JP2007033678A - 光書込装置及び光書込方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 生成する画像光の白部と黒部の光量を調節することで、複数種の光書込型表示記録媒体にコントラストの最適な画像を安定して書き込むことができる光書込装置及び光書込方法を提供する。
【解決手段】 光書込装置１００は、光を発生する第１の光源としてのＬＥＤ光源１０１と、ＬＥＤ光源１０１より射出された光を受けて、光書込型表示記録媒体１０３に書き込む画像光１０４を照射する光変調素子である透過型ＬＣＤパネル１０２と、光書込型表示記録媒体の画像光の照射面全体に光を照射する第２の光源としての補助光源１０５と、ＬＥＤ光源１０１、透過型ＬＣＤパネル１０２、光書込型表示記録媒体１０３、及び補助光源１０５に電圧を印加する電圧印加部１０６と、画像記憶部１０８に記憶されている画像データに基づいて電圧印加部１０６を制御する制御部１０７とを備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、光書込型表示記録媒体に高画質の画像情報を書き込む、薄型の光書込装置及び光書込方法に関する。

近年、情報表示媒体として、紙媒体や電子ディスプレイデバイスの他に、電子ディスプレイと紙の両者の長所を併せ持った電子ペーパーまたはデジタルペーパーと呼ばれる情報表示記録媒体が注目されている。そのような情報表示記録媒体の１つとして、光で画像情報を書き込む光書込型表示記録媒体が知られており、同時に、その媒体に画像状の２次元光パターン（画像光）を照射して画像情報を書き込む光書込装置も知られている。（例えば、特許文献１参照）。

従来の光書込装置においては、生成する画像光の白部と黒部の光量は、主に光変調素子の消光比によって決定される。

一方、光書込型表示記録媒体は、照射された光の光量に対して所定の反射率を示す固有のγ特性を有し、光書込装置の生成する画像光の白部が照射される部分の反射率が高く、黒部が照射される部分の反射率が低くなることで、コントラストの良い画像を得ることができる。

また、従来の光書込装置においては、直前に光書込型表示記録媒体に書き込んだ画像の履歴を消去するために、光変調素子に全て白部からなる画像光を生成させて、光書込型表示記録媒体に白一色の画像を書き込んでいた。
特開２００１−３０１２３３号公報

しかし、光書込型表示記録媒体はその種類によって異なる明暗時の最適な露光量範囲を有するため、生成する画像光の白部と黒部の光量比が固定されている従来の光書込装置では、複数種の光書込型表示記録媒体にコントラストの最適な画像を安定して書き込むことができないという問題点がある。

また、直前に光書込型表示記録媒体に書き込んだ画像の履歴を消去するために、画像書込と同じプロセスを必要とするため、露光に要する消費電力が大きくなるという問題点がある。

従って、本発明の目的は、複数種の光書込型表示記録媒体にコントラストの最適な画像を安定して書き込むことができる光書込装置及び光書込方法を提供することである。

また、省電力化された光書込装置及び光書込方法を提供することである。

本発明の一態様は、上記目的を達成するため、光書込型表示記録媒体に光を照射することによって画像を書き込む光書込装置において、光書込型表示記録媒体に画像光を照射する光変調素子と、光変調素子に光を照射して、光書込型表示記録媒体に画像光を照射させる第１の光源と、光書込型表示記録媒体の画像光の照射面全体に光を照射する第２の光源とを備えることを特徴とする光書込装置を提供する。

また、本発明の他の一態様は、上記目的を達成するため、光書込型表示記録媒体に光を照射することによって画像を書き込む光書込方法において、光書込型表示記録媒体の画像光の照射面全体にバイアス露光する光書込方法を提供する。

前記第１の光源として、ＬＥＤ（発光ダイオード）、ハロゲンランプ等の点光源や冷陰極管等の線光源を用いることができる。

前記第１の光源は、１つであっても複数であってもよい。

前記第２の光源として、赤外光を発生するＬＥＤ等の単色光源を用いることができる。

前記第２の光源は、１つであっても複数であってもよい。

前記光変調素子として、ＴＮ（ツイステッド・ネマティック）液晶、ＳＴＮ（スーパ・ツイステッド・ネマティック）液晶等の透過型ＬＣＤパネルを用いることができる。

上記本発明の一態様に係る光書込装置及び光書込方法によれば、第２の光源が光書込型表示記録媒体の画像光の照射面全体を一律にバイアス露光することにより、画像光の白部と黒部の光量を同じ光量だけ高い方向に引き上げることができるため、異なる最適な明暗光量範囲を有する複数種の光書込型表示記録媒体にコントラストの最適な画像を安定して書き込むことが可能となる。

また、第２の光源が光書込型表示記録媒体の画像光の照射面全体を強く露光することにより、光変調素子を動作させることなく光書込型表示記録媒体の画面を白一色に書き替え、直前に書き込んだ画像の履歴を消去することが可能となる。

本発明によれば、画像光の白部と黒部の光量を同時に調節する機能を加えることで、異なる最適な明暗光量範囲を有する複数種の光書込型表示記録媒体にコントラストの最適な画像を安定して書き込むことができる。

また、光変調素子を動作させることなく光書込型表示記録媒体の画面を白一色に書き替え、直前に書き込んだ画像の履歴を消去することが可能となる。

〔第１の実施の形態〕
（光書込装置の構成）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る光書込装置の構成図である。

この光書込装置１００は、光を発生する第１の光源としてのＬＥＤ光源１０１と、ＬＥＤ光源１０１より射出された光を受けて、光書込型表示記録媒体１０３に書き込む画像光１０４を照射する光変調素子である透過型ＬＣＤパネル１０２と、光書込型表示記録媒体１０３の画像光１０４の照射面全体に光を照射する第２の光源としての補助光源１０５と、ＬＥＤ光源１０１、透過型ＬＣＤパネル１０２、光書込型表示記録媒体１０３、及び補助光源１０５に電圧を印加する電圧印加部１０６と、画像記憶部１０８に記憶されている画像データに基づいて電圧印加部１０６を制御する制御部１０７とを有して概略構成されている。

補助光源１０５は、赤外光を発生するＬＥＤランプであり、透過型ＬＣＤパネル１０２を通して光書込型表示記録媒体１０３をバイアス露光する位置に設けられている。

ＬＥＤ光源１０１及び補助光源１０５は、ＬＥＤチップを透明樹脂からなる封止部材により封止した構造を有する。封止部材は、ＬＥＤチップの射出光に広い指向性を与えるレンズ機能を有していてもよい。

電圧印加部１０６は、透過型ＬＣＤパネル１０２の後述する一対の電極に接続された一対の受電部に電圧を印加するための一対の給電部と、光書込型表示記録媒体１０３の後述する一対の電極に接続された一対の受電部に電圧を印加するための一対の給電部とを備える。

制御部１０７は、ＣＰＵ、光書込型表示記録媒体１０３に画像を書き込むためのプログラムが格納されたＲＯＭ、データを一時的に記憶するＲＡＭ、インターフェース回路等を備える。また、ＣＰＵにインターフェース回路を介してユーザの操作を受け付ける操作部やディスプレイが接続されていてもよい。これにより、画像記憶部１０８から画像を読み出してディスプレイに表示し、操作部の操作により光書込型表示記録媒体１０３に書き込む画像を選択することができる。

画像記憶部１０８は、ＤＶＤ、ＣＤ−ＲＷ、ハードディスク、半導体メモリ等を用いることができる。

（透過型ＬＣＤパネルの構成）
図２は、透過型ＬＣＤパネルの断面図を示す。この透過型ＬＣＤパネル１０２は、第１及び第２の配向膜２０１Ａ、２０１Ｂで挟まれたＴＮ（ツイステッド・ネマティック）液晶からなる液晶層２００と、透明な第１及び第２の電極２０２Ａ、２０２Ｂを有して液晶層２００を挟むように対向配置されたガラス基板等からなる透明な第１及び第２の基板２０３Ａ、２０３Ｂと、第１及び第２の基板２０３Ａ、２０３Ｂの外側にそれぞれ配置され、偏光軸方向が互いに直交する偏光板２０４Ａ、２０４Ｂとを備える。

第１及び第２の電極２０２Ａ、２０２Ｂは、互いに直交する複数の行電極と複数の列電極を用い、パッシブ・マトリックス駆動（単純マトリックス駆動）により各画素を駆動してもよい。また、第１及び第２の電極２０２Ａ、２０２Ｂは、全面電極と複数の画素電極を用い、互いに直交する複数のデータ線と複数の走査線との各交点にＴＦＴ等のアクティブ素子をそれぞれ接続し、アクティブ・マトリックス駆動により各画素を駆動してもよい。

（光書込型表示記録媒体の構成）
図３（ａ）、（ｂ）は、それぞれタイプの異なる光書込型表示記録媒体の断面図を示す。図３（ａ）に示す光書込型表示記録媒体１０３は、対向配置されたＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルムからなる透明の第１及び第２の基板３００Ａ、３００Ｂと、第１及び第２の基板３００Ａ、３００Ｂの内側に形成されたＩＴＯ（インジウム錫酸化物）からなる透明の第１及び第２の電極３０１Ａ、３０１Ｂと、第２の電極３０１Ｂの内側に設けられるとともに、印加される電圧に応じて反射率（透過率）が変化する液晶層３０２と、第１の電極３０１Ａの内側に配置され、光の照射によって抵抗値が小さくなる光導電層３０３と、液晶層３０２と光導電層３０３との間に配置された光吸収層３０４とを備える。

液晶層３０２は、コレステリック液晶が封入されたマイクロカプセル３０２ａを有して構成されている。

光導電層３０３は、電荷輸送層と、この電荷輸送層の両側に積層された一対の電荷発生層とからなる。これにより、液晶層３０２への交流電圧の印加が可能となるため、液晶層３０２の劣化を抑えることができ、駆動電圧の低電圧化、光書込型表示記録媒体１０３の高寿命化を実現することができる。

図３（ｂ）に示す光書込型表示記録媒体１０３は、図３（ａ）に示した光書込型表示記録媒体１０３において、光吸収層３０４を第２の電極３０１Ｂの内側に配設し、液晶層３０２と光導電層３０３の間に隔離層３０６を追加したものであり、その他の構成は図３（ａ）と同様である。

（光書込装置の動作）
次に、本実施の形態の光書込装置１００の動作を説明する。なお、透過型ＬＣＤパネル１０２の液晶層２００は、電圧を印加していないときに白表示となるノーマリーホワイトで行う場合について説明する。制御部１０７は、画像記憶部１０８に記憶されている画像データに基づいて電圧印加部１０６を制御する。電圧印加部１０６は、ＬＥＤ光源１０１及び補助光源１０５に電圧を印加して点灯させるとともに、画像データに応じて透過型ＬＣＤパネル１０２の第１及び第２の電極２０２Ａ、２０２Ｂ間に所定の電圧を印加し、光書込型表示記録媒体１０３の第１及び第２の電極３０１Ａ、３０１Ｂ間に所定の交流電圧を印加する。

次に、透過型ＬＣＤパネル１０２において、液晶層２００のうち、電圧が印加された第１及び第２の電極２０２Ａ、２０２Ｂ間に在る部分（黒部）は、液晶分子が垂直状態となり、第１及び第２の偏光板２０４Ａ、２０４Ｂとの組合せでＬＥＤ光源１０１からの入射光２０５の通過が阻止される。一方、電圧が印加されていない第１及び第２の電極２０２Ａ、２０２Ｂ間に在る部分（白部）は、液晶分子がねじれて、ＬＥＤ光源１０１からの入射光２０５が第１及び第２の偏光板２０４Ａ、２０４Ｂを通過する。このようにして画像光１０４が生成され、光書込型表示記録媒体１０３に照射される。一方、補助光源１０５から発せられた赤外光は、赤外光が液晶分子の状態にかかわらず液晶層２００を通過する性質を有するため、透過型ＬＣＤパネル１０２に入射したほとんど全ての光が光書込型表示記録媒体１０３に達する。

（図３（ａ）に示す光書込型表示記録媒体）
画像光１０４及び補助光源１０５から発せられた赤外光が光書込型表示記録媒体１０３に照射されると、図３（ａ）に示す光書込型表示記録媒体１０３では、画像光１０４が、第１の基板３００Ａ及び第１の電極３０１Ａを通過し、光導電層３０３に到達する。

光導電層３０３は、光が照射された部分の抵抗値が小さくなり、それにより、光導電層３０３とのインピーダンス比で決まる液晶層３０２の分圧が増加し、その電圧印加を停止した後の液晶層３０２における光反射率が大きくなる。従って、画像の書込みが終了した後、光書込型表示記録媒体１０３の表面１０３ａに照明光が照射された場合に、透過型ＬＣＤパネル１０２の白部を通過した画像光１０４及び補助光源１０５から発せられた赤外光が照射された液晶層３０２の領域は、反射率が大きくなるために照明光が反射して白く見え、透過型ＬＣＤパネル１０２の黒部により画像光１０４が到達せず、かつ補助光源からの光のみ到達した領域は、照明光が液晶層３０２を透過して光吸収層３０４で吸収されるために黒く見える。これを視線３０５の方向から画像として見ることができる。この画像は、第１及び第２の電極３０１Ａ、３０１Ｂへの電圧印加が消失した後でも、長時間保持される。

（図３（ｂ）に示す光書込型表示記録媒体）
図３（ｂ）に示す光書込型表示記録媒体１０３の場合は、画像光１０４及び補助光源１０５から発せられた赤外光は、第１の基板３００Ａ、第１の電極３０１Ａ、液晶層３０２及び隔離層３０６を順次通過し、光導電層３０３に到達する。

光導電層３０３は、光が照射された部分の抵抗値が小さくなり、それにより、光導電層３０３とのインピーダンス比で決まる液晶層３０２の分圧が増加し、その電圧印加を停止した後の液晶層３０２における光反射率が大きくなる。従って、光書込型表示記録媒体１０３の裏面１０３ｂに照明光が照射された場合、透過型ＬＣＤパネル１０２の白部を通過した画像光１０４及び補助光源１０５から発せられた赤外光が照射された領域は液晶層３０２で反射して白く見え、透過型ＬＣＤパネル１０２の黒部により画像光１０４が到達せず、かつ補助光源からの光のみ到達した領域は液晶層３０２を通過して光吸収層３０４で吸収されるために黒く見える。これを視線３０５の方向から画像として見ることができる。この画像は、第１及び第２の電極３０１Ａ、３０１Ｂへの電圧印加が消失した後でも、長時間保持される。

（補助光源の作用）
図４は、光書込型表示記録媒体における露光量と相対的な画像反射率（相対反射率）の関係を示したグラフである。相対反射率は、光書込型表示記録媒体における最大反射率を１００％、最小反射率を０％としている。ここで、図中のＥｄ１、Ｅｐ１は、それぞれ補助光源１０５を用いない場合に透過型ＬＣＤパネル１０２の黒部と白部を通過してくる光の露光量を示し、Ｅｄ２、Ｅｐ２は、それぞれ補助光源１０５を用いた場合に透過型ＬＣＤパネル１０２の黒部と白部を通過してくる光の露光量を示す。

光書込型表示記録媒体は、その種類毎に異なる明暗時の最適な露光量範囲を有するため、透過型ＬＣＤパネル１０２の黒部と白部を通過してくる光の露光量Ｅｄ１、Ｅｐ１が光書込型表示記録媒体１０３の適切な反射率を促すとは限らない。図４に示した例では、Ｅｄ１はほぼ最小の反射率に対応するため、黒い部分は光書込型表示記録媒体１０３にはっきり表示されるが、Ｅｐ１は最高反射率よりも２０％程度低い反射率に対応するために、白い部分は薄く黒みを帯びてしまう。

一方、補助光源１０５から発せられた赤外光は、液晶分子の状態にかかわらず液晶層２００を通過し、透過型ＬＣＤパネル１０２に入射したほとんど全ての光が光書込型表示記録媒体１０３に達するために、補助光源１０５を用いた場合、透過型ＬＣＤパネル１０２の黒部と白部を通過してくる光の露光量は同量だけ増加し、Ｅｄ１からＥｄ２、Ｅｐ１からＥｐ２へと同じ幅だけシフトする。図４に示した例では、補助光源１０５を用いてＥｐ１をＥｐ２へシフトさせることで相対反射率を１００％に近づけ、光書込型表示記録媒体１０３に表示される画像の白い部分を鮮明にしている。このシフト量は、補助光源１０５の光量を変化させることで変えることができるため、種々の光書込型表示記録媒体のγ特性に応じて最適な露光量を与えることができる。

また、補助光源１０５から発せられる赤外光の輝度を上げて、光書込型表示記録媒体１０３の全ての部分に約１００％の相対反射率に対応する量の光を照射することで、光書込型表示記録媒体１０３に白一色の画像を書き込むことができる。

（第１の実施の形態の効果）
上記第１の実施の形態によれば、補助光源１０５が光書込型表示記録媒体１０３の画像光１０４の照射面全体を一律にバイアス露光することにより、画像光１０４の白部と黒部の光量を調節することができるため、異なる明暗時の最適な露光量範囲を有する複数種の光書込型表示記録媒体１０３にコントラストの最適な画像を安定して書き込むことが可能となる。

補助光源によるバイアス露光は、赤外光を透過型ＬＣＤパネルを液晶分子の状態にかかわらず透過させて行われるため、ＬＥＤ光源１０１の光量を変化させて行う場合と比較して、少ない消費電力で光書込型表示記録媒体１０３の画像のコントラストを調節することができる。

また、上述のように、コントラストの調節は、ＬＥＤ光源１０１の光量を変化させて行う必要が無いため、ダイナミックレンジの狭い光源であっても、ＬＥＤ光源１０１として用いることができる。

また、補助光源１０５が光書込型表示記録媒体１０３の画像光１０４の照射面全体を強く露光することにより、透過型ＬＣＤパネル１０２を動作させることなく光書込型表示記録媒体１０３の画面を白一色に書き替え、少ない消費電力で直前に書き込んだ画像の履歴を消去することが可能となる。

〔第２の実施の形態〕
（光書込装置の構成）
図５は、本発明の第２の実施の形態に係る光書込装置の構成図である。第１の実施の形態との違いは、補助光源１０５が透過型ＬＣＤパネル１０２を通さずに光書込型表示記録媒体１０３を直接バイアス露光する位置に設けられている点である。その他の構成および動作は第１の実施の形態と同様であるので説明を省略する。

補助光源１０５から発せられる光は、透過型ＬＣＤパネル１０２を通過することなく光書込型表示記録媒体１０３に達するため、特に赤外光である必要がなく、光書込型表示記録媒体１０３の光導電層３０３が感度を有する波長を含むものであればよい。

（第２の実施の形態の効果）
上記第２の実施の形態によれば、補助光源１０５から発せられる光は、透過型ＬＣＤパネル１０２を通過することなく光書込型表示記録媒体１０３に達するため、補助光源１０５として赤外光源以外の光源、例えばＬＥＤ光源１０１と同じ光源を用いることが可能となる。

〔第３の実施の形態〕
（光書込装置の構成）
図６は、本発明の第３の実施の形態に係る光書込装置の構成図である。第１、２の実施の形態との違いは、画像光１０４を生成する手段として、ＬＥＤ光源１０１及び透過型ＬＣＤパネル１０２の代わりに、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）プロジェクター、ＬＣＯＳ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｏｎ Ｓｉｌｉｃｏｎ）プロジェクター、ＤＬＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｌｉｇｈｔ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）プロジェクター等のプロジェクター装置１０９を用いている点である。その他の構成および動作は第２の実施の形態と同様であるので説明を省略する。

（光書込装置の動作）
次に、本実施の形態の光書込装置１００の動作を説明する。制御部１０７は、画像記憶部１０８に記憶されている画像データに基づいて電圧印加部１０６およびプロジェクター装置１０９を制御する。電圧印加部１０６は、ＬＥＤ光源１０１及び補助光源１０５に電圧を印加して点灯させるとともに、光書込型表示記録媒体１０３の第１及び第２の電極３０１Ａ、３０１Ｂ間に所定の交流電圧を印加する。

なお、この第３の実施の形態においては、プロジェクター装置１０９は光書込装置１００内の構成部品として説明したが、外部装置として既製のプロジェクター装置を用いてもよい。

（第３の実施の形態の効果）
上記本発明の第３の実施の形態によれば、第２の実施の形態と同様に、補助光源１０５として赤外光源以外の光源、例えばＬＥＤ光源１０１と同じ光源を用いることが可能となる。

また、プロジェクター装置１０９として既製のプロジェクター装置を用いることができる。

なお、本発明は、上記各実施の形態に限定されず、発明の趣旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施が可能である。例えば、上記各実施の形態においては、光書込型表示記録媒体および光書込装置は白黒の画像情報を扱うものとして説明したが、カラー画像情報を扱うものであっても良い。また、請求項１において定義される第１の光源および第２の光源は、ＬＥＤに限られるものではない。

また、発明の趣旨を逸脱しない範囲内において上記各実施の形態の構成要素を任意に組み合わせることができる。例えば、補助光源１０５として、赤外光を発する単色光源を透過型ＬＣＤパネル１０２を通さずに光書込型表示記録媒体１０３に光を照射する位置に設けてもよい。

本発明の第１の実施の形態に係る光書込装置の構成図である。 本発明の第１の実施の形態に係る透過型ＬＣＤパネルの断面図である。 （ａ）、（ｂ）は、本発明の第１の実施の形態に係る光書込型表示記録媒体の断面図である。 本発明の第１の実施の形態に係る光書込型表示記録媒体における露光量と相対反射率の関係を示したグラフである。 本発明の第２の実施の形態に係る光書込装置の構成図である。 本発明の第３の実施の形態に係る光書込装置の構成図である。

符号の説明

１００ 光書込装置
１０１ ＬＥＤ光源
１０２ 透過型ＬＣＤパネル
１０３ 光書込型表示記録媒体
１０３ａ 表面
１０３ｂ 裏面
１０４ 画像光
１０５ 補助光源
１０６ 電圧印加部
１０７ 制御部
１０８ 画像記憶部
１０９ プロジェクター装置
２００ 液晶層
２０１Ａ 第１の配光膜
２０１Ｂ 第２の配光膜
２０２Ａ 第１の電極
２０２Ｂ 第２の電極
２０３Ａ 第１の基板
２０３Ｂ 第２の基板
２０４Ａ 第１の偏光板
２０４Ｂ 第２の偏光板
２０５ 入射光
３００Ａ 第１の基板
３００Ｂ 第２の基板
３０１Ａ 第１の電極
３０１Ｂ 第２の電極
３０２ 液晶層
３０２ａ マイクロカプセル
３０３ 光導電層
３０４ 光吸収層
３０５ 視線
３０６ 隔離層

Claims (6)

1. 光書込型表示記録媒体に光を照射することによって画像を書き込む光書込装置において、
   前記光書込型表示記録媒体に画像光を照射する光変調素子と、
   前記光変調素子に光を照射して、前記光書込型表示記録媒体に前記画像光を照射させる第１の光源と、
   前記光書込型表示記録媒体の前記画像光の照射面全体に光を照射する第２の光源とを備えることを特徴とする光書込装置。
2. 前記第２の光源は、赤外光を発生する単色光源であることを特徴とする請求項１に記載の光書込装置。
3. 前記第２の光源は、前記光変調素子を通して前記光書込型表示記録媒体をバイアス露光する位置に設けられたことを特徴とする請求項２に記載の光書込装置。
4. 前記第２の光源は、前記光変調素子を通さずに前記光書込型表示記録媒体を直接バイアス露光する位置に設けられたことを特徴とする請求項１に記載の光書込装置。
5. 前記第１の光源及び前記光変調素子は、プロジェクター装置を構成することを特徴とする請求項４に記載の光書込装置。
6. 光書込型表示記録媒体に光を照射することによって画像を書き込む光書込方法において、
   前記光書込型表示記録媒体の画像光の照射面全体にバイアス露光する光書込方法。

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