晶层的光出射状态连动，使所述显示元件的显示面的至少一部分成为光散射状态或光透射状态。
所述图像显示装置也可以构成为，光源发出一种光源色，帧频率为15Hz以上。
当光源色为红色时，与光出射连动，显示元件的特定显示部分成为光散射状态，该部分成为红色的显示色，能够提高观察者的识别性。
光源发出一种光源色，光源色的帧频率为15Hz以上，1帧中的光出射期间的比例为1/3以下，通过定时控制电路与光非出射期间内连动，使显示元件的显示面的至少一部分成为光散射状态时，能够充分确保光非出射期间，因此能够得到与外光相对应的良好的显示色。在单反射式照相机的取景器等具有通过光散射状态的部分遮断外光的至少一部分的光学系统的用途中，在光非出射期间内调整使显示元件的特定部分成为光散射状态的期间，由此，能够显示从重黑色显示到浅黑色的中间色调显示，能够在提高观察者的识别性的同时，通过显示面进行表现力丰富的显示。
所述图像显示装置也可以构成为，光源依次发出两种以上的光源色，各光源色的帧频率为15Hz以上，定时控制电路与一种或多种光源色的光出射状态连动，使显示元件的显示面的至少一部分成为光散射状态或光透射状态，由此得到与一种或多种光源色相对应的显示色。
光源可单独发出红色、蓝色、绿色。图像显示装置在不同的显示定时也可以包含显示色为单色的情况和显示色为多色的情况。
优选在光源和显示元件之间设有导光部，所述导光部使从光源出射的光从液晶层侧部的一端部扩展到另一端部。
优选光源色的帧频率为30Hz以上。
本发明的具有使来自被观察物的光透射的功能的图像显示装置，例如能够应用于照相机的取景器装置、光学显微镜及双筒望远镜。
根据本发明，能够提供一种图像显示装置，其能够减小电力消耗，且具有显示面美观的使来自被观察物的光透射的功能。
附图说明
图1是示意性表示本发明的图像显示装置的外观图；
图2是示意性表示本发明的显示元件的剖面图；
图3(a)～3(e)是示例可以用于显示元件的固化性化合物的说明图；
图4是示意性表示本发明的图像显示装置的应用例的剖面图；
图5是表示图像显示装置的显示的一例的说明图；
图6是表示图像显示装置的显示元件的驱动和光源的关系的示意图；
图7是表示驱动显示元件的驱动电路的一构成例的框图；
图8是表示图像显示装置的显示元件的驱动和光源的关系的示意图；
图9是表示图像显示装置的显示元件的驱动和光源的关系的示意图；
图10是表示图像显示装置的显示元件的驱动和光源的关系的示意图；
图11(A)～11(C)是用于说明使用一个光源时的图像显示装置的构成及动作的说明图；
图12(A)～11(F)是用于说明导光部的作用的说明图；
图13(A)及13(B)是分别表示实施例及比较例的显示的一例的说明图；
图14是示意性表示包含取景装置的照相机的一部分的剖面图；
图15是表示现有例的显示的一例的说明图；
图16是表示驱动显示元件的驱动电路的其它构成例的框图；
图17是表示图像显示装置的显示元件的驱动和光源的关系的示意图；
图18是表示图像显示装置的显示元件的驱动和光源的关系的示意图；
图19是表示图像显示装置的显示元件的驱动和光源的关系的示意图。
标号说明
1显示元件
2光源
3观察者
4导光部
7、8、9标识(显示部)
10图像显示装置
20驱动电路
22光源
41光纤
101、108玻璃基板
102、107透明电极
103、106定向膜
104液晶层
105密封层
201定时控制电路
202电压生成电路
203电极驱动电路
204电极驱动电路
205温度传感器
300照相机主体
311反射镜
312液晶显示面板
313棱镜
314目镜
315透视窗
316驱动电路
320透镜筒体
321透镜
具体实施方式
以下，参照附图说明本发明的实施方式。首先，对在本发明的图像显示装置中使用的显示方式进行说明。本发明的图像显示装置中，采用在外光存在下将液晶显示面板和发光色切换成红色、蓝色、绿色的光源组合而得到彩色显示的场时序彩色(Field Sequential Color)方式。在场时序彩色方式中，使液晶面板依次显示与各种发光色相对应的图像而进行驱动。因此需要液晶面板的响应充分高速。
在场时序彩色方式中，例如需要在1半帧(field)的1/3时间内显示1色，因此例如在进行60半帧/秒的显示时，显示可利用的时间大约为5ms(毫秒)。因此，要求液晶自身具有比5ms更短的响应时间。作为能够实现高速响应的液晶，公知有强介电性液晶、反强介电性液晶、窄间隔化的向列液晶、OCB模式的液晶等。
但是，由于使用这些液晶的显示元件中使用偏光板，所以存在透射率低的缺点，存在识别者通过显示元件观察后方时识别性下降的问题。于是，本发明的图像显示装置中使用下述液晶显示元件：为如下说明的可呈光透射状态和光散射状态的液晶显示元件，并且可使常温(例如，25℃)下的从光透射状态向光散射状态的切换、及从光散射状态向光透射状态的切换所需要的响应期间分别短于5ms。在低温下，通常液晶的响应速度下降，但能够通过进行温度补偿而与满足用途的温度范围相对应。
图1是表示本发明的图像显示装置的一例的示意性外观图。如图1所示，图像显示装置10具备LED等能够进行分时控制的光源2，通过未图示的电池(battery)供给显示元件(电气光学元件)1的驱动电压及光源2的点亮电压。显示元件1能够根据有无基于来自外部的信号等而对透明电极进行的电压施加，将液晶层切换成透明的状态和光散射的状态，且能够根据透明电极的形状等显示文字或图形。
另外，通过从光源2向显示元件1的液晶层供给光，液晶层的散射部将光散射而被观察者3清楚地识别。通过将光源2的光的颜色改变成任意色，能够使文字或图形发出任意颜色。光源2设于显示元件1的边缘部，使光向液晶层入射。另外，优选在光源2和显示元件1之间设置使光扩散的导光部。另外，在本发明中，所谓透明是指光的透射率为50％以上，优选为80％以上的状态。另外，在透明的情况下，观察者3能够经由显示元件1识别被观察物。即，图像显示装置10具备使来自被观察物的光透射的功能(光透射功能)。
图2是表示图像显示装置10的显示元件1的一构成例的示意性剖面图。图2中，在一对基板101、108相对的面设置透明电极102、107。在内侧还设置定向膜103、106。而且，在定向膜103、106之间夹持包含液晶且利用隔板(未图示)控制厚度的液晶层104。而且，通过密封层105密封液晶层104。
关于基板101、108的材质，只要能够确保透明性，则没有特别限定。作为基板101、108，可使用玻璃基板或塑料基板。另外，显示元件1的形状不一定需要是平面状，也可以弯曲。
另外，作为设于基板101、108上的透明电极102、107，可使用如ITO(氧化铟—氧化锡)的金属氧化物等透明的电极材料。以下，将设有透明电极102、107的基板101、108称作带电极基板。
可呈光透射状态和光散射状态的液晶层104优选如下液晶层：在透明的一对带电极基板间夹持含有液晶和能够溶解于该液晶的固化性化合物的组合物(以下，也称作为未固化组合物)，利用热或紫外线、电子束等手段使固化性化合物固化而构成作为液晶/高分子复合体。以下，将由这样的液晶和高分子的复合体构成的液晶也称作液晶/高分子复合体。
作为用于液晶/高分子复合体的液晶，介电各向异性既可以是正，也可以是负，但为了缩短光透射状态和光散射状态的切换所需要的响应时间，优选使用液晶的粘度低且介电各向异性为负的液晶。另外，作为液晶，使用没有固化性的化合物。另外，固化性化合物也可以具有液晶性。
使用介电各向异性为负的液晶时，如果在带电极基板上对与液晶层104接触的一侧实施使液晶分子的预倾角相对于基板表面为60度以上的处理的话，则能够减少定向缺陷，提高透明性，故而优选。该情况下，也可以不实施摩擦(rubbing)处理。预倾角更优选为70度以上。另外，规定预倾角为与基板表面垂直的方向成90度。
作为构成形成液晶层104的液晶/高分子复合体的液晶，可从公知的液晶中适当选择。使用能够通过定向膜103、106控制未固化组合物的预倾角的带电极基板，由此既能够使用介电各向异性为正的液晶，也能够使用介电各向异性为负的液晶，但从更高的透明性、响应速度方面考虑，优选介电各向异性为负的液晶。也可以对定向膜实施摩擦处理。另外，为了降低驱动电压，优选介电各向异性的绝对值较大。
另外，优选构成液晶/高分子复合体的固化性化合物也具有透明性。另外，如果在固化后分离液晶和固化性化合物以在施加电压时仅液晶产生响应，则能够降低驱动电压，故而优选。
本发明中，使用可溶解于液晶的固化性化合物中的如下固化性化合物：能够控制未固化时的液晶和固化性化合物的混合物的定向状态，且在固化时能够保持较高透明性。
作为固化性化合物，可以示例式(1)的化合物及式(2)的化合物。
A1-O-(R1)m-O-Z-O-(R2)nO-A2    (1)
A3-(OR3)o-O-Z′-O-(R4O)p-A4   (2)
在此，A1、A2、A3、A4分别独立地是成为固化部位的丙烯酰基、异丁烯酰基、缩水甘油基或丙烯基，R1、R2、R3、R4分别独立地是碳原子数为2～6的亚烃基，Z、Z′分别独立地是2价的介晶结构部，m、n、o、p分别独立地是1～10的整数。在此，所谓“独立地”，是指组合是任意的，即能够进行任意组合的意思。
在式(1)及式(2)的介晶结构Z、Z′和固化部位A1、A2、A3、A4之间导入含R1、R2、R3、R4的分子运动性高的氧化烯结构，由此，在固化时，能够在固化过程中提高固化部位的分子运动性，能够在短期间内使之充分固化。
只要是式(1)及式(2)的固化部位A1、A2、A3、A4是能够光固化或热固化的上述官能团，则无论是哪种都可以，但其中从能够控制固化时的温度方面考虑，优选丙烯酰基、异丁烯酰基。
关于式(1)及式(2)的R1、R2、R3及R4的碳原子数，从其分子运动性的观点出发，优选为1～6，更优选碳原子数为2的乙烯基及碳原子数为3的丙烯基。
作为式(1)及式(2)的介晶结构部Z、Z′，可示例1，4-亚苯基连结而成的聚亚苯基。也可以是用1，4-亚环己基取代1，4-亚苯基的一部分或全部而构成的。另外，1，4-亚苯基或取代后的1，4-亚环己基的氢原子的一部分或全部也可以用碳原子数为1～2的烷基、卤素原子、羧基、烷氧羰基等取代基取代。
作为优选的介晶结构Z、Z′，可以举出将1，4-亚苯基连结2个而成的亚联苯基(以下，也将两个1，4-亚苯基连结的聚亚苯基称作4，4-亚联苯基)、连结3个而成的亚三联苯基、及将它们的氢原子的1～4个取代成碳原子数为1～2的烷基、氟原子、氯原子或羧基的基。最好是没有取代基的4，4-亚联苯基。构成介晶结构部的1，4-亚苯基或1，4-亚环己基彼此的结合既可以是单结合，也可以是以下所示的任一种结合。
优选式(1)及式(2)中的m、n、o、p分别独立地为1～10，更优选为1～4。这是由于，过于大的话，与液晶的相溶性下降，使固化后的电气光学元件的透明性下降。
图3表示本发明中可使用的固化性化合物的例子。含有液晶和固化性化合物的组合物含有式(1)、(2)表示的固化性化合物，也可以含有多个固化性化合物。例如，在组合物中含有式(1)及式(2)中m、n、o、p不同的多个固化性化合物时，有时能够提高与液晶的相溶性。
含有液晶和固化性化合物的组合物也可以含有固化催化剂。光固化时，可以使用安息香醚类、苯乙酮类、氧化膦类等通常用于光固化性树脂的光聚合引发剂。热固化时，根据固化部位的种类，可以使用过氧化物类、硫醇类、胺类、酸酐类等固化催化剂，另外，根据需要，也可以使用胺类等固化辅助剂。
优选固化催化剂的含量为含有的固化性化合物的20质量％以下，固化后要求固化树脂的较高分子量或较高电阻率时，更优选为0.1～5质量％。
在未固化组合物中，优选固化性化合物的总量相对于液晶组合物为0.1～20质量％。不足0.1质量％时，不能够通过固化物将液晶相分割成有效的形状的域结构，不能得到所希望的透射—散射特性。另一方面，当超过20质量％时，与现有的液晶/固化物复合体元件一样，透射状态下的雾浊度容易增大。另外，更优选液晶组合物中的固化物的含有率为0.5～15质量％，能够提高光散射状态下的散射强度，且能够降低透射—散射切换的电压值。
作为使液晶分子以相对于基板表面预倾角为60度以上的方式定向的处理方法，有使用垂直定向剂的方法。作为使用垂直定向剂的方法，例如有使用表面活性剂的方法、通过含烷基及氟烷基的硅烷偶联剂等处理基板表面的方法、或者使用日产化学工业公司制的SE1211或JSR公司制的JALS-682-R3等市场上出售的垂直定向剂的方法。为了制作液晶分子从垂直定向状态向任意方法倒下的状态，也可以采用公知的任何方法。也可以对垂直定向剂进行摩擦。另外，也可以采用在透明电极101、107上设置狭缝，或者在电极101、107上配置三角柱的方法，以相对于基板101、108斜向施加电压。另外，也可以不使用使液晶分子向特定方向倒下的手段。
能够通过隔板限定位于两个基板101、108间的液晶层104的厚度。优选其厚度为1～50μm，更优选为3～30μm。液晶层104的厚度过薄的话，则对比度下降，过厚的话，则驱动电压上升的倾向增大，故而大多不优选。
作为密封层105，如果是透明性高的树脂，则也可以使用公知的任何一种。如果使用透明性高的树脂，则显示元件在整个面上透明感较高，强调了可看到文字或图形在空中漂浮似的状态。例如，在使用玻璃基板作为基板101、108的情况下，只要使用具有与玻璃的折射率近似的折射率的环氧树脂或丙烯酸树脂，就能够实现透明的玻璃在空中漂浮的状态。另外，在密封部通常不被观察者识别的使用方法中，并不特别需要密封层透明。
如上所述制成的图像显示装置10，至少在常温附近显示像素的光透射状态和光散射状态之间的响应时间短于5ms，能够实现非常快的响应速度。另外，与现有的分散型液晶元件的散射透射模式相比的话，视角依赖性良好，在从斜向看时也能够得到非常良好的光透射状态。例如，在使用含有上述组成的固化性化合物和液晶的复合体时，从垂直方向倾斜40度看时也能够大致不模糊。
作为显示元件1的尺寸，可以使用包含对角线的长度从1cm左右到3m左右大的任何尺寸的显示元件。
在图像显示装置10中也可以使用多个显示元件1。另外，为了增加相对于显示元件1的耐撞击性，也可以将上下基板101、108固定。
优选在显示元件1的表面和里面中的表面上设置防反射膜或防紫外线膜。例如，在显示元件1的表面和里面实施由SiO2或TiO2等电介质多层膜形成的AR涂层(低反射涂层)处理，由此能够减少基板表面上的外光的反射，能够使对比度得到进一步提高。
作为光源2，使用LED等能够进行分时控制的光源，但在实现场时序彩色方式时，既可以使用例如依次点亮红、绿、蓝的光源的方法，也可以使用组合滤光片而能够相对于白色光依次改变发出的颜色的方法。
图4是表示本发明的图像显示装置10的应用例的说明图。在图4所示的例子中，图像显示装置10(图4中，只表示图像显示装置10的显示元件1)应用于照相机的取景装置。如图4所示，显示元件1通过驱动电路20驱动，但其它的构成要素与图14所示的构成要素相同。但是，与图14所示的例子不同，当在图像显示装置10的基板间施加电压时，液晶层成为光散射状态，无电压施加时呈光透射状态。因此，在无电压施加状态下，照相机的使用者能够经由透视窗315识别被观察物。使液晶层的一部分成为光散射状态时，从透镜321入射到该光散射状态的显示部位的外光，其光路改变，由棱镜313反射后，经过该光散射状态的显示部位后的光的一部分或全部不向目镜314入射，因此光散射状态的显示部位对观察者来说较暗，即大致识别为黑色。
另外，如图4的图像显示装置10的放大图所示，在显示元件1左右的边缘部设置与显示元件1的厚度大致相同的导光部(导光板)4，来自光源2的光经由导光部4向显示元件1的液晶层入射。导光部4作为一例由丙烯板形成。向液晶层入射的光为与液晶层的面(与基板面平行的面)大致平行的光，减少液晶层处于光透射状态时入射来的光从显示元件1的显示面的漏出。当入射的光通过液晶层的面而完全平行时，该光的漏出进一步减少。
在图4所示的例子中，作为光源2使用分别发出红(R)、绿(G)、蓝(B)光的LED光源。光源2经由导光部4将光源色从显示元件1的侧部与液晶层的面大致平行地向液晶层入射。LED的发光具有直线传播性，但在设有导光部4时，若向导光部4入射，则在导光部4内重复进行表面反射而扩展成大的范围后，向液晶层入射。
图5是表示显示元件1的显示例的说明图。在图5所示的例子中，显示元件1上显示有表示电池剩余量的标识7、表示可拍摄范围的标识8以及表示快门速度的标识9。另外，在图5所示的例子中，快门速度表示1/1000秒。显示标识7、8、9的区域以外的区域，尤其是由表示可拍摄范围的标识8围起来的区域为透明区域。
下面，利用图6的定时图，对本发明的显示装置10中使用的场时序彩色方式的光源2和显示元件1的驱动的关系进行说明。
假定如下情况：在图5所示的显示元件1中的标识8的区域，在透过白的发光或者光源非点亮状态下的目镜314观察时识别为黑色，使标识7的区域发出红色。使用红、绿、蓝三色的光源作为光源2。如图6所示，依次点亮三色，设将RGB全部点亮一次的周期为1帧。如果相对于全部R的点亮时间、G的点亮时间、B的点亮时间标识8的区域为光散射状态，则标识8的区域发出白色，而如果相对于光源2为非点亮的期间标识8的区域为光散射状态，则标识8的区域在透过目镜314观察时，由于外光散射，大致识别为黑色。如果标识7的区域只在R的点亮时间为光散射状态而在G及B的点亮时间为光透射状态，则标识7的区域发出红色。这样，显示元件1的至少一部分进行光源色或黑色下的显示时，在外光存在下，只要与光源的点亮状态连动，将需要进行显示的部分分别控制成光散射状态或光透射状态即可。
优选相当于三色光源的点亮周期的1帧的周期为(1/15)秒以下。即，优选相当于三色光源的点亮周期的1帧频率为15Hz以上。这是由于不足15Hz的话，有可能识别到闪烁。更优选帧频率为30Hz以上，特别优选为60Hz以上。
如上所述制成的显示元件1，在对作为可呈光透射状态和光散射状态的液晶层的液晶层104施加规定的电压(例如60V)时成为光散射状态，在对于液晶层104无电压施加时成为光透射状态。因此，图6中，所谓散射信号ON(导通)相当于在透明电极102、107间施加规定的电压，所谓透明信号ON相当于透明电极102、107间的电位差为0V的状态。
以下，将用于生成图6所示的光源ON及光源OFF(关断)的定时的信号、即用于向各光源指示光源ON及光源OFF的开始及停止的信号称作切换信号。
图7是表示驱动显示元件1的驱动电路的一构成例的框图。另外，图7所示的驱动电路相当于图4所示的驱动电路20。图7所示的例子中，设有：电极驱动电路203，其对于用于驱动标识8(以下，也称作显示部8)的区域的一个透明电极1021、用于驱动标识7(以下，也称作显示部7)的区域的一个透明电极1022以及用于驱动标识9(以下，也称作显示部9)的区域的一个透明电极1023，按照定时控制电路201的指示施加驱动电压；以及电极驱动电路204，其对于用于驱动显示部8的区域的另一个透明电极1071、用于驱动显示部7的区域的另一个透明电极1072及用于驱动显示部9的区域的另一个透明电极1073，按照定时控制电路201的指示施加驱动电压。从电压生成电路202向电极驱动电路203和电极驱动电路204供给驱动电压。电压生成电路202例如从安装于照相机的电池接受电力供给。
另外，透明电极1021、1022、1023相当于图2所示的透明电极102，透明电极1071、1072、1073相当于图2所示的透明电极107。另外，图7只表示了透明电极1021、1022、1023、1071、1072、1073的引出部分。
另外，图7中，显示部7、8、9的区域作为用虚线围起来的区域表示，实际上，在用虚线围起来的区域中的形成图5示例的显示的部分上设置有基于ITO等的透明电极，从图7所示的透明电极1021、1022、1023及透明电极1071、1072、1073延伸。即，与从图7所示的透明电极1021、1022、1023的部分及透明电极1071、1072、1073的部分向设于形成图5示例的显示的部分的电极部分的配线图案相当的部分在显示元件1的表面及里面形成。
定时控制电路201例如在图6示例的定时点亮光源2的红色光源(红色LED)31、绿色光源(绿色LED)32及蓝色光源(蓝色LED)33。即，对红色光源31、绿色光源32及蓝色光源33给予切换信号。显示部8由多个扇形体形成，在散射信号ON的状态下向电极驱动电路203给予指示以对相当于公共电极的透明电极1021施加驱动电压(例如，-30V)，向电极驱动电路204给予指示以根据显示数据对与应该显示的扇形体连接的透明电极1071施加驱动电压(例如+30V)。
另外，图16是表示驱动显示元件1的驱动电路的其它构成例的框图。在该例中，特别在低温时，通过附带于定时控制电路的温度传感器205进行温度补偿。例如根据各温度的参数进行光源ON、OFF的定时调制。
施加于透明电极1021及透明电极1071的驱动电压例如为±30V，但优选在规定的定时替代透明电极1021的驱动电压及透明电极1071的驱动电压的正负而进行交流驱动。但是，由于高频化可成为增加电力消耗的主要原因之一，因此优选适当考虑平衡而设定。
显示部7、9由多个扇形体形成，定时控制电路201在图6示例的散射信号ON的状态下，向电极驱动电路203给予指示以对相当于公共电极的透明电极1022、1023施加驱动电压(例如，-30V)，向电极驱动电路204给予指示以对与应该显示的扇形体连接的透明电极1072、1073施加驱动电压(例如+30V)。
另外，显示元件1中，使用TFT元件作为驱动元件时，散射信号为OFF的状态而显示元件1为透明状态时，识别者有可能识别到TFT元件。但是，在本实施方式中，显示元件1不含TFT元件等有源元件而进行静态驱动，因此在透明状态下，不会识别到本来不该识别的元件。
能够大致与切换信号的输入同时地切换光源的RGB的发光，但显示部7、8、9相对于散射信号或透明信号的输入(具体地说，相对于透明电极1021、1022、1023、1071、1072、1073开始施加驱动电压或取消驱动电压)不能马上发生变化。这是由于显示元件的响应性滞后的缘故。当在所希望的光源色以外也维持光散射状态时，会引起颜色的混色，成为色彩恶化的原因，因此需要避免在所希望的光源色以外也维持光散射状态的状况的发生。于是，优选将对于光源的切换信号输入的定时和对于显示部7、8、9的信号输入(开始施加驱动电压或取消驱动电压)的定时错开。
例如，如图8所示，定时控制电路201进行如下定时控制：使对于显示部7的透明信号ON的开始时间相对于切换信号提前，或在切换信号之前设置对于显示部8不为散射信号ON的OFF期间，由此能够降低色彩恶化。另外，图8也表示使显示部8发出白色、使显示部7发出红色的例子。
当延长图8所示的OFF期间时，散射信号ON的期间缩短，被照明的显示部变暗。优选OFF期间为2ms，以防止因在所希望的光源色以外也维持光散射状态而引起的混色，同时尽可能地延长散射信号ON的期间。
另外，如图9所示，定时控制电路201以在各光源31、32、33的ON时间和下一次的ON时间之间设置OFF时间的方式进行定时控制，由此也能够降低色彩恶化。另外，图9所示的例子与图8所示的例子不同，散射信号ON的期间没有缩短。另外，图9所示的例子中，显示部8被识别为发出RB混色，显示部7被识别为发出GB混色。
另外，如图10所示，定时控制电路201以在各光源31、32、33的ON时间和下一次的ON时间之间设置OFF时间的方式进行定时控制，并且以在各光源31、32、33成为OFF之前使散射信号ON及透明信号ON开始的方式进行定时控制，由此也能够降低色彩恶化。另外，图10所示的例子中，显示部8被识别为发出RB混色，显示部7被识别为发出GB混色。
通过利用场时序彩色方式，能够在显示元件1的各区域同时得到所希望的发出的颜色。例如，能够使标识8(参照图5)显示绿色、使标识7(参照图5)显示红色、使标识9(参照图5)显示蓝色。通过显示内容也能够改变颜色，通过改变颜色，使用者易于掌握信息。另外，从透明部分能够没有问题地看到处于背景的被观察物。
另外，在设置三个光源31、32、33并使显示部成为光散射状态时，能够使显示元件1的显示部发出红色、RG混色、RB混色、RGB混色(白色)、绿色、GB混色及蓝色七色。即，若包括不点亮光源而使显示部成为光透射状态时的透明，则能够使之发出八种颜色。另外，若包括不点亮光源而使显示部成为光散射状态时的外光引起的黑色，则能够使之发出九种颜色。若将混色称作多色，则在一个显示元件1的不同的显示部能够同时进行单色显示和多色显示。
另外，一个显示部中在不同的定时下也可以有显示色为单色的情况和显示色为多色的情况。例如，显示部7中有在某期间发出红色光而在其它期间发出RB混色的情况。在不同的定时有显示色为单色的情况和显示色为多色的情况时，例如，能够使表示电池剩余量的标识7根据剩余量以不同的发出的颜色进行显示，或者使表示聚焦区域的标识在对准照相机的焦点时以绿色显示其含义，在未对准焦点时以红色显示。
另外，图6、图8～图10所示的各例中，散射信号ON的期间的长度基本上为一种，但定时控制电路201通过可变地控制散射信号ON的期间长度，能够发出更多种类的发出的颜色。
另外，在本实施方式中，示例了设有三种光源31、32、33作为光源2的情况，但也可以使用发出不同的光源色的两个光源。在使用两个光源的情况下，通过场时序彩色方式，显示元件1中也能够得到与光源色相对应的多色的显示色。
另外，在图4、图6、图8～图10所示的例子中，作为光源2，设有三个光源31、32、33，但如图11(A)所示，作为光源2，也可以设有射出单色光的一个光源22(图11(A)所示的例子中，左右各一个)。
在如图11(A)所示设有一个光源22的构成中，如图11(B)所示能够识别标识7、8地显示时，例如，与来自光源22的光的出射同步驱动与标识7连接的电极，由此使标识7的区域的状态成为光散射状态，通过光源色使标识7发出颜色。另外，如图11(C)所示，通过驱动与标识8连接的电极，使标识8的区域的状态成为光散射状态。此时，光源22不在点亮状态下被控制，但相当于标识8的部分成为光散射状态，由此降低光的透射率，标识8的区域对于识别者而言为相对于处于透明状态的区域(标识8的区域以外的区域)在透过目镜314观察时较暗的部分，即实质上大致识别为黑色。另外，在使用一个光源22时为了防止识别到闪烁，也优选光源22的帧频率为15Hz以上，更优选30Hz以上。特别优选60Hz以上。
优选1帧中的光出射期间的比例为1/3以下。当光出射期间超过1/3时，显示红色没问题，但黑色变浅，难以识别为黑色。另外，更优选光出射期间的比例为1/6以下。当比1/6长时，显示黑色基本没问题，但根据光源的照射强度，可能会由于照射时间不足而导致红色显示变浅而难以识别为红色。
另外，在显示表示图15所示的聚焦区域的标识时，使用发出红色的光源作为光源22，周期性地使散射信号成为ON状态，但也可采用下述的使用方法：在未对准焦距时不点亮光源22，而在对准焦距时使之与散射信号同步点亮。该情况下，在未对准焦距时，与上述的标识8的区域一样识别成较暗的部分，在对准焦距时识别成红色。即，进一步提高了关于是否对准焦距的识别性。
另外，本发明的图像显示装置10除照相机的取景装置之外，在光学显微镜或双筒望远镜等观察者3经由透视窗等观察被观察物的用途中，能够广泛应用于对于观察者经由透视窗等重叠显示信息的用途。
图12是用于说明导光部4的作用的说明图。从光源2射出的光在导光部4内重复进行表面反射而扩展到大的范围后(从显示元件1的侧部的一端部遍及另一端部扩展后)入射到显示元件1的液晶层，但优选对于光源2的R的光源31a、31b、G的光源32a、32b及B的光源33a、33b的全部，如图12(A)所示，从导光部4向显示元件1的液晶层的侧面入射时，向遍及从液晶层侧面的一端到另一端(图12(A)中，从上端到下端)的全部入射。另外，本实施方式中，在显示元件1的两侧面侧分别设有光源2，但也可以只在一侧设置光源2。
于是，如图12(B)所示，也可以在光源2和导光部4之间设置用于扩展来自R的光源31a、G的光源32a及B的光源33a的光的照射范围的透镜11。另外，图12(B)中只表示了图12(A)左侧的光源31a、32a、33a，对于右侧的光源31b、32b、33b也是一样的。另外，在图12(B)中表示了设有一个透镜时的例子，但透镜也可以分别与光源31a、32a、33a相对应而设置。
另外，优选如图12(C)、(D)所示，从光源2射出的光不向导光部4的外部(在图12(C)、(D)中，上部及下部)射出，而向显示元件1的液晶层入射。另外，图12(D)是从显示元件1的侧方看导光部4时的图，图12(D)的实线的圆形表示光源31a、32a、33a的光的行进方向。另外，图12(C)、(D)只表示了图12(A)左侧的光源2(光源31a、32a、33a)，但对于右侧的光源31b、32b、33b也是一样的。
在导光部4内表面反射重复进行，但在反射元件附着于导光部4的表面或里面之类的情况下，可考虑到，会发生散射，在光到达显示元件1之前光泄漏到导光部4的外部。于是，如图12(E)、(F)所示，也可以使用光纤41作为导光部4。即，若在芯(core)及包层(外周部)中使用玻璃或合成树脂，与包层的折射率相比芯的折射率高，则从光源2入射的光通过全反射或折射只在光纤41的芯中传播，光不向外部泄漏，入射到显示元件1的液晶侧的侧面。图12(F)是从显示元件1的侧方看导光部44时的图。另外，图12(E)、(F)中只表示了图12(A)左侧的光源2(光源31a、32a、33a)，但对于右侧的光源31b、32b、33b也是一样的。另外，光纤41的厚度薄到与显示元件1的液晶层的厚度大致相同的程度，因此可以说从光纤41射出的光基本上与显示元件1的表面大致平行地向显示元件1入射。
实施例
以下表示本发明的实施例。实施例中，“部”是质量份的意思。
(实施例1)
将介电各向异性为负的向列型液晶(Tc＝98℃、Δε＝-5.6、Δn＝0.220)85份、图3(a)所示的二官能团的固化性化合物12.5份、图3(e)所示的二官能团的固化性化合物2.5份、作为光聚合引发剂的安息香异丙醚进行混合。有关安息香异丙醚，在固化性化合物(图3(a)所示的化合物及图3(e)所示的化合物)的合计为100份时，混合成1部。而且，为了使混合液成为液晶相，一边搅拌一边加温到90℃，成为等方相而使混合液均匀后，将温度降至60℃。其后，确认混合层成为了液晶相。
如下所述制作液晶单元。将在透明电极102、107上形成有垂直定向用聚酰亚胺薄膜103、106的一对基板101、108以垂直定向用聚酰亚胺薄膜103、106对向的方式经由分散的微量的树脂珠粒(直径6μm)并利用在四边以宽度约1mm印刷的环氧树脂(周边密封)粘合，形成液晶单元。接着，将上述的混合液注入液晶单元中。
在将液晶单元保持为33℃的状态下，利用主波长约365nm的HgXe灯，从上侧照射10分钟3mW/cm2的紫外线，从下侧照射10分钟约3mW/cm2的紫外线，得到在基板间形成有由液晶/高分子复合体构成的液晶层的显示元件。
这样得到的显示元件在无施加电压状态下呈均匀的透明状态。对显示元件施加矩形波200Hz、60V的电压后，显示元件变成白浊态。通过使用以530nm为中心波长的半幅值约20nm的测定光源的纹影光学系统(schlieren optical system)(光学系统的F值11.5、集光角5℃)测定透射率后，其结果是在未施加电压的状态下为80％，以施加60Vrms时的透射率去除该值后的对比度的值为16。
作为光源2，使用了红(R)、绿(G)、蓝(B)三种LED光源。作为光源和显示元件的驱动信号的关系，使用了图8所示的关系。设定帧频率为60Hz、OFF期间为2msec。
而且，显示元件1作为在图4所示的照相机的取景装置的内部设置的图像显示装置10的显示元件配置，使显示元件1显示表示图13所示的可拍摄范围的标识8。识别图像显示装置10后，在显示部以外的区域识别不到配线图案。
另外，在图13的下段表示比较例，该比较例显示通过在背景技术中说明的技术表示可拍摄范围的标识8，识别到虚线所示的配线图案。
(实施例2)
将介电各向异性为负的向列型液晶(Tc＝98℃、Δε＝-5.6、Δn＝0.220)85份、图3(a)所示的二官能团的固化性化合物12.5份、图3(e)所示的二官能团的固化性化合物2.5份、作为光聚合引发剂的安息香异丙醚进行混合。有关安息香异丙醚，在固化性化合物(图3(a)所示的化合物及图3(e)所示的化合物)的合计为100份时，混合成1部。而且，为了使混合液成为液晶相，一边搅拌一边加温到90℃，成为等方相而使混合液均匀后，将温度降至60℃。其后，确认混合液成为了液晶相。
如下所述制作液晶单元。将在透明电极102、107上形成有垂直定向用聚酰亚胺薄膜103、106的一对基板101、108以垂直定向用聚酰亚胺薄膜103、106对向的方式经由分散的微量的树脂珠粒(直径6μm)并利用在四边以宽度约1mm印刷的环氧树脂(周边密封)粘合，形成液晶单元。接着，将上述的混合液注入液晶单元中。
在将液晶单元保持为33℃的状态下，利用主波长约365nm的HgXe灯，从上侧照射10分钟10mW/cm2的紫外线，从下侧照射10分钟约10mW/cm2的紫外线，得到在基板间形成有由液晶/高分子复合体构成的液晶层的显示元件。
这样得到的显示元件在无施加电压状态下呈均匀的透明状态。对显示元件施加矩形波200Hz、60V的电压后，显示元件变成白浊态。通过使用以530nm为中心波长的半幅值约20nm的测定光源的纹影光学系统(光学系统的F值11.5、集光角5℃)测定透射率后，其结果是在未施加电压的状态下为80％，以施加60Vrms时的透射率去除该值后的对比度的值为18。
作为光源2，使用了红(R)、绿(G)、蓝(B)三种LED光源。作为光源和显示元件的驱动信号的关系，利用了图8所示的关系。设定帧频率为60Hz、OFF期间为2msec。
而且，显示元件1作为在图4所示的照相机的取景装置的内部设置的图像显示装置10的显示元件配置，使显示元件1显示表示图13所示的可拍摄范围的标识8。识别图像显示装置10后，在显示部以外的区域识别不到配线图案。
另外，在图13的下段表示比较例，该比较例显示通过在背景技术中说明的技术表示可拍摄范围的标识8，识别到虚线所示的配线图案。
(实施例3)
与实施例2一样，制成在基板间形成有由液晶/高分子复合体构成的液晶层的显示元件。作为光源2，使用仅红色(R)的一种LED光源。作为光源和显示元件的驱动信号的关系，利用了图17所示的关系。显示部7、8、9分别相当于图5中表示电池剩余量的标识7、表示可拍摄范围的标识8、表示快门速度的标识9。在本实施例中，其特征在于，在希望显示红色的部分、即在此处的显示部7上，与使散射信号为ON的时间相比推迟光源ON，即在光源点亮期间的前段设置OFF时间。设定帧频率为60Hz、OFF期间为1ms。
而且，显示元件1作为在图4所示的照相机的取景装置的内部设置的图像显示装置10的显示元件配置，使显示元件1分别显示表示电池剩余量的标识7、表示图5所示的可拍摄范围的标识8、表示快门速度的标识9。识别图像显示装置10的结果是，标识7显示红色、标识8显示黑色、标识9显示比标识7浅的黑色，即显示从灰色切换到透明。当然，在显示部以外的区域识别不到配线图案。
(实施例4)
与实施例2相同，制成在基板间形成有由液晶/高分子复合体构成的液晶层的显示元件。作为光源2，使用仅红色(R)的一种LED光源。作为光源和显示元件的驱动信号的关系，利用了图18所示的关系。显示部7、8、9具有与实施例3相同的含义。在本实施例中，其特征在于，在希望显示红色的部分、即在此处的显示部7上，与使散射信号为ON的时间相比推迟光源ON，并且与使散射信号为OFF的时间相比提前光源OFF，即在光源点亮期间的前段及后段这两段均设置OFF时间。设帧频率为60Hz，LED点亮期间(光源ON的期间)为1帧中的1/3时，OFF期间1为3ms，OFF期间2为1ms，设上述LED点亮期间为1帧中的1/6时，OFF期间1为1ms，OFF期间2为0.5ms。这样，能够通过1帧中的LED的点亮期间的设定和液晶光学元件的响应时间以及所要求的外观的平衡，适当调整OFF期间1、2。作为控制电路，利用了能够进行图16所示的温度控制的构成。
而且，显示元件1作为在图4所示的照相机的取景装置的内部设置的图像显示装置10的显示元件配置，在5℃的环境下，使显示元件1分别显示表示电池剩余量的标识7、表示图5所示的可拍摄范围的标识8、表示快门速度的标识9。识别图像显示装置10的结果是，标识7显示红色、标识8显示黑色、标识9显示从灰色切换到透明。当然，在显示部以外的区域识别不到配线图案。
(实施例5)
与实施例2相同，制成在基板间形成有由液晶/高分子复合体构成的液晶层的显示元件。作为光源2，使用仅红色(R)的一种LED光源。作为光源和显示元件的驱动信号的关系，利用了图19所示的关系。显示部7、8、9具有与实施例3相同的含义。在本实施例中，在希望显示红色的部分、即在此处的显示部7上，与使散射信号为ON的时间相比推迟光源ON，并且在光源OFF时，与光源OFF的定时相比，稍微推迟将希望显示红色的显示部7的散射信号切换成透明信号的定时。由此，将红色和黑色混合，能够识别到更浓且清晰的红色。另外，对于希望显示黑色的显示部8，与光源OFF同时地设成散射信号ON即可。即，其特征在于，与图17一样确保光源点亮期间，并利用混色与提高红色的外观的散射信号控制组合。在此，设定帧频率为60Hz、LED点亮期间为1帧中的1/6时，OFF期间为1ms，红色强调期间(red overcolor)为2.8ms左右。利用与实施例4相同的思路，能够通过1帧中的LED的点亮期间的设定和液晶光学元件的响应时间以及所要求的外观的平衡，适当调整OFF期间、红色强调期间。红色强调期间在帧频率为60Hz下最长为1帧的2/6。作为控制电路，能够利用图7、16的任一个。
而且，显示元件1作为在图4所示的照相机的取景装置的内部设置的图像显示装置10的显示元件配置，在5℃的环境下，使显示元件1分别显示表示电池剩余量的标识7、表示图5所示的可拍摄范围的标识8、表示快门速度的标识9。识别图像显示装置10时，观察到如下状态：标识7为红色、标识8为黑色、标识9相比标识7从灰色切换到透明。当然，在显示部以外的区域识别不到配线图案。
参照特定的实施方式详细说明了本发明，但只要不脱离本发明的宗旨和范围，就能够施加各种各样的变更或修正，这对本领域技术人员来说是显而易见的。
本申请基于2008年3月19日申请的日本特许申请2008-071614，其内容在此作为参照而被引用。
产业上的可利用性
本发明的图像显示装置能够使显示元件的任意部分同时发出包含透过目镜识别的黑色的两种以上的颜色，能够实现非显示部透明而能够看见背景的显示。

Claims (12)

1.一种图像显示装置，具有使来自被观察物的光透射的功能，包括：
显示元件，包括透明的一对带电极基板及被夹持于所述一对带电极基板之间且可呈光透射状态和光散射状态的液晶层，在未施加电压时成为光透射状态，在施加电压时成为光散射状态；
光源，使与所述液晶层的面大致平行的光向所述液晶层入射；及
定时控制电路，在存在外光的情况下，与所述光源向所述液晶层的光出射状态连动，使所述显示元件的显示面的至少一部分成为光散射状态或光透射状态。
2.如权利要求1所述的图像显示装置，其中，光源发出一种光源色，帧频率为15Hz以上。
3.如权利要求2所述的图像显示装置，其中，光源色为红色。
4.如权利要求2或3所述的图像显示装置，其中，光源发出一种光源色，光源色的帧频率为15Hz以上，1帧中的光出射期间的比例为1/3以下，定时控制电路与光非出射期间内的至少一部分期间连动，使显示元件的显示面的至少一部分成为光散射状态，由此得到与外光相对应的显示色。
5.如权利要求1所述的图像显示装置，其中，光源依次发出两种以上的光源色，各光源色的帧频率为15Hz以上，定时控制电路与一种或多种光源色的光出射状态连动，使显示元件的显示面的至少一部分成为光散射状态或光透射状态，由此得到与所述一种或多种光源色相对应的显示色。
6.如权利要求5所述的图像显示装置，其中，光源可单独发出红色、蓝色、绿色。
7.如权利要求5或6所述的图像显示装置，其中，在不同的显示定时包括显示色为单色的情况和显示色为多色的情况。
8.如权利要求1～7中任一项所述的图像显示装置，其中，在光源和显示元件之间设有导光部，所述导光部使从光源出射的光从液晶层的侧部的一端部扩展到另一端部。
9.如权利要求1～8中任一项所述的图像显示装置，其中，光源色的帧频率为30Hz以上。
10.一种照相机的取景装置，包括权利要求1～9中任一项所述的图像显示装置。
11.一种光学显微镜，包括权利要求1～9中任一项所述的图像显示装置。
12.一种双筒望远镜，包括权利要求1～9中任一项所述的图像显示装置。
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