JP2007017461A - 液晶デバイスの駆動方法、および液晶デバイス駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 特定の液晶デバイスに対して走査系の露光装置によっても書き込み時間が短い液晶デバイスの駆動方法および液晶デバイス駆動装置を提供する。
【解決手段】 少なくともコレステリック液晶１２からなる液晶層７と光導電体層１０とが積層され、両層の外側に電極５，６が配されてなる液晶デバイス１に画像を記録すべく、（１）両電極５，６間に、液晶層７におけるプレーナ相からフォーカルコニック相への相変化のしきい値を越える電圧を印加し、（２）液晶層１におけるフォーカルコニック相からホメオトロピック相への相変化のしきい値を非露光時には超えず露光時に超える程度、かつ、非露光時にフォーカルコニック相とホメオトロピック相がヒステリシスにより双安定となる電圧を、両電極５，６間に印加しながら前記液晶デバイスを露光し、（３）電圧の印加を解除して、表示画像を確定させる、液晶デバイスの駆動方法および液晶デバイス駆動装置である。
【選択図】 図１

Description

本発明は、液晶および光導電体を用いて画像を表示し、記録する液晶デバイスに像を書き込むための駆動方法、および液晶デバイス駆動装置に関する。

森林資源保護などの地球環境保全や、スペースセーブといった事務環境改善などの理由から、紙に替わるハードコピー技術として、リライタブルマーキング技術への期待が大きい。
紙のハードコピーには、（１）明るく、コントラストの高い、反射型フルカラー表示が可能であり、読みやすく、情報表示密度が高い、（２）軽薄で、可とう性を有する構造であり、楽な姿勢で見ることができ、照明条件の選択の幅が広い、（３）表示にメモリ性を有し、無電源での情報表示、保存が可能であるとともに、フリッカレスな表示で、目の疲労が少ない、（４）低コストで、複数枚の同時表示による一覧性が得やすく、情報の比較やブラウジングなどが容易である、といった従来の電子ディスプレイには無い優れた利便性を持っている。

このため、オフィスのペーパーレス化は期待されるほどには促進されず、電子ディスプレイに表示されている情報を改めて紙にハードコピーとして印字してから閲覧するという行為を引き起こす結果になっている。そこで、紙に代わる表示媒体には、省資源、省廃棄物を実現するための書き換え可能性に加えて、上記のような紙文書固有の多様な利便性の再現が必要となる。

より一層利便性の高い各種リライタブルマーキング技術の研究が為されているが、その１つの方向性として、液晶と光導電体とを積層した液晶デバイスによる技術は、繰り返し記録／消去を行うことを可能とし、その他優れた特性を実現し得ることから注目されている。中でも、本発明者らが特許文献１において提案する技術、すなわち、「液晶層と光導電体層を積層した液晶デバイスにおいて、前記液晶層をコレステリック液晶と透明樹脂からなる自己保持型液晶複合体とし、前記光導電体層を有機光導電体層としたことを特徴とする液晶デバイス」は、液晶デバイスの全面にわたって同時に露光しなくても画像を形成することができ、書き込み装置の小型化および低コスト化を実現することができるとともに、液晶デバイスとしても、薄型かつ軽量で、取り扱いやすくなり、システム全体として、ハードコピーに代わり得るリライタブル表示媒体および書き込み装置を実現することができるといった卓越した特徴を有するものである。

当該技術の概要について説明する。コレステリック液晶（カイラルネマチック液晶）が示すプレーナ相は、螺旋軸に平行に入射した光を右旋光と左旋光に分け、螺旋の捩じれ方向に一致する円偏光成分をブラッグ反射し、残りの光を透過させる選択反射現象を起こす。反射光の中心波長λおよび反射波長幅Δλは、螺旋ピッチをｐ、螺旋軸に直交する平面内の平均屈折率をｎ、複屈折率をΔｎとすると、それぞれ、λ＝ｎ・ｐ、Δλ＝Δｎ・ｐで表され、プレーナ相のコレステリック液晶層による反射光は、螺旋ピッチに依存した鮮やかな色を呈する。

正の誘電率異方性を有するコレステリック液晶は、図１４（Ａ）に示すように、螺旋軸がセル表面に垂直になり、入射光に対して上記の選択反射現象を起こすプレーナ相、図１４（Ｂ）に示すように、螺旋軸がほぼセル表面に平行になり、入射光を少し前方散乱させながら透過させるフォーカルコニック相、および図１４（Ｃ）に示すように、螺旋構造がほどけて液晶ダイレクタが電界方向を向き、入射光をほぼ完全に透過させるホメオトロピック相、の３つの状態を示す。

上記の３つの状態のうち、プレーナ相とフォーカルコニック相は、無電界で双安定に存在することができる。したがって、コレステリック液晶の相状態は、液晶層に印加される電界強度に対して一義的に決まらず、プレーナ相が初期状態の場合には、電界強度の増加に伴って、プレーナ相、フォーカルコニック相、ホメオトロピック相の順に変化し、フォーカルコニック相が初期状態の場合には、電界強度の増加に伴って、フォーカルコニック相、ホメオトロピック相の順に変化する。

一方、液晶層に印加した電界強度を急激にゼロにした場合には、プレーナ相とフォーカルコニック相はそのままの状態を維持し、ホメオトロピック相はプレーナ相に変化する。
したがって、パルス信号を印加した直後のコレステリック液晶層は、図１５に示すようなスイッチング挙動を示し、印加されたパルス信号の電圧が、Ｖｆｈ以上のときには、ホメオトロピック相からプレーナ相に変化した選択反射状態となり、ＶｐｆとＶｆｈの間のときには、フォーカルコニック相による透過状態となり、Ｖｐｆ以下のときには、パルス信号印加前の状態を継続した状態、すなわちプレーナ相による選択反射状態またはフォーカルコニック相による透過状態となる。

なお、図中、縦軸は正規化反射率であり、最大反射率を１００、最小反射率を０として、反射率を正規化している。また、プレーナ相、フォーカルコニック相およびホメオトロピック相の各状態間には、遷移領域が存在するため、正規化反射率が５０以上の場合を選択反射状態、正規化反射率が５０未満の場合を透過状態と定義し、プレーナ相とフォーカルコニック相の相変化のしきい値電圧をＶｐｆとし、フォーカルコニック相とホメオトロピック相の相変化のしきい値電圧をＶｆｈとする。

特に、コレステリック液晶の連続相中に網目状の樹脂を含むＰＮＬＣ（Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ）構造や、高分子の骨格中にコレステリック液晶がドロップレット状に分散されたＰＤＬＣ（Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｄｉｓｐｅｒｓｅｄ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ）構造（マイクロカプセル化されたものを含む）の液晶層においては、コレステリック液晶と高分子の界面における干渉により（アンカリング効果）、プレーナ相とフォーカルコニック相の無電界における双安定性が向上し、長期間に渡ってパルス信号印加直後の状態を保持することができる。

当該技術による液晶デバイスでは、このコレステリック液晶の双安定現象を利用して、（Ａ）プレーナ相による選択反射状態と、（Ｂ）フォーカルコニック相による透過状態とを、スイッチングすることによって、無電界でのメモリ性を有するブラック・ホワイトのモノクロ表示、または無電界でのメモリ性を有するカラー表示を行う。

さらに、当該技術による液晶デバイスにおいて、自己保持型液晶複合体と有機光導電体は、いずれも原液の塗布やラミネート加工によって積層形成することができるので、当該液晶デバイスは、容易かつ安価に作製することができる。また、自己保持型液晶複合体も有機光導電体も、いずれもハードコピーに要求される解像度を容易に達成することができ、液晶デバイスの表示分解能を高くすることができる。

当該技術による液晶デバイスは、全面にわたって同時に露光しなくても画像を形成することができることから、走査系の露光装置、例えばレーザ光露光装置や発光ダイオードアレイを用いて、液晶デバイスの表面を走査することにより、画像の書き込みをすることができる。

図１６に、当該技術による液晶デバイスを走査系の露光装置で画像の書き込みを行っている様子を模式的に表す模式図である。図１６に示されるように、当該技術による液晶デバイスは、一対の電極基板間に液晶層である表示層と光導電体層であるＯＰＣ層とを例えば遮光層を挟んで積層挟持してなるものである。表示層全面をプレーナ相にリセットした後、両透明電極に所定のバイアス電圧を印加した状態でラインヘッドあるいはビームスキャナ等の露光装置でＯＰＣ層側の表面を走査して像様に露光することで、所望の記録画像を書き込むことができる。

既述のように、この書き込みの際に液晶層は、露光の有無により、プレーナ相からフォーカルコニック相への相変化を生じさせる部位とさせない部位とのコントラストを得て、所望の記録画像を形成するものであるが、このプレーナ相からフォーカルコニック相への相変化には、ある程度の時間を必要とする。具体的には、数百ｍｓ（およそ２００ｍｓ以上）の時間をかけて、液晶層は相変化を完了させるため、１走査ライン（あるいは１画素）毎に数百ｍｓの書き込み時間を費やすことから、液晶デバイス全面を書き換えるのには、合計として多大な時間がかかってしまう。そのため、上記技術では、書き込みにおける実用性に関して十分なものとは言えないものであった。

特開平１１−２３７６４４号公報 特表２０００−５１４９３２号公報 特開平１１−３２６８７１号公報

したがって、本発明は、液晶デバイスの全面にわたって同時に露光しなくても画像を形成することができ、書き込み装置の小型化および低コスト化を実現することができるとともに、液晶デバイスとしても、薄型かつ軽量で、取り扱いやすくなり、システム全体として、ハードコピーに代わり得るリライタブル表示媒体として有用な液晶デバイス、詳しくは、液晶層としてコレステリック液晶と透明樹脂とからなる自己保持型液晶複合体を用い、光導電体層として有機光導電体層を用い、これらを積層した液晶デバイスに対して、特に走査系の露光装置で露光して画像を書き込む場合でも、書き込み時間が短い、実用性の高い液晶デバイスの駆動方法、および液晶デバイス駆動装置を提供することにある。

上記目的は、以下の本発明により達成される。すなわち本発明の液晶デバイスの駆動方法は、少なくともコレステリック液晶からなる液晶層と、光導電体層とが積層され、その両層の外側に電極が配されてなる液晶デバイスに、画像を記録するための液晶デバイスの駆動方法であって、
前記両電極間に、前記液晶層におけるプレーナ相からフォーカルコニック相への相変化のしきい値（第１しきい値）を越える電圧を印加して、前記液晶層全体をフォーカルコニック相にする初期化工程と、
前記液晶層におけるフォーカルコニック相からホメオトロピック相への相変化のしきい値（第２しきい値）を非露光時には超えず露光時に超える程度の電圧であり、かつ、非露光時にフォーカルコニック相とホメオトロピック相がヒステリシスにより双安定となる電圧を、前記両電極間に印加しながら、前記液晶デバイスを画像様に露光する書き込み工程と、
電圧の印加を解除して、ホメオトロピック相へ相変化していた部位をプレーナ相に相変化させることで表示画像を確定させる表示確定工程と、
からなることを特徴とする。

本発明の液晶デバイスの駆動方法において、前記書き込み工程における露光手段としては、前記液晶デバイスの全面を一次元的あるいは二次元的に走査させることで露光する手段、例えば、レーザ光や発光ダイオードアレイ等の走査系のものを用いることができる。勿論、面発光による二次元一括露光手段を採用することもできる。

一方、本発明の液晶デバイス駆動装置は、少なくともコレステリック液晶からなる液晶層と、光導電体層とが積層され、その両層の外側に電極が配されてなる液晶デバイスに、画像を記録するための液晶デバイス駆動装置であって、少なくとも、前記両電極間に電圧を印加し得る電源装置と、前記液晶デバイスを露光し得る露光装置とからなり、下記動作が順次為されることを特徴とする。
（初期化動作）前記電源装置により、前記液晶層におけるプレーナ相からフォーカルコニック相への相変化のしきい値（第１しきい値）を越える電圧を印加して、前記液晶層全体をフォーカルコニック相にする。
（書込み動作）前記液晶層におけるフォーカルコニック相からホメオトロピック相への相変化のしきい値（第２しきい値）を非露光時には超えず露光時に超える程度の電圧であり、かつ、非露光時にフォーカルコニック相とホメオトロピック相がヒステリシスにより双安定となる電圧を、前記電源装置により印加しながら、前記露光装置により画像様に露光する。
（表示確定動作）前記電源装置による電圧の印加を解除して、ホメオトロピック相へ相変化していた部位をプレーナ相に相変化させる。

本発明の液晶デバイス駆動装置において、前記露光装置としては、前記液晶デバイスの全面を一次元的に走査させることで露光する装置、例えば、レーザ光露光装置や発光ダイオードアレイ等の走査系の装置を用いることができる。勿論、面発光による二次元一括露光装置を採用することもできる。

図２に、コレステリック液晶の相変化の一覧を模式的に示す。電圧の印加に伴い、プレーナ相にある状態からフォーカルコニック相、さらにホメオトロピック相へと相変化する。
従来技術で説明した、特許文献１に記載の技術では、初期状態をプレーナ相としておき、電圧を印加した状態で像様に露光することでプレーナ相からフォーカルコニック相へと相変化させることで、液晶層（表示層）に画像を書き込んでいる。プレーナ相およびフォーカルコニック相のいずれも、印加電圧を除した後もその層状態が保持されるため、書き込まれた画像も安定的に保持される。

しかし、図２に示されるように、プレーナ相からフォーカルコニック相へは相変化速度が極めて遅く、既述の通り数百ｍｓもの時間を要してしまう。１つ１つの画素やラインに対して、このような時間をかけてしまうと、液晶面全体を走査して画像を書き込むのには多大な時間を要してしまう。つまり、図３に示されるように、１ラインあたり少なくとも２００ｍｓずつの時間を要し、完全に相変化を生じさせてから次のラインの露光へと移動するため、書き込みに「２００ｍｓ以上」×ライン数の時間を要する。これは例えば、１００ラインの画像を書き込む場合には２０秒以上もの時間を、４８０ラインの画像を書き込む場合には１分３０秒以上もの時間を、それぞれ要してしまい、上記技術では、書き込みにおける実用性に関して十分なものとは言えない。
なお、ここで図３は、従来の液晶デバイスの駆動方法により走査系の露光装置で書き込む際の書き込み時間を説明するための説明図である。

本発明では、相変化速度の遅いプレーナ相からフォーカルコニック相ではなく、相変化速度の速いフォーカルコニック相からホメオトロピック相への相変化を
書き込みのための相変化として採用している。すなわち、バイアス電圧およびアドレス光強度を、
・暗時（光非照射部）にフォーカルコニック相状態（Ｆ状態）、ホメオトロピック相状態（Ｈ状態）ともに配向変化なし（ヒステリシス挙動）で、
・明時（光照射部）でＦ状態がＨ状態に変化し、Ｈ状態は変化なし、
となる条件に設定する。そして、バイアス電圧の印加を開始して全面をＦ状態に変化させた後、画像データに基づいて、画像の反射部に光が照射されるように露光手段（露光装置）により書き込みを行う。

このとき、液晶層における明暗各状態変化は、（１）初期状態（Ｆ状態）にリセットされ（初期化工程・動作）、（２）露光手段（装置）によるアドレス光のＯＮ／ＯＦＦでＨ状態／Ｆ状態の２状態が選択され（書き込み工程・動作）、（３）Ｈ状態／Ｆ状態間のヒステリシスを利用して選択状態が保持され、（４）全ライン書き込み後にバイアス電圧を除去し、Ｈ状態の部位はプレーナ状態（Ｐ状態）に変化し、Ｆ状態の部位はそのままＦ状態のままで表示が確定し（表示確定工程・動作）、画像表示される。
速度の速いＦ状態→Ｈ状態への相変化（配向変化）を利用し、かつ、両相状態間のヒステリシスにより、画像情報が維持されることを利用しているため、露光（光アドレス）を行う時間を低減でき、書き込み時間を大幅に短縮することができる。

Ｆ状態→Ｈ状態への相変化に要する時間は２ｍｓ以上程度なので、Ｐ状態→Ｆ状態への相変化を利用していた従来の技術に比して書き込み時間を、理論上、最大１％にまで短縮することができる。本発明の液晶デバイスの駆動方法による書き込み時間について説明するための、図３と同様の説明図を図４に示す。図４からも明らかなように、本発明によれば、１ラインの書き込み時間を大幅に短縮することができるため、全体としての書き込み時間を大幅に短縮することができる。

すなわち、書き込みに要する時間は「２ｍｓ以上」×ライン数なので、例えば、１００ラインの画像を書き込む場合に僅か０．２秒内外の時間で十分であり、４８０ラインの画像を書き込む場合であっても実に２．５秒内外の時間で十分であり、前記従来の技術では不十分であった書き込みにおける実用性に関して、本発明により飛躍的に向上させることができる。

本発明の作用ないし効果について、露光手段（装置）として、前記液晶デバイスの全面を一次元的あるいは二次元的に走査させることで露光する手段（装置）を主として例に挙げて説明しているが、本発明は、露光手段（装置）として、面発光による二次元一括露光手段（装置）を採用することもでき、かつ、種々の作用・効果が得られる。

画像書き込みのための露光時間については、二次元一括露光手段（装置）では、前記従来の技術でもわずか２００ｍｓ前後のみで済み１秒にも満たないため、本願発明によっても大きなメリットとは言い得ない。しかも、本願発明では、（１）初期化工程（初期化動作）で初期状態（Ｆ状態）にリセットするのに必要な電圧印加時間が、２００ｍｓ程度必要なため、結局画像形成のための全所要時間はほとんど変わらなくなってしまう。

しかし、二次元一括露光手段（装置）は多大なエネルギーを必要とするため、それを１／１００にまで短縮できる本発明によれば、エネルギーコストを大幅に削減することができると言う、顕著な効果が得られる。勿論、当該効果については、露光による書き込み時間が大幅に短縮できる点で共通することから、液晶デバイスの全面を一次元的あるいは二次元的に走査させることで露光する手段（装置）を用いる場合にも同様である。

本発明によれば、液晶層としてコレステリック液晶と透明樹脂からなる自己保持型液晶複合体を用い、光導電体層として有機光導電体層を用い、これらを積層した、優れた特徴を有するリライタブル表示媒体として有用な液晶デバイスに対して、特に走査系の露光装置で露光して画像を書き込む場合でも、書き込み時間が短い、実用性の高い液晶デバイスの駆動方法、および液晶デバイス駆動装置を提供することができる。
また、本発明によれば、露光装置が走査系であっても面発光であっても、書き込みのための光照射時間を短縮することができ、省エネルギーに寄与する液晶デバイスの駆動方法、および液晶デバイス駆動装置を提供することができる。

以下、本発明を図面に則して詳細に説明する。
図１は、本発明の液晶デバイスの駆動方法を適用したシステムの例示的一態様である実施形態の概略構成図である。本実施形態の液晶デバイス駆動装置は、表示媒体（液晶デバイス）１と書き込み装置（液晶デバイス駆動装置）２とからなる。この両構成要素について、詳細に説明してから、その動作について説明する。

＜表示媒体＞
本発明において表示媒体とは、アドレス光の照射、バイアス信号の印加によって光アドレス動作ができる部材であり、具体的には液晶デバイスである。
本実施形態において、表示媒体１は、表示面側から順に、透明基板３、透明電極５、表示層（液晶層）７、ラミネート層８、着色層（遮光層）９、ＯＰＣ層（光導電体層）１０、透明電極６および透明基板４が積層されてなる物である。

（透明基板）
透明基板３，４は、各機能層を内面に保持し、表示媒体の構造を維持する目的の部材である。透明基板３，４は、外力に耐える強度を有するシート形状の物体であり、表示面側の基板３は少なくとも入射光を、書き込み面側の基板４は少なくともアドレス光を、それぞれ透過する。フレキシブル性を有することが好ましい。具体的な材料としては、無機シート（たとえばガラス・シリコン）、高分子フィルム（たとえばポリエチレンテレフタレート、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリカーボネート、ポリエチレンナフタレート）等を挙げることができる。外表面に、防汚膜、耐磨耗膜、光反射防止膜、ガスバリア膜など公知の機能性膜を形成してもよい。
なお、本発明において基板を含むときであっても、当該基板は、透明であることが必須なわけでは無い。

（透明電極）
透明電極５，６は、書き込み装置２から印加されたバイアス電圧を、表示媒体１内の各機能層へ面均一に印加する目的の部材である。透明電極５，６は、面均一な導電性を有し、表示面側の電極５は少なくとも入射光を、書き込み面側の電極６は少なくともアドレス光を透過する。具体的には、金属（たとえば金、アルミニウム）、金属酸化物（たとえば酸化インジウム、酸化スズ、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ））、導電性有機高分子（たとえばポリチオフェン系・ポリアニリン系）などで形成された導電性薄膜を挙げることができる。表面に、密着力改善膜、光反射防止膜、ガスバリア膜など公知の機能性膜を形成してもよい。
なお、本発明において当該電極は、透明であることが必須なわけでは無い。

（表示層）
本発明において表示層とは、電場によって入射光のうち特定の色光の反射・透過状態を変調する機能を有し、選択した状態が無電場で保持できる性質のものである。表示層としては、曲げや圧力などの外力に対して変形しない構造であることが好ましい。

本発明において表示層としては、コレステリック液晶および透明樹脂からなる自己保持型液晶複合体の液晶層が形成されてなるものである。すなわち、複合体として自己保持性を有するためスペーサ等を必要としない液晶層である。本実施形態では、図１に示されるように、高分子マトリックス（透明樹脂）１１中にコレステリック液晶１２が分散した状態となっている。

コレステリック液晶１２は、入射光のうち特定の色光の反射・透過状態を変調する機能を有し、液晶分子がらせん状に捩れて配向しており、らせん軸方向から入射した光のうち、らせんピッチに依存した特定の光を干渉反射する。電場によって配向が変化し、反射状態を変化させることができる。ドロップサイズが均一で、単層稠密に配置されていることが好ましい。

コレステリック液晶１２として使用可能な具体的な液晶としては、ネマチック液晶やスメクチック液晶（たとえばシッフ塩基系、アゾ系、アゾキシ系、安息香酸エステル系、ビフェニル系、ターフェニル系、シクロヘキシルカルボン酸エステル系、フェニルシクロヘキサン系、ビフェニルシクロヘキサン系、ピリミジン系、ジオキサン系、シクロヘキシルシクロヘキサンエステル系、シクロヘキシルエタン系、シクロヘキサン系、トラン系、アルケニル系、スチルベン系、縮合多環系）、またはこれらの混合物に、カイラル剤（たとえばステロイド系コレステロール誘導体、シッフ塩基系、アゾ系、エステル系、ビフェニル系）を添加したもの等を挙げることができる。

コレステリック液晶の螺旋ピッチは、ネマチック液晶に対するカイラル剤の添加量で調整する。例えば、表示色を青、緑、赤とする場合には、それぞれ選択反射の中心波長が、４００ｎｍ〜５００ｎｍ、５００ｎｍ〜６００ｎｍ、６００ｎｍ〜７００ｎｍの範囲になるようにする。また、コレステリック液晶の螺旋ピッチの温度依存性を補償するために、捩じれ方向が異なる、または逆の温度依存性を示す複数のカイラル剤を添加する公知の手法を用いてもよい。

表示層７がコレステリック液晶１２と高分子マトリックス（透明樹脂）１１からなる自己保持型液晶複合体を形成する形態としては、コレステリック液晶の連続相中に網目状の樹脂を含むＰＮＬＣ（Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ）構造や、高分子の骨格中にコレステリック液晶がドロップレット状に分散されたＰＤＬＣ（Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｄｉｓｐｅｒｓｅｄ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ）構造（マイクロカプセル化されたものを含む）を用いることができ、ＰＮＬＣ構造やＰＤＬＣ構造とすることによって、コレステリック液晶と高分子の界面にアンカリング効果を生じ、無電界でのプレーナ相またはフォーカルコニック相の保持状態を、より安定にすることができる。

ＰＮＬＣ構造やＰＤＬＣ構造は、高分子と液晶とを相分離させる公知の方法、例えば、アクリル系、チオール系、エポキシ系などの、熱や光、電子線などによって重合する高分子前駆体と液晶を混合し、均一相の状態から重合させて相分離させるＰＩＰＳ（Ｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ Ｉｎｄｕｃｅｄ ＰｈａｓｅＳｅｐａｒａｔｉｏｎ）法、ポリビニルアルコールなどの、液晶の溶解度が低い高分子と液晶とを混合し、攪拌懸濁させて、液晶を高分子中にドロップレット分散させるエマルジョン法、熱可塑性高分子と液晶とを混合し、均一相に加熱した状態から冷却して相分離させるＴＩＰＳ（Ｔｈｅｒｍａｌｌｙ Ｉｎｄｕｃｅｄ Ｐｈａｓｅ Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ）法、高分子と液晶とをクロロホルムなどの溶媒に溶かし、溶媒を蒸発させて高分子と液晶とを相分離させるＳＩＰＳ（Ｓｏｌｖｅｎｔ Ｉｎｄｕｃｅｄ Ｐｈａｓｅ Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ）法などによって形成することができるが、特に限定されるものではない。

高分子マトリックス１１は、コレステリック液晶１２を保持し、表示媒体の変形による液晶の流動（画像の変化）を抑制する機能を有するものであり、液晶材料に溶解せず、また液晶と相溶しない液体を溶剤とする高分子材料が好適に用いられる。また、高分子マトリックス１１としては、外力に耐える強度をもち、少なくとも反射光およびアドレス光に対して高い透過性を示す材料であることが望まれる。

高分子マトリックス１１として採用可能な材料としては、水溶性高分子材料（たとえばゼラチン、ポリビニルアルコール、セルロース誘導体、ポリアクリル酸系ポリマー、エチレンイミン、ポリエチレンオキサイド、ポリアクリルアミド、ポリスチレンスルホン酸塩、ポリアミジン、イソプレン系スルホン酸ポリマー）、あるいは水性エマルジョン化できる材料（たとえばフッ素樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂）等を挙げることができる。

（ＯＰＣ層）
ＯＰＣ層（光導電体層）１０は、内部光電効果をもち、アドレス光の照射強度に応じてインピーダンス特性が変化する特性を有する層である。ＡＣ動作が可能であり、アドレス光に対して対称駆動になることが好ましく、電荷発生層（ＣＧＬ）が電荷輸送層（ＣＴＬ）の上下に積層された３層構造が好適である。本実施形態では、ＯＰＣ層１０として、図１における上層から順に上側の電荷発生層１３、電荷輸送層１４および下側の電荷発生層１５が積層されてなる。

電荷発生層１３，１５は、アドレス光を吸収して光キャリアを発生させる機能を有する層である。主に、電荷発生層１３が表示面側の透明電極５から書き込み面側の透明電極６の方向に流れる光キャリア量を、電荷発生層１５が書き込み面側の透明電極６から表示面側の透明電極５の方向に流れる光キャリア量を、それぞれ左右している。電荷発生層１３，１５としては、アドレス光を吸収して励起子を発生させ、電荷発生層内部、または電荷発生層／電荷輸送層界面で自由キャリアに効率良く分離させられるものが好ましい。

電荷発生層１３，１５は、電荷発生材料（たとえば金属又は無金属フタロシアニン、スクアリウム化合物、アズレニウム化合物、ペリレン顔料、インジゴ顔料、ビスやトリス等アゾ顔料、キナクリドン顔料、ピロロピロール色素、多環キノン顔料、ジブロモアントアントロンなど縮環芳香族系顔料、シアニン色素、キサンテン顔料、ポリビニルカルバゾールとニトロフルオレン等電荷移動錯体、ピリリウム塩染料とポリカーボネート樹脂からなる共昌錯体）を直接成膜する乾式法か、またはこれら電荷発生材料を、高分子バインダー（たとえばポリビニルブチラール樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、ビニルカルバゾール樹脂、ビニルホルマール樹脂、部分変性ビニルアセタール樹脂、カーボネート樹脂、アクリル樹脂、塩化ビニル樹脂、スチレン樹脂、ビニルアセテート樹脂、酢酸ビニル樹脂、シリコーン樹脂等）とともに適当な溶剤に分散ないし溶解させて塗布液を調製し、これを塗布し乾燥させて成膜する湿式塗布法等により形成することができる。

電荷輸送層１４は、電荷発生層１３，１５で発生した光キャリアが注入されて、バイアス信号で印加された電場方向にドリフトする機能を有する層である。一般に電荷輸送層は、電荷発生層の数１０倍の厚みを有するため、電荷輸送層１４の容量、電荷輸送層１４の暗電流、および電荷輸送層１４内部の光キャリア電流が、ＯＰＣ層１０全体の明暗インピーダンスを決定付けている。

電荷輸送層１４は、電荷発生層１３，１５からの自由キャリアの注入が効率良く発生し（電荷発生層１３，１５とイオン化ポテンシャルが近いことが好ましい）、注入された自由キャリアができるだけ高速にホッピング移動するものが好適である。暗時のインピーダンスを高くするため、熱キャリアによる暗電流は低い方が好ましい。

電荷輸送層１４は、低分子の正孔輸送材料（たとえばトリニトロフルオレン系化合物、ポリビニルカルバゾール系化合物、オキサジアゾール系化合物、ベンジルアミノ系ヒドラゾンあるいはキノリン系ヒドラゾン等のヒドラゾン系化合物、スチルベン系化合物、トリフェニルアミン系化合物、トリフェニルメタン系化合物、ベンジジン系化合物）、または低分子の電子輸送材料（たとえばキノン系化合物、テトラシアノキノジメタン系化合物、フルフレオン化合物、キサントン系化合物、ベンゾフェノン系化合物）を、高分子バインダー（たとえばポリカーボネート樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリスチレン樹脂、含珪素架橋型樹脂等）とともに適当な溶剤に分散ないし溶解させたもの、あるいは上記正孔輸送材料や電子輸送材料を高分子化した材料を適当な溶剤に分散ないし溶解させたものを調製し、これを塗布し乾燥させて形成すればよい。

（着色層）
着色層（遮光層）９とは、書き込み時にアドレス光と入射光を光学分離し、相互干渉による誤動作を防ぐとともに、表示時に表示媒体の非表示面側から入射する外光と表示画像を光学分離し、画質の劣化を防ぐ目的で設けられる層であり、本発明において必須の構成要素ではない。ただし、表示媒体１の性能向上のためには、設けることが望まれる層である。その目的から、着色層９には、少なくとも電荷発生層の吸収波長域の光、および表示層の反射波長域の光を吸収する機能が要求される。

着色層９は、具体的には、無機顔料（たとえばカドミウム系、クロム系、コバルト系、マンガン系、カーボン系）、または有機染料や有機顔料（アゾ系、アントラキノン系、インジゴ系、トリフェニルメタン系、ニトロ系、フタロシアニン系、ペリレン系、ピロロピロール系、キナクリドン系、多環キノン系、スクエアリウム系、アズレニウム系、シアニン系、ピリリウム系、アントロン系）をＯＰＣ層１０の電荷発生層１３側の面に直接成膜する乾式法か、あるいはこれらを高分子バインダー（たとえばポリビニルアルコール樹脂、ポリアクリル樹脂等）とともに適当な溶剤に分散ないし溶解させて塗布液を調製し、これを塗布し乾燥させて成膜する湿式塗布法等により形成することができる。

（ラミネート層）
ラミネート層８は、それぞれ上下基板内面に形成した各機能層を貼りあわせる際に、凹凸吸収および接着の役割を果たす目的で設けられる層であり、本発明において必須の構成要素ではない。ラミネート層８は、ガラス転移点の低い高分子材料からなるものであり、熱や圧力によって表示層７と着色層９とを密着・接着させることができる材料が選択される。また、少なくとも入射光に対して透過性を有することが条件となる。
ラミネート層８に好適な材料としては、粘着性の高分子材料（たとえばウレタン樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂）を挙げることができる。

図５は、図１に示される構造の表示媒体（液晶デバイス）１の等価回路を示す回路図である。Ｃlc，ＣopcおよびＲlc，Ｒopcは、それぞれ表示層７およびＯＰＣ層１０の静電容量および抵抗値である。ＣeおよびＲeは、表示層７およびＯＰＣ層１０以外の構成要素の等価静電容量および等価抵抗値である。
表示媒体１の透明電極５−透明電極６間に外部の書き込み装置２から印加される電圧をＶとすると、各構成要素には、各構成要素間のインピーダンス比によって決まる分圧Ｖlc，ＶopcおよびＶeが印加される。より具体的には、電圧が印加された直後には各構成要素の容量比で決定される分圧が生じ、時間経過とともに各構成要素の抵抗値比で決定される分圧へと緩和していく。

ここで、アドレス光の強度に応じてＯＰＣ層１０の抵抗値Ｒopcが変化するため、露光と非露光によって表示層７に印加される実効電圧を制御することができる。露光時にはＯＰＣ層１０の抵抗値Ｒopcが小さくなって表示層７に印加される実効電圧は大きくなり、逆に非露光時にはＯＰＣ層１０の抵抗値Ｒopcが大きくなって表示層７に印加される実効電圧は小さくなる。

図６は、露光時および非露光時における表示層（液晶層）７のスイッチング挙動の変化を示すグラフである。当該グラフにおける縦軸「正規化反射率」とは、外部電圧を一旦印加した後、それを除した場合における表示層の反射率であり、最大反射率を１００、最小反射率を０として正規化してある。また、当該グラフにおける実線Ｆｐはフォーカルコニック相状態（Ｆ状態）を初期状態とする露光時、破線Ｐｄはプレーナ相状態（Ｐ状態）を初期状態とする非露光時、破線Ｈｄはホメオトロピック相状態（Ｈ状態）を初期状態とする非露光時、破線Ｆｄはフォーカルコニック相状態（Ｆ状態）を初期状態とする非露光時のスイッチング挙動である。

外部印加電圧の大きさに応じて液晶は、Ｐ状態またはＨ状態を初期状態とした場合にはＰ状態、Ｆ状態、Ｈ状態と変化し、Ｆ状態を初期状態とした場合にはＦ状態、Ｈ状態と変化し、その最終状態がＰ状態およびＦ状態では、印加電圧を除した後も維持されるが、Ｈ状態では図２に示される通り、Ｐ状態に相変化する。したがって、露光／非露光に関わらず、印加電圧の大きさにより、最終的な相状態としてＰ状態ないしＦ状態が選択される。図１４に示される通り、Ｐ状態では光反射、Ｆ状態では光透過状態となる。

図６のグラフは、横軸の外部印加電圧が大きくなるにしたがって、表示層（液晶層）の状態が、Ｐ状態、Ｆ状態、Ｈ状態（最終的にＨ→Ｐ状態）、またはＦ状態、Ｈ状態（最終的にＨ→Ｐ状態）と推移して、それに応じて表示面における反射率（図１で言えば、透明基板３側からの入射光に対する反射率）が変化していることを表している。この各相変化が生じる電圧をしきい値と呼び、特に、Ｐ状態からＦ状態への相変化のしきい値を「第１しきい値」、Ｆ状態からＨ状態への相変化のしきい値を「第２しきい値」と呼ぶ。

図６のグラフ中においては、Ｈ状態を初期状態とする非露光時のしきい値（第１しきい値）電圧がＶhf,d、Ｐ状態を初期状態とする非露光時のしきい値（第１しきい値）電圧がＶpf,d、Ｈ状態を初期状態とする非露光時のしきい値（第２しきい値）電圧がＶhh,d、Ｐ状態を初期状態とする非露光時のしきい値（第２しきい値）電圧がＶph,d、Ｆ状態を初期状態とする非露光時のしきい値（第２しきい値）電圧がＶfh,d、さらに、Ｆ状態を初期状態とする露光時のしきい値（第２しきい値）電圧がＶfh,pと、それぞれ記号により表されている。

本発明では、画像書き込み時における相変化のしきい値として、第２しきい値を利用している。すなわち、まず、非露光状態でＶpf,d以上、Ｖph,d以下かつＶfh,d以下の大きさに相当する外部電圧Ｖａを印加して（次工程で印加すべきＶfh,p以上かつＶhh,d以上、Ｖfh,d以下の大きさの外部電圧Ｖｂと交差するＶfh,p以上かつＶhh,d以上、Ｖph,d以下かつＶfh,d以下の大きさの外部電圧Ｖｃを最初から印加しても構わない。）、表示層７の前画像が反射状態の部分をＰ状態からＦ状態へ相変化させて全面をＦ状態にセット（初期化工程・動作）した後、Ｖfh,p以上かつＶhh,d以上、Ｖfh,d以下の大きさの外部電圧Ｖｂを印加しつつ、露光手段（装置）により像様に露光を行う（書き込み工程・動作）。
なお、図６に示した各しきい値の大小関係は代表的なものであり、一部大小関係が異なる場合もありえるが、各工程で印加する電圧の条件は上記により限定される。

このように、書き込み工程（書き込み動作）の操作により、露光されない部位は、破線グラフＦｄの第２しきい値Ｖfh,dを超えない状態であるためＦ状態のままであるが、露光された部位は、実線グラフＦｐの第２しきい値Ｖfh,pを超え、Ｆ状態からＨ状態へ相変化して、部位による選択が為されて画像が書き込まれる。いずれの部位も、選択された後の書き込み工程（後続のラインが選択されている期間）では非露光の状態になるが、破線グラフＨｄの第２しきい値Ｖhh,d以上かつ破線グラフＦｄの第２しきい値Ｖfh,d以下の電圧Ｖｂが引き続き印加された状態になっているため、露光部位のＨ状態、非露光部位のＦ状態は、これらのヒステリシス挙動を利用してそのまま保持される。

表示層７のスイッチング（ヒステリシス）挙動は、表示層７を構成するコレステリック液晶１２の誘電率異方性、弾性率、螺旋ピッチ、高分子の骨格構造や側鎖、相分離プロセス、高分子マトリックス１１と表示層７との界面のモルフォロジー、これらの総合によって決まる高分子マトリックス１１と表示層７との界面におけるアンカリング効果の程度などによって、制御することができる。

より具体的には、ネマチック液晶の種類や組成比、カイラル剤の種類、樹脂の種類、高分子樹脂の出発物質であるモノマー、オリゴマー、開始剤、架橋剤などの種類や組成比、重合温度、光重合のための露光光源、露光強度、露光時間、雰囲気温度、電子線重合のための電子線強度、暴露時間、雰囲気温度、塗布時の溶媒の種類や組成比、溶液濃度、ウェット膜厚、乾燥温度、温度降下時の開始温度、温度降下速度などであるが、これらに限定されない。

＜書き込み装置＞
本発明において書き込み装置（液晶デバイス駆動装置）２とは、表示媒体１に画像を書込む装置であり、表示媒体１に対してアドレス光の照射を行う光照射部（露光装置）１８および表示媒体１にバイアス電圧を印加する電圧印加部（電源装置）１７を主要構成要素とし、さらにこれらの動作を制御する制御回路１６が配されてなる。

（光照射部）
光照射部（露光装置）１８は、像様となる所定のアドレス光パターンを表示媒体１に照射する機能を有し、制御回路１６からの入力信号に基づき、表示媒体１上(詳しくは、ＯＰＣ層上）に所望の光画像パターン（スペクトル・強度・空間周波数）を照射できるものであれば特に制限されるものではない。

光照射部１８により照射されるアドレス光としては、以下の条件のものが好ましく選択される。
・スペクトル：ＯＰＣ層１０の吸収波長域のエネルギーができるだけ多いことが好ましい。
・照射強度：明時にフォーカルコニック相（Ｆ）状態からホメオトロピック相（Ｈ）状態への相変化の第２しきい値電圧以上となり、暗時にはそれ以下となるような強度。
・照射時間：ラインや画素ごとに走査して照射する場合には、当該ラインや画素ごとに２ｍｓ以上。面発光による照射の場合には、全体で２ｍｓ以上。
光照射部１８により照射されるアドレス光としては、ＯＰＣ層１０の吸収波長域内にピーク強度を持ち、できるだけバンド幅の狭い光であることが望ましい。

光照射部１８としては、具体的には以下のものが挙げられる。
（１−１）光源（たとえば、冷陰極管、キセノンランプ、ハロゲンランプ、発光ダイオード（ＬＥＤ）、ＥＬ、レーザ等）を一次元のアレイ状に配置したものや、ポリゴンミラーと組み合せたもの、など走査動作によって任意の二次元発光パターンを形成できるもの
（１−２）光源をアレイ状に配置したものや導光板と組み合せたもの、などの均一な光源と、光パターンを作る調光素子（たとえば、ＬＣＤ、フォトマスクなど）の組み合わせ
（２）光源を面状に配置したものなどの自発光型ディスプレイ（たとえばＣＲＴ、ＰＤＰ、ＥＬ、発光ダイオード、ＦＥＤ、ＳＥＤ）
（３）上記（１−１）、（１−２）あるいは（２）と光学素子（たとえばマイクロレンズアレイ、セルホックレンズアレイ、プリズムアレイ、視野角調整シート）との組み合わせ

本発明では、既述のように、（１−１）の走査系の装置（液晶デバイスの全面を一次元的あるいは二次元的に走査させることで露光する露光装置）とすることが、本発明特有の効果を最大限に享受することができるため、特に好ましい。

（電圧印加部）
電圧印加部（電源装置）１７は、所定のバイアス電圧を表示媒体１に印加する機能を有し、制御回路１６からの入力信号に基づき、表示媒体（各電極間）に所望の電圧波形を印加できるものであればよい。ただし、ＡＣ出力ができ、高いスルーレートであることが好ましい。電圧印加部１７には、例えばバイポーラ高電圧アンプなどを用いることができる。

電源印加部による表示媒体１への電圧の印加は、接触端子１９を介して、透明電極５−透明電極６間に為される。
ここで接触端子１９とは、電圧印加部１７および表示媒体１（透明電極５，６）に接触して、両者の導通を行う部材であり、高い導電性を有し、透明電極５，６および電圧印加部１７との接触抵抗が小さいものが選択される。表示媒体１と書き込み装置２とを切り離すことができるように、透明電極５，６と電圧印加部１７とのどちらか、あるいは両者から分離できる構造であることが好ましい。

接触端子１９としては、金属（たとえば金・銀・銅・アルミ・鉄）、炭素、これらを高分子中に分散させた複合体、導電性高分子（たとえばポリチオフェン系・ポリアニリン系）などでできた端子で、電極を挟持するクリップ・コネクタ形状のものが挙げられる。

（制御回路）
制御回路１６は、外部（画像取り込み装置、画像受信装置、画像処理装置、画像再生装置、あるいはこれらの複数の機能を併せ持つ装置等）からの画像データに応じて、電圧印加部１７および光照射部１８の動作を適宜制御する機能を有する部材である。制御回路１６による具体的な制御内容については、本発明に特徴的な「初期化工程（動作）」、「書き込み工程（動作）」「表示確定工程（動作）」の３つの工程（動作）からなるものであり、その詳細については後述することとする。

（全体構成）
図７は、本発明の液晶デバイスの駆動方法に供し得る書き込み装置（液晶デバイス駆動装置）２の例を示す斜視図であり、露光装置にレーザを用いた場合である。なお、当該図において、制御回路１６の図示は省略されている。

露光光学系は、光源５１として半導体レーザを用い、コリメータレンズ５２、ポリゴンミラー５３、ポリゴンモーター５４、ｆ−θレンズ５５、折り返し用ミラー５６などによって構成され、レーザビーム５７は、ビーム調整ミラー５８を介して同期信号発生器５９に送られ、走査タイミングの同期に用いられる。図では省略されているが、この露光装置の制御装置は、一般の電子写真用レーザ露光装置のそれと同様である。

表示媒体（液晶デバイス）１の副走査方向への送りは、図示のように表示媒体１を平面状に固定して、パルスモータによって行い、または、表示媒体１の基板をフィルムで構成することにより、表示媒体１を柔軟性のあるものとして、円筒状のドラムに固定して、モータによって回転させる、などの方法によることができる。

電圧印加部１７は、初期化動作と書き込み動作とで異なる電圧を供給する場合には、少なくとも２水準の電圧を供給できる電源である必要があるが、後述するように両電圧を等しくする場合には、その限りでは無い。

図８は、本発明の液晶デバイスの駆動方法に供し得る書き込み装置（液晶デバイス駆動装置）２の他の一例を示し、露光装置に発光ダイオードアレイを用いた場合である。露光用の光源が発光ダイオードアレイ６２と自己結像型ロッドレンズアレイ６３によって構成されるほかは、図７を用いて説明した上記例と同様である。

＜動作＞
図１にて例示した実施形態の液晶デバイス駆動装置を用いて、本発明の液晶デバイスの駆動方法、および液晶デバイス駆動装置の動作（操作）について、以下に詳細に説明する。
図９は、図１にて例示した実施形態の液晶デバイス駆動装置（書き込み装置２）の動作について、バイアス電圧・アドレス光強度・ヘッド（光照射部１８における露光装置）の位置の相互関係について時系列で示すチャートである。また、図１０は、各期間における表示層７への実質的な印加電圧と、液晶の配向状態との関係を図９のチャートに対応して模式的に表したチャートである。

書き込み装置２は、駆動前の前表示期間１８においてはヘッドが待機位置にある。表示媒体１は、前書き込み状態を維持したままで、制御信号・画像データの取り込みや制御回路１６でのデータ変換などが行われている。表示媒体１を書き込み装置２から切り離している場合には、所定の位置へのセットおよび接触端子１９との接続を行う。前表示期間１８に要する時間は、制御信号・画像データの取り込みや制御回路１６でのデータ変換、表示媒体１のセットなど、書き込みに必要な前処理を行うのに十分な時間である。

図９に示されるように、前表示期間１８、すなわちバイアス電圧が印加されずアドレス光も照射されない、ヘッドが待機位置にある状態から、まず、準備期間１９として、バイアス電圧波形２２Ｂの交流パルスによって構成されるバイアス電圧２２Ａを印加する（初期化工程・動作）である。

準備期間１９では、図６に示されるようにバイアス電圧Ｖａを印加することによって、表示層７内のコレステリック液晶１２は全て、図１０に示されるようにフォーカルコニック相となる。この工程の操作により、コレステリック液晶１２がフォーカルコニック相になった表示媒体１は、図１４を見てもわかるように入射光を透過している状態になる。

なお、図９および図１０のチャートの例では、準備期間１９で印加するバイアス電圧として、電圧Ｖａではなく、次工程である書き込み期間２０Ａにおいて印加すべき電圧値である電圧Ｖｂとオーバーラップする電圧Ｖｃを採用している。したがって、準備期間１９から書き込み期間２０Ａ（保持期間２６）終了時まで、ずっと同一の大きさのバイアス電圧を印加していることとなる。

次に、書き込み期間２０Ａにおいて、実際の書き込みが行われる（書き込み工程・動作）。すなわち、ヘッドが走査を開始し、書き込むべき像に対応したヘッド位置を選択して、選択期間２０Ｂの間明時光強度２３Ａの光が照射される。書き込み期間２０Ａでは、書き込み画像に対応して各コレステリック液晶がＦ状態またはＨ状態に選択される。この段階では、表示媒体１に反射画像はまだ形成されていない。
なお、既述の通り、この選択期間２０Ｂは、本発明においては相変化速度の速いＦ状態からＨ状態への相変化を採用しているため、従来のＰ状態からＦ状態への相変化に比して飛躍的に時間短縮されている。

表示層７およびＯＰＣ層１０には、図１や図５を見ても明らかなように、電気的に直列に配されたこれら全体の両端に、バイアス電圧Ｖが印加された状態になっている。そのため、表示層７およびＯＰＣ層１０には、それぞれバイアス電圧Ｖの分圧がかかっており、表示層７における分圧Ｖlc（すなわち、表示層印加電圧）は、ＯＰＣ層の抵抗値opcの変化の影響を受ける。

選択期間２０Ｂにおける光照射により、ＯＰＣ層１０の抵抗値Ｒopcが低下し、電気的に直列配置されている表示層７への分圧が増す結果となる。その結果、図１０に示されるように、表示層印加電圧が暗時電圧２７Ｂから明時電圧２７Ａまで増大し、表示層７内のコレステリック液晶１２における第２しきい値を超えて、液晶の相状態がＦ状態からＨ状態へと変化する。なお、実際に表示層に印加される電圧は緩和を含む非矩形波になるが、図１０では実効電圧の変化を表現するため、便宜上、矩形波のまま電圧が変化するように示している。

ヘッドは順次走査を続け、それぞれの部位において、光照射のＯＮ／ＯＦＦが選択されて、像様にＦ状態とＨ状態とが混在する潜像が形成される。光照射部はＦ状態からＨ状態へと相変化するとともに、光非照射部はＦ状態のまま維持される。Ｆ状態とＨ状態との間は、ヒステリシスの関係を有するため、両状態が混在した状態でそのまま保持される。
ヘッドが選択する前の部位については、選択期間２０Ｂになるまでの選択前期間２５となるが、この間もＦ状態は安定的に保持される。

アドレス光は、例えば図９における領域Ａのように、複数の領域にわたって露光したい場合には、相当する複数の選択期間にわたって連続的に露光すればよい。このとき、図９および図１０においては、各ラインごとにヘッドを停止させて光照射を行っているが、各ラインに所定時間（２ｍｓ以上）の光照射が為されるように調整しつつ連続的に各ラインを走査させても構わない。

逆に複数の領域にわたって露光を行わない場合には、勿論連続する複数の選択期間にわたって非露光状態とすればよいのであるが、ヘッドがその期間当該位置に停止している必要は無いため、当該領域を飛ばして、次の露光すべき領域まで即移動してしまってもよい。このように構成することにより、書き込み時間をより一層短縮することができる。

ヘッドが全ての表示位置を走査し終えると、アドレス光の照射停止は勿論のこと、印加していたバイアス電圧についても除され（表示確定工程・動作）、表示期間２１に移行する。表示期間２１では、印加していたバイアス電圧が無くなり、各コレステリック液晶１２の配向が無電場のメモリ状態に変化することで表示媒体１に画像が表示される。画像の明部（アドレス光が照射された部位）では、Ｈ状態から過渡プレーナ（ＴＰ）などの過渡状態を経てＰ状態への変化が生じ、暗部（アドレス光が照射されかたった部位）では、メモリ性のあるＦ状態がそのまま維持される。そして、最終的に安定的な記録画像が、表示媒体１に形成される。
表示期間２１としては、各配向変化に必要な時間以上であればよい。バイアス信号およびアドレス光が必要無いので、表示期間２１中に書き込み装置２から表示媒体１が切り離されても構わない。

以上、好ましい実施形態を挙げて本発明を詳細に説明したが、本発明は以上の実施形態に限定されるものではない。また、当業者は、従来公知の知見に従い、本発明を適宜改変することができる。かかる改変によってもなお本発明の構成を具備する限り、勿論、本発明の範疇に含まれるものである。

以下、本発明を、実施例を挙げることで、より具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
本発明に適用し得る液晶デバイスとして、図１に記載の表示媒体１を試作して、本発明および比較例の液晶デバイスの駆動方法ないし液晶デバイス駆動装置を利用して、画像の書き込みを行った。図１を参照しつつ説明する。

片面にＩＴＯ（表面抵抗３００Ω／□）が形成された１２５μｍ厚のポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム（東レ社製，ハイビーム）を５０．８ｍｍ（２インチ）角に切り出して、透明基板４および透明電極６とした。そのＩＴＯ（透明電極６）側の面に、リビニルブチラール樹脂をブタノールに溶解した溶液に、電荷発生材料（チタンフタロシアニン顔料）をペイントシェイカーで分散させた塗料を、スピンコート法によって乾燥膜厚が０．２μｍとなるように塗布・乾燥し、電荷発生層１５を形成した。

次にその上に、ポリカーボネート樹脂と電荷輸送材料（ベンジジンＮ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−１，１’−ビフェニル−４，４’−ジアミン）をモノクロロベンゼンに溶解した塗料を、ディップコート法によって乾燥膜厚が６μｍになるように塗布・乾燥し、電荷輸送層１４を形成した。さらにその上に、ポリビニルブチラール樹脂をブタノールに溶解した溶液に、電荷発生材料（チタニルフタロシアニン顔料）をペイントシェイカーで分散させた塗料を、スピンコート法によって乾燥膜厚が０．２μｍとなるように塗布・乾燥し、電荷発生層１３を形成して、電荷発生層１５、電荷輸送層１４、電荷発生層１３の３層からなるＯＰＣ層１０を形成した。

そのＯＰＣ層１０上に、カーボンブラック顔料を分散させたポリビニルアルコール水溶液を、スピンコート法によって乾燥膜厚が１．２μｍとなるように形成して、着色層９とした。さらに当該着色層９の上層として、酢酸ブチルで希釈した二液性ウレタンラミネート剤（三井武田ケミカル社製，Ａ３１５／Ａ５０）を、スピンコート法によって乾燥膜厚が１．０μｍ厚となるように塗布し、ラミネート層８を形成した。

コレステリック液晶として、ネマチック液晶（メルク社製，Ｅ７）７７．５質量％、右旋性カイラル剤（メルク社製，ＣＢ１５）１８．８質量％および右旋性カイラル剤（メルク社製，Ｒ１０１１）３．７質量％を混合して、緑色を反射する材料を調製した。

４．２μｍ径のセラミック多孔質膜をセットした膜乳化装置（ＳＰＧテクノ社製,マイクロキット）を用いて、窒素圧力１１．８ｋＰａ（０．１２ｋｇｆ／ｃｍ²）の条件下で前記コレステリック液晶を０．２５質量％のドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム水溶液中に乳化した。得られたエマルジョンは、コレステリック液晶ドロップの粒径平均が１４．９μｍ、粒径標準偏差が１．３２μｍで、単分散に近い状態だった。

次に、エマルジョンを静置してコレステリック液晶ドロップを沈降させ、上澄みを除去して濃縮されたエマルジョンを得た。この濃縮エマルジョン１質量部に対して、酸性法骨ゼラチン（ニッピ社製，ゼリー強度３１４）の７．７質量％水溶液を４質量部添加することにより、表示層用塗布液内の不揮発分体積率が約０．１５、不揮発分内のコレステリック液晶体積率が約０．７０の表示層用塗布液を得た。

透明基板４および透明電極６として用いたものと同じＩＴＯ透明電極付きＰＥＴフィルム（東レ社製ハイビーム）を透明基板３および透明電極５として、５０℃に加熱してゼラチンをゾル状態にした前記表示層用塗布液を、ＩＴＯ面側に、塗布後のウェット膜厚が９０μｍになるようにギャップを調整したマイクロメータ付きアプリケータで塗布した。

５０℃／ＲＨ９０％の高温高湿チャンバー内に１５分間保持した後、室温下で１２時間乾燥させ、表示層７として、１５μｍ径の単分散コレステリック液晶ドロップが少し偏平した形状で高分子バインダー中に単層稠密に分散された約１２μｍ厚のＰＤＬＣ層を形成した。
このようにして作製した２枚の基板を、表示層７とラミネート層８が向かい合い、かつ端面の一部が少しずれるように重ね合わせて、１００℃のラミネータを通して接着し、表示媒体１を得た。

なお、ずらした端面上の各機能膜を除去してＩＴＯ電極を露出させておき、最終的に得られる表示媒体１の外部から両透明電極５，６が導通できるようにした。
得られた表示媒体１の外観は、表示層７が緑色の選択反射を示すものであった。また、得られた表示媒体１の暗時における第２しきい値電圧（Ｆ状態→Ｈ状態）は１９０Ｖ、同様に第１しきい値電圧（Ｐ状態→Ｆ状態）は７０Ｖであった。

得られた表示媒体１の両透明電極５，６にリード線を付けた市販のミノ虫クリップ（接触端子１９）を接続し、リード線の他端を、電圧印加部１７としての高速・高電圧アンプ（松定プレシジョン社製，ＨＥＯＰＴ−１Ｂ６０型）に接続した。該高速・高電圧アンプは、周波数１００Ｈｚ、±０〜１０００Ｖの矩形波のバイアス電圧を印加することができるようになっている。

一方、光源として発光ダイオード光源（ＣＣＳ社製，ＨＬＶ−２７−ＮＲ−Ｒ型）を用い、これをリニアステージ（オリエンタルモータ社製，ＥＺｌｉｍｏ ＥＺＨＳ型）に取り付けて、表示媒体１のＯＰＣ層１０側の面を走査できるように構成して、光照射部１８を作製した。当該光照射部１８により、ピーク波長６２５ｎｍ、バンド半値幅２０ｎｍ、照射強度１．０ｍＷ／ｃｍ²のＲｅｄ光を照射することができる。

また、制御回路１６として任意波形発生器（ＮＦ回路設計ブロック社ＥＺ１９６０型）を用い、パーソナルコンピュータからの画像データに基づいて電圧印加部１７および光照射部１８の動作を適宜制御できるように配線した。
以上のようにして、本実施例および比較例に供する表示媒体（液晶デバイス）１がセットされた書き込み装置（液晶デバイス駆動装置）２を得た。

［実施例１］
電圧印加部１７により、１５０Ｖのバイアス電圧を２００ｍｓ間印加して表示媒体全面をＦ状態にする初期化動作（工程）を行った後に、一定のバイアス電圧を印加しながら光照射部１８により表示媒体１に露光して書き込み動作（工程）を行った。このとき、書き込み動作（工程）におけるバイアス電圧を１００Ｖ〜３００Ｖの間で１０Ｖずつ変化させる２１水準、光照射部１８における走査速度を８００ｍｍ／ｓ、４００ｍｍ／ｓ、２００ｍｍ／ｓ、８０ｍｍ／ｓ、４０ｍｍ／ｓの５水準行った。

書き込み動作終了後、印加していたバイアス電圧を止めて（表示確定動作（工程））、数秒後、表示媒体１の表示面（表示層７側の面）のアドレス光を照射した部位（明部）および照射しなかった部位（暗部）について、積分球形分光計（コニカミノルタ社製、ＣＭ２００２型）を用いてその反射率を測定し、明暗コントラスト比を求めた。ここで反射率とは、ＪＩＳ Ｚ ８７７２の拡散照明垂直受光方式に従ってＳＣＥ（正反射光除去）条件で測定した反射強度を、完全拡散面を１００％として規格化したものである。

明暗コントラスト比とは、コレステリック液晶の干渉反射ピーク波長での反射率について、明時反射率を暗時反射率で除したものである。明暗コントラスト比の値が高いほど、コントラストのくっきりとした明瞭な画像が形成できることを意味する。

結果を図１１にグラフにて示す。図１１のグラフからわかるように、走査速度が遅くなるにしたがって（書き込み時間が長くなるにしたがって）、明暗コントラスト比が高くなっている。実用域を考えると、走査速度が２００ｍｍ／ｓ以下であれば十分な明暗コントラスト比であると言える。

［比較例１］
電圧印加部１７により、２５０Ｖのバイアス電圧を２００ｍｓ間印加して表示媒体全面をＰ状態にする初期化動作（工程）を行った後に、一定のバイアス電圧を印加しながら光照射部１８により表示媒体１に露光して書き込み動作（工程）を行った。書き込み動作（工程）において印加する電圧を、０Ｖ〜１５０Ｖの間で１０Ｖずつに変えたこと以外は、全て上記実施例１と同様にして比較例１の書き込みを行い、実施例１と同様にして明暗コントラスト比を測定した。

結果を図１２にグラフにて示す。図１２のグラフからわかるように、実施例１同様、走査速度が遅くなるにしたがって（書き込み時間が長くなるにしたがって）、明暗コントラスト比が高くなっているものの、全般に、実施例１に比して明暗コントラスト比が低い。すなわち、実験条件内の走査速度では、十分な明暗コントラスト比は得られず、実用に十分な画像が表示できないと言える。

図１３は、上記実施例１および比較例１の結果の内、各走査速度における明暗コントラスト比の最大値をプロットしたグラフである。図１３のグラフから、実施例１は比較例１よりも、走査速度に対する明暗コントラスト比が高く、高速での画像書き込みができることがわかる。

本発明の液晶デバイスの駆動方法を適用したシステムの例示的一態様である実施形態の概略構成図である。 コレステリック液晶の相変化の一覧を示す模式図である。 従来の液晶デバイスの駆動方法により走査系の露光装置で書き込む際の書き込み時間を説明するための説明図である。 本発明の液晶デバイスの駆動方法により走査系の露光装置で書き込む際の書き込み時間を説明するための説明図である。 図１に示される構造の液晶デバイスの等価回路を示す回路図である。 露光時および非露光時における液晶層のスイッチング挙動の変化を示すグラフである。 本発明の液晶デバイスの駆動方法に供し得る、本発明の液晶デバイス駆動装置の例を示す斜視図である。 本発明の液晶デバイスの駆動方法に供し得る、本発明の液晶デバイス駆動装置の他の一例を示す斜視図である。 図１の液晶デバイス駆動装置の動作について、バイアス電圧・アドレス光強度・露光装置（ヘッド）の位置の相互関係について時系列で示すチャートである。 液晶層（表示層）への実質的な印加電圧と、液晶の配向状態との関係を図９のチャートに対応して模式的に表したチャートである。 実施例２の結果を表すグラフであり、走査速度とバイアス電圧との関係を明暗コントラストごとにプロットしたものである。 比較例１の結果を表すグラフであり、走査速度とバイアス電圧との関係を明暗コントラストごとにプロットしたものである。 実施例２および比較例１の結果の内、各走査速度における明暗コントラスト比の最大値をプロットしたグラフである。 コレステリック液晶の分子配向と光学特性の関係を示す模式説明図であり、（Ａ）はプレーナ相、（Ｂ）はフォーカルコニック相、（Ｃ）ホメオトロピック相の各相におけるものである。 コレステリック液晶のスイッチング挙動を説明するためのグラフである。 従来の液晶デバイスの駆動方法により走査系の露光装置で画像の書き込みを行っている様子を模式的に表す模式図である。

符号の説明

１：表示媒体（液晶デバイス）、 ２：書き込み装置（液晶デバイス駆動装置）、 ３，４：透明基板、 ５，６：透明電極、 ７：表示層（液晶層）、 ８：ラミネート層、 ９：着色層、 １０：ＯＰＣ層（光導電体層）、 １１：高分子マトリックス（透明樹脂）、 １２：コレステリック液晶、 １３，１５：電荷発生層（ＣＧＬ）、 １４：電荷輸送層（ＣＴＬ）、 １６：制御回路、 １７：電圧印加部（電源装置）、 １８：光照射部（露光装置）、 １９：接触端子、 ５１：光源、 ５２：コリメータレンズ、 ５３：ポリゴンミラー、 ５４：ポリゴンモーター、 ５５：ｆ−θレンズ、 ５６：折り返し用ミラー、 ５７：レーザビーム、 ５８：ビーム調整ミラー、 ５９：同期信号発生器、 ６２：発光ダイオードアレイ、 ６３：自己結像型ロッドレンズアレイ

Claims (10)

1. 少なくともコレステリック液晶からなる液晶層と、光導電体層とが積層され、その両層の外側に電極が配されてなる液晶デバイスに、画像を記録するための液晶デバイスの駆動方法であって、
   前記両電極間に、前記液晶層におけるプレーナ相からフォーカルコニック相への相変化のしきい値を越える電圧を印加して、前記液晶層全体をフォーカルコニック相にする初期化工程と、
   前記液晶層におけるフォーカルコニック相からホメオトロピック相への相変化のしきい値を非露光時には超えず露光時に超える程度の電圧であり、かつ、非露光時にフォーカルコニック相とホメオトロピック相がヒステリシスにより双安定となる電圧を、前記両電極間に印加しながら、前記液晶デバイスを画像様に露光する書き込み工程と、
   電圧の印加を解除して、ホメオトロピック相へ相変化していた部位をプレーナ相に相変化させることで表示画像を確定させる表示確定工程と、
   からなることを特徴とする液晶デバイスの駆動方法。
2. 前記書き込み工程における露光手段が、前記液晶デバイスの全面を一次元的に走査させることで露光する手段であることを特徴とする請求項１に記載の液晶デバイスの駆動方法。
3. 前記書き込み工程における露光手段が、前記液晶デバイスの全面を二次元的に走査させることで露光する手段であることを特徴とする請求項１に記載の液晶デバイスの駆動方法。
4. 前記露光手段として、レーザ光を用いることを特徴とする請求項２または３に記載の液晶デバイスの駆動方法。
5. 前記露光手段として、発光ダイオードアレイを用いることを特徴とする請求項２または３に記載の液晶デバイスの駆動方法。
6. 少なくともコレステリック液晶からなる液晶層と、光導電体層とが積層され、その両層の外側に電極が配されてなる液晶デバイスに、画像を記録するための液晶デバイス駆動装置であって、少なくとも、前記両電極間に電圧を印加し得る電源装置と、前記液晶デバイスを露光し得る露光装置とからなり、下記動作が順次為されることを特徴とする液晶デバイス駆動装置。
   （初期化動作）前記電源装置により、前記液晶層におけるプレーナ相からフォーカルコニック相への相変化のしきい値を越える電圧を印加して、前記液晶層全体をフォーカルコニック相にする。
   （書込み動作）前記液晶層におけるフォーカルコニック相からホメオトロピック相への相変化のしきい値を非露光時には超えず露光時に超える程度の電圧であり、かつ、非露光時にフォーカルコニック相とホメオトロピック相がヒステリシスにより双安定となる電圧を、前記電源装置により印加しながら、前記露光装置により画像様に露光する。
   （表示確定動作）前記電源装置による電圧の印加を解除して、ホメオトロピック相へ相変化していた部位をプレーナ相に相変化させる。
7. 前記露光装置が、前記液晶デバイスの全面を一次元的に走査させることで露光する装置であることを特徴とする請求項６に記載の液晶デバイス駆動装置。
8. 前記露光装置が、前記液晶デバイスの全面を二次元的に走査させることで露光する装置であることを特徴とする請求項６に記載の液晶デバイス駆動装置。
9. 前記露光装置が、レーザ光露光装置であることを特徴とする請求項７または８に記載の液晶デバイス駆動装置。
10. 前記露光装置が、発光ダイオードアレイであることを特徴とする請求項７または８に記載の液晶デバイス駆動装置。

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