CN104685415B - 图像显示装置 - Google Patents

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Abstract

提供一种能实现非显示部分的透明性和投影影像的可见性的两全的图像显示装置。使图像投影机与屏幕进行同步，使得图像投影装置的屏幕为光散射状态时图像投影机对屏幕的一部分或整体投影图像，屏幕为光透射状态时，图像投影机不进行图像投影，屏幕的光透射状态与光散射状态进行周期性切换，使切换的频率为40Hz以上、100Hz以下，且周期性切换的占空比为0.01以上0.20以下地进行驱动。

Description

图像显示装置
技术领域
本发明涉及一种由屏幕和图像投影机构成的图像显示装置。进一步详细地说，涉及一种使图像投影机与屏幕进行同步，使得屏幕为光散射状态时所述图像投影机对所述屏幕的一部分或整体投影图像，所述屏幕为光透射状态时所述图像投影机不进行图像投影的图像显示装置。
背景技术
近年来，在窗玻璃或薄膜等透明体上投射影像，同时也看得见非显示部的背景这样的透视型显示器的开发正在进行。
作为现有技术，已知有通过将透明LCD(液晶显示器Liquid Crystal Display)、透明OLED(有机发光二极管Organic Light Emitting Diode)、透明PDP(等离子显示面板Plasma Display Display)等现有型的FPD(平板显示器Flat Panel Display)构件透明化，来进行透视显示的显示器。然而，上述显示器中，非显示部的光线透射率即使高也仅为50％左右，存在在较暗的场所看不到背景的问题。
对此，也已知有使用能够切换光透射状态和光散射状态的屏幕作为透明体，在屏幕为光散射状态时使投影仪投影了的影像成像，从而能够辨认的透视显示方法。专利文献1公开了使屏幕的光透射状态和光散射状态周期性变化，使投影仪的影像投射与屏幕调制同步的显示系统。利用该系统，通过将1个周期内的屏幕为光散射状态的时间的比例设定为一定以下，能够实现透视显示。又，通过增大屏幕调制的频率，能够设定为感受不到显示图像的闪烁。
通过使用该显示方法，能够将非显示部的光线透射率增大至比50％大，能够提供具有目前为止没有的透明感的影像。
作为能够切换光透射状态和光散射状态的屏幕，已知有将液晶和高分子树脂的复合材料用于调光层的屏幕，已知有聚合物分散液晶(Polymer Dispersed Liquid Crystals(PDLC))及聚合物稳定胆甾相液晶(Polymer Stabilized Cholesteric Texture(PSCT))。其中，PDLC存在可见光透射率的温度依赖性较大、视角依赖性较大等的问题。另一方面，PSCT具有可见光透射率的温度依赖性较小、可见光透射率的视角依赖性也小，且元件的响应速度也较快的优点，而被看好。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本国日本特开2004-184979号公报
发明内容
发明所要解决的课题
专利文献1的显示方法中，通过减小周期驱动中屏幕处于光散射状态的时间的比例，则能够充分辨认背景，但影像变淡。另一方面，通过增大屏幕处于光散射状态的时间的比例，影像被强调，但背景变得模糊。即，影像的可见性和背景的透射性是互为折衷选择的关系。为了确保背景的透射性且显示明亮清楚的影像，专利文献1示出使用特别强的光源。但是，在这种情况下，变得需要大型的投影仪，存在看背景时妨碍视野的问题。又，还考虑到在背投影方式的情况下，强光朝向观察者，因此由透过屏幕的漏光产生不舒适感、特别是使用激光投影仪的情况下产生安全方面的问题的情况。
本发明是为了解决上述课题而做出的，其目的在于，提供一种即使不使用特别强的光源，也能实现非显示部分的透明性和投影影像的可见性的两全的图像显示装置。
解决问题的手段
本申请发明人为了解决上述课题进行了锐意研究，其结果，发现在由可切换屏幕、和用于将图像投影至所述屏幕的图像投影机构成的图像显示装置中，通过使用特定的屏幕，进一步以特定的方法使图像投影机的影像投影与屏幕同步，无需使用特别强的光源就能够实现非显示部分的透明性和投影影像的可见性的两全，从而达成本发明。
即，本发明的主旨如下所述。
[1]一种图像显示装置，其具有至少一个屏幕、用于在所述屏幕上投影图像的图像投影机、以及周期性切换所述屏幕的光透射状态和光散射状态的控制装置，所述图像显示装置的特征在于，
所述屏幕具有相对配置的一对带电极的基板，所述一对带电极的基板中的至少一个为透明的透明基板，在所述一对带电极的基板之间，具有包含复合材料的液晶调光层，所述复合材料包含介电各向异性为正的手征性向列型液晶相和高分子树脂相，
所述屏幕是在无电压施加时为光透射状态，通过电压施加能够切换为光散射状态的屏幕，
使所述图像投影机与所述屏幕进行同步，使得所述屏幕为光散射状态时所述图像投影机对所述屏幕的一部分或整体投影图像，所述屏幕为光透射状态时所述图像投影机不进行图像投影，
所述控制装置进行控制，使所述切换的频率为40Hz以上、100Hz以下，且周期性切换中的光散射状态的占空比为0.01以上0.20以下。
[2]根据所述[1]所述的图像显示装置，其特征在于，在所述周期性切换中，在将平行光线透射率为30％以上的时间设为τOFF，将平行光线透射率不足30％的时间设为τON时，τON/(τON+τOFF)在0.01以上、0.20以下。
[3]根据所述[1]或[2]所述的图像显示装置，其特征在于，对所述屏幕施加频率为40Hz以上100Hz以下、且占空比为0.01以上0.20以下的脉冲串电压时，在屏幕从光透射状态变化至光散射状态，又回到光透射状态的过程中，该屏幕的上升响应时间τ1和下降响应时间τ2都在3.0ms以下。
[4]根据所述[1]至[3]中任一项所述的图像显示装置，其特征在于，对所述屏幕施加频率为40Hz以上100Hz以下、且占空比为0.01以上0.20以下的脉冲串电压时的光散射状态部分的雾度为20％以下。
[5]根据所述[1]至[4]中任一项所述的图像显示装置，其特征在于，无电压施加的所述屏幕的雾度为10％以下。
[6]根据所述[1]至[5]中任一项所述的图像显示装置，其特征在于，使所述图像投影机与所述屏幕进行同步，使得所述屏幕为光散射状态时所述图像投影机对所述屏幕的一部分或整体投影图像，所述屏幕为光透射状态时所述图像投影机不进行图像投影，在使所述屏幕的光透射状态和光散射状态周期性切换地进行驱动时的、自图像投影机所投影的图像相对于屏幕的入射方向起30°以内的任意角度，白显示相对于黑显示的辐射亮度之比在30以上。
[7]根据所述[1]至[6]中任一项所述的图像显示装置，其特征在于，所述手征性向列型液晶的手征节距长p为0.3μm以上、3μm以下。
[8]根据所述[1]至[7]中任一项所述的图像显示装置，其特征在于，将所述带电极的基板间的距离设为d，所述手征性向列型液晶的手征节距长设为p时，d/p的值在1以上。
[9]根据所述[1]至[8]中任一项所述的图像显示装置，其特征在于，所述液晶调光层是使包含介电各向异性为正的手征性向列型液晶与下述一般式(1)所示的高分子前驱体的混合物光固化而得到的，
[化学式1]
式(1)中，A1以及A2分别独立地表示氢原子或甲基，
Ar1、Ar2以及Ar3分别独立地表示可以有取代基的二价芳香族烃环基或可以有取代基的二价芳香族杂环基，
X1以及X2分别独立地表示直接键、碳双键、碳三键、醚键、酯键、可以具有取代基的碳原子数为1～6的直链状亚烷基、可以具有取代基的碳原子数为1～6的直链状氧化烯基，
R1以及R2分别独立地表示可以具有取代基的碳原子数为1～6的直链状亚烷基，可以具有取代基的碳原子数为1～6的直链状氧化烯基、或碳原子数为2～6的直链状烷基酯基，
m、n、p以及q分别独立地表示0或1，
但是，Ar1、Ar2以及Ar3中至少任意一个表示可以具有取代基的二价芳香烃稠环基或可以具有取代基的二价芳香族杂环基。
[10]根据所述[9]所述的图像显示装置，其特征在于，所述一般式(1)所示的高分子前驱体以下述一般式(2)来表示，
[化学式2]
式(2)中，A1以及A2分别独立地表示氢原子或甲基，
Ar4表示可以具有取代基的二价芳香烃稠环基或可以具有取代基的二价芳香族杂环稠环基，
R1以及R2分别独立地表示可以具有取代基的碳原子数为1～6的直链状亚烷基、可以具有取代基的碳原子数为1～6的直链状氧化烯基、或碳原子数为2～6的直链状烷基酯基，
p以及q分别独立地表示0或1。
[11]根据所述[10]所述的图像显示装置，其特征在于，所述一般式(2)的Ar4为可以具有取代基的2价萘环。
[12]一种屏幕，其在无电压施加时为光透射状态，通过电压施加，能切换为光散射状态，所述屏幕的特征在于，
该屏幕的光透射状态和光散射状态进行周期性切换，所述切换的频率为40Hz以上100Hz以下、且周期性切换的占空比为0.01以上0.20以下的脉冲串电压被施加时的、屏幕的光散射状态部分的雾度在20％以下，
所述屏幕具有相对配置的一对带电极的基板，所述一对带电极的基板中的至少一个为透明的透明基板，在所述一对带电极的基板之间，具有包含复合材料的液晶调光层，所述复合材料包含介电各向异性为正的手征性向列型液晶相和高分子树脂相。
发明的效果
本发明的图像显示装置能够用于公告板、计算机终端、投影设备等中。
附图说明
图1是示出本发明的对显示器的施加波形和屏幕的响应波形的关系的图。
图2是示出本发明的显示装置的结构例的图。
图3是示出图像投影机对屏幕投影图像的时机的一个实例(从屏幕自光透射状态开始向光散射状态切换的瞬间开始图像的投影，在屏幕自光散射状态向光透射状态切换完全结束的瞬间，结束图像的投影)的图。
图4是示出图像投影机对屏幕投影图像的时机的一个实例(使对液晶调光层施加电压的期间和从图像投影机投影图像的期间一致)的图。
图5是示出图像投影机对屏幕投影图像的时机的一个实例(在屏幕的平行光线透射率为最低的Tmin的期间，从图像投影机投影图像)的图。
图6是表示本发明的施加波形和屏幕的响应波形的关系例的图。
图7是示出实施例4中的本发明的图像显示装置的结构例的图。
图8是实施例4中的图像显示装置的屏幕部的辐射亮度光谱图。
具体实施方式
以下记载的构成要件的说明是本发明的实施方式的一个实例(代表例)，并不限定于这些内容。
本发明的图像显示装置由屏幕以及用于将图像投影于所述屏幕的图像投影机构成，至少一个屏幕被相对于图像投影机配置。
本发明的屏幕能够在光透射状态和光散射状态之间进行切换，进行屏幕和图像投影机的同步，使得该屏幕在为光散射状态时或从光透射状态变为光散射状态期间，所述图像投影机对所述屏幕的一部分或整体投影图像，所述屏幕为光透射状态时不进行所述图像投影机的图像的投影。通过使该同步切换以人眼不能追随的速度重复进行，在屏幕投影图像时，图像浮现并能够被看见。另外，本说明书中，没有特别说明的情况下，光指的是可见光(波长380～800nm)。
用于本发明的屏幕是在无电压施加时为光透射状态、并能够通过施加电压切换为光散射状态的屏幕。本发明的屏幕在例如窗户或橱窗那样的用途下，通常(无电压施加)为透明的，电压施加时能够在光散射状态下使图像显示，因此根据节能观点来看是有用的。
屏幕具有相对配置的一对带电极的基板，该屏幕所包含的一对带电极的基板的至少一个为透明的透明基板，在所述一对带电极的基板之间，具有包含复合材料的液晶调光层，所述复合材料包含介电各向异性为正的手征性向列型液晶相和高分子树脂相。光透射状态和光散射状态的切换能够通过电驱动液晶调光层来实现。作为液晶调光层，可使用能够通过电驱动来切换光透射状态和光散射状态的透射-散射型的液晶相和高分子树脂相的复合材料。
用于本发明的液晶调光层的特征在于：在无电压施加时为光透射状态，通过具有阈值以上的有效值的直流电压、交流电压、脉冲电压或它们的组合，切换为光散射状态。作为液晶调光层，可以使用进行反向模式的驱动的液晶调光层，所述反向模式若去除电压施加则回到光透射状态，也可以使用进行记忆模式的驱动的液晶调光层，所述记忆模式仅在光透射状态和光散射状态的切换时进行电压施加。
本发明的屏幕的光透射状态与光散射状态的对比度较高，因此，即使图像投影机的光源不是特别强，也能够显示鲜明的图像。
所述屏幕的特征在于，其光透射状态与光散射状态进行周期性切换，频率为40Hz以上、100Hz以下地进行驱动。另外，本发明中的光散射状态指的是平行光线透射率为不足30％的状态，本发明中的光透射状态指的是平行光线透射率为80％以上的状态。使屏幕在光透射状态与光散射状态之间进行周期性切换地驱动的状态有时被表述为显示模式。
另外，光透射状态与光散射状态进行切换的情况下，通常经历中间的过渡状态，因此以显示模式进行驱动期间，平行光线透射率可以暂时为30％以上、不足80％的状态。又，通常周期驱动指的是，每个周期进行完全相同的驱动，但在不背离本发明的精神的范围内，可以包含一部分不同的驱动。
用于本发明的屏幕的光透射状态与光散射状态的周期性切换的频率在40Hz以上、优选为45Hz以上，100Hz以下、优选为70Hz以下、进一步优选为60Hz以下。频率比40Hz小的情况下，显示模式下在屏幕上产生闪烁。
有频率越大闪烁越小的倾向，但屏幕的响应速度无法追随该频率的情况下，光散射状态的平行光线透射率变得十分低下，存在影像的可见性低下的情况。通过频率在特定的范围内，可得到闪烁消失、且可见性也充分良好的显示。
又，用于本发明的屏幕的周期性切换的占空比为0.01以上、0.20以下。所述屏幕的占空比指的是，光透射状态与光散射状态的周期性切换中为光散射状态的时间的比例。
本发明的屏幕的周期性切换的占空比为0.01以上、优选为0.05以上，另一方面上限为0.20以下、优选为0.15以下。占空比越小，显示模式下的屏幕的雾度越小，背景透射性提高。通过占空比在0.20以下，在显示模式下使图像显示的情况下，即使在室内等较暗地方，也可以较好地看到背景。另一方面，有占空比越大，显示影像越鲜明的倾向。通过占空比在特定的范围内，能够实现影像的可见性和背景的透射性的两全。
本发明中的周期性切换中，将屏幕的平行光线透射率为30％以上的时间设为τOFF，平行光线透射率为不足30％的时间设为τON时，τON/(τON+τOFF)优选为0.01以上，进一步优选为0.05以上。另一方面，优选为0.20以下，进一步优选为0.15以下。通过τON/(τON+τOFF)在特定的范围内，能够实现影像的可见性与背景的透射性的两全。
又，平行光线透射率能够通过T＝I/I0进行测定。在此，I为透射过试样的光的辐射出射度，I0为入射光的辐射出射度。瞬间的平行光线透射率可通过使用市售的高速对应分光器或高速对应亮度计等来测定。
本发明的显示模式通过在所述液晶调光层施加脉冲电压的占空比为0.01以上0.20以下的脉冲串电压来实现(以下，存在表达为脉冲电压或脉冲串电压的情况)，所述脉冲电压的频率为40Hz以上、100Hz以下，且具有超过液晶调光层的阈值的有效值。
通常，对屏幕的液晶调光层施加电压的情况下，为了使切换为光散射状态时的平行光线透射率减少，需要有限的时间，另一方面，切换为光透射状态时的平行光线透射率增加也需要有限的时间。存在平行光线透射率与时间一起变动的这些过渡状态，由此产生在本来希望为光透射状态的时机，平行光线透射率较低，在本来希望为光散射状态的时机，平行光线透射率较高这样的不良，其结果，发生显示模式的透射性减少，或者显示图像的可见性低下的情况。
参照图1，对本说明书中记载的响应时间进行说明。在将屏幕无电压施加时的平行光线透射率设为Tmax，将电压施加时的平行光线透射率的最小值设为Tmin，将脉冲电压施加开始时刻设为t1，将施加结束时刻设为t2时，设上升响应时间为τ1、下降响应时间为τ2的话，将τ1定义为从t1开始平行光线透射率到达T10为止的时间，将τ2定义为从t2开始平行光线透射率到达T90为止的时间。T10，T90分别表示如下。
T10＝0.1×(Tmax-Tmin)
T90＝0.9×(Tmax-Tmin)
在本发明的屏幕上施加频率为40Hz以上100Hz以下、且占空比为0.01以上0.20以下的脉冲串电压，屏幕从光透射状态向光散射状态变化，进一步回到光透射状态的过程中，屏幕的上升响应时间τ1和下降响应时间τ2优选都为3.0ms以下。进一步都优选为2.0ms以下。
τ1或τ2与电压施加的脉宽相比不长于相同程度以上，由此有能够实现影像的可见性和背景的透射性的两全的倾向。
在本发明中的屏幕的周期驱动和图像投影机的同步中，图像投影机投影图像期间，优选为屏幕的平行光线透射率不足30％，进一步优选为不足20％。除此以外的期间，屏幕的平行光线透射率越高越好，优选为80％以上。对此，屏幕的平行光线透射率为30％以上、不足80％的过渡状态是即使投影影像也无法得到充分的可见性，透明性也较低的过渡状态。本发明中使用的屏幕中，可缩短该过渡状态，因此能够实现影像的可见性和背景的透射性的两全。又，τ1和τ2的值为同一或近似值更容易同步控制，因此优选。
本发明的屏幕的光散射状态部分的雾度由JIS K7136(2000年)的测定方法定义。另外，本说明书中，雾度是指以时间平均来测定的值。
又，本发明的图像显示装置中的显示图像的辐射亮度是通过在可见光波长区域对由JIS Z8724(1997年)测定的分光辐射亮度进行积分而计算出的。
通过调整周期性切换的占空比，能够选择强调背景和影像的哪一个。即，通过减小周期性切换的占空比，能够减小显示模式中的屏幕的雾度，但显示影像的辐射亮度也变小。相反，通过增大周期性切换的占空比，显示模式中的屏幕的雾度变大，但显示影像的辐射亮度变大。
施加频率为40Hz以上100Hz以下、且占空比为0.01以上0.20以下的脉冲串电压时的显示模式中的雾度优选为20％以下，更优选为15％以下。又，优选为1％以上，更优选为5％以上。通过使雾度不过大，而使背景的透射性有变得良好的倾向，通过使雾度不过小，而使显示影像的亮度有确保为能够分辨的程度的倾向。
本发明中的屏幕和图像投影机的位置关系可以是夹着屏幕的使观察者和图像投影机相对的背投影方式，也可以是观察者和图像投影机相对于屏幕处于同侧的正投影方式。光散射状态的液晶调光层中，背向散射较强的情况下使用前者，前向散射较强的情况下使用后者即可。图像投影机的光出射口可以相对于屏幕垂直地设置，也可以成角度地设置。可以以相对于屏幕看不见图像投影机的程度成角度设置图像投影机，从而不妨碍观察者的视域。该情况下，优选为将被投影的图像的形状与屏幕的显示部分对应地进行补正。
本发明的图像显示装置中的黑显示是来自图像投影机的光没有向屏幕投影的(R，G，B)＝(0，0，0)的状态。又，白显示是从图像投影机投影的光的辐射亮度相等且最大即(R，G，B)＝(255，255，255)的状态。显示图像的对比度通过(白显示的辐射亮度)/(黑显示的辐射亮度)来计算。
本发明的屏幕优选为在图像的特定范围的入射方向上，亮度的比为特定的值。具体来说，使所述图像投影机与所述屏幕进行同步，使得图像投影装置的屏幕为光散射状态时图像投影机对所述屏幕的一部分或整体投影图像，所述屏幕为光透射状态时，所述图像投影机不进行图像投影。此时，使所述屏幕的光透射状态和光散射状态周期性切换地进行驱动。这样驱动的情况下，优选为自图像投影机所投影的图像的入射方向相对于屏幕起30°以内，白显示相对于黑显示的辐射亮度之比在30以上。进一步优选为60以上。
通过满足这样的显示特性，即使从斜向看屏幕时图像的可见性也变得良好。又，即使相对于屏幕从斜向投影的情况下，可见性也变得良好。
本发明的图像显示装置中，这样可见性变得良好是由于以下的原因。本发明中使用的屏幕的液晶调光层利用手征性向列型液晶的焦锥相和网目状的聚合物的复合结构来使光散射。利用作为无规液晶多畴结构的焦锥相和无规网目状聚合物结构，入射光在较广范围被散射，并被赋予较广的视角，由此即使从上述的斜向看屏幕时，本发明的屏幕的图像的可见性也变得良好。
本发明的屏幕在无电压施加时为光透射状态，此时的雾度优选为10％以下。进一步优选为8％以下，尤其优选为5％以下。又，电压施加时变为光散射状态，在屏幕上施加直流电压或交流电压的连续波，雾度切换为85％以上较为优选，优选为90％以上。又，上限为100％，越高则越优选。通过为该范围内，显示影像的可见性有变得良好的倾向。
本发明的屏幕的动作温度上限为手征性向列型液晶相的液晶-各向同性相转变温度(Tni)，但有低温下响应时间变长的倾向。因此，作为动作温度范围，优选为-10℃以上，更优选为0℃以上。又，优选为60℃以下，更优选为40℃以下。本发明的屏幕具有相对配置的一对带电极的基板，所述一对带电极的基板中的至少一个为透明的透明基板，在所述一对带电极的基板之间具有包含复合材料的液晶调光层，所述复合材料包括介电各向异性为正的手征性向列型液晶相与高分子树脂相。
＜液晶调光层＞
用于本发明的屏幕的液晶调光层包括包含介电各向异性为正的手征性向列型液晶相和高分子树脂相的复合材料。该方式已知为PSCT。
以下，对反向模式PSCT的驱动模式进行说明。反向模式PSCT中，无电压施加时液晶螺旋轴变为大致全部相对于基板朝向垂直方向的平面相，得到光透射状态。通过在液晶调光层的电极基板间施加电压，相转变为液晶螺旋轴朝着无规方向的焦锥相，变为光散射状态。通过切换这两个相，可控制屏幕的平行光线透射率。
然而，若在液晶调光层的电极基板间进一步施加高电压的话，相转变为液晶分子长轴朝向与基板垂直的方向的垂直相，变为光透射状态。
＜手征性向列型液晶＞
用于本发明的屏幕的手征性向列型液晶的介电各向异性为正。通过本发明的手征性向列型液晶的该介电各向异性为正，Tmin的低下以及τ1，τ2的缩短得以两全。
只要手征性向列型液晶的介电各向异性值(Δε)为正值则并没有特别的限定，但优选为5以上，8以上的话，屏幕的驱动电压降低，因而优选。又，使用聚合引发剂的情况下，构成手征性向列型液晶的每个分子不能吸收与引发剂的吸收波长重合的波长，但根据缩短聚合性单体的固化时间的观点来看较为优选。
作为手征性向列型液晶，可以是液晶自身表示胆甾相的液晶性化合物的集合，可以是通过向向列型液晶添加手性助剂而作为手征性向列型液晶。根据液晶组成物设计的观点，优选为根据目的向向列型液晶添加手性助剂，控制手征节距长(p)以及液晶-等方相转变温度(Tni)。
为了缩短上升响应时间τ1，对液晶调光层的电极基板间施加尽可能高的电压则较为有利。然而，施加电压过高的话，相转变为垂直相，存在变得无法得到充分的光散射的困境。为了解决该课题，将带电极的基板间的距离设为d，将手征性向列型液晶的手征节距长设为p时，优选为d/p的值在1以上。d/p更优选为2以上，进一步优选为4以上。又，d/p优选为20以下，尤其优选为12以下。
d/p越大，驱动时的散射变得越大，遮光特性提高。又，d/p越大，从焦锥相至垂直相的阈值电压变得越高，即使施加高电压也不能转变至光透射状态，可维持光散射状态。因此，可缩短上升响应时间τ1。另一方面，屏幕的驱动电压(从平面相向焦锥相的阈值电压)也同时增加，因此根据遮光特性和节能、安全性的两全的观点，在上述范围内是较为理想的。
手征性向列型液晶的手征节距长p优选为0.3μm以上，进一步优选为0.8μm以上。另一方面，手征节距长p优选为3μm以下，进一步优选为2μm以下。
手征节距长p不过小，则存在屏幕的驱动电压被抑制得较低的倾向，手征节距长p不过大，则存在对比度变高的倾向。
一般，p与手性助剂的浓度呈反比，因此只要根据必要的手征节距长p的值逆向计算，来决定手性助剂的浓度即可。另外，在p×n(n为手征性向列型液晶的折射率)位于可见光波长(380nm～800nm)的范围内的情况下，最终得到的屏幕在无电压施加时变得有色，在位于可见光范围外的情况下，无电压施加时变得无色透明，因此手征节距长p根据目的选择p即可。
本发明的屏幕的带电极的基板间的距离d需要在所使用的手征性向列型液晶的手征节距长p以上，通常优选为3μm以上，更优选为5μm以上。又，距离d优选为100μm以下，更优选为20μm以下。
存在未施加电压的状态下的屏幕的光透射率随着距离d的增加而减少，且显示器的响应时间也变长的情况。另一方面，d过小，则驱动时的遮光特性降低，且在大面积的屏幕的情况下存在屏幕短路的情况。通过在上述范围，可均衡地满足这些要求。
由于屏幕的能够动作的温度上限根据手征性向列型液晶的Tni来决定，手征性向列型液晶的Tni优选为50℃以上，更优选为70℃以上。另一方面，Tni变高的话，粘度有变高的倾向，因此优选为200℃以下，更优选为150℃以下。
作为向列型液晶，可以是公知的任一种，构成分子的分子骨架、取代基、分子量均无特别限制，可以是合成品或市售品。为了使屏幕的手征性向列型液晶相及液晶组合物的手征性向列型液晶的介电各向异性为正，优选向列型液晶的介电各向异性为较大的正值。此外，使用聚合引发剂的情况下，基于缩短聚合性单体的固化时间的观点，优选构成分子构成的每个分子不会吸收与引发剂的吸收波长重合的波长。
在使用公知的液晶性物质时，具体地可以使用日本学术振兴会第142委员会编：《液晶元件手册》日本工业新闻社(1989年)，第152页～第192页以及液晶便览编集委员会编：《液晶便览》丸善株式会社(2000年)，第260页～第330页所记载的联苯基系、苯基环己烷系、环己基环己烷系等各种低分子系的化合物或者混合物。此外，还可使用液晶便览编集委员会编：《液晶便览》丸善株式会社(2000年)，第365页～第415页记载的高分子系化合物或者混合物。作为构成向列型液晶的化合物，例如可列举以下化合物等。
[化学式3]
基于屏幕的高速响应性或制造性的观点，作为胆甾型液晶以及向列型液晶，优选其粘度低，介电各向异性高。
作为手性助剂，只要是能与基质液晶相溶的手征性化合物即可，可以是合成品或市售品，也可以是自身显示液晶性的化合物，也可以具有聚合性官能团。此外，可以是右旋性或左旋性，也可并用右旋性手性助剂和左旋性手性助剂。此外，作为手性助剂，基于屏幕的驱动电压降低以及响应速度的观点，优选其自身的介电各向异性为较大的正值、且粘度低，作为手性助剂对液晶的扭曲力指标的螺旋扭转力(Helical Twisting Power)越大越优选。使用聚合引发剂的情况下，优选为不吸收与引发剂的吸收波长重合的波长。
作为手性助剂，可列举例如CB15(商品名默克公司制)、C15(商品名默克公司制)、S-811(商品名默克公司制)、R-811(商品名默克公司制)、S-1011(商品名默克公司制)、R-1011(商品名默克公司制)等。
＜高分子树脂相＞
本发明的高分子树脂相优选为固化特定的高分子前驱体而成。
本发明的高分子树脂相相对于所述手征性向列型液晶相，优选在10质量％以下，更优选7质量％以下。此外，优选0.1质量％以上，优选1质量％以上。高分子树脂相的比例若不过少，则高分子树脂相有机械性上强韧、重复耐久性良好的倾向。此外，由于液晶分子接受充分的界面相互作用，存在屏幕的对比度以及响应速度变高的情况。另一方面，若高分子树脂相的比例不过多，则有抑制驱动电压的上升、屏幕的透明性变高的倾向。
本发明的高分子树脂相所使用的高分子树脂只要不损害本发明的效果，并没有特别限定，由于存在可实现屏幕的电压施加时的平行光线透射率的最小值Tmin的降低、以及τ1、τ2的缩短的两全的倾向，优选为使用下述一般式(1)表示的使包含高分子前驱体的混合物固化的高分子树脂。
[化学式4]
[式(1)中，A1以及A2分别独立地表示氢原子或甲基，
Ar1、Ar2以及Ar3分别独立地表示可以有取代基的二价芳香族烃环基或可以有取代基的二价芳香族杂环基，
X1以及X2分别独立地表示以直接键、碳双键、碳三键、醚键、酯键、可以具有取代基的碳原子数为1～6的直链状亚烷基、可以具有取代基的碳原子数为1～6的直链状氧化烯基，
R1以及R2分别独立地表示可以具有取代基的碳原子数为1～6的直链状亚烷基，可以具有取代基的碳原子数为1～6的直链状氧化烯基、或碳原子数为2～6的直链状烷基酯基，
m、n、p以及q分别独立地表示0或1。
但是，Ar1、Ar2以及Ar3中至少任意一个表示可以具有取代基的二价芳香族稠环基或可以具有取代基的二价芳香族杂环基。]
作为Ar1、Ar2以及Ar3的可以具有取代基的二价芳香族烃环基，只要不损害本发明的效果并没有特别限定，作为二价的芳香族烃环基，是从单环或将其稠合2～4个而成的稠环中去除两个氢原子而得到的二价基，作为具体例，列举有苯环、萘环、蒽环、菲环、苝环、并四苯环、芘环、苯并芘环、屈环、三亚苯环、苊环、荧蒽环、芴环等基团。其中，优选为碳原子数在6以上，另一方面，根据聚合时的固化性的观点，优选在30以下，进一步优选在26以下，尤其是优选在18以下。具体来说，列举有以下的结构等。
[化学式5]
作为Ar1、Ar2以及Ar3的可以具有取代基的二价芳香族烃环基，上述中尤其是以下的结构由于高分子前驱体的固化性较高而优选。
[化学式6]
作为Ar1、Ar2以及Ar3的二价芳香族烃环基可以具有的取代基，列举有氟原子、氯原子、羟基、氰基、甲基、乙基、正丙基、异丙基、甲氧基、乙氧基、正丙氧基、异丙氧基、正丁基、异丁基、叔丁基等，根据高分子前驱体的固化性的观点，优选为氟原子、羟基、氰基、甲基、甲氧基。
作为Ar1、Ar2以及Ar3的可以具有取代基的二价芳香族杂环基，只要不损害本发明的效果并没有特定限定，是从单环或将其稠合2～4个而成的稠环去除两个氢原子而得到的二价基，作为具体例，列举有呋喃环、苯并呋喃环、噻吩环、苯并噻吩环、吡咯环、吡唑环、咪唑环、恶二唑环、吲哚环、咔唑环、吡咯并咪唑环、吡咯并吡唑环、吡咯并吡咯环、噻吩并吡咯环、噻吩并噻吩环、呋喃并吡咯环、呋喃并呋喃环、噻吩并呋喃环、苯并异恶唑环，苯并异噻唑环、苯并咪唑环、吡啶环、吡嗪环、哒嗪环、嘧啶环、三嗪环、喹啉环、异喹啉环、噌啉环、喹喔啉环、菲啶环、苯并咪唑环、啶环、喹唑啉环、喹唑啉酮环、薁环等的基。其中，碳原子数优选为6以上，另一方面，根据聚合时的固化性的观点，优选为30以下、进一步优选26以下，尤其优选为18以下。具体来说，列举有以下的结构等。
[化学式7]
作为Ar1、Ar2以及Ar3的可以具有取代基的二价芳香族杂环基，上述中尤其为以下的结构由于高分子前驱体的固化性较高而优选。
[化学式8]
作为Ar1、Ar2以及Ar3的二价芳香族杂环基可以具有的取代基，列举有氟原子、氯原子、羟基、氰基、甲基、乙基、正丙基、异丙基、甲氧基、乙氧基、正丙氧基、异丙氧基、正丁基、异丁基、叔丁基等，根据高分子前驱体的固化性的观点，优选为氟原子、羟基、氰基、甲基、甲氧基。
X1以及X2分别独立地表示以直接键、碳双键、碳三键、醚键、酯键、可以具有取代基的碳原子数为1～6的直链状亚烷基、可以具有取代基的碳原子数为1～6的直链状氧化烯基，优选为直接键，醚键，酯键，亚甲基。作为可以具有的取代基，列举有氟原子、氯原子、羟基、氰基、甲基、乙基，正丙基、异丙基、甲氧基、乙氧基、正丙氧基、异丙氧基、正丁基、异丁基、叔丁基等，优选为氟原子、羟基、氰基、甲基、甲氧基。
R1以及R2分别独立地表示，可以具有取代基的碳原子数为1～6的直链状亚烷基、可以具有取代基的碳原子数为1～6的直链状氧化烯基、或碳原子数为2～6的直链状烷基酯基。碳原子数为2～6的直链状烷基酯基表示为例如以下的结构。
[化学式9]
作为R1以及R2可以具有的取代基列举有，氟原子、氯原子、羟基、氰基、甲基、乙基、正丙基、异丙基、甲氧基、乙氧基、正丙氧基、异丙氧基、正丁基、异丁基、叔丁基等，优选为氟原子、羟基、氰基、甲基、甲氧基。
Ar1、Ar2以及Ar3中至少任意一个是可以具有取代基的二价芳香族稠环基或可以具有取代基的二价芳香族杂环基。通过在分子内具有可以具有取代基的二价芳香族稠环基或可以具有取代基的二价芳香族杂环基，有固化后的高分子树脂相的刚度变高，使τ1、τ2缩短的倾向，因而优选。
更优选所述一般式(1)所表示的高分子前驱体为下述一般式(2)所表示的高分子前驱体。
[化学式10]
[式(2)中，A1以及A2分别独立地表示氢原子或甲基，
Ar4表示可以具有取代基的二价芳香烃稠环基或可以具有取代基的二价杂环稠环基，
R1以及R2分别独立地表示可以具有取代基的碳原子数为2～6的亚烷基，
p以及q分别独立地表示0或1。]
作为Ar4的可以具有取代基的二价芳香族烃环基以及可以具有取代基的二价杂环基，具体来说，与Ar1所列举的含义相同，可以具有的取代基也是含义相同。其中，以下所表示的结构由于高分子前驱体的固化性变高，因而优选。
[化学式11]
在上述中，Ar4为可以具有取代基的二价芳香烃稠环基，则高分子树脂相的机械强度变强，因而优选，其中优选碳原子数为6以上，另一方面，分子大小若过大的话，高分子前驱体用于进行聚合反应的的空间的自由度变小，变得无法充分地发生聚合反应，因此优选30以下，进一步优选为26以下，尤其优选为18以下。
上述中，Ar4优选为可以具有取代基的二价苯环或可以具有取代基的二价萘环，由于可以具有取代基的二价萘环提高高分子前驱体的固化性，因而尤其优选。
式(2)中，优选Ar4对于聚合基供电子性较强。另外，虽然Ar4与-O-键合的位置并没有特别限定，但优选分子为直线结构。例如，若为苯环，优选为与1，4位键合，若为萘环单环，优选为与1，4位或2，6位键合。
一般式(1)所表示的高分子前驱体的具体例如以下例示。本发只要不超过其主旨，并不限定于以下例示。
[化学式12]
用于本发明的液晶调光层的高分子前驱体可以仅使用上述式(1)所表示的一种高分子前驱体，也可以并用两种以上。
用于本发明的屏幕的一般式(1)所表示的高分子前驱体与其他的高分子前驱体的比率只要在不损害本发明的效果的范围内，并没有特别的限定，但优选为一般式(1)所表示的重复单元在30质量％以上，进一步优选为50质量％以上，最优选为80质量％以上。
上述式(1)所表示的高分子前驱体的比例过小的话，有短时间内的屏幕制造、高对比度、短响应时间中的任一个或多个变得不充分的情况。又，上述式(1)所表示的高分子前驱体的上限为100质量％。
又，本发明的高分子树脂相具有的高分子树脂为共聚物的情况下，可以是交替共聚物、嵌段共聚物、无规共聚物、接枝共聚物中的任一种。
＜其他＞
本发明的屏幕的手征性向列型液晶相中可以具有聚合引发剂、光稳定剂、抗氧化剂、增粘剂、阻聚剂、光增敏剂、接合剂、消泡剂、表面活性剂等。
又，上述其他成分的含量在不损害本发明的屏幕的性能的范围的能够以任意的比例进行配合。
高分子前驱体的固化法可以是光固化、热固化等任一种，优选为光固化，光固化中，尤其优选为利用紫外线或近紫外线进行的固化。又，作为光聚合的光源，只要是光谱中包含所使用的自由基光聚合引发剂的吸收波长的光源即可，典型地，只要是可照射220nm以上450nm以下的波长的光的光源即可。可例举高压汞灯、超高压汞灯、卤素灯、金属卤化灯、UV-LED(Light Emitting Diode)、蓝色LED、白色LED等。其它，也可并用热线截止滤光片，紫外线截止滤光片，可见光截止滤光片等。光只要是从屏幕的透明基板上对至少一面进行照射即可，当夹持液晶组合物的基板的两面均为透明时，也可对两面都进行光照射。光照射可一次进行，也可分几次进行。光的辐照度可以采用在屏幕的厚度方向具有分布，随高分子树脂相的密度连续变化的，所谓的PSCOF(Phase Separated Composite Organic Film，相分离复合有机薄膜)(V.Vorflusev and S.Kumar,Science 283,1903(1999))。
光固化的情况下，照射屏幕的光的辐照度通常在0.01mW/cm2以上，优选1mW/cm2以上，进一步优选10mW/cm2以上，特别优选30mW/cm2以上。辐照度过小的话，聚合具有不充分进行的倾向。又，液晶组合物的光固化通常是给予2J/cm2以上，优选3J/cm2以上的累积照射量即可，光照射的时间根据光源的辐射强度决定即可，基于提高生产率的观点，通常在200秒以内，优选60秒以内完成光照射，另一方面优选光照射10秒以上。光照射时间过短，则有屏幕的重复耐久性差的情况。使用塑料膜基板制造大面积片状屏幕时，可以采用使光源或者片材移动的同时，连续进行光照射的方法，根据光源的辐照度调节其移动速度即可。
如上述所得的液晶调光层在薄膜状透明高分子中，虽然手征性向列型液晶呈粒状分散或者是形成连续层，但显示出最好对比度的是形成连续层的情况。
＜屏幕＞
用于本发明的屏幕由相对配置的一对带电极基板、以及在该基板间包括含有手征性向列型液晶和高分子树脂的复合材料的液晶调光层组成，所述一对带电极基板中的至少一个为透明的基板，液晶调光层是由聚合性单体及手征性向列型液晶构成的液晶组合物固化而获得的。
用于本发明的屏幕只要是上述的屏幕即无特别限制，以下对代表结构进行说明。
至少其中一个基板为透明的，优选为两个基板都是透明的。作为基板的材质，例如，可列举玻璃或石英等无机透明物质，金属、金属氧化物、半导体、陶瓷、塑料板、塑料膜等无色透明或者着色透明，或不透明物质，电极是在该基板上，通过已知的涂布法或印刷法或溅射等蒸镀法，在基板整面或部分面上形成例如金属氧化物、金属、半导体、有机导电物质等的薄膜而成的。又，导电性薄膜形成后可进行部分蚀刻。尤其是，为了获得大面积的屏幕，基于生产率及加工性方面，期望使用在PET或PEN等透明高分子膜上，使用溅射等蒸镀法或印刷法等，形成有ITO(氧化铟与氧化锡的混合物)电极的电极基板。另外，基板上可以设置用于连接电极间或电极与外部的配线。例如，可以是分段式驱动用电极基板或矩阵式驱动用电极基板、有源矩阵式驱动用电极基板等。分段式驱动用电极基板的情况下，可以在其中一个基板上使用带状电极沿带的短边方向排列，另一个基板上使用面电极构成带状的区段，也可以在两个基板上都使用带状电极，使带正交地相对而构成矩阵状的区段。
进一步，设置在基板上的电极面上的全部或一部分，可被由聚酰亚胺、聚酰胺、聚乙烯醇、硅、氰化合物等有机化合物，SiO2、TiO2、ZrO2等无机化合物，或它们的混合物构成的保护膜或取向膜覆盖。另外，基板可进行取向处理使液晶面对基板面取向，进行取向处理时，如果与之接触的手征性向列型液晶为平面结构的话，则可以使用任意的取向处理。例如，2片基板可以均为水平取向，也可一个是水平取向，另一个是垂直取向，即可以是所谓的杂化。这些取向处理中，可以在电极表面直接进行摩擦，也可使用TN(扭曲向列TwistedNematic)液晶、STN(超级扭曲向列Supper Twisted Nematic)液晶等中使用的聚酰亚胺等通常的取向膜。此外，取向膜的制造法可以是，对基板上的有机薄膜照射直线偏振光等具有各向异性的光，以赋予膜各向异性，即可以使用所谓的光取向法。
又，液晶调光层所包含的高分子树脂相中也可以具有取向膜功能。
相对的基板的周边部可以适当地具有含有接合支持基板的树脂体的接合层，另外，用于本发明的屏幕的边缘面或液晶的注入口通过用粘胶带、热压粘合胶带、热固化性胶带等的胶带类，或/及热固化性树脂、光固化性树脂、湿气固化型树脂、室温固化型接合剂、厌气性接合剂、环氧系接合剂、硅酮系接合剂、氟树脂系接合剂、聚酯系接合剂、氯乙烯系接合剂等固化性树脂类或热塑性树脂类等进行密封，可以防止内部的液晶等的漏出。此外，该密封可以同时具有防止屏幕劣化的功能。作为此时的边缘面的保护方法，可以是覆盖整个边缘面，也可以从边缘面开始，向屏幕内部浇注固化性树脂类或热可塑性树脂类使之固化而成，也可进一步在其上覆盖胶带类。
在相对配置的基板间，可以存在球状或者筒状的玻璃、塑料、陶瓷，或塑料膜等间隔物。该间隔物可以分散在液晶组合物中，可以固定在基板间的液晶调光层中，也可以在屏幕组装时散布在基板上，或与粘接剂混合而存在于粘接层中。
用于本发明的屏幕的所包含的液晶调光层按如下形成：例如，将介由间隔物相对配置的一对带电极的基板的周边部位用光固化性粘接剂等形成粘接层，作成封装盒，在预先设置的1个以上的粘接层的切口上在常压或者真空中浸浇本发明的液晶组合物，或者是在一个基板上使用涂布机涂布液晶组合物，再在其上重叠另一基板等以公知的方法夹持后，通过紫外光、可见光、电子束等放射线进行聚合·固化而后形成。当为塑料膜基板时，由于可以用2根辊等将连续供给的带电极基板夹持，向其间供给分散含有间隔物的液晶组成物，夹住，其后连续进行光固化，故生产率高。
可以在屏幕的至少一个表面或两面的表面上覆盖防反射膜、防眩膜、紫外线阻断膜、或防污膜。例如，通过用防反射膜覆盖屏幕的正反面，可防止基板表面上的外部光反射，屏幕的外观变好。
＜图像投影机＞
本发明中所使用的图像投影机只要是能够以时分来投影图像的图像投影机就可以，例如，列举有在光源和屏幕之间具有光阀的结构。作为光阀，除了一般机械的光阀，也可以使用液晶光阀等。例如，可以使用利用强介电液晶、或透射散射类型的液晶模式的液晶光阀。使用偏振板作为光阀的情况下，若将从投影仪的图像投射装置射出的光的偏光对齐至光阀的入射光侧偏振板的透射轴的话，光的利用効率变高，因而优选。另外，不使用光阀，可以使来自图像投射装置的图像的投射时机与屏幕的液晶层为光线透射状态和光线散射状态的驱动时机直接同步。液晶投影仪或DMD(数字微镜元件Digital Micromirror Device)投影仪的情况下，可以开关光源来代替光阀。作为该情况的光源，可以使用能够高速切换的LED。作为图像投影机的实例，能够使用市售的液晶投影仪、CRT(阴极射线管Cathode RayTube)投影仪、LED投影仪、激光投影仪等。此外，也可以使用灯、LED、OLED、激光等的光源，利用光阀、彩色滤光片、反射镜等使光进行调制。又，图像投影机不具备控制投射图像的时机的控制装置的情况下，优选为结合该控制装置来使用。
＜同步方法＞
本发明的图像显示装置的特征在于，其中至少一个屏幕相对于图像投影机被配置，使所述图像投影机与所述屏幕进行同步，使得所述屏幕为光散射状态时或从光透射状态变为光散射状态期间，所述图像投影机对于所述屏幕的一部或整体投影图像，所述屏幕在光透射状态时，不进行所述图像投影机的图像的投影。
图2示出本发明的显示装置的构成例。符号1为显示屏幕，是图像投影机2和观察者O相对的背投影方式。观察者O越过显示屏幕1，可看到背景B(商品)。显示屏幕1和图像投影机2通过从控制装置3发出的信号，控制驱动时机。
＜控制装置＞
本发明的图像显示装置具有控制装置。控制装置进行周期性切换屏幕的光透射状态和光散射状态的控制。
另外，根据需要，可以具有进行切换图像投影机的图像投影时机的控制的控制装置。
参照图3、4、5，对图像投影机对于屏幕投影图像的时机的实例进行说明。图3、图4以及图5示出对于(a)对屏幕的液晶调光层施加的电压、(b)屏幕的平行光线透射率、以及(c)图像投影机的图像投影这三者的时间图。图3示出从屏幕自光透射状态开始向光散射状态切换的瞬间开始图像的投影，在屏幕自光散射状态向完全光透射状态切换结束的瞬间，结束图像的投影的实例。该情况下，在屏幕的平行光线透射率变得比Tmin小的期间，图像投影机投影图像。图4是使对液晶调光层施加电压的期间与从图像投影机投影图像的期间一致的情况。图5为在屏幕的平行光线透射率为最低的Tmin的期间，从图像投影机投影图像的情况。
来自图像投影机的图像的投影期间越长，显示图像的亮度越高，可见性越好，因此优选。但是，在屏幕的平行光线透射率不充分低的期间投影图像的话，有向观察者漏光、或产生显示图像的闪烁的情况。因此，投影图像期间优选为，屏幕完全切换至光散射状态，与平行光线透射率变为一定的期间一致。另外，Tmin优选为30％以下。
可以一个屏幕配置一个图像投影机，也可以一个屏幕配置两个以上图像投影机。一个屏幕配置两个以上图像投影机的情况下，可以在屏幕的相同位置投影图像，也可以在不同的位置投影图像。另外，可以对于一个图像投影机配置两个以上屏幕。对于一个图像投影机配置两个以上屏幕的情况下，可以平面排列，也可以在深度方向上排列。
屏幕具有区段，可使每个区段独立地驱动的情况下，可以仅在其中一个区段投影图像，也可以在两个以上或全部的区段上投影图像。
使多个屏幕或区段邻接以显示一个影像的情况下，可以对全部显示区域以同一时机进行同步驱动，也可以对各屏幕或区段以不同时机进行同步驱动。后者的情况下，对各屏幕或区段顺次切换图像投影，通过设定为在任一显示区域始终投影图像，能够提高图像的可见性。例如，在屏幕被分割为N个区段的情况下，若将使屏幕周期驱动的频率设为F(Hz)的话，每一个区段的光散射状态的占空比设为1/N，通过在邻接的区段每隔1/(F×N)秒移动进行图像的投影的区段，可在1个周期内覆盖屏幕内的全部区段以进行图像的投影。进行这样的驱动的情况下，考虑屏幕切换为光散射状态时的响应时间，优选调节为在相比于向下一个区段切换图像投影早τ1的时机，向下一个区段施加脉冲电压。
使用通过扫描光线来描画影像的图像投影机的情况下，使屏幕的区段为带状，在带的短边方向上排列区段，可使扫描线与区段的长边方向一致，使副扫描线与区段的长边方向一致。由此，能够以简单的结构，使需要高速描画的动画高可见性地显示。作为光线的扫描方式，可以使用光栅扫描方法、矢量扫描方法、隔行扫描方式的任一种。作为通过扫描光线来描画影像的图像投影机，根据图像的色彩再现性高或图像投影机小型化的观点，光源优选使用激光。
实施例
以下，根据实施例，对本发明进行更详细地说明，但本发明只要不超过其主旨，并不限定于以下的实施例。
＜屏幕的雾度的测定方法＞
雾度以及光线透射率是在25℃下，使用电脑雾度仪(ヘイズコンピューター)Hz-2(SUGA公司制)以及C光源，通过双光束方式进行测定。另外，在本发明中，屏幕的雾度的测定以及光线透射率的测定依照JISK7136(2000年)来测定。又，本测定的雾度以时间平均来测定。
＜屏幕的平行光线透射率，响应时间以及占空比的测定方法＞
屏幕的响应时间在室温25℃下进行测定。光源使用卤素灯，边施加规定的脉冲串电压边垂直入射光至屏幕。检测器使用多媒体显示仪3298F(YOKOGAWA公司制)来测定元件透射光的亮度L。施加波形以及响应波形的监视器使用数字示波器。
元件的平行光线透射率T(％)以空白的亮度L0为基准通过L/L0×100计算出来。将无电压施加时的平行光线透射率设为Tmax，将电压施加时的平行光线透射率的最小值设为Tmin，将脉冲电压施加开始时刻设为t1，将施加结束时刻设为t2时，若将上升响应时间设为τ1，将下降响应时间设为τ2的话，τ1为从t1开始平行光线透射率到达T10为止的时间，τ2为从t2开始平行光线透射率到达T90为止的时间。T10、T90分别表示如下。
T10＝0.1×(Tmax-Tmin)
T90＝0.9×(Tmax-Tmin)
图6示出施加波形和屏幕的响应波形的关系。施加波形使用如图6中那样的脉冲串波形，将频率F以及占空比DV设定为规定的值来施加。脉冲振幅V设为100Vp-p。
1个周期性切换中，将屏幕的平行光线透射率在30％以下的时间设为τON，将其在30％以上的时间设为τOFF，通过D＝τON/(τON+τOFF)，计算出屏幕的光透射状态和光散射状态的周期性切换的占空比D。
＜手征性向列型液晶以及液晶组成物的液晶-等方相转变温度(Tni)的测定方法＞
使手征性向列型液晶(液晶单独、或其与手性助剂的混合物)或液晶组成物暂时相溶，通过由偏光显微镜进行观察温度上升导致的相转变或相分离而得到。
＜液晶的介电各向异性(Δε)的测定方法＞
液晶的介电各向异性(Δε)通过Δε＝ε1-ε2求得。ε1为液晶分子的长轴方向的介电常数，ε2为液晶分子的单轴方向的介电常数。
介电常数ε(ε1以及ε2)通过ε＝Cd/S(C表示液晶的静电容量。d表示液晶层的厚度。S表示2枚电极基板的电极重合部分的面积。)求得。
[实施例1]
向Tni＝98℃、Δε＝11.8的氰基系向列型液晶(PDLC-005，Hebei Luquan NewType Electronic Materials Co.Ltd公司制)88.0wt％，混合下述结构式(I)所示的手性助剂(CB-15，默克日本制)12.0wt％，制成手征性向列型液晶(a)。该(a)的节距长为p＝1.2±0.1μm。
向手征性向列型液晶(a)95.0wt％中，混合下述结构式(II)所示的单体(Ac-N，商品名，川崎化成公司制)2.4wt％、下述结构式(III)所示的单体(Mc-N，商品名，川崎化成公司制)2.4wt％、以及下述结构式(Ⅳ)所示的聚合引发剂(Lucirin TPO，商品名，巴斯夫日本制)0.2wt％，进行搅拌、过滤，制成Tni＝94℃的液晶组合物(A)。
将该液晶组合物(A)注入到由带电极透明玻璃基板构成的空盒(带电极基板间的距离(d)＝10μm)中。将该盒保持在室温，以LED光源照射双面，各单面分别照射1.6J的紫外线(波长365nm)，使单体固化，获得屏幕(A-1)。
[化学式13]
制作而成的屏幕(A-1)呈透明的外观，施加电压时即转变为不透明外观，显示出反向模式的驱动。对屏幕(A-1)施加100Hz(V(Vp-p))的矩形波以测定雾度时，得到表1的结果。
[实施例2]
将该液晶组合物(A)注入到由带电极透明玻璃基板构成的空盒(带电极基板间的距离(d)＝12μm)中。上述玻璃基板使用在透明电极贴付了进行了水平取向处理的取向膜的基板。将该盒保持在室温，以LED光源照射双面，各单面分别照射1.6J的紫外线(波长365nm)，使单体固化，获得屏幕(A-2)。
制作而成的屏幕(A-2)呈透明的外观，施加电压时即转变为不透明外观，显示出反向模式的驱动。对屏幕(A-2)施加100Hz的矩形波电压V(V(Vp-p))以测定雾度时，得到表1的结果。
[实施例3]
向手征性向列型液晶(a)95.0wt％中，混合下述结构式(Ⅴ)所示的单体(2，6-二丙烯酰氧基萘)4.8wt％、下述结构式(Ⅳ)所示的聚合引发剂(Lucirin TPO，商品名，巴斯夫日本制)0.2wt％，进行搅拌、过滤，制成Tni＝94℃的液晶组合物(B)。
将该液晶组合物(B)注入到由带电极透明玻璃基板构成的空盒(带电极基板间的距离(d)＝10μm)中。上述玻璃基板使用在透明电极贴付了进行了水平取向处理的取向膜的基板。将该盒保持在室温，以LED光源照射双面，各单面分别照射3.0J的紫外线(波长365nm)，使单体固化，获得屏幕(B-1)。
[化学式14]
制作而成的屏幕(B-1)呈透明的外观，施加电压时即转变为不透明外观，显示出反向模式的驱动。对屏幕(B-1)施加100Hz的矩形波电压V(Vp-p)以测定雾度时，得到表1的结果。
[比较例1]
向Tni＝100.1℃、Δε＝-6.0的氰基系向列型液晶(820050，商品名，LCC社制)93.7wt％中，混合下述结构式(Ⅵ)所示的单体(ST03776，商品名，SYNTHON ChemicalsGmbH&Co.公司制)5.1wt％、下述结构式(Ⅶ)所示的单体(A-PTMG-65，商品名，新中村化学公司制)0.9wt％、以及下述结构式(Ⅷ)所示的聚合引发剂安息香异丙醚(东京化成社制)0.2wt％，进行搅拌、过滤，制成Tni＝95℃的液晶组合物(C)。
将该液晶组合物(C)注入到由带电极透明玻璃基板构成的空盒(带电极基板间的距离(d)＝12μm)中。上述玻璃基板使用在透明电极贴付了进行了垂直取向处理的取向膜的基板。将该盒保持在室温，以LED光源照射双面，各单面分别照射3.0J的紫外线(波长365nm)，使单体固化，获得屏幕(C-1)。
[化学式15]
制作而成的屏幕(C-1)呈透明的外观，施加电压时即转变为不透明外观，显示出反向模式的驱动。对屏幕(C-1)施加100Hz的矩形波电压V(Vp-p)以测定雾度时，得到表1的结果。
[表1]
[实施例4]
利用实施例1的屏幕(A-1)，制成图7所示的图像显示装置。图7中，符号11为光源，符号12为液晶光阀，符号13为透镜，符号14为截光器(ライトチョッパー)，符号15为图像投影机，符号16为屏幕，符号17为图像显示装置，符号18为亮度计。
对该图像显示装置的液晶屏幕部施加振幅V＝100Vp-p、频率F＝40Hz、占空比DV＝0.10的脉冲串电压。与该驱动波形的施加时间同步，从图像投影机投影白色以及黑色的测试影像。使用JETITechnische Instrumente GmbH.公司制的辐射亮度计“specbos 1200”，在距离图像显示装置的屏幕部的法线方向10度的方向(θ＝10°)来对投影了这些测试影像时的辐射亮度进行测定。在图8示出所得的辐射亮度光谱。
表2示出相对于对屏幕(A-1)施加的电压波形的参数(V，DV，F)的、屏幕的光学特性(D，OFF时雾度、τ1、τ2、Tmin)以及透视显示特性(显示时雾度、辐射亮度对比度、闪烁)。表2中，将看不见闪烁的情况设为“○”，将看得见闪烁的情况设为“×”。
实施例4中，以D＝0.06、τ1＝X、τ2＝Y、Tmin＝23.2％驱动屏幕。其结果，显示时雾度为10.2％且背景不模糊，可清楚地分辨。辐射亮度C/R为127.9，可鲜明地看到图像。另外，在屏幕上看不到闪烁。
[实施例5以及6]
除了将电压波形的参数(V，DV，F)如表2记载地那样进行变更以外，使用与实施例4相同的图像显示装置，对相对于电压波形的参数(V，DV，F)的屏幕的光学特性(D、OFF时雾度、τ1、τ2、Tmin)以及透视显示特性(显示时雾度、辐射亮度对比度、闪烁)进行评价。
实施例5以及6中，D都在0.01～0.20的范围内。OFF时雾度都在10％以下。τ1以及τ2都在3.0msec以下。Tmin都在30％以下。
其结果，显示时雾度都在20％以下，背景不模糊，可清楚地分辨。辐射亮度C/R为60以上，可鲜明地看到图像。另外，在屏幕上看不到闪烁。
[实施例7～11]
除了将屏幕变更为屏幕(A-2)以外，使用与实施例4～6相同的图像显示装置进行驱动，对相对于电压波形的参数(V、DV、F)的、屏幕的光学特性(D、OFF时雾度、τ1、τ2、Tmin)以及透视显示特性(显示时雾度、辐射亮度对比度、闪烁)进行评价。在表2示出电压波形的参数(V、DV、F)。
实施例7～11中，D都在0.01～0.20的范围内。OFF时雾度都在10％以下。τ1以及τ2都在3.0msec以下。Tmin都在30％以下。
其结果，显示时雾度都在20％以下，背景不模糊，可清楚地分辨。辐射亮度C/R为60以上，可鲜明地看到图像。另外，在屏幕上看不到闪烁。
[实施例12～14]
除了将屏幕变更为屏幕(B-1)以外，使用与实施例4～6相同的图像显示装置进行驱动，对相对于电压波形的参数(V、DV、F)的、屏幕的光学特性(D、OFF时雾度、τ1、τ2、Tmin)以及透视显示特性(显示时雾度、辐射亮度对比度、闪烁)进行评价。在表2示出电压波形的参数(V、DV、F)。
实施例12～14中，D都在0.01～0.20的范围内。OFF时雾度都在10％以下。τ1以及τ2都在3.0msec以下。Tmin都在30％以下。
其结果，显示时雾度都在20％以下，背景不模糊，可清楚地分辨。辐射亮度C/R为60以上，可鲜明地看到图像。另外，在屏幕上看不到闪烁。
[比较例2以及3]
除了将屏幕变更为屏幕(C-1)以外，使用与实施例4～6相同的图像显示装置进行驱动，对相对于电压波形的参数(V、DV、F)的、屏幕的光学特性(D、OFF时雾度、τ1、τ2、Tmin)以及透视显示特性(显示时雾度、辐射亮度对比度、闪烁)进行评价。在表2示出电压波形的参数(V、DV、F)。
比较例2以及3中，D都在0.01～0.20的范围内。OFF时雾度都在10％以下。τ1都在3.0msec以下。Tmin都在30％以下。但是，τ2都延迟10msec以上。
其结果，显示时雾度都在20％以上，背景模糊，不能清楚地分辨。辐射亮度C/R为60以下，不能鲜明地看到图像。另外，在屏幕上感觉到闪烁。
[比较例4]
除了将电压波形的参数DV变更为0.30以外，与实施例8同样，对相对于电压波形的参数(V、DV、F)的、屏幕的光学特性(D、OFF时雾度、τ1、τ2、Tmin)以及透视显示特性(显示时雾度、辐射亮度对比度、闪烁)进行评价。
比较例4中，τ1以及τ2分别为2.0msec、1.8msec，都在3.0msec以下。Tmin为12.4％在30％以下。但是，D为0.26，比0.20大。其结果，显示时雾度为28.9％，超过20％，背景模糊，不能清楚地分辨。
[比较例5]
除了将电压波形的参数F变更为30Hz以外，与实施例8同样，对相对于电压波形的参数(V、DV、F)的、屏幕的光学特性(D、OFF时雾度、τ1、τ2、Tmin)以及透视显示特性(显示时雾度、辐射亮度对比度、闪烁)进行评价。
比较例5中，D为0.08，在0.01～0.20的范围内。τ1以及τ2分别为1.9msec、1.9msec，都在3.0msec以下。Tmin为14.1％在30％以下。但是，其结果，显示时雾度为10.6％，在20％以下，背景不模糊，能清楚地分辨。但是，在屏幕上感觉到闪烁。
[表2]
实施例4～14中，都看不见闪烁。Tmin都在30％以下。显示时雾度都在20％以下，即使在室内，也可通过屏幕充分分辨背景。
比较例2～4中，显示时雾度较大，模糊地看到背景。比较例5中，F不足40Hz，因此看到闪烁。
对本发明详细地，且参照特定的实施方式进行了说明，但在不超出本发明的思想和范围的情况下，可做各种变更或修改对于本领域技术人员来说是显而易见的。本申请基于2012年9月27日申请的日本专利申请(特愿2012-215006)，其内容可作为参考加入此处。
符号的说明
1 显示屏幕(屏幕)
2 图像投影机
3 控制装置
11 光源
12 液晶光阀
13 透镜
14 截光器
15 图像投影机
16 屏幕
17 图像显示装置
18 亮度计
O 观察者
B 背景
L 投影光。

Claims (12)

1.一种图像显示装置，其具有至少一个屏幕、用于在所述屏幕上投影图像的图像投影机、以及周期性切换所述屏幕的光透射状态和光散射状态的控制装置，所述图像显示装置的特征在于，
所述屏幕具有相对配置的一对带电极的基板，所述一对带电极的基板中的至少一个为透明的透明基板，在所述一对带电极的基板之间，具有包含复合材料的液晶调光层，所述复合材料包含介电各向异性为正的手征性向列型液晶相和高分子树脂相，
所述屏幕是在无电压施加时为光透射状态，通过电压施加能够切换为光散射状态的屏幕，
使所述图像投影机与所述屏幕进行同步，使得所述屏幕为光散射状态时所述图像投影机对所述屏幕的一部分或整体投影图像，所述屏幕为光透射状态时，所述图像投影机不进行图像投影，
所述控制装置进行控制，使所述切换的频率为40Hz以上、100Hz以下，且周期性切换中的光散射状态的占空比为0.01以上0.20以下。
2.根据权利要求1所述的图像显示装置，其特征在于，
在所述周期性切换中，在将平行光线透射率为30％以上的时间设为τOFF，将平行光线透射率不足30％的时间设为τON时，τON/(τON+τOFF)在0.01以上、0.20以下。
3.根据权利要求1或2所述的图像显示装置，其特征在于，
对所述屏幕施加频率为40Hz以上100Hz以下、且占空比为0.01以上0.20以下的脉冲串电压时，在屏幕从光透射状态变化至光散射状态，又回到光透射状态的过程中，该屏幕的上升响应时间τ1和下降响应时间τ2都在3.0ms以下。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的图像显示装置，其特征在于，
对所述屏幕施加频率为40Hz以上100Hz以下、且占空比为0.01以上0.20以下的脉冲串电压时的光散射状态部分的雾度为20％以下。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的图像显示装置，其特征在于，
无电压施加的所述屏幕的雾度为10％以下。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的图像显示装置，其特征在于，
使所述图像投影机与所述屏幕进行同步，使得所述屏幕为光散射状态时所述图像投影机对所述屏幕的一部分或整体投影图像，所述屏幕为光透射状态时，所述图像投影机不进行图像投影，在使所述屏幕的光透射状态和光散射状态周期性切换地进行驱动时的、自图像投影机所投影的图像相对于屏幕的入射方向起30°以内的任意角度，白显示相对于黑显示的辐射亮度之比在30以上。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的图像显示装置，其特征在于，
所述手征性向列型液晶的手征节距长p为0.3μm以上、3μm以下。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的图像显示装置，其特征在于，
将所述带电极的基板间的距离设为d，所述手征性向列型液晶的手征节距长设为p时，d/p的值在1以上。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的图像显示装置，其特征在于，
所述液晶调光层是使包含介电各向异性为正的手征性向列型液晶与下述一般式(1)所示的高分子前驱体的混合物光固化而得到的，
[化学式1]
式(1)中，A1以及A2分别独立地表示氢原子或甲基，
Ar1、Ar2以及Ar3分别独立地表示可以有取代基的二价芳香族烃环基或可以有取代基的二价芳香族杂环基，
X1以及X2分别独立地表示直接键、碳双键、碳三键、醚键、酯键、可以具有取代基的碳原子数为1～6的直链状亚烷基、可以具有取代基的碳原子数为1～6的直链状氧化烯基，
R1以及R2分别独立地表示可以具有取代基的碳原子数为1～6的直链状亚烷基，可以具有取代基的碳原子数为1～6的直链状氧化烯基、或碳原子数为2～6的直链状烷基酯基，
m、n、p以及q分别独立地表示0或1，
但是，Ar1、Ar2以及Ar3中至少任意一个表示可以具有取代基的二价芳香烃稠环基或可以具有取代基的二价芳香族杂环基。
10.根据权利要求9所述的图像显示装置，其特征在于，
所述一般式(1)所示的高分子前驱体以下述一般式(2)来表示，
[化学式2]
式(2)中，A1以及A2分别独立地表示氢原子或甲基，
Ar4表示可以具有取代基的二价芳香烃稠环基或可以具有取代基的二价芳香族杂环稠环基，
R1以及R2分别独立地表示可以具有取代基的碳原子数为1～6的直链状亚烷基、可以具有取代基的碳原子数为1～6的直链状氧化烯基、或碳原子数为2～6的直链状烷基酯基，
p以及q分别独立地表示0或1。
11.根据权利要求10所述的图像显示装置，其特征在于，
所述一般式(2)的Ar4为可以具有取代基的2价萘环。
12.一种屏幕，其在无电压施加时为光透射状态，通过电压施加，能切换为光散射状态，所述屏幕的特征在于，
该屏幕的光透射状态和光散射状态进行周期性切换，所述切换的频率为40Hz以上100Hz以下、且周期性切换的占空比为0.01以上0.20以下的脉冲串电压被施加时的、屏幕的光散射状态部分的雾度在20％以下，
所述屏幕具有相对配置的一对带电极的基板，所述一对带电极的基板中的至少一个为透明的透明基板，在所述一对带电极的基板之间，具有包含复合材料的液晶调光层，所述复合材料包含介电各向异性为正的手征性向列型液晶相和高分子树脂相。
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