被観察物からの光透過機能を有する画像表示装置
【課題】消費電力を低減できるとともに、液晶に対する負荷を大きくすることなく簡略化された駆動回路によって複数階調で各表示パターンを視認可能にすることができる被観察物からの光透過機能を有する画像表示装置を提供する。
【解決手段】表示素子１には表示パターン８１１〜８１３が設けられている。制御回路２０１は、ＲＯＭテーブルであるＰＷＭテーブル２０６に記憶されているデータを入力可能であり、使用する駆動周波数と温度センサ２０５を介して把握した温度とに応じたＰＷＭ比をＰＷＭテーブル２０６から入力し、駆動周波数とＰＷＭ比とで決まる期間だけ散乱信号がオン状態になるように電極駆動回路２０３，２０４にタイミング信号を与える。
【解決手段】表示素子１には表示パターン８１１〜８１３が設けられている。制御回路２０１は、ＲＯＭテーブルであるＰＷＭテーブル２０６に記憶されているデータを入力可能であり、使用する駆動周波数と温度センサ２０５を介して把握した温度とに応じたＰＷＭ比をＰＷＭテーブル２０６から入力し、駆動周波数とＰＷＭ比とで決まる期間だけ散乱信号がオン状態になるように電極駆動回路２０３，２０４にタイミング信号を与える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、観察者が表示素子の背面に位置する被観察物を表示素子を介して視認可能であり、かつ、観察者に提供される情報を中間調で表示することができる被観察物からの光透過機能を有する画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
カメラのファインダ装置として、分散型（拡散型）液晶表示パネルを備えたものがある（例えば、特許文献１，２参照）。図１３は、特許文献１に記載されたファインダ装置を含むカメラの一部を示す断面図である。図１３に示すように、カメラ本体３００の内部には、レンズ筒体３２０の内部に設けられているレンズ３２１を介して入射した外光を反射するミラー３１１が設けられている。ミラー３１１で反射された光の光路はプリズム３１３で変更され、接眼レンズ３１４を通って透視窓３１５の外部に至る。
【０００３】
カメラ本体３００の内部において、ミラー３１１で反射された光の光路の途中に、駆動回路３１６で駆動される液晶表示パネル３１２が設けられている。特許文献１に記載されたファインダ装置では、液晶表示パネル３１２において高分子分散型液晶が用いられている。液晶表示パネル３１２は、透明な一対の電極付き基板間に液晶素子が挟持されて構成されているが、基板間に第１電圧が印加されると透過状態である第１状態になり、電圧無印加（第３電圧の印加とする。）で散乱状態である第３状態を呈する。また、第１電圧と第３電圧との中間の電圧（第２電圧とする。）を印加することによって、いわゆる中間調表示を呈する第２状態を実現する。
【０００４】
図１４は、液晶表示パネル３１２に形成されている電極１３１〜１３５を示す説明図である。電極１３１〜１３５は、フォーカスエリアを示す表示パターンを実現する。すなわち、被写体像に合焦している場合には、電極に第１電圧が印加され、その電極に対応する表示パターンが第１状態になって明るく視認される。また、合焦していない場合には、電極に第２電圧が印加され、その電極に対応する表示パターンが第２状態になって中間的な明るさで視認される。フォーカスエリアとして選択されていない表示パターンについては、対応する電極に第３電圧が印加され、表示パターンが第３状態になって暗く視認される。
【０００５】
カメラを用いて被観察物を撮影する撮影者は、透視窓３１５を覗きながら撮影を行うのであるが、撮影者がカメラ本体３００に設けられているスイッチ（図示せず）を操作することによってモード設定を行うことができる。カメラ本体３００に設けられているＣＰＵ（図示せず）は、設定されたモードに応じて、図１４に示された電極１３１〜１３５に対応する表示パターンを、第１状態、第２状態または第３状態にする。また、液晶表示パネル３１２において、電極１３１〜１３５以外の領域１３６では、電圧が印加されている状態が継続し、液晶表示パネル３１２は透過状態である。従って、撮影者は、透視窓３１５から、被観察物と表示パターンとを視認することができる。
【０００６】
また、レンズを交換可能なカメラのファインダ装置において、レンズのＦ値（開放Ｆ値）に応じてファインダを通過する光量を制御するカメラがある（例えば、特許文献３参照）。特許文献３に記載されたカメラは、光路に設置された光拡散性の液晶板の駆動電圧を、Ｆ値に応じて制御する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−７５３９３号公報
【特許文献２】特開２００７−１６６１４４号公報
【特許文献３】特開平６−２０２２００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、図１３に示された液晶表示パネル３１２を用いたファインダ装置には、以下のような課題がある。まず、液晶表示パネル３１２を透過状態にするために基板間に電圧を印加する必要があるので、カメラの消費電力が大きくなる。一般に、カメラの内部に設けられた電気回路は電池で駆動されるので、電池の使用可能期間が短くなる。また、上記の液晶表示パネル３１２を用いたファインダ装置が設けられたカメラを販売店の店頭にユーザが接触できるように陳列する場合には、電源をオン状態にしておくと電池が消耗してしまうので電源オフの状態で陳列することになる。すると、ユーザがカメラの透視窓３１５を覗いたときには何も視認できず、ユーザがカメラの品質に対して不信感を抱くおそれもある。
【０００９】
また、液晶表示パネル３１２において、複数の表示パターンの各々を第１状態、第２状態または第３状態にするために、表示パターンの各々に対応したセグメント電極の各々に対して複数種類の電圧を供給可能にする必要があり、また周囲温度に応じて透過率を最適に調整するために電圧調整する場合にはより多種類の電圧を用意する必要がある。そのために、駆動回路の構成が複雑になる上に、液晶に印加される電圧が変化して液晶に対する負荷が増すという課題がある。
【００１０】
また、特許文献３に記載された発明では、Ｆ値に応じて液晶板の駆動電圧が制御されるが、液晶板全体の光拡散度を変化させるので、画面においてフォーカスエリアを示す表示パターン等を表示するような用途に適用することはできない。
【００１１】
そこで、本発明は、消費電力を低減できるとともに、液晶に対する負荷を大きくすることなく簡略化された駆動回路によって複数階調で各表示パターンを視認可能にすることができる被観察物からの光透過機能を有する画像表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明による被観察物からの光透過機能を有する画像表示装置は、光透過状態と光散乱状態をとることができる液晶層が透明な一対の電極付き基板間に挟持され、電圧無印加時に透過状態になり電圧印加時に散乱状態になる表示素子と、表示素子の周囲温度を検知する温度検知手段（例えば、温度センサ２０５）とを備え、表示素子の一部に表示パターン（例えば、表示パターン８１１〜８５３）が形成され、表示パターンに対応する電極をパルス幅変調方式で駆動する駆動回路を備え、駆動回路は、表示パターンを中間調表示する場合に周囲温度によらず中間調のレベルを一定値に維持するために温度検知手段が検知した周囲温度に応じてパルス幅を調整することを特徴とする。
【００１３】
駆動回路は、複数種類の温度の各々に対応してパルス幅が記憶されている記憶手段（例えば、ＰＷＭテーブル２０６）を含み、表示パターンを中間調表示する場合に、温度検知手段が検知した周囲温度に相当する温度に対応するパルス幅を記憶手段から読み出し、読み出したパルス幅によって表示パターンに対応する電極を駆動するように構成されていてもよい。
【００１４】
駆動回路は、表示パターンを中間調表示する場合に駆動周波数によらず中間調のレベルを一定値に維持するために表示素子を駆動する際の駆動周波数に応じてパルス幅を調整するように構成されていてもよい。
【００１５】
駆動回路は、複数種類の駆動周波数に対応してパルス幅が記憶されている記憶手段（例えば、ＰＷＭテーブル２０６）を含み、表示パターンを中間調表示する場合に、表示素子を駆動する際の駆動周波数に対応するパルス幅を記憶手段から読み出し、読み出したパルス幅によって表示パターンに対応する電極を駆動するように構成されていてもよい。
【００１６】
画像表示装置は、例えば、カメラのファインダ装置に用いられる。また、表示パターンは、一例として、フォーカスエリアを示す表示パターンである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、消費電力を低減できるとともに、液晶に対する負荷を大きくすることなく簡略化された駆動回路によって複数階調で所望の表示を視認可能にすることができる被観察物からの光透過機能を有する画像表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明による画像表示装置を示す模式的外観図。
【図２】本発明による表示素子を示す模式的断面図。
【図３】表示素子に用いることのできる硬化性化合物を例示する説明図。
【図４】本発明による画像表示装置の適用例を示す模式的断面図。
【図５】画像表示装置における表示の一例を示す説明図。
【図６】表示素子の印加電圧（実効値）に対する透過率を示す説明図。
【図７】表示素子の駆動方法の一例を示すタイミング図。
【図８】表示素子の周囲温度とＰＷＭ比との関係を示す説明図。
【図９】周囲温度が同じである場合の複数種類の駆動周波数における表示素子の透過率とＰＷＭ比との関係を示す説明図。
【図１０】表示素子を駆動する駆動回路の一構成例を示すブロック図。
【図１１】表示素子を駆動する駆動回路の他の構成例を示すブロック図。
【図１２】２つのＦ値を例にしたＰＷＭ比と透過率との関係の一例を示す説明図。
【図１３】ファインダ装置を含むカメラの一部を示す断面図。
【図１４】液晶表示パネル３１２に形成されている電極を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。本発明による画像表示装置では、複数種類の階調表示を実現するためにパルス幅変調（ＰＷＭ：Pulse Width Modulation）方式を用いる。
【００２０】
図１は、本発明による画像表示装置の一例を示す模式的外観図である。画像表示装置１０において、図示しないバッテリ（電池）によって表示素子（電気光学素子）１の駆動電圧が供給される。表示素子１は、透明の状態と、光散乱状態とを、外部からの信号等に基づく透明電極への電圧印加の有無によって切り替えることが可能であり、透明電極の形状等により文字および図形を表示することができるものである。
【００２１】
なお、本発明において、透明とは、光の透過率が８０％以上である状態を意味する。また、透明の場合には、観察者３は、表示素子１を介して被観察物を視認できる。すなわち、画像表示装置１０は、被観察物からの光を透過させる機能（以下、光透過機能という）を備えている。
【００２２】
図２は、画像表示装置１０における表示素子１の一構成例を示す模式的断面図である。図２において、一対の基板１０１，１０８の相対する面には、透明電極１０２，１０７が設けられる。さらに内側には配向膜１０３，１０６が設けられる。そして、配向膜１０３，１０６の間に、液晶を含み、スペーサ（図示せず）によって厚みが制御された液晶層１０４が挟持される。そして、シール層１０５によって液晶層１０４が封止される。
【００２３】
基板１０１，１０８の材質は、透明性が確保できれば特に限定されない。基板１０１，１０８として、ガラス基板やプラスチック基板を使用することができる。また、表示素子１の形状は、平面状である必要はなく湾曲していてもよい。
【００２４】
また、基板１０１，１０８上に設けられる透明電極１０２，１０７として、ＩＴＯ（酸化インジウム−酸化錫）のような金属酸化物などの透明な電極材料を使用することができる。以下、透明電極１０２，１０７が設けられた基板１０１，１０８を電極付き基板という。
【００２５】
光透過状態と光散乱状態をとることができる液晶層１０４は、透明な一対の電極付き基板間に、液晶とその液晶に溶解可能な硬化性化合物とを含有する組成物（以下、未硬化組成物ともいう）を挟持させ、熱や紫外線、電子線などの手段を用いて硬化性化合物を硬化させて液晶／高分子複合体として形成される液晶層であることが好ましい。このような液晶と高分子の複合体からなる液晶を、以下、液晶／高分子複合体ともいう。
【００２６】
液晶／高分子複合体に用いる液晶としては、誘電異方性が正でも負でもよいが、透過状態と光散乱状態の切り替えに要する応答時間を短くするためには、液晶の粘度が低く、さらに誘電異方性が負の液晶を用いることが好ましい。なお、液晶として硬化性ではない化合物が使用される。また、硬化性化合物は液晶性を有していてもよい。
【００２７】
誘電率異方性が負の液晶を使用する場合には、電極付き基板において、液晶層１０４と接触する側に液晶分子のプレチルト角が基板表面に対して６０度以上であるようにする処理が施されていると、配向欠陥を少なくすることができ、透明性が向上するため好ましい。この場合、ラビング処理を施さなくてもよい。プレチルト角は７０度以上であることがより好ましい。なお、プレチルト角を、基板表面に垂直の方向を９０度として規定する。
【００２８】
液晶層１０４を形成する液晶／高分子複合体を構成する液晶として、公知の液晶から適宜選択できる。配向膜１０３，１０６により未硬化組成物のプレチルト角を制御することができる電極付き基板を用いることによって、誘電率異方性が正の液晶も誘電率異方性が負の液晶も使用可能であるが、より高い透明性や応答速度の面では誘電率異方性が負の液晶が好ましい。配向膜にラビング処理を施すこともできる。また、駆動電圧を低下させるためには誘電率異方性の絶対値が大きい方が好ましい。
【００２９】
また、液晶／高分子複合体を構成する硬化性化合物も透明性を有することが好ましい。さらに、硬化後に、電圧を印加したときに液晶のみが応答するように液晶と硬化性化合物とが分離していると、駆動電圧を下げることができるので好ましい。
【００３０】
本発明では、液晶に溶解可能な硬化性化合物のうち、未硬化時の液晶と硬化性化合物との混合物の配向状態を制御可能であって、硬化する際に高い透明性を保持することができる硬化性化合物が使用される。
【００３１】
硬化性化合物として、式（１）の化合物や式（２）の化合物を例示できる。
Ａ１−Ｏ−（Ｒ１）ｍ―Ｏ―Ｚ―Ｏ―（Ｒ２）ｎＯ―Ａ２ ・・・式（１）
Ａ３−（ＯＲ３）ｏ―Ｏ―Ｚ’―Ｏ―（Ｒ４Ｏ）ｐ―Ａ４ ・・・式（２）
【００３２】
ここで、Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４のそれぞれは、独立的に、硬化部位となるアクリロイル基、メタクリロイル基、グリシジル基またはアリル基であり、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４のそれぞれは、独立的に、炭素数２〜６のアルキレン基であり、Ｚ，Ｚ’のそれぞれは、独立的に、２価のメソゲン構造部であり、ｍ，ｎ，ｏ，ｐのそれぞれは、独立的に、１〜１０の整数である。ここで、「独立的に」とは、組み合わせが任意であって、どのような組み合わせも可能であることを意味する。
【００３３】
式（１）および式（２）におけるメソゲン構造Ｚ，Ｚ’と硬化部位Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４との間に、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４を含む分子運動性の高いオキシアルキレン構造を導入することによって、硬化時に、硬化過程において硬化部位の分子運動性を向上でき、短時間で十分に硬化させることが可能になる。
【００３４】
式（１）および式（２）における硬化部位Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４は、光硬化や熱硬化が可能な上記の官能基であればいずれでもよいが、なかでも、硬化時の温度を制御できることから光硬化に適するアクリロイル基、メタクリロイル基であることが好ましい。
【００３５】
式（１）および式（２）におけるＲ１，Ｒ２，Ｒ３およびＲ４の炭素数については、その分子運動性の観点から１〜６が好ましく、炭素数２のエチレン基および炭素数３のプロピレン基がさらに好ましい。
【００３６】
式（１）および式（２）におけるメソゲン構造部Ｚ，Ｚ’として、１，４−フェニレン基の連結したポリフェニレン基を例示できる。１，４−フェニレン基の一部または全部を１，４−シクロへキシレン基で置換したものであってもよい。また、１，４−フェニレン基や置換した１，４−シクロへキシレン基の水素原子の一部または全部が、炭素数１〜２のアルキル基、ハロゲン原子、カルボキシル基、アルコキシカルボニル基などの置換基で置換されていてもよい。
【００３７】
好ましいメソゲン構造部Ｚ，Ｚ’として、１，４−フェニレン基が２個連結したビフェニレン基（以下、１，４−フェニレン基が２個連結したビフェニレン基を４，４−ビフェニレン基ともいう。）、３個連結したターフェニレン基、およびこれらの水素原子の１〜４個が、炭素数１〜２のアルキル基、フッ素原子、塩素原子またはカルボキシル基に置換されたものを挙げることができる。最も好ましいものは、置換基を有しない４，４−ビフェニレン基である。メソゲン構造部を構成する１，４−フェニレン基または１，４−シクロへキシレン基同士の結合は全て単結合でもよいし、以下に示すいずれかの結合でもよい。
【００３８】
【化１】
【００３９】
式（１）および式（２）におけるｍ，ｎ，ｏ，ｐは、それぞれ独立的に、１〜１０であることが好ましく、１〜４がさらに好ましい。あまり大きいと液晶との相溶性が低下し、硬化後の電気光学素子の透明性を低下させるからである。
【００４０】
図３に、本発明において使用できる硬化性化合物の例を示す。液晶と硬化性化合物とを含有する組成物は、式（１），（２）で表される硬化性化合物を含め、複数の硬化性化合物を含有していてもよい。例えば、組成物に、式（１）および式（２）においてｍ，ｎ，ｏ，ｐの異なる複数の硬化性化合物を含有させると、液晶との相溶性を向上させることができる場合がある。
【００４１】
液晶と硬化性化合物とを含有する組成物は硬化触媒を含有していてもよい。光硬化の場合、ベンゾインエーテル系、アセトフェノン系、フォスフィンオキサイド系などの一般に光硬化性樹脂に用いられる光重合開始剤を使用できる。熱硬化の場合は、硬化部位の種類に応じて、パーオキサイド系、チオール系、アミン系、酸無水物系などの硬化触媒を使用でき、また、必要に応じてアミン類などの硬化助剤を使用することもできる。
【００４２】
硬化触媒の含有量は、含有する硬化性化合物の２０重量％以下が好ましく、硬化後に硬化樹脂の高い分子量や高い比抵抗が要求される場合は０．１〜５重量％とすることがさらに好ましい。
【００４３】
未硬化組成物において、硬化性化合物の総量は、液晶組成物に対して０．１〜２０質量％であることが好ましい。０．１質量％未満では、液晶相を硬化物により効果的な形状のドメイン構造に分割することができず、所望の透過−散乱特性を得ることができない。一方、２０質量％を越えると、従来の液晶／硬化物複合体素子と同様に透過状態でのヘイズ値が増大しやすくなる。また、さらに好ましくは、液晶組成物中の硬化物の含有率が０．５〜１５質量％であり、光散乱状態での散乱強度を高く、透過−散乱が切り替わる電圧値を低くすることができる。
【００４４】
液晶分子を、基板表面に対してプレチルト角が６０度以上になるように配向させる処理方法として、垂直配向剤を使用する方法がある。垂直配向剤を使用する方法として、例えば、界面活性剤を用いる方法や、アルキル基やフルオロアルキル基を含むシランカップリング剤などで基板界面を処理する方法、または日産化学工業社製のＳＥ１２１１やＪＳＲ社製のＪＡＬＳ−６８２−Ｒ３等の市販の垂直配向剤を用いる方法がある。垂直配向状態から任意の方向に液晶分子が倒れた状態を作るためには、公知のどのような方法を採用してもよい。垂直配向剤をラビングしてもよい。また、電圧が基板１０１，１０８に対して斜めに印加されるように、透明電極１０１，１０７にスリットを設けたり、電極１０１，１０７上に三角柱を配置する方法を採用してもよい。また、特定方向に液晶分子を倒すような手段を用いなくてもよい。
【００４５】
二つの基板１０１，１０８間にある液晶層１０４の厚さを、スペーサ等で規定することができる。その厚さは１〜５０μｍが好ましく、３〜３０μｍがさらに好ましい。液晶層１０４の厚さが薄すぎるとコントラストが低下し、厚すぎると駆動電圧が上昇する傾向が増大するため好ましくない場合が多い。
【００４６】
シール層１０５として、透明性の高い樹脂であれば公知のどのようなものを使用することも可能である。透明性の高い樹脂を使用すれば、表示素子は全面に亘って透明感が高まり、文字や図形が空中に浮かんだように見える状態が強調される。例えば、基板１０１，１０８としてガラス基板を使用した場合には、ガラスの屈折率に近似した屈折率を有するエポキシ樹脂やアクリル樹脂を使用すれば、空中に透明なガラスが浮いているような状態を実現できる。また、シール部が通常、観察者に視認されない使用方法の場合は、特にシール層が透明である必要はない。
【００４７】
以上のように作製された画像表示装置１０は、表示画素の透過状態と散乱状態との間の応答時間が５ｍｓよりも短く非常に速い応答速度を実現することができる。また、従来の分散型液晶素子による散乱透過モードと比べると視野角依存性が良好であり、斜めから見たときにも非常に良好な透過状態を得ることができるようにすることができる。例えば、上記の組成の硬化性化合物と液晶とを含有する液晶／高分子複合体を使用した場合、垂直から４０度傾けて見た場合もほとんどヘイズがないようにすることができる。
【００４８】
表示素子１のサイズとして、対角線の長さが１ｃｍ程度のものから３ｍ程度の大きいものを含め、どのようなサイズのものも使用することができる。
【００４９】
画像表示装置１０において、表示素子１を複数枚用いてもよい。また、表示素子１に対する耐衝撃性を増すために、上下の基板１０１，１０８を固定させてもよい。
【００５０】
表示素子１の表裏の表面には、反射防止膜または紫外線遮断膜を設けることが好ましい。例えば、表示素子１の表裏に、ＳｉＯ２やＴｉＯ２などの誘電体多層膜よりなるＡＲコート（低反射コート）処理を施すことにより、基板表面での外光の反射を減らすことができ、コントラストをより向上させることができる。
【００５１】
図４は、本発明による画像表示装置１０の適用例を示す説明図である。図４に示す例では、画像表示装置１０（図４では、画像表示装置１０における表示素子１のみが示されている。）がカメラのファインダ装置に適用されている。図４に示すように、表示素子１は、駆動回路２０によって駆動されるが、その他の構成要素は、図１３に示された構成要素と同じである。ただし、図１３に示された例とは異なり、画像表示装置１０における基板間に電圧が印加されると液晶層は散乱状態になり、電圧無印加で透過状態を呈する。従って、電圧無印加状態でも、カメラの使用者は、透視窓３１５を介して被観察物を視認することができる。表示素子１の一部を散乱状態とした場合、レンズ３２１よりその散乱状態の表示部位に入射した外光は、光路が変化してプリズム３１３で反射後に、その散乱状態の表示部位を通過した光の一部または全部が接眼レンズ３１４に入射しなくなるため、散乱状態の表示部位は観察者には暗く、すなわち概ね黒に視認される。
【００５２】
また、図４に示すように、カメラには温度センサ２０５が設置されている。温度センサ２０５は表示素子１の周囲温度を検知するために設けられ、表示素子１の近傍に設置されていることが好ましい。
【００５３】
図５は、表示素子１の表示例を示す説明図である。図５に示す例では、表示素子１において、フォーカスエリアを示す２３個の表示パターン８１１〜８５３が表示可能になっている。表示パターン８１１〜８５３を実現するために、図２に示された基板１０１において、表示パターン８１１〜８５３の各々に対応する透明電極１０２が設けられる。なお、図５に示す例では、表示パターン８１１〜８５３が表示される領域以外の領域は透明領域である。
【００５４】
なお、図５において、表示パターン８２１〜８２５は、上から２行目の５個の表示パターンであって、最左から順に、表示パターン８２１〜８２５である。表示パターン８３１〜８３７は、上から３行目の７個の表示パターンであって、最左から順に、表示パターン８３１〜８３７である。表示パターン８４１〜８４５は、上から４行目の５個の表示パターンであって、最左から順に、表示パターン８４１〜８４５である。
【００５５】
次に、本発明の画像表示装置１０において用いられる表示パターン８１１〜８５３の各々に対応する透明電極１０２のＰＷＭ方式による駆動を説明する。
【００５６】
図６は、上記のように作製された表示素子１の印加電圧（実効値）に対する透過率を示す説明図である。図６に示すように、表示素子１は、光透過状態と光散乱状態をとることができる液晶層としての液晶層１０４に所定の電圧（例えば６０Ｖ）が印加されているときに光散乱状態となり、液晶層１０４に対して電圧無印加のときに光透過状態となる。また、印加電圧（実効値）が０Ｖと６０Ｖとの中間的な値（例えば、１８〜３５Ｖ程度）であるときに、表示素子１は、光透過状態と光散乱状態との中間的な状態をとる。
【００５７】
図７は、本実施の形態における表示素子１の駆動方法の一例を示すタイミング図である。図７に示すように、黒表示を行う場合には、１フレームにおいて継続して散乱信号をオンにする。中間調表示を行う場合には、１フレームにおいて、所望の透過率に応じた期間だけ散乱信号をオンにする。なお、散乱信号オン（散乱信号ＯＮ）は、透明電極１０２，１０７間に所定の電圧が印加されていることに相当し、散乱信号ＯＦＦは、透明電極１０２，１０７間の電位差が０Ｖである状態に相当する。
【００５８】
図８は、本実施の形態における表示素子１の周囲温度とＰＷＭ比との関係を示す説明図である。ＰＷＭ比は、１フレームにおける散乱信号オンの期間の割合である。また、図８には、表示素子１の駆動周波数が５０Ｈｚ（１フレーム：１／５０秒）であって、６０％の透過率にするためのＰＷＭ比が例示されている。
【００５９】
図８に示すように、表示素子１の周囲温度が２５℃である場合には、ＰＷＭ比を３５％にすると、表示素子１の透過率は６０％になる。また、２５℃から温度が変化すると、表示素子１の透過率を６０％に保つためのＰＷＭ比は、図８に示すように変化する。
【００６０】
なお、図８には、透過率が６０％であって駆動周波数が５０ＨｚのときのＰＷＭ比が例示されているが、表示素子１の周囲温度が変わると、同じ透過率に保つためのＰＷＭ比が異なることは、他の中間調の透過率や他の駆動周波数についても同様である。
【００６１】
図９は、表示素子１の周囲温度が同じである場合の複数種類の駆動周波数における表示素子１の透過率とＰＷＭ比との関係を示す説明図である。図９には、周囲温度が２５℃である場合の例が示されている。また、図９には、駆動周波数が５０ＨｚのときのＰＷＭ比と駆動周波数が２００ＨｚのときのＰＷＭ比との比較が一例として示されている。
【００６２】
図９に示すように、駆動周波数が異なると、同じ透過率を得るためのＰＷＭ比が異なる。なお、図９には、５０ＨｚのときのＰＷＭ比と駆動周波数が２００ＨｚのときのＰＷＭ比との比較が例示されているが、駆動周波数が異なると、同じ透過率を得るためのＰＷＭ比が異なることは、他の駆動周波数の組合せについても同様である。
【００６３】
図１０は、表示素子１を駆動する駆動回路の第１の実施の形態を示すブロック図である。なお、図１０に示す駆動回路は、図４に示す駆動回路２０に相当する。図１０に示す例では、表示パターン８１１〜８１３の各々の領域を駆動するための一方の透明電極（以下、セグメント電極という。）１０２１に対して、制御回路２０１の指示に応じて駆動電圧を印加する電極駆動回路２０３と、他方の透明電極１０７１に対して、制御回路２０１の指示に応じて駆動電圧を印加する電極駆動回路２０４とが設けられている。電極駆動回路２０３と電極駆動回路２０４とには、電圧生成回路２０２から駆動電圧が供給される。電圧生成回路２０２は、例えばカメラに装着されたバッテリから電力供給を受ける。
【００６４】
なお、透明電極１０２１は図２に示す透明電極１０２に相当し、透明電極１０７１は図２に示す透明電極１０７に相当する。また、図１０では、図５に示すフォーカスエリアを示す２４個の表示パターン８１１〜８５３のうちの３つの表示パターン８１１〜８１３のみが示されている。
【００６５】
また、図１０に示すように、温度センサ２０５が検出した温度を示す情報が制御回路２０１に入力される。制御回路２０１は、ＲＯＭテーブルであるＰＷＭテーブル２０６に記憶されているデータを入力可能である。さらに、制御回路２０１は、カメラ本体からフォーカス情報信号を入力する。フォーカス情報信号には、例えば、表示パターン８１１〜８５３の領域がフォーカスエリアとして選択されているか否かを示す情報や、フォーカスエリアとして選択されている表示パターンに対応する領域が合焦している否かを示す情報が含まれる。
【００６６】
一例として、制御回路２０１は、フォーカスエリアとして選択されている領域のうちの合焦していない領域の表示パターンを中間調表示し、フォーカスエリアとして選択されている領域のうちの合焦している領域の表示パターンを暗く表示する。本実施の形態では、表示パターンを暗く表示する場合には、その表示パターンの領域の透過率を例えば１０％以下にする。表示パターンを中間調表示する場合には、その表示パターンの領域の透過率を例えば６０％にする。
【００６７】
なお、図１等に示す構成において光源が設けられていないが、光源を設けてもよい。その場合、光源は、表示素子１のエッジ部に設けられ、光を液晶層に入射させる。なお、光源と表示素子１との間に光を拡散する導光部を設けることが好ましい。また、光源として特定色（一例として赤色）を発色するものを用いることによって、表示パターンを特定色で視認させることができる。
【００６８】
上記のように、透過率を６０％にする際に、表示素子１の周囲温度が異なるとＰＷＭ比は異なる。また、駆動周波数が異なるとＰＷＭ比は異なる。
【００６９】
そこで、本実施の形態では、使用されうる駆動周波数と周囲温度になりうる範囲の温度とに応じたＰＷＭ比があらかじめ記憶されているＰＷＭテーブル２０６が使用される。
【００７０】
すなわち、制御回路２０１は、温度センサ２０５を介して実際の周囲温度を把握する。なお、駆動周波数については、例えばカメラ本体のモード設定に従って決定され、決定結果が制御回路２０１に入力される。
【００７１】
使用されうる駆動周波数が５０Ｈｚおよび２００Ｈｚである場合を例にすると、ＰＷＭテーブル２０６には、５０Ｈｚの駆動周波数に関して、図８に例示されたようなＰＷＭ比を示すデータが温度を示すデータに対応して記憶される。また、２００Ｈｚの駆動周波数に関して、ＰＷＭ比を示すデータが温度を示すデータ（例えば、２５℃、１０℃、０℃、−１０℃、−２０℃）に対応して記憶されている。
【００７２】
制御回路２０１は、使用する駆動周波数と温度センサ２０５を介して把握した温度とに応じたＰＷＭ比をＰＷＭテーブル２０６から入力する。そして、駆動周波数とＰＷＭ比とで決まる期間だけ散乱信号がオン状態になるように電極駆動回路２０３，２０４にタイミング信号を与える。以上のように、制御回路２０１は、表示パターンを中間調表示する場合に周囲温度によらず中間調のレベルを一定値に維持するために温度センサ２０５が検知した周囲温度に応じてパルス幅を調整する。また、駆動周波数によらず中間調のレベルを一定値に維持するために表示素子を駆動する際の駆動周波数に応じてパルス幅を調整する。
【００７３】
なお、図８に示す例を用いる場合には、５種類の温度に対応するＰＷＭ比を示すデータがＰＷＭテーブル２０６に記憶されるが、より多種類の温度に対応するＰＷＭ比を示すデータがＰＷＭテーブル２０６に記憶されていることが好ましい。また、温度センサ２０５を介して把握した温度に一致する温度を示すデータがＰＷＭテーブル２０６に存在しない場合には、制御回路２０１は、最も近い温度に対応するＰＷＭ比を示すデータをＰＷＭテーブル２０６から入力する。
【００７４】
電極駆動回路２０３，２０４は、タイミング信号にもとづく期間において散乱信号をオンする。なお、所定のタイミングで透明電極１０２の駆動電圧と透明電極１０７の駆動電圧との正負を代えて交流駆動することが好ましい。
【００７５】
また、表示素子１において、ＴＦＴ素子を駆動素子として用いる場合には、散乱信号がオフの状態であって表示素子１が透明状態であるときに、視認者に、ＴＦＴ素子が視認されてしまう可能性がある。しかし、本実施の形態では、表示素子１は、ＴＦＴ素子等の能動素子を含まず、スタティック駆動されるので、透明状態において、本来視認されるべきでないものが視認されてまうことはない。
【００７６】
以上に説明したように、本実施の形態では、周囲温度に応じてＰＷＭ比を変更するので、周囲温度によらず表示パターンを所望のレベルの中間調にすることができる。また、表示素子１は電圧無印加状態で光透過状態になるので、表示素子１を介して被観察物を視認するときに表示素子１に電圧を印加する必要はなく、消費電力を低減することができる。すなわち、消費電力を低減できるとともに、温度変化を考慮しても液晶に対する負荷を大きくすることなく簡略化された駆動回路によって複数階調で各表示パターンを視認可能にすることができる被観察物からの光透過機能を有する画像表示装置を提供する目的を達成することができる。
【００７７】
図１１は、本発明による表示素子１を駆動する駆動回路の第２の実施の形態を示すブロック図である。第２の実施の形態でも、画像表示装置１０がカメラのファインダ装置に適用される場合を例にする。図１１に示す例では、制御回路２０１に、レンズのＦ値を示すＦ値信号がカメラ本体から入力される。
【００７８】
第１の実施の形態においては、フォーカスエリアとして選択されている領域のうちの合焦していない領域の表示パターンを中間調表示し、フォーカスエリアとして選択されている領域のうちの合焦している領域の表示パターンを暗く表示したが、カメラのレンズがＦ値がより小さいレンズに交換されると、入射光量が増加するので、暗く表示したい表示パターンの明度が高くなる（すなわち、明るくなる。）。すると、暗く表示したい表示パターンの明度と中間調表示したい表示パターンの明度との差が小さくなる。なお、中間調表示されている表示パターンの明度は、レンズのＦ値が変わっても、さほど変化しない。
【００７９】
本実施の形態では、制御回路２０１は、レンズのＦ値に応じて中間調表示として使用する透過率を変更する。一例として、制御回路２０１は、Ｆ値信号によってＦ４のレンズが装着されたことを認識した場合には、中間調表示として使用する透過率を６０％とし、Ｆ２．８のレンズが装着されたことを認識した場合には、中間調表示として使用する透過率を６５％とするようにＰＷＭ比を制御する。そのように制御する場合には、レンズのＦ値によらず、暗く表示したい表示パターンの明度と中間調表示したい表示パターンの明度との差がさほど変化しないようにすることができる。
【００８０】
図１２は、図６に示された特性の表示素子１を用いた場合の２つのＦ値（Ｆ−１およびＦ−２）を例にしたＰＷＭ比と透過率との関係の一例を示す説明図である。図１２に示す例では、例えば、駆動電圧が４０Ｖである場合には、６０％の透過率を得るために、Ｆ値がＦ−１であるときにはＰＷＭ比を２０％にし、Ｆ値がＦ−２であるときにはＰＷＭ比を２１％にする。
【００８１】
また、第１の実施の形態の場合と同様に、制御回路２０１は、使用する駆動周波数と温度センサ２０５を介して把握した温度とに応じたＰＷＭ比をＰＷＭテーブル２０６から入力する。そして、駆動周波数とＰＷＭ比とで決まる期間だけ散乱信号がオン状態になるように電極駆動回路２０３，２０４にタイミング信号を与えることが好ましい。
【００８２】
中間調表示として４０％の透過率も使用する場合には、使用されうる駆動周波数が５０Ｈｚと２００Ｈｚである場合を例にすると、ＰＷＭテーブル２０６には、５０Ｈｚの駆動周波数に関してＰＷＭ比を示すデータが温度を示すデータ（例えば、２５℃、１０℃、０℃、−１０℃、−２０℃）に対応して記憶される。また、２００Ｈｚの駆動周波数に関して、ＰＷＭ比を示すデータが温度を示すデータ（例えば、２５℃、１０℃、０℃、−１０℃、−２０℃）に対応して記憶される。
【００８３】
なお、６０％の透過率に関するＰＷＭ比を示すデータは、第１の実施の形態の場合と同様に、ＰＷＭテーブル２０６に記憶されている。
【００８４】
第２の実施の形態では、第１の実施の形態の場合と同様に、周囲温度によらず表示パターンを所望のレベルの中間調にすることができる。また、使用されるレンズのＦ値によらず、暗く表示したい表示パターンの明度と中間調表示したい表示パターンの明度との差が一定になるようにすることができる。
【００８５】
また、レンズのＦ値に応じて中間調表示として使用する透過率を換えるのではなく、暗く表示したい表示パターンの方を制御するようにしてもよい。例えば、Ｆ値が小さいレンズが使用されるときに、暗く表示したい表示パターンの明度を低下させる。
【００８６】
そのように制御する場合には、例えば、電圧生成回路２０２を、４０Ｖと６０Ｖ程度の電圧とを供給可能に構成し、制御回路２０１は、レンズのＦ値に応じて供給電圧を変更するように電圧生成回路２０２に対して指示を与える。一例として、制御回路２０１は、Ｆ値信号によってＦ４のレンズが装着されたことを認識した場合には、電圧生成回路２０２に対して４０Ｖを供給するように指示を与え、Ｆ２．８のレンズが装着されたことを認識した場合には、電圧生成回路２０２に対して６０Ｖ程度を供給するように指示を与えて表示パターンがより暗く視認されるようにする。そのような制御を行う場合にも、レンズのＦ値によらず、暗く表示したい表示パターンの明度と中間調表示したい表示パターンの明度との差がさほど変化しないようにすることができる。一例として、図１２に示された例を参照すると、２％の透過率にまで下げる場合に、Ｆ値がＦ−１（例えば、Ｆ４とする。）のレンズが装着された場合にはＰＷＭ比を１００％にすればよいが、Ｆ値がＦ−２（例えば、Ｆ２．８とする。）のレンズが装着された場合にはＰＷＭ比を１００％にするとともに電圧生成回路２０２に６０Ｖの電圧を供給させる。ＰＷＭ比を１００％にしただけでは、２％の透過率にまで下げることができなからである。すなわち、表示パターンに対する駆動電圧を制御することによって、Ｆ値によらず、暗く表示したい表示パターンの明度と中間調表示したい表示パターンの明度との差がさほど変化しないようにする。
【００８７】
なお、上記の各実施の形態では、合焦していない領域の表示パターンを中間調表示し、合焦している領域の表示パターンを暗く表示する場合を例にしたが、そのような表示パターンの使い方は一例であって、中間調表示を活用しうる使い方であれば、他の使い方を行ってもよい。
【００８８】
また、上記の各実施の形態では、制御回路２０１とＰＷＭテーブル２０６とをカメラ本体とは独立した要素としたが、それらを、カメラに組み込まれているマイクロコンピュータ（ＣＰＵとメモリ等）の一機能として実現することもできる。
【００８９】
また、本発明に係る画像表示装置１０は、カメラのファインダ装置の他、光学顕微鏡など、観察者３が、透視窓等を介して被観察物を観察する用途において、観察者に対して透視窓等を介して情報をスーパーインポーズ表示する用途に広く適用することができる。
【実施例】
【００９０】
以下に本発明の実施例を示す。実施例中、「％」は重量％を意味する。
【００９１】
誘電率異方性が負であるネマチック液晶（Ｔｃ＝９８℃、Δε＝−５．６、Δｎ＝０．２２０）８０％と、図３の（ａ）に示す二官能の硬化性化合物２０％と、光重合開始剤としてのベンゾインイソプロピルエーテルとを混合した。ベンゾインイソプロピルエーテルについては、硬化性化合物（図３の（ａ）に示す化合物および図３の（ｅ）に示す化合物）の総量を１００％とした場合、３％になるように混合した。そして、混合液を液晶相にするために、攪拌しながら９０℃に加温し、等方相にして混合液を均一にした後、温度を６０℃に下げた。その後、混合層が液晶相になったことを確認した。
【００９２】
液晶セルを以下のように作製した。透明電極１０２，１０７上に垂直配向用ポリイミド薄膜１０３，１０６を形成した一対の基板１０１，１０８を、垂直配向用ポリイミド薄膜１０３，１０６が対向するように、散布した微量の樹脂ビーズ（直径６μｍ）を介して、四辺に幅約１ｍｍで印刷したエポキシ樹脂（周辺シール）で張り合わせ、液晶セルを形成した。次いで、上記の混合液を液晶セルの中に注入した。
【００９３】
液晶セルを４０℃に保持した状態で、主波長が約３６５ｎｍのＨｇＸｅランプにより、上側より３ｍＷ／ｃｍ２、下側より約３ｍＷ／ｃｍ２の紫外線を１０分間照射し、液晶／高分子複合体からなる液晶層が基板間に形成された表示素子を得た。
【００９４】
このようにして得られた液晶素子は、電圧非印加状態において均一な透明状態を呈していた。液晶素子に矩形波２００Ｈｚ、６０Ｖの電圧を印加したところ、液晶素子は白濁様に変化した。５３０ｎｍを中心波長とした半値幅約２０ｎｍの測定光源を用いたシュリーレン光学系（光学系のＦ値１１．５、集光角５°）で透過率を測定したところ、電圧を印加しない状態で７８％であり、この値を６０Ｖｒｍｓ印加した時の透過率で割ったコントラストの値は８０であった。
【００９５】
そして、表示素子１を、図４に示すようなカメラのファインダー装置の内部に設置される画像表示装置１０の表示素子として配置し、フォーカスエリアに相当する表示パターンを６０％の透過率で中間調表示されるように制御した。表示素子１の周囲温度を−２０〜２５℃の間で変化させたが、中間調表示部分の明るさの変化は視認されなった。
【符号の説明】
【００９６】
１ 表示素子
３ 観察者
８１１〜８５３ 表示パターン
１０ 画像表示装置
２０ 駆動回路
１０１，１０８ ガラス基板
１０２，１０７，１０２１，１０７１ 透明電極
１０３，１０６ 配向膜
１０４ 液晶層
１０５ シール層
２０１ 制御回路
２０２ 電圧生成回路
２０３ 電極駆動回路
２０４ 電極駆動回路
２０５ 温度センサ
２０６ ＰＷＭテーブル
３００ カメラ本体
３１１ ミラー
３１２ 液晶表示パネル
３１３ プリズム
３１４ 接眼レンズ
３１５ 透視窓
３１６ 駆動回路
３２０ レンズ筒体
３２１ レンズ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、観察者が表示素子の背面に位置する被観察物を表示素子を介して視認可能であり、かつ、観察者に提供される情報を中間調で表示することができる被観察物からの光透過機能を有する画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
カメラのファインダ装置として、分散型（拡散型）液晶表示パネルを備えたものがある（例えば、特許文献１，２参照）。図１３は、特許文献１に記載されたファインダ装置を含むカメラの一部を示す断面図である。図１３に示すように、カメラ本体３００の内部には、レンズ筒体３２０の内部に設けられているレンズ３２１を介して入射した外光を反射するミラー３１１が設けられている。ミラー３１１で反射された光の光路はプリズム３１３で変更され、接眼レンズ３１４を通って透視窓３１５の外部に至る。
【０００３】
カメラ本体３００の内部において、ミラー３１１で反射された光の光路の途中に、駆動回路３１６で駆動される液晶表示パネル３１２が設けられている。特許文献１に記載されたファインダ装置では、液晶表示パネル３１２において高分子分散型液晶が用いられている。液晶表示パネル３１２は、透明な一対の電極付き基板間に液晶素子が挟持されて構成されているが、基板間に第１電圧が印加されると透過状態である第１状態になり、電圧無印加（第３電圧の印加とする。）で散乱状態である第３状態を呈する。また、第１電圧と第３電圧との中間の電圧（第２電圧とする。）を印加することによって、いわゆる中間調表示を呈する第２状態を実現する。
【０００４】
図１４は、液晶表示パネル３１２に形成されている電極１３１〜１３５を示す説明図である。電極１３１〜１３５は、フォーカスエリアを示す表示パターンを実現する。すなわち、被写体像に合焦している場合には、電極に第１電圧が印加され、その電極に対応する表示パターンが第１状態になって明るく視認される。また、合焦していない場合には、電極に第２電圧が印加され、その電極に対応する表示パターンが第２状態になって中間的な明るさで視認される。フォーカスエリアとして選択されていない表示パターンについては、対応する電極に第３電圧が印加され、表示パターンが第３状態になって暗く視認される。
【０００５】
カメラを用いて被観察物を撮影する撮影者は、透視窓３１５を覗きながら撮影を行うのであるが、撮影者がカメラ本体３００に設けられているスイッチ（図示せず）を操作することによってモード設定を行うことができる。カメラ本体３００に設けられているＣＰＵ（図示せず）は、設定されたモードに応じて、図１４に示された電極１３１〜１３５に対応する表示パターンを、第１状態、第２状態または第３状態にする。また、液晶表示パネル３１２において、電極１３１〜１３５以外の領域１３６では、電圧が印加されている状態が継続し、液晶表示パネル３１２は透過状態である。従って、撮影者は、透視窓３１５から、被観察物と表示パターンとを視認することができる。
【０００６】
また、レンズを交換可能なカメラのファインダ装置において、レンズのＦ値（開放Ｆ値）に応じてファインダを通過する光量を制御するカメラがある（例えば、特許文献３参照）。特許文献３に記載されたカメラは、光路に設置された光拡散性の液晶板の駆動電圧を、Ｆ値に応じて制御する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−７５３９３号公報
【特許文献２】特開２００７−１６６１４４号公報
【特許文献３】特開平６−２０２２００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、図１３に示された液晶表示パネル３１２を用いたファインダ装置には、以下のような課題がある。まず、液晶表示パネル３１２を透過状態にするために基板間に電圧を印加する必要があるので、カメラの消費電力が大きくなる。一般に、カメラの内部に設けられた電気回路は電池で駆動されるので、電池の使用可能期間が短くなる。また、上記の液晶表示パネル３１２を用いたファインダ装置が設けられたカメラを販売店の店頭にユーザが接触できるように陳列する場合には、電源をオン状態にしておくと電池が消耗してしまうので電源オフの状態で陳列することになる。すると、ユーザがカメラの透視窓３１５を覗いたときには何も視認できず、ユーザがカメラの品質に対して不信感を抱くおそれもある。
【０００９】
また、液晶表示パネル３１２において、複数の表示パターンの各々を第１状態、第２状態または第３状態にするために、表示パターンの各々に対応したセグメント電極の各々に対して複数種類の電圧を供給可能にする必要があり、また周囲温度に応じて透過率を最適に調整するために電圧調整する場合にはより多種類の電圧を用意する必要がある。そのために、駆動回路の構成が複雑になる上に、液晶に印加される電圧が変化して液晶に対する負荷が増すという課題がある。
【００１０】
また、特許文献３に記載された発明では、Ｆ値に応じて液晶板の駆動電圧が制御されるが、液晶板全体の光拡散度を変化させるので、画面においてフォーカスエリアを示す表示パターン等を表示するような用途に適用することはできない。
【００１１】
そこで、本発明は、消費電力を低減できるとともに、液晶に対する負荷を大きくすることなく簡略化された駆動回路によって複数階調で各表示パターンを視認可能にすることができる被観察物からの光透過機能を有する画像表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明による被観察物からの光透過機能を有する画像表示装置は、光透過状態と光散乱状態をとることができる液晶層が透明な一対の電極付き基板間に挟持され、電圧無印加時に透過状態になり電圧印加時に散乱状態になる表示素子と、表示素子の周囲温度を検知する温度検知手段（例えば、温度センサ２０５）とを備え、表示素子の一部に表示パターン（例えば、表示パターン８１１〜８５３）が形成され、表示パターンに対応する電極をパルス幅変調方式で駆動する駆動回路を備え、駆動回路は、表示パターンを中間調表示する場合に周囲温度によらず中間調のレベルを一定値に維持するために温度検知手段が検知した周囲温度に応じてパルス幅を調整することを特徴とする。
【００１３】
駆動回路は、複数種類の温度の各々に対応してパルス幅が記憶されている記憶手段（例えば、ＰＷＭテーブル２０６）を含み、表示パターンを中間調表示する場合に、温度検知手段が検知した周囲温度に相当する温度に対応するパルス幅を記憶手段から読み出し、読み出したパルス幅によって表示パターンに対応する電極を駆動するように構成されていてもよい。
【００１４】
駆動回路は、表示パターンを中間調表示する場合に駆動周波数によらず中間調のレベルを一定値に維持するために表示素子を駆動する際の駆動周波数に応じてパルス幅を調整するように構成されていてもよい。
【００１５】
駆動回路は、複数種類の駆動周波数に対応してパルス幅が記憶されている記憶手段（例えば、ＰＷＭテーブル２０６）を含み、表示パターンを中間調表示する場合に、表示素子を駆動する際の駆動周波数に対応するパルス幅を記憶手段から読み出し、読み出したパルス幅によって表示パターンに対応する電極を駆動するように構成されていてもよい。
【００１６】
画像表示装置は、例えば、カメラのファインダ装置に用いられる。また、表示パターンは、一例として、フォーカスエリアを示す表示パターンである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、消費電力を低減できるとともに、液晶に対する負荷を大きくすることなく簡略化された駆動回路によって複数階調で所望の表示を視認可能にすることができる被観察物からの光透過機能を有する画像表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明による画像表示装置を示す模式的外観図。
【図２】本発明による表示素子を示す模式的断面図。
【図３】表示素子に用いることのできる硬化性化合物を例示する説明図。
【図４】本発明による画像表示装置の適用例を示す模式的断面図。
【図５】画像表示装置における表示の一例を示す説明図。
【図６】表示素子の印加電圧（実効値）に対する透過率を示す説明図。
【図７】表示素子の駆動方法の一例を示すタイミング図。
【図８】表示素子の周囲温度とＰＷＭ比との関係を示す説明図。
【図９】周囲温度が同じである場合の複数種類の駆動周波数における表示素子の透過率とＰＷＭ比との関係を示す説明図。
【図１０】表示素子を駆動する駆動回路の一構成例を示すブロック図。
【図１１】表示素子を駆動する駆動回路の他の構成例を示すブロック図。
【図１２】２つのＦ値を例にしたＰＷＭ比と透過率との関係の一例を示す説明図。
【図１３】ファインダ装置を含むカメラの一部を示す断面図。
【図１４】液晶表示パネル３１２に形成されている電極を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。本発明による画像表示装置では、複数種類の階調表示を実現するためにパルス幅変調（ＰＷＭ：Pulse Width Modulation）方式を用いる。
【００２０】
図１は、本発明による画像表示装置の一例を示す模式的外観図である。画像表示装置１０において、図示しないバッテリ（電池）によって表示素子（電気光学素子）１の駆動電圧が供給される。表示素子１は、透明の状態と、光散乱状態とを、外部からの信号等に基づく透明電極への電圧印加の有無によって切り替えることが可能であり、透明電極の形状等により文字および図形を表示することができるものである。
【００２１】
なお、本発明において、透明とは、光の透過率が８０％以上である状態を意味する。また、透明の場合には、観察者３は、表示素子１を介して被観察物を視認できる。すなわち、画像表示装置１０は、被観察物からの光を透過させる機能（以下、光透過機能という）を備えている。
【００２２】
図２は、画像表示装置１０における表示素子１の一構成例を示す模式的断面図である。図２において、一対の基板１０１，１０８の相対する面には、透明電極１０２，１０７が設けられる。さらに内側には配向膜１０３，１０６が設けられる。そして、配向膜１０３，１０６の間に、液晶を含み、スペーサ（図示せず）によって厚みが制御された液晶層１０４が挟持される。そして、シール層１０５によって液晶層１０４が封止される。
【００２３】
基板１０１，１０８の材質は、透明性が確保できれば特に限定されない。基板１０１，１０８として、ガラス基板やプラスチック基板を使用することができる。また、表示素子１の形状は、平面状である必要はなく湾曲していてもよい。
【００２４】
また、基板１０１，１０８上に設けられる透明電極１０２，１０７として、ＩＴＯ（酸化インジウム−酸化錫）のような金属酸化物などの透明な電極材料を使用することができる。以下、透明電極１０２，１０７が設けられた基板１０１，１０８を電極付き基板という。
【００２５】
光透過状態と光散乱状態をとることができる液晶層１０４は、透明な一対の電極付き基板間に、液晶とその液晶に溶解可能な硬化性化合物とを含有する組成物（以下、未硬化組成物ともいう）を挟持させ、熱や紫外線、電子線などの手段を用いて硬化性化合物を硬化させて液晶／高分子複合体として形成される液晶層であることが好ましい。このような液晶と高分子の複合体からなる液晶を、以下、液晶／高分子複合体ともいう。
【００２６】
液晶／高分子複合体に用いる液晶としては、誘電異方性が正でも負でもよいが、透過状態と光散乱状態の切り替えに要する応答時間を短くするためには、液晶の粘度が低く、さらに誘電異方性が負の液晶を用いることが好ましい。なお、液晶として硬化性ではない化合物が使用される。また、硬化性化合物は液晶性を有していてもよい。
【００２７】
誘電率異方性が負の液晶を使用する場合には、電極付き基板において、液晶層１０４と接触する側に液晶分子のプレチルト角が基板表面に対して６０度以上であるようにする処理が施されていると、配向欠陥を少なくすることができ、透明性が向上するため好ましい。この場合、ラビング処理を施さなくてもよい。プレチルト角は７０度以上であることがより好ましい。なお、プレチルト角を、基板表面に垂直の方向を９０度として規定する。
【００２８】
液晶層１０４を形成する液晶／高分子複合体を構成する液晶として、公知の液晶から適宜選択できる。配向膜１０３，１０６により未硬化組成物のプレチルト角を制御することができる電極付き基板を用いることによって、誘電率異方性が正の液晶も誘電率異方性が負の液晶も使用可能であるが、より高い透明性や応答速度の面では誘電率異方性が負の液晶が好ましい。配向膜にラビング処理を施すこともできる。また、駆動電圧を低下させるためには誘電率異方性の絶対値が大きい方が好ましい。
【００２９】
また、液晶／高分子複合体を構成する硬化性化合物も透明性を有することが好ましい。さらに、硬化後に、電圧を印加したときに液晶のみが応答するように液晶と硬化性化合物とが分離していると、駆動電圧を下げることができるので好ましい。
【００３０】
本発明では、液晶に溶解可能な硬化性化合物のうち、未硬化時の液晶と硬化性化合物との混合物の配向状態を制御可能であって、硬化する際に高い透明性を保持することができる硬化性化合物が使用される。
【００３１】
硬化性化合物として、式（１）の化合物や式（２）の化合物を例示できる。
Ａ１−Ｏ−（Ｒ１）ｍ―Ｏ―Ｚ―Ｏ―（Ｒ２）ｎＯ―Ａ２ ・・・式（１）
Ａ３−（ＯＲ３）ｏ―Ｏ―Ｚ’―Ｏ―（Ｒ４Ｏ）ｐ―Ａ４ ・・・式（２）
【００３２】
ここで、Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４のそれぞれは、独立的に、硬化部位となるアクリロイル基、メタクリロイル基、グリシジル基またはアリル基であり、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４のそれぞれは、独立的に、炭素数２〜６のアルキレン基であり、Ｚ，Ｚ’のそれぞれは、独立的に、２価のメソゲン構造部であり、ｍ，ｎ，ｏ，ｐのそれぞれは、独立的に、１〜１０の整数である。ここで、「独立的に」とは、組み合わせが任意であって、どのような組み合わせも可能であることを意味する。
【００３３】
式（１）および式（２）におけるメソゲン構造Ｚ，Ｚ’と硬化部位Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４との間に、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４を含む分子運動性の高いオキシアルキレン構造を導入することによって、硬化時に、硬化過程において硬化部位の分子運動性を向上でき、短時間で十分に硬化させることが可能になる。
【００３４】
式（１）および式（２）における硬化部位Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４は、光硬化や熱硬化が可能な上記の官能基であればいずれでもよいが、なかでも、硬化時の温度を制御できることから光硬化に適するアクリロイル基、メタクリロイル基であることが好ましい。
【００３５】
式（１）および式（２）におけるＲ１，Ｒ２，Ｒ３およびＲ４の炭素数については、その分子運動性の観点から１〜６が好ましく、炭素数２のエチレン基および炭素数３のプロピレン基がさらに好ましい。
【００３６】
式（１）および式（２）におけるメソゲン構造部Ｚ，Ｚ’として、１，４−フェニレン基の連結したポリフェニレン基を例示できる。１，４−フェニレン基の一部または全部を１，４−シクロへキシレン基で置換したものであってもよい。また、１，４−フェニレン基や置換した１，４−シクロへキシレン基の水素原子の一部または全部が、炭素数１〜２のアルキル基、ハロゲン原子、カルボキシル基、アルコキシカルボニル基などの置換基で置換されていてもよい。
【００３７】
好ましいメソゲン構造部Ｚ，Ｚ’として、１，４−フェニレン基が２個連結したビフェニレン基（以下、１，４−フェニレン基が２個連結したビフェニレン基を４，４−ビフェニレン基ともいう。）、３個連結したターフェニレン基、およびこれらの水素原子の１〜４個が、炭素数１〜２のアルキル基、フッ素原子、塩素原子またはカルボキシル基に置換されたものを挙げることができる。最も好ましいものは、置換基を有しない４，４−ビフェニレン基である。メソゲン構造部を構成する１，４−フェニレン基または１，４−シクロへキシレン基同士の結合は全て単結合でもよいし、以下に示すいずれかの結合でもよい。
【００３８】
【化１】
【００３９】
式（１）および式（２）におけるｍ，ｎ，ｏ，ｐは、それぞれ独立的に、１〜１０であることが好ましく、１〜４がさらに好ましい。あまり大きいと液晶との相溶性が低下し、硬化後の電気光学素子の透明性を低下させるからである。
【００４０】
図３に、本発明において使用できる硬化性化合物の例を示す。液晶と硬化性化合物とを含有する組成物は、式（１），（２）で表される硬化性化合物を含め、複数の硬化性化合物を含有していてもよい。例えば、組成物に、式（１）および式（２）においてｍ，ｎ，ｏ，ｐの異なる複数の硬化性化合物を含有させると、液晶との相溶性を向上させることができる場合がある。
【００４１】
液晶と硬化性化合物とを含有する組成物は硬化触媒を含有していてもよい。光硬化の場合、ベンゾインエーテル系、アセトフェノン系、フォスフィンオキサイド系などの一般に光硬化性樹脂に用いられる光重合開始剤を使用できる。熱硬化の場合は、硬化部位の種類に応じて、パーオキサイド系、チオール系、アミン系、酸無水物系などの硬化触媒を使用でき、また、必要に応じてアミン類などの硬化助剤を使用することもできる。
【００４２】
硬化触媒の含有量は、含有する硬化性化合物の２０重量％以下が好ましく、硬化後に硬化樹脂の高い分子量や高い比抵抗が要求される場合は０．１〜５重量％とすることがさらに好ましい。
【００４３】
未硬化組成物において、硬化性化合物の総量は、液晶組成物に対して０．１〜２０質量％であることが好ましい。０．１質量％未満では、液晶相を硬化物により効果的な形状のドメイン構造に分割することができず、所望の透過−散乱特性を得ることができない。一方、２０質量％を越えると、従来の液晶／硬化物複合体素子と同様に透過状態でのヘイズ値が増大しやすくなる。また、さらに好ましくは、液晶組成物中の硬化物の含有率が０．５〜１５質量％であり、光散乱状態での散乱強度を高く、透過−散乱が切り替わる電圧値を低くすることができる。
【００４４】
液晶分子を、基板表面に対してプレチルト角が６０度以上になるように配向させる処理方法として、垂直配向剤を使用する方法がある。垂直配向剤を使用する方法として、例えば、界面活性剤を用いる方法や、アルキル基やフルオロアルキル基を含むシランカップリング剤などで基板界面を処理する方法、または日産化学工業社製のＳＥ１２１１やＪＳＲ社製のＪＡＬＳ−６８２−Ｒ３等の市販の垂直配向剤を用いる方法がある。垂直配向状態から任意の方向に液晶分子が倒れた状態を作るためには、公知のどのような方法を採用してもよい。垂直配向剤をラビングしてもよい。また、電圧が基板１０１，１０８に対して斜めに印加されるように、透明電極１０１，１０７にスリットを設けたり、電極１０１，１０７上に三角柱を配置する方法を採用してもよい。また、特定方向に液晶分子を倒すような手段を用いなくてもよい。
【００４５】
二つの基板１０１，１０８間にある液晶層１０４の厚さを、スペーサ等で規定することができる。その厚さは１〜５０μｍが好ましく、３〜３０μｍがさらに好ましい。液晶層１０４の厚さが薄すぎるとコントラストが低下し、厚すぎると駆動電圧が上昇する傾向が増大するため好ましくない場合が多い。
【００４６】
シール層１０５として、透明性の高い樹脂であれば公知のどのようなものを使用することも可能である。透明性の高い樹脂を使用すれば、表示素子は全面に亘って透明感が高まり、文字や図形が空中に浮かんだように見える状態が強調される。例えば、基板１０１，１０８としてガラス基板を使用した場合には、ガラスの屈折率に近似した屈折率を有するエポキシ樹脂やアクリル樹脂を使用すれば、空中に透明なガラスが浮いているような状態を実現できる。また、シール部が通常、観察者に視認されない使用方法の場合は、特にシール層が透明である必要はない。
【００４７】
以上のように作製された画像表示装置１０は、表示画素の透過状態と散乱状態との間の応答時間が５ｍｓよりも短く非常に速い応答速度を実現することができる。また、従来の分散型液晶素子による散乱透過モードと比べると視野角依存性が良好であり、斜めから見たときにも非常に良好な透過状態を得ることができるようにすることができる。例えば、上記の組成の硬化性化合物と液晶とを含有する液晶／高分子複合体を使用した場合、垂直から４０度傾けて見た場合もほとんどヘイズがないようにすることができる。
【００４８】
表示素子１のサイズとして、対角線の長さが１ｃｍ程度のものから３ｍ程度の大きいものを含め、どのようなサイズのものも使用することができる。
【００４９】
画像表示装置１０において、表示素子１を複数枚用いてもよい。また、表示素子１に対する耐衝撃性を増すために、上下の基板１０１，１０８を固定させてもよい。
【００５０】
表示素子１の表裏の表面には、反射防止膜または紫外線遮断膜を設けることが好ましい。例えば、表示素子１の表裏に、ＳｉＯ２やＴｉＯ２などの誘電体多層膜よりなるＡＲコート（低反射コート）処理を施すことにより、基板表面での外光の反射を減らすことができ、コントラストをより向上させることができる。
【００５１】
図４は、本発明による画像表示装置１０の適用例を示す説明図である。図４に示す例では、画像表示装置１０（図４では、画像表示装置１０における表示素子１のみが示されている。）がカメラのファインダ装置に適用されている。図４に示すように、表示素子１は、駆動回路２０によって駆動されるが、その他の構成要素は、図１３に示された構成要素と同じである。ただし、図１３に示された例とは異なり、画像表示装置１０における基板間に電圧が印加されると液晶層は散乱状態になり、電圧無印加で透過状態を呈する。従って、電圧無印加状態でも、カメラの使用者は、透視窓３１５を介して被観察物を視認することができる。表示素子１の一部を散乱状態とした場合、レンズ３２１よりその散乱状態の表示部位に入射した外光は、光路が変化してプリズム３１３で反射後に、その散乱状態の表示部位を通過した光の一部または全部が接眼レンズ３１４に入射しなくなるため、散乱状態の表示部位は観察者には暗く、すなわち概ね黒に視認される。
【００５２】
また、図４に示すように、カメラには温度センサ２０５が設置されている。温度センサ２０５は表示素子１の周囲温度を検知するために設けられ、表示素子１の近傍に設置されていることが好ましい。
【００５３】
図５は、表示素子１の表示例を示す説明図である。図５に示す例では、表示素子１において、フォーカスエリアを示す２３個の表示パターン８１１〜８５３が表示可能になっている。表示パターン８１１〜８５３を実現するために、図２に示された基板１０１において、表示パターン８１１〜８５３の各々に対応する透明電極１０２が設けられる。なお、図５に示す例では、表示パターン８１１〜８５３が表示される領域以外の領域は透明領域である。
【００５４】
なお、図５において、表示パターン８２１〜８２５は、上から２行目の５個の表示パターンであって、最左から順に、表示パターン８２１〜８２５である。表示パターン８３１〜８３７は、上から３行目の７個の表示パターンであって、最左から順に、表示パターン８３１〜８３７である。表示パターン８４１〜８４５は、上から４行目の５個の表示パターンであって、最左から順に、表示パターン８４１〜８４５である。
【００５５】
次に、本発明の画像表示装置１０において用いられる表示パターン８１１〜８５３の各々に対応する透明電極１０２のＰＷＭ方式による駆動を説明する。
【００５６】
図６は、上記のように作製された表示素子１の印加電圧（実効値）に対する透過率を示す説明図である。図６に示すように、表示素子１は、光透過状態と光散乱状態をとることができる液晶層としての液晶層１０４に所定の電圧（例えば６０Ｖ）が印加されているときに光散乱状態となり、液晶層１０４に対して電圧無印加のときに光透過状態となる。また、印加電圧（実効値）が０Ｖと６０Ｖとの中間的な値（例えば、１８〜３５Ｖ程度）であるときに、表示素子１は、光透過状態と光散乱状態との中間的な状態をとる。
【００５７】
図７は、本実施の形態における表示素子１の駆動方法の一例を示すタイミング図である。図７に示すように、黒表示を行う場合には、１フレームにおいて継続して散乱信号をオンにする。中間調表示を行う場合には、１フレームにおいて、所望の透過率に応じた期間だけ散乱信号をオンにする。なお、散乱信号オン（散乱信号ＯＮ）は、透明電極１０２，１０７間に所定の電圧が印加されていることに相当し、散乱信号ＯＦＦは、透明電極１０２，１０７間の電位差が０Ｖである状態に相当する。
【００５８】
図８は、本実施の形態における表示素子１の周囲温度とＰＷＭ比との関係を示す説明図である。ＰＷＭ比は、１フレームにおける散乱信号オンの期間の割合である。また、図８には、表示素子１の駆動周波数が５０Ｈｚ（１フレーム：１／５０秒）であって、６０％の透過率にするためのＰＷＭ比が例示されている。
【００５９】
図８に示すように、表示素子１の周囲温度が２５℃である場合には、ＰＷＭ比を３５％にすると、表示素子１の透過率は６０％になる。また、２５℃から温度が変化すると、表示素子１の透過率を６０％に保つためのＰＷＭ比は、図８に示すように変化する。
【００６０】
なお、図８には、透過率が６０％であって駆動周波数が５０ＨｚのときのＰＷＭ比が例示されているが、表示素子１の周囲温度が変わると、同じ透過率に保つためのＰＷＭ比が異なることは、他の中間調の透過率や他の駆動周波数についても同様である。
【００６１】
図９は、表示素子１の周囲温度が同じである場合の複数種類の駆動周波数における表示素子１の透過率とＰＷＭ比との関係を示す説明図である。図９には、周囲温度が２５℃である場合の例が示されている。また、図９には、駆動周波数が５０ＨｚのときのＰＷＭ比と駆動周波数が２００ＨｚのときのＰＷＭ比との比較が一例として示されている。
【００６２】
図９に示すように、駆動周波数が異なると、同じ透過率を得るためのＰＷＭ比が異なる。なお、図９には、５０ＨｚのときのＰＷＭ比と駆動周波数が２００ＨｚのときのＰＷＭ比との比較が例示されているが、駆動周波数が異なると、同じ透過率を得るためのＰＷＭ比が異なることは、他の駆動周波数の組合せについても同様である。
【００６３】
図１０は、表示素子１を駆動する駆動回路の第１の実施の形態を示すブロック図である。なお、図１０に示す駆動回路は、図４に示す駆動回路２０に相当する。図１０に示す例では、表示パターン８１１〜８１３の各々の領域を駆動するための一方の透明電極（以下、セグメント電極という。）１０２１に対して、制御回路２０１の指示に応じて駆動電圧を印加する電極駆動回路２０３と、他方の透明電極１０７１に対して、制御回路２０１の指示に応じて駆動電圧を印加する電極駆動回路２０４とが設けられている。電極駆動回路２０３と電極駆動回路２０４とには、電圧生成回路２０２から駆動電圧が供給される。電圧生成回路２０２は、例えばカメラに装着されたバッテリから電力供給を受ける。
【００６４】
なお、透明電極１０２１は図２に示す透明電極１０２に相当し、透明電極１０７１は図２に示す透明電極１０７に相当する。また、図１０では、図５に示すフォーカスエリアを示す２４個の表示パターン８１１〜８５３のうちの３つの表示パターン８１１〜８１３のみが示されている。
【００６５】
また、図１０に示すように、温度センサ２０５が検出した温度を示す情報が制御回路２０１に入力される。制御回路２０１は、ＲＯＭテーブルであるＰＷＭテーブル２０６に記憶されているデータを入力可能である。さらに、制御回路２０１は、カメラ本体からフォーカス情報信号を入力する。フォーカス情報信号には、例えば、表示パターン８１１〜８５３の領域がフォーカスエリアとして選択されているか否かを示す情報や、フォーカスエリアとして選択されている表示パターンに対応する領域が合焦している否かを示す情報が含まれる。
【００６６】
一例として、制御回路２０１は、フォーカスエリアとして選択されている領域のうちの合焦していない領域の表示パターンを中間調表示し、フォーカスエリアとして選択されている領域のうちの合焦している領域の表示パターンを暗く表示する。本実施の形態では、表示パターンを暗く表示する場合には、その表示パターンの領域の透過率を例えば１０％以下にする。表示パターンを中間調表示する場合には、その表示パターンの領域の透過率を例えば６０％にする。
【００６７】
なお、図１等に示す構成において光源が設けられていないが、光源を設けてもよい。その場合、光源は、表示素子１のエッジ部に設けられ、光を液晶層に入射させる。なお、光源と表示素子１との間に光を拡散する導光部を設けることが好ましい。また、光源として特定色（一例として赤色）を発色するものを用いることによって、表示パターンを特定色で視認させることができる。
【００６８】
上記のように、透過率を６０％にする際に、表示素子１の周囲温度が異なるとＰＷＭ比は異なる。また、駆動周波数が異なるとＰＷＭ比は異なる。
【００６９】
そこで、本実施の形態では、使用されうる駆動周波数と周囲温度になりうる範囲の温度とに応じたＰＷＭ比があらかじめ記憶されているＰＷＭテーブル２０６が使用される。
【００７０】
すなわち、制御回路２０１は、温度センサ２０５を介して実際の周囲温度を把握する。なお、駆動周波数については、例えばカメラ本体のモード設定に従って決定され、決定結果が制御回路２０１に入力される。
【００７１】
使用されうる駆動周波数が５０Ｈｚおよび２００Ｈｚである場合を例にすると、ＰＷＭテーブル２０６には、５０Ｈｚの駆動周波数に関して、図８に例示されたようなＰＷＭ比を示すデータが温度を示すデータに対応して記憶される。また、２００Ｈｚの駆動周波数に関して、ＰＷＭ比を示すデータが温度を示すデータ（例えば、２５℃、１０℃、０℃、−１０℃、−２０℃）に対応して記憶されている。
【００７２】
制御回路２０１は、使用する駆動周波数と温度センサ２０５を介して把握した温度とに応じたＰＷＭ比をＰＷＭテーブル２０６から入力する。そして、駆動周波数とＰＷＭ比とで決まる期間だけ散乱信号がオン状態になるように電極駆動回路２０３，２０４にタイミング信号を与える。以上のように、制御回路２０１は、表示パターンを中間調表示する場合に周囲温度によらず中間調のレベルを一定値に維持するために温度センサ２０５が検知した周囲温度に応じてパルス幅を調整する。また、駆動周波数によらず中間調のレベルを一定値に維持するために表示素子を駆動する際の駆動周波数に応じてパルス幅を調整する。
【００７３】
なお、図８に示す例を用いる場合には、５種類の温度に対応するＰＷＭ比を示すデータがＰＷＭテーブル２０６に記憶されるが、より多種類の温度に対応するＰＷＭ比を示すデータがＰＷＭテーブル２０６に記憶されていることが好ましい。また、温度センサ２０５を介して把握した温度に一致する温度を示すデータがＰＷＭテーブル２０６に存在しない場合には、制御回路２０１は、最も近い温度に対応するＰＷＭ比を示すデータをＰＷＭテーブル２０６から入力する。
【００７４】
電極駆動回路２０３，２０４は、タイミング信号にもとづく期間において散乱信号をオンする。なお、所定のタイミングで透明電極１０２の駆動電圧と透明電極１０７の駆動電圧との正負を代えて交流駆動することが好ましい。
【００７５】
また、表示素子１において、ＴＦＴ素子を駆動素子として用いる場合には、散乱信号がオフの状態であって表示素子１が透明状態であるときに、視認者に、ＴＦＴ素子が視認されてしまう可能性がある。しかし、本実施の形態では、表示素子１は、ＴＦＴ素子等の能動素子を含まず、スタティック駆動されるので、透明状態において、本来視認されるべきでないものが視認されてまうことはない。
【００７６】
以上に説明したように、本実施の形態では、周囲温度に応じてＰＷＭ比を変更するので、周囲温度によらず表示パターンを所望のレベルの中間調にすることができる。また、表示素子１は電圧無印加状態で光透過状態になるので、表示素子１を介して被観察物を視認するときに表示素子１に電圧を印加する必要はなく、消費電力を低減することができる。すなわち、消費電力を低減できるとともに、温度変化を考慮しても液晶に対する負荷を大きくすることなく簡略化された駆動回路によって複数階調で各表示パターンを視認可能にすることができる被観察物からの光透過機能を有する画像表示装置を提供する目的を達成することができる。
【００７７】
図１１は、本発明による表示素子１を駆動する駆動回路の第２の実施の形態を示すブロック図である。第２の実施の形態でも、画像表示装置１０がカメラのファインダ装置に適用される場合を例にする。図１１に示す例では、制御回路２０１に、レンズのＦ値を示すＦ値信号がカメラ本体から入力される。
【００７８】
第１の実施の形態においては、フォーカスエリアとして選択されている領域のうちの合焦していない領域の表示パターンを中間調表示し、フォーカスエリアとして選択されている領域のうちの合焦している領域の表示パターンを暗く表示したが、カメラのレンズがＦ値がより小さいレンズに交換されると、入射光量が増加するので、暗く表示したい表示パターンの明度が高くなる（すなわち、明るくなる。）。すると、暗く表示したい表示パターンの明度と中間調表示したい表示パターンの明度との差が小さくなる。なお、中間調表示されている表示パターンの明度は、レンズのＦ値が変わっても、さほど変化しない。
【００７９】
本実施の形態では、制御回路２０１は、レンズのＦ値に応じて中間調表示として使用する透過率を変更する。一例として、制御回路２０１は、Ｆ値信号によってＦ４のレンズが装着されたことを認識した場合には、中間調表示として使用する透過率を６０％とし、Ｆ２．８のレンズが装着されたことを認識した場合には、中間調表示として使用する透過率を６５％とするようにＰＷＭ比を制御する。そのように制御する場合には、レンズのＦ値によらず、暗く表示したい表示パターンの明度と中間調表示したい表示パターンの明度との差がさほど変化しないようにすることができる。
【００８０】
図１２は、図６に示された特性の表示素子１を用いた場合の２つのＦ値（Ｆ−１およびＦ−２）を例にしたＰＷＭ比と透過率との関係の一例を示す説明図である。図１２に示す例では、例えば、駆動電圧が４０Ｖである場合には、６０％の透過率を得るために、Ｆ値がＦ−１であるときにはＰＷＭ比を２０％にし、Ｆ値がＦ−２であるときにはＰＷＭ比を２１％にする。
【００８１】
また、第１の実施の形態の場合と同様に、制御回路２０１は、使用する駆動周波数と温度センサ２０５を介して把握した温度とに応じたＰＷＭ比をＰＷＭテーブル２０６から入力する。そして、駆動周波数とＰＷＭ比とで決まる期間だけ散乱信号がオン状態になるように電極駆動回路２０３，２０４にタイミング信号を与えることが好ましい。
【００８２】
中間調表示として４０％の透過率も使用する場合には、使用されうる駆動周波数が５０Ｈｚと２００Ｈｚである場合を例にすると、ＰＷＭテーブル２０６には、５０Ｈｚの駆動周波数に関してＰＷＭ比を示すデータが温度を示すデータ（例えば、２５℃、１０℃、０℃、−１０℃、−２０℃）に対応して記憶される。また、２００Ｈｚの駆動周波数に関して、ＰＷＭ比を示すデータが温度を示すデータ（例えば、２５℃、１０℃、０℃、−１０℃、−２０℃）に対応して記憶される。
【００８３】
なお、６０％の透過率に関するＰＷＭ比を示すデータは、第１の実施の形態の場合と同様に、ＰＷＭテーブル２０６に記憶されている。
【００８４】
第２の実施の形態では、第１の実施の形態の場合と同様に、周囲温度によらず表示パターンを所望のレベルの中間調にすることができる。また、使用されるレンズのＦ値によらず、暗く表示したい表示パターンの明度と中間調表示したい表示パターンの明度との差が一定になるようにすることができる。
【００８５】
また、レンズのＦ値に応じて中間調表示として使用する透過率を換えるのではなく、暗く表示したい表示パターンの方を制御するようにしてもよい。例えば、Ｆ値が小さいレンズが使用されるときに、暗く表示したい表示パターンの明度を低下させる。
【００８６】
そのように制御する場合には、例えば、電圧生成回路２０２を、４０Ｖと６０Ｖ程度の電圧とを供給可能に構成し、制御回路２０１は、レンズのＦ値に応じて供給電圧を変更するように電圧生成回路２０２に対して指示を与える。一例として、制御回路２０１は、Ｆ値信号によってＦ４のレンズが装着されたことを認識した場合には、電圧生成回路２０２に対して４０Ｖを供給するように指示を与え、Ｆ２．８のレンズが装着されたことを認識した場合には、電圧生成回路２０２に対して６０Ｖ程度を供給するように指示を与えて表示パターンがより暗く視認されるようにする。そのような制御を行う場合にも、レンズのＦ値によらず、暗く表示したい表示パターンの明度と中間調表示したい表示パターンの明度との差がさほど変化しないようにすることができる。一例として、図１２に示された例を参照すると、２％の透過率にまで下げる場合に、Ｆ値がＦ−１（例えば、Ｆ４とする。）のレンズが装着された場合にはＰＷＭ比を１００％にすればよいが、Ｆ値がＦ−２（例えば、Ｆ２．８とする。）のレンズが装着された場合にはＰＷＭ比を１００％にするとともに電圧生成回路２０２に６０Ｖの電圧を供給させる。ＰＷＭ比を１００％にしただけでは、２％の透過率にまで下げることができなからである。すなわち、表示パターンに対する駆動電圧を制御することによって、Ｆ値によらず、暗く表示したい表示パターンの明度と中間調表示したい表示パターンの明度との差がさほど変化しないようにする。
【００８７】
なお、上記の各実施の形態では、合焦していない領域の表示パターンを中間調表示し、合焦している領域の表示パターンを暗く表示する場合を例にしたが、そのような表示パターンの使い方は一例であって、中間調表示を活用しうる使い方であれば、他の使い方を行ってもよい。
【００８８】
また、上記の各実施の形態では、制御回路２０１とＰＷＭテーブル２０６とをカメラ本体とは独立した要素としたが、それらを、カメラに組み込まれているマイクロコンピュータ（ＣＰＵとメモリ等）の一機能として実現することもできる。
【００８９】
また、本発明に係る画像表示装置１０は、カメラのファインダ装置の他、光学顕微鏡など、観察者３が、透視窓等を介して被観察物を観察する用途において、観察者に対して透視窓等を介して情報をスーパーインポーズ表示する用途に広く適用することができる。
【実施例】
【００９０】
以下に本発明の実施例を示す。実施例中、「％」は重量％を意味する。
【００９１】
誘電率異方性が負であるネマチック液晶（Ｔｃ＝９８℃、Δε＝−５．６、Δｎ＝０．２２０）８０％と、図３の（ａ）に示す二官能の硬化性化合物２０％と、光重合開始剤としてのベンゾインイソプロピルエーテルとを混合した。ベンゾインイソプロピルエーテルについては、硬化性化合物（図３の（ａ）に示す化合物および図３の（ｅ）に示す化合物）の総量を１００％とした場合、３％になるように混合した。そして、混合液を液晶相にするために、攪拌しながら９０℃に加温し、等方相にして混合液を均一にした後、温度を６０℃に下げた。その後、混合層が液晶相になったことを確認した。
【００９２】
液晶セルを以下のように作製した。透明電極１０２，１０７上に垂直配向用ポリイミド薄膜１０３，１０６を形成した一対の基板１０１，１０８を、垂直配向用ポリイミド薄膜１０３，１０６が対向するように、散布した微量の樹脂ビーズ（直径６μｍ）を介して、四辺に幅約１ｍｍで印刷したエポキシ樹脂（周辺シール）で張り合わせ、液晶セルを形成した。次いで、上記の混合液を液晶セルの中に注入した。
【００９３】
液晶セルを４０℃に保持した状態で、主波長が約３６５ｎｍのＨｇＸｅランプにより、上側より３ｍＷ／ｃｍ２、下側より約３ｍＷ／ｃｍ２の紫外線を１０分間照射し、液晶／高分子複合体からなる液晶層が基板間に形成された表示素子を得た。
【００９４】
このようにして得られた液晶素子は、電圧非印加状態において均一な透明状態を呈していた。液晶素子に矩形波２００Ｈｚ、６０Ｖの電圧を印加したところ、液晶素子は白濁様に変化した。５３０ｎｍを中心波長とした半値幅約２０ｎｍの測定光源を用いたシュリーレン光学系（光学系のＦ値１１．５、集光角５°）で透過率を測定したところ、電圧を印加しない状態で７８％であり、この値を６０Ｖｒｍｓ印加した時の透過率で割ったコントラストの値は８０であった。
【００９５】
そして、表示素子１を、図４に示すようなカメラのファインダー装置の内部に設置される画像表示装置１０の表示素子として配置し、フォーカスエリアに相当する表示パターンを６０％の透過率で中間調表示されるように制御した。表示素子１の周囲温度を−２０〜２５℃の間で変化させたが、中間調表示部分の明るさの変化は視認されなった。
【符号の説明】
【００９６】
１ 表示素子
３ 観察者
８１１〜８５３ 表示パターン
１０ 画像表示装置
２０ 駆動回路
１０１，１０８ ガラス基板
１０２，１０７，１０２１，１０７１ 透明電極
１０３，１０６ 配向膜
１０４ 液晶層
１０５ シール層
２０１ 制御回路
２０２ 電圧生成回路
２０３ 電極駆動回路
２０４ 電極駆動回路
２０５ 温度センサ
２０６ ＰＷＭテーブル
３００ カメラ本体
３１１ ミラー
３１２ 液晶表示パネル
３１３ プリズム
３１４ 接眼レンズ
３１５ 透視窓
３１６ 駆動回路
３２０ レンズ筒体
３２１ レンズ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光透過状態と光散乱状態をとることができる液晶層が透明な一対の電極付き基板間に挟持され、電圧無印加時に透過状態になり電圧印加時に散乱状態になる表示素子と、
前記表示素子の周囲温度を検知する温度検知手段とを備え、
前記表示素子の一部に表示パターンが形成され、
前記表示パターンに対応する電極をパルス幅変調方式で駆動する駆動回路を備え、
前記駆動回路は、前記表示パターンを中間調表示する場合に周囲温度によらず中間調のレベルを一定値に維持するために前記温度検知手段が検知した周囲温度に応じてパルス幅を調整する
ことを特徴とする被観察物からの光透過機能を有する画像表示装置。
【請求項２】
駆動回路は、
複数種類の温度の各々に対応してパルス幅が記憶されている記憶手段を含み、
表示パターンを中間調表示する場合に、温度検知手段が検知した周囲温度に相当する温度に対応するパルス幅を前記記憶手段から読み出し、読み出したパルス幅によって前記表示パターンに対応する電極を駆動する
請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項３】
駆動回路は、表示パターンを中間調表示する場合に駆動周波数によらず中間調のレベルを一定値に維持するために表示素子を駆動する際の駆動周波数に応じてパルス幅を調整する請求項１または請求項２に記載の画像表示装置。
【請求項４】
駆動回路は、
複数種類の駆動周波数に対応してパルス幅が記憶されている記憶手段を含み、
表示パターンを中間調表示する場合に、表示素子を駆動する際の駆動周波数に対応するパルス幅を前記記憶手段から読み出し、読み出したパルス幅によって前記表示パターンに対応する電極を駆動する
請求項３に記載の画像表示装置。
【請求項５】
光透過状態と光散乱状態をとることができる液晶層が透明な一対の電極付き基板間に挟持され、電圧無印加時に透過状態になり電圧印加時に散乱状態になる表示素子と、
前記表示素子の一部に表示パターンが形成され、
前記表示パターンに対応する電極をパルス幅変調方式で駆動する駆動回路を備え、
前記駆動回路は、入力されるＦ値信号が示すレンズのＦ値に応じてパルス幅を調整する
ことを特徴とする被観察物からの光透過機能を有する画像表示装置。
【請求項６】
カメラのファインダ装置に用いられる請求項１から請求項５のうちのいずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項７】
表示パターンは、フォーカスエリアを示す表示パターンである請求項６に記載の画像表示装置。
【請求項１】
光透過状態と光散乱状態をとることができる液晶層が透明な一対の電極付き基板間に挟持され、電圧無印加時に透過状態になり電圧印加時に散乱状態になる表示素子と、
前記表示素子の周囲温度を検知する温度検知手段とを備え、
前記表示素子の一部に表示パターンが形成され、
前記表示パターンに対応する電極をパルス幅変調方式で駆動する駆動回路を備え、
前記駆動回路は、前記表示パターンを中間調表示する場合に周囲温度によらず中間調のレベルを一定値に維持するために前記温度検知手段が検知した周囲温度に応じてパルス幅を調整する
ことを特徴とする被観察物からの光透過機能を有する画像表示装置。
【請求項２】
駆動回路は、
複数種類の温度の各々に対応してパルス幅が記憶されている記憶手段を含み、
表示パターンを中間調表示する場合に、温度検知手段が検知した周囲温度に相当する温度に対応するパルス幅を前記記憶手段から読み出し、読み出したパルス幅によって前記表示パターンに対応する電極を駆動する
請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項３】
駆動回路は、表示パターンを中間調表示する場合に駆動周波数によらず中間調のレベルを一定値に維持するために表示素子を駆動する際の駆動周波数に応じてパルス幅を調整する請求項１または請求項２に記載の画像表示装置。
【請求項４】
駆動回路は、
複数種類の駆動周波数に対応してパルス幅が記憶されている記憶手段を含み、
表示パターンを中間調表示する場合に、表示素子を駆動する際の駆動周波数に対応するパルス幅を前記記憶手段から読み出し、読み出したパルス幅によって前記表示パターンに対応する電極を駆動する
請求項３に記載の画像表示装置。
【請求項５】
光透過状態と光散乱状態をとることができる液晶層が透明な一対の電極付き基板間に挟持され、電圧無印加時に透過状態になり電圧印加時に散乱状態になる表示素子と、
前記表示素子の一部に表示パターンが形成され、
前記表示パターンに対応する電極をパルス幅変調方式で駆動する駆動回路を備え、
前記駆動回路は、入力されるＦ値信号が示すレンズのＦ値に応じてパルス幅を調整する
ことを特徴とする被観察物からの光透過機能を有する画像表示装置。
【請求項６】
カメラのファインダ装置に用いられる請求項１から請求項５のうちのいずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項７】
表示パターンは、フォーカスエリアを示す表示パターンである請求項６に記載の画像表示装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１１−２５７５７１（Ｐ２０１１−２５７５７１Ａ）
【公開日】平成２３年１２月２２日（２０１１．１２．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１３１６０１（Ｐ２０１０−１３１６０１）
【出願日】平成２２年６月９日（２０１０．６．９）
【出願人】（０００００００４４）旭硝子株式会社 (2,665)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１２月２２日（２０１１．１２．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月９日（２０１０．６．９）
【出願人】（０００００００４４）旭硝子株式会社 (2,665)
【Ｆターム（参考）】
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